処理装置及び処理方法
【課題】処理液に含まれる成分の濃度を適切に制御し、当該処理液を用いた被処理物の均一な表面処理を提供する。
【解決手段】メッキ液を用いてウエハ１３を表面処理する無電解メッキ装置１００は、処理槽１及び循環ライン３内を循環するメッキ液に含まれる成分の濃度を検出する第１濃度計４と、第１の濃度計とは異なる位置におけるメッキ液に含まれる成分の濃度を検出する第２濃度計５と、第１濃度計４及び第２濃度計５が検出した成分濃度又はこれらの成分濃度差が、所定の目標値になるように、処理槽１内及び循環ライン３内のメッキ液の流量を調整する制御部１４とを備えている。
【解決手段】メッキ液を用いてウエハ１３を表面処理する無電解メッキ装置１００は、処理槽１及び循環ライン３内を循環するメッキ液に含まれる成分の濃度を検出する第１濃度計４と、第１の濃度計とは異なる位置におけるメッキ液に含まれる成分の濃度を検出する第２濃度計５と、第１濃度計４及び第２濃度計５が検出した成分濃度又はこれらの成分濃度差が、所定の目標値になるように、処理槽１内及び循環ライン３内のメッキ液の流量を調整する制御部１４とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理液を用いて被処理物を表面処理する処理装置及び処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薬剤を含む処理液を用いて被処理物に施す表面処理として、電解メッキ、無電解メッキ、エッチング等が挙げられる。半導体製造においてもこのような表面処理技術が用いられており、特に近年、低コストで処理可能な無電解メッキが実用化されている。
【０００３】
無電解メッキは低コストである一方、電解メッキと比較して、成分濃度、液温等の処理液の条件制御を非常に細かく行う必要がある。従来、無電解メッキの処理液を自動で制御する多くの方法が提案されている。例えば特許文献１及び２には、処理槽内の処理液に含まれる成分濃度を測定し、測定結果に基づいて処理液成分の補充量をオンライン制御する技術が記載されている。
【０００４】
また、無電解メッキにおいては、処理液に含まれる成分の適切な濃度を維持するために、処理液の供給流速も制御する必要がある。例えば、特許文献３には、処理液の供給流速を規定することによって、被処理物に設けられた穴の内壁面をメッキ処理する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−４１７６４号公報（１９９４年２月１５日公開）
【特許文献２】特開２００２−４７５７５号公報（２００２年２月１５日公開）
【特許文献３】特開平９−１３１７４号公報（１９９７年１月１４日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
無電解メッキの特徴として、処理の対象となるウエハサイズを限定せずに処理することができることが挙げられる。しかしながら、処理の対象となるウエハサイズは、大口径化する傾向にあり、特に多品種混合ラインの場合には、ウエハの被メッキ面積が非常に大きく変動する。また、半導体ウエハは、搭載されるデバイスによって被メッキ面積が異なり、チップサイズの縮小、パッド数の増大等により、ウエハの被メッキ面積は増大傾向にある。さらに、パッケージの小型化及び高密度化に伴い、ウエハの実装精度も求められており、メッキ膜厚のばらつきを低減してより高精度にメッキ処理する必要がある。
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び２に記載のように、従来の処理液条件の制御方法では、処理槽内の特定の１箇所において測定した処理液の状態に基づいて、処理槽内の処理液の状態を制御しており、処理槽全体の処理液条件を十分に制御できていない。また、特許文献１及び２に記載の方法においては、処理液成分の補充量によってのみ処理液条件を制御しており、被処理物の面積の増大や、多品種混合処理に対して適用するには不十分である。
【０００８】
