电镀内应力测量程序和电镀内应力测量系统的制作方法

专利名称：电镀内应力测量程序和电镀内应力测量系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电镀内应力测量程序以及电镀内应力测量系统，其用于使用应变仪来测量电镀膜内应力(以下根据需要将其简称为“电镀内应力”)，并主要用于对电镀的研究、测试、生产和生产控制。
背景技术：
通常，作为用于控制电镀条件和电镀结果的系统，如日本专利特开公报No.2002-302800的0007至0010段和图2所示，公开了一种电镀控制系统。
在执行电镀的过程中，为了形成所需的电镀膜，必须在执行电镀时适当地设定以下条件一种电镀液；该电镀液的温度、pH值以及浓度；电镀对象的材料、表面积和重量；电流系统、电流值、电流密度、电流流过时间、累计电流值、电流效率等。该电镀控制系统可以有效地控制这些条件设置，预测电镀膜的厚度，测量/记录电镀过程中的电流值，对结果进行分析，以及在经过预定时间之后计算膜厚。
另一方面，研究了一种使用应变仪的原理并由此测量电镀内应力的方法，在非专利文献1“Development of the Measuring System for MeanInternal Stress in Nickel Film Plated on Copper Substrate”(出自Institute ofElectronics，Information and Communication Engineers出版，YutakaTSURU等所著的“Electrochemistry and Industrial Physicochemistry”September 1992，vol.60，No.9，p.780-784)中对该方法进行了描述。
该方法将用于根据电阻变化以及基底金属(base metal)的变形来测量基底金属的应变的应变仪附着在阴极板的背面，由此测量由于电镀膜的内应力而导致的阴极板的应变(微小变形)，并根据该应变和电镀膜的厚度来计算电镀内应力。
在这种条件下，加上近些年IT(信息技术)的进步和发展，电子元件的小型化和高性能取得了进展。并且对于施加在这种电子元件上的电镀膜也有高质量和高性能的要求。
例如，如果当对几微米厚的薄膜构件实施电镀时，会在电镀膜中产生内应力，由于该电镀内应力而使得一些薄膜构件发生卷曲。另外，当形成极薄的电镀膜时，电镀膜本身会出现一些裂纹。
此外，为了获知电镀膜的特性和晶体结构，需要详细研究电镀膜的内应力随时间的变化。
鉴于这种情况，在形成电镀膜时，精确测量和控制电镀内应力变得非常重要。
然而，因为尽管传统的电镀控制系统可以根据电镀条件和累计电流值来计算电镀膜的厚度，但是它没有配备用于获取关于电镀膜的应力的数据(例如，电镀对象的应变量等)的传感器，所以它无法测量电镀内力。
另一方面，尽管传统的“使用应变仪的原理来测量内应力的方法”可以在电镀过程中的每一个定时测量电镀对象的应变量，但是它不能在电镀过程中的每一个定时实时地测量电镀内应力。
换句话说，可以通过电镀完成时的电镀膜的厚度和重量中的任何一个值来计算电镀完成时的电镀内应力，实际上是在电镀结束之后测量电镀对象，并获得厚度和重量。但是，因为只是在电镀过程中的每一个定时，通过根据电镀完成时的膜厚进行比例计算来反向计算膜厚，并且使用该反向计算的膜厚，所以不能实时地获得电镀过程中的每一个定时的电镀内应力。
因此，存在下述问题在执行电镀的过程中，不能获取和控制电镀内应力；并因此最终在电镀膜中出现电镀对象的卷曲和/或裂缝。
结果，强烈需要能够精确/容易地实时测量电镀膜内应力的电镀内应力测量程序和电镀内应力测量系统。

发明内容
本发明的第一方面是一种电镀内应力测量系统中的电镀内应力测量程序，该电镀内应力测量系统包括电镀槽(tank)，用于贮存电镀液；阴极板和阳极板，其浸没在所述电镀液中；电源单元，用于使电流流过所述阴极板和所述阳极板；电流表，用于测量流过所述阴极板和所述阳极板的电流，并获得电镀过程中的每一个定时的电流作为电流数据；应变仪，附着在形成在所述阴极板上的电镀部的背面；应变指示器，与所述应变仪相连，测量所述阴极板的应变量，并获得在电镀过程中的每一个定时的应变量作为应变数据；以及计算机，与所述电流表和所述应变指示器相连，其中为了测量应变内应力，所述电镀内应力测量程序使所述