KR100564779B1 - 도금장치 - Google Patents

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Abstract

도금액을 수용가능한 원통형상의 측벽(361)을 갖는 도금조(61a∼61d)와, 처리대상인 거의 원형의 기판(W)을 거의 수평으로 지지하는 기판지지기구(74a∼74d)와, 이 기판지지기구에 구비되고, 이 기판지지지구에 지지된 기판에 접촉가능한 캐소드전극(83)을 갖고, 상기 도금조의 내경에 거의 동일한 내경을 가져서 당해 기판 하면주연부를 밀봉하기 위한 캐소드 링(80)과, 이 캐소드 링과 함께 상기 기판지지기구에 지지된 기판을 회전시키기 위한 회전구동기구(45)를 구비하고, 상기 도금조의 상단부와 상기 캐소드 링의 상기 도금조에 대향하는 부분은 상보형상으로, 상기 도금조의 상단부와 상기 캐소드 링과의 간섭을 회피한 상태에서, 상기 기판지지기구에 지지된 기판의 하면위치를 상기 도금조 상단위치에 거의 일치할 때 까지 근접가능하게 형성되어 있는 도금장치(10).
도금액, 도금장치, 도금컵, 캐소드링, 캐소드전극

Description

도금장치{Plating Apparatus}
도1은 본 발명의 일실시형태에 관한 도금장치의 구성을 나타내는 블럭도.
도2는 웨이퍼처리부의 도해적인 평면도.
도3은 웨이퍼처리부의 인클로저의 구조를 나타내는 도해적인 사시도.
도4는 인클로저에 구비된 재크볼트 및 프레임을 나타내는 도해적인 단면도.
도5(a)는 웨이퍼처리부에 구비된 로봇 본체의 구조를 설명하기 위한 도해적인 평면도.
도5(b)는 웨이퍼처리부에 구비된 로봇 본체의 구조를 설명하기 위한 도해적인 측면도.
도5(c)는 웨이퍼처리부에 구비된 로봇 본체의 구조를 설명하기 위한 도해적인 정면도.
도6(a)는 카세트가 배치된 카세트 스테이지의 도해적인 평면도.
도6(b)는 카세트가 배치된 카세트 스테이지의 도해적인 측면도.
도7은 도금처리부의 구성을 나타내는 도해적인 정면도.
도8은 샘플 도금액의 구리농도와 측정된 흡광도와의 관계를 나타내는 도.
도9는 도금처리 유니트의 구조를 나타내는 도해적인 단면도.
도10은 회전관의 근방을 확대하여 나타내는 도해적인 단면도.
도11은 로터리 죠인트의 도해적인 단면도.
도12는 도금처리시의 웨이퍼 근방의 도해적인 단면도.
도13(a)는 캐소드 링의 전체를 나타내는 도해적인 평면도(스핀 베이스측에서 바라본 도).
도13(b)는 캐소드 링의 전체를 나타내는 도해적인 단면도.
도13(c)는 캐소드 링의 내주측의 일부를 확대하여 나타내는 도해적인 평면도.
도14(a)는 캐소드전극 전체를 나타내는 도해적인 평면도.
도14(b)는 캐소드전극의 일부를 확대하여 나타내는 도해적인 평면도.
도14(c)는 캐소드전극의 일부를 확대하여 나타내는 도해적인 단면도.
도15는 도금조중의 전기적 등가회로를 나타내는 도해도.
도16은 도금컵의 도해적인 평면도.
도17은 순수 공급노즐 근방을 나타내는 도해적인 단면도.
도18은 액체저장용기 근방의 도해적인 단면도.
도19는 배기관과 캐소드 세정액 회수조와의 접속부 근방을 나타내는 도해적인 단면도.
도20은 스핀 베이스가 상방으로 향한 상태의 도금처리 유니트의 도해적인 단면도.
도21은 도금처리 유니트의 도해적인 측면도.
도22는 도금 컵의 도해적인 측면도.
도23은 베벨 에칭유니트의 구성을 나타내는 도해적인 단면도.
도24는 세정유니트의 구성을 나타내는 도해적인 단면도.
도25는 웨이퍼처리부의 제어계통의 구성을 나타내는 블럭도.
도26은 주성분관리부의 구성을 나타내는 도해도.
도27은 미량성분관리부에 구비된 분석컵의 구조를 나타내는 도해도.
도28은 후처리 약액공급부의 구조를 나타내는 도해적인 사시도.
도29는 주성분관리부, 미량성분관리부, 및 후처리 약액공급부의 제어계통의 구성을 나타내는 블럭도.
본 발명은 반도체웨이퍼 등의 기판에 구리도금을 행하기 위한 도금장치에 관한 것이다.
반도체장치의 제조공정에 있어서, 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 '웨이퍼' 라고 함)의 한쪽 표면에 도금처리를 행하는 일이 있다. 웨이퍼에 도금을 하기 위한 도금장치는 복잡한 공정을 행하는 것이 요구되고, 또한 도금에 의한 막의 요구품질(예를들면, 막두께의 균일성)은 높다. 반도체 웨이퍼에 미세한 구멍이나 홈이 형성되어 있고, 이들의 미세한 구멍이나 홈을 매립하여 구리도금을 하는 것이 요구되는 경우도 있다.
반도체 웨이퍼에 구리도금을 하기 위한 도금장치는, 예를들면 미국특허 제6,261,433 B1호 명세서에 개시되어 있다.
그러나, 종래의 도금장치는 어느것도 도금에 의한 막의 품질, 조작의 용이성, 생산성 등에 대하여 만족되는 것은 없었다.
본 발명의 목적은 양호하게 도금할 수 있는 도금장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 조작이 용이한 도금장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 생산성이 높은 도금장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 양호하게 도금하기 위한 도금컵을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 양호하게 도금하기 위한 캐소드 링(Cathode Ring)을 제공하는 것이다.
본 발명의 도금장치(10)는 도금액을 수용가능한 원통형상의 측벽(361)을 갖는 도금조(淘金槽, 61a∼61d)와, 처리대상인 거의 원형의 기판(W)을 거의 수평으로 지지하는 기판지지기구(74a∼74d)와, 이 기판지지기구에 구비되어, 이 기판지지기구에 지지된 기판에 접촉가능한 캐소드전극(83)을 갖고, 상기 도금조의 내경에 거의 동일한 내경을 가져서 해당 기판 하면 주연부(周緣部)를 밀봉(Seal)하기 위한 캐소드 링(80)과, 이 캐소드 링과 함께 상기 기판지지기구에 지지된 기판을 회전시키기 위한 회전구동기구(45)를 구비하고, 상기 도금조의 상단부와 상기 캐소드 링 의 상기 도금조에 대향하는 부분은 상보형상(相補形狀)으로, 상기 도금조의 상단부와 상기 캐소드 링과의 간섭을 회피한 상태에서, 상기 기판지지기구에 지지된 기판의 하면위치를 상기 도금조 상단위치에 거의 일치할 때 까지 근접가능하게 형성되어 있다. 괄호안의 영숫자는 후술하는 실시형태에서의 대응구성요소 등을 표시한 것이나, 본 발명이 그 실시형태에 한정하여 해석되어야 한다는 것을 의도하는 것은 아니다. 이하, 이 항에 있어서 동일하다.
이 구성에 의하면, 도금조에 도금액을 수용하고, 기판지지기구에 의해 처리대상의 기판을 거의 수평으로 지지하여, 기판의 하면에 도금액을 접촉시킬 수 있다. 기판은 캐소드 링의 내경보다 큰 직경을 갖는 것으로 할 수가 있다. 이 경우, 캐소드 링에 의해 기판 하면주연부(下面周緣部)를 밀봉할 수 있다. 또한, 캐소드 링의 내경은 도금조의 내경에 거의 동일하므로, 캐소드 링으로부터의 기판의 노출면은 도금조의 내경에 거의 동일한 원형의 영역으로 되고, 도금처리시에는 기판의 이 노출면이 도금액에 접촉된다.
기판의 하면에 도금액이 접촉한 상태에서, 캐소드전극을 통하여 기판에 통전함으로써, 기판의 하면에 전해도금을 행할 수가 있다. 이 때, 회전구동기구에 의해 기판을 회전시킴으로써, 기판을 도금액에 대하여 상대적으로 이동시킬 수가 있으므로, 도금의 균일성을 높게 할 수가 있다.
도금액은 예를들면, 도금조의 바닥에 접속된 배관을 통하여 도금조내에 도입되도록 되어 있어도 좋다. 이 경우, 도금처리는 도금조내에 도금액을 계속 공급하고, 도금액을 도금조의 상단(가장자리)으로부터 넘치게 하면서 행하는 것이 가능하 다. 이에 의하여, 도금액의 표면은 도금조의 가장자리로부터 약간 (예를들면, 2.5mm정도) 부풀어 오른 상태로 된다. 도금조의 상단부와 캐소드 링의 상단부와 캐소드 링의 도금조에 대향하는 부분(하부)이 상보형상으로 되어 있음으로써 도금조의 상단과 캐소드 링이 간섭하지 않도록, 기판지지기구에 지지된 기판을 도금조의 가장자리로부터 부풀어 오른 도금액에 접촉시킬 수가 있다.
더욱이, 기판지지기구에 지지된 기판의 하면위치는, 도금조 상단위치에 거의 일치시킬 수 있으므로, 도금처리시에서의 기판하면과 도금조 상단과의 간극을 좁게(예를들면, 0.3mm∼1.0mm)할 수가 있다. 이 경우, 도금조내에 도금액이 계속 공급되면, 기판 하면근방에서의 도금액의 흐름은 기판 하면을 따라서 기판 주연부까지 흐르는 층류(層流)로 되어, 도금조 상단과 기판 하면과의 간극으로부터 도금조 밖으로 유출된다.
기판과 도금액과의 사이에 기포가 들어간 경우라도, 이와같은 기포는 도금액과 함께 도금조 밖으로 흐른다. 도금액이 기판 하면을 따라서 기판 주연부까지 흐르는 층류로 된 것 과, 기판 하면에 기포가 존재하지 않는 것에 의하여, 도금액에 의한 막은 균일하게 된다. 즉, 이와같은 도금장치에 의해, 양호하게 도금할 수가 있다.
본 발명의 도금장치는 상기 도금조의 중심축과 상기 캐소드 링의 회전축을 거의 일치시키기 위한 제1의 조정기구(230, 231, 233, 235, 238A, 238B)를 더 구비하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 제1 조정기구에 의해 도금조의 중심축과 캐소드 링의 회 전축을 거의 일치시킬 수가 있다. 이에 의하여, 캐소드 링의 회전축과 중심축이 일치하여 있는 경우, 캐소드 링이 도금조의 상단과 근소한 간극을 두고 배치되어도, 도금조와 캐소드 링이 간섭하지 않도록 할 수가 있다. 이 상태는, 회전구동기구에 의해 기판이 회전되어도 유지된다.
본 발명의 도금장치는 상기 도금조가 그 상단이 거의 동일 평면상에 놓여지고, 이 도금조의 상단이 거의 수평한 면에 놓여지도록 조정하기 위한 제2 조정기구(238A, 238B)를 더 구비하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 제2 조정기구에 의해 도금조 상단을 거의 수평한 면에 놓여지도록 할 수가 있다. 따라서, 기판지지기구에 의해 거의 수평으로 지지된 기판과, 도금조의 상단이 거의 일정의 간격을 두고 근접된 상태로 할 수가 있다. 이에 의해 기판과 도금조의 상단을, 접촉시키는 일 없이 전 주변에 걸쳐서 충분히 좁은 간격으로 근접시킬 수가 있다.
또한, 도금조 상단이 거의 수평한 면에 놓인 상태에서, 도금조의 바닥에 연통접속된 배관 등에 의해, 도금조에 도금액이 계속 공급되면, 도금액은 도금조 상단으로부터 원주방향에 걸쳐서 거의 균등하게 넘쳐난다. 이에 의해, 기판하면의 노출면에 전면에 도금액을 접촉시킬 수가 있다.
본 발명의 도금장치는 상기 도금조의 바닥보다도 낮은 높이위치에 거의 수평하게 배치되어 상기 기판지지기구에 결합된 회동축(223)을 포함하고, 상기 기판지지기구를 상기 회동축의 주위로 회동시켜서, 상기 기판지지기구를 상기 도금조의 상방과 상기 도금조의 상방으로부터 퇴피(退避)한 위치와의 사이에서 이동시키는 것이 가능한 퇴피기구(222a, 44a)를 더 구비하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 퇴피기구에 의해 기판지지기구를, 도금처리시에는 도금조의 상방에 배치하고, 보수할 때 등에는 도금조의 상방으로부터 퇴피한 위치로 할 수가 있다.
본 발명의 도금장치는 도금처리시에 상기 캐소드 링이 갖는 캐소드전극에 캐소드 세정액을 공금하여 당해 캐소드전극을 세정하는 캐소드 세정액공급기구(81)를 더 구비하여도 좋다.
캐소드전극은 예를들면, 기판주연부에 접촉하고, 기판주연부가 캐소드 링으로 밀봉된 상태에서는, 캐소드전극에 도금액이 접촉하지 않는 것으로 할 수가 있지만, 캐소드 링의 밀봉 불량에 의하여 캐소드전극에 도금액이 도달하는 것도 있다. 더욱이, 캐소드 링에 의한 밀봉이 양호하여도, 도금처리 종료후, 기판에서 캐소드 링을 분리하면, 기판의 노출면 등에 잔존하여 있는 도금액이 기판과 캐소드 링과의 간극에 인입되어, 캐소드전극에 접촉하는 일이 있다.
본 구성에 의하면, 이와같이 하여 도금액이 부착한 캐소드전극에 캐소드 세정액 공급기구에 의해 캐소드 세정액을 공급하여 세정할 수가 있다. 이에 의해, 캐소드전극을 세정한 상태로 유지할 수가 있고, 기판에 양호하게 통전하여 전해도금할 수가 있다.
본 발명의 다른 도금장치(10)는 도금액을 수용하여 처리대상의 기판(W)에 대하여 도금액을 하기 위한 도금조(61a∼61d)와, 이 도금조의 상방에 배치가능하고, 해당 기판을 거의 수평으로 지지하여 상기 도금조에 수용된 도금액에 당해 기판을 접촉가능한 기판지지기구(74a∼74d)와, 상기 도금조의 바닥보다 낮은 높이위치에 거의 수평으로 배치되어 상기 기판지지기구에 결합된 회동축(223)을 포함하고, 상기 기판지지기구를 상기 회동축의 주위로 회동시켜서, 상기 기판지지기구를 상기 도금조의 상방과 상기 도금조의 상방으로부터 퇴피한 위치와의 사이에서 이동시키는 것이 가능한 퇴피기구(222a, 44a)를 구비하고 있다.
본 발명에 의하면, 기판지지기구에 지지된 기판을, 도금조에 수용된 도금액에 접촉시켜서 도금액을 행할 수가 있다. 또한, 퇴피기구에 의해 기판지지기구를, 도금처리시에는 도금조의 상방에 배치하고, 보수시 등에는 도금조의 상방으로부터 퇴피한 위치로 할 수가 있다.
본 발명의 도금장치는 상기 도금조가 원통형상의 측벽(361)을 구비하고 있고, 상기 기판지지기구는 회전축의 주위로 회전가능하고, 상기 도금조의 내경에 거의 동등한 내경을 가져서 처리대상의 기판 하면주연부를 밀봉하기 위한 캐소드 링(80)을 구비하고 있고, 이 캐소드 링은 상기 기판지지기구에 지지된 기판에 접촉가능한 캐소드전극(83)을 구비하고 있고, 상기 도금조의 중심축과 상기 캐소드 링의 회전축을 일치시키기 위한 제1 조정기구(230, 231, 233, 235, 238A, 238B)를 더 구비하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 기판지지기구에 기판이 지지된 상태에서는, 기판하면은 캐소드 링에 의해 주연부가 피복되어, 양쪽의 원형의 영역이 캐소드 링으로부터 노출된다. 기판 하면의 이 노출부를 도금조에 수용된 도금액을 접촉시키고, 캐소드 링에 구비된 캐소드전극에 의해, 기판에 통전하여 전해도금을 행할 수가 있다.
캐소드 링의 회전축과 중심축이 일치하여 있는 경우, 제1 조정기구에 의해 도금조의 중심축과 캐소드 링의 회전축을 일치시키면, 도금조와 캐소드 링을, 전 주변에 걸쳐서 간섭을 회피한 상태에서 근접시킬 수가 있다.
본 발명의 도금장치는 상기 도금조가 그 상단이 거의 동일평면상에 놓여지고, 상기 도금조의 상단이 거의 수평한 면에 놓여지도록 조정하기 위한 제2 조정기구(238A, 238B)를 더 구비하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 제2 조정기구에 의해 도금조 상단을 거의 수평한 면에 놓도록 할 수가 있다. 따라서, 기판지지기구에 의해 거의 수평으로 지지된 기판과, 도금조의 상단을 접촉시키는 일이 없이 근접시켜서, 캐소드 링으로부터의 기판의 노출면을, 도금조에 수용된(채워진) 도금액에 접촉시킬 수가 있다.
본 발명의 도금장치는 상기 도금조가 원통형상의 측벽(361)을 구비하고 있고, 상기 기판지지기구는 회전축의 주위로 회전가능하고, 상기 도금조의 내경에 거의 동일한 내경을 가져서 처리대상의 기판 하면주연부을 밀봉하기 위한 캐소드 링(80)을 구비하고 있고, 이 캐소드 링은 처리대상의 기판에 접촉가능한 캐소드전극(83)을 구비하고 있고, 도금처리시에 상기 캐소드전극에 캐소드 세정액을 공급하여 당해 캐소드전극을 세정가능한 캐소드 세정액 공급기구(81)을 더 구비하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 캐소드전극에 의해 기판에 통전하여 기판에 전해도금을 행할 수가 있다. 캐소드 링에 의해, 도금처리시에는 캐소드전극이 캐소드액에 접촉하지 않도록 할 수 있지만, 어떤 이유로 인하여 도금액이 캐소드전극까지 도달한 경우, 캐소드 세정액공급기구에 의해 캐소드전극을 세정할 수가 있다. 이에 의해, 캐소드전극을 청정하게 유지하고, 캐소드전극을 양호하게 기판에 접촉시켜서 전해도금할 수가 있다.
본 발명의 또다른 도금장치(10)는 도금액을 수용가능한 도금조(61a∼61d)와, 이 도금조내에 수용된 애노드전극(76)과, 상기 도금조내에서, 상기 애노드전극보다 높은 높이위치에 배치된 수지로 되는 메쉬(Mesh)부재(49)와, 처리대상의 기판(W)을 지지하여, 그 기판을 상기 도금조에 채운 도금액에 접촉하는 도금처리위치에 배치가능한 기판지지기구(74a∼74d)를 구비하고, 상기 도금처리 위치에서의 기판과 상기 메쉬부재와의 간격이 0.5mm 내지 30mm이다.
본 발명에 의하면, 애노드전극에 의해 도금액에 통전하여, 도금액에 접촉된 기판에 전해도금을 행할 수가 있다. 이 때, 애노드전극과 기판과의 사이에 메쉬부재가 존재하는 것으로 된다. 메쉬부재는 수지로 되므로, 메쉬부재의 존재에 의해 애노드전극과 기판과의 사이의 저항치는 크게 된다.
이 도금장치는 기판주연부에 접촉가능한 캐소드전극을 구비하여도 좋다. 이 경우, 애노드전극으로부터 도금액 속을 거쳐서 기판주연부에 접촉된 캐소드전극에 이르는 도전경로에 있어서, 기판중심부를 통과하는 경로와, 기판중심부는 통하지 않고 기판주연부 근방을 통과하는 경로에서, 저항치는 거의 동일하게 된다. 왜냐하면, 메쉬부재에 의해 도금액이 수용된 도금조 중의 저항치가 크게 됨으로써 기판중심부와 기판주연부(캐소드전극)와의 사이의 저항치는 애노드전극으로부터 기판에 이르는 경로의 저항치에 대하여 극히 작게 되기 때문이다.
도금에 의한 막의 성장속도는 기판과 도금액과의 계면(界面)을 넘어서 흐르는 전류의 크기에 거의 비례한다. 상술한 바와 같이, 기판중심부를 통과하는 경로와, 기판중심부는 통과하지 않고 기판주연부를 통과하는 경로에서, 저항치가 거의 동일한 경우, 기판의 각 부에 있어서 도금액과의 사이에서 거의 균일하게 전류가 흐른다. 이에 의해, 도금에 의한 막의 성장속도는 기판의 각 부에서 거의 균일하게 된다. 따라서, 도금에 의한 막의 두께는 거의 균일하게 된다.
메쉬부재는 평면으로 바라봄에 있어서, 도금조내의 거의 전 영역에 걸쳐 존재하고 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 도금조중에서의 연직방향의 저항치를, 수평면방향으로 벗어난 위치에서 균일하게 할 수가 있다.
또한, 도금조의 바닥에 연통접속된 배관 등에 의해, 도금조에 도금액이 도입되도록 되어 있는 경우, 도금액은 도금조 안에서 하방에서 상방으로 흐른다. 이 때, 도금액중의 이물은 메쉬부재로써 제거할 수 있다. 또한, 도금조의 하방에서 상승하여 있는 액은 메쉬부재에 의해 정류되어 거의 균일한 상승류(上昇流)로 된다.
더욱이, 이 도금장치는 기판지지기구에 지지된 기판을 회전시키기 위한 회전구동기구를 더 구비하여도 좋다. 이 경우, 처리위치에서의 기판과 메쉬부재와의 간격이 0.5mm 내지 30mm로 근접하여 있음으로써, 도금액에 접촉된 기판이 회전된 때에, 기판으로 끌려서 이동되어 도금액의 영역이 좁게 규제된다. 이에 의해, 도금에 대하여 바람직하지 않은 과발생이 억제되어, 도금에 의한 막의 두께를 균일하게 할 수가 있다.
처리위치에서의 기판과 메쉬부재와의 간격은 0.5mm 내지 20mm로 하는 것이 바람직하다.
메쉬부재는 복수개 구비되어 있고, 이 복수개의 메쉬부재가 연직방향으로 적층되어 있어도 좋다. 메쉬부재를 적층함으로써, 메쉬부재의 연직방향의 두께룰 크게 할 수가 있다. 이에 의해, 상술한 애노드전극과 기판과의 사이의 저항치를 크게 하는 효과, 이물을 제거하는 효과, 및 메쉬액을 정류하는 효과가 크게 된다. 따라서, 기판하면 근방에서의 도금액의 흐름은, 기판하면을 따라 기판 주연부까지 흐르는 층류로 된다.
본 발명의 도금컵(56a∼56d)은 도금액을 수용가능한 도금조(61a∼61d)와, 이 도금조의 바닥에 형성된 도금액 도입구(54)로부터 도입된 도금액을 상기 도금조내로 분산시키는 샤워헤드(Shower Head)보다 높은 높이위치에 배치된 메쉬형상의 애노드전극(76)과, 상기 도금조내에서 상기 애노드전극보다 높은 높이위치에 배치된 수지로 되는 메쉬부재(49)를 포함한다.
본 발명에 의하면, 샤워헤드에 의해 도금조내에 다양한 방향(각도)으로 도금액을 분산시켜서 도입할 수가 있다. 또한, 도금액은 도금조의 바닥에 형성된 도금액 도입구로부터 도금조내에 도입되므로, 도금액은 도금조내에서 하방으로부터 상방으로 향하는 상승류로 되어 흐른다. 애노드전극은 메쉬형상이므로, 도금액은 애노드전극을 통과하여 상승할 수가 있다.
도금액은 더 상승하여, 애노드전극보다 높은 높이위치에 배치된 메쉬부재를 통과하여 상방으로 흐른다. 이 때, 도금액은 정류되어, 균일한 상승류로 된다.
이와같은 도금컵을 사용하여, 도금액 도입구로부터 도금액을 도입하고, 도금조의 상단(가장자리)로부터 도금액을 넘치게 하면서, 도금액의 표면에 처리대상의 기판을 접촉시켜서 도금을 행할 수가 있다. 도금액은 균일한 상승류로 되어 기판표면에 공급되므로 기판에 균일하게 도금할 수가 있다.
메쉬부재에 의해, 도금액중의 이물을 제거할 수도 있다. 이상의 효과에 의해, 이 도금컵을 사용하여 양호하게 도금할 수가 있다.
본 발명의 도금컵은 상기 메쉬부재가 복수개 구비되어 있고, 이 복수개의 메쉬부재는 적층되어 있어도 좋다.
메쉬부재를 적층함으로써, 메쉬부재의 연직방향의 두께를 크게 할 수가 있다. 이에 의해, 도금액을 정류하는 효과 및 이물을 제거하는 효과가 크게 된다.
본 발명의 또다른 도금장치(10)는, 처리대상의 기판(W)에 접촉가능한 캐소드전극(83)과, 이 캐소드전극에 캐소드 세정액을 공급하여 당해 캐소드전극을 세정하는 캐소드 세정액 공급기구(81)를 구비하고 있다.
본 발명에 의하면, 캐소드전극에 의해 기판에 통전하여 기판에 전해도금을 행할 수가 있다. 캐소드전극이 도금액으로 오염된 경우, 캐소드 세정액공급기구에 의해 캐소드전극을 세정할 수가 있다. 이에 의해, 캐소드전극을 청정하게 유지하여 캐소드전극을 양호하게 기판에 접촉시켜서 전해도금할 수가 있다.
본 발명의 도금장치는, 상기 캐소드 세정액공급기구에 의해 공급되는 캐소드 세정액의 유로에 있어서, 상기 캐소드전극보다도 하류측에 배치되어, 캐소드 세정액의 도전율을 측정가능한 도전율계(212)를 더 구비하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 도전율계는 캐소드 세정액의 유로에 있어서 캐소드전극보다 하류측에 배치되어 있으므로, 도전율계에 의해 캐소드전극 근방을 흐르던 캐소드 세정액의 도전율을 측정할 수가 있다.
이 도금장치는, 통상 캐소드 세정액의 유로에 도금액이 침입하지 않은 구조를 갖는 것으로 할 수가 있다. 도금처리는 캐소드전극에 캐소드세정액을 공급하고, 도전율계에 의해 캐소드전극 근방을 흐르던 캐소드 세정액의 도전율을 측정하면서 행할 수가 있다. 여기에서, 캐소드 세정액의 도전율과 도금액의 도전율은 다르므로, 캐소드 세정액에 도금액이 혼입하면, 도전율계로 측정되는 캐소드 세정액의 도전율은 변화한다. 이에 의해, 캐소드 세정액의 유로에 도금액이 침입한 것을 알 수가 있고, 예를들면 캐소드전극이 도금액에 오염된 채로 도금처리가 계속되는 상태를 회피할 수가 있다.
캐소드 세정액은, 예를들면 순수한 물로 할 수가 있다. 이 경우, 캐소드 세정액에 극소량의 도금액이 혼입한 것만이라도, 도전율계로 측정되는 도전율은 크게 상승한다.
본 발명의 도금장치는 상기 캐소드 세정액공급기구에 의해 공급된 캐소드 세정액을 회수하는 캐소드 세정액 회수조(回收槽, 210)를 더 구비하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 캐소드 세정액을 회수하기 위한 전용의 캐소드 세정액회수조가 설치되어 있음으로써, 캐소드 세정액을 도금조 등에서 사용되는 도금액 등으로 분리하여 회수할 수가 있다.
본 발명의 또다른 도금장치는, 도금액을 사용하여 처리대상의 기판(W)에 도 금하는 도금장치(10)로서, 이 도금장치에 있어서 도금액의 침입이 제한되어 있는 제한영역(80f)으로서, 액체의 입구 및 출구를 갖는 제한영역에 액체를 공급하는 액체공급기구(81)와, 상기 제한영역의 출구로부터 흘러나온 액체의 도전율을 측정가능한 도전율계(212)를 구비하고 있다.
도금액은, 통상 제한영역에 침입하지 않도록 규제되어 있는 것으로 할 수가 있다. 본 발명에 의하면, 어떤 이유로 인하여 제한영역에 도금액이 침입하면, 이 도금액은 액체공급기구에 의해 공급된 액체와 함께 흘러서, 도전율계에 이른다. 액체공급기구에 의해 공급되는 액체의 도전율과 도금액의 도전율이 다른 경우, 도전율계로 측정되는 도전율에 의해, 제한영역, 즉 도금액이 통상 침입하지 않도록 형성되어 있는 영역에 도금액이 침입한 것을 알 수가 있다.
제한영역은, 관통한 구멍의 내부라도 좋고, 표면을 액체가 흐를 수 있는 평면적인 영역이라도 좋다.
본 발명의 도금장치는 상기 액체공급기구가 도금처리시에 액체를 공급가능한 것으로도 좋다.
본 구성에 의하면, 도금처리중에 도금액이 제한영역에 침입한 것을 알 수가 있다. 도금액이 제한영역에 침입하는 상태에서는, 도금처리가 양호하게 할 수 없도록 한 경우에는, 도금처리를 중단 등 할 수가 있다.
본 발명의 도금장치는 상기 액체공급기구에 의해 공급된 액체를 회수하는 액체회수조(210)를 더 구비하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 액체공급기구에 의해 공급된 액체를 회수하기 위한 전용 의 액체회수조가 설치되어 있음으로써, 당해 액체를 도금액 등과 분리하여 회수할 수 있다.
본 발명의 또다른 도금장치(10)는 처리대상의 기판(W)에 도금처리를 하기 위한 도금액을 수용가능한 도금조(61a∼61d)와, 도금처리시에 당해 기판에 접촉가능한 캐소드전극(83)과, 상기 도금조의 주위에 배치되고, 상기 도금조에서 넘친 액을 회수하는 회수조(62a∼62d)와, 이 회수조의 주위에 배치되어 상기 캐소드전극을 세정하기 위한 캐소드 세정액을 회수하는 캐소드 세정액회수조(210)를 구비하고 있다.
본 발명에 의하면, 도금조에 도금액을 공급하여, 도금액을 도금조에서 회수조로 넘치게 하면서, 도금조에 채워진 도금액의 표면에 처리대상의 기판을 접촉시켜서 도금할 수가 있다. 이 경우, 도금액은 도금조의 상단(가장자리)으로부터 부풀어 올라 있으므로, 이와같은 도금액의 표면에 처리대상의 기판을 용이하게 접촉시킬 수가 있다. 또한, 캐소드전극을 기판에 접촉시킴으로써, 기판에 통전하여 전해도금을 할 수가 있다.
더욱이, 회수조와는 별도로 설치된 캐소드 세정액회수조에 의해, 도금조 등으로 사용되는 도금액 등과 분리하여, 캐소드전극을 세정한 후의 캐소드 세정액을 회수할 수가 있다. 이에 의해, 도금액에 캐소드 세정액이 혼입하지 않도록 할 수가 있고, 도금액을 재이용하여 적합한 것으로 할 수가 있다. 이 경우, 예를들면 도금액을 도금조와 회수조와의 사이에서 순환시키면서, 기판에 도금할 수가 있다.
본 발명의 도금장치는 상기 캐소드전극을 세정하기 위한 캐소드 세정액의 유 로에 있어서, 상기 캐소드전극보다 하류측에 배치되고, 캐소드 세정액의 도전율을 측정가능한 도전율계(導電率計, 212)를 더 구비하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 도전율계는 캐소드 세정액의 유로에 있어서 캐소드전극보다도 하류측에 배치되어 있으므로, 도전율계에 의해 캐소드전극 근방을 흐른 캐소드 세정액의 도전율을 측정할 수가 있다.
이 도금장치는, 통상 캐소드 세정액의 유로에 도금액이 침입하지 않은 구조를 갖는 것으로 할 수가 있다. 캐소드전극은 캐소드 세정액의 유로에 배치되어 있으므로, 도금액은 통상 캐소드전극에 접촉하지 않는다.
도금처리는 캐소드전극에 캐소드 세정액을 공급하여, 도전율계에 의해 캐소드전극 근방을 흐른 캐소드 세정액의 도전율을 측정하면서 행할 수가 있다. 여기에서, 캐소드 세정액의 도전율과 도금액의 도전율과는 다르므로, 캐소드 세정액에 도금액이 혼입하면, 도전율계로 측정되는 캐소드 세정액의 도전율은 변화한다. 이에 의해, 캐소드 세정액의 유로에 도금액이 침입한 것을 알 수가 있고, 예를들면, 캐소드전극이 도금액에 오염된 채로 도금처리가 계속되는 사태를 회피할 수가 있다.
본 발명의 도금장치는, 상기 캐소드전극에 캐소드 세정액을 공급하여 당해 캐소드전극을 세정하는 캐소드 세정액공급기구(81)를 더 구비하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 캐소드 세정액공급기구에 의해, 자동적으로 캐소드 세정액을 캐소드전극에 공급할 수가 있다. 따라서, 이와같은 도금장치는 조작이 용이하다.
본 발명의 또다른 도금장치는, 도금액에 통전하기 위한 애노드전극(76)과, 처리대상의 기판(W)에 통전하기 위한 캐소드전극(83)과, 상기 애노드전극과 캐소드전극과의 사이에 전압을 인가하기 위한 도금전원(82)을 구비하고, 상기 애노드전극 및 캐소드전극과 상기 도금전원과의 도통경로가 접지로부터 절연되어 있다.
본 발명에 의하면, 도금액에 애노드전극을 접촉시키고, 처리대상의 기판에 캐소드전극을 접촉시키고, 도금액에 처리대상의 기판을 접촉시킨 상태에서, 도금전원에 의해 애노드전극과 캐소드전극과의 사이에 전압을 인가함으로써, 기판에 전해도금을 행할 수가 있다. 이에 의해, 목적금속의 양이온(예를들면, 구리이온)을 포함하는 도금액의 당해 목적금속을 기판에 피착(被着)시킬 수가 있다.
애노드전극 및 캐소드전극과 도금전원과의 도통경로가 접지에 접속되어 있지 않음으로써, 도금장치에 있어서 소망하지 않는 부분에 전류가 흐르거나, 애노드전극 및 캐소드전극과 도금전원과의 사이에 흐르는 전류에 노이즈가 들어가는 것을 회피할 수가 있다.
본 발명의 도금장치는 회전축(77)을 구비하고, 처리대상의 기판(W)을 지지하기 위한 기판지지기구(74a∼74d)와, 이 기판지지기구에 지지된 기판을 상기 회전축의 주위로 회전시키기 위한 회전구동기구(45)와, 상기 회전축내에 배설되어 상기 회전구동기구의 회전력에 의해 상기 회전축과 함께 회전되고, 상기 캐소드전극에 전기접속되어 상기 회전축과 전기적으로 절연된 도선(198)을 구비하고, 상기 캐소드전극이 상기 기판지지기구에 구비되어 있고, 상기 기판지지기구에 지지된 기판에 접촉가능하게 하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 기판지지기구에 지지된 기판을 도금액에 접촉시켜, 이 상태에서 회전구동기구로써 당해 기판을 회전시킴으로써, 도금액과 기판을 상대적으로 이동시킬 수가 있다. 이에 의해, 기판에 대하여 균일하게 도금할 수가 있다.
회전축은 금속 등의 도체로 되는 것으로 하여도 좋다. 도선은 회전축과 전기적으로 절연되어 있으므로, 회전축이 도체로 되는 경우라도, 도선을 흐르는 전류가 회전축이나 도체로 되어 회전축에 접촉하여 있는 부재로 흐르는 일은 없다. 또한, 회전축을 통하여, 도선을 흐르는 전류에 노이즈가 들어가는 일도 없으므로, 캐소드전극을 통하여 처리대상의 기판에 소정의 크기의 전류를 흐르게 할 수가 있다.
본 발명의 도금장치는 처리대상인 기판의 주연부에 접촉가능하고, 상기 캐소드전극을 구비한 캐소드 링(80)과, 이 캐소드 링을 지지하는 스핀 베이스(Spin Base, 78)와, 상기 캐소드 링과 상기 스핀 베이스와의 사이에 개재된 절연체(78i)를 더 구비하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 스핀 베이스가 금속 등의 도체로 되는 경우라도, 절연체에 의해 캐소드전극과 도금전원과의 사이의 도통경로를 스핀 베이스로부터 절연시킬 수가 있다. 이 때문에, 캐소드전극과 도금전원과의 사이의 도통경로를 흐르는 전류가, 스핀 베이스나 도체로 되어 스핀 베이스에 접촉하여 있는 부재로 흐르는 일은 없다. 또한, 스핀 베이스를 통하여, 캐소드전극과 도금전원과의 사이의 도통경로를 흐르는 전류에 노이즈가 들어가는 일도 없으므로, 캐소드전극을 통하여 처리대상의 기판에 소정의 크기의 전류를 흐르게 할 수가 있다.
본 발명의 도금장치는 상기 캐소드전극과 상기 도금전원과의 사이를 액체형 상의 금속을 통하여 전기접속하는 회전접속용 콘넥터(197)를 더 구비하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 캐소드전극이 기판지지기구와 함께 회전된 경우라도, 회전접속용 콘넥터에 의해, 비회전계에 있는 도금전원과 캐소드전극과의 사이의 전기접속을 유지할 수가 있다.
액체형상의 금속은, 예를들면 수은(Hg)으로 할 수가 있다.
본 발명의 또다른 도금장치(10)는 처리대상의 기판(W)을 지지하기 위한 기판지지기구(74a∼74d)와, 이 기판지지기구에 지지된 기판에 접촉가능한 캐소드전극 (83)과, 이 캐소드전극에 전기접속된 제1의 도전경로(198)를 갖고, 상기 기판지지기구에 결합된 제1의 회전축(77)과, 상기 기판지지기구에 지지된 기판을 상기 제1의 회전축의 주위로 회전시키기 위한 회전구동기구(45)와, 제2의 도전경로(194)를 갖는 제2의 회전축(194)과, 상기 제1의 회전축과 상기 제2의 회전축과의 사이에서 회전구동력을 전달하고, 더구나 상기 제1 및 제2의 도전경로의 사이에 도전경로를 형성하는 회전력 전달기구(193, 195, 196)와, 상기 제2의 회전축의 일단에 설치되고, 상기 제2의 도전경로에 전기접속된 회전접속용 콘넥터(197)를 포함한다.
본 발명에 의하면, 회전접속용 콘넥터로부터, 제2의 도전경로, 회전력 전달기구, 및 제1의 도전경로를 거쳐서 캐소드전극에 이르는 도전경로가 형성된다. 이에 의해, 회전접속용 콘넥터에 접속된 비회전계에 있는 도금전원 등과 캐소드전극과의 사이에 도전경로를 형성할 수가 있다.
회전력 전달기구에 의해, 제1의 회전축의 회전수에 대하여 제2의 회전축의 회전수가 낮아지도록 할 수가 있다. 이에 의해, 회전접속용 콘넥터가 낮은 회전수 로 회전하도록 하여, 회전접속용 콘넥터에 걸리는 부하를 경감시키고, 회전접속용 콘넥터의 수명을 연장할 수가 있다. 회전구동기구는 제1의 회전축에 결합되어 있어도 좋고, 제2의 회전축에 결합되어 있어도 좋다.
회전접속용 콘넥터는 섭동(摺動)타입의 것(슬립 링)으로서도 좋지만, 무섭동타입의 것인 것이 바람직하다. 회전접속용 콘넥터가 무섭동타입의 것인 경우, 회전접속용 콘넥터에 접속된 비회전계에 있는 도금전원과 캐소드전극과의 사이에 흐르는 전류에 들어가는 노이즈를 적게 할 수가 있다.
상기 회전력 전달기구는, 예를들면 상기 제1의 회전축에 설치되어 적어도 일부가 도전성을 갖는 제1의 풀리(Pulley)와, 상기 제2의 회전축에 설치되어 적어도 일부가 도전성을 갖는 제2의 풀리와, 상기 제1 및 제2의 풀리 사이에 장설(張設)되어 적어도 일부가 도전성을 갖는 벨트를 포함하여도 좋다.
본 발명의 또다른 도금장치(10)는 처리대상의 기판(W)에 공급하는 처리유체를 흐르게 하기 위한 유체유로(81c)가 내부에 형성된 처리유체공급부재(203, 81b)와, 로터(Rotor, 244) 및 스테이터(Stator, 243)를 구비하고, 상기 로터와 스테이터 사이에 섭동부를 갖는 로터리 죠인트(Rotary Joint, 191)로서, 상기 처리유체공급부재에 개재되어 상기 유체유로의 일부를 이루는 주유로(主流路, 270), 및 이 주유로에서 분지한 리크(Leak)회로(271)를 갖고, 상기 섭동부가 상기 리크회로에 배치된 로터리 죠인트를 구비하고 있다.
본 발명에 의하면, 예를들면 처리대상의 기판이 처리유체공급부재의 일부와 함께 회전되어 있는 경우에서도, 로터리 죠인트를 통하여, 비회전계에 있는 처리유 체의 공급원으로부터 처리대상의 기판에 처리유체를 공급할 수가 있다. 로터리 죠인트의 주유로는 유체유로의 일부를 이루고 있으므로, 처리유체는 주유로를 흐른다.
이 때, 주유로내의 압력보다 리크유로내의 압력이 낮게 되도록 함으로써, 주유로내를 흐르는 처리유체의 일부는 리크유로로 흐른다. 섭동부가 리크유로에 배치되어 있음으로써, 섭동부에서 발생한 미립자(Particle)를, 리크회로를 통하여 로터리 죠인트의 외부로 배출할 수가 있다. 이에 의해, 섭동부에서 발생한 미립자가 처리대상의 기판에 공급되지 않도록 할 수가 있다.
본 발명의 도금장치는 거의 연직방향을 따라서 배치가능한 지축(支軸, 81b)을 갖고, 처리대상의 기판을 지지하기 위한 기판지지기구(74a∼74d)를 더 구비하고, 상기 유체유로는 상기 지축내에 형성되어 있고, 상기 로터리 죠인트는 상기 지축의 일단에 설치되어 있어도 좋다.