また、無電解メッキ処理においては、特許文献３に記載のように、処理液の流量を極力小さく設定することが一般的であるが、ウエハサイズの大口径化に伴い、処理槽の容積も大きくなるため、流量が小さいと成分補充に対する成分濃度計の応答時間が長くなり、処理液の条件制御が不安定となる。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、処理槽内の処理液に含まれる成分の濃度を適切に制御し、当該処理液を用いて被処理物の均一な表面処理を実現することが可能な処理装置及び処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る処理装置は、上記課題を解決するために、処理液を用いて被処理物を表面処理する処理装置であって、上記被処理物が導入された処理槽内、及び上記処理槽における上記処理液の導入口及び導出口に接続された循環ライン内において循環する上記処理液に含まれる成分の濃度を第１成分濃度として検出する第１濃度検出手段と、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記第１濃度検出手段とは異なる位置において、上記処理液に含まれる成分の濃度を第２成分濃度として検出する第２濃度検出手段と、上記第１濃度検出手段が検出した第１成分濃度及び上記第２濃度検出手段が検出した第２成分濃度が予め定められた目標濃度になるように、又は上記第１成分濃度と上記第２成分濃度との濃度差が予め定められた目標濃度差になるように、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記処理液の流量を調整する流量制御手段とを備えていることを特徴としている。
【００１１】
本発明に係る処理方法は、上記課題を解決するために、処理液を用いて被処理物を表面処理する処理方法であって、上記被処理物が導入された処理槽内、及び上記処理槽における上記処理液の導入口及び導出口に接続された循環ライン内において循環する上記処理液に含まれる成分の濃度を第１成分濃度として検出する第１濃度検出工程と、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記第１濃度検出工程とは異なる位置において、上記処理液に含まれる成分の濃度を第２成分濃度として検出する第２濃度検出工程と、上記第１濃度検出工程において検出した上記第１成分濃度及び上記第２濃度検出工程において検出した上記第２成分濃度が予め定められた目標濃度になるように、又は上記第１成分濃度と上記第２成分濃度との濃度差が予め定められた目標濃度差になるように、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記処理液の流量を調整する流量制御工程と包含することを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、処理槽内および処理槽に接続された循環ライン内を循環する処理液に含まれる成分の濃度を、複数の異なる位置において第１濃度検出手段及び第２濃度検出手段によりそれぞれ検出する。そして、制御手段は、第１濃度検出手段及び第２濃度検出手段により検出された、異なる位置の成分濃度、又はそれぞれの成分濃度の濃度差が、予め設定した所定の目標値になるように、処理槽内及び循環ライン内の処理液の流量を調整する。
【００１３】
このように、循環する処理液の流量を調整することによって、処理槽内の処理液の成分濃度を制御するので、例えば被処理物の処理面積が大きくなった場合でも、処理面積に係らず適切に成分濃度を制御することが可能である。これにより、処理槽内の処理液の成分濃度を均一に維持することができるので、被処理物の均一な表面処理を再現性よく実現することができる。したがって、例えば、処理液の成分濃度又は流量に処理プロセスが強く影響を受ける無電解メッキ、電解メッキ、エッチング等の表面処理を好適に行うことが可能である。
【００１４】
本発明に係る処理装置は、上記第２濃度検出手段を複数備え、上記流量制御手段は、複数の上記第２濃度検出手段が検出した第２成分濃度のうち、上記第１成分濃度との濃度差が最も大きい第２成分濃度があらかじめ定められた目標濃度になるように、又は当該第２成分濃度と上記第１成分濃度との濃度差が予め定められた目標濃度差になるように、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記処理液の流量を調整することが好ましい。これにより、より精度よく処理槽内および循環ライン内の濃度を制御することができる。
【００１５】
