JP5714428B2 - めっき処理装置、めっき処理方法および記憶媒体 - Google Patents
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Description
以下、図1乃至図8を参照して、本発明の第1の実施の形態について説明する。まず図1により、本実施の形態におけるめっき処理システム1全体について説明する。
図1に示すように、めっき処理システム1は、基板2(ここでは、半導体ウエハ)を複数枚(たとえば、25枚)収容するキャリア3を載置し、基板2を所定枚数ずつ搬入及び搬出するための基板搬入出室5と、基板2のめっき処理や洗浄処理などの各種の処理を行うための基板処理室6と、を含んでいる。基板搬入出室5と基板処理室6とは、隣接して設けられている。
基板搬入出室5は、キャリア載置部4、搬送装置8を収容した搬送室9、基板受渡台10を収容した基板受渡室11を有している。基板搬入出室5においては、搬送室9と基板受渡室11とが受渡口12を介して連通連結されている。キャリア載置部4は、複数の基板2を水平状態で収容するキャリア3を複数個載置する。搬送室9では、基板2の搬送が行われ、基板受渡室11では、基板処理室6との間で基板2の受け渡しが行われる。
また基板処理室6は、中央部において前後に伸延する基板搬送ユニット13と、基板搬送ユニット13の一方側および他方側において前後に並べて配置され、基板2にめっき液を供給してめっき処理を行う複数のめっき処理装置20と、を有している。
以下、図2および図3を参照して、めっき処理装置20について説明する。図2は、めっき処理装置20を示す側面図であり、図3は、めっき処理装置20を示す平面図である。
このうち基板回転保持機構110は、図2および図3に示すように、ケーシング101内で上下に伸延する中空円筒状の回転軸111と、回転軸111の上端部に取り付けられたターンテーブル112と、ターンテーブル112の上面外周部に設けられ、基板2を支持するウエハチャック113と、回転軸111を回転駆動する回転機構162と、を有している。このうち回転機構162は、制御機構160により制御され、回転機構162によって回転軸111が回転駆動され、これによって、ウエハチャック113により支持されている基板2が回転される。
次に、基板2の表面にめっき液や洗浄液などを供給する液供給機構30,30A,90,90Aについて、図2乃至図6を参照して説明する。液供給機構30,30A,90,90Aは、基板2の表面に対してめっき処理を施すめっき液を供給するめっき液供給機構30と、基板2の表面に後洗浄用の洗浄処理液を供給する洗浄処理液供給機構90と、基板2の表面に対して前処理めっきを施すめっき液を供給する前処理めっき液供給機構30Aと、基板2の表面に前洗浄用の洗浄処理液を供給する洗浄処理液供給機構90Aと、を含んでいる。
次に図4および図5により、めっき液供給機構30について説明する。ここで図5は、めっき液供給機構30のみを抽出して示す概略図であり、図5において前処理めっき液供給機構30A、洗浄処理液供給機構90,90Aは便宜上除かれている。
図6に示すように、前処理めっき液供給機構30Aは基板2に対して前処理めっきを施すめっき液を供給するものである。このような前処理めっき液供給機構30Aにおいて、吐出ノズル32にめっき液を供給するための構成要素は、用いられるめっき液35Aが異なるのみであり、他の構成要素はめっき液供給機構30における各構成要素と略同一になっている。図2に示すように、Pdを含むめっき液を基板2の表面に吐出する吐出ノズル32は、ノズルヘッド109に取り付けられている。またノズルヘッド109は、アーム104の先端部に取り付けられており、このアーム104は、上下方向に延伸可能であり、かつ回転機構163により回転駆動される支持軸107に固定されている。このような構成により、めっき液を、吐出ノズル32を介して基板2の表面の任意の箇所に所望の高さから吐出することが可能となっている。