본 구성에 의하면, 지축이 거의 연직방향을 따라서 배치된 상태에서, 지축의 회전으로 기판지지기구를 회전시킴으로써, 기판지지기구에 지지된 처리대상의 기판을 회전시킬 수가 있다. 이 때, 지축의 일단(상단)에 설치된 로터리 죠인트를 통하여, 비회전계에 있는 처리유체의 공급원으로부터, 지축의 내부에 형성된 유체유로에 처리유체를 흐르게 할 수가 있다.
본 발명의 캐소드 링(80)은 처리대상인 기판(W)의 주연부에 접촉가능한 캐소드전극(83)을 갖는 캐소드 링(80)으로서, 이 캐소드 링내에 배치되어, 도금전원 (82)에 접속되는 제1 도전성부재(80c)와, 상기 캐소드 링내에 배치되어, 상기 캐소 드전극에 전기접속된 제2 도전성부재(80d)와, 상기 제1 도전성부재와 상기 제2 도전성부재와의 사이에 배치되어, 탄성을 가져서 상기 제1 및 제2 도전성부재에 탄성적으로 접촉함으로써, 상기 제1 도전성부재와 상기 제2 도전성부재와의 사이를 전기접속하는 제3 도전성부재(80e)를 구비하고 있다.
본 발명에 의하면, 제3 도전성부재가 제1 및 제2 도전성부재에 탄성적으로 접촉하여 있음으로써, 캐소드 링이 휘어진 경우라도, 제1 도전성부재와 제2 도전성부재와의 사이의 전기적 접속은 유지되고, 도금전원과 캐소드전극과의 사이에 전류를 흐르게 할 수가 있다. 따라서, 이 캐소드 링을 사용하여 기판에 양호하게 도금할 수가 있다.
제3 도전성부재는, 예를들면 코일스프링으로 할 수가 있다.
본 발명의 다른 캐소드 링(80)은 링형상의 지지체(80b, 80u)와,이 지지체에 구비되어, 처리대상인 기판(W)의 주연부에 접촉가능한 캐소드전극(83)과, 상기 지지체내에 배치되어, 상기 캐소드전극과 도금전원(82)과의 사이의 도통경로를 형성하는 도전성부재(80d, 80e, 80c)와, 상기 지지체와 상기 도전성부재와의 사이에 개재되어서, 상기 지지체와 상기 도전성부재와의 사이를 밀봉하여, 상기 지지체 내부로의 도금액의 침입을 방지하는 밀봉(Seal)부재(80r)를 구비하고 있다.
본 발명에 의하면, 도금전원에서 도전성부재를 거쳐 캐소드전극에 이르는 도통경로를 형성할 수 있고, 도금전원에 의한 캐소드전극이 접촉된 기판에 통전하여 기판에 전해도금을 행할 수가 있다.
또한, 밀봉부재에 의해, 지지체 내부에 도금액이 침입하는 것을 방지하여 지 지체 내부를 청정하게 유지할 수가 있다.
본 발명의 또다른 캐소드 링(80)은, 처리대상인 기판(W)의 주연부에 접촉가능한 캐소드전극(83)을 구비한 캐소드 링(80)으로서, 이 캐소드 링을 지지하여 회전하는 스핀 베이스(78)에 대하여 이 캐소드 링을 소정의 위치에 고정하기 위한 위치결정부재(78j, 79j)를 구비하고 있다.
본 발명에 의하면, 위치결정부재에 의해, 캐소드 링을 스핀베이스에 대하여 소정의 위치에 용이하게 고정할 수가 있다. 여기에서, 소정의 위치로는, 예를들면, 캐소드 링의 중심축과 스핀베이스에 의한 회전의 회전축과 거의 일치하도록 한 위치로 할 수가 있다. 이에 의해, 캐소드 링을 스핀베이스와 함께 양호하게 회전시킬 수가 있다.
본 발명의 또다른 캐소드 링(80)은 처리대상인 기판(W)의 주연부에 접촉가능한 캐소드전극(83)과, 당해 기판에 접촉하여 당해 기판을 지지하기 위한 접촉부(80a)를 구비한 캐소드 링으로서, 상기 접촉부가 경질부재로 형성되어 있고, 당해 기판의 주연부를 밀봉가능한 밀봉면(80s)을 구비하고 있다.
본 발명에 의하면, 밀봉면에 의해 기판 주연부를 밀봉하여, 기판에 대한 도금액의 접촉영역을 제한할 수가 있다.
접촉부는 경질부재로 형성되어 있으므로, 접촉부 및 그 주변부를 소형화할 수가 있다. 즉, 접촉부가 경질부재로 형성되어 있지 않은 경우, 접촉부와는 별도로 접촉부를 지지하는 부재를 기판측과는 반대측으로부터 돌려서 넣은 구성으로 하지 않으면 안되어, 접촉부 및 그 주변부가 대형화한다. 그 결과, 기판의 도금액에 접촉하는 면적이 작아지게 된다. 또한, 도금조의 가장자리로부터 도금액을 넘치게 하면서, 이 도금조에 채워진 도금액에, 접촉부가 접촉한 기판을 접촉시킬 때, 접촉를 지지하는 부재에 의해 도금액의 체류가 발생하고, 도금처리의 균일성이 열악하게 된다는 문제가 있었다.
본 발명에 의하면, 접촉부와는 별도로 접촉부를 지지하는 부재를 설치할 필요 없이, 상기의 문제를 해소할 수가 있다.
경질부재로서는, 예를들면 경질염화비닐, 경질불소수지, 폴리이미드수지 등을 사용할 수가 있다. 밀봉면은 연마처리되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 기판의 처리면과의 밀착성을 향상시킬 수가 있다.
본 발명의 또다른 도금장치(10)는 처리면에 복수의 미세한 구멍 또는 홈이 형성되어, 이 구멍 또는 홈을 피복하도록 배리어층(Barrier Layer) 및 시드층(Seed Layer)이 순서대로 형성된 거의 원형의 반도체 웨이퍼(W)의 상기 처리면에 도금을 행하기 위한 도금장치(10)로서, 처리대상의 반도체 웨이퍼를 수용가능한 카세트(C)를 배치하기 위한 카세트 스테이지(16)로서, 이 카세트 스테이지에서의 카세트의 배치위치를 규제하기 위한 카세트 가이드(51), 및 상기 카세트 스테이지 위의 소정의 위치에서의 카세트의 유무를 검지하기 위한 카세트 검지센서(52)를 구비한 카세트 스테이지와, 반도체 웨이퍼에 접촉가능한 캐소드전극(83)을 구비하고 이 캐소드전극이 접촉된 반도체 웨이퍼와 함께 회전가능한 캐소드 링(80), 및 도금액을 수용가능하게 내부에 애노드전극(76)이 배치된 도금조(61a∼61d)를 구비한 복수의 도금처리 유니트(20a∼20d)와, 배액구(排液口, 105a)가 형성되어 내부에서 반도체 웨이 퍼의 세정을 행하기 위한 컵(101), 이 컵내에서 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 웨이퍼지지부(102), 이 컵내에서 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 웨이퍼지지부(102), 이 웨이퍼지지부에 지지된 반도체 웨이퍼를 회전하기 위한 웨이퍼 회전기구(103), 및 상기 웨이퍼지지부에 지지된 반도체 웨이퍼의 표면에 후처리약액을 포함하는 세정액을 공급하는 세정액공급노즐(102d, 107)을 구비하고, 상기 컵에 내부의 공기를 배기하기 위한 배기기구가 접속된 복수의 세정유니트(22a, 22b)와, 반도체 웨이퍼를 거의 수평으로 지지할 수 있는 신축가능한 아암(41, 42), 이 아암을 상하이동하는 상하이동기구(24), 및 이 아암에 지지된 반도체 웨이퍼를 거의 수평한 면내에서 회전하는 수평회전기구(25)를 구비하고, 상기 도금처리유니트로 도금처리가 행해진 반도체 웨이퍼를 상기 세정유니트로 반송하는 웨이퍼반송기구(TR)와, 상기 세정유니트로 사용되는 후처리약액을 수용하는 후처리약액탱크(290), 이 후처리약액탱크를 내부에 수용하기 위한 탱크 인클로저(Tank Enclosure, 291), 및 상기 후처리약액탱크로부터 누출한 후처리약액을 받기 위한 통(桶, 292)을 구비하고, 상기 탱크 인클로저에 내부를 배기하기 위한 배기관(297)이 접속된 후처리약액공급부(4)와, 상기 도금처리유니트에서 사용되는 도금액의 특정의 미량성분에 대하여 분석하기 위하여 당해 도금액을 수용가능한 분석컵(336), 및 이 분석컵내에 배치된 백금회전전극(308)을 구비한 미량성분분석부(3)와, 상기 도금처리유니트, 상기 세정유니트, 및 상기 웨이퍼 반송기구를 포함하는 웨이퍼처리부(12)가 내부에 수용된 인클로저(30)로서, 내부를 외부환경과 격리하기 위한 격벽 및 상기 웨이퍼처리부를 지지하는프레임(37)을 구비하고, 상부에 필터(31)가 설치되어 있고, 반도체웨이퍼 또는 반도체 웨이퍼를 수용가능한 카세트의 반입 및 반출을 행하기 위한 반입/반출구(Wh), 순수배관(純水配管, 32)을 삽통하기 위한 순수배관 삽통구(揷通口, 32h), 압축공기배관(33)을 삽통하기 위한 압축공기배관 삽통구(33h), 상기 인클로저의 하부에 형성되어 내부를 배기하기 위한 배기용 개구(36), 및 상기 인클로저안을 배기하기 위한 배기배관(34, 35)을 접속하기 위한 배기배관 접속구(34h, 35h)가 형성되어, 상기 필터를 통하여 내부에 도입된 공기가 상기 배기용 개구 및 상기 배기배관 접속구에 접속된 배기배관으로부터 배출되도록 구성된 인클로저와, 복수의 인쇄기판(155P), 중앙연산처리장치(155C), 반도체 및 자성체로 되는 기록매체를 갖고 적어도 일부를 고급언어로 기술한 도금장치 제어프로그램이 격납된 기억장치 (155M), 직렬포트(Serial Port) (280, 281), 영문자입력용 키 및 숫자입력용 키를 포함하는 키보드(157), 및 디스플레이(156)를 구비하여, 상기 도금장치 전체를 제어하는 시스템 콘트롤러(155)를 구비하고 있다.
본 발명에 의하면, 1대의 도금장치에 의해, 도금처리유니트에 의한 도금처리 및 세정유니트에 의한 세정처리를 행할 수가 있다.
카세트 스테이지 위에 배치된 카세트에는, 미처리의 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 '웨이퍼' 라고 함) 와 도금처리 및 세정처리가 행해진 웨이퍼를 수용할 수가 있다.
카세트 가이드에 의해, 카세트를 카세트 스테이지 위의 소정의 위치에 용이하게 배치할 수 있다. 이에 의해, 시스템 콘트롤러의 기억장치에 미리 기억된 카세트의 위치정보에 근거하고, 웨이퍼반송기구의 아암이 카세트 스테이지에 배치된 카세트에 액세스(Access)하여 웨이퍼의 반입/반출을 행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 카세트 검지센서에 의해 카세트 스테이지 위의 카세트의 유무를 검지할 수 있으므로, 카세트가 배치되어 있지 않은 카세트 스테이지에 카세트가 배치되어 있는 것으로 하여, 웨이퍼반송기구의 아암이 액세스하는 사태를 회피할 수가 있다.
도금처리유니트에서는, 카세트전극이 접촉된 웨이퍼를, 도금조에 수용된 도금액에 접촉시키고, 캐소드전극과 애노드전극과의 사이에 통전함으로써, 당해 웨이퍼에 전해도금으로써 금속(예를들면, 구리)막을 형성할 수가 있다.
세정유니트에서는, 예를들면 후처리약액에 의해 웨이퍼의 표면에 부착하여 있는 오염물을 제거하여, 웨이퍼를 청정하게 할 수가 있다. 이 때, 웨이퍼지지부에 지지된 웨이퍼를, 웨이퍼 회전기구에 의해 회전시키면서, 세정액공급 노즐로부터 당해 웨이퍼로 향하여 세정액을 공급함으로써, 웨이퍼를 균일하게 세정할 수가 있다. 웨이퍼의 세정시에 발생하는 세정액의 미스트(Mist) 등은 컵에 접속된 배기기구에 의해 도금장치의 외부로 배출할 수가 있다.
세정액은 후처리약액 이외에 순수을 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 세정액공급노즐은 후처리약액을 공급하기 위한 것과 순수한 물을 공급하기 위한 것을 포함하여 있어도 좋다.
웨이퍼반송기구는 도금처리유니트로부터 세정유니트에 웨이퍼를 반송할 수 있으므로, 웨이퍼에 대하여 도금처리와 세정처리를 연속하여 행할 수가 있다. 웨이퍼 반송기구는 카세트 스테이지에 배치된 카세트와 도금처리유니트나 세정유니트와의 사이에서 웨이퍼를 반송가능한 것으로 하여도 좋다. 이 경우, 카세트에 수용 된 미처리의 웨이퍼는 시스템 콘트롤러의 제어에 의해, 예를들면 웨이퍼 반송기구에 의해 도금처리유니트 및 세정유니트에 순차 반송되고, 도금처리와 세정처리가 자동적으로 연속하여 행해진 후, 다시 카세트에 수용되는 것으로 할 수가 있다.
후처리약액공급부에 있어서, 후처리약액탱크내에 수용된 후처리약액의 잔량이 적어진 경우, 이 후처리약액탱크를 충분한 양의 후처리약액이 수용된 후처리약액탱크로 변환할 수가 있다. 후처리약액탱크는 탱크 인클로저내에 수용되어 있으므로, 상기의 후처리약액탱크의 교환작업시 등에, 후처리약액이 비산하여도 탱크 인클로저 밖으로 후처리약액이 퍼지는 것이 어렵다. 더욱이, 탱크 인클로저내에서 발생한 후처리약액의 증기나 미스트를 도금장치의 외부로 배출할 수가 있다.
통의 용적은 후처리약액탱크의 용적(후처리약액탱크가 복수개 구비되어 있는 경우는, 복수의 후처리약액탱크의 용적의 합)과 동등이상인 것이 바람직하다. 이 경우, 후처리약액탱크내의 후처리약액이 전량 누출하여도, 이들의 후처리약액은 전부 통안에 수용된다.
미량성분분석부에 있어서, 백금회전전극을 사용하여 분석컵에 수용된 도금액의 CVS(Cyclic Voltammetric Stripping) 분석, 또는 CPVS(Cyclic Pulse Voltammetric Stripping)분석을 행할 수가 있다. 도금액이 미량성분으로서 도금을 촉진하는 첨가제(이하, '촉진제' 라고 함)나, 도금을 제어하는 첨가제(이하, '억제제' 라고 함)을 포함하여 있는 경우, CVS분석이나 CPVS분석에 의해, 촉진제나 억제제의 정량분석을 행할 수가 있다.
분석의 결과, 촉진제나 억제제의 농도가 소정의 농도범위의 하한보다 낮은 경우는, 촉진제 또는 억제제를 포함하는 적당한 양의 보충액을 도금액에 보충하여, 촉진제나 억제제의 농도가 소정의 농도범위에 들어가도록 할 수가 있다. 이와같이 촉진제나 억제제의 농도가 적정하게 된 도금액을 사용하여, 웨이퍼에 양호하게 도금을 행할 수가 있다.
웨이퍼처리부는 인클로저내에 수용되어 있으므로, 외부환경으로부터 격리된 청정한 분위기중에서, 도금처리나 세정처리 등의 처리를 행할 수가 있다. 배기배관을 통하여 인클로저 안을 배기함으로써, 인클로저 안을 음압(감압상태)으로 하고, 외부의 공기가 필터에 의해 이물이 제거되어서 인클로저 내부에 들어가도록 할 수가 있다.
또한, 인클로저 외부의 공기를 팬에 의해 필터를 통하여 인클로저 내부로 밀어넣고, 배기용 개구로부터 배출되도록 할 수가 있다. 이에 의해, 인클로저 안에서는, 청정한 공기의 다운플로우(Downflow)가 발생한다.
인클로저에 형성된 순수 배관삽통구를 삽통하여 배설된 순수 배관에 의해 웨이퍼처리부에 순수한 물을 공급할 수가 있다. 순수한 물은, 예를들면 세정유니트에서의 세정 등에 사용할 수가 있다. 도금처리유니트나 세정유니트 등에서 사용되는 구동부의 일부는 공기식 구동에 의한 것으로 할 수가 있고, 이들의 구동부를 구동하기 위한 압축공기는 인클로저에 형성된 압축공기 배관삽통구를 삽통하여 배설된 압축공기배관에 의해 공급될 수가 있다.
이 도금장치의 동작은, 시스템 콘트롤러의 기억장치에 격리된 도금장치 제어프로그램에 의해 제어할 수가 있고, 예를들면 미처리의 웨이퍼에 대하여 도금처리 및 세정처리를 연속하여 자동적으로 실행할 수가 있다. 디스플레이는 도금장치의 상태(웨이퍼의 처리상황 등)를 표시시킬 수 있는 것이어도 좋다. 키보드는 그를 사용하여 조작자가 웨이퍼의 처리조건 등을 입력할 수 있는 것이어도 좋다. 이상의 내용으로부터, 이와같은 도금장치는 조작이 용이하고, 더구나 생산성이 높다.
본 발명의 도금장치는, 상기 도금조의 상단부와 상기 캐소드 링의 상기 도금조에 대향하는 부분이 상보형상으로 형성되어 있고, 상기 도금조의 상단과 상기 캐소드 링과의 간섭을 회피한 상태에서, 상기 캐소드전극이 접촉된 처리대상의 반도체 웨이퍼의 하면위치와, 상기 도금조의 상단위치를 거의 일치할 때 까지 근접가능하게 하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 도금조의 상단부와 캐소드 링의 도금조에 대향하는 부분(하부)이 상보형상으로 되어 있음으로써, 도금조의 상단부와 캐소드 링이 간섭하지 않도록, 캐소드전극이 접촉된 웨이퍼를, 도금조에 채어져서 도금조의 가장자리로부터 부풀어 오른 도금액에 접촉시킬 수가 있다.
더욱이, 캐소드전극이 접촉된 웨이퍼의 하면위치는 도금조 상단위치에 거의 일치시킬 수가 있으므로, 도금처리시에서의 웨이퍼 하면과 도금조 상단과의 틈을 좁게(예를들면, 0.3mm∼1.0mm)할 수가 있다. 이 경우, 도금조내에 도금액이 계속공급되면, 웨이퍼 하면 근방에서의 도금액의 흐름은 웨이퍼 하면을 따라서 웨이퍼 주연부까지 흐르는 층류로 되고, 도금조 상단과 웨이퍼 하면과의 틈으로부터 도금조 밖으로 흘러 나간다.
웨이퍼와 도금액과의 사이에 기포가 들어간 경우라도, 이와같은 기포는 도금 액과 함께 도금조 밖으로 흐른다. 도금액이 웨이퍼하면을 따라서 웨이퍼주연부까지 흐르는 층류로 되는 것과 웨이퍼 하면에 기포가 존재하지 않는 것에 의해, 도금에 의한 막은 균일하게 된다.
본 발명의 도금장치는 상기 도금조의 상방에 배치가능하고, 처리대상의 반도체웨이퍼를 지지하여 상기 도금조에 수용된 도금액에 당해 반도체 웨이퍼를 접촉가능한 웨이퍼지지기구(74a∼74d)와, 상기 도금조의 바닥보다 낮은 높이위치에 거의 수평으로 배치되어 상기 웨이퍼 지지기구에 결합된 회동축(223)을 포함하고, 상기 웨이퍼지지기구를 상기 회동축의 회전으로 회동시켜서, 상기 웨이퍼지지기구를 상기 도금조의 상방과 상기 도금조의 상방으로부터 퇴피한 위치 사이로 이동시키는 것이 가능한 퇴피기구(222a, 44a)를 더 구비하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 퇴피기구에 의해 웨이퍼지지기구를, 도금처리시에는 도금조의 상방에 배치하고, 보수할 때 등에는 도금조의 상방으로부터 퇴피한 위치로 할 수가 있다.
캐소드 링은 웨이퍼지지기구의 일부를 이루는 것이어도 좋다.
본 발명의 도금장치는 상기 도금조내에서, 상기 애노드전극보다 높은 높이위치에 배치된 수지로 되는 메쉬부재(49)와, 처리대상의 반도체웨이퍼를 지지하여, 당해 반도체웨이퍼를, 상기 도금조에 충만된 도금액에 접촉하는 도금처리위치에 배치가능한 웨이퍼지지기구(74a∼74d)를 더 구비하고, 상기 도금처리위치에서의 반도체웨이퍼와 상기 메쉬부재와의 간격이 0.5mm 내지 30mm 이라도 좋다.
본 구성에 의하면, 도금처리시에 애노드전극과 웨이퍼 지지기구에 지지된 웨 이퍼와의 사이에 메쉬부재가 존재하는 것으로 되고, 애노드와 웨이퍼와의 사이의 저항치는 웨이퍼의 처리면의 저항치에 비하여 크게 된다. 이에 의해, 웨이퍼와 도금액과의 계면을 넘어서 웨이퍼로 흐르는 전류의 크기가 웨이퍼 각부에서 균일하게 된다. 따라서, 도금에 의한 막의 두께는 거의 균일하게 된다.
또한, 도금조의 바닥에 연통접속된 배관 등에 의해, 도금조에 도금액이 도입되도록 되어 있는 경우, 도금액은 도금조 속을 하방에서 상방으로 흐른다. 이 때, 도금액중의 이물은 메쉬부재에 의해 제거될 수가 있다. 또한, 도금조의 하방에서 상승하여 있는 도금액은 메쉬부재에 의해 정류되어서 거의 균일한 상승류로 된다.
더욱이, 처리위치에서의 웨이퍼와 메쉬부재와의 간격이 0.5mm 내지 30mm로 근접하여 있음으로써, 도금액에 접촉된 웨이퍼가 회전된 때에, 웨이퍼로 이동되는 도금액의 영역이 좁게 규제된다. 이에 의해, 도금에 대하여 바람직하지 않은 과발생이 억제되고, 도금에 의한 막의 두께를 균일하게 할 수가 있다.
본 발명의 도금장치는 상기 도금조의 바닥에 형성된 도금액 도입구(54)로부터 도입된 도금액을, 상기 도금조내에 분산시키는 샤워헤드(75)와, 상기 도금조내에서 상기 샤워헤드보다 높은 높이위치에 배치된 수지로 되는 메쉬부재(49)를 더 구비하고, 상기 애노드전극이 메쉬형상의 형상을 가지고 있고, 상기 샤워헤드와 상기 메쉬부재와의 사이의 높이위치에 배치되어 있어도 좋다.
본 구성에 의하면, 샤워헤드에 의해, 도금조내에 다양한 방향(각도)으로 도금액을 분산시켜서 도입할 수가 있다. 또한, 도금액은 도금조의 바닥에 형성된 도금액 도입구로부터 도금조내에 도입되므로, 도금액은 도금조내에서 하방으로부터 상방으로 향하는 상승류로 되어 흐른다. 애노드전극은 메쉬형상이므로, 도금액은 애노드전극을 통전하여 상승할 수가 있다.
도금액은 더 상승하여, 애노드전극보다 높은 높이위치에 배치된 메쉬부재를 통과하여 상방으로 흐른다. 이 때, 도금액은 정류되어 균일한 상승류로 된다. 따라서, 이와같은 도금액에 웨이퍼를 접촉시켜서 도금함으로써, 도금에 의한 막의 균일성을 향상시킬 수가 있다.
본 발명의 도금장치는 도금처리시에 상기 캐소드전극에 캐소드 세정액을 공급하여 당해 캐소드전극을 세정하는 캐소드 세정액공급기구(81)을 더 구비하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 캐소드전극에 캐소드 세정액을 공급하여 세정하고, 캐소드전극이 청정한 상태에서 도금처리를 할 수가 있다.
본 발명의 도금장치는 상기 도금장치에 있어서 도금액의 침입이 제한되어 있는 제한영역(80f)으로서, 액체의 입구 및 출구를 갖는 제한영역에 액체를 공급하는액체공급기구(81)와, 상기 제한영역의 출구에서 나온 액체의 도전율을 측정가능한 도전율계(212)를 더 구비하여도 좋다.
도금액은, 통상 제한영역에 침입하지 않도록 규제되어 있는 것으로 할 수가 있다. 본 구성에 의하면, 어떤 이유에 의해 제한영역에 도금액이 침입하면, 이 도금액은 액체공급기구로써 공급된 액체와 함께 흘러서 도전율계에 이른다. 액체공급기구로써 공급되는 액체의 도전율과 도금액의 도전율이 다른 경우, 도전율계로 측정되는 도전율에 의해, 제한영역, 즉 도금액이 통상 침입하지 않도록 되어 있는 영역에 도금액이 침입한 것을 알 수가 있다.
제한영역은, 예를들면 캐소드 링에 있어서, 도금액의 침입이 제한되어 있는 영역이라도 좋다. 또한, 제한영역은 출구 및 입구를 갖는 구멍의 내부이라도 좋고, 표면을 액체가 흐를 수 있는 평면적인 영역이라도 좋다.
본 발명의 도금장치는 상기 도금조의 주위에 배치되어, 이 도금조로부터 넘친 도금액을 회수하는 회수조(62a∼62d)와, 이 회수조의 주위에 배치되어, 도금처리시에 처리대상의 반도체 웨이퍼에 접촉된 상기 캐소드전극을 세정하기 위한 캐소드 세정액을 회수하는 캐소드 세정액회수조(210)를 더 구비하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 회수조 및 캐소드 세정액회수조에 의해, 도금액과 캐소드세정액을 분별하여 회수할 수가 있다.
본 발명의 도금장치는 상기 애노드전극과 상기 캐소드전극과의 사이에 전압을 인가하기 위한 도금전원(82)을 더 구비하고, 상기 애노드전극 및 상기 캐소드전극과 상기 도금전원과의 도통경로가 접지로부터 절연되어 있어도 좋다.
본 구성에 의하면, 애노드전극 및 캐소드전극과 도금전원과의 도통경로가 접지에 접속되어 있지 않음으로써, 도금장치에 있어서 소망하지 않는 부분에 전류가 흐르거나, 애노드전극 및 캐소드전극과 도금전원과의 사이로 흐르는 전류에 노이즈가 들어가거나 하는 것을 회피할 수가 있다.
본 발명의 도금장치는 상기 도금처리유니트가 처리대상의 반도체 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼지지기구(74a∼74d)와, 상기 캐소드전극에 전기접속된 제1의 도전경로(198)를 갖고, 상기 웨이퍼지지기구에 결합된 제1의 회전축(77)과, 상기 웨이 퍼 지지기구에 지지된 반도체 웨이퍼를 상기 제1의 회전축의 주위로 회전시키기 위한 회전구동기구(45)와, 제2의 도전경로(194)를 갖는 제2의 회전축(194)과, 상기 제1의 회전축과 상기 제2의 회전축과의 사이에서 회전구동력을 전달하고, 더구나 상기 제1 및 제2의 도전경로의 사이에 도전경로를 형성하는 회전력전달기구(193, 195, 196)와, 상기 제2의 회전축의 일단에 설치되고, 상기 제2의 전달경로에 전기접속된 회전접속용 콘넥터(197)를 더 구비하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 회전접속용 콘넥터로부터, 제2의 도전경로, 회전력전달기구, 및 제1의 도전경로를 거쳐 캐소드전극에 이르는 도전경로가 형성된다. 이에 의해, 회전접속용 콘넥터에 접속된 비회전계에 있는 도금전원 등과 캐소드전극과의 사이에 도전경로를 형성할 수가 있다.
회전력전달기구에 의해, 제1의 회전축의 회전수에 대하여 제2의 회전축의 회전수를 낮게 되도록 할 수가 있다. 이에 의해, 회전접속용 콘넥터가 낮은 회전수로 회전하도록 하여, 회전접속용 콘넥터에 걸리는 부하를 경감시키고, 회전접속용 콘넥터의 수명을 연장할 수가 있다.
본 발명의 도금장치는 상기 도금처리유니트가 처리대상의 웨이퍼에 공급하는 처리유체를 흐르게 하기 위한 유체유로(81c)가 내부에 형성된 처리유체공급부재 (203, 81b)와, 로터(244) 및 스테이터(243)를 구비하고, 상기 로터와 상기 스테이터와의 사이에 섭동부를 갖는 로터리 죠인트(191)로서, 상기 처리유체공급부재에 개재되어, 상기 유체유로의 일부를 이루는 주유로(270), 및 이 주유로로부터 분지한 리크유로(271)를 갖고, 상기 섭동부가 상기 리크유로에 배치된 로터리 죠인트를 더 구비하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 예를들면 처리대상의 웨이퍼가 처리유체 공급부재의 일부와 함께 회전되고 있는 경우라도, 로터리 죠인트를 통하여 비회전계에 있는 처리유체의 공급원으로 처리대상의 웨이퍼에 처리유체를 공급할 수가 있다. 섭동부가 리크유로에 배치되어 있음으로써, 섭동부에서 발생한 미립자를, 리크유로를 통하여 로터리 죠인트의 외부로 배출할 수가 있다. 이에 의해, 섭동부에서 발생한 미립자가 처리대상의 웨이퍼에 공급되지 않도록 할 수가 있다.
본 발명의 도금장치는, 상기 캐소드 링이 이 캐소드 링내에 배치되어, 도금전원(82)에 접속되는 제1 도전성부재(80c)와, 상기 캐소드 링내에 배치되어, 상기 캐소드전극에 전기접속된 제2 도전성부재(80d)와, 상기 제1 도전성부재와 상기 제2 도전성부재와의 사이에 배치되어, 탄성을 가져서 상기 제1 및 제2 도전성부재에 탄성적으로 접촉함으로써 상기 제1 도전성부재와 상기 제2 도전성부재와의 사이를 전기접속하는 제3 도전성부재(80e)를 구비하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 제3 도전성부재가 제1 및 제2 도전성부재에 탄성적으로 접촉하여 있음으로써, 캐소드 링이 휘어진 경우라도, 제1 도전성부재와 제2 도전서어부재와의 사이의 전기적 접속은 유지되고, 도금전원과 캐소드전극과의 사이에 전류를 흐르게 할 수가 있다.
본 발명의 도금장치는 상기 캐소드전극이 반도체웨이퍼의 주연부에 접촉가능하고, 상기 캐소드 링은 상기 캐소드전극을 지지하는 링형상의 지지체(80b, 80u)와, 상기 지지체내에 배치되어, 상기 캐소드전극과 도금전원(82)과의 사이의 도통 경로를 형성하는 도전성부재(80d, 80e, 80c)와, 상기 지지체내에 배치되고, 상기 캐소드전극과 도금전원(82)과의 사이의 도통경로를 형성하는 도전성부재(80d, 80e, 80c)와, 상기 지지체와 상기 도전성부재와의 사이에 개재되어서, 상기 지지체 내부에 도금액이 침입하지 않도록 밀봉하는 밀봉부재(80r)를 구비하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 도금전원에서 도전성부재를 거쳐 캐소드전극에 이르는 도통경로를 형성할 수가 있고, 도금전원에 의해 캐소드전극이 접촉된 웨이퍼에 통전하여 웨이퍼에 전해도금을 행할 수가 있다.
또한, 밀봉부재에 의해, 지지체 내부에 도금액이 침입하는 것을 방지하여, 지지체 내부를 청정하게 유지할 수가 있다.
본 발명의 도금장치는 상기 도금처리유니트가 상기 캐소드 링을 지지하는 스핀 베이스(78)를 더 구비하고 있고, 상기 캐소드 링은 상기 스핀 베이스에 대하여 이 캐소드 링을 소정의 위치에 고정하기 위한 위치결정 부재(78j, 79j)를 더 구비하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 위치결정부재에 의해, 캐소드 링을 스핀 베이스에 대하여 소정의 위치에 용이하게 고정할 수가 있다. 여기에서, 소정의 위치로는, 예를들면 캐소드 링의 중심축과 스핀 베이스에 의한 회전의 회전축이 거의 일치하도록 한 위치로 할 수가 있다. 이에 의해, 캐소드 링을 스핀 베이스와 함께 양호하게 회전시킬 수가 있다.
본 발명의 도금장치는 상기 캐소드전극이 반도체 웨이퍼의 주연부에 접촉가능하고, 상기 캐소드 링은 반도체 웨이퍼에 접촉하여 반도체 웨이퍼를 지지하기 위 한 접촉부(80a)를 더 구비하고 있고, 상기 접촉부는 경질부재로 형성되어 있고, 반도체웨이퍼의 주연부를 밀봉가능한 밀봉면(80s)을 구비하여도 좋다.
본 구성에 의하면, 밀봉면에 의해 웨이퍼주연부를 밀봉하여, 웨이퍼에 대한 도금액의 접촉영역을 제한할 수가 있다.
접촉부는 경질부재로 형성되어 있으므로, 접촉부 및 그 주변부를 소형화할 수가 있다.
본 발명에서의 상술한, 또는 그밖의 목적, 특징 및 효과는 첨부도면을 참조하여 다음에 기술하는 실시예의 설명에 의해 보다 명백하게 된다.
도1은 본 발명의 일실시형태에 관한 도금장치(10)의 구성을 나타내는 블럭도이다.
이 도금장치(10)는 도금액을 사용하여 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 '웨이퍼' 라고 함)의 표면에 도금처리를 행하거나, 도금후의 웨이퍼의 주연부를 에칭(소위, 베벨 에칭(Bevel Etching))하기 위한 웨이퍼처리부(1), 도금액에 구리이온을 공급하기 위한 구리공급원을 구비하여 도금액의 주성분농도를 관리하는 주성분관리부 (2), 도금액의 미량성분을 관리하기 위한 미량성분관리부(3), 및 도금후의 후처리에 사용되는 후처리약액을 웨이퍼처리부(1)에 공급하기 위한 후처리약액공급부(4)를 구비하고 있다. 이 도금장치(10)는 클린룸(Clean Room) 안에 설치되어 사용된다.
웨이퍼처리부(1)에서 사용되는 도금액은 지지전해질로서의 황산, 목적금속인 구리의 이온, 산화환원제로서의 철, 및 물을 주성분으로서 포함하고 있고, 염소, 도금을 촉진하는 첨가제(광택제(Brightener)), 도금을 억제하는 첨가제(억제제 (Suppressor)) 등을 미량성분으로서 포함하고 있다.
웨이퍼처리부(1)와 주성분관리부(2)의 사이에는, 이들의 사이에서 도금액을 쌍방향으로 이송하기 위한 2개의 도금액이송관(P12a, P12b)이 배설되어 있다. 마찬가지로, 웨이퍼처리부(1)와 미량성분관리부(3)의 사이에는, 이들의 사이에서 도금액을 쌍방향으로 이송하기 위한 샘플링관(322) 및 보충관(324)이 배설되어 있다. 또한, 웨이퍼처리부(1)와 후처리약액공급부(4)의 사이에는, 후처리약액공급부(4)로부터 웨이퍼처리부(1)로 후처리약액을 이송하기 위한 후처리약액배관(P14)이 배설되어 있다.
웨이퍼처리부(1)는 도금장치(10) 전체를 제어하기 위한 시스템 콘트롤러를 구비하고 있다. 웨이퍼처리부(1)와, 주성분관리부(2), 미량성분관리부(3), 및 후처리약액공급부(4)는 각각 신호선 L12, L13, L14로 접속되어 있고, 웨이퍼처리부 (1)에 구비된 시스템 콘트롤러에 의해, 주성분관리부(2), 미량성분관리부(3), 및 후처리약액공급부(4)의 동작이 제어되도록 되어 있다.
미량성분관리부(3)는 샘플링관(322)을 통하여, 웨이퍼처리부(1)에서 사용되고 있는 도금액을 미량성분관리부(3) 안으로 이송(샘플링)할 수 있다. 미량성분관리부(3)는 분석컵을 구비하고 있고, 이 분석컵에 의해 웨이퍼처리부(1)로부터 이송된 도금액의 적어도 1종류의 미량성분에 관하여, CVS(Cyclic Voltammetric Stripping)분석할 수가 있다.
미량성분관리부(3)는 미량성분관리 콘트롤러를 구비하고 있고, 이 미량성분 관리 콘트롤러에 의해, CVS 분석의 결과에 근거하여, 웨이퍼처리부(1) 내의 도금액의 당해 미량성분이 소정의 농도범위로 되도록 보충할 미량성분의 양을 연산에 의해 구할 수가 있다. 더욱이, 미량성분관리 콘트롤러의 제어에 의해, 구해진 양의 당해 미량성분을 보충관(324)을 통하여 웨이퍼처리부(1) 내의 도금액에 보충할 수가 있다.
후처리약액공급부(4)는 후처리약액을 수용하는 약액탱크와, 이 약액탱크에 수용된 후처리약액을 웨이퍼처리부(1)에 공급하는 약액공급수단을 포함하고 있다. 후처리약액은, 예를들면 베벨 에칭을 행할 때에 사용되는 에칭액이나 세정액 등이다.
도2는 웨이퍼처리부(1)의 도해적인 평면도이다.
웨이퍼처리부(1)는 웨이퍼(W)의 표면에 도금에 의해 구리박막을 형성하고, 그 후 이 웨이퍼(W) 주연부의 구리박막을 에칭으로써 제거하고, 더욱이 웨이퍼(W) 전면을 세정처리하기 위한 장치이다.
수평방향으로 따르는 직선형상의 제1 반송로(14)를 따라서, 웨이퍼 반입/반출부(19)가 배치되어 있다. 웨이퍼 반입/반출부(19)에는 처리대상의 웨이퍼(W)를 수용할 수 있는 카세트(C)를 각 1개씩 배치할 수 있는 복수(이 실시형태에서는 4개)의 카세트 스테이지(16)가 제1 반송로(14)를 따라서 배열되어 있다. 웨이퍼(W)는, 예를들면 거의 원형의 형상을 갖고, 처리면(도금을 행하는 면)에 다수의 미세한 구멍 또는 홈을 갖고, 그 위에 배리어층과 구리로 되는 시드층이 형성된 것으로 할 수가 있다.
한편, 제1 반송로(14)에 직교하는 수평방향을 따라서, 직선형상의 제2 반송로(15)가 설치되어 있다. 이 제2 반송로(15)는, 이 실시형태에서는, 제1 반송로 (14)의 거의 중간위치에서 연장되어 있다. 제2 반송로(15)의 한쪽의 측방에는 제2 반송로(15)를 따라서 배열된 4개의 도금처리유니트(20a∼20d)를 구비한 도금처리부 (12)가 배치되어 있다. 각 도금처리유니트(20a∼20d)는 웨이퍼(W) 표면에 구리도금을 행할 수가 있다.
또한, 제2 반송로(15)의 다른쪽의 측방에는, 제2 반송로(15)를 따라서 배열된 2개의 베벨 에칭유니트(21a, 21b) 및 2개의 세정유니트(스핀 세정유니트, 22a, 22b)를 구비한 후처리부(13)가 배치되어 있다. 베벨 에칭유니트(21a, 21b)는 웨이퍼(W) 주연부에 에칭처리를 행할 수가 있고, 세정유니트(22a, 22b)는 웨이퍼(W)의 양면을 세정할 수가 있다.
제1 반송로(14) 및 제2 반송로(15)는 T자형상의 반송로를 형성하고 있어서, 이 T자형상의 반송로에는 1대의 반송로봇(TR)이 배치되어 있다. 반송로봇(TR)은 제2 반송로(15)를 따라서 배설된 반송 가이드레일(17)과 반송 가이드레일(17)을 따라서 이동가능한 로봇 본체(18)를 구비하고 있다. 반송로봇(TR)의 동작은 반송콘트롤러(29)에 의해 제어되도록 되어 있다.
로봇 본체(18)는 제1 반송로(14)를 따라서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있음과 함께, 제2 반송로(15)를 따라서 웨이퍼(W)를 반송할 수가 있다. 따라서, 로봇 본체(18)는 카세트 스테이지(16)에 배치된 카세트(C)에 액세스하여 웨이퍼(W)의 출입을 행할 수 있음과 함께, 도금처리유니트(20a∼20d) 중 어느 한쪽의 전방까지 반 송되어서, 당해 도금처리유니트(20a∼20d)로 반입되어 도금처리가 행해진다. 다음에, 도금처리가 끝난 웨이퍼(W)가 로봇 본체(18)에 의해 당해 도금처리유니트(20a∼20d)로부터 반출되어, 베벨 에칭유니트(21a, 21b) 중 어느 한쪽으로 반입되어서 베벨 에칭처리가 행해진다.
이어서, 베벨 에칭처리가 끝난 웨이퍼(W)가 로봇 본체(18)에 의해 당해 베벨 에칭유니트(21a, 21b)로부터 반출되어 제2 반송로(15)를 따라서 반송되고, 세정유니트(22a, 22b)중 어느 한쪽으로 반입되어서 세정처리가 행해진다.
더욱이, 세정처리가 끝난 웨이퍼(W)가 로봇 본체(18)에 의해 당해 세정유니트(22a, 22b)로부터 반출되어, 제2 반송로(15)를 제1 반송로(14)로 향하여 반송된다. 제1 반송로(14)에 도달하면, 로봇 본체(18)는 이 반송로(14)를 따라서 이동함으로써, 카세트 스테이지(16)중 어느 한쪽에 배치된 카세트(C)의 전방으로 이동하여 당해 카세트(C)에 웨이퍼(W)를 반입한다.
도3은 웨이퍼처리부(1)의 인클로저(30)의 구조를 나타내는 도해적인 사시도이다.
인클로저(30)는 내부를 외부환경과 격리하기 위한 복수의 격벽(경계면)에 의해, 외형이 거의 직방체로 형성되어 있다. 인클로저(30)내에서 제2 반송로(15)와 도금처리부(12)의 사이, 및 제2 반송로(15)와 후처리부(13)의 사이는, 각각 격벽이 설치되어 있고, 웨이퍼(W)의 수도(受渡)를 행하는 때 이외는 이 격벽에 의해 제2 반송로(15)가 배치된 공간과 도금처리부(12) 안의 공간 및 후처리부(13) 안의 공간과의 사이는 차단되어 있다.
