JP3955771B2

JP3955771B2 - 化学処理液の濃度管理方法並びにこれを利用する濃度管理システムおよびめっき装置

Info

Publication number: JP3955771B2
Application number: JP2002060474A
Authority: JP
Inventors: 新明王; 大輔高木; 浩二三島; 雅彦関本; 晃尾渡
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2002-03-06
Filing date: 2002-03-06
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2022-03-06
Also published as: JP2003253453A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学処理液の濃度管理方法およびこれを利用する濃度管理システムに関し、更に詳細には、化学処理液の複数の構成成分および化学処理液の量を簡単に一定の管理範囲内に保持することのできる化学処理液の濃度管理方法並びにこれを利用する濃度管理システムおよびめっき装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工業的に使用される化学処理液については、しばしばその成分を分析し、管理する必要が生じる。例えば、湿式表面処理に用いられている表面処理液は、時間と共にその液組成が変化することがあり、この変化により製品の品質も変化することが知られている。従って、被処理物の品質を一定にするためには、処理条件を一定に保つ必要があり、そのためには表面処理液の液組成を一定の管理幅に維持する必要がある。上記のような目的のためには、一定間隔で表面処理液の分析を行い、不足成分を補給することが必要であり、この分析や補給は分析装置や補給装置を用い、自動的に行うことが望ましい。
【０００３】
現在、溶液の自動分析と薬品添加を連動して行うシステムも知られているが、これは、単に分析結果に基づいて高濃度の薬品を追加するものであり、単純な表面処理液等の化学処理液については利用可能であるが、厳密な濃度維持が求められる化学処理液に対する利用は好ましくないものであった。
【０００４】
例えば、半導体基板等の作成に当たっては、基板の表面に設けた配線用の微細な凹部に、所定の金属の導電体を埋め込んで埋め込み配線を形成したり、このようにして形成した配線の表面を保護する保護膜を形成することが行われている。そして、そのような処理操作では、電気めっき液や無電解めっき液、あるいはそれらの前処理のため触媒付与液（シード液）が用いられるが、これらの溶液は、基板の表面に設けた極めて微細な凹みの内部に銅やその他の金属を均質にめっきしたり、それに先立って緻密な触媒核を均質に形成しなければならないので、処理液の濃度や条件管理が極めて重要である。
【０００５】
しかも、例えば、無電解めっきの前処理に使用される触媒付与液は、パラジウム、コバルト、タングステンまたは白金から選ばれる金属成分と硫酸、酢酸または塩酸から選ばれる酸成分を含有するものであるが、金属イオンは飽和濃度ぎりぎりの高い濃度で含まれ、しかも、この溶液中への不溶解性物質の混入が嫌われるので、析出成分を含むような高濃度薬品の添加はできなかった。そこで、金属塩が飽和直前となるような濃度の添加液が用いられることになるが、そうすると徐々に化学処理液量が多くなってしまい、使用しない化学処理液をあえて調製する結果となるので、経済性の面からは大きな問題となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、成分追加について厳しい条件が要求される化学処理液においても適用可能な濃度管理方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、化学処理液濃度を管理する手段の一つとして、化学処理液量を加えることにより、化学処理液量の増加を防ぐことが可能であることに気づいた。そしてこの化学処理液量の調整のために化学処理液中の水分の除去する手段を採用すれば、例えば、金属イオンの飽和濃度寸前の状態で使用する化学処理液の場合でも化学処理液量を増加させることなく管理可能であることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち本発明は、化学処理液量を測定し、当該溶液の容量が管理範囲を逸脱していた場合はこれを管理範囲内に調整した後、当該化学処理液の酸またはアルカリ濃度を自動滴定法により測定し、当該酸またはアルカリ濃度が管理範囲を逸脱していた場合は、これを管理範囲内に調整し、更に、当該化学処理液の金属イオンまたは金属錯体イオン濃度を光学的方法により測定し、当該金属イオン濃度または金属錯体イオン濃度が管理範囲を逸脱していた場合はこれを管理範囲内に調整することを特徴とする化学処理液の濃度管理方法を提供するものである。
