专利名称：电镀装置及电镀方法
技术领域：
本发明涉及一种电镀装置及电镀方法。
背景技术：
电镀被利用于例如在印刷基板上形成配线图案等用途。例如在硫酸镀铜中，为 了获得以光泽、皮膜物性、均镀能力、对导通孔的填充性等为目标的皮膜性能，在电镀 液中添加有被称作光亮剂、载体、整平剂等的促进剂或抑制剂等各种添加剂。这些添加剂通过在基板表面由抑制剂有效地发挥作用，而在通孔、导通孔之中 由促进剂有效地发挥作用，从而能够促进对通孔的均镀、导通孔的填孔。但是，如果 在电镀液中促进剂过剩，则抑制剂抑制活性核成长的效果将会下降而难以获得致密的皮 膜，从而导致皮膜的物性下降。而且，有时会产生对基板表面的析出抑制效果下降，从 而使通孔的均镀变差、导通孔的填孔性变差等问题。另一方面，如果在电镀液中促进剂 不足，则促进产生活性核的效果将会下降而难以获得致密的皮膜，从而导致皮膜的物性 下降。而且，有时会产生对通孔或导通孔内的促进效果不足而通孔的均镀能力变差，导 通孔的填孔性变差等问题。因此，关键在于电镀液中的各种添加剂的添加要保持适当的 平衡。而且，电镀液中的溶解氧浓度是对电镀的皮膜性能造成影响的因素之一也已为 人所知晓。对于其理由，举使用硫酸镀铜的普遍性的光亮剂即双(3-磺丙基)二硫醚 (SPS)的情况为例进行说明。亦即，在电镀处理中，会引起如下所述的一系列氧化还原 反应。在阴极的表面，SPS被还原成为3-巯基丙烷-1-磺酸(MPS)。SPS在阴极附近 2个MPS恢复成1个SPS时还原铜离子，从而作为促进剂发挥作用。与该反应无关的 MPS被溶解氧氧化而恢复成SPS。但是，如果溶解氧不足，MPS将会与Cu+结合并作为 Cu+-MPS而蓄积起来。一旦Cu+-MPS发生蓄积，光亮剂浓度将变得过剩，从而无法充分 获得作为目标的皮膜性能。如果氧浓度过剩，则被氧氧化的MPS的量将会变多，而还原 铜离子的MPS的量将会下降，因而促进效果不足，因此将无法充分获得作为目标的皮膜 性能。这样，就必须将电镀液中的溶解氧浓度调整到适当的范围，但是如果使用可溶 性阳极作为阳极，则会因金属铜的溶解等导致溶解氧被消耗，电镀液中的溶解氧浓度容 易变低，而如果使用非溶解性阳极作为阳极，则会从阳极产生氧，因此电镀液中的溶解 氧浓度容易变高。因此，提出了将电镀液中的溶解氧浓度调整到指定范围的各种技术。例如在日本专利公开公报特开2004-143478号中，公开了一种使用可溶性阳极 作为阳极的电镀装置。该装置具有如下结构其具备贮存电镀液的电镀槽和与该电镀槽 不同体的辅槽，且电镀液在所述电镀槽与辅槽之间循环。该装置中，在辅槽中通过空气 吹入管向电镀液中吹入空气，以此将电镀液的溶解氧浓度维持为5ppm以上，从而能够消 除皮膜的品质劣化。而且，在日本专利公开公报特开2007-169700号中，公开了一种使用非溶解性
4阳极作为阳极的电镀方法。该方法中，在电镀槽中通过空气或惰性气体来搅拌电镀液， 以此将电镀液的溶解氧浓度维持为30mg/升以下，从而能够长期稳定地填充被电镀物中 的非贯通孔内部。然而，近年来，印刷基板等的配线、通孔、导通孔等正趋于微细化，对电镀所 要求的品质也正在提高。例如，如果有异物浮游在电镀液中，则有时该异物会成为核而 导致电镀的皮膜的一部分产生结瘤(nodule)(瘤状的部位)，因此在电镀装置中设有将电 镀液中的异物从电镀液分离的过滤器。该过滤器能够对电镀液进行过滤，以将电镀液中 的各种异物从电镀液中分离。然而，如果过滤器上附着大量例如铜粒子等金属粒子，则有时会因该金属粒子 导致电镀液中的溶解氧被消耗，或者电镀液中所含的添加剂(例如硫系添加剂等)发生变 质。因此，为了抑制电镀的皮膜的品质下降，必须频繁地更换过滤器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够调整电镀液的溶解氧浓度，同时能够削减因更 换过滤器引起的成本的电镀装置及电镀方法。