인클로저(30) 상부의 격벽에는, 공기중의 이물을 제거하는 필터(31)가 설치되어 있다. 필터(31)는 카세트 스테이지(16), 제1 반송로(14), 및 제2 반송로(15)의 상방에 배치된 제1 필터(31a)와, 후처리부(13)의 상방에 배치된 제2 필터(31b)를 포함하고 있다. 제1 필터 31a의 상방에는 도시하지 않은 팬이 설치되어 있어, 인클로저(30) 외부의 공기를 인클로저(30) 안으로 압입하도록 되어 있다.
제1 반송로(14)의 카세트 스테이지(16)측은 격벽으로 구획되어 있다. 이 격벽에는 웨이퍼 반입/반출구(Wh)가 형성되어 있고, 제1 반송로(14)측으로부터 카세트 스테이지(16) 위에 배치된 카세트(C)에 대하여, 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 행할 수 있도록 되어 있다.
인클로저(30)에 있어서, 제2 반송로(15)의 하방에 위치하는 부분에는, 제2 반송로(15)의 길이방향을 따라서 연장되는 복수의 슬릿형상의 개구(36)가 형성되어 있다. 제2 반송로(15)가 배치된 공간은 인클로저(30) 및 그 내부의 격벽으로 분리되어 있으므로, 제1 필터(31a)를 통하여 인클로저(30) 안으로 공기가 압입되면, 제2 반송로(15)가 배치된 공간은 양(+)압으로 되고, 내부의 공기는 개구(36)에서 인클로저(30) 외부로 배출된다. 이에 의해, 제2 반송로(15)가 배치된 공간내부에서는, 상방에서 하방으로 향하여 흐르는 공기의 흐름(다운플로우)이 발생한다.
제2 반송로(15)가 배치된 공간내에서는, 약액 등은 사용되지 않으므로, 이 공간을 통과함으로써 공기는 오염되지 않는다. 이를 위하여, 제2 반송로(15)가 배치된 공간내의 공기는 개구(36)로부터 인클로저(30) 주변으로 배출되도록 되어 있다.
인클로저(30)의 카세트 스테이지(16)측과는 반대측의 측면에 있어서, 도금처리부(12)를 에워싸고 있는 격벽의 하부, 및 후처리부(13)를 에워싸고 있는 격벽의 하부에는 각각 배기구(34h, 35h)가 형성되어 있다. 배기구(34h, 35h)에는 각각 배기배관(34, 35)의 일단이 접속되어 있고, 배기배관(34, 35)의 타단은 공장내의 배기설비배관에 접속되어 있다. 이리하여, 도금처리부(12) 안과 후처리부(13) 안에서 도금액이나 후처리약액에 노출될 가능성이 있는 공기를 클린룸 밖으로 강제배기할 수가 있다.
후처리부(13)내의 공기가 배기구(35h)로부터 강제배기됨으로써, 후처리부 (13) 안은 음(-)압으로 되고, 공기는 제2 필터(31b)를 통하여 후처리부(13) 안으로 흡입되어 후처리부(13)의 공간안을 다운플로우로 되게 흐른다.
배기구(35h)가 형성되어 있는 격벽에 있어서 배기구(35h)의 근방에는 순수 배관삽통구(32h) 및 압축공기 배관삽통구(33h)를 통하여, 웨이퍼처리부(1) 안에서 사용하는 순수한 물 및 압축공기를 공급하기 위한 순수배관(32) 및 압축공기배관 (33)을 각각 삽통할 수 있도록 되어 있다.
또한, 인클로저(30)의 하부주연부에는, 철제의 골재(骨材)를 조합하여서 되는 프레임(37)이 설치되어 있고, 프레임(37)에 의해 웨이퍼처리부(1) 전체가 지지되어 있다. 프레임(37)에는 프레임(37)을 구성하는 골재의 길이방향으로 적당한 간격을 두어서 복수의 재크볼트(Jack Bolt, 38)가 설치되어 있다. 재크볼트(38)에 의해, 프레임(37)은 웨이퍼 처리부(1)가 배치된 클린룸의 바닥에서, 일정의 간격을 두고 지지되어 있도록 되어 있다.
도4는 재크볼트(38) 및 프레임(37)을 나타내는 도해적인 단면도이다.
프레임(37)은 측방에 개방된 단면 コ자형의 골재를 갖고 있고, 이 골재는 거의 수평으로 평행한 2개의 판형상부(板形狀部)를 포함하고 있다. 하방의 판형상부인 판지지판(37a)에는, 내나사가 형성되어 있다. 재크볼트(38)는 주면에 외나사가 형성된 볼트부(38b)와, 볼트부(38b)의 하단에 거의 수직하게 고정된 거의 원판형상의 베이스 원판(38a)과, 볼트부(38b)에 조여지는 로크너트(Lock Nut, 38c)를 포함하고 있다.
볼트부(38b)는 피지지판(被支持板, 37a)에 형성된 내나사에 조여져서, 피지지판(37a)을 거의 수직하게 관통하고 있다. 로크너트(38c)는 피지지판(37a)의 하방으로부터 피지지판(37a)으로 향하여 체결되어 있다. 볼트부(38b)의 길이방향에 관하여, 피지지판(37a)을 관통하는 위치를 변경함으로써, 베이스원판(38a)과 피지지판(37a)과의 간격, 즉 클린룸의 바닥에서의 프레임(37)의 높이를 변경할 수 있다.
프레임(37)의 높이를 조정할 때는, 로크너트(38c)를 느슨하게 하고(로크너트 (38c)를 볼트부(38b)에 대하여 회전시키고, 피지지판(37a)으로부터 이탈하도록 하고), 베이스원판(38a)을 적당한 방향으로 회전시킨다. 이에 의해, 볼트부(38b)도 회전되고, 볼트부(38b)의 길이방향에 관하여 피지지판(37a)을 관통하는 위치가 변화하여, 클린룸의 바닥에서의 프레임(37)의 높이를 조정할 수가 있다. 조정후, 로크너트(38c)를 피지지판(37a)으로 향하여 체결함으로써, 볼트부(38b)가 피지지판 (37a)에 대하여 움직이지 않도록 할 수가 있다.
프레임(37)에 설치된 복수의 재크볼트(38)는 어느쪽도 도4에 나타내는 구조를 갖고 있다. 따라서, 프레임(37)의 동일 직선형상에 없는 적어도 3개소에 설치된 재크볼트 38에 관하여, 볼트부(38b)의 길이방향에 관하여 피지지판(37a)을 관통하는 위치를 조정함으로써, 웨이퍼처리부(1)의 수평조정이 가능하다.
도5(a)는 로봇 본체(18)의 구조를 설명하기 위한 도해적인 평면도이고, 도5(b)는 그 도해적인 측면도이고, 도5(c)는 그 도해적인 정면도이다.
로봇 본체(18)는 기대부(基台部, 23)와, 이 기대부(23)에 설치된 수직다관절 아암(24)과, 수직다관절 아암(24)에 설치된 회전구동기구(25)와, 이 회전구동기구 (25)에 의하여 연직방향으로 따르는 회전축선 V0 주위로 회전구동되는 기판지지부 (26)를 갖고 있다(도5(a)에는 기판지지부(26)만을 도시하고 있다).
기판지지부(26)는 상부에 평탄부를 갖는 본체부(40)와, 이 본체부(40)의 평탄부 위에 설치된 한쌍의 진퇴아암(進退 Arm, 41, 42)을 구비하고 있다. 이 한쌍의 진퇴아암 (41, 42)을 수평방향으로 진퇴시키기 위한 진퇴구동기구(도시하지 않음)는 본체부 (40)에 내장되어 있다.
진퇴아암(41, 42)은 각각 제1 아암부(41a, 42a), 제2 아암부(41b, 42b) 및 기판지지핸드(이펙터(Effector), 41c, 42c)를 구비하고 있다. 본체부(40)는 평면으로 바라봄에 있어서. 거의 원형이고, 그 주연부 근방에 제1 아암부(41a, 42a)가 연직방향으로 따르는 회전축선 주위로 각각 회전 자유롭게 설치되어 있다. 이들의 제1 아암부(41a, 42a)는 본체부(40)내의 진퇴구동기구에 의하여 회전축선 주위로 회전구동된다.
진퇴아암(41, 42)은 소위 스칼라(Scalar) 로봇을 형성하고 있고, 제1 아암부(41a, 42a)의 회동으로 연동하여, 제2 아암부(41b, 42b)가 연직방향으로 따르는 회전축선 주위로 각각 회전한다. 이에 의해, 진퇴아암(41, 42)은 제1 및 제2 아암부(41a, 42a ; 41b, 42b)를 굴신(屈伸)시켜서 기판지지핸드(41c, 42c)를 진퇴시킨다.
진퇴아암(41, 42)은 수축상태에 있어서, 기판지지핸드(41c, 42c)를 상하로 중첩한 위치에 지지한다(도5(a)). 그를 위하여, 한쪽의 진퇴아암(41)의 기판지지핸드(41c)는 다른쪽의 진퇴아암(42)의 기판지지핸드(42c)와의 간섭을 회피할 수 있도록 굴곡형상으로 형성되어 있다(도5(b)).
수직다관절 아암(24)의 제1 아암(24a)은 기대부(23)에 대하여, 수평방향으로 따르는 회전축선(H1) 주위의 회동이 가능하도록 설치되어 있다. 그리고, 제1 아암(24a)의 타단에, 제2 아암(24b)의 일단이 수평한 회전축선(H2) 주위의 회동이 가능하도록 설치되어 있다. 더욱이, 제2 아암(24b)의 타단에는 회전구동기구(25)가 수평한 회전축선(H3) 주위로 회동이 가능하도록 설치되어 있다. 회전축선(H1, H2, H3)은 서로 평행하다.
기대부(23)에는 제1 아암(24a)을 회전시키기 위한 모터(27)가 설치되어 있고, 제1 아암(24a)과 제2 아암(24b)과의 연결부에는, 제2 아암(24b)을 회전구동하기 위한 모터(28)가 설치되어 있다. 모터(28)는 모터(27)와 동기하여 회전하도록 되어 있고, 제2 아암(24b)에는 모터(28)로부터의 구동력을 회전구동기구(25)측에 전달하기 위한 구동력전달기구(도시하지 않음)가 내장되어 있다. 이에 의해, 회전 구동기구(25)는 제1 아암(24a) 및 제2 아암(24b)이 회동된 때라도, 기판지지부(26)를 항시 동일한 자세(예를들면, 웨이퍼(W)를 수평으로 지지할 수 있는 자세)로 지지하도록 되어 있다.
회전구동기구(25)에는 모터(도시하지 않음)가 내장되어 있어서, 이 모터로부터의 구동력을 얻어서, 회전구동기구(25)는 기판지지부(26)를 연직방향으로 따르는 회전축선(V0) 주위로 회전구동한다.
이와같은 구성에 의하여, 반송로봇(TR)은 기판지지핸드(41c, 42c)를 도5(c)에 있어서 사선을 그어 나타내는 범위에서 수평방향 및 연직방향으로 이동시킬 수가 있다.
로봇 본체(18)가 카세트 스테이지(16, 도2 참조)에 배치된 카세트(C)에 액세스할 때에는, 반송 콘트롤러(29)에 의하여, 로봇 본체(18)는 반송가이드레일(17)의 제1 반송로(14) 측의 단부로 이동된다. 이 상태에서, 수직다관절 아암(24)의 작동에 의하여, 기판지지부(26)를 카세트스테이지(16)의 카세트(C)에 대향시킬 수가 있다. 즉, 기대부(23)가 반송가이드레일(17) 위에 위치한 채로, 기판지지부(26)는 제1 반송로(14)를 따라서 이동할 수가 있다.
그리고, 회전구동기구(25)의 작동에 의하여, 진퇴아암(41, 42)을 당해 카세트(C)에 대향시키고, 도시하지 않은 진퇴구동기구에 의하여 진퇴아암(41, 42)을 당해 카세트(C)에 액세스시키면, 카세트(C)에 대한 웨이퍼(W)의 반입/반출을 행할 수가 있다. 카세트(C)와 진퇴아암(41, 42) 사이의 웨이퍼(W)의 수도(受渡)시에는, 수직다관절 아암(24)의 작동에 의하여 기판지지부(25)가 약간 양만 승강된다.
로봇 본체(18)가 도금처리유니트(20a∼20d), 베벨 에칭유니트(21a, 21b), 및 세정유니트(22a, 22b)(어느쪽도 도2 참조)의 어느쪽인가에 액세스할 때에는, 로봇 본체(18)는, 도시하지 않은 이동기구에 의하여, 반송가이드레일(17) 위를 해당하는 유니트의 전방까지 이동된다. 이 상태에서, 수직다관절 아암(24)의 작동에 의하여, 기판지지부(26)가 당해 유니트의 기판반입/반출구에 대응하는 높이로 승강되고, 더구나 회전구동기구(25)에 의한 기판지지부(26)의 회전에 의하여 진퇴아암 (41, 42)이 당해 유니트에 대향시켜진다.
그리고, 이 상태에서, 진퇴구동기구에 의하여 진퇴아암(41, 42)을 당해 유니트에 액세스시킴으로써, 웨이퍼(W)의 반입/반출이 행해진다. 당해 유니트와 진퇴아암(41, 42) 사이의 웨이퍼(W)의 수도(受渡)시에는, 수직다관절 아암(24)의 작동에 의하여, 기판지지부(26)가 약간 양만 승강된다.
이상과 같은 구성에 의해, 1대의 로봇 본체(TR)에서, 카세트(C), 도금처리유니트(20a∼20d), 베벨 에칭유니트(21a, 21b), 및 세정유니트(22a, 22b)에 대하여, 웨이퍼(W)의 액세스를 행하는 것이 가능하게 되어 있다.
도금처리유니트(20a∼20d)에서 도금처리가 행해진 후, 베벨 에칭유니트(21a, 21b)에서 베벨 에칭처리가 행해질 때 까지의 웨이퍼(W, 이하, '전면 도금웨이퍼' 라고 함)는, 웨이퍼(W) 주연부에도 도금에 의한 구리막이 형성되어 있다. 따라서, 전면 도금웨이퍼를 지지한 기판지지핸드(41c, 42c)는 구리에 오염된다. 이 때문에, 기판지지핸드(41c) 및 기판지지핸드(42c)의 한쪽은 전면 도금웨이퍼를 지지하기 위하여 전용으로 사용되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 기판지지핸드(41c) 또 는 기판지지핸드(42c)를 통하여 구리오염이 확산되지 않도록 할 수가 있다.
도6(a)는 카세트(C)가 배치된 카세트 스테이지(16)의 도해적인 평면도이고, 도6(b)는 그 도해적인 측면도이다.
카세트 스테이지(16)는 카세트(C)를 배치하기 위한 평판형상의 카세트 베이스(50)를 구비하고 있다. 카세트 베이스(50)는 평면으로 바라봄에 있어서, 거의 장방형의 형상을 갖고 있다. 카세트(C)는 평면으로 바라봄에 있어서, 카세트 베이스(50)보다 작은 거의 장방형의 형상을 갖고 있고, 그 일변측에 웨이퍼 출입용 개구(Ce)가 형성되어 있다.
카세트 베이스(50)의 한쪽 표면(상면)에는, 평면으로 바라봄에 있어서 카세트(C)의 4개의 각부(角部)에 거의 대응하는 위치에, 각각 카세트 가이드(51)가 설치되어 있고, 카세트 가이드(51)에 카세트(C)의 각부가 접하도록 배치함으로써, 카세트(C)를 카세트 베이스(50) 위의 소정의 위치에 설치할 수 있도록 되어 있다. 카세트(C)는 카세트 베이스(50) 위의 소정의 위치에 설치된 때, 웨이퍼 출입용 개구(Ce)가 제1 반송로(14) 측을 향하도록 되어 있다(도2 참조).
또한, 카세트 베이스(50)의 상기 한쪽 표면에는 한쌍의 대향변(웨이퍼 출입용 개구(Ce)측의 가장자리를 포함하지 않는 대향변)의 중앙근방에, 발광소자(52a) 및 수광소자(52b)가 각각 설치되어 있다. 발광소자(52a) 및 수광소자(52b)는 투과형 포토센서(52)를 구성한다. 카세트(C)가 카세트 베이스(50) 위에 없을 때는, 발광소자(52a)로부터 발산된 광은 수광소자(52b)로 수광되고, 카세트(C)가 카세트 베이스(50) 위에 있을 때는, 발광소자(52a)로부터 발산된 광은 카세트(C)에 차단되어 수광소자(52b)에 도달하지 않는다. 이에 의해, 카세트 베이스(50) 위의 카세트(C)의 유무를 판정할 수 있도록 되어 있다.
도7은 도금처리부(12)의 구성을 나타내는 도해적인 정면도이다.
이 도금처리부(12)는 웨이퍼(W)에 도금처리를 행하기 위한 복수(본 실시형태에서는 4개)의 도금처리유니트(20a∼20d)와, 도금액을 수용할 수 있는 도금액 수용조(收容槽, 55)를 포함하고 있다. 도금처리유니트(20a∼20d)는 각각 도금액을 수용하는 도금컵(56a∼56d)과, 도금컵(56a∼56d)의 상방에 각각 배치가능한 웨이퍼 지지회전기구(처리헤드, 74a∼74d)를 구비하고 있다.
도금액수용조(55)는 도금컵(56a∼56d) 보다는 훨씬 대량(예를들면, 도금컵 (56a∼56d)의 수용총량의 20배)의 도금액을 수용할 수 있도록 되어 있다. 도금액수용조(55)에 대량의 도금액을 축적하여 둠으로써, 도금처리부(12)에서 사용하는 도금액의 총량을 많게 할 수가 있다. 이에 의해, 도금처리에 수반되는 도금액 조성의 변화를 적게 할 수가 있다.
도금액수용조(55)의 저면에는 주성분관리부(2)로 및 도금액을 이송하기 위한 도금액이송관(P12a)이 연통접속되어 있다. 도금액수용조(55)의 상방으로부터는, 주성분관리부(2)로부터 이송되어진 도금액을 도금액수용조(55)내에 도입하기 위한 도금액이송관(P12b), 미량성분관리부(3)로 및 도금액을 이송하기 위한 샘플링관 (322), 및 미량성분관리부(3)와 도금액수용조(55) 사이에서 도금액을 쌍방향으로 이송하기 위한 보충관(324)이 도금액수용조(55)내로 인도되어 있다. 도금액이송관 (P12b), 샘플링관(322), 및 보충관(324)은 도금액수용조(55)내의 도금액중에 침몰 하는 깊이까지 연설되어 있다.
도금컵(56a∼56d)은, 도금액수용조(55)보다 높은 위치에 배치되어 있다. 도금액수용조(55)의 저면으로부터는 송액배관(送液配管, 57)이 연설되어 있고, 송액배관(57)은 4개의 송액분지배관(58a∼58d)으로 분지하여 있다. 송액분지배관(58a∼58d)은 상방으로 연장되어, 각각 도금컵(56a∼56d)의 저면 중앙부에 연통접속되어 있다.
송액분지배관(58a∼58d)에는 하방으로부터 상방으로 향하는 순서대로, 각각 펌프(P1∼P4), 필터(59a∼59d), 및 유량계(60a∼60d)가 개재되어 있다. 펌프(P1∼P4)에 의해, 도금액수용조(55)가 각각 도금컵(56a∼56d)으로 도금액을 송액(送液)할 수가 있다. 펌프(P1∼P4)의 동작은 시스템 콘트롤러(155)에 의하여 제어된다. 필터(59a∼59d)는 도금액중의 미립자(이물)를 제거할 수가 있다. 유량계(60a∼60d)로부터는 도금액의 유량을 나타내는 신호가 출력되고, 이 신호는 시스템 콘트롤러(155)로 입력되도록 되어 있다.
도금컵(56a∼56d)은, 각각 안쪽에 배치된 원통형상의 도금조(61a∼61d, 액잔류부), 및 도금조(61a∼61d)의 주위에 배치된 회수조(62a∼62d)를 포함하고 있다. 송액분지배관(58a∼58d)은 각각 도금조(61a∼61d)에 연통접속되어 있다. 회수조 (62a∼62d)의 하부로부터는, 각각 리턴(Return)분지배관(63a∼63d)이 연장되어 있다. 리턴분지배관(63a∼63d)은 리턴배관(64)에 연통접속되어 있고, 리턴배관(64)은 도금액수용조(55)내에 연설되어 있다.
이상과 같은 구성에 의해, 예를들면 펌프(P1)를 작동시킴으로써, 도금액은 도금액수용조(55)로부터 송액배관(57)및 송액분지배관(58a)을 통하여 도금조 (61a)로 송액된다. 도금액은 도금조(61a)의 상단으로부터 넘쳐흘러서, 중력의 작용에 의하여 회수조(62a)에서, 리턴분지배관(63a) 및 리턴배관(64)을 거쳐 도금액수용조(55)로 복귀된다. 즉, 도금액은 도금액수용조(55)와 도금컵(56a)의 사이에서 순환된다.
마찬가지로, 펌프(P2, P3, 또는 P4)를 작동시킴으로써, 도금액을 도금액수용조(55)와 도금컵(56b, 56c, 또는 56d) 사이에서 순환시킬 수가 있다. 도금처리유니트(20a∼20d)의 어느 쪽인가로 도금처리가 행해지는 때는, 그 도금처리유니트 (20a∼20d)의 도금컵(56a∼56d)과, 도금액수용조(55)와의 사이에서 도금액이 순환된다. 이와같이, 도금액수용조(55)는 4개의 도금처리유니트(20a∼20d)에 공통으로 사용된다.
송액분지배관(58a)에 있어서 펌프(P1)과 필터(59a)와의 사이에는, 바이패스 (Bypass)배관(65)의 일단이 연통접속되어 있다. 바이패스배관(65)의 타단은 도금액수용조(55) 안으로 인도되어 있다. 바이패스배관(65)에는, 특정 파장의 광에 대한 도금액의 흡광도를 측정하는 흡광도계(66A, 66B)가 개재되어 있다. 흡광도계 (66A)는 도금액중의 구리농도를 구하기 위한 것이고, 흡광도계(66B)는 도금액중의 철농도를 구하기 위한 것이다.
펌프(P1)가 작동되어, 도금액이 도금액수용조(55)와 도금컵(56a) 사이에서 순환되고 있는 때는, 필터(59a)에 의한 압력손실을 위한 송액분지배관(58a)을 흐르는 도금액의 일부는 바이패스배관(65)으로 흐른다. 즉, 바이패스배관(65)에 전용 의 펌프를 개재하지 않아도, 바이패스배관(65)에 도금액을 흐르게 할 수가 있다.
흡광도계(66A, 66B)는 투명한 재질로 가능한 셀(67A, 67B), 및 셀(67A, 67B)을 협지하여 대향배치된 발광부(68A, 68B) 및 수광부(69A, 69B)를 각각 포함하고 있다. 발광부(68A, 68B)는 각각 구리 및 철의 흡수스펙트럼에 대응한 특정의 파장 (예를들면, 철의 경우 780nm)의 광을 발할 수가 있고, 수광부(69A, 69B)는 발광부 (68A, 68B)로부터 발산되는 셀(67A, 67B)내의 도금액을 투과한 광의 강도를 측정할 수가 있다. 이 광의 강도로부터 도금액의 흡광도가 구해진다. 흡광도계(66A, 66B)로부터는 흡광도를 나타내는 신호가 출력되고, 이들의 신호는 시스템 콘트롤러 (155)에 입력된다.
도금액수용조(55)의 측면에는 온도센서(70) 및 전자도전율계(71)가 설치되어 있다. 온도센서(70) 및 전자도전율계(71)는 도금액수용조(55)내에 도금액이 수용된 때의 도금액의 액면높이보다 낮은 위치로 설치되어 있다. 온도센서(70) 및 전자도전율계(71)의 검출부는 도금액수용조(55)내로 돌출하여 있고, 각각 도금액의 액온 및 도전율을 측정할 수 있도록 되어 있다. 온도센서(70) 및 전자도전율계 (71)의 출력신호는 시스템 콘트롤러(155)에 입력된다.
도금액에 관하여, 특정의 파장의 광에 대한 흡광도를 알게되면, 구리농도 및 철농도를 알수 있다. 이하, 도금액의 흡광도로부터 구리농도를 구하는 방법을 설명한다.
도금액의 구리농도를 구하기 위하여는, 미리 구리농도와 흡광도와의 관계를 조사하여 둔다. 먼저, 구리농도가 다른 복수의 샘플 도금액을 각각 조정하여 준비 한다. 샘플 도금액을 조정할 때, 구리는 황산동으로서 첨가한다. 각 샘플 도금액의 구리 이외의 성분 및 그 농도에 대하여는, 실제로 도금시에 사용되는 소정의 조성의 도금액과 마찬가지이다. 이와같은 샘플 도금액의 흡광도를 흡광도계(66A)에 의해 측정한다. 이에 의해, 도8에 나타내는 바와 같이, 샘플 도금액의 구리농도와 측정된 흡광도와의 관계(구리검량선)가 얻어진다.
구리농도가 미지의 도금액의 구리농도를 구하는 때는, 흡광도계(66A)에 의해 흡광도를 측정한다. 측정된 흡광도 및 구리 검량선(檢量線)으로부터 구리농도가 구해진다.
마찬가지의 방법에 의해, 샘플 도금액의 철농도와 측정된 흡광도와의 관계(철 검량선), 및 흡광도계(66B)에 의해 측정된 흡광도로부터 철농도를 구할 수가 있다.
시스템 콘트롤러(155)는 구리검량선 및 철검량선의 데이타가 기억된 기억장치를 구비하고 있다. 시스템 콘트롤러(155)는 흡광도계(66A)의 출력신호와 구리검량선의 데이타로부터 구리농도를 구할 수가 있고, 흡광도계(66B)의 출력신호와 철검량선의 데이타로부터 철농도를 구할 수가 있다.
도금액수용조(55)의 상부에는, 초음파식 레벨계(72)가 설치되어 있다. 초음파식 레벨계(72)는, 도금액수용조(55)내의 도금액의 액면높이를 검지할 수가 있다. 초음파식 레벨계(72)의 출력신호는, 시스템 콘트롤러(155)에 입력된다. 초음파식 레벨계(72) 대신에, 정전용량식의 레벨계가 설치되어 있어도 좋다.
도금액수용조(55), 송액배관(57), 송액분지배관(58a∼58d), 리턴분지배관 (63a∼63d), 리턴배관(64) 등은, 웨이퍼처리부(1)의 인클로저(30)나 격벽으로 거의 기밀하게 에워싼 배관실(73)내에 배치되어 있다. 배관실(73)에는 배기구(32)가 형성되어 있고, 배기구(32)에는 배기배관(34)이 접속되어 있다. 배기배관(34)의 타단은 공장의 배기설비배관(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 이 배기설비배관을 통하여 배기함으로써 배관실(73)내는 음압으로 되고, 도금처리부(12)내에서 도금액 등에 노출될 가능성이 있는 공기를, 클린룸 밖으로 강제배기할 수가 있다.
도9는 도금처리유니트(20a∼20d)의 공통의 구조를 나타내는 도해적인 단면도이고, 도금처리시의 상태를 나타내고 있다. 웨이퍼지지회전기구(74a∼74d)는 거의 수평방향을 따라 연장되는 기둥형상의 반전(反轉)베이스(181)에 지지되어 있다. 반전 베이스(181)의 일단에는 반전 구동부(43)가 결합되어 있다.
반전 구동부(43)는 연직방향으로 연장된 기둥형상의 상하 베이스(182), 상하 베이스(182)에 설치되어 상하 베이스(182)에 거의 수직으로 반전 베이스(181)에 거의 평행한 회전축을 갖는 로터리 액츄에이터(183), 로터리 액츄에이터(183)의 회전축에 설치된 톱니부착 풀리(184), 로터리 액츄에이터(183)의 축에 평행하게 상하 베이스(182)에 회전자유롭게 지지된 축에 설치된 톱니부착 풀리(185), 및 로터리 액츄에이터(183)의 회전력을 전달하기 위하여 톱니부착 풀리(184)와 톱니부착 풀리(185) 사이에 장설된 타이밍 벨트(186)를 구비하고 있다.
로터리 액츄에이터(183)는, 예를들면 공기 구동에 의한 것으로 할 수가 있다. 반전 베이스(181)는 톱니부착 풀리(185)의 축의 근방에, 톱니부착 풀리(185)에 거의 수직하게 설치되어 있다. 로터리 액츄에이터(183)의 회전구동력에 의해, 반전 베이스(181) 및 반전 베이스(181)에 지지된 웨이퍼지지회전기구(74a∼74d)를, 도9에 화살표 a로 표시하도록 거의 수평의 축 주위로 회동(반전)시킬 수가 있다. 이에 의해, 웨이퍼지지회전기구(74a∼74d)에 지지된 웨이퍼(W)를, 상방으로 향하게 하거나 하방의 도금컵(56a∼56d) 측으로 향하게 할 수가 있다.
상하 베이스(182)의 하단근방에는, 볼나사(44d)에 나사결합되는 내나사가 형성된 지지부재(182a)가 설치되어 있다. 가이드(44a)는 상하 베이스(182)가 볼나사(44d)의 축 주위로 회전하지 않도록 규제하여 상하 베이스(182)를 상하방향으로 안내한다.
이와같은 구성에 의해, 제1 모터(44c)를 회전시켜서 상하 베이스(182)를 상하방향으로 이동시킬 수가 있다. 따라서, 상하 베이스(182)에 결합된 반전 베이스 (181) 및 반전 베이스(181)에 지지된 웨이퍼지지회전기구(74a∼74d)를, 연직방향(도9에 화살표 b로 표시함)으로 승강시키는 것이 가능하게 되어 있다.
웨이퍼지지회전기구(74a∼74d)는 회전관(77) 및 회전관(77)의 한쪽단에 수직으로 설치된 원판형상의 스핀 베이스(78)를 구비하고 있다.
도10은 회전관(77)의 근방을 확대하여 나타내는 도해적인 단면도이다. 도9 및 도10을 참조하여 회전관(77)은 베어링(181b)을 통하여 그 축 주위로 회전자유롭게 반전 베이스(181)에 지지되어 있다.
스핀 베이스(78)의 회전관(77) 측과는 반대측의 면에 있어서, 중심부와 주연부와의 사이에는, 복수의 웨이퍼 수도(受渡) 핀(84)이 입설되어 있다. 스핀 베이스(78)의 회전관(77)측과는 반대측의 면의 주연부에는, 복수(예를들면 4개)의 지주(79)가 입설되어 있고, 지주(79)의 선단에는 고리형의 캐소드 링(80)이 설치되어 있다. 지주(79)의 길이는 웨이퍼 수도(受渡) 핀(84)의 길이보다 길다.
캐소드 링(80)은 캐소드 링(80)의 중심측에 돌출한 접촉부(80a)를 갖고 있다. 접촉부(80a)의 내경은 웨이퍼(W)의 직경보다 약간 작다. 또한, 캐소드 링 (80)은 지주(79)가 설치되어 있는 측과는 반대측에 돌출한 돌출부(80p)를 갖고 있다.
회전관(77)과 동축형상으로, 서셉터(Susceptor, 81)가 배치되어 있다. 서셉터(81)는 회전관(77)내에 삽통된 지축(81b), 및 지축(81b)의 일단(캐소드 링(80)측)에 수직으로 설치된 원판형상의 웨이퍼이면압압판(81a)을 포함하고 있다. 지축(81b)은 볼스플라인(190)에 의해, 지축(81b)의 회전관(77)의 축방향이동을 허용한 상태에서 회전관(77)과 축이 일치하도록 지지되어 있다.
웨이퍼이면압압판(81a)은 복수의 지주(79)에 설치되어 둘러싸이도록 배치되어 있다. 웨이퍼이면압압판(81a)의 직경은, 웨이퍼(W)의 직경보다 약간 작다. 지축(81b)의 웨이퍼이면압압판(81a) 측과는 반대측의 단부는 회전관(77)으로부터 돌출하여 있다.
서셉터(81)에는, 서셉터이동기구(46)가 결합되어 있다. 서셉터이동기구(46)는 반전 베이스(181)에 설치되어, 지축(81b)과 거의 평행하게 연장되는 피스톤을 갖는 에어 실린더(46a)와, 에어 실린더(46a)의 피스톤과 지축(81b)을 결합하는 전달부재(46b)를 포함하고 있다. 전달부재(46b)는 지축(81b)의 웨이퍼이면압압판 (81a)측과는 반대측의 단부근방에서, 회전관(77)으로부터 돌출한 부분에 고정되어 있다. 에어 실린더(46a)를 구동시킴으로써, 서셉터(81)를 회전관(77)의 중심축선을 따라서 이동시킬 수가 있다.
웨이퍼이면압압판(81a)에는, 웨이퍼 수도(受渡) 핀(84)에 대응하는 위치에 구멍이 형성되어 있고, 회전관(77)에 대한 서셉터(81)의 이동에 수반하여, 웨이퍼 수도(受渡) 핀(84)이 웨이퍼이면압압판(81a)의 구멍을 관통할 수 있도록 되어 있다. 이상과 같은 구성에 의해, 캐소드 링(80)의 접촉부(80a)와 웨이퍼이면압압판 (81a)에 의해 웨이퍼(W)를 끼워서 지지할 수가 있다.
회전관(77)에는 회전관(77)을 그 축의 주위로 회전시키기 위한 회전구동기구 (45)가 결합되어 있다. 회전구동기구(45)는 반전 베이스(181)에 설치된 회전관 (77)의 축에 거의 평행한 회전축을 갖는 제2 모터(45a), 제2 모터(45a)의 회전축에 설치된 톱니부착 풀리(45b), 회전관(77)의 외주에 설치된 톱니부착 풀리(45c), 및 제2 모터(45a)의 회전력을 전달하기 위하여 톱니부착 풀리(45b)와 톱니부착 풀리(45c)와의 사이에 장설된 타이밍벨트(45d)를 구비하고 있다. 톱니부착 풀리(45b, 45c) 및 타이밍벨트(45d)는 반전 베이스(181)에 설치된 커버(181c, 도9에서는 도시를 생략)내에 수용되어 있다.
제2 모터(45a)의 회전구동력에 의해, 회전관(77)을 그 축의 주위(도9에 화살표 c로 표시함)로 회전시킬 수가 있다. 제2 모터(45a)는, 예를들면 서보모터로 할 수가 있다. 회전관(77)의 회전은 볼스플라인(190)을 통하여 지축(81b)에 전달되도록 되어 있어서, 회전관(77) 및 서셉터(81)는 일체적으로 회전하도록 되어 있다. 따라서, 캐소드 링(80)의 접촉부(80a)와 웨이퍼이면압압판(81a)에 의해 끼움지지된 웨이퍼(W)를 회전시킬 수가 있다.
도금처리시에는, 이와같이 하여 끼움지지된 웨이퍼(W)가 하방으로 향한 상태에서, 승강기구(44)에 의해 웨이퍼지지회전기구(74a∼74d)가 하강되어서, 웨이퍼(W)의 하면이 도금조(61a∼61d)에 채워진 도금액에 접촉된다.
지축(81b)의 웨이퍼이면압압판(81a)이 설치되어 있지 않은 측의 단부에는, 로터리 죠인트(191)가 설치되어 있다. 로터리 죠인트(191)에는, 공급배관(203) 및 리크배관(204)의 일단이 접속되어 있다. 공급배관(203)의 타단은 캐소드 세정액배관(201)과 질소가스배관(202)으로 분지하여 있다.
캐소드 세정액배관(201)에는 캐소드 세정액공급원이 접속되어 있고, 질소가스배관(202)에는 질소가스공급원이 접속되어 있다. 캐소드 세정액배관(201)에는 밸브(201V)가 개재되어 있고 밸브(201V)를 개방함으로써, 로터리 죠인트(191)에 캐소드 세정액을 도입할 수 있도록 되어 있다. 캐소드세정액은 예를들면, 순수한 물로서도 좋다. 이 경우, 캐소드 세정액(순수한 물)은, 인클로저(30)에 형성된 순수공급배관삽통구(32h)에 삽통된 순수배관(32, 도3 참조)을 통하여, 캐소드 세정액배관(201)에 도입할 수가 있다.
질소가스배관(202)에는 밸브(202V)가 개재되어 있고, 밸브(202V)를 개방함으로써, 로터리 죠인트(191)에 질소가스를 도입할 수 있도록 되어 있다.
지축(81b)내에는, 지축(81b)의 중심축을 따라서 연장되는 1개의 유체유로 (81c)가 형성되어 있다. 웨이퍼이면압압판(81a)내에는, 유체유로(81c)와 연통되고, 웨이퍼이면압압판(81a)의 중심부로부터 주연부를 향하여 연장되는 복수개의 유 체유로(81d)가 형성되어 있다. 유체유로(81d)는 웨이퍼이면압압판(81a)의 주연부에서 개구하여 있다.
로터리 죠인트(191)에 의해, 서셉터(81)가 회전하고 있는 때라도, 비회전계에 있는 캐소드 세정액공급원이나 질소가스공급원으로부터, 캐소드세정액 이나 질소가스 등의 처리유체를 유체유로(81c, 81d)에 도입할 수가 있다.
공급배관(203)에서 도입된 캐소드 세정액의 일부는, 리크배관(204)을 통하여 배출되도록 구성되어 있다. 로터리 죠인트(191)내의 섭동부에서 발생하는 미립자는 캐소드 세정액과 함께 리크배관(204)으로 유출되어, 유체유로(81c, 81d)로 흐르지 않도록 되어 있다.
도11은 로터리 죠인트(191)의 도해적인 단면도이다. 로터리 죠인트(191)는 공급배관(203) 및 리크배관(204)에 접속되는 스테이터(243)와, 서셉터(81)의 지축 (81b)에 접속되는 로터(244)를 구비하고 있다.
스테이터(243)는 본체(Body, 247), 본체(247)에서 돌출한 내통부(內筒部, 245), 및 본체(247)에서 돌출하여 내통부(245)의 주위에 내통부(245)와 동축에 배치된 외통부(外筒部, 246)를 포함하고 있다. 본체(247), 내통부(245), 및 외통부 (246)는 일체로 형성되어 있다. 본체(247)에 있어서, 내통부(245) 및 외통부(246)가 연장되는 방향과 직교하는 방향에, 공급배관(203)을 접속하기 위한 이음매(248), 및 리크배관(204)을 접속하기 위한 이음매(249)가 설치되어 있다. 이음매(248 및 249)로부터는, 본체(247)의 양쪽에, 각각 처리유체공급구멍(256) 및 리크포트(Leak Port, 257)가 연장되어 있다.
로터(244)는, 지축(81b)를 접속하기 위한 이음매(251), 및 이음매(251)에 접속된 지축(81b)과 동축으로 연장되는 원통부(250)를 구비하고 있다. 로터(244)의 중심축을 따라서, 관통공(262)이 형성되어 있다. 이음매(251)는 외나사가 형성된 접속용 배관(258) 및 플랜지(260)를 포함하고 있다. 지축(81b)의 단부내면에는 내나사가 형성되어 있어서, 접속용 배관(258)의 외나사에 체결할 수 있도록 되어 있다. 체결된 지축(81b)의 단부는 플랜지(260)에 의하여 위치가 규제된다. 지축(81b)과 플랜지(260) 사이에는, 불소수지제의 팩킹(261)이 개재된다.
원통부(250)는 본체(247)의 내통부(245)와 외통부(246) 사이의 고리형 공간에, 내통부(245) 및 외통부(246)와 동축으로 삽입되어 있다. 처리유체공급구멍 (256), 내통부(245)의 내부공간(245a), 및 로터(244)의 관통공(262)은 연통하여 있고, 공급배관(203)으로부터 공급된 처리유체(캐소드 세정액 또는 질소가스)를 지축(81b)에 형성된 유체유로(81c)로 인도하는 주유로(主流路, 270)를 형성하고 있다.
내통부(245)와 원통부(250) 사이에는 제1 간극(252)이 형성되어 있고, 외통부(246)과 원통부(250) 사이에는 제2 간극(253)이 형성되어 있다. 제1 간극(252)의 폭(내통부(245)와 외통부(250)와의 간격)은, 예를들면 0.1mm정도이지만, 원통부 (250)의 선단근방에서 이 보다 넓게 되어 있다. 제2 간극(253)의 폭(외통부(246)과 원통부(250)와의 간격)은 수 nm이다.
주유로(270)와 제1 간극(252)은 내통부(245) 선단근방의 제1 연통부(254)로 연통하고 있고, 제1 간극(252)과 제2 간극(253)은 원통부(250)의 선단근방의 제2 연통부(255)에서 연통하고 있다. 또한, 제2 연통부(255)의 일부에는 리크포트 (257)가 연통하고 있다. 제1 간극(252), 제2 간극(253)의 일부, 및 리크포트(257)는 리크유로(271)를 형성하고 있고, 주유로(270)와 리크배관(204)은 리크유로(271)를 통하여 연통하고 있다.
제2 간극(253)에는, 제2 연통부(255)에 근접한 측에서 순서대로, 제1 스페이서(Spacer, 263), 밀폐링(264), 제2 스페이서(265), C링(266), 2개의 베어링(267), 제3 스페이서(268)가 배치되어 있다. C링(266) 이외는, 어느쪽도 밀폐한 링형의 형상을 갖고 있고, 원통부(250)을 둘러싸고 있다. 밀폐링(264)은 제1 스페이서 (263) 및 제2 스페이서(265)에 협지되어서, 외통부(246)에 대하여 축방향의 위치가 고정되어 있다.
제1 스페이서(263) 및 제2 스페이서(265)는 외통부(246)에 접촉하여 있지만, 원통부(250)에는 접촉하지 않는다. 베어링(267)은 원통부(250)에 대하여 축방향의 위치가 고정되어 있고, 원통부(250)와 외통부(246) 사이를 회전자유롭게 지지하고 있다. C링(266)은 원통부(250)의 소정위치에 설치된 얕은 홈에 결합되어 있다.