【０００９】
また本発明は、化学処理液貯槽、水分蒸発促進手段、溶液添加手段、分析手段および管理コントローラよりなり、当該化学処理液貯槽は、化学処理槽と供給および戻り配管により連通され、当該水分蒸発促進手段は、当該化学処理液貯槽と循環手段を介して連通されるとともに、不活性ガスまたは減圧ガスを流通可能として水分の除去を可能とし、溶液添加手段は、化学処理液構成成分の添加手段および脱イオン水添加手段を有し、分析手段は、液面測定装置、滴定セルおよび吸光光度分析器を有し、前記分析手段からの分析情報に基づいて前記水分蒸発手段および溶液添加手段が、化学処理液の液量、化学処理液の酸もしくはアルカリ濃度および化学処理液の金属イオンもしくは金属錯体イオン濃度を管理範囲内に維持するよう作動する化学処理液の濃度管理システムを提供するものである。
【００１０】
更に本発明は、半導体ウエハに無電解めっきを施す無電解めっき装置において、ウエハ搬送手段、当該ウエハ搬送手段と関連するよう配設されたロードステーション、当該ウエハ搬送装置と関連するよう配設された１またはそれ以上のプロセス処理手段、当該ウエハ搬送装置と関連するよう配設されたウエハ清浄化手段、１またはそれ以上のプロセス処理手段と連通された化学処理液供給手段および請求項第１０項記載の化学処理液の濃度管理システムを具備することを特徴とする半導体ウエハ用無電解めっき装置を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の化学処理液の濃度管理方法（以下、「濃度管理方法」という）は、▲１▼化学処理液量の測定、▲２▼化学処理液の酸またはアルカリ濃度の自動滴定法による測定、▲３▼化学処理液の金属イオンまたは金属錯体イオン濃度の光学的方法により測定の順序で測定を行い、これらのそれぞれが所定の管理範囲から逸脱していた場合は、これを管理範囲内に調整することにより実施される。
【００１２】
本発明の濃度管理方法において、最初に行うのは、化学処理液量の測定である。この測定は、例えば化学処理液貯槽の液面レベルを測定することにより行われる。この液面レベルの測定は、公知の方法を採用することができ、機械的手段であっても、また、電気的手段、光学的手段あるいは超音波を使用する手段であっても良い。
【００１３】
この化学処理液量の測定において、化学処理液の液面が管理上限を越えている場合にあっては、上記液面レベル手段からの情報に基づき、濃度管理コントローラが水分蒸発促進手段を作動させ、化学処理液中の水分を蒸発させる。この水分蒸発促進手段は、化学処理液貯槽と循環手段を介して連通されており、ここで化学処理液と不活性ガスまたは減圧ガスを接触させ、水分を当該ガス中に蒸発させる。
【００１４】
より具体的には、例えば蒸発器等の水分蒸発促進手段中で化学処理液と不活性ガスまたは減圧ガスを接触せしめることによって、不活性ガスまたは減圧ガス中に化学処理液中の水分が蒸発するので、このガスを気液分離器に送り込み、ここでガス中の水蒸気を水分とすることにより化学処理液は濃縮される。
【００１５】
このために使用される不活性ガスとしては、化学処理液に対して実質的に影響をおよぼさないガス、例えば、窒素ガスや、アルゴンガス等の希ガス元素が挙げられる。また、減圧ガスとしては、空気あるいは前記不活性ガスを、−１０Ｐａから−１００００Ｐａ（ゲージ圧）に減圧したガスが挙げられる。このうち、不活性ガスを利用した場合は、化学処理液との接触によっても酸化等の反応が起こることがないので、例えば酸化されやすい金属イオンあるいは成分を含有する化学処理液の場合に有利である。
【００１６】
上記の化学処理液と不活性ガスまたは減圧ガスを接触は、単に不活性ガスまたは減圧ガスを化学処理液の液面上を流通させるだけでも良いが、化学処理液と不活性ガスまたは減圧ガスの接触面積を増やすことが好ましく、このために整流板式蒸発器等の使用が好ましい。
【００１７】
また、気液分離器で水分を除去された不活性ガスないし減圧ガスは、そのまま大気中の放出しても良いが、これを再度化学処理液との接触の場に送り込めば経済的であり好ましい。
【００１８】
上記の方法により、化学処理液量を管理範囲内とし、化学処理液の管理に移るが、この場合、化学処理液構成成分の高濃度溶液を補充液として使用できる場合と、使用できない場合により、その管理手段が相違する。すなわち、高濃度溶液を使用できる場合には、化学処理液中の水分をあまり除去する必要はないが、高濃度溶液を使用できない場合は、水分を多く含む構成成分溶液を使用しなくてはならず、化学処理液濃度が増加するためである。そこで、以下、化学処理液構成成分の高濃度溶液を使用できる場合の濃度管理方法（以下、「第１管理法」という）について説明し、その後、高濃度溶液を使用できない場合の濃度管理方法（以下、「第２管理法」という）において相違する手段について説明する。