本发明的电镀装置具备电镀槽，贮存电镀液；以及辅槽，该辅槽是与该电镀 槽不同体的槽，且所述电镀液在该辅槽与所述电镀槽之间循环。所述辅槽具有如下结 构在其内部具有第1空间和位于该第1空间下游侧的第2空间，且所述第1空间内的所 述电镀液中超过指定高度的部分从所述第1空间流入所述第2空间，在该第2空间内，所 述电镀液在空气中流下。本发明的电镀方法使用具备电镀槽及辅槽的电镀装置，所述电镀槽贮存电镀 液，所述辅槽是与该电镀槽不同体的槽，且所述电镀液在该辅槽与所述电镀槽之间循 环，所述辅槽在其内部具有第1空间及位于该第1空间下游侧的第2空间，在所述第1空 间内，贮存所述电镀液至指定高度为止，使所述电镀液中的金属粒子沉降至所述第1空 间的下方，使所述第1空间内的所述电镀液中超过所述指定高度的部分流入所述第2空 间，在该第2空间内，使所述电镀液在空气中流下，以此来调整所述电镀液的溶解氧浓 度。
图1是表示本发明的第1实施方式的电镀装置的结构图。图2A 图2F分别表示所述电镀装置的辅槽的上缘部的结构的变形例。图3A 图3E分别表示送出侧配管的形状及配置状态的变形例。图4是表示本发明的第2实施方式的电镀装置的辅槽的结构图。图5是表示本发明的第3实施方式的电镀装置的辅槽的结构图。图6是表示本发明的第4实施方式的电镀装置的结构图。图7是表示本发明的第5实施方式的电镀装置的结构图。图8A及图8B是表示本发明的第6实施方式的电镀装置的电镀槽的结构图。图9A和图9B是表示本发明的第7实施方式的电镀装置的电镀槽的结构图。图10是表示本发明的第8实施方式的电镀装置的结构图。
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图IlA是表示本发明的第9实施方式的电镀装置的辅槽的第1间隔壁的图，图 IlB是图IlA的XIB-XIB线截面图。图12是表示在实施例1中所用的电镀装置的结构图。图13A是表示在实施例2中所用的电镀装置的结构图，图13B是图13A的 XIIIB-XIIIB线截面图。图14是表示在实施例3中所用的电镀装置的结构图。图15A和图15B是用于说明实施例1、3中的导通孔的凹陷量的测定方法的截面 图。图16是表示实施例1 3中的伸展率及抗张力的测定中所用的测试片的形状的 俯视图。图17是用于说明实施例2中的通孔的均镀能力的评价方法的截面图。
具体实施例方式以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。以下的各实施方式中，举对被电 镀物实施镀铜的情况为例来进行说明。(第1实施方式)如图1所示，本发明的第1实施方式的电镀装置11具备电镀槽13、与该电镀 槽13不同体的辅槽15、将电镀液从电镀槽13送往辅槽15的送出侧配管29以及使电镀液 从辅槽15返回电镀槽13的返回侧配管41。电镀槽13具有上部开口的大致立方体形状的槽主体47以及与该槽主体47 — 体地设置的溢流槽49。在槽主体47的内部，配设有阳极55。而且，槽主体47被构成 为可在其中设置作为被电镀物的阴极57。阳极55被分别配设在阴极57的两侧。作为阳极55，使用可溶性阳极或非溶解 性阳极。作为可溶性阳极，例如可以使用铜板。另外，作为可溶性阳极，还可以使用例 如在由钛等形成的网状收容容器内收容有球状的铜(铜球)而成的阳极。这些铜板或铜 球例如可列举由含有磷的含磷铜所形成的铜板或铜球。作为非溶解性阳极，例如可以使 用在Ti-Pt上涂覆有氧化铟的阳极。各阳极55被配置在可让电镀液流通且不让阳极的阳极泥(anode slime)通过的阳 极罩(anodebag)59的内部。阳极罩59例如由聚丙烯、聚乙烯等材料形成。