KR20140033136A - 도금 처리 장치, 도금 처리 방법 및 기억 매체 - Google Patents

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Abstract

기판의 표면 전역에 걸쳐 균일하게 도금 처리를 실시하는 도금 처리 장치를 제공한다. 도금 처리 장치(20)는, 기판(2)을 보지하여 회전시키는 기판 회전 보지 기구(110)와, 기판 회전 보지 기구(110)에 보지된 기판(2)을 향해 도금액을 토출하는 토출 기구(21)와, 토출 기구(21)로 도금액을 공급하는 도금액 공급 기구(30)와, 기판 회전 보지 기구(110) 및 도금액 공급 기구(30)를 제어하는 제어 기구(160)를 구비하고 있다. 토출 기구(21)는, 기판(2)을 향해 도금액을 토출하는 토출구(41)를 포함하는 제 1 노즐(40)과, 제 1 노즐(40)의 토출구보다 기판(2)의 중심부에 근접하도록 위치할 수 있는 토출구(46)를 포함하는 제 2 노즐(45)을 가지고 있다. 또한 도금액 공급 기구(30)는, 제 1 노즐(40)로 공급되는 도금액의 온도가 제 2 노즐(45)로 공급되는 도금액의 온도보다 높게 되도록 구성되어 있다.

Description

도금 처리 장치, 도금 처리 방법 및 기억 매체{PLATING PROCESSING DEVICE, PLATING PROCESSING METHOD, AND RECORDING MEDIUM}
본 발명은, 기판의 표면으로 도금액을 공급하여 도금 처리를 행하기 위한 도금 처리 장치, 도금 처리 방법 및 기억 매체에 관한 것이다.
최근, 반도체 웨이퍼 또는 액정 기판 등의 기판에는, 표면에 회로를 형성하기 위하여 배선이 형성되어 있다. 배선으로서는, 알루미늄 소재 대신에 전기 저항이 낮고 신뢰성이 높은 구리 소재에 의한 것이 이용되도록 되고 있다. 그러나, 구리는 알루미늄과 비교하여 쉽게 산화되므로, 구리 배선 표면의 산화를 방지하기 위하여, 높은 일렉트로마이그레이션 내성을 가지는 금속에 의해 도금 처리하는 것이 요망된다.
도금 처리는, 예를 들면 구리 배선이 형성된 기판의 표면으로 무전해 도금액을 공급함으로써 실시된다. 예를 들면 특허 문헌 1에서, 기판을 회전시키는 기판 회전 기구와, 기판 상에 도금액을 토출하는 노즐과, 노즐을 기판을 따른 방향으로 이동시키는 노즐 이동 기구를 구비한 도금 처리 장치가 제안되고 있다. 특허 문헌 1에 기재된 도금 처리 장치에 의하면, 기판을 회전시키면서 도금액을 공급함으로써, 기판의 표면 상에 도금액의 균일한 흐름이 형성된다. 이에 의해, 기판의 표면 전역에 걸쳐 균일하게 도금 처리가 실시된다.
일본특허공개공보 2009-249679호
무전해 도금에 의한 도금 처리는, 도금액의 조성, 온도 등의 반응 조건에 의한 영향을 받는 것이 알려져 있다. 그런데, 기판을 회전시키면서 도금액을 공급할 경우, 도금액은 기판의 중심부로부터 주연부를 향해 흐르게 된다. 따라서, 기판 상의 도금액의 온도는, 기판의 중심부로부터 주연부를 향함에 따라 낮아지고 있다고 상정된다. 이 때문에, 도금액의 반응 조건이, 기판의 중심부와 기판의 주연부에서 달라지는 것이 상정된다.
본 발명은, 이러한 과제를 효과적으로 해결할 수 있는 도금 처리 장치, 도금 처리 방법 및 기억 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 관점에 따르면, 기판으로 도금액을 공급하여 도금 처리를 행하는 도금 처리 장치로서, 상기 기판을 보지(保持)하여 회전시키는 기판 회전 보지 기구와, 상기 기판 회전 보지 기구에 보지된 상기 기판을 향해 도금액을 토출하는 토출 기구와, 상기 토출 기구로 도금액을 공급하는 도금액 공급 기구와, 상기 토출 기구 및 상기 도금액 공급 기구를 제어하는 제어 기구를 구비하고, 상기 토출 기구는, 상기 기판을 향해 도금액을 토출하는 토출구를 포함하는 제 1 노즐과, 상기 제 1 노즐의 토출구보다 상기 기판의 중심부에 근접하도록 위치할 수 있는 토출구를 포함하는 제 2 노즐을 가지고, 상기 도금액 공급 기구는, 상기 제 1 노즐로 공급되는 도금액의 온도가 상기 제 2 노즐로 공급되는 도금액의 온도보다 높게 되도록 구성되어 있는 도금 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 제 2 관점에 따르면, 기판으로 도금액을 공급하여 도금 처리를 행하는 도금 처리 방법으로서, 상기 기판을 기판 회전 보지 기구에 배치하는 것과, 상기 기판에 토출 기구를 개재하여 도금액을 토출하는 것을 구비하고, 상기 토출 기구는, 상기 기판을 향해 도금액을 토출하는 토출구를 포함하는 제 1 노즐과, 상기 제 1 노즐의 토출구보다 상기 기판의 중심부에 근접하도록 위치할 수 있는 토출구를 포함하는 제 2 노즐을 배치하고, 상기 제 1 노즐로부터 상기 기판을 향해 토출되는 도금액의 온도는, 상기 제 2 노즐로부터 상기 기판을 향해 토출되는 도금액의 온도보다 높은 것을 특징으로 하는 도금 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 제 3 관점에 따르면, 도금 처리 장치에 도금 처리 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체에 있어서, 상기 도금 처리 방법은, 기판으로 도금액을 공급하여 도금 처리를 행하는 방법으로서, 상기 기판을 기판 회전 보지 기구에 배치하는 것과, 상기 기판에 토출 기구를 거쳐 도금액을 토출하는 것을 구비하고, 상기 토출 기구는, 상기 기판을 향해 도금액을 토출하는 토출구를 포함하는 제 1 노즐과, 상기 제 1 노즐의 토출구보다 상기 기판의 중심부에 근접하도록 위치할 수 있는 토출구를 포함하는 제 2 노즐을 배치하고, 상기 제 1 노즐로부터 상기 기판을 향해 토출되는 도금액의 온도는, 상기 제 2 노즐로부터 상기 기판을 향해 토출되는 도금액의 온도보다 높은, 방법으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 기억 매체가 제공된다.
본 발명에 따르면, 기판을 향해 도금액을 토출하는 토출 기구는, 기판을 향해 도금액을 토출하는 토출구를 포함하는 제 1 노즐과, 제 1 노즐의 토출구보다 기판의 중심부에 근접하도록 위치할 수 있는 토출구를 포함하는 제 2 노즐을 가지고 있다. 또한, 토출 기구로 도금액을 공급하는 도금액 공급 기구는, 제 1 노즐로 공급되는 도금액의 온도가 제 2 노즐로 공급되는 도금액의 온도보다 높게 되도록 구성되어 있다. 이 때문에, 기판의 주연부에서, 제 1 노즐로부터 공급된 도금액과 제 2 노즐로부터 공급된 도금액이 혼합되고, 이에 의해, 기판의 주연부에서의 도금액의 온도가, 제 1 노즐로부터 토출될 시의 도금액의 온도보다 낮아질 경우라도, 기판의 주연부에서의 도금액의 온도와 기판의 중심부 또는 중심부 근방에서의 도금액의 온도 간에 차가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 기판의 중심부에서의 도금액의 반응 조건과 기판의 주연부에서의 도금액의 반응 조건 간에 차가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에서의 도금 처리 시스템의 개략 구성을 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서의 도금 처리 장치를 도시한 측면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 도금 처리 장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에서의 도금액 공급 기구를 도시한 도이다.
도 5는 도금액 공급 기구의 제 1 가열 수단을 도시한 도이다.
도 6은 도금액 공급 기구의 제 2 가열 수단을 도시한 도이다.
도 7은 도 3의 제 2 노즐을 VII-VII 방향에서 본 단면도이다.
도 8은 도금 처리 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9a ~ 도 9e는 Co 도금층이 형성되는 모습을 도시한 도이다.
도 10은 비교예에서, 수직 토출구를 가지는 노즐로부터 기판을 향해 도금액이 토출되는 모습을 도시한 도이다.
도 11은 도금액 공급 기구의 변형예를 도시한 도이다.
도 12는 제 2 노즐의 변형예를 도시한 평면도이다.
도 13은 도 12의 제 2 노즐을 XIII-XIII 방향에서 본 단면도이다.
도 14는 제 1 노즐의 변형예를 도시한 평면도이다.
도 15a 및 도 15b는 제 2 노즐의 제어 방법의 제 1 변형예를 도시한 도이다.
도 16a 및 도 16b는 제 2 노즐의 제어 방법의 제 2 변형예를 도시한 도이다.
도 17은 제 1 노즐(40)의 새로운 변형예를 도시한 도이다.
도 18은 실험예에서 기판의 온도를 측정한 결과를 나타낸 도이다.
이하에, 도 1 ~ 도 9e를 참조하여, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 우선 도 1에 의해, 본 실시예에서의 도금 처리 시스템(1) 전체에 대하여 설명한다.
(도금 처리 시스템)
도 1에 도시한 바와 같이, 도금 처리 시스템(1)은 기판(2)(여기서는, 반도체 웨이퍼)을 복수매(예를 들면, 25 매) 수용하는 캐리어(3)를 재치하고, 기판(2)을 소정 매수씩 반입 및 반출하기 위한 기판 반입출실(5)과, 기판(2)의 도금 처리 또는 세정 처리 등의 각종의 처리를 행하기 위한 기판 처리실(6)을 포함하고 있다. 기판 반입출실(5)과 기판 처리실(6)은 인접하여 설치되어 있다.
(기판 반입출실)
기판 반입출실(5)은 캐리어 재치부(4), 반송 장치(8)를 수용한 반송실(9), 기판 전달대(10)를 수용한 기판 전달실(11)을 가지고 있다. 기판 반입출실(5)에서는, 반송실(9)과 기판 전달실(11)이 전달구(12)를 개재하여 연통 연결되어 있다. 캐리어 재치부(4)는, 복수의 기판(2)을 수평 상태로 수용하는 캐리어(3)를 복수개 재치한다. 반송실(9)에서는 기판(2)의 반송이 행해지고, 기판 전달실(11)에서는 기판 처리실(6)과의 사이에서 기판(2)의 전달이 행해진다.
이러한 기판 반입출실(5)에서는, 캐리어 재치부(4)에 재치된 어느 1 개의 캐리어(3)와 기판 전달대(10)의 사이에서, 반송 장치(8)에 의해 기판(2)이 소정 매수씩 반송된다.
(기판 처리실)
또한 기판 처리실(6)은, 중앙부에서 전후로 연장되는 기판 반송 유닛(13)과, 기판 반송 유닛(13)의 일방측 및 타방측에서 전후로 나란히 배치되고, 기판(2)으로 도금액을 공급하여 도금 처리를 행하는 복수의 도금 처리 장치(20)를 가지고 있다.
이 중 기판 반송 유닛(13)은, 전후 방향으로 이동 가능하게 구성한 기판 반송 장치(14)를 포함하고 있다. 또한 기판 반송 유닛(13)은, 기판 전달실(11)의 기판 전달대(10)에 기판 반입출구(15)를 개재하여 연통하고 있다.