计算机用作为电镀条件输入装置，用于输入电镀条件；计算公式数据存储装置，预先存储用于根据所述电镀条件和所述电流数据计算电镀膜厚度的膜厚计算公式数据、以及用于根据所述电镀膜厚度和应变数据来计算电镀内应力的应力计算公式数据，其中该电镀膜厚度是依照根据电镀条件的膜厚计算的；膜厚计算装置，用于从所述计算公式存储装置中读取膜厚计算公式数据，并基于电镀过程中的每一个定时的电镀条件和电流数据来计算电镀过程中的每一个定时的电镀膜厚度；应力计算装置，用于从计算公式存储装置中读取应力计算公式数据，并基于电镀条件、电镀过程中的每一个定时的应变数据，以及所计算的膜厚数据来计算电镀过程中的每一个定时的电镀内应力；应力数据存储装置，用于存储由所述应力计算装置在电镀过程中的每一个定时计算的电镀内应力，作为应力数据；以及应力输出装置，用于输出由所述应力计算装置在电镀过程中的每一个定时计算的电镀内应力。
根据这种结构，如果运行所述电镀内应力测量程序，则所述电镀内应力测量系统的计算机用作为电镀条件输入装置。由此，通过该电镀条件输入装置将电镀条件输入电镀内应力测量系统。
开始进行电镀(电流流过)，如果电流表和应变指示器开始测量电流数据和应变数据，则该计算机用作为膜厚计算装置。换句话说，由该膜厚度计算装置读取预先存储在计算数据存储装置中的膜厚计算数据，并且随后计算电镀过程中的每一个定时的膜厚数据。
此时，该计算机还用作为输出装置，例如，在显示器上以图形的方式实时地输出膜厚数据。
如果将膜厚数据存储在膜厚数据存储装置中，则该计算机用作为电镀内应力计算装置。换句话说，由该电镀内应力计算装置读取预先存储在计算公式存储装置中的内应力计算公式数据，并且随后基于电镀条件、应变数据，以及膜厚数据，在电镀过程中的每一个定时实时地计算内应力数据。
此时，该机算机用作为输出装置，例如，在显示器上以图形的方式实时地输出电镀内应力数据。
同时，优选地，所述电镀内应力测量程序使该计算机用作为物理特性值数据存储装置，用于预先存储与电镀液和阴极板有关的物理特性值数据；并且使该计算机进行操作，以在使该机算机用作为电镀条件输入装置时，使该计算机能够从该物理特性值数据存储装置中读出物理特性值数据列表，将该列表显示在显示器上，并且从该列表中读出电镀条件。因此，设置和控制电镀条件变得非常容易。
在本发明的第一方面中为了测量电镀内应力，本发明的第二方面为一种电镀内应力测量程序，用于使该计算机用作为补偿条件输入装置，用于基于电镀完成后的电镀膜厚和电镀膜重量的中的任何一个实际测量值来输入补偿条件；补偿公式数据存储装置，用于基于补偿条件预先存储用于补偿电镀内应力的补偿数据；应力补偿装置，用于从所述补偿公式数据存储装置中读取补偿公式数据，并基于补偿条件来补偿由所述应力计算装置计算的在电镀过程中的每一个定时的电镀内应力；补偿应力数据存储装置，用于存储由所述应力补偿装置补偿的在电镀过程的每一个定时的电镀内应力；以及补偿应力输出装置，用于输出在电镀过程中的每一个定时由所述应力补偿装置进行了补偿的电镀内应力，作为补偿应力数据。
根据这种结构，如果运行该电镀内应力测量程序，则该电镀内应力测量系统的计算机用作为补偿条件输入装置，用于基于电镀完成后的电镀膜厚度和电镀膜重量中的任何一个测量值，来输入补偿条件。由此，通过补偿条件输入装置将补偿条件输入电镀内应力测量系统。
如果该“补偿条件”是可以导出电镀膜厚度和电镀膜重量中的任何一个的理论值和实际测量值的比率的“电流效率”的数据，则可以进行以下任何操作可以设计为使得可以输入所淀积的电镀膜厚度和电镀膜重量中的任何一个，以及设计为使得可以直接输入“电流效率”。
如果输入了补偿条件，则该计算机用作为应力数据补偿装置以及补偿应力数据存储装置。换句话说，由该应力数据补偿装置读取预先存储在补偿公式数据存储装置中的补偿数据；并且基于该补偿条件来计算补偿应力数据。并且由该补偿应力数据存储装置来存储该补偿应力数据。
此外，该计算机用作为输出装置，例如，在显示器上以图形的方式实时地输出补偿电镀内应力数据。
同时，当以前在相同条件下执行了电镀，并且与该电镀条件相关联地存储基于电镀完成时的电镀膜厚度和电镀膜重量中的任何一个而获得的补偿条件时，优选地，该电镀内应力测量程序省略使该计算机用作为补偿条件输入装置，而是使该计算机用作为电镀内应力数据补偿装置和补偿电镀内应力数据存储装置。因此，从第二次开始，能够实时地测量补偿后的电镀内应力。