在阴极57与各阳极55之间，沿着阴极57的高度方向分别配设有喷嘴61。各喷 嘴61设有将通过返回侧配管41从辅槽15送来的电镀液朝向阴极57侧喷出的多个喷出口 (未图示)。藉由来自此种喷嘴61的喷流，能够搅拌阴极57周边的电镀液。而且，阴 极57周边的电镀液的搅拌除了可以是通过如上所述的喷流所进行的搅拌以外，还可以是 通过图略的刮板、桨等机械式搅拌机所进行的机械搅拌。而且，也可以并用通过喷流所 进行的搅拌和机械搅拌。在阳极55与阴极57之间，从图略的电源装置施加电压。由此，能够对被电镀 物即阴极57实施电镀。溢流槽49被一体地安装在槽主体47的侧部。槽主体47内的电镀液越过槽主体 47的侧壁51的上缘部53而流入该溢流槽49内。也可以在该溢流槽49内设置用于侦测该槽内的液体水平面的图略的液面传感器。通过基于该液面传感器的侦测结果来控制泵 63的驱动或停止，可以调节溢流槽49的液体水平面。辅槽15具有上部开口的大致立方体形状的辅槽主体20以及将该辅槽主体20 的内部空间分为两部分的第1间隔壁21。第1间隔壁21呈大致矩形状，从辅槽主体20 的底面向上方竖立设置。通过该第1间隔壁21，辅槽15的内部被分为第1空间17与位 于该第1空间17下游侧的第2空间19。如图1及图2A所示，第1间隔壁21具有从 辅槽15的底面朝向上方延伸的间隔壁主体25以及从该间隔壁主体25的上端向第2空间 19侧延伸设置的突出片27。第1间隔壁21的上缘部23被设定为低于辅槽主体20的上缘部的指定高度。亦 即，辅槽15具有如下结构第1空间17内的电镀液中超过所述指定高度的部分溢流过上 缘部23而从第1空间17流入第2空间19。在辅槽15中，仅在第1间隔壁21的上缘部 23上方的空间内，第1空间17与第2空间19相连通。而且，辅槽15呈如下结构第 1空间17与第2空间19被隔开，以使得在上缘部23下方，电镀液不会在第1空间17与 第2空间19之间移动。流入第2空间19的电镀液在该第2空间19内，在空气中流下。为了像这样使 电镀液在第2空间19内在空气中流下，第2空间19内的电镀液的液面被调节成位于比第 1间隔壁21的上缘部23的所述指定高度低的位置。第2空间19内的电镀液的液面例如可以通过控制返回侧配管41中所设的泵64 的驱动或停止来调节。而且，也可以在第2空间19内设置用于侦测该空间内的液面水平 面的图略的液面传感器。通过基于该液面传感器的侦测结果来控制泵64的驱动或停止， 可以调节第2空间19的液面水平面。突出片27从间隔壁主体25的上端向第2空间19侧延伸设置，其前端与间隔壁 主体25中的第2空间19侧的侧面相隔一段距离。通过设置这样的突出片27，从第1空 间17流入第2空间19的电镀液沿着突出片27被引导至其前端部，随后从其前端部离开 突出片27而暂时放到空气中。由于突出片27的前端部与间隔壁主体25的侧面相隔一段 距离，因此能够抑制电镀液顺着间隔壁主体25的侧面而流下。本实施方式中，举第1间隔壁21具有如图2A所示的突出片27的情况为例进行 了说明，但既可以是具有图2B 图2D所示变形例的突出片27的方式，也可以是像图2E 及图2F所示的变形例那样不具有突出片的方式。图2B的变形例中，突出片27从间隔壁主体25的上端朝向第2空间19侧且向斜 上方延伸设置。该变形例的情况下，也与图2A的方式同样地，由于突出片27的前端部 与间隔壁主体25的侧面相隔一段距离。因此，能够抑制电镀液顺着间隔壁主体25的侧 面而流下，但与图2A的方式相比，电镀液存在容易顺着突出片27的第2空间19侧的面 (下表面)而流下的趋势。图2C的变形例中，突出片27从间隔壁主体25的上端朝向第2空间19侧且向斜 下方延伸设置。该变形例的情况下，也与图2A的方式同样地，由于突出片27的前端部 与间隔壁主体25的侧面相隔一段距离，因此，能够抑制电镀液顺着间隔壁主体25的侧面 而流下。并且，由于突出片27向斜下方倾斜，因此能够大致防止电镀液流入突出片27 的下表面(内侧面)。在此点上，图2C的变形例优于图2A的方式。