이러한 기판 처리실(6)에서는, 각 도금 처리 장치(20)에 대하여, 기판 반송 유닛(13)의 기판 반송 장치(14)에 의해, 기판(2)이, 1 매씩 수평으로 보지한 상태로 반송된다. 그리고, 각 도금 처리 장치(20)에서 기판(2)에 대하여, 1 매씩 세정 처리 및 도금 처리가 실시된다.
각 도금 처리 장치(20)는 이용되는 도금액 등이 상이할 뿐이며, 그 외의 구성은 대략 동일하다. 이 때문에, 이하의 설명에서는, 복수의 도금 처리 장치(20) 중 하나의 도금 처리 장치(20)의 구성에 대하여 설명한다.
(도금 처리 장치)
이하에, 도 2 및 도 3을 참조하여, 도금 처리 장치(20)에 대하여 설명한다. 도 2는 도금 처리 장치(20)를 도시한 측면도이며, 도 3은 도금 처리 장치(20)를 도시한 평면도이다.
도금 처리 장치(20)는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 케이싱(101)의 내부에서 기판(2)을 보지하여 회전시키는 기판 회전 보지 기구(110)와, 기판 회전 보지 기구(110)에 보지된 기판(2)의 표면을 향해 도금액을 토출하는 토출 기구(21)와, 토출 기구(21)로 도금액을 공급하는 도금액 공급 기구(30)와, 승강 기구(164)에 의해 상하 방향으로 구동되고, 배출구(124, 129, 134)를 가지는 컵(105)에 의해 기판(2)으로부터 비산한 도금액 등을 각각 배출구(124, 129, 134)로 모아 배출하는 액 배출 기구(120, 125, 130)와, 기판 회전 보지 기구(110), 토출 기구(21) 및 도금액 공급 기구(30)를 제어하는 제어 기구(160)를 구비하고 있다.
(기판 회전 보지 기구)
이 중 기판 회전 보지 기구(110)는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 케이싱(101) 내에서 상하로 연장되는 중공 원통 형상의 회전축(111)과, 회전축(111)의 상단부에 장착된 턴테이블(112)과, 턴테이블(112)의 상면 외주부에 설치되고, 기판(2)을 지지하는 웨이퍼 척(113)과, 회전축(111)을 회전 구동하는 회전 기구(162)를 가지고 있다. 이 중 회전 기구(162)는 제어 기구(160)에 의해 제어되고, 회전 기구(162)에 의해 회전축(111)이 회전 구동되고, 이에 의해, 웨이퍼 척(113)에 의해 지지되어 있는 기판(2)이 회전된다.
(토출 기구)
이어서, 기판(2)을 향해 도금액 등을 토출하는 토출 기구(21)에 대하여 설명한다. 토출 기구(21)는, 기판(2)을 향해 CoP 도금액 등의 화학 환원 타입의 도금액을 토출하는 제 1 노즐(40) 및 제 2 노즐(45)을 포함하고 있다. 화학 환원 타입의 도금액은, 도금액 공급 기구(30)로부터 제 1 노즐(40) 및 제 2 노즐(45)로 공급된다. 제 1 노즐(40) 및 제 2 노즐(45)의 상세에 대해서는 후술한다.
또한 토출 기구(21)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 토출구(71) 및 토출구(72)를 포함하는 제 3 노즐(70)을 더 가지고 있어도 된다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제 3 노즐(70)은 암(74)의 선단부에 장착되어 있고, 이 암(74)은, 상하 방향으로 연장 가능하고 또한 회전 기구(165)에 의해 회전 구동되는 지지축(73)에 고정되어 있다.
제 3 노즐(70)에서, 토출구(71)는 치환 타입의 도금액, 예를 들면 Pd 도금액을 공급하는 도금액 공급 기구(76)에, 밸브(76a)를 개재하여 접속되어 있다. 또한 토출구(72)는, 세정 처리액을 공급하는 세정 처리액 공급 기구(77)에, 밸브(77a)를 개재하여 접속되어 있다. 이러한 제 3 노즐(70)을 설치함으로써, 1 개의 도금 처리 장치(20) 내에서, 화학 환원 타입의 도금액에 의한 도금 처리뿐 아니라, 치환 타입의 도금액에 의한 도금 처리 및 세정 처리를 실시하는 것이 가능해진다.
또한 도 2에 도시한 바와 같이, 제 3 노즐(70)의 토출구(72)에, 도금 처리에 앞서 실시되는 전처리를 위한 전처리액, 예를 들면 순수 등의 린스 처리액을 공급하는 린스 처리액 공급 기구(78)가 밸브(78a)를 개재하여 더 접속되어 있어도 된다. 이 경우, 밸브(77a) 및 밸브(78a)의 개폐를 적절히 제어함으로써, 토출구(72)로부터, 세정 처리액 또는 린스 처리액 중 어느 하나가 선택적으로 기판(2)에 토출된다.
(제 1 노즐)
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제 1 노즐(40)은 복수의 토출구(41)를 포함하고 있다. 또한 제 1 노즐(40)은, 암(44)의 선단부에 장착되어 있다. 암(44)은, 상하 방향으로 연장 가능하고 또한 회전 기구(165)에 의해 회전 구동되는 지지축(43)에 고정되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제 1 노즐(40)의 각 토출구(41)는 기판(2)의 반경 방향을 따라 나란하도록 형성되어 있다. 이 때문에, 기판(2) 상의 영역 중 기판(2)의 반경 방향에서의 소정 범위 내의 영역에 대하여, 도금액을 제 1 노즐(40)로부터 직접 공급할 수 있다. 여기서 '직접 공급한다'란, 도금액이 기판(2) 상의 소정 영역에 도달할 때까지의 경로가, 당해 소정 영역보다 기판(2)의 중심측에 적하(滴下)된 도금액이 기판(2)의 회전에 기인하는 원심력에 의해 당해 소정 영역에 도달한다고 하는 경로가 아닌, 당해 소정 영역 상에 도금액이 적하된다고 하는 경로가 되어 있는 것을 의미하고 있다.
일반적으로, 도금 처리 장치(20) 내의 분위기 온도 또는 기판(2)의 온도는, 제 1 노즐(40) 또는 제 2 노즐(45)로부터 기판(2)을 향해 토출될 시의 도금액의 온도보다 낮게 되어 있다. 이 때문에, 기판(2)의 중심부 또는 중심부 근방에 적하된 도금액이 기판(2) 상에서 원심력에 의해 외방으로 흐를 시, 도금액의 온도는, 기판(2)의 주연측을 향함에 따라 낮아진다고 상정된다. 이 때문에, 기판(2)의 중심부 또는 중심부 근방에만 도금액을 적하하고, 당해 도금액을 원심력에 의해 기판(2) 전역에 확산시킨다고 하는 도금 처리의 경우, 기판(2) 상의 도금액의 온도는, 기판(2)의 중심부로부터 주연부를 향함에 따라 낮아지고 있다고 상정된다.
여기서 본 실시예에 따르면, 상술한 제 1 노즐(40)을 설치함으로써, 기판(2) 상의 영역 중 기판(2)의 반경 방향에서의 소정 범위 내의 영역에 대하여, 도금액을 제 1 노즐(40)로부터 직접 공급할 수 있다. 이 때문에, 기판(2) 상의 영역 중 기판(2)의 중심부보다 주연측의 영역에 도달하는 도금액의 온도와 기판의 중심부에 도달하는 도금액의 온도 간에 차가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
(제 2 노즐)
이어서, 제 2 노즐(45)에 대하여 설명한다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제 2 노즐(45)은 토출구(46)를 포함하고 있다. 또한 제 2 노즐(45)은, 암(49)의 선단부에 장착되어 있고, 이 암(49)은, 기판(2)의 반경 방향(도 2 및 도 3에서 화살표(D)에 의해 표시되는 방향)에서 진퇴 가능하게 되도록 구성되어 있다. 이 때문에, 제 2 노즐(45)은, 제 2 노즐(45)의 토출구(46)가 제 1 노즐(40)의 각 토출구(41)보다 기판(2)의 중심부에 근접하는 중심 위치와, 중심 위치보다 주연측에 있는 주연 위치와의 사이에서 이동 가능하게 되어 있다. 또한 도 3에서, 중심 위치에 있는 제 2 노즐이 부호(45')로 나타나 있고, 주연 위치에 있는 제 2 노즐이 부호(45")로 나타나 있다.
이어서 도 7을 참조하여, 제 2 노즐(45)의 토출구(46)의 구체적인 형상에 대하여 설명한다. 도 7은, 도 3에 도시한 제 2 노즐(45)을 VII-VII 방향에서 본 단면도이다. 또한 도 3 및 도 7에서, 부호(R1)로 나타난 화살표는, 기판(2)이 우회전할 시의 회전 방향(제 1 회전 방향)을 나타내고 있고, 부호(R2)로 나타난 화살표는, 기판(2)이 좌회전할 시의 회전 방향(제 2 회전 방향)을 나타내고 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 제 2 노즐(45)의 토출구(46)는, 기판(2)의 법선 방향(도 7에서 화살표(N)로 표시되는 방향)으로부터 경사진 경사 방향(도 7에서 화살표(S1)로 표시되는 방향)을 따라 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출하도록 구성된 경사 토출구(46a)를 포함하고 있다. 여기서 '경사진'이란, 도 7에서, 화살표(N)와 화살표(S1)가 평행하고 있지 않고, 또한 화살표(N)와 화살표(S1)가 직교하고 있지 않는 것을 의미하고 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 경사 토출구(46a)는, 경사 토출구(46a)의 경사 방향(S1)이 제 1 회전 방향(R1)에 대응하도록 구성되어 있다. 여기서 '경사 토출구(46a)의 경사 방향(S1)이 제 1 회전 방향(R1)에 대응한다'란, 경사 토출구(46a)로부터 토출되는 도금액의 토출 방향을 나타내는 벡터(S1)가, 도 7에 도시한 바와 같이, 기판(2)의 제 2 회전 방향(R2)의 성분이 아닌, 기판(2)의 제 1 회전 방향(R1)의 성분을 가지는 것을 의미하고 있다. 또한 '경사 토출구(46a)의 경사 방향(S1)이 제 1 회전 방향(R1)에 대응한다'라고 하는 문언과 '제 1 회전 방향(R1)이 경사 토출구(46a)의 경사 방향(S1)에 대응한다'라고 하는 문언은 동의이다.
경사 토출구(46a)에서의 경사의 정도는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 경사 방향(S1)과 기판의 법선 방향(N)이 이루는 각의 각도가 5 ~ 60도의 범위 내가 되도록, 경사 토출구(46a)가 구성된다.
상술한 바와 같이 토출구(46)가 경사 토출구(46a)를 포함하는 것의 이점에 대하여 설명한다. 경사 토출구(46a)를 이용하여, 회전하고 있는 기판(2) 상에 도금액(35)을 토출할 경우에 대하여 상정한다. 이 경우, 기판(2)에 충돌한 도금액(35)이 기판(2)에 주는 충격의 크기는, 도금액(35)이 충돌한 영역에서의 수평 방향에서의 기판(2)의 이동 속도와 수평 방향에서의 도금액(35)의 이동 속도와의 차, 및 수직 방향에서의 도금액(35)의 속도에 의존한다. 여기서, 경사 토출구(46a)의 경사 방향(S1)이 기판(2)의 회전 방향에 대응하고 있을 경우, 도금액(35)이 충돌한 영역에서의 수평 방향에서의 기판(2)의 이동 속도와 수평 방향에서의 도금액(35)의 이동 속도와의 차가 작아진다. 따라서, 경사 토출구(46a)의 경사 방향(S1)이 기판(2)의 회전 방향에 대응하도록 경사 토출구(46a)를 구성함으로써, 기판(2)에 충돌한 도금액(35)이 기판(2)에 주는 충격을 약하게 하는 것이 가능해진다. 즉, 경사 토출구(46a)를 이용하여 도금액(35)을 기판(2)을 향해 토출할 시, 도금액(35)이 기판(2)에 주는 충격은, 기판(2)이 제 1 회전 방향(R1)으로 회전하고 있는 경우가, 기판(2)이 제 2 회전 방향(R2)으로 회전하고 있는 경우보다 작아진다.