【００１９】
まず第１管理法では、化学処理液の液面が管理上限内になったら、次に、化学処理液の酸またはアルカリ濃度を自動滴定法により測定する。
【００２０】
この測定は、化学処理液貯槽から一定量の化学処理液を滴定セル中に採取し、これに必要により脱イオン水を加え、例えば、パルスモーター付きの自動ビュレットで標準アルカリ溶液または酸溶液を滴下し、その液性変化を滴定セル中のｐＨメータにより検出することにより行なわれる。
【００２１】
この結果、酸またはアルカリ濃度が管理下限未満である場合は、溶液添加手段により高濃度の酸またはアルカリ液を添加し、酸またはアルカリ濃度を管理限界下限内に戻す。一方、酸またはアルカリ濃度が管理上限を越えている場合は、脱イオン水を加え、管理上限以内に戻す。
【００２２】
このように、化学処理液の酸またはアルカリ濃度を管理範囲内とした後、光学的方法により化学処理液中の金属イオンまたは金属錯体イオン濃度を測定する。
【００２３】
この測定は、化学処理液貯槽中から所定量の化学処理液を吸光セルに注入し、例えば、吸光光度計によりその吸光度を測定することにより行なわれる。
【００２４】
この結果、化学処理液の金属イオンまたは金属錯体イオン濃度が、管理下限未満の場合は、溶液添加手段により高濃度の金属イオンまたは金属錯体イオンを含む溶液を添加し、金属イオンまたは金属錯体イオン濃度を管理限界下限内に戻す。一方、金属イオンまたは金属錯体イオン濃度が管理上限を越えている場合は、脱イオン水を加え、管理上限以内に戻す。
【００２５】
一方、第２管理法においては、化学処理液より酸もしくはアルカリ濃度または金属イオンもしくは金属錯体イオン濃度が高い補充液を使用できないので、上記第１管理法と別の方法を利用することが必要となる。
【００２６】
すなわち、第２管理法では、化学処理液の酸またはアルカリ濃度が管理下限未満である場合は、化学処理液と不活性ガスまたは減圧ガスの接触による化学処理液の濃縮を行う。
【００２７】
そして、ある程度の濃縮を行った後、再度化学処理液中の酸またはアルカリ濃度を測定し、これが管理下限以上、管理上限以内である場合は、再度化学処理液の液面を測定する。この結果、液面が管理上限内である場合は、化学処理液とほぼ同じ濃度の酸またはアルカリ液の添加を行う。
【００２８】
一方、濃縮が進みすぎて、酸またはアルカリ濃度が管理上限を越えてしまった場合は、脱イオン水を加え管理上限以内に戻す。
【００２９】
金属イオンまたは金属錯体イオン濃度についても同様であり、第２管理法において、化学処理液の金属イオンまたは金属錯体イオン濃度が管理下限未満である場合は、まず、化学処理液と不活性ガスまたは減圧ガスの接触による化学処理液の濃縮を行う。
【００３０】
次いで、化学処理液がある程度濃縮された後、再度金属イオンまたは金属錯体イオン濃度を測定し、これが管理下限以上、管理上限以内である場合は、化学処理液の液面を測定する。この結果、液面が管理上限内である場合は、化学処理液とほぼ同じ濃度の金属イオンまたは金属錯体イオン液の添加を行う。一方、金属イオンまたは金属錯体イオン濃度が管理上限を越えていた場合は脱イオン水を加え、管理上限以内に戻す。
【００３１】
次に、本発明の濃度管理方法を有利に実施するための濃度管理システムの例を図面と共に説明する。
【００３２】
図１は、基本的な本発明の濃度管理システムを示す図面である。図中、１０は化学処理液貯槽、１１は化学処理液、１２は化学処理液供給管、１３は化学処理液戻り管、１４ａおよび１４ｂは試料採取管、１５ａ、１５ｂおよび１５ｃは、溶液添加管、１６は化学処理液配管、１７は送液手段を示す。また、２０は水分蒸発促進槽、２１はガス流通部、２２は気液分離装置、２３はブロワー、２４はガス開閉弁、２５ａ、２５ｂおよび２５ｃはガス流通管を、３０ａ、３０ｂおよび３０ｃは溶液添加手段、３１ａ、３１ｂおよび３１ｃは溶液弁をそれぞれ示す。更に、４０は滴定セル、４１はｐＨメーター、４２ａおよび４２ｂは定量採液装置、４３ａおよび４４ｂは脱イオン水添加弁、４４は自動ビュレット、４５は吸光光度計、４６は吸光セル、４７は液面計、４８は標準アルカリまたは酸液容器、４９は滴定用配管、５０ａおよび５０ｂはドレーンを示し、６０は管理コントローラを示す。
【００３３】
図１に示す濃度管理システムは、化学処理液貯槽１と管理コントローラ６０の他、大きく分析手段Ａ、水分蒸発促進手段Ｂおよび溶液添加手段Ｃに分けられる（それぞれの領域は、一点鎖線で囲ってある）。
【００３４】
まず、分析手段Ａは、滴定セル４０、ｐＨメーター４１、自動ビュレット４４および標準アルカリまたは酸液容器４８を含む自動滴定システム、吸光光度計４５および吸光セル４６を含む光学的測定システムおよび液面計４７よりなる液量測定システムで構成される。これらのうち、分析システムでは、化学処理液貯液からの試料採取管１４ａおよび１４ｂと定量採液装置４２ａおよび４２ｂにより、所定量の試料が採取され、分析に付される。一方、化学処理液量は、液面計４７により機械的、電気的、光学的あるいは超音波を利用して測定される。
