JPH0270099A - 電気めっき方法及び装置 - Google Patents

電気めっき方法及び装置

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JPH0270099A
JPH0270099A JP22204188A JP22204188A JPH0270099A JP H0270099 A JPH0270099 A JP H0270099A JP 22204188 A JP22204188 A JP 22204188A JP 22204188 A JP22204188 A JP 22204188A JP H0270099 A JPH0270099 A JP H0270099A
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JP
Japan
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plating
coils
film thickness
coil
impedance
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JP22204188A
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English (en)
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Yoshihiro Mori
森 好宏
Takahide Sakamoto
隆秀 坂本
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は磁性体めっき方法及び装置の改良に関するもの
である。
(ロ)従来の技術 磁性薄膜として一般的な二/ケル鉄合金(パーマロイ)
膜を磁場中において電気めっきで得る方法が工業的に広
く用いられており、それに用いる装置は、浴槽、撹拌装
置、浴循環ボング、磁場発生装置などを備えている。こ
れらの装置では、膜厚及び膜厚分布はめっき終了後に測
定するため、めっき浴内のイオン濃度分布、浴温度、め
っき電流密度等の膜厚や膜厚分布に影響するパラメータ
をできるだけ一定にしたうえで、めっき時間を制御する
ことによって所定厚のめつき膜を得ていた。
しかし、上記のめつきパラメータは測定がむすかしいう
え、めっき中一定値に保つことが極めて困難であるので
、再現性が悪く、生産性も低く、高品質の磁性薄膜を高
歩留りで得る方法が望まれていIこ。
これに対して従来、膜厚を測定しながらめっきを行うこ
とによって所定の膜厚の磁性薄膜を得る方法として、(
1)往復運動する撹拌装置にコイルを備え、磁場中で形
成されるめっき膜を通過する磁束を切る際に発生する電
圧又はインダクタンスの変化を検出する方法、(2)磁
場中で形成されるめっき膜の周囲にコイルを配置し、め
っき膜内を通過する磁束の量を測定する方法及び(3)
往復運動する撹拌装置に可干渉平行光発生装置と光強度
検出装置を設け、形成されるめっき膜と下地からの反射
光との干渉による強度変化を検出する方法、なとがあっ
た。 これらの方法によれば、磁性薄膜の厚さを精度よ
く制御できる。ところが最近は、磁性薄膜を形成すべき
基板が大型化してきており、前記の方法を用いても、こ
のような基板に形成される膜厚の分布を均一にすること
は困難である。
例えは前記(1)及び(2)の方法では、めっき膜を通
過する総磁束の変化をコイルで検出しているので、めっ
き膜の平均化した膜厚が測定される。このため、大型の
基板内では所定の膜厚に達しない部分が生じ、歩留りが
低下する。さらに所定の膜厚に達しない部分の基板内で
の分布は再現性かなく、生産性も低下する。又、(3)
の方法は、大型の基板になれはなるほど、基板上を往復
する撹拌装置に設けられた光強度検出装置等とめつき膜
を形成する基板の間隔を一定に維持することか構造上困
難であり、また基板の全面に互って膜厚分布を測定する
ことも構造上困難である。
そこて本発明者はめっき中の膜厚測定方法として電磁誘
導を用いること、及びそのための装置を特願昭63−8
5850号として提案した。この電磁誘導を用いる方法
は第1図に示すようにめっき膜2を形成する基板9の近
傍にコイル3を配置し、該コイルに交流電流を印加して
発生する交流磁場でめっき中のめつき膜2に渦電流を発
生させ、この渦電流の作る磁場によるコイル3のインピ
ーダンス変化をインピーダンス測定装置15で検出する
ものである。
磁性体薄膜のめつき膜厚を測定するには、コイルに印加
する交流電流の周波数を高周波にする必要か有る。本発
明で用いる方法では周波数を500 KHz−30MH
zに設定した場合、0.2μm−5μmの薄膜を高精度
に測定可能である。また前述のように、磁性体薄膜のめ
つきは一般に数10〜数1000エルステッドの磁場中
で行うが、前述のように交流電流の周波数を500 K
Hz〜30MHzの高周波にすれば、これらの磁場中に
おいてもコイルのインピーダンスの変化を示す電気信号
をノイズなく検出できることがわかった。
ところで、電磁誘導法で測定できる膜厚はコイル3の発
生する磁場の大きさに応じた限られた範囲のものである
、そこで複数のコイルを配置して、各々のコイルのイン
ピーダンス変化を切り換えて検出することにより、基板
