(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数個の陽極が固定配置されている第１の基板と、表面に複数個の被めっき材押さえ用治具が配置されている第２の基板とを、前記陽極と前記被めっき材押さえ用治具とが所定の間隔を置いて対向配置するように組み立てて成る一体化構造の被めっき材の保持部材；および、
一端が前記保持部材に装着されて前記保持部材を支持する水平支持部材と、上端が前記水平支持部材の他端に固定されて、前記水平支持部材に垂設された垂直支持部材と、垂直面内で回転し、その一側が前記垂直支持部材の下端に回動自在に固定されている回転体とを備え、前記保持部材の全体に垂直面内における回転運動を付与する回転付与機構；を備えていることを特徴とするめっき装置。
【請求項２】
前記保持部材における前記複数個の陽極はその平面形状が中心を同じくする複数個の円環状または角形環状をなしており、各陽極からはそれぞれ独立して陽極リードが引き出されており、また前記複数個の被めっき材押さえ用治具はばね弾性を有し、かつ先端部のみが導電性で他の部分は絶縁被覆して成り、各被めっき材押さえ用治具からは陰極リードが引き出されており、前記陽極リードと前記陰極リードは、前記第１の基板または前記第２の基板の少なくとも一方に取り付けられた端子にそれぞれ接続されている請求項１のめっき装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はめっき装置に関し、更に詳しくは、被めっき材に対して厚みのばらつきが小さく、組成のばらつきも小さいめっきを高速で行うことができる新規な構造のめっき装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体ウエハの表面にバンプパターンを電気めっきで形成することが行われているが、その場合に重要なことは、形成されたバンプの厚みや組成が半導体ウエハの全面でばらつきのない状態になっていることである。
このように、被めっき材表面に厚みや組成が均一なめっき層を形成するためには、一般に次のような処置が採られている。
【０００３】
すなわち、被めっき材と陽極とを対向配置した状態で所定のめっき浴に浸漬し、めっき時には、被めっき材と陽極の何れか一方に例えば往復運動をさせ、更に、めっき浴を例えば撹拌して被めっき材の表面に新鮮なめっき浴を供給し続けるという処置である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した方法の場合には、被めっき材と陽極は相対運動をしていて互いに対向する表面はめっきの過程で常に変化している。そのため、被めっき材のある局部表面に着目すると、陽極からその局部表面に向かう電流線の流れも変化しており、したがって、被めっき材の全ての表面で電流線の流れは一定になっておらず、場所によって微妙にばらついていることになる。
【０００５】
このような事態は、１枚の半導体ウエハの中央部から周縁部までの全表面に数千個の微小バンプをめっき形成する場合に、当該半導体ウエハに形成されているバンプの厚みや組成にばらつきを与える要因として作用する。
本発明は上記した問題を解決し、被めっき材のどの表面部分でも厚みや組成が均一であるめっき層を高速で形成することができる新規なめっき装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明においては、表面に複数個の陽極が固定配置されている第１の基板と、表面に複数個の被めっき材押さえ用治具が配置されている第２の基板とを、前記陽極と前記被めっき材押さえ用治具とが所定の間隔を置いて対向配置するように組み立てて成る一体化構造の被めっき材の保持部材；および、
一端が前記保持部材に装着されて前記保持部材を支持する水平支持部材と、上端が前記水平支持部材の他端に固定されて、前記水平支持部材に垂設された垂直支持部材と、垂直面内で回転し、その一側が前記垂直支持部材の下端に回動自在に固定されている回転体とを備え、前記保持部材の全体に垂直面内における回転運動を付与する回転付与機構；を備えていることを特徴とするめっき装置が提供される。
【０００７】