洗浄処理液供給機構90は、後述するように基板2の後洗浄工程において用いられるものであり、図2に示すように、ノズルヘッド104に取り付けられたノズル92を含んでいる。また図4に示すように、洗浄処理液供給機構90は、基板2に供給される洗浄処理液93を貯留するタンク91と、タンク91の洗浄処理液93をノズル92へ供給する供給管94と、供給管94に介挿されたポンプ96およびバルブ97aと、をさらに有している。なお図4に示すように、洗浄処理液供給機構90において、基板2の表面に純水などのリンス処理液を供給するリンス処理液供給機構95との間で、供給管94およびノズル92が共用されていてもよい。この場合、バルブ97a,97bの開閉を適切に制御することにより、ノズル92から、洗浄処理液93またはリンス処理液のいずれかが選択的に基板2の表面に吐出される。
洗浄処理液供給機構90Aは、後述するように基板2の前洗浄工程において用いられるものであり、図2に示すように、ノズルヘッド109に取り付けられたノズル92を含んでいる。洗浄処理液供給機構90Aの構成要素は、図6に示すように、用いられる洗浄処理液93Aが異なるのみであり、他の構成要素は洗浄処理液供給機構90における各構成要素と略同一になっている。図6に示す洗浄処理液供給機構90Aにおいて、洗浄処理液供給機構90と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
次に、基板2から飛散しためっき液や洗浄液などを排出する液排出機構120,125,130について、図2を参照して説明する。図2に示すように、ケーシング101内には、昇降機構164により上下方向に駆動され、排出口124,129,134を有するカップ105が配置されている。液排出機構120,125,130は、それぞれ排出口124,129,134に集められる液を排出するものとなっている。
次に第1加熱機構50について説明する。図7において、めっき液35を第1温度に加熱する供給タンク用循環加熱手段51を有する第1加熱機構50が示されている。なお第1温度は、めっき液35内での自己反応による金属イオンの析出が進行する温度(めっき温度)よりも低く、かつ常温よりも高い所定の温度となっている。例えば、Niを含むめっき液35において、そのめっき温度は約60度となっており、この場合、第1温度が40〜60度の範囲内に設定される。
次に、図8を参照して、第2加熱機構60について説明する。第2加熱機構60は、第1加熱機構50によって第1温度まで加熱されためっき液35を、さらに第2温度まで加熱するためのものである。なお第2温度とは、上述のめっき温度に等しいか、若しくはめっき温度よりも高い所定の温度となっている。例えば、Niを含むめっき液35において、そのめっき温度は上述のように約60度となっており、この場合、第2温度が60〜90度の範囲内に設定される。
温度調節器62は、第2温度媒体供給手段61から供給される温度調節用の伝熱媒体(たとえば温水)を導入する供給口62aと、伝熱媒体を排出する排出口62bと、を有している。供給口62aから供給された伝熱媒体は、温度調節器62の内部の空間62cを流れる間にめっき液供給管33aと接触する。これによって、めっき液供給管33aを流れるめっき液35が第2温度まで加熱される。めっき液35の加熱に用いられた後の伝熱媒体は、排出口62bから排出される。
温度調節器62と吐出ノズル32との間に配設される温度保持器65は、めっき液35が吐出ノズル32から吐出されるまでの間、温度調節器62により第2温度に加熱されためっき液35の温度を保持するためのものである。この温度保持器65は、図8に示すように、温度保持器65内でめっき液供給管33bに接触するよう延びる保温パイプ65cと、第2温度媒体供給手段61から供給される伝熱媒体を保温パイプ65cに導入する供給口65aと、伝熱媒体を排出する排出口65bと、を有している。保温パイプ65cは、めっき液供給管33bに沿って吐出ノズル32の直近まで延びており、これによって、吐出ノズル32から吐出される直前のめっき液35の温度を第2温度に保持することができる。
図2に示すように、めっき処理装置20は、基板2の裏面に処理液を供給する裏面処理液供給機構145と、基板2の裏面に気体を供給する裏面ガス供給機構150と、をさらに有していてもよい。
〔第1温度調整工程〕
