JP3821742B2 - メッキ装置及びそれを用いたメッキ液の管理方法 - Google Patents
メッキ装置及びそれを用いたメッキ液の管理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3821742B2 JP3821742B2 JP2002085672A JP2002085672A JP3821742B2 JP 3821742 B2 JP3821742 B2 JP 3821742B2 JP 2002085672 A JP2002085672 A JP 2002085672A JP 2002085672 A JP2002085672 A JP 2002085672A JP 3821742 B2 JP3821742 B2 JP 3821742B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- additive
- plating
- plating solution
- concentration
- consumption
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
- C25D21/12—Process control or regulation
- C25D21/14—Controlled addition of electrolyte components
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被メッキ基板にメッキ処理を施すメッキ装置に関し、特に、Ｃｕメッキ液の添加剤濃度をメッキ作業時間を通じて一定に保つことのできるメッキ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
メッキ装置は、メッキ液中に含まれるメッキ液成分（促進剤等の添加剤）をメッキ作業時を含め長期間に渡って一定に保つことが要求される。
【０００３】
具体的には、一例として、メッキ装置１００は、図１のように、メッキセル１０、メッキ液槽２０、メッキ液分析機３０及び添加剤補充装置４０を有する構成であり、添加剤補充はメッキ液分析機３０で以下のように行われていた。
【０００４】
まず、添加剤補充装置４０は、メッキ液分析機３０から添加剤濃度測定結果を所定の時間間隔（３時間、６時間、１２時間等適宜設定できるが、一例として３時間とする）で受信して、添加剤のターゲット濃度からのずれを計算して添加剤をメッキ液槽２０に補充していた。勿論、添加剤濃度測定結果が添加剤のターゲット濃度ターゲット濃度を超えている場合は添加剤の補充は行われない。
【０００５】
このようなメッキ液槽２０の添加剤濃度の定期的なセンタリングが実測結果を基にした定期的なセンタリングが、例えば１分毎に行われるのならば添加剤濃度外れの問題は発生しないが、現実には添加剤濃度の実測には最短で約２.５時間を必要とするため、実際には例えば、３時間間隔で行われる。そこで、この３時間に対して添加剤濃度の計算を例えば、５分毎に行うことにより、３時間内での添加剤濃度の変動を抑えようとしていた。このたとえば５分毎の計算による所定の時間間隔内で、次のような添加剤の補充が行われていた。
【０００６】
メッキ液分析機３０では、メッキ処理に無関係で経過時間に掛けられる単位時間当たりの添加剤濃度変化係数 Ｋｔ（ｍｌ／ｈ）、単位メッキ電荷量（メッキ膜厚に比例する）当たりの添加剤濃度変化係数Ｋｑ（ｍｌ／ａｍｐ・ｈ）、添加剤ターゲット濃度Ｃｔ（ｍｌ／ｌ）が予め入力されている。ここで、単位メッキ電荷量当たりの添加剤濃度変化係数Ｋｑは、経験的推測による一定の値が用いられていた。
【０００７】
メッキ液分析機は５分毎に（１）式に示す計算を行う。
Ｃｋ＝Ｃ（ｋ−１）−（Ｋｔ×Ｔ＋Ｋｑ×Ｑ）・・・（１）
ここで、
Ｃｋ ・・・ 今回の添加剤濃度計算結果
Ｃ（ｋ−１）・・・ 前回の添加剤濃度計算結果 (但し、前回〜今回の計算の間に添加剤補充が行われた場合は添加剤ターゲット濃度)
Ｔ・・・Ｃ（ｋ−１）Ｃｋ計算時からの経過時間
Ｑ・・・Ｃ（ｋ−１）計算時からの積算メッキ電荷量
Ｓｋ＝(Ｃｔ−Ｃｋ)×Ｖ ・・・（２）
ここで、
Ｓｋ・・・ 添加剤濃度を添加剤ターゲット濃度ターゲット濃度とするために必要な添加剤補充量（計算結果）
Ｖ・・・ メッキ装置内の全メッキ液量
上記のようにして算出された添加剤濃度を添加剤ターゲット濃度とするために必要な添加剤補充量Ｓｋが、例えば、１０ｍｌ以上となった場合はただちにキャリアの補充が行われ、１０ｍｌ未満の場合は、次回（約５分後）の計算結果を待つこととなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、メッキ処理によるキャリアの消費量は、積算メッキ膜厚(∝積算メッキ電荷量)ではなくメッキ処理枚数に比例する。図３（ａ）の積算メッキ膜厚とキャリア消費量にも緩い相関が観られる。これは、メッキ処理枚数と積算メッキ膜厚においても、図４のように緩い相関があるためである。
【０００９】
図６（ａ）は、従来のメッキ装置での、メッキ処理枚数とキャリア補充量を示す図である。従来の方法では、メッキ処理による消費に対する、キャリアの補充量はＫq×積算メッキ電荷量で計算されていた。５５０ｎｍや３０００ｎｍのように一定膜厚のメッキのみを行う場合は、積算メッキ電荷量＝１枚当りの電荷量×処理枚数の関係が成り立つため、図のように補充量と処理枚数が比例する。図６（ａ）からも明らかなように、従来の補充量計算では、処理枚数が同じであっても、メッキ膜厚が異なると補充量が大きく異なる。
【００１０】
一方、上述の通り、メッキ処理によるキャリア消費はメッキ処理枚数に比例する。メッキ処理枚数が同じであれば、実際の消費量は同一であるが、従来の補充量計算では、メッキ膜厚が異なると、薄膜メッキ時は少量、厚膜メッキ時は多量のように異なる補充量を導く。この結果、当然消費量と補充量は一致せず、添加剤濃度は変化する。
【００１１】
図６(ｂ)は、従来の補充方式を用いた場合のメッキ処理枚数と添加剤濃度のターゲット濃度からの変化を表わしている。従来Ｋｑには、経験的推測によるある一定値が用いられていたが、この一定値を変化させたとしても、基板に対して複数のメッキ膜厚のメッキを行う場合は、この濃度変化を補償することはできない。
【００１２】
実際のメッキのロット処理では、厚膜メッキ、薄膜メッキのどちらか一方を継続することはあまりなく、あるバランスで厚膜メッキ、薄膜メッキの処理を行う。この結果、図６（ｂ）に示した厚膜メッキの濃度上昇効果、薄膜メッキの濃度低下効果が相殺しあうため、図７に示されるように必ずしも基板処理枚数が多くなるほど濃度外れに至り易いわけではない。しかしながら、ある頻度で厚膜メッキ、薄膜メッキどちらかに偏ることが、実際のメッキ局面（製品出荷上）で不可避的に発生する。この場合は、図６（ｂ）のように添加剤濃度が変化し、添加剤濃度外れによる製品廃棄、もしくはメッキ処理不能による出荷停止に陥る。
【００１３】
図５は、メッキ処理によるキャリアの消費量が積算メッキ膜厚ではなく、処理枚数に依存するという知見の基に、ウエハ１枚当りのキャリア消費量とメッキの全量交換からの経過時間を調べた結果である。従来は同一のメッキ処理を行えば、同じ量のキャリアが消費されると考えられていた。このため、Ｋｑには、経験的推測による一定値が用いられてきた。しかしながら、図５の通り、メッキ処理による添加剤の消費率は一定ではない。この消費率に対応する比例係数が一定であったことも、従来の方法でメッキによる消費量と補充量が一致していなかったことの原因である。
【００１４】