本発明に係る処理装置において、上記第１濃度検出手段は、上記処理槽内において上記第２濃度検出手段よりも上記導入口に近い位置の上記第１成分濃度を検出し、上記第２濃度検出手段は、上記処理槽内において上記第１濃度検出手段よりも上記導出口に近い位置の上記第２成分濃度を検出し、上記流量制御手段は、上記第２成分濃度を予め定められた第２目標濃度にするための上記第１成分濃度の第１目標濃度を算出し、上記第１成分濃度が上記第１目標濃度になるように、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記処理液の流量を調整することが好ましい。
【００１６】
上記の構成によれば、処理槽において処理液の導入口側と導出口側との成分濃度差が大きい部分の成分濃度又は成分濃度差が、所定の目標値になるように流量を制御し、処理槽内の処理液の成分濃度を調整する。したがって、より適切な濃度制御が可能であり、被処理物の均一な表面処理を実現することができる。
【００１７】
本発明に係る処理装置は、上記流量制御手段により調整される上記処理液の流量が、予め定められた流量限界値を超えたとき、上記処理槽又は上記循環ライン内に上記処理液を補充する処理液補充手段をさらに備え、上記流量制御手段は、調整する上記処理液の流量が上記流量限界値を超えたとき、上記処理液の流量が上記流量限界値になるように調整することが好ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、所定の流量限界値までは流量の制御により処理槽内における処理液の成分濃度を適切に調整し、流量限界値を超えるときには、超過した流量に対応する量の処理液を処理槽及び循環ラインに補充する。これにより、処理槽及び循環ライン内を適切な流量に保ちつつ、処理槽内の処理液の成分濃度を制御することが可能であり、より適切な濃度制御が可能になる。
【００１９】
本発明に係る処理装置において、上記第１濃度検出手段及び上記第２濃度検出手段は、上記処理液の吸光度に基づいて上記処理液に含まれる成分の濃度を検出することが好ましい。これにより、処理槽内における処理液の成分濃度をより精度よく制御することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る処理装置は、処理液を用いて被処理物を表面処理する処理装置であって、上記被処理物が導入された処理槽内、及び上記処理槽の導入口及び導出口に接続された循環ライン内において循環する上記処理液に含まれる成分の濃度を第１成分濃度として検出する第１濃度検出手段と、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記第１濃度検出手段とは異なる位置において、上記処理液に含まれる成分の濃度を第２成分濃度として検出する第２濃度検出手段と、上記第１濃度検出手段が検出した第１成分濃度及び上記第２濃度検出手段が検出した第２成分濃度が予め定められた目標濃度になるように、又は上記第１成分濃度と上記第２成分濃度との濃度差が予め定められた目標濃度差になるように、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記処理液の流量を調整する流量制御手段とを備えているので、処理液に含まれる成分の濃度を適切に制御することが可能であり、当該処理液を用いて被処理物の均一な表面処理を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施形態に係る無電解メッキ装置を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る無電解メッキ装置における流量の調整処理の流れを説明するフロー図である。
【図３】他の実施形態に係る無電解メッキ装置を示す概略図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る無電解メッキ装置における流量及び補充量の調整処理の流れを説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１の実施形態）
本発明に係る処理装置の第１の実施形態について、図１及び２を参照して以下に説明する。なお、本実施形態においては、本発明に係る処理装置を、ニッケルメッキ液を用いて無電解メッキする無電解メッキ装置として説明するが本発明はこれに限定されず、メッキ液の成分濃度や流量に処理プロセスが強く影響を受ける他の無電解メッキ、電解メッキ、エッチング等の表面処理にも適用できる。
