JP2003166955A - めっき膜形成装置およびその制御方法 - Google Patents

めっき膜形成装置およびその制御方法

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Yasushi Uehara
康 上原
Hiroshi Kuroki
洋志 黒木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 めっき液の組成を簡単な方法で常時的確に監
視できるめっき膜形成装置およびその制御方法を提供す
る。 【解決手段】 めっき膜形成装置は、内部でめっきを行
なうためのめっき形成槽1と、このめっき形成槽1で用
いるめっき液の調整を行なうためのめっき液補充槽2
と、めっき形成槽1とめっき液補充槽2との間をめっき
液が流通可能なように結ぶ流路としての水平流路3と、
この流路内のめっき液に向けてX線を照射するためのX
線管5と、上記流路内のめっき液から放射される蛍光X
線を検出するためのX線検出器6とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置などの
製造工程に用いられるめっき膜形成装置に関するもので
ある。さらに、そのようなめっき膜形成装置の制御方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置などに用いられるめっき膜に
おいては、その組成や膜厚を精密に制御する必要があ
る。めっき膜の組成を制御するためには、めっき液の組
成を制御する必要がある。従来のめっき膜形成装置は、
図6に示すように、めっき処理を行なうための液槽であ
るめっき形成槽1と、めっき液の補充を行なうためのめ
っき液補充槽2とを備えており、めっき液は循環ポンプ
(図示省略)によって両者の間を循環している。めっき
液の組成を所望の状態に保つためには、たとえば、「分
析機器総覧 2001」p156(日本分析機器工業会
編)に記載されているようにめっき液補充槽2からめっ
き液を採取してインラインの蛍光X線分析装置16で測
定することにより、管理を行なっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このようなめっき膜形
成装置においては、管理できるめっき液の組成は、めっ
き液の採取および測定の頻度および循環量に対する採取
量に依存する。一度に多量のめっき処理を行なうにもか
かわらず、めっき液補充槽2の容量に対して採取量が少
ない場合には、めっき液の組成の把握が不正確になり、
その結果、めっき形成槽1に送り込まれるめっき液の組
成が所定の管理値から外れてしまう。
【0004】一方、めっき液において測定すべき金属成
分は通常複数ある。X線検出器によってこれらの成分を
測定するためには、1つのX線検出器を分割した構造が
考えられる。たとえば、特開平11−118930号公
報には、X線透過/光遮蔽基板12に溝を設けて、各溝
に蛍光体セル13を設けた構造が開示されている。この
構造を図7に示す。この構造のセンサでは、蛍光体セル
13からの信号を光電変換部14で画像信号として取り
出している。この構造を、めっき液の各金属成分の測定
に応用することも考えられる。しかし、そのためには個
々の蛍光体セル13において検出した光から所望の元素
に対応する特性X線のみを検出するために光電変換部1
4以降に波高弁別器を設けてエネルギー分離を行なう必
要がある。その場合、セルの数だけの波高弁別器が必要
となり、非常に高価で調整が困難になる。
【0005】そこで、本発明では、めっき液の組成を簡
単な方法で常時的確に監視できるめっき膜形成装置およ
びその制御方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に基づくめっき膜形成装置は、内部でめっき
を行なうためのめっき形成槽と、上記めっき形成槽で用
いるめっき液の調整を行なうためのめっき液補充槽と、
上記めっき形成槽と上記めっき液補充槽との間を上記め
っき液が流通可能なように結ぶ流路と、上記流路内の上
記めっき液に向けてX線を照射するためのX線管と、上
記流路内の上記めっき液から放射される蛍光X線を検出
するためのX線検出器とを備える。この構成を採用する
ことにより、めっき液が循環している流路で直接行なう
ので、めっき液を採取する必要がなく、常時測定するこ
とができる。
【0007】上記発明において好ましくは、上記X線検
出器を複数備える。この構成を採用することにより、1
つ1つのX線検出器の感度が低くても全体として感度を
上げることができる。また、検出できる幾何学的範囲を
広くすることができる。さらに、各X線検出器にめっき
液中の複数の金属成分をそれぞれ分担して検出させるこ
とによって、複数の金属成分を同時に監視することがで
きる。
【0008】上記発明において好ましくは、上記複数の
X線検出器は、上記X線管を取り囲むように配置されて
