KR102626664B1 - 애노드실의 액 관리 방법 및 도금 장치 - Google Patents

Abstract

애노드와, 상기 애노드의 상면에 접촉 또는 밀착되는 격막이 배치되고, 상기 격막에 의해 구획된 상방의 캐소드실 및 하방의 애노드실과, 상기 애노드실에 연통하여 상기 애노드실로부터 상기 도금조의 외부로 기포를 배출하기 위한 배기 통로를 구비하는 도금조를 준비하는 스텝과, 상기 애노드실의 도금액의 액면인 상기 배기 통로 내의 도금액의 액면이, 상기 캐소드실의 도금액의 액면보다도 낮아지도록, 상기 애노드실 및 상기 캐소드실에 도금액을 유지하는 스텝과, 상기 배기 통로 내에 배치된 액면 센서의 출력에 기초하여, 상기 배기 통로 내의 도금액의 액면의 높이가 소정의 높이 미만인지 판별하는 스텝과, 상기 배기 통로 내의 도금액의 액면의 높이가 소정의 높이 미만이라고 판별했을 때, 상기 애노드실에 순수 또는 전해액을 공급하는 스텝을 포함하는 애노드실의 액 관리 방법.

Description

애노드실의 액 관리 방법 및 도금 장치

본 발명은, 애노드실의 액 관리 방법, 특히 도금 장치의 애노드실의 액 관리 방법 및 도금 장치에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼 등의 기판에 도금 처리를 실시하는 것이 가능한 도금 장치로서, 미국 특허 출원 공개 제2020-0017989호 명세서(특허문헌 1)에 기재된 바와 같은 도금 장치가 알려져 있다. 이 도금 장치는, 도금액을 저류시킴과 함께 애노드가 배치된 도금조와, 애노드와 대향하여 배치되도록 캐소드로서의 기판을 보유 지지하는 기판 홀더와, 상기 애노드와 상기 기판 홀더 사이에 배치되어 도금조 내부를 애노드실과 캐소드실로 구획하는 격막을 구비하고, 기판의 표면을 따라 도금액을 유동시키는 것이다. 격막은, 도금조 내에 고정된 프레임의 하측에 배치되지만, 캐소드실의 압력이 애노드실의 압력보다 높아지면, 격막이 프레임으로부터 이격되어 하방으로 신장되어, 프레임과 격막 사이에 기포를 트랩하는 포켓을 형성하는 경우가 있다. 이러한 현상을 방지하기 위해, 미국 특허 출원 공개 제2020-0017989호 명세서(특허문헌 1)의 장치에서는, 애노드실의 압력이 캐소드실의 압력보다 높아지도록 애노드실로의 도금액의 공급을 조정하여, 격막이 하방으로 연신되는 것을 방지하고 있다.

미국 특허 출원 공개 제2020-0017989호 명세서

출원인에 의해 제출된 [국제 특허 출원 제PCT/JP2022/016809호]에 기재된 도금 모듈과 같이, 격막(멤브레인)과 애노드를 밀착시키는 구조에 있어서, 캐소드실과 애노드실의 압력차로 격막과 애노드의 밀착을 보증하기 위해서는, 항상 애노드실의 도금액(애노드액)의 액면을 캐소드실의 도금액(캐소드액)의 액면보다 낮게 제어할 필요가 있다. 또한, 애노드액의 고갈을 방지할 필요가 있다.

본 발명은, 상기한 것을 감안하여 이루어진 것이고, 도금 장치에 있어서, 애노드액의 액면을 캐소드액의 액면보다 낮게 제어함과 함께, 애노드액의 감소 또는 고갈을 방지하는 것을 목적의 하나로 한다.

본 발명의 일측면에 의하면, 애노드와, 상기 애노드의 상면에 접촉 또는 밀착되는 격막이 배치되고, 상기 격막에 의해 구획된 상방의 캐소드실 및 하방의 애노드실과, 상기 애노드실에 연통하여 상기 애노드실로부터 상기 도금조의 외부로 기포를 배출하기 위한 배기 통로를 구비하는 도금조를 준비하는 스텝과, 상기 애노드실의 도금액의 액면인 상기 배기 통로 내의 도금액의 액면이, 상기 캐소드실의 도금액의 액면보다도 낮아지도록, 상기 애노드실 및 상기 캐소드실에 도금액을 유지하는 스텝과,

상기 배기 통로 내에 배치된 액면 센서의 출력에 기초하여, 상기 배기 통로 내의 도금액의 액면의 높이가 소정의 높이 미만인지 판별하는 스텝과,

상기 배기 통로 내의 도금액의 액면의 높이가 소정의 높이 미만이라고 판별했을 때, 상기 애노드실에 순수 또는 전해액을 공급하는 스텝을 포함하는 애노드실의 액 관리 방법이 제공된다.

도 1은 일 실시 형태에 관한 도금 장치의 전체 구성을 도시하는 사시도이다.
도 2는 일 실시 형태에 관한 도금 장치의 전체 구성을 도시하는 평면도이다.
도 3은 일 실시 형태에 관한 도금 모듈의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도금 모듈의 일부를 확대한 단면도이다.
도 5는 애노드 근방의 확대 단면도이다.
도 6은 애노드(41)로의 격막(71)의 고정 구조의 예를 도시하는 단면도이다.
도 7은 애노드(41)로의 격막(71)의 고정 구조의 예를 도시하는 단면도이다.
도 8은 애노드실 액 관리 제어의 흐름도이다.
도 9는 실험용의 도금 모듈(격막 없음)의 사진이다.
도 10은 실험용의 도금 모듈(격막 있음)의 사진이다.
도 11은 도금 중의 애노드 전압의 측정 결과이다.
도 12a는 도금 전의 도금 모듈(격막 없음)의 사진이다.
도 12b는 도금 중의 도금 모듈(격막 없음)의 사진이다.
도 13a는 도금 전의 도금 모듈(격막 있음)의 사진이다.
도 13b는 도금 중의 도금 모듈(격막 있음)의 사진이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 관한 도금 장치(1000)에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 도면은, 물건의 특징의 이해를 용이하게 하기 위해 모식적으로 도시되어 있고, 각 구성 요소의 치수 비율 등은 실제의 것과 동일하다고는 할 수 없다. 또한, 몇 가지의 도면에는, 참고용으로서, X-Y-Z의 직교 좌표가 도시되어 있다. 이 직교 좌표 중, Z방향은 상방에 상당하고, -Z방향은 하방(중력이 작용하는 방향)에 상당한다.

(제1 실시 형태)

도 1은, 본 실시 형태의 도금 장치(1000)의 전체 구성을 도시하는 사시도이다. 도 2는, 본 실시 형태의 도금 장치(1000)의 전체 구성을 도시하는 평면도이다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 도금 장치(1000)는, 로드 포트(100), 반송 로봇(110), 얼라이너(120), 프리웨트 모듈(200), 프리소크 모듈(300), 도금 모듈(400), 세정 모듈(500), 스핀 린스 드라이어(600), 반송 장치(700) 및 제어 모듈(800)을 구비한다.

로드 포트(100)는, 도금 장치(1000)에 도시하고 있지 않은 FOUP 등의 카세트에 수용된 웨이퍼(기판)를 반입하거나, 도금 장치(1000)로부터 카세트로 기판을 반출하기 위한 모듈이다. 본 실시 형태에서는 4대의 로드 포트(100)가 수평 방향으로 배열하여 배치되어 있지만, 로드 포트(100)의 수 및 배치는 임의이다. 반송 로봇(110)은, 기판을 반송하기 위한 로봇이고, 로드 포트(100), 얼라이너(120), 프리웨트 모듈(200) 및 스핀 린스 드라이어(600) 사이에서 기판을 전달하도록 구성된다. 반송 로봇(110) 및 반송 장치(700)는, 반송 로봇(110)과 반송 장치(700) 사이에서 기판을 전달할 때는, 가배치대(도시하지 않음)를 통해 기판의 전달을 행할 수 있다.

얼라이너(120)는, 기판의 기준면이나 노치 등의 위치를 소정의 방향에 맞추기 위한 모듈이다. 본 실시 형태에서는 2대의 얼라이너(120)가 수평 방향으로 배열하여 배치되어 있지만, 얼라이너(120)의 수 및 배치는 임의이다. 프리웨트 모듈(200)은, 도금 처리 전의 기판의 피도금면을 순수 또는 탈기수 등의 처리액으로 적심으로써, 기판 표면에 형성된 패턴 내부의 공기를 처리액으로 치환한다. 프리웨트 모듈(200)은, 도금 시에 패턴 내부의 처리액을 도금액으로 치환함으로써 패턴 내부에 도금액을 공급하기 쉽게 하는 프리웨트 처리를 실시하도록 구성된다. 본 실시 형태에서는 2대의 프리웨트 모듈(200)이 상하 방향으로 배열하여 배치되어 있지만, 프리웨트 모듈(200)의 수 및 배치는 임의이다.

프리소크 모듈(300)은, 예를 들어 도금 처리 전의 기판의 피도금면에 형성한 시드층 표면 등에 존재하는 전기 저항이 큰 산화막을 황산이나 염산 등의 처리액으로 에칭 제거하여 도금 하지 표면을 세정 또는 활성화하는 프리소크 처리를 실시하도록 구성된다. 본 실시 형태에서는 2대의 프리소크 모듈(300)이 상하 방향으로 배열하여 배치되어 있지만, 프리소크 모듈(300)의 수 및 배치는 임의이다. 도금 모듈(400)은 기판에 도금 처리를 실시한다. 본 실시 형태에서는, 상하 방향으로 3대이면서 또한 수평 방향으로 4대 배열하여 배치된 12대의 도금 모듈(400)의 세트가 둘 있고, 합계 24대의 도금 모듈(400)이 마련되어 있지만, 도금 모듈(400)의 수 및 배치는 임의이다.

세정 모듈(500)은, 도금 처리 후의 기판에 남는 도금액 등을 제거하기 위해 기판에 세정 처리를 실시하도록 구성된다. 본 실시 형태에서는 2대의 세정 모듈(500)이 상하 방향으로 배열하여 배치되어 있지만, 세정 모듈(500)의 수 및 배치는 임의이다. 스핀 린스 드라이어(600)는, 세정 처리 후의 기판을 고속 회전시켜 건조시키기 위한 모듈이다. 본 실시 형태에서는 2대의 스핀 린스 드라이어(600)가 상하 방향으로 배열하여 배치되어 있지만, 스핀 린스 드라이어(600)의 수 및 배치는 임의이다. 반송 장치(700)는, 도금 장치(1000) 내의 복수의 모듈 사이에서 기판을 반송하기 위한 장치이다. 제어 모듈(800)은, 도금 장치(1000)의 복수의 모듈을 제어하도록 구성되어, 예를 들어 오퍼레이터와의 사이의 입출력 인터페이스를 구비하는 일반적인 컴퓨터 또는 전용 컴퓨터로 구성할 수 있다.

도금 장치(1000)에 의한 일련의 도금 처리의 일례를 설명한다. 먼저, 로드 포트(100)에 카세트에 수용된 기판이 반입된다. 계속해서, 반송 로봇(110)은, 로드 포트(100)의 카세트로부터 기판을 취출하여, 얼라이너(120)로 기판을 반송한다. 얼라이너(120)는, 기판의 기준면이나 노치 등의 위치를 소정의 방향에 맞춘다. 반송 로봇(110)은, 얼라이너(120)로 방향을 맞춘 기판을 프리웨트 모듈(200)로 전달한다.

프리웨트 모듈(200)은, 기판에 프리웨트 처리를 실시한다. 반송 장치(700)는, 프리웨트 처리가 실시된 기판을 프리소크 모듈(300)로 반송한다. 프리소크 모듈(300)은, 기판에 프리소크 처리를 실시한다. 반송 장치(700)는, 프리소크 처리가 실시된 기판을 도금 모듈(400)로 반송한다. 도금 모듈(400)은, 기판에 도금 처리를 실시한다.

반송 장치(700)는, 도금 처리가 실시된 기판을 세정 모듈(500)로 반송한다. 세정 모듈(500)은, 기판에 세정 처리를 실시한다. 반송 장치(700)는, 세정 처리가 실시된 기판을 스핀 린스 드라이어(600)로 반송한다. 스핀 린스 드라이어(600)는, 기판에 건조 처리를 실시한다. 반송 로봇(110)은, 스핀 린스 드라이어(600)로부터 기판을 수취하여, 건조 처리를 실시한 기판을 로드 포트(100)의 카세트로 반송한다. 마지막으로, 로드 포트(100)로부터 기판을 수용한 카세트가 반출된다.

또한, 도 1이나 도 2에서 설명한 도금 장치(1000)의 구성은, 일례에 지나지 않고, 도금 장치(1000)의 구성은, 도 1이나 도 2의 구성에 한정되는 것은 아니다.

제어 모듈(800)은, 예를 들어 CPU와, 휘발성의 메모리 및/또는 불휘발성의 메모리를 갖는다. 메모리는, 기억 매체 또는 기록 매체라고도 칭한다. 메모리는, 각종 프로그램, 각종 파라미터 등을 기억한다. CPU는, 각종 프로그램, 각종 파라미터 등을 읽어내어, 각종 프로그램을 실행한다.

[도금 모듈]

계속해서, 도금 모듈(400)에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 관한 도금 장치(1000)가 갖는 복수의 도금 모듈(400)은 마찬가지의 구성을 갖고 있으므로, 하나의 도금 모듈(400)에 대하여 설명한다.

도 3은, 일 실시 형태에 관한 도금 모듈의 구성을 설명하기 위한 단면도이다. 도 4는, 도금 모듈의 일부를 확대한 단면도이다.

본 실시 형태에 관한 도금 장치(1000)는, 기판의 피도금면을 하향으로 하여 도금액에 접촉시키는, 소위 페이스 다운식 또는 컵식이라고 칭해지는 타입의 도금 장치이다. 본 실시 형태에 관한 도금 장치(1000)의 도금 모듈(400)은, 주로, 도금조(10)와, 도금조(10) 내에 배치되는 애노드(41)와, 애노드(41)와 대향하여 배치되도록, 캐소드로서의 기판(Wf)을 보유 지지하는 기판 홀더(31)를 구비하고 있다. 도금 모듈(400)은, 기판 홀더(31)를 회전, 경사 및/또는 승강시키는 회전 기구, 경사 기구 및/또는 승강 기구(도시 생략)를 구비할 수 있다. 또한, 도금조(10)는, 캐소드실(Cc) 및 애노드실(Ca)을 포함하는 내조(10a)와, 오버플로조(오버플로실)(20)로서의 외조(10b)를 구비할 수 있다.

도금조(10)는, 상방에 개구를 갖는 바닥이 있는 용기에 의해 구성되어 있다. 도금조(10)(내조(10a))는, 저벽과, 이 저벽의 외주연으로부터 상방으로 연장되는 측벽을 갖고 있고, 이 측벽의 상부가 개구되어 있다. 도금조(10)(내조(10a))는, 도금액(Ps)을 저류하는 원통 형상의 내부 공간을 갖는다. 도금액으로서는, 도금 피막을 구성하는 금속 원소의 이온을 포함하는 용액이면 되고, 그 구체예는 특별히 한정되는 것은 아니다. 본 실시 형태에 있어서는, 도금 처리의 일례로서, 구리 도금 처리를 사용하고 있고, 도금액의 일례로서, 황산구리 용액을 사용하고 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 도금액에는 소정의 첨가제가 포함되어 있다. 단, 이 구성에 한정되는 것은 아니고, 도금액은 첨가제를 포함하고 있지 않은 구성으로 할 수도 있다. 도금조(10)(내조(10a))는, 격막(71)에 의해, 상방의 캐소드실(Cc)과, 하방의 애노드실(Ca)로 구획되어 있다. 본 실시 형태에서는, 애노드실(Ca)의 도금액(애노드액)(Ps)과, 캐소드실(Cc)의 도금액(캐소드액)(Ps)은, 동일한 공급원으로부터 공급되어, 동일한 조성을 갖는다. 단, 도금액 중의 수분의 증발 등에 기인하는 애노드실(Ca) 및 캐소드실(Cc)의 도금액(Ps)의 경시 변화에 기초하는 차이는 생길 수 있는 것으로 한다. 또한, 도금조(10)에는, 애노드실(Ca)에 연통하여 대기에 개방되는 배기 통로(11)가 마련되어 있다. 배기 통로(11)는, 애노드실(Ca) 내의 애노드액 중의 기포(61)를 배출한다. 본 실시 형태에서는, 배기 통로(11)의 적어도 일부는, 오버플로우조(20)(외조(10b))의 외측에서 상하 방향으로 연장되어 배기 통로 출구에서 대기에 개구되어 있다.

오버플로조(20)는, 도금조(10)의 내조(10a)의 외측에 배치된, 바닥이 있는 용기를 구성하고 있다. 오버플로조(20)는, 오버플로면(OFc)(이 예에서는, 도금조(10)의 내조(10a)의 상단)을 넘은 도금액을 일시적으로 저류시킨다. 일례에서는, 오버플로조(20)의 도금액은, 오버플로조(20)용의 배출구로부터 배출되어, 유로(95)를 통해 리저버 탱크(81)로 보내져, 리저버 탱크(81)에 일시적으로 저류된 후에, 다시, 도금조(10)의 캐소드실(Cc)로 복귀된다.

애노드(41)는, 도금조(10)의 내부의 하부에 배치되어 있다. 애노드(41)의 구체적인 종류는 특별히 한정되는 것은 아니고, 용해 애노드나 불용해 애노드를 사용할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 애노드(41)로서 불용해 애노드를 사용하고 있다. 이 불용해 애노드의 구체적인 종류는 특별히 한정되는 것은 아니고, 백금, 티타늄, 산화이리듐 등(예를 들어, IrO₂/Ti, Pt/Ti)을 사용할 수 있다. 애노드(41)의 표면에는, 도금액 중의 첨가제의 분해를 억제하는 등의 목적으로, 톱 코트층을 더 갖고 있어도 된다.

본 실시 형태에서는, 애노드(41)의 상면측(기판(Wf)측)에 애노드 마스크(43)가 마련되어 있다. 애노드 마스크(43)는, 애노드(41)를 노출시키는 개구부를 갖고, 개구부에 의해 애노드(41)가 노출되는 범위를 조절함으로써, 애노드(41)로부터 기판(Wf)을 향하는 전기장을 조절하는 전기장 조절 부재이다. 애노드 마스크(43)는, 소정의 개구 치수를 갖는 애노드 마스크여도 되고, 개구 치수를 변경 가능한 가변 애노드 마스크여도 된다. 애노드 마스크(43)는, 예를 들어 복수의 블레이드를 구비하고, 카메라의 조리개와 마찬가지의 기구에 의해 개구부의 개구 치수를 조정하는 것이어도 된다. 애노드 마스크(43)는, 생략되는 경우도 있다.

도금조(10)의 내부에 있어서 격막(71)보다도 상방에는, 다공질의 저항체(51)가 배치되어 있다. 구체적으로는, 저항체(51)는, 복수의 구멍(세공)을 갖는 다공질의 판 부재에 의해 구성되어 있다. 저항체(51)보다도 하방측의 도금액은, 저항체(51)를 통과하여, 저항체(51)보다도 상방측으로 유동시킬 수 있다. 이 저항체(51)는, 애노드(41)와 기판(Wf) 사이에 형성되는 전기장의 균일화를 도모하기 위해 마련되어 있는 부재이다. 이러한 저항체(51)가 도금조(10)에 배치됨으로써, 기판(Wf)에 형성되는 도금 피막(도금층)의 막 두께의 균일화를 용이하게 도모할 수 있다. 또한, 저항체(51)는 본 실시 형태에 있어서 필수의 구성은 아니고, 본 실시 형태는 저항체(51)를 구비하고 있지 않은 구성으로 할 수도 있다.

도금조(10)의 내부에 있어서 기판(Wf)의 근방(본 실시 형태에서는, 저항체(51)와 기판(Wf) 사이)에 패들(도시 생략)을 배치해도 된다. 패들은, 기판(Wf)의 피도금면에 대하여 대략 평행 방향으로 왕복 운동하여, 기판(Wf) 표면에 강한 도금액의 흐름을 발생시킨다. 이에 의해, 기판(Wf)의 표면 근방의 도금액 중의 이온을 균일화하여, 기판(Wf) 표면에 형성되는 도금막의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.

[애노드 및 격막의 구성]

본 실시 형태에 있어서, 애노드(41)는, 도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 다수의 관통 구멍(41A)을 갖는 판 형상 부재이다. 애노드(41)는, 라스(금속망) 구조, 그밖에, 복수의 관통 구멍이 마련된 판 형상 부재로 할 수 있다. 애노드(41)의 두께는, 특별히 한정되지는 않지만, 애노드(41) 자체의 강도 및 애노드(41) 표면에서 발생한 산소가 관통 구멍 내로부터 애노드(41)의 이면으로 배출되기 쉬운 관점에서, 0.5㎜ 내지 3㎜ 정도인 것이 바람직하다. 관통 구멍의 형상이나 사이즈도 특별히 한정되지는 않지만, 가공의 용이성이나, 도금 시의 전압의 안정성의 관점에서, 개구의 사이즈(원형의 경우는 직경, 사각형의 경우는 한 변의 길이)는, 1㎜ 내지 5㎜ 정도인 것이 바람직하다. 애노드(41)는, 애노드 누름 부재라고도 칭해지는 애노드 홀더(42)에 의해 도금조(10) 내에서 지지되어 있다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 애노드(41)의 전방면(캐소드/기판측의 면, 이 예에서는 상면)에는, 도금액이 침투·습윤 가능한 이온 투과성을 갖는 격막(71)(Nafion(등록 상표), 다공질막 등)이 접합 또는 밀착되어 있다. 본 실시 형태에서는, 이 격막(71)에 의해, 도금조(10)의 내조(10a)의 내부가 애노드실(Ca)과 캐소드실(Cc)로 분리된다. 격막(71)은, 도금액 중의 양이온(예를 들어, 수소 이온 H＋)을 투과시키는 한편, 도금액 중의 기포(예를 들어, 산소 가스) 및 첨가제를 투과시키지 않는 막이다. 불용해 애노드를 사용하는 경우, 애노드 표면에서 도금액 중에 수소 이온 H＋가 발생한다. 격막(71)은, 예를 들어 중성막, 이온 교환막, 또는 그것들의 조합으로 할 수 있다. 격막(71)은, 복수의 막 또는 층을 겹친 것이어도 된다. 격막(71)의 구성은 일례이고, 다른 구성을 취할 수 있다.

도 5는, 애노드(41) 근방의 확대 단면도이다. 애노드(41)는 다수의 관통 구멍(41A)을 갖기 때문에, 애노드(41)의 표면은, 전극 반응 중에 있어서도 관통 구멍(41A)으로부터 공급되는 도금액으로 항상 습윤된 상태로 유지된다. 격막(71)은, 도금액이 침투·습윤 가능한 이온 투과성을 갖는 막이므로, 동 도에 도시한 바와 같이, 애노드(41)는, 기판측의 면(격막(71)이 밀착된 개소 또는 그 근방)에 있어서, 도금액과 반응하여, 양이온(예를 들어, 수소 이온 H＋)이 격막(71)을 통해 캐소드실(Cc), 즉 기판측으로 전달된다. 따라서, 애노드(41)의 기판측의 면(격막(71)이 밀착된 개소 또는 그 근방)으로부터 격막(71)의 내부를 통해 기판(Wf)에 이르는 이온 전도 경로(전류 경로)가 형성된다. 한편, 애노드(41)의 표면에서 발생한 가스(예를 들어, 산소 O2)의 기포(61)는, 동 도에 도시한 바와 같이, 격막(71)을 통과할 수 없어, 애노드(41)의 다수의 관통 구멍(41A)을 통해 애노드(41)의 이면(전방면과 반대측의 면)측으로 이동한다. 애노드(41)의 이면측으로 이동한 기포(61)는, 격막(71)의 외측에 마련된 배기 통로(11)(도 3, 도 4)를 통해, 도금조(10) 외부로 배출된다.

이 구성에서는, 격막(71)이 애노드(41)의 기판측의 면에 밀착되어 있으므로, 애노드(41)의 표면에서 발생한 기포(61)가 기판(Wf)측으로 확산되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 기포(61)가 기판측으로 확산되어, 저항체(51), 기판(Wf) 등에 기포(61)가 부착되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 격막(71)이 애노드(41)에 밀착되어 있으므로, 격막(71)과 애노드(41) 사이에 기포(61)가 축적되는 것이 방지된다. 특히, 격막(71)이 애노드(41)로부터 이격되어 있는 경우와 같이, 격막(71)의 이면에 기포(61)가 축적되는 문제를 회피할 수 있다. 또한, 기포(61)의 배출 경로가 되는 애노드(41)의 이면측은, 애노드(41)와 기판(Wf) 사이의 주요한 이온 전도 경로가 아니기 때문에, 여기에 기포(61)가 존재해도, 기포(61)가 애노드-기판 사이의 이온 전도 저항 성분으로는 되지 않아, 애노드-기판 사이의 이온 전도(도금 전류)로의 영향은 거의 없다. 이 구성에서는, 애노드(41)의 기판측의 면(격막(71)이 밀착된 개소 또는 그 근방)으로부터 격막(71)을 통해 양이온(H＋)을 기판(Wf)측으로 전도시킬 수 있으므로, 기포(61)의 영향을 회피하면서, 애노드(41)와 기판(Wf) 사이의 이온 전도 경로를 확실하게 확보할 수 있다.

이상으로부터, 이 구성에 의하면, 애노드-캐소드 사이의 이온 전도 경로가 안정적으로 확보됨과 함께, 애노드-캐소드 사이의 이온 전도 경로 상에 기포(61)가 축적되어 이온 전도에 악영향을 미치는 것을 회피할 수 있다. 이 결과, 애노드에서 발생하는 기포의 영향을 억제하여, 기판 상의 도금을 안정적으로 행할 수 있어, 도금막 두께의 균일성을 향상시킬 수 있다.

도 6 및 도 7은, 애노드(41)로의 격막(71)의 고정 구조의 예를 도시하는 단면도이다. 이들 도면에 있어서, 애노드(41)의 이면의 중심부에는, 애노드(41)에 급전하기 위한 급전용 보스(44)가 마련되어 있는 것이 도시되어 있다. 급전용 보스(44)는, 애노드(41)와 일체로 형성되어도 되고, 애노드(41)에 설치되어도 된다. 또한, 도 3 및 도 4는, 누름판(72)(도 6)을 채용한 예에 대응한다.

도 6의 예에서는, 격막(71)은, 다수의 관통 구멍(72A)을 갖는 누름판(72)에 의해 애노드(41)의 기판측의 면에 압박되고, 애노드(41)의 상면에 밀착된 상태에서 고정된다. 누름판(72)은, 애노드(41), 격막(71)을 위로부터 누르도록 애노드 홀더(42)에 대하여, 나사 등의 체결 부재(74)로 고정되어 있다. 이 구성에서는, 누름판(72)과 애노드(41) 사이에 격막(71)을 끼워서 지지하고, 격막(71)을 애노드(41)에 밀착시킨다. 또한, 누름판(72)과 격막(71) 사이에는, 이들 사이를 시일하는 시일 부재(75)(예를 들어, O링)가 마련되어 있다. 애노드 홀더(42) 및 누름판(72)은, 도금액으로 부식되지 않는 재질로 하는 것이 바람직하고, 예를 들어 염화비닐 등의 수지, Pt, Ti 등의 금속으로 구성할 수 있다.

도 7의 예에서는, 격막(71)은, 애노드(41)의 기판측의 면에 접합되어 고정되어 있다. 격막(71)을 애노드(41)에 접합하는 접합층(75)은, 이온 투과성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 이온 교환기를 갖는 수지나, 수지 및 필러를 포함하는 다공질 접합층으로 할 수 있고, 일례에서는 술폰산기를 갖는 퍼플루오로카본 재료로 할 수 있다. 또한, 격막(71)의 외주부는, 누름 링(73)에 의해 애노드 홀더(42)에 대하여 압박되어 고정되어 있다. 또한, 누름 링(73)과 격막(71) 사이에는, 이들 사이를 시일하는 시일 부재(75)(예를 들어, O링)가 마련되어 있다. 애노드 홀더(42) 및 누름 링(73)은, 도금액으로 부식되지 않는 재질로 하는 것이 바람직하고, 예를 들어 염화비닐 등의 수지, Pt, Ti 등의 금속으로 구성할 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 애노드실(Ca)에 있어서 애노드(41)의 하방에는, 애노드(41)의 하면과 대향하도록 기포 조절 플레이트(이면 플레이트)(140)가 마련되어 있다. 기포 조절 플레이트(140)와 애노드(41) 사이에는, 스페이서 등에 의해 갭이 마련되어 있다. 단, 기포 조절 플레이트(140)와 애노드(41) 사이의 공간과, 그 외측의 애노드실 내의 공간은, 하나 또는 복수의 개소에서 연통되도록 구성되어 있다. 기포 조절 플레이트(140)는, 애노드(41)의 하면 상에 축적되는 기포(도 5 참조)의 두께를 애노드(41)와 기포 조절 플레이트(140) 사이의 거리 이내로 제한하여, 애노드(41)의 하면 상의 기포의 축적량을 적게 하고, 도금 중에 있어서, 애노드(41)의 하면 상의 기포의 이탈에 수반하는 기포 축적량의 변화를 억제한다. 이에 의해, 애노드(41)의 하면 근방의 도금액의 압력 변화를 억제하여, 애노드(41)에 있어서의 전극 전위의 변동을 억제할 수 있다. 도금 중의 애노드의 전극 전위의 변동을 억제하여, 도금막 두께의 균일성의 열화를 억제할 수 있다.

또한, 기포 조절 플레이트(140) 대신에, 애노드(41)의 주위를 둘러싸고 애노드 하면으로부터 소정 높이에서 하방으로 돌출되는 기포 버퍼용 링(도시 생략)을 배치해도 된다. 이 경우, 기포 버퍼용 링의 단부면의 높이까지 애노드 하면에 기포를 항상 축적시켜, 애노드 하면 전체에 항상 기포가 존재하도록 함으로써, 도금 중에 있어서의 애노드 하면 상의 기포의 배출에 수반하는 기포 축적량의 변화를 억제할 수 있다. 또한, 기포 조절 플레이트(140) 및 기포 버퍼용 링을 구비하지 않는 구성으로 할 수도 있다.

[애노드실 액면 관리의 구성]

애노드실(Ca)에 연통하는 배기 통로(11)에는, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 애노드실(Ca)의 도금액(애노드액)이 들어가도록 되어 있고, 배기 통로(11) 내의 도금액의 액면(Sa)이, 애노드실(Ca)의 도금액의 액면이 된다. 애노드(41)의 이면측으로 이동한 기포(61)는, 배기 통로(11)로부터 도금조(10)의 외부로 배출된다. 이 구성에서는, 배기 통로(11)를 통해, 애노드(41)에서 발생한 기포(61)를 자연스럽게 배출하는 것이 가능하여, 애노드실(Ca)의 도금액을 순환시켜 기포를 배출할 필요가 없다.

배기 통로(11)에는, 오버플로조(20)에 연통하는 오버플로 통로(11A)가 마련되어 있고, 이 오버플로 통로(11A)의 하면이, 애노드실(Ca)의 오버플로면(OFa)을 구성한다. 오버플로 통로(11A)(오버플로면(OFa))의 높이는, 캐소드실(Cc)의 오버플로면(OFc)보다 낮아지도록, 오버플로 통로(11A)가 마련되어 있다.

배기 통로(11)(애노드실(Ca))의 도금액면(Sa)은, 오버플로 통로(11A)(오버플로면(OFa))보다 하방이 되도록, 바꿔 말하면, 배기 통로(11)(애노드실(Ca)) 내의 도금액이 오버플로조(20)에 오버플로하지 않도록 설정되어 있다. 즉, 애노드실(Ca)에서 발생한 기포의 체적이 증가하여 액면(Sa)이 상승해도, 캐소드실(Cc)측, 즉 오버플로조(20)에 오버플로하지 않도록 설정되어 있다. 이에 의해, 첨가제가 소비된 애노드실(Ca)의 도금액이, 오버플로조(20)를 통해 캐소드실(Cc)에 혼입되어, 캐소드실(Cc)의 도금액이 열화되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 격막(71)의 파손 등에 의해 캐소드실(Cc)의 도금액이 애노드실(Ca)에 누설되어, 배기 통로(11) 내의 도금액면이 상승하는 긴급 시에는, 배기 통로(11) 내의 도금액은 오버플로 통로(11A)를 통해 오버플로조(20)에 오버플로한다. 이 경우도, 애노드실(Ca)의 도금액의 오버플로면(OFa)은, 캐소드실(Cc)의 도금액의 오버플로면(OFc)보다 낮게 설정되어 있기 때문에, 캐소드실(Cc)의 압력을 애노드실(Ca)의 압력보다 높게 유지할 수 있고, 이 압력차에 의해 격막(71)을 애노드(41)에 압박하여 밀착시킬 수 있다.

배기 통로(11) 내의 도금액 중에는, 액면 센서(12)가 배치되어 있다. 액면 센서(12)는, 배기 통로(11) 내의 도금액의 액면(Sa)이 소정의 높이 이상인지 여부(소정의 높이 미만인지 여부)를 검출한다. 액면 센서(12)는, 전극식, 플로트식(플로트 스위치 등), 정전 용량식, 초음파식, 진동식, 그밖의 임의의 액면 센서를 채용할 수 있다. 액면 센서(12)는, 예를 들어 도금액의 액면(Sa)이 소정의 높이 이상인 경우에 ON 신호를 출력하고, 도금액의 액면(Sa)이 소정의 높이 미만인 경우에 OFF 신호를 출력하는 것으로 할 수 있다. 액면 센서(12)는, 예를 들어 액면까지의 거리를 계측하는 것으로 할 수 있다. 액면 센서(12)는 유선 또는 무선에 의해 제어 모듈(800)에 접속되어 있고, 제어 모듈(800)은 액면 센서(12)의 출력을 수취한다.

또한, 배기 통로(11) 내의 도금액 중에는, 농도 센서(전기 전도율 센서)(13)가 배치되어 있다. 전기 전도율 및 전기 전도율 센서를 도전율 및 도전율 센서라고 칭하는 경우도 있다. 농도 센서(전기 전도율 센서)(13)는, 애노드실(Ca) 내에 배치되어도 된다. 농도 센서(전기 전도율 센서)(13)는, 유선 또는 무선에 의해 제어 모듈(800)에 접속되어 있다. 농도 센서(전기 전도율 센서)(13)는, 농도 센서 또는 전기 전도율 센서 중 어느 한쪽이 마련되는 것을 나타낸다. 단, 농도 센서 및 전기 전도율 센서의 양쪽이 마련되어도 된다. 농도 센서 및 전기 전도율 센서(13)의 양쪽이 생략되어도 된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 캐소드실(Cc) 및 애노드실(Ca)은, 리저버(81)로부터 도금액의 공급을 받는다. 캐소드실(Cc)은, 유로(83, 82)를 통해 리저버(81)에 접속되어 있다. 애노드실(Ca)은, 유로(85, 84, 82)를 통해 리저버(81)에 접속되어 있다. 유로(82)에는, 펌프(86), 필터(87)가 배치되어 있다. 유로(83)에는 밸브(88)가 배치되고, 유로(84)에는 밸브(89)가 배치되어 있다. 밸브(88)를 개방하면, 리저버(81)로부터 캐소드실(Cc)로 도금액이 공급된다. 밸브(89)를 개방하면, 리저버(81)로부터 애노드실(85)로 도금액이 공급된다. 캐소드실(Cc)의 오버플로우면(OFc)을 넘어 오버플로한 도금액은, 오버플로조(20)로 회수되어, 유로(95)를 통해 리저버(88)로 복귀된다. 리저버(81), 유로(82, 83), 오버플로조(20), 유로(95)는, 캐소드실(Cc)의 순환 경로(80)를 구성한다. 도금 중, 캐소드실(Cc)의 도금액은, 순환 경로(80)를 통해 순환된다.

애노드실(Ca)에는, 배기 통로(11) 내에 도금액이 소정의 높이까지 충전되도록, 리저버(81)로부터 도금액을 충전한 후, 밸브(89)를 폐쇄하여, 애노드실(Ca)의 도금액의 순환은 행하지 않는다. 도 3에 도시하는 도금 모듈(400)에서는, 캐소드실에 공급하는 도금액과 동일한 도금액을 애노드실에 공급하고, 캐소드실 및 애노드실로부터 오버플로우한 도금액은, 공통의 오버플로우조(20)에 들어가, 공통의 리저버(81)로 복귀된 후에, 다시 캐소드실 및 애노드실에 공급되는 구성으로 되어 있다. 그 때문에, 도금 중에 도금액을 애노드측에서 순환시키면, 애노드실(Ca)에서 고가의 첨가제가 계속해서 분해(소비)되게 된다. 이 때문에, 애노드실(Ca)을 채울 때만, 도금액을 애노드실(Ca)에 공급하고, 애노드실(Ca)의 도금액의 순환은 행하지 않는다.

또한, 애노드실(Ca)에는, 유로(85, 92)를 통해 액체 공급원(91)이 접속되어 있고, 유로(92)에는 밸브(93)가 배치되어 있다. 이 예에서는, 액체 공급원(91)은, 순수(예를 들어, DIW)를 공급하는 공급원이다. 밸브(93)를 개방하면, 액체 공급원(91)으로부터 순수가 애노드실(Ca)로 공급된다. 유로(85, 92), 액체 공급원(91)은, 액체 보급 경로(90)를 구성한다. 본 실시 형태에서는, 애노드실(Ca)의 도금액의 액면(Sa)이 소정의 높이 H0 미만으로 된 것이 액면 센서(12)에 의해 검출되면, 밸브(93)를 개방하여 액체 공급원(91)으로부터 유로(92, 85)를 통해 애노드실(Ca)로 순수를 공급한다. 또한, 애노드실(Ca)의 도금액의 농도(전기 전도율)가, 소정의 농도(전기 전도율)를 초과한 것이 농도 센서(전기 전도율 센서)(13)에 의해 검출되면, 제어 모듈(800)은 알람을 발보한다. 여기서, 애노드실(Ca)의 도금액의 수분이 증발하여 도금액면(Sa)이 낮아지면, 증발한 수분에 따라 도금액의 농도(전기 전도율)가 상승하기 때문에, 소정의 농도(전기 전도율)를 초과하는 것은, 도금액의 액면(Sa)이 특정한 높이 미만으로 되는 것에 대응한다. 일례에서는, 소정의 농도(전기 전도율)는, 도금액의 액면(Sa)의 소정의 높이 H0에 대응하는 값으로 설정할 수 있다.

[애노드실 액 관리 제어의 흐름도]

도 8은, 애노드실 액 관리 제어의 흐름도를 도시한다. 이 처리는, 제어 모듈(800)에 의해 실행된다.

스텝 S11에서는, 기판(Wf)의 도금 처리를 실행한다. 스텝 S12에서는, 도금 처리가 종료되었는지 여부를 판별하여, 도금 처리가 종료되어 있지 않으면, 스텝 S11로 복귀되어 도금 처리를 계속한다. 스텝 S11에 있어서 도금 처리가 종료된 것이 판정되면, 스텝 S13으로 이행한다.

스텝 S13에서는, 액면 센서(12)의 출력을 확인한다. 스텝 S14에서는, 액면 센서의 출력에 기초하여, 애노드실(Ca)의 도금액의 액면(Sa)의 높이가 하한값(소정의 높이) H0 이상인지 여부를 판정한다.

스텝 S14에 있어서, 애노드실(Ca)의 도금액의 액면(Sa)의 높이가 하한값 H0 미만인 것(예를 들어, 센서 출력 OFF)을, 액면 센서(12)의 출력이 나타내는 경우에는, 스텝 S15로 이행한다.

스텝 S15에서는, 밸브(93)를 개방하여 액체 공급원(91)으로부터 애노드실(Ca)로 순수를 보급한다. 순수의 보급은, 예를 들어 액면 센서(12)의 출력에 기초하여, 애노드실(Ca)의 도금액의 액면(Sa)의 높이가 하한값 H0 이상(액면 센서 출력 ON)이 될 때까지 행한다. 초기 상태에서 애노드실(Ca)에 공급한 도금액의 액면(Sa)의 높이와, 액면 센서(12)가 OFF가 되는 시점의 도금액의 액면(Sa)의 높이의 차를 알 수 있는 경우에는, 그 차에 상당하는 양의 도금액을 보급하도록 순수를 공급해도 된다.

스텝 S14에 있어서, 애노드실(Ca)의 도금액의 액면(Sa)의 높이가 하한값 H0 이상인 것(예를 들어, 액면 센서 출력 ON)을 액면 센서(12)의 출력이 나타내는 경우에는, 스텝 S16으로 이행한다.

스텝 S16에서는, 농도 센서(전기 전도율 센서)(13)의 출력을 확인한다. 스텝 S17에서는, 농도 센서(전기 전도율 센서)(13)의 출력에 기초하여, 애노드실(Ca)의 도금액의 농도(전기 전도율)가, 농도(전기 전도율)의 상한값 이하인지 여부를 판정한다.

스텝 S17에 있어서, 애노드실의 도금액의 농도(전기 전도율)가, 농도 상한값(전기 전도율 상한값)을 초과하고 있는 것을, 농도 센서(전기 전도율 센서)(13)의 출력이 나타내는 경우에는, 스텝 S18로 이행하여, 알람을 발보한다. 스텝 S17에 있어서 농도(전기 전도율)가 정상 범위 외가 되는 경우, 액면 센서(12)가 고장나 있고 스텝 S14에서 액면(Sa)의 높이가 하한값 H0 이상이라고 판정되었지만, 실제로는 액면(Sa)의 높이가 하한값 H0 미만으로 되어 있을 가능성이 있기 때문에, 스텝 S18에서 알람을 발보한다. 유저는, 알람의 발보에 따라 액면 센서(12)의 고장의 유무를 확인할 수 있다. 농도 센서 및 전기 전도율 센서의 양쪽이 있는 경우에는, 농도 센서 또는 전기 전도율 센서의 한쪽이 상한값을 초과한 경우에 알람을 발보하도록 해도 되고, 농도 센서 및 전기 전도율 센서의 양쪽이 상한값을 초과한 경우에 알람을 발보하도록 해도 된다. 농도 센서 또는 전기 전도율 센서의 한쪽이 설치되어 있는 경우에는, 설치되어 있는 센서의 출력이 상한값을 초과한 경우에 알람을 발보한다.

스텝 S17에 있어서, 애노드실의 도금액의 농도(전기 전도율)가, 농도 상한값(전기 전도율 상한값) 이하인 것을, 농도 센서(전기 전도율 센서)(13)의 출력이 나타내는 경우에는, 스텝 S19에 있어서, 애노드실 액 관리 제어의 플로를 종료하고, 다음의 기판의 도금 처리(스텝 S11)로 이행한다. 농도 센서 및 전기 전도율 센서의 양쪽이 있는 경우에는, 농도 센서 및 전기 전도율 센서의 양쪽이 상한값 이하인 경우에 정상이라고 해도 되고, 농도 센서 또는 전기 전도율 센서의 한쪽이 상한값 이하인 경우에 정상이라고 해도 된다. 농도 센서 또는 전기 전도율 센서의 한쪽이 설치되어 있는 경우에는, 설치되어 있는 센서의 출력이 상한값 이하인 경우에 정상이라고 판단한다. 여기서, 정상이란, 도금액면이 하한값 H0 이상인 것에 대응하는 것으로 한다.

[도금 모듈의 실험예]

상기 실시 형태의 구성을 사용하여 도금액 중에 발생하는 기포를 관찰한 실험예를 이하에 설명한다. 도 9는, 실험용의 도금 모듈(격막 없음)의 사진이다. 도 10은, 실험용 도금 모듈(격막 있음)의 사진이다. 도 9에서는, 도금액을 유지하는 도금조(10) 내에, 애노드(41)와, 애노드(41)로부터 소정의 간격으로 상방으로 이격된 캐소드(32)(기판(Wf)에 상당)가 배치되어 있다(도 12a, 도 12b도 참조). 도 10에서는, 도금액을 유지하는 도금조(10) 내에, 애노드(41)와, 애노드(41)의 상면에 밀착된 격막(71)과, 격막(71)을 누르는 누름판(72)과, 누름판(72)으로부터 소정의 간격으로 상방으로 이격된 캐소드(32)가 배치되어 있다(도 13a, 도 13b도 참조). 각 도면에 있어서, 애노드(41)는 전원(도시 생략)의 정극 단자에 접속되고, 캐소드(32)는 전원의 부극 단자에 접속된다. 캐소드(32)는, 도금액에 의한 부력에 의해 누름판(72)으로부터 이격되지만, 적절히, 스페이서 등의 위에 캐소드(32)를 배치하여 누름판(72)으로부터 이격시켜도 된다.

실험에 사용한 각종 파라미터는, 이하와 같다. 또한, 실험에서는 애노드에서의 기포 발생의 양태를 관찰하는 것을 용이하게 할 목적으로, 도금액 대신에, 금속 이온을 포함하지 않는 전해액을 사용했다. 애노드에 있어서의 전극 반응은, 도금액을 사용한 경우와 동일하다. 애노드, 캐소드, 전해액(도금액), 캐소드에 대향하는 애노드로서 기능하는 애노드 면적 및 전류 밀도는, 이하와 같다.

애노드: IrO2/Ti의 라스(금속망)

캐소드: Pt/Ti의 라스(금속망)

격막: Yumicron Y-9207TA(micro-porous membrane)(유아사 멤브레인 시스템사)

전해액: 100g/L-H2SO4

애노드 면적(Anode area): 0.24dm2(60㎜×40㎜)

전류 밀도: 5ASD

도 11은, 도금 중의 애노드 전압의 측정 결과이다. 이 측정 결과에 나타낸 바와 같이, 격막(71)을 사용한 경우도, 통전 시의 애노드(41)의 전압은 안정되어 있어, 격막 없음의 경우와 마찬가지의 전압의 변화를 나타내는 것을 알 수 있었다. 이 결과로부터, 격막(71)을 애노드(41)에 밀착시켜도, 애노드-캐소드 사이의 전압이 정상인 변화를 나타내고, 정상인 도금 처리를 행할 수 있을 것이 예상된다.

도 12a는, 도금 전의 도금 모듈(격막 없음)의 사진이다. 도 12b는, 도금 중의 도금 모듈(격막 없음)의 사진이다. 이들 도면에 도시한 바와 같이, 도금 모듈(격막 없음)에서는, 애노드(41)에서 발생한 다량의 기포가, 애노드(41)의 상하 양측에 축적되는 것이 관측되었다. 이온 전도 경로가 되는 애노드(41)-캐소드(32) 사이에 다량의 기포가 축적되기 때문에, 도금막 두께의 균일성에 악영향을 미칠 것이 예상된다.

도 13a는, 도금 전의 도금 모듈(격막 있음)의 사진이다. 도 13b는, 도금 중의 도금 모듈(격막 있음)의 사진이다. 이들 도면에 도시한 바와 같이, 격막 있음의 도금 모듈에서는, 애노드(41)에서 발생한 기포가, 애노드(41)의 하측에 존재하기는 하지만, 이온 전도 경로가 되는 애노드(41)-캐소드(32) 사이에 기포가 축적되는 것이 억제되는 것이 관측되었다. 따라서, 도금막 두께의 균일성을 향상시킬 수 있을 것이 예상된다.

상술한 실시 형태에 따르면, 이하의 작용 효과 중 하나 또는 복수를 나타낸다.

(1) 상기 실시 형태 의하면, 애노드실의 액면을 항상 캐소드실의 액면보다 낮게 하기 때문에, 애노드실의 압력보다도 높은 캐소드실의 압력에 의해 격막을 애노드에 압박하여 밀착시킬 수 있다.

(2) 상기 실시 형태에 따르면, 애노드실의 액면의 높이를 액면 센서로 감시하여, 애노드실의 액면의 높이가 소정의 높이(하한값) 미만으로 되었을 때, 애노드실에 순수를 보급하기 때문에, 애노드실의 도금액의 고갈을 억제 또는 방지할 수 있다.

(3) 상기 실시 형태에 따르면, 애노드실의 도금액을 순환시키지 않고, 애노드에서 발생한 가스를 자연스럽게 배출 가능해지기 때문에, 도금조의 구조 및/또는 운용이 심플해진다.

(4) 상기 실시 형태에 따르면, 애노드와 기판 사이의 이온 전도 경로 상에 기포(저항 성분)가 축적되어, 도금막 두께의 균일성에 영향을 미치는 것을 억제할 수 있다. 또한, 애노드에 밀착된 격막을 통해 양이온을 기판측으로 전도시킬 수 있으므로, 기포의 영향을 회피하면서, 애노드-기판 사이의 이온 전도 경로를 확실하게 확보할 수 있다. 따라서, 애노드와 기판 사이의 이온 전도 경로 상에, 애노드로부터의 기포에 의한 이온 전도 저항이 발생하는 것을 억제하면서, 기판 상의 도금을 안정적으로 행할 수 있어, 도금막 두께의 균일성을 향상시킬 수 있다.

(5) 상기 실시 형태에 따르면, 애노드로서 불용해 애노드가 사용 가능해지기 때문에, 애노드의 메인터넌스성 향상, 러닝 코스트 저감이 가능해진다.

(6) 상기 실시 형태에 따르면, 기포 조절 플레이트 또는 기포 버퍼용 링에 의해, 애노드 이면 상에 축적된 기포의 이탈에 의한 애노드 표면(관통 구멍 내벽, 이면) 근방에서의 급격한 압력 변화를 억제할 수 있다. 이에 의해, 애노드 표면(관통 구멍 내벽, 이면) 근방에 있어서의 포화 용존 산소 농도의 변동, 나아가서는 애노드의 전극 전압의 변동을 억제하여, 도금막 두께의 면내 균일성의 저하를 억제할 수 있다.

[변형예]

(1) 상기 실시 형태에서는, 도금 처리 후에, 액면 센서의 출력에 기초하여 애노드실에 순수를 보급하지만, 도금 처리 전, 도금 처리 중, 및 도금 처리 후의 적어도 하나의 시기에, 액면 센서의 출력에 기초하여 순수를 보급해도 된다.

(2) 상기 실시 형태에서는, 액면 센서에 더하여 농도 센서 및/또는 전기 전도도 센서를 사용하는 예를 들어 설명했지만, 농도 센서 및 전기 전도도 센서를 생략해도 된다.

(3) 상기 실시 형태에서는, 액면 센서의 출력에 기초하여 애노드실에 순수를 보급하지만, 전해액을 보급하도록 해도 된다. 전해액은, 애노드실 및/또는 캐소드실의 도금액보다도 낮은 농도의 전해액이어도 된다. 애노드실의 도금액의 농도의 변화를 억제하기 위해서는, 전해액은, 애노드실 및/또는 캐소드실의 도금액보다도 낮은 농도의 전해액인 것이 바람직하다.

또한, 전해액을 보급하는 경우에는, 전해액을 보급할 때마다 애노드실의 도금액의 농도/전기 전도도가 상승하기 때문에, 농도 센서/전기 전도도 센서의 검출값을 평가하기 위한 상한값은, 전해액의 농도를 고려하여 설정한다. 또한, 농도 센서/전기 전도도 센서, 그리고 그러한 센서에 기초하는 제어(도 8의 S16-S18)를 생략해도 된다.

(4) 상기 실시 형태에서는, 애노드실의 도금액(애노드액)을 순환시키지 않는 구성으로 했지만, 캐소드액의 순환 경로와는 별도의 애노드액용의 순환 경로를 마련해도 된다. 이 경우, 애노드실의 도금액 중의 기포를 더 적극적으로 외부로 배출할 수 있다.

(5) 상기 실시 형태에서는, 애노드액 및 캐소드액은 동일 조성의 전해액을 사용했지만, 애노드액 및 캐소드액은 다른 조성의 전해액을 사용해도 된다. 예를 들어, 애노드액과 캐소드액에서, 첨가제의 유무, 농도가 서로 달라도 된다. 예를 들어, 애노드액으로서, 첨가제가 첨가되어 있지 않은 도금액의 기본 조성액(VMS: Virgin Makeup Solution)을 사용해도 된다. 이 경우, 캐소드실과 애노드실에서 제각각의 도금액 공급 경로를 마련한다.

(6) 상기 실시 형태에서는, 캐소드액과 애노드액에 공통의 오버플로조를 마련하고 있지만, 캐소드액용과 애노드액용의 오버플로조를 제각각 마련해도 된다. 이 경우, 고가의 첨가제를 포함하는 도금액이 애노드실에 공급되어 첨가제가 소비되는 것을 방지할 수 있다.

상술한 실시 형태로부터 적어도 이하의 형태가 파악된다.

[1] 일 형태에 의하면, 애노드와, 상기 애노드의 상면에 접촉 또는 밀착되는 격막이 배치되고, 상기 격막에 의해 구획된 상방의 캐소드실 및 하방의 애노드실과, 상기 애노드실에 연통하여 상기 애노드실로부터 상기 도금조의 외부로 기포를 배출하기 위한 배기 통로를 구비하는 도금조를 준비하는 스텝과, 상기 애노드실의 도금액의 액면인 상기 배기 통로 내의 도금액의 액면이, 상기 캐소드실의 도금액의 액면보다도 낮아지도록, 상기 애노드실 및 상기 캐소드실에 도금액을 유지하는 스텝과,

상기 배기 통로 내에 배치된 액면 센서의 출력에 기초하여, 상기 배기 통로 내의 도금액의 액면의 높이가 소정의 높이 미만인지 판별하는 스텝과, 상기 배기 통로 내의 도금액의 액면의 높이가 소정의 높이 미만이라고 판별했을 때, 상기 애노드실에 순수 또는 전해액을 공급하는 스텝을 포함하는 애노드실의 액 관리 방법이 제공된다.

전해액은, 애노드실 및/또는 캐소드실의 도금액과 동일 조성의 전해액으로 할 수 있고, 애노드실 및/또는 캐소드실의 도금액보다도 낮은 농도의 전해액이어도 된다. 애노드실의 도금액의 농도의 변화를 억제하기 위해서는, 전해액은, 애노드실 및/또는 캐소드실의 도금액보다도 낮은 농도의 전해액인 것이 바람직하다.

이 형태에 의하면, 애노드실의 액면을 캐소드실의 액면보다 낮게 제어함으로써, 애노드실의 압력보다도 높은 캐소드실의 압력에 의해 격막을 애노드에 압박하여 밀착시킬 수 있음과 함께, 애노드실(배기 통로) 내의 액면의 높이가 소정의 높이 미만으로 되지 않도록 순수 또는 전해액을 애노드실에 보급함으로써, 애노드실의 도금액의 고갈을 억제 또는 방지할 수 있다.

[2] 일 형태에 의하면, 상기 애노드실의 도금액의 액면의 높이가, 상기 애노드실의 도금액이 오버플로 높이보다도 낮은 높이가 되도록, 상기 애노드실에 도금액을 유지한다.

이 형태에 의하면, 첨가제가 소비된 애노드실의 도금액이 오버플로조에 유입되어, 캐소드실에 순환되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 이에 의해, 캐소드실의 도금액 중의 첨가제의 농도 저하나 열화를 억제 또는 방지할 수 있다.

[3] 일 형태에 의하면, 상기 애노드실의 도금액의 액면의 높이가, 상기 애노드실의 도금액이 오버플로 높이보다도 낮은 높이가 되도록, 상기 애노드실에 순수 또는 전해액을 공급한다.

이 형태에 의하면, 첨가제가 소비된 애노드실의 도금액이 오버플로조에 유입되어, 캐소드실에 순환되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 이에 의해, 캐소드실의 도금액 중의 열화를 억제 또는 방지할 수 있다.

[4] 일 형태에 의하면, 상기 애노드실의 도금액의 액면이 상승했을 때, 상기 캐소드실의 도금액이 오버플로하는 높이보다도 낮은 높이에서, 상기 애노드실의 도금액을 오버플로시키는 스텝을 포함한다.

이 형태에 의하면, 어떤 원인으로 애노드실의 액면이 상승한 경우(긴급 시)에도, 애노드실의 액면을 캐소드실의 액면보다 낮게 유지할 수 있어, 격막과 애노드의 밀착을 유지할 수 있다. 예를 들어, 격막의 열화 등에 기인하여 캐소드실의 도금액이 애노드실에 유입되어 애노드실의 액면이 상승했다고 해도, 애노드실의 액면을 캐소드실의 액면보다 낮은 범위로 억제할 수 있다.

[5] 일 형태에 의하면, 상기 애노드실의 도금액을 순환시키지 않고, 상기 캐소드실의 도금액을 순환시키는 스텝을 더 포함한다.

이 형태에 의하면, 애노드실의 도금액을 순환시키지 않음으로써, 첨가제의 소비를 억제할 수 있다. 동일한 도금액의 공급원(리저버)을 사용하여 도금액을 캐소드실 및 애노드실에 공급, 순환시키는 경우, 도금 중에 도금액을 애노드측에서 순환시키면, 애노드실에서 고가의 첨가제가 계속해서 분해(소비)되게 된다. 애노드실을 채울 때만 도금액을 애노드실에 공급하고, 애노드실의 도금액을 순환시키지 않음으로써, 첨가제의 소비를 억제할 수 있다.

[6] 일 형태에 의하면, 상기 애노드실 및 상기 캐소드실에 동일 조성의 도금액을 도입하는 스텝을 포함한다.

이 형태에 의하면, 애노드실 및 캐소드실에 동일 조성의 도금액을 도입하기 때문에, 도금액을 공급하기 위한 구성을 간이한 구성으로 할 수 있다.

[7] 일 형태에 의하면, 상기 애노드실 및 상기 캐소드실에 동일한 도금액 공급원으로부터 동일 조성의 도금액을 도입한다.

이 형태에 의하면, 동일한 도금 공급원으로부터 애노드실 및 캐소드실에 동일 조성의 도금액을 도입하기 때문에, 애노드실에 접속되는 유로의 구성을 간이하게 할 수 있다.

[8] 일 형태에 의하면, 도금액의 공급원과, 순수 또는 전해액의 공급원의 한쪽을, 선택적으로 상기 애노드실에 접속한다.

이 형태에 의하면, 애노드실에 접속되는 유로의 구성을 더 간이하게 할 수 있다.

[9] 일 형태에 의하면, 농도 센서 및/또는 전기 전도율 센서로 상기 애노드실의 농도 및/또는 전기 전도율을 검출하는 스텝과, 상기 농도 및/또는 전기 전도율이 소정의 역치에 도달했는지 여부의 판정 결과에 기초하여, 알람을 발보하는 스텝을 더 포함한다.

이 형태에 의하면, 애노드실에 있어서 도금액 중의 수분이 증발하여, 도금액의 농도 및/또는 전기 전도율이 상승한 경우에, 도금액의 농도 및/또는 전기 전도율을 통해 액면의 하강을 체크할 수 있다. 즉, 액면 센서에 의한 액면의 감시에 더하여, 농도 센서 및/또는 전기 전도율 센서에 의해 액면의 감시를 이중으로 행할 수 있다. 따라서, 액면 센서가 고장난 경우 등에, 농도 센서 및/또는 전기 전도율 센서에 의해 액면의 이상을 검지할 수 있다. 이에 의해, 애노드실의 액면 관리의 제어의 용장성을 향상시킬 수 있다.

[10] 일 형태에 의하면, 상기 기판의 도금 처리의 종료 후에, 상기 액면 센서의 출력에 기초하여, 상기 애노드실에 순수 또는 전해액을 공급한다.

이 형태에 의하면, 도금 처리 중의 제어의 복잡화를 억제할 수 있다.

[11] 일 형태에 의하면, 상기 애노드실의 도금액의 액면의 높이가 소정의 높이 미만이라고 판별했을 때, 상기 애노드실에 순수를 공급한다.

이 형태에 의하면, 애노드실에서 감소한 만큼의 순수를 공급함으로써 애노드실의 도금액의 농도의 변화를 억제 또는 방지할 수 있다. 또한, 보급하는 액체의 비용을 억제할 수 있다.

[12] 일 형태에 의하면, 기판을 보유 지지하는 기판 홀더와, 상기 기판에 대향하여 배치되는 애노드와, 상기 애노드의 상면에 밀착하여 배치된 격막과, 도금액을 유지하는 도금조이며, 상기 격막에 의해, 상기 기판이 배치되는 캐소드실과, 상기 애노드가 배치되는 애노드실로 구획되고, 상기 애노드실에 연통하여 상기 애노드실로부터 상기 도금조의 외부로 기포를 배출하기 위한 배기 통로를 구비하는 도금조와, 상기 도금조의 상기 배기 통로 내에 배치되어, 상기 배기 통로 내의 도금액의 액면의 높이가 소정의 높이 미만인지 검출하는 액면 센서와, 상기 배기 통로 내의 도금액의 액면의 높이가 소정의 높이 미만인 것을 상기 액면 센서가 검출한 것에 응답하여, 상기 애노드실에 순수 또는 전해액을 공급하는 제어 장치를 구비하는 도금 장치가 제공된다.

이 형태에 의하면, [1]에 관하여 상술한 작용 효과와 마찬가지의 작용 효과를 나타낸다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명해 왔지만, 상기한 발명의 실시 형태는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이고, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명은, 그 취지를 일탈하지 않고, 변경, 개량될 수 있음과 함께, 본 발명에는 그 균등물이 포함되는 것은 물론이다. 또한, 상술한 과제의 적어도 일부를 해결할 수 있는 범위, 또는 효과의 적어도 일부를 나타내는 범위에 있어서, 실시 형태 및 변형예의 임의의 조합이 가능하고, 특허 청구의 범위 및 명세서에 기재된 각 구성 요소의 임의의 조합, 또는 생략이 가능하다.

미국 특허 출원 공개 제2020-0017989호 명세서(특허문헌 1), 그리고, 2022년 3월 31일 출원된 국제 특허 출원 제PCT/JP2022/016809호의 명세서, 특허 청구의 범위, 도면 및 요약서를 포함하는 모든 개시는, 참조에 의해 전체적으로 본원에 원용된다.

10: 도금조
10a: 내조
10b: 외조
11: 배기 통로
11A: 오버플로 통로
12: 액면 센서
13: 농도 센서(전기 전도율 센서)
20: 오버플로조
31: 기판 홀더
41: 애노드
41A: 관통 구멍
42: 애노드 홀더
43: 애노드 마스크
51: 저항체
61: 기포
71: 격막
72: 누름판
72A: 관통 구멍
74: 체결 부재
75: 시일
80: 순환 경로
81: 리저버 탱크
82 내지 85: 유로
86: 펌프
87: 필터
88: 밸브
89: 밸브
90: 순환 경로
91: 액체 공급원
92: 유로
93: 밸브
95: 유로
400: 도금 모듈
Ca: 애노드실
Cc: 캐소드실
OFa: 오버플로면
OFc: 오버플로면
Sa, Sc: 액면

Claims (12)

1. 복수의 관통 구멍을 갖는 애노드와, 상기 애노드의 상면에 접촉 또는 밀착되는 격막이 배치되고, 상기 격막에 의해 구획된 상방의 캐소드실 및 하방의 애노드실과, 상기 애노드실에 연통하여 상기 애노드실로부터 도금조의 외부로 기포를 배출하기 위한 배기 통로를 구비하는 도금조를 준비하는 스텝과,
   상기 애노드실의 도금액의 액면인 상기 배기 통로 내의 도금액의 액면이, 상기 캐소드실의 도금액의 액면보다도 낮아지도록, 상기 애노드실 및 상기 캐소드실에 도금액을 유지하는 스텝과,
   상기 배기 통로 내에 배치된 액면 센서의 출력에 기초하여, 상기 배기 통로 내의 도금액의 액면의 높이가 소정의 높이 미만인지 판별하는 스텝과,
   상기 배기 통로 내의 도금액의 액면의 높이가 소정의 높이 미만이라고 판별했을 때, 상기 애노드실에 순수 또는 전해액을 공급하는 스텝을 포함하는, 애노드실의 액 관리 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 배기 통로에는 오버플로조에 연통하는 오버플로 통로가 마련되어 있고,
   상기 배기 통로 내의 도금액의 액면의 높이가, 상기 오버플로 통로의 높이보다도 낮은 높이가 되도록, 상기 애노드실에 도금액을 유지하는, 애노드실의 액 관리 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 배기 통로에는 오버플로조에 연통하는 오버플로 통로가 마련되어 있고,
   상기 배기 통로 내의 도금액의 액면의 높이가, 상기 오버플로 통로의 높이보다도 낮은 높이가 되도록, 상기 애노드실에 순수 또는 전해액을 공급하는, 애노드실의 액 관리 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 애노드실의 도금액의 액면이 상승했을 때, 상기 캐소드실의 도금액이 오버플로하는 높이보다도 낮은 높이에서, 상기 애노드실의 도금액을 오버플로시키는 스텝을 포함하는, 애노드실의 액 관리 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 애노드실의 도금액을 순환시키지 않고, 상기 캐소드실의 도금액을 순환시키는 스텝을 더 포함하는, 애노드실의 액 관리 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 애노드실 및 상기 캐소드실에 동일 조성의 도금액을 도입하는 스텝을 포함하는, 애노드실의 액 관리 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 애노드실 및 상기 캐소드실에 도입하는 상기 동일 조성의 도금액은, 동일한 도금액 공급원으로부터 도입하는, 애노드실의 액 관리 방법.
8. 제7항에 있어서, 도금액의 공급원과, 순수 또는 전해액의 공급원의 한쪽을, 선택적으로 상기 애노드실에 접속하는, 애노드실의 액 관리 방법.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 농도 센서 및/또는 전기 전도율 센서로 상기 애노드실의 농도 및/또는 전기 전도율을 검출하는 스텝과,
   상기 농도 및/또는 전기 전도율이 소정의 역치에 도달했는지 여부의 판정 결과에 기초하여, 알람을 발보하는 스텝을 더 포함하는, 애노드실의 액 관리 방법.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기판의 도금 처리의 종료 후에, 상기 액면 센서의 출력에 기초하여, 상기 애노드실에 순수 또는 전해액을 공급하는, 애노드실의 액 관리 방법.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 애노드실의 도금액의 액면의 높이가 소정의 높이 미만이라고 판별했을 때, 상기 애노드실에 순수를 공급하는, 애노드실의 액 관리 방법.
12. 기판을 보유 지지하는 기판 홀더와,
    상기 기판에 대향하여 배치되어, 복수의 관통 구멍을 갖는 애노드와,
    상기 애노드의 상면에 밀착하여 배치된 격막과,
    도금액을 유지하는 도금조이며, 상기 격막에 의해, 상기 기판이 배치되는 캐소드실과, 상기 애노드가 배치되는 애노드실로 구획되고, 상기 애노드실에 연통하여 상기 애노드실로부터 상기 도금조의 외부로 기포를 배출하기 위한 배기 통로를 구비하는 도금조와,
    상기 도금조의 상기 배기 통로 내에 배치되어, 상기 애노드실의 도금액의 액면인 상기 배기 통로 내의 도금액의 액면의 높이가 소정의 높이 미만인지 검출하는 액면 센서와,
    상기 배기 통로 내의 도금액의 액면의 높이가 소정의 높이 미만인 것을 상기 액면 센서가 검출한 것에 응답하여, 상기 애노드실에 순수 또는 전해액을 공급하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 배기 통로 내의 도금액의 액면이 상기 캐소드실의 도금액의 액면보다도 낮아지도록, 상기 애노드실 및 상기 캐소드실에 도금액을 유지하는, 도금 장치.

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