同时，为了测量电镀内应力，优选地，该电镀内应力测量程序还使该计算机用作为膜厚预期装置，用于从计算公式数据存储装置读取膜厚计算公式数据，并基于电镀条件来计算在电镀过程中的每一个定时的电镀膜厚预期值，以及使该计算机用作为输出装置，用于输出该电镀膜厚预期值。由此，在实际执行电镀之前，能够获知在电镀过程中的每一个定时的电镀膜厚预期值，并获得是否应该在该电镀条件下进行电镀的确定基础。
本发明的第三方面是一种电镀内应力测量系统，其包括电镀槽，用于贮存电镀液；阴极板和阳极板，其浸没在所述电镀液中；电源单元，用于使电流流过所述阴极板和所述阳极板；电流表，用于测量流过所述阴极板和所述阳极板的电流，并获得在电镀过程中的每一个定时的电流，作为电流数据；应变仪，附着在形成在所述阴极板上的电镀部分的背面；应变指示器，与所述应变仪相连，测量所述阴极板的应变量，并获得在电镀过程中的每一个定时的应变量，作为应变数据；电镀条件输入装置，用于输入电镀条件；计算公式数据存储装置，预先存储用于根据电镀条件和电流数据来计算电镀膜厚度的膜厚计算公式数据、以及用于根据该电镀膜厚度和应变数据来计算电镀内应力的应力计算公式数据，其中该电镀膜厚度是依照根据电镀条件的膜厚计算的；膜厚计算装置，用于从计算公式存储装置读取膜厚计算公式数据，并基于电镀条件和电镀过程中的每一个定时的电流数据来计算电镀过程中的每一个定时的电镀膜厚度；应力计算装置，用于从计算公式存储装置读取应力计算公式数据，并基于电镀条件、电镀过程中的每一个定时的应变数据、以及由膜厚计算装置计算的膜厚数据来计算电镀过程中的每一个定时的电镀内应力；应力数据存储装置，用于存储由应力计算装置在电镀过程中的每一个定时计算的电镀内应力，作为应力数据；应力输出装置，用于输出由应力计算装置在电镀过程中的每一个定时计算的电镀内应力；以及控制装置，用于控制各个装置。
此外，在本发明的第三方面中，本发明的第四方面为一种电镀内应力测量系统，其包括补偿条件输入装置，用于基于电镀完成之后的电镀膜厚度和电镀膜重量中的任何一个实际测量值来输入补偿条件；补偿公式数据存储装置，用于基于补偿条件预先存储用于补偿电镀内应力的补偿数据；应力补偿装置，用于从补偿公式数据存储装置读取补偿公式数据，并基于补偿条件对由应力计算装置在电镀过程中的每一个定时计算的电镀内应力进行补偿；补偿应力数据存储装置，用于存储在电镀过程中的每一个定时由应力补偿装置进行了补偿的电镀内应力，作为补偿应力数据；以及补偿应力输出装置，用于输出在电镀过程中的每一个定时由应力补偿装置进行了补偿的电镀内应力。


图1是表示电镀内应力测量系统的概要图，其中使用了与本发明一实施例相关的电镀内应力测量程序。
图2是表示该电镀内应力测量系统的方框图。
图3是表示该电镀内应力测量系统的系统结构。
图4是表示使用与本发明一实施例相关的电镀内应力测量程序来测量电镀内应力的过程的流程图。
图5表示了设定输入表单。
图6A-6C详细表示了设定输入表单。
图7表示了预期表单。
图8表示了用于显示当前电镀膜厚度的当前值显示表单。
图9表示了用于显示当前电镀内应力的当前值显示表单。
图10表示了计算结果数值表单。
图11表示了用于显示电镀膜厚度的计算结果的结果显示表单。
图12表示了用于显示电镀内应力的计算结果的结果显示表单。
图13表示了用于显示电镀内应力的补偿结果的结果显示表单。
具体实施例方式
在此将参照附图详细描述作为最优选的实施例的一种电镀内应力测量系统，其中应用了与本发明相关的电镀内应力测量程序。
首先，将参照图1的概要图、图2的方框图以及图3的系统结构来描述其中使用了与本发明相关的电镀内应力测量程序的电镀内应力测量系统的结构。
电镀内应力测量系统1包括设置有阴极板C和阳极板A的电镀槽20；用于向阴极板C和阳极板A提供电流的电源单元30；以及与电源单元30相连的计算机10。
电镀槽20是具有底部的管状水槽，并且在其中空部分中贮存有电镀液。阴极板C和阳极板A中的每一个都是由导电材料形成并被形成为长板状(类似于条状)的电极，通过电极盒21将阴极板C和阳极板A设置为彼此面对，并且其下端浸没在电镀槽中。