基板2の表面に吐出されるめっき液35の温度を調整する工程について説明する。はじめに、図7を参照して、基板2の表面に吐出されるめっき液35の温度を、基板2に供給されてめっき処理が行われる際の所定温度よりも低温の第1温度まで加熱する第1温度調整工程について説明する。まず、第1加熱機構50の供給タンク用ヒータ53の温度を第1温度または第1温度よりも高い温度まで上昇させる。次に、ポンプ56を用いることにより、めっき液35を供給タンク用循環管52内で循環させながら第1温度まで加熱する。この際、バルブ37aは開放され、バルブ37bは閉鎖されている。これによって、供給タンク31内に貯留されているめっき液35の温度が第1温度に制御される。
次に、めっき液35の温度を、基板2に供給されてめっき処理が行われる際の所定温度に等しい、または所定温度よりも高い第2温度まで加熱する第2温度調整工程について、図7および8を参照して説明する。まず、バルブ37aが閉鎖され、バルブ37bが開放される。これによって、第1温度に制御されているめっき液35が、めっき液供給管33を通って第2加熱機構60の温度調節器62に送られる。温度調節器62には、第2温度または第2温度よりも高い温度に加熱された伝熱媒体が第2温度媒体供給手段61から供給されている。このため、めっき液35は、温度調節器62の内部のめっき液供給管33aを通る間に第2温度まで加熱される。
次に、一のめっき処理装置20で基板2にPdめっきを置換めっきにより施した(前処理めっきを施す)後、上述のようにして準備されたNiめっき液を使用してNiめっきを化学還元めっきにより施す(めっき処理を施す)方法について、図9を参照して説明する。
はじめに、基板搬入工程および基板受入工程が実行される。まず、基板搬送ユニット13の基板搬送装置14を用いて、1枚の基板2を基板受渡室11から一のめっき処理装置20に搬入する。めっき処理装置20においては、はじめに、カップ105が所定位置まで降下され、次に、搬入された基板2がウエハチャック113により支持され、その後、排出口134と基板2の外周端縁とが対向する位置までカップ105が昇降機構164により上昇させられる。
次に、リンス処理、前洗浄処理およびその後のリンス処理からなる前洗浄工程が実行される(S302)。はじめに、リンス処理液供給機構95Aのバルブ97bが開かれ、これによって、リンス処理液が基板2の表面にノズル92を介して供給される。次に、前洗浄処理が実行される。リンス処理液供給機構95Aのバルブ97bが閉じられるとともに、洗浄処理液供給機構90Aのバルブ97aが開かれ、これによって、洗浄処理液93Aが基板2の表面にノズル92を介して供給される。その後、上述の場合と同様にしてリンス処理液が基板2の表面にノズル92を介して供給され、リンス処理が行われる。処理後のリンス処理液や洗浄処理液93Aは、カップ105の排出口134および処理液排出機構130の廃棄流路133を介して廃棄される。基板2の表面の前洗浄工程が終了すると、バルブ97bが閉じられる。
次に、Pdめっき工程が実行される(前処理めっき工程の実行)(S303)。このPdめっき工程は、前洗浄工程後の基板2が乾燥されていない状態の間に、置換めっき処理工程として実行される。
次に、リンス処理工程が実行される(S304)。このリンス処理工程(S304)は、上述の前洗浄工程(S302)におけるリンス処理と略同一であるので、詳細な説明は省略する。
その後、上述の工程S302〜304が実行されたのと同一のめっき処理装置20において、Niめっき工程が実行される(めっき処理工程の実行)(S305)。このNiめっき工程は、化学還元めっき処理工程として実行される。
次に、リンス処理、後洗浄処理およびその後のリンス処理からなる後洗浄工程が実行される(S306)。
その後、基板2を乾燥させる乾燥工程が実行される(S307)。例えば、ターンテーブル112を回転させることにより、基板2に付着している液体が遠心力により外方へ飛ばされ、これによって基板2が乾燥される。すなわち、ターンテーブル112が、基板2の表面を乾燥させる乾燥機構としての機能を備えていてもよい。
次に、前述のNiめっき工程で使用されためっき液を回収して再利用する方法を説明する。