【００３５】
これらの分析で得られた結果は、管理コントローラ６０に送られ、あらかじめ記録された液量ないしは各成分濃度の管理範囲と比較される。そして、これが管理上限あるいは管理下限からはずれている場合には、管理コントローラ６０からの信号により水分蒸発促進手段Ｂおよび／または溶液添加手段Ｃを作動させ、化学処理液の各成分の濃度を管理範囲内に戻す。
【００３６】
一方、水分蒸発促進手段Ｂは、水分蒸発促進槽２０およびその上部に設けられたガス流通部２１と、ガス流通管２５ａ、２５ｂで結合された気液分離装置２２およびブロワー２３とで構成される。そして、前記管理コントローラ６０からの信号により、ブロア２３を作動させ、ガス流通部２１に不活性ガスまたは減圧ガスを送り込み、化学処理液中の水分を蒸発させる。この水分の蒸発量は、特に制約はなく、一般には、０.０５から０.３Ｌ／ｈｒであるが、これを調整することも可能である。例えば、ガス流通管２５ａに設けられているガス開閉弁２４を、管理コントローラ６０の信号により作動させることにより、前記ガス流量のコントロールを行ない蒸発量の調整を行うこともできる。
【００３７】
この水分蒸発促進手段Ｂは、前記説明した化学処理液の濃縮を達成するものであり、ガス流通部２１で蒸発した水分は、気液分離器２２で除去される。なお、本図には示されていないが、水分の蒸発量を増やすには、接触面積を増やすために水分蒸発促進槽２０において図４に示すような整流板式蒸発器を使用することが好ましい。また、気液分離後の不活性ガスまたは減圧ガスを循環使用することが好ましい。
【００３８】
更に、溶液添加手段Ｃは、例えば、酸またはアルカリ貯槽３０ａ、金属イオンもしくは金属錯体イオン含有溶液貯槽３０ｂおよび脱イオン水供給手段３０ｃ、これらそれぞれの溶液添加管１５ａ、１５ｂおよび１５ｃ並びにこれら溶液添加管に設けられた溶液弁３１ａ、３１ｂおよび３１ｃで構成される。
【００３９】
この溶液添加手段は、管理コントローラ６０からの信号に従い、溶液弁が適宜開閉し、必要な薬液を化学処理液貯槽中に供給する働きを有する。
【００４０】
このように本発明の濃度管理システムは、分析手段からの自動分析による分析情報に基づいて前記水分蒸発手段および溶液添加手段が共同して働き、化学処理液の液量、化学処理液の酸もしくはアルカリ濃度および化学処理液の金属イオンもしくは金属錯体イオン濃度を管理範囲内に維持するようにするものであり、この自動分析の測定間隔を適切に定めることにより、上記各成分濃度を所定の管理範囲内で管理できるのである。この測定間隔は、対象とする化学処理液や濃度管理幅により相違し、厳密な管理が必要な場合は、短い時間間隔で測定する必要があるが、一般には、１から６回／日程度で良い。
【００４１】
以上説明した本発明の濃度管理方法およびこれを利用する濃度管理システムは、化学処理液中の水分の蒸発を管理中に組み込んだものであるため、管理のための手段が増え、管理幅を広げたものである。しかも、この水分の蒸発に不活性ガスを使用した場合は、空気との接触による蒸発促進や、加熱による蒸発促進と比べ、化学処理液中の成分の変質、分解が生じにくく、化学処理液の濃度管理としてより好ましいものである。
【００４２】
またそれのみに限らず、水分の積極的な蒸発を利用するものであるため、従来自動濃度管理が困難と考えられていた高濃度の補充液を使用できない化学処理液についても濃度管理することが可能となった。
【００４３】
従って、本発明の濃度管理方法および濃度管理システムは、極めて緻密な濃度管理が要求される分野、例えば、半導体基板上に配線回路を形成するために使用する電気めっき液や無電解めっき液、あるいはそれらの前処理に使用される触媒付与液（シード液）が挙げられる。
【００４４】
特に、無電解めっきの前処理に使用される触媒付与液は、パラジウム、コバルト、タングステンまたは白金から選ばれる金属成分と硫酸、酢酸または塩酸から選ばれる酸成分を含有するもので、金属イオンは飽和濃度ぎりぎりの高い濃度で含まれ、しかも、その析出による不溶解性物質の混入が嫌われるので、本発明の濃度管理方法および濃度管理システムが特に好ましく利用される。
【００４５】
具体的に、本発明の濃度管理方法および濃度管理システムを搭載、適用することが好ましい無電解めっき装置としては、ウエハ搬送手段、当該ウエハ搬送手段と関連するよう配設されたロードステーション、当該ウエハ搬送装置と関連するよう配設された１またはそれ以上のプロセス処理手段、１またはそれ以上のプロセス処理手段と連通された化学処理液供給手段および当該ウエハ搬送装置と関連するよう配設されたウエハ清浄化手段を具備する半導体ウエハ用無電解めっき装置が挙げられる。
【００４６】
