JP3819840B2 - メッキ装置およびメッキ方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハなどの基板に銅メッキを施すためのメッキ装置およびメッキ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程において、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）の一方表面にメッキ処理を施すことがある。ウエハに銅メッキをするためのメッキ装置には、銅イオンを含むメッキ液を収容してウエハの一方表面にメッキ液を接触させるためのメッキ槽と、メッキ槽内に沈められた銅からなる溶解性のアノードと、ウエハに接触可能なカソードとを含むものがある（たとえば、下記特許文献１参照。）。
【０００３】
メッキ時には、ウエハにカソードが接触され、ウエハの一方表面（下面）がメッキ槽に満たされたメッキ液に接触され、この状態でアノードとカソードとの間に通電される。これにより、メッキ液とウエハとの界面では、メッキ液中の銅イオンに電子が与えられて、ウエハの表面に銅原子が被着し、アノードとメッキ液との界面では、アノードを構成する銅原子は電子を奪われて銅イオンとなってメッキ液中に溶出する。アノード電極は、メッキ液に銅イオンを供給する銅供給源として機能する。
【０００４】
このように、メッキ液中の銅イオンは、銅原子としてウエハに被着して失われる一方で、同じ量の銅イオンがアノードから供給され、メッキ液中の銅イオンの量はほぼ一定に保たれる。
【０００５】
【特許文献１】
米国特許第6258220 B1号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようなメッキ装置においては、メッキ処理を繰り返すうちにアノード電極が消耗するので、アノード電極の交換作業が必要であった。メッキ槽は、処理対象のウエハの大きさ（径）に合わせて大きさが決められているので小さなものであり、また、アノード電極は重量が大きい。このため、メッキ槽深部に沈められたアノード電極を交換する作業は、労力を要するものであった。
【０００７】
また、メッキ装置は、クリーンルーム内に設置されているが、アノード電極を交換する際、メッキ液の飛散等により、クリーンルームを銅汚染することになる。もし、意図しない銅が他工程にまぎれ込むと、素子（製品）の特性の劣化を招く。特に、硫酸銅を含むメッキ液は、乾燥して粉塵となり汚染の原因となりやすい。
さらに、アノード電極の交換時にはメッキ装置の内部がクリーンルーム内雰囲気に露されているので、メッキ装置の内部を汚すことにもなる。特に、メッキ装置内のクリーン度がクリーンルームのクリーン度より高く設定されている場合、メッキ装置内を汚すことは、製品の品質を大きく低下させることとなる。
【０００８】
メッキ処理は、銅からなるアノード電極の表面に、いわゆるブラックフィルムが形成された状態で、安定して行うことができる。ところが、アノード電極を新しいものに交換した際は、このブラックフィルムを形成するために、予備通電を行わなければならず、装置のダウンタイムが長くなり、装置の稼働率の低下を招いていた。
また、ブラックフィルムは、アノード電極に同じサイクルで通電するようにしなければ状態が安定しない。しかし、メッキ装置が必ず一定のサイクルで稼働されることはあり得ず、メッキ装置には休止状態のときがある。ブラックフィルムはメッキ装置が休止状態のときに変質してしまうので、その後メッキ装置を稼働させると、良好にメッキ処理を行うことができず、製品の歩留まりが低下する。
【０００９】
さらに、アノード電極表面のブラックフィルムから泥状のスライムが発生するが、アノード電極からこれらのブラックフィルムやスライムが分離し、メッキ液を汚染し、メッキ処理に悪影響を及ぼすおそれもある。これを防ぐために、アノード電極をフィルタで覆うことも考えられる。しかし、アノード電極と電源とを接続する接続部があるために、アノード電極を完全にフィルタで覆うのは困難であった。また、フィルタでアノード電極を覆った場合、アノード電極の交換の作業性がさらに悪くなる。
【００１０】
そこで、この発明の目的は、銅供給源を容易に交換することができるメッキ装置を提供することである。
この発明の他の目的は、周囲を汚さずに銅供給源を交換できるメッキ装置を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、良好にメッキできるメッキ装置を提供することである。
【００１１】
この発明のさらに他の目的は、稼働率を高くできるメッキ装置を提供することである。
【００１２】
この発明のさらに他の目的は、良好にメッキできるメッキ方法を提供することである。
【００１３】
この発明のさらに他の目的は、稼働率を高くできるメッキ方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、不溶性アノード（７６）を有し、メッキ液を用いて基板（Ｗ）に銅メッキを施すためのメッキ処理部（１２）と、このメッキ処理部との間でメッキ液を通液可能に接続され、内部に銅の線材からなる銅供給源（１４６）が収容された銅溶解タンク（１１０ａ〜１１０ｃ）と、上記メッキ処理部と上記銅溶解タンクとの間でメッキ液を循環させる第１循環手段（Ｐ５）とを備え、上記メッキ処理部が、基板に接触させるメッキ液を収容するメッキ槽（６１ａ〜６１ｄ）と、このメッキ槽よりも大量のメッキ液を収容できるメッキ液収容槽（５５）と、上記メッキ槽と上記メッキ液収容槽との間でメッキ液を循環させる第２循環手段（Ｐ１〜Ｐ４）とを備え、上記銅溶解タンクが、上記メッキ液収容槽を介して上記メッキ処理部に接続されており、上記第１循環手段により、上記銅溶解タンクからのメッキ液が上記メッキ槽より先に上記メッキ液収容槽に至るように、上記メッキ液収容槽と上記銅溶解タンクとの間でメッキ液が循環されることを特徴とするメッキ装置（１０）である。
【００１５】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この発明によれば、アノード電極とは別に設けられた銅供給源から、メッキ液中へ銅イオンが供給される。これにより、メッキにより失われるメッキ液中の銅イオンを補うことができる。この場合、不溶性アノードを用いるので、溶解性のアノード電極を用いたときのようなブラックフィルムを形成する必要がない。
【００１６】
したがって、ブラックフィルムを形成するための時間は不要であり、メッキ装置の稼働率を高くすることができる。また、ブラックフィルムやスライムによりメッキ液が汚染されることもないので、良好にメッキできる。メッキ装置が、休止状態を経て稼働される際も、ブラックフィルムに起因した不具合は生じ得ない。
メッキ液として、酸化還元剤を含むものを用いた場合、酸化還元剤を介した電子の受け渡しによって、上述の反応を継続して生じさせることができる。
【００１７】
銅供給源を銅の線材とすることにより、銅供給源を軽量化でき、かつ、その表面積（メッキ液との接触面積）を大きくすることができる。銅供給源の表面積を大きくすることにより、銅供給源からメッキ液への銅イオンの供給速度を大きくすることができる。また、銅供給源は銅の線材が三次元的な構造を形成していることが好ましい。この場合、銅供給源が粒子状の銅の集合物である場合と比べて、空隙率を大きくすることができ、銅溶解タンク内を流れるメッキ液の圧力損失を小さくすることができる。
【００１８】
銅の線材は、たとえば、ウール状、つるまきバネ状、渦巻状等の形状であってもよい。また、銅の線材を織ってメッシュ部材を作製し、このメッシュ部材を複数枚積層して三次元構造を形成してもよい。
このメッキ装置は、基板の周縁部のエッチングや基板表面の洗浄を行う後処理部などを備えた基板処理装置として構成されていてもよい。
【００１９】
メッキ液収容槽により、メッキ処理部で用いるメッキ液の総量を多くすることができ、メッキ液組成（たとえば、銅イオンの濃度）の変化を小さくすることができる。メッキ液収容槽の容量は、たとえば、１リットル以上１０００リットル以下とすることができる。
請求項２記載の発明は、上記銅供給源が、銅の線材を織った複数枚のメッシュ部材（１４６）を含み、この複数枚のメッシュ部材が、上記銅溶解タンク内のメッキ液の流路に沿う方向に積層されていることを特徴とする請求項１記載のメッキ装置である。
【００２０】
このような銅供給源を用いることにより、初期的な空隙率を制御しやすく、かつ銅供給源が溶解することによる空隙率の変化を少なくすることができる。
請求項３記載の発明は、上記銅溶解タンクが、上記メッキ装置に対して着脱自在で、メッキ液を導入するためのメッキ液導入口（１１７Ｅ）およびメッキ液を排出するためのメッキ液排出口（１１６Ｅ）を有し、上記銅供給源が内部に収容されたカートリッジ（１４０）を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のメッキ装置である。
【００２１】
このカートリッジはメッキ装置に着脱自在なので、銅供給源の交換が容易である。すなわち、消耗した銅供給源が収容されたカートリッジと新しい銅供給源が収容されたカートリッジとを交換することにより銅供給源を交換でき、銅供給源を直接取り扱う必要がない。このため、銅供給源（カートリッジ）を交換する際、周囲を汚すことがない。
請求項４記載の発明は、不溶性アノード（７６）を有し、メッキ液を用いて基板（Ｗ）に銅メッキを施すためのメッキ処理部（１２）と、このメッキ処理部との間でメッキ液を通液可能に接続され、内部に銅供給源（１４６）が収容された銅溶解タンク（１１０ａ〜１１０ｃ）と、上記メッキ処理部と上記銅溶解タンクとの間でメッキ液を循環させる循環手段（Ｐ５）と、上記銅供給源の表面の変質を防止するための置換液を、上記銅溶解タンクに供給する置換液供給手段（１１１，１１２，１２４，１３５，１３７，Ｐ５）と、上記メッキ処理部でメッキ処理がされているときは、上記メッキ処理部と上記銅溶解タンクとの間でメッキ液を循環させ、上記メッキ処理部でのメッキ処理が終了した後に、上記メッキ液の循環を停止し、上記銅溶解タンク内のメッキ液を上記置換液供給手段からの置換液で置換するように制御する制御部（１５５）とを備えたことを特徴とするメッキ装置（１０）である。
【００２２】
メッキ処理部でメッキ処理がされていないときに、銅供給源をメッキ液中に放置しておくと、メッキ液の銅イオン濃度が適正濃度範囲を超えて高くなり、また、銅供給源の表面が不可逆的に変質し、メッキ処理を再開したときに良好にメッキできなくなる。そこで、メッキ処理を行わないときに、銅供給源を置換液に浸し、メッキ液と銅供給源とを分離することにより、上述の問題を回避することができる。
【００２３】
上述の銅供給源表面の変質は、メッキ処理部でメッキ処理が終了されてから、数時間経過すると起こる場合がある。このため、「メッキ処理が終了」とは、たとえば、数時間以内にメッキ処理を再開しない場合をいうものとすることができる。この場合、メッキ処理部でメッキ処理操作が終了した直後に、銅溶解タンク内のメッキ液を置換液に置換するものとすることができる。
一方、メッキ処理部で一旦メッキ処理を終了した場合でも、生産計画の変更等により、すぐにメッキ処理を再開する場合がある。この場合、銅溶解タンク内のメッキ液が置換液に置換されていると、再び銅溶解タンク内をメッキ液に置換しなければならず、生産性が低下する。このため、銅溶解タンク内のメッキ液は、メッキ処理部におけるメッキ処理操作が終了してから、たとえば、２〜３時間の待機時間が経過した後に、置換液に置換するものとしてもよい。
【００２４】
銅溶解タンク内のメッキ液を置換液に置換する際は、たとえば、一旦銅溶解タンク内からメッキ液を抜き出して、銅溶解タンクを空にしてから（気体を導入してから）、銅溶解タンク内に置換液を導入することとすることができる。
このメッキ装置は、銅溶解タンク中の置換液をメッキ液に混合されないように排出する手段を備えたものとすることができる。この場合、メッキ処理を再開するときには、銅溶解タンク内の置換液を排出した後、銅溶解タンク内にメッキ液を導入し、銅溶解タンクとメッキ処理部との間でメッキ液を循環させることができる。
【００２５】
置換液は、純水または酸性水溶液（たとえば、硫酸水溶液）とすることができる。
請求項５記載の発明は、上記銅溶解タンクに純水を供給する純水供給手段（１１１，１３５，Ｐ５）をさらに備え、上記制御部が、上記メッキ処理部でのメッキ処理が終了した後に、上記銅溶解タンク内のメッキ液を純水で置換した後に置換液で置換するように制御することを特徴とする請求項４記載のメッキ装置である。
【００２６】
この発明によれば、銅溶解タンク内は一旦純水で置換された後置換液で置換されるので、置換液へのメッキ液の混入を少なくできる。これにより、銅供給源の表面状態を良好に保つことができる。
請求項６記載の発明は、上記銅供給源が、銅の線材を織った複数枚のメッシュ部材（１４６）を含み、この複数枚のメッシュ部材が、上記銅溶解タンク内のメッキ液の流路に沿う方向に積層されていることを特徴とする請求項４または５記載のメッキ装置である。
【００２７】
この銅溶解タンクは、請求項２記載のメッキ装置の銅溶解タンクと同様の効果を奏することができる。
請求項７記載の発明は、上記銅溶解タンクが、上記メッキ装置に対して着脱自在で、メッキ液を導入するためのメッキ液導入口（１１７Ｅ）およびメッキ液を排出するためのメッキ液排出口（１１６Ｅ）を有し、上記銅供給源が内部に収容されたカートリッジ（１４０）を含むことを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載のメッキ装置である。
【００２８】
このカートリッジは、請求項３記載のメッキ装置のカートリッジと同様の効果を奏することができる。
請求項８記載の発明は、不溶性アノード（７６）を有し、メッキ液を用いて基板（Ｗ）に銅メッキを施すためのメッキ処理部（１２）と、このメッキ処理部との間でメッキ液を通液可能に接続され、内部に銅供給源（１４６）が収容された複数の銅溶解タンク（１１０ａ〜１１０ｃ）と、上記メッキ処理部と上記銅溶解タンクとの間でメッキ液を循環させる循環手段（Ｐ５）と、上記複数の銅溶解タンクの重量を個別に計測する重量計測手段（１５４ａ〜１５４ｃ）と、上記重量計測手段の計測結果に基づいて使用する銅溶解タンクを決定し、その銅溶解タンクと上記メッキ処理部との間でメッキ液を循環させるように制御する制御部（１５５）とを備えたことを特徴とするメッキ装置（１０）である。
【００２９】
銅溶解タンクが複数ある場合、そのうちの一部（例えば１つ）をメッキ処理時に使用し、他のものは予備（リザーブ）として、いつでも使用できる状態にしておくことができる。これにより、使用中の銅溶解タンク内の銅供給源が消耗し、十分に銅イオンを供給できない状態になったとき、すぐに予備の銅溶解タンクに切り替えることができる。
請求項９記載の発明は、上記制御部が、上記重量計測手段の計測結果に基づいて、上記複数の銅溶解タンク内の銅供給源の重量をそれぞれ算出し、最も重量が小さい上記銅供給源が収容された銅溶解タンクを上記使用する銅溶解タンクに決定することを特徴とする請求項８記載のメッキ装置である。
【００３０】
この発明によれば、複数の銅溶解タンクのうち、最も重量が小さい銅供給源が収容されたものから使用される。したがって、予備の銅溶解タンクは、十分重量が大きい銅供給源が収容されたものとなるので、使用済みの銅溶解タンクを新しいものに交換するための時間的余裕がある。
制御部は、使用する銅溶解タンクとして、内部に収容された銅供給源の重量が小さい順に２つ以上を選ぶものであってもよい。これらの２つ以上の銅溶解タンクは、同時に使用することとすることができる。
【００３１】
請求項１０記載の発明は、上記銅供給源が、銅の線材を織った複数枚のメッシュ部材（１４６）を含み、この複数枚のメッシュ部材が、上記銅溶解タンク内のメッキ液の流路に沿う方向に積層されていることを特徴とする請求項８または９記載のメッキ装置である。
この銅溶解タンクは、請求項２記載のメッキ装置の銅溶解タンクと同様の効果を奏することができる。
【００３２】
請求項１１記載の発明は、上記銅溶解タンクが、上記メッキ装置に対して着脱自在で、メッキ液を導入するためのメッキ液導入口（１１７Ｅ）およびメッキ液を排出するためのメッキ液排出口（１１６Ｅ）を有し、上記銅供給源が内部に収容されたカートリッジ（１４０）を含むことを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載のメッキ装置である。
このカートリッジは、請求項３記載のメッキ装置のカートリッジと同様の効果を奏することができる。
【００３３】
メッキ装置には、不溶性アノード（７６）を有する銅メッキをするためのメッキ装置（１０）に着脱自在で、このメッキ装置で用いられるメッキ液に銅イオンを供給するためのカートリッジ（１４０）であって、メッキ液を導入するためのメッキ液導入口（１１７Ｅ）およびメッキ液を排出するためのメッキ液排出口（１１６Ｅ）を有し、銅の線材からなる銅供給源（１４６）が内部に収容されていることを特徴とするカートリッジが用いられてもよい。
【００３４】
このカートリッジは、請求項３、７、または１１記載のメッキ装置のカートリッジとして用いることができ、請求項３、７、または１１記載のメッキ装置と同様の効果を奏することができる。
上記銅供給源は、上記カートリッジ内のメッキ液の流路を横切るように配されていてもよい。
【００３５】
この構成によれば、メッキ液は銅供給源を回避して流れることはできず、銅供給源内の空隙を通って流れるので、銅供給源は効率的にメッキ液に溶解される。
上記カートリッジの上記銅供給源は、銅の線材を織った複数枚のメッシュ部材（１４６）を含み、この複数枚のメッシュ部材が、上記カートリッジ内のメッキ液の流路に沿う方向に積層されていてもよい。
【００３６】
このカートリッジは、請求項２記載のメッキ装置と同様の効果を奏することができる。
カートリッジ内を流れるメッキ液の圧力損失を十分小さくするため、銅供給源の空隙率は、３０％以上とすることが好ましい。
請求項１２記載の発明は、不溶性アノード（７６）を備えたメッキ処理部（１２）で、基板（Ｗ）の表面にメッキ液を接触させてメッキするメッキ工程と、内部に銅の線材からなる銅供給源（１４６）が収容された銅溶解タンク（１１０ａ〜１１０ｃ）と上記メッキ処理部との間でメッキ液を循環させるメッキ液循環工程とを含み、上記メッキ処理部が、基板に接触させるメッキ液を収容するメッキ槽（６１ａ〜６１ｄ）と、このメッキ槽よりも大量のメッキ液を収容できるメッキ液収容槽（５５）とを備え、上記メッキ工程が、上記メッキ槽に収容されたメッキ液に基板を接触させてメッキを行う工程を含み、上記メッキ液循環工程が、上記メッキ槽とメッキ液収容槽との間でメッキ液を循環させる工程と、上記銅溶解タンクからのメッキ液が上記メッキ槽より先に上記メッキ液収容槽に至るように、上記メッキ液収容槽と上記銅溶解タンクとの間でメッキ液を循環させる工程とを含むことを特徴とするメッキ方法である。
【００３７】
このメッキ方法は、請求項１記載のメッキ装置で実施することができ、請求項１記載のメッキ装置と同様の効果を奏することができる。
【００３８】
請求項１３記載の発明は、不溶性アノード（７６）を備えたメッキ処理部（１２）で、基板（Ｗ）の表面にメッキ液を接触させてメッキするメッキ工程と、このメッキ工程実行中に、内部に銅供給源（１４６）が収容された銅溶解タンク（１１０ａ〜１１０ｃ）と上記メッキ処理部との間でメッキ液を循環させるメッキ液循環工程と、上記銅溶解タンク内のメッキ液を、上記銅供給源の表面の変質を防止するための置換液で置換する置換工程とを含むことを特徴とするメッキ方法である。
【００３９】
このメッキ方法は、請求項４記載のメッキ装置で実施することができ、請求項４記載のメッキ装置と同様の効果を奏することができる。
請求項１４記載の発明は、上記置換工程が、上記銅溶解タンク内のメッキ液を純水で置換する純水置換工程と、この純水置換工程の後、上記銅溶解タンク内を上記置換液で置換する工程とを含むことを特徴とする請求項１３記載のメッキ方法である。
【００４０】