在阴极板C的一个面(位于阳极板A一侧的面)的下端形成有电镀部分，并且如果电流流过这两个电极，则电镀膜会淀积在该电镀部分上。另外，将应变仪HG(参见图2)附着在阴极板C的另一面(电镀部分的背面)的下端，用于测量由于电镀膜的内应力而导致的阴极板C的变形(应变量)。因为应变仪HG可以测量1/106量级的变形，所以它可以测量阴极板C(电镀部分)的非常微小的变形。
电源单元30是用于使预定电流流过阴极板C和阳极板A之间的装置，并被设计为能够基于稍后描述的计算机10中设定的电流流过方案(current passing plan)来调整电流值和电流流过时间。电源单元30通过电源线E与阴极板C和阳极板A中的每一个相连。此外，电源单元30包括电流表31，其被设计为能够测量实际流过阴极板C和阳极板A的电流值。另外，在该实施例中，电源单元30包括应变指示器32，其与附着在阴极板C上的应变仪HG相连，并因此被设计为能够测量阴极板C的应变量。
如图2所示，计算机10包括计算机主机11、输入设备12以及输出设备13。计算机10通过电缆K连接至电源单元30，基于电流流过方案来控制电源单元30，并获得/保存由电流表31和应变指示器32测量的电流值和应变数据。输入设备12例如包括键盘和鼠标，并用于输入和改变电镀条件、选择显示画面等。输出设备13例如包括显示器，并用于显示输入画面以及显示电镀膜厚度和内应力的测量结果。
如图3所示，计算机主机11包括中央处理单元11A、程序存储器11B以及数据存储器11C。通过未示出的输入/输出控制单元，将输入设备12、输出设备13、电流表31以及应变指示器32连接至计算机主机11；并且将计算机主机11设计为能够获取测量数据和电镀条件，并输出计算结果。
中央处理单元11A是用于运行存储在程序存储器11B中的程序的单元，中央处理单元11A从输入设备11和存储器11B和11C中的每一个接收数据，并且在执行计算/处理时，向输出设备13和数据存储器11C输出数据。此外，中央处理单元11A与稍后描述的控制程序11Ba合作，从而用作为“控制装置”。
在程序存储器11B中存储有控制程序11Ba，该控制程序11Ba用于使计算机10用作为电镀条件输入装置、计算公式数据存储装置、膜厚计算装置、应力计算装置、计算数据存储装置、各种数据输出装置、补偿条件输入装置、膜厚数据补偿装置，以及应力数据补偿装置。同时，在对稍后描述的电镀内应力测量系统1的操作的说明中，将详细描述各个装置。
数据存储器11C包括计算条件数据文件11Ca，用于存储电镀条件和各种计算公式；测量数据文件11Cb，用于存储由电流表31和应变指示器32在电镀过程中的每一个定时测量的电流数据和应变数据；以及计算结果数据文件11Cc，用于存储膜厚数据、应力数据、补偿膜厚数据以及补偿应力数据。
计算条件数据文件11Ca预先存储有膜厚计算公式数据，用于根据由电镀条件输入装置输入的电镀条件和由电流表31测量的电流数据来计算膜厚；以及应力计算公式数据，用于根据由应变指示器32测量的应变数据、所计算的膜厚以及所输入的电镀条件来计算电镀内应力。
作为膜厚计算公式(膜厚计算公式数据)，可以使用根据电镀条件和累计电流值来计算膜厚的公知膜厚计算公式。
此外，作为内应力计算公式(应力计算公式数据)，例如可以使用以下公式(1)σ＝Et2δ/{3(1-υ)dl2}(1)其中σ为电镀膜的内应力，l为阴极板的电镀部分的长度，E为杨氏模量，υ为阴极板的泊松比，δ为阴极板的弯曲量，而d为电镀膜的膜厚。
除此以外，在计算条件数据文件11Ca中还预先存储了各种电镀液和各种电镀对象(电极板C)的物理特性值数据。另外，还将由电镀条件输入装置输入的电镀条件存储在计算条件数据文件11Ca中。此外，在计算条件数据文件11Ca中还存储有补偿公式数据，用于基于完成电镀之后的电镀膜厚度和实际测量重量中的任何一个对电镀膜厚度和电镀内应力进行补偿。
测量数据文件11Cb存储有在电镀过程中的每一个定时由电流表31和应变指示器32测量的电流数据和应变数据。
计算结果数据文件11Cc存储有在电镀过程中的每一个定时，分别由膜厚计算装置和应力计算装置计算的膜厚数据和应力数据。另外，当输入补偿条件时，由膜厚数据补偿装置和应力数据补偿装置来计算在电镀过程中的每一个定时的补偿膜厚数据和补偿应力数据，计算结果数据文件11Cc也用于存储这些数据。
随后，将参照图4的流程图和图5到13的输入/输出表单来描述电镀内应力测量系统1的操作。