このような、無電解めっき装置を備えた基板処理装置の全体構成を示せば図２の通りである。平面配置図である図２に示すように、この基板処理装置は、半導体基板を収容した基板カセットの受け渡しを行う搬入・搬出エリア５２０と、プロセス処理を行うプロセスエリア５３０と、プロセス処理後の半導体基板の洗浄及び乾燥を行う洗浄・乾燥エリア５４０を具備する。洗浄・乾燥エリア５４０は、搬入・搬出エリア５２０とプロセスエリア５３０の間に配置されている。搬入・搬出エリア５２０と洗浄・乾燥エリア５４０には隔壁５２１を設け、洗浄・乾燥エリア５４０とプロセスエリア５３０の間には隔壁５２３を設けている。
【００４７】
隔壁５２１には、搬入・搬出エリア５２０と洗浄・乾燥エリア５４０との間で半導体基板を受け渡すための通路（図示せず）を設け、該通路を開閉するためのシャッター５２２を設けている。また、隔壁５２３にも洗浄・乾燥エリア５４０とプロセスエリア５３０との間で半導体基板を受け渡すための通路（図示せず）を設け、該通路を開閉するためのシャッター５２４を設けている。洗浄・乾燥エリア５４０とプロセスエリア５３０は独自に給排気できるようになっている。
【００４８】
上記構成の半導体基板配線用の基板処理装置はクリーンルーム内に設置され、各エリアの圧力は、
（搬入・搬出エリア５２０の圧力）＞（洗浄・乾燥エリア５４０の圧力）＞
（プロセスエリア５３０の圧力）
に設定され、且つ搬入・搬出エリア５２０の圧力は、クリーンルーム内圧力より低く設定される。これにより、プロセスエリア５３０から洗浄・乾燥エリア５４０に空気が流出しないようにし、洗浄・乾燥エリア５４０から搬入・搬出エリア５２０に空気が流出しないようにし、さらに搬入・搬出エリア５２０からクリーンルーム内に空気が流出しないようにしている。
【００４９】
搬入・搬出エリア５２０には、半導体基板を収容した基板カセットを収納するロードユニット５２０ａとアンロードユニット５２０ｂが配置されている。洗浄・乾燥エリア５４０には、めっき処理後の処理を行う各２基の水洗部５４１、乾燥部５４２が配置されると共に、半導体基板の搬送を行う搬送部（搬送ロボット）５４３が備えられている。ここに水洗部５４１としては、例えば前端にスポンジがついたペンシル型のものやスポンジ付きローラ形式のものが用いられる。乾燥部５４２としては、例えば半導体基板を高速でスピンさせて脱水、乾燥させる形式のものが用いられる。
【００５０】
プロセスエリア５３０内には、半導体基板のめっきの前処理を行う前処理槽５３１と、銅めっき処理を行うめっき槽（無電解めっき装置）５３２が配置されると共に、半導体基板の搬送を行う搬送部（搬送ロボット）５３３が備えられている。
【００５１】
前記前処理槽５３１では、一般にＳｎＣｌ_２等の活性化剤を含む処理液によって活性化処理と、ＰｄＣｌ_２液等のパラジウム塩を含む触媒付与液により前処理が行われる。このパラジウム塩を含む触媒付与液において、水洗水の持ち込みと高濃度の薬剤を補充用に使用ができないことから本発明の濃度管理方法および濃度管理システムを適用することが好ましいのである。
【００５２】
上記基板処理装置では、この触媒付与処理により、触媒付与液中のＰｄ²⁺が金属Ｐｄとして基板の表面に析出し、次の無電解めっき工程の触媒層となる。この過程は、Ｐｄ／Ｓｎコロイドの１液キャタリストを用いて行うこともできる。
【００５３】
このように、触媒付与された基板は、次の無電解めっき装置に運ばれ、必要に応じた金属を析出させることのできる無電解めっき液、例えば無電解銅めっき液により銅めっき膜を形成することができる。なお、この触媒付与に用いる金属としては、Ｐｄに限られず、遷移金属である、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ等を用いることができる。また、無電解めっきも銅に限られず、Ｎｉ−Ｂ、Ｎｉ−Ｐ、Ｃｏ−Ｐ、Ｃｏ−Ｂ、Ｎｉ−Ｗ−Ｐ、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｐ、Ｃｏ−Ｗ−Ｐ、Ｃｏ−Ｗ−Ｂ等を利用することもできる。
【００５４】
上記基板処理装置内の気流の流れを図３示す。この図に示されるように、洗浄・乾燥エリア５４０においては、配管５４６より新鮮な外部空気が取込まれ、高性能フィルタ５４４を通してファンにより押込まれ、天井５４０ａよりダウンフローのクリーンエアとして水洗部５４１、乾燥部５４２の周囲に供給される。供給されたクリーンエアの大部分は、床５４０ｂより循環配管５４５により天井５４０ａ側に戻され、再び高性能フィルタ５４４を通してファンにより押込まれて、洗浄・乾燥エリア５４０内に循環する。一部の気流は、水洗部５４１及び乾燥部５４２内からダクト５５２を通って排気される。
【００５５】
プロセスエリア５３０は、ウエットゾーンといいながらも、半導体基板表面にパーティクルが付着することは許されない。このためプロセスエリア５３０内に天井５３０ａより、ファンにより押込まれて高性能フィルタ５３３を通してダウンフローのクリーンエアを流すことにより、半導体基板にパーティクルが付着することを防止している。