9全面の膜厚の情報を集めるようにすれば、膜厚分布を
測定でき、基板9の一部が所定膜厚に達しない場合を防
くことが可能である。
このように複数個のコイルを配置する場合、コイルの形
状や駆動周波数によっては相互に干渉を起こすことがあ
り望ましくない。そこで複数個のコイルを切替えて測定
する方法が有効である。この方法では複数個のコイルを
同時に励振することがないので相互干渉を生じない。更
に、プローブの構造、寸法、配置距離等を工夫すること
により、切替え時間を短縮することが可能になる。すな
わち、この方法に用い得るコイルには、プローブ型(内
磁型)とポット型(外磁型)とが有るが、船釣に言って
干渉を防止するためにはコアの外部に磁気シールド効果
のあるリング(例えば銅製)を有するプローブ型が望ま
しい。また一般にこのようなコイルで用いる電流の周波
数は、そのコイルの共振周波数以下(例えば! −10
MHz)にするが、この範囲の周波数ではプローブ型の
コイルの場合そのコアの直径を0.5mm以下にすれば
コイルとうしを10mm以下に近接させて配置しても隣
接するコイル間の干渉がなく測定することができる。ま
たプローブ型のコイルのコアの回りを囲むリングの厚さ
を厚ぐずれば、10MHz〜30M112の高周波でも
干渉なく動作可能である。なお、ポット型のコイルでも
コイルのコアの直径を3mm以下にすればコイルどうし
を10mm以下に近接させても10111H2まで測定
が可能であった。
磁性体めっきは浴槽内を撹拌するためにめっき膜が形成
される基板側に検出用のコイルを配置することは構造上
容易ではない。そこで上記の方法を実施する装置は、め
っき膜2が形成される基板面の裏側にコイル3を配置す
ることにした。そのようにしても、この方法によれば厚
さ数mmのセラミック基板、ガラス基板上に形成される
めっき膜の膜厚に対応したインピーダンス変化が測定可
能であった。
第2図は前記本発明者による従来の測定方法を実施する
ための測定装置を示す。基板9のめっき膜2の面の反対
側近傍にコイル10〜12を配置し、各々のコイルは駆
動用の交流電流をふりわけ、検出出力を切り換える走査
装置14を介してインピーダンス測定装置15に接続さ
れている。
各々のコイル10−12は基板9を固定する治具21に
密閉されており、めっき液16が浸透しないようになっ
ている。その他のめつき槽1の構造は本発明に関係しな
いので説明を省略する。
インピーダンス測定装置15で測定された各々のデータ
はデータ・レジスタ18に入力され、比較装置19によ
って膜厚範囲設定装置17に設定された値と比較され、
条件が満たされれば、めっき電源20を停止するように
なっている。
パーマロイめっき浴において、Ni2+、Fe2+イオ
ン濃度、浴温度、めっき電流密度をある範囲にして(こ
れらの条件は、本発明には関係しないので説明を省略す
る)めっきを行い、コイルに印加する電流の周波数を6
 Mfhに設定した場合の3つのコイルから得られたデ
ータをめっき時間と膜厚に関して示したグラフを第3図
に示す。図において横軸はめっき時間、縦軸はめっき膜
厚を示し、aはコイル11からのデータ、bはコイル1
0からのデータ、Cはコイル12からのデータである。
図から、従来の方法によるめっき終了点Aではb及びC
かものデータはめっき膜厚がまだ不十分であることを示
し、すべてのコイルの出力が所定膜厚範囲Gに入ったこ
とを示した時点Bでめっきを終了すると、基板内のめっ
き膜厚は総て設定膜厚範囲G内に入っていることが判る
。この方法によれは、膜厚の計測精度は±0.1μm以
内であった。
第4図は基板9面内のめっき膜の膜厚分布を測定するた
めのコイルの配置の一例を示す。2インチ角の基板9の
場合、該基板の裏側にコイル22〜30を20ミリ間隔
の格子状に9個配置し、各々のコイルを第2図と同様に
走査装置14を介してインピーダンス測定装置15に接
続することによって、該基板上のめっき膜厚の分布を必
要十分な精度で測定出来ることがわかった。このように
してコイル22〜30の各々のインピーダンス変化を測
定することにより、基板全体のめっき膜の膜厚が規格内
に収まる。
ところで、前記第2図に示すような従来の測定装置にお
いては、複数のコイルによってめっき中の膜厚分布を測
定してめっき終了点を把握することは出来たが、めっき
膜厚の成長における変化のばらつきを制御することが出
来なかった。従って、第3図に示すように、膜厚の成長
のばらつき(asb、cの上下方向の隔たり)によって
、全体の処理時間か長くなり、かつ617′l1幅を狭
くして膜厚分布をより小さくすることが出来なかった。
(ハ)発明の目的 本発明の目的は、上記のようなめっき方法の欠点を改良
し、膜厚と膜厚分布を測定しながらめっきを行って、特
に大型の基板において所定の膜厚で膜厚分布の均一な磁
性薄膜をより以上に精度よく得る方法とそのための装置
を提供することを目的とする。
(ニ)発明の構成 本発明によれば、基板に対向する電極(陽極)を、前記
の複数のコイルに対応して分割し、その全体面積が基板
面を含む電極(陰極)に等しくなるように配置する。す
なわち、一つのコイルに対してそのコイル位置の基板に
対向した陽極の一部分(分割した陽極)が対応するよう
にする。
そして、各々のコイルから検出される出力を所定膜厚分
布範囲(例えば、中心部と周辺部の差が0.5μm以内
)と比較する。その結果、範囲外であると判定されたコ