まず、カップ105の排出口124から排出された処理後のめっき液が、回収流路122に流れるように、流路切換器121が切り換えられる。回収流路122に流れためっき液は、めっき処理が行われる際の第2温度に近い比較的高い温度を維持した状態で、冷却バッファ120Aに流入する。ここで、冷却バッファ120Aに設けられた冷却機構により、めっき液はめっき温度よりも低い温度に冷却される。これにより、めっき液内での自己反応による金属イオンの析出が抑制され、めっき液の劣化を防止することができる。また、アンモニア成分の揮発を抑制することができるので、冷却バッファ120Aより下流においてアンモニア成分がめっき液35から失われるのを防止することができる。
次に、冷却バッファ120Aで冷却されためっき液は、供給タンク31に戻される。供給タンク31では、供給タンク31に設置されたモニタ手段57により、めっき液35のアンモニア濃度、pH、温度が計測される。そして、モニタ手段57からの信号が制御機構160へ送られ、アンモニア成分が不足している場合には、制御機構160によってアンモニア水供給部174Aからアンモニア水が供給タンク31に補充され、また純水が不足している場合には、純水供給部174Bから純水が供給タンク31に補充される。また、めっき処理により減少した分を補充する場合や供給タンク31内のめっき液35が不足した場合には、補充タンク172から未使用のめっき液35が供給タンク31へ補充される。さらに、供給タンク31にはアンモニアガス貯留部170が接続されているため、供給タンク31内の空間には、アンモニアガス貯留部170から供給されたアンモニアガスが充填されている。このようにして、供給タンク31内のめっき液35を常にアンモニアガスに曝すことにより、めっき液35からアンモニア成分が揮発することを抑制し、さらに、めっき液35にアンモニア成分を溶けこませる。
本実施の形態によれば、供給タンク31にアンモニアガス貯留部170が接続されているため、供給タンク31内に貯留されためっき液35を常にアンモニアガスに曝し、めっき液からアンモニア成分が揮発することを抑制し、さらには、アンモニア成分を溶け込ませることができる。これにより、めっき液中のアンモニア成分の濃度を予め定められた目的の濃度範囲に維持することができ、めっき液の劣化を防止している。このため基板収容部110から供給タンク31へ戻されためっき液を再び吐出ノズル32から基板2に対して供給し、このようにしてめっき液を複数回にわたり再利用することができる。
本実施の形態において、めっき処理装置20により、Niを含むめっき液35が化学還元めっきにより基板2の表面に施される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、めっき処理装置20により、様々なめっき液を化学還元めっきにより基板2の表面に施すことができる。例えば、Coを含むめっき液(CoWB、CoWP、CoB、CoPなどのめっき液)が化学還元めっきにより基板2の表面に施され得る。これらのめっき液が用いられる場合においても、第1加熱機構50および第2加熱機構60によるめっき液35の二段階加熱が実施されてもよい。この場合、第1温度および第2温度の具体的な値は、めっき液のめっき温度に応じて適宜設定される。例えばめっき液35としてCoPのめっき液が用いられる場合、そのめっき温度は50〜70度となっており、そして、第1温度が40度〜上記めっき温度の範囲内に設定され、第2温度が上記めっき温度〜90度の範囲内に設定される。
次に図10および図11を参照して、本発明の第2の実施の形態について説明する。図10および図11に示す第2の実施の形態は、めっき液供給機構が、めっき液排出機構から排出されためっき液の成分を調整し、成分が調整されためっき液を供給タンクに供給するめっき液回収機構をさらに有している点が異なるのみであり、他の構成は、図1乃至図5に示す第1の実施の形態と略同一である。図10および図11に示す第2の実施の形態において、図1乃至図5に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図10に示すように、めっき液回収機構80は、めっき液排出機構120から排出された処理後のめっき液85を貯留する回収タンク88を有している。この回収タンク88は、供給タンク31同様に密閉タイプとなっており、この供給タンク31および回収タンク88には連結配管176によってアンモニアガス貯留部170が接続されている。アンモニアガス貯留部170は、回収タンク88内におけるめっき液35の液面上の空間にアンモニアガスを供給している。