【００５６】
しかしながら、ダウンフローを形成するクリーンエアの全流量を外部からの給排気に依存すると、膨大な給排気量が必要となる。このため、室内を負圧に保つ程度の排気のみをダクト５５３よりの外部排気とし、ダウンフローの大部分の気流を、配管５３４、５３５を通した循環気流でまかなうようにしている。
【００５７】
循環気流とした場合に、プロセスエリア５３０を通過したクリーンエアは、薬液ミストや気体を含むため、これをスクラバ５３６及びミトセパレータ５３７，５３８を通して除去する。これにより天井５３０ａ側の循環ダクト５３４に戻ったエアは、薬液ミストや気体を含まないものとなり、再びファンにより押込まれて高性能フィルタ５３３を通ってプロセスエリア５３０内にクリーンエアとして循環する。
【００５８】
床部５３０ｂよりプロセスエリア５３０内を通ったエアの一部は、ダクト５５３を通って外部に排出され、薬液ミストや気体を含むエアがダクト５５３を通って外部に排出される。天井５３０ａのダクト５３９からは、これらの排気量に見合った新鮮な空気がプロセスエリア５３０内に負圧に保った程度に供給される。
【００５９】
上記のように搬入・搬出エリア５２０、洗浄・乾燥エリア５４０及びプロセスエリア５３０のそれぞれの圧力は、前記したように、
（搬入・搬出エリア５２０の圧力）＞（洗浄・乾燥エリア５４０の圧力）＞
（プロセスエリア５３０の圧力）
に設定されているので、シャッター５２２，５２４（図２参照）を開放すると、これらのエリア間の空気の流れは、図３および図４に示すように、搬入・搬出エリア５２０、洗浄・乾燥エリア５４０及びプロセスエリア５３０の順に流れる。また、排気はダクト５５２及び５５３を通して、後で説明する図５に示すように、集合排気ダクト５５４に集められる。
【００６０】
図５は、基板処理装置がクリーンルーム内に配置された一例を示す外観図である。搬入・搬出エリア５２０のカセット受渡し口５５５と操作パネル５５６のある側面が仕切壁５５７で仕切られたクリーンルームのクリーン度の高いワーキングゾーン５５８に露出しており、その他の側面は、クリーン度の低いユーティリティゾーン５５９に収納されている。
【００６１】
上記のように、洗浄・乾燥エリア５４０を搬入・搬出エリア５２０とプロセスエリア５３０の間に配置し、搬入・搬出エリア５２０と洗浄・乾燥エリア５４０の間及び洗浄・乾燥エリア５４０とプロセスエリア５３０の間にはそれぞれ隔壁５２１を設けたので、ワーキングゾーン５５８から乾燥した状態でカセット受渡し口５５５を通して半導体基板配線用の基板処理装置内に搬入される半導体基板は、基板処理装置内でめっき処理され、洗浄・乾燥した状態でワーキングゾーン５５８に搬出されるので、半導体基板面にはパーティクルやミストが付着することなく、且つクリーンルーム内のクリーン度の高いワーキングゾーン５５８をパーティクルや薬液や洗浄液ミストで汚染することはない。
【００６２】
なお、図２及び図３では、基板処理装置が搬入・搬出エリア５２０、洗浄・乾燥エリア５４０、プロセスエリア５３０を具備する例を示したが、プロセスエリア５３０内又はプロセスエリア５３０に隣接してＣＭＰ装置を配置するエリアを設け、該プロセスエリア５３０又はＣＭＰ装置を配置するエリアと搬入・搬出エリア５２０の間に洗浄・乾燥エリア５４０を配置するように構成しても良い。要は半導体基板配線用の基板処理装置に半導体基板が乾燥状態で搬入され、めっき処理の終了した半導体基板が洗浄され、乾燥した状態で排出される構成であればよい。
【００６３】
上記例では、基板処理装置を半導体基板配線用のめっき装置を例に説明したが、基板は半導体基板に限定されるものではなく、まためっき処理する部分も基板面上に形成された配線部に限定されるものではない。
【００６４】
【実施例】
次に実施例を挙げ、本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に何ら制約されるものではない。
【００６５】
実施例１
自動分析についての確認試験：
モデル触媒付与液として、金属パラジウムと塩酸を含む溶液を調製し、この溶液について、吸光光度法および自動滴定法が問題なく適用できるかどうかを確認した。
【００６６】
（１）吸光光度法によるＰｄ濃度の検量線の確認
触媒金属であるＰｄについて、次のようにしてその検量線を求めた。まず、１Ｎ−塩酸に０.１ｇ／Ｌとなるよう塩化パラジウムを溶解した。このパラジウム溶液を１Ｎ−塩酸溶液を用いて希釈し、０.０５ｇ／Ｌおよび０.０７５ｇ／Ｌの塩化パラジウム溶液を調製した。
【００６７】
これらのパラジウム溶液を、石英セルに入れ、吸光光度計により４７２ｎｍの吸光度を測定した。この結果を表１に示す。
【００６８】
【表１】

【００６９】
この結果から、Ｐｄの濃度変化と吸光度が１次的に相関することを確認した。また、濃度変化によるピークのシフトは認められなかった。
【００７０】
（２）吸光光度法によるＰｄ濃度測定に対する塩酸の影響