밀폐링(264)은 제2 연통부(255)를 향하여 개방된 단면 コ자형의 불소수지제의 압접(壓接)부재(립(rip)부, 264a), 압접부재(264a)내에 배치된 코일스프링(덩굴처럼 감긴 스프링, 264b), 및 압접부재(264a)의 개방방향의 일부를 피복하는 압압(押壓)부재(264c)를 포함하고 있다. 압접부재(264a)는 코일스프링(264b)의 탄성에 의해, 코일스프링(264b)을 중심으로 하여 바깥쪽으로 향하여 밀게되어, 외통부 (246) 및 원통부(250)에 접촉하고 있다. 코일스프링(264b)은 사용하는 캐소드 세 정액에 대한 내성을 갖는 재료로 구성되어 있다. 압압부재(264c)는 코일스프링 (264b)을 압접부재(264a)로부터 벗어나지 않도록 압압되어 있다.
외통부(246)의 선단근방의 외면에는, 외나사가 형성되어 있다. 외통부(246)의 외측에는, 이 외나사에 대응하는 내나사를 갖는 고정용 링(269)이 체결되어 있다. 고정용 링(269)은, 로터(244)측의 단부에, 안쪽으로 향하여 돌출한 칼라 (Collar, 269a)를 구비하고 있다. 칼라(269a)는 제3 스페이서(268)와 플랜지(260) 사이로 연장되어 있다.
스테이터(243)와 로터(244)를 결합하여 로터리 죠인트(191)를 조립할 때, 고정용 링(269)을 외통부(246)에 체결함으로써, 칼라(269a)에서 제3 스페이서(268)를 제2 간극(253)의 안쪽측(제2 연통부(255) 측)으로 압입(押入)할 수가 있다. 이에 의해, C링(266), 베어링(267), 및 제3 스페이서(268)를 축방향의 소정의 위치까지 인도할 수가 있다.
리크배관(204)의 로터리 죠인트(191)측과는 반대측의 단부는, 통상 대기압으로 되어 있고, 주유로(270)로 흐르는 처리유체에는 통상압력이 걸리므로, 주유로 (270)를 흐르는 처리유체의 일부는 보다 압력이 낮은 리크유로(271)로 흐른다. 리크유로(271)를 흐르는 처리유체(특히, 캐소드 세정액)의 일부는 제2 연통부(255)에서 제2 간극(253)에 도달하지만, 밀폐링(264)으로 이동을 방해하여 베어링(267) 쪽으로 누출될 일은 없다.
지축(81b)이 회전하면, 로터(244)도 회전한다. 로터(244)는 스테이터(243)와는 밀폐링(264) 및 베어링(267)을 통하여 지지되어 있으므로, 스테이터(243)에 대하여 자유롭게 회전시킬 수가 있다. 로터(244)의 회전에 의해, 압접부재(264a)는 외통부(246) 및 원통부(250)의 한쪽 또는 양쪽과 마찰한다. 불소수지로 형성된 압접부재(264a)는 양호한 내마모성을 갖지만, 약간의 미립자가 발생(발진)한다.
리크유로(271)에서는, 처리유체는 제1 간극(252)에서 리크포트(257)로 향하여 흐르므로, 밀폐링(264)의 부분에서 발생한 미립자는 처리유체(특히 캐소드 세정액)와 함께, 리크유로(271)를 거쳐 리크배관(204)으로 배출된다. 따라서, 주유로 (270)를 흐르는 처리유체에 미립자가 혼입하는 일은 없다.
리크배관(204)의 로터리 죠인트(191) 측과는 반대측의 단부에는, 이젝터 (Ejector)가 설치되어 있어도 좋다. 이 경우, 주유로(270)로부터 리크유로(271)로 유입하는 처리유체의 유량이 적은 때는, 이젝터에 의해 리크포트(257) 측을 음압으로 하여, 강제적으로 유량을 크게 하여도 좋다. 이에 의해, 주유로(270) 측이 대기압에 가까운 경우라도, 리크유로(271)를 흐르는 처리유체의 유량을 크게 할 수가 있다.
이와같이, 리크포트(257) 측의 압력을 조정함으로써, 리크유로(271)를 흐르는 처리유체의 유량을 조정하여, 밀폐링(264)에서 발생한 미립자를 주유로(270) 측으로 이동하기가 어려울 수가 있다.
제1 간극(252)의 폭이 좁음으로써, 이 부분에 존재하는 처리유체에는 큰 압력손실이 발생한다. 따라서, 주유로(270)를 흐르는 처리유체의 유량을 크게 하기 위하여, 주유로(270)의 처리유체에 큰 압력을 걸리게 한 경우라도, 밀폐링(264)에는 큰 압력(부하)이 걸리지 않는다. 따라서, 밀폐링(264)의 내용기간(耐用期間)은 길어진다. 처리유체가 캐소드 세정액의 경우, 제2 간극(253)에 존재하는 캐소드 세정액은 밀폐링(264)의 윤활 및 냉각의 역활도 거둔다. 이에 따라서도, 밀폐링 (264)의 내용기간은 길어진다.
리크유로(271)를 흐르는 처리유체는 적은 유량으로 미립자를 외부로 유출하는 것이 가능하다. 제1 간극(252)의 폭을 좁게 하는 것으로, 제1 간극(252)으로 흐르는 처리유체의 유량을 적게하고, 캐소드 세정액 등의 처리유체의 소비량을 저감할 수가 있다.
내통부(245)와 외통부(246)는 본체(247)에 일체로 형성되어 있으므로, 내통부(245)와 외통부(246)와의 간격은 정확히 소정의 값으로 유지된다. 원통부(250)는 외통부(246)에 대하여, 밀폐링(264) 및 2개의 베어링(267)에 의하여 3개소에서 지지되어 있으므로, 원통부(250)와 외통부(246)와의 간격, 즉 제2 간극(253)의 폭도, 정확히 소정의 값으로 유지된다. 따라서, 원통부(250)와 내통부(245)와의 간격, 즉 제1 간극(252)의 폭도 정확히 소정의 값으로 유지되어, 원통부(250)와 내통부(245)가 접촉하는 일은 없다.
리크유로(271)나 리크포트(257)는 복수 형성되어 있어도 좋다.
도12는 도금처리시의 웨이퍼(W) 근방의 도해적인 단면도이다. 도13은 캐소드 링(80)의 구조를 나타내는 도이다. 도13(a)은 캐소드 링(80)의 전체를 나타내는 도해적인 평면도(스핀 베이스(78) 측에서 바라본 도면)이고, 도13(b)는 그 도해적인 단면도이고, 도13(c)는 그 캐소드 링(80)의 내주측(內周側)의 일부를 확대하여 나타내는 도해적인 평면도이다.
도12 및 도13(a)∼도13(c)를 참조하여, 캐소드 링(80)의 구조를 설명한다. 캐소드 링(80)은 스핀 베이스(78) 측에 가까운 측으로부터 떨어진 측을 향하여 순서대로 배치된 상부 링(Upper Ring, 80u), 도통판(80c), 및 베이스 링(80b)을 포함하고 있다. 상부 링(80u), 도통판(80c), 및 베이스 링(80b)은 어느쪽도 링형상이다. 베이스 링(80b)은 경질부재로써 된다. 도통판(80c)은 상부 링(80u)과 베이스 링(80b)에 의해 에워싸여져(커버되어) 있다. 상부 링(80u)과 베이스 링(80b)은 도통판(80c)의 외주측 및 도통판(80c)의 스핀 베이스(78)와는 반대측의 면근방의 내주측에서 대향(근접)하여 있다.
도통판(80c)은 도전성을 갖고 있다. 또한, 도통판(80c)은 상부 링(80u)이나 베이스 링(80b)에 비하여 큰 강도를 갖고 있고, 도통판(80c)에 의해 캐소드 링(80) 전체의 강도가 크게 되어 있다.
접촉부(80a)는 베이스 링(80b)에 설치되어 있고, 경질부재로써 된다. 경질부재로서는, 예를들면 경질염화비닐, 경질불소수지, 폴리이미드수지 등을 사용할 수가 있다. 접촉부(80a)는 웨이퍼이면압압판(81a) 주연부에 대향하여 웨이퍼(W)에 접촉하는 밀봉면(80s)를 갖고 있다. 밀봉면(80s)은 연마처리되어 있다. 베이스 링(80b)에 접촉부(80a)가 설치되어 있음으로써, 베이스 링(80b)의 내경은, 상부 링(80u)의 내경보다 약간 작게 되어 있다.
웨이퍼이면압압판(81a)의 주연부에서 접촉부(80a)에 대향하는 부분에는, 접촉부(80a) 측에 약간 돌출한 고리형의 철(凸)부(81e)가 설치되어 있다. 철부(81e)는 연질부재, 예를들면 실리콘고무계의 O링 이나 불소수지 등으로 피복한 코일스프 링 등으로 형성되어 있다. 도12에 나타내는 도금처리시의 상태에 있어서, 웨이퍼 (W)는 철부(81e)와 접촉부(80a)에 의해, 거의 수평한 자세로 지지되도록 되어 있다.
이 상태에서, 접촉부(80a)의 도금조(61a∼61d)에 대향하는 면(밀봉면(80s)과는 반대측의 면)은 캐소드 링(80)의 중심측에서 외측으로 향하여 하향으로 경사진 경사면(80g)으로 되어 있다. 즉, 접촉부(80a)는 캐소드 링(80) 본체로부터 안쪽으로 향하여 선단이 가늘게 되도록 한 형상으로 돌출하여 있고, 웨이퍼(W)에 대하여, 접촉부(80a)의 돌출방향과 거의 직교하는 캐소드 링(80)의 중심축 방향으로 힘을 가할 수 있도록 되어 있다. 접촉부(80a)를 포함하는 베이스 링(80b)이 경질부재로 되어 있음으로써, 이와같은 구조가 실현가능하게 되어 있다.
이에 의해, 접촉부(80a) 및 그 주변부의 소형화를 도모할 수가 있고, 접촉부(80a)의 내경을 크게 할 수 있으므로, 도금처리의 유효면적, 즉 웨이퍼(W)의 도금액에 접촉하는 면적을 크게 할 수가 있다.
베이스 링(80b)에는 베이스 링(80b)를 직경방향으로 관통하는 복수의 구멍이 형성되어 있다. 이들의 구멍은 캐소드 링(80)의 내주측에서, 상부 링(80u)과 베이스 링(80b)과의 간극과 연통하여, 거의 동일 평면을 따라서 연장되는 유체유로 (80f)를 구성하고 있다. 유체유로(80f)는 캐소드 링(80)의 중심부측에 개구하여 있다.
도금처리시의 웨이퍼이면압압판(81a) 및 캐소드 링(80)의 배치에 있어서, 유체유로(80f)는 유체유로(81d)보다 낮은 위치에 있다. 상부 링(80u)의 내주측의 단 부에는 다수의 절결부(80k, 도13(c) 참조)가 설치되어 있어서, 도금처리시에 웨이퍼이면압압판(81a)의 주연부에 개구하는 유체유로(81d)로부터 유출한 캐소드 세정액을, 유체유로(80f)로 인도할 수 있도록 되어 있다.
유체유로(80f, 상부 링(80u)과 베이스 링(80b)과의 간극)내에는 캐소드전극 (83)이 배치되어 있다. 따라서, 도금처리시에 캐소드전극(83)을 캐소드 세정액으로 세정할 수가 있다. 캐소드전극(83)은 밀봉면(80s)과 거의 동일한 면안에서 캐소드 링(80)의 중심에 대하여 접촉부(80a)보다 바깥쪽측으로 배치되어 있다.
도14(a)는 캐소드전극(83)의 형상을 나타내는 도해적인 평면도이고, 도14(b)는 그 일부를 확대하여 나타내는 도이고, 도14(c)는 그 도해적인 단면도이다.
캐소드전극(83)은 두께 0.1mm정도의 스테인레스계의 스프링강으로 되고, 표면에 백금도금이 행해져 있다. 이에 의해, 캐소드전극(83)의 표면에 산화피막이 형성되는 것을 방지할 수 있음과 함께, 캐소드전극(83)에 역전계가 인가된 경우라도, 캐소드전극(83)이 용해하지 않도록 되어 있다. 백금도금에 의한 막은, 너무 얇으면 마모에 의해 수명이 짧아지게 된다. 한편, 캐소드전극(83)은 웨이퍼(W)에 접촉할 때 스프링동작을 하지만, 백금도금에 의한 막이 두꺼우면, 스프링동작시에 이 막이 균열한다. 이를 고려하여, 백금도금에 의한 막의 두께는 0.01㎛∼2㎛ 정도로 되어 있다.
캐소드전극(83)은 상부 링(80u)의 내경보다 약간 큰 내경을 갖는 링형상부 (83r)와, 링형상부(83r)에 그 원주방향을 따라서 거의 일정한 간격을 두어 설치되고, 링형상부(83r)의 중심측을 향하여 연장된 다수의 빗살형상의 접촉부(83c)를 갖 고 있다. 접촉부(83c)는 캐소드 링(80)에 있어서 웨이퍼이면압압판(81a)측으로 끌어서 일으키도록 (도12 참조), 5도 내지 60도의 각도 θ로 굴곡되어 있다.
캐소드전극(83)이 캐소드 링(80)에 설치된 상태에서, 접촉부(83c)의 선단은 상부 링(80u)과 베이스 링(80b) 사이에서, 상부 링(80u)의 내주측으로 돌출하여 있다(도12 및 도13(c) 참조). 접촉부(83c)의 굴곡각도는 상부 링(80u)에 의해 규제되어 있다(도12 참조).
도12를 참조하여, 도금처리시, 접촉부(80a)는 웨이퍼(W)의 한쪽표면에 있어서, 주연부로부터 약간 안쪽의 영역에 접촉하도록 된다. 웨이퍼(W)가 접촉부 (80a)와 웨이퍼이면압압판(81a)에 의해 협지된 상태에서, 캐소드전극(83)은 웨이퍼 (W)의 접촉부(80a)가 접촉하여 있는 측의 면에 있어서, 주연부 근방에 탄성적으로 접촉되도록 되어 있다. 즉, 접촉부(83c)는 일정 레벨의 접점압력을 가져서 웨이퍼 (W)에 접촉할 수가 있다.
베이스 링(80b)과 상부 링(80u)과의 대향부에서, 도통부(導通部, 80c)의 스핀 베이스 (78) 측과는 반대측의 면에 인접하는 위치에는, 도전성을 갖고 캐소드 링(80)과의 동축의 링형상으로 형성된 전극누름부(80d)가 배치되어 있다. 전극누름부(80d)에는 원주방향으로 홈이 형성되어 있고, 이 홈의 내부에는 전극누름부(80d)와 동축의 링형상으로 형성된 코일스프링(80e)이 수용되어 있다.
캐소드전극(83)은 전극누름부(80d)에 고정되어 전기접속되어 있고, 전극누름부(80d)와 도통판(80c)은 코일스프링(80e)에 의해 탄성적으로 접촉하여 전기접속되어 있다. 이에 의해, 웨이퍼이면압압판(81a)에 압압되어 베이스 링(80b)이 휘거나 하여 베이스 링(80b)과 상부 링(80u) 사이에 다소의 변위가 발생한 경우라도, 전극누름부(80d)와 도통판(80c)과의 전기적 접속이 유지되도록 되어 있다. 이에 의해, 기판에 양호하게 도금을 행할 수가 있다.
지주(79)는 도전성을 갖고 있고, 상부 링(80u)을 관통하여 도통판(80c)에 전기접속되어 있다. 지주(79)는 캐소드 링(80)의 원주방향에 등간격으로 설치되어 있는 것이 아니라, 캐소드 링(80)의 중심에 대하여 거의 180도 떨어진 위치에 2개씩 설치되어 있다(도13(a) 참조). 이에 의해, 인접하는 지주(79)의 간격이 넓은 부분을 통하여, 웨이퍼이면압압판(81a)과 캐소드 링(80)과의 사이에 웨이퍼(W)를 용이하게 삽입할 수 있도록 되어 있다.
지주(79)와 상부 링(80u)과의 사이(지주(79)의 주위), 도통판(80c)의 외주부에서 상부 링(80u)과 베이스 링(80b)과의 사이, 상부 링(80u)과 전극누름부(80d)와의 사이(전극누름부(80d)의 내주측), 및 베이스 링(80b)과 전극누름부(80d)와의 사이(전극누름부(80d)의 외주측)에는, O링(80r)이 개재되어 있다. 이에 의해, 캐소드 링(80, 베이스 링(80b) 및 상부 링(80u)) 내부에 도금액이 스며들지 않도록 되어 있다. 캐소드 링(80) 내부를 청정하게 유지할 수가 있다.
지주(79)의 도통판(80c) 측과는 반대측의 단부에는, 도전성을 갖는 연결부재 (79j)가 설치되어 있다. 1개의 연결부재(79j)에 대하여, 근접한 2개의 지주(79)가 결합되어 있다(도13(a) 참조). 연결부재(79j)에는, 위치결정구멍(79h)이 형성되어 있다.
스핀 베이스(78) 및 회전관(77)의 내부에는, 도선(198)이 배설되어 있다. 도선(198)은 예를들면, 피복도선으로 할 수가 있고, 스핀 베이스(78)나 회전관 (77)으로부터 전기적으로 절연되어 있다. 스핀 베이스(78)의 캐소드 링(80) 측의 면의 주연부에는, 절연판(78i)를 통하여 도전성을 갖는 연결부재(78j)가 설치되어 있다. 연결부재(78j)에는 연결부재(79j)의 위치결정구멍(79h)에 대응하는 부분에, 위치결정핀(78p)이 설정되어 있다. 도선(198)은 절연판(78i)을 관통하는 도통 스터드(Stud, 78s)를 통하여, 연결부재(78j)에 전기접속되어 있고, 연결부재(78j)와 연결부재(78j)는 연결되어 있다.
이상과 같은 구성에 의해, 캐소드전극(83)과 도선(198)은 전기접속되어 있다. 또한, 절연판(78i)에 의해 스핀 베이스(78)나 회전관(77)이 금속으로 되는 경우라도, 도금전원(82)과 캐소드전극(83) 사이의 도통경로를 흐르는 전류가 스핀 베이스(78)나 회전관(77)으로 흐르는 일은 없다.
연결부재(78j)와 연결부재(79j)는, 위치결정구멍(79h)에 위치결정핀(78p)이 삽입된 상태에서 연결되어 있다. 이에 의해, 캐소드 링(80)은 스핀 베이스(78)에 대한 소정의 위치에 고정되어 있다. 이 상태에서, 캐소드 링(80)의 중심축과 스핀 베이스 중심축(회전축)은 거의 일치하여 있고, 캐소드 링을 스핀 베이스와 함께 양호하게 회전시킬 수가 있다. 또한, 스핀 베이스(78)에 대한 캐소드 링(80)의 위치는 캐소드 링(80) 및 스핀 베이스(78)가 고속회전되어도 벗어나는 일은 없다.
연결부재(78j, 79j)의 연결을 해제함으로써, 캐소드 링(80)을 스핀 베이스 (78)로부터 분리하여 세정할 수가 있다. 이 때, O링(80r)에 의해, 세정액이 캐소드 링(80)의 내부로 들어가지 않도록 되어 있으므로, 캐소드 링(80)을 분해하지 않 고, 그 대로 세정액에 침적하여 세정할 수가 있다. 캐소드 링(80)을 스핀 베이스 (78)로부터 분리한 경우, 지주(79)는 캐소드 링(80)의 노브(Knob)로서 기능한다.
캐소드 링(80)을 스핀 베이스(78)에 부착할 때는, 위치결정구멍(79h)에 위치결정핀(78p)이 삽입되도록, 연결부재(78j, 78j)를 연결함으로써, 캐소드 링(80)을 스핀 베이스(78)에 대한 소정의 위치로 용이하게 고정할 수가 있다.
도9 및 도10을 참조하여, 도금전원(82)과 도선(198) 사이에는, 전기접속기구 (192)가 개재되어 있고, 캐소드 링(80)과 함께 회전하는 도선(198)과, 비회전계에 있는 도금전원(82)과의 사이에서 도통할 수 있도록 되어 있다.
전기접속기구(192)는 회전관(77)의 외주에 있어서, 회전관(77)의 스핀 베이스(78) 측과는 반대측의 단부근방에 설치된 도전성을 갖는 풀리(193)와, 회전관 (77)과 평행하게 반전 베이스(181)에 회전자유롭게 설치된 도전성을 갖는 회전축(194)과, 회전축(194)에 끼워진 도전성을 갖는 풀리(195)와, 풀리(193)와 풀리(195) 사이에 장설된 도전성을 갖는 벨트(196)와, 회전축(194)의 선단에 설치된 회전접속용 콘넥터(197)를 포함하고 있다.
회전축(194)의 회전접속용 콘넥터(197)측과는 반대측의 단부는, 반전 베이스(181) 위에 설치된 베어링 박스(200)에 의해, 회전자유롭게 지지되어 있다. 회전축(194)의 베어링 박스(200)측의 단부근방은, 베어링 박스(200)에 의해 주위로부터 절연되어 있다.
풀리(193)는 회전관(77)으로부터 절연되어 있다. 풀리(193, 195)는, 예를들면 벨트(196)와의 접촉면에 금도금이 행해진 것으로 할 수가 있고, 벨트(196)는, 예를들면 표면에 금도금이 행해진 스틸 벨트로 할 수가 있다. 이들의 경우, 풀리 (193)와 풀리(195) 사이의 전기저항을 작게 할 수가 있다.
벨트(196)에 의해, 풀리(193)와 풀리(195)는 기계적으로 접속되어 있고, 회전구동기구(45)에 의해 회전관(77)이 회전되면, 이 회전구동력은 풀리(193), 벨트(196), 및 풀리(195)를 통하여 회전축(194)에 전달되어, 회전축(194)이 회전한다. 회전관(77) 및 회전축(194)이 회전하고 있는 때라도, 벨트(196)를 통하여 풀리(193, 195) 사이의 전기적인 접속은 유지된다.
회전접속용 콘넥터(197)는 비회전계와 회전계를 전기접속할 수가 있고, 비회전계측의 단자(197a)와 회전계측의 단자(197b)를 구비하고 있다. 회전접속용 콘넥터(197)는 무섭동(無摺動) 타입, 즉 고체끼리의 섭동이 발생하지 않는 것이고, 비회전계측의 단자(197a)와 회전계측의 단자(197b) 사이는, 예를들면 수은(Hg)에 의해 전기접속되어 있다. 이 때문에, 단자(197a, 197b) 사이에서의 노이즈의 발생은 작고 도통은 안정하여 있고, 회전접속용 콘넥터(197)는 긴 수명을 갖는다.
도선(198, 도12 참조)은 풀리(193)에 전기접속되어 있다. 풀리(193)와 회전관(77)은 전기적으로 절연되어 있다. 또한, 풀리(195)와 회전축(194)은 전기접속되어 있고, 회전축(194)과 회전접속용 콘넥터(197)의 회전계측의 단자(197b)와는 전기접속되어 있다. 회전접속용 콘넥터(197)의 비회전계측의 단자(197a)는 도선 (199A)에 의해 도금전원(82)에 전기접속되어 있다.
이상의 구성에 의해, 캐소드전극(83)과 도금전원(82) 사이에는, 전극누름부 (80d), 코일스프링(80e), 도통판(80c), 지주(79), 연결부재(79j, 78j), 도통 스터 드(78s), 도선(198), 풀리(193), 벨트(196), 풀리(195), 회전축(194), 회전접속용 콘넥터(197), 및 도선(199a)을 통한 도통경로가 형성되어 있다. 따라서, 캐소드 링(80)과 웨이퍼이면압압판(81a)에 협지된 웨이퍼(W)의 처리면에 통전할 수가 있다.
또한, 회전구동기구(45)에 의해 웨이퍼(W)가 회전되어 있는 때라도, 전기접속기구(192)에 의해, 캐소드전극(83)과 도금전원(82) 사이는, 전기접속이 유지된다. 여기에서, 벨트(196)가 충분히 큰 장력으로 풀리(193, 195)에 장설되어 있으면, 벨트(196)와 풀리(193, 195)를 무섭동으로 접촉시킬 수가 있다. 또한, 회전접속용 콘넥터(197)도 무섭동 타입이므로, 도금전원(82)과 캐소드전극(83)과의 사이에, 섭동부가 존재하지 않도록 할 수가 있다. 따라서, 도금전원(82)과 캐소드전극 (83) 사이에, 소위 브러쉬 노이즈(Brush Noise) 등, 섭동에 기인하는 노이즈의 발생이 적은 양호한 전기적 도통을 달성할 수가 있다.
또한, 로터리 죠인트(191) 및 회전접속용 콘넥터(197)는, 각각 지축(81b) 및 회전축(194)의 단부에 설치되어 있으므로, 교환이 용이하다. 즉, 지축(81b)이나 회전관(77)에 로터리 죠인트(191) 및 회전접속용 콘넥터(197)의 양쪽을 설치한 경우와 같이, 로터리 죠인트(191) 및 회전접속용 콘넥터(197)의 한쪽을 분리하고 또는 부착한 때, 다른쪽이 간섭하는 일은 없다.
더욱이, 로터리 죠인트(191) 및 회전접속용 콘넥터(197)가 각각 지축(81b) 및 회전축(194)의 단부에 설치되어 있음으로써, 지축(81b, 회전관(77)) 및 회전축(194)을 짧게 할 수가 있다. 따라서, 지축(81b)이 연장되는 방향에 관하여, 웨이퍼지지회전기구(74a∼74d)의 길이를 짧게 할 수가 있고, 웨이퍼지지회전기구 (74a∼74d)의 반전시의 회전반경을 작게 할 수가 있다.
더욱이, 풀리(193)의 직경과 풀리(195)의 직경을 적당한 비(比)로 함으로써, 회전관(77)이 고속회전되어도, 회전축(194)이 충분히 낮은 회전수로 회전하도록 할 수가 있다. 이에 의해, 회전접속용 콘넥터(197)에 걸리는 부하를 경감하여서, 회전접속용 콘넥터(197)의 수명을 연장할 수가 있다.
벨트(196)를 없애고, 풀리(193)와 풀리(196)를 직접 접합한 구성으로 함으로써도 동일한 효과를 이룰 수가 있다. 또한, 풀리(193, 196) 대신에 도전성의 치차(齒車)를 설치하고, 그들의 치차가 맞물리도록 하여도 동일한 효과가 얻어진다.
캐소드전극(83)에서 도금전원(82)에 이르는 도통경로를 구성하는 부재는 다른 금속제의 부품, 금속제 나사, 금속제의 베어링 등으로부터 절연되어 있고, 접지로부터 확실하게 절연되어 있다. 이에 의해, 소망하지 않는 부분에 전류가 흐르거나, 캐소드전극(83)과 도금전원(82) 사이로 흐르는 전류에 노이즈가 들어가거나 하는 것을 회피할 수가 있다.
도금전원(82), 반전구동부(43, 로터리 액츄에이터(183)), 승강기구(44, 제1 모터(44c)), 회전구동기구(45, 제2 모터(45a)), 및 서셉터이동기구(46, 에어 실린더(46a))의 동작, 및 밸브(201V, 202V)의 개폐는 시스템 콘트롤러(155)에 의해 제어된다.
다음에, 도금컵(56a∼56d)의 구성을 설명한다. 도9 및 도12를 참조하여, 도 금조(61a∼61d)는 웨이퍼(W)의 외경(外徑)에 거의 동일한 내경(內徑)을 갖는 원통형상의 측벽(361)을 갖고 있다. 도금조(61a∼61d)의 상단은, 거의 동일 평면상에 놓인다. 도금조(61a∼61d)의 저면 중앙부에는 도금액도입구(54)가 형성되어 있고, 이 도금액도입구(54)를 통하여, 송액분지배관(58a∼58d)이 도금조(61a∼61d)내에 약간 돌출하도록 연통접속되어 있다. 송액분지배관(58a∼58d)의 도금조(61a∼61d)내의 단부에는 반구형상으로 다수의 구멍이 형성된 샤워헤드(75)가 설치되어 있다. 샤워헤드(75)에 의해, 도금액은 도금조(61a∼61d)내에 다양한 방향(각도)으로 분산되어서 도입된다.
도금액회수조(62a∼62d)의 저부에는, 도금액배출구(53)가 형성되어 있고, 리턴분지배관(63a∼63d)은 이 도금액배출구(53)를 통하여 도금액회수조(62a∼62d)에 연통접속되어 있다.
도금액회수조(62a∼62d)의 주위에는 캐소드전극(83)을 세정한 후의 캐소드세정액을 회수하는 캐소드 세정액회수조(210)가 배치되어 있다. 즉, 도금컵 (56a∼56d)은 양쪽에서 바깥쪽으로 향하여, 도금조(61a∼61d), 도금액회수조(62a ∼62d), 및 캐소드 세정액회수조(210)가 배치되어서 되는 3중 구조를 갖고 있다. 이에 의해, 캐소드 세정액을 도금액으로 분리하여 회수할 수 있도록 되어 있다.
도금조(61a∼61d)내에서, 도금조(61a∼61d) 상단 근방에는, 적층되어서 3차원 필터를 구성하는 복수(3개 내지 3000개 정도)의 불소수지제(예를들면, 4불화에틸렌중합체(Teflon(등록상표)))제의 메쉬부재(49)가 배치되어 있다. 메쉬부재(49)의 메쉬는, 예를들면 0.5mm 내지 5mm정도로 할 수가 있다. 메쉬부재(49)에 의해, 메쉬액중의 이물을 제거할 수가 있다.
메쉬부재(49)의 평면형상은 도금조(61a∼61d)의 내경에 거의 동일한 외경을 갖는 원형이다. 적층된 복수의 메쉬부재(49)는 평면으로 바라봄에 있어서, 도금조(61a∼61d)내의 거의 전역에 걸쳐 존재하여 있다. 도금조(61a∼61d)의 아래쪽으로부터 상승한 도금액은 메쉬부재(49)에 의해 정류되어서 거의 균일한 상승류로 된다.
메쉬부재가 적층되어 있음으로써, 도금액중의 이물을 제거하는 효과, 및 도금액을 정류하는 효과가 크게 되어 있다.
도금조(61a∼61d)내에서, 도금조(61a∼61d)의 깊이방향에 관하여 아래로부터와 그 4분의 1의 점(샤워헤드(75)와 메쉬부재(49) 사이)에는, 메쉬형상의 애노드전극(76)이 배치되어 있다. 애노드전극(76)은 티탄으로 되는 메쉬부재의 표면에 산화이리듐이 피복되어 있고, 도금액에 대하여 불용성이다. 애노드전극(76)이 메쉬형상인 것에 의하여, 도금액의 흐름은 애노드전극(76)에 의해 거의 방해되지 않는다.
애노드전극(76)의 평면형상은 도금조(61a∼61d)의 내경에 거의 동일한 외경을 갖는 원형이고, 애노드전극(76)은 평면으로 바라봄에 있어서 도금조(61a∼61d) 내의 거의 전역에 걸쳐 존재하고 있다. 애노드전극(76)은 도선(199B)에 의해, 도금전원(82)에 접속되어 있다.
애노드전극(76)으로부터 도금전원(82)에 이르는 도통경로를 구성하는 부재도, 다른 금속제의 부품 등으로부터 절연되어 있고, 접지로부터 확실하게 절연되어 있다. 이에 의해, 소망하지 않는 부분에 전류가 흐르거나, 애노드전극(76)과 도금전원(82) 사이에 흐르는 전류에 노이즈가 들어가거나 하는 것을 회피할 수가 있다.
도15는 도금조(61a∼61d)중의 전기적 등가회로를 나타내는 도해도이다. 도15를 참조하여, 메쉬부재(49)가 도금의 균일성에 부여하는 영향에 대하여 설명한다.
도금액의 애노드전극(76)과 메쉬부재(49) 사이의 저항을 RL, 메쉬부재(49)가 배치된 부분의 연직방향의 저항을 RP, 웨이퍼(W)의 저항면에 형성된 시드층의 중심부와 주연부와의 사이의 저항을 rs로 한다. 여기에서, 캐소드전극(83)과 애노드전극(76) 사이에 전압(V)이 인가된 것으로 한다.
애노드전극(76)의 중심부에서 웨이퍼(W)의 중심부로 연작방향으로 흐르는 전류의 크기를 ic로 하고, 애노드전극(76) 주연부에서 웨이퍼(W)의 주연부로 연직방향으로 흐르는 전류의 크기를 iE로 하면, V=iE (RL + RP) = iC (RL + RP + rs)로 한다. 즉, 애노드전극(76) 주연부에서 웨이퍼(W)의 주연부로 연직방향으로 흐르는 전류의 크기를 iE 는, 애노드전극(76)의 중심부에서 웨이퍼(W)의 중심부로 연직방향으로 흐르는 전류의 크기를 iC 보다 작게 된다.
메쉬부재(49)는 절연체로 되므로, 메쉬부재(49)가 배치된 부분에서는, 전류는 메쉬부재(49)의 공극(空隙)을 채운 도금액 속만을 흐르는 것이 가능하다. 이 때문에, 메쉬부재(49)가 배치된 부분의 저항은 메쉬부재(49)가 배치되어 있었던 경 우와 비교하여 크게 된다. 예를들면, 메쉬부재(49)가 배치된 부분에서의 고체부분의 체적비가 50%인 경우, 저항 RP는 2배 정도로 된다. 이에 의해, 시드층의 중심부와 절연부와의 사이의 저항 rs 는, 메쉬부재(49)가 배치되어 있는 부분을 포함하는 도금액중의 저항값 RL + RP 와 비하여 작게된다(rs≪RL + RP).
따라서, 애노드전극(76)의 중심부로부터 웨이퍼(W)의 중심부로 연직방향으로 흐르는 전류의 크기 iC 와, 애노드전극(76) 주연부에서 웨이퍼(W)의 주연부로 연직방향으로 흐르는 전류의 크기 iE 와의 차이는 작게된다(iE ≒ iC). 도금액에 의한 막의 성장속도는, 도금액과 웨이퍼(W)와의 계면을 넘어서 흐르는 전류의 크기에 비례하므로, 웨이퍼(W)의 중심부와 주연부로 도금에 의한 막의 두께의 차는 작게 된다. 즉, 도금액중에 메쉬부재(49)를 배치함으로써, 도금에 의한 막의 두께의 균일성이 향상한다. 막두께의 균일성은, 메쉬부재(49)에 의한 도전경로의 저항값의 증대와 함께, 반비례적으로 향상한다.
도12를 참조하여, 도금조(61a∼61d)의 상단 근방은 외주측을 절결하여 두께가 얇게 되어 있다. 도금조(61a∼61d) 상단은 도금조(61a∼61d)의 중심측에서 외측으로 향하여 하향으로 경사진 경사면(61i)으로 되어 있고, 경사면(61i)은 캐소드 링(80)에 구비된 접촉부(80a)의 경사면(80g)과 거의 평행하게 대향할 수 있도록 되어 있다. 또한, 도금조(61a∼61d)의 상단근방의 외주측은 캐소드 링(80)의 돌출부(80p)와의 간섭을 회피가능한 凹만곡면으로 형성되어 있다.
이상과 같이, 도금조(61a∼61d)의 상단과, 캐소드 링(80, 베이스 링(80b))에 있어서 도금조(61a∼61d)에 대향하는 부분은, 상보적인 형상을 갖고 있다. 이에 의해, 도금처리시에 있어서 도금조(61a∼61d)와 캐소드 링(80)과의 간섭을 회피하면서, 웨이퍼(W)의 하면위치와 도금조(61a∼61d) 상단위치가 거의 일치할 때 까지, 웨이퍼(W)와 도금조(61a∼61d)를 근접가능하게 되어 있다. 즉, 도금조(61a∼61d) 상단과 웨이퍼(W)와의 거리를, 거의 0mm 에서 일정한 범위내로 임의로 조정가능하다.
또한, 접촉부(80a)가 캐소드 링(80)의 안쪽으로 향하여 선단이 가는 형상으로 되어 있음으로써, 웨이퍼(W)의 하면과 경사면(80g)과의 이루는 각은 둔각으로 되어 있다. 이에 의해, 도금액은 접촉부(80a) 근방에서 체류함이 없이 도금조(61a∼61d) 밖으로 유출할 수가 있다. 이상의 내용으로부터, 웨이퍼(W) 하면 전면에 걸쳐서, 웨이퍼(W) 중심부에서 외주측으로 흐르는 도금액의 흐름을 실현할 수가 있고, 도금의 균일성을 향상시킬 수가 있다.
접촉부(80a)가 경질부재로 되는 것이 아닌 경우, 접촉부(80a)를 아래쪽(밀봉면(80s)과는 반대측)으로부터 지지하는 부재(이하, '접촉부지지부재' 라고 함)가 필요하게 된다. 이 경우, 접촉부지지부재와 도금조(61a∼61d)의 상단이 간섭하기 때문에, 웨이퍼(W)를 도금조(61a∼61d)의 상단에 일정의 거리 이상 근접할 수 없어, 상술한 바와 같은 도금액의 흐름을 실현할 수가 없고, 균일한 도금이 될 수 없었다.
또한, 도금처리시에, 접촉부지지부재에 의해 도금액이 체류하는 부분이 발생한다. 도금처리가 종료한 후, 도금액은 이와같은 체류부에 잔존하고, 웨이퍼(W)를 오염시킨다. 이 실시형태에서는, 접촉부(80a) 및 베이스 링(80b)이 경질부재로 됨으로써, 이들의 문제가 해소되어 있다.
도금처리시에는, 캐소드 링(80)의 돌출부(80p)가 회수조(62a∼62d) 상부에 삽입된 상태로 된다.
웨이퍼(W)가 도금액에 접촉된 상태에서는, 도금액의 흐름을 고려하여, 웨이퍼(W)와 메쉬부재(49)와의 간격은 0.5mm∼30mm(바람직하게는, 0.5mm 내지 20mm)로 되도록 조정된다. 구체적으로는, 웨이퍼(W)와 메쉬부재(49)와의 간격을 상기와 같이 좁게함으로써, 웨이퍼(W)가 회전된 때에, 도금액이 웨이퍼(W)로 끌려가서 움직이는 영역이 좁게 규제되고, 도금에 대하여 바람직하지 않은 과발생을 억제하고, 도금에 의한 막의 두께를 균일하게 할 수가 있다.
도16은 도금컵(56a∼56d)의 도해적인 평면도이다. 도9 및 도16을 참조하여, 캐소드 세정액회수조(210)는 평면으로 바라봄에 있어서, 개략적으로 정방형의 형상을 갖고 있다. 캐소드 세정액회수조(210) 안에서, 1쌍의 대각 근방에는, 캐소드 세정액회수조(210)내에 순수한 물을 공급하는 순수공급노즐(205), 및 캐소드 세정액회수조(210)내의 액체를 체류시키는 액체저장용기(211)가 설치되어 있다. 캐소드 링(80)에 형성된 유체유로(80f, 도12 참조)를 경유하여, 캐소드 세정액회수조 (210)에 회수된 캐소드 세정액은 순수공급노즐(205)로부터 공급된 순수한 물로 흘려져, 액체저장용기(211)내로 유입하도록 되어 있다.
순수공급노즐(205)을 없애고, 캐소드 세정액만이 캐소드 세정액회수조(210)로 흘러서, 액체저장용기(211)내로 유입하도록 되어도 좋다.
캐소드 세정액회수조(210) 안에서, 1쌍의 대각(근방에, 순수공급노즐(205) 및 액체저장용기(211)가 배치되어 있지 않은 대각) 근방에는, 배기관(215)이 연통접속되어 있다.
도17은 순수공급노즐(205) 근방을 나타내는 도해적인 단면도이다. 순수공급노즐(205)은 캐소드 세정액회수조(210)의 바닥(201a)으로부터 입설되어 있고, 순수공급노즐(205)에 있어서 바닥(210a)으로부터 일정한 높이위치에, 측방으로 향하여 열린 2개의 개구(205a, 205b)가 형성되어 있다. 개구(205a, 205b)는 서로 거의 반대방향으로 향하여 열려있다.
바닥(210a)에는, 순수공급노즐(205)에 연통접속된 순수배관(206)이 설치되어 있고, 순수공급노즐(205)에 순수한 물을 공급할 수 있도록 되어 있다. 순수한 물은 순수공급노즐(205)의 개구(205a, 205b)로부터, 2개의 배기관(215)측으로 향하여 각각 토출되도록 되어 있다(도16 참조).
도18은 액체저장용기(211) 근방의 도해적인 단면도이다. 액체저장용기(211)는 바닥(210a)의 하부에 설치되어 있다. 바닥(210a)에는, 배액구(210b)가 형성되어 있고, 바닥(210a) 상면에 있어서 배액구(210b)의 주위에는 높이가 낮은 고리형 돌기(207)가 설치되어 있다. 캐소드 세정액회수조(210) 내의 액체는 액면이 고리형 돌기(207)보다 높게 되면, 배액구(210b)로부터 액제저장용기(211)내로 유입하도록 되어 있다.
액체저장용기(211)의 내부에는, 도전율계(212)가 삽입되어 있고, 이에 의해 액체저장용기(211)내에 저장된 액체의 도전율을 측정할 수 있도록 되어 있다. 도 전율계(212)의 출력신호는 시스템 콘트롤러(155)에 입력된다(도9 참조).
액체저장용기(211)의 측벽상단 근방으로부터는, 오버플로우(Overflow)배관 (213)이 연장되어 있고, 액체저장용기(211)의 바닥으로부터는, 드레인(Drain)배관 (214)이 연장되어 있다. 도금처리시에는, 드레인배관(214)의 유로는 닫혀지고, 캐소드 세정액회수조(210)로 유입된 액체(캐소드 세정액 등)는 액체저장용기(211)를 채우고, 오버플로우배관(213)으로부터 배출된다. 도금처리유니트(20a∼20d)를 사용하지 않는 때 등은 드레인배관(214)의 유로를 열어서 액체저장용기(211) 안의 액체를 인출할 수 있다(배출할 수 있다).