(도금액 공급 기구)
이어서, 토출 기구(21)의 제 1 노즐(40) 및 제 2 노즐(45)로, CoP 도금액 등의 화학 환원 타입의 도금액을 공급하는 도금액 공급 기구(30)에 대하여 설명한다. 도 4는, 도금액 공급 기구(30)를 도시한 도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 도금액 공급 기구(30)는, 도금액(35)을 저류하는 공급 탱크(31)와, 공급 탱크(31)의 도금액(35)을 제 1 노즐(40)로 공급하는 제 1 공급관(33A)과, 공급 탱크(31)의 도금액(35)을 제 2 노즐(45)로 공급하는 제 2 공급관(33B)을 가지고 있다. 제 1 공급관(33A)에는 제 1 밸브(32A)가 삽입되어 있고, 제 2 공급관(33B)에는 제 2 밸브(32B)가 삽입되어 있다.
또한 도 4에 도시한 바와 같이, 공급 탱크(31)에는, 도금액(35)을 저류 온도로 가열하는 탱크용 가열 수단(50)이 장착되어 있다. 또한 탱크용 가열 수단(50)과 제 1 노즐(40)의 사이에서, 제 1 공급관(33A)에, 도금액(35)을 저류 온도보다 고온의 제 1 토출 온도로 가열하는 제 1 가열 수단(60A)이 장착되어 있다. 마찬가지로 탱크용 가열 수단(50)과 제 2 노즐(45)의 사이에서, 제 2 공급관(33B)에, 도금액(35)을 저류 온도보다 고온의 제 2 토출 온도로 가열하는 제 2 가열 수단(60B)이 장착되어 있다. 탱크용 가열 수단(50), 제 1 가열 수단(60A) 및 제 2 가열 수단(60B)에 대해서는, 이후에 상세히 설명한다.
또한 상술한 '저류 온도'는, 도금액(35) 내에서의 자기 반응에 의한 금속 이온의 석출이 진행되는 온도(도금 온도)보다 낮고, 또한 상온보다 높은 소정의 온도로 되어 있다. 또한 '제 1 토출 온도' 및 '제 2 토출 온도'는, 상술한 도금 온도와 동일하거나 혹은 도금 온도보다 높은 소정의 온도로 되어 있다. 본 실시예에 따르면, 이와 같이, 도금액(35)이 2 단계로 도금 온도 이상의 온도로 가열된다.
이 때문에, 도금액(35)이 공급 탱크(31) 내에서 도금 온도 이상의 온도로 가열될 경우에 비해, 공급 탱크(31) 내의 도금액(35) 중에서 환원제의 실활(失活) 또는 성분의 증발을 방지할 수 있다. 이에 의해, 도금액(35)의 수명을 길게 할 수 있다.
또한, 공급 탱크(31)에서 도금액(35)이 상온으로 저류되고, 그 후에 제 1 가열 수단(60A) 및 제 2 가열 수단(60B)에 의해 도금 온도 이상의 온도로 가열될 경우에 비해, 도금액(35)을 작은 에너지로 신속하게 도금 온도 이상의 온도로 가열할 수 있다. 이에 의해, 금속 이온의 석출을 억제할 수 있다.
공급 탱크(31)에는, 도금액(35)의 각종의 성분이 저류되어 있는 복수의 약액 공급원(도시하지 않음)으로부터 각종 약액이 공급되어 있다. 예를 들면, Co 이온을 포함하는 CoSO4 금속염, 환원제(예를 들면, 차아인산 등) 및 첨가제 등의 약액이 공급되어 있다. 이 때, 공급 탱크(31) 내에 저류되는 도금액(35)의 성분이 적절히 조정되도록, 각종 약액의 유량이 조정되고 있다.
(탱크용 가열 수단)
탱크용 가열 수단(50)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 공급 탱크(31)의 근방에서 도금액(35)의 순환 경로를 형성하는 순환관(52)과, 순환관(52)에 장착되고, 도금액(35)을 저류 온도로 가열하는 히터(53)와, 순환관(52)에 삽입되고, 도금액(35)을 순환시키는 펌프(56)를 가지고 있다. 탱크용 가열 수단(50)을 설치함으로써, 공급 탱크(31) 내의 도금액(35)을 공급 탱크(31) 근방에서 순환시키면서 상술한 저류 온도까지 가열할 수 있다.
또한 도 4에 도시한 바와 같이, 순환관(52)에는 제 1 공급관(33A) 및 제 2 공급관(33B)이 접속되어 있다. 도시되는 예에서, 밸브(36)가 개방되고 제 1 밸브(32A) 및 제 2 밸브(32B)가 폐쇄되어 있을 때에는, 히터(53)를 통과한 도금액(35)이 공급 탱크(31)로 되돌려진다. 한편, 밸브(36)가 폐쇄되고, 제 1 밸브(32A) 및 제 2 밸브(32B)가 개방되어 있을 때에는, 히터(53)를 통과한 도금액(35)이 제 1 노즐(40) 및 제 2 노즐(45)에 도달한다.
또한 도 4에 도시한 바와 같이, 순환관(52)에 필터(55)가 삽입되어 있어도 된다. 이에 의해, 도금액(35)을 탱크용 가열 수단(50)에 의해 가열할 시, 도금액(35)에 포함되는 다양한 불순물을 제거할 수 있다. 또한 도 4에 도시한 바와 같이, 순환관(52)에, 도금액(35)의 특성을 모니터하는 모니터 수단(57)이 설치되어 있어도 된다. 모니터 수단(57)은, 예를 들면 도금액(35)의 온도를 모니터하는 온도 모니터, 또는 도금액(35)의 pH를 모니터하는 pH 모니터 등으로 구성되어 있다.
또한 도 4에 도시한 바와 같이, 도금액 공급 기구(30)가, 공급 탱크(31)에 접속되고, 공급 탱크(31)에 저류된 도금액(35) 중의 용존 산소 및 용존 수소를 제거하는 탈기 수단(37)을 더 가지고 있어도 된다. 이 탈기 수단(37)은, 예를 들면 질소 등의 불활성 가스를 공급 탱크(31) 내로 공급하도록 구성되어 있다. 이 경우, 도금액(35) 중에 질소 등의 불활성 가스를 용해시킴으로써, 이미 도금액(35) 중에 용존하고 있는 산소 또는 수소 등의 그 외의 가스를 도금액(35)의 외부로 배출할 수 있다. 도금액(35)으로부터 배출된 산소 또는 수소는, 배기 수단(38)에 의해 공급 탱크(31)로부터 배출된다.
(제 1 가열 수단)
이어서 도 5를 참조하여, 제 1 가열 수단(60A)에 대하여 설명한다. 제 1 가열 수단(60A)은, 탱크용 가열 수단(50)에 의해 저류 온도까지 가열된 도금액(35)을, 제 1 토출 온도까지 더 가열하기 위한 것이다. 이 제 1 가열 수단(60A)은, 도 5에 도시한 바와 같이 소정의 전열 매체를, 제 1 토출 온도, 또는 제 1 토출 온도보다 높은 온도로 가열하는 제 1 온도 매체 공급 수단(61A)과, 제 1 공급관(33A)에 장착되고, 제 1 온도 매체 공급 수단(61A)으로부터의 전열 매체의 열을 제 1 공급관(33A) 내의 도금액(35)에 전도시키는 온도 조절기(62)를 가지고 있다. 또한 도 5에 도시한 바와 같이, 제 1 노즐(40)의 내부에 이르도록 설치되고, 제 1 노즐(40) 내에 위치하는 제 1 공급관(33A)을 통과하는 도금액(35)을 제 1 토출 온도로 유지하기 위한 온도 유지기(65)가 더 설치되어 있어도 된다.
온도 조절기(62)는, 제 1 온도 매체 공급 수단(61A)으로부터 공급되는 온도 조절용의 전열 매체(예를 들면 온수)를 도입하는 공급구(62a)와, 전열 매체를 배출하는 배출구(62b)를 가지고 있다. 공급구(62a)로부터 공급된 전열 매체는, 온도 조절기(62)의 내부의 공간(62c)을 흐르는 동안에 제 1 공급관(33A)과 접촉한다. 이에 의해, 제 1 공급관(33A)을 흐르는 도금액(35)이 제 1 토출 온도까지 가열된다. 도금액(35)의 가열에 이용된 후의 전열 매체는 배출구(62b)로부터 배출된다.
바람직하게는, 온도 조절기(62) 내의 제 1 공급관(33A)은, 도 5에 도시한 바와 같이 나선 형상으로 형성되어 있다. 이에 의해, 전열 매체와 제 1 공급관(33A) 간의 접촉 면적을 크게 할 수 있고, 이에 의해, 전열 매체의 열을 효율 좋게 도금액(35)에 전달할 수 있다.
온도 유지기(65)는, 온도 조절기(62)에 의해 제 1 토출 온도로 가열된 도금액(35)이 제 1 노즐(40)로부터 토출될 때까지의 동안, 도금액(35)의 온도를 유지하기 위한 것이다. 이 온도 유지기(65)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 온도 유지기(65) 내에서 제 1 공급관(33A)에 접촉하도록 연장되는 보온 파이프(65c)와, 제 1 온도 매체 공급 수단(61A)으로부터 공급되는 전열 매체를 보온 파이프(65c)로 도입하는 공급구(65a)와, 전열 매체를 배출하는 배출구(65b)를 가지고 있다. 보온 파이프(65c)는, 제 1 공급관(33A)을 따라 제 1 노즐(40)의 선단부 근방까지 연장되어 있고, 이에 의해, 제 1 노즐(40)의 각 토출구(41)로부터 토출되는 도금액(35)의 온도를 균일하게 제 1 토출 온도로 유지할 수 있다.
보온 파이프(65c)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 제 1 노즐(40)의 내부에서 개방되고, 온도 유지기(65) 내의 공간(65d)과 통하고 있어도 된다. 이 경우, 온도 유지기(65)는, 그 단면 중심에 위치하는 제 1 공급관(33A), 제 1 공급관(33A)의 외주에 열적으로 접촉시켜 설치된 보온 파이프(65c), 및 보온 파이프(65c)의 외주에 위치하는 공간(65d)을 포함하는 삼중 구조(삼중 배관의 구조)를 가지고 있다. 공급구(65a)로부터 공급된 전열 매체는, 제 1 노즐(40)의 선단부에 이르기까지 보온 파이프(65c)를 통하여 도금액(35)을 보온하고, 이 후 온도 유지기(65) 내의 공간(65d)을 통하여 배출구(65b)로부터 배출된다. 공간(65d)을 흐르는 전열 매체는, 보온 파이프(65c)를 흐르는 전열 매체(및 그 내측의 제 1 공급관(33A)을 흐르는 도금액(35))와 온도 유지기(65)의 외측의 분위기를 열적으로 차단하는 작용을 한다. 따라서, 보온 파이프(65c)를 흐르는 전열 매체의 열 손실을 억제하고, 또한 보온 파이프(65c)를 흐르는 전열 매체로부터 제 1 공급관(33A)을 흐르는 도금액(35)에의 열 전달을 효율적으로 행할 수 있다.