基板2に対するNiめっき処理を実施するために用いられた後の処理後のめっき液85が、基板2から排出口124に流れていく。排出口124に流れた処理後のめっき液85は、液排出機構120の回収流路122を介して回収タンク88に送られる(S321)。
次に、上述の補充手段を用いて、処理後のめっき液85に不足している成分を追加する(S322)。この際、追加された成分と処理後のめっき液85とが十分に混合されるよう、撹拌手段81を用いてめっき液85を撹拌する。
次に回収タンク88で成分が適切に調整されためっき液85は、図10に示すように、接続管83を介して供給タンク31に送られる(S323)。
このように本実施の形態によれば、処理後のめっき液85がめっき液回収機構80により回収され再生される。このため、めっき液をより有効に活用することができ、この結果、めっき液に要するコストを低減することができる。
2 基板
20 めっき処理装置
30 めっき液供給機構
31 供給タンク
32 吐出ノズル
33 めっき液供給管
35 めっき液
50 第1加熱機構
51 供給タンク用循環加熱手段
52 供給タンク用循環管
53 供給タンク用ヒータ
57 モニタ手段
60 第2加熱機構
61 第2温度媒体供給手段
62 温度調節器
80 めっき液回収機構
81 撹拌手段
82 回収タンク用循環管
85 処理後のめっき液
87 モニタ手段
88 回収タンク
88a 補充手段
90 洗浄処理液供給機構
95 リンス処理液供給機構
110 基板回転保持機構
120 めっき液排出機構
120A 冷却バッファ
122 回収流路
161 記憶媒体
170 アンモニアガス貯留部
172 補充タンク
174A アンモニア水供給部
174B 純水供給部
Claims (14)
- 基板に少なくともアンモニア成分を含むめっき液を供給してめっき処理を行うめっき処理装置において、
前記基板を収容する基板収容部と、
前記基板収容部に収容された前記基板にめっき液を供給するめっき液供給機構であって、前記基板に供給されるめっき液を貯留するとともに前記基板収納容部と別体に設けられ密閉された供給タンクと、めっき液を前記基板に対して吐出する吐出ノズルと、前記供給タンクのめっき液を前記吐出ノズルへ供給するめっき液供給管とを有するめっき液供給機構と、
前記基板に供給した後のめっき液を前記基板収容部から排出して前記めっき液供給機構の前記供給タンクへ回収するめっき液排出機構と、
アンモニアガスが充填されるとともに密閉されたアンモニアガス貯留部と、
前記アンモニアガス貯留部からアンモニアガスを密閉された前記供給タンクへ供給するアンモニアガス管とを備えたことを特徴とするめっき処理装置。 - 前記めっき処理装置は、アンモニア水を供給するアンモニア水供給部と、純水を供給する純水供給部とをさらに有し、
前記アンモニア水供給部と前記純水供給部は、それぞれ前記供給タンクに接続されていることを特徴とする請求項1に記載のめっき処理装置。 - 前記めっき処理装置は、アンモニア濃度計とpH計と、前記アンモニア水供給部および前記純水供給部を制御する制御機構とをさらに有し、
前記制御機構は、前記アンモニア濃度計とpH計からの信号に基づいて、前記アンモニア水供給部からアンモニア水を前記供給タンクに供給するとともに前記純水供給部から純水を前記供給タンクに供給することを特徴とする請求項2に記載のめっき処理装置。 - 前記めっき処理装置は、未使用のめっき液を貯留してこの未使用のめっき液を前記供給タンクに補充する補充タンクをさらに有し、