또한, 바닥(210a)의 하부에는, 외용기(外容器, 208)가 설치되어 있다. 액체저장용기(211)나 오버플로우배관(213) 및 드레인배관(214)의 액체저장용기(211)와의 접속부 근방은 외용기(208)내에 수용되어 있다.
도 19는 배기관(215)과 캐소드 세정액회수조(210)와의 접속부 근방을 나타내는 도해적인 단면도이다. 배기관(215)은 바닥(210a)를 관통하여 캐소드 세정액회수조(210) 안으로 인도되어 있다. 배기관(215)의 선단에는 후드(Hood, 209)가 설치되어 있다. 후드(209)의 일부(상부측방)에는 개구가 형성되어 있지만, 배기관(215)의 개구의 상방은 후드(209)로 덮혀져 있다. 이에 의해 캐소드 세정액 등의 액체가 배기관(215)으로 들어가기가 어렵게 되어 있다.
배기관(215)을 통하여, 도금컵(56a∼56d)내의 기체를 배출할 수 있도록 되어 있다. 이에 의해, 도금컵(56a∼56d)내에서 도금액에 노출된 가능성이 있는 공기는 캐소드 세정액회수조(210) 및 배기관(215)을 통하여 외부로 배출할 수가 있다.
다음에, 도금처리부(12)에 의해 도금처리를 행하는 순서에 대하여 설명한다. 도9를 참조하여, 먼저 시스템 콘트롤러(155)에 의해 반전구동부(43)가 제어되어서, 웨이퍼지지회전기구(74a∼74d)의 어느쪽인가(이하, 웨이퍼지지회전기구(74a)로 함)의 웨이퍼이면압압판(裏面押壓板, 81a)이 상방을 향하도록 되어 있다. 또한, 시스템 콘트롤러 (155)에 의해 서셉터 이동기구(46)가 제어되어서, 웨이퍼이면압압판(81a)이 회전관 (77) 측으로 이동되고, 웨이퍼 수도(受渡) 핀이 웨이퍼이면압압판(81a)을 관통하여, 이 웨이퍼이면압압판(81a)으로부터 돌출한 상태로 된다. 이 상태가 도20에 도시되어 있다.
스핀 베이스(78)는 그 원주방향에 관하여 지주(79)의 간격이 넓은 부분 (도13(a) 참조)이 제2 반송로(15)에 대향하도록 회전각도위치가 조정되고, 제2 모터(45a)의 지지 토크에 의하여 그 회전각도위치가 유지된다.
한편, 반송로봇(TR)의 진퇴아암(41) 또는 진퇴아암(42)(도5(a)∼도5(c) 참조)에 의해, 카세트(C)로부터 미처리의 웨이퍼(W)가 인출된다. 이 웨이퍼(W)는 반송로봇(TR)에 의해, 지주(79) 사이를 통하여 반입되어서(도13(a) 참조), 웨이퍼 (W)의 중심이 회전관(77)의 중심축상에 놓이도록 웨이퍼(W)가 웨이퍼 수도(受渡) 핀(84) 위에 배치된다. 이 상태에서, 웨이퍼(W)의 처리면은 상방으로 향하여 있다.
그리고, 시스템 콘트롤러(155)에 의해 서셉터이동기구(46)가 제어되어, 웨이퍼이면압압판(81a)이 회전관(77)으로부터 떨어지도록 이동(상승)된다. 이에 의해, 웨이퍼이면압압판(81a)의 철부(81e)는 웨이퍼(W)의 하면(이면) 주연부를 압압하고, 웨이퍼(W) 상면 주연부는 캐소드 링(80)의 접촉부(80a)에 눌리워진다. 즉, 웨이퍼이면압압판(81a)과 접촉부(80a) 사이에 웨이퍼(W)가 끼움지지된다.
이 때, 연질부재로 되는 철부(81e)가 탄성변형함과 함께, 접촉부(80a)가 웨이퍼(W) 주연부에 전 주변에 걸쳐 밀착한다. 즉, 웨이퍼(W) 상면 주연부는 접촉부 (80a)의 밀봉면(80s)으로 밀봉된다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 및 캐소드 링(80)에 대하여 도금액이 접촉하는 영역이 제한되도록 된다. 동시에, 캐소드 전극(83)이 웨이퍼(W)주연부 근방의 상면(처리면)으로 밀어붙여서 접촉한다.
또한, 시스템 콘트롤러(155)에 의해, 반전구동부(43)가 제어되어 웨이퍼(W)가 아래쪽을 향하도록 웨이퍼지지회전기구(74a)가 반전된다. 그리고, 시스템 콘트롤러(155)의 제어에 의해 펌프(P1)가 작동되어서, 도금조(61a)에 도금액이 10리터/min 정도로 보내진다(도7 참조). 이에 의해, 도금조(61a)는 도금액으로 채워지고, 도금액은 도금조(61a)의 가장자리로부터 약간 부풀어 올라서 회수조(62a)로 넘친다.
이어서, 시스템 콘트롤러(155)에 의해 승강기구(44)가 제어되어서, 웨이퍼지지회전기구(74a)가 하강된다. 웨이퍼(W)의 하면과 도금액의 하면과의 간격이 수mm로 되면, 시스템 콘트롤러(155)에 의해 도금전원(82)이 제어되어, 애노드전극(76)과 캐소드전극(83) 사이에 제1의 전압이 인가됨과 함께, 웨이퍼지지회전기구(74a)의 하강속도가 작게(예를들면, 50mm/sec 내지 0.1mm/sec 정도)된다.
이에 의해, 웨이퍼(W)의 하면은 서서히 도금조(61a)에 채워진 도금액의 표면에 접촉되어, 웨이퍼(W) 하면 중, 접촉부(80a)의 밀봉면(80s)에 밀봉된 부분에서 안쪽의 영역은 전면에 걸쳐 도금액에 접촉한 상태로 된다. 즉, 웨이퍼(W) 하면을 도금액에 서서히 접촉시킴으로써, 웨이퍼(W)와 도금액의 액면과의 사이의 공기가 배출되기 쉽게 할 수가 있다.
이것으로, 웨이퍼(W)의 접액(接液)이 완료하고, 시스템 콘트롤러(155)에 의해 승강기구(44)가 제어되어서, 웨이퍼지지회전기구(74a)의 하강이 정지된다. 이상의 공정에 있어서, 웨이퍼(W)의 접액이 시작되고 나서 완전히 접액 종료할 때 까지의 시간은 웨이퍼(W) 하면에 형성된 시드가 도금액에 거의 용해하지 않도록 한 시간으로 된다. 웨이퍼(W)의 접액이 완료한 상태에서, 도금조(61a)의 상단과 웨이퍼(W)의 처리면과의 간격은, 예를들면 0.3mm 내지 1mm 정도이고, 캐소드 링(80)은 도금조(61a) 상단의 주위에 끼워져 배치되어 있다.
도금조(61a)의 상단과 웨이퍼(W)의 처리면이 상기와 같이 근접되어 있음으로써, 웨이퍼(W)의 처리면에 있어서 중심부에서 접촉부(80a)가 접촉하고 있는 부분의 바로 가까이에 이르기 까지 도금액이 접촉한다. 이에 의해, 도금에 의한 막의 두께의 균일성이 향상한다. 도금액은 웨이퍼(W)의 계면 근방에서는 웨이퍼(W)의 중심부로부터 주연부로 향하여 층류로 되어 흐르고, 도금조(61a) 상단과 웨이퍼(W)와의 간극으로부터 도금액회수조(62a)로 흐른다.
이 때, 웨이퍼(W)와 도금액 사이에 기포가 들어간 경우에서도, 이와같은 기포는 도금액과 함께 도금조(61a) 밖으로 흐른다. 웨이퍼(W)의 하면과 경사면(80g) 과의 이루는 각이 둔각으로 되어 있는 (도12 참조)것에 의하여도, 이와같은 기포는 도금조(61a) 밖으로 용이하게 배출된다. 도금액이 웨이퍼(W) 하면 근방에서 층류 로 되는 것, 및 웨이퍼(W) 하면에 기포가 존재하지 않는 것에 의해, 도금에 의한 막은 균일하게 된다.
다음에, 시스템 콘트롤러(155)에 의해, 회전구동기구(45)가 제어되어서, 웨이퍼(W)가 낮은 회전속도(예를들면, 10rpm 내지 100rpm)로 회전되고, 도금전원(82)이 제어되어서, 애노드전극(76)과 캐소드전극(83) 사이에, 수분간 도금때의 전압인 제2의 전압이 인가된다. 제2의 전압은 애노드전극(76)과 캐소드전극(83) 사이에, 소정의 전류패턴에 따라 도통되도록 설정되어 있다. 더욱이, 시스템 콘트롤러 (155)의 제어에 의해, 밸브(201V)가 열려서 유체유로(81c, 81d)에 캐소드 세정액이 도입된다.
애노드전극(76)과 캐소드전극(83) 사이에 제2의 전압이 인가됨으로써, 캐소드전극(83)에 접속된 웨이퍼(W) 하면과 도금액의 계면에서는, 도금액중의 구리이온에 전자가 부여되어서, 웨이퍼(W) 하면에 구리원자가 피착한다. 즉, 웨이퍼(W) 하면에 구리도금이 행해진다. 웨이퍼(W)가 회전됨으로써, 도금액과 웨이퍼(W)를 상대적으로 이동시킬 수 있으므로, 웨이퍼(W)에 대한 도금의 균일성은 향상한다.
웨이퍼(W)의 직경 형상이 도금조(61a)의 내경에 거의 동일하고, 애노드전극 (76)이 평면으로 바라봄에 있어서 도금조(61a) 안의 거의 전역에 걸쳐 존재함으로써, 애노드전극(76)과 웨이퍼(W) 하면에 형성된 시드층과의 사이에는, 거의 균일한 전계가 형성된다. 이에 의해, 도금에 의한 구리막의 막두께는 균일하게 된다.
도금액중에서, 산화환원제로서의 철이온은, 2가 및 3가의 철이온으로서 존재하고 있다. 3가의 철이온은 주성분관리부(2, 도1참조)에 수용된 구리공급원(구리 관)으로부터 전자를 빼앗고 구리이온을 용출시켜서, 스스로는 2가의 철이온으로 된다. 한편, 2가의 철이온은 애노드전극(76)에 전자를 부여하여 3가의 철이온으로 된다.
이 실시형태와 같이, 애노드전극(76)을 메쉬형상으로 함으로써, 애노드전극 (76)의 표면적을 충분히 크게(예를들면, 피도금면적의 2배 내지 10배)할 수가 있고, 또한 샤워헤드(75)에 의해 애노드전극(76) 전체에 충분히 빠른 흐름의 도금액을 접촉시킬 수가 있다. 이에 의해, 애노드전극(76)에 충분한 양의 2가의 철이온을 공급할 수 있고, 2가의 철이온이 애노드전극(76)에 전자를 부여하여 3가의 철이온으로 되는 반응을 촉진할 수가 있다.
이렇게, 철이온은 사이클릭(Cyclic)으로 산화환원을 반복하고, 도금액과 애노드전극(76) 사이의 전자의 이동량, 및 캐소드전극(83, 웨이퍼(W) 하면)과 도금액과의 사이의 전자의 이동량은 거의 수지(收支)한다.
이 때문에, 산화환원제를 사용하지 않았던 경우에 발생하는 활성의 산소 기포는 발생하지 않는다. 이에 의해, 도금액의 첨가제의 산화에 의한 분해를 지연시킬 수가 있고, 또한 산소 기포가 웨이퍼(W) 하면에 부착하여, 웨이퍼(W) 표면(하면)에 형성된 미세한 구멍이나 홈을 매립하여 도금할 수 없게 되는 사태를 회피할 수가 있다.
도금액과 웨이퍼(W)와의 계면근방에서는, 회전하는 웨이퍼(W)로 끌려 도금액에 원심력이 부여되지만, 캐소드 링(80)의 돌출부(80p)에 의해 도금액은 확실하게 회수조(62a)내로 인도된다.
유체유로(81c, 81d)에 도입된 캐소드세정액은 웨이퍼이면압압판(81a) 주연부의 개구로부터 유출하고, 유체유로(80f)를 거쳐 캐소드 세정액회수조(210)로 인도된다(도12 참조). 이에 의해, 캐소드전극(83)은 캐소드세정액으로 세정된다. 이 때, 캐소드세정액은 웨이퍼(W) 주연부를 흐르지만, 로터리 죠인트(191)의 섭동부에서 발생하는 미립자가 유체유로(81c, 81d)로 도입되지 않도록 되어 있으므로, 이와같은 미립자가 웨이퍼(W)에 부착하는 일은 없다.
웨이퍼(W) 및 접촉부(80a)에 대하여, 도금액과 캐소드전극(83)은 반대측에 있다. 즉, 캐소드전극(83)은 웨이퍼(W)에 있어서, 용접부(80a)에 의해 도금액의 접촉이 제한되어 있는 영역에 접촉하고 있다. 따라서, 웨이퍼(W) 주연부가 접촉부(80a)의 밀봉면(80s)에 의해 충분히 밀봉되어 있는 경우는, 도금액은 캐소드전극(83)으로 흐르는 일은 없다. 한편, 웨이퍼(W)와 접촉부(80a)와의 밀봉이 불충분한 경우, 도금액은 웨이퍼(W)와 접촉부(80a)와의 틈으로 흘러서 캐소드전극(83)에 도달한다.
도금액이 웨이퍼(W)와 접촉부(80a) 사이에서 누출한 상태 그대로 도금처리가 계속되면, 웨이퍼(W) 하면에 있어서, 본래 도금이 되지 않는 영역에 까지 도금되어 버린다. 그 영향을 받아서 웨이퍼(W) 하면의 도금을 행하는 소정의 영역에 있어서, 도금에 의한 막의 두께가 접촉부(80a) 근방에서 다른 부분과 비교하여 얇게 된다. 따라서, 웨이퍼(W)에 불균일한 도금이 이루어진다. 또한, 통전중의 캐소드전극(83)에 도금액이 접촉한 채로 되어 있으면, 캐소드전극(83)은 도금되어, 웨이퍼(W)에 양호하게 통전할 수 없게 된다.
그러나, 캐소드전극(83)에 도달한 도금액은 캐소드세정액에 의하여 세정되어 흐르게 되고, 캐소드전극(83)은 청정한 상태가 유지된다. 그리고, 도금액을 포함하는 캐소드세정액은 캐소드 세정액회수조(210)로부터 액체저장용기(211)로 유입된다.
캐소드세정액의 도전율과, 도금액이 혼입한 캐소드세정액의 도전율은 다르다. 예를들면, 캐소드세정액이 순수한 물인 경우, 캐소드세정액의 도전율은 도금액이 약간 혼입한 것만으로 크게 상승한다. 이 때문에, 도전율계(212)에 의해 측정되는 도전율에 관하여, 적당한 판정레벨을 설정하여 둠으로써, 시스템 콘트롤러 (155)는 도전율계(212)의 출력신호에 근거하여, 도금액이 웨이퍼(W)와 접촉부(80a)사이에서 누출하였다고 판정할 수가 있다.
도금액이 누출하였다고 판정된 경우, 시스템 콘트롤러(155)의 제어에 의해, 자동적으로 도금처리유니트(20a)의 운전이 일시 정지되고, 작업자(오퍼레이터)에게 그 취지가 알려지도록 된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)에 불균일한 도금이 계속되는 것, 즉 불량품의 발생이 계속되는 것, 및 캐소드전극(83)이 계속 도금되는 것을 회피할 수가 있다.
캐소드세정액(액체)은, 도금액의 침입이 제한(규제)되어 있는 영역으로서, 캐소드전극(83) 이외의 영역에 공급되도록 구성되어도 좋다. 이 경우에서도, 도금액이 웨이퍼(W)와 접촉부(80a)와의 사이에서 누출하여, 당해 액체의 유로에 침입하면, 그 취지를 도전율계(212)의 출력신호로써 알수가 있다.
소정시간 웨이퍼(W)로의 도금이 계속된 후, 시스템 콘트롤러(155)에 의해, 도금전원(82)이 제어되어 애노드전극(76)과 캐소드전극(83) 사이의 통전이 정지되고, 승강기구(44)가 제어되어서, 웨이퍼(W) 하면이 도금조(61a)에 채워진 도금액의 액면으로부터 수 mm 떨어진 상태로 된다.
더욱이, 시스템 콘트롤러(155)에 의해 회전구동기구(45)가 제어되어서, 웨이퍼(W)가 약간 고속(예를들면, 200rpm 내지 1000 rpm)으로 수십초간 회전된다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 하면의 도금액은 측방으로 뿌려진다. 이 때도, 웨이퍼(W) 하면의 도금액은 돌출부(80p)에 의해 회수조(62a∼62d)내로 인도된다. 이 공정에서, 웨이퍼(W)의 도금면은 완전하게 건조하지 않도록 되어, 액막이 존재하는 상태로 된다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 반송중에 도금면이 부식되지 않도록 할 수가 있다.
또한, 도금전원(82)에 의한 통전의 종료와 동시에, 시스템 콘트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브(201V)가 닫혀짐과 함께 밸브(202V)가 열려진다. 이에 의해, 유체유로(81c, 81d)내에 잔류하고 있는 캐소드세정액은 질소가스에 의해 세정되어, 유체유로(80f)내의 캐소드세정액은 원심력에 의해 측방으로 인출된다. 리크배관 (204)내에 잔류하고 있는 캐소드세정액은 도시하지 않은 이젝터에 의해 흡인하여 배출하는 것으로 하여도 좋다.
이어서, 시스템 콘트롤러(155)에 의해 회전구동기구(45)가 제어되어 웨이퍼 (W)의 회전이 정지되고, 승강기구(44)가 제어되어서 웨이퍼지지회전기구(74a)가 소정위치까지 상승되고, 반전구동부(43)가 제어되어서 웨이퍼(W)측이 상방을 향하도록 웨이퍼지지회전기구(74a)가 반전된다. 스핀 베이스(78)은 그 원주방향게 관하여, 지주(79)의 간격이 넓은 부분이 제2 반송로(15)에 대향하도록 회전각도위치가 조정되고, 제2 모터(45a)의 지지 토크에 의해, 그 회전각도위치가 유지된다.
그 후, 시스템 콘트롤러(155)에 의해, 서셉터이동기구(46)가 제어되어서 웨이퍼이면압압판(81a)이 회전관(77) 측으로 이동(하강)되어, 웨이퍼(W)의 협지가 제거된다. 이 때, 캐소드전극(83)의 탄성력에 의해, 웨이퍼(W)는 밀봉면(80s)으로부터 유연하게 떨어지고, 웨이퍼(W)는 도20에 나타내는 바와 같이 웨이퍼 수도(受渡) 핀(84)에 지지된 상태로 된다. 또한, 액체유로(80f)중에 캐소드세정액이 존재하지 않은 상태로 되어 있음으로써, 웨이퍼(W) 상면(도금면)에 캐소드세정액이 낙하하는 일은 없다.
접촉부(80a)로부터 웨이퍼(W)가 떨어지면, 웨이퍼(W)의 도금면에 잔존하여 있는 도금액은 밀봉면(80s)과 웨이퍼(W) 사이로 인입되어 캐소드전극(83)의 접촉부 (83c)는 도금액에 오염된다. 접촉부(83c) 주면에 부착한 도금액은 다음의 웨이퍼 (W)의 도금 처리전 및 처리중에 캐소드세정액으로 세정할 수가 있다.
그리고, 반송로봇(TR)의 진퇴아암(42) 또는 진퇴아암(41)에 의해 처리가 끝난 웨이퍼(W)가 지주(79)의 사이에서 반출되어서 1개의 웨이퍼(W)의 도금처리가 종료한다.
도금처리는 4개의 펌프(P1∼P4)를 동시에 작동시켜서 도금컵(56a∼56d)으로 동시에 행하여도 좋고, 펌프(P1∼P4)의 일부만 작동시켜서 대응하는 도금컵 (56a∼56d)의 어느쪽으로 행하여도 좋다.
도21은 도금처리유니트(20a)의 도해적인 측면도이다. 도21을 참조하여 도금처리유니트(20a)의 보수시의 조작에 대하여 설명한다. 도금처리유니트(20b∼20d) 도 동일한 구조를 갖고 있고, 동일하게 하여 보수를 행할 수가 있다.
도금처리유니트(20a)에 대하여 제2 반송로(15, 도2 참조)와는 반대측에는 인클로저(30)의 격벽의 일부를 이루는 외장커버(220)가 설치되어 있다. 외장커버 (220)는 인클로저(30)로부터 착탈가능하고, 도금처리유니트(20a)의 보수를 행할 때는, 외장커버(220)를 제거할 수가 있다.
승강기구(44)에 구비된 가이드(44a)의 한쪽 단(가이드(44a)가 연직방향을 따라 배치되어 있는 때의 아래쪽 단)은 웨이퍼처리부(1)의 프레임(222a)에 힌지결합되어 있다. 이에 의해, 제2 반송로(15)가 연장되는 방향과 거의 평행하게 거의 수평한 회동축(223)의 주위로, 가이드(44a)를 회동할 수 있도록 되어 있다. 회동축 (223)은 도금컵(56a) 보다 낮은 위치에서, 도금컵(56a) 보다 외장커버(220) 측에 있다.
가이드(44a)는 고정나사(224)에 의해, 웨이퍼처리부(1)의 프레임(222b)에 고정할 수도 있도록 되어 있다. 고정나사(224)에 의한 고정위치는 회동축(223) 보다 높은 위치에 있다. 가이드(44a)가 고정나사(224)로 프레임(222b)에 고정된 상태에서, 상하 베이스(182)는 연직방향으로 따르는 방향으로 되고, 웨이퍼지지회전기구 (74a)는 도금컵(56a)의 상하로 배치된다. 이 상태에서, 도금처리가 행하여 질 수가 있다.
또한, 가이드(44a)는 프레임(222b)에 회동이 규제되어서, 도금컵(56a)측으로 쓰려지지 않도록 되어 있다. 즉, 가이드(44a)는 연직방향으로 따르는 상태에서, 도금컵(56a)과는 반대측으로만 회동시킬 수가 있다.
가이드(44a)에 있어서 회동축(223) 근방에는, 가스댐퍼(Gas Damper, 225)의 한쪽 단이 회동가능하게 결합되어 있다. 가스댐퍼(225)의 다른쪽 단은 웨이퍼처리부(1)의 프레임(222c)에 회동가능하게 결합되어 있다. 가스댐퍼(225)의 다른쪽 단은 웨이퍼처리부(1)의 프레임(222c)에 회동가능하게 결합되어 있다. 프레임(222c)과 가스댐퍼(225)와의 결합부는, 프레임(222a)과 가스댐퍼(225)와의 결합부나 회동축(223) 보다 낮은 위치에 있다. 가스댐퍼(225)는 실린더 및 피스톤을 구비하고 있고, 실린더에 봉입된 가스의 압력에 의해, 피스톤이 실린더내로 압입되는 방향의 힘에 대항할 수가 있다. 가이드(44a)에는 가스댐퍼(225)의 피스톤측의 단부가 설치되어 있고, 프레임(222c)에는 가스댐퍼(225)의 실린더측의 단부가 설치되어 있다.
승강기구(44)에 있어서, 가이드(44a)가 거의 연직방향으로 따르는 상태에서, 지지부재(44b)는 외장커버(220) 측으로 돌출하여 있다. 웨이퍼지지회전기구(74a) 나 승강기구(44)를, 가이드(44a)가 연직방향으로 따르는 방향에서, 회동축(223)의 주위로 거의 90도 회동시키면, 지지부재(44b)의 선단이 웨이퍼처리부(1)의 프레임에 설치된 스톱퍼(Stopper, 227)에 닿게되어, 그 이상 회동할 수 없도록 되어 있다. 이 상태에서, 가이드(44a)는 거의 수평으로 된다. 스톱퍼(227)에 있어서 지지부재(44b)가 닿는 부분에는 고무가 부착되어 있고, 지지부재(44b)가 닿는 때의 충격을 완화할 수 있도록 되어 있다.
도금처리유니트(20a)의 보수를 행하는 때는, 도금처리동작이 정지된 상태에서, 먼저 외장커버(220)를 제거한다. 이에 의해, 작업자는 외장커버(220)가 설치 되어 있는 측으로부터 작업할 수 있도록 된다. 이어서, 고정나사(224)를 제거하여, 가이드(44a)가 회동축(223)의 주위로 회동하도록 웨이퍼지지회전기구(74a)를 서서히 앞쪽으로 쓰러뜨린다.
이 때, 가스댐퍼(225)는 피스톤이 실린더내에 압입되도록 되어 있다. 따라서, 가스댐퍼의 탄력에 의해, 작업자는 적은 힘으로 웨이퍼지지회전기구(74a)를 쓰러뜨릴 수가 있다. 또한, 가스댐퍼(225)의 탄력에 의해, 작업자가 조작을 잘못하여 웨이퍼지지회전기구(74a)를 쓰러뜨리는 도중에서 손을 떼어도 웨이퍼지지회전기구(74a)가 급격하게 쓰러지는 일은 없다.
가이드(44a)가 거의 수평으로 된 상태에서, 지지부재(44b)가 스톱퍼(227)에 닿게 되어, 웨이퍼지지회전기구(74a)를 그 이상 움직일 수가 없게 된다. 이 상태에서, 웨이퍼지지회전기구(74a)는 웨이퍼처리부(1)의 측방으로 돌출한 상태로 되고, 도금컵(56a)의 상방은 개방된다. 이 상태가 도21에 2점쇄선으로 표시되어 있다. 이에 의해, 작업자는 보수의 목적장소로의 액세스가 용이하게 되어, 보수를 용이하게 행할 수가 있다.
다음에, 도금컵(56a∼56d)의 보수에 대하여 설명한다. 보수처리는 캐소드 링(80)의 회전축(중심축)과 도금조(61a∼61d)의 중심축이 거의 일치하는 상태에서 행하지 않으면 안된다. 도금처리시에 있어서, 캐소드 링(80)은 도금조(61a∼61d) 상단의 주위에 약간의 간극을 두고 배치되므로, 캐소드 링(80)의 회전축(중심축)이 도금조(61a∼61d)의 중심축으로부터 벗어나면, 도금조(61a∼61d)와 캐소드 링(80)이 간섭(접촉)하게 되버린다(도12 참조). 캐소드 링(80)의 회전축(중심축)과 도금 조(61a∼61d)의 중심축을 일치시키기 위하여는, 도금컵(56a∼56d)의 위치 및 자세를 조정한다.
또한, 도금조(61a∼61d)의 상단이 거의 수평한 면으로 놓이지 않으면, 도금액이 도금조(61a∼61d)의 가장자리로부터 전 주변에 걸쳐 부풀어 오른 상태에서, 도금액에 웨이퍼(W)를 접촉시킬 수가 없다. 또한, 이와같은 경우, 웨이퍼지지회전기구(74a∼74d)에 의해, 거의 수평으로 지지된 웨이퍼(W)와, 도금조(61a∼ 61d)의 상단이 거의 일정한 간격을 두고 근접된 상태로 할 수가 없다.
따라서, 도금조(61a∼61d)의 상단이 수평이 아닌 경우는, 수평으로 되도록 조정하지 않으면 안된다.
도22는 도금컵(56a)의 도해적인 측면도이다. 도22를 참조하여, 도금컵(56a)의 위치나 자세를 조정하거나, 도금조(61a)의 상단이 거의 수평한 면으로 놓이도록 조정하는 방법을 설명한다. 도금컵(56b∼56d)도 동일한 구조를 갖고 있고, 동일한 방법에 의해 조정할 수가 있다.
도금컵(56a)의 하부(바닥)에는, 평판형상의 제1 베이스판(230)이 일체로 설치되어 있다. 제1 베이스판(230)은 평면으로 바라봄에 있어서 도금컵(56a)의 저면보다 약간 크고, 도금컵(56a) 저부에 대하여 측방으로 돌출하여 있다. 제1 베이스판(230)의 하부(도금컵(56a) 측과는 반대측)에는, 평면으로 바라봄에 있어서 제1 베이스판(230) 보다 약간 큰 평판형상의 제2 베이스판(231)이 설치되어 있다. 제2 베이스판(231)은 웨이퍼처리부(1)의 프레임(236)에 설치되어 있다.
제1 베이스판(230) 및 제2 베이스판(231)에는, 이들을 두께방향으로 관통하 는 구멍이 설치되어 있고, 송액분지배관(58a) 및 리턴분지배관(63a)는 이들의 구멍을 삽통하고 있다. 송액분지배관(58a) 및 리턴분지배관(63a)는 수지(예를들면, 불소수지)제의 이음매(239)를 통하여, 도금컵(56a)에 접속되어 있다. 이음매(239)에 의해, 도금컵(56a)에 대한 송액분지배관(58a) 및 리턴분지배관(63a)의 착탈이 용이하게 되어 있다.
제1 베이스판(230)의 주연부의 적어도 3개소에, 제1 베이스판(230)을 두께방향으로 관통하는 고정구멍(233)이 형성되어 있다. 제2 베이스판(231)에는 고정구멍(233)에 거의 대응하는 위치에 내나사(234)가 형성되어 있다. 고정구멍(233)에는 외나사가 형성된 고정나사(235)가 삽통되어 있고, 고정나사(235)는 제2 베이스판(231)에 형성된 내나사(234)에 체결되어 있다. 이에 의해, 제1 베이스판(230)은 제2 베이스판(231)에 고정되어 있다.
고정구멍(233)의 내경은 고정나사(235)의 외경보다 크다. 예를들면, 고정구멍(233)의 내경은 10mm 정도이고, 고정나사(235)의 외경은 6mm 정도이다. 이 경우, 제1 베이스판(230)은 제1 베이스판(230)의 내경의 임의의 방향으로 4mm 정도 이동할 수가 있다. 상기의 경우, 고정나사(235)의 나사머리와 제1 베이스판(230)사이에는, 예를들면 외경 18mm의 워셔(Washer, 237)가 개재되어서, 고정나사(235)의 나사머리가 고정구멍(233)의 가운데로 떨어져 들어가지 않도록 된다.
고정나사(235)를 느슨하게 함으로써, 제1 베이스판(230)을 제1 베이스판 (230)의 면내의 임의의 방향으로 움직여서, 도금조(61a)의 수평방향의 위치를 조정할 수가 있다.
제2 베이스판(231)은 그 주연부에 서로 간격을 두고 설치된 적어도 3쌍의 누름나사(238A) 및 당김나사(238B)에 의해, 프레임(236)에 고정되어 있다. 각각의 쌍의 누름나사(238A) 및 당김나사(238B)를 조정하여, 그 누름나사(238A) 및 당김나사(238B)가 설치된 위치에서의 제2 베이스판(231)의 프레임(236)으로부터의 높이를 조정할 수가 있다. 이에 의해, 제2 베이스판(231)의 경사를 조정할 수가 있다. 따라서, 도금컵(56a)의 자세를 조정할 수가 있다.
통상, 수평으로 조정된 제2 베이스판(231)에 제1 베이스판(230)을 밀접시켜서 설치하면, 도금조(61a)의 상단이 거의 수평한 면으로 놓이도록 조정되어 있다. 따라서, 도금조(61a)의 상단이 거의 수평한 면으로 놓이도록 조정하기 위하여는, 먼저 도금조(61a)가 제거된 상태에서, 예를들면 제2 베이스판(231)의 위에 수준기를 올려놓고, 제2 베이스판(231)을 수평으로 조정하면 좋다. 그 후, 제2 베이스판(231)에 제1 베이스판(230)을 밀착시켜서 설치하면, 도금조(61a)의 상단은 거의 수평한 면으로 놓여진다.
이 때, 고정나사(235)는 느슨하게 된 상태로 한다. 이어서, 웨이퍼지지회전기구(74a)를 하강시키고, 캐소드 링(80)이 도금조(61a) 상단의 주위에 끼워지도록 제2 베이스판(231)에 대하여 제1 베이스판(230)을 이동시켜서, 도금조(61a)의 수평방향의 위치를 조정한다.
통상, 웨이퍼지지회전기구(74a)와 도금컵(56a)이 대향된 상태에서, 캐소드 링(80)의 회전축(중심축)과 도금조(61a)의 중심축은 거의 평행하게 되도록 조정되어 있다. 따라서, 상기의 방법으로 도금조(61a)의 위치를 맞춤으로써, 도금조 (61a)의 중심축과 캐소드 링(80)의 고정축(중심축)을 거의 일치시킬 수가 있다. 이와같이 하여, 도금조(61a)의 위치가 적정하게 조정되면, 고정나사(235)를 강하게 체결하여 도금조(61a)의 위치를 고정한다.
이상과 같이 하여 조정된 도금컵(56a)(도금조(61a))을 이용하여, 도금조 (61a)의 상단과 캐소드 링(80) 및 웨이퍼지지회전기구(74a)에 지지된 웨이퍼(W)를, 간섭을 회피한 상태에서 충분히 좁은 간격으로 근접시킬 수가 있다. 이와같은 도금조(61a)의 가장자리로부터는, 전 주변에 걸쳐 도금액이 부풀어 오른 상태로 할 수가 있고, 웨이퍼지지회전기구(74a)에 지지된 웨이퍼(W)의 하면을, 용이하게 거의 전면에 걸쳐 도금액에 접촉시킬 수가 있다.
도23은 베벨 에칭유니트(21a, 21b)의 공통의 구성을 나타내는 도해적인 단면도이다.
거의 원통형상의 컵(85)내에, 웨이퍼(W)를 거의 수평으로 지지하여 회전하는 스핀 척(Spin Chuck, 86)이 구비되어 있다. 스핀 척(86)은 웨이퍼(W)의 주연부에 접촉함이 없이 웨이퍼(W)의 저면중앙부만을 흡착함으로써, 웨이퍼(W)를 지지할 수 있도록 되어 있다. 스핀 척(86)은 연직방향을 따라 배치된 회전축(87)을 갖고 있고, 회전축(87)에는 회전구동기구(88)로부터의 회전구동력이 전달되도록 되어 있다. 또한, 스핀 척(86)에는 이 스핀 척(86)을 승강시키는 승강기구(89)가 결합되어 있어서, 스핀 척(86)의 상부를 컵(85)내에 수용된 상태와, 컵(85)의 상단보다 높은 상태로 할 수 있도록 되어 있다.
컵(85)은 동축에 배치된 3개의 컵(85a∼85c)을 포함하고 있다. 각각의 컵 (85a∼85c)의 상단은 가장 외측의 컵(85a)이 가장 높고, 중간의 컵(85b)이 가장 낮다. 가장 내측의 컵(85c)의 상단에는, 평판형상으로 평면으로 바라봄에 있어서, 고리형의 처리액안내판(85d)이 결합되어 있다. 처리액안내판(85d)의 외측의 단부는 굴곡하여 컵(85a와 85b) 사이에 삽입되어 있다.
컵(85a) 및 컵(85b)을 측벽으로 하여, 상방에 열린 개구부를 갖는 처리액회수조(97)가 형성되어 있고, 컵(85b) 및 컵(85c)을 측벽으로 하여, 배기조(排氣槽, 98)가 형성되어 있다. 처리액회수조(97)의 저부의 일부에는 배액구(97a)가 형성되어 있고, 배기조(98)의 저부 일부에는 배기구(98a)가 형성되어 있다.
컵(85)의 상방에는, 린스노즐(Rinse Nozzle, 90)이 배치되어 있다. 린스노즐(90)에는 린스액배관(91)이 연통접속되어 있고, 린스액배관(91)에는 린스액공급원(92)이 접속되어 있다. 린스액배관(91)에는 밸브(91V)가 개재되어 있고, 밸브(91V)를 개방함으로써 린스노즐(90)로부터 린스액을 토출하여, 스핀 척(86)에 지지된 웨이퍼(W)의 상면에 린스액을 공급할 수 있도록 되어 있다.
처리액안내판(85d)을 하방에서 관통하여, 린스노즐(99)이 배치되어 있다. 린스노즐(99)에는 린스액배관(100)이 연통접속되어 있고, 린스액배관(100)에는 린스액공급원(92)이 접속되어 있다. 린스액배관(100)에는 밸브(100V)가 개재되어 있고, 밸브(100V)를 개방함으로써 린스노즐(99)로부터 린스액을 토출하여, 스핀 척(86)에 지지된 웨이퍼(W)의 하면에 린스액을 공급할 수 있도록 되어 있다.
린스액은, 예를들면 순수한 물이라도 좋다. 이 경우, 린스액(순수한 물)은 인클로저(30)에 형성된 순수공급배관 삽통구(32h)에 삽통된 순수배관(32, 도3 참 조)를 통하여, 린스액배관(91, 100)으로 도입할 수가 있다.
또한, 컵(85)의 상방에는, 에칭처리관(93)이 거의 연직방향을 따라 설치되어 있다. 에칭처리관(93) 하단 근방의 컵(85) 중심측에는, 스핀 척(86)에 지지된 웨이퍼(W)의 표면으로 따르는 수평방향으로 연장되는 홈(94)이 형성되어 있고, 이 웨이퍼(W)의 주연부를 홈(94) 안으로 삽입할 수 있도록 되어 있다. 홈(94)의 내부공간과 에칭처리관(93)의 내부공간은 연통하여 있다.
에칭처리관(93)에는 이동기구(95)가 결합되어 있다. 이 이동기구(95)에 의해 에칭처리관(93)을 상하방향 및 컵(85)의 직경방향으로 이동시킬 수가 있다. 이에 의해, 에칭처리관(93)을, 웨이퍼(W)의 주연부가 홈(94)에 삽입된 처리위치 및 처리위치로부터 퇴피하여 웨이퍼(W)에서 떨어진 퇴피위치와의 사이로 이동시킬 수가 있다. 또한, 에칭처리관(93)을, 컵(85)을 회피하여 컵(85)의 측방으로 퇴피시킬 수도 있다.
에칭처리관(93)은 후처리약액배관(P14)을 통하여, 후처리약액공급부(4, 도1 참조)에 배치되어 에칭액이 수용된 에칭액공급원(96)에 접속되어 있다. 에칭처리관(93)과 에칭액공급원(96) 사이의 후처리약액배관(P14)에는 밸브(93V)가 개장되어 있고, 밸브(93V)를 개방함으로써, 홈(94)의 내부공간에 에칭액을 보낼 수 있도록 되어 있다. 또한, 밸브(93V)에 의해, 에칭액의 유량조정을 할 수도 있다. 에칭액은, 예를들면 황산, 과산화수소수, 및 물의 혼합용액으로 할 수가 있다.
회전구동기구(88), 승강기구(89), 및 이동기구(95)의 동작 및 밸브(91V, 100V, 93V)의 개폐는 시스템 콘트롤러(155)에 의해 제어된다.
베벨 에칭유니트(21a, 21b)에 의해 웨이퍼(W)의 주연부를 에칭할 때는, 먼저 시스템 콘트롤러(155)에 의해 이동기구(95)가 제어되어서, 에칭처리관(93)이 퇴피위치로 퇴피된다.
이어서, 시스템 콘트롤러(155)에 의해 승강기구(89)가 제어되어 스핀 척(86)이 상승되어서, 스핀 척(86)의 상부가 컵(85)의 상단보다 높게 된다. 그리고, 반송로봇(TR)의 진퇴아암(41) 또는 진퇴아암(42, 도5(a)∼도5(c) 참조)에 의해, 도금처리부(12)에서 도금처리가 행해진 웨이퍼(W)가 반입되어서, 웨이퍼(W)의 중심이 회전축(87)의 중심축상에 놓이도록 웨이퍼(W)가 스핀 척(86)에 흡착지지된다. 웨이퍼(W)는 도금처리가 행해진 면이 상방으로 향하여 지지된다.
그 후, 시스템 콘트롤러(155)에 의해 승강기구(89)가 제어되어 스핀 척(86)이 하강된다. 이에 의해, 스핀 척(86)에 지지된 웨이퍼(W)는 측방이 컵(85a)으로 둘러싸인 상태로 된다. 그리고, 시스템 콘트롤러(155)에 의해 회전구동기구(88)가 제어되어서, 스핀 척(86)에 지지된 웨이퍼(W)가 회전된다. 웨이퍼(W)의 회전수는, 예를들면 500rpm 정도로 된다.
이 상태에서, 시스템 콘트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브(91V, 100V)가 개방된다. 이에 의해, 린스노즐(90, 99)로부터 웨이퍼(W)의 상면 및 하면에 린스액이 공급된다. 린스액은 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 주연부로 확산되어 웨이퍼(W)의 상측표면의 거의 전면 및 하측표면의 스핀 척(86)이 접하여 있는 부분을 제외하는 영역을 흐른다. 이와같이 하여, 웨이퍼(W)가 세정된다.
린스액은 웨이퍼(W)의 원심력에 의해 측방으로 뿌리쳐지고, 컵(85a)의 내측 면이나 처리액안내판(85d)의 상면을 거쳐서, 처리액회수조(97)내로 흘러 떨어진다. 린스액은, 더욱이 배액구(97a)로부터 도면 외의 회수탱크로 인도된다. 또한, 도면 외의 배기장치에 의해 배기구(98a)로부터 컵(85)내의 기체가 배기된다. 이에 의해, 린스액의 미스트 등도 컵(85) 밖으로 비산하지 않도록 되어 있다.
일정시간, 이와같은 린스처리가 행해진 후, 시스템 콘트롤러(155) 의 제어에 의해, 밸브(91V, 100V)가 닫혀진다. 웨이퍼(W)의 회전은 계속되고, 이에 의해 웨이퍼(W)에 남은 린스액의 대부분은 뿌리쳐진다.
다음에, 시스템 콘트롤러(155)에 의해 이동기구(95)가 제어되어서, 에칭처리관(93)이 처리위치로 이동된다. 이에 의해, 도23에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 주연부가 홈(94)에 삽입된 상태로 된다. 이 때의 웨이퍼(W)의 회전수는, 예를들면 500rpm 정도로 할 수가 있다. 그리고, 시스템 콘트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브(93V)가 개방된다. 에칭액의 유량은, 예를들면 20ml/min 으로 할 수가 있고, 이에 의해, 에칭액공급원(96)으로부터 홈(94)내에 에칭액이 공급된다. 에칭액은 홈(94)에서 넘쳐 흐르고, 홈(94) 안은 에칭액으로 거의 채워진 상태로 된다.