图2D的变形例中，突出片27具有从间隔壁主体25的上端朝向第2空间19侧而 向横方向延伸的横部27a以及从该横部27a的前端向下方向延伸的纵部27b。该纵部27b 的前端与间隔壁主体25的侧面相隔一段距离。该变形例的情况下，也与图2A的方式同 样地，由于突出片27的前端部与间隔壁主体25的侧面相隔一段距离，因此，能够抑制电 镀液顺着间隔壁主体25的侧面而流下。并且，该方式中，从第1空间17流入第2空间19的电镀液沿着横部27a被引导 至其前端部之后，沿着纵部27b向下方向流下。该前端部距离间隔壁主体25的侧面的距 离较大。因此，能够大致防止电镀液流入突出片27的内侧面。在此点上，图2D的变形 例优于图2A的方式。图2E及图2F的变形例中，第1间隔壁21不具有突出片。图2E的变形例中， 第1间隔壁21沿着铅直方向而配置。图2F的变形例中，第1间隔壁21相对于铅直方向 倾斜地配置。该变形例的第1间隔壁21以其下方相对于其上方而言位于下游侧的方式倾 斜。送出侧配管29的上游侧的端部连接于溢流槽49的底部及槽主体47的侧壁51的 下部，并与溢流槽49及槽主体47相连通。在送出侧配管29的下游侧的端部，设有将电 镀液供应至辅槽15的供应口 29a。如图1及图3A所示，供应口 29a位于比第1空间17内的电镀液的液面高的位 置，且不接触电镀液。因此，当从供应口 29a喷出的电镀液从供应口 29a向下方流下并 接触第1空间17内所贮存的电镀液时，会对该电镀液造成一定程度的冲击。由此，第1 空间17内的电镀液会稍许流动。如图3B 图3E所示的变形例那样，送出侧配管29的供应口 29a位于所述指定 高度下方。亦即，供应口 29a也可以位于第1空间17内的电镀液的液面下方而浸渍于电 镀液中。这些变形例中，从供应口 29a喷出的电镀液被直接供应至第1空间17内贮存的 电镀液的液中。由此，与从供应口 29a暂时喷出到空气中的电镀液落到第1空间17内贮 存的电镀液的液面中的图3A的方式相比较，能够降低对第1空间17的电镀液造成的冲 击ο图3C的变形例中，送出侧配管29的下游侧端部被弯曲成，使从供应口 29a喷出 电镀液的喷出方向朝向辅槽主体20的内侧面20a侧。该变形例中，与电镀液的喷出方向 朝向下方的图3B的方式相比较，能够抑制第1空间17内贮存的电镀液的流动，尤其能够 抑制位于下方侧的电镀液的流动。图3D的变形例中，送出侧配管29的下游侧的端部被分支成多个(该变形例中为 6个)，送出侧配管29具有喷出电镀液的多个供应口 29a。由此，从各供应口 29a喷出的 电镀液的喷出速度比图3B的变形例的情况要小。因此，能够抑制第1空间17内贮存的 电镀液的流动，尤其能够抑制位于下方侧的电镀液的流动。图3E的变形例中，送出侧配管29具有使其下游侧的端部的内径大于其他部位的 内径的结构。由此，从供应口 29a喷出的电镀液的喷出速度比图3B的变形例的情况要 小。因此，能够抑制第1空间17内贮存的电镀液的流动，尤其能够抑制位于下方侧的电 镀液的流动。如图1所示，返回侧配管41的上游侧的端部连接于辅槽主体20的侧部，并连通于第2空间19。返回侧配管41的下游侧的端部分支成多个(本实施方式中为3个)。所 述多个配管端部中的2个端部41a、41b分别连接于所述一对喷嘴61并分别连通于各喷嘴 61。多个配管端部的剩余端部41c连接于槽主体47的底部并与槽主体47的内部连通。 该端部41c被配置在槽主体47的相对于溢流槽49为相反侧的侧面。在分岐部位上游侧的返回侧配管41上安装有过滤器65。