如果启动电镀内应力测量系统，则计算机10的中央处理单元11A接收控制程序11Ba的指令，从数据存储器11C读取设定输入表单(参见图5)，将其显示在显示器(输出设备13)上，并从键盘和鼠标(输入设备12)接收电镀条件输入(步骤S101)。换句话说，通过控制程序11Ba使计算机10用作为“电镀条件输入装置”。
如图5所示，作为一般项有显示在画面上部的“名称”5a、“日期”5b、“文件保存名称”5c、“记录人(inscriber)”5d以及“电镀液名称”5e。另外，在画面下部的左侧显示有“备注栏”5f，并且可以根据需要在“备注栏”5f中输入备注。
作为电镀条件，有“电镀液种类”5g、“电镀品条件”5h以及“电镀条件”5i。如图6A所示，“电镀液种类”5g被设计为能够通过打开对话框来从预先记录在该对话框中的“电镀液种类”中进行选择。另外，如图6B所示，通过打开“新电镀液设定”输入对话框，还能够重新设定电镀液的物理特性值。在“电镀品条件”5h中有以下各项“名称”5k、“材料”5l、“表面积”5m、“电镀前重量”5n、“泊松比(υ)”5u、“杨氏模量(E)”5v、“长度(l)”5w以及“厚度(t)”5x。同时，从设置在“表面积”5m右侧的对话框中选择“表面积”5m的单位。在“电镀条件”5i中有以下各项“设定温度”5o、“最大电流值”5p、“电镀时间”5q以及“变化电流系统设定”5r，并且在画面下部的右侧的曲线图中显示“电流值”5s。另外，通过点击标签(tab)，如图6C所示，还能够显示“累计电流值”5t，而不是“电流值”5s。同时，自动计算“累计电流值”5t。
将这些电镀条件存储在数据存储器11C的计算条件数据文件11Ca中。
在输入各种电镀条件之后，如果点击设定输入表单的预期显示按钮，则中央处理单元11A接收控制程序11B的指令，从计算条件数据文件11Ca中读取膜厚计算公式数据，并基于所输入的电镀条件来计算在电镀过程中的每一各定时的电镀膜的膜厚预期值(预期膜厚数据)(步骤S102)。换言之，由控制程序11Ba使计算机10用作为“膜厚预期装置”。
同时，在将电镀内应力测量程序安装在计算机主机11中的定时，将膜厚计算公式数据存储在数据存储器11C的计算条件数据文件11Ca中。另外，还同时存储应力计算公式数据和补偿公式数据。换言之，通过安装电镀内应力测量程序，使计算机10用作为“计算公式数据存储装置”。
此外，在该实施例中，还根据电镀部分的面积5m以及电镀对象的密度(参见图6B的5j)来计算预期电镀重量。
如果在电镀过程中的每一个定时都计算电镀膜厚预期值，则中央处理单元11A接收控制程序11B的指令，从存储器中读取结果预期表单6，并将其显示在显示器上(参见图7)，并在曲线图中显示该预期值(步骤S103)。换言之，由控制程序11Ba使计算机10用作为预期膜厚数据的“输出装置”。
通过浏览显示在结果预期表单6中的“预期膜厚数据”6a，用户可以确定是否执行电镀(步骤S104)。如果用户确定不执行电镀(步骤104中的“否”)，则他/她返回步骤S101以再次输入电镀条件。
另一方面，如果用户确定执行电镀(步骤104中的“是”)，则中央处理单元11A接收控制程序11Ba的指令，控制电源单元30的电流表31，并根据时间来测量流过阴极板C和阳极板A之间的电流值。另外，类似地，中央处理单元11A控制应变指示器32，并基于从附着在阴极板C上的应变仪HG发送的数据，根据时间测量阴极板C的应变量(步骤S106)。
如果电流表31和应变指示器32开始测量在电镀过程中的每一个定时的电流数据和应变数据，则中央处理单元11A接收控制程序11Ba的指令，并随后将该电流数据和应变数据存储在数据存储器11C的测量数据文件11Cb中(步骤S107)。
中央处理单元11A接收控制程序11Ba的指令，从计算条件数据文件11Ca中读取膜厚计算公式数据，并基于由电流表31测量的当前电流数据以及电镀条件来计算当前电镀膜厚度(步骤S108)。换言之，由控制程序11Ba使计算机10用作为膜厚计算装置。
另外，中央处理单元11A接收控制程序11Ba的指令，从计算条件数据文件11Ca中读取内应力计算公式数据，并基于由应变指示器32测量的当前应变数据、由膜厚计算装置计算的当前膜厚数据，以及电镀条件来计算当前电镀内应力(步骤S109)。换言之，由控制程序11Ba使计算机10用作为内应力计算装置。