웨이퍼(W)의 주연부는 홈(94) 안에 삽입되어 있으므로, 웨이퍼(W) 표면의 구리 박막중 주연부의 것은 에칭액에 용해된다. 웨이퍼(W)는 회전하고 있으므로, 웨이퍼(W)의 주연부와 에칭처리관(93)에 의한 처리위치와의 상대변위가 발생하고, 그 결과, 웨이퍼(W) 주연부는 전 주변에 걸쳐 에칭된다. 에칭폭은 웨이퍼(W)의 홈(94)으로의 삽입깊이로 결정되므로, 정확히 소망의 에칭폭으로 에칭할 수가 있다.
웨이퍼(W)의 원심력에 의해 측방으로 뿌리쳐진 에칭액은 린스액과 마찬가지로, 일단 회수조(97)에 회수된 후, 배액구(97a)를 통하여 도면 외의 회수탱크로 인도된다. 또한, 이 사이도, 배기구(98a)로부터의 배기는 계속되고, 에칭액의 미스트가 컵(85) 밖으로 비산하지 않도록 된다.
이와같이 일정시간(예를들면, 수십초간) 에칭액을 흘러서, 웨이퍼(W) 주연부의 구리박막의 에칭을 계속한 후, 시스템 콘트롤러(155)는 밸브(93V)를 폐쇄하도록 제어하여, 홈(94) 안으로의 에칭액의 공급을 정지한다. 이에 의해, 홈(94)안에는 에칭액이 존재하지 않은 상태로 되고, 웨이퍼(W) 주연부의 에칭처리는 종료한다.
그 후, 다시 시스템 콘트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브(91V, 100V)가 개방되어, 웨이퍼(W) 표면에 린스액이 공급된다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 주연부에 남아 있던 에칭액이 린스액에 의해 제거된다. 이 사이, 시스템 콘트롤러(155)에 의해 이동기구(95)가 제어되어서, 에칭처리관(93)이 퇴피위치로 이동된다.
일정시간(예를들면, 1분정도), 린스액의 공급이 계속된 후, 시스템 콘트롤러 (155)의 제어에 의해 밸브(91V, 100V)가 폐쇄되어서 린스액의 공급이 정지된다. 그리고, 시스템 콘트롤러(155)에 의해 회전구동기구(88)가 제어되어서 스핀 척(86)이 일정시간 고속회전(예를들면, 1000rpm 정도로 수십초간)되어서, 웨이퍼(W)가 뿌리쳐서 건조가 행해진 후, 스핀 척(86)의 회전이 정지된다.
이어서, 시스템 콘트롤러(155)에 의해 상승기구(89)가 제어되어서, 스핀 척(86)에 지지된 웨이퍼(W)가 컵(85)의 상단보다 높게 되도록, 스핀 척(86)이 상방으로 이동되어, 웨이퍼(W)의 흡착지지가 해제된다.
그리고, 반송로봇(TR)의 진퇴아암(42) 또는 진퇴아암(41)에 의해 처리가 끝난 웨이퍼(W)가 반출되어서, 1개의 웨이퍼(W)의 주연부의 에칭처리가 종료한다. 처리가 끝난 웨이퍼(W)는 주연부에 구리박막이 존재하지 않으므로, 이후의 공정에서 기판지지 밴드(41c, 42c, 도5(a) 참조)에 의해 주연부를 파지하여도 기판지지 밴드(41c, 42c)에 구리가 부착하는 일은 없다.
이 실시형태에서는, 컵(85)이 고정되어 스핀 척(86)이 승강기구(89)에 의해 승강되도록 구성되지만, 스핀 척(86)과 컵(85)이 상하방향으로 상대적으로 이동할 수 있으면 좋고, 예를들면 스핀 척(86)이 상하방향으로 고정되어 컵(85)이 승강되도록 구성되어도 좋다. 이 경우에서도, 스핀 척(86)의 상단을 컵(85)의 상단보다 높게 할 수가 있고, 진퇴아암(41) 또는 진퇴아암(42)에 의한 웨이퍼(W)의 반입/반출을 행할 수가 있다.
도 24는 세정유니트(22a, 22b)의 공통의 구성을 나타내는 도해적인 단면도이다.
거의 원통형상의 컵(10) 안에, 웨이퍼(W)를 거의 수평으로 지지하여 회전하는 스핀 척(102)이 구비되어 있다. 스핀 척(102)은 연직방향으로 따라서 배치된 회전축(102a) 및 그 상단에 수직으로 설치된 원판형상의 스핀 베이스(102b)를 갖고 있고, 스핀 베이스(102b)의 상면 주연부 근방에는, 복수의 척 핀(Chuck Pin, 102e)이 원주방향으로 간격을 두고 입설되어 있다. 척 핀(102e)은 웨이퍼(W)의 하면 주연부를 지지지하면서, 웨이퍼(W)의 단면(원주면)에 접촉하고, 다른 척 핀(102e)과 협동하여 웨이퍼(W)를 끼움지지할 수 있도록 되어 있다.
스핀 척(102)의 회전축(102a)에는, 회전구동기구(103)에서의 회전구동력이 전달되도록 되어 있다. 또한, 스핀 척(102)에는 이 스핀 척(102)을 승강시키는 승강기구(104)가 결합되어 있어서, 스핀 척(102)의 상부를 컵(101) 안에 수용된 상태와, 컵(101)의 상단보다 높은 상태로 할 수 있도록 되어 있다.
컵(101)은 동축으로 배치된 3개의 컵(101a∼101c)을 포함하고 있다. 각각의 컵(101a∼101c)의 상단은 가장 외측의 컵(101a)이 가장 높고, 중간의 컵(101b)이 가장 낮다. 가장 내측의 컵(101c)의 상단에는, 평판형상으로 평면으로 바라봄에 있어서 고리형의 처리액안내판(101d)이 결합되어 있다. 처리액안내판(101d)의 외측의 단부는 굴곡하여 컵(101a)과 컵(101b) 사이에 삽입되어 있다.
컵(101a) 및 컵(101b)을 측벽으로 하여, 상방으로 열린 개구부를 갖는 처리액회수조(105)가 형성되어 있고, 컵(101b) 및 컵(101c)을 측벽으로 하여, 배기조 (106)가 형성되어 있다. 처리액회수조(105)의 저부의 일부에는 배액구(105a)가 형성되어 있고, 배기조(106)의 저부의 일부에는, 배기구(106a)가 형성되어 있다.
컵(101)의 상방에는, 노즐(107)이 배치되어 있다. 노즐(107)은 밸브(107V)를 통하여 린스액 공급원에 연통접속되어 있고, 밸브(107V)를 개방함으로써, 노즐(107)에서 스핀 척(102)에 지지된 웨이퍼(W)로 향하여, 린스액을 토출할 수 있도록 되어 있다.
회전축(102a)의 내부에는, 회전축(102a)을 축방향으로 관통하는 처리액공급로(102c)가 형성되어 있고, 회전축(102a)의 상단은 개구하여 처리액토출구(102d)로 되어 있다. 처리액공급로(102c)에는, 후처리약액배관(P14)를 통하여 후처리약액공 급부(4, 도1 참조)에 배치된 세정액공급원으로부터 세정액을 도입할 수 있도록 되어 있고, 또한, 노즐액공급원으로부터 린스액을 도입할 수 있도록 되어 있다.
세정액은, 예를들면 황산, 과산화수소수, 및 물의 혼합용액으로 할 수가 있다. 린스액은, 예를들면 순수한 물이라도 좋다. 이 경우, 린스액(순수한 물)은 인클로저(30)에 형성된 순수공급배관 삽통구(32h)에 삽통된 순수배관(32, 도3 참조)을 통하여, 처리액공급로(102c)나 노즐(107)로 도입할 수가 있다.
처리약액공급로(102c)와 세정액공급원 사이에는, 밸브(108V)가 개재되어 있고, 처리액공급로(102c)와 린스액공급원 사이에는, 밸브(109V)가 개재되어 있다. 밸브(109V)를 폐쇄하고, 밸브(108V)를 개방함으로써, 처리토출구(102d)로부터 세정액을 토출시킬 수가 있고, 밸브(108V)를 폐쇄하여 밸브(109V)를 개방함으로써 처리액토출구(102d)로부터 린스액을 토출시킬 수가 있다. 이와같이 하여, 스핀 척(102)에 지지된 웨이퍼(W)의 하면 중심부에, 세정액 또는 린스액을 공급할 수가 있다.
회전구동기구(103) 및 승강기구(104)의 동작, 및 밸브(107V, 108V, 109V)의 개폐는 시스템 콘트롤러(155)에 의해 제어된다.
세정유니트(22a, 22b)에 의해 웨이퍼(W)를 세정할 때는, 먼저 시스템 콘트롤러(155)에 의해 승강기구(104)가 제어되어 스핀 척(102)이 상승되어서, 스핀 척(102)의 상부가 컵(101)의 상단보다 높아지게 된다. 그리고, 반송로봇(TR)의 진퇴아암(41) 또는 진퇴아암(42, 도5(a)∼도5(c) 참조)에 의해, 베벨 에칭유니트(21a 또는 21b)에서 베벨 에칭처리가 행해진 웨이퍼(W)가 반입되어서, 웨이퍼(W)의 중심 이 회전축(102a)의 중심축상에 놓이도록, 웨이퍼(W)가 척 핀(102e)에 의해 기계적으로 지지된다.
그 후, 시스템 콘트롤러(155)에 의해 승강기구(104)가 제어되어, 스핀 척(102)이 하강된다. 이에 의해, 스핀 척(102)에 지지된 웨이퍼(W)는 측방이 컵(101a)에 둘러싸인 상태로 된다. 그리고, 시스템 콘트롤러(155)에 의해 회전구동기구(103)가 제어되어서, 스핀 척(102)에 지지된 웨이퍼(W)가 회전된다. 웨이퍼(W)의 회전수는, 예를들면 500rpm 정도로 된다. 또한, 도면 외의 배기장치에 의해, 배기구(106a)로부터 컵(101) 안의 기체가 배기된다.
이 상태에서, 시스템 콘트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브(107V, 108V)가 개방된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)에 향하여, 노즐(107)로부터는 린스액이 토출되고, 처리액토출구(102d)에서는 세정액이 토출된다. 웨이퍼(W)표면에 공급된 린스액 및 세정액은 각각 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 주연부로 확산되도록 흐른다. 이와같이 하여, 웨이퍼(W) 하면(下面)의 전면이 세정된다.
린스액 및 세정액은 웨이퍼(W)의 원심력에 의해 측방으로 뿌리쳐져서 컵(101a)의 내측면이나 처리액안내판(101d)의 상면을 거쳐, 처리액회수조(105) 내로 흘러 떨어진다. 이들의 액은, 더욱이 배액구(105a)로부터 도면 외의 회수탱크로 인도된다. 또한, 컵(101) 내의 기체가 배기되어 있으므로, 세정액의 미스트 등도 배기구(106a)로부터 배기되어, 컵(101) 밖으로 비산하는 일은 없다.
일정시간, 이와같은 처리가 행해진 후, 시스템 콘트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브(108V)가 폐쇄되고, 밸브(109V)가 개방된다. 이에 의해, 처리액토출구 (102d)로부터 웨이퍼(W) 하면으로 향하여 린스액이 토출된다. 노즐(107)로부터의 웨이퍼(W) 상면으로의 린스액의 토출은 계속된다. 이에 의해, 웨이퍼 하면의 세정액이 세정되어 흐른다. 일정시간(예를들면, 1분간 정도), 이와같은 처리가 계속된 후, 시스템 콘트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브(107V, 109V)가 폐쇄되고, 웨이퍼(W)로의 린스액의 공급이 정지된다.
이어서, 시스템 콘트롤러(155)에 의해, 회전구동기구(103)가 제어되어서, 스핀 척(102)에 지지된 웨이퍼(W)가, 예를들면 2000rpm 정도로 고속회전된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)에 남겨진 린스액의 대부분은 뿌리쳐지고, 웨이퍼(W)가 건조된다. 일정시간(예를들면, 수십초간) 웨이퍼(W)의 고속회전이 계속된 후, 시스템 콘트롤러(155)에 의해 회전구동기구(103)가 제어되어서, 웨이퍼(W)의 회전이 정지된다.
다음에, 시스템 콘트롤러(155)에 의해, 승강기구(104)가 제어되어, 스핀 척(102)에 지지된 웨이퍼(W)가 컵(101)의 상단보다 높게되도록, 스핀 척(102)이 상방으로 이동되어, 척 핀(102e)에 의한 웨이퍼(W)의 지지가 해제된다.
그리고, 반송로봇(TR)의 진퇴아암(42) 또는 진퇴아암(41)에 의해 처리가 끝난 웨이퍼(W)가 반출되어서, 1개의 웨이퍼(W)의 세정처리가 종료한다.
이 실시형태에서는, 컵(101)이 고정되는 스핀 척(102)이 승강기구(104)에 의해 승강되도록 구성되어 있지만, 스핀 척(102)과 컵(101)이 상하방향으로 상대적으로 이동할 수 있으면 좋고, 예를들면 스핀 척(102)이 상하방향으로 고정되어 컵(101)이 승강되도록 구성되어도 좋다. 이 경우에서도, 스핀 베이스(102b)를 컵(101)의 상단 보다 높게 할 수가 있고, 진퇴아암(41) 또는 진퇴아암(42)에 의한 웨이퍼(W)의 반입/반출을 행할 수가 있다.
도25는 웨이퍼처리부(1)의 제어계통의 구성을 나타내는 블럭도이다.
시스템 콘트롤러(155)는 웨이퍼처리부(1)에 구비되어 있고, 시스템 콘트롤러 (155)에 의해, 웨이퍼처리부(1), 주성분관리부(2), 미량성분관리부(3), 및 후처리약액공급부(4)를 제어하여, 도금장치(10) 전체를 총괄적으로 관리할 수가 있다. 구체적으로는, 시스템 콘트롤러(155)는 각 부의 상태를 감시하고, 각 부에 적절한 제어지령 이나 데이타를 송신하여, 각 부의 데이타를 입력할 수가 있다.
시스템 콘트롤러(155)의 하드웨어는 10MIPS(Million Instructions per second) 이상의 처리능력을 갖는 중앙연산처리장치(CPU(Central Processing Unit), 155C)와, 10Mbyte 이상의 기억용량을 갖는 반도체 메모리 및 1Mbyte 이상의 기억용량을 갖는 자성체 메모리를 포함하는 기억장치 155M과, RS-232C 규격의 직렬포트 (280)와, RS-485 규격의 직렬포트(281)와, 복수의 프린트기판(155P)을 구비하고 있다. 자성체 메모리는, 예를들면 하드디스크 드라이브(HDD)에 구비된 하드디스크 (HD)나, 플렉시블디스크 드라이브(FDD)에 착탈되는 플렉시블디스크(FD)로 할 수가 있다.
시스템 콘트롤러(155)에서 사용되는 소프트웨어는 오퍼레이팅 시스템 (Operating System)과, 적어도 일부가 고급언어로 기술된 애플리케이션 프로그램 (Application Program)을 포함하고 있고, 이들의 프로그램은 기억장치 155M에 격납되어 있다. 애플리케이션 프로그램에는, 예를들면 도금처리, 베벨 에칭처리, 세정처리 등을 실행하기 위한 것(레시피)이 포함된다.
시스템 콘트롤러(155)에는, 칼라디스플레이(156), 키보드(157), 및 포인팅 디바이스(Pointing Device(예를들면, 마우스), 156P)가 접속되어 있고, 작업자와의 사이에서 정보의 입출력을 할 수 있도록 되어 있다. 또한, 시스템 콘트롤러(155)에는, 경보음발생장치(158)가 접속되어 있다. 소정의 경우, 예를들면 도전율계 (212, 도9 참조)의 출력신호에 근거하여 도금액의 누출이 발생하였다고 판정된 때 나, 도금액에 구리이온을 공급하는 구리공급원(구리관)의 잔량이 소정량 이하로 된 때에는, 경보음이 발해짐과 함께, 경보에 관련한 정보가 칼라디스플레이(156)에 표시되도록 되어 있다.
시스템 콘트롤러(155)는 반송로봇(29, 도2 참조), 주성분관리부(2), 및 미량성분관리부(3)와, RS-232C규격의 직렬포트(280)를 통하여 케이블접속되어 있다. 또한, 시스템 콘트롤러(155)는 펄스열에 의한 입출력용의 케이블을 통하여 모터 콘트롤러(159)에 접속되어 있고, 아날로그신호용의 케이블을 통하여 펌프 콘트롤러 (160), 유량계(60a∼60d), 및 흡광도계(66A, 66B)에 접속되어 있다.
이에 의해, 시스템 콘트롤러(155)는 모터 콘트롤러(159)를 통하여, 예를들면 회전구동기구(45, 88, 103, 도9, 23, 24 참조) 등에 구비된 모터를 제어할 수 있고, 펌프 콘트롤러(160)를 통하여, 예를들면 도금처리부(12)의 펌프(P1∼P4, 도7 참조)의 동작을 제어할 수 있다.
유량계(60a∼60d, 도7 참조)로부터의 유량을 나타내는 신호는, 아날로그신호로서 시스템 콘트롤러(155)에 입력된다. 또한, 시스템 콘트롤러(155)는 아날로그신호에 의해 흡광도계(66A, 66B)의 동작(예를들면, 발광부(68A, 68B)의 발광)을 제 어하고, 수광부(69A, 69B)로부터 출력되는 아날로그신호를 수신하도록 되어 있다.
시스템 콘트롤러(155)는, 더욱이 RS-485 규격의 직렬포트(281)를 통하여, 주성분관리부(2), 후처리약액공급부(4), 및 직렬/병렬 변환기(161a, 161b)에 케이블접속되어 있다. 직렬/병렬 변환기(161a, 161b)는 도25에서는 2개만 도시되어 있지만, 보다 많은 것이 접속되어도 좋다.
각 직렬/병렬 변환기(161a, 161b)에는, 병렬케이블을 통하여, 전자밸브 (162a, 162b)나 센서(163a, 163b)(예를들면, 온도센서(70), 전자도전율계(71), 초음파식 레벨계(72), 도7 참조) 등이 접속되어 있다. 전자밸브(162a, 162b)는, 예를들면 공기밸브 등으로 되는 밸브(예를들면, 밸브 91V, 100V (도23 참조), 107V (도24 참조))를 제어할 수가 있다.
도26은 주성분관리부(2)의 구성을 나타내는 도해도이다.
주성분관리부(2)는 도금액중에 구리이온을 공급하기 위한 적어도 1개(이 실시형태에서는 2개)의 구리용해탱크(110a, 110b)에 치환액을 공급하기 위한 버퍼조 (111), 및 버퍼조(111)에 치환액의 기초가 되는 치환원액을 공급하는 치환원액공급부(112)를 포함하고 있다.
구리용해탱크(110a, 110b) 내에는, 구리공급원인 구리관(146)이 수용되어 있고, 웨이퍼처리부(1)의 도금액수용조(55)와의 사이에서 도금액을 순환시킴으로써, 도금으로 인해 잃게 되는 구리이온을 도금액에 보충할 수가 있다. 또한, 도금액수용조(55)와의 사이에서 도금액이 순환되지 않은 구리용해탱크(110a(110b)) 안을 치환액으로 채운 상태로 함으로써, 구리관(146)의 표면상태를 양호하게 유지할 수가 있다. 이에 의해, 도금액수용조(55)와 구리용해탱크(110a(110b))와의 사이에서 도금액의 순환이 개시된 때, 구리관(146)으로부터 양호하게 구리이온이 용출하도록 할 수가 있다.
구리용해탱크(110a, 110b)는 바닥이 있는 원통형상의 외형 및 밀폐구조를 갖고 있고, 그 축이 거의 수직방향으로 따르도록 설치되어 있다. 구리용해탱크 (110a, 110b)는 중량계(154a, 154b)에 각각 올려져 있고, 구리용해탱크(110a, 110b) 및 그 내용물을 포함하는 전 중량을 계량할 수 있도록 되어 있다.
구리용해탱크(110a, 110b)는, 어느쪽도 구리용해탱크(110a, 110b)의 측벽을 구성하는 외관(外管, 116a, 116b), 및 외관(116a, 116b) 안에 배설된 내관(內管, 117a, 117b)를 구비하고 있고, 내관(117a, 117b)의 내부공간은 외관(116a, 116b)과 내관(117a, 117b)과의 공간(이하, '고리형 공간(145)' 라고 함)과 구리용해탱크(110a, 110b)의 상부에서 연통하고 있다. 구리관(146)은 고리형 공간 (145) 안에 수용되어 있다.
버퍼조(111)는, 배관이 접속된 복수의 배관구를 갖는 덮개부(120)를 구비하고 있고, 거의 밀폐된 상태로 되어 있다. 버퍼조(111)의 상부와 하부는, 버퍼조(111)의 외부에 연직방향으로 따라 배설된 바이패스관(125)에 의해 연통접속되어 있다. 바이패스관(125) 측방의 소정의 높이위치에는, 그 높이위치에서의 바이패스관(125) 내부의 액체의 유무를 검지하는 정량확인센서(126)가 설치되어 있다.
버퍼조(111)와 바이패스관(125) 사이에서, 액체(예를들면, 치환액)는 자유롭 게 왕래할 수 있도록 되어 있고, 이에 의해, 버퍼조(111) 안의 액면과 바이패스관 (125) 안의 액면은 거의 동일한 높이위치로 된다. 따라서, 정량확인센서(126)에 의해, 소정의 높이위치에서의 버퍼조(111) 안의 액체의 유무를 알 수가 있다.
버퍼조(111)의 저부에는, 배관을 통하여 순환배관(118)의 일단이 연통접속되어 있다. 순환배관(118)의 타단은 분지점(B1)에서, 순환분지배관(121, 122)으로 분지하여 있다. 순환분지배관(121)은, 더욱이 순환분지배관(121a, 121b)으로 분지하여 있고, 순환분지배관(122)은, 더욱이 순환분지배관(122a, 122b)으로 분지하여 있다.
순환분지배관(121a, 121b)은, 각각 구리용해탱크(110a, 110b)의 상방으로부터 내관(117a, 117b)에 접속되어 있다. 순환분지배관(122a, 122b)은 각각 구리용해탱크(110a, 110b)내에 배설된 배액관(149a, 149b)에 연통접속되어 있다. 순환분지배관(121a, 121b)에는, 각각 밸브(AV3-2, AV4-2)가 개재되어 있다. 순환분지배관(122a, 122b)에는 각각 밸브(AV3-3, AV4-3)가 개재되어 있다.
고리형 공간(145)에는, 순환분지배관(119a, 199b)이 연통접속되어 있다. 순환분지배관(119a, 119b)에는, 각각 밸브(AV3-1, AV4-1)가 개재되어 있다. 순환분지배관(119a, 119b)은 순환배관(119)의 일단측에 접속되어 있고, 순환배관(119)의 타단측은, 분지점(B2)에서 순환분지배관(119d, 119e)으로 분지하여 있다.
밸브(AV3-1, AV3-2, AV3-3, AV4-1, AV4-2, AV4-3)는 구리용해탱크내 유로전환부(153)에 집약되어 있다.
순환분지배관(119d)은 덮개부(120)에 형성된 배관구를 삽통하여서(덮개부 (120)을 관통하여), 버퍼조(111) 내에 연설되어 있다. 순환분지배관(119d)에는, 밸브(AV-2)가 개재되어 있다.
순환배관(118)의 도중에는, 분지점(B3)에 있어서, 유로전환용 배관(115)의 일단이 연통접속되어 있다. 유로전환용 배관(115)의 타단측에는, 밸브(AV1-4)가 개재되어 있다. 밸브(AV1-4)를 개방함으로써, 유로전환용 배관(115)의 타단측으로부터, 배액(排液)할 수 있도록 되어 있다. 또한, 유로전환용 배관(115)에는, 각각 밸브(AV1-3, AV1-2)를 통하여 도금액이송관(P12a, P12b)이 연통접속되어 있다.
순환배관(118)에는, 버퍼조(111)과 분지점(B3) 사이에 밸브(AV1-1)가 개재되어 있고, 분지점(B3)과 분지점(B1) 사이에는, 분지점(B3)으로부터 분지점(B1)으로 향하는 순서대로, 밸브(AV1-5), 펌프(P5), 유량계(123)가 개재되어 있다. 또한, 순환배관(118)의 버퍼조(111)에 근접한 부분(버퍼조(111)와 분지점(B3) 사이)의 측방에는, 엠티(Empty)확인센서(127)가 설치되어 있다. 엠티확인센서(127)는 그 높이위치에서의 순환배관(118) 안의 액체의 유무를 검지할 수가 있다. 이에 의해, 버퍼조(111) 안이 비어있는지의 여부를 알 수 있도록 되어 있다.
밸브(AV1-1, AV1-2, AV1-3, AV1-4, AV1-5)는 입구측 주유로전환부(113)에 집약되어 있다.
순환분지배관(119e)은 분지점(B4)에 있어서 도금액이송관(P12b)의 도중에 연통접속되어 있다. 순환분지배관(119e)에는 밸브(AV2-1)가 개재되어 있다. 밸브 (AV2-1, AV2-2)는 출구측 주유로전환부(114)에 집약되어 있다.
입구측 주유로전환부(113), 구리용해탱크내 유로전환부(153), 및 출구측 주 유로전환부(114)에 의해, 도금액의 유로를 변경할 수가 있다.
치환원액공급부(112)는, 치환원액을 수용하는 치환원액탱크(128), 및 소정량의 치환원액을 계량하는 계량컵(129)을 구비하고 있다. 치환원액은, 예를들면 진한 황산으로 할 수가 있다. 계량컵(129)은 덮개부(129a)를 갖고 있어서, 거의 밀폐되어 있다. 또한, 계량컵(129)의 저부는 역원추형의 형상을 갖고 있고, 계량컵(129)의 저면중앙부에는 배액구가 형성되어 있다. 즉, 계량컵(129)의 저면은, 이 배액구로 향하여 하향경사가 형성되어 있다. 치환원액탱크(128)내 저부와 계량컵(129)의 상부와의 사이에는, 치환원액이송관(130)이 배설되어 있다. 치환원액이송관(130)에는, 밸브(AV6-3)가 개재되어 있다.
치환원액공급부(112)와 버퍼조(111)는, 치환원액공급배관(124)으로 접속되어 있다. 치환원액공급배관(124)은, 덮개부(129a)를 관통하여 계량컵(129)의 상부까지 연설되어 있다. 계량컵(129) 저부의 중앙부(배액구)에는, 치환원액이송관(131)의 일단이 연통접속되어 있다. 치환원액이송관(131)의 타단은, 분지점(B5)에서 치환원액공급배관(124)에 연통접속되어 있다. 치환원액공급배관(124)에는, 분지점 (B5)과 계량컵(129) 사이에 있어서, 밸브(AV6-1)가 개재되어 있다. 치환원액이송관(131)에는, 밸브(AV6-2)가 개재되어 있다.
또한, 계량컵(129)에는, 덮개부(129a)를 관통하여 리크관(132)이 연통접속되어 있다. 계량컵(129)의 외부에서, 리크관(132)에는 밸브(AV6-4)가 개재되어 있다. 밸브(AV6-4)를 개방함으로써, 계량컵 안을 대기압으로 할 수가 있다.
계량컵(129) 측방의 높이위치에는, 그 높이위치에서의 계량컵(129) 내부의 액체의 유무를 검지하는 정량확인센서(133)가 설치되어 있다. 또한, 치환원액이송관(131)의 계량컵(129)에 근접한 부분의 측방에는, 엠티확인센서(134)가 설치되어 있다. 엠티확인센서(134)는 그 높이위치에서의 치환원액이송관(131) 안의 액체의 유무를 검지할 수가 있다. 이에 의해, 계량컵(129) 안이 비어있는지의 여부를 알 수 있도록 되어 있다.
버퍼조(111)에는 덮개부(120)를 관통하여 순수공급배관(135)이 연통접속되어 있고, 도면 외의 순수공급원으로부터 버퍼조(111)에 순수한 물을 공급할 수 있도록 되어 있다. 순수공급배관(135)에는, 밸브(AV7-1)가 개재되어 있다.
버퍼조(111)에는, 더욱이 덮개부(120)를 관통하여 급배기관(136)이 도입되어 있다. 급배기관(136)의 버퍼조(111) 밖의 단부에는, 에어펌프(137)가 접속되어 있다. 급배기관(136)에는, 3방향 밸브(AV8-3)가 개재되어 있다. 3방향 밸브(AV8-3)에 의해, 버퍼조(111)과 에어펌프(137)가 유통하도록 하거나, 버퍼조(111)와 대기가 유통하도록 하거나 할 수가 있다.
에어펌프(137)는 배기관(138) 및 급기관(139)을 구비하고 있고, 급배기관 (136)은 배기관(138) 및 급기관(139)에 연통접속되어 있다. 배기관(138)에는 3방향 밸브(AV8-1)가 개재되어 있고, 급기관(139)에는 3방향 밸브(AV8-2)가 개재되어 있다. 3방향 밸브(AV8-1, AV8-3)는 에어밸브로 할 수가 있고, 에어펌프(137)와 함께 가압/감압부(164)에 집약되어 있다.
3방향 밸브(AV8-1)를 대기와 에어펌프(137)가 유통하도록 하고, 3방향 밸브 (AV8-2)를 에어펌프(137)와 급배기관(136)이 유통하도록 하여, 에어펌프(137)를 작 동시킴으로써, 버퍼조(111) 내에 공기를 공급(급기)할 수가 있다. 또한, 3방향 밸브(AV8-1)을 급배기관(136)과 에어펌프(137)가 유통하도록 하여, 에어펌프(137)를 작동시킴으로써, 버퍼조(111) 안의 기체를 배출(배기)할 수가 있다.
입구측 주유로전환부(113), 출구측 주유로전환부(114), 구리용해탱크내 유로전환부(153), 치환원액공급부(112), 및 가압/감압부(164)의 각 밸브, 및 밸브(AV7-1)의 개폐나, 펌프(P5), 에어펌프(137)의 동작은, 직렬/병렬 변환부(165)를 통하여, 웨이퍼처리부(1)의 시스템 콘트롤러(155)에 의해 제어된다. 정량확인센서 (126, 133), 엠티확인센서(127, 134), 유량계(123), 및 중량계(154a, 154b)의 출력신호는 직렬/병렬 변환기(165)를 통하여 웨이퍼처리부(1)의 시스템 콘트롤러(155)에 입력된다.
이하, 도26을 참조하여, 도금처리부(12)에서 도금처리를 행할 때의 주성분관리부(2)의 동작에 대하여 설명한다.
도금처리에 앞서서, 시스템 콘트롤러(155)에 의해, 어느쪽의 구리용해탱크 (110a, 110b)를 사용할지가 결정된다. 구리용해탱크(110a, 110b)는 내부의 구리관 (146)의 중량이 가장 작은 것이 사용되고, 다른 것은 예비(Reserve)로 되어 사용되지 않는다.
시스템 콘트롤러(155)의 기억장치(155M)에는, 미리 각 구리용해탱크(110a, 110b)의 정미(正味) 중량(Net Weight) 및 이들의 내부에 도금액 등이 채워진 때의 중량의 데이타가 입력되어 있고, 시스템 콘트롤러(155)는 각 중량계(154a, 154b)의 출력신호에 근거하여, 각 구리용해탱크(110a, 110b)내의 구리관(146)의 중량을 계 산한다.
그 결과, 예를들면 구리용해탱크(110a) 안의 구리관(146)이 가장 중량이 작고, 더구나 그 중량이 일정시간 도금액에 구리이온을 공급하는데에 충분한 중량이라고 판단되었다고 한다. 이 경우, 시스템 콘트롤러(155)는 도금처리부(12)와 구리용해탱크(110a)와의 사이에서 도금액을 순환시키는 유로를 형성하도록 제어한다. 구체적으로는, 밸브(AV1-3, AV1-5, AV3-2, AV3-1, AV2-1)가 개방되고, 다른 밸브는 폐쇄된다.
이 상태에서, 시스템 콘트롤러(155)의 제어에 의해, 펌프(P5)가 작동된다. 이에 의해, 도금처리부(12)로부터 구리용해탱크(110a) 안으로 이송되고, 구리용해탱크(110a) 안에서 구리관(146)의 내표면 및 외표면 근방을 통하여, 다시 도금처리부(12)로 복귀된다. 구리용해탱크(110a) 안에서는, 도금액중의 3가의 철이온이 구리관(146)으로부터 전자를 빼앗아 2가의 철이온으로 환원된다. 전자를 빼앗긴 구리관(146)에서는 구리이온이 도금액중으로 용출한다.
이와같이 하여, 도금처리중에 웨이퍼(W)의 하면에서 구리이온이 잃게되는 한편, 구리관(146)에서 구리이온이 보충된다. 또한, 애노드전극(76) 근방에서 2가의 철이온이 3가의 철이온으로 산화되는 한편, 구리관(146) 근방에서 3가의 철이온이 2가의 철이온으로 환원된다.
도금액중의 구리이온 과 2가 및 3가의 철이온의 농도가 소정의 농도에서 벗어나면, 웨이퍼(W) 표면에 형성된 미세한 구멍이나 홈의 매립성이 열악하게 되고 양호한 도금을 할 수 없게 된다. 따라서, 도금액중의 구리이온 과 2가 및 3가의 철이온의 농도를 소정의 값(소정의 농도범위내)으로 유지할 필요가 있다. 즉, 웨이퍼(W)의 하면에서 잃게 된 구리이온의 양과, 구리관(146)으로부터 용출하는 구리이온의 양이 거의 동일하게 되도록 하고, 애노드전극(76) 근방에서 생기는 2가의 철이온의 양과, 구리관(146) 근방에서 생기는 3가의 철이온의 양이 거의 동일하도록 하지 않으면 안된다.
도금에 의한 도금액중의 구리이온의 소비속도는 각 도금처리유니트 (20a∼20d)의 가동상태에 따라 결정된다. 또한, 구리용해탱크(110a) 안에 있어서, 구리관(146)의 도금액중으로의 용출속도는 도금액에 접하는 구리관(146)의 표면적, 구리관(146) 근방을 흐르는 도금액의 유속, 및 도금액중의 3가의 철이온농도에 따라 결정된다.
구리관(146)의 표면중, 외주면 및 내주면이 대부분을 차지한다. 구리관 (146)은 용해가 진행하면, 두께가 얇게 되고 길이가 짧게 되지만, 길이의 변화율은 무시할 수 있을 정도로 작다. 따라서, 외주면 및 내주면의 면적(구리관(146)의 표면적)은, 구리관(146)의 용해가 진행하여도, 구리관(146)이 완전히 용해하기 전 까지 거의 일정한 것으로 간주된다. 구리관(146)이 완전히 용해하기 직전인지의 여부는, 중량계(154a)의 출력신호로써 구할 수가 있다. 또한, 구리관(146) 근방을 흐르는 도금액의 유속은 구리용해탱크(110a)로 유입하는 도금액의 유량으로 대용할 수가 있다.
이를 위하여, 시스템 콘트롤러(155)는, 펌프(P5)의 송액량을, 도금처리유니트(20a∼20d)의 가동상태, 및 철이온농도를 나타내는 흡광도계(66B)의 출력신호에 근거하여 결정한다. 펌프(P5)의 송액량은 유량계(123)의 출력신호가 시스템 콘트롤러(155)로 피드백(Feed-Back)됨으로써, 소정의 유량으로 되도록 조정된다. 이와같은 제어에 의해, 도금액에 대한 구리이온의 소비량과 공급량을 수지시켜서, 도금액중의 구리이온의 농도를 거의 일정하게 유지할 수가 있다.
구리용해탱크(110a) 안의 구리관(146)의 용해가 극단으로 진행하면, 구리관 (146)의 표면적은 급격하게 작아지게 되고, 도금액에 대하여 일정한 비율로 구리이온을 공급하는 것이 곤란하게 된다. 그래서 이와같은 사태를 회피하기 위하여, 구리용해탱크(110a) 안의 구리관(146)의 중량이 소정의 중량(예를들면, 소기의 중량의 20% 내지 30%)로 되면, 구리용해탱크(110a)로의 도금액의 통액(通液)이 정지되고, 구리용해탱크 110b에 도금액의 통액이 개시된다.
구체적으로는, 이하와 같은 순서에 의해, 시스템 콘트롤러(155)는 중량계 (154a)의 신호에 근거하여, 구리용해탱크(110a) 안의 구리관(146)의 중량이 상기 소정의 중량 이하로 되었다고 판정하면, 밸브(AV4-1, AV4-2)를 개방하고, 밸브 (AV3-1, AV3-2)를 폐쇄하도록 제어한다. 이에 의해, 도금액은 도금처리부(12)와 구리용해탱크(110b) 사이를 순환하도록 되어 있다. 구리용해탱크(110b)에 충분한 중량의 구리관(146)이 수용되어 있으면, 도금액에 안정하게 구리이온을 공급할 수가 있다.
이와같이, 2개의 구리용해탱크(110a, 110b)를 주성분관리부(2)에 접속하여 사용함으로써, 도금액에 항시 과부족없이 구리이온을 공급할 수가 있다. 이에 의해 웨이퍼(W) 표면에 형성된 미세한 구멍 또는 홈을 매립하여 양호하게 도금할 수 가 있다.
구리용해탱크(110a, 110b) 안에는, 구리관(146) 대신에, 판형상의 구리나 메쉬형상의 구리가 구리공급원으로서 수용되어 있어도 좋다.
다음에, 도금처리부(12)에서의 도금처리가 종료한 때의 주성분관리부(2)의 동작에 대하여 설명한다. 도금처리유니트(20a∼20d)에서 도금처리가 행하여지지 않는 때에, 도금액수용조(55)와 구리용해탱크(110a 또는 110b) 사이에서 도금액을 순환시키면, 도금액중의 구리이온의 농도는 적정한 농도범위를 초과하여 상승한다. 이는, 도금액중의 구리이온이 소비되지 않음에도 불구하고, 구리관(146)으로부터 도금액에 구리이온이 공급되기 때문이다.
또한, 도금액의 순환을 정지하면, 구리용해탱크(110a, 110b) 안이 구리관 (146)의 표면이 불가역적으로 변환하고, 재차, 도금액을 순환시켜서 도금처리유니트(20a∼20d)에서 도금처리를 행한 때, 웨이퍼(W) 표면에 형성된 미세한 구멍 이나 홈을 양호하게 매립하여 도금할 수 없게 된다.
그래서, 도금처리부(12)에서의 도금처리가 종료한 때는, 구리용해탱크(110a, 110b) 안의 도금액을 치환액으로 치환하여, 도금액의 구리이온 농도의 상승 및 구리관(146) 표면의 변질을 방지하도록 된다. 이하, 치환하는 대상을 구리용해탱크 (110a)로 한다.
상술한 구리관(146) 표면의 변질은 수시간 이내에 일어나는 경우가 있다. 한편, 도금처리부(12)에서 일단 도금처리를 종료한 경우라도, 생산계획의 변경 등에 따라 즉시 도금처리를 재개하는 경우가 있다. 이 경우, 구리용해탱크(110a) 안 의 도금액이 치환액으로 치환되어 있으면, 다시 구리용해탱크(110a) 안을 도금액으로 치환하지 않으면 안된다. 구리용해탱크(110a) 안을 도금액으로 치환하기 위한 조작은, 예를들면 5분 내지 10분 정도의 시간을 요하여, 생산성이 저하한다. 이 때문에, 구리용해탱크(110a) 안의 도금액은 도금처리부(12)에서의 도금처리가 종료하고 나서, 예를들면 2∼3시간의 대기시간이 경과한 후에, 치환액으로 치환된다.
도금처리부(12)에서 도금처리가 종료한 후, 즉시 도금처리를 재개할 가능성이 낮은 경우 등은, 도금처리가 종료한 직후에, 구리용해탱크(110a) 안의 도금액을 치환액으로 치환하는 것으로 하여도 좋다.
먼저, 시스템 콘트롤러(155)의 제어에 의해, 펌프(P5)가 정지되고, 주성분관리부(2)의 모든 밸브가 폐쇄된다. 이어서, 시스템 콘트롤러(155)에 의해 가압/감압부(164)가 제어되어서, 버퍼조(111) 안으로 급기된다. 이에 의해 버퍼조(111) 안은 가압된다.
다음에, 시스템 콘트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브(AV2-2, AV3-1, AV3-2, AV1-5, AV1-2)가 개방된다. 이에 의해, 버퍼조(111) 내의 가압된 공기가 고리형 공간(145)내에 도입되고, 구리용해탱크(110a) 안의 도금액이 압출되어 도금처리부 (12)의 도금액수용조(55) 안으로 이송된다.
시스템 콘트롤러(155)는 중량계(154a)의 출력신호에 근거하고, 구리용해탱크 (110a) 안의 도금액의 중량을 산출하여, 구리용해탱크(110a) 안에 도금액이 거의 없어졌다고 판정될 때 까지, 상기의 상태를 유지하도록 제어한다. 구리용해탱크 (110a) 안에 도금액이 거의 없어졌다고 판정되면, 시스템 콘트롤러(155)는 밸브 (AV3-3)를 일정간 개방하도록 제어한다. 이에 의해, 구리용해탱크(110a)의 저부에 잔존하여 있는 액의 거의 전량이 배액관(149a)을 통하여 압출된다.
다음에, 시스템 콘트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브(AV7-1)가 개방되어서, 버퍼조(111) 안에 순수한 물이 도입된다. 버퍼조(111) 안의 액면이 상승하고, 정량확인센서(126)의 출력신호에 의해, 버퍼조(111) 안의 순수한 물의 액면이 소정의 높이위치에 도달하였다고 판정되면, 시스템 콘트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브 (AV7-1)가 폐쇄된다. 이에 의해, 버퍼조(111) 안에 소정량의 순수한 물이 수용된 상태로 된다.