【００２３】
図１は、無電解メッキ装置１００の一実施形態を示す概略図であり、図２は、無電解メッキ装置１００における流量の調整処理の流れを説明するフロー図である。図１に示すように、無電解メッキ装置１００は、第１濃度計（第１濃度検出手段）４、第２濃度計（第２濃度検出手段）５、及び制御部（流量制御手段）１４を備えている。また、無電解メッキ装置１００は、処理槽１、循環ポンプ２、循環ライン３、フィルター６、流量計７、ヒーター８、ノズル９、純水ライン１０、及びエアオペバルブ１１を備えていてもよい。無電解メッキ装置１００は、処理槽１内に導入され、キャリア１２に把持されたウエハ（被処理物）１３を、処理槽１内に導入したメッキ液（処理液）を用いて無電解メッキにより表面処理する装置である。
【００２４】
ウエハの無電解メッキに用いられるメッキ液は、循環ライン３を介してノズル９から処理槽１内に供給される。したがって、ノズル９がメッキ液の処理槽１への導入口として機能する。循環ライン３は、処理槽１内に設けられたノズル９に接続され、また、処理槽１の上部の開口部（導出口）から流出したメッキ液を貯留する貯留槽に接続されており、処理槽１に導入されて処理槽１から流出するメッキ液を、その内部において循環させる。
【００２５】
処理槽１から流出したメッキ液は貯留槽に貯留され、蒸発した水分を補うために純水ライン１０から水が供給される。純水ライン１０からメッキ液への水の供給はエアオペバルブの開閉により制御され、水分の蒸発速度に基づいて予め定められた速度で水分が供給される。
【００２６】
循環ライン３は、処理槽１の開口部との接続部と、ノズル９との接続部との間に、循環ポンプ２、フィルター６、流量計７及びヒーター８を備えている。循環ポンプ２は、循環ライン３内のメッキ液を図１おける時計回りに循環させる動力をメッキ液に与えるものであり、遠心ポンプ等の公知のポンプを使用可能である。循環ポンプ２は、制御部１４からの命令に基づいて駆動し、メッキ液を循環させる。処理槽１及び循環ライン３内のメッキ液は、循環ポンプ２によってその流量が調整される。
【００２７】
フィルター６は、循環ライン３内を循環するメッキ液をろ過し、メッキ液中の不純物を取り除くものである。流量計７は、循環ライン３内のメッキ液の流速を検出するものであり、処理槽１内に供給されるメッキ液の単位時間当たりの流量を管理するために用いられる。ヒーター８は、循環ライン３から処理槽１に供給されるメッキ液の温度を、所定の適切な温度に加温するものである。ヒーター８によるメッキ液の加温は、メッキ液の含有成分、メッキ処理するウエハの種類、メッキ条件等により適宜設定された温度になるように調整される。
【００２８】
第１濃度計４及び第２濃度計５はそれぞれ、処理槽１内のメッキ液中のメッキ成分のイオン濃度（成分濃度）を検出するものである。本実施形態において、第１濃度計４は第２濃度計５よりも、処理槽１にメッキ液を供給するノズル９の近くに設けられており、ノズル９の近傍、すなわちメッキ液の導入口付近のメッキ成分のイオン濃度（第１成分濃度）を検出する。また、第２濃度計５は第１濃度計４よりも、処理槽１からメッキ液が流出する導出口の近くに設けられており、導出口付近のメッキ成分のイオン濃度（第２成分濃度）を検出する。第２濃度計５は処理槽１内の複数箇所に設置してもよい。
【００２９】
第１濃度計４及び第２濃度計５が検出した第１イオン濃度及び第２イオン濃度はそれぞれ、制御部１４にフィードバックされ制御部１４は、これらの値に基づいて循環ポンプにメッキ液の流量を調整させる。第１濃度計４及び第２濃度計５の設置位置や、イオン濃度の検出位置はこれに限定されず、処理槽１及び循環ライン３により構成されるメッキ液の循環経路内の複数の異なる位置に設けられていてもよいし、濃度計の数もこれに限定されない。
【００３０】
３つ以上の濃度計を用いる場合には、それぞれが検出したイオン濃度を制御部１４にフィードバックし、例えばノズル９の近傍の濃度計と最小のイオン濃度を示す濃度計との差分に基づいて制御してもよい。濃度計を複数設けることによって、制御部１４による制御をより高精度に行うことができる。
【００３１】