上述の通り、図５は、単位処理枚数当りのキャリア消費量が、メッキ液の全液交換からの時間等に依存して変化することを示している。図３(ｂ)においてキャリア消費量と枚数が比例の関係(＝単位処理枚数当りのキャリア消費量は一定)を示しているのは、メッキ液の全液交換から一定時間経過後、一定短時間内でのデータであるからである。実際には液交換約１１０時間〜１３０時間のデータである。この時間内における単位処理枚数当りのキャリア消費量の変化は小さいため、図３(ｂ)の比例の関係が得られている。
【００１５】
このように従来のメッキ装置では、約３時間毎にしか実施できない濃度実測による添加剤濃度のセンタリングを補完するために実施する、例えば５分毎の補充量計算において、メッキ処理による添加剤消費に対する補充量の計算が 一定の比例係数×積算メッキ膜厚で行われてきた。しかしながら、実際のメッキ処理による消費量は 変化する係数×メッキ処理枚数で表わされる量であった。このため、この濃度実測間隔内で添加剤濃度が規格から外れ、メッキ特性が変わってしまい、結果として多量の基板が廃棄されて基板の歩留まりをメッキ工程において大幅に下げてしまうという問題があった。
【００１６】
本発明の目的は、メッキ液の添加剤濃度をメッキ作業時間を通じて一定に保つことのできるメッキ装置及びそれを用いたメッキ液の管理方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明のメッキ装置は、基板に対してメッキ処理を行うメッキセルと、前記メッキセルにメッキ液を常時循環させて供給、回収する機能を持つメッキ液槽と、前記メッキ液槽のメッキ液に含まれる添加剤の濃度を測定するメッキ液分析機と、前記メッキ液分析機の前記添加剤の濃度に対する分析結果を受けての添加剤を前記メッキ液槽に補充するか否かの判定を行い、補充すると判定されたときに添加剤を前記メッキ液槽に補充する添加剤補充装置とを有するメッキ装置であって、
前記メッキ液分析機は前記メッキ液槽のメッキ液に含まれる添加剤の濃度を所定時間毎に測定して前記所定時間内に行われたメッキ処理による添加剤の消費量をメッキ処理された基板の枚数で除した値をメッキ処理添加剤消費係数として算出し、
前記所定時間よりも短いモニター時間毎に前記メッキ処理添加剤消費係数を用いて前記モニター時間内にメッキ処理された基板の枚数を掛けて添加剤のメッキ依存消費量予測値を算出し、添加剤の経過時間依存消費量と合わせて添加剤消費量予測値とし、
１回前の前回モニター時の添加剤濃度と前記添加剤消費量予測値を基にして今回モニター時の添加剤濃度を求め、
の添加剤濃度を差し引いた値にメッキ液量を掛けた補充量が所定の臨界値以上になった場合に、前記添加剤補充装置が前記メッキ液槽に前記補充量の添加剤を補充することを特徴とする。
【００１８】
上記本発明のメッキ装置において、前記添加剤の経過時間依存消費量は、一定の値を有する単位時間当たりの添加剤濃度変化係数に前記モニター時間を掛けて算出される。
【００１９】
また、上記本発明のメッキ装置において、前記メッキ液は銅メッキ液であり、前記添加剤はチオール系有機添加剤（促進剤）である。
【００２０】
次に、本発明のメッキ液の管理方法は、メッキセル、メッキ液槽、メッキ液分析機及び添加剤補充装置を有するメッキ装置において、基板をメッキセルに浸してメッキ処理を行い、メッキ液槽により前記メッキセルにメッキ液を常時循環させて供給、回収し、メッキ液分析機により前記メッキ液槽のメッキ液に含まれる添加剤の濃度を測定し、添加剤補充装置により前記メッキ液分析機の前記添加剤の濃度に対する分析結果を受けて添加剤を前記メッキ液槽に補充するか否かの判定を行い、補充すると判定されたときに所定量の添加剤を前記メッキ液槽に補充するメッキ液の管理方法であって、
前記メッキ液分析機において、
前記メッキ液槽のメッキ液に含まれる添加剤の濃度を所定時間毎に測定して前記所定時間内に行われたメッキ処理による添加剤の消費量をメッキ処理された基板の枚数で除した値をメッキ処理添加剤消費係数として算出し、
前記所定時間よりも短いモニター時間毎に前記メッキ処理添加剤消費係数を用いて前記モニター時間内にメッキ処理された基板の枚数を掛けて添加剤のメッキ依存消費量予測値を算出し、添加剤の経過時間依存消費量と合わせて添加剤消費量予測値とし、
１回前の前回モニター時の添加剤濃度 と前記添加剤消費量予測値を基にして今回モニター時の添加剤濃度を求め、
添加剤のターゲット濃度から前記今回モニター時の添加剤濃度を差し引いた値にメッキ液量を掛けた補充量が所定の臨界値以上になった場合に、前記添加剤補充装置が前記メッキ液槽に前記補充量の添加剤を補充する前記所定時間よりも短いモニター時間毎に前記メッキ処理添加剤消費係数を用いて前記モニター時間内にメッキ処理された基板の枚数を掛けて添加剤のメッキ依存消費量予測値を算出し、添加剤の経過時間依存消費量と合わせて添加剤消費量予測値とし、
前記モニター開始時間の添加剤濃度から前記添加剤消費量予測値を差し引いた添加剤濃度を前記モニター終了時点の添加剤濃度とし、
添加剤のターゲット濃度から前記モニター終了時点の添加剤濃度を差し引いた値にメッキ液量を掛けた補充量が所定の臨界値以上になった場合に、前記添加剤補充装置が前記メッキ液槽に前記補充量の添加剤を補充することを特徴とする。
【００２１】
上記本発明のメッキ液の管理方法において、前記メッキ液槽のメッキ液に含まれる添加剤の濃度を所定時間毎に測定して前記所定時間内に行われたメッキ処理による添加剤の消費量をメッキ処理された基板の枚数で除した値をメッキ処理添加剤消費係数として算出する操作において、前記メッキ処理添加剤消費係数はメッキ処理される基板１枚当たりの添加剤消費量であり、前記基板１枚は、ある一つのサイズの面積を有する基板を１枚として規格化された枚数として換算される。
【００２２】
また、上記本発明のメッキ液の管理方法において、前記メッキ装置における基板をメッキセルに浸して行う前記メッキ処理が、前記基板に対して複数種類の膜厚のメッキ膜をメッキするメッキ処理である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図１を参照して説明する。図１はメッキ装置の模式断面図である。
メッキ装置１００は、主として、メッキセル１０、メッキ液槽２０、メッキ液分析機３０及び添加剤補充装置４０を有する構成を採る。メッキセル１０においては、基板１をアノード２と対向させてメッキ液３に浸し、基板１及びアノード２間に電圧Ｅを印加してメッキ液３中のＣｕ ２＋を基板１表面にメッキする。このとき、メッキ液にはＣｕ ２＋，ＳＯ ４−，Ｈ ＋，Ｃｌ −の他にメッキ促進剤として、チオール系有機添加剤がある濃度で含まれている。この他にも有機高分子系添加剤（抑制剤、ポリマー）等が含まれるが、この添加剤は実質的に時間に比例して濃度が変化し、メッキ処理には依存しないため、キャリアのような添加剤の濃度の問題は発生しない。
【００２４】
次に、メッキ液槽２０は、メッキ液循環チューブ５０を通してメッキ液を循環させて常時メッキセル１０に対してメッキ液を供給し、またメッキセル１０からメッキ液を回収する。従って、メッキ液槽２０とメッキセルにおけるメッキ液３の添加剤濃度は同じとなる。
【００２５】
次に、メッキ液分析機３０は、メッキ液槽２０おけるメッキ液３の添加剤濃度を測定する装置であり、ここで測定された添加剤濃度のデータを基に、添加剤補充装置４０に対して添加剤をメッキ液槽に補充するかどうかの指示を与え、補充する場合には、その補充量も指示する。
【００２６】
次に、添加剤補充装置４０は、メッキ液分析機３０からの指示に従って、添加剤をメッキ液槽２０に補充する場合には、メッキ液分析機３０から指示された補充量の添加剤をメッキ液槽２０に補充する。
【００２７】
添加剤補充装置４０は、メッキ液分析機３０から添加剤濃度測定結果を所定の時間間隔（３時間、６時間、１２時間等適宜設定できるが、一例として３時間とする）で受信して、添加剤のターゲット濃度からのずれを計算して添加剤をメッキ液槽２０に補充する。勿論、添加剤濃度測定結果が添加剤のターゲット濃度を超えている場合は添加剤の補充は行われない。この点は従来の方法と同じである。