いる。この構成を採用することにより、X線検出器を中
心とした少ないスペースにX線検出器をまとめることが
でき、さらにX線管からX線を照射されたことによって
めっき液から発生する蛍光X線を効率良く検出すること
ができる。
【0009】上記発明において好ましくは、上記複数の
X線検出器は、上記X線管から照射されたX線が上記め
っき液に入射する点を中心としてほぼ放射状に配置され
ている。この構成を採用することにより、X線管からX
線を照射されたことによってめっき液から発生する蛍光
X線を効率良く検出することができる。X線管を挟んで
特に互いに対向する側にも配置することで、蛍光X線の
放射をより確実に検出することができる。
【0010】上記発明において好ましくは、上記複数の
X線検出器のうち少なくとも一部においては、検出窓を
覆うように金属箔が配置され、上記金属箔を介して蛍光
X線を検出する。この構成を採用することにより、設置
する金属箔の種類と厚みを選択することで、特定のエネ
ルギー値以上のX線は、金属箔に吸収され、それ以下の
エネルギー値のX線のみがX線検出器の検出窓に入射す
るようにすることができるので、各金属成分の含有率を
検出することができる。
【0011】上記発明において好ましくは、上記流路は
X線照射検出用窓を上記めっき液の液面より上側に有
し、上記X線管は、上記X線照射検出用窓を介して上側
からX線を照射し、上記X線検出器は、上記X線照射検
出用窓を介して上側から蛍光X線を検出する。この構成
を採用することにより、液面より上側から照射および検
出を行なうので、めっき液に触れることなく照射および
検出が行なえる。X線管、X線検出器およびX線照射検
出用窓がめっき液に触れないので、これらにめっき膜が
付着することもなく、長時間安定してX線の照射および
検出を行なうことができる。
【0012】上記目的を達成するため、本発明に基づく
めっき膜形成装置の制御方法は、上述のいずれかに記載
のめっき膜形成装置において、上記X線検出器からの信
号を処理することによって、上記めっき液中の金属成分
を監視し、上記金属成分の含有量が所定値より下回ると
きには上記めっき液補充槽に上記金属成分を自動的に補
充する。この方法を採用することにより、めっき液の組
成を簡単に管理できるので、長時間安定して所望の組成
のめっき膜を形成することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】(実施の形態1) (構成)図1、図2を参照して、本発明に基づく実施の
形態1におけるめっき膜形成装置の構成について説明す
る。図1に示すように、このめっき膜形成装置は、めっ
き形成槽1とめっき液補充槽2とを備えている。両者
は、水平流路3によって接続されており、めっき液は、
水平流路3を介して、めっき形成槽1とめっき液補充槽
2との間を循環するようになっている。水平流路3の途
中には、液面より上側に位置するように窓4が設けられ
ており、ここにX線管5がX線を水平流路3内に照射す
る姿勢で接続されている。図1、図2に示すように、X
線管5の周りには複数のX線検出器6が取り囲むように
配置されている。X線検出器6は、X線管5からめっき
液に向けてX線が照射された結果、めっき液から照射さ
れる蛍光X線を検出できるように、X線管から照射され
たX線がめっき液の液面に入射する点を中心としてほぼ
放射状に配置されている。窓4は水平流路3においてめ
っき液の液面より上側にあり、X線管は、窓4を介して
上側からX線を照射し、X線検出器は、窓4を介して上
側から蛍光X線を検出する。
【0014】図1に示すように、めっき液補充槽2に
は、自動定量補給弁7を介してめっき液成分補充タンク
8が接続されている。図2に示すように、X線検出器6
から送られる信号は、信号処理回路9において処理さ
れ、自動定量補給弁7は信号処理回路9から発せられる
信号によって制御される。
【0015】(作用・効果)このめっき膜形成装置によ
れば、X線管5からめっき液にX線が照射されることに
よって、めっき液中の金属成分から蛍光X線が放射され
る。X線検出器6を複数としたことで、全体の感度を上
げることができ、また、検出可能な立体角を大きく確保
できる。複数のX線検出器6はX線管5の周りを取り囲
むように配置されており、しかも入射する点を中心とし
てほぼ放射状に配置されているので、X線検出器6は放
射される蛍光X線を検出しやすくなっている。
【0016】X線検出器6から出力される信号は、信号
処理回路9に送られ、処理されるが、信号処理回路9で
は、処理信号強度と、予め作成し、記憶させた検量線お
よび注目する金属成分の管理規準濃度とを比較すること
で、注目する金属成分が不足しているか否かが判断され
る。不足していると判断された場合は、信号処理回路9
から自動定量補給弁7に指示が送られ、その金属成分が
めっき液成分補充タンク8からめっき液補充槽2に補充
される。
【0017】このX線照射は、めっき液が循環している