このメッキ方法は、請求項５記載のメッキ装置で実施することができ、請求項５記載のメッキ装置と同様の効果を奏することができる。
請求項１５記載の発明は、不溶性アノード（７６）を備えたメッキ処理部（１２）で、基板（Ｗ）の表面をメッキ液に接触させてメッキするメッキ工程と、内部に銅供給源（１４６）が収容された複数の銅溶解タンク（１１０ａ〜１１０ｃ）の重量を個別に測定する重量測定工程と、この重量測定工程の測定結果に基づいて、使用する銅溶解タンクを決定する使用タンク決定工程と、この使用タンク決定工程により決定されたタンクと上記メッキ処理部との間でメッキ液を循環させるメッキ液循環工程とを含むことを特徴とするメッキ方法である。
【００４１】
このメッキ方法は、請求項８記載のメッキ装置で実施することができ、請求項８記載のメッキ装置と同様の効果を奏することができる。
請求項１６記載の発明は、上記使用タンク決定工程が、上記重量測定工程による重量測定結果に基づいて上記複数の銅溶解タンク内の銅供給源の重量をそれぞれ算出する銅重量算出工程と、この銅重量算出工程で算出された重量に基づいて、最も重量が小さい銅供給源が収容された銅溶解タンクを上記使用する銅溶解タンクに決定する工程とを含むことを特徴とする請求項１５記載のメッキ方法である。
【００４２】
このメッキ方法は、請求項９記載のメッキ装置で実施することができ、請求項９記載のメッキ装置と同様の効果を奏することができる。
メッキ装置には、酸化還元剤および銅イオンを含むメッキ液を用いて基板に銅メッキを施すためのメッキ処理部（１２）に接続可能で、このメッキ処理部で使用されるメッキ液に銅イオンを供給するための銅供給源（２０３，２１９，２２０ａ〜２２０ｅ）が内部に収容された銅溶解タンク（２１０ａ，２１０ｂ）であって、上記銅供給源が、メッキ液に対する溶解が開始されてから、上記銅供給源の表面の各部でほぼ一様な溶解速度で溶解が進んで初期形状とほぼ相似である形状が失われるまでの表面積の変化率が２５％以下である形状を有することを特徴とする銅溶解タンクが用いられてもよい。
【００４３】
銅供給源のメッキ液への銅イオン供給能力は、銅供給源の表面積に比例する。したがって、銅供給源のメッキ液への溶解が進行しその表面積が小さくなると、銅供給源のメッキ液への銅イオン供給能力が低下する。メッキ処理中、メッキ液から処理対象基板への銅イオン供給速度に対して、銅供給源からメッキ液への銅イオン供給速度が小さくなると、メッキ液中の銅イオン濃度は適正な濃度範囲を超えて低下し、良好にメッキできなくなる。この場合、メッキ液の銅供給源に対する流れの速さを調整するなどして、銅メッキ液への銅イオンの供給速度が一定になるようにしなければならない。
【００４４】
上記の構成の銅溶解タンクによれば、銅供給源が、メッキ液に対する溶解が開始されてから、表面の各部でほぼ一様な溶解速度で溶解が進んで初期形状とほぼ相似である形状が失われるまでの表面積の変化率は、２５％以下と小さい。したがって、銅供給源の初期形状とほぼ相似である形状が失われる前に、銅供給源を新たなものと交換するようにすると、銅供給源は常におよそ一定の表面積を有することになる。
この場合、銅供給源のメッキ液への銅イオン供給能力はほぼ一定となり、メッキ液中の銅イオン濃度を容易にほぼ一定に保つことができる。すなわち、銅供給源の形状を上述のものに選択するだけ、メッキ液中の銅イオン濃度を容易にほぼ一定に保つことができる。これにより、基板に対して良好にメッキできる。
【００４５】
初期形状と相似である形状が失われるとは、たとえば、銅供給源の溶解が極端に進んで、銅供給源の一部に貫通孔があくような場合をいうものとすることができる。
上記銅溶解タンクは、内部でメッキ液が所定の流路に沿って流れるように構成されていてもよく、この場合、上記銅供給源（２０３，２１９，２２０ａ〜２２０ｅ）の上記流路に沿う表面の面積が、上記銅供給源のメッキ液に対する溶解が開始されてから、上記銅供給源の表面の各部でほぼ一様な溶解速度で溶解が進んで初期形状とほぼ相似である形状が失われるまでほぼ一定であるような形状を、上記銅供給源は有していてもよい。
【００４６】
この構成によれば、銅供給源の流路に沿う面からほぼ一定の割合で銅イオンを溶出させることができる。銅供給源が流路に沿って延びる形状を有する場合、銅供給源の表面積のうち流路に沿う面が大部分を占める。この場合、銅供給源は全体として、ほぼ一定の割合でメッキ液に銅イオンを供給できる。
ここで、メッキ液について流路とは、銅溶解タンク内部に銅供給源が収容されていなかった場合のメッキ液の流路を意味し、銅溶解タンク内のメッキ液流通空間の内壁に沿うものとなる。すなわち、銅供給源の存在によりメッキ液の流れの方向が変更される場合を含まないものとする。
【００４７】
メッキ装置には、酸化還元剤および銅イオンを含むメッキ液を用いて基板に銅メッキを施すためのメッキ処理部（１２）に接続可能で、このメッキ処理部で使用されるメッキ液に銅イオンを供給するための銅供給源（２０３，２１９）が内部に収容され、内部でメッキ液が所定の流路に沿って流れるように構成された銅溶解タンク（２１０ａ，２１０ｂ）であって、上記銅供給源が、上記流路にほぼ平行に配置され、この流路にほぼ平行な管内壁および管外壁を有する管状銅供給源を含むことを特徴とする銅溶解タンクが用いられてもよい。
【００４８】
管状銅供給源は、メッキ液への溶解が進行するにしたがって、肉厚が薄くなるとともに長さが短くなる。しかし、管状銅供給源の長さが充分長い場合は、長さの変化率は肉厚の変化率に比べて無視できるほど小さい。このため、溶解が進むに従って、端面の面積は肉厚とともに急激に小さくなるが、外壁および内壁の面積の変化率は小さい。
また、肉厚が充分薄い場合、管状銅供給源において、全表面積に対する端面の面積が占める割合は小さい。以上のことから、管状銅供給源は、メッキ液に対する溶解が開始されてから、表面の各部でほぼ一様に溶解が進んで初期形状とほぼ相似である形状が失われるまでの表面積の変化は小さい。
【００４９】
また、管状銅供給源は、流路にほぼ平行に配置されていることにより、メッキ液にほぼ均等に溶解する。このため、管状銅供給源は、ほぼ完全に溶解する直前まで、初期形状とほぼ相似である形状およびほぼ一定の表面積を維持して、メッキ液へほぼ一定の割合で銅イオンを供給できる。
さらに、管状銅供給源を流路にほぼ平行に配置することにより、管状銅供給源によるメッキ液の圧力損失を小さくできる。したがって、たとえば、ポンプによりメッキ処理部と銅溶解タンクとの間でメッキ液を循環させる場合、ポンプの負担を少なくすることができる。
【００５０】
上記管状銅供給源は、複数本備えられていてもよく、この場合、この複数本の管状銅供給源が、上記流路と交差する断面において、単位面積あたりの接液周長がほぼ一定となるように、当該銅溶解タンク内に配置されていてもよい。管状銅供給源を複数本用いることにより、一定の容積を有する銅溶解タンク内における銅供給源の表面積を大きくし、銅イオン供給能力を大きくすることができる。また、複数本の管状銅供給源を、上記流路と交差する断面において、単位面積あたりの接液周長がほぼ一定となるように配置することにより、メッキ液に対して複数の管状銅供給源がほぼ均等に溶解するようにできる。
【００５１】
メッキ装置には、酸化還元剤および銅イオンを含むメッキ液を用いて基板に銅メッキを施すためのメッキ処理部（１２）に接続可能で、このメッキ処理部で使用されるメッキ液に銅イオンを供給するための銅供給源（２２０ａ〜２２０ｅ）が内部に収容され、内部でメッキ液が所定の流路に沿って流れるように構成された銅溶解タンク（２１０ａ，２１０ｂ）であって、上記銅供給源が、上記流路にほぼ平行に配置され、この流路にほぼ平行な一対の表面を有する板状銅供給源（２２０ａ〜２２０ｅ）を含むことを特徴とする銅溶解タンクが用いられてもよい。
【００５２】
この構成によれば、板状銅供給源も管状銅供給源と同様、メッキ液への溶解に伴う長さや幅の変化率は厚み（肉厚）の変化率に比して小さく、全体に占める端面の面積の割合は少ない。このため、板状銅供給源は、メッキ液への溶解に伴い厚みが薄くなっても、表面積はほとんど変化しない。したがって、銅板も、貫通孔があくなど初期形状とほぼ相似である形状が失われるまで、ほぼ一定の表面積が維持され、メッキ液にほぼ一定の割合で銅イオンを供給できる。
【００５３】
上記板状銅供給源（２２０ｂ，２２０ｅ）は、上記流路にほぼ平行であるとともに互いに平行な複数の平行板部（２２０ｆ，２２０ｇ）を有するように整形されていてもよく、この場合、この複数の平行板部は、対向面同士の間隔がほぼ一定となるように等間隔に配置されていてもよい。
この構成によれば、メッキ液はほぼ等間隔にされた平行板部の間を均等に流れることができるので、メッキ液に対して平行板部の各部でほぼ一様な溶解速度で溶解する。したがって、銅供給源はほぼ相似である形状が維持されやすい。
【００５４】
上記複数の平行板部（２２０ｆ）は、上記板状銅供給源が、上記流路にほぼ平行な稜線を形成する複数の屈曲部（２２０ｈ）で交互に折り返されることにより形成されていてもよい。また、上記複数の平行板部（２２０ｇ）は、上記板状銅供給源が、上記流路に交差する断面において渦巻き形状をなすように整形されることにより形成されていてもよい。
【００５５】
これらの構成によれば、板状銅供給源が屈曲部を有すること、または渦巻き形状にされていることにより、一定の容積を有する銅溶解タンク内における銅供給源の表面積を大きくし、銅イオン供給能力を大きくすることができる。
上記板状銅供給源（２２０ａ）は、複数枚備えられていてもよく、この場合、この複数枚の板状銅供給源が、当該板状銅供給源の厚さ方向にほぼ等間隔に配置されていてもよい。
【００５６】
この場合も、メッキ液は板状銅供給源の間を均等に流れることができるので、メッキ液に対してほぼ均等に溶解する。
上記板状銅供給源は、互いにほぼ平行に配置された複数の平板状の銅供給源（２２０ａ）と、この平板状の銅供給源の間に配置され、上記流路に交差する断面が波形である波板状銅供給源（２２０ｄ）とを含んでもよく、この場合、上記波板状銅供給源の稜線部が上記流路に沿って延びていてもよい。
【００５７】
平板状の銅供給源の間に断面波形の銅供給源を配置することにより、一定の容積を有する銅溶解タンク内における銅供給源の表面積を大きくすることができる。
上記銅供給源のメッキ液に対する溶解が開始される前の１ｋｇあたりの表面積は、２０００ｃｍ2ないし２００００ｃｍ2であってもよい。
【００５８】
この構成によれば、銅供給源の単位重量あたりの表面積（比表面積）が大きくされているので、銅溶解タンクの軽量化を図りつつメッキ液への銅イオン供給能力を大きくすることができる。したがって、たとえば、この銅溶解タンクが上記メッキ装置に対して着脱自在で、上記銅供給源が内部に収容されたカートリッジを含む場合、カートリッジを容易に交換して銅供給源を補充できる。
処理対象の基板（Ｗ）に接触させるメッキ液を収容可能で、メッキ液に通電させるための不溶性アノード（７６）が内部に配置されたメッキ槽（５６ａ〜５６ｄ）、およびこのメッキ槽よりも大量のメッキ液を収容でき、このメッキ槽との間でメッキ液を循環させるためのメッキ液収容槽（５５）を含むメッキ処理部（１２）を備えたメッキ装置（１０）において、上記メッキ処理部で使用されるメッキ液に銅イオンを供給するために、上記いずれかの銅溶解タンク（２１０ａ，２１０ｂ）が用いられてもよい。
【００５９】
この構成によれば、処理対象の基板に被着して失われるメッキ液中の銅イオンを、銅供給源から補うことができる。銅溶解タンクからは、ほぼ一定の割合でメッキ液に銅イオンが供給されるので、メッキ液中の銅イオン濃度を容易にほぼ一定に保ち、基板に対して良好にメッキできる。また、メッキ液収容槽に、メッキ槽の容積に比して大量のメッキ液を収容してメッキすることにより、メッキによるメッキ液の組成変化を少なくできる。また、不溶性アノードは消耗が少ないのでほとんど交換する必要がない。
【００６０】
このメッキ装置は、上記メッキ液収容槽と上記銅溶解タンクとの間でメッキ液を循環させるための第１循環手段や、上記メッキ液収容槽と上記メッキ槽との間でメッキ液を循環させる第２循環手段を備えていてもよい。
請求項１７記載の発明は、上記メッキ槽が複数個設けられており、上記メッキ液収容槽が、上記複数のメッキ槽よりも大量のメッキ液を収容でき、上記第２循環手段が、上記複数のメッキ槽と上記メッキ液収容槽との間でメッキ液を循環させるものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のメッキ装置である。
請求項１８記載の発明は、上記メッキ槽が複数個設けられており、上記メッキ液収容槽が、上記複数のメッキ槽よりも大量のメッキ液を収容でき、上記メッキ槽とメッキ液収容槽との間でメッキ液を循環させる工程が、上記複数のメッキ槽と上記メッキ液収容槽との間でメッキ液を循環させる工程を含むことを特徴とする請求項１２記載のメッキ方法である。
【００６１】
【発明の実施の形態】
以下では、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置１０の構成を示すブロック図である。
この基板処理装置１０は、メッキ液を用いて半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）の表面にメッキ処理を施したり、メッキ後のウエハの周縁部をエッチング（いわゆる、ベベルエッチング）するためのウエハ処理部１、メッキ液に銅イオンを供給するための銅供給源を備えてメッキ液の主成分を管理する主成分管理部２、メッキ液の微量成分を管理するための微量成分管理部３、およびメッキ後の後処理に用いる後処理薬液をウエハ処理部１に供給するための後処理薬液供給部４を備えている。この基板処理装置１０は、クリーンルーム内に設置されて使用される。
【００６２】
ウエハ処理部１で使用されるメッキ液は、支持電解質としての硫酸、目的金属である銅のイオン、酸化還元剤としての鉄、および水を主成分として含んでおり、塩素、メッキを抑制する添加剤、メッキを促進する添加剤などを微量成分として含んでいる。
ウエハ処理部１と主成分管理部２との間には、これらの間でメッキ液を双方向に移送するための２本のメッキ液移送管Ｐ１２ａ，Ｐ１２ｂが配設されている。同様に、ウエハ処理部１と微量成分管理部３との間には、これらの間でメッキ液を双方向に移送するための２本のメッキ液移送管Ｐ１３ａ，Ｐ１３ｂが配設されている。また、ウエハ処理部１と後処理薬液供給部４との間には、後処理薬液供給部４からウエハ処理部１へ後処理薬液を送るための後処理薬液配管Ｐ１４が配設されている。
【００６３】
また、ウエハ処理部１は、基板処理装置１０全体を制御するためのシステムコントローラを備えている。ウエハ処理部１と、主成分管理部２、微量成分管理部３、および後処理薬液供給部４とは、それぞれ信号線Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４で接続されており、ウエハ処理部１に備えられたシステムコントローラにより、主成分管理部２、微量成分管理部３、および後処理薬液供給部４の動作が制御されるようになっている。
【００６４】
微量成分管理部３は、メッキ液移送管Ｐ１３ａを介して、ウエハ処理部１で用いられているメッキ液を微量成分管理部３内へと移送（サンプリング）して、少なくとも１種類の微量成分に関してＣＶＳ(Cyclic Voltammetric Stripping)分析できる。微量成分管理部３は、さらに、その分析結果に基づいて、ウエハ処理部１内のメッキ液の当該微量成分が所定の濃度範囲になるように補充するべき微量成分の量を演算により求め、その量の当該微量成分をメッキ液移送管Ｐ１３ｂを介してウエハ処理部１内のメッキ液に補充することができる。
【００６５】
後処理薬液供給部４が供給する後処理薬液は、ベベルエッチングを行う際に用いるエッチング液や洗浄液などである。
図２は、ウエハ処理部１の図解的な平面図である。
ウエハ処理部１は、ウエハＷの表面にメッキにより銅薄膜を形成し、その後このウエハＷの周縁部をエッチングし、ウエハＷ表面全体を洗浄処理するための装置である。
【００６６】
水平方向に沿う直線状の第１搬送路１４に沿って、ウエハ搬入／搬出部１９が配されている。ウエハ搬入／搬出部１９には、ウエハＷを収容することができるカセットＣを各１個ずつ載置することができる複数（この実施形態においては４つ）のカセットステージ１６が、第１搬送路１４に沿って配列されている。
一方、第１搬送路１４に直交する水平方向に沿って、直線状の第２搬送路１５が設けられている。この第２搬送路１５は、この実施形態では、第１搬送路１４のほぼ中間位置から延びている。第２搬送路１５の一方側には、第２搬送路１５に沿って配列された４つのメッキ処理ユニット２０ａ〜２０ｄを備えたメッキ処理部１２が配されている。各メッキ処理ユニット２０ａ〜２０ｄは、ウエハＷ表面に銅メッキを施すことができる。
【００６７】
また、第２搬送路１５の他方側には、第２搬送路１５に沿って配列された２つのベベルエッチングユニット２１ａ，２１ｂおよび２つの洗浄ユニット２２ａ，２２ｂを備えた後処理部１３が配されている。ベベルエッチングユニット２１ａ，２１ｂは、ウエハＷ周縁部にエッチング処理を施すことができ、洗浄ユニット２２ａ，２２ｂはウエハＷの表面を洗浄できる。
第１搬送路１４および第２搬送路１５はＴ字状の搬送路を形成していて、このＴ字状の搬送路には、１台の搬送ロボットＴＲが配置されている。搬送ロボットＴＲは、第２搬送路１５に沿って配された搬送ガイドレール１７と搬送ガイドレール１７に沿って移動可能なロボット本体１８とを備えている。搬送ロボットＴＲの動作は、搬送コントローラ２９により制御されるようになっている。
【００６８】
ロボット本体１８は、第１搬送路１４に沿ってウエハＷを搬送することができるとともに、第２搬送路１５に沿ってウエハＷを搬送することができる。したがって、ロボット本体１８は、カセットステージ１６に載置されたカセットＣにアクセスしてウエハＷの出し入れを行うことができるとともに、メッキ処理ユニット２０ａ〜２０ｄ、ベベルエッチングユニット２１ａ，２１ｂ、および洗浄ユニット２２ａ，２２ｂにアクセスしてウエハＷの出し入れを行うことができる。
【００６９】
ロボット本体１８は、カセットＣから未処理のウエハＷを搬出すると、メッキ処理ユニット２０ａ〜２０ｄのいずれかの前まで移動して、このメッキ処理ユニット２０ａ〜２０ｄから処理済のウエハＷを搬出し、その後に未処理のウエハＷを当該メッキ処理ユニット２０ａ〜２０ｄに搬入する。
さらに、ロボット本体１８は、メッキ処理ユニット２０ａ〜２０ｄから搬出したウエハＷを、ベベルエッチングユニット２１ａ，２１ｂのいずれかに搬入する。この搬入に先立って、ロボット本体１８は、当該ベベルエッチングユニット２１ａ，２１ｂから、ベベルエッチング処理済のウエハＷを搬出する。ロボット本体１８は、この搬出したウエハＷを保持して第２搬送路１５を走行し、洗浄ユニット２２ａ，２２ｂのいずれかに当該ウエハＷを搬入する。このウエハＷの搬入に先立ち、ロボット本体１８は、当該洗浄ユニット２２ａ，２２ｂから洗浄処理済のウエハＷを搬出する。
【００７０】
その後、ロボット本体１８は、処理済のウエハＷを保持した状態で、第２搬送路１５を第１搬送路１４に向かって走行する。第１搬送路１４に達すると、ロボット本体１８は、この搬送路１４に沿って移動することにより、カセットステージ１６のいずれかに載置されたカセットＣの前に移動し、当該カセットＣにウエハＷを搬入することになる。以上は、ウエハＷの基本的は搬送系路であるが、ロボット１８はこれ以外の順序でウエハＷを搬送することも可能である。
【００７１】
ウエハ処理部１は、外部環境の影響を受けないようにエンクロージャにより取り囲まれている。
図３は、ウエハ処理部１のエンクロージャ３０の構造を示す図解的な斜視図である。
エンクロージャ３０は、複数の壁により、外形がほぼ直方体に形成されている。エンクロージャ３０内で、第２搬送路１５とメッキ処理部１２との間、および第２搬送路１５と後処理部１３との間は、それぞれ隔壁が設けられており、ウエハＷの受け渡しを行うとき以外は、この隔壁により第２搬送路１５が配された空間とメッキ処理部１２内の空間および後処理部１３内の空間との間は遮られている。