如果计算了当前膜厚和电镀内应力，则中央处理单元11A接收控制程序11Ba的指令，从存储器中读取“当前值显示表单”7、7’，并将其显示在显示器上(参见图8和9)，并且在各个曲线图中显示当前膜厚和电镀内应力(步骤S110)。换言之，由控制程序11Ba使计算机10用作为当前膜厚数据和电镀内应力数据的“输出装置”。
在图8的“当前值显示窗体”7中在曲线图中显示了“预期的当前电镀膜厚度”7a。曲线图中的虚线表示在膜厚预期步骤S102中计算的预期膜厚数据；而实线表示在膜厚数据计算步骤S108中计算的膜厚数据。另外，在“当前值显示表单”7中显示“当前电流值”7b、“当前电压值”7c、“当前累计电流值”7d、“当前液体温度”7e、“当前pH值”7f等。由各种传感器(未示出)来获得这些值，将其发送给计算机主机11，并进行显示。
另外，在“当前值显示表单”7中还显示“预期当前电镀重量”7g和“预期当前电镀内应力”7h。在图9的“当前值显示表单”7中，在曲线图中显示“预期当前电镀内应力”7h。由此，根据与本发明相关的电镀内应力测量程序，可以实时地显示电镀膜内应力。
如果计算了当前膜厚和电镀内应力，则中央处理单元11A接收控制程序11Ba的指令，并依次将这些数据存储在数据存储器11C的计算结果数据文件11Cc中(步骤S111)。换言之，由控制程序11Ba使计算机10用作为用于存储当前膜厚和电镀内应力的“计算结果存储装置”。
随后，将计算结果数据文件11Cc存储在如图10的“计算结果数值表单”9所示的表中。
如果存储了当前电镀膜厚度和内应力，则中央处理单元11A接收控制程序11B的指令，并确定是否结束电镀(步骤S112)。为了更精确，中央处理单元11A确定是否已经过了在电镀输入步骤S101中输入的“电镀时间”5q。
如果当前时间还没有达到“电镀时间”5q(步骤S112中的“否”)，则用户可以选择是否改变电镀条件(步骤S113)。如果改变电镀条件(步骤S113中的“是”)，例如，点击图8和9中所示的“当前值显示表单”7、7’的“电流值变化表单”的按钮7i，则显示“当前值变化表单”(未示出)。并且中央处理单元11A通过使用户在该窗体中输入电流值，来接收电镀条件的变化(步骤S114)。由此更新电镀条件；并且此后根据更新后的电镀条件(电流条件)来控制电源单元30，执行电镀，并执行膜厚和应力的测量(步骤S106)。
如果不改变电镀条件(步骤S113中的“否”)，则实际上用户返回步骤S106，并且可以继续执行电镀以及膜厚和应力的测量。
如果当前时间达到“电镀时间”5q(参见图5)(步骤S112中的“是”)，则中央处理单元11A接收控制程序11B的指令，控制电源单元30，并停止电流流过阴极板C和阳极板A之间(步骤S115)。由此结束电镀膜厚度的生成。
在结束电镀之后，用户可以选择是否对电镀膜厚度和电镀内应力的结果进行补偿(步骤S116)。如果不对结果进行补偿(步骤S116中的“否”)，则中央处理单元11A接收控制程序11B的指令，从存储器中读取“结果显示表单”8、8’(参见图11和12)，将它们显示在显示器上，从计算结果数据文件11Cc中读取在电镀过程中的每一个定时的膜厚数据和应力数据，并在不进行补偿的情况下分别将它们显示在“结果显示表单”8、8’中(步骤S122)。换言之，由控制程序11Ba使计算机10用作为计算结果数据的“输出装置”。
在图11的“结果显示表单”8中，在曲线图中显示“电镀膜厚度变化”8a。另外，通过双击标签，可以显示以下各项“电流值变化”8b、“电压值变化”8c、“累计电流值变化”8d、“液体温度变化”8e、“pH值变化”8f、“电镀重量变化”8g以及“电镀内应力变化”8h。在图12的“结果显示表单”8’中，在曲线图中显示“电镀内应力变化”8h。
如果执行了补偿(步骤S116中的“是”)，则用户实际测量了形成有电镀膜的阴极板C的重量(电镀后的重量)，并将该重量输入到“结果显示表单”8、8’的“结果输入”栏8i中(步骤S117)。换言之，由控制程序11Ba使计算机10用作为“补偿条件输入装置”。
并且中央处理单元11A接收控制程序11Ba的指令，从电镀后测量的阴极板C的重量中减去在电镀条件输入步骤S101中输入的电镀前的阴极板C的重量(电镀前的重量，参见图4)，并由此计算电镀结束后电镀膜的实际重量(实际测量的电镀重量)。另外，根据该实际测量的电镀重量、电镀部分的面积以及电镀对象的密度，中央处理单元11A计算电镀结束后的电镀膜的实际膜厚(实际测量的电镀膜厚度)。