【００２８】
ここで、本実施形態の特徴である添加剤の補充方法について説明する。本発明では、所定時間(例えば３ｈ)毎の実測による添加剤濃度センタリングによる管理を補完する、例えば、５分毎の計算による濃度管理に用いる計算式が異なる。
まず、添加剤補充装置４０は、メッキ液分析機３０から添加剤濃度測定結果を所定の比例係数校正時間間隔（３時間、６時間、１２時間等適宜設定できるが、一例として６時間とする）で受信して、添加剤の減少分からメッキ処理に無関係で経過時間に依存する添加剤消費量を差し引いた量を実際にメッキ処理した基板の枚数で除した値を添加剤濃度変化係数Ｋｗ(＝当比例係数校正時間における、基板１枚メッキ当りのキャリア消費量)とする。
【００２９】
即ち、以下の式でＫｗを求める。比例係数校正時間(例えば６時間)での濃度変化をΔＣＬＴ、全メッキ液量をＶ、比例係数校正時間内での全添加剤補充量をＳＬＴ、単位時間当たりの自然添加剤消費率をＫｔ、比例係数校正時間をＴＬＴ、比例係数校正時間でのメッキ処理枚数をＷＬＴとすると、
濃度変化＝（全添加剤補充量−全添加剤消費量）／メッキ液量であるから
ΔＣＬＴ＝（ＳＬＴ−（Ｋｔ×ＴＬＴ＋Ｋｗ×ＷＬＴ））／Ｖ
が成り立つ。従ってＫｗは、以下の式で求められる。
Ｋｗ＝（ＳＬＴ−（ΔＣＬＴ×Ｖ＋Ｋｔ×ＴＬＴ））／ＷＬＴ
このようにして、従来とは異なり、所定時間毎に校正される比例係数Ｋｗが求められる。
【００３０】
このＫｗを用いて、メッキ液分析機３０は例えば３時間毎の実測による添加剤濃度センタリングによる管理を補完するため、５分毎に計算によって現添加剤濃度を計算する。５分毎の添加剤濃度計算に用いる式は従来の（１）式のＫｑ×ＱをＫｗ×Ｗに置き換えた以下の（３）式である。
Ｃｋ＝Ｃ（ｋ−１）−（Ｋｔ×Ｔ＋Ｋｗ×Ｗ）・・・（３）
ここで、
Ｗは、前回〜今回の計算の間にメッキされた基板の枚数であり、基板の枚数は、ある一つのサイズの面積を有する基板を１枚として規格化された枚数として換算される。例えば、６インチウェハを１枚とした場合、８インチウェハは１．７７８枚となる。
【００３１】
そして、Ｃｋを求めた後は、従来の方法で示した（２）式によりＳｋを計算する。
Ｓｋ＝(Ｃt−Ｃｋ)×Ｖ・・・（２）
この結果、例えば、（２）式のＳｋが１０ｍｌ以上となった場合はただちに添加剤補充装置４０からメッキ液槽２０に添加剤の補充が行われ、１０ｍｌ未満の場合は、約５分後に（３）式のＣ（ｋ−１）に今回の添加剤濃度測定結果Ｃｋを代入して、次回のＣｋ、Ｓｋの計算を行う。 (３)式により、Ｃｋを求めた以降の手順は従来の方法と同じである。
【００３２】
以上のようにして、所定の比例係数校正時間毎に校正したにＫｗにメッキ処理枚数をかけてメッキ処理による消費量を求め、添加剤を補充すれば消費した分だけ補充したことになり、添加剤濃度が安定する。このため、センタリング間隔を長くすることができ、分析装置の定期メンテ間隔、装置寿命が長くなり、分析薬品の使用量が減るという副次的効果も得られる。
【００３３】
ここで、添加剤消費量がメッキ処理枚数にほぼ比例することを裏付ける現象について述べておく。既に記載したように、図３（ｂ）は、メッキ処理による添加剤（キャリア）消費量のメッキ処理枚数（一定サイズの基板を使用）に対する依存性を示すグラフである。このグラフと図３（ａ）のグラフを比較すると明らかなように、添加剤（キャリア）消費量は、図３（ａ）の積算メッキ電荷量との相関性よりも図３（ｂ）のメッキ処理枚数との相関性の方が強いことがわかる。図３（ａ）が緩い相関を持つ理由は前述の通りである。
【００３４】
ここで、この強い相関性は、次のような理由による。すなわち、基板がメッキ液に浸かった瞬間に添加剤が基板の表面に吸着されるので、基板のメッキ処理による添加剤消費量は主として、基板の表面積、さらには、基板のメッキ処理枚数で決定される。図２は、その現象をＣｕメッキを例に、模式的に説明するための基板の表面の一部の拡大模式断面図である。
【００３５】
まず、図２（ａ）のように、基板１には溝５１が設けられ、溝５１を含む基板表面全体には予めスパッタ法によるＣｕシード層５２が形成されている。この基板１をメッキ液に浸けると、図２（ａ）のように、キャリア（メッキ促進剤）５３がＣｕシード層５２表面に均等に吸着される。
【００３６】
次に、Ｃｕメッキが始まると、図２（ｂ）のように、溝５１内部が徐々にＣｕ膜５４で埋められ始め、溝内のＣｕ膜５４の表面積が小さくなる。このとき、Ｃｕシード層５２の表面に吸着したキャリア５３はＣｕ膜５４が成長しても基板表面に存在する。この結果、Ｃｕ膜５４の表面積が小さくなった溝内部ではキャリアの密度が相対的に高くなる。従って、この部分でのメッキが促進される。
【００３７】
次に、Ｃｕメッキ膜の成長と共に、図２（ｃ）のように、溝内部でのキャリアの密度はさらに高くなり、溝が完全にＣｕ膜５４で埋まることになる。
【００３８】
以上のように、メッキ処理における添加剤の消費量は主として、基板の表面積、更には、基板のメッキ処理枚数で決定され、メッキ膜厚は添加剤の消費量に関係なくメッキ電荷量で決定されることがわかる。
【００３９】
以上のように、本発明のメッキ装置及びそれを用いたメッキ液の管理方法によれば、メッキ処理によるキャリア消費量を、定期的（例えば６時間毎）に校正された係数(Ｋw)×メッキ処理枚数の計算式を用いて、モニター時間（例えば５分）毎に添加剤消費量を計算し、時間経過による消費と合わせて、添加剤を補充を決定したので、所定時間(例えば３時間)毎の添加剤濃度実測による濃度センタリングによる管理が完全に補完され、メッキ液に含まれる添加剤濃度をその運転時間に渡って一定に維持することが可能となり、基板の歩留まりを大幅に上げることができた。
【００４０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明ではメッキ処理による添加剤の消費量は積算メッキ膜厚ではなく処理枚数に比例し、さらにその係数は一定ではなく変化するという新たな知見に基づき、所定時間毎に校正された比例係数（Ｋｗ）×メッキ処理枚数の計算式を用いて、モニター時間（例えば５分）毎に添加剤消費量を計算し、時間経過による消費と合わせて、添加剤を補充を決定したので、所定時間(例えば３時間)毎の添加剤濃度実測による濃度センタリングによる管理が完全に補完され、メッキ液に含まれる添加剤濃度をその運転時間に渡って一定に維持することが可能となる。従って、本発明によるメッキ装置を使用すれば、メッキ装置の運転時間に渡って所定の付きまわり(埋設性等)のメッキ膜がメッキされた基板を生産することが可能となり、基板が廃棄されて基板の歩留まりをメッキ工程において大幅に下げることがなくなるという効果が得られる。
【００４１】
また、本発明によれば、メッキ処理による消費量と補充量が一致するため、添加剤濃度が安定する。このため、測定による添加剤濃度センタリングの頻度を低減させることができる。この結果、分析装置の定期メンテ間隔、装置寿命が長くなり、分析薬品の使用量が減るという副次的効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に用いられるメッキ装置の模式図である。
【図２】メッキ処理による添加剤消費量がメッキ処理枚数に強く依存する現象を模式的に説明するための基板の表面の一部の拡大模式断面図である。
【図３】メッキ処理による添加剤（キャリア）消費量の積算メッキ電荷量に対する依存性及びメッキ処理枚数（一定サイズの基板を使用）に対する依存性を示すグラフである。
【図４】図３のデータにおける積算メッキ電荷量とメッキ処理枚数（一定サイズの基板を使用）との関係を示すグラフである。
【図５】２００ｎｍ基板(１枚当たりのメッキ処理による添加剤（キャリア）消費量の経過時間依存性を示すグラフである。