塩化パラジウムを使用し、パラジウム濃度が０.０５ｇ／Ｌで、塩酸濃度がそれぞれ１Ｎ、０.７５Ｎおよび０.５Ｎの塩化パラジウム溶液を調製した。このパラジウム溶液について、上記（１）と同様にして４７２ｎｍの吸光度を測定した。この結果を表２に示す。
【００７１】
【表２】

【００７２】
この結果、ピーク強度は塩酸濃度により若干変化することが認められ、実際の測定時には計算式により補正が必要とされる可能性が示された。なお、塩酸濃度の変化によるピークのシフトは認められなかった。
【００７３】
（３）吸光光度法によるＰｄ濃度測定に対する不純物の影響
半導体回路作成における触媒付与液では、銅イオンが不純物として混入することが想定されるので、この不純物の混入が吸光光度測定に影響するかどうか調べた。
【００７４】
試験は、パラジウム濃度を０.１ｇ／Ｌに保ち、塩化第二銅溶液を加えることにより、銅とパラジウムの比が、０.１：１、１：１および１０：１の試料を作成した。なお、これら試料では、塩酸濃度は、１Ｎに保った。この試料を石英セルに入れ、吸光光度計により４７２ｎｍの吸光度を測定した。また、基準溶液としては濃度１Ｎの塩酸にパラジウム０.１ｇ／Ｌを解かしたものを用い、このものの吸光度も測定した。この結果を表３に示す。
【００７５】
【表３】

【００７６】
上記結果から明らかなように、銅がパラジウムに対し１０倍量は入った場合であっても、基準溶液（パラジウム０.１ｇ／Ｌを含む１Ｎ塩酸）の吸光度とほぼ同様な吸光度を示し、銅は事実上妨害しないものであることを確認した。また、銅の混入によっても、ピークがシフトすることはなかった。
【００７７】
（４）中和滴定の確認
パラジウム−塩酸溶液において、中和滴定法により酸濃度が測定可能であるかどうかを調べた。試験は、まず、０.１ｇ／Ｌのパラジウムを含む１Ｎ−塩酸溶液の５ｍＬを試料として取り、フェノールフタレインを指示薬として０.５Ｎ−水酸化ナトリウム水溶液で滴定した。この滴定は３回行った。また、比較としては、１Ｎ−塩酸水溶液５ｍＬを試料とし、上記と同様に滴定を行った。この結果を表４に示す。
【００７８】
【表４】

【００７９】
上の結果から明らかなように、パラジウムの有無に関わらず測定結果は同一であり、酸濃度の滴定にパラジウムは影響しないと判断された。
【００８０】
実施例２
金属パラジウムと塩酸を含む溶液を使用する触媒付与液槽に、図１に示すようなシステムを設置し、これを図６に示すフローに従った濃度管理を行った。この濃度管理における、塩酸濃度、パラジウム濃度および薬液容量の測定は、２回／日とし、水分蒸発量は、０.１５Ｌ／ｈｒであった。このシステムを稼働させた場合の塩酸濃度、パラジウム濃度および薬液容量の経時的変化を調べた結果を図７に示す。
【００８１】
なお、図６および図７において、塩酸はＨＡ、塩化パラジウムはＭＡ、脱イオン水はＤＩＷと表記し、塩酸濃度の管理目標をＡ_target、範囲下限をＡ_L（Ａ_L＝０.９×Ａ_target）、管理上限をＡ_H（Ａ_H＝１.１×Ａ_target）とし、パラジウム濃度の管理目標をＭ_target、範囲下限をＭ_L（Ｍ_L＝０.９×Ｍ_target）、管理上限をＭ_H（Ｍ_H＝１.１×Ｍ_target）とした。また、薬液容量の管理目標をＨ_target、範囲下限をＨ_L（Ｈ_L＝０.９×Ｈ_target）、管理上限をＨ_H（Ｈ_H＝１.１×Ｈ_target）とした。
【００８２】
この結果から、本発明システムにより、塩酸濃度、パラジウム濃度および薬液濃度をそれぞれ管理目標から一定範囲内で管理できることが明らかになった。
【００８３】
実施例３
実施例２で用いたシステムについて、図８に示したフローに従った濃度管理を行った。この場合も、実施例２と同様、塩酸濃度、パラジウム濃度および薬液濃度をそれぞれ管理目標から一定範囲内で管理できた。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、種々の化学処理液について、その成分濃度を一定範囲に管理することができる。
【００８５】
化学処理液中の成分の変質、分解を抑えながら、化学処理液を濃縮することが可能となったため、極めて緻密な濃度管理が要求される分野、例えば、半導体基板上に配線回路を形成するために使用する電気めっき液や無電解めっき液、あるいはそれらの前処理に使用される触媒付与液（シード液）用の濃度管理に有利に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明濃度管理システムの一態様を示す図面である。
【図２】本発明濃度管理システムが好ましく使用される基板処理装置を示す平面配置図である。
【図３】図２に示す基板処理装置内の気流の流れを示す図である。
【図４】図２に示す基板処理装置の各エリア間の空気の流れを示す図である。
【図５】図２に示す基板処理装置をクリーンルーム内に配置した一例を示す外観図である。