이어서, 시스템 콘트롤러(155)의 제어에 의해, 3방향 밸브(AV8-1, AV8-2, AV8-3)를 제외하여 주성분관리부(2)의 모든 밸브가 폐쇄되고, 가압/감압부(164)가 버퍼조(111) 안을 배기하도록 된다. 이에 의해, 버퍼조(111) 안은 감압상태로 된다. 이어서, 시스템 콘트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브(AV6-1, AV6-3)가 개방된다. 이에 의해, 계량컵(129) 안도 감압상태로 되고, 치환원액탱크(128) 안의 치환원액이 치환원액이송관(130)을 통하여 계량컵(129)내로 흡상(吸上)된다.
이 사이, 시스템 콘트롤러(155)에 의해, 정량확인센서(133)의 출력신호가 모니터되어서, 계량컵(129)내의 치환원액의 액면이 소정의 높이 이상으로 되었는지의 여부가 판단된다. 치환원액의 액면이 소정의 높이 이상으로 되었다고 판단되면, 시스템 콘트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브(AV6-3, AV6-1)가 폐쇄된다. 이상의 조작에 의해, 소정량의 치환원액이 계량컵(129) 안에 채취(採取)된다.
그리고, 시스템 콘트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브(AV6-2, AV6-4)가 개방된 다. 이에 의해, 계량컵(129)안은 대기압으로 되어 있으므로, 계량컵(129) 안의 치환원액은, 치환원액이송관(131) 및 치환원액공급배관(124)을 통하여, 보다 압력이 낮은 버퍼조(111) 안으로 이송되고, 버퍼조(111) 안의 순수한 물과 혼합된다.
계량컵(129)의 저부가 치환원액이송관(131)(배액구)으로 향하여 하향 경사가 형성되어 있음으로써, 계량컵(129)안의 치환원액은 거의 완전하게 계량컵(129)으로부터 추출된다. 시스템 콘트롤러(155)에 의해, 엠티확인센서(134)에 출력신호에 근거하여, 계량컵(129) 안이 비어있다고 판정되면, 밸브(AV6-2, AV6-4)가 폐쇄하도록 제어된다.
이상의 조작에 의해, 버퍼조(111) 안에 소정의 조성 및 농도의 치환액(예를들면, 10% 황산수용액)이 얻어진다.
이어서, 시스템 콘트롤러(155)에 의해 밸브(AV8-3)가 제어되어, 버퍼조(111)와 대기가 유통하도록 된다. 이에 의해, 버퍼조(111) 안은 대기압으로 된다. 그 후, 시스템 콘트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브(AV1-1, AV1-5, AV3-2, AV3-1, AV2-2)가 개방되고, 펌프(P5)가 작동된다. 이 때, 펌프(P5)는 소정의 시간만 작동되거나, 또는 중량계(154a)의 출력신호에 근거하여, 구리용해탱크(110a) 안이 치환액으로 채워졌다고 판단될 때 까지 작동된다.
그 후, 시스템 콘트롤러(155)의 제어에 의해, 펌프(P5)가 정지되고, 주성분관리부(2) 내의 모든 밸브가 폐쇄된다. 그리고, 시스템 콘트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브(AV1-1, AV1-4)가 개방되어서, 버퍼조(111) 안에 남은 치환액이 배출된다. 이상의 조작에 의해, 구리용해탱크(110a) 안의 도금액이 치환액으로 치환된 다.
이에 의해, 도금액중의 구리이온농도는 상승하는 일은 없다. 또한, 구리관(146)의 표면이 변질하는 일도 없으므로, 도금처리부(12)와 구리용해탱크 (110a)(110b) 사이에서, 재차 도금액을 순환시켜서 도금처리유니트(20a∼20d)로 도금을 행하는 때는, 웨이퍼(W) 표면에 형성된 미세한 구멍이나 홈을 매립하여 양호하게 도금할 수가 있다. 황산은 도금액의 지지전해질이므로, 치환액이 황산수용액인 경우, 다소의 치환액이 도금액에 혼입하여도 악역향을 미치지 않는다.
상술한 치환액으로의 치환조작에 있어서, 구리용해탱크(110a) 안의 도금액을 추출한 후, 치환액을 도입하기 전에, 구리용해탱크(110a) 안은 순수한 물로 세정되므로, 치환액에 혼입하는 도금액의 양을 적게 할 수가 있다. 구리용해탱크(110a) 안에 순수한 물을 도입하기 위하여는, 순수공급원으로부터 버퍼조(111) 안에 순수한 물만 도입하여(순수한 물도입후, 치환원액을 도입하지 않음), 치환액을 구리용해탱크(110a) 안에 도입할 때와 동일한 조작을 행하면 좋다.
내부를 치환액으로 채워진 구리용해탱크(110a, 110b) 안을, 다시 도금액으로 치환할 때는, 이하의 순서대로 따른다. 먼저, 구리용해탱크(110a, 110b) 안의 도금액을 치환액으로 치환할 때에, 도금액을 추출할 때와 동일한 순서대로 따르고, 구리용해탱크(110a, 110b)로부터 치환액을 추출한다. 다만, 이 조작이 행해질 때는, 시스템 콘트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브(AV1-2)가 폐쇄되어 밸브(AV1-4)가 개방되어서, 추출된 치환액은 배출된다.
그 후, 시스템 콘트롤러(155)의 제어에 의해, 주성분관리부(2) 안의 모든 밸 브가 폐쇄된 후, 예를들면 밸브(AV1-2, AV1-5, AV3-2, AV3-1, AV2-1)이 개방된다. 이에 의해, 구리용해탱크(110a) 안에 도금액이 도입된다.
다음에, 미량성분관리부(3)의 구성 및 기능에 대하여 설명한다. 도27은 미량성분관리부(3)에 구비된 분석컵의 구조를 나타내는 도해도이다.
미량성분관리부(3)는 샘플링용기(319)를 구비하고 있고, 샘플링용기(319)와 분석컵(336)과의 사이에는, 도금액이송관(330)이 배설되어 있다. 웨이퍼처리부(1)에 구비된 도금액수용조(55, 도7 참조)내의 도금액은, 샘플링관(322)를 통하여 샘플링용기(319)로 이송된 후, 소정의 양이 계량되어 도금액이송관(330)을 통하여 분석컵(336)으로 이송되도록 되어 있다. 분석컵(336)의 용적은 50ml∼200ml 정도이다.
분석컵(336)의 상부는 개방되어 있다. 도금액이송관(330)의 분석컵(336)측의 단부에는, 노즐(330N)이 접속되어 있다. 노즐(330N)은 분석컵(336)의 상부에 배치되어 있고, 노즐(330N)을 통하여 샘플링용기(305)로부터 이송되어진 도금액을 분석컵(336) 안에 공급할 수가 있다.
미량성분관리부(3)에서는, 도금을 촉진하는 첨가제(이하, '촉진제' 라고 함), 도금을 억제하는 첨가제(이하, '억제제' 라고 함), 및 분석대상의 도금액을 희석하기 위하여 사용되는 베이스액이 사용된다. 미량성분관리부(3)는 분석용의 시약으로서의 촉진제, 억제제, 및 베이스액을 수용하여, 분석컵(336)에 공급하는 시약공급부(313)를 구비하고 있다.
시약공급부(313)와 분석컵(336) 사이에는, 촉진제이송관(351), 억제제이송관 (352), 및 베이스액이송관(353)이 배설되어 있다. 촉진제이송관(351), 억제제이송관(352), 및 베이스액이송관(353)의 분석컵(336)측의 단부에는 노즐(351N, 352N, 353N)이 각각 접속되어 있다. 노즐(351N, 352N, 353N)은 분석컵(336)의 상부에 배치되어 있고, 노즐(351N, 352N, 353N)을 통하여, 각각 촉진제, 억제제, 및 베이스액을 분석컵(336)안으로 공급할 수가 있다.
더욱이, 순수공급원으로부터 분석컵(336)에, 순수배관(356)이 연설되어 있다. 순수배관(356)에는 밸브(356V)가 개재되어 있다. 순수배관(356)에는, 분석컵(336)의 상부에 배치된 노즐(356N)이 접속되어 있고, 밸브(356V)를 개방함으로써, 노즐(356N)를 통하여 분석컵(336)안으로 순수한 물을 공급할 수가 있다.
노즐(330N, 351N, 352N, 353N, 356N)은 어느쪽도 분석컵(336)에 수용된 액체에 접촉하지 않는 높이위치에 배치되어 있다. 노즐(330N, 351N, 352N, 353N, 356N)의 개구직경은 어느쪽도 0.1 mm 내지 1 mm 이다. 이에 의해, 미소량의 도금액, 촉진제, 억제제, 베이스액, 및 순수한 물을 분석컵(336) 안으로 적하할 수가 있다.
분석컵(336)의 하부는 하방으로 향하여 가늘게 되는 깔때기 모양의 형상을 갖고 있다. 분석컵(336)의 가장 낮은 부분에는 배액구(336h)가 형성되어 있다. 즉, 분석컵(336)의 저부는 배액구(336h)로 향하여 하향경사가 형성되어 있다. 이 배액구(336h)에는 배출관(344)이 연통접속되어 있고, 배출관(344)에는 밸브(344V)가 개재되어 있다. 밸브(344V)를 개방함으로써, 분석컵(336)안의 액체를 추출할 수가 있다. 분석컵(336)의 저부에 배액구(336h, 배출관 344)로 향하여 하향경사가 형성되어 있음으로써, 분석컵(336) 안의 액체를 거의 완전하게 추출할 수가 있다.
분석컵(336) 안에는, 회전전극(308), 전극(309), 및 참조전극(310)이 삽입되어 있다. 대극(對極, 309) 및 참조전극(310)은, 어느쪽도 봉모양의 형상을 갖고 있고, 거의 연직방향으로 향하도록 배치되어 있다.
회전전극(308)은 백금(Pt)으로 되고, 절연재료로 되는 원주형상의 봉체(棒體, 308a)의 한쪽 단면으로부터 노출하도록 설치되어 있다. 회전전극(308)의 노출부는 경면(鏡面)마무리 되어 있다. 봉체(308a)는 회전전극(308)이 설치되어 있는 측이 하방으로 향하여, 연직방향으로 따르도록 배치되어 있다. 봉체(308a)는 도시하지 않은 지지부재에 의해, 봉체(308a)의 중심축의 주위로 회전 자유롭게 지지되어 있다.
봉체(308a)의 내부에는, 봉체(308a)의 중심축으로 따라서 도전부재(308b)가 삽통되어 있다. 도전부재(308b)의 한쪽 단은 회전전극(308)에 전기접속되어 있다. 도전부재(308b)의 다른쪽단은 봉체(308a)로부터 돌출하여 있고, 이 돌출부에는 회전접속용 콘넥터(312)가 설치되어 있다. 회전접속용 콘넥터(312)의 회전계 측의 단자는 도전부재(308b)에 전기접속되어 있고, 회전접속용 콘넥터(312)의 비회전계 측의 단자는 도선을 통하여 포텐쇼스탯(Potentiostat, 172)에 전기접속되어 있다.
봉체(308a)의 회전접속용 콘넥터(312)가 설치되어 있는 측의 단부근방에는, 풀리(315)가 끼워져 있다. 풀리(315)의 측방에는 모터(316)의 회전축에 끼워진 풀리(317)이 배치되어 있고, 풀리(315)와 풀리(317)와의 사이에는, 벨트(318)가 장설되어 있다. 모터(316)를 구동함으로써, 회전전극(308a)의 중심축의 주위로 회전시 킬 수가 있다.
대극(對極, 309)은 구리로 되고, 도선을 통하여 포텐쇼스탯(172)에 전기접속되어 있다.
참조전극(310)은, 외부유리관(310a), 외부유리관(310a) 안에 배치된 내부유리관(310b), 및 내부유리관(310b)안에 배치된 은염화은 전극(310c)을 구비하고 있다. 내부유리관(310b)의 내부와 외부유리관(310a)의 외부는 약간 유통하도록 되어 있다. 은염화은 전극(310c)은 도선을 통하여 포텐쇼스탯(172) 및 미량성분관리 콘트롤러(169)에 전기접속되어 있다.
포텐쇼스탯(172)에는 미량성분관리 콘트롤러(169)에 의해 설정된 스위프 전압(Sweep Voltage)이 부여되도록 되어 있다. 포텐쇼스탯(172)은 참조전극(310)과 작용전극으로서의 회전전극(308) 사이의 전압이 이 스위프 전압과 동일하게 되도록, 대극(309)과 회전전극(308) 사이로 흐르는 전류의 크기를 조정하고, 이 때의 전류값을 나타내는 전압(신호)을 미량성분관리 콘트롤러(169)에 부여한다.
밸브(356V, 344V)의 개폐 나, 모터(316)의 동작은 미량성분관리 콘트롤러 (169)에 의해 제어된다.
이 분석컵(336)에 의해, 도금액중의 촉진제나 억제제의 농도를 측정할 수가 있다. 이하, CVS분석에 의해, 도금액중의 촉진제 또는 억제제의 농도를 측정하는 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도금액이송관(330)을 통하여, 샘플링용기(319)로부터 분석컵(336)으로 소정량의 도금액이 이송된다. 그리고, 미량성분관리 콘트롤러(169)에 의해, 모터(316)가 제어되어, 회전전극(308)이 봉체(308a)의 축 주위로 회전된다.
이어서, 미량성분관리 콘트롤러(169)에 의해 포텐쇼스탯(172)이 제어되고, 스위프 전압이 일정한 주기로 변동하도록 된다. 이에 의해, 회전전극(308, 작용전극)에 대한 구리도금 및 이 구리의 박리(Stripping)가 순환적으로 생긴다. 회전전극(308)의 구리가 박리될 때에 회전전극(308)으로 흐르는 전류는 도금액중의 촉진제나 억제제의 농도와 상관이 있다. 이 때문에, 회전전극(308)으로 흐르는 전류를 모니터함으로써, 미량성분관리 콘트롤러(169)는 촉진제 또는 억제제의 농도를 구할 수가 있다.
분석중 필요에 따라, 소정량의 촉진제, 억제제, 및 베이스액이 적시에 분석컵(336) 안의 도금액에 첨가된다.
CVS분석 종료후, 미량성분관리 콘트롤러(169)는, 구해진 촉진제 농도 또는 억제제 농도에 근거하여, 도금처리부(12) 안의 도금액의 촉진제 또는 억제제가 소정의 농도범위로 되도록 보충할 촉진제 또는 억제제의 양을 연산에 의해 구할 수 있다. 미량성분관리부(3)는 도금처리부(12)에 구비된 도금액수용조(55)에, 촉진제 및 억제제를 보충하기 위한, 도시하지 않은 보충부를 구비하고 있다. 미량성분관리 콘트롤러(169)는 보충부를 제어하여, 구해진 양의 억제제 또는 촉진제를 보충관 (324)을 통하여 도금액수용조(55) 안의 도금액에 보충한다.
미량성분관리부(3)에는, 보충부가 구비되어 있지 않아도 좋다. 이 경우, 작업자가 수작업에 의해 필요량의 보충액을 도금액수용조(55)내에 수용된 도금액에 보충하는 것으로 하여도 좋다.
다음에, 후처리약액공급부(4)의 구성 및 기능에 대하여 설명한다. 도28은, 후처리약액공급부(4)의 구조를 나타내는 도해적인 사시도이다.
후처리약액공급부(4)는 베벨 에칭유니트(21a, 21b)나 세정유니트(22a, 22b)에서 사용되는 에칭액이나 세정액 등의 후처리약액을 수용하는 후처리약액탱크 (290), 및 후처리약액탱크(290)를 내부에 수용하기 위한 탱크 인클로저(291)를 구비하고 있다. 이 실시형태에서는, 베벨 에칭유니트(21a, 21b)에서 사용되는 에칭액과, 세정유니트(22a, 22b)에서 사용되는 세정액은 동일한 것으로서, 후처리약액탱크(290)는 1개만 도시하고 있지만, 복수 종류의 후처리약액이 사용되는 경우는, 복수의 후처리약액탱크(290)가 구비되어 있어도 좋다.
탱크 인클로저(291)는 상부에 덮개부(293)가 설치되어 있고, 정면에 문(扉, 294)이 설치되어 있다. 덮개부(293 또는 294)를 개방하여, 후처리약액탱크(290)의 출입 등의 작업을 행할 수가 있다. 덮개부(293) 및 문(294)을 폐쇄한 상태에서, 탱크 인클로저(291)는 거의 밀폐된 상태로 된다.
탱크 인클로저(291) 내의 저부에는 통(桶, 292)이 배치되어 있고, 후처리약액탱크(290)는 통(292) 안에 배치되어 있다. 통(292)의 용적은 후처리약액탱크 (290)의 용적(후처리약액탱크(290)가 복수인 경우는, 모든 후처리약액탱크(290)의 용적의 합계)보다 크게 되어 있고, 후처리약액탱크(290) 안의 모든 후처리약액이 누출하여도, 이들의 후처리약액의 전량을 통(292)으로 받을 수 있도록 되어 있다.
탱크 인클로저(291)의 배면에는, 배기접속구(295) 및 후처리약액배관 삽통구 (296)가 형성되어 있다. 배기접속구(295)에는 도면 외의 배기설비에 접속된 배기 관(297)이 접속되어 있고, 탱크 인클로저(291) 안의 공기를 배기할 수 있도록 되어 있다. 탱크 인클로저(291)가 거의 밀폐된 상태에서, 배기관(297)을 통하여 배기함으로써, 탱크 인클로저(291) 안을 음압으로 유지할 수가 있다.
후처리약액배관 삽통구(296)에는 짧은 관형상의 보호관(298)이 삽통되어 있고, 보호관(298)에는 후처리약액배관(P14)이 삽통되어 있다. 즉, 후처리약액배관 삽통구(296)에는 이중의 배관이 삽통되어 있다.
후처리약액배관(P14)은 후처리약액 탱크(290) 안의 저부와 베벨 에칭유니트 (21a, 21b) 및 세정유니트(22a, 22b)와의 사이에 배설되어 있다. 후처리약액배관 (P14)에 개재된 밸브(93V, 도23 참조) 및 밸브(108V, 도24 참조)는, 후처리약액공급부(4)에 설치되어 있다(도28에서는 도시를 생략). 밸브(93V, 108V)를 개방하고, 도시하지 않은 펌프를 작동시킴으로써, 후처리약액탱크(290) 안의 후처리약액(에칭액, 세정액)을, 베벨 에칭유니트(21a, 21b) 또는 세정유니트(22a, 22b)에 공급할 수가 있다.
도29는 주성분관리부(2), 미량성분관리부(3), 및 후처리약액공급부(4)의 제어계통의 구성을 나타내는 블럭도이다.
주성분관리부(2)는 직렬/병렬 변환기(165) 및 조작패널(166)을 구비하고 있다. 웨이퍼처리부(1)에 구비된 시스템 콘트롤러(155)는, RS-485 규격의 직렬포트를 통하여, 직렬/병렬 변환기(165)와 케이블접속되어 있고, RS-232C 규격의 직렬포트를 통하여 조작패널(166)과 케이블접속되어 있다.
직렬/병렬 변환기(165)에는, 전자밸브(167)나 센서(168, 예를들면, 정량확인 센서(126, 133), 엠티확인센서(127, 134), 중량계(154a, 154b), 도26 참조) 등이 병렬접속되어 있다. 전자밸브(167)는, 예를들면 에어밸브로 되는 밸브(예를들면, 밸브(AV1-1) 등, 도26 참조)를 제어할 수가 있다. 또한, 조작패널(166)에 의해, 작업자는 주성분관리부(2)에 관한 정보를 입출력할 수가 있다.
미량성분관리부(3)는, 미량성분관리 콘트롤러(169)를 구비하고 있고, 웨이퍼처리부(1)에 구비된 시스템 콘트롤러(155)에 의하지 않은 제어도 할 수 있도록 되어 있다. 미량성분관리 콘트롤러(169)와 시스템 콘트롤러(155)는 RS-232C 규격의 직렬포트를 통하여 케이블접속되어 있다.
미량성분관리 콘트롤러(169)에는 디스플레이(170), 키보드(171), 경보음발생장치(400), 포텐쇼스탯(전원, 172), 시린지 펌프(Syringe Pump, 173), 직렬/병렬 변환기(174) 등이 접속되어 있다. 디스플레이(170) 및 키보드(171)에 의해, 미량성분관리 콘트롤러(169)와 작업자와의 사이에서, 정보의 입출력을 할 수 있도록 되어 있다.
도금액중의 미량성분의 농도를 측정할 때, 시린지 펌프(173)에 의해, 분석컵(336)에 수용된 도금액에, 분석용의 시약 등을 적하할 수가 있다. 또한, 시린지 펌프(173)에 의해, 도금처리부(12) 안의 도금액에 보충할 양의 미량성분을 포함하는 보충액을 계량할 수가 있다.
직렬/병렬 변환기(174)에는, 병렬케이블을 통하여 전자밸브(175)나 센서 (176, 예를들면, 시약 등을 계량하는 용기에 구비된 액면센서)가 접속되어 있다. 전자밸브(175)는, 예를들면 에어밸브로 되는 밸브를 제어할 수가 있다. 직렬/병렬 변환기(174)는 미량성분관리 콘트롤러(169)로부터의 직렬신호를 병렬변환하여, 전자밸브(175) 등으로 출력하고, 센서(176)로부터의 병렬신호를 직렬변환하여 미량성분관리 콘트롤러(169)로 출력한다.
후처리약약공급부(4)는 직렬/병렬 변환기(177)을 구비하고 있다. 웨이퍼처리부(1)에 구비된 시스템 콘트롤러(155)는 RS-485 규격의 직렬포트를 통하여, 직렬/병렬 변환기(177)와 케이블접속되어 있다. 직렬/병렬 변환기(177)에는 병렬 케이블을 통하여 전자밸브(178) 및 센서(179) 등이 접속되어 있다. 전자밸브(178)는, 예를들면 에어밸브로 되는 밸브(예를들면, 밸브(93V, 도23 참조), (108V, 도24 참조))를 제어할 수가 있다. 센서(179)는 후처리약액탱크(290)에 설치된 액면센서, 배기관(297)내의 배기압을 측정하기 위한 배기압센서, 통(292) 안에 설치되어 후처리약액 등의 누출을 검지하는 누액검지(漏液檢知)센서 등을 포함하고 있다.
본 발명에 의하면, 도금조에 도금액을 수용하고, 기판지지기구에 의해 처리대상의 기판을 거의 수평으로 지지하여, 기판의 하면에 도금액을 접촉시킬 수 있다. 기판은 캐소드 링의 내경보다 큰 직경을 갖는 것으로 할 수가 있다. 이 경우, 캐소드 링에 의해 기판 하면주연부를 밀봉할 수 있다. 또한, 캐소드 링의 내경은 도금조의 내경에 거의 동일하므로, 캐소드 링으로부터의 기판의 노출면은 도금조의 내경에 거의 동일한 원형의 영역으로 되고, 도금처리시에는 기판의 이 노출면이 도금액에 접촉된다.
기판의 하면에 도금액이 접촉한 상태에서, 캐소드전극을 통하여 기판에 통전 함으로써, 기판의 하면에 전해도금을 행할 수가 있다. 이 때, 회전구동기구에 의해 기판을 회전시킴으로써, 기판을 도금액에 대하여 상대적으로 이동시킬 수가 있으므로, 도금의 균일성을 높게 할 수가 있다.
도금액은 예를들면, 도금조의 바닥에 접속된 배관을 통하여 도금조내에 도입되도록 되어 있어도 좋다. 이 경우, 도금처리는 도금조내에 도금액을 계속 공급하고, 도금액을 도금조의 상단(가장자리)으로부터 넘치게 하면서 행하는 것이 가능하다. 이에 의하여, 도금액의 표면은 도금조의 가장자리로부터 약간 (예를들면, 2.5mm정도) 부풀어 오른 상태로 된다. 도금조의 상단부와 캐소드 링의 상단부와 캐소드 링의 도금조에 대향하는 부분(하부)이 상보형상으로 되어 있음으로써 도금조의 상단과 캐소드 링이 간섭하지 않도록, 기판지지기구에 지지된 기판을 도금조의 가장자리로부터 부풀어 오른 도금액에 접촉시킬 수가 있다.
더욱이, 기판지지기구에 지지된 기판의 하면위치는, 도금조 상단위치에 거의 일치시킬 수 있으므로, 도금처리시에서의 기판하면과 도금조 상단과의 간극을 좁게(예를들면, 0.3mm∼1.0mm)할 수가 있다. 이 경우, 도금조내에 도금액이 계속 공급되면, 기판 하면근방에서의 도금액의 흐름은 기판 하면을 따라서 기판 주연부까지 흐르는 층류로 되어, 도금조 상단과 기판 하면과의 간극으로부터 도금조 밖으로 유출된다.
기판과 도금액과의 사이에 기포가 들어간 경우라도, 이와같은 기포는 도금액과 함께 도금조 밖으로 흐른다. 도금액이 기판 하면을 따라서 기판 주연부까지 흐르는 층류로 된 것 과, 기판 하면에 기포가 존재하지 않는 것에 의하여, 도금액에 의한 막은 균일하게 된다. 즉, 이와같은 도금장치에 의해, 양호하게 도금할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 제1 조정기구에 의해 도금조의 중심축과 캐소드 링의 회전축을 거의 일치시킬 수가 있다. 이에 의하여, 캐소드 링의 회전축과 중심축이 일치하여 있는 경우, 캐소드 링이 도금조의 상단과 근소한 간극을 두고 배치되어도, 도금조와 캐소드 링이 간섭하지 않도록 할 수가 있다. 이 상태는, 회전구동기구에 의해 기판이 회전되어도 유지된다.
또한, 본 발명에 의하면, 제2 조정기구에 의해 도금조 상단을 거의 수평한 면에 놓여지도록 할 수가 있다. 따라서, 기판지지기구에 의해 거의 수평으로 지지된 기판과, 도금조의 상단이 거의 일정의 간격을 두고 근접된 상태로 할 수가 있다. 이에 의해 기판과 도금조의 상단을, 접촉시키는 일 없이 전 주변에 걸쳐서 충분히 좁은 간격으로 근접시킬 수가 있다.
또한, 도금조 상단이 거의 수평한 면에 놓인 상태에서, 도금조의 바닥에 연통접속된 배관 등에 의해, 도금조에 도금액이 계속 공급되면, 도금액은 도금조 상단으로부터 원주방향에 걸쳐서 거의 균등하게 넘쳐난다. 이에 의해, 기판하면의 노출면에 전면에 도금액을 접촉시킬 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 퇴피기구에 의해 기판지지기구를, 도금처리시에는 도금조의 상방에 배치하고, 보수시 등에는 도금조의 상방으로부터 퇴피한 위치로 할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 이와같이 하여 도금액이 부착한 캐소드전극에 캐소드 세정액 공급기구에 의해 캐소드 세정액을 공급하여 세정할 수가 있다. 이에 의해, 캐소드전극을 세정한 상태로 유지할 수가 있고, 기판에 양호하게 통전하여 전해도금할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 기판지지기구에 지지된 기판을, 도금조에 수용된 도금액에 접촉시켜서 도금액을 행할 수가 있다. 또한, 퇴피기구에 의해 기판지지기구를, 도금처리시에는 도금조의 상방에 배치하고, 보수시 등에는 도금조의 상방으로부터 퇴피한 위치로 할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 기판지지기구에 기판이 지지된 상태에서는, 기판하면은 캐소드 링에 의해 주연부가 피복되어, 양쪽의 원형의 영역이 캐소드 링으로부터 노출된다. 기판 하면의 이 노출부를 도금조에 수용된 도금액을 접촉시키고, 캐소드 링에 구비된 캐소드전극에 의해, 기판에 통전하여 전해도금을 행할 수가 있다.
캐소드 링의 회전축과 중심축이 일치하여 있는 경우, 제1 조정기구에 의해 도금조의 중심축과 캐소드 링의 회전축을 일치시키면, 도금조와 캐소드 링을, 전 주변에 걸쳐서 간섭을 회피한 상태에서 근접시킬 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 제2 조정기구에 의해 도금조 상단을 거의 수평한 면에 놓도록 할 수가 있다. 따라서, 기판지지기구에 의해 거의 수평으로 지지된 기판과, 도금조의 상단을 접촉시키는 일이 없이 근접시켜서, 캐소드 링으로부터의 기판의 노출면을, 도금조에 수용된(채워진) 도금액에 접촉시킬 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 캐소드전극에 의해 기판에 통전하여 기판에 전해도금을 행할 수가 있다. 캐소드 링에 의해, 도금처리시에는 캐소드전극이 캐소드액에 접촉하지 않도록 할 수 있지만, 어떤 이유로 인하여 도금액이 캐소드전극까지 도달한 경우, 캐소드 세정액공급기구에 의해 캐소드전극을 세정할 수가 있다. 이에 의해, 캐소드전극을 청정하게 유지하고, 캐소드전극을 양호하게 기판에 접촉시켜서 전해도금할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 애노드전극에 의해 도금액에 통전하여, 도금액에 접촉된 기판에 전해도금을 행할 수가 있다. 이 때, 애노드전극과 기판과의 사이에 메쉬부재가 존재하는 것으로 된다. 메쉬부재는 수지로 되므로, 메쉬부재의 존재에 의해 애노드전극과 기판과의 사이의 저항치는 크게 된다.
이 도금장치는 기판주연부에 접촉가능한 캐소드전극을 구비하여도 좋다. 이 경우, 애노드전극으로부터 도금액 속을 거쳐서 기판주연부에 접촉된 캐소드전극에 이르는 도전경로에 있어서, 기판중심부를 통과하는 경로와, 기판중심부는 통하지 않고 기판주연부 근방을 통과하는 경로에서, 저항치는 거의 동일하게 된다. 왜냐하면, 메쉬부재에 의해 도금액이 수용된 도금조 중의 저항치가 크게 됨으로써 기판중심부와 기판주연부(캐소드전극)와의 사이의 저항치는 애노드전극으로부터 기판에 이르는 경로의 저항치에 대하여 극히 작게 되기 때문이다.
도금에 의한 막의 성장속도는 기판과 도금액과의 계면을 넘어서 흐르는 전류의 크기에 거의 비례한다. 상술한 바와 같이, 기판중심부를 통과하는 경로와, 기판중심부는 통과하지 않고 기판주연부를 통과하는 경로에서, 저항치가 거의 동일한 경우, 기판의 각 부에 있어서 도금액과의 사이에서 거의 균일하게 전류가 흐른다. 이에 의해, 도금에 의한 막의 성장속도는 기판의 각 부에서 거의 균일하게 된다. 따라서, 도금에 의한 막의 두께는 거의 균일하게 된다.
메쉬부재는 평면으로 바라봄에 있어서, 도금조내의 거의 전 영역에 걸쳐 존재하고 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 도금조중에서의 연직방향의 저항치를, 수평면방향으로 벗어난 위치에서 균일하게 할 수가 있다.
또한, 도금조의 바닥에 연통접속된 배관 등에 의해, 도금조에 도금액이 도입되도록 되어 있는 경우, 도금액은 도금조 안에서 하방에서 상방으로 흐른다. 이 때, 도금액중의 이물은 메쉬부재로써 제거할 수 있다. 또한, 도금조의 하방에서 상승하여 있는 액은 메쉬부재에 의해 정류되어 거의 균일한 상승류로 된다.
더욱이, 이 도금장치는 기판지지기구에 지지된 기판을 회전시키기 위한 회전구동기구를 더 구비하여도 좋다. 이 경우, 처리위치에서의 기판과 메쉬부재와의 간격이 0.5mm 내지 30mm로 근접하여 있음으로써, 도금액에 접촉된 기판이 회전된 때에, 기판으로 끌려서 이동되어 도금액의 영역이 좁게 규제된다. 이에 의해, 도금에 대하여 바람직하지 않은 과발생이 억제되어, 도금에 의한 막의 두께를 균일하게 할 수가 있다.
처리위치에서의 기판과 메쉬부재와의 간격은 0.5mm 내지 20mm로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의하면, 메쉬부재를 복수개 적층함으로써, 메쉬부재의 연직방향의 두께를 크게 할 수가 있다. 이에 의해, 상술한 애노드전극과 기판과의 사이의 저항치를 크게 하는 효과, 이물을 제거하는 효과, 및 메쉬액을 정류하는 효과가 크게 된다. 따라서, 기판하면 근방에서의 도금액의 흐름은, 기판하면을 따라 기판 주연부까지 흐르는 층류로 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 샤워헤드에 의해 도금조내에 다양한 방향(각도)으로 도금액을 분산시켜서 도입할 수가 있다. 또한, 도금액은 도금조의 바닥에 형성된 도금액 도입구로부터 도금조내에 도입되므로, 도금액은 도금조내에서 하방으로부터 상방으로 향하는 상승류로 되어 흐른다. 애노드전극은 메쉬형상이므로, 도금액은 애노드전극을 통과하여 상승할 수가 있다.
도금액은 더 상승하여, 애노드전극보다 높은 높이위치에 배치된 메쉬부재를 통과하여 상방으로 흐른다. 이 때, 도금액은 정류되어, 균일한 상승류로 된다.
이와같은 도금컵을 사용하여, 도금액 도입구로부터 도금액을 도입하고, 도금조의 상단(가장자리)로부터 도금액을 넘치게 하면서, 도금액의 표면에 처리대상의 기판을 접촉시켜서 도금을 행할 수가 있다. 도금액은 균일한 상승류로 되어 기판표면에 공급되므로 기판에 균일하게 도금할 수가 있다.
메쉬부재에 의해, 도금액중의 이물을 제거할 수도 있다. 이상의 효과에 의해, 이 도금컵을 사용하여 양호하게 도금할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 메쉬부재를 적층함으로써, 메쉬부재의 연직방향의 두께를 크게 할 수가 있다. 이에 의해, 도금액을 정류하는 효과 및 이물을 제거하는 효과가 크게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 캐소드전극에 의해 기판에 통전하여 기판에 전해도금을 행할 수가 있다. 캐소드전극이 도금액으로 오염된 경우, 캐소드 세정액공급기구에 의해 캐소드전극을 세정할 수가 있다. 이에 의해, 캐소드전극을 청정하게 유지하여 캐소드전극을 양호하게 기판에 접촉시켜서 전해도금할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 도전율계는 캐소드 세정액의 유로에 있어서 캐소드전극보다 하류측에 배치되어 있으므로, 도전율계에 의해 캐소드전극 근방을 흐르던 캐소드 세정액의 도전율을 측정할 수가 있다.
이 도금장치는, 통상 캐소드 세정액의 유로에 도금액이 침입하지 않은 구조를 갖는 것으로 할 수가 있다. 도금처리는 캐소드전극에 캐소드세정액을 공급하고, 도전율계에 의해 캐소드전극 근방을 흐르던 캐소드 세정액의 도전율을 측정하면서 행할 수가 있다. 여기에서, 캐소드 세정액의 도전율과 도금액의 도전율은 다르므로, 캐소드 세정액에 도금액이 혼입하면, 도전율계로 측정되는 캐소드 세정액의 도전율은 변화한다. 이에 의해, 캐소드 세정액의 유로에 도금액이 침입한 것을 알 수가 있고, 예를들면 캐소드전극이 도금액에 오염된 채로 도금처리가 계속되는 상태를 회피할 수가 있다.
캐소드 세정액은, 예를들면 순수한 물로 할 수가 있다. 이 경우, 캐소드 세정액에 극소량의 도금액이 혼입한 것만이라도, 도전율계로 측정되는 도전율은 크게 상승한다.
또한, 본 발명에 의하면, 캐소드 세정액을 회수하기 위한 전용의 캐소드 세정액회수조가 설치되어 있음으로써, 캐소드 세정액을 도금조 등에서 사용되는 도금액 등으로 분리하여 회수할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 어떤 이유로 인하여 제한영역에 도금액이 침입하면, 이 도금액은 액체공급기구에 의해 공급된 액체와 함께 흘러서, 도전율계에 이른다. 액체공급기구에 의해 공급되는 액체의 도전율과 도금액의 도전율이 다른 경우, 도전율계로 측정되는 도전율에 의해, 제한영역, 즉 도금액이 통상 침입하지 않도록 형성되어 있는 영역에 도금액이 침입한 것을 알 수가 있다.
제한영역은, 관통한 구멍의 내부라도 좋고, 표면을 액체가 흐를 수 있는 평면적인 영역이라도 좋다.
또한, 본 발명에 의하면, 도금처리중에 도금액이 제한영역에 침입한 것을 알 수가 있다. 도금액이 제한영역에 침입하는 상태에서는, 도금처리가 양호하게 할 수 없도록 한 경우에는, 도금처리를 중단 등 할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 액체공급기구에 의해 공급된 액체를 회수하기 위한 전용의 액체회수조가 설치되어 있음으로써, 당해 액체를 도금액 등과 분리하여 회수할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 도금조에 도금액을 공급하여, 도금액을 도금조에서 회수조로 넘치게 하면서, 도금조에 채워진 도금액의 표면에 처리대상의 기판을 접촉시켜서 도금할 수가 있다. 이 경우, 도금액은 도금조의 상단(가장자리)으로부터 부풀어 올라 있으므로, 이와같은 도금액의 표면에 처리대상의 기판을 용이하게 접촉시킬 수가 있다. 또한, 캐소드전극을 기판에 접촉시킴으로써, 기판에 통전하여 전해도금을 할 수가 있다.
더욱이, 회수조와는 별도로 설치된 캐소드 세정액회수조에 의해, 도금조 등으로 사용되는 도금액 등과 분리하여, 캐소드전극을 세정한 후의 캐소드 세정액을 회수할 수가 있다. 이에 의해, 도금액에 캐소드 세정액이 혼입하지 않도록 할 수가 있고, 도금액을 재이용하여 적합한 것으로 할 수가 있다. 이 경우, 예를들면 도금액을 도금조와 회수조 사이에서 순환시키면서, 기판에 도금할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 도전율계는 캐소드 세정액의 유로에 있어서 캐소드전극보다도 하류측에 배치되어 있으므로, 도전율계에 의해 캐소드전극 근방을 흐른 캐소드 세정액의 도전율을 측정할 수가 있다.
이 도금장치는, 통상 캐소드 세정액의 유로에 도금액이 침입하지 않은 구조를 갖는 것으로 할 수가 있다. 캐소드전극은 캐소드 세정액의 유로에 배치되어 있으므로, 도금액은 통상 캐소드전극에 접촉하지 않는다.
도금처리는 캐소드전극에 캐소드 세정액을 공급하여, 도전율계에 의해 캐소드전극 근방을 흐른 캐소드 세정액의 도전율을 측정하면서 행할 수가 있다. 여기에서, 캐소드 세정액의 도전율과 도금액의 도전율과는 다르므로, 캐소드 세정액에 도금액이 혼입하면, 도전율계로 측정되는 캐소드 세정액의 도전율은 변화한다. 이에 의해, 캐소드 세정액의 유로에 도금액이 침입한 것을 알 수가 있고, 예를들면, 캐소드전극이 도금액에 오염된 채로 도금처리가 계속되는 사태를 회피할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 캐소드 세정액공급기구에 의해, 자동적으로 캐소드 세정액을 캐소드전극에 공급할 수가 있다. 따라서, 이와같은 도금장치는 조작이 용이하다.
또한, 본 발명에 의하면, 도금액에 애노드전극을 접촉시키고, 처리대상의 기판에 캐소드전극을 접촉시키고, 도금액에 처리대상의 기판을 접촉시킨 상태에서, 도금전원에 의해 애노드전극과 캐소드전극과의 사이에 전압을 인가함으로써, 기판에 전해도금을 행할 수가 있다. 이에 의해, 목적금속의 양이온(예를들면, 구리이온)을 포함하는 도금액의 당해 목적금속을 기판에 피착시킬 수가 있다.
애노드전극 및 캐소드전극과 도금전원과의 도통경로가 접지에 접속되어 있지 않음으로써, 도금장치에 있어서 소망하지 않는 부분에 전류가 흐르거나, 애노드전극 및 캐소드전극과 도금전원과의 사이에 흐르는 전류에 노이즈가 들어가는 것을 회피할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면,, 기판지지기구에 지지된 기판을 도금액에 접촉시켜, 이 상태에서 회전구동기구로써 당해 기판을 회전시킴으로써, 도금액과 기판을 상대적으로 이동시킬 수가 있다. 이에 의해, 기판에 대하여 균일하게 도금할 수가 있다.
회전축은 금속 등의 도체로 되는 것으로 하여도 좋다. 도선은 회전축과 전기적으로 절연되어 있으므로, 회전축이 도체로 되는 경우라도, 도선을 흐르는 전류가 회전축이나 도체로 되어 회전축에 접촉하여 있는 부재로 흐르는 일은 없다. 또한, 회전축을 통하여, 도선을 흐르는 전류에 노이즈가 들어가는 일도 없으므로, 캐소드전극을 통하여 처리대상의 기판에 소정의 크기의 전류를 흐르게 할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 스핀 베이스가 금속 등의 도체로 되는 경우라도, 절연체에 의해 캐소드전극과 도금전원과의 사이의 도통경로를 스핀 베이스로부터 절연시킬 수가 있다. 이 때문에, 캐소드전극과 도금전원과의 사이의 도통경로를 흐르는 전류가, 스핀 베이스나 도체로 되어 스핀 베이스에 접촉하여 있는 부재로 흐르는 일은 없다. 또한, 스핀 베이스를 통하여, 캐소드전극과 도금전원과의 사이의 도통경로를 흐르는 전류에 노이즈가 들어가는 일도 없으므로, 캐소드전극을 통하여 처리대상의 기판에 소정의 크기의 전류를 흐르게 할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 캐소드전극이 기판지지기구와 함께 회전된 경우라도, 회전접속용 콘넥터에 의해, 비회전계에 있는 도금전원과 캐소드전극과의 사이의 전기접속을 유지할 수가 있다.
액체형상의 금속은, 예를들면 수은(Hg)으로 할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 회전접속용 콘넥터로부터, 제2의 도전경로, 회전력 전달기구, 및 제1의 도전경로를 거쳐서 캐소드전극에 이르는 도전경로가 형성된다. 이에 의해, 회전접속용 콘넥터에 접속된 비회전계에 있는 도금전원 등과 캐소드전극과의 사이에 도전경로를 형성할 수가 있다.