【図６】（ａ）は、従来の方法を用いた場合の、キャリア補充量とメッキ処理基板枚数の関係（メッキ膜厚は２種類）を示すグラフであり、（ｂ）は、従来の方法を用いた場合の、キャリア濃度変化とメッキ処理基板枚数の関係（計算値であり、メッキ膜厚は２種類のみ）を示すグラフである。
【図７】従来の方法を用いた場合の、キャリア濃度変化とメッキ処理基板枚数の関係（実データ、メッキ膜厚は３種類以上）を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 基板
２ アノード
１０ メッキセル
２０ メッキ液槽
３０ メッキ液分析機
４０ 添加剤補充装置
５０ メッキ液循環チューブ
５１ 溝
５２ Ｃｕシード層
５３ キャリア（メッキ促進剤）
５４ Ｃｕ膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、被メッキ基板にメッキ処理を施すメッキ装置に関し、特に、Ｃｕメッキ液の添加剤濃度をメッキ作業時間を通じて一定に保つことのできるメッキ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
メッキ装置は、メッキ液中に含まれるメッキ液成分（促進剤等の添加剤）をメッキ作業時を含め長期間に渡って一定に保つことが要求される。
【０００３】
具体的には、一例として、メッキ装置１００は、図１のように、メッキセル１０、メッキ液槽２０、メッキ液分析機３０及び添加剤補充装置４０を有する構成であり、添加剤補充はメッキ液分析機３０で以下のように行われていた。
【０００４】
まず、添加剤補充装置４０は、メッキ液分析機３０から添加剤濃度測定結果を所定の時間間隔（３時間、６時間、１２時間等適宜設定できるが、一例として３時間とする）で受信して、添加剤のターゲット濃度からのずれを計算して添加剤をメッキ液槽２０に補充していた。勿論、添加剤濃度測定結果が添加剤のターゲット濃度ターゲット濃度を超えている場合は添加剤の補充は行われない。
【０００５】
このようなメッキ液槽２０の添加剤濃度の定期的なセンタリングが実測結果を基にした定期的なセンタリングが、例えば１分毎に行われるのならば添加剤濃度外れの問題は発生しないが、現実には添加剤濃度の実測には最短で約２.５時間を必要とするため、実際には例えば、３時間間隔で行われる。そこで、この３時間に対して添加剤濃度の計算を例えば、５分毎に行うことにより、３時間内での添加剤濃度の変動を抑えようとしていた。このたとえば５分毎の計算による所定の時間間隔内で、次のような添加剤の補充が行われていた。
【０００６】
メッキ液分析機３０では、メッキ処理に無関係で経過時間に掛けられる単位時間当たりの添加剤濃度変化係数 Ｋｔ（ｍｌ／ｈ）、単位メッキ電荷量（メッキ膜厚に比例する）当たりの添加剤濃度変化係数Ｋｑ（ｍｌ／ａｍｐ・ｈ）、添加剤ターゲット濃度Ｃｔ（ｍｌ／ｌ）が予め入力されている。ここで、単位メッキ電荷量当たりの添加剤濃度変化係数Ｋｑは、経験的推測による一定の値が用いられていた。
【０００７】
メッキ液分析機は５分毎に（１）式に示す計算を行う。
Ｃｋ＝Ｃ（ｋ−１）−（Ｋｔ×Ｔ＋Ｋｑ×Ｑ）・・・（１）
ここで、
Ｃｋ ・・・ 今回の添加剤濃度計算結果
Ｃ（ｋ−１）・・・ 前回の添加剤濃度計算結果 (但し、前回〜今回の計算の間に添加剤補充が行われた場合は添加剤ターゲット濃度)
Ｔ・・・Ｃ（ｋ−１）Ｃｋ計算時からの経過時間
Ｑ・・・Ｃ（ｋ−１）計算時からの積算メッキ電荷量
Ｓｋ＝(Ｃｔ−Ｃｋ)×Ｖ ・・・（２）
ここで、
Ｓｋ・・・ 添加剤濃度を添加剤ターゲット濃度ターゲット濃度とするために必要な添加剤補充量（計算結果）
Ｖ・・・ メッキ装置内の全メッキ液量
上記のようにして算出された添加剤濃度を添加剤ターゲット濃度とするために必要な添加剤補充量Ｓｋが、例えば、１０ｍｌ以上となった場合はただちにキャリアの補充が行われ、１０ｍｌ未満の場合は、次回（約５分後）の計算結果を待つこととなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、メッキ処理によるキャリアの消費量は、積算メッキ膜厚(∝積算メッキ電荷量)ではなくメッキ処理枚数に比例する。図３（ａ）の積算メッキ膜厚とキャリア消費量にも緩い相関が観られる。これは、メッキ処理枚数と積算メッキ膜厚においても、図４のように緩い相関があるためである。
【０００９】
図６（ａ）は、従来のメッキ装置での、メッキ処理枚数とキャリア補充量を示す図である。従来の方法では、メッキ処理による消費に対する、キャリアの補充量はＫq×積算メッキ電荷量で計算されていた。５５０ｎｍや３０００ｎｍのように一定膜厚のメッキのみを行う場合は、積算メッキ電荷量＝１枚当りの電荷量×処理枚数の関係が成り立つため、図のように補充量と処理枚数が比例する。図６（ａ）からも明らかなように、従来の補充量計算では、処理枚数が同じであっても、メッキ膜厚が異なると補充量が大きく異なる。
【００１０】
一方、上述の通り、メッキ処理によるキャリア消費はメッキ処理枚数に比例する。メッキ処理枚数が同じであれば、実際の消費量は同一であるが、従来の補充量計算では、メッキ膜厚が異なると、薄膜メッキ時は少量、厚膜メッキ時は多量のように異なる補充量を導く。この結果、当然消費量と補充量は一致せず、添加剤濃度は変化する。
【００１１】
図６(ｂ)は、従来の補充方式を用いた場合のメッキ処理枚数と添加剤濃度のターゲット濃度からの変化を表わしている。従来Ｋｑには、経験的推測によるある一定値が用いられていたが、この一定値を変化させたとしても、基板に対して複数のメッキ膜厚のメッキを行う場合は、この濃度変化を補償することはできない。
【００１２】
実際のメッキのロット処理では、厚膜メッキ、薄膜メッキのどちらか一方を継続することはあまりなく、あるバランスで厚膜メッキ、薄膜メッキの処理を行う。この結果、図６（ｂ）に示した厚膜メッキの濃度上昇効果、薄膜メッキの濃度低下効果が相殺しあうため、図７に示されるように必ずしも基板処理枚数が多くなるほど濃度外れに至り易いわけではない。しかしながら、ある頻度で厚膜メッキ、薄膜メッキどちらかに偏ることが、実際のメッキ局面（製品出荷上）で不可避的に発生する。この場合は、図６（ｂ）のように添加剤濃度が変化し、添加剤濃度外れによる製品廃棄、もしくはメッキ処理不能による出荷停止に陥る。
【００１３】
図５は、メッキ処理によるキャリアの消費量が積算メッキ膜厚ではなく、処理枚数に依存するという知見の基に、ウエハ１枚当りのキャリア消費量とメッキの全量交換からの経過時間を調べた結果である。従来は同一のメッキ処理を行えば、同じ量のキャリアが消費されると考えられていた。このため、Ｋｑには、経験的推測による一定値が用いられてきた。しかしながら、図５の通り、メッキ処理による添加剤の消費率は一定ではない。この消費率に対応する比例係数が一定であったことも、従来の方法でメッキによる消費量と補充量が一致していなかったことの原因である。
【００１４】
上述の通り、図５は、単位処理枚数当りのキャリア消費量が、メッキ液の全液交換からの時間等に依存して変化することを示している。図３(ｂ)においてキャリア消費量と枚数が比例の関係(＝単位処理枚数当りのキャリア消費量は一定)を示しているのは、メッキ液の全液交換から一定時間経過後、一定短時間内でのデータであるからである。実際には液交換約１１０時間〜１３０時間のデータである。この時間内における単位処理枚数当りのキャリア消費量の変化は小さいため、図３(ｂ)の比例の関係が得られている。
【００１５】
このように従来のメッキ装置では、約３時間毎にしか実施できない濃度実測による添加剤濃度のセンタリングを補完するために実施する、例えば５分毎の補充量計算において、メッキ処理による添加剤消費に対する補充量の計算が 一定の比例係数×積算メッキ膜厚で行われてきた。しかしながら、実際のメッキ処理による消費量は 変化する係数×メッキ処理枚数で表わされる量であった。このため、この濃度実測間隔内で添加剤濃度が規格から外れ、メッキ特性が変わってしまい、結果として多量の基板が廃棄されて基板の歩留まりをメッキ工程において大幅に下げてしまうという問題があった。