具体的には、前記保持部材における前記複数個の陽極はその平面形状が中心を同じくする複数個の円環状または角形環状をなしており、各陽極からはそれぞれ独立して陽極リードが引き出されており、また前記複数個の被めっき材押さえ用治具はばね弾性を有し、かつ先端部のみが導電性で他の部分は絶縁被覆して成り、各被めっき材押さえ用治具からは陰極リードが引き出されており、前記陽極リードと前記陰極リードは、前記第１の基板または前記第２の基板の少なくとも一方に取り付けられた端子にそれぞれ接続されており、また、前記回転付与機構は、一端で前記保持部材を支持する水平支持部材と、上端が前記水平支持部材の他端に垂説された垂直支持部材とを備え、前記垂直支持部材の下端が垂直面内で回転する回転体の一側に固定された構造を有するめっき装置が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
まず、本発明装置の１例を図１に示す。
この装置は、めっき浴Ａを収容するめっき槽Ｂの前記めっき浴Ａの中に後述する被めっき材の保持部材Ｃが配置され、更にこの保持部材Ｃに装着された保持部材への回転付与機構Ｄを備えていることを構造上の特徴とする。
【０００９】
そして、めっき浴Ａには温度センサＥとヒータＦが配置され、温度センサＥの温度信号を受ける温度調節器ＧによりヒータＦのオン・オフ動作でめっき浴Ａの温度を所定値に制御できるようになっている。
また、めっき槽Ｂにはめっき浴の濾過装置Ｈが付設され、めっき槽Ｂに連結する配管Ｈ1，Ｈ2を介してめっき浴Ａはめっき槽Ｂと濾過装置Ｈを循環できるようになっている。
【００１０】
更に、この装置は複数個（図では３個）の整流器Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3を備えていて、各整流器にはそれぞれ独立して後述する陽極からの陽極リードと陰極リードが結線されている。
この装置における特徴とは、保持部材Ｃに複数個の陽極と被めっき材が対向した状態で固定されることによりそれぞれの相対的な位置関係が一定になっていることと、回転付与機構Ｄの働きでこの保持部材Ｃの全体がめっき浴Ａの中で垂直面内で回転運動できるようになっていることである。
【００１１】
そこで、まず最初に保持部材Ｃについて説明する。
図２に保持部材Ｃの１例を示し、図３にその側面図を示す。
この保持部材Ｃは電気絶縁性の例えば樹脂板から成る第１の基板１と同じく例えば樹脂板から成る第２の基板２を所定の間隔を置いて対向配置し、互いの上部を電気絶縁性の例えば樹脂製の支持棒３を用いることにより連結して一体化構造にしたものである。
【００１２】
具体的には、第２の基板２の所定箇所に支持棒３を突設して固定し、この支持棒３を第１の基板１の所定箇所に形成されている孔１ａに挿通したのちねじ１ｂでねじ止めして固定した構造になっている。
この場合、第１の基板１をねじ止めして固定する位置を適宜に調節することにより、第１の基板１と第２の基板２の間隔、すなわち後述する陽極と被めっき材の間隔を任意の値に設定することができる。
【００１３】
第１の基板１の表面には、図４で示したように、複数個（図では３個）の陽極４ａ，４ｂ，４ｃが固定配置されている。
これらの陽極は、図５で示したように、第１の基板１の表面の所定箇所に複数個の固定治具５を取り付け、この固定治具に形成されている通し孔５ａに導電線材４ａを挿通したのち固定治具５の上部からねじ５ｂでねじ止めすることにより固定されている。そして、これら陽極のそれぞれはリング形状になっていて、しかも各陽極４ａ，４ｂ，４ｃは同心円をなして固定配置されている。
【００１４】
なお、陽極は上記したように導電線材を円環状にして固定した態様に限定されることなく、例えば円環状の板やラス網を同心円状に複数個、第１の基板１の所定箇所に配置した態様であってもよい。
そして、各陽極４ａ，４ｂ，４ｃからは、それぞれ独立して陽極リード６ａ，６ｂ，６ｃが引き出され、これらは保持部材Ｃの後述する電流端子に接続されている。そして各端子は、図１で示した３個の整流器Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3にそれぞれ独立して結線されている。
【００１５】
一方、第２の基板２における表面の所定箇所には、図６で示したように、複数個（図では対称形で４個）の被めっき材押さえ用治具７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが取り付けられている。これら押さえ用治具はいずれもばね弾性を有する導電性の線材や板ばねで形成され、図７で示したように、その先端部９ａは裸出していて、残りの部分には絶縁被覆９ｂが施されている。