如果计算了电镀结束后的电镀膜的实际膜厚，则中央处理单元11A接收控制程序11Ba的指令，从计算条件数据文件11Ca中读取膜厚补偿公式数据，并基于该实际测量的膜厚，对在电镀过程中的每一个定时在膜厚计算步骤S108中计算的电镀膜厚度进行补偿(步骤S118)。为了更精确，中央处理单元11A计算实际电镀膜厚度(α)和电镀结束时在膜厚计算步骤S108中计算的膜厚(β)之间的比值(γ＝α/β)，也就是，电流效率γ，将膜厚数据乘以该电流效率γ，从而对膜厚数据进行补偿。由此计算补偿膜厚数据。
如果计算了补偿膜厚数据，则中央处理单元11A接收控制程序11Ba的指令，从计算条件数据文件11Ca中读取应力补偿公式数据，并基于电流效率γ，对在电镀过程中的每一个定时在应力计算步骤S109中计算的电镀内应力进行补偿(步骤S119)。为了更精确，中央处理单元11A将应力数据乘以电流效率γ，从而对应力数据进行补偿。由此计算补偿应力数据。换言之，由控制程序11Ba使计算机10用作为“应力补偿装置”。
同时，使用补偿膜厚数据，还可以根据公式(1)计算补偿应力数据。
如果计算了补偿膜厚数据和补偿应力数据，则中央处理单元11A接收控制程序11Ba的指令，从存储器读取结果显示表单，并将其显示在显示器上，并且在各个曲线图中显示补偿膜厚数据和补偿应力数据(步骤S120)。换言之，通过控制程序11Ba使计算机10用作为“补偿应力输出装置”。
图13表示显示在“结果显示表单”8上的曲线图中的补偿后的“电镀内应力变化”8h。另外，在补偿后的“电镀内应力变化”8h的“电流效率”8j显示栏中显示电流效率γ。
另外，如果计算了补偿膜厚数据和补偿应力数据，则中央处理单元11A接收控制程序11Ba的指令，并将该补偿膜厚数据和补偿应力数据存储在计算结果数据文件11Cc中(步骤S121)。换言之，由控制程序11Ba使计算机10用作为“补偿应力存储装置”。
同时，通过随后将电流效率γ与电镀条件相关联，并将其存储在存储器(例如，计算条件数据文件11Ca)中，使得当在相同条件下再次执行电镀时，能够从电镀开始直到进行了补偿之后，实时地显示补偿膜厚数据和补偿应力数据。
由此，尽管参照附图详细描述了本发明的最优选实施例，但是本发明并不限于此，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行适当的变化。
例如，尽管与本发明相关的电镀内应力测量系统1提供了膜厚预期功能，但是与本发明相关的电镀内应力测量程序也可以不包括该功能。
另外，尽管与本发明相关的电镀内应力测量系统1提供了电镀条件改变功能，但是与本发明相关的电镀内应力测量程序也可以不包括该功能。
此外，尽管与本发明相关的该电镀内应力测量系统1被构造为使得输入实际电镀重量作为补偿条件，并且在计算膜厚和电镀内应力时根据该值计算电流效率，但是并不限于此还可以将系统1构造为输入实际电镀膜厚度，以使得可以直接输入电流效率。
此外，尽管与本发明相关的电镀内应力测量系统1被构造为在电源单元30中包括电流表31和应变指示器32，但是并不限于此如果可以测量电极之间流过的电流并且可以通过应变仪HG测量阴极板C的应变，则任意系统都可以使用与本发明相关的电镀内应力测量程序。
权利要求
1.在一种电镀内应力测量系统中，为了测量电镀内应力，一种电镀内应力测量程序，用于使计算机用作为电镀条件输入装置，用于输入电镀条件；计算公式数据存储装置，预先存储用于根据所述电镀条件和电流数据来计算电镀膜厚度的膜厚计算公式数据、以及用于通过所述电镀膜厚度和应变数据来计算电镀内应力的应力计算公式数据，其中所述电镀膜厚度是依照根据所述电镀条件的膜厚计算的；膜厚计算装置，用于从所述计算公式数据存储装置读取所述膜厚计算公式数据，并基于所述电镀条件和电镀过程中的每一个定时的电流数据来计算电镀过程中的每一个定时的所述电镀膜厚度；应力计算装置，用于从所述计算公式数据存储装置读取所述应力计算公式数据，并基于所述电镀条件、电镀过程中的每一个定时的所述应变数据、以及所计算的膜厚数据来计算电镀过程中的每一个定时的所述电镀内应力；应力数据存储装置，用于存储由所述应力计算装置在电镀过程中的每一个定时计算的所述电镀内应力，作为应力数据；以及应力输出装置，用于输出由所述应力计算装置在电镀过程中的每一个定时计算的所述电镀内应力，其中，所述电镀内应力测量系统包括电镀槽，用于贮存电镀液；阴极板和阳极板，其浸没在所述电镀液中；电源单元，用于使电流流过所述阴极板和所述阳极板；电流表，用于测量流过所述阴极板和所述阳极板的电流，并获取在电镀过程中的每一个定时的电流作为电流数据；应变仪，附着在形成在所述阴极板上的电镀部分的背面；应变指示器，与所述应变仪相连，测量所述阴极板的应变量，并获取在电镀过程中的每一个定时的应变量作为应变数据；以及所述计算机，与所述电流表和所述应变指示器相连。