【００１６】
本発明の目的は、メッキ液の添加剤濃度をメッキ作業時間を通じて一定に保つことのできるメッキ装置及びそれを用いたメッキ液の管理方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明のメッキ装置は、基板に対してメッキ処理を行うメッキセルと、前記メッキセルにメッキ液を常時循環させて供給、回収する機能を持つメッキ液槽と、前記メッキ液槽のメッキ液に含まれる添加剤の濃度を測定するメッキ液分析機と、前記メッキ液分析機の前記添加剤の濃度に対する分析結果を受けての添加剤を前記メッキ液槽に補充するか否かの判定を行い、補充すると判定されたときに添加剤を前記メッキ液槽に補充する添加剤補充装置とを有するメッキ装置であって、
前記メッキ液分析機は前記メッキ液槽のメッキ液に含まれる添加剤の濃度を所定時間毎に測定して前記所定時間内に行われたメッキ処理による添加剤の消費量をメッキ処理された基板の枚数で除した値をメッキ処理添加剤消費係数として算出し、
前記所定時間よりも短いモニター時間毎に前記メッキ処理添加剤消費係数を用いて前記モニター時間内にメッキ処理された基板の枚数を掛けて添加剤のメッキ依存消費量予測値を算出し、添加剤の経過時間依存消費量と合わせて添加剤消費量予測値とし、
１回前の前回モニター時の添加剤濃度と前記添加剤消費量予測値を基にして今回モニター時の添加剤濃度を求め、
の添加剤濃度を差し引いた値にメッキ液量を掛けた補充量が所定の臨界値以上になった場合に、前記添加剤補充装置が前記メッキ液槽に前記補充量の添加剤を補充することを特徴とする。
【００１８】
上記本発明のメッキ装置において、前記添加剤の経過時間依存消費量は、一定の値を有する単位時間当たりの添加剤濃度変化係数に前記モニター時間を掛けて算出される。
【００１９】
また、上記本発明のメッキ装置において、前記メッキ液は銅メッキ液であり、前記添加剤はチオール系有機添加剤（促進剤）である。
【００２０】
次に、本発明のメッキ液の管理方法は、メッキセル、メッキ液槽、メッキ液分析機及び添加剤補充装置を有するメッキ装置において、基板をメッキセルに浸してメッキ処理を行い、メッキ液槽により前記メッキセルにメッキ液を常時循環させて供給、回収し、メッキ液分析機により前記メッキ液槽のメッキ液に含まれる添加剤の濃度を測定し、添加剤補充装置により前記メッキ液分析機の前記添加剤の濃度に対する分析結果を受けて添加剤を前記メッキ液槽に補充するか否かの判定を行い、補充すると判定されたときに所定量の添加剤を前記メッキ液槽に補充するメッキ液の管理方法であって、
前記メッキ液分析機において、
前記メッキ液槽のメッキ液に含まれる添加剤の濃度を所定時間毎に測定して前記所定時間内に行われたメッキ処理による添加剤の消費量をメッキ処理された基板の枚数で除した値をメッキ処理添加剤消費係数として算出し、
前記所定時間よりも短いモニター時間毎に前記メッキ処理添加剤消費係数を用いて前記モニター時間内にメッキ処理された基板の枚数を掛けて添加剤のメッキ依存消費量予測値を算出し、添加剤の経過時間依存消費量と合わせて添加剤消費量予測値とし、
１回前の前回モニター時の添加剤濃度 と前記添加剤消費量予測値を基にして今回モニター時の添加剤濃度を求め、
添加剤のターゲット濃度から前記今回モニター時の添加剤濃度を差し引いた値にメッキ液量を掛けた補充量が所定の臨界値以上になった場合に、前記添加剤補充装置が前記メッキ液槽に前記補充量の添加剤を補充する前記所定時間よりも短いモニター時間毎に前記メッキ処理添加剤消費係数を用いて前記モニター時間内にメッキ処理された基板の枚数を掛けて添加剤のメッキ依存消費量予測値を算出し、添加剤の経過時間依存消費量と合わせて添加剤消費量予測値とし、
前記モニター開始時間の添加剤濃度から前記添加剤消費量予測値を差し引いた添加剤濃度を前記モニター終了時点の添加剤濃度とし、
添加剤のターゲット濃度から前記モニター終了時点の添加剤濃度を差し引いた値にメッキ液量を掛けた補充量が所定の臨界値以上になった場合に、前記添加剤補充装置が前記メッキ液槽に前記補充量の添加剤を補充することを特徴とする。
【００２１】
上記本発明のメッキ液の管理方法において、前記メッキ液槽のメッキ液に含まれる添加剤の濃度を所定時間毎に測定して前記所定時間内に行われたメッキ処理による添加剤の消費量をメッキ処理された基板の枚数で除した値をメッキ処理添加剤消費係数として算出する操作において、前記メッキ処理添加剤消費係数はメッキ処理される基板１枚当たりの添加剤消費量であり、前記基板１枚は、ある一つのサイズの面積を有する基板を１枚として規格化された枚数として換算される。
【００２２】
また、上記本発明のメッキ液の管理方法において、前記メッキ装置における基板をメッキセルに浸して行う前記メッキ処理が、前記基板に対して複数種類の膜厚のメッキ膜をメッキするメッキ処理である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図１を参照して説明する。図１はメッキ装置の模式断面図である。
メッキ装置１００は、主として、メッキセル１０、メッキ液槽２０、メッキ液分析機３０及び添加剤補充装置４０を有する構成を採る。メッキセル１０においては、基板１をアノード２と対向させてメッキ液３に浸し、基板１及びアノード２間に電圧Ｅを印加してメッキ液３中のＣｕ ２＋を基板１表面にメッキする。このとき、メッキ液にはＣｕ ２＋，ＳＯ ４−，Ｈ ＋，Ｃｌ −の他にメッキ促進剤として、チオール系有機添加剤がある濃度で含まれている。この他にも有機高分子系添加剤（抑制剤、ポリマー）等が含まれるが、この添加剤は実質的に時間に比例して濃度が変化し、メッキ処理には依存しないため、キャリアのような添加剤の濃度の問題は発生しない。
【００２４】
次に、メッキ液槽２０は、メッキ液循環チューブ５０を通してメッキ液を循環させて常時メッキセル１０に対してメッキ液を供給し、またメッキセル１０からメッキ液を回収する。従って、メッキ液槽２０とメッキセルにおけるメッキ液３の添加剤濃度は同じとなる。
【００２５】
次に、メッキ液分析機３０は、メッキ液槽２０おけるメッキ液３の添加剤濃度を測定する装置であり、ここで測定された添加剤濃度のデータを基に、添加剤補充装置４０に対して添加剤をメッキ液槽に補充するかどうかの指示を与え、補充する場合には、その補充量も指示する。
【００２６】
次に、添加剤補充装置４０は、メッキ液分析機３０からの指示に従って、添加剤をメッキ液槽２０に補充する場合には、メッキ液分析機３０から指示された補充量の添加剤をメッキ液槽２０に補充する。
【００２７】
添加剤補充装置４０は、メッキ液分析機３０から添加剤濃度測定結果を所定の時間間隔（３時間、６時間、１２時間等適宜設定できるが、一例として３時間とする）で受信して、添加剤のターゲット濃度からのずれを計算して添加剤をメッキ液槽２０に補充する。勿論、添加剤濃度測定結果が添加剤のターゲット濃度を超えている場合は添加剤の補充は行われない。この点は従来の方法と同じである。
【００２８】
ここで、本実施形態の特徴である添加剤の補充方法について説明する。本発明では、所定時間(例えば３ｈ)毎の実測による添加剤濃度センタリングによる管理を補完する、例えば、５分毎の計算による濃度管理に用いる計算式が異なる。
まず、添加剤補充装置４０は、メッキ液分析機３０から添加剤濃度測定結果を所定の比例係数校正時間間隔（３時間、６時間、１２時間等適宜設定できるが、一例として６時間とする）で受信して、添加剤の減少分からメッキ処理に無関係で経過時間に依存する添加剤消費量を差し引いた量を実際にメッキ処理した基板の枚数で除した値を添加剤濃度変化係数Ｋｗ(＝当比例係数校正時間における、基板１枚メッキ当りのキャリア消費量)とする。