在该过滤器65上游侧 的返回侧配管41上设有泵64。通过驱动该泵64和所述泵63，电镀液在电镀槽13与辅 槽15之间循环。过滤器65能够对电镀液进行过滤而将电镀液中的各种异物从电镀液中 分离。电镀槽13与辅槽15的浴量比(电镀槽13的容积辅槽15的容积)较为理想的 是0.1 1 30 1，更为理想的是0.3 1 10 1。如果电镀槽13的容积相对于辅 槽15的容积不足0.1倍，则辅槽15的尺寸将变得过大而不实用。另一方面，如果电镀 槽13的容积相对于辅槽15的容积超过30倍，则辅槽15内的溶解氧的调整能力有时会不足。循环量(轮(turn))是以循环速度(升/分钟)X 60 (分钟/小时)+总浴量(升) 而算出，相对于总浴量(在电镀装置中循环的电镀液的总量)，较为理想的是5 100 轮，更为理想的是10 80轮。如果循环量不足10轮，则辅槽15内的溶解氧的调整能 力有时会不足。另一方面，如果循环量超过100轮，则需要较大的循环泵或较多的循环 泵而不实用。作为电镀液，例如使用硫酸镀铜液等。该硫酸镀铜液是在成为铜源的硫酸铜中 添加有指定量的硫酸的电镀液。在该硫酸镀铜液中，视需要添加各种添加剂。作为该添 加剂，例如可列举被称作光亮剂、整平剂、载体的促进剂或抑制剂等有机添加剂。作为 该有机添加剂，例如可列举含氮有机化合物、含硫有机化合物、含氧有机化合物等。具 体而言，作为含硫有机化合物，例如可列举从下述式(1) (4)中选择的硫系化合物。[化学式1]H-S-(CH2)a-(O)b-SO3M (1)
权利要求
1.一种电镀装置，其特征在于，该电镀装置包括电镀槽，其贮存有电镀液；辅槽，该辅槽是与所述电镀槽不同体 的槽，且所述电镀液在该辅槽与所述电镀槽之间循环，所述辅槽具有如下结构在其内部具有第1空间及位于该第1空间下游侧的第2空 间，且所述第1空间内的所述电镀液中超过指定高度的部分从所述第1空间流入所述第2 空间，在该第2空间内，所述电镀液在空气中流下。
2.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，所述辅槽具有如下结构其具有为了隔开所述第1空间与所述第2空间而沿上下方向 延伸设置的间隔壁，且所述第1空间的所述电镀液溢流过所述间隔壁的位于所述指定高 度的上缘部而流入所述第2空间。
3.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，所述辅槽具有如下结构其具有为了隔开所述第1空间与所述第2空间而沿上下方向 延伸设置的间隔壁，所述辅槽具有所述第1空间的所述电镀液通过所述间隔壁的位于所 述指定高度的贯通口而流入所述第2空间的结构。
4.根据权利要求2所述的电镀装置，其特征在于，所述间隔壁的所述上缘部具有向所述第2空间侧延伸设置的突出片，所述突出片具 有与所述间隔壁的侧面相隔一段距离的前端。
5.根据权利要求4所述的电镀装置，其特征在于，所述突出片在所述第2空间侧具有向横方向延伸的横部和从该横部的前端向下方向 延伸的纵部，该纵部的前端与所述间隔壁的侧面相隔一段距离。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电镀装置，其特征在于，该电镀装置还包括从所述电镀槽将所述电镀液送往所述辅槽的送出侧配管，所述送出侧配管具有向所述第1空间供应所述电镀液的供应口，所述供应口位于所述指定高度下方。
7.根据权利要求6所述的电镀装置，其特征在于，从所述供应口喷出所述电镀液的方向朝向所述辅槽的内侧面。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的电镀装置，其特征在于，该电镀装置还包括从所述电镀槽将所述电镀液送往所述辅槽的送出侧配管，所述辅槽具有第1间隔壁，其为了隔开所述第1空间与所述第2空间而沿上下方向 延伸设置；第2间隔壁，其为了将所述第1空间的内部分为沉降空间与供应空间而沿上下方向延 伸设置，所述沉降空间用于使所述电镀液中的金属粒子沉降，所述供应空间位于该沉降 空间上游侧，且从所述送出侧配管的供应口供应的所述电镀液被供应至所述供应空间。