【００７２】
エンクロージャ３０上部の壁には、空気中の異物を除去するフィルタ３１が取り付けられている。フィルタ３１は、カセットステージ１６、第１搬送路１４、および第２搬送路１５の上方に配された第１フィルタ３１ａと、後処理部１３の上方に配された第２フィルタ３１ｂとを含んでいる。第１フィルタ３１ａの上方には、図示しないファンが取り付けられており、エンクロージャ３０外部の空気をエンクロージャ３０内に押し込むようにされている。
【００７３】
エンクロージャ３０において、第２搬送路１５の下方に位置する部分には、第２搬送路１５の長さ方向に沿って延びる複数のスリット状の開口３６が形成されている。第２搬送路１５が配された空間は、エンクロージャ３０およびその内部の隔壁で仕切られているので、第１フィルタ３１ａを介してエンクロージャ３０内に空気が押し込まれると、第２搬送路１５が配された空間は陽圧となり、内部の空気は開口３６からエンクロージャ３０外部へと排出される。これにより、第２搬送路１５が配された空間内部では、上方から下方に向かって流れる空気の流れ（ダウンフロー）が生じる。
【００７４】
第２搬送路１５が配された空間内では、薬液等は使用されないので、この空間を通過することによって空気は汚れない。このため、第２搬送路１５が配された空間内の空気は、開口３６からエンクロージャ３０周辺に排出されるようになっている。
エンクロージャ３０のカセットステージ１６側とは反対側の側面において、メッキ処理部１２を囲んでいる壁の下部、および後処理部１３を囲んでいる壁の下部には、それぞれ排気口３２，３３が形成されている。排気口３２，３３には、それぞれ排気ダクト３４，３５の一端が接続されており、排気ダクト３４，３５の他端は、工場内の排気設備配管に接続されている。こうして、メッキ処理部１２内および後処理部１３内でメッキ液や後処理薬液に曝された可能性のある空気を、クリーンルーム外に強制排気することができる。
【００７５】
後処理部１３内の空気が排気口３３から強制排気されることにより、後処理部１３内は負圧となり、空気は、第２フィルタ３１ｂを介して後処理部１３内に吸い込まれ、後処理部１３の空間内をダウンフローとなって流れる。
図４は、ロボット本体１８の構造を説明するための図であり、図４（ａ）はその図解的な平面図であり、図４（ｂ）はその図解的な側面図であり、図４（ｃ）はその図解的な正面図である。
【００７６】
ロボット本体１８は、基台部２３と、この基台部２３に取り付けられた垂直多関節アーム２４と、垂直多関節アーム２４に取り付けられた回転駆動機構２５と、この回転駆動機構２５によって鉛直方向に沿う回転軸線Ｖ０まわりに回転駆動される基板保持部２６とを有している（図４（ａ）には、基板保持部２６のみを示している。）。
基板保持部２６は、上部に平坦部を有する本体部４０と、この本体部４０の平坦部上に設けられた一対の進退アーム４１，４２とを備えている。この一対の進退アーム４１，４２を水平方向に進退させるための進退駆動機構（図示せず）は、本体部４０に内蔵されている。
【００７７】
進退アーム４１，４２は、それぞれ、第１アーム部４１ａ，４２ａ、第２アーム部４１ｂ，４２ｂおよび基板保持ハンド（エフェクタ）４１ｃ，４２ｃを備えている。本体部４０は、平面視においてほぼ円形であり、その周縁部近傍に第１アーム部４１ａ，４２ａが鉛直方向に沿う回転軸線まわりにそれぞれ回転可能に取り付けられている。これらの第１アーム部４１ａ，４２ａは、本体部４０内の進退駆動機構によって、回転軸線まわりに回転駆動される。
【００７８】
進退アーム４１，４２は、いわゆるスカラーロボットを形成しており、第１アーム部４１ａ，４２ａの回動に連動して、第２アーム部４１ｂ，４２ｂが、鉛直方向に沿う回転軸線まわりにそれぞれ回転する。これにより、進退アーム４１，４２は第１および第２アーム部４１ａ，４２ａ；４１ｂ，４２ｂを屈伸させて、基板保持ハンド４１ｃ，４２ｃを進退させる。
進退アーム４１，４２は、収縮状態において、基板保持ハンド４１ｃ，４２ｃを上下に重なり合った位置に保持する（図４（ａ））。そのため、一方の進退アーム４１の基板保持ハンド４１ｃは、他方の進退アーム４２の基板保持ハンド４２ｃとの干渉を避けることができるように、屈曲形状に形成されている（図４（ｂ））。
【００７９】
第１アーム２４ａは、基台部２３に対して、水平方向に沿う回転軸線Ｈ１まわりの回動が可能であるように取り付けられている。そして、第１アーム２４ａの他端に、第２アーム２４ｂの一端が水平な回転軸線Ｈ２まわりの回動が可能であるように取り付けられている。さらに、第２アーム２４ｂの他端には、回転駆動機構２５が、水平な回転軸線Ｈ３まわりに回動が可能であるように取り付けられている。回転軸線Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は互いに平行である。
【００８０】
基台部２３には、第１アーム２４ａを回転させるためのモータ２７が設けられており、第１アーム２４ａと第２アーム２４ｂとの連結部には、第２アーム２４ｂを回転駆動するためのモータ２８が設けられている。モータ２８は、モータ２７と同期して回転するようになっており、第２アーム２４ｂには、モータ２８からの駆動力を回転駆動機構２５側に伝達するための駆動力伝達機構（図示せず）が内蔵されている。これによって、回転駆動機構２５は、第１アーム２４ａおよび第２アーム２４ｂが回動されたときでも、基板保持部２６を常に同じ姿勢（たとえば、ウエハＷを水平に保持できる姿勢）に保持するようになっている。
【００８１】
回転駆動機構２５にはモータ（図示せず）が内蔵されていて、このモータからの駆動力を得て、回転駆動機構２５は、基板保持部２６を鉛直方向に沿う回転軸線Ｖ０まわりに回転駆動する。
このような構成によって、搬送ロボットＴＲは、基板保持ハンド４１ｃ，４２ｃを、図４（ｃ）において斜線を付して示す範囲で水平方向および鉛直方向に移動させることができる。
【００８２】
ロボット本体１８がカセットステージ１６（図２参照）に載置されたカセットＣにアクセスするときには、図示しない移動機構によって、ロボット本体１８は、第１搬送路１４へと導かれる。この状態で、垂直多関節アーム２４の働きによって、基板保持部２６をカセットステージ１６のカセットＣに対向させることができる。そして、回転駆動機構２５の働きにより、進退アーム４１，４２を当該カセットＣに対向させ、図示しない進退駆動機構によって、進退アーム４１，４２を当該カセットＣにアクセスさせれば、カセットＣに対するウエハＷの搬入／搬出を行うことができる。カセットＣと進退アーム４１，４２との間のウエハＷの受け渡しの際には、垂直多関節アーム２４の働きによって、基板保持部２６が若干量だけ昇降される。
【００８３】
ロボット本体１８が、メッキ処理ユニット２０ａ〜２０ｄ、ベベルエッチングユニット２１ａ，２１ｂ、および洗浄ユニット２２ａ，２２ｂ（いずれも図２参照）のいずれかにアクセスするときには、ロボット本体１８は、図示しない移動機構によって、搬送ガイドレール１７上を該当するユニットの前まで移動される。この状態で、垂直多関節アーム２４の働きによって、基板保持部２６が当該ユニットの基板搬入／搬出口に対応する高さへと昇降され、かつ、回転駆動機構２５による基板保持部２６の回転によって、進退アーム４１，４２が当該ユニットに対向させられる。
【００８４】
そして、この状態で、進退駆動機構によって、進退アーム４１，４２を当該ユニットにアクセスさせることによって、ウエハＷの搬入／搬出が行われる。当該ユニットと進退アーム４１，４２との間のウエハＷの受け渡しの際には、垂直多関節アーム２４の働きによって、基板保持部２６が若干量だけ昇降される。
図５（ａ）は、カセットＣが取り付けられたカセットステージ１６の図解的な平面図であり、図５（ｂ）は、その図解的な側面図である。
【００８５】
カセットステージ１６は、カセットＣを載置するための平板状のカセットベース５０を備えている。カセットベース５０は、平面視において、ほぼ正方形の形状を有している。カセットＣは、平面視において、カセットベース５０より小さなほぼ正方形の形状を有しており、その一辺側にウエハ出し入れ用開口Ｃｅが形成されている。
カセットベース５０の一方表面には、平面視においてカセットＣの４つの角部にほぼ対応する位置に、それぞれカセットガイド５１が設けられており、カセットガイド５１にカセットＣの角部が接するように配することにより、カセットＣをカセットベース５０上の所定の位置に取り付けることができるようになっている。
【００８６】
また、カセットベース５０の上記一方表面には、一対の対辺（ウエハ出し入れ用開口Ｃｅ側の辺以外の辺）の中点近傍に、発光素子５２ａおよび受光素子５２ｂがそれぞれ取り付けられている。発光素子５２ａおよび受光素子５２ｂは、透過型フォトセンサ５２をなす。カセットＣがカセットベース５０上にないときは、発光素子５２ａから発せられた光は、受光素子５２ｂで受光され、カセットＣがカセットベース５０上にあるときは、発光素子５２ａから発せられた光は、カセットＣに遮られて受光素子５２ｂに届かない。これにより、カセットベース５０上のカセットＣの有無を判定できるようになっている。
【００８７】
図６は、メッキ処理部１２の構成を示す図解的な正面図である。
このメッキ処理部１２は、ウエハＷにメッキ処理を施すための複数（この実施形態では４つ）のメッキ処理ユニット２０ａ〜２０ｄと、メッキ液を収容することができるメッキ液収容槽５５とを含んでいる。メッキ処理ユニット２０ａ〜２０ｄは、それぞれ、メッキ液を収容するメッキカップ５６ａ〜５６ｄと、メッキカップ５６ａ〜５６ｄの上方にそれぞれ配されたウエハ保持回転機構７４ａ〜７４ｄを備えている。
【００８８】
メッキ液収容槽５５は、メッキカップ５６ａ〜５６ｄよりもはるかに大量のメッキ液（たとえば、メッキカップ５６ａ〜５６ｄの収容総量の２０倍）を収容できるようになっている。メッキ液収容槽５５に大量のメッキ液を蓄えておくことにより、メッキ処理部１２で使用するメッキ液の総量を多くすることができる。これによって、メッキ処理に伴うメッキ液組成の変化を少なくすることができる。
【００８９】
メッキ液収容槽５５の底面には、主成分管理部２へとメッキ液を送るためのメッキ液移送管Ｐ１２ａが連通接続されている。メッキ液収容槽５５の上方からは、主成分管理部２から送られてきたメッキ液をメッキ液収容槽５５内に導入するためのメッキ液移送管Ｐ１２ｂ、微量成分管理部３へとメッキ液を送るためのメッキ液移送管Ｐ１３ａ、および微量成分管理部３から送られてきたメッキ液をメッキ液収容槽５５内に導入するためのメッキ液移送管Ｐ１３ｂが、メッキ液収容槽５５内に導かれている。メッキ液移送管Ｐ１２ｂ，Ｐ１３ａ，Ｐ１３ｂは、メッキ液収容槽５５内のメッキ液中に没する深さまで延設されている。
【００９０】
メッキカップ５６ａ〜５６ｄは、メッキ液収容槽５５より高い位置に配されている。メッキ液収容槽５５の底面からは送液配管５７が延びており、送液配管５７は、４つの送液分岐配管５８ａ〜５８ｄに分岐している。送液分岐配管５８ａ〜５８ｄは上方に延びて、それぞれメッキカップ５６ａ〜５６ｄの下面中央部に連通接続されている。
送液分岐配管５８ａ〜５８ｄには下方から上方に向かう順に、それぞれ、ポンプＰ１〜Ｐ４、フィルタ５９ａ〜５９ｄ、および流量計６０ａ〜６０ｄが介装されている。ポンプＰ１〜Ｐ４は、メッキ液収容槽５５からそれぞれメッキカップ５６ａ〜５６ｄへとメッキ液を送液できる。ポンプＰ１〜Ｐ４の動作は、システムコントローラ１５５によって制御される。フィルタ５９ａ〜５９ｄは、メッキ液中のパーティクル（異物）および泡を除去することができる。流量計６０ａ〜６０ｄからは流量を示す信号が出力され、この信号はシステムコントローラ１５５に入力されるようになっている。
【００９１】
メッキカップ５６ａ〜５６ｄは、それぞれ内方に配された円筒状のメッキ槽６１ａ〜６１ｄ、およびメッキ槽６１ａ〜６１ｄの周囲に配された回収槽６２ａ〜６２ｄを含んでいる。送液分岐配管５８ａ〜５８ｄは、それぞれメッキ槽６１ａ〜６１ｄに連通接続されており、回収槽６２ａ〜６２ｄの下部からは、それぞれリターン分岐配管６３ａ〜６３ｄが延びている。リターン分岐配管６３ａ〜６３ｄはリターン配管６４に連通接続されており、リターン配管６４はメッキ液収容槽５５内に延設されている。
【００９２】
以上のような構成により、たとえば、ポンプＰ１を作動させることにより、メッキ液はメッキ液収容槽５５から送液配管５７および送液分岐配管５８ａを介して、メッキ槽６１ａに送液される。メッキ液はメッキ槽６１ａから溢れ出て、重力の作用により回収槽６２ａから、リターン分岐配管６３ａおよびリターン配管６４を経て、メッキ液収容槽５５へと戻される。すなわち、メッキ液はメッキ液収容槽５５とメッキカップ５６ａとの間で循環される。
【００９３】
同様に、ポンプＰ２，Ｐ３，またはＰ４を作動させることにより、メッキ液をメッキ液収容槽５５とメッキカップ５６ｂ，５６ｃ，または５６ｄとの間で循環させることができる。メッキ処理ユニット２０ａ〜２０ｄのいずれかでメッキ処理が行われるときは、そのメッキ処理ユニット２０ａ〜２０ｄのメッキカップ５６ａ〜５６ｄと、メッキ液収容槽５５との間でメッキ液が循環される。
送液分岐配管５８ａにおいてポンプＰ１とフィルタ５９ａとの間には、バイパス配管６５の一端が連通接続されている。バイパス配管６５の他端は、メッキ液収容槽５５内に導かれている。バイパス配管６５には、特定の波長の光に対するメッキ液の吸光度を測定する吸光度計６６Ａ，６６Ｂが介装されている。吸光度計６６Ａは、メッキ液中の銅濃度を求めるためのものであり、吸光度計６６Ｂは、メッキ液中の鉄濃度を求めるためのものである。
【００９４】
ポンプＰ１が作動され、メッキ液がメッキ液収容槽５５とメッキカップ５６ａとの間で循環されているときは、フィルタ５９ａによる圧力損失のため送液分岐配管５８ａを流れるメッキ液の一部はバイパス配管６５へと流れる。すなわち、バイパス配管６５に専用のポンプを介装しなくても、バイパス配管６５にメッキ液を流すことができる。
吸光度計６６Ａ，６６Ｂは、透明な材質でできたセル６７Ａ，６７Ｂ、ならびにセル６７Ａ，６７Ｂを挟んで対向配置された発光部６８Ａ，６８Ｂおよび受光部６９Ａ，６９Ｂを含んでいる。発光部６８Ａ，６８Ｂは、それぞれ銅および鉄の吸収スペクトルに対応した特定の波長（たとえば、銅の場合７８０ｎｍ）の光を発することができ、受光部６９Ａ，６９Ｂは発光部６８Ａ，６８Ｂから発せられセル６７Ａ，６７Ｂ内のメッキ液を透過した光の強度を測定できる。この光の強度からメッキ液の吸光度が求められる。吸光度計６６Ａ，６６Ｂからは吸光度を示す信号が出力され、これらの信号はシステムコントローラ１５５に入力される。
【００９５】
メッキ液収容槽５５の側面には、温度センサ７０および電磁導電率計７１が取り付けられている。温度センサ７０および電磁導電率計７１は、メッキ液収容槽５５内にメッキ液が収容されたときのメッキ液の液面高さより低い位置に取り付けられている。温度センサ７０および電磁導電率計７１の検出部は、メッキ液収容槽５５内に突出しており、それぞれ、メッキ液の液温および導電率を測定できるようになっている。温度センサ７０および電磁導電率計７１の出力信号は、システムコントローラ１５５に入力される。
【００９６】
メッキ液に関して、特定の波長の光に対する吸光度がわかれば銅濃度および鉄濃度がわかる。以下、メッキ液の吸光度から銅濃度を求める方法を説明する。
メッキ液の銅濃度を求めるために、予め、銅濃度と吸光度との関係を調べておく。先ず、銅濃度の異なる複数のサンプルメッキ液をそれぞれ調整して用意する。サンプルメッキ液を調整する際、銅は硫酸銅として添加する。各サンプルメッキ液の銅以外の成分については、実際にメッキ時に用いられる所定の組成のメッキ液と同等とする。このようなサンプルメッキ液の吸光度を吸光度計６６Ａにより測定する。これにより、図７に示すようにサンプルメッキ液の銅濃度と測定された吸光度との関係（銅検量線）が得られる。
【００９７】
銅濃度が未知のメッキ液の銅濃度を求めるときは、吸光度計６６Ａにより吸光度を測定する。測定された吸光度および銅検量線から銅濃度が求まる。
同様の方法により、サンプルメッキ液の鉄濃度と測定された吸光度との関係（鉄検量線）、および吸光度計６６Ｂにより測定された吸光度から鉄濃度を求めることができる。
システムコントローラ１５５は、銅検量線および鉄検量線のデータが記憶された記憶装置を備えている。システムコントローラ１５５は、吸光度計６６Ａの出力信号と銅検量線のデータから銅濃度を求めることができ、吸光度計６６Ｂの出力信号と鉄検量線のデータから鉄濃度を求めることができる。
【００９８】
メッキ液収容槽５５の上部には、超音波式レベル計７２が取り付けられている。超音波式レベル計７２は、メッキ液収容槽５５内のメッキ液の液面高さを検知することができる。超音波式レベル計７２の出力信号は、システムコントローラ１５５に入力される。
メッキ液収容槽５５、送液配管５７、送液分岐配管５８ａ〜５８ｄ、リターン分岐配管６３ａ〜６３ｄ、リターン配管６４などは、エンクロージャ３０や隔壁で囲まれた配管室７３内に配されている。排気口３２（図３参照）は、この配管室７３に形成されており、配管室７３内は負圧にされている。
【００９９】
図８は、メッキ処理ユニット２０ａ〜２０ｄの共通の構造を示す図解的な断面図である。
メッキ槽６１ａ〜６１ｄの底面中央部には、メッキ液供給口５４が形成されており、このメッキ液供給口５４を介して、送液分岐配管５８ａ〜５８ｄがメッキ槽６１ａ〜６１ｄに連通接続されている。メッキ液供給口５４には、半球状で多数の穴が形成されたシャワーヘッド７５が取り付けられている。シャワーヘッド７５により、メッキ液はメッキ槽６１ａ〜６１ｄ内に分散されて導入される。
【０１００】
メッキ槽６１ａ〜６１ｄ内で、メッキ槽６１ａ〜６１ｄの深さ方向に関して下からおよそ３分の１のところには、メッシュ状のアノード電極７６が配されている。アノード電極７６の表面は、酸化イリジウムでできており、メッキ液に対して不溶性である。アノード電極７６は、メッキ電源８２に接続されている。
回収槽６２ａ〜６２ｄの底部には、メッキ液排出口５３が形成されており、リターン分岐配管６３ａ〜６３ｄは、このメッキ液排出口５３を介して回収槽６２ａ〜６２ｄに連通接続されている。
【０１０１】
ウエハ保持回転機構７４ａ〜７４ｄは、回転管７７、回転管７７の一方端に垂直に取り付けられた円板状の支持板７８、支持板７８の中心部と周縁部との間から回転管７７側とは反対側に延びた複数のウエハ受け渡しピン８４、支持板７８の周縁部から回転管７７側とは反対側に延びた複数の支柱７９、および支柱７９の先端に取り付けられた環状のカソードリング８０を備えている。カソードリング８０は内方に突出した当接部８０ａを有している。当接部８０ａの内径は、ウエハＷの径よりわずかに小さい。
【０１０２】
回転管７７の内部には、サセプタ８１が配備されている。サセプタ８１は、支軸８１ｂおよび支軸８１ｂの下端に垂直に取り付けられた円板状の載置台８１ａを含んでおり、載置台８１ａは複数の支柱７９に取り囲まれるように配置されている。サセプタ８１には、サセプタ移動機構４６が結合されており、サセプタ８１を回転管７７の軸に沿って移動させることができるようになっている。載置台８１ａには、ウエハ受け渡しピン８４に対応する位置に穴が設けられており、回転管７７に対するサセプタ８１の移動に伴って、ウエハ受け渡しピン８４が載置台８１ａの穴を貫通できるようになっている。
【０１０３】
カソードリング８０は、メッキ電源８２に接続されたカソード電極８３を備えている。カソード電極８３は、カソードリング８０から内方に突出しており、載置台８１ａと当接部８０ａとに挟持されたウエハＷの当接部８０ａ側表面の縁部に接触できるようになっている。当接部８０ａはウエハＷ周縁部に密接して、ウエハＷやカソード電極８３をメッキ液から保護することができる。
ウエハ保持回転機構７４ａ〜７４ｄには、反転機構４３および昇降機構４４が結合されている。反転機構４３により、ウエハ保持回転機構７４ａ〜７４ｄをほぼ水平な軸（回転管７７にほぼ垂直な軸）のまわりに回転して上下反転できるようになっており、昇降機構４４によりウエハ保持回転機構７４ａ〜７４ｄをほぼ鉛直方向に沿って昇降できるようになっている。