【００２９】
即ち、以下の式でＫｗを求める。比例係数校正時間(例えば６時間)での濃度変化をΔＣＬＴ、全メッキ液量をＶ、比例係数校正時間内での全添加剤補充量をＳＬＴ、単位時間当たりの自然添加剤消費率をＫｔ、比例係数校正時間をＴＬＴ、比例係数校正時間でのメッキ処理枚数をＷＬＴとすると、
濃度変化＝（全添加剤補充量−全添加剤消費量）／メッキ液量であるから
ΔＣＬＴ＝（ＳＬＴ−（Ｋｔ×ＴＬＴ＋Ｋｗ×ＷＬＴ））／Ｖ
が成り立つ。従ってＫｗは、以下の式で求められる。
Ｋｗ＝（ＳＬＴ−（ΔＣＬＴ×Ｖ＋Ｋｔ×ＴＬＴ））／ＷＬＴ
このようにして、従来とは異なり、所定時間毎に校正される比例係数Ｋｗが求められる。
【００３０】
このＫｗを用いて、メッキ液分析機３０は例えば３時間毎の実測による添加剤濃度センタリングによる管理を補完するため、５分毎に計算によって現添加剤濃度を計算する。５分毎の添加剤濃度計算に用いる式は従来の（１）式のＫｑ×ＱをＫｗ×Ｗに置き換えた以下の（３）式である。
Ｃｋ＝Ｃ（ｋ−１）−（Ｋｔ×Ｔ＋Ｋｗ×Ｗ）・・・（３）
ここで、
Ｗは、前回〜今回の計算の間にメッキされた基板の枚数であり、基板の枚数は、ある一つのサイズの面積を有する基板を１枚として規格化された枚数として換算される。例えば、６インチウェハを１枚とした場合、８インチウェハは１．７７８枚となる。
【００３１】
そして、Ｃｋを求めた後は、従来の方法で示した（２）式によりＳｋを計算する。
Ｓｋ＝(Ｃt−Ｃｋ)×Ｖ・・・（２）
この結果、例えば、（２）式のＳｋが１０ｍｌ以上となった場合はただちに添加剤補充装置４０からメッキ液槽２０に添加剤の補充が行われ、１０ｍｌ未満の場合は、約５分後に（３）式のＣ（ｋ−１）に今回の添加剤濃度測定結果Ｃｋを代入して、次回のＣｋ、Ｓｋの計算を行う。 (３)式により、Ｃｋを求めた以降の手順は従来の方法と同じである。
【００３２】
以上のようにして、所定の比例係数校正時間毎に校正したにＫｗにメッキ処理枚数をかけてメッキ処理による消費量を求め、添加剤を補充すれば消費した分だけ補充したことになり、添加剤濃度が安定する。このため、センタリング間隔を長くすることができ、分析装置の定期メンテ間隔、装置寿命が長くなり、分析薬品の使用量が減るという副次的効果も得られる。
【００３３】
ここで、添加剤消費量がメッキ処理枚数にほぼ比例することを裏付ける現象について述べておく。既に記載したように、図３（ｂ）は、メッキ処理による添加剤（キャリア）消費量のメッキ処理枚数（一定サイズの基板を使用）に対する依存性を示すグラフである。このグラフと図３（ａ）のグラフを比較すると明らかなように、添加剤（キャリア）消費量は、図３（ａ）の積算メッキ電荷量との相関性よりも図３（ｂ）のメッキ処理枚数との相関性の方が強いことがわかる。図３（ａ）が緩い相関を持つ理由は前述の通りである。
【００３４】
ここで、この強い相関性は、次のような理由による。すなわち、基板がメッキ液に浸かった瞬間に添加剤が基板の表面に吸着されるので、基板のメッキ処理による添加剤消費量は主として、基板の表面積、さらには、基板のメッキ処理枚数で決定される。図２は、その現象をＣｕメッキを例に、模式的に説明するための基板の表面の一部の拡大模式断面図である。
【００３５】
まず、図２（ａ）のように、基板１には溝５１が設けられ、溝５１を含む基板表面全体には予めスパッタ法によるＣｕシード層５２が形成されている。この基板１をメッキ液に浸けると、図２（ａ）のように、キャリア（メッキ促進剤）５３がＣｕシード層５２表面に均等に吸着される。
【００３６】
次に、Ｃｕメッキが始まると、図２（ｂ）のように、溝５１内部が徐々にＣｕ膜５４で埋められ始め、溝内のＣｕ膜５４の表面積が小さくなる。このとき、Ｃｕシード層５２の表面に吸着したキャリア５３はＣｕ膜５４が成長しても基板表面に存在する。この結果、Ｃｕ膜５４の表面積が小さくなった溝内部ではキャリアの密度が相対的に高くなる。従って、この部分でのメッキが促進される。
【００３７】
次に、Ｃｕメッキ膜の成長と共に、図２（ｃ）のように、溝内部でのキャリアの密度はさらに高くなり、溝が完全にＣｕ膜５４で埋まることになる。
【００３８】
以上のように、メッキ処理における添加剤の消費量は主として、基板の表面積、更には、基板のメッキ処理枚数で決定され、メッキ膜厚は添加剤の消費量に関係なくメッキ電荷量で決定されることがわかる。
【００３９】
以上のように、本発明のメッキ装置及びそれを用いたメッキ液の管理方法によれば、メッキ処理によるキャリア消費量を、定期的（例えば６時間毎）に校正された係数(Ｋw)×メッキ処理枚数の計算式を用いて、モニター時間（例えば５分）毎に添加剤消費量を計算し、時間経過による消費と合わせて、添加剤を補充を決定したので、所定時間(例えば３時間)毎の添加剤濃度実測による濃度センタリングによる管理が完全に補完され、メッキ液に含まれる添加剤濃度をその運転時間に渡って一定に維持することが可能となり、基板の歩留まりを大幅に上げることができた。
【００４０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明ではメッキ処理による添加剤の消費量は積算メッキ膜厚ではなく処理枚数に比例し、さらにその係数は一定ではなく変化するという新たな知見に基づき、所定時間毎に校正された比例係数（Ｋｗ）×メッキ処理枚数の計算式を用いて、モニター時間（例えば５分）毎に添加剤消費量を計算し、時間経過による消費と合わせて、添加剤を補充を決定したので、所定時間(例えば３時間)毎の添加剤濃度実測による濃度センタリングによる管理が完全に補完され、メッキ液に含まれる添加剤濃度をその運転時間に渡って一定に維持することが可能となる。従って、本発明によるメッキ装置を使用すれば、メッキ装置の運転時間に渡って所定の付きまわり(埋設性等)のメッキ膜がメッキされた基板を生産することが可能となり、基板が廃棄されて基板の歩留まりをメッキ工程において大幅に下げることがなくなるという効果が得られる。
【００４１】
また、本発明によれば、メッキ処理による消費量と補充量が一致するため、添加剤濃度が安定する。このため、測定による添加剤濃度センタリングの頻度を低減させることができる。この結果、分析装置の定期メンテ間隔、装置寿命が長くなり、分析薬品の使用量が減るという副次的効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に用いられるメッキ装置の模式図である。
【図２】メッキ処理による添加剤消費量がメッキ処理枚数に強く依存する現象を模式的に説明するための基板の表面の一部の拡大模式断面図である。
【図３】メッキ処理による添加剤（キャリア）消費量の積算メッキ電荷量に対する依存性及びメッキ処理枚数（一定サイズの基板を使用）に対する依存性を示すグラフである。
【図４】図３のデータにおける積算メッキ電荷量とメッキ処理枚数（一定サイズの基板を使用）との関係を示すグラフである。
【図５】２００ｎｍ基板(１枚当たりのメッキ処理による添加剤（キャリア）消費量の経過時間依存性を示すグラフである。
【図６】（ａ）は、従来の方法を用いた場合の、キャリア補充量とメッキ処理基板枚数の関係（メッキ膜厚は２種類）を示すグラフであり、（ｂ）は、従来の方法を用いた場合の、キャリア濃度変化とメッキ処理基板枚数の関係（計算値であり、メッキ膜厚は２種類のみ）を示すグラフである。
【図７】従来の方法を用いた場合の、キャリア濃度変化とメッキ処理基板枚数の関係（実データ、メッキ膜厚は３種類以上）を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 基板
２ アノード
１０ メッキセル
２０ メッキ液槽
３０ メッキ液分析機
４０ 添加剤補充装置
５０ メッキ液循環チューブ