【図６】構成成分の高濃度液が使用できる場合の、本発明方法を実施するためのフローチャートの一例を示す図面である。
【図７】実施例２における塩酸、パラジウムおよび薬剤容量の経時的変化を示す図面である。
【図８】構成成分の高濃度液が使用できない場合の、本発明方法を実施するためのフローチャートの一例を示す図面である。
【符号の説明】
１０ … … 化学処理液貯槽
１１ … … 化学処理液
１２ … … 化学処理液供給管
１３ … … 化学処理液戻り管
１４ａ、１４ｂ … … 試料採取管
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ … … 溶液添加管
１６ … … 化学処理液配管
１７ … … 送液手段
２０ … … 水分蒸発促進槽
２１ … … ガス流通部
２２ … … 気液分離装置
２３ … … ブロワー
２４ … … ガス開閉弁、
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ … … ガス流通管
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ … … 溶液添加手段
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ … … 溶液弁
４０ … … 滴定セル
４１ … … ｐＨメーター、
４２ａ、４２ｂ … … 定量採液装置
４３ａ、４４ｂ … … 脱イオン水添加弁
４４ … … 自動ビュレット
４５ … … 吸光光度計
４６ … … 吸光セル
４７ … … 液面計
４８ … … 標準アルカリまたは酸液容器
４９ … … 滴定用配管
５０ａ、５０ｂ … … ドレーン
６０ … … 管理コントローラ

Claims

化学処理液貯槽の液面レベルの測定により化学処理液量を測定し、当該溶液の容量が管理範囲を逸脱していた場合はこれを化学処理液と不活性ガスまたは減圧ガスの接触による化学処理液の濃縮または脱イオン水の添加により管理範囲内に調整した後、
当該化学処理液の酸濃度を自動滴定法により測定し、当該酸濃度が管理範囲を逸脱していた場合は、これを化学処理液と不活性ガスまたは減圧ガスの接触による化学処理液の濃縮または脱イオン水の添加により管理範囲内に調整し、
更に、当該化学処理液の金属イオンまたは金属錯体イオン濃度を光学的方法により測定し、当該金属イオン濃度または金属錯体イオン濃度が管理範囲を逸脱していた場合はこれを化学処理液と不活性ガスまたは減圧ガスの接触による化学処理液の濃縮または脱イオン水の添加により管理範囲内に調整する化学処理液の濃度管理方法であって、
前記化学処理液が、パラジウム、コバルト、タングステン、白金、鉄、ニッケル、銅または銀から選ばれる金属成分と硫酸、酢酸または塩酸から選ばれる酸成分を含有する化学めっき前の触媒液である化学処理液の濃度管理方法。
化学処理液の酸濃度の自動滴定を、所定量の化学処理液を滴定セルに注入し、必要により脱イオン水を加えた後、自動ビュレットにより標準酸溶液を滴下し、液性変化をｐＨメータにより検出することにより行う請求項第１項記載の化学処理液の濃度管理方法。
化学処理液の金属イオンまたは金属錯体イオン濃度の光学的方法による測定を、所定量の触媒液を吸光セルに注入し、吸光光度計によりその吸光度を測定することにより行う請求項第１項記載の化学処理液の濃度管理方法。
化学処理液貯槽、水分蒸発促進手段、溶液添加手段、分析手段および管理コントローラよりなり、当該化学処理液貯槽は、化学処理槽と供給および戻り配管により連通され、当該水分蒸発促進手段は、当該化学処理液貯槽と循環手段を介して連通されるとともに、不活性ガスまたは減圧ガスを流通可能として水分の除去を可能とし、溶液添加手段は、化学処理液構成成分の添加手段および脱イオン水添加手段を有し、分析手段は、液面測定装置、滴定セルおよび吸光光度分析器を有し、前記分析手段からの分析情報に基づいて前記水分蒸発手段および溶液添加手段が、化学処理液の液量、化学処理液の酸もしくはアルカリ濃度および化学処理液の金属イオンもしくは金属錯体イオン濃度を管理範囲内に維持するよう作動する化学処理液の濃度管理システムであって、当該化学処理液がパラジウム、コバルト、タングステン、白金、鉄、ニッケル、銅または銀から選ばれる金属成分と硫酸、酢酸または塩酸から選ばれる酸成分を含有する化学めっき前の触媒液である化学処理液の濃度管理システム。
半導体ウエハに無電解めっきを施す無電解めっき装置において、ウエハ搬送手段、当該ウエハ搬送手段と関連するよう配設されたロードステーション、当該ウエハ搬送装置と関連するよう配設された１またはそれ以上のプロセス処理手段、当該ウエハ搬送装置と関連するよう配設されたウエハ清浄化手段、１またはそれ以上のプロセス処理手段と連通された化学処理液供給手段および請求項第４項記載の化学処理液の濃度管理システムを具備することを特徴とする半導体ウエハ用無電解めっき装置。