【００１６】
そして、各押さえ用治具からは、それぞれ独立して陰極リード９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが引き出され、これはいずれも保持部材Ｃにおける後述の陰極端子に接続されている。
この第２の基板に図の仮想線で示したように被めっき材８を配置し、それを押さえ用治具７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの先端部で押さえつけることにより、そのばね弾性で当該被めっき材８は第２の基板２の表面に保持される。このとき、押さえ用治具の先端部９ａで被めっき材８に対する導通がとられる。
【００１７】
図２で示した保持部材Ｃの場合、第２の基板２の上部背面に５個の端子が取り付けられていて、中央の３個の端子１０ａ，１０ｂ，１０ｃが陽極端子でありそれぞれに前記した３本の陽極リード６ａ，６ｂ，６ｃが接続される。また両側の２個の端子１０ｄ，１０ｅはいずれも陰極端子であり、それぞれには、前記した４本の陰極リード９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを２束にした状態で接続されている。
【００１８】
この保持部材Ｃは以上のような構造になっているので、３個の陽極４ａ，４ｂ，４ｃと被めっき材８は所定の間隔を置いて対向配置されており、かつ互いの位置関係は固定した状態で確保されることになる。
なお、以上の説明では陽極が同心円をなして複数配置したリングを例として示したが、これは被めっき材８がディスク形状であることを想定したからである。被めっき材が例えば四角形状の場合には、各陽極も中心点を同じくする同心的な四角形状のリングにし、それら陽極全体で被めっき材の全表面に対向するようにすればよい。
【００１９】
次に、回転付与機構Ｄを図８に基づいて説明する。
この回転付与機構Ｄは、保持部材Ｃを支持する水平支持部材１１とこの水平支持部材１１に垂設される垂直支持部材１２とこの垂直支持部材１２に連結された回転体１３で構成されている。
すなわち、水平支持部材１１の一端１１ａには後述するようにして保持部材Ｃが取り付けられるようになっていて、また水平支持部材１１の他端１１ｂには、垂直支持部材１２の上端１２ａが固定して取り付けられている。そして、例えばモータのカム１３ａと上下で噛み合って回転する回転歯車のような回転体１３，１３のそれぞれ一側に前記した垂直支持部材１２の下端１２ｂが回動自在に取り付けられている。
【００２０】
なお、水平支持部材１１の一端１１ａは、図２で示したように、その表面に５個の端子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅが取り付けられている。図２では、これらの端子の相互間隔が保持部材Ｃの５個の端子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅの相互間隔と同じになっていて、また保持部材Ｃ側の端子は例えばクリップ構造になっている。
【００２１】
このようにしておくと、保持部材Ｃを水平支持部材１１の一端１１ａに配置し全体を下方に押し付けると、保持部材側のクリップ構造の端子は水平支持部材側の端子に噛み込んで全体の導通関係が形成されると同時に、保持部材Ｃが水平支持部材１１の一端１１ａで支持されることになる。そして、めっき終了後は、この逆の操作を行うことにより、保持部材Ｃを水平支持部材１１から取り外すことができる。
【００２２】
この回転付与機構Ｄは次のように作動する。
まず、モータのカム１３ａを作動してそのカムを矢印ｐ1方向に回転させると、カムに噛み合っている２個の回転体１３，１３は矢印ｐ2方向に回転する。そして、このとき、回転体１３の一側に回動自在に取り付けられている垂直支持部材１２は垂直面内において図の矢印ｐ3で示したような円形運動をする。その結果、この垂直支持部材１２に固定して取り付けられている水平支持部材１１も、垂直面内で図の矢印ｐ4で示したような円形運動を行う。
【００２３】
したがって、水平支持部材１１の一端に装着している保持部材Ｃの全体もめっき浴Ａの中で水平支持部材１１と同じ円形運動を行う。