9.根据权利要求8所述的电镀装置，其特征在于，所述第2间隔壁具有设于所述指定高度下方并连通所述沉降空间与所述供应空间的 多个连通口。
10.根据权利要求8所述的电镀装置，其特征在于，所述第2间隔壁的上缘部位于所述指定高度或所述指定高度下方。
11.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，该电镀装置还包括返回侧配管，使所述电镀液从所述辅槽返回所述电镀槽；再供应配管，使从所述辅槽排出的所述电镀液返回所述第1空间。
12.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，该电镀装置还包括设于所述第1空间下游侧空间的机械式搅拌机。
13.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，所述电镀槽具有槽主体及溢流槽，所述槽主体贮存所述电镀液，所述溢流槽是与该 槽主体一体地设置，所述槽主体的所述电镀液溢流过所述槽主体侧壁的上缘部而流入所 述溢流槽，该溢流槽具有如下结构其在内部具有上游侧空间和位于该上游侧空间下游侧的下 游侧空间，且所述电镀液从所述上游侧空间流入所述下游侧空间并在空气中流下。
14.根据权利要求13所述的电镀装置，其特征在于，所述槽主体的所述上缘部具有向所述溢流槽侧延伸设置的突出片，所述突出片具有 与所述槽主体的侧面相隔一段距离的前端。
15.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，在所述第2空间内所述电镀液在空气中流下的落差为IOcm以上。
16.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，所述电镀液是被用于镀铜，且含有作为光亮剂的含硫有机化合物。
17.—种电镀方法，其使用具备电镀槽及辅槽的电镀装置，所述电镀槽贮存电镀液， 所述辅槽是与该电镀槽不同体的槽，且所述电镀液在该辅槽与所述电镀槽之间循环，其 特征在于，所述辅槽在其内部具有第1空间及位于该第1空间下游侧的第2空间，在所述第1空间内，贮存所述电镀液至指定高度为止，使所述电镀液中的金属粒子 沉降至所述第1空间的下方，使所述第1空间内的所述电镀液中超过所述指定高度的部分流入所述第2空间，在该 第2空间内，使所述电镀液在空气中流下，以此来调整所述电镀液的溶解氧浓度。
18.根据权利要求17所述的电镀方法，其特征在于，所述电镀液是被用于镀铜，且含有作为光亮剂的含硫有机化合物。
全文摘要
本发明提供一种电镀装置及电镀方法。电镀装置(11)具备电镀槽(13)，贮存电镀液；以及辅槽(15)，该辅槽(15)是与该电镀槽(13)不同体的槽，且所述电镀液在该辅槽(15)与所述电镀槽(13)之间循环。辅槽(15)在其内部具有第1空间(17)及位于该第1空间(17)下游侧的第2空间(19)。第1空间(17)内的电镀液中超过指定高度的部分从第1空间(17)流入第2空间(19)，且在该第2空间(19)内在空气中流下。
文档编号C25D21/10GK102011169SQ20101027880
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月8日 优先权日2009年9月8日
发明者大村直之, 星俊作, 松田加奈子, 清水宏治, 礒野敏久, 立花真司 申请人:上村工业株式会社