회전력 전달기구에 의해, 제1의 회전축의 회전수에 대하여 제2의 회전축의 회전수가 낮아지도록 할 수가 있다. 이에 의해, 회전접속용 콘넥터가 낮은 회전수로 회전하도록 하여, 회전접속용 콘넥터에 걸리는 부하를 경감시키고, 회전접속용 콘넥터의 수명을 연장할 수가 있다. 회전구동기구는 제1의 회전축에 결합되어 있어도 좋고, 제2의 회전축에 결합되어 있어도 좋다.
회전접속용 콘넥터는 섭동타입의 것(슬립 링)으로서도 좋지만, 무섭동타입의 것인 것이 바람직하다. 회전접속용 콘넥터가 무섭동타입의 것인 경우, 회전접속용 콘넥터에 접속된 비회전계에 있는 도금전원과 캐소드전극과의 사이에 흐르는 전류 에 들어가는 노이즈를 적게 할 수가 있다.
상기 회전력 전달기구는, 예를들면 상기 제1의 회전축에 설치되어 적어도 일부가 도전성을 갖는 제1의 풀리와, 상기 제2의 회전축에 설치되어 적어도 일부가 도전성을 갖는 제2의 풀리와, 상기 제1 및 제2의 풀리 사이에 장설되어 적어도 일부가 도전성을 갖는 벨트를 포함하여도 좋다.
또한, 본 발명에 의하면, 예를들면 처리대상의 기판이 처리유체공급부재의 일부와 함께 회전되어 있는 경우에서도, 로터리 죠인트를 통하여, 비회전계에 있는 처리유체의 공급원으로부터 처리대상의 기판에 처리유체를 공급할 수가 있다. 로터리 죠인트의 주유로는 유체유로의 일부를 이루고 있으므로, 처리유체는 주유로를 흐른다.
이 때, 주유로내의 압력보다 리크유로내의 압력이 낮게 되도록 함으로써, 주유로내를 흐르는 처리유체의 일부는 리크유로로 흐른다. 섭동부가 리크유로에 배치되어 있음으로써, 섭동부에서 발생한 미립자를, 리크회로를 통하여 로터리 죠인트의 외부로 배출할 수가 있다. 이에 의해, 섭동부에서 발생한 미립자가 처리대상의 기판에 공급되지 않도록 할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 지축이 거의 연직방향을 따라서 배치된 상태에서, 지축의 회전으로 기판지지기구를 회전시킴으로써, 기판지지기구에 지지된 처리대상의 기판을 회전시킬 수가 있다. 이 때, 지축의 일단(상단)에 설치된 로터리 죠인트를 통하여, 비회전계에 있는 처리유체의 공급원으로부터, 지축의 내부에 형성된 유체유로에 처리유체를 흐르게 할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 제3 도전성부재가 제1 및 제2 도전성부재에 탄성적으로 접촉하여 있음으로써, 캐소드 링이 휘어진 경우라도, 제1 도전성부재와 제2 도전성부재와의 사이의 전기적 접속은 유지되고, 도금전원과 캐소드전극과의 사이에 전류를 흐르게 할 수가 있다. 따라서, 이 캐소드 링을 사용하여 기판에 양호하게 도금할 수가 있다.
제3 도전성부재는, 예를들면 코일스프링으로 할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 도금전원에서 도전성부재를 거쳐 캐소드전극에 이르는 도통경로를 형성할 수 있고, 도금전원에 의한 캐소드전극이 접촉된 기판에 통전하여 기판에 전해도금을 행할 수가 있다.
또한, 밀봉부재에 의해, 지지체 내부에 도금액이 침입하는 것을 방지하여 지지체 내부를 청정하게 유지할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 위치결정부재에 의해, 캐소드 링을 스핀베이스에 대하여 소정의 위치에 용이하게 고정할 수가 있다. 여기에서, 소정의 위치로는, 예를들면, 캐소드 링의 중심축과 스핀베이스에 의한 회전의 회전축과 거의 일치하도록 한 위치로 할 수가 있다. 이에 의해, 캐소드 링을 스핀베이스와 함께 양호하게 회전시킬 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 밀봉면에 의해 기판 주연부를 밀봉하여, 기판에 대한 도금액의 접촉영역을 제한할 수가 있다.
접촉부는 경질부재로 형성되어 있으므로, 접촉부 및 그 주변부를 소형화할 수가 있다. 즉, 접촉부가 경질부재로 형성되어 있지 않은 경우, 접촉부와는 별도 로 접촉부를 지지하는 부재를 기판측과는 반대측으로부터 돌려서 넣은 구성으로 하지 않으면 안되어, 접촉부 및 그 주변부가 대형화한다. 그 결과, 기판의 도금액에 접촉하는 면적이 작아지게 된다. 또한, 도금조의 가장자리로부터 도금액을 넘치게 하면서, 이 도금조에 채워진 도금액에, 접촉부가 접촉한 기판을 접촉시킬 때, 접촉를 지지하는 부재에 의해 도금액의 체류가 발생하고, 도금처리의 균일성이 열악하게 된다는 문제가 있었다.
본 발명에 의하면, 접촉부와는 별도로 접촉부를 지지하는 부재를 설치할 필요 없이, 상기의 문제를 해소할 수가 있다.
경질부재로서는, 예를들면 경질염화비닐, 경질불소수지, 폴리이미드수지 등을 사용할 수가 있다. 밀봉면은 연마처리되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 기판의 처리면과의 밀착성을 향상시킬 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 1대의 도금장치에 의해, 도금처리유니트에 의한 도금처리 및 세정유니트에 의한 세정처리를 행할 수가 있다.
카세트 스테이지 위에 배치된 카세트에는, 미처리의 반도체 웨이퍼와 도금처리 및 세정처리가 행해진 웨이퍼를 수용할 수가 있다.
카세트 가이드에 의해, 카세트를 카세트 스테이지 위의 소정의 위치에 용이하게 배치할 수 있다. 이에 의해, 시스템 콘트롤러의 기억장치에 미리 기억된 카세트의 위치정보에 근거하고, 웨이퍼반송기구의 아암이 카세트 스테이지에 배치된 카세트에 액세스하여 웨이퍼의 반입/반출을 행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 카세트 검지센서에 의해 카세트 스테이지 위의 카세트의 유무를 검지할 수 있으므로, 카세트가 배치되어 있지 않은 카세트 스테이지에 카세트가 배치되어 있는 것으로 하여, 웨이퍼반송기구의 아암이 액세스하는 사태를 회피할 수가 있다.
도금처리유니트에서는, 카세트전극이 접촉된 웨이퍼를, 도금조에 수용된 도금액에 접촉시키고, 캐소드전극과 애노드전극과의 사이에 통전함으로써, 당해 웨이퍼에 전해도금으로써 금속(예를들면, 구리)막을 형성할 수가 있다.
세정유니트에서는, 예를들면 후처리약액에 의해 웨이퍼의 표면에 부착하여 있는 오염물을 제거하여, 웨이퍼를 청정하게 할 수가 있다. 이 때, 웨이퍼지지부에 지지된 웨이퍼를, 웨이퍼 회전기구에 의해 회전시키면서, 세정액공급 노즐로부터 당해 웨이퍼로 향하여 세정액을 공급함으로써, 웨이퍼를 균일하게 세정할 수가 있다. 웨이퍼의 세정시에 발생하는 세정액의 미스트 등은 컵에 접속된 배기기구에 의해 도금장치의 외부로 배출할 수가 있다.
세정액은 후처리약액 이외에 순수을 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 세정액공급노즐은 후처리약액을 공급하기 위한 것과 순수한 물을 공급하기 위한 것을 포함하여 있어도 좋다.
웨이퍼반송기구는 도금처리유니트로부터 세정유니트에 웨이퍼를 반송할 수 있으므로, 웨이퍼에 대하여 도금처리와 세정처리를 연속하여 행할 수가 있다. 웨이퍼 반송기구는 카세트 스테이지에 배치된 카세트와 도금처리유니트나 세정유니트와의 사이에서 웨이퍼를 반송가능한 것으로 하여도 좋다. 이 경우, 카세트에 수용된 미처리의 웨이퍼는 시스템 콘트롤러의 제어에 의해, 예를들면 웨이퍼 반송기구에 의해 도금처리유니트 및 세정유니트에 순차 반송되고, 도금처리와 세정처리가 자동적으로 연속하여 행해진 후, 다시 카세트에 수용되는 것으로 할 수가 있다.
후처리약액공급부에 있어서, 후처리약액탱크내에 수용된 후처리약액의 잔량이 적어진 경우, 이 후처리약액탱크를 충분한 양의 후처리약액이 수용된 후처리약액탱크로 변환할 수가 있다. 후처리약액탱크는 탱크 인클로저내에 수용되어 있으므로, 상기의 후처리약액탱크의 교환작업시 등에, 후처리약액이 비산하여도 탱크 인클로저 밖으로 후처리약액이 퍼지는 것이 어렵다. 더욱이, 탱크 인클로저내에서 발생한 후처리약액의 증기나 미스트를 도금장치의 외부로 배출할 수가 있다.
통의 용적은 후처리약액탱크의 용적(후처리약액탱크가 복수개 구비되어 있는 경우는, 복수의 후처리약액탱크의 용적의 합)과 동등이상인 것이 바람직하다. 이 경우, 후처리약액탱크내의 후처리약액이 전량 누출하여도, 이들의 후처리약액은 전부 통안에 수용된다.
미량성분분석부에 있어서, 백금회전전극을 사용하여 분석컵에 수용된 도금액의 CVS(Cyclic Voltammetric Stripping) 분석, 또는 CPVS(Cyclic Pulse Voltammetric Stripping)분석을 행할 수가 있다. 도금액이 미량성분으로서 도금을 촉진하는 촉진제나, 도금을 제어하는 억제제를 포함하여 있는 경우, CVS분석이나 CPVS분석에 의해, 촉진제나 억제제의 정량분석을 행할 수가 있다.
분석의 결과, 촉진제나 억제제의 농도가 소정의 농도범위의 하한보다 낮은 경우는, 촉진제 또는 억제제를 포함하는 적당한 양의 보충액을 도금액에 보충하여, 촉진제나 억제제의 농도가 소정의 농도범위에 들어가도록 할 수가 있다. 이와같이 촉진제나 억제제의 농도가 적정하게 된 도금액을 사용하여, 웨이퍼에 양호하게 도 금을 행할 수가 있다.
웨이퍼처리부는 인클로저내에 수용되어 있으므로, 외부환경으로부터 격리된 청정한 분위기중에서, 도금처리나 세정처리 등의 처리를 행할 수가 있다. 배기배관을 통하여 인클로저 안을 배기함으로써, 인클로저 안을 음압(감압상태)으로 하고, 외부의 공기가 필터에 의해 이물이 제거되어서 인클로저 내부에 들어가도록 할 수가 있다.
또한, 인클로저 외부의 공기를 팬에 의해 필터를 통하여 인클로저 내부로 밀어넣고, 배기용 개구로부터 배출되도록 할 수가 있다. 이에 의해, 인클로저 안에서는, 청정한 공기의 다운플로우가 발생한다.
인클로저에 형성된 순수 배관삽통구를 삽통하여 배설된 순수 배관에 의해 웨이퍼처리부에 순수한 물을 공급할 수가 있다. 순수한 물은, 예를들면 세정유니트에서의 세정 등에 사용할 수가 있다. 도금처리유니트나 세정유니트 등에서 사용되는 구동부의 일부는 공기식 구동에 의한 것으로 할 수가 있고, 이들의 구동부를 구동하기 위한 압축공기는 인클로저에 형성된 압축공기 배관삽통구를 삽통하여 배설된 압축공기배관에 의해 공급될 수가 있다.
이 도금장치의 동작은, 시스템 콘트롤러의 기억장치에 격리된 도금장치 제어프로그램에 의해 제어할 수가 있고, 예를들면 미처리의 웨이퍼에 대하여 도금처리 및 세정처리를 연속하여 자동적으로 실행할 수가 있다. 디스플레이는 도금장치의 상태(웨이퍼의 처리상황 등)를 표시시킬 수 있는 것이어도 좋다. 키보드는 그를 사용하여 조작자가 웨이퍼의 처리조건 등을 입력할 수 있는 것이어도 좋다. 이상 의 내용으로부터, 이와같은 도금장치는 조작이 용이하고, 더구나 생산성이 높다.
또한, 본 발명에 의하면, 도금조의 상단부와 캐소드 링의 도금조에 대향하는 부분(하부)이 상보형상으로 되어 있음으로써, 도금조의 상단부와 캐소드 링이 간섭하지 않도록, 캐소드전극이 접촉된 웨이퍼를, 도금조에 채워서 도금조의 가장자리로부터 부풀어 오른 도금액에 접촉시킬 수가 있다.
더욱이, 캐소드전극이 접촉된 웨이퍼의 하면위치는 도금조 상단위치에 거의 일치시킬 수가 있으므로, 도금처리시에서의 웨이퍼 하면과 도금조 상단과의 틈을 좁게(예를들면, 0.3mm∼1.0mm)할 수가 있다. 이 경우, 도금조내에 도금액이 계속공급되면, 웨이퍼 하면 근방에서의 도금액의 흐름은 웨이퍼 하면을 따라서 웨이퍼 주연부까지 흐르는 층류로 되고, 도금조 상단과 웨이퍼 하면과의 틈으로부터 도금조 밖으로 흘러 나간다.
웨이퍼와 도금액과의 사이에 기포가 들어간 경우라도, 이와같은 기포는 도금액과 함께 도금조 밖으로 흐른다. 도금액이 웨이퍼하면을 따라서 웨이퍼주연부까지 흐르는 층류로 되는 것과 웨이퍼 하면에 기포가 존재하지 않는 것에 의해, 도금에 의한 막은 균일하게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 퇴피기구에 의해 웨이퍼지지기구를, 도금처리시에는 도금조의 상방에 배치하고, 보수시 등에는 도금조의 상방으로부터 퇴피한 위치로 할 수가 있다.
캐소드 링은 웨이퍼지지기구의 일부를 이루는 것이어도 좋다.
또한, 본 발명에 의하면, 도금처리시에 애노드전극과 웨이퍼 지지기구에 지지된 웨이퍼와의 사이에 메쉬부재가 존재하는 것으로 되고, 애노드와 웨이퍼와의 사이의 저항치는 웨이퍼의 처리면의 저항치에 비하여 크게 된다. 이에 의해, 웨이퍼와 도금액과의 계면을 넘어서 웨이퍼로 흐르는 전류의 크기가 웨이퍼 각부에서 균일하게 된다. 따라서, 도금에 의한 막의 두께는 거의 균일하게 된다.
또한, 도금조의 바닥에 연통접속된 배관 등에 의해, 도금조에 도금액이 도입되도록 되어 있는 경우, 도금액은 도금조 속을 하방에서 상방으로 흐른다. 이 때, 도금액중의 이물은 메쉬부재에 의해 제거될 수가 있다. 또한, 도금조의 하방에서 상승하여 있는 도금액은 메쉬부재에 의해 정류되어서 거의 균일한 상승류로 된다.
더욱이, 처리위치에서의 웨이퍼와 메쉬부재와의 간격이 0.5mm 내지 30mm로 근접하여 있음으로써, 도금액에 접촉된 웨이퍼가 회전된 때에, 웨이퍼로 이동되는 도금액의 영역이 좁게 규제된다. 이에 의해, 도금에 대하여 바람직하지 않은 과발생이 억제되고, 도금에 의한 막의 두께를 균일하게 할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 샤워헤드에 의해, 도금조내에 다양한 방향(각도)으로 도금액을 분산시켜서 도입할 수가 있다. 또한, 도금액은 도금조의 바닥에 형성된 도금액 도입구로부터 도금조내에 도입되므로, 도금액은 도금조내에서 하방으로부터 상방으로 향하는 상승류로 되어 흐른다. 애노드전극은 메쉬형상이므로, 도금액은 애노드전극을 통전하여 상승할 수가 있다.
도금액은 더 상승하여, 애노드전극보다 높은 높이위치에 배치된 메쉬부재를 통과하여 상방으로 흐른다. 이 때, 도금액은 정류되어 균일한 상승류로 된다. 따라서, 이와같은 도금액에 웨이퍼를 접촉시켜서 도금함으로써, 도금에 의한 막의 균 일성을 향상시킬 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 캐소드전극에 캐소드 세정액을 공급하여 세정하고, 캐소드전극이 청정한 상태에서 도금처리를 할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 어떤 이유에 의해 제한영역에 도금액이 침입하면, 이 도금액은 액체공급기구로써 공급된 액체와 함께 흘러서 도전율계에 이른다. 액체공급기구로써 공급되는 액체의 도전율과 도금액의 도전율이 다른 경우, 도전율계로 측정되는 도전율에 의해, 제한영역, 즉 도금액이 통상 침입하지 않도록 되어 있는 영역에 도금액이 침입한 것을 알 수가 있다.
제한영역은, 예를들면 캐소드 링에 있어서, 도금액의 침입이 제한되어 있는 영역이라도 좋다. 또한, 제한영역은 출구 및 입구를 갖는 구멍의 내부이라도 좋고, 표면을 액체가 흐를 수 있는 평면적인 영역이라도 좋다.
또한, 본 발명에 의하면, 회수조 및 캐소드 세정액회수조에 의해, 도금액과 캐소드세정액을 분별하여 회수할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 애노드전극 및 캐소드전극과 도금전원과의 도통경로가 접지에 접속되어 있지 않음으로써, 도금장치에 있어서 소망하지 않는 부분에 전류가 흐르거나, 애노드전극 및 캐소드전극과 도금전원과의 사이로 흐르는 전류에 노이즈가 들어가거나 하는 것을 회피할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 회전접속용 콘넥터로부터, 제2의 도전경로, 회전력전달기구, 및 제1의 도전경로를 거쳐 캐소드전극에 이르는 도전경로가 형성된다. 이에 의해, 회전접속용 콘넥터에 접속된 비회전계에 있는 도금전원 등과 캐소드전극과의 사이에 도전경로를 형성할 수가 있다.
회전력전달기구에 의해, 제1의 회전축의 회전수에 대하여 제2의 회전축의 회전수를 낮게 되도록 할 수가 있다. 이에 의해, 회전접속용 콘넥터가 낮은 회전수로 회전하도록 하여, 회전접속용 콘넥터에 걸리는 부하를 경감시키고, 회전접속용 콘넥터의 수명을 연장할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 예를들면 처리대상의 웨이퍼가 처리유체 공급부재의 일부와 함께 회전되고 있는 경우라도, 로터리 죠인트를 통하여 비회전계에 있는 처리유체의 공급원으로 처리대상의 웨이퍼에 처리유체를 공급할 수가 있다. 섭동부가 리크유로에 배치되어 있음으로써, 섭동부에서 발생한 미립자를, 리크유로를 통하여 로터리 죠인트의 외부로 배출할 수가 있다. 이에 의해, 섭동부에서 발생한 미립자가 처리대상의 웨이퍼에 공급되지 않도록 할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 제3 도전성부재가 제1 및 제2 도전성부재에 탄성적으로 접촉하여 있음으로써, 캐소드 링이 휘어진 경우라도, 제1 도전성부재와 제2 도전성부재 사이의 전기적 접속은 유지되고, 도금전원과 캐소드전극 사이에 전류를 흐르게 할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 도금전원에서 도전성부재를 거쳐 캐소드전극에 이르는 도통경로를 형성할 수가 있고, 도금전원에 의해 캐소드전극이 접촉된 웨이퍼에 통전하여 웨이퍼에 전해도금을 행할 수가 있다.
또한, 밀봉부재에 의해, 지지체 내부에 도금액이 침입하는 것을 방지하여, 지지체 내부를 청정하게 유지할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 위치결정부재에 의해, 캐소드 링을 스핀 베이스에 대하여 소정의 위치에 용이하게 고정할 수가 있다. 여기에서, 소정의 위치로는, 예를들면 캐소드 링의 중심축과 스핀 베이스에 의한 회전의 회전축이 거의 일치하도록 한 위치로 할 수가 있다. 이에 의해, 캐소드 링을 스핀 베이스와 함께 양호하게 회전시킬 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 밀봉면에 의해 웨이퍼주연부를 밀봉하여, 웨이퍼에 대한 도금액의 접촉영역을 제한할 수가 있다.
접촉부는 경질부재로 형성되어 있으므로, 접촉부 및 그 주변부를 소형화할 수가 있다.
본 발명의 실시형태에 대하여 설명하였으나, 이는 본 발명의 기술적 내용을 명확히 하기 위하여 사용된 구체예에 불과하고, 본 발명은 이 구체예에 한정하여 해석될 것은 아니고, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부한 청구의 범위에 의하여만 한정된다.
본 출원은 2003년 1월 21일에 일본국 특허청에 제출된 특원 2003-12681호에 대응하고 있고, 본 출원의 전문 개시는 여기에 인용에 의해 조합된 것으로 한다.

Claims (48)

  1. 도금액을 수용할 수 있는 원통형상의 측벽을 갖는 도금조(槽)와,
    처리대상인 거의 원형의 기판(基板)을 거의 수평으로 지지하는 기판지지기구와,
    이 기판지지기구에 구비되어, 이 기판지지기구에 지지된 기판에 접촉가능한 캐소드전극을 갖고, 상기 도금조의 내경에는 거의 동일한 내경을 가져서 당해 기판 하면주연부(下面周緣部)를 밀봉하기 위한 캐소드 링(Cathod Ring)과,
    이 캐소드 링과 함께 상기 기판지지기구에 지지된 기판을 회전시키기 위한 회전구동기구를 구비하고,
    상기 도금조의 상단부와 상기 캐소드 링의 상기 도금조에 대향하는 부분은 상보형상(相補形狀)으로, 상기 도금조의 상단부와 상기 캐소드 링과의 간섭을 회피한 상태로, 상기 기판지지기구에 지지된 기판의 하면위치가 상기 도금조 상단위치에 거의 일치할 때 까지 근접가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도금조의 중심축과 상기 캐소드 링의 회전축을 거의 일치시키기 위한 제1 조정기구를 더 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도금조는 그 상단이 거의 동일 평면상에 놓여 있는 것이고, 이 도금조의 상단이 거의 수평한 면에 놓여 있도록 조정하기 위한 제2 조정기구를 더 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도금조의 바닥 보다 낮은 높이위치에 거의 수평으로 배치되어 상기 기판지지기구에 결합된 회동축을 포함하고, 상기 기판지지기구를 상기 회동축의 주위로 회동시켜서, 상기 기판지지기구를 상기 도금조의 상방과 상기 도금조의 상방으로부터 퇴피(退避)한 위치와의 사이로 이동시키는 것이 가능한 퇴피기구를 더 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  5. 제1항에 있어서,
    도금처리시에, 상기 캐소드 링을 갖는 캐소드전극에 캐소드세정액을 공급하여 당해 캐소드전극을 세정하는 캐소드세정액공급기구를 더 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  6. 도금액을 수용하여 처리대상의 기판에 대하여 도금을 행하기 위한 도금조와,
    이 도금조의 상방에 배치가능하고, 당해 기판을 거의 수평으로 지지하여 상기 도금조에 수용된 도금액에 당해 기판을 접촉가능한 기판지지기구와,
    상기 도금조의 바닥보다 낮은 높이위치에 거의 수평으로 배치되어 상기 기판 지지기구에 결합된 회동축을 포함하고, 상기 기판지지기구를 상기 회동축의 주위로 회동시켜서, 상기 기판지지기구를 상기 도금조의 상방과 상기 도금조의 상방으로부터 퇴피한 위치 사이로 이동시키는 것이 가능한 퇴피기구를 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 도금조는 원통형상의 측벽을 구비하고 있고,
    상기 기판지지기구는 회전축의 주위로 회전가능하고, 상기 도금조의 내경에 거의 동일한 내경을 가져서 처리대상의 기판 하면주연부를 밀봉하기 위한 캐소드 링을 구비하고 있고,
    이 캐소드 링은 상기 기판지지기구에 지지된 기판에 접촉가능한 캐소드전극을 구비하고 있고,
    상기 도금조의 중심축과 상기 캐소드 링의 회전축을 일치시키기 위한 제1 조정기구를 더 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 도금조는 그 상단이 거의 동일 평면상에 놓여 있는 것이고, 상기 도금조의 상단이 거의 수평한 면에 놓여 있도록 조정하기 위한 제2 조정기구를 더 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 도금조는 원통형상의 측벽을 구비하고 있고,
    상기 기판지지기구는 회전축의 주위로 회전가능하고, 상기 도금조의 내경에 거의 동일한 내경을 가져서 처리대상의 기판 하면주연부를 밀봉하기 위한 캐소드 링을 구비하고 있고,
    이 캐소드 링은 처리대상의 기판에 접촉가능한 캐소드전극을 구비하고 있고,
    도금처리시에, 상기 캐소드전극에 캐소드세정액을 공급하여 당해 캐소드전극을 세정가능한 캐소드세정액공급기구를 더 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  10. 도금액을 수용할 수 있는 도금조와,
    이 도금조내에 수용된 애노드(Anode)전극과,
    상기 도금조내에서, 상기 애노드전극보다 높은 높이위치에 배치된 수지로 되는 메쉬(Mesh)부재와,
    처리대상의 기판을 지지하여, 당해 기판을 상기 도금조에 채워진 도금액에 접촉하는 도금처리위치에 배치가능한 기판지지기구를 구비하고,
    상기 도금처리위치에서의 기판과 상기 메쉬부재와의 간격이 0.5mm 내지 30mm 인 것을 특징으로 하는 도금장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 메쉬부재는 복수개 구비되어 있고, 이 복수개의 메쉬부재는 연직방향으 로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 처리대상의 기판에 접촉가능한 캐소드전극과,
    이 캐소드전극에 캐소드세정액을 공급하여 당해 캐소드전극을 세정하는 캐소드세정액공급기구를 구비하는 도금장치에 있어서,
    상기 캐소드세정액공급기구에 의해 공급되는 캐소드세정액의 유로(流路)에 있어서, 상기 캐소드전극보다 하류측에 배치되어, 캐소드세정액의 도전율을 측정할 수 있는 도전율계(導電率計)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 캐소드세정액공급기구에 의해 공급된 캐소드세정액을 회수하는 캐소드세정액회수조를 더 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  17. 도금액을 사용하여 처리대상의 기판에 도금하는 도금장치로서,
    이 도금장치에 있어서 도금액의 침입이 제한되어 있는 제한영역으로서, 액체의 입구 및 출구를 갖는 제한영역에 액체를 공급하는 액체공급기구와,
    상기 제한영역의 출구에서 나온 액체의 도전율을 측정할 수 있는 도전율계를 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 액체공급기구는 도금처리시에 액체를 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 액체공급기구에 의해 공급된 액체를 회수하는 액체회수조를 더 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  20. 처리대상의 기판에 도금처리를 행하기 위한 도금액을 수용할 수 있는 도금조와,
    도금처리시에 당해 기판에 접촉가능한 캐소드전극과,
    상기 도금조의 주위에 배치되어, 상기 도금조로부터 넘친 도금액을 회수하는 회수조와,
    이 회수조의 주위에 배치되어, 상기 캐소드전극을 세정하기 위한 캐소드세정액을 회수하는 캐소드세정액회수조를 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 캐소드전극을 세정하기 위한 캐소드세정액의 유로(流路)에 있어서, 상기 캐소드전극보다 하류측에 배치되어, 캐소드세정액의 도전율을 측정할 수 있는 도전율계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 캐소드전극에 캐소드세정액을 공급하여 당해 캐소드전극을 세정하는 캐소드세정액공급기구를 더 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  23. 도금액에 통전하기 위한 애노드전극과,
    처리대상의 기판에 통전하기 위한 캐소드전극과,
    상기 애노드전극과 캐소드전극 사이에 전압을 인가하기 위한 도금전원을 구비하고,
    상기 애노드전극 및 캐소드전극과 상기 도금전원과의 도통경로(導通經路)가 접지로부터 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  24. 제23항에 있어서,
    회전축을 구비하고, 처리대상의 기판을 지지하기 위한 기판지지기구와,
    이 기판지지기구에 지지된 기판을 상기 회전축의 주위로 회전시키기 위한 회전구동기구와,
    상기 회전축내에 배설되어 상기 회전구동기구의 회전력에 의해 상기 회전축과 함께 회전되고, 상기 캐소드전극에 전기접속되어 상기 회전축과 전기적으로 절연된 도선을 구비하고,
    상기 캐소드전극이 상기 기판지지기구에 구비되어 있고, 상기 기판지지기구에 지지된 기판에 접촉가능한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  25. 제23항에 있어서,
    처리대상인 기판의 주연부에 접촉가능하고, 상기 캐소드전극을 구비한 캐소드 링과,
    이 캐소드 링을 지지하는 스핀 베이스(Spin Base)와,
    상기 캐소드 링과 상기 스핀 베이스 사이에 개재된 절연체를 더 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 캐소드전극과 상기 도금전원과의 사이를 액체형상의 금속을 통하여 전기접속하는 회전접속용 콘넥터를 더 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  27. 처리대상의 기판을 지지하기 위한 기판지지기구와,
    이 기판지지기구에 지지된 기판에 접촉가능한 캐소드전극과,
    이 캐소드전극에 전기접속된 제1의 도전경로(導電經路)를 갖고, 상기 기판지지기구에 결합된 제1의 회전축과,
    상기 기판지지기구에 지지된 기판을 상기 제1의 회전축 주위로 회전시키기 위한 회전구동기구와,
    제2의 도전경로를 갖는 제2의 회전축과,
    상기 제1의 회전축과 상기 제2의 회전축과의 사이에서 회전구동력을 전달하고, 또한 상기 제1 및 제2의 도전경로의 사이에 도전경로를 형성하는 회전력전달기구와,
    상기 제2의 회전축의 일단에 설치되어, 상기 제2의 도전경로에 전기접속된 회전접속용 콘넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  28. 처리대상의 기판에 공급하는 처리유체를 흐르게 하기 위한 유체유로가 내부 에 형성된 처리유체공급부재와,
    로터(Rotor) 및 스테이터(Stator)를 구비하고, 상기 로터와 상기 스테이터와의 사이에 섭동부를 갖는 로터리 죠인트(Rotary Joint)로서, 상기 처리유체공급부재에 개재되어, 상기 유체유로의 일부를 이루는 주유로(主流路), 및 이 주유로로부터 분지한 리크(Leak)유로를 갖고, 상기 섭동부가 상기 리크유로에 배치된 로터리 죠인트를 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  29. 제28항에 있어서,
    거의 연직방향을 따라 배치가능한 지축(支軸)을 갖고, 처리대상의 기판을 지지하기 위한 기판지지기구를 더 구비하고,
    상기 유체유로는 상기 지축내에 형성되어 있고,
    상기 로터리 죠인트는 상기 지축의 일단에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 처리면에 복수의 미세한 구멍 또는 홈이 형성되고, 이 구멍 또는 홈을 피복하도록 배리어층(Barrier Layer) 및 시드층(Seed Layer)이 순서대로 형성된 거의 원형의 반도체 웨이퍼(Wafer)의 상기 처리면에 도금을 행하기 위한 도금장치로서,
    처리대상의 반도체 웨이퍼를 수용가능한 카세트를 배치하기 위한 카세트 스테이지(Cassette Stage)로서, 이 카세트 스테이지에서의 카세트의 배치위치를 규제하기 위한 카세트 가이드, 및 상기 카세트 스테이지 위의 소정의 위치에서의 카세트의 유무를 검지하기 위한 카세트 검지센서를 구비한 카세트 스테이지와,
    반도체 웨이퍼에 접촉가능한 캐소드전극을 구비하고 이 캐소드전극이 접촉된 반도체 웨이퍼와 함께 회전가능한 캐소드 링, 및 도금액을 수용할 수 있고 내부에 애노드전극이 배치된 도금조를 구비한 복수의 도금처리유니트와,
    배액구(排液口)가 형성되어 내부에서 반도체 웨이퍼의 세정을 행하기 위한컵, 이 컵안에서 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 웨이퍼지지부, 이 웨이퍼지지부에지지된 반도체 웨이퍼를 회전하기 위한 웨이퍼회전기구, 및 상기 웨이퍼지지부에 지지된 반도체 웨이퍼의 표면에 후처리약액(後處理藥液)을 포함하는 세정액을 공급 하는 세정액공급노즐을 구비하고, 상기 컵에 내부의 공기를 배기하기 위한 배기기구가 접속된 복수의 세정유니트와,
    반도체 웨이퍼를 거의 수평으로 지지할 수 있는 신축가능한 아암(Arm), 이 아암을 상하이동하는 상하이동기구, 및 이 아암에 지지된 반도체 웨이퍼를 거의 수평한 면내에서 회전시키는 수평회전기구를 구비하고, 상기 도금처리유니트에서 도금처리가 행해진 반도체 웨이퍼를 상기 세정유니트로 반송하는 웨이퍼반송기구와,
    상기 세정유니트에서 사용되는 후처리약액을 수용하는 후처리약액탱크, 이 후처리약액탱크를 내부에 수용하기 위한 탱크 인클로저(Tank Enclosure), 및 상기 후처리약액탱크로부터 누출한 후처리약액을 받기 위한 통을 구비하고, 상기 탱크 인클로저에 내부를 배기하기 위한 배기관이 접속된 후처리약액공급부와,
    상기 도금처리유니트에서 사용되는 도금액의 특정의 미량성분을 분석하기 위하여 당해 도금액을 수용할 수 있는 분석컵, 및 이 분석컵안에 배치된 백금회전전극을 구비한 미량성분분석부와,
    상기 도금처리유니트, 상기 세정유니트, 및 상기 웨이퍼반송기구를 포함하는 웨이퍼처리부가 내부에 수용된 인클로저로서, 내부를 외부환경과 격리하기 위한 격벽 및 상기 웨이퍼처리부를 지지하는 프레임(Frame)을 구비하고, 상부에 필터(Filter)가 설치되어 있고, 반도체웨이퍼 또는 반도체웨이퍼를 수용가능한 카세트의 반입 및 반출을 행하기 위한 반입/반출구, 순수배관을 삽통(揷通)하기 위한 순수배관 삽통구, 압축공기배관을 삽통하기 위한 압축공기배관 삽통구, 상기 인클로저의 하부에 형성되어 내부를 배기하기 위한 배기용 개구, 및 상기 인클로저 안 을 배기하기 위한 배기배관을 접속하기 위한 배기배관접속구가 형성되어, 상기 필터를 통하여 내부에 도입된 공기가 상기 배기용 개구 및 상기 배기배관접속구에 접속된 배기배관으로부터 배출되도록 구성된 인클로저와,
    복수의 프린트기판, 중앙연산처리장치, 반도체 및 자성체로 되는 기록매체를 갖고 적어도 일부를 고급언어로 기술한 도금장치 제어프로그램이 격납된 기억장치, 직렬포트, 영문자입력용 키 및 숫자입력용 키를 포함하는 키보드(Keyboard), 및 디스플레이(Display)를 구비하여, 상기 도금장치 전체를 제어하는 시스템 콘트롤러 (System Controller)를 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 도금조의 상단부와 상기 캐소드 링의 상기 도금조에 대향하는 부분은 상보(相補)형상으로 형성되어 있고,
    상기 도금조의 상단과 상기 캐소드 링과의 간섭을 회피한 상태에서, 상기 캐소드전극이 접촉된 처리대상의 반도체 웨이퍼의 하면위치와, 상기 도금조의 상단위치가 거의 일치할 때 까지 근접가능한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  36. 제34항에 있어서,
    상기 도금조의 상방에 배치가능하고, 처리대상의 반도체 웨이퍼를 지지하여 상기 도금조에 수용된 도금액에 해당 반도체 웨이퍼를 접촉할 수 있는 웨이퍼지지기구와,
    상기 도금조의 바닥보다 낮은 높이위치에 거의 수평으로 배치되어 상기 웨이퍼지지기구에 결합된 회동축을 포함하고, 상기 웨이퍼지지기구를 상기 회동축의 주위로 회동시켜, 상기 웨이퍼지지기구를 상기 도금조의 상방과 상기 도금컵의 하방으로부터 퇴피(退避)한 위치와의 사이로 이동시키는 것이 가능한 퇴피기구를 더 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  37. 제34항에 있어서,
    상기 도금조안에서, 상기 애노드전극보다 높은 높이위치에 배치된 수지(樹脂)로 되는 메쉬(Mesh)부재와,
    처리대상의 반도체 웨이퍼를 지지하여, 당해 반도체 웨이퍼를, 상기 도금조에 채워진 도금액에 접촉하는 도금처리위치에 배치가능한 웨이퍼지지기구를 더 구비하고,
    상기 도금처리장치에서의 반도체웨이퍼와 상기 메쉬부재와의 간격이 0.5mm 내지 30mm 인 것을 특징으로 하는 도금장치.
  38. 제34항에 있어서,
    상기 도금조의 바닥에 형성된 도금액도입구로부터 도입된 도금액을 상기 도금조안에 분산시키는 샤워헤드(Shower Head)와,
    상기 도금조안에서 상기 샤워헤드보다 높은 높이위치에 배치된 수지로 되는 메쉬부재를 더 구비하고,
    상기 애노드전극이 메쉬모양의 형상을 갖고 있고, 상기 샤워헤드와 상기 메쉬부재 사이의 높이위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  39. 제34항에 있어서,
    도금처리시에, 상기 캐소드전극에 캐소드세정액을 공급하여 당해 캐소드전극을 세정하는 캐소드세정액공급기구를 더 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  40. 제34항에 있어서,
    상기 도금장치에 있어서 도금액의 침입이 제한되어 있는 제한영역으로서, 액체의 입구 및 출구를 갖는 제한영역에 액체를 공급하는 액체공급기구와,
    상기 제한영역의 출구에서 나온 액체의 도전율을 측정가능한 도전율계(導電率計)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  41. 제34항에 있어서,
    상기 도금조의 주위에 배치되어, 이 도금조로부터 넘친 도금액을 회수하는 회수조와,
    이 회수조의 주위에 배치되어, 도금처리시에 처리대상의 반도체 웨이퍼에 접촉된 상기 캐소드전극을 세정하기 위한 캐소드세정액을 회수하는 캐소드세정액회수조를 더 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  42. 제34항에 있어서,
    상기 애노드전극과 상기 캐소드전극과의 사이에 전압을 인가하기 위한 도금전원을 더 구비하고,
    상기 애노드전극 및 상기 캐소드전극과 상기 도금전원과의 도통경로(導通經路)가 접지로부터 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 도금장치.
  43. 제34항에 있어서,
    상기 도금처리유니트는 처리대상의 반도체 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼지지기구와,
    상기 캐소드전극에 전기접속된 제1의 도전경로를 갖고, 상기 웨이퍼지지기구에 결합된 제1의 회전축과,
    상기 웨이퍼지지기구에 지지된 반도체 웨이퍼를 상기 제1의 회전축의 주위로 회전시키기 위한 회전구동기구와,
    상기 제2의 도전경로를 갖는 제2의 회전축과,
    상기 제1의 회전축과 상기 제2의 회전축과의 사이에서 회전구동력을 전달하고, 또한 상기 제1 및 제2의 도전경로의 사이에 도전경로를 형성하는 회전력전달기구와,
    상기 제2의 회전축의 일단에 설치되어, 상기 제2의 도전경로에 전기접속된 회전접속용 콘넥터(Connector)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  44. 제34항에 있어서,
    상기 도금처리유니트는 처리대상의 웨이퍼에 공급하는 처리유체를 흐르기 위한 유체유로가 내부에 형성된 처리유체공급부재와,
    로터(Rotor) 및 스테이터(Stator)를 구비하고, 상기 로터와 스테이터와의 사이에 섭동부를 갖는 로터리 죠인트(Rotary Joint)로서, 상기 처리유체공급부재에 개재되고, 상기 유체유로의 일부를 이루는 주유로(主流路), 및 이 주유로에서 분지한 리크(Leak)유로를 갖고, 상기 섭동부가 상기 리크유로에 배치된 로터리 죠인트를 더 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  45. 제34항에 있어서,
    상기 캐소드 링은 이 캐소드 링 안에 배치되어 도금전원에 접속되는 제1 도전성부재와,
    상기 캐소드 링 안에 배치되어 상기 캐소드전극에 전기접속된 제2 도전성부재와,
    상기 제1 도전성부재와 상기 제2 도전성부재와의 사이에 배치되어, 탄성을 가져서 상기 제1 및 제2 도전성부재에 탄성적으로 접촉함으로써, 상기 제1 도전성부재와 상기 제2 도전성부재 사이를 전기접속하는 제3 도전성부재를 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  46. 제34항에 있어서,
    상기 캐소드전극은 반도체웨이퍼의 주연부에 접촉가능하고, 상기 캐소드링은 상기 캐소드전극을 지지하는 링형상의 지지체와,
    상기 지지체 안에 배치되어 상기 캐소드전극과 도금전원 사이의 도통경로를 형성하는 도전성부재와,
    상기 지지체와 상기 도전성부재 사이에 개재되어서, 상기 지지체 내부에 도금액이 침입하지 않도록 하는 밀봉(Seal)부재를 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  47. 제34항에 있어서,
    상기 도금처리유니트는 상기 캐소드 링을 지지하는 스핀 베이스(Spin Base)를 더 구비하고 있고,
    상기 캐소드 링은 상기 스핀 베이스에 대하여 이 캐소드 링을 소정의 위치에 고정하기 위한 위치결정부재를 더 구비한 것을 특징으로 하는 도금장치.
  48. 제34항에 있어서,
    상기 캐소드전극은 반도체 웨이퍼의 주연부에 접촉가능하고, 상기 캐소드 링은 반도체 웨이퍼에 접촉하여 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 접촉부를 더 구비하고 있고,
    상기 접촉부는 경질부재로 형성되어 있고, 반도체 웨이퍼의 주연부를 밀봉할 수 있는 밀봉면을 구비하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
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