前記補充タンクは、前記アンモニアガス貯留部と接続されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のめっき液処理装置。 - 前記めっき処理装置は、前記めっき液排出機構と前記供給タンクとの間に、めっき液排出機構から送られるめっき液を回収して前記供給タンクに送る回収タンクをさらに有し、 前記アンモニアガス貯留部は前記回収タンクにも接続されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のめっき処理装置。
- 前記めっき処理装置は、前記基板収容部の出口側に、めっき液を冷却して前記供給タンク側へ送る冷却バッファをさらに有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のめっき処理装置。
- 前記めっき処理装置は、
前記供給タンクまたは前記めっき液供給管の少なくともいずれか一方に取り付けられた、めっき液を第1温度に加熱する第1加熱機構と、
前記第1加熱機構よりも前記吐出ノズル側において、前記めっき液供給管に取り付けられた、めっき液を前記第1温度よりも高温の第2温度に加熱する第2加熱機構とを、さらに有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のめっき処理装置。 - 基板に少なくともアンモニア成分を含むめっき液を供給してめっき処理を行うめっき処理方法において、
前記基板を基板収容部に配置する基板載置工程と、
前記基板に吐出ノズルを介して前記基板収容部と別体に設けられ密閉された供給タンク内のめっき液を供給する供給工程と、
前記基板に供給した後のめっき液を前記基板収容部からめっき液排出機構を介して密閉された前記供給タンク内へ回収する回収工程と、
密閉された前記供給タンク内へアンモニアガスを供給して、前記供給タンク内へ回収されためっき液をアンモニアガスに曝して、めっき液の成分を調整する成分調整工程と、
めっき液の成分が調整されためっき液を、前記吐出ノズルに供給する再利用工程とを含むことを特徴とするめっき処理方法。 - 前記成分調整工程において、前記回収されためっき液のアンモニア濃度とpH値に基づいて、アンモニア水を供給するとともに純水を供給することを特徴とする請求項8に記載のめっき処理方法。
- 前記成分調整工程において、補充タンク内でアンモニアガスに曝された未使用のめっき液を前記回収されためっき液に補充することを特徴とする請求項8または9に記載のめっき処理方法。
- 前記回収工程において、めっき液排出機構から排出されためっき液を回収タンクに回収することと、前記成分調整工程において、回収されためっき液の成分を前記回収タンク内で調整した後、成分が調整されためっき液を前記回収タンクから供給タンクに移送することを特徴とする請求項8乃至10のいずれかに記載のめっき処理方法。
- 前記回収工程において、前記基板収容部から排出されためっき液を冷却することを特徴とする請求項8乃至11のいずれかに記載のめっき処理方法。
- 前記供給工程において、めっき液は、はじめに、第1加熱機構によって前記第1温度に加熱され、次に、前記第1加熱機構よりも前記吐出ノズル側に配置された第2加熱機構によって前記第2温度に加熱され、その後、前記吐出ノズルを介して前記基板に供給されることを特徴とする請求項8乃至12のいずれかに記載のめっき処理方法。
- めっき処理装置にめっき処理方法を実行させるためのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体において、
前記めっき処理方法は、基板に少なくともアンモニア成分を含むめっき液を供給してめっき処理を行うめっき処理方法であって、
前記基板を基板収容部に配置する基板載置工程と、
前記基板に吐出ノズルを介して前記基板収容部と別体に設けられ密閉された供給タンク内のめっき液を供給する供給工程と、
前記基板に供給した後のめっき液を前記基板収容部からめっき液排出機構を介して密閉された前記供給タンク内へ回収する回収工程と、
密閉された前記供給タンク内へアンモニアガスを供給して、前記供給タンク内へ回収されためっき液をアンモニアガスに曝して、めっき液の成分を調整する成分調整工程と、
めっき液の成分が調整されためっき液を、前記吐出ノズルに供給する再利用工程とを含むことを特徴とする記憶媒体。
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