【０１０４】
また、回転管７７には、回転駆動機構４５が結合されており、回転管７７をその軸のまわりに回転させることができる。回転管７７の回転は、サセプタ８１の回転管７７の軸方向移動を許容した状態で、このサセプタ８１に伝達されるようになっていて、回転管７７およびサセプタ８１は一体的に回転するようになっている。
メッキ電源８２、反転機構４３、昇降機構４４、回転駆動機構４５、およびサセプタ移動機構４６の動作は、システムコントローラ１５５により制御される。
【０１０５】
メッキ処理部１２によりメッキを行う際は、先ず、システムコントローラ１５５により反転機構４３が制御されて、ウエハ保持回転機構７４ａ〜７４ｄのいずれか（以下、ウエハ保持回転機構７４ａとする。）の載置台８１ａが上方を向くようにされる。また、システムコントローラ１５５によりサセプタ移動機構４６が制御されて、載置台８１ａが回転管７７側に移動され、ウエハ受け渡しピン８４が載置台８１ａを貫通して、この載置台８１ａから突出した状態にされる。
【０１０６】
この状態で、搬送ロボットＴＲの進退アーム４１または進退アーム４２（図４参照）により、カセットＣから取り出された未処理のウエハＷが、支柱７９の間を通して搬入されて、ウエハＷの中心が回転管７７の中心軸上にのるようにウエハＷがウエハ受け渡しピン８４の上に載置される（この状態のウエハ保持回転機構７４ａ〜７４ｄを図８に二点鎖線で示す。）。
そして、システムコントローラ１５５によりサセプタ移動機構４６が制御されて、載置台８１ａが回転管７７から離れるように移動され、載置台８１ａとカソードリング８０の当接部８０ａとの間にウエハＷが挟持される。ウエハＷは、たとえば、ほぼ円形の形状を有し、処理面に多くの微細な孔または溝を有し、その上にバリア層とシード層とが形成されたものとすることができる。
【０１０７】
また、システムコントローラ１５５の制御によりポンプＰ１が作動されて、メッキ槽６１ａにメッキ液が５リットル／ｍｉｎで送られる（図６参照）。これにより、メッキ液はメッキ槽６１ａの縁からわずかに盛り上がって回収槽６２ａへと溢れる。そして、システムコントローラ１５５により、反転機構４３が制御されてウエハＷが下方を向くようにウエハ保持回転機構７４ａが反転され、昇降機構４４が制御されて、ウエハ保持回転機構７４ａが下降され、ウエハＷの下面がメッキ槽６１ａに満たされたメッキ液の表面に接触される。
【０１０８】
次に、システムコントローラ１５５により、回転駆動機構４５が制御されて、ウエハＷが、所定の回転速度（たとえば、１００ｒｐｍ）で回転され、メッキ電源８２が制御されてアノード電極７６とカソード電極８３との間に数分間通電される。これにより、カソード電極８３に接続されたウエハＷ下面とメッキ液との界面では、メッキ液中の銅イオンに電子が与えられて、ウエハＷ下面に銅原子が被着する。すなわち、ウエハＷ下面に銅メッキが施される。
【０１０９】
メッキ液中で、酸化還元剤としての鉄イオンは、２価および３価の鉄イオンとして存在している。メッキ液中の２価の鉄イオンは、アノード電極７６に電子を与えて３価の鉄イオンとなる。このように、鉄イオンは、サイクリックに酸化還元を繰り返し、メッキ液とアノード電極７６との間の電子の移動量、およびカソード電極８３とメッキ液との間の電子の移動量はほぼ収支する。
このため、酸化還元剤を用いなかった場合に発生する活性な酸素の泡は生じない。これにより、メッキ液の添加剤の酸化による分解を遅らせることができ、また、酸素の泡がウエハＷ下面に付着して、ウエハＷ表面（下面）に形成された微細な孔や溝を埋めてメッキできなくなる事態を回避することができる。
【０１１０】
その後、システムコントローラ１５５により昇降機構４４が制御されて、ウエハＷ下面がメッキ槽６１ａに満たされたメッキ液の液面から数ｍｍ離れた状態とされ、さらに、システムコントローラ１５５により回転駆動機構４５が制御されて、ウエハＷが、たとえば、５００ｒｐｍで数十秒間回転される。これにより、ウエハＷ下面のメッキ液は側方へと振り切られる。
続いて、システムコントローラ１５５により、回転駆動機構４５が制御されてウエハＷの回転が停止され、昇降機構４４が制御されてウエハ保持回転機構７４ａが上昇され、反転機構４３が制御されてウエハＷ側が上方を向くようにウエハ保持回転機構７４ａが反転される。
【０１１１】
その後、システムコントローラ１５５により、サセプタ移動機構４６が制御されて載置台８１ａが回転管７７側に移動し、ウエハＷの挟持が解除される。そして、搬送ロボットＴＲの進退アーム４２または進退アーム４１により処理済みのウエハＷが搬出されて、１枚のウエハＷの周縁部のメッキ処理が終了する。
メッキ処理は、４つのポンプＰ１〜Ｐ４を同時に作動させてメッキカップ５６ａ〜５６ｄで同時に行ってもよく、ポンプＰ１〜Ｐ４の一部のみ作動させて対応するメッキカップ５６ａ〜５６ｄのいずれかで行ってもよい。
【０１１２】
図９は、ベベルエッチングユニット２１ａ，２１ｂの共通の構成を示す図解的な断面図である。
ほぼ円筒状のカップ８５内に、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック８６が備えられている。スピンチャック８６は、ウエハＷの周縁部に接触することなく、ウエハＷの底面中央部のみを吸着することにより、ウエハＷを保持できるようになっている。スピンチャック８６は鉛直方向に沿って配された回転軸８７を有しており、回転軸８７には回転駆動機構８８からの回転駆動力が伝達されるようになっている。また、スピンチャック８６には、このスピンチャック８６を昇降させる昇降機構８９が結合されていて、スピンチャック８６の上部をカップ８５内に収容された状態と、カップ８５の上端より高い状態とにできるようになっている。
【０１１３】
カップ８５は、同心状に配された３つのカップ８５ａ〜８５ｃを含んでいる。それぞれのカップ８５ａ〜８５ｃの上端は、最も外側のカップ８５ａが最も高く、中間のカップ８５ｂが最も低い。最も内側のカップ８５ｃの上端には、平板状で平面視において環状の処理液案内板８５ｄが結合されている。処理液案内板８５ｄの外側の端部は、屈曲してカップ８５ａとカップ８５ｂとの間に挿入されている。
【０１１４】
カップ８５ａおよびカップ８５ｂを側壁として、処理液回収槽９７が形成されており、カップ８５ｂおよびカップ８５ｃを側壁として、排気槽９８が形成されている。処理液回収槽９７の底部の一部には排液口９７ａが形成されており、排気槽９８の底部の一部には、排気口９８ａが形成されている。
カップ８５の上方には、ノズル９０が配置されている。ノズル９０にはリンス液配管９１が連通接続されており、リンス液配管９１にはリンス液供給源９２が接続されている。リンス液配管９１にはバルブ９１Ｖが介装されており、バルブ９１Ｖを開くことによりノズル９０からリンス液を吐出して、スピンチャック８６に保持されたウエハＷの上面にリンス液を供給できるようになっている。リンス液は、たとえば、純水であってもよい。
【０１１５】
処理液案内板８５ｄを下方から貫通して、ノズル９９が配されている。ノズル９９にはリンス液配管１００が連通接続されており、リンス液配管１００にはリンス液供給源９２が接続されている。リンス液配管１００にはバルブ１００Ｖが介装されており、バルブ１００Ｖを開くことによりノズル９９からリンス液を吐出して、スピンチャック８６に保持されたウエハＷの下面にリンス液を供給できるようになっている。
【０１１６】
また、カップ８５の上方には、エッチング処理管９３がほぼ鉛直方向に沿って配されている。エッチング処理管９３下端近傍のカップ８５中心側には、スピンチャック８６に保持されたウエハＷの表面に沿う水平方向に延びる溝９４が形成されており、このウエハＷの周縁部を溝９４内に挿入できるようになっている。溝９４の内部空間とエッチング処理管９３の内部空間とは連通している。
エッチング処理管９３には移動機構９５が結合されている。この移動機構９５により、エッチング処理管９３を、ウエハＷの周縁部が溝９４に挿入された処理位置および処理位置から退避してウエハＷから離れた退避位置との間で移動させることができる。さらに、移動機構９５は、エッチング処理管９３を上下方向にも移動させることができ、カップ８５を回避してエッチング処理管９３を側方へ退避させることができるようになっている。
【０１１７】
エッチング処理管９３は、後処理薬液配管Ｐ１４を介して、後処理薬液供給部４（図１参照）に配されエッチング液が収容されたエッチング液供給源９６に接続されている。後処理薬液配管Ｐ１４には、バルブ９３Ｖが介装されており、バルブ９３Ｖを開くことにより、溝９４の内部空間にエッチング液を送ることができるようになっている。また、バルブ９３Ｖにより、エッチング液の流量調整をすることもできる。エッチング液は、たとえば、硫酸、過酸化水素水、および水の混合溶液とすることができる。
【０１１８】
回転駆動機構８８、昇降機構８９、および移動機構９５の動作、ならびにバルブ９１Ｖ，１００Ｖ，９３Ｖの開閉は、システムコントローラ１５５により制御される。
ベベルエッチングユニット２１ａ，２１ｂによりウエハＷの周縁部をエッチングするときは、先ず、システムコントローラ１５５により移動機構９５が制御されて、エッチング処理管９３が退避位置に退避される。
【０１１９】
続いて、システムコントローラ１５５により昇降機構８９が制御されてスピンチャック８６が上昇されて、スピンチャック８６の上部がカップ８５の上端より高くされる。そして、搬送ロボットＴＲの進退アーム４１または進退アーム４２（図４参照）により、メッキ処理部１２でメッキ処理が施されたウエハＷが搬入されて、ウエハＷの中心が回転軸８７の中心軸上にのるようにウエハＷがスピンチャック８６に吸着保持される。ウエハＷは、メッキ処理が施された面が上方に向けられて保持される。
【０１２０】
その後、システムコントローラ１５５により昇降機構８９が制御されてスピンチャック８６が下降される。これにより、スピンチャック８６に保持されたウエハＷは側方がカップ８５ａに囲まれた状態となる。そして、システムコントローラ１５５により回転駆動機構８８が制御されて、スピンチャック８６に保持されたウエハＷが回転される。ウエハＷの回転数は、たとえば、５００ｒｐｍとされる。
【０１２１】
この状態で、システムコントローラ１５５の制御により、バルブ９１Ｖ，１００Ｖが開かれる。これにより、ノズル９０，９９からウエハＷの上面および下面にリンス液が供給される。リンス液は、遠心力によりウエハＷの周縁部へと拡がりウエハＷの上側表面のほぼ全面および下側表面のスピンチャック８６が接している部分を回避した領域を流れる。このようにして、ウエハＷが洗浄される。
リンス液は、ウエハＷの遠心力により側方へと振り切られて、カップ８５ａの内側面や処理液案内板８５ｄの上面を伝って、処理液回収槽９７内へと流れ落ちる。リンス液は、さらに、排液口９７ａから図外の回収タンクへと導かれる。また、図外の排気装置により、排気口９８ａからカップ８５内の気体が排気される。これにより、リンス液のミスト等もカップ８５外に飛散しないようになっている。
【０１２２】
一定時間、このようなリンス処理が施された後、システムコントローラ１５５の制御により、バルブ９１Ｖ，１００Ｖが閉じられる。ウエハＷの回転は継続され、これにより、ウエハＷに残ったリンス液の大部分は振り切られる。
次に、システムコントローラ１５５により移動機構９５が制御されて、エッチング処理管９３が処理位置に移動される。これにより、ウエハＷの周縁部が溝９４に挿入された状態となる。このときのウエハＷの回転数は、たとえば、５００ｒｐｍとすることができる。そして、システムコントローラ１５５の制御により、バルブ９３Ｖが開かれる。エッチング液の流量は、たとえば、２０ｍｌ／ｍｉｎとすることができる。これにより、エッチング液供給源９６から溝９４内にエッチング液が供給される。エッチング液は、溝９４から溢れて流れるので、溝９４内はエッチング液でほぼ満たされた状態となる。
【０１２３】
ウエハＷの周縁部は溝９４内に挿入されているので、ウエハＷ表面の銅薄膜のうち周縁部のものはエッチング液に溶解される。ウエハＷは回転しているので、ウエハＷの周縁部とエッチング処理管９３による処理位置との相対変位が生じ、その結果、ウエハＷ周縁部は全周にわたってエッチングされる。エッチング幅は、ウエハＷの溝９４への挿入深さで決まるので、正確に所望のエッチング幅でエッチングできる。
【０１２４】
ウエハＷの遠心力により側方へと振り切られたエッチング液は、リンス液と同様、一旦回収槽９７に回収された後、排液口９７ａを介して図外の回収タンクに導かれる。また、この間も、排気口９８ａからの排気は継続され、エッチング液のミストがカップ８５外に飛散しないようにされる。
このように一定時間（たとえば、数十秒間）エッチング液を流して、ウエハＷ周縁部の銅薄膜のエッチングを継続した後、システムコントローラ１５５はバルブ９３Ｖを閉じるように制御して、溝９４内へのエッチング液の供給を停止する。これにより、溝９４内にはエッチング液が存在しない状態となり、ウエハＷ周縁部のエッチング処理は終了する。
【０１２５】
その後、再び、システムコントローラ１５５の制御により、バルブ９１Ｖ，１００Ｖが開かれ、ウエハＷ表面にリンス液が供給される。これにより、ウエハＷ周縁部に残っていたエッチング液がリンス液により除去される。一定時間（たとえば、１分）、リンス液の供給が継続された後、システムコントローラ１５５の制御によりバルブ９１Ｖ，１００Ｖが閉じられてリンス液の供給が停止される。そして、システムコントローラ１５５により回転駆動機構８８が制御されてスピンチャック８６が一定時間高速回転（たとえば、１０００ｒｐｍ）されて、ウエハＷの振り切り乾燥が行われた後、スピンチャック８６の回転が停止される。
【０１２６】
その後、システムコントローラ１５５により移動機構９５が制御されて、エッチング処理管９３が退避位置に移動される。続いて、システムコントローラ１５５により昇降機構８９が制御されて、スピンチャック８６に保持されたウエハＷが、カップ８５の上端より高くなるように、スピンチャック８６が上方に移動され、ウエハＷの吸着保持が解除される。
そして、搬送ロボットＴＲの進退アーム４２または進退アーム４１により処理済みのウエハＷが搬出されて、１枚のウエハＷの周縁部のエッチング処理が終了する。処理済みのウエハＷは周縁部に銅薄膜が存在しないので、以後の工程で基板保持ハンド４１，４２ｃ（図４（ａ）参照）により周縁部を把持されても基板保持ハンド４１ｃ、４２ｃに銅が付着することはない。
【０１２７】
この実施形態では、カップ８５が固定されスピンチャック８６が昇降機構８９により昇降されるように構成されているが、スピンチャック８６が上下方向に固定されカップ８５が昇降されるように構成されていてもよい。この場合でも、スピンチャック８６の上端をカップ８５の上端より高くすることができ、進退アーム４１または進退アーム４２によるウエハＷの搬入／搬出を行うことができる。図１０は、洗浄ユニット２２ａ，２２ｂの共通の構成を示す図解的な断面図である。
【０１２８】
ほぼ円筒状のカップ１０１内に、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック１０２が備えられている。スピンチャック１０２は、鉛直方向に沿って配された回転軸１０２ａおよびその上端に垂直に取り付けられた円板状のスピンベース１０２ｂを有しており、スピンベース１０２ｂの上面周縁部近傍には、複数のチャックピン１０２ｅが立設されている。チャックピン１０２ｅによりウエハＷの下面周縁部を支持し、また複数のチャックピン１０２ｅが協働してウエハＷ側面を把持できるようになっている。
【０１２９】
スピンチャック１０２の回転軸１０２ａには回転駆動機構１０３からの回転駆動力が伝達されるようになっている。また、スピンチャック１０２には、このスピンチャック１０２を昇降させる昇降機構１０４が結合されていて、スピンチャック１０２の上部をカップ１０１内に収容された状態と、カップ１０１の上端より高い状態とにできるようになっている。
カップ１０１は、同心状に配された３つのカップ１０１ａ〜１０１ｃを含んでいる。それぞれのカップ１０１ａ〜１０１ｃの上端は、最も外側のカップ１０１ａが最も高く、中間のカップ１０１ｂが最も低い。最も内側のカップ１０１ｃの上端には、平板状で平面視において環状の処理液案内板１０１ｄが結合されている。処理液案内板１０１ｄの外側の端部は、屈曲してカップ１０１ａとカップ１０１ｂとの間に挿入されている。
【０１３０】
カップ１０１ａおよびカップ１０１ｂを側壁として、処理液回収槽１０５が形成されており、カップ１０１ｂおよびカップ１０１ｃを側壁として、排気槽１０６が形成されている。処理液回収槽１０５の底部の一部には排液口１０５ａが形成されており、排気槽１０６の底部の一部には、排気口１０６ａが形成されている。
カップ１０１の上方には、ノズル１０７が配置されている。ノズル１０７は、バルブ１０７Ｖを介してリンス液供給源に連通接続されており、バルブ１０７Ｖを開くことにより、ノズル１０７からスピンチャック１０２に保持されたウエハＷに向けて、リンス液を吐出することができるようになっている。
【０１３１】
回転軸１０２ａの内部には、回転軸１０２ａを軸方向に貫通する処理液供給路１０２ｃが形成されており、回転軸１０２の上端は開口して処理液吐出口１０２ｄとなっている。処理液供給路１０２ｃには、後処理薬液配管Ｐ１４を介して、後処理薬液供給部４（図１参照）に配された洗浄液供給源から洗浄液を導入できるようになっており、また、リンス液供給源からリンス液を導入できるようになっている。洗浄液は、たとえば、硫酸、過酸化水素水、および水の混合溶液とすることができる。
【０１３２】
処理液供給路１０２ｃと洗浄液供給源との間には、バルブ１０８Ｖが介装されており、処理液供給路１０２ｃとリンス液供給源との間には、バルブ１０９Ｖが介装されている。バルブ１０９Ｖを閉じ、バルブ１０８Ｖを開くことにより、処理液吐出口１０２ｄから洗浄液を吐出させることができ、バルブ１０８Ｖを閉じ、バルブ１０９Ｖを開くことにより、処理液吐出口１０２ｄからリンス液を吐出させることができる。このようにして、スピンチャック１０２に保持されたウエハＷの下面中心部に、洗浄液またはリンス液を供給できる。
【０１３３】
回転駆動機構１０３および昇降機構１０４の動作、ならびにバルブ１０７Ｖ，１０８Ｖ，１０９Ｖの開閉は、システムコントローラ１５５により制御される。洗浄ユニット２２ａ，２２ｂによりウエハＷを洗浄するときは、先ず、システムコントローラ１５５により昇降機構１０４が制御されてスピンチャック１０２が上昇されて、スピンチャック１０２の上部がカップ１０１の上端より高くされる。そして、搬送ロボットＴＲの進退アーム４１または進退アーム４２（図４参照）により、ベベルエッチングユニット２１ａまたは２１ｂでベベルエッチング処理が施されたウエハＷが搬入されて、ウエハＷの中心が回転軸１０２ａの中心軸上にのるように、ウエハＷがチャックピン１０２ｅによりメカニカルに保持される。
【０１３４】
その後、システムコントローラ１５５により昇降機構１０４が制御されて、スピンチャック１０２が下降される。これにより、スピンチャック１０２に保持されたウエハＷは側方がカップ１０１ａに囲まれた状態となる。そして、システムコントローラ１５５により回転駆動機構１０３が制御されて、スピンチャック１０２に保持されたウエハＷが回転される。ウエハＷの回転数は、たとえば、５００ｒｐｍとされる。また、図外の排気装置により、排気口１０６ａからカップ１０１内の気体が排気される。
【０１３５】
この状態で、システムコントローラ１５５の制御により、バルブ１０７Ｖ，１０８Ｖが開かれる。これにより、ウエハＷに向けて、ノズル１０７からはリンス液が吐出され、処理液吐出口１０２ｄからは洗浄液が吐出される。ウエハＷ表面に供給されたリンス液および洗浄液は、それぞれ遠心力によりウエハＷの周縁部へと拡がるように流れる。このようにして、ウエハＷ下面全面が洗浄される。