すなわち、めっき浴Ａの中では、保持部材Ｃの全体が、垂直面内で上下、左右方向に連続的に位置を変える円形運動を行う。
このことは、保持部材Ｃの陽極と被めっき材は相互に位置関係を変えることなく一体となった状態でめっき浴Ａの中で垂直面内において円運動するということであり、その結果、陽極と被めっき材間の電流線の流れは一定状態のままで、常に新鮮なめっき浴と接触することになる。
【００２４】
そのため、被めっき材の表面では局部的な電流線のばらつきは少ない状態でめっきが進行していくので、形成されためっき層の組成や厚みは均一になる。
なお、図４で示した陽極構造は次のような利点を備えている。すなわち、各陽極４ａ，４ｂ，４ｃはそれぞれの陽極リード６ａ，６ｂ，６ｃを介して図１で示したような独立した整流器Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3に結線されているので、各陽極の運転条件をそれぞれ独立して制御することができるということである。
【００２５】
例えば、通常のめっきでは一般に被めっき材の中心部におけるめっき厚が相対的に薄くなるが、そのような場合でも、図４で示した陽極構造においては、中心の陽極４ｃに結線されている整流器の動作条件を例えば大電流の通電条件にして、この中心陽極４ｃと対面している被めっき材の中心部分のめっき厚を厚くすることができるからである。
【００２６】
更には、ある陽極にはパルス電流を流し、他の陽極には通常の直流を流すなどのめっき方法を適用することもできる。
なお、前記した垂直支持部材１２の下端を回転体に装着する場合には、モータのカムとの関係でタイミングプーリ方式を採用することもできる。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明のめっき装置では、陽極と被めっき材の位置関係を一定にした状態でめっき浴中における回転運動が付与されるので、被めっき材の表面のどの部分においても陽極と被めっき材との電流線の流れは一定の状態を保持したまま、常に新鮮なめっき浴と接触してめっきが進行する。その結果、被めっき材の表面には組成や厚みにばらつきのないめっき層を形成することができる。
【００２８】
また、本発明のめっき装置では、複数個の陽極の運転条件をそれぞれ独立して制御することができるので、精密めっきも可能でありその工業的価値は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のめっき装置の全体の１例を示す斜視図である。
【図２】本発明の被めっき材の保持部材を示す斜視図である。
【図３】保持部材を示す側面図である。
【図４】保持部材における第１の基板を示す正面図である。
【図５】第１の基板における陽極の固定状態を示す斜視図である。
【図６】保持部材における第２の基板を示す正面図である。
【図７】第２の基板における被めっき材押さえ用治具の配置状態を示す斜視図である。
【図８】本発明の回転付与機構を示す概略図である。
【符号の説明】
Ｃ    被めっき材の保持部材
Ｄ    保持部材への回転付与機構
１      第１の基板
１ａ    孔
１ｂ    ねじ
２      第２の基板
３      支持棒
４ａ，４ｂ，４ｃ        陽極
５      陽極の固定治具
５ａ    固定治具５の通し孔
５ｂ    ねじ
６ａ，６ｂ，６ｃ        陽極リード
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ  被めっき材押さえ用治具
８      被めっき材
９ａ    押さえ用治具の先端部
９ｂ    絶縁被覆
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ  端子
１１    水平支持部材
１１ａ  水平支持部材１１の一端
１１ｂ  水平支持部材１１の他端
１２    垂直支持部材
１２ａ  垂直支持部材１２の上端
１２ｂ  垂直支持部材１２の下端
１３    回転体（回転歯車）
１３ａ  モータのカム
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ  端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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