第１濃度計４及び第２濃度計５としては、メッキ液中の成分の正確な同定及び定量が可能であり、かつその分析時間が比較的速いものであれば特に制限されず、公知の濃度計を使用可能であるが、特に特許文献１及び２に記載のオンライン測定に有用な吸光光度測定装置を好適に使用可能である。第１濃度計４及び第２濃度計５として吸光光度測定装置を用いる場合、後述するニッケルイオン（Ｎｉ２＋）と次亜リン酸イオン（Ｈ２ＰＯ２−）とでは一般に測定波長が異なるため、これらのどちらか一方の成分を代表して測定し、制御部１４にフィードバックする。
【００３２】
無電解メッキ装置１００において用いるメッキ液としては、従来公知の無電解メッキ液を使用することができる。本実施形態においては、無電解ニッケルメッキ液を用いており、金属源としての硫酸ニッケル、還元剤としての次亜リン酸に微量添加剤が加えられたものを、有効成分として含んでいる。無電解メッキ装置１００においては、処理槽１に導入されたメッキ液中の次亜リン酸の酸化により放出された電子によってニッケルイオンが析出し、析出したニッケルによって当該メッキ液中に浸漬されたウエハ１３の表面を被覆することによって、ウエハ１３を表面処理する。
【００３３】
ここで、ウエハ１３は、無電解メッキ装置１００により表面処理する前に、所定の前処理が施されていてもよい。このような前処理として、アルミニウム上にメッキ処理する場合には公知のシンジケート処理を、銅上又は半導体上にメッキする場合には公知のパラジウム活性処理を施すことができる。
【００３４】
無電解ニッケルメッキ液を用いた無電解メッキ処理は、下記の反応式（１）〜（３）により進行する；
（主反応）
Ｎｉ２＋＋Ｈ２ＰＯ２−＋Ｈ２Ｏ → Ｎｉ＋Ｈ２ＰＯ３−＋２Ｈ＋・・・（１）
（副反応：水素の発生）
Ｈ２Ｏ＋Ｈ２ＰＯ２− → Ｈ２↑＋Ｈ２ＰＯ３−・・・（２）
（副反応：リンの共析）
Ｈ２ＰＯ２−＋Ｈ → Ｐ＋ＯＨ−＋Ｈ２Ｏ・・・（３）
反応式（１）〜（３）による無電解メッキ処理が進行するにしたがって、メッキ液中のニッケルイオン（Ｎｉ２＋）及び次亜リン酸イオン（Ｈ２ＰＯ２−）が減少する。したがって、処理槽１内において、ノズル９側から処理槽１の開口部に向かって循環するメッキ液中においては、ノズル９側のイオン濃度が開口部側のイオン濃度よりも高くなる。すなわち、第１濃度計４が検出する第１金属イオン濃度は、第２濃度計５が検出する第２金属イオン濃度よりも高くなる。
【００３５】
このような処理槽１内におけるイオン濃度の傾斜によって、ウエハ１３に形成されるメッキ膜の膜厚にばらつきが生じ、高精度にメッキ処理することが困難になるという問題があった。このような問題は、ウエハ１３のメッキ面積が大きい場合に大きく影響を受ける。
【００３６】
無電解メッキ装置１００においては、濃度差が大きくなる複数の箇所において第１濃度計４及び第２濃度計５により、ニッケルイオン及び次亜リン酸イオン等のメッキ成分のイオン濃度を測定し、測定したイオン濃度又はイオン濃度差が予め定められた目標濃度又は目標濃度差になるように、制御部１４が循環ポンプ２を制御する。すなわち、循環ポンプ２によりメッキ液の流量を調整することによって、処理槽１内に供給されるメッキ液の流量を調整し、処理槽１内におけるイオン濃度を均一に保つ。これにより、ウエハ１３に膜厚が均一なメッキ膜を形成することが可能である。
【００３７】
従来の無電解メッキ装置においては、処理槽内のメッキ液のイオン濃度を調整するために、メッキ処理により消費される成分の補充により制御していた。しかしながら、成分の補充によるイオン濃度管理では、メッキ面積の増大により生じる濃度差の補正に迅速に対応することができず、また成分の消費量が増大するという問題がある。無電解メッキ装置１００によれば、メッキ液の流量を制御することによって処理槽１内に流入するメッキ液の流入量を調整するので、このような問題が生じない。
【００３８】
次に、無電解メッキ装置１００の制御部１４による、メッキ液の流量の調整処理について図２を参照して説明する。図２に示すように、まず、制御部１４に備えられた第２減算器２０において、第２イオン濃度の目標値として予め定められた第２目標値（第２目標濃度）ＳＶ２と第２濃度計５により検出された第２イオン濃度ＰＶ２との濃度差を算出する。第２減算器２０において算出された濃度差を表す信号を第２ＰＩＤ制御器２１に送信し、第２ＰＩＤ制御器２１は当該濃度差に基づいて、第２イオン濃度ＰＶ２が第２目標値ＳＶ２の濃度になるような、第１イオン濃度の目標値を第１目標値（第１目標濃度）ＳＶ１として第１減算器２２に出力する。なお、第２目標値ＳＶ２と、第２目標値ＳＶ２と第１目標値ＳＶ１との差を、メッキ膜厚のばらつきが規格範囲内におさまるような値になるように予め設定し、第２ＰＩＤ制御器４１内の記憶部（図示せず）に記憶させておく。