リンス液および洗浄液は、ウエハＷの遠心力により側方へと振り切られて、カップ１０１ａの内側面や処理液案内板１０１ｄの上面を伝って、処理液回収槽１０５内へと流れ落ちる。これらの液は、さらに、排液口１０５ａから図外の回収タンクへと導かれる。また、カップ１０１内の気体が排気されていることから、洗浄液のミストなども排気口１０６ａから排気され、カップ１０１外に飛散することはない。
【０１３６】
一定時間、このような処理が施された後、システムコントローラ１５５の制御により、バルブ１０８Ｖが閉じられ、バルブ１０９Ｖが開かれる。これにより、処理液吐出口１０２ｄからウエハＷ下面に向けてリンス液が吐出される。ノズル１０７からのウエハＷ上面へのリンス液の吐出は継続される。これにより、ウエハ下面の洗浄液が洗い流される。一定時間（たとえば、１分間）、このような処理が継続された後、システムコントローラ１５５の制御により、バルブ１０７Ｖ、１０９Ｖが閉じられ、ウエハＷへのリンス液の供給が停止される。
【０１３７】
続いて、システムコントローラ１５５により、回転駆動機構１０３が制御されて、スピンチャック１０２に保持されたウエハＷが、たとえば、２０００ｒｐｍで回転される。これにより、ウエハＷに残ったリンス液の大部分は振り切られて、ウエハＷが乾燥される。その後、システムコントローラ１５５により回転駆動機構１０３が制御されて、ウエハＷの回転が停止される。
次に、システムコントローラ１５５により、昇降機構１０４が制御されて、スピンチャック１０２に保持されたウエハＷが、カップ１０１の上端より高くなるように、スピンチャック１０２が上方に移動され、チャックピン１０２ｅによるウエハＷの保持が解除される。
【０１３８】
そして、搬送ロボットＴＲの進退アーム４２または進退アーム４１により処理済みのウエハＷが搬出されて、１枚のウエハＷの洗浄処理が終了する。
この実施形態では、カップ１０１が固定されスピンチャック１０２が昇降機構１０４により昇降されるように構成されているが、スピンチャック１０２が上下方向に固定されカップ１０１が昇降されるように構成されていてもよい。この場合でも、スピンベース１０２ｂをカップ１０１の上端より高くすることができ、進退アーム４１または進退アーム４２によるウエハＷの搬入／搬出を行うことができる。
【０１３９】
図１１は、ウエハ処理部１の制御系統の構成を示すブロック図である。
システムコントローラ１５５のハードウェアは、１０ＭＩＰＳ(Million Instructions per second)以上の処理能力を有するＣＰＵ(Central Processing Unit)と、１０Ｍｂｙｔｅ以上の容量を有する半導体メモリと、磁性体メモリと、ＲＳ−２３２Ｃ規格のシリアルポートと、ＲＳ−４８５規格のシリアルポートと、複数のプリント基板とを備えている。磁性体メモリは、たとえば、ハードディスクドライブ(HDD)に備えられたハードディスク(HD)や、フレキシブルディスクドライブ(FDD)に着脱されるフレキシブルディスク(FD)とすることができる。
【０１４０】
システムコントローラで用いられるソフトウェアは、オペレーティングシステムと、少なくとも一部が高級言語で記述されたアプリケーションプログラムとを含んでいる。
システムコントローラ１５５は、ディスプレイ１５６、キーボード１５７、およびポインティングデバイス（たとえば、マウス）１５６ｐに接続されており、作業者（オペレータ）との間で情報の入出力をできるようになっている。また、システムコントローラ１５５には、警報音発生装置１５８が接続されており、所定の場合（たとえば、後述のようにメッキ液に銅イオンを供給する銅供給源の残量が所定量以下になったとき）には、警報音が発せられるとともに、警報に関連した情報がディスプレイ１５６に表示されるようになっている。
【０１４１】
システムコントローラ１５５は、搬送コントローラ２９（図２参照）、主成分管理部２、および微量成分管理部３と、ＲＳ−２３２Ｃ規格のケーブルで接続されている。また、システムコントローラ１５５は、パルス列による入出力用のケーブルを介してモータコントローラ１５９に接続されており、アナログ信号用のケーブルを介してポンプコントローラ１６０、流量計６０ａ〜６０ｄ、および吸光度計６６Ａ，６６Ｂに接続されている。
【０１４２】
これにより、システムコントローラ１５５は、モータコントローラ１５９を介して、たとえば、回転駆動機構４５，８８，１０３（図８〜図１０参照）などに備えられたモータを制御可能であり、ポンプコントローラ１６０を介して、たとえば、メッキ処理部１２のポンプＰ１〜Ｐ４（図６参照）の動作を制御可能である。流量計６０ａ〜６０ｄ（図６参照）からの流量を示す信号は、アナログ信号としてシステムコントローラ１５５に入力される。また、システムコントローラ１５５は、アナログ信号により吸光度計６６Ａ，６６Ｂの動作（たとえば、発光部６８Ａ，６８Ｂの発光）を制御し、受光部６９Ａ，６９Ｂから出力されるアナログ信号を受け取るようになっている。
【０１４３】
システムコントローラ１５５は、さらに、ＲＳ−４８５規格のケーブルを介して、主成分管理部２、後処理薬液供給部４、およびシリアル／パラレル変換器１６１ａ，１６１ｂに接続されている。シリアル／パラレル変換器１６１ａ，１６１ｂは、図１１では２つのみ示しているが、より多く（たとえば４８個）のものが接続されていてもよい。
各シリアル／パラレル変換器１６１ａ，１６１ｂには、パラレルケーブルを介して、電磁弁１６２ａ，１６２ｂやセンサ１６３ａ，１６３ｂ（たとえば、温度センサ７０、電磁導電率計７１、超音波式レベル計７２）などが接続されている。電磁弁１６２ａ，１６２ｂは、たとえば、エア弁からなるバルブ（たとえば、バルブ９１Ｖ，１００Ｖ，１０７Ｖ）を制御することができる。
【０１４４】
図１２は、主成分管理部２の構成を示す図解図である。
主成分管理部２は、メッキ液中に銅イオンを供給するための複数（この実施形態では３つ）の銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃ、これらのうち使用されていない銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃに置換液を供給するためのバッファ槽１１１、およびバッファ槽１１１に置換液の元となる置換原液を供給する置換原液供給部１１２を含んでいる。
【０１４５】
銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃは、有底円筒状の外形および密閉構造を有しており、その軸がほぼ垂直方向に沿うように配されている。銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃは、重量計１５４ａ〜１５４ｃにそれぞれ載せられており、銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃおよびその内容物を含む全重量を計量できるようになっている。
銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃは、いずれも、銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃの側壁を構成する外管１１６ａ〜１１６ｃ、および外管１１６ａ〜１１６ｃ内に配された内管１１７ａ〜１１７ｃを備えており、内管１１７ａ〜１１７ｃの内部空間は、外管１１６ａ〜１１６ｃと内管１１７ａ〜１１７ｃとの間の空間と銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃの下部で連通している。
【０１４６】
バッファ槽１１１は、蓋１２０を備えており、ほぼ密閉された状態とされている。バッファ槽１１１の上部と下部とは鉛直方向に沿って配されたバイパス管１２５により連通接続されている。バイパス管１２５側方の所定の高さ位置には、その高さ位置におけるバイパス管１２５内部の液体の有無を検知する定量確認センサ１２６が取り付けられている。
バッファ槽１１１とバイパス管１２５との間で、液体（たとえば、置換液）は自由に行き来できるようになっており、これにより、バッファ槽１１１内の液面とバイパス管１２５内の液面とは、ほぼ同じ高さ位置になる。したがって、定量確認センサ１２６により、所定の高さ位置におけるバッファ槽１１１内の液体の有無を知ることができる。
【０１４７】
バッファ槽１１１の底部には、循環配管１１８の一端が連通接続されている。循環配管１１８の他端は、分岐点Ｂ１で、循環分岐配管１２１，１２２に分岐している。循環分岐配管１２１は、さらに、循環分岐配管１２１ａ〜１２１ｃに分岐しており、循環分岐配管１２２は、さらに、循環分岐配管１２２ａ〜１２２ｃに分岐している。
循環分岐配管１２１ａ〜１２１ｃは、それぞれ、銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃの上方から内管１１７ａ〜１１７ｃに接続されている。循環分岐配管１２２ａ〜１２２ｃは、それぞれ、銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃ内に配された排液管１４９ａ〜１４９ｃに連通接続されている。循環分岐配管１２１ａ〜１２１ｃには、それぞれ、バルブＡＶ３−２，ＡＶ４−２，ＡＶ５−２が介装されている。循環分岐配管１２２ａ〜１２２ｃには、それぞれ、バルブＡＶ３−３，ＡＶ４−３，ＡＶ５−３が介装されている。
【０１４８】
外管１１６ａ〜１１６ｃと内管１１７ａ〜１１７ｃとの間の空間には、循環分岐配管１１９ａ〜１１９ｃが連通接続されている。循環分岐配管１１９ａ〜１１９ｃには、それぞれ、バルブＡＶ３−１，ＡＶ４−１，ＡＶ５−１が介装されている。循環分岐配管１１９ａ〜１１９ｃは循環配管１１９の一端側に接続されており、循環配管１１９の他端側は、分岐点Ｂ２で循環分岐配管１１９ｄ，１１９ｅに分岐している。
【０１４９】
バルブＡＶ３−１，ＡＶ３−２，ＡＶ３−３，ＡＶ４−１，ＡＶ４−２，ＡＶ４−３，ＡＶ５−１，ＡＶ５−２，ＡＶ５−３は、銅溶解タンク内流路切り換え部１５３に集約されている。
循環分岐配管１１９ｄは、蓋１２０を貫通して（蓋１２０に形成された配管口を挿通されて）バッファ槽１１１内に延設されている。循環分岐配管１１９ｄには、バルブＡＶ２−２が介装されている。
【０１５０】
循環配管１１８の途中には、分岐点Ｂ３において、流路切り換え用配管１１５の一端が連通接続されている。また、流路切り換え用配管１１５の他端側から、排液できるようになっている。流路切り換え用配管１１５の他端側には、バルブＡＶ１−４が介装されている。また、流路切り換え用配管１１５には、それぞれバルブＡＶ１−３，ＡＶ１−２を介してメッキ液移送管Ｐ１２ａ，Ｐ１２ｂが連通接続されている。
【０１５１】
循環配管１１８には、バッファ槽１１１と分岐点Ｂ３との間にバルブＡＶ１−１が介装されており、分岐点Ｂ３と分岐点Ｂ１との間には、分岐点Ｂ３から分岐点Ｂ１に向かう順に、バルブＡＶ１−５、ポンプＰ５，流量計１２３が介装されている。また、循環配管１１８のバッファ槽１１１に近接した部分（バッファ槽１１１と分岐点Ｂ３との間）の側方には、空確認センサ１２７が取り付けられている。空確認センサ１２７は、その高さ位置における循環配管１１８内の液体の有無を検知できる。これにより、バッファ槽１１１内が空であるか否かを知ることができるようになっている。
【０１５２】
バルブＡＶ１−１，ＡＶ１−２，ＡＶ１−３，ＡＶ１−４，ＡＶ１−５は、入口側主流路切り換え部１１３に集約されている。
循環分岐配管１１９ｅは、分岐点Ｂ４においてメッキ液移送管Ｐ１２ｂの途中に連通接続されている。循環分岐配管１１９ｅにはバルブＡＶ２−１が介装されている。バルブＡＶ２−１，ＡＶ２−２は、出口側主流路切り換え部１１４に集約されている。
【０１５３】
置換原液供給部１１２は、置換原液を収容する置換原液タンク１２８、および所定量の置換原液を計量する計量カップ１２９を備えている。置換原液は、たとえば、濃硫酸とすることができる。計量カップ１２９は蓋１２９ａを有して、ほぼ密閉されている。また、計量カップ１２９の底部は逆円錐形の形状を有している。置換原液タンク１２８の底部と計量カップ１２９の上部との間には、置換原液移送管１３０が配設されている。置換原液移送管１３０には、バルブＡＶ６−３が介装されている。
【０１５４】
置換原液供給部１１２とバッファ槽１１１とは、置換原液供給配管１２４で接続されている。置換原液供給配管１２４は、蓋１２９ａを貫通して計量カップ１２９の上部まで延設されている。計量カップ１２９の底部には、置換原液移送管１３１の一端が連通接続されている。置換原液移送管１３１の他端は、置換原液供給管１２４に分岐点Ｂ５で連通接続されている。分岐点Ｂ５と計量カップ１２９との間において、置換原液供給配管１２４にはバルブＡＶ６−１が介装されている。置換原液移送管１３１には、バルブＡＶ６−２が介装されている。
【０１５５】
また、計量カップ１２９には、蓋１２９ａを貫通してリーク管１３２が配されている。計量カップ１２９の外部で、リーク管１３２にはバルブＡＶ６−４が介装されている。バルブＡＶ６−４を開くことにより、計量カップ内を大気圧にできる。
計量カップ１２９側方の所定の高さ位置には、その高さ位置における計量カップ１２９内部の液体の有無を検知する定量確認センサ１３３が取り付けられている。また、置換原液移送管１３１の計量カップ１２９に近接した部分の側方には、空確認センサ１３４が取り付けられている。空確認センサ１３４は、その高さ位置における置換原液移送管１３１内の液体の有無を検知できる。これにより、計量カップ１２９内が空であるか否かを知ることができるようになっている。
【０１５６】
バッファ槽１１１には、蓋１２０を貫通して純水供給配管１３５が連通接続されており、図外の純水供給源からバッファ槽１１１に純水を供給できるようになっている。純水供給配管１３５には、バルブＡＶ７−１が介装されている。
バッファ槽１１１には、さらに、蓋１２０を貫通して給排気管１３６が導入されている。給排気管１３６のバッファ槽１１１外の端部には、エアポンプ１３７が接続されている。給排気管１３６には、三方バルブＡＶ８−３が介装されている。三方バルブＡＶ８−３により、バッファ槽１１１とエアポンプ１３７とが流通するようにしたり、バッファ槽１１１と大気とが流通するようにしたりすることができる。
【０１５７】
エアポンプ１３７は排気管１３８および給気管１３９を備えており、給排気管１３６は排気管１３８および給気管１３９に連通接続されている。排気管１３８には三方バルブＡＶ８−１が介装されており、給気管１３９には三方バルブＡＶ８−２が介装されている。三方バルブＡＶ８−１，ＡＶ８−２，ＡＶ８−３は、加圧／減圧部１６４に集約されている。
三方バルブＡＶ８−１を大気とエアポンプ１３７とが流通するようにし、三方バルブＡＶ８−２をエアポンプ１３７と給排気管１３６とが流通するようにして、エアポンプ１３７を作動させることにより、バッファ槽１１１内に空気を供給（給気）できる。また、三方バルブＡＶ８−１を給排気管１３６とエアポンプ１３７とが流通するようにし、三方バルブＡＶ８−２をエアポンプ１３７と大気とが流通するようにして、エアポンプ１３７を作動させることにより、バッファ槽１１１内の気体を排出（排気）できる。
【０１５８】
入口側主流路切り換え部１１３、出口側主流路切り換え部１１４、銅溶解タンク内流路切り換え部１５３、置換原液供給部１１２、および加圧／減圧部１６４の各バルブ、ならびにバルブＡＶ７−１の開閉や、ポンプＰ５、エアポンプ１３７の動作は、シリアル／パラレル変換器１６５を介して、ウエハ処理部１のシステムコントローラ１５５により制御される。定量確認センサ１２６，１３３、空確認センサ１２７，１３４、流量計１２３、および重量計１５４ａ〜１５４ｃの出力信号は、シリアル／パラレル変換器１６５を介して、ウエハ処理部１のシステムコントローラ１５５に入力される。
【０１５９】
図１３は、銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃの共通の構造を示す図解的な断面図である。
銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃは、外管１１６ａ〜１１６ｃと内管１１７ａ〜１１７ｃとを備えたカートリッジ１４０、およびカートリッジ１４０に配管を接続するための接続部材１４１を含んでいる。
外管１１６ａ〜１１６ｃの一方端側（図１３で下端）は、底板１１０Ｐによって塞がれている。接続部材１４１は、カートリッジ１４０の底板１１０Ｐ側とは反対側の端部に接続されている。内管１１７ａ〜１１７ｃの接続部材１４１側の端部は、メッキ液導入口１１７Ｅとなっている。内管１１７ａ〜１１７ｃと外管１１６ａ〜１１６ｃとの間で、接続部材１４１側の端部には、メッキ液排出口１１６Ｅが形成されている。
【０１６０】
カートリッジ１４０および接続部材１４１は、それぞれフランジ１４３，１４４を備えている。フランジ１４３とフランジ１４４とは、環状の固定部材１４２により着脱容易に固定されている。固定部材１４２を外して、カートリッジ１４０を交換することが可能である。
外管１１６ａ〜１１６ｃと内管１１７ａ〜１１７ｃとの間の環状空間１４５には、銅の線材を織ってメッシュ状に形成され、平面視においてドーナツ形状を有する複数枚の銅メッシュ１４６が、カートリッジ１４０の長さ方向に沿って積層され（積み重ねられ）ている。メッキ液は、環状空間１４５内をカートリッジ１４０の長さ方向に沿って下方から上方へと流れる。つまり、銅メッシュ１４６の積層方向は、メッキ液の流路に沿っている。銅メッシュ１４６は、メッキ液に溶解してメッキ液に銅イオンを供給する銅イオン供給源として機能する。
【０１６１】
銅メッシュ１４６の外径は外管１１６ａ〜１１６ｃの内径にほぼ等しく、銅メッシュ１４６の内径は内管１１７ａ〜１１７ｃの外径にほぼ等しい。したがって、銅メッシュ１４６は、環状空間１４５においてメッキ液の流路を横切るように配されている。このため、メッキ液は銅メッシュ１４６を回避して流れることはできず、銅メッシュ１４６の空隙を通って流れるので、銅メッシュ１４６は効率的にメッキ液に溶解される。
【０１６２】
環状空間１４５の両端の入口部（下端）および出口部（上端）には、積層された銅メッシュ１４６を両側から挟むように、環状のフィルタ１４７が配されている。フィルタ１４７は、環状空間１４５を通過する液体中の異物を除去することができる。環状空間１４５の接続部材１４１側には、フィルタ１４７とカートリッジ１４０の接続部材１４１側の端部との間を一定の間隔に保つためのフィルタ押さえ１４８が配されている。環状空間１４５内の液体は、フィルタ押さえ１４８に形成された貫通口を通過して自由に流れることができる。
【０１６３】
カートリッジ１４０内には、カートリッジ１４０の長さ方向に沿って、排液管１４９ａ〜１４９ｃが配設されている。排液管１４９ａ〜１４９ｃは、銅メッシュ１４６を回避するように、フィルタ押さえ１４８により確保された空間を介して内管１１７ａ〜１１７ｃ内に導入されている。
接続部材１４１には、循環分岐配管１２１ａ〜１２１ｃ、循環分岐配管１１９ａ〜１１９ｃ、および循環分岐配管１２２ａ〜１２２ｃが接続されている。接続部材１４１の内部には、連通孔１５０，１５１，１５２が形成されている。循環分岐配管１２１ａ〜１２１ｃは、連通孔１５０およびメッキ液導入口１１７Ｅを介して内管１１７ａ〜１１７ｃに連通接続されている。循環分岐配管１１９ａ〜１１９ｃは、連通孔１５１およびメッキ液排出口１１６Ｅを介して環状空間１４５に連通接続されている。循環分岐配管１２２ａ〜１２２ｃは、連通孔１５２を介して排液管１４９ａ〜１４９ｃに連通接続されている。
【０１６４】
図１４は、銅メッシュ１４６の図解的な斜視図である。
一例であるが、銅メッシュ１４６の外径ｄｏはおよそ１２０ｍｍであり、その内径ｄｉはおよそ３０ｍｍである。したがって、銅メッシュ１４６をシートとみなした場合の１枚の銅メッシュ１４６の面積は、およそ１００ｃｍ2である。たとえば、メッシュ数は５、すなわち、１インチあたりの銅の線材の数は５本である。また、たとえば、使用前（メッキ液に溶解され始める前）において、１枚の銅メッシュ１４６の銅の線材の全表面積はおよそ１２０ｃｍ2であり、１枚の銅メッシュ１４６の重量はおよそ２７ｇである。
【０１６５】