流路で直接行なうので、めっき液を採取する必要もな
く、常時測定することができる。なお、X線検出器6
は、エネルギー分解能を有し、かつ取扱いが容易なペル
チェ冷却型の半導体検出器であることが望ましい。窓4
は、水平流路3内の液面より上側になるように設けられ
ているので、めっき液に触れることはない。窓4にめっ
き液が触れないので、窓4にめっき膜が付着することな
く、長時間安定してX線の照射および検出を行なうこと
ができる。
【0018】以上より、めっき作業を中断することな
く、連続的にめっき液中の注目する金属成分の含有量を
測定し、リアルタイムで補充槽への成分補充情報として
反映することができる。したがって、長期に渡って組成
の安定しためっき膜を形成することができる。
【0019】なお、ここでは、窓4にはX線が透過可能
な部材を配置して、その外側にX線管5、X線検出器6
を配置することとしたが、窓4を単なる開口部とし、こ
の開口部から直接、X線管5およびX線検出器6を水平
流路3内に挿入して配置してもよい。
【0020】(実施の形態2) (構成)図3、図4を参照して、本発明に基づく実施の
形態1におけるめっき膜形成装置の構成について説明す
る。このめっき膜形成装置は、基本的には実施の形態1
におけるものと同様であるが、複数のX線検出器6のう
ち一部については、検出窓のすぐ外に金属箔11a,1
1bが配置されている。金属箔11a,11bは、図3
に示すように各X線検出器6の検出窓付近にホルダを設
け、ホルダに保持させることとしてもよい。図4に示す
ように金属箔11a,11bは対応するX線検出器6の
検出窓を覆うように配置されるので、めっき液から照射
される蛍光X線はこの金属箔11a,11bを透過した
後にX線検出器6に入射する。このめっき膜形成装置に
おいては、X線検出器6は、エネルギー分解能を有しな
い比例計数管またはシンチレーション検出器であっても
よい。
【0021】(作用・効果)図5に示すように、X線に
金属箔を透過させた場合、X線のエネルギー値によっ
て、透過率が大きく変化する。特に、一定のエネルギー
値を超えた途端に透過率が急激に下がる傾向が見られ
る。すなわち、金属成分の種類によって透過率が大きく
変わる。
【0022】そこで、この性質を利用し、X線検出器6
の検出窓に設置する金属箔の種類と厚みを選択すること
で、特定のエネルギー値以上のX線は、金属箔に吸収さ
れ、それ以下のエネルギー値のX線のみがX線検出器6
の検出窓に入射するようにすることができる。複数ある
X線検出器6のそれぞれに所定の金属箔を設置すること
によって、監視したい金属成分が複数ある場合にも、各
金属成分に対応する蛍光X線を効率良く検出することが
できる。たとえば、めっき液に金(Au)と銅(Cu)
とが含まれる場合、図5に示すように、あるX線検出器
6の前に厚み15μmの亜鉛箔(フォイル)を設置すれ
ば、金の蛍光X線は80〜90%が吸収されるのに対
し、銅の蛍光X線は50〜60%がX線検出器まで到達
する。また、これと同時に別のX線検出器6の前に厚み
15μmのコバルト箔(フォイル)を設置すれば、金の
蛍光X線は亜鉛箔の場合と同様に大部分が吸収され、銅
の蛍光X線も80〜90%が吸収される。したがって、
エネルギー分解能を有しないX線検出器であっても3つ
以上あれば、上記2種類の金属箔と組み合わせること
で、金と銅との含有量を検出することができる。すなわ
ち、金属箔なしのX線検出器のカウント数をA、亜鉛箔
付きのX線検出器のカウント数をB、コバルト箔付きの
X線検出器のカウント数をC、金の真の蛍光X線強度を
x、銅の真の蛍光X線強度をyとすれば、大まかに捉え
れば、 A=x+y B=0.1x+0.6y C=0.1x+0.1y の関係が得られるから、この連立方程式を解くことによ
って容易にxおよびyの値を得ることができる。めっき
液中の監視したい金属成分に応じてこのように金属箔を
適切に選択して用いることにより、複雑で高価な波高分
別回路を用いずとも、めっき液の成分の監視を行なうこ
とができる。なお、めっき液中の監視したい金属成分が
1種類のみの場合でも、適当な金属箔を設けた検出器と
金属箔を設けない検出器とを組み合わせることで、両者
のカウント数の差から所望の成分の蛍光X線を効率良く
抽出することが可能である。
【0023】(実施の形態3) (制御方法)本発明に基づく実施の形態3におけるめっ
き膜形成装置の制御方法について説明する。実施の形態
1,2で説明しためっき膜形成装置において、X線検出
器からの信号を信号処理回路9で処理し、所定の金属成
分の含有量を算出する。この含有量が所定値より下回る
ときは、自動定量補給弁7を自動的に開き、対応する金
属成分をめっき液補充槽に補充する。図1、図2では、
自動定量補給弁7およびめっき液成分補充タンク8は1
つずつしか表示していないが、これらは複数の金属成分
に対応して複数設けておいてもよい。
【0024】このような制御方法によれば、めっき液の
組成を簡単に管理できるので、長時間安定して所望の組