イル位置に対応した部分の陽極の電流を、範囲を下回る
場合は現状より多く流し、範囲を上回る場合は少なく流
すように制御することにより、所定膜厚分布を常にみた
しながら、めっきを行うことが可能になる。
−例として、範囲を上回るときには、所定電流の20%
程度少なく流し、逆に範囲を下回るときには所定電流の
20%程度多く流す制御を行うと均一な膜厚分布を有す
るめっき膜を得ることができた。ただし、これらの条件
はめつき浴及びめっき条件に大きく左右されるので各々
の場合に適切な範囲か存在する。
(ホ)実施例 第5図は本発明による方法を実施するための装置を示す
。図において浴槽等は第2図の物と同様である。陽極5
〜7は各々めっき電源20−1〜20−3に接続されて
おり、コイル10に対して陽極5、コイル11に対して
陽極6、コイル12に対して陽極7を各々対応させて、
制御系が組まれている。各々のコイルからの検出出力は
インピーダンス測定装置15を介して、データレジスタ
18に入力される。ここで膜厚範囲設定装置17に設定
された値と比較され、データが範囲を外れたコイルに対
応した陽極の電源に指令を送り、めっき電流を個別に制
御するようになっている。この装置を用いてめっきを行
い、コイルに印加する電流の周波数を6 M Hzに設
定した場合の3個のコイルから得られたデータを第6図
に示す。aはコイル11からのデータ、bはコイル10
からのデ一タ、Cはコイル12からのデータである。図
から判るように、第5図の制御系を用いるとa−Cの膜
厚は相互に近接しており、めっき時間Cで所定膜厚範囲
G内に入ることがわかる。これに対して、従来の方法に
よるとコイル12のデータは第5図のC′になり、めっ
き時間Cでは所定膜厚範囲G内に入らない。又、このよ
うな構成にすることにより、所定膜厚範囲Gの幅を狭く
出来ることも判る。
第7図は、第4図のように配置したコイルに対応して分
割した陽極の例を示す。陽極31〜39はコイル22〜
30に各々対応する位置にくるように分割されている。
このようにすれば、膜厚分布の均一なめつき膜の制御を
行うことができる。
2インチ角の基板9に対してコイル22〜30を20ミ
リ間隔の格子状に9個配置し、対向する陽極31〜39
(各々20ミリ角の大きさ)をコイル22〜30に対応
して配置させ、第5図に示した装置、制御系を用いてめ
っきを行えば、基板上のめっき膜厚分布を必要十分な制
度で測定制御出来ることがわかった。
(へ)発明の効果 以上に説明したような方法及び装置を用いることによっ
て、磁性体めっきの膜厚分布を監視しながらめっきを行
い、めっき基板全体に所定の膜厚及び膜厚分布を得られ
るので、高品質の磁性体めっき基板の高歩留りの製造が
可能になった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明で用いるめっき膜厚の測定方法を示す図
。 第2図は従来のめっき膜厚の測定装置を示す図。 第3図は従来のめっき膜厚の測定例と終点制御を示すグ
ラフ。 第4図は本発明で用いるめっき膜厚測定装置のコイルの
配置例を示す図。 第5図は本発明によるめっき膜厚の測定及び制御装置を
示す図。 第6図は本発明によるめっき膜厚の測定例と膜厚分布制
御及び終点制御を示すグラフ。 第7図は本発明によるめっき膜厚測定装置の陽極の配置
例を示す図。 1・浴槽、        2:めつき膜、3:コイル
、       5〜7:陽極、9:基板、 10〜12:コイル、   14:走査装置、15:イ
ンピーダンス測定装置、 17:膜厚範囲設定装置、 18:データ・レジスタ、 19:比較装置、     20:めっき電源、20−
1〜20−3:めつき電源

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)磁場中における磁性体薄膜めっきにおいて、基板
    のめっき膜が形成される面の近傍に複数個のコイルを配
    置し、該コイルを高周波駆動してそのインピーダンスの
    変化をコイル毎に切り換えて測定することにより、めっ
    き膜の膜厚及び膜厚分布を監視すると共に、その結果に
    従って前記基板に対向した電極の一部あるいは全面に流
    れる電流を変化させて、めっきの膜厚及び膜厚分布を制
    御することを特徴とする電気めっき方法。
  2. (2)磁場中において磁性体薄膜をめっきする装置にお
    いて、めっきされる基板のめっき面の近傍に設置された
    複数のコイルと、該コイルを駆動するための高周波電流
    発生装置と、前記コイルのインピーダンスを測定する装
    置と、前記高周波電流を前記複数のコイルに分配するた
    めに前記高周波電流発生装置を前記コイルに選択的に接
    続する切り換え装置と、前記複数のコイルのインピーダ
    ンスを測定するために前記インピーダンス測定装置を前
    記コイルに選択的に接続する切り換え装置と、前記イン
    ピーダンス測定装置による測定結果によりめっき膜の膜
    厚及び膜厚分布を監視する装置と、その監視結果に従っ
    てめっき電流を制御する装置と、前記基板に対するめっ
    き電流の分布を一部ないし全面に対して変化可能な対向
    電極とからなる、請求項1に記載の方法を実施するため
    の装置。
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