１本のカートリッジ１４０には、たとえば、環状空間１４５に２２５枚の銅メッシュ１４６が積層して配されている。使用前のこれらの銅メッシュ１４６の総重量は、たとえば、およそ６ｋｇである。
以下、銅メッシュ１４６の特徴を、銅イオン供給源として球状の銅の集合物を用いた場合との比較において説明する。
半径がｒ1である球状の銅（以下、「粒子」という。）は、表面積ｓ1が４πｒ1 2であり、体積ｖ1が４／３πｒ1 3である。半径がｒ2＝ｒ1／２である粒子は、表面積ｓ2が４πｒ2 2＝４π（ｒ1／２）2＝ｓ1／４であり、体積ｖ2が４／３πｒ2 3＝４／３π（ｒ1／２） 3 ＝ｖ1／８である。
【０１６６】
次に、単位体積あたりの粒子の数を計算する。粒子が直交座標系において各座標軸に沿って密に整列しているとする。粒子の半径がｒ1のとき、各座標軸の単位長さあたりの粒子の数ｎ1は１／ｒ1であり、単位体積あたりの粒子数Ｎ1はｎ1 3である。また、単位体積あたりの粒子の表面積Ｓ1はｎ1 3×ｓ1であり、単位体積あたりの粒子の正味体積Ｖ1はｎ1 3×ｖ1である。
一方、半径がｒ2＝ｒ1／２である粒子の場合、各座標軸の単位長さあたりの粒子の数ｎ2は１／ｒ2であり、単位体積あたりの粒子数Ｎ2はｎ2 3＝１／ｒ2 3＝１／（ｒ1／２）3＝８／ｒ1 3＝８ｎ1 3＝８Ｎ1である。同様に、単位体積あたりの粒子の表面積Ｓ2はｎ2 3×ｓ2＝２ｎ1 3ｓ1＝２Ｓ1であり、単位体積あたりの粒子の正味体積Ｖ2はｎ2 3×ｖ2＝ｎ1 3ｖ1＝Ｖ1である。
【０１６７】
すなわち、粒子の半径を２分の１にすると、単位体積あたりの粒子数は８倍になり、単位体積あたりの粒子の表面積は２倍になり、単位体積あたりの粒子の正味体積は変化しない。したがって、粒子の半径を２分の１にし粒子の全重量を２分の１にすると、粒子の全表面積は変わらない。メッキ液への銅の溶出速度（銅イオンの供給性能）は、粒子の全表面積に依存するので、このようにすることにより、銅イオンの供給性能を変えずに軽量化を図ることができる。銅の形状を直方体等のチップ状にしても同様である。
【０１６８】
次に、粒子が銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃ内に存在していた場合の粒子による圧力損失（圧損）を考える。メッキ液等銅溶解タンクを流れる液体が非圧縮流体であるとすると、その液体の流量を一定とするとき、メッキ液等の圧力損失ΔＰ1は、ｋＬ／ＳＲ2で表される。ここで、ｋは定数であり、Ｌは粒子が存在している空間の流路に沿う長さであり、Ｓはその断面積であり、Ｒは粒子の半径である。
【０１６９】
上述の例のように、粒子の半径を２分の１にし、粒子の正味体積を２分の１にした場合、粒子が存在している空間の長さＬも２分の１になり、圧力損失ΔＰ2はｋＬ2 2／Ｓ＝ｋ（Ｌ／２）・１／（Ｓ（Ｒ／２）2）＝２ΔＰ1になる。
すなわち、銅供給源として球状の銅を用いた場合、銅イオンの供給性能を維持しつつ軽量化を図ろうとして、粒子の半径を２分の１にし全重量を２分の１にした場合、圧力損失は２倍になる。このように、銅の重量に反比例して圧力損失は大きくなるので、銅供給源として球状の銅を用いた場合、軽量化と低い圧力損失とは両立し得ない。
【０１７０】
次に、銅供給源が積層された複数の銅メッシュ１４６である場合を考える。銅の線材（以下、「素線」という。）を円柱状とすると、メッシュ数を変えずに素線の半径を２分の１にすると、１枚の銅メッシュ１４６に含まれる素線の全長はほとんど変わらずに、１本の素線の体積は４分の１になるので、１枚の銅メッシュ１４６の重量はおよそ４分の１になり、１枚の銅メッシュ１４６の厚さはおよそ２分の１になり、１枚の銅メッシュ１４６あたりの素線の全面積はおよそ２分の１になる。ここで、素線の端面の面積は無視している。
【０１７１】
銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃの環状空間１４５に、メッキ液等の流路に沿う一定の長さの空間に銅メッシュ１４６を配する場合を考えると、素線の半径がｒ3のときと比べて、素線の半径がｒ4＝ｒ3／２のときは、銅メッシュ１４６の枚数は２倍になり、銅メッシュ１４６の総重量は２分の１になる。すなわち、メッキ液等の流路に沿う一定の長さの空間に銅メッシュ１４６を密に配するという条件の下で、素線の半径を２分の１にすると、素線の全表面積は変わらず銅メッシュ１４６の全重量を２分の１にすることができる。以上は、銅供給源が球状の銅の場合と同様である。
【０１７２】
次に、銅メッシュ１４６が銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃ内に存在していた場合の銅メッシュ１４６による圧力損失を考える。この場合、メッシュ数一定のまま素線の半径を２分の１にしても、メッキ液等が流れる銅メッシュ１４６の開口は狭くならず、むしろ素線が細くなる分開口は大きくなる。また、銅メッシュ１４６が存在している空間の流路に沿う長さも変わらないので、圧力損失は、変わらないか、むしろ小さくなる。この点は、上述の球状の銅（粒子）を用いた場合と大きく異なる。
【０１７３】
また、メッシュ状の銅を用いた方が、球状の銅を用いた場合より、これらが密に配された状態での隙間を大きくとれるので、圧力損失の絶対値を小さくすることができる。特に、銅メッシュ１４６の積層方向に開口が揃えられていた場合、圧力損失は小さくなる。圧力損失を小さくするため、銅メッシュ１４６が配された空間の空隙率は、３０％以上（当該空間の体積に対する銅メッシュ１４６の体積の割合が７０％以下）であることが好ましい。また、銅メッシュ１４６のメッシュ数を変更することにより、空隙率を変更可能であり、初期的な空隙率を制御しやすい。
【０１７４】
さらに、粒子を用いた場合、銅のメッキ液等への溶解が進むに従って、圧力損失が増大する。このような事態を回避しようとすると、小さくなった粒子を何らかの方法により流路から除去せねばならない。これに対し、銅メッシュ１４６を用いた場合は、銅のメッキ液等への溶解が進んでも、素線が相互に織り込まれた構造は変化せず空隙率の変化は少ないので、圧力損失の変化は少ない。
銅メッシュ１４６のメッキ液等への溶解がさらに進み、メッシュ構造が維持できなくなり、素線片が流れ出した場合は、素線片はフィルタ１４７により捉えられるようになっている。
【０１７５】
このような銅メッシュ１４６は、大きな長方形または正方形のメッシュを一定形状の型により打ち抜いて得ることができる。
図１５は、主成分管理部２、微量成分管理部３、および後処理薬液供給部４の制御系統の構成を示すブロック図である。
主成分管理部２は、シリアル／パラレル変換器１６５および操作パネル１６６を備えている。ウエハ処理部１に備えられたシステムコントローラ１５５は、ＲＳ−４８５規格のケーブルを介してシリアル／パラレル変換器１６５と接続されており、ＲＳ−２３２Ｃ規格のケーブルを介して操作パネル１６６と接続されている。
【０１７６】
シリアル／パラレル変換器１６５には、電磁弁１６７やセンサ１６８（たとえば、定量確認センサ１２６，１３３、空確認センサ１２７，１３４、重量計１５４ａ〜１５４ｃ）などがパラレル接続されている。電磁弁１６７は、たとえば、エア弁からなるバルブ（たとえば、バルブＡＶ１−１など）を制御することができる。また、操作パネル１６６により、作業者は主成分管理部２に関する情報を入出力することができる。
【０１７７】
微量成分管理部３は、微量成分管理コントローラ１６９を備えており、ウエハ処理部１に備えられたシステムコントローラ１５５によらない制御もできるようになっている。微量成分管理コントローラ１６９とシステムコントローラ１５５とは、ＲＳ−２３２Ｃ規格のケーブルで接続されている。
微量成分管理コントローラ１６９には、ディスプレイ１７０、キーボード１７１、ポテンショスタット（電源）１７２、シリンジポンプ１７３、シリアル／パラレル変換器１７４などが接続されている。ディスプレイ１７０およびキーボード１７１により、微量成分管理コントローラ１６９と作業者との間で、情報の入出力をできるようになっている。
【０１７８】
メッキ液中の微量成分の濃度を測定する際、シリンジポンプ１７３により、サンプリングされたメッキ液に指示薬等を滴下することができる。また、シリンジポンプ１７３により、補充すべき量の微量成分を計量することができる。
シリアル／パラレル変換器１７４には、パラレルケーブルを介して電磁弁１７５やセンサ１７６（たとえば、液面センサ）が接続されている。電磁弁１７５は、たとえば、エア弁からなるバルブを制御することができる。
【０１７９】
後処理薬液供給部４は、シリアル／パラレル変換器１７７を備えている。ウエハ処理部１に備えられたシステムコントローラ１５５は、ＲＳ−４８５規格のケーブルを介してシリアル／パラレル変換器１７７と接続されている。シリアル／パラレル変換器１７７には、パラレルケーブルを介して電磁弁１７８およびセンサ１７９などが接続されている。電磁弁１７８は、たとえば、エア弁からなるバルブ（たとえば、バルブ９３Ｖ，１０８Ｖ）を制御することができる。
【０１８０】
以下、図１２および図１３を参照して、メッキ処理部１２でメッキ処理を行うときの主成分管理部２の動作について説明する。
メッキ処理に先立って、システムコントローラ１５５により、いずれの銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃを使用するかが決定される。銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃは、内部の銅メッシュ１４６の重量が最も小さいものが使用され、他のものは予備（リザーブ）とされ使用されない。
【０１８１】
システムコントローラ１５５のメモリには、予め、各銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃの正味の重量およびこれらの内部にメッキ液等が満たされたときの重量のデータが入力されており、システムコントローラ１５５は、各重量計１５４ａ〜１５４ｃの出力信号に基づいて、各銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃ内の銅メッシュ１４６の重量を計算する。
その結果、たとえば、銅溶解タンク１１０ａ内の銅メッシュ１４６が、最も重量が小さく、かつ、その重量が一定時間メッキ液に銅イオンを供給するのに充分な重量であると判断されたとする。この場合、システムコントローラ１５５は、メッキ処理部１２と銅溶解タンク１１０ａとの間でメッキ液を循環させる流路を形成するように制御する。具体的には、バルブＡＶ１−３，ＡＶ１−５，ＡＶ３−２，ＡＶ３−１，ＡＶ２−１が開かれ、他のバルブは閉じられる。
【０１８２】
この状態で、システムコントローラ１５５の制御により、ポンプＰ５が作動される。これにより、メッキ液は、メッキ処理部１２から銅溶解タンク１１０ａ内に送られ、銅溶解タンク１１０ａ内の銅メッシュ１４６の隙間を通って、再びメッキ処理部１２へと戻される。
銅溶解タンク１１０ａ内では、メッキ液中の３価の鉄イオンが銅メッシュ１４６から電子を奪い取って２価の鉄イオンに還元される。電子を奪われた銅メッシュ１４６からは銅イオンがメッキ液中に溶出する。このような反応は、銅からなる溶解性のアノードを用いた場合のように、ブラックフィルムが形成されていなくても生じる。
【０１８３】
このようにして、メッキ処理中にウエハＷ下面で銅イオンが失われる一方で、銅メッシュ１４６から銅イオンが補われる。また、アノード電極７６近傍で２価の鉄イオンが３価の鉄イオンに酸化される一方で、銅メッシュ１４６近傍で３価の鉄イオンが２価の鉄イオンに還元される。
メッキ液中の銅イオンならびに２価および３価の鉄イオンの濃度が、所定の濃度からずれると、ウエハＷ表面に形成された微細な孔や溝の埋め込み性が悪くなり良好なメッキができなくなる。したがって、メッキ液中の銅イオンならびに２価および３価の鉄イオンの濃度を所定の値（所定の濃度範囲内）に保つ必要がある。すなわち、ウエハＷ下面で失われる銅イオンの量と、銅メッシュ１４６から溶出する銅イオンの量がほぼ同じになるようにし、アノード電極７６近傍で生じる２価の鉄イオンの量と、銅メッシュ１４６近傍で生じる３価の鉄イオンの量とがほぼ同じになるようにしなければならない。
【０１８４】
メッキによるメッキ液中の銅イオンの消費速度は、各メッキ処理ユニット２０ａ〜２０ｄの稼働状態によって決まる。また、銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃ内において、銅メッシュ１４６のメッキ液中への溶出速度は、メッキ液に接する銅メッシュ１４６を構成する素線の表面積（以下、単に「銅メッシュ１４６の表面積」という。）、銅メッシュ１４６の隙間を流れるメッキ液の流速、およびメッキ液中の鉄イオン濃度によって決まる。
【０１８５】
銅メッシュ１４６の所期形状は一定であり、銅メッシュ１４６を構成する素線は、溶解により所期の形状と相似形を保ったまま小さくなるものとみなせる。したがって、銅メッシュ１４６の体積（重量）がわかれば、銅メッシュ１４６の表面積を求めることができる。銅メッシュ１４６の重量は、上述のように重量計１５４ａ〜１５４ｃの出力信号に基づいて求めることができる。
また、銅メッシュ１４６の隙間を流れるメッキ液の流速は、銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃへ流入するメッキ液の流量で代用することができる。
【０１８６】
このため、システムコントローラ１５５は、ポンプＰ５の送液量を、メッキ処理ユニット２０ａ〜２０ｄの稼働状態、重量計１５４ａ〜１５４ｃの出力信号に基づいて求められた銅メッシュ１４６の表面積、および吸光度計６６Ｂの出力信号に基づいて決定する。ポンプＰ５の送液量は、流量計１２３の出力信号がシステムコントローラ１５５にフィードバックされることにより、所定の流量になるように調整される。このような制御により、メッキ液中の銅イオンの濃度をほぼ一定に保つことができる。
【０１８７】
システムコントローラ１５５により、銅溶解タンク１１０ａ内の銅メッシュ１４６の重量が、所定の重量（以下、溶解され始める前のこの銅メッシュ１４６の重量の半分とする。）以下になったと判定されると、２番目に重量の小さい銅メッシュ１４６が収容された銅溶解タンク（以下、銅溶解タンク１１０ｂとする）にも、メッキ液が流れるようにされる。具体的には、システムコントローラ１５５の制御により、すでに開かれているバルブに加え、バルブＡＶ４−１，ＡＶ４−２がさらに開かれる。
【０１８８】
これにより、メッキ液は、メッキ処理部１２のメッキ液収容槽５５と銅溶解タンク１１０ａ，１１０ｂとの間を循環するようになる。銅メッシュ１４６は、メッキ液への溶解が進行するに従って表面積が小さくなり、メッキ液への銅イオン供給能力は低下する。このような場合でも、上述のポンプＰ５による送液量の制御に加えて、新たにメッキ液の循環が開始される銅溶解タンク（銅溶解タンク１１０ｂ）内の銅メッシュ１４６から銅イオンが供給されることにより、メッキ液中の銅イオン濃度はほぼ一定に保たれる。
【０１８９】
銅メッシュ１４６のメッキ液への溶解がさらに進み、銅溶解タンク１１０ｂ内の銅メッシュ１４６の重量が、溶解され始める前のこの銅メッシュ１４６の重量の半分（所定の重量）以下になったと判定されると、システムコントローラ１５５の制御により、さらに、銅溶解タンク１１０ｃにもメッキ液が流れるようにされる。このとき、銅溶解タンク１１０ａ内の銅メッシュ１４６は、ほとんどなくなっているので、銅溶解タンク１１０ａのカートリッジ１４０を、新しい（所期の量の銅メッシュ１４６が収容された）カートリッジ１４０に交換する。
【０１９０】
このように、３つの銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃを主成分管理部２に接続して使用することにより、カートリッジ１４０の交換時を含めて、メッキ液に常時十分な量の銅イオンを供給することができる。
次に、メッキ処理部１２でメッキ処理がされていないときの主成分管理部２の動作について説明する。メッキ処理ユニット２０ａ〜２０ｄでメッキ処理が行われていないとき、メッキ液収容槽５５と銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃとの間でメッキ液を循環させると、メッキ液中の銅イオンの濃度は適正な濃度範囲を超えて上昇する。これは、メッキ液中の銅イオンが消費されないにもかかわらず、銅メッシュ１４６からメッキ液に銅イオンが供給されるからである。
【０１９１】
また、メッキ液の循環を停止すると、銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃ内の銅メッシュ１４６の表面が不可逆的に変質し、再度、メッキ液を循環させてメッキ処理ユニット２０ａ〜２０ｄでメッキ処理を行ったとき、ウエハＷ表面に形成された微細な孔や溝を良好に埋めてメッキできなくなる。
そこで、メッキ処理部１２でメッキ処理がされていないときは、銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃ内のメッキ液を置換液に置換し、メッキ液の銅イオン濃度の上昇および銅メッシュ１４６表面の変質を防ぐようにされる。以下、置換する対象を銅溶解タンク１１０ａとする。
【０１９２】
上述の銅メッシュ１４６表面の変質は、数時間以内に起こる場合がある。一方、メッキ処理部１２で一旦メッキ処理を終了した場合でも、生産計画の変更等により、すぐにメッキ処理を再開する場合がある。この場合、銅溶解タンク１１０ａ内のメッキ液が置換液に置換されていると、再び銅溶解タンク１１０ａ内をメッキ液に置換しなければならず、生産性が低下する。このため、銅溶解タンク１１０ａ内のメッキ液は、メッキ処理部１２におけるメッキ処理が終了してから２〜３時間の待機時間が経過した後に、置換液に置換される。
【０１９３】
メッキ処理部１２でメッキ処理が終了した後、すぐにメッキ処理を再開する可能性が低い場合などは、メッキ処理が終了した直後に、銅溶解タンク１１０ａ内のメッキ液を置換液に置換することとしてもよい。
先ず、システムコントローラ１５５の制御により、ポンプＰ５が停止され、主成分管理部２のすべてのバルブが閉じられる。続いて、システムコントローラ１５５の制御により、加圧／減圧部１６４がバッファ槽１１１内に給気するようにされる。これによりバッファ槽１１１内は加圧される。次に、システムコントローラ１５５の制御により、バルブＡＶ２−２，ＡＶ３−１，ＡＶ３−２，ＡＶ１−５，ＡＶ１−２が開かれる。これにより、銅溶解タンク１１０ａ内のメッキ液が、メッキ処理部１２のメッキ液収容槽５５内に送られる。
【０１９４】
システムコントローラ１５５は、重量計１５４ａの出力信号に基づき、銅溶解タンク１１０ａ内のメッキ液の重量を算出し、銅溶解タンク１１０ａ内にメッキ液がほぼなくなったと判断されるまで、メッキ液収容槽５５内へのメッキ液の送液操作を継続する。銅溶解タンク１１０ａ内にメッキ液がほぼなくなったと判断されると、システムコントローラ１５５は、バルブＡＶ３−３を一定時間開くように制御する。これにより、銅溶解タンク１１０ａの底部に残っていたメッキ液のほぼ全量が、排液管１４９ａを介して押し出される。
【０１９５】
次に、システムコントローラ１５５の制御により、バルブＡＶ７−１が開かれて、バッファ槽１１１内に純水が導入される。バッファ槽１１１内の液面が上昇し、定量確認センサ１２６の出力信号により、バッファ槽１１１内の純水の液面が所定の高さ位置に達したと判断されると、システムコントローラ１５５の制御により、バルブＡＶ７−１が閉じられる。これにより、バッファ槽１１１内に所定量の純水が導入される。
【０１９６】
続いて、システムコントローラ１５５の制御により、主成分管理部２のすべてのバルブが閉じられ、加圧／減圧部１６４がバッファ槽１１１内を排気するようにされる。これにより、バッファ槽１１１内は減圧状態となる。続いて、システムコントローラ１５５の制御により、バルブＡＶ６−１，ＡＶ６−３が開かれる。これにより、計量カップ１２９内も減圧状態となり、置換原液タンク１２８内の置換原液が、置換原液移送管１３０を介して計量カップ１２９内へと吸い上げられる。