成のめっき膜を形成することができる。
【0025】なお、今回開示した上記実施の形態はすべ
ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の
範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって
示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での
すべての変更を含むものである。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、X線管およびX線検出
器をめっき液が循環している流路近傍に配置して、循環
するめっき液に対して直接測定を行なうので、めっき液
を採取する必要がなく、常時測定することができる。ま
た、複数のX線検出器をX線管を取り囲むように配置す
るので、X線管からX線を照射されたことによってめっ
き液から発生する蛍光X線を効率良く検出することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に基づく実施の形態1におけるめっき
膜形成装置の概念図である。
【図2】 本発明に基づく実施の形態1におけるめっき
膜形成装置の信号の流れを示す説明図である。
【図3】 本発明に基づく実施の形態2におけるめっき
膜形成装置の一部の概念図である。
【図4】 本発明に基づく実施の形態2におけるめっき
膜形成装置の金属箔の配置の説明図である。
【図5】 各金属箔におけるX線の透過率を表すグラフ
である。
【図6】 従来技術に基づくめっき膜形成装置の概念図
である。
【図7】 従来のX線検出器を分割した構造の例を示す
概念図である。
【符号の説明】
1 めっき形成槽、2 めっき液補充槽、3 水平流
路、4 窓、5 X線管、6 X線検出器、7 自動定
量補給弁、8 めっき液成分補充タンク、9 信号処理
回路、10 ホルダ、11a,11b 金属箔、12
X線透過/光遮蔽基板、13 蛍光体セル、14 光電
変換部、16 蛍光X線分析装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C25D 21/12 C25D 21/12 C 21/14 21/14 B G01T 1/36 G01T 1/36 Z Fターム(参考) 2G001 AA01 BA04 CA01 DA02 DA06 EA06 EA08 GA01 HA03 JA09 KA01 MA02 PA18 2G088 EE29 FF03 GG21 JJ01 JJ08 4K022 AA05 AA42 DA01 DB28

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部でめっきを行なうためのめっき形成
    槽と、 前記めっき形成槽で用いるめっき液の調整を行なうため
    のめっき液補充槽と、 前記めっき形成槽と前記めっき液補充槽との間を前記め
    っき液が流通可能なように結ぶ流路と、 前記流路内の前記めっき液に向けてX線を照射するため
    のX線管と、 前記流路内の前記めっき液から放射される蛍光X線を検
    出するためのX線検出器とを備える、めっき膜形成装
    置。
  2. 【請求項2】 前記X線検出器を複数備える、請求項1
    に記載のめっき膜形成装置。
  3. 【請求項3】 前記複数のX線検出器は、前記X線管を
    取り囲むように配置されている、請求項2に記載のめっ
    き膜形成装置。
  4. 【請求項4】 前記複数のX線検出器は、前記X線管か
    ら照射されたX線が前記めっき液に入射する点を中心と
    してほぼ放射状に配置されている、請求項2または3に
    記載のめっき膜形成装置。
  5. 【請求項5】 前記複数のX線検出器のうち少なくとも
    一部においては、検出窓を覆うように金属箔が配置さ
    れ、前記金属箔を介して蛍光X線を検出する、請求項2
    から4のいずれかに記載のめっき膜形成装置。
  6. 【請求項6】 前記流路はX線照射検出用窓を前記めっ
    き液の液面より上側に有し、前記X線管は、前記X線照
    射検出用窓を介して上側からX線を照射し、前記X線検
    出器は、前記X線照射検出用窓を介して上側から蛍光X
    線を検出する、請求項1から5のいずれかに記載のめっ
    き膜形成装置。
  7. 【請求項7】 請求項1から6のいずれかに記載のめっ
    き膜形成装置において、前記X線検出器からの信号を処
    理することによって、前記めっき液中の金属成分を監視
    し、前記金属成分の含有量が所定値より下回るときには
    前記めっき液補充槽に前記金属成分を自動的に補充す
    る、めっき膜形成装置の制御方法。
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