５１ 溝
５２ Ｃｕシード層
５３ キャリア（メッキ促進剤）
５４ Ｃｕ膜
Claims (8)
- 基板に対してメッキ処理を行うメッキセルと、前記メッキセルにメッキ液を常時循環させて供給、回収する機能を持つメッキ液槽と、前記メッキ液槽のメッキ液に含まれる添加剤の濃度を測定するメッキ液分析機と、前記メッキ液分析機の前記添加剤の濃度に対する分析結果を受けての添加剤を前記メッキ液槽に補充するか否かの判定を行い、補充すると判定されたときに添加剤を前記メッキ液槽に補充する添加剤補充装置とを有するメッキ装置であって、
前記メッキ液分析機は前記メッキ液槽のメッキ液に含まれる添加剤の濃度を所定時間毎に測定して前記所定時間内に行われたメッキ処理による添加剤の消費量をメッキ処理された基板の枚数で除した値をメッキ処理添加剤消費係数として算出し、
前記所定時間よりも短いモニター時間毎に前記メッキ処理添加剤消費係数を用いて前記モニター時間内にメッキ処理された基板の枚数を掛けて添加剤のメッキ依存消費量予測値を算出し、添加剤の経過時間依存消費量と合わせて添加剤消費量予測値とし、
１回前の前回モニター時の添加剤濃度と前記添加剤消費量予測値を基にして今回モニター時の添加剤濃度を求め、
添加剤のターゲット濃度から前記今回モニター時の添加剤濃度を差し引いた値にメッキ液量を掛けた補充量が所定の臨界値以上になった場合に、前記添加剤補充装置が前記メッキ液槽に前記補充量の添加剤を補充することを特徴とするメッキ装置。 - 前記添加剤の経過時間依存消費量は、一定の値を有する単位時間当たりの添加剤濃度変化係数に前記モニター時間を掛けて算出される請求項１記載のメッキ装置。
- 前記メッキ液は銅メッキ液であり、前記添加剤はチオール系有機添加剤（促進剤）である請求項１又は２記載のメッキ装置。
- メッキセル、メッキ液槽、メッキ液分析機及び添加剤補充装置を有するメッキ装置において、基板をメッキセルに浸してメッキ処理を行い、メッキ液槽により前記メッキセルにメッキ液を常時循環させて供給、回収し、メッキ液分析機により前記メッキ液槽のメッキ液に含まれる添加剤の濃度を測定し、添加剤補充装置により前記メッキ液分析機の前記添加剤の濃度に対する分析結果を受けて添加剤を前記メッキ液槽に補充するか否かの判定を行い、補充すると判定されたときに所定量の添加剤を前記メッキ液槽に補充するメッキ液の管理方法であって、
前記メッキ液分析機において、
前記メッキ液槽のメッキ液に含まれる添加剤の濃度を所定時間毎に測定して前記所定時間内に行われたメッキ処理による添加剤の消費量をメッキ処理された基板の枚数で除した値をメッキ処理添加剤消費係数として算出し、
前記所定時間よりも短いモニター時間毎に前記メッキ処理添加剤消費係数を用いて前記モニター時間内にメッキ処理された基板の枚数を掛けて添加剤のメッキ依存消費量予測値を算出し、添加剤の経過時間依存消費量と合わせて添加剤消費量予測値とし、
１回前の前回モニター時の添加剤濃度 と前記添加剤消費量予測値 を基にして今回モニター時の添加剤濃度を求め、
添加剤のターゲット濃度から前記今回モニター時の添加剤濃度を差し引いた値にメッキ液量を掛けた補充量が所定の臨界値以上になった場合に、前記添加剤補充装置が前記メッキ液槽に前記補充量の添加剤を補充する前記所定時間よりも短いモニター時間毎に前記メッキ処理添加剤消費係数を用いて前記モニター時間内にメッキ処理された基板の枚数を掛けて添加剤のメッキ依存消費量予測値を算出し、添加剤の経過時間依存消費量と合わせて添加剤消費量予測値とし、
前記モニター開始時間の添加剤濃度から前記添加剤消費量予測値を差し引いた添加剤濃度を前記モニター終了時点の添加剤濃度とし、
添加剤のターゲット濃度から前記モニター終了時点の添加剤濃度を差し引いた値にメッキ液量を掛けた補充量が所定の臨界値以上になった場合に、前記添加剤補充装置が前記メッキ液槽に前記補充量の添加剤を補充することを特徴とするメッキ液の管理方法。 - 前記添加剤の経過時間依存消費量は、一定の値を有する単位時間当たりの添加剤濃度変化係数に前記モニター時間を掛けて算出される請求項４記載のメッキ液の管理方法。
- 前記メッキ液槽のメッキ液に含まれる添加剤の濃度を所定時間毎に測定して前記所定時間内に行われたメッキ処理による添加剤の消費量をメッキ処理された基板の枚数で除した値をメッキ処理添加剤消費係数として算出する操作において、前記メッキ処理添加剤消費係数はメッキ処理される基板１枚当たりの添加剤消費量であり、前記基板１枚は、ある一つのサイズの面積を有する基板を１枚として規格化された枚数として換算される請求項４又は５記載のメッキ液の管理方法。
- 前記メッキ液は銅メッキ液であり、前記添加剤はチオール系有機添加剤（促進剤）である請求項４、５又は６記載のメッキ液の管理方法。
- 前記メッキ装置において、基板をメッキセルに浸して行う前記メッキ処理が、前記基板に対して複数種類の膜厚のメッキ膜をメッキするメッキ処理である請求項４乃至７のいずれか一項に記載のメッキ液の管理方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002085672A JP3821742B2 (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | メッキ装置及びそれを用いたメッキ液の管理方法 |
| US10/395,220 US20030183513A1 (en) | 2002-03-26 | 2003-03-25 | Plating system and method for management of plating solution using plating system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002085672A JP3821742B2 (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | メッキ装置及びそれを用いたメッキ液の管理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003277998A JP2003277998A (ja) | 2003-10-02 |
| JP3821742B2 true JP3821742B2 (ja) | 2006-09-13 |
Family
ID=28449263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002085672A Expired - Fee Related JP3821742B2 (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | メッキ装置及びそれを用いたメッキ液の管理方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20030183513A1 (ja) |
| JP (1) | JP3821742B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006312775A (ja) * | 2005-04-08 | 2006-11-16 | Sharp Corp | めっき装置、めっき方法、及び半導体装置の製造方法 |
| JP5420208B2 (ja) * | 2008-08-01 | 2014-02-19 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置 |
| JP5365296B2 (ja) * | 2009-03-26 | 2013-12-11 | 富士電機株式会社 | 湿式めっき方法及び湿式めっき装置 |
| JP5647852B2 (ja) * | 2010-10-12 | 2015-01-07 | 日本無線株式会社 | 濃度センサ |