【０１９７】
この間、システムコントローラ１５５により、定量確認センサ１３３の出力信号がモニタされ、計量カップ１２９内の置換原液の液面が所定の高さ以上になったと判断されると、バルブＡＶ６−３，ＡＶ６−１が閉じるように制御される。これにより、所定量の置換原液が計量カップ１２９内に採取される。
そして、システムコントローラ１５５の制御により、バルブＡＶ６−２，ＡＶ６−４が開かれる。これにより、計量カップ１２９内は大気圧にされるので、計量カップ１２９内の置換原液は、置換原液移送管１３１および置換原液供給配管１２４を介して、より圧力の低いバッファ槽１１１内へと移送され、バッファ槽１１１内の純水と混合される。空確認センサ１３４に出力信号に基づいて、計量カップ１２９内が空であると判断されると、システムコントローラ１５５は、バルブＡＶ６−２，ＡＶ６−４を閉じるように制御する。
【０１９８】
以上の操作により、バッファ槽１１１内に所定濃度の置換液（たとえば、１０％硫酸水溶液）が得られる。
続いて、システムコントローラ１５５によりバルブＡＶ８−３が制御され、バッファ槽１１１と大気とが流通するようにされる。これにより、バッファ槽１１１内は大気圧になる。その後、システムコントローラ１５５の制御により、バルブＡＶ１−１，ＡＶ１−５，ＡＶ３−２，ＡＶ３−１，ＡＶ２−２が開かれ、ポンプＰ５が作動される。この際、ポンプＰ５は、所定の時間のみ作動されるか、または、重量計１５４ａの出力信号により、銅溶解タンク１１０ａ内が置換液で満たされたと判断されるまで作動される。その後、システムコントローラ１５５の制御により、ポンプＰ５が停止され、主成分管理部２内のすべてのバルブが閉じられる。
【０１９９】
そして、システムコントローラ１５５の制御により、バルブＡＶ１−１，ＡＶ１−４が開かれて、バッファ槽１１１内に残った置換液が排出される。この際、システムコントローラ１５５により加圧／減圧部１６４が制御されて、バッファ槽１１１内が加圧されて置換液が押し出される。以上の操作により、銅溶解タンク１１０ａ内のメッキ液が置換液に置換される。メッキ時に使用されていなかった銅溶解タンク１１０ｂ，１１０ｃも、同様の手順により、内部に置換液が満たされている。
【０２００】
これにより、メッキ液中の銅イオン濃度は上昇することはなく、また、銅メッシュ１４６の表面が変質することもない。メッキ処理部１２と銅溶解タンク１１０ａ（１１０ｂ、１１０ｃ）との間で、再度メッキ液を循環させ、メッキ処理ユニット２０ａ〜２０ｄでメッキを行う際は、ウエハＷ表面に形成された微細な孔や溝を埋めて良好にメッキできる。硫酸はメッキ液の支持電解質であるので、置換液が硫酸水溶液である場合、多少の置換液がメッキ液に混入しても悪影響を及ぼさない。
【０２０１】
上述の置換液への置換操作において、銅溶解タンク１１０ａ内のメッキ液を抜き取った後、置換液を導入する前に、銅溶解タンク１１０ａに純水を導入し排出するようにしてもよい。銅溶解タンク１１０ａ内に純水を導入するには、純水供給源からバッファ槽１１１内に純水のみ導入して（純水導入の後、置換原液を導入せず）、置換液を銅溶解タンク１１０ａ内に導入したときと同様の操作を行えばよい。この場合、置換液に混入するメッキ液の量を少なくできる。
【０２０２】
次に、銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃのカートリッジ１４０を交換する手順を説明する。
銅メッシュ１４６の溶解が進み、銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃ内の銅メッシュ１４６の残量が一定量以下（たとえば、ほぼゼロとみなせる量）になると、その銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃのカートリッジ１４０を、所期の量の銅メッシュ１４６が収容されたカートリッジ１４０に交換する必要がある。
【０２０３】
上述のように、メッキ処理ユニット２０ａ〜２０ｄでメッキ処理が行われているときは、システムコントローラ１５５により、重量計１５４ａ〜１５４ｃの出力信号がモニタされ、各銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃ内の銅メッシュ１４６の重量が算出されている。これにより、いずれかの銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃ（以下、銅溶解タンク１１０ａとして説明する。）の銅メッシュ１４６が、所定の重量以下になったと判断されると、システムコントローラ１５５の制御により、ディスプレイ１５６にその旨の表示がされるとともに、警報音発生装置１５８（図１１参照）が制御されて警報音が発せられる。
【０２０４】
そして、自動で、または、作業者がキーボード１５７またはポインティングデバイス１５６ｐを介してシステムコントローラ１５５に指示を与えることにより、システムコントローラ１５５はポンプＰ５を停止するように制御する。これにより、メッキ液の循環は停止される。そして、システムコントローラ１５５の制御により、銅溶解タンク１１０ａ内を置換液で置換するときと同様の操作により、銅溶解タンク１１０ａからメッキ液が抜き出され、純水が銅溶解タンク１１０ａ内に導入された後抜き出される。これにより、銅溶解タンク１１０ａ内は洗浄される。
【０２０５】
続いて、使用可能な他の２本の銅溶解タンク１１０ｂ，１１０ｃのうち、銅メッシュ１４６の重量が小さいもの（以下、銅溶解タンク１１０ｂとして説明する。）が選択される。そして、システムコントローラ１５５の制御により、メッキ液を抜き出すときと同様の手順に従い、銅溶解タンク１１０ｂ内の置換液が抜き出される。ただし、この操作が行われるときは、システムコントローラ１５５の制御により、バルブＡＶ１−２が閉じられバルブＡＶ１−４が開かれて、抜き出された置換液は排出される。
【０２０６】
続いて、システムコントローラ１５５の制御により、銅溶解タンク１１０ａが使用されていたときと同様の操作により、銅溶解タンク１１０ｂとメッキ処理部１２のメッキ液収容槽５５との間でメッキ液が循環される。
以上の操作において、メッキ液の循環が停止されてから再び循環が開始されるまでの間は、メッキ液に銅イオンが供給されない。しかし、メッキ液収容槽５５（図６参照）は大量のメッキ液を収容できるので、この間にウエハＷに対するメッキ処理を続行しても、メッキ液中の銅イオン濃度や２価の鉄イオンと３価の鉄イオンとの割合は急激には変わらない。したがって、この間にウエハＷに対するメッキ処理を続行しても、メッキによる銅膜の特性はほとんど変わらない。ただし、メッキ液収容槽５５とメッキカップ５６ａ〜５６ｄとの間のメッキ液の循環は、継続されるものとする。
【０２０７】
作業者が、古い（現在、銅溶解タンク１１０ａに取り付けられている）カートリッジ１４０と、新しい（所期の量の銅メッシュ１４６が収容された）カートリッジ１４０とを交換する際は、安全のため、メッキ液の循環が停止される。このため、作業者は、ディスプレイ１５６またはポインティングデバイス１５６ｐを介して、システムコントローラ１５５にメッキ液の循環を停止するように指示を与える。これに応答して、システムコントローラ１５５は、ポンプＰ５を停止するように制御する。これにより、メッキ処理部１２とすべての銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃとの間のメッキ液の循環は停止される。
【０２０８】
そして、作業者は、銅溶解タンク１１０ａの固定部材１４２を外して、古いカートリッジ１４０の代わりに新しいカートリッジ１４０を取り付ける。交換が終了すると、作業者は、その旨の情報を、ディスプレイ１５６またはポインティングデバイス１５６ｐを介して、システムコントローラ１５５に与える。これに応答して、システムコントローラ１５５はポンプＰを作動させるように制御する。これにより、メッキ処理部１２と銅溶解タンク１１０ｂとの間で、メッキ液の循環が再開される。
【０２０９】
この場合も、メッキ液の循環を停止している間、メッキ処理ユニット２０ａ〜２０ｄにおいてメッキ処理を行うことができる。すなわち、メッキ処理ユニット２０ａ〜２０ｄにおいてメッキ処理がされているときでも、カートリッジ１４０の交換をすることができ、作業性がよい。
予備の銅溶解タンク１１０ｂ，１１０ｃは、銅溶解タンク１１０ａが使用されているときでも主成分管理部２に接続された状態にされているので、銅溶解タンク１１０ａを交換しなければならなくなったときには、すぐに銅溶解タンク１１０ｂ（１１０ｃ）に切り換えて使用することができる。予備の銅溶解タンク１１０ｂ，１１０ｃ内の銅メッシュ１４６は十分重量が大きいので、銅溶解タンク１１０ａのカートリッジ１４０を交換するための時間的余裕がある。
【０２１０】
以上のように、消耗した銅メッシュ１４６が収容されたカートリッジ１４０と新しい銅メッシュ１４６が収容されたカートリッジ１４０とを交換することにより銅メッシュ１４６（銅供給源）を交換でき、クリーンルーム内で銅メッシュ１４６を直接取り扱う必要がない。すなわち、銅供給源の交換が容易であり、銅供給源（銅メッシュ１４６、カートリッジ１４０）を交換する際、周囲（クリーンルームや基板処理装置１０内）を汚すこともない。
【０２１１】
上述のように、メッキ処理に先立って、ブラックフィルムを形成する必要がないので、カートリッジ１４０交換後のウォーミングアップも不要である。したがって、基板処理装置１０（メッキ装置）の稼働率を高くできる。
図１６は、本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置に備えられた主成分管理部２０２の図解図である。第２の実施形態に係る基板処理装置の構成は、主成分管理部２０２以外は第１の実施形態に係る基板処理装置１０と同様である。主成分管理部２０２は、図１の構成の基板処理装置１０において、主成分管理部２に代えて使用することができる。図１６において、図１２に示す主成分管理部２の構成要素等に対応する構成要素等は、同一符号を付して説明を省略する。
【０２１２】
この主成分管理部２０２は、内部に銅供給源が収容された少なくとも１つ（この実施形態では２つ）の銅溶解タンク２１０ａ，２１０ｂを備えている。銅溶解タンク２１０ａまたは銅溶解タンク２１０ｂとメッキ液収容槽５５との間でメッキ液を循環させながら、メッキ液に銅イオンを供給できる。
また、主成分管理部２と同様、主成分管理部２０２は、メッキ処理部１２でメッキ処理が行われていないときには、置換原液供給部１１２およびバッファ槽１１１等により、銅溶解タンク２１０ａ，２１０ｂ内を置換液で置換された状態とすることができる。これにより、内部に収容された銅供給源の表面が変質することを防止できる。
【０２１３】
図１７は、銅溶解タンク２１０ａ，２１０ｂの図解的な中心軸を含む断面図である。図１７において、図１３に示す銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃの構成要素等に対応する部分は同一符号を付して説明を省略する。
銅溶解タンク２１０ａ，２１０ｂは、銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃと同様、カートリッジ１４０と接続部材１４１とを含んでいる。カートリッジ１４０の内部には、銅溶解タンク１１０ａ〜１１０ｃの銅メッシュ１４６の代わりに、内壁および外壁を有する直管状の銅管２０３が銅供給源として収容されている。銅管２０３は、カートリッジ１４０の長さの半分強の長さを有しており、長さ方向がカートリッジ１４０の長さ方向に沿うように収容されている。したがって、銅管２０３の内壁および外壁は、メッキ液の流路にほぼ沿っている。
【０２１４】
環状空間１４５の両端の入口部（下端）および出口部（上端）には、環状のフィルタ１４７Ｌ，１４７Ｕが設けられている。銅管２０３は、両フィルタ１４７Ｌ，１４７Ｕの間に配置されている。フィルタ１４７Ｌ，１４７Ｕは、たとえば、フッ素樹脂からなるメッシュが積層されたものとすることができる。下方のフィルタ１４７Ｌは、上方のフィルタ１４７Ｕより厚くされており、環状空間１４５に導入されるメッキ液を拡散させることができる。下方のフィルタ１４７Ｌは、目が粗い（たとえば、目開きが５ｍｍ程度）ものでよいが、上方のフィルタ１４７Ｕの目は、環状空間１４５を通過する液体中の異物を除去することができるように、より細かくされている。
【０２１５】
図１８は、カートリッジ１４０の長さ方向に垂直な切断面を示す図解的な断面図である。
一例であるが、銅管２０３は、ＪＩＳ ８Ａ Ｌタイプのものを使用することができる。この場合、使用前（メッキ液に溶解され始める前）の銅管２０３の外径はおよそ９．５２ｍｍであり、その肉厚はおよそ０．７６ｍｍでほぼ一定であり、その長さは、およそ３００ｍｍである。したがって、１本の銅管２０３の表面積は、およそ１６５ｃｍ2である。１本の銅管２０３の使用前の重量は、５６．４ｇ程度である。
【０２１６】
外管１１６ａ，１１６ｂの内径ｄ1は、たとえば、１２０ｍｍ程度であり、内管１１７ａ，１１７ｂの外径ｄ2は、たとえば、３０ｍｍ程度である。カートリッジ１４０の環状空間１４５がこのような寸法を有する場合、１１０本の銅管２０３により、１本のカートリッジ１４０の環状空間１４５をほぼ密に埋めることができる。この場合、使用前のこれらの銅管２０３の総重量は、たとえば、６．２ｋｇ程度であり、全表面積は１８１５０ｃｍ2程度である。
【０２１７】
したがって、銅管２０３の単位重量あたりの表面積は、２９００ｃｍ2／ｋｇ程度である。銅管２０３を複数本用いることにより、このように銅管２０３の表面積を大きくし、銅イオン供給能力を大きくすることができる。
銅管２０３は、たとえば、純度が９９．９％ないし９９．９９９９％の高純度銅からなるものとすることができる。
銅メッシュ１４６（図１４参照）を、より大きなメッシュから打ち抜いて得る際、銅メッシュ１４６を構成する線材の一部は線材の長さ方向と斜交して切断される。これにより、線材の一部は先端が鋭利になり、ハンドリングに注意が必要になるばかりか、この鋭利部がカートリッジ１４０の内壁等に擦りつけられて傷をつけることがある。これに対して、銅管２０３にはこのような内壁に対向する鋭利部は存在しないので、銅管２０３のハンドリングは容易であり、銅管２０３によりカートリッジ１４０の内壁等が傷つけられることもない。銅管２０３は、圧延等により作製されるので、打ち抜き屑が出ることもない。
【０２１８】
以下、銅管２０３の特徴を、銅イオン供給源として球状の銅の集合物を用いた場合との比較において説明する。
上記の寸法を有する１本の銅管２０３は、直径が８ｍｍの球状の銅（以下、「粒子」という。）とほぼ同じ重量を有するが、この粒子の３倍以上の表面積を有している。したがって、全表面積を同等にするために必要な銅管２０３の重量は、粒子を用いた場合の３分の１以下である。すなわち、銅管２０３を用いることにより軽量化を図ることができ、カートリッジ１４０の交換が容易になる。
【０２１９】
また、上記の寸法を有する１本の銅管２０３の内径は、およそ８ｍｍ程度である。このような銅管２０３がほぼ密に配置された環状空間１４５は、直径８ｍｍの粒子が密に配置された環状空間１４５より空隙率が格段に大きい。
また、銅管２０３がほぼ密に配置された環状空間１４５では、メッキ液は、銅管２０３の内部空間および隣接した複数の銅管２０３の間の空間を流れるが、これらの空間は、カートリッジ１４０（銅溶解タンク２１０ａ，２１０ｂ）の長さ方向、すなわち、銅管２０３が存在しない場合のメッキ液の流路に沿って延びている。したがって、メッキ液は流れの方向を変えられることはなく、直線的に流れることができる。これに対して、直径８ｍｍの粒子が密に配置された環状空間１４５では、メッキ液は、直線的に流れることはできず、頻繁に流れの方向が変えられる。
【０２２０】
以上のことから、銅管２０３がほぼ密に配置された環状空間１４５をメッキ液が流れる場合の圧力損失は、直径８ｍｍの粒子が密に配置された環状空間１４５をメッキ液が流れる場合と比べて、はるかに小さい。したがって、ポンプＰ５に負担をかけることなくメッキ液を送液できる。また、メッキ液が銅管２０３の長さ方向に沿って流れることにより、銅管２０３がほぼ均等にメッキ液に溶解するようにできる。
【０２２１】
また、銅管２０３による圧力損失は、銅管２０３の溶解に伴って銅管２０３厚みが薄くなるに従い小さくなる。このため、銅管２０３の溶解に伴ってポンプＰ５の負担が大きくなることはない。しかも、初期的な圧力損失が充分小さいため、銅管２０３の溶解に伴う圧力損失の変化は無視できる程度である。
次に、銅管２０３の溶解に伴う表面積の変化について説明する。上記の寸法の銅管２０３は、全表面積に対する端面の面積が占める割合は、０．３％程度と極めて小さい。また、銅管２０３は肉厚に比べて長さが充分長く、溶解に伴う長さの変化率は充分小さい。このため、長さの変化による内壁および外壁の面積の変化は無視できるほど小さい。そして、溶解に伴って肉厚が薄くなると、外壁の面積は小さくなる一方、内壁の面積は大きくなり、結局、内壁および外壁の面積の総和はほとんど変化しない。
【０２２２】
以上のことから、銅管２０３の全表面積は、全表面において均等に溶解が進行する限りほとんど変わらない。そして、溶解が極端に進み、僅かな溶解速度の差や銅管２０３の厚みの初期的な不均一などにより銅管２０３の壁面に貫通孔があくなどして、銅管２０３の初期形状とほぼ相似である形状が失われると、銅管２０３の全表面積は急激に小さくなる。
換言すれば、銅管２０３は、メッキ液に対する溶解が開始されてから、表面の各部でほぼ一様な溶解速度で溶解が進んで初期形状とほぼ相似である形状が失われるまで表面積はほとんど変化せず、その間の表面積の変化率は２５％以下である。したがって、銅管２０３は、完全に溶解してなくなる直前まで、ほぼ一定の割合でメッキ液に銅イオンを供給できる。これにより、メッキ処理部１２で良好にメッキできる。
【０２２３】
次に、図１６を参照して、メッキ処理部１２でメッキ処理を行うときの主成分管理部２０２の動作について説明する。
先ず、システムコントローラ１５５の制御により、内部の銅管２０３の重量が最も小さいと判断された銅溶解タンク（以下、銅溶解タンク２１０ａとする）と、メッキ処理部１２との間でメッキ液が循環するようにされる。具体的には、バルブＡＶ１−２，ＡＶ１−５，ＡＶ３−２，ＡＶ３−１，ＡＶ２−１が開かれ、他のバルブが閉じられて、ポンプＰ５が作動される。
【０２２４】
これにより、メッキ処理ユニット２０ａ〜２０ｄにおいて、ウエハＷの下面で銅イオンが失われる一方で、銅管２０３から銅イオンが補われる。また、アノード電極７６近傍で２価の鉄イオンが３価の鉄イオンに酸化される一方で、銅管２０３近傍で３価の鉄イオンが２価の鉄イオンに還元される。
上述のように、銅管２０３は完全に溶解する直前までその表面積はほぼ一定とみなすことができ、メッキ液への銅イオンの供給能力はほぼ一定である。したがって、銅溶解タンク２１０ａ内の銅管２０３がほとんどなくなるまで、銅溶解タンク２１０ａとメッキ処理部１２との間でメッキ液を循環させることができる。
【０２２５】
そして、重量計１５４ａの出力に基づいて、銅溶解タンク２１０ａ内の銅管２０３の重量が所定量（たとえば、所期の重量の１０〜２０％）以下になったと判断されると、システムコントローラ１５５の制御により、銅溶解タンク２１０ａの流路が閉じられる。続いて、システムコントローラ１５５の制御により、銅溶解タンク２１０ｂとメッキ処理部１２との間でメッキ液が循環するようにされる。具体的には、システムコントローラ１５５の制御により、バルブＡＶ３−２，ＡＶ３−１が閉じられ、ＡＶ４−２，ＡＶ４−１が開かれる。
【０２２６】
これにより、銅イオンは、銅溶解タンク２１０ａ内の銅管２０３に代えて、銅溶解タンク２１０ｂ内の銅管２０３から供給されるようになる。すなわち、主成分管理部２のように、２本の銅溶解タンク（銅溶解タンク２１０ａ〜２１０ｃのうちの２本）を同時に使用する必要はない。