또한 도 5에서는, 온도 조절기(62)로 공급되는 전열 매체와 온도 유지기(65)로 공급되는 전열 매체가 모두, 제 1 온도 매체 공급 수단(61A)으로부터 공급되는 전열 매체가 되고 있는 예가 도시되어 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 온도 조절기(62)로 공급되는 전열 매체와 온도 유지기(65)로 공급되는 전열 매체가, 각각 별개의 전열 매체의 공급원으로부터 공급되어도 된다.
(제 2 가열 수단)
이어서 도 6을 참조하여, 제 2 가열 수단(60B)에 대하여 설명한다. 제 2 가열 수단(60B)은, 탱크용 가열 수단(50)에 의해 저류 온도까지 가열된 도금액(35)을, 제 2 토출 온도까지 더 가열하기 위한 것이다. 이 제 2 가열 수단(60B)은, 도 6에 도시한 바와 같이, 소정의 전열 매체를 제 2 토출 온도 또는 제 2 토출 온도보다 높은 온도로 가열하는 제 2 온도 매체 공급 수단(61B)과, 제 2 공급관(33B)에 장착되고, 제 2 온도 매체 공급 수단(61B)으로부터의 전열 매체의 열을 제 2 공급관(33B) 내의 도금액(35)에 전도시키는 온도 조절기(62)를 가지고 있다. 또한 도 6에 도시한 바와 같이, 제 2 노즐(45)의 내부에 이르도록 설치되고, 제 2 노즐(45) 내에 위치하는 제 2 공급관(33B)을 통과하는 도금액(35)을 제 2 토출 온도로 유지하기 위한 온도 유지기(65)가 더 설치되어 있어도 된다.
제 2 가열 수단(60B)은, 전열 매체가 제 2 온도 매체 공급 수단(61B)에 의해, 제 2 토출 온도, 또는 제 2 토출 온도보다 높은 온도로 가열되는 점이 상이할 뿐이며, 그 외의 점은, 도 5에 도시한 제 1 가열 수단(60A)과 대략 동일하다. 도 6에 도시한 제 2 가열 수단(60B)에 관하여, 도 5에 도시한 제 1 가열 수단(60A)과 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여 상세한 설명은 생략한다.
또한 상술한 제 1 가열 수단(60A) 및 제 2 가열 수단(60B)은, 제 1 토출 온도가 제 2 토출 온도보다 높게 되도록 제어 기구(160)에 의해 제어되고 있다. 즉, 제 1 가열 수단(60A) 및 제 2 가열 수단(60B)을 가지는 도금액 공급 기구(30)는, 제 1 노즐(40)로 공급되는 도금액의 온도가 제 2 노즐(45)로 공급되는 도금액의 온도보다 높게 되도록 구성되어 있다. 이에 의해 후술하는 바와 같이, 기판(2) 상의 영역 중 기판(2)의 중심부보다 주연측의 영역에 도달하는 도금액의 온도와 기판의 중심부에 도달하는 도금액의 온도 간에 차가 발생하는 것을 보다 확실히 억제할 수 있다.
(액 배출 기구)
이어서, 기판(2)으로부터 비산한 도금액 또는 세정액 등을 배출하는 액 배출 기구(120, 125, 130)에 대하여, 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 케이싱(101) 내에는 승강 기구(164)에 의해 상하 방향으로 구동되고, 배출구(124, 129, 134)를 가지는 컵(105)이 배치되어 있다. 액 배출 기구(120, 125, 130)는 각각 배출구(124, 129, 134)에 모아지는 액을 배출하는 것으로 되어 있다.
기판(2)으로부터 비산한 처리액은, 종류별로 배출구(124, 129, 134)를 거쳐 액 배출 기구(120, 125, 130)에 의해 배출된다. 예를 들면, 기판(2)으로부터 비산한 CoP 도금액은 도금액 배출 기구(120)로부터 배출되고, 기판(2)으로부터 비산한 Pd 도금액은 도금액 배출 기구(125)로부터 배출되고, 기판(2)으로부터 비산한 세정액 및 린스 처리액은 처리액 배출 기구(130)로부터 배출된다.
(그 외의 구성 요소)
도 2에 도시한 바와 같이, 도금 처리 장치(20)는, 기판(2)의 이면으로 처리액을 공급하는 이면 처리액 공급 기구(145)와, 기판(2)의 이면으로 기체를 공급하는 이면 가스 공급 기구(150)를 더 가지고 있어도 된다.
이상과 같이 구성되는 도금 처리 장치(20)를 복수 포함하는 도금 처리 시스템(1)은, 제어 기구(160)에 설치한 기억 매체(161)에 기록된 각종의 프로그램에 따라 제어 기구(160)로 구동 제어된다. 이에 의해, 기판(2)에 대한 다양한 처리가 행해진다. 여기서 기억 매체(161)는, 각종의 설정 데이터 또는 후술하는 도금 처리 프로그램 등의 각종의 프로그램을 저장하고 있다. 기억 매체(161)로서는, 컴퓨터로 판독 가능한 ROM 또는 RAM 등의 메모리, 또는 하드 디스크, CD-ROM, DVD-ROM 또는 플렉시블 디스크 등의 디스크 형상 기억 매체 등의 공지의 것이 사용될 수 있다.
(도금 처리 방법)
본 실시예에서, 도금 처리 시스템(1) 및 도금 처리 장치(20)는, 기억 매체(161)에 기록된 도금 처리 프로그램에 따라 기판(2)에 도금 처리를 실시하도록 구동 제어된다. 이하의 설명에서는, 먼저 하나의 도금 처리 장치(20)에서 기판(2)에 Pd 도금 처리를 치환 도금에 의해 실시하고, 이 후, Co 도금 처리를 화학 환원 도금에 의해 실시하는 방법에 대하여, 도 8 및 도 9a ~ 도 9e를 참조하여 설명한다.
(기판 반입 공정 및 기판 수취 공정)
먼저, 기판 반입 공정 및 기판 수입 공정이 실행된다. 우선, 기판 반송 유닛(13)의 기판 반송 장치(14)를 이용하여, 1 매의 기판(2)을 기판 전달실(11)로부터 하나의 도금 처리 장치(20)로 반입한다. 도금 처리 장치(20)에서는 먼저 컵(105)이 소정 위치까지 강하된다. 이어서, 반입된 기판(2)이 웨이퍼 척(113)에 의해 지지된다. 이 후, 배출구(134)와 기판(2)의 외주 단부 가장자리가 대향하는 위치까지 컵(105)이 승강 기구(164)에 의해 상승된다.
(세정 공정)
이어서 린스 처리, 전세정 처리 및 그 후의 린스 처리를 포함하는 세정 공정이 실행된다(S301). 먼저, 린스 처리액 공급 기구(78)의 밸브(78a)가 열리고, 이에 의해 린스 처리액이 기판(2)의 표면으로 제 3 노즐(70)의 토출구(72)를 거쳐 공급된다. 이어서, 전세정 처리가 실행된다. 먼저, 세정 처리액 공급 기구(77)의 밸브(77a)가 열리고, 이에 의해 세정 처리액이 기판(2)의 표면으로 제 3 노즐(70)의 토출구(72)를 거쳐 공급된다. 이 후, 상술한 경우와 마찬가지로 하여 린스 처리액이 기판(2)의 표면으로 제 3 노즐(70)의 토출구(72)를 거쳐 공급된다. 처리 후의 린스 처리액 또는 세정 처리액은, 컵(105)의 배출구(134) 및 처리액 배출 기구(130)를 거쳐 폐기된다. 또한 세정 공정(S301) 및 이하의 각 공정 모두에서도, 특별히 언급하지 않는 이상, 기판(2)은 기판 회전 보지 기구(110)에 의해 제 1 회전 방향(R1)으로 회전되고 있다.
(Pd 도금 공정)
이어서, Pd 도금 공정이 실행된다(S302). 이 Pd 도금 공정은, 전세정 공정 후의 기판(2)이 건조되어 있지 않은 상태의 동안에, 치환 도금 처리 공정으로서 실행된다. 이와 같이, 기판(2)이 건조되어 있지 않은 상태에서 치환 도금 처리 공정을 실행함으로써, 기판(2)의 피도금면의 구리 등이 산화되어 양호하게 치환 도금 처리할 수 없게 되는 것을 방지할 수 있다.
Pd 도금 공정에서는, 우선 배출구(129)와 기판(2)의 외주 단부 가장자리가 대향하는 위치까지 컵(105)을 승강 기구(164)에 의해 하강시킨다. 이어서, 도금액 공급 기구(76)의 밸브(76a)가 열리고, 이에 의해 Pd를 포함하는 도금액이, 기판(2)의 표면에 제 3 노즐(70)의 토출구(71)를 거쳐 원하는 유량으로 토출된다. 이에 의해, 기판(2)의 표면에 Pd 도금이 실시된다. 처리 후의 도금액은 컵(105)의 배출구(129)로부터 배출된다. 배출구(129)로부터 배출된 도금액은, 배출 기구(125)를 개재하여 회수되어 재이용되거나 혹은 폐기된다.
(린스 처리 공정)
이어서, Co 도금 공정에 앞서 실시되는 전처리로서 예를 들면 린스 처리 공정이 실행된다(S303). 이 린스 처리 공정(S303)에서는, 전처리액으로서 예를 들면 린스 처리액이 기판(2)의 표면으로 공급된다.
(Co 도금 공정)
이 후, 상술한 공정(S301 ~ S303)이 실행된 것과 동일한 도금 처리 장치(20)에서, Co 도금 공정이 실행된다(S304). 이 Co 도금 공정(S304)은 화학 환원 도금 처리 공정으로서 실행된다. 이 Co 도금 공정(S304)은, 도 8에 도시한 바와 같이 액 치환 공정(S305)(제 1 공정)과, 인큐베이션 공정(S306)(제 2 공정)과, 도금막 성장 공정(S307)(제 3 공정)을 포함하고 있다.
또한 Co 도금 공정에서, 석출함으로써 도금층을 형성하는 원소가 Co에 한정되지는 않고, 그 외의 원소가 동시에 석출되어도 된다. 예를 들면, Co 도금 공정에서 이용되는 도금액에, Co의 이온뿐 아니라 그 외의 원소의 이온이 포함될 경우, Co와 동시에 그 외의 원소가 석출되어도 된다. 여기서는, 도금액에 Co의 이온 및 P의 이온이 포함되어 있고, 이 때문에, Co뿐 아니라 P도 포함하는 도금층(CoP)이 형성되는 경우에 대하여 설명한다. 또한 이하의 설명에서는, 도금층에 Co 이외의 원소가 포함될 경우라도, Co 도금 공정에 의해 얻어지는 도금층을 'Co 도금층'이라 칭한다.
상술한 공정(S305 ~ S307) 중 액 치환 공정(S305)은, 상술한 린스 처리 공정(S303)에서 기판(2)으로 공급된 린스 처리액을, CoP를 형성하는 도금액(35)에 의해 치환하는 공정이다. 또한 인큐베이션 공정(S306)은, 액 치환 공정(S305) 후, 후술하는 Pd 도금층(83) 상의 전역에 걸쳐 초기의 Co 도금층(84)을 형성하는 공정이다. 또한 초기의 Co 도금층(84)이란, 두께가 수십 nm 이하의 Co 도금층(84)이다. 또한 도금막 성장 공정(S307)은, 인큐베이션 공정(S306)에 의해 형성된 초기의 Co 도금층(84) 상에서 도금 반응을 더 진행시켜, 충분한 두께 예를 들면 백 nm 이상의 두께를 가지는 Co 도금층(84)을 형성하는 공정이다.
이하에, Co 도금 공정에 대하여 도 9a ~ 도 9e를 참조하여 상세히 설명한다. 도 9a는, Pd 도금 공정(S302) 및 린스 처리 공정(S303)이 실시된 후의 기판(2)을 도시한 도이다. 도 9a에 도시한 바와 같이, 기판(2)은, 유기 화합물 등으로 이루어지는 절연층(81)과, 구리 등으로 이루어지는 배선(82)과, 배선(82)을 덮도록 형성된 Pd 도금층(83)을 가지고 있다. 또한 기판(2) 상에는, 린스 처리 공정(S303)에 의해 공급된 린스 처리액(79)이 존재하고 있다. 또한 Co 도금 공정(S304)의 각 공정(S305, S306, S307)에서, 특별히 언급하지 않는 이상, 제 2 노즐(45)의 토출구(46)는 제 1 노즐(40)의 각 토출구(41)보다 기판(2)의 중심부에 근접하도록 위치하고 있다.
먼저 도 9b에 도시한 바와 같이, 제 1 가열 수단(60A)에 의해 제 1 토출 온도로 가열된 도금액(35)을, 기판(2)의 표면을 향해 제 1 노즐(40)의 각 토출구(41)로부터 토출한다. 또한, 제 2 가열 수단(60B)에 의해 제 2 토출 온도로 가열된 도금액(35)을, 기판(2)의 표면을 향해 제 2 노즐(45)의 토출구(46)로부터 토출한다. 이 중 제 1 노즐(40)의 각 토출구(41)로부터 토출된 도금액(35)은, 도 9b에 도시한 바와 같이, 기판(2) 상의 영역 중 기판(2)의 반경 방향에서의 소정 범위 내의 영역에 도달한다. 또한 제 2 노즐(45)의 토출구(46)로부터 토출된 도금액(35)은, 기판(2)의 대략 중심부에 도달한다.
(액 치환 공정)
제 1 노즐(40) 및 제 2 노즐(45)을 이용하여 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출함으로써, 도 9b에 도시한 바와 같이, 기판(2) 상에 존재하고 있던 린스 처리액(79)이, CoP를 형성하는 도금액(35)에 의해 치환된다. 즉, 상술한 액 치환 공정(S305)이 완료된다. 액 치환 공정(S305)에 요하는 시간은, 기판(2)의 치수 또는 도금액(35)의 유량에 따라 상이하지만, 예를 들면 1 초 ~ 2 분 정도로 되어 있다.
(인큐베이션 공정)
이어서 제 1 노즐(40) 및 제 2 노즐(45)을 이용하여 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출한다. 이에 의해, 도 9c에 도시한 바와 같이, Pd 도금층(83) 상에 초기의 Co 도금층(84)이 부분적으로 형성된다. 또한 기판(2)을 향해 도금액(35)을 계속 토출하면, 도 9d에 도시한 바와 같이, Pd 도금층(83) 상의 전역에 걸쳐 초기의 Co 도금층(84)이 형성된다. 즉, 상술한 인큐베이션 공정(S306)이 완료된다.
(도금막 성장 공정)
이어서 제 1 노즐(40) 및 제 2 노즐(45)을 이용하여 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출한다. 이에 의해, 도 9e에 도시한 바와 같이, Pd 도금층(83) 상의 Co 도금층(84)의 두께가, 소정의 두께 예를 들면 1 μm에 도달한다. 즉, 상술한 도금막 성장 공정(S307)이 완료된다.
또한 Co 도금 공정(S304)에서는, 배출구(124)와 기판(2)의 외주 단부 가장자리가 대향하는 위치까지 컵(105)이 승강 기구(164)에 의해 하강되어 있다. 이 때문에, 처리 후의 도금액(35)은 컵(105)의 배출구(124)로부터 배출된다. 배출된 처리 후의 도금액(35)은, 배출 기구(120)를 개재하여 회수되어 재이용되거나 혹은 폐기된다.
(세정 공정)
이어서, Co 도금 처리가 실시된 기판(2)의 표면에 대하여 린스 처리, 후세정 처리 및 그 후의 린스 처리를 포함하는 세정 공정(S308)이 실행된다. 이 세정 공정(S308)은 상술한 세정 공정(S301)과 대략 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
(건조 공정)
이 후, 기판(2)을 건조시키는 건조 공정이 실행된다(S309). 예를 들면, 턴테이블(112)을 회전시킴으로써, 기판(2)에 부착되어 있는 액체가 원심력에 의해 외방으로 비산하고, 이에 의해 기판(2)이 건조된다. 즉, 턴테이블(112)이, 기판(2)의 표면을 건조시키는 건조 기구로서의 기능을 구비하고 있어도 된다.
이와 같이 하여, 하나의 도금 처리 장치(20)에서, 기판(2)의 표면에 대하여 먼저 Pd 도금이 치환 도금에 의해 실시되고, 이어서 Co 도금이 화학 환원 도금에 의해 실시된다.
이 후, 기판(2)은, Au 도금 처리용의 다른 도금 처리 장치(20)로 반송되어도 된다. 이 경우, 다른 도금 처리 장치(20)에서, 기판(2)의 표면에 치환 도금에 의해 Au 도금 처리가 실시된다. Au 도금 처리의 방법은, 도금액 및 세정액이 상이한 점 이외는 Pd 도금 처리를 위한 상술한 방법과 대략 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
(온도에 기인하는 본 실시예의 작용 효과)
여기서 본 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이, 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출하는 토출 기구(21)는, 기판(2)의 반경 방향을 따라 배열된 복수의 토출구(41)를 포함하는 제 1 노즐(40)과, 제 1 노즐(40)의 각 토출구(41)보다 기판(2)의 중심부에 근접하도록 위치할 수 있는 토출구(46)를 포함하는 제 2 노즐(45)을 가지고 있다. 이 때문에, 제 2 노즐(45)에 의해 기판(2)의 중심부로 도금액(35)을 공급할 수 있고, 또한 제 1 노즐(40)에 의해, 기판(2) 상의 영역 중 기판(2)의 중심부보다 주연측에 있는 소정 영역으로 도금액(35)을 직접 공급할 수 있다. 이 때문에, 기판(2)의 중심부를 경유한 도금액(35)만이 상기 소정 영역에 도달할 경우에 비해, 상기 소정 영역에 도달하는 도금액(35)의 온도를 높게 할 수 있다. 이에 의해, 기판(2)의 중심부에서의 도금액(35)의 반응 조건과 기판(2)의 주연부에서의 도금액(35)의 반응 조건 간에 차가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 기판(2)에 형성되는 Co 도금층(84)의 두께를 기판(2)의 전역에 걸쳐 대략 균일하게 할 수 있다.
그런데 본 실시예에 따른 도금 처리 방법에서는, 상술한 바와 같이 도금 처리 동안, 기판(2)이 기판 회전 보지 기구(110)에 의해 회전되고 있다. 이 때문에, 기판(2) 상의 영역 중 기판(2)의 중심부보다 주연측에 위치하는 소정 영역에는, 제 1 노즐(40)로부터 직접 공급된 도금액(35)뿐 아니라, 제 2 노즐(45)로부터 토출된 도금액(35)으로서, 기판(2)의 중심부를 경유한 도금액(35)도 도달하는 것이 상정된다. 이 경우, 제 1 노즐(40)로부터 당해 소정 영역으로 직접 공급된 도금액(35)과 기판(2)의 중심부를 경유한 도금액(35)이 혼합되고, 이에 의해, 당해 소정 영역에서의 도금액(35)의 온도가, 제 1 노즐(40)로부터 토출될 시의 도금액(35)의 온도(제 1 토출 온도)보다 낮아지는 것이 상정된다.
여기서 본 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이, 도금액 공급 기구(30)는, 제 1 노즐(40)로 공급되는 도금액의 온도(제 1 토출 온도)가 제 2 노즐(45)로 공급되는 도금액의 온도(제 2 토출 온도)보다 높게 되도록 구성되어 있다. 이 때문에, 상기 소정 영역에서 제 1 노즐(40)로부터의 도금액(35)과 제 2 노즐(45)로부터의 도금액(35)이 혼합될 경우라도, 혼합된 도금액(35)의 온도와 제 2 노즐(45)로부터 기판(2)의 중심부에 도달하는 도금액(35)의 온도(제 2 토출 온도) 간에 차가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 기판(2)에 형성되는 Co 도금층(84)의 두께를, 기판(2)의 전역에 걸쳐 보다 확실히 대략 균일하게 할 수 있다.
또한 기판(2)의 주연부에는, 제 1 노즐(40)의 토출구(41)로부터 직접 공급되는 도금액(35), 및 기판(2)의 중심부를 경유한, 제 2 노즐(45)로부터의 도금액(35)뿐 아니라, 기판(2)의 그 외의 영역을 경유한, 제 1 노즐(40)의 그 외의 토출구(41)로부터의 도금액도 도달하는 것이 상정된다. 따라서, 혼합에 의해 도금액(35)의 온도가 낮아진다고 하는 현상은, 기판(2)의 주연부에서 가장 현저해진다고 상정된다. 이 때문에 바람직하게는, 제 1 노즐(40)의 각 토출구(41)는, 기판(2)의 주연부 근방으로 도금액(35)을 직접 공급하도록 구성되어 있다. 이에 의해, 기판(2)의 중심부 또는 중심부 근방에서의 도금액(35)의 반응 조건과 기판(2)의 주연부에서의 도금액(35)의 반응 조건 간에 차가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 기판(2)에 형성되는 Co 도금층(84)의 두께를 기판(2)의 전역에 걸쳐 보다 확실히 대략 균일하게 할 수 있다.
(토출 각도에 기인하는 본 실시예의 작용 효과)
또한 본 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이, 제 2 노즐(45)의 토출구(46)는, 기판(2)의 법선 방향(N)으로부터 경사진 경사 방향(S1)을 따라 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출하도록 구성된 경사 토출구(46a)를 포함하고 있다. 또한, 경사 토출구(46a)의 경사 방향(S1)은, 기판(2)의 제 1 회전 방향(R1)에 대응하고 있다. 이 때문에, 기판(2)의 중심부에 도달한 도금액(35)이 기판(2)에 주는 충격을 약하게 할 수 있다. 이에 의해, 기판(2)의 중심부 또는 중심부 근방에서 상술한 인큐베이션 공정(S306) 및 도금막 성장 공정(S307)이 저해되는 것을 방지할 수 있다.
이어서, 토출구(46)가 경사 토출구(46a)를 포함하는 것의 효과를, 비교예와 비교하여 설명한다. 도 10은, 기판(2)의 법선 방향(N)을 따라 기판(2)의 중심부를 향해 도금액(35)을 토출하도록 구성된 수직 토출구(101)를 가지는 노즐(100)을 이용하여 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출할 경우를 도시한 도이다. 도 10에 도시한 비교예에서는, 도금액(35)의 이동 속도의 성분이 모두 수직 방향에서의 성분으로 되어 있다. 이 때문에, 본 실시예의 경우에 비해, 기판(2)의 중심부에 도달한 도금액(35)이 기판(2)에 주는 충격이 커져 있다. 이 경우, 기판(2)의 중심부 또는 중심부 근방에서, 기판(2) 상에 존재하는 도금액(35)의 상태가 불안정해지는 것이 상정된다. 예를 들면 도 10에 도시한 바와 같이, 기판(2)의 중심부 또는 중심부 근방에서, 기판(2) 상에 존재하는 도금액(35)의 양이 적어지거나, 도금액(35)의 유동이 격심해지는 것이 상정된다.
일반적으로, 화학 환원 타입의 도금액(35)에서는, 도금액(35) 중의 환원제가 기판(2)의 Pd 도금층(83)에 대하여 전자를 방출하고, 이 전자를 Pd 도금층(83) 상에서 금속 이온(예를 들면 Co 이온)이 수취함으로써, Pd 도금층(83) 상에 금속(Co)이 석출된다. 이 경우, 도금액(35)과 Pd 도금층(83)의 사이에는, 전자의 수수를 행하기 위한 어떠한 층이 형성되는 것이 상정된다. 예를 들면, 계면에 양음의 하전 입자가 쌍을 형성하여 층 형상으로 배열됨으로써 형성되는 전기 이중층이 형성되는 것이 상정된다. 이 경우, 전자의 수수를 신속히 실시하기 위해서는, 전자의 수수를 행하기 위한 층을 안정적으로 유지하는 것이 중요해진다.
여기서 상술한 비교예에 따르면, 기판(2)의 중심부 또는 중심부 근방에서, 기판(2) 상에 존재하는 도금액(35)의 상태가 불안정해져 있다. 이 경우, 전자의 수수를 행하기 위한 층이 불안정해지고, 그 결과 전자의 수수의 속도가 작아진다, 혹은 전자의 수수가 행해지지 않게 되는 것이 상정된다. 이 때문에 비교예에 따르면, 기판(2)의 중심부 또는 중심부 근방에 형성되는 Co 도금층(84)의 두께가, 기판의 그 외의 영역에 형성되는 Co 도금층(84)의 두께에 비해 얇아지는 것이 상정된다. 혹은, 기판(2)의 중심부에 Co 도금층(84)이 형성되지 않게 되는 것이 상정된다.
이에 대하여 본 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이, 경사 토출구(46a)를 이용하여 기판(2)의 중심부를 향해 도금액(35)을 토출함으로써, 기판(2)의 중심부에 도달한 도금액(35)이 기판(2)에 주는 충격을 약하게 할 수 있다. 이에 의해, 전자의 수수를 행하기 위한 층을 안정적으로 유지할 수 있고, 이 때문에, 도금액(35)과 Pd 도금층(83)의 사이에서의 전자의 수수를 신속히 실시시킬 수 있다. 이에 의해, 기판(2)의 중심부에 형성되는 Co 도금층(84)의 두께가, 기판의 그 외의 영역에 형성되는 Co 도금층(84)의 두께에 비해 얇아지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 경사 토출구(46a)를 이용함으로써, 도금액(35)의 토출 유량을 저감시키지 않고, 도금액(35)이 기판(2)에 주는 충격을 약하게 할 수 있다.
(도금액 공급 기구의 변형예)
또한 본 실시예에서, 도금액 공급 기구(30)가, 도금액(35)을 저류하는 공급 탱크(31)와, 공급 탱크(31) 내의 도금액(35)을 저류 온도로 가열하는 탱크용 가열 수단(50)과, 공급 탱크(31)의 도금액(35)을 제 1 노즐(40)로 공급하는 제 1 공급관(33A)과, 제 1 공급관(33A)에 장착되고, 제 1 노즐(40)로 공급되는 도금액(35)을 제 1 토출 온도로 가열하는 제 1 가열 수단(60A)과, 공급 탱크(31)의 도금액(35)을 제 2 노즐(45)로 공급하는 제 2 공급관과(33B), 제 2 공급관(33B)에 장착되고, 제 2 노즐(45)로 공급되는 도금액(35)을 제 2 토출 온도로 가열하는 제 2 가열 수단(60B)을 가지는 예를 나타냈다. 그러나 이에 한정되지 않고, 제 1 노즐(40)로 공급되는 도금액(35)의 온도가 제 2 노즐(45)로 공급되는 도금액(35)의 온도보다 높아진다고 하는 것이 실현되는 한에서, 도금액 공급 기구(30)의 다양한 구성이 채용될 수 있다.
예를 들면 도금액 공급 기구(30)에서, 공급 탱크(31) 내의 도금액(35)을 저류 온도로 가열하는 탱크용 가열 수단(50)이 설치되어 있지 않아도 된다. 이 경우, 상온의 도금액(35)이 제 1 가열 수단(60A) 및 제 2 가열 수단(60B)에 도달한다. 그리고, 제 1 가열 수단(60A)에 의해 도금액(35)이 제 1 토출 온도로 가열되고, 또한 제 2 가열 수단(60B)에 의해 도금액(35)이 제 2 토출 온도로 가열된다.
또한 도금액 공급 기구(30)에서, 제 2 가열 수단(60B)이 설치되어 있지 않아도 된다. 이 경우, 탱크용 가열 수단(50)에 의해 실현되는 상술한 저류 온도가, 도금 온도보다 높게 되도록 설정된다. 즉, 탱크용 가열 수단(50)에 의해, 공급 탱크(31) 내의 도금액(35)이 도금 온도보다 높은 온도로 가열된다. 이에 의해, 제 2 노즐(45)로부터 토출되는 도금액(35)의 온도를, 도금 온도와 동일하거나 혹은 도금 온도보다 높은 소정의 온도로 할 수 있다. 또한, 제 1 가열 수단(60A)에 의해, 제 1 노즐(40)로 공급되는 도금액(35)의 온도를 제 2 노즐(45)로 공급되는 도금액(35)의 온도보다 높게 할 수 있다.
또는 도 11에 도시한 바와 같이, 도금액 공급 기구(30)가, 도금액(35)을 저류하는 제 1 공급 탱크(31A) 및 제 2 공급 탱크(31B)와, 제 1 공급 탱크(31A)의 도금액(35)을 제 1 노즐(40)로 공급하는 제 1 공급관(33A)과, 제 2 공급 탱크(31B)의 도금액(35)을 제 2 노즐(45)로 공급하는 제 2 공급관(33B)과, 제 1 공급 탱크(31A) 내의 도금액(35)을 제 1 저류 온도로 가열하는 탱크용 제 1 가열 수단(50A)과, 제 2 공급 탱크(31B) 내의 도금액(35)을 제 2 저류 온도로 가열하는 탱크용 제 2 가열 수단(50B)을 가지고 있어도 된다. 여기서 제 1 탱크용 가열 수단(50A) 및 탱크용 가열 수단(50B)은 목표 온도가 상이할 뿐이며, 그 외의 점은 도 4에 도시한 상술한 탱크용 가열 수단(50)과 대략 동일하다. 도 11에 도시한 제 1 탱크용 가열 수단(50A) 및 탱크용 가열 수단(50B)에 관하여, 도 4에 도시한 탱크용 가열 수단(50)과 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여 상세한 설명은 생략한다.
도 11에 도시한 변형예에서는, 상술한 제 1 저류 온도가 제 2 저류 온도보다 높게 되도록, 탱크용 제 1 가열 수단(50A) 및 상기 탱크용 제 2 가열 수단(50B)이 제어 기구(160)에 의해 제어된다. 또한 제 1 저류 온도 및 제 2 저류 온도는, 상술한 도금 온도보다 높게 되도록 설정되어 있다. 이 때문에, 제 1 노즐(40) 및 제 2 노즐(45)로 공급되는 도금액(35)의 온도를 도금 온도보다 높게 할 수 있고, 또한 제 1 노즐(40)로 공급되는 도금액(35)의 온도를 제 2 노즐(45)로 공급되는 도금액(35)의 온도보다 높게 할 수 있다.
또한 도 11에 도시한 변형예에서 일점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 도금액 공급 기구(30)가 제 1 가열 수단(60A) 및 제 2 가열 수단(60B)을 더 포함하고 있어도 된다. 이 경우 도금액(35)은, 도 4에 도시한 형태의 경우와 마찬가지로, 탱크용 가열 수단(50A, 50B)과 가열 수단(60A, 60B)에 의해 2 단계로 가열된다. 이 때문에, 각 제 1 공급 탱크(31A) 및 제 2 공급 탱크(31B)에 저류되어 있는 도금액(35)의 온도를, 도금 온도보다 낮은 온도로 할 수 있다. 이에 의해, 제 1 공급 탱크(31A) 내 및 제 2 공급 탱크(31B) 내에서 도금액(35) 중의 환원제의 실활 또는 성분의 증발이 일어나는 것을 억제할 수 있고, 이에 의해, 도금액(35)의 수명이 짧아지는 것을 방지할 수 있다.
(제 2 노즐의 변형예)
또한 본 실시예에서, 제 2 노즐(45)의 토출구(46)가, 기판(2)의 법선 방향(N)으로부터 경사진 경사 방향(S1)을 따라 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출하도록 구성된 경사 토출구(46a)를 포함하는 예를 나타냈다. 그러나 이에 한정되지 않고, 제 2 노즐(45)의 토출구(46)는, 기판(2)의 법선 방향(N)을 따라 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출하도록 구성된 수직 토출구(46b)를 더 포함하고 있어도 된다. 도 12는, 수직 토출구(46b)를 더 포함하는 토출구(46)를 가지는 제 2 노즐(45)을 도시한 평면도이며, 도 13은, 도 12에 도시한 제 2 노즐(45)을 XIII-XIII 방향에서 본 단면도이다.
도 13에 도시한 바와 같이, 수직 토출구(46b)는, 기판(2)의 법선 방향(N)에 평행한 방향(S2)을 따라 도금액(35)을 토출하는 것이다. 도 13에 도시한 예에서, 경사 토출구(46a)에는 경사 토출구용의 제 2 공급관(33B(1))이 접속되어 있고, 수직 토출구(46b)에는 수직 토출구용의 제 2 공급관(33B(2))이 접속되어 있다. 또한 도시는 하지 않지만, 경사 토출구용의 제 2 공급관(33B(1)) 및 수직 토출구용의 제 2 공급관(33B(2))과 제 2 공급관(33B)의 사이에는, 제 2 공급관(33B) 내의 도금액(35)을 경사 토출구용의 제 2 공급관(33B(1)) 또는 수직 토출구용의 제 2 공급관(33B(2)) 중 어느 일방에 선택적으로 공급하는 폐쇄 수단이 설치되어 있다. 이 폐쇄 수단은 제어 기구(160)에 의해 제어되고 있다. 따라서, 제어 기구(160)에 의해 폐쇄 수단을 제어함으로써, 경사 토출구(46a) 또는 수직 토출구(46b) 중 어느 일방으로의 도금액(35)의 공급을 정지할 수 있다. 즉, 폐쇄 수단은, 경사 토출구(46a) 또는 수직 토출구(46b) 중 어느 일방을 제어 기구(160)로부터의 제어에 기초하여 폐쇄할 수 있다.
제 2 노즐(45)의 토출구(46)가 상술한 수직 토출구(46b)를 더 포함할 경우, 경사 토출구(46a)와 수직 토출구(46b)를 상황에 따라 구분하여 사용함으로써, 이하의 효과를 얻을 수 있다. 예를 들면 상술한 액 치환 공정(S305)에서는, 제 2 노즐(45)의 수직 토출구(46b)를 이용하여 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출한다. 한편, 상술한 인큐베이션 공정(S306) 및 도금막 성장 공정(S307)에서는, 제 2 노즐(45)의 경사 토출구(46a)를 이용하여 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출한다. 이 때문에, 액 치환 공정(S305)에서는, 기판(2)에 도달한 도금액(35)이 기판(2)에 주는 충격을 강하게 할 수 있고, 이에 의해, 기판(2) 상의 린스 처리액이 도금액(35)으로 치환되는 것을 촉진할 수 있다. 또한 인큐베이션 공정(S306) 및 도금막 성장 공정(S307)에서는, 상술한 본 실시예의 경우와 마찬가지로, 기판(2)에 도달한 도금액(35)이 기판(2)에 주는 충격을 약하게 할 수 있다. 이에 의해, 초기의 Co 도금층(84)이 형성되는 것, 및 Co 도금층(84)이 성장하는 것이 충격에 의해 저해되는 것을 방지할 수 있다.
(제 1 노즐의 변형예)
또한 본 실시예에서, 제 1 노즐(40)이, 기판(2)의 반경 방향을 따라 배열된 복수의 토출구(41)를 포함하는 예를 나타냈다. 그러나, 기판(2) 상의 영역 중 기판(2)의 반경 방향에서의 소정 범위 내의 영역에 대하여 제 1 노즐(40)이 도금액(35)을 직접 공급할 수 있는 한에서, 제 1 노즐(40)의 구체적인 형태가 한정되지는 않는다. 예를 들면 도 14에 도시한 바와 같이, 제 1 노즐(40)은, 기판(2)의 반경 방향을 따라 연장되는 슬릿 형상의 토출구(42)를 포함하고 있어도 된다. 혹은 도시는 하지 않지만, 독립한 복수의 노즐을 기판(2)의 반경 방향을 따라 배열함으로써 제 1 노즐(40)이 구성되어 있어도 된다.
또한 제 2 노즐(45)의 경사 토출구(46a)의 경우와 마찬가지로, 제 1 노즐(40)에서도, 토출구(41) 또는 토출구(42)가, 기판(2)의 법선 방향(N)으로부터 경사진 경사 방향을 따라 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출하도록 구성되어 있어도 된다. 이에 의해, 제 1 노즐(40)로부터 토출된 도금액(35)이 기판(2)에 충돌할 시의 충격을 약하게 할 수 있다. 이에 의해, 인큐베이션 공정(S306) 및 도금막 성장 공정(S307) 시, 도금액(35)과 Pd 도금층(83)의 사이에서 전자의 수수를 행하기 위한 층을 보다 안정적으로 유지할 수 있다.
(제어 방법의 제 1 변형예)
또한 본 실시예에서, 제 2 노즐(45)의 토출구(46)가 제 1 노즐(40)의 각 토출구(41)보다 기판(2)의 중심부에 근접하도록 위치하고 있는 상태에서, 제 2 노즐(45)이 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출하는 예를 나타냈다. 그러나 이에 한정되지 않고, 제 2 노즐(45)이 중심 위치로부터 주연 위치로 이동하고 있는 동안에 제 2 노즐(45)이 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출하도록, 제어 기구(160)가 제 2 노즐(45) 및 암(49)을 제어해도 된다.
도 15a 및 도 15b는, 상술한 액 치환 공정(S305)에서, 제 2 노즐(45)이 중심 위치로부터 주연 위치로 이동하고 있는 동안에 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출하는 예를 도시한 도이다. 도 15b에서, 중심 위치로부터 주연 위치를 향하는 방향이 화살표(D1)에 의해 나타나 있다. 이 경우, 먼저 도 15a에 도시한 바와 같이, 중심 위치에서, 제 2 노즐(45)이 기판(2)의 중심부를 향해 도금액(35)을 토출한다. 이어서 도 15b에 도시한 바와 같이, 제 2 노즐(45)이 중심 위치로부터 주연 위치로 이동하고 있는 동안에, 제 2 노즐(45)이 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출한다. 이에 의해, 도 15a 및 도 15b에 도시한 바와 같이, 기판(2)의 중심부로부터 주연부를 향하는 방향에서 기판(2) 상의 린스 처리액(79)이 순차적으로 도금액(35)으로 치환된다.
그런데, 중심 위치로부터 주연 위치로 이동하고 있는 동안에 제 2 노즐(45)이 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출할 경우, 토출되는 도금액(35)의 속도 성분에, 제 2 노즐(45)의 이동 속도에 대응하는 속도 성분으로서, 기판(2)의 중심부로부터 주연부를 향하는 수평 방향의 속도 성분이 포함되게 된다. 이 때문에, 기판(2)의 주연부를 향해 도금액(35)이 린스 처리액(79)을 미는 힘을 강하게 할 수 있고, 이에 의해, 기판(2) 상의 린스 처리액(79)을 보다 효율적으로 도금액(35)으로 치환할 수 있다.
(제어 방법의 제 2 변형예)
또한 상술한 제어 방법의 제 1 변형예에서, 제 2 노즐(45)이 중심 위치로부터 주연 위치로 이동하고 있는 동안에 제 2 노즐(45)이 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출하도록, 제어 기구(160)에 의해 제 2 노즐(45) 및 암(49)이 제어되는 예를 나타냈다. 그러나 이에 한정되지 않고, 제 2 노즐(45)이 주연 위치로부터 중심 위치로 이동하고 있는 동안에 제 2 노즐(45)이 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출하도록, 제어 기구(160)에 의해 제 2 노즐(45) 및 암(49)을 제어해도 된다.
도 16a 및 도 16b는, 상술한 인큐베이션 공정(S306)에서, 제 2 노즐(45)이 주연 위치로부터 중심 위치로 이동하고 있는 동안에 제 2 노즐(45)이 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출하는 예를 도시한 도이다. 도 16a 및 도 16b에서, 주연 위치로부터 중심 위치를 향하는 방향이 화살표(D2)에 의해 나타나 있다.
그런데, 제 2 노즐(45)이 주연 위치로부터 중심 위치로 이동하고 있는 동안에 제 2 노즐(45)이 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출할 경우, 토출되는 도금액의 속도 성분에, 제 2 노즐(45)의 이동 속도에 대응하는 속도 성분으로서, 기판(2)의 주연부로부터 중심부를 향하는 수평 방향의 속도 성분이 포함되게 된다. 한편, 기판(2)은 기판 회전 보지 기구(110)에 의해 회전되고 있다. 이 때문에, 기판(2) 상에 이미 존재하고 있는 도금액(35)은, 원심력에 기초하여, 기판(2)의 중심부로부터 주연부를 향해 이동하고 있다고 상정된다. 즉, 제 2 노즐(45)로부터 기판(2)을 향해 토출되는 도금액(35)의 수평 방향에서의 속도 성분과, 기판(2) 상에 이미 존재하고 있는 도금액(35)의 수평 방향에서의 속도 성분은 상반되는 것이다. 이 경우 도 16a 및 도 16b에 도시한 바와 같이, 제 2 노즐(45)로부터 토출된 도금액(35)과 기판(2) 상에 이미 존재하는 도금액(35)이 충돌하고, 이에 의해 도금액(35)의 흐름이 정체되고, 그 결과, 기판(2) 상에 도금액(35)의 액 축적 부분(35a)이 형성되는 것이 상정된다. 본 변형예에 따르면, 이러한 액 축적 부분(35a)을 형성함으로써, 전자의 수수를 행하기 위한 층을 보다 안정적으로 유지할 수 있고, 이에 의해, 도금액(35)과 Pd 도금층(83)의 사이에서의 전자의 수수를 보다 신속히 실시시킬 수 있다. 이에 의해, Pd 도금층(83) 상에 초기의 Co 도금층(84)이 형성되는 것을 촉진할 수 있다.
또한 본 변형예에서는, 인큐베이션 공정(S306)에서, 제 2 노즐(45)이 주연 위치로부터 중심 위치로 이동하고 있는 동안에 제 2 노즐(45)이 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출하는 예를 나타냈다. 그러나 이에 한정되지 않고, 상술한 도금막 성장 공정(S307)에서도, 제 2 노즐(45)이 주연 위치로부터 중심 위치로 이동하고 있는 동안에 제 2 노즐(45)이 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출하도록, 제어 기구(160)에 의해 제 2 노즐(45) 및 암(49)을 제어해도 된다. 이에 의해, Co 도금층(84)이 성장하는 것을 촉진할 수 있다.
바람직하게는, 제어 기구(160)는, 액 치환 공정(S305) 시에는 제 2 노즐(45)이 중심 위치로부터 주연 위치로 이동하고 있는 동안에 제 2 노즐이 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출하고, 인큐베이션 공정(S306) 시에는 제 2 노즐(45)이 주연 위치로부터 중심 위치로 이동하고 있는 동안에 제 2 노즐이 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출하도록, 제 2 노즐(45) 및 암(49)을 제어한다. 이에 의해, 액 치환 공정(S305) 및 인큐베이션 공정(S306)의 양방을 효율적으로 실시할 수 있다.
(제어 방법의 제 3 변형예)
또한 본 실시예에서, 기판(2)이 기판 회전 보지 기구(110)에 의해 제 1 회전 방향(R1)으로 회전되고 있는 예를 나타냈다. 그러나 이에 한정되지 않고, 상황에 따라 기판(2)을 제 2 회전 방향(R2)으로 회전시켜도 된다.
예를 들면 상술한 액 치환 공정(S305)에서, 기판(2)이 제 2 회전 방향(R2)으로 회전하고 있는 동안에 제 2 노즐(45)의 경사 토출구(46a)로부터 도금액(35)이 기판(2)을 향해 토출되도록, 제어 기구(160)가 기판 회전 보지 기구(110) 및 제 2 노즐(45)을 제어해도 된다. 여기서 경사 토출구(46a)는 상술한 바와 같이 제 1 회전 방향(R1)에 대응하고 있고, 또한 제 2 회전 방향(R2)은 제 1 회전 방향(R1)과는 반대 방향이다. 이 때문에, 기판(2)을 제 2 회전 방향(R2)으로 회전시킬 경우, 도금액(35)이 충돌한 영역에서의 수평 방향에서의 기판(2)의 이동 속도와 수평 방향에서의 도금액(35)의 이동 속도의 차가 커져 있다. 따라서, 기판(2)이 제 2 회전 방향(R2)으로 회전하고 있는 동안에 경사 토출구(46a)로부터 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출시킴으로써, 기판(2)에 충돌한 도금액(35)이 기판(2)에 주는 충격을 강하게 할 수 있다. 이에 의해, 도금액(35)이 린스 처리액(79)을 미는 힘을 강하게 할 수 있고, 이에 의해, 기판(2) 상의 린스 처리액(79)을 보다 효율적으로 도금액(35)으로 치환할 수 있다.
바람직하게는, 제어 기구(160)는, 액 치환 공정(S305) 시에는 기판(2)이 제 2 회전 방향(R2)으로 회전하고 있는 동안에 제 2 노즐(45)이 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출하고, 인큐베이션 공정(S306) 시에는 기판(2)이 제 1 회전 방향(R1)으로 회전하고 있는 동안에 제 2 노즐(45)이 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출하도록, 기판 회전 보지 기구(110) 및 제 2 노즐(45)을 제어한다. 이에 의해, 액 치환 공정(S305) 시 도금액(35)이 기판(2)에 주는 충격을 강하게 할 수 있고, 또한 인큐베이션 공정(S306) 시 도금액(35)이 기판(2)에 주는 충격을 약하게 할 수 있다. 이에 의해, 액 치환 공정(S305) 및 인큐베이션 공정(S306)의 양방을 효율적으로 실시할 수 있다.
(제어 방법의 제 4 변형예)
또한 본 실시예에서, 액 치환 공정(S305), 인큐베이션 공정(S306) 및 도금막 성장 공정(S307)의 모든 공정에서, 제 1 노즐(40) 및 제 2 노즐(45)의 양방으로부터 기판(2)을 향해 도금액(35)이 토출되는 예를 나타냈다. 그러나 이에 한정되지 않고, 액 치환 공정(S305)에서 적어도 제 2 노즐(45)이 이용되고, 인큐베이션 공정(S306)에서 적어도 제 1 노즐(40)이 이용되는 한에서, 각 공정에서 이용되는 제 1 노즐(40) 및 제 2 노즐(45)을 적절히 결정할 수 있다. 예를 들면, 액 치환 공정(S305)에서는, 제 2 노즐(45)만을 이용하여 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출해도 된다. 또한 인큐베이션 공정(S306) 및 도금막 성장 공정(S307)에서는, 제 1 노즐(40)만을 이용하여 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출해도 된다.
(그 외의 변형예)
또한 본 실시예 및 각 변형예에서, 제 2 노즐(45)의 경사 토출구(46a)를 이용함으로써, 인큐베이션 공정(S306) 시 제 2 노즐(45)로부터 토출된 도금액(35)이 기판(2)에 주는 충격을 약하게 할 수 있는 예를 나타냈다. 그러나, 제 2 노즐(45)로부터 토출된 도금액(35)이 기판(2)에 주는 충격을 약하게 하기 위한 구체적인 수단이 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들면, 제 2 노즐(45)의 토출구(46)가 수직 토출구(46b)만을 포함할 경우라도, 도금액 공급 기구(30)의 제 2 밸브(32B)를 적절히 조정함으로써, 인큐베이션 공정(S306) 시 제 2 노즐(45)로부터 기판(2)을 향해 토출되는 도금액(35)의, 기판(2)의 법선 방향(N)에서의 토출 속도를 작게 할 수 있다. 이에 의해, 인큐베이션 공정(S306) 시 제 2 노즐(45)로부터 토출된 도금액(35)이 기판(2)에 주는 충격을 약하게 할 수 있다. 이 경우, 바람직하게는, 인큐베이션 공정(S306) 시 제 2 노즐(45)로부터 기판(2)을 향해 토출되는 도금액(35)의, 기판(2)의 법선 방향(N)에서의 토출 속도가, 액 치환 공정(S305) 시 제 2 노즐(45)로부터 기판(2)을 향해 토출되는 도금액(35)의, 기판(2)의 법선 방향(N)에서의 토출 속도보다 작게 되도록, 제어 기구(160)가 도금액 공급 기구(30)를 제어한다. 이에 의해, 액 치환 공정(S305) 및 인큐베이션 공정(S306)의 양방을 효율적으로 실시할 수 있다.
또한 본 실시예 및 각 변형예에서, 제 1 노즐(40) 및 제 2 노즐(45)로부터 기판(2)을 향해 토출되는 화학 환원 타입의 도금액(35)으로서 CoP 도금액이 이용되는 예를 나타냈다. 그러나, 이용되는 도금액(35)이 CoP 도금액에 한정되지는 않고, 다양한 도금액(35)이 이용될 수 있다. 예를 들면, 화학 환원 타입의 도금액(35)으로서 CoWB 도금액, CoWP 도금액, CoB 도금액 또는 NiP 도금액 등, 다양한 도금액(35)이 이용될 수 있다.
또한 본 실시예 및 각 변형예에서, 제 1 노즐(40)이, 기판(2)의 반경 방향을 따라 배열된 복수의 토출구(41)를 포함하는, 또는 기판(2)의 반경 방향을 따라 연장되는 슬릿 형상의 토출구(42)를 포함하는 예를 나타냈다. 그러나 이에 한정되지 않고, 제 1 노즐(40)이 1 개의 원형의 토출구(41)만을 포함하고 있어도 된다. 예를 들면 도 17에 도시한 바와 같이, 토출 기구(21)가, 기판(2)을 향해 도금액(35)을 토출하는 토출구(41)를 포함하는 제 1 노즐(40)과, 제 1 노즐(40)의 토출구(41)보다 기판(2)의 중심부에 근접하도록 위치할 수 있는 토출구(46)를 포함하는 제 2 노즐(45)을 가지고 있어도 된다. 이 경우라도, 본 실시예 및 각 변형예에 따르면, 도금액 공급 기구(30)가, 제 1 노즐(40)로 공급되는 도금액(35)의 온도가 제 2 노즐(45)로 공급되는 도금액(35)의 온도보다 높게 되도록 구성되어 있다. 이 때문에, 기판(2) 상의 영역 중 기판(2)의 중심부보다 주연측의 영역에 도달하는 도금액(35)의 온도를 높게 할 수 있다. 이에 의해, 기판(2)의 중심부에서의 도금액(35)의 반응 조건과 기판(2)의 주연부에서의 도금액(35)의 반응 조건 간에 차가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
(실험예)
상술한 도금 처리 장치(20)의 제 1 노즐(40) 및 제 2 노즐(45)을 이용하여, 기판(2)을 향해 도금액을 토출하는 예에 대하여 설명한다.
(실험예 1)
복수의 토출구(41)를 가지는 제 1 노즐(40)과 기판(2)의 중심부에 위치하는 제 2 노즐(45)을 이용하여, 기판(2)을 향해 CoP 도금액을 토출한다. 이 때, 제 1 노즐(40)로 공급되는 도금액의 온도를 90℃로 하고, 제 2 노즐(45)로 공급되는 도금액의 온도를 80℃로 했다. 그리고, 기판(2)의 온도를 기판(2)의 반경 방향을 따라 측정했다. 결과를 도 18에 나타낸다. 또한 도 18에서 횡축은 기판(2) 상에서의 위치를 나타내고 있고, 종축은 측정된 온도를 나타내고 있다. 또한 도 18의 횡축에서, '0'이 기판(2)의 중심부에 대응하고 있고, '± 150'이 기판(2)의 주연부에 대응하고 있다.
(비교예 1)
기판(2)의 중심부에 위치하는 제 2 노즐(45)만을 이용하여, 기판(2)을 향해 CoP 도금액을 토출한다. 이 때, 제 2 노즐(45)로 공급되는 도금액의 온도를 80℃로 했다. 그리고, 기판(2)의 온도를 기판(2)의 반경 방향을 따라 측정했다. 결과를 실험예 1의 결과와 함께 도 18에 나타낸다.
도 18에 나타낸 바와 같이, 복수의 토출구(41)를 가지는 제 1 노즐(40)과 기판(2)의 중심부에 위치하는 제 2 노즐(45)을 이용함으로써, 기판(2)의 온도를 기판(2)의 전역에 걸쳐 대략 균일하게 할 수 있었다.
1 : 도금 처리 시스템
2 : 기판
20 : 도금 처리 장치
21 : 토출 기구
30 : 도금액 공급 기구
31 : 공급 탱크
31A : 제 1 공급 탱크
31B : 제 2 공급 탱크
33A : 제 1 공급관
33B : 제 2 공급관
40 : 제 1 노즐
41 : 토출구
45 : 제 2 노즐
46 : 토출구
46a : 경사 토출구
46b : 수직 토출구
50 : 탱크용 가열 수단
50A : 제 1 탱크용 가열 수단
50B : 제 2 탱크용 가열 수단
60A : 제 1 가열 수단
60B : 제 2 가열 수단
110 : 기판 회전 보지 기구
160 : 제어 기구
161 : 기억 매체

Claims (10)

  1. 기판으로 도금액을 공급하여 도금 처리를 행하는 도금 처리 장치에 있어서,
    상기 기판을 보지하여 회전시키는 기판 회전 보지 기구와,
    상기 기판 회전 보지 기구에 보지된 상기 기판을 향해 도금액을 토출하는 토출 기구와,
    상기 토출 기구로 도금액을 공급하는 도금액 공급 기구와,
    상기 토출 기구 및 상기 도금액 공급 기구를 제어하는 제어 기구를 구비하고,
    상기 토출 기구는, 상기 기판을 향해 도금액을 토출하는 토출구를 포함하는 제 1 노즐과, 상기 제 1 노즐의 토출구보다 상기 기판의 중심부에 근접하도록 위치할 수 있는 토출구를 포함하는 제 2 노즐을 가지고,
    상기 도금액 공급 기구는, 상기 제 1 노즐로 공급되는 도금액의 온도가 상기 제 2 노즐로 공급되는 도금액의 온도보다 높게 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 도금 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도금액 공급 기구는, 도금액을 저류하는 공급 탱크와, 상기 공급 탱크의 도금액을 상기 제 1 노즐로 공급하는 제 1 공급관과, 상기 제 1 공급관에 장착되고, 상기 제 1 노즐로 공급되는 도금액을 가열하는 제 1 가열 수단과, 상기 공급 탱크의 도금액을 상기 제 2 노즐로 공급하는 제 2 공급관을 가지는 것을 특징으로 하는 도금 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 도금액 공급 기구는, 상기 제 2 공급관에 장착되고, 상기 제 2 노즐로 공급되는 도금액을 가열하는 제 2 가열 수단을 더 가지고,
    상기 제 1 가열 수단 및 상기 제 2 가열 수단은, 상기 제 1 노즐로 공급되는 도금액의 온도가 상기 제 2 노즐로 공급되는 도금액의 온도보다 높게 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 도금 처리 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 도금액 공급 기구는, 상기 공급 탱크 내의 도금액을 가열하는 탱크용 가열 수단을 더 가지는 것을 특징으로 하는 도금 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 탱크용 가열 수단은, 상기 공급 탱크 내의 도금액의 온도가, 도금액의 자기 반응이 진행되는 도금 온도보다 저온이 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 도금 처리 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 도금액 공급 기구는, 상기 공급 탱크 내의 도금액을 가열하는 탱크용 가열 수단을 더 가지는 것을 특징으로 하는 도금 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 탱크용 가열 수단은, 상기 공급 탱크 내의 도금액의 온도가, 도금액의 자기 반응이 진행되는 도금 온도보다 저온이 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 도금 처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 도금액 공급 기구는, 도금액을 저류하는 제 1 공급 탱크 및 제 2 공급 탱크와, 상기 제 1 공급 탱크의 도금액을 상기 제 1 노즐로 공급하는 제 1 공급관과, 상기 제 2 공급 탱크의 도금액을 상기 제 2 노즐로 공급하는 제 2 공급관과, 상기 제 1 공급 탱크 내의 도금액을 가열하는 탱크용 제 1 가열 수단과, 상기 제 2 공급 탱크 내의 도금액을 가열하는 탱크용 제 2 가열 수단을 가지고,
    상기 탱크용 제 1 가열 수단 및 상기 탱크용 제 2 가열 수단은, 상기 제 1 노즐로 공급되는 도금액의 온도가 상기 제 2 노즐로 공급되는 도금액의 온도보다 높게 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 도금 처리 장치.
  9. 기판으로 도금액을 공급하여 도금 처리를 행하는 도금 처리 방법에 있어서,
    상기 기판을 기판 회전 보지 기구 상에 배치하는 것과,
    상기 기판에 토출 기구를 거쳐 도금액을 토출하는 것을 구비하고,
    상기 토출 기구는, 상기 기판을 향해 도금액을 토출하는 토출구를 포함하는 제 1 노즐과, 상기 제 1 노즐의 토출구보다 상기 기판의 중심부에 근접하도록 위치할 수 있는 토출구를 포함하는 제 2 노즐을 배치하고,
    상기 제 1 노즐로부터 상기 기판을 향해 토출되는 도금액의 온도는, 상기 제 2 노즐로부터 상기 기판을 향해 토출되는 도금액의 온도보다 높은 것을 특징으로 하는 도금 처리 방법.
  10. 도금 처리 장치에 도금 처리 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체에 있어서,
    상기 도금 처리 방법은, 기판으로 도금액을 공급하여 도금 처리를 행하는 방법으로서,
    기판을 기판 회전 보지 기구 상에 배치하는 것과,
    상기 기판에 토출 기구를 거쳐 도금액을 토출하는 것을 구비하고,
    상기 토출 기구는, 상기 기판을 향해 도금액을 토출하는 토출구를 포함하는 제 1 노즐과, 상기 제 1 노즐의 토출구보다 상기 기판의 중심부에 근접하도록 위치할 수 있는 토출구를 포함하는 제 2 노즐을 배치하고,
    상기 제 1 노즐로부터 상기 기판을 향해 토출되는 도금액의 온도는, 상기 제 2 노즐로부터 상기 기판을 향해 토출되는 도금액의 온도보다 높은, 방법으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 기억 매체.
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