2.根据权利要求1所述的电镀内应力测量程序，用于使所述计算机用作为补偿条件输入装置，用于基于电镀完成后的电镀膜厚度和电镀膜重量中的任何一个的实际测量值来输入补偿条件；补偿公式数据存储装置，用于基于所述补偿条件预先存储用于对所述电镀内应力进行补偿的补偿数据；应力补偿装置，用于从所述补偿公式数据存储装置读取所述补偿公式数据，并基于所述补偿条件对由所述应力计算装置计算的电镀过程中的每一个定时的所述电镀内应力进行补偿；补偿应力数据存储装置，用于存储由所述应力补偿装置在电镀过程中的每一个定时进行了补偿的所述电镀内应力，作为补偿应力数据；以及补偿应力输出装置，用于输出由所述应力补偿装置进行了补偿的电镀过程中的每一个定时的所述电镀内应力。
3.一种电镀内应力测量系统，其包括电镀槽，用于贮存电镀液；阴极板和阳极板，其浸没在所述电镀液中；电源单元，用于使电流流过所述阴极板和所述阳极板；电流表，用于测量流过所述阴极板和所述阳极板的电流，并获取电镀过程中的每一个定时的电流，作为电流数据；应变仪，附着在形成在所述阴极板上的电镀部分的背面；应变指示器，与所述应变仪相连，测量所述阴极板的应变量，并获取在电镀过程中的每一个定时的所述应变量，作为应变数据；电镀条件输入装置，用于输入电镀条件；计算公式数据存储装置，用来预先存储用于根据所述电镀条件和所述电流数据来计算电镀膜厚度的膜厚计算公式数据、以及用于根据所述电镀膜厚度和所述应变数据来计算电镀内应力的应力计算公式数据，其中所述电镀膜厚度是根据所述膜厚度计算公式计算的；膜厚计算装置，用于从所述计算公式数据存储装置读取所述膜厚计算公式数据，并基于所述电镀条件和电镀过程中的每一个定时的所述电流数据来计算电镀过程中的每一个定时的电镀膜厚度；应力计算装置，用于从所述计算公式数据存储装置读取所述应力计算公式数据，并基于所述电镀条件、电镀过程中的每一个定时的所述应变数据、以及由所述膜厚计算装置计算的膜厚数据，来计算电镀过程中的每一个定时的电镀内应力；应力数据存储装置，用于存储由所述应力计算装置在电镀过程中的每一个定时计算的所述电镀内应力，作为应力数据；应力输出装置，用于输出由所述应力计算装置在电镀过程中的每一个定时计算的所述电镀内应力；以及控制装置，用于控制所述多个装置中的每一个。
4.根据权利要求3所述的电镀内应力测量系统，其包括补偿条件输入装置，用于基于电镀完成后的电镀膜厚度和电镀膜重量中的任何一个的实际测量值来输入补偿条件；补偿公式数据存储装置，用于基于所述补偿条件预先存储用于对所述电镀内应力进行补偿的补偿数据；应力补偿装置，用于从所述补偿公式数据存储装置中读取所述补偿公式数据，并基于所述补偿条件对在电镀过程中的每一个定时由所述应力计算装置计算的所述电镀内应力进行补偿；补偿应力数据存储装置，用于存储在电镀过程中的每一个定时由所述应力补偿装置进行了补偿的所述电镀内应力，作为补偿应力数据；补偿应力输出装置，用于输出在电镀过程中的每一个定时由所述应力补偿装置进行了补偿的所述电镀内应力。
全文摘要
为了测量电镀内应力，一种电镀内应力测量系统中的电镀内应力测量程序使计算机用作为电镀条件输入装置，用于输入电镀条件；计算公式数据存储装置，用来预先存储用于计算电镀膜厚度的膜厚计算公式数据，以及用于计算电镀内应力的应力计算公式数据；膜厚计算装置，用于读取膜厚度计算公式数据，并计算电镀过程中的每一个定时的电镀膜厚度；应力计算装置，用于读取应力计算公式数据，并计算电镀过程中的每一个定时的电镀内应力；应力数据存储装置，用于存储电镀内应力；以及应力输出装置，用于输出在电镀过程中的每一个定时计算的电镀内应力。
文档编号C25D21/12GK1676677SQ20041001153
公开日2005年10月5日 申请日期2004年12月24日 优先权日2004年3月30日
发明者山本渡 申请人:株式会社山本镀金试验器