メッキ処理部１２でのメッキ処理がされていないときは、主成分管理部２による場合と同様の方法により、銅溶解タンク２１０ａ，２１０ｂ内のメッキ液が置換液で置換される。これにより、メッキ液の銅イオン濃度が適性範囲を超えて上昇することを回避できるとともに、銅管２０３表面が不可逆的に変質することを防止し、メッキが再開されたときに銅管２０３からメッキ液に銅イオンを良好に供給できるようにすることができる。
【０２２７】
内部の銅管２０３が所定量以下になった銅溶解タンク２１０ａ（２１０ｂ）のカートリッジ１４０は、主成分管理部２における場合と同様の方法により、所期の量の銅管２０３が収容された新しいカートリッジ１４０に交換することができる。したがって、銅供給源（銅管２０３）の交換が容易であり、交換の際、周囲を汚すこともない。また、メッキ処理に先立って、ブラックフィルムを形成する必要がないので、カートリッジ１４０交換後のウォーミングアップも不要である。したがって、基板処理装置１０（メッキ装置）の稼働率を高くできる。
【０２２８】
本発明に係る実施形態の説明は以上の通りであるが、本発明は他の形態でも実施できる。たとえば、第１の実施形態において、銅メッシュ１４６の代わりに、ひも状、ウール状（線材が構造維持が可能なように３次元的に絡み合ったもの）、つるまきバネ状、渦巻状（蚊取り線香状）などの形状の銅の線材を銅供給源として用いることも可能である。また、短い銅の線材が３次元的に折り曲げられたものを多数環状空間１４５に充填して銅供給源とすることとしてもよい。
【０２２９】
これらの場合でも、銅供給源の表面積を所定の大きさに保ちつつ重量を軽くし、かつ空隙率を大きくすることができる。また、これらの場合、粒子状の銅を用いた場合と比べて、銅が溶解することによる空隙率の変化も小さい。このような銅供給源は、銅メッシュ１４６を作成するときのような打ち抜き屑がでないので、無駄がない。
第２の実施形態において、複数の銅管２０３は同じ大きさ（管径、厚さ、および長さ）のものであるが、銅管は異なる大きさを有するものであってもよい。
【０２３０】
図１９は、異なる管径の銅管が収容されたカートリッジ１４０の長さ方向に垂直な切断面を示す図解的な断面図である。この実施形態では、カートリッジ１４０には、カートリッジ１４０の中心軸に対して、管径の異なる複数の銅管２１９が同軸に配置されている。いずれの銅管２１９もほぼ一定の厚みおよび長さを有しており、隣接する銅管２１９の対向面同士の間隔がほぼ一定になるような大きさ（内径および外径）を有している。すなわち、銅管２１９の各部は、隣接する銅管２１９に平行な平行板部となっている。
【０２３１】
この実施形態において、メッキ液は銅管２１９の長さ方向に沿って、各銅管２１９の間を均等に流れるので、銅管２１９はメッキ液に対して均等に溶解する。したがって、各銅管２１９はメッキ液に完全に溶解する直前まで所期形状とほぼ相似である形状が維持され、この間銅管２１９の全表面積はほとんど変化しない。したがって、銅管２１９がほぼ完全に溶解するまで、メッキ液に一定の割合で銅イオンを供給できる。銅管２１９同士の間は、メッキ液の流れを阻害しない程度の小さな間隔保持部材で、上述の配置が維持されるように保持されていてもよい。
【０２３２】
また、第２の実施形態において、銅管２０３の代わりに板状の銅供給源である銅板を用いてもよい。銅板も管状の銅供給源（銅管２０３）と同様、メッキ液への溶解に伴う長さや幅の変化率は厚みの変化率に比して小さく、全体に占める端面の面積の割合は少ない。このため、メッキ液への溶解に伴い厚みが薄くなっても、表面積はほとんど変化しない。したがって、銅板も、貫通孔があくなど初期形状とほぼ相似である形状が失われるまで、メッキ液にほぼ一定の割合で銅イオンを供給できる。
【０２３３】
銅板を、カートリッジ１４０（銅溶解タンク２１０ａ，２１０ｂ）の長さ方向に平行にカートリッジ１４０内部に収容することにより、メッキ液に対する圧力損失を低くすることができるとともに、メッキ液に対して均等に溶解するようにできる。
図２０は、銅板が収容されたカートリッジ１４０の長さ方向に垂直な切断面を示す図解的な断面図である。
【０２３４】
図２０（ａ）に示すカートリッジ１４０には、複数の平板状の銅板２２０ａが収容されている。各銅板２２０ａはほぼ同じで一様な厚さを有しており、隣り合う銅板２２０ａの相対向する表面間の間隔がほぼ一定となるように等間隔配置されている。銅板２２０ａは、内管１１７ａ，１１７ｂと干渉しない部分では、外管１１６ａ，１１６ｂの内壁と内壁との間に渡る長さを有しており、また、内管１１７ａ，１１７ｂと干渉する部分では、外管１１６ａ，１１６ｂの内壁と内管１１７ａ，１１７ｂの外壁との間に渡る長さを有している。
【０２３５】
以上のような銅板２２０ａの配置により、メッキ液は各銅板２２０ａの間を均等に流れるので、銅板２２０ａはメッキ液に対して均等に溶解する。したがって、銅板２２０ａはメッキ液に完全に溶解する直前まで所期形状と相似である形状が維持され、全表面積はほぼ一定に保たれるので、メッキ液に一定の割合で銅イオンを供給できる。
銅板２２０ａ同士の間は、メッキ液の流れを阻害しない程度の小さな間隔保持部材で、上述の配置が維持されるように保持されていてもよい。
【０２３６】
図２０（ｂ）に示すカートリッジ１４０には、複数の屈曲部２２０ｈで交互に折り返されることによりジグザグ形状に形成された２枚の銅板２２０ｂが収容されている。銅板２２０ｂはほぼ一様な厚さを有しており、銅板２２０ｂのいずれの部分も、ほぼメッキ液の流路（図２０（ｂ）において紙面に垂直方向）にほぼ沿うようにされている。複数の屈曲部２２０ｈの稜線は、メッキ液の流路にほぼ平行になっている。
【０２３７】
各銅板２２０ｂの屈曲部２２０ｈ以外の部分は、ほぼ平坦な面を有し、隣り合い相対向する表面間の間隔がほぼ一定である平行板部２２０ｆとなっている。銅板２２０ｂは、外管１１６ａ，１１６ｂの内壁、内管１１７ａ，１１７ｂの外壁、または他方の銅板２２０ｂとぶつかる部分で屈曲している。
銅板２２０ｂが屈曲部を有することにより、一定の容積を有する銅溶解タンク２１０ａ，２１０ｂ内における銅板２２０ｂの表面積が大きくされ、銅イオン供給能力の増大が図られている。この実施形態においても、メッキ液は各銅板２２０ｂの間を均等に流れるので、銅板２２０ｂはメッキ液に対して均等に溶解する。したがって、銅板２２０ｂはメッキ液に完全に溶解する直前まで所期形状と相似とみなせる形状が維持され、全表面積はほぼ一定に保たれるので、メッキ液に一定の割合で銅イオンを供給できる。
【０２３８】
図２０（ｃ）に示すカートリッジ１４０には、図２０（ａ）に示す平板状の銅板２２０ａに加えて、これらの銅板２２０ａの間に、図２０（ｃ）に示す断面において波形の銅板２２０ｄが収容されている。銅板２２０ｄは、一定の周期で波形に整形されており、稜線がメッキ液の流路（図２０（ｃ）において紙面に垂直方向）にほぼ平行になっている。銅板２２０ｄは、隣接する２枚の銅板２２０ａの間に渡って存在している。各銅板２２０ａ，２２０ｄは、ほぼ同じで一様な厚さを有している。銅板２２０ａの間に銅板２２０ｄが配置されていることにより、一定の容積を有する銅溶解タンク２１０ａ，２１０ｂ内における銅板２２０ａ，２２０ｄの表面積が大きくされ、銅イオン供給能力の増大が図られている。
【０２３９】
以上のような構成により、銅板２２０ａと銅板２２０ｄとによって区画される１つの空間は、ほぼ同じ形状および断面積を有している。この実施形態においても、メッキ液は各銅板２２０ａ，２２０ｄの間を均等に流れるので、銅板２２０ａ，２２０ｄはメッキ液に対して均等に溶解する。したがって、銅板２２０ａ，２２０ｄはメッキ液に完全に溶解する直前まで所期形状と相似とみなせる形状が維持され、全表面積はほぼ一定に保たれるので、メッキ液に一定の割合で銅イオンを供給できる。
【０２４０】
図２０（ｄ）に示すカートリッジ１４０には、カートリッジ１４０の中心軸に対して渦巻状の銅板２２０ｅが収容されている。銅板２２０ｅはほぼ均一な厚さを有しており、銅板２２０ｅの隣接する部分は、ほぼ一定の間隔を有している。すなわち、銅板２２０ｅの各部は、隣接する銅板２２０ｅに平行な平行板部２２０ｇとなっている。銅板２２０ｅの最内部は内管１１７ａ，１１７ｂに近接しており、銅板２２０ｅの最外部は外管１１６ａ，１１６ｂに近接している。
【０２４１】
この実施形態においても、メッキ液は銅板２２０ｅの間の各部でほぼ均等に流れるので、銅板２２０ｅはメッキ液に対してほぼ均等に溶解する。したがって、銅板２２０ｅはメッキ液に完全に溶解する直前まで所期形状と相似とみなせる形状が維持され、全表面積はほぼ一定に保たれるので、メッキ液に一定の割合で銅イオンを供給できる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】ウエハ処理部の図解的な平面図である。
【図３】ウエハ処理部のエンクロージャの構造を示す図解的な斜視図である。
【図４】ロボット本体の構造を説明するための図である。
【図５】カセットが取り付けられたカセットステージの図解的な平面図および側面図である。
【図６】メッキ処理部の構成を示す図解的な正面図である。
【図７】サンプルメッキ液の銅濃度と測定された吸光度との関係を示す図である。
【図８】メッキ処理ユニットの構造を示す図解的な断面図である。
【図９】ベベルエッチングユニットの構成を示す図解的な断面図である。
【図１０】洗浄ユニットの構成を示す図解的な断面図である。
【図１１】ウエハ処理部の制御系統の構成を示すブロック図である。
【図１２】主成分管理部の構成を示す図解図である。
【図１３】銅溶解タンクの構造を示す図解的な断面図である。
【図１４】銅メッシュの図解的な斜視図である。
【図１５】主成分管理部、微量成分管理部、および後処理薬液供給部の制御系統の構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置に備えられた主成分管理部の図解図である。
【図１７】図１６に示す主成分管理部に備えられた銅溶解タンクの図解的な中心軸を含む断面図である。
【図１８】図１７に示す銅溶解タンクのカートリッジの長さ方向に垂直な切断面を示す図解的な断面図である。
【図１９】異なる管径の銅管が収容されたカートリッジの長さ方向に垂直な切断面を示す図解的な断面図である。
【図２０】銅板が収容されたカートリッジの長さ方向に垂直な切断面を示す図解的な断面図である。
【符号の説明】
１０ 基板処理装置
１２ メッキ処理部
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ メッキ処理ユニット
５５ メッキ液収容槽
５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ メッキカップ
５７ 送液配管
５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄ 送液分岐配管
６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ メッキ槽
６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ リターン分岐配管
６４ リターン配管
７６ アノード電極
１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，２１０ａ，２１０ｂ 銅溶解タンク
１１１ バッファ槽
１１２ 置換原液供給部
１１６Ｅ メッキ液排出口
１１７Ｅ メッキ液導入口
１２４ 置換原液供給配管
１３５ 純水供給配管
１３７ エアポンプ
１４０ カートリッジ
１４６ 銅メッシュ
１５４ａ，１５４ｂ，１５４ｃ 重量計
１５５ システムコントローラ
２０３，２１９ 銅管
２２０ａ〜２２０ｅ 銅板
２２０ｆ，２２０ｇ 平行板部
２２０ｈ 屈曲部
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５ ポンプ
Ｐ１２ａ，Ｐ１２ｂ メッキ液移送管
Ｗ ウエハ

Claims (18)

  1. 不溶性アノードを有し、メッキ液を用いて基板に銅メッキを施すためのメッキ処理部と、
    このメッキ処理部との間でメッキ液を通液可能に接続され、内部に銅の線材からなる銅供給源が収容された銅溶解タンクと、
    上記メッキ処理部と上記銅溶解タンクとの間でメッキ液を循環させる第１循環手段とを備え、
    上記メッキ処理部が、基板に接触させるメッキ液を収容するメッキ槽と、このメッキ槽よりも大量のメッキ液を収容できるメッキ液収容槽と、上記メッキ槽と上記メッキ液収容槽との間でメッキ液を循環させる第２循環手段とを備え、
    上記銅溶解タンクが、上記メッキ液収容槽に接続されており、上記第１循環手段は、上記銅溶解タンクからのメッキ液が上記メッキ槽より先に上記メッキ液収容槽に至るように、上記メッキ液収容槽と上記銅溶解タンクとの間でメッキ液を循環させることを特徴とするメッキ装置。
  2. 上記銅供給源が、銅の線材を織った複数枚のメッシュ部材を含み、この複数枚のメッシュ部材が、上記銅溶解タンク内のメッキ液の流路に沿う方向に積層されていることを特徴とする請求項１記載のメッキ装置。
  3. 上記銅溶解タンクが、上記メッキ装置に対して着脱自在で、メッキ液を導入するためのメッキ液導入口およびメッキ液を排出するためのメッキ液排出口を有し、上記銅供給源が内部に収容されたカートリッジを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のメッキ装置。
  4. 不溶性アノードを有し、メッキ液を用いて基板に銅メッキを施すためのメッキ処理部と、
    このメッキ処理部との間でメッキ液を通液可能に接続され、内部に銅供給源が収容された銅溶解タンクと、
    上記メッキ処理部と上記銅溶解タンクとの間でメッキ液を循環させる循環手段と、
    上記銅供給源の表面の変質を防止するための置換液を、上記銅溶解タンクに供給する置換液供給手段と、
    上記メッキ処理部でメッキ処理がされているときは、上記メッキ処理部と上記銅溶解タンクとの間でメッキ液を循環させ、上記メッキ処理部でのメッキ処理が終了した後に、上記メッキ液の循環を停止し、上記銅溶解タンク内のメッキ液を上記置換液供給手段からの置換液で置換するように制御する制御部とを備えたことを特徴とするメッキ装置。
  5. 上記銅溶解タンクに純水を供給する純水供給手段をさらに備え、
    上記制御部が、上記メッキ処理部でのメッキ処理が終了した後に、上記銅溶解タンク内のメッキ液を純水で置換した後に置換液で置換するように制御することを特徴とする請求項４記載のメッキ装置。
  6. 上記銅供給源が、銅の線材を織った複数枚のメッシュ部材を含み、この複数枚のメッシュ部材が、上記銅溶解タンク内のメッキ液の流路に沿う方向に積層されていることを特徴とする請求項４または５記載のメッキ装置。
  7. 上記銅溶解タンクが、上記メッキ装置に対して着脱自在で、メッキ液を導入するためのメッキ液導入口およびメッキ液を排出するためのメッキ液排出口を有し、上記銅供給源が内部に収容されたカートリッジを含むことを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載のメッキ装置。
  8. 不溶性アノードを有し、メッキ液を用いて基板に銅メッキを施すためのメッキ処理部と、
    このメッキ処理部との間でメッキ液を通液可能に接続され、内部に銅供給源が収容された複数の銅溶解タンクと、
    上記メッキ処理部と上記銅溶解タンクとの間でメッキ液を循環させる循環手段と、
    上記複数の銅溶解タンクの重量を個別に計測する重量計測手段と、
    上記重量計測手段の計測結果に基づいて使用する銅溶解タンクを決定し、その銅溶解タンクと上記メッキ処理部との間でメッキ液を循環させるように制御する制御部とを備えたことを特徴とするメッキ装置。
  9. 上記制御部が、上記重量計測手段の計測結果に基づいて、上記複数の銅溶解タンク内の銅供給源の重量をそれぞれ算出し、最も重量が小さい上記銅供給源が収容された銅溶解タンクを上記使用する銅溶解タンクに決定することを特徴とする請求項８記載のメッキ装置。
  10. 上記銅供給源が、銅の線材を織った複数枚のメッシュ部材を含み、この複数枚のメッシュ部材が、上記銅溶解タンク内のメッキ液の流路に沿う方向に積層されていることを特徴とする請求項８または９記載のメッキ装置。
  11. 上記銅溶解タンクが、上記メッキ装置に対して着脱自在で、メッキ液を導入するためのメッキ液導入口およびメッキ液を排出するためのメッキ液排出口を有し、上記銅供給源が内部に収容されたカートリッジを含むことを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載のメッキ装置。
  12. 不溶性アノードを備えたメッキ処理部で、基板の表面にメッキ液を接触させてメッキするメッキ工程と、
    内部に銅の線材からなる銅供給源が収容された銅溶解タンクと上記メッキ処理部との間でメッキ液を循環させるメッキ液循環工程とを含み、
    上記メッキ処理部が、基板に接触させるメッキ液を収容するメッキ槽と、このメッキ槽よりも大量のメッキ液を収容できるメッキ液収容槽とを備え、
    上記メッキ工程が、上記メッキ槽に収容されたメッキ液に基板を接触させてメッキを行う工程を含み、
    上記メッキ液循環工程が、上記メッキ槽とメッキ液収容槽との間でメッキ液を循環させる工程と、上記銅溶解タンクからのメッキ液が上記メッキ槽より先に上記メッキ液収容槽に至るように、上記メッキ液収容槽と上記銅溶解タンクとの間でメッキ液を循環させる工程とを含むことを特徴とするメッキ方法。
  13. 不溶性アノードを備えたメッキ処理部で、基板の表面にメッキ液を接触させてメッキするメッキ工程と、
    このメッキ工程実行中に、内部に銅供給源が収容された銅溶解タンクと上記メッキ処理部との間でメッキ液を循環させるメッキ液循環工程と、
    上記銅溶解タンク内のメッキ液を、上記銅供給源の表面の変質を防止するための置換液で置換する置換工程とを含むことを特徴とするメッキ方法。
  14. 上記置換工程が、上記銅溶解タンク内のメッキ液を純水で置換する純水置換工程と、この純水置換工程の後、上記銅溶解タンク内を上記置換液で置換する工程とを含むことを特徴とする請求項１３記載のメッキ方法。
  15. 不溶性アノードを備えたメッキ処理部で、基板の表面をメッキ液に接触させてメッキするメッキ工程と、
    内部に銅供給源が収容された複数の銅溶解タンクの重量を個別に測定する重量測定工程と、
    この重量測定工程の測定結果に基づいて、使用する銅溶解タンクを決定する使用タンク決定工程と、
    この使用タンク決定工程により決定されたタンクと上記メッキ処理部との間でメッキ液を循環させるメッキ液循環工程とを含むことを特徴とするメッキ方法。
  16. 上記使用タンク決定工程が、上記重量測定工程による重量測定結果に基づいて上記複数の銅溶解タンク内の銅供給源の重量をそれぞれ算出する銅重量算出工程と、
    この銅重量算出工程で算出された重量に基づいて、最も重量が小さい銅供給源が収容された銅溶解タンクを上記使用する銅溶解タンクに決定する工程とを含むことを特徴とする請求項１５記載のメッキ方法。
  17. 上記メッキ槽が複数個設けられており、
    上記メッキ液収容槽が、上記複数のメッキ槽よりも大量のメッキ液を収容でき、
    上記第２循環手段が、上記複数のメッキ槽と上記メッキ液収容槽との間でメッキ液を循環させるものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のメッキ装置。
  18. 上記メッキ槽が複数個設けられており、
    上記メッキ液収容槽が、上記複数のメッキ槽よりも大量のメッキ液を収容でき、
    上記メッキ槽とメッキ液収容槽との間でメッキ液を循環させる工程が、上記複数のメッキ槽と上記メッキ液収容槽との間でメッキ液を循環させる工程を含むことを特徴とする請求項１２記載のメッキ方法。
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