| CN102286773A (zh) * | 2011-08-22 | 2011-12-21 | 无锡鼎亚电子材料有限公司 | 电镀添加剂自动加药机 |
| CN103361709B (zh) * | 2012-03-27 | 2016-04-06 | 上海梅山钢铁股份有限公司 | 电镀金属陶瓷镀液均匀性及稳定性控制装置 |
| CN102776552B (zh) * | 2012-08-02 | 2015-12-16 | 梅县金象铜箔有限公司 | 黑化铜箔补充铜离子时的自动控制工艺及其使用设备 |
| KR101901781B1 (ko) | 2014-05-12 | 2018-10-01 | 삼성전자주식회사 | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |
| KR20160131426A (ko) | 2015-05-07 | 2016-11-16 | 가부시끼가이샤 제이씨유 | 황산동 도금액의 관리 방법 |
-
2002
- 2002-03-26 JP JP2002085672A patent/JP3821742B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-03-25 US US10/395,220 patent/US20030183513A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20030183513A1 (en) | 2003-10-02 |
| JP2003277998A (ja) | 2003-10-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5352350A (en) | Method for controlling chemical species concentration | |
| JP3821742B2 (ja) | メッキ装置及びそれを用いたメッキ液の管理方法 | |
| JP4358259B2 (ja) | 半導体製造装置および半導体製造方法 | |
| JP6104497B2 (ja) | めっき溶液の解析及び制御のための方法と装置 | |
| US6471845B1 (en) | Method of controlling chemical bath composition in a manufacturing environment | |
| TWI692554B (zh) | 氧化銅粉體、鍍覆基板的方法、以及管理鍍覆液的方法 | |
| JP2001023952A (ja) | エッチング方法及びエッチング装置 | |
| WO2001016405A1 (fr) | Procede de mesure de la concentration en regulateur de niveau d'une solution de placage, procede et appareil de regulation de la solution de placage | |
| JP4940008B2 (ja) | めっき成膜装置および成膜制御方法 | |
| TW201809363A (zh) | 鍍覆裝置、鍍覆裝置之控制方法、以及儲存有用以使電腦執行鍍覆裝置控制方法之程式的記憶媒體 | |
| Armini et al. | Impact of" Terminal Effect" on Cu plating: theory and experimental evidence | |
| JP2008306089A (ja) | 浸漬式洗浄装置 | |
| JP2000150447A (ja) | 薬液濃度管理方法、管理装置および薬液処理装置 | |
| US6340253B1 (en) | Resist peeling system and control method of a resist peeling solution | |
| JP2007316360A (ja) | 水系フォトレジスト剥離液の管理方法および管理装置 | |
| JP4720217B2 (ja) | めっき液の分析方法と銅めっき装置 | |
| JP2001073200A (ja) | めっき液管理方法及び管理装置 | |
| US6878245B2 (en) | Method and apparatus for reducing organic depletion during non-processing time periods | |
| JP5365296B2 (ja) | 湿式めっき方法及び湿式めっき装置 | |
| US20040258847A1 (en) | Method of measuring component loss | |
| KR102337608B1 (ko) | 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 | |
| JP2888217B2 (ja) | 洗浄用薬液の濃度管理方法およびシリコンウェハ洗浄装置 | |
| JP3657693B2 (ja) | 半導体ウエーハのエッチング方法 | |
| TWI827478B (zh) | 鋼帶清洗系統與鋼帶清洗方法 | |
| JPH1060693A (ja) | めっき液自動管理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050218 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20050518 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060216 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060228 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060523 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060620 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100630 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100630 Year of fee payment: 4 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100630 Year of fee payment: 4 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100630 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110630 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120630 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120630 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130630 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130630 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140630 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |