KR102651512B1 - 도금 처리 장치, 도금 처리 방법 및 기억 매체 - Google Patents

도금 처리 장치, 도금 처리 방법 및 기억 매체 Download PDF

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 도금액을 도금 처리에 사용할 수 있는 시간의 단축을 방지할 수 있는 도금 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 도금 처리 장치(1)에 있어서, 도금액 공급부(53)에 의해, 기판(W1)에 대하여, 정해진 농도 범위에서 정해진 도금 성능을 발휘하는 도금액으로서, 정해진 도금 처리 온도 미만으로 조정된 초기 온도와, 정해진 도금 처리 온도에 달한 시점의 도금액의 농도가 정해진 농도 범위의 하한치 이상 또한 정해진 농도 범위의 중앙치 이하가 되도록 조정된 초기 농도를 가지는 도금액을 공급한 후, 도금액 가열부(63)에 의해, 기판(W1)에 대하여 공급된 도금액을 정해진 도금 처리 온도로 가열한다.

Description

도금 처리 장치, 도금 처리 방법 및 기억 매체 {PLATING APPARATUS, PLATING METHOD AND RECORDING MEDIUM}
본 발명은 도금 처리 장치 및 도금 처리 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 본 발명의 도금 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 기억 매체에 관한 것이다.
도금액은 정해진 농도 범위에서 정해진 도금 성능을 발휘한다. 도금액을 건욕(建浴)할 시, 도금액의 농도는 처음부터 정해진 도금 성능이 발휘되는 정해진 농도 범위로 조정된다. 그리고, 도금액의 농도는 도금 처리 동안, 정해진 도금 성능이 발휘되는 정해진 농도 범위로 관리된다. 특허 문헌 1에는, 도금액의 농도 관리 방법 및 농도 관리 시스템이 기재되어 있다.
특허 문헌 2에는 배치식 도금 처리 장치가 기재되어 있다. 배치식 도금 처리 장치에서는, 도금 처리조에 정해진 도금 성능이 발휘되는 정해진 농도 범위로 조정된 도금액이 건욕되고, 도금 처리조 중에서 복수의 기판에 대한 도금 처리가 동시에 행해진다. 도금 처리에 의해 도금액 중의 도금 성분이 소비되어 도금액의 농도가 저하되면, 도금 성분이 보충되고, 도금 처리조 중에서 반복 도금 처리가 행해진다. 배치식 도금 처리 장치에서는, 도금 처리조 중의 도금액으로부터 수분이 증발하지만 도금 처리조 중의 도금액의 양이 많으므로, 수분의 증발에 의한 도금액의 농도 증가보다 도금 성분의 소비에 의한 도금액의 농도 감소가 현저하여, 도금 처리조 중의 도금액의 농도는 감소 경향에 있다.
특허 문헌 3에는, 매엽식 도금 처리 장치가 기재되어 있다. 매엽식 도금 처리 장치에서는, 1 매의 기판에 대하여 정해진 도금 성능이 발휘되는 정해진 농도 범위로 조정된 도금액을 공급하고, 1 매의 기판에 대한 도금 처리가 행해진다. 1 매의 기판에 대하여 공급되는 도금액의 양은 배치식 도금 처리 장치에 있어서의 도금 처리조 중의 도금액의 양과 비교하여 훨씬 적은 양이다. 이 때문에, 도금 성분의 소비에 의한 도금액의 농도 감소보다 수분의 증발에 의한 도금액의 농도 증가가 현저하여, 1 매의 기판에 대하여 공급된 도금액의 농도는 증가 경향에 있다.
일본특허공개공보 2003-253453호 일본특허공개공보 2013-104118호 일본특허공개공보 2013-112845호
매엽식 도금 처리 장치에 있어서, 1 매의 기판에 대하여, 정해진 도금 처리 온도 미만으로 조정된 초기 온도와, 정해진 도금 성능이 발휘되는 정해진 농도 범위로 조정된 초기 농도를 가지는 도금액을 공급한 후, 공급한 도금액을 정해진 도금 처리 온도로 가열하고, 정해진 도금 처리 온도로 가열한 도금액에 의해 도금 처리를 행하는 경우, 도금액이 정해진 도금 처리 온도에 달할 때까지의 동안, 도금액 중의 도금 성분은 거의 소비되지 않는 한편, 도금액 중의 수분은 증발하므로, 도금액의 농도가 증가한다. 도금액이 정해진 도금 처리 온도에 달한 후, 도금액 중의 도금 성분은 소비되지만, 도금액의 가열이 계속되므로, 도금액의 농도는 상승한다. 즉, 도금액 중의 도금 성분의 소비에 의한 도금액의 농도 저하보다, 도금액 중의 수분의 증발에 의한 도금액의 농도 증가가 크기 때문에, 도금액의 온도가 정해진 도금 처리 온도에 달한 후에도 도금액의 농도는 증가한다. 도금액은, 정해진 농도 범위의 상한치까지 사용 가능하지만, 정해진 도금 처리 온도에 달한 시점에서 도금액의 농도는 이미 증가되어 있기 때문에, 도금액의 농도가 정해진 농도 범위의 상한치에 달할 때까지의 시간, 즉 도금액을 도금 처리에 사용할 수 있는 시간이 단축된다.
따라서 본 발명은, 도금액을 도금 처리에 사용할 수 있는 시간의 단축을 방지할 수 있는, 도금 처리 장치 및 도금 처리 방법, 그리고, 이 도금 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 기억 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 이하의 발명을 포함한다.
(1) 기판에 대하여 정해진 도금 처리 온도로 도금 처리를 행하는 도금 처리부와, 상기 도금 처리부의 동작을 제어하는 제어부를 구비하는 도금 처리 장치로서,
상기 도금 처리부가,
상기 기판에 대하여, 정해진 농도 범위에서 정해진 도금 성능을 발휘하는 도금액을 공급하는 도금액 공급부와,
상기 기판에 대하여 공급된 상기 도금액을 상기 정해진 도금 처리 온도로 가열하는 도금액 가열부
를 구비하고,
상기 도금액 공급부로부터 상기 기판에 대하여 공급되는 상기 도금액이, 상기 정해진 도금 처리 온도 미만으로 조정된 초기 온도와, 상기 도금액 가열부에 의해 가열되어 상기 정해진 도금 처리 온도에 달한 시점의 상기 도금액의 농도가 상기 정해진 농도 범위의 하한치 이상 또한 상기 정해진 농도 범위의 중앙치 이하가 되도록 조정된 초기 농도를 가지고,
상기 제어부가, 상기 기판에 대하여, 정해진 양의 상기 도금액이 1 회 공급된 후, 공급된 상기 도금액이 상기 정해진 도금 처리 온도로 가열되고, 상기 정해진 도금 처리 온도로 가열된 상기 도금액에 의해 상기 도금 처리가 행해지도록, 상기 도금액 공급부 및 상기 도금액 가열부를 제어하는, 상기 도금 처리 장치.
(2) 상기 초기 농도가, 상기 정해진 도금 처리 온도에 달한 시점의 상기 도금액의 농도가 상기 정해진 농도 범위의 하한치 부근이 되도록 조정되고 있는, (1)에 기재된 도금 처리 장치.
(3) 상기 초기 농도가, 상기 정해진 농도 범위의 하한치 미만으로 조정되고 있는, (1) 또는 (2)에 기재된 도금 처리 장치.
(4) 상기 도금 처리부가, 상기 기판의 상방에 마련된 탑 플레이트를 구비하고,
상기 기판에 대하여 공급된 상기 도금액이 상기 도금액 가열부에 의해 가열될 시, 상기 기판과 상기 탑 플레이트와의 사이에, 상기 기판에 대하여 공급된 상기 도금액으로부터 발생한 수증기가 체류하는 공간이 형성되는, (1) ~ (3) 중 어느 하나에 기재된 도금 처리 장치.
(5) 기판에 대하여 정해진 도금 처리 온도로 도금 처리를 행하는 도금 처리 방법으로서,
상기 기판에 대하여, 정해진 농도 범위에서 정해진 도금 성능을 발휘하는 도금액으로서, 상기 정해진 도금 처리 온도 미만으로 조정된 초기 온도와, 상기 정해진 도금 처리 온도에 달한 시점의 상기 도금액의 농도가 상기 정해진 농도 범위의 하한치 이상 또한 상기 정해진 농도 범위의 중앙치 이하가 되도록 조정된 초기 농도를 가지는 상기 도금액을 공급하는 도금액 공급 공정과,
상기 기판에 대하여 공급된 상기 도금액을 상기 정해진 도금 처리 온도로 가열하는 도금액 가열 공정
을 포함하고,
상기 도금액 공급 공정에 있어서, 상기 기판에 대하여, 정해진 양의 상기 도금액을 1 회 공급하고,
상기 도금액 가열 공정에 있어서, 상기 도금액 공급 공정에서 공급된 상기 도금액을 상기 정해진 도금 처리 온도로 가열하고, 상기 정해진 도금 처리 온도로 가열된 상기 도금액에 의해 상기 도금 처리를 행하는, 상기 도금 처리 방법.
(6) 상기 초기 농도가, 상기 정해진 도금 처리 온도에 달한 시점의 상기 도금액의 농도가 상기 정해진 농도 범위의 하한치 부근이 되도록 조정되고 있는, (5)에 기재된 도금 처리 방법.
(7) 상기 초기 농도가, 상기 정해진 농도 범위의 하한치 미만으로 조정되고 있는, (5) 또는 (6)에 기재된 도금 처리 방법.
(8) 상기 도금액 가열 공정이, 상기 기판과 상기 기판의 상방에 마련된 탑 플레이트와의 사이에, 상기 기판에 대하여 공급된 상기 도금액으로부터 발생한 수증기가 체류하는 공간이 형성된 상태에서 행해지는, (5) ~ (7) 중 어느 하나에 기재된 도금 처리 방법.
(9) 도금 처리 장치의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터에 의해 실행되었을 때, 상기 컴퓨터가 상기 도금 처리 장치를 제어하여 (5) ~ (8) 중 어느 하나에 기재된 도금 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 기억 매체.
본 발명에 따르면, 도금액의 도금 처리 가능 시간의 단축을 방지할 수 있는, 도금 처리 장치 및 도금 처리 방법, 그리고, 이 도금 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 기억 매체가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태에 따른 도금 처리 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 도금 처리 장치가 구비하는 도금 처리 유닛의 구성을 나타내는 개략 평면도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 도금 처리 유닛이 구비하는 도금 처리부의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.
<도금 처리 장치의 구성>
도 1을 참조하여, 본 발명의 일실시 형태에 따른 도금 처리 장치의 구성을 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시 형태에 따른 도금 처리 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일실시 형태에 따른 도금 처리 장치(1)는 도금 처리 유닛(2)과, 도금 처리 유닛(2)의 동작을 제어하는 제어부(3)를 구비한다.
도금 처리 유닛(2)은 기판에 대한 각종 처리를 행한다. 도금 처리 유닛(2)이 행하는 각종 처리에 대해서는 후술한다.
제어부(3)는 예를 들면 컴퓨터이며, 동작 제어부와 기억부를 구비한다. 동작 제어부는, 예를 들면 CPU(Central Processing Unit)로 구성되어 있고, 기억부에 기억되어 있는 프로그램을 읽어내 실행함으로써 도금 처리 유닛(2)의 동작을 제어한다. 기억부는 예를 들면 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 하드 디스크 등의 기억 디바이스로 구성되어 있고, 도금 처리 유닛(2)에 있어서 실행되는 각종 처리를 제어하는 프로그램을 기억한다. 또한 프로그램은 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기록된 것이어도 되고, 그 기억 매체로부터 기억부에 인스톨된 것이어도 된다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는, 예를 들면 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등을 들 수 있다. 기록 매체에는, 예를 들면 도금 처리 장치(1)의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터에 의해 실행되었을 때 컴퓨터가 도금 처리 장치(1)를 제어하여 후술 하는 도금 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된다.
<도금 처리 유닛의 구성>
도 2를 참조하여, 도금 처리 유닛(2)의 구성을 설명한다. 도 2는 도금 처리 유닛(2)의 구성을 나타내는 개략 평면도이다. 또한, 도 2 중의 점선은 기판을 나타낸다.
도금 처리 유닛(2)은 반입반출 스테이션(21)과, 반입반출 스테이션(21)에 인접하여 마련된 처리 스테이션(22)을 구비한다.
반입반출 스테이션(21)은 배치부(211)와, 배치부(211)에 인접하여 마련된 반송부(212)를 구비한다.
배치부(211)에는 복수 매의 기판을 수평 상태로 수용하는 복수의 반송 용기(이하, '캐리어(C)'라고 함)가 배치된다.
반송부(212)는 반송 기구(213)와 전달부(214)를 구비한다. 반송 기구(213)는 기판을 유지하는 유지 기구를 구비하고, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 및 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하게 되도록 구성되어 있다.
처리 스테이션(22)은 도금 처리부(5)를 구비한다. 본 실시 형태에 있어서, 처리 스테이션(22)이 가지는 도금 처리부(5)의 수는 2 이상이지만, 1이어도 된다. 도금 처리부(5)는 정해진 방향으로 연장되는 반송로(221)의 양측에 배열되어 있다.
반송로(221)에는 반송 기구(222)가 마련되어 있다. 반송 기구(222)는 기판을 유지하는 유지 기구를 구비하고, 수평 방향 및 연직 방향으로의 이동 그리고 연직축을 중심으로 하는 선회가 가능하게 되도록 구성되어 있다.
이하, 도금 처리부(5)로 반입되기 전의 기판을 '기판(W0)'이라고 하고, 도금 처리부(5)로 반입된 후의 기판으로서 도금 처리부(5)로부터 반출되기 전의 기판을 '기판(W1)'이라고 하고, 도금 처리부(5)로부터 반출된 후의 기판을 '기판(W2)'이라고 한다.
도금 처리 유닛(2)에 있어서, 반입반출 스테이션(21)의 반송 기구(213)는 캐리어(C)와 전달부(214)와의 사이에서 기판(W0, W2)의 반송을 행한다. 구체적으로, 반송 기구(213)는 배치부(211)에 배치된 캐리어(C)로부터 기판(W0)을 취출하고, 취출한 기판(W0)을 전달부(214)에 배치한다. 또한, 반송 기구(213)는 처리 스테이션(22)의 반송 기구(222)에 의해 전달부(214)에 배치된 기판(W2)을 취출하고, 배치부(211)의 캐리어(C)에 수용시킨다.
도금 처리 유닛(2)에 있어서, 처리 스테이션(22)의 반송 기구(222)는 전달부(214)와 도금 처리부(5)와의 사이, 도금 처리부(5)와 전달부(214)와의 사이에서 기판(W0, W2)의 반송을 행한다. 구체적으로, 반송 기구(222)는 전달부(214)에 배치된 기판(W0)을 취출하고, 취출한 기판(W0)을 도금 처리부(5)로 반입한다. 또한, 반송 기구(222)는 도금 처리부(5)로부터 기판(W2)을 취출하고, 취출한 기판(W2)을 전달부(214)에 배치한다.
<도금 처리부의 구성>
도 3을 참조하여 도금 처리부(5)의 구성을 설명한다. 도 3은 도금 처리부(5)의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
도금 처리부(5)는 기판(W1)에 대하여 정해진 도금 처리 온도로 도금 처리를 행한다. 도금 처리부(5)가 행하는 도금 처리는 무전해 도금 처리이다. 도금 처리부(5)가 행하는 기판 처리는 도금 처리를 포함하는 한 특별히 한정되지 않는다. 따라서, 도금 처리부(5)가 행하는 기판 처리에는 도금 처리 이외의 기판 처리가 포함되어 있어도 된다. 본 실시 형태에 있어서, 도금 처리부(5)가 행하는 기판 처리에는 도금 처리와, 도금 처리 전에 행해지는 전처리가 포함된다.
도금 처리부(5)는 챔버(51)를 구비하고, 챔버(51) 내에서 도금 처리를 포함하는 기판 처리를 행한다.
도금 처리부(5)는 기판(W1)을 유지하는 기판 유지부(52)를 구비한다. 기판 유지부(52)는 챔버(51) 내에 있어서 연직 방향으로 연장되는 회전축(521)과, 회전축(521)의 상단부에 장착된 턴테이블(522)과, 턴테이블(522)의 상면 외주부에 마련되고, 기판(W1)의 외연부를 지지하는 척(523)과, 회전축(521)을 회전 구동하는 구동부(524)를 구비한다.
기판(W1)은 척(523)에 지지되고, 턴테이블(522)의 상면으로부터 약간 이간된 상태에서 턴테이블(522)에 수평 유지된다. 본 실시 형태에 있어서, 기판 유지부(52)에 의한 기판(W1)의 유지 방식은 가동의 척(523)에 의해 기판(W1)의 외연부를 파지하는 이른바 메커니컬 척 타입이지만, 기판(W1)의 이면을 진공 흡착하는 이른바 진공 척 타입이어도 된다.
회전축(521)의 기단부는 구동부(524)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 회전축(521)의 선단부는 턴테이블(522)을 수평으로 지지한다. 회전축(521)이 회전하면 회전축(521)의 상단부에 장착된 턴테이블(522)이 회전하고, 이에 의해, 척(523)에 지지된 상태로 턴테이블(522)에 유지된 기판(W1)이 회전한다. 제어부(3)는 구동부(524)를 제어하여, 기판(W1)의 회전 타이밍, 회전 속도, 회전 시간 등을 제어한다.
도금 처리부(5)는 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여 도금액(M1)을 공급하는 도금액 공급부(53)를 구비한다. 도금액 공급부(53)는 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여, 도금액(M1)을 토출하는 노즐(531)과, 노즐(531)로 도금액(M1)을 공급하는 도금액 공급원(532)을 구비한다. 도금액 공급원(532)이 가지는 탱크에는 도금액(M1)이 저류되어 있고, 노즐(531)에는 도금액 공급원(532)으로부터 밸브(533) 등의 유량 조정기가 개재 설치된 공급관로(534)를 통하여 도금액(M1)이 공급된다. 제어부(3)는 도금액 공급부(53)를 제어하여, 도금액(M1)의 공급 타이밍, 공급량 등을 제어한다.
도금액(M1)은 자기 촉매형(환원형) 무전해 도금용의 도금액이다. 도금액(M1)은 코발트(Co) 이온, 니켈(Ni) 이온, 텅스텐(W) 이온, 구리(Cu) 이온, 팔라듐(Pd) 이온, 금(Au) 이온 등의 금속 이온과, 차아인산, 디메틸아민보란 등의 환원제를 함유한다. 또한, 자기 촉매형(환원형) 무전해 도금에서는, 도금액(M1) 중의 금속 이온이 도금액(M1) 중의 환원제의 산화 반응으로 방출되는 전자에 의해 환원됨으로써, 금속으로서 석출되어 금속막(도금막)이 형성된다. 도금액(M1)은 첨가제 등을 함유하고 있어도 된다. 도금액(M1)을 사용한 도금 처리에 의해 발생하는 금속막(도금막)으로서는, 예를 들면 CoWB, CoB, CoWP, CoWBP, NiWB, NiB, NiWP, NiWBP 등을 들 수 있다. 금속막(도금막) 중의 P는 P를 포함하는 환원제(예를 들면 차아인산)에 유래하고, 도금막 중의 B는 B를 포함하는 환원제(예를 들면 디메틸아민보란)에 유래한다.
도금액 공급부(53)로부터 공급되는 도금액(M1)(즉, 도금액 공급원(532)이 가지는 탱크에 저류되어 있는 도금액(M1))은 정해진 농도 범위에서 정해진 도금 성능을 발휘하는 도금액이다. 도금액(M1)이 정해진 도금 성능을 발휘하는지 여부는 정해진 양의 도금액(M1)을 사용하여 정해진 도금 처리 온도로 정해진 시간 무전해 도금 처리를 행한 경우에, 정해진 성질과 상태(예를 들면, 두께 30 ~ 100 nm)의 금속막(도금막)이 얻어지는지 여부에 의해 판단된다.
도금액(M1)에는 복수 종류의 성분이 함유되는데, 도금액(M1)이 정해진 도금 성능을 발휘하기 위해서는, 각 성분의 농도가 정해진 농도 범위 내에 있을 필요가 있다. 즉, 도금액(M1)에 함유되는 각 성분에 대하여, 정해진 도금 성능이 발휘되기 위하여 필요한 정해진 농도 범위가 존재한다. 각 성분의 정해진 농도 범위는 도금액(M1)의 조성 등에 따라 적절히 결정된다. 도금액(M1)에 함유되는 모든 성분 중, 정해진 농도 범위의 상한치와 하한치와의 차가 가장 작은 성분의 농도가 '도금액(M1)의 농도'라고 정의된다. 따라서, 정해진 농도 범위의 상한치와 하한치와의 차가 가장 작은 성분이 금속막(도금막)을 형성하는 금속 이온인 경우, 금속 이온의 농도가 '도금액(M1)의 농도', 금속 이온의 정해진 농도 범위가 '도금액(M1)의 정해진 농도 범위'이며, 정해진 농도 범위의 상한치와 하한치와의 차가 가장 작은 성분이 환원제인 경우, 환원제의 농도가 '도금액(M1)의 농도', 환원제의 정해진 농도 범위가 '도금액(M1)의 정해진 농도 범위'이다. 이하, 도금액(M1)의 정해진 농도 범위를 CL(%) ~ CH(%)라고 표기한다.
도금액 공급부(53)로부터 공급되는 도금액(M1)(즉, 도금액 공급원(532)이 가지는 탱크에 저류되어 있는 도금액(M1))의 농도 및 온도는, 각각 '초기 농도' 및 '초기 온도'라고 불리고, 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여 도금액 공급부(53)로부터 공급된 후의 도금액(M1)의 농도 및 온도와 구별된다.
기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여 도금액 공급부(53)로부터 도금액(M1)이 공급된 후, 공급된 도금액(M1)의 농도 및 온도는 변화한다. 도금액(M1)의 농도는 도금액(M1) 중의 수분의 증발 및 도금액(M1) 중의 도금 성분의 소비 중 적어도 하나에 의해 변화하고, 도금액(M1)의 온도는 도금액(M1)이 도금액 가열부(63)로 가열됨으로써 변화한다. 구체적으로, 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여 도금액 공급부(53)로부터 도금액(M1)이 공급된 시점으로부터, 공급된 도금액(M1)이 도금액 가열부(63)에 의해 가열되어 정해진 도금 처리 온도에 달하는 시점까지의 사이에는, 도금액(M1) 중의 도금 성분은 거의 소비되지 않는 한편, 도금액(M1) 중의 수분은 증발하므로 도금액(M1)의 농도는 상승한다. 도금액(M1)이 정해진 도금 처리 온도에 달한 후에는, 도금액(M1) 중의 도금 성분은 소비되지만 도금액 가열부(63)에 의한 가열이 계속되므로 도금액(M1)의 농도는 상승한다. 즉, 도금액(M1) 중의 도금 성분의 소비에 의한 도금액(M1)의 농도 저하보다 도금액(M1) 중의 수분의 증발에 의한 도금액(M1)의 농도 증가가 크기 때문에, 도금액(M1)의 온도가 정해진 도금 처리 온도에 달한 후에도 도금액(M1)의 농도는 상승하고, 머지않아 정해진 농도 범위의 상한치(즉, CH(%))에 달한다.
도금액(M1)의 초기 온도는 정해진 도금 처리 온도 미만으로 조정되고 있다. 도금 처리 온도는 도금 반응(도금액(M1) 중의 금속 이온이 도금액(M1) 중의 환원제의 산화 반응으로 방출되는 전자에 의해 환원됨으로써 금속으로서 석출되는 반응)이 진행되는 온도이며, 예를 들면 60 ℃ ~ 70 ℃이다. 도금액(M1)의 초기 온도는 예를 들면 23 ~ 27 ℃이다.
도금액(M1)의 초기 농도는 정해진 도금 처리 온도에 달한 시점의 도금액(M1)의 농도가 정해진 농도 범위의 하한치(즉, CL(%)) 이상 또한 정해진 농도 범위의 중앙치(즉, (CL + CH) / 2) 이하가 되도록 조정되고 있다.
도금액(M1)의 초기 농도를 X(%)라 하고, 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여 도금액 공급부(53)로부터 공급되는 도금액(M1)의 양(도금액 공급부(53)는 정해진 양의 도금액(M1)을 1 회 공급한 후, 당해 도금액(M1)으로의 도금 처리가 종료될 때까지 새로운 도금액(M1)을 보충하지 않음)을 Y(mL)로 하고, 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여 도금액 공급부(53)로부터 도금액(M1)이 공급된 시점으로부터 공급된 도금액(M1)이 도금액 가열부(63)에 의해 가열되어 정해진 도금 처리 온도에 달한 시점까지의 동안에 공급된 도금액(M1)으로부터 증발하는 수분량을 Z(mL)라 하면, 정해진 도금 처리 온도에 달한 시점의 도금액(M1)의 농도(%)는 (X × Y) / (Y - Z)로 나타내진다. 정해진 도금 처리 온도에 달한 시점의 도금액(M1)의 농도(%)는 CL 이상 또한 (CL + CH) / 2 이하이므로, CL ≤ (X × Y) / (Y - Z) ≤ (CL + CH) / 2가 성립된다. 이 식을 변형함으로써, 도금액(M1)의 초기 농도(X)(%)는 CL(1 - Z / Y) ≤ X ≤ (CL + CH)(1 - Z / Y) / 2로 나타내진다.
Z / Y는 1 미만이므로, 도금액(M1)의 초기 농도(%)의 하한치인 CL(1 - Z / Y)는 CL 미만이다.
Z / Y = 1 - 2CL / (CL+CH)일 때, 도금액(M1)의 초기 농도(%)의 상한치인 (CL + CH)(1 - Z / Y) / 2는 CL과 동일하다.
Z / Y > 1 - 2CL / (CL + CH)일 때, 도금액(M1)의 초기 농도(%)의 상한치인 (CL + CH)(1 - Z / Y) / 2는 CL 미만이다.
Z / Y < 1 - 2CL / (CL + CH)일 때, 도금액(M1)의 초기 농도(%)의 상한치인 (CL + CH)(1 - Z / Y) / 2는 CL을 초과한다.
따라서, 도금액(M1)의 초기 농도(%)의 하한치는 항상 CL 미만이지만, 도금액(M1)의 초기 농도(%)의 상한치는 CL 미만인 경우도 있고, CL과 동일한 경우도 있고, CL을 초과하는 경우도 있다.
정해진 도금 처리 온도에 달한 시점의 도금액(M1)의 농도가 정해진 농도 범위의 하한치(즉, CL(%))에 가까울수록, 정해진 농도 범위의 상한치(즉, CH(%))에 달할 때까지의 시간, 즉, 도금액(M1)을 도금 처리에 사용할 수 있는 시간이 길어진다. 이러한 점에서, 정해진 도금 처리 온도에 달한 시점의 도금액(M1)의 농도는 바람직하게는 정해진 농도 범위의 하한치(즉, CL(%)) 부근이며, 더 바람직하게는 정해진 농도 범위의 하한치(즉, CL(%))이다.
정해진 도금 처리 온도에 달한 시점의 도금액(M1)의 농도는 초기 농도보다 높아지므로, 도금액(M1)의 초기 농도(%)가 CL 이상인 경우, 정해진 도금 처리 온도에 달한 시점의 도금액(M1)의 농도를 정해진 농도 범위의 하한치(즉, CL(%)) 부근으로 조정하는 것이 어렵다. 따라서, 도금액(M1)의 초기 농도(%)는 정해진 농도 범위의 하한치(즉, CL(%)) 미만인 것이 바람직하다.
도금액 공급부(53)는 정해진 양의 도금액(M1)을 1 회 공급한 후, 당해 도금액(M1)으로의 도금 처리가 종료될 때까지 새로운 도금액(M1)을 공급하지 않는다. 도금액 공급부(53)로부터 1 회 공급되는 도금액(M1)의 양은 기판(W1)의 직경이 300 mm인 경우 바람직하게는 20 ~ 200 mL, 더 바람직하게는 30 ~ 100 mL이다. 1 매의 기판(W1)에 대한 도금 처리는 도금액 공급부(53)에서 1 회 공급되는 정해진 양의 도금액(M1)으로 행해진다. 즉, 1 매의 기판(W1)에 대한 도금 처리는 기판(W1)으로 공급된 도금액(M1)이 도금 처리 온도에 달한 시점에서 개시되고, 기판(W1)으로부터 당해 도금액(M1)이 배출된 시점에서 종료된다. 또한 도금액(M1)은 정해진 농도 범위의 상한치(즉, CH(%))에 달하기 전에 기판(W1)으로부터 배출된다. 도금액 공급부(53)로부터 공급되는 도금액(M1)의 온도는 정해진 도금 처리 온도보다 낮은 온도이므로, 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여 도금액 공급부(53)로부터 도금액(M1)이 공급된 시점에서는 도금 처리는 개시되지 않거나, 개시되어도 매우 느린 것이 된다. 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여 도금액 공급부(53)로부터 도금액(M1)이 공급된 후 공급된 도금액(M1)이 도금액 가열부(63)에 의해 가열되어 정해진 도금 처리 온도에 달한 시점에서, 도금 처리는 개시된다. 그리고 도금 처리 동안에, 도금액(M1)의 온도는 도금액 가열부(63)에 의해 정해진 도금 처리 온도로 유지된다. 이렇게 하여, 정해진 도금 처리 온도로 가열된 도금액(M1)에 의해 도금 처리가 행해진다.
도금액 공급원(532)이 가지는 탱크에는 펌프(535) 및 가열부(536)가 개재 설치된 순환관로(537)가 접속되어 있다. 탱크 중의 도금액(M1)은 순환관로(537)를 순환하면서 저류 온도로 가열된다. '저류 온도'는, 도금액(M1) 중에서의 자기 반응에 의한 금속 이온의 석출이 진행되는 온도(도금 처리 온도)보다 낮고, 또한 상온보다 높은 온도이다. 본 실시 형태에서는, 탱크 중의 도금액(M1)이 저류 온도로 가열되어 있지만, 탱크 중의 도금액(M1)은 상온이어도 된다. 본 실시 형태에서는, 도금액(M1)이 탱크 중에서 도금 처리 온도까지 가열되는 경우에 발생할 수 있는, 탱크 중에 있어서의 도금액(M1) 중의 환원제의 실활, 성분의 증발 등을 방지할 수 있고, 이에 의해, 도금액(M1)의 수명을 길게 할 수 있다.
도금액 공급원(532)이 가지는 탱크에는, 도금액(M1)의 각종 성분을 함유하는 약액(L1)을 저류하는 약액 공급원(538a)으로부터 밸브 등의 유량 조정기(538b)가 개재 설치된 공급관로(538c)를 통하여 약액(L1)이 공급된다. 또한, 도금액 공급원(532)이 가지는 탱크에는, 약액(L1)을 희석하는 희석액(L2)을 저류하는 희석액 공급원(539a)으로부터 밸브 등의 유량 조정기(539b)가 개재 설치된 공급관로(539c)를 통하여 희석액이 공급된다. 희석액(L2)은 예를 들면 순수이다. 약액 공급원(538a)으로부터 공급된 약액(L1)과, 희석액 공급원(539a)으로부터 공급된 희석액(L2)이 탱크 중에서 혼합됨으로써 도금액(M1)이 조제된다. 이 때, 도금액(M1)의 농도가 정해진 농도가 되도록, 약액(L1)의 유량이 유량 조정기(538b)에 의해 조정되고, 희석액(L2)의 유량이 유량 조정기(539b)에 의해 조정된다.
본 실시 형태에서는, 도금액(M1) 중의 모든 성분을 함유하는 1 개의 약액(L1)이 사용되고 있지만, 도금액(M1) 중의 일부의 성분을 함유하는 2 개 이상의 약액을 사용해도 된다. 또한 각 약액에 함유되는 성분은, 2 개 이상의 약액이 전체로서 도금액(M1) 중의 모든 성분을 함유하도록 조정된다. 도금액(M1) 중의 일부의 성분을 함유하는 2 개 이상의 약액을 사용하는 경우, 각 약액을 저류하는 2 개 이상의 약액 공급원이 마련되고, 도금액 공급원(532)이 가지는 탱크에는 2 개 이상의 약액 공급원으로부터 밸브 등의 유량 조정기가 개재 설치된 공급관로를 통하여 각 약액이 공급된다. 그리고, 2 개 이상의 약액 공급원으로부터 공급된 각 약액과 희석액 공급원(539a)으로부터 공급된 희석액(L2)이 탱크 중에서 혼합됨으로써, 도금액(M1)이 조제된다. 이 때, 도금액(M1)의 농도가 정해진 농도가 되도록, 각 약액의 유량이 유량 조정기에 의해 조정되고, 희석액(L2)의 유량이 유량 조정기(539b)에 의해 조정된다.
도금액 공급원(532)이 가지는 탱크에는 도금액(M1) 중의 용존 산소 및 용존 수소를 제거하는 탈기부(미도시)가 마련되어 있어도 된다. 탈기부는, 예를 들면 질소 등의 불활성 가스를 탱크 내로 공급하고 도금액(M1) 중에 질소 등의 불활성 가스를 용해시켜, 이미 도금액(M1) 중에 용존하고 있는 산소, 수소 등의 그 외의 가스를 도금액(M1)의 외부로 배출할 수 있다. 도금액(M1)으로부터 배출된 산소, 수소 등의 가스는 배기부(미도시)에 의해 탱크로부터 배출할 수 있다. 순환관로(537)에는 필터(미도시)가 개재 설치되어 있어도 된다. 순환관로(537)에 필터가 개재 설치됨으로써, 도금액(M1)에 포함되는 다양한 불순물을 제거할 수 있다. 순환관로(537)에는 도금액(M1)의 특성을 모니터하는 모니터부(미도시)가 마련되어 있어도 된다. 모니터부로서는, 예를 들면 도금액(M1)의 온도를 모니터하는 온도 모니터부, 도금액(M1)의 pH를 모니터하는 pH 모니터부 등을 들 수 있다.
도금 처리부(5)는 노즐(531)을 구동하는 노즐 이동 기구(54)를 구비한다. 노즐 이동 기구(54)는 암(541)과, 암(541)을 따라 이동 가능한 구동 기구 내장형의 이동체(542)와, 암(541)을 선회 및 승강시키는 선회 승강 기구(543)를 가진다. 노즐(531)은 이동체(542)에 장착되어 있다. 노즐 이동 기구(54)는 노즐(531)을 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)의 중심의 상방의 위치와 기판(W1)의 주연의 상방의 위치와의 사이에서 이동시킬 수 있고, 또한 평면에서 봤을 때 후술하는 컵(57)의 외측에 있는 대기 위치까지 이동시킬 수 있다. 제어부(3)는 노즐 이동 기구(54)를 제어하여, 노즐(531)의 이동 타이밍, 이동 후의 위치 등을 제어한다.
도금 처리부(5)는, 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여 각각, 촉매액(N1), 세정액(N2) 및 린스액(N3)을 공급하는 촉매액 공급부(55a), 세정액 공급부(55b) 및 린스액 공급부(55c)를 구비한다. 또한, 촉매액 공급부(55a)를 마련할지 여부는, 도금액(M1)의 종류에 따라 적절히 결정할 수 있다. 즉, 도금액(M1)의 종류에 따라서는, 촉매액 공급부(55a)를 생략해도 된다.
촉매액 공급부(55a)는, 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여 촉매액(N1)을 토출하는 노즐(551a)과, 노즐(551a)로 촉매액(N1)을 공급하는 촉매액 공급원(552a)을 구비한다. 촉매액 공급원(552a)이 가지는 탱크에는 촉매액(N1)이 저류되어 있고, 노즐(551a)에는 촉매액 공급원(552a)으로부터 밸브(553a) 등의 유량 조정기가 개재 설치된 공급관로(554a)를 통하여 촉매액(N1)이 공급된다. 제어부(3)는 촉매액 공급부(55a)를 제어하여, 촉매액(N1)의 공급 타이밍, 공급량 등을 제어한다.
세정액 공급부(55b)는 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여 세정액(N2)을 토출하는 노즐(551b)과, 노즐(551b)로 세정액(N2)을 공급하는 세정액 공급원(552b)을 구비한다. 세정액 공급원(552b)이 가지는 탱크에는 세정액(N2)이 저류되어 있고, 노즐(551b)에는 세정액 공급원(552b)으로부터 밸브(553b) 등의 유량 조정기가 개재 설치된 공급관로(554b)를 통하여 세정액(N2)이 공급된다. 제어부(3)는 세정액 공급부(55b)를 제어하여, 세정액(N2)의 공급 타이밍, 공급량 등을 제어한다.
린스액 공급부(55c)는 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여 린스액(N3)을 토출하는 노즐(551c)과, 노즐(551c)로 린스액(N3)을 공급하는 린스액 공급원(552c)을 구비한다. 린스액 공급원(552c)이 가지는 탱크에는 린스액(N3)이 저류되어 있고, 노즐(551c)에는 린스액 공급원(552c)으로부터 밸브(553c) 등의 유량 조정기가 개재 설치된 공급관로(554c)를 통하여 린스액(N3)이 공급된다. 제어부(3)는 린스액 공급부(55c)를 제어하여, 린스액(N3)의 공급 타이밍, 공급량 등을 제어한다.
촉매액(N1), 세정액(N2) 및 린스액(N3)은 도금액(M1)을 사용하는 도금 처리 전에 행해지는 전처리용의 전처리액이다.
촉매액(N1)은, 도금액(M1) 중의 환원제의 산화 반응에 대하여 촉매 활성을 가지는 금속 이온(예를 들면 팔라듐(Pd) 이온, 백금(Pt) 이온, 금(Au) 이온 등)을 함유한다. 무전해 도금 처리에 있어서, 도금액(M1) 중의 금속 이온의 석출이 개시되기 위해서는 초기 피막 표면(즉, 기판의 피도금면)이 도금액(M1) 중의 환원제의 산화 반응에 대하여 충분한 촉매 활성을 가지는 것이 필요하다. 따라서, 도금액(M1)의 종류에 따라서는, 도금액(M1)을 사용하여 도금 처리를 개시하기 전에 기판의 피도금면을 촉매액(N1)으로 처리하고, 기판의 피도금면에 촉매 활성을 가지는 금속막을 형성하는 것이 바람직한 경우가 있다. 도금 처리를 개시하기 전에 촉매액(N1)에 의한 처리를 행할지 여부는, 도금액(M1)의 종류에 따라 적절히 결정할 수 있다. 즉, 도금액(M1)의 종류에 따라서는, 촉매액(N1)에 의한 처리를 생략해도 된다. 촉매 활성을 가지는 금속막의 형성은 치환 반응에 의해 발생한다. 치환 반응에서는, 기판의 피도금면을 구성하는 금속(예를 들면, 기판의 피도금면에 형성된 구리 배선 중의 구리)이 환원제가 되어, 촉매액(N1) 중의 금속 이온(예를 들면 Pd 이온)이 기판의 피도금면 상에 환원 석출된다.
세정액(N2)으로서는, 예를 들면 사과산, 호박산, 구연산, 마론산 등의 유기산, 기판의 피도금면을 부식시키지 않을 정도의 농도로 희석된 불화 수소산(DHF)(불화 수소의 수용액) 등을 사용할 수 있다.
린스액(N3)으로서는, 예를 들면 순수 등을 사용할 수 있다.
도금 처리부(5)는 노즐(551a ~ 551c)을 구동하는 노즐 이동 기구(56)를 가진다. 노즐 이동 기구(56)는 암(561)과, 암(561)을 따라 이동 가능한 구동 기구 내장형의 이동체(562)와, 암(561)을 선회 및 승강시키는 선회 승강 기구(563)를 가진다. 노즐(551a ~ 551c)은 이동체(562)에 장착되어 있다. 노즐 이동 기구(56)는 노즐(551a ~ 551c)을 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)의 중심의 상방의 위치와 기판(W1)의 주연의 상방의 위치와의 사이에서 이동시킬 수 있고, 또한 평면에서 봤을 때 후술하는 컵(57)의 외측에 있는 대기 위치까지 이동시킬 수 있다. 본 실시 형태에 있어서, 노즐(551a ~ 551c)은 공통의 암에 의해 유지되어 있지만, 각각 별도의 암에 유지되어 독립하여 이동할 수 있도록 되어 있어도 된다. 제어부(3)는 노즐 이동 기구(56)를 제어하여, 노즐(551a ~ 551c)의 이동 타이밍, 이동 후의 위치 등을 제어한다.
도금 처리부(5)는 배출구(571a, 571b, 571c)를 가지는 컵(57)을 구비한다. 컵(57)은 기판 유지부(52)의 주위에 마련되어 있고, 기판(W1)으로부터 비산한 각종 처리액(예를 들면 도금액, 촉매액, 세정액, 린스액 등)을 받는다. 컵(57)에는 컵(57)을 상하 방향으로 구동시키는 승강 기구(58)와, 기판(W1)으로부터 비산한 각종 처리액을 각각 배출구(571a, 571b, 571c)로 모아 배출하는 액 배출 기구(59a, 59b, 59c)가 마련되어 있다. 예를 들면, 기판(W1)으로부터 비산한 도금액(M1)은 액 배출 기구(59a)로부터 배출되고, 기판(W1)으로부터 비산한 촉매액(N1)은 액 배출 기구(59b)로부터 배출되고, 기판(W1)으로부터 비산한 세정액(N2) 및 린스액(N3)은 액 배출 기구(59c)로부터 배출된다. 제어부(3)는 승강 기구(58)를 제어하여, 컵(57)의 승강 타이밍, 승강 후의 위치 등을 제어한다.
도금 처리부(5)는 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)의 상방에 마련된 탑 플레이트(61)와, 탑 플레이트(61)를 상하 방향 및 수평 방향으로 구동시키는 승강 기구(62)를 구비한다. 탑 플레이트(61)는 기판(W1)의 상방에 있어서, 기판(W1)으로부터 이간하여 배치되어 있다. 탑 플레이트(61)의 평면 형상은 기판(W1)의 평면 형상에 대응하는 평면 형상(예를 들면, 원형 형상)이며, 탑 플레이트(61)의 사이즈는 기판(W1)의 표면의 대략 전역을 덮을 수 있도록 조정되어 있다. 탑 플레이트(61)의 평면 형상 및 사이즈는, 기판(W1)과 탑 플레이트(61)의 사이에 공간을 형성할 수 있는 한 특별히 한정되지 않고, 적절히 변경 가능하다. 예를 들면, 탑 플레이트(61)의 평면 형상은 직사각형 형상 등이어도 된다. 또한 탑 플레이트(61)는 도금액(M1)으로부터 발생한 수증기의 유로가 될 수 있는 관통홀, 개구부 등을 가지지 않는다. 제어부(3)는 승강 기구(62)를 제어하고, 탑 플레이트(61)의 이동 타이밍, 이동 후의 위치 등을 제어한다.
탑 플레이트(61)는 승강 기구(62)에 의해 컵(57)에 대하여 독립하여 승강 가능하게 되어 있다. 이에 의해, 기판 유지부(52)에 대한 기판의 반입 및 반출이 용이해진다.
승강 기구(62)는 기판(W1)의 표면의 대략 전역이 탑 플레이트(61)로 덮이는 위치와, 기판(W1)의 표면의 대략 전역이 탑 플레이트(61)로 덮이지 않는 위치와의 사이에서 탑 플레이트(61)를 수평 이동시킬 수 있다. 또한 승강 기구(62)는 기판(W1)의 표면의 대략 전역이 탑 플레이트(61)로 덮이는 위치로 탑 플레이트(61)를 이동시킨 후, 탑 플레이트(61)를 상하 방향으로 이동시킴으로써, 기판(W1)과 탑 플레이트(61)와의 거리(기판(W1)과 탑 플레이트(61)의 사이에 형성된 공간(S)의 용적)를 조정할 수 있다. 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대한 각종 노즐로부터의 액체의 공급은, 기판(W1)의 표면의 대략 전역이 탑 플레이트(61)로 덮이지 않는 위치까지 탑 플레이트(61)를 수평 이동시킨 후에 행해진다. 기판(W1)에 대하여 공급된 도금액(M1)의 가열은, 기판(W1)의 표면의 대략 전역이 탑 플레이트(61)로 덮이는 위치까지 탑 플레이트(61)를 이동시켜, 기판(W1)과 탑 플레이트(61)와의 거리(기판(W1)과 탑 플레이트(61)의 사이에 형성된 공간(S)의 용적)를 조정한 후에 행해진다.
기판(W1)의 표면의 대략 전역이 탑 플레이트(61)로 덮이는 위치까지 탑 플레이트(61)를 이동시킨 후, 기판(W1)과 탑 플레이트(61)와의 거리를 조정함으로써, 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)과, 그 상방에 배치된 탑 플레이트(61)와의 사이에는 공간(S)이 형성된다. 공간(S)의 주위는 컵(57)으로 둘러싸여 있는데, 컵(57)으로 밀폐되어 있지 않고, 공간(S)은 외부 공간(챔버(51) 내의 공간)과 연통하고 있다. 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여 공급된 도금액(M1) 중의 수분이 증발하면, 도금액(M1)으로부터 발생한 수증기는 이 공간(S)에 일단 체류한 후, 외부 공간에 유출된다. 따라서, 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여 공급된 도금액(M1) 중의 수분의 증발은 연속하여 발생한다. 공간(S)의 용적(예를 들면, 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)과 탑 플레이트(61)와의 거리)을 조정함으로써, 도금액(M1)으로부터의 수분의 증발량을 조정할 수 있다. 예를 들면, 공간(S)의 용적을 작게 함으로써, 도금액(M1)으로부터의 수분의 증발량을 작게 할 수 있다. 이에 의해, 수분의 증발에 의한 도금액(M1)의 농도의 급격한 증가를 방지할 수 있다. 공간(S)에 체류하는 수증기는 도금액 가열부(63)에 의해 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여 공급된 도금액(M1)을 가열할 시의 열매가 된다. 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)과 탑 플레이트(61)와의 거리는 탑 플레이트의 설정 온도, 가열 후의 도금액 도달 온도, 도금액의 온도 상승 속도, 기판 상의 도금액 양 등에 의해 적절히 제어된다.
탑 플레이트(61)에는 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여 공급된 도금액(M1)을 가열하는 도금액 가열부(63)가 마련되어 있다. 또한, 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)도 도금액 가열부(63)에 의해 가열된다. 도금액 가열부(63)는 전열선, 램프 히터(예를 들면 LED 램프 히터) 등의 히터를 가진다. 본 실시 형태에 있어서, 도금액 가열부(63)가 가지는 히터는 탑 플레이트(61)의 내부에 매설되어 있다. 본 실시 형태에서는, 도금액 가열부(63)가 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)의 상방으로부터 기판(W1) 상의 도금액(M1)을 가열하는데, 도금액 가열부(63)는 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)의 하방으로부터 기판(W1) 상의 도금액(M1)을 가열해도 된다. 이 경우, 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)이 가열됨으로써 기판(W1) 상의 도금(M1)이 가열된다. 예를 들면, 도금액 가열부(63)는 기판 유지부(52)의 턴테이블(522)에 마련할 수 있다. 제어부(3)는 도금액 가열부(63)를 제어하여, 가열 타이밍, 가열 온도, 가열 시간 등을 제어한다.
<도금 처리 방법>
이하, 도금 처리 장치(1)에 의해 실시되는 도금 처리 방법에 대하여 설명한다. 도금 처리 장치(1)에 의해 실시되는 도금 처리 방법은, 기판(W1)에 대하여 도금 처리를 행하는 도금 공정을 포함한다. 도금 공정에 있어서의 도금 처리는 도금 처리부(5)에 의해 실시된다. 도금 처리부(5)의 동작은 제어부(3)에 의해 제어된다. 도금 처리 장치(1)에 의해 실시되는 도금 처리 방법은 도금 공정 이외의 공정을 포함하고 있어도 된다.
먼저, 기판 반입 공정이 행해진다. 기판 반입 공정에서는, 기판(W1)이 도금 처리부(5)로 반입된다. 제어부(3)는 반송 기구(213)를 제어하여, 배치부(211)에 배치된 캐리어(C)로부터 기판(W0)을 취출하고, 취출한 기판(W0)을 전달부(214)에 배치하고, 또한 반송 기구(222)를 제어하여, 전달부(214)에 배치된 기판(W0)을 취출하고, 취출한 기판(W0)을 도금 처리부(5)로 반입한다.
기판 반입 공정 후, 기판 유지 공정이 행해진다. 기판 유지 공정에서는, 도금 처리부(5)로 반입된 기판(W1)이 기판 유지부(52)에 유지된다. 제어부(3)는 승강 기구(58)를 제어하여 컵(57)을 정해진 위치까지 강하시키고, 또한 승강 기구(62)를 제어하여 탑 플레이트(61)를 기판(W1)의 표면의 대략 전역이 탑 플레이트(61)로 덮이지 않는 위치까지 수평 이동시킨다. 이에 의해, 반송 기구(222)가 기판 유지부(52)에 액세스 가능해진다. 제어부(3)는 반송 기구(222)를 제어하여, 기판 유지부(52)에 기판(W1)을 배치한다. 기판(W1)은 그 외연부가 척(523)에 의해 지지된 상태로 턴테이블(522) 상에 수평 유지된다.
기판 유지 공정 후, 도금 공정이 행해진다. 도금 공정에 있어서의 도금 처리는 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여 행해진다. 도금 처리부(5)는 도금 공정 전에 기판(W1)을 전처리하는 전처리 공정을 행해도 된다. 전처리 공정은 세정 공정과, 세정 공정 후에 행해지는 제 1 린스 공정을 포함할 수 있다. 또한, 전처리 공정은 제 1 린스 공정 후에 행해지는 촉매액 공급 공정을 포함할 수 있다. 또한, 전처리 공정은 촉매액 공급 공정 후에 행해지는 제 2 린스 공정을 포함할 수 있다.
세정 공정에서는 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)이 세정된다. 제어부(3)는 구동부(524)를 제어하여 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)을 정해진 속도로 회전시키면서, 세정액 공급부(55b)를 제어하여 노즐(551b)을 기판(W1)의 상방에 위치시키고 노즐(551b)로부터 기판(W1)에 대하여 세정액(N2)을 공급한다. 기판(W1)에 공급된 세정액(N2)은 기판(W1)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 기판(W1)의 표면에 확산된다. 이에 의해, 기판(W1)에 부착한 부착물 등이 기판(W1)으로부터 제거된다. 기판(W1)으로부터 비산한 세정액(N2)은 컵(57)의 배출구(571c) 및 액 배출 기구(59c)를 거쳐 배출된다. 세정 공정을 개시할 시, 제어부(3)는 승강 기구(58)를 제어하여 컵(57)의 배출구(571c)의 위치가 기판(W1)의 외주 가장자리와 대향하는 위치가 되도록 컵(57)의 위치를 조정한다.
제 1 린스 공정에서는 세정 후의 기판(W1)이 린스된다. 제어부(3)는 구동부(524)를 제어하여 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)을 정해진 속도로 회전시키면서, 린스액 공급부(55c)를 제어하여 노즐(551c)을 기판(W1)의 상방에 위치시키고 노즐(551c)로부터 기판(W1)에 대하여 린스액(N3)을 공급한다. 기판(W1)에 공급된 린스액(N3)은 기판(W1)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 기판(W1)의 표면에 확산된다. 이에 의해, 기판(W1) 상에 잔존하는 세정액(N2)이 씻겨내진다. 기판(W1)으로부터 비산한 린스액(N3)은 컵(57)의 배출구(571c) 및 액 배출 기구(59c)를 거쳐 배출된다. 제 1 린스 공정을 개시할 시, 제어부(3)는 승강 기구(58)를 제어하여 컵(57)의 배출구(571c)의 위치가 기판(W1)의 외주 가장자리와 대향하는 위치가 되도록 컵(57)의 위치를 조정한다.
촉매액 공급 공정에서는 린스 후의 기판(W1)에 촉매 활성을 가지는 금속막(촉매층)이 형성된다. 제어부(3)는 구동부(524)를 제어하여 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)을 정해진 속도로 회전시키면서, 촉매액 공급부(55a)를 제어하여 노즐(551a)을 기판(W1)의 상방에 위치시키고 노즐(551a)로부터 기판(W1)에 대하여 촉매액(N1)을 공급한다. 기판(W1)에 공급된 촉매액(N1)은 기판(W1)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 기판(W1)의 표면에 확산된다. 이에 의해, 기판(W1)의 피도금면(예를 들면, 기판(W1)의 표면에 형성된 구리 배선) 상에 촉매 활성을 가지는 금속막(예를 들면, Pd막)이 형성된다. 기판(W1)으로부터 비산한 촉매액(N1)은 컵(57)의 배출구(571b) 및 액 배출 기구(59b)를 거쳐 배출된다. 촉매액 공급 공정을 개시할 시, 제어부(3)는 승강 기구(58)를 제어하여 컵(57)의 배출구(571b)의 위치가 기판(W1)의 외주 가장자리와 대향하는 위치가 되도록 컵(57)의 위치를 조정한다.
제 2 린스 공정에서는 촉매층 형성 후의 기판(W1)이 린스된다. 제어부(3)는 구동부(524)를 제어하여 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)을 정해진 속도로 회전시키면서, 린스액 공급부(55c)를 제어하여 노즐(551c)을 기판(W1)의 상방에 위치시켜 노즐(551c)로부터 기판(W1)에 대하여 린스액(N3)을 공급한다. 기판(W1)에 공급된 린스액(N3)은 기판(W1)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 기판(W1)의 표면에 확산된다. 이에 의해, 기판(W1) 상에 잔존하는 촉매액(N1)이 씻겨내진다. 기판(W1)으로부터 비산한 린스액(N3)은 컵(57)의 배출구(571c) 및 액 배출 기구(59c)를 거쳐 배출된다. 제 2 린스 공정을 개시할 시, 제어부(3)는 승강 기구(58)를 제어하여 컵(57)의 배출구(571c)의 위치가 기판(W1)의 외주 가장자리와 대향하는 위치가 되도록 컵(57)의 위치를 조정한다.
필요에 따라 상술한 전처리 공정이 행해진 후, 도금 공정이 행해진다. 도금 공정에 있어서, 제어부(3)는 구동부(524)를 제어하여 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)을 저속도(기판(W1)에 대하여 공급된 도금액(M1)이 기판(W1)으로부터 비산하지 않는 속도)로 회전시키면서, 혹은 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)을 정지한 상태로 유지하면서, 도금액 공급부(53)를 제어하여 노즐(531)을 기판(W1)의 상방에 위치시키고 노즐(531)로부터 기판(W1)에 대하여 도금액(M1)을 공급한다. 제어부(3)는 도금액 공급부(53)를 제어하여 노즐(531)로부터 기판(W1)에 대하여 정해진 양의 도금액(M1)을 1 회 공급한 후, 당해 도금액(M1)에 의한 도금 처리가 종료될 때까지 새로운 도금액(M1)을 공급하지 않는다.
도금액 공급부(53)로부터 공급되는 도금액(M1)의 온도는 정해진 도금 처리 온도보다 낮은 온도이므로, 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여 도금액 공급부(53)로부터 도금액(M1)이 공급된 시점에 있어서, 도금액(M1)은 정해진 도금 성능을 발휘하지 않고, 도금 반응은 개시되지 않거나 개시되어도 매우 느린 것이 된다.
기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여 도금액(M1)이 공급된 후, 제어부(3)는 승강 기구(62)를 제어하여 기판(W1)의 표면의 대략 전역이 탑 플레이트(61)로 덮이는 위치까지 탑 플레이트(61)를 수평 이동시킨 후, 탑 플레이트(61)를 하강시켜 탑 플레이트(61)를 기판(W1)에 근접시킨다. 이에 의해, 기판(W1)에 대하여 공급된 도금액(M1)이 도금액 가열부(63)에 의해 가열될 시, 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)과 탑 플레이트(61)와의 사이에는 공간(S)이 형성된다. 공간(S)의 주위는 컵(57)으로 둘러싸여 있는데, 컵(57)으로 밀폐되어 있지 않고, 공간(S)은 외부 공간과 연통하고 있다. 제어부(3)는 탑 플레이트(61)를 기판(W1)에 근접시킨 후, 도금액 가열부(63)를 제어하여 기판(W1)에 공급된 도금액(M1)을 정해진 도금 처리 온도로 가열한다. 제어부(3)는 도금액 가열부(63)에 의한 가열을 도금액(M1)이 공급되기 전의 기판(W1)에 대하여 행해도 된다. 이 경우, 제어부(3)는 승강 기구(62)를 제어하여, 기판(W1)의 표면의 대략 전역이 탑 플레이트(61)로 덮이는 위치까지 탑 플레이트(61)를 수평 이동시킨 후, 탑 플레이트(61)를 하강시켜 탑 플레이트(61)를 기판(W1)에 근접시키고, 이어서 도금액 가열부(63)를 제어하여 기판(W1)에 대한 예비적인 가열을 행한다.
기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여 도금액 공급부(53)로부터 도금액(M1)이 공급된 후, 공급된 도금액(M1)이 도금액 가열부(63)에 의해 가열되어 정해진 도금 처리 온도에 달한 시점에서 도금액(M1)은 정해진 도금 성능을 발휘하고 도금 처리는 개시된다. 제어부(3)는 도금액 가열부(63)를 제어하여 도금 처리 동안에 도금액(M1)의 온도를 정해진 도금 처리 온도로 유지한다. 이에 의해, 기판(W1)의 피도금면(촉매액 공급 공정이 행해지는 경우에는, 기판(W1)의 표면에 형성된 촉매 활성을 가지는 금속막(예를 들면 Pd막))에 도금막이 형성된다.
이렇게 하여, 정해진 도금 처리 온도로 가열된 도금액(M1)에 의해 1 매의 기판(W1)에 대한 도금 처리가 행해진다. 즉, 제어부(3)는 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여 정해진 양의 도금액(M1)이 1 회 공급된 후, 공급된 도금액(M1)이 도금액 가열부(63)에 의해 정해진 도금 처리 온도로 가열되고, 정해진 도금 처리 온도로 가열된 도금액(M1)에 의해 도금 처리가 행해지도록 도금액 공급부(53) 및 도금액 가열부(63)를 제어한다.
기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여 도금액 공급부(53)로부터 도금액(M1)이 공급된 후, 공급된 도금액(M1)이 도금액 가열부(63)에 의해 가열됨으로써 도금액(M1) 중의 수분은 증발하고, 도금액(M1)으로부터 발생한 수증기는 공간(S)에 체류한다. 공간(S)의 주위는 컵(57)으로 둘러싸여 있는데, 컵(57)으로 밀폐되어 있지 않고 공간(S)은 외부 공간(챔버(51) 내의 공간)과 연통하고 있다. 도금액(M1)으로부터 발생한 수증기는 공간(S)에 일단 체류한 후, 외부 공간에 유출된다. 따라서, 도금액(M1) 중의 수분의 증발은 연속하여 발생한다. 공간(S)의 용적(예를 들면, 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)과 탑 플레이트(61)와의 거리)을 조정함으로써, 도금액(M1)으로부터의 수분의 증발량을 조정할 수 있다. 예를 들면, 공간(S)의 용적을 작게 함으로써, 도금액(M1)으로부터의 수분의 증발량을 작게 할 수 있다. 이에 의해, 수분의 증발에 의한 도금액(M1)의 농도의 급격한 증가를 방지할 수 있다. 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)과 탑 플레이트(61)와의 거리는 탑 플레이트의 설정 온도, 가열 후의 도금액 도달 온도, 도금액의 승온 속도, 기판 상의 도금액 양 등에 의해 적절히 제어된다.
기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)에 대하여 도금액 공급부(53)로부터 도금액(M1)이 공급된 후, 공급된 도금액(M1)이 도금액 가열부(63)에 의해 가열됨으로써 도금액(M1)의 온도가 상승하고, 또한 도금액(M1) 중의 수분이 증발하여, 도금액(M1)의 농도가 상승한다. 이에 의해, 정해진 도금 처리 온도에 달한 시점의 도금액(M1)의 농도는 정해진 농도 범위의 하한치(즉, CL(%)) 이상 또한 정해진 농도 범위의 중앙치(즉, (CL + CH) / 2) 이하가 된다.
도금액(M1)의 온도가 정해진 도금 처리 온도에 달한 후, 도금액(M1)의 도금 성분은 소비되지만 도금액 가열부(63)에 의한 가열이 계속되므로, 도금액(M1)의 농도는 상승한다. 즉, 도금액(M1) 중의 도금 성분의 소비에 의한 도금액(M1)의 농도 저하보다 도금액(M1) 중의 수분의 증발에 의한 도금액(M1)의 농도 증가가 크기 때문에, 도금액(M1)이 정해진 도금 처리 온도에 달한 후에도 도금액(M1)의 농도는 상승하고, 머지 않아 정해진 농도 범위의 상한치(즉, CH(%))에 달한다.
정해진 도금 처리 온도에 달한 시점의 도금액(M1)의 농도가 정해진 농도 범위의 하한치(즉, CL(%))에 가까울수록, 정해진 농도 범위의 상한치(즉, CH(%))에 달할 때까지의 시간, 즉 도금액(M1)을 도금 처리에 사용할 수 있는 시간이 길어진다.
제어부(3)는 도금액(M1)의 농도가 정해진 농도 범위의 상한치(즉, CH(%))에 달하기 전에 도금액(M1)을 기판(W1)으로부터 배출하여, 도금 처리를 종료한다. 도금 처리를 종료할 시, 제어부(3)는 승강 기구(62)를 제어하여 탑 플레이트(61)를 정해진 위치까지 상승시킨 후, 기판(W1)의 표면의 대략 전역이 탑 플레이트(61)로 덮이지 않는 위치까지 탑 플레이트(61)를 수평 이동시킨다. 이 후, 제어부(3)는 구동부(524)를 제어하여 기판 유지부(52)에 유지된 기판(W1)을 정해진 속도로 회전시키면서, 린스액 공급부(55c)를 제어하여 노즐(551c)을 기판(W1)의 상방에 위치시키고 노즐(551c)로부터 기판(W1)에 대하여 린스액(N3)을 공급한다. 기판(W1) 상의 도금액(M1) 및 린스액(N3)은 기판(W1)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 기판(W1)으로부터 비산하고, 기판(W1)으로부터 비산한 도금액(M1) 및 린스액(N3)은 컵(57)의 배출구(571a) 및 액 배출 기구(59a)를 거쳐 배출된다. 도금 처리를 종료할 시, 제어부(3)는 승강 기구(58)를 제어하여 컵(57)의 배출구(571a)의 위치가 기판(W1)의 외주 가장자리와 대향하는 위치가 되도록 컵(57)의 위치를 조정한다.
도금 처리부(5)에 있어서, 도금 공정 후에, 기판(W1)을 건조시키는 건조 공정을 행하는 것이 바람직하다. 건조 공정에서는, 자연 건조에 의해 기판(W1)을 회전시킴으로써, 혹은 건조용 용매 또는 건조용 가스를 기판(W1)에 분사함으로써, 기판(W1)을 건조시킬 수 있다.
도금 공정 후, 기판 반출 공정이 행해진다. 기판 반출 공정에서는 도금 처리 후의 기판(W2)이 도금 처리부(5)로부터 배출된다. 이 때, 제어부(3)는 반송 기구(222)를 제어하여, 도금 처리부(5)로부터 기판(W2)을 취출하고, 취출한 기판(W2)을 전달부(214)에 배치하고, 또한 반송 기구(213)를 제어하여, 전달부(214)에 배치된 기판(W2)을 취출하고, 배치부(211)의 캐리어(C)에 수용시킨다.
1 : 도금 처리 장치
2 : 도금 처리 유닛
3 : 제어부
5 : 도금 처리부
53 : 도금액 공급부
61 : 탑 플레이트
63 : 도금액 가열부
W1 : 기판
M1 : 도금액
S : 공간

Claims (9)

  1. 기판에 대하여 정해진 도금 처리 온도로 도금 처리를 행하는 도금 처리부와, 상기 도금 처리부의 동작을 제어하는 제어부를 구비하는 도금 처리 장치로서,
    상기 도금 처리부가,
    상기 기판에 대하여 정해진 농도 범위에서 정해진 도금 성능을 발휘하는 도금액을 공급하는 도금액 공급부와,
    상기 기판에 대하여 공급된 상기 도금액을 상기 정해진 도금 처리 온도로 가열하는 도금액 가열부
    를 구비하고,
    상기 도금액 공급부로부터 상기 기판에 대하여 공급되는 상기 도금액이 상기 정해진 도금 처리 온도 미만으로 조정된 초기 온도와, 상기 도금액 가열부에 의해 가열되어 상기 정해진 도금 처리 온도에 달한 시점의 상기 도금액의 농도가 상기 정해진 농도 범위의 하한치 이상 또한 상기 정해진 농도 범위의 중앙치 이하가 되도록 조정된 초기 농도를 가지고,
    상기 제어부가, 상기 기판에 대하여 정해진 양의 상기 도금액이 1 회 공급된 후, 공급된 상기 도금액이 상기 정해진 도금 처리 온도로 가열되고, 상기 정해진 도금 처리 온도로 가열된 상기 도금액에 의해 상기 도금 처리가 행해지도록 상기 도금액 공급부 및 상기 도금액 가열부를 제어하는 상기 도금 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 초기 농도가 상기 정해진 도금 처리 온도에 달한 시점의 상기 도금액의 농도가 상기 정해진 농도 범위의 하한치가 되도록 조정되고 있는 도금 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 초기 농도가 상기 정해진 농도 범위의 하한치 미만으로 조정되고 있는 도금 처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 도금 처리부가 상기 기판의 상방에 마련된 탑 플레이트를 구비하고,
    상기 기판에 대하여 공급된 상기 도금액이 상기 도금액 가열부에 의해 가열될 시, 상기 기판과 상기 탑 플레이트와의 사이에 상기 기판에 대하여 공급된 상기 도금액으로부터 발생한 수증기가 체류하는 공간이 형성되는 도금 처리 장치.
  5. 기판에 대하여 정해진 도금 처리 온도로 도금 처리를 행하는 도금 처리 방법으로서,
    상기 기판에 대하여, 정해진 농도 범위에서 정해진 도금 성능을 발휘하는 도금액으로서, 상기 정해진 도금 처리 온도 미만으로 조정된 초기 온도와, 상기 정해진 도금 처리 온도에 달한 시점의 상기 도금액의 농도가 상기 정해진 농도 범위의 하한치 이상 또한 상기 정해진 농도 범위의 중앙치 이하가 되도록 조정된 초기 농도를 가지는 상기 도금액을 공급하는 도금액 공급 공정과,
    상기 기판에 대하여 공급된 상기 도금액을 상기 정해진 도금 처리 온도로 가열하는 도금액 가열 공정
    을 포함하고,
    상기 도금액 공급 공정에 있어서, 상기 기판에 대하여 정해진 양의 상기 도금액을 1 회 공급하고,
    상기 도금액 가열 공정에 있어서, 상기 도금액 공급 공정에서 공급된 상기 도금액을 상기 정해진 도금 처리 온도로 가열하고, 상기 정해진 도금 처리 온도로 가열된 상기 도금액에 의해 상기 도금 처리를 행하는 상기 도금 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 초기 농도가 상기 정해진 도금 처리 온도에 달한 시점의 상기 도금액의 농도가 상기 정해진 농도 범위의 하한치가 되도록 조정되고 있는 도금 처리 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 초기 농도가 상기 정해진 농도 범위의 하한치 미만으로 조정되고 있는 도금 처리 방법.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 도금액 가열 공정이, 상기 기판과 상기 기판의 상방에 마련된 탑 플레이트와의 사이에 상기 기판에 대하여 공급된 상기 도금액으로부터 발생한 수증기가 체류 하는 공간이 형성된 상태로 행해지는 도금 처리 방법.
  9. 도금 처리 장치의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터에 의해 실행되었을 때, 상기 컴퓨터가 상기 도금 처리 장치를 제어하여 제 5 항 또는 제 6 항에 기재된 도금 처리 방법을 실행시키는 프로그램이 기록된 기억 매체.
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