【００３９】
そして、第１減算器２２において、第１目標値ＳＶ１と第１濃度計４により検出された第１イオン濃度ＰＶ１との濃度差を算出する。第１減算器２２において算出された濃度差を表す信号を第１ＰＩＤ制御部２３に送信し、第１ＰＩＤ制御部２３は当該濃度差に基づいて、第１イオン濃度ＰＶ１が第１目標値ＳＶ１の濃度になるような、メッキ液の流量を第３目標値ＳＶ３として第３減算器２４に出力する。第３減算器２４において、第３目標値ＳＶ３と流量計７により検出された流量ＰＶ３との流量差を算出する。第３減算器２４において算出された流量差を表す信号を第３ＰＩＤ制御部２５に送信し、第３ＰＩＤ制御部２５は当該流量差に基づいて、処理槽１及び循環ライン３内のメッキ液の流量ＰＶ３が第３目標値ＳＶ３になるように循環ポンプ２を制御する信号を循環ポンプ２に送信する。
【００４０】
循環ポンプ２は、当該信号に基づいてその回転数等を調整し、処理槽１及び循環ライン３内のメッキ液の流量を第３目標値ＳＶ３にする。
【００４１】
なお、循環ポンプ２による流量の調整は、循環ポンプ２の回転数を調整することによって行うことができる。また、無電解メッキ処理により消費されたメッキ液成分を、第１濃度計４及び第２濃度計５の検出結果に基づいて適宜手動で補充してもよい。
【００４２】
（第２の実施形態）
無電解メッキ装置の他の実施形態について、図３及び４を参照して以下に説明する。図３は、無電解メッキ装置１０１の一実施形態を示す概略図であり、図４は、無電解メッキ装置１０１における流量の調整処理の流れを説明するフロー図である。図３に示すように、本実施形態の無電解メッキ装置１０１は、インジェクター１５、インジェクションポンプ（処理液補充手段）１６及び補充液タンク１７を備えている点において、第１の実施形態の無電解メッキ装置１００と異なっている。したがって、本実施形態においては、第１の実施形態と異なる点についてのみ説明し、他の詳細な説明については省略する。
【００４３】
インジェクター１５は、循環ライン３において循環ポンプ２よりも処理槽１の開口部側に接続されており、かつインジェクションポンプ１６を介して補充液タンク１７に接続されている。補充液タンク１７には、処理槽１内及び循環ライン３内を循環するメッキ液と同様の成分を含有するメッキ液が導入されている。補充液タンク１７内のメッキ液は、インジェクションポンプ１６によって送り出され、インジェクター１５から循環ライン３内に導入される。無電解メッキ装置１０１においては、制御部１４がインジェクションポンプ１６を制御することによって、補充液タンク１７からのメッキ液の補充を制御する。制御部１４によるメッキ液の補充は、第１濃度計４及び第２濃度計５により測定される第１イオン濃度及び第２イオン濃度に基づく流量の制御と共にＰＩＤ制御される。
【００４４】
無電解メッキ装置１０１の制御部１４による、メッキ液の流量及び補充量の調整処理について図４を参照して説明する。図４に示すように、まず、制御部１４に備えられた第２減算器４０において、第２イオン濃度の目標値として予め定められた第２目標値ＳＶ２と第２濃度計５により検出された第２イオン濃度ＰＶ２との濃度差を算出する。第２減算器４０において算出された濃度差を表す信号を第２ＰＩＤ制御器４１に送信し、第２ＰＩＤ制御器４１は当該濃度差に基づいて、第２イオン濃度ＰＶ２が第２目標値ＳＶ２の濃度になるような、第１イオン濃度の目標値を第１目標値ＳＶ１として第１減算器４２に出力する。なお、第２目標値ＳＶ２と、第２目標値ＳＶ２と第１目標値ＳＶ１との差を、メッキ膜厚のばらつきが規格範囲内におさまるような値になるように予め設定し、第２ＰＩＤ制御器４１内の記憶部（図示せず）に記憶させておく。
【００４５】
そして、第１減算器４２において、第１目標値ＳＶ１と第１濃度計４により検出された第１イオン濃度ＰＶ１との濃度差を算出する。第１減算器４２において算出された濃度差を表す信号を第１ＰＩＤ制御部４３に送信し、第１ＰＩＤ制御部４３は当該濃度差に基づいて、第１イオン濃度ＰＶ１が第１目標値ＳＶ１の濃度になるような、メッキ液の流量を第３目標値ＳＶ３としてリミッター回路４４に出力する。
【００４６】
リミッター回路４４において、メッキ液の流量の上限値として予め定められた流量制限値（流量限界値）ＬＶ３と第３目標値ＳＶ３とを比較し、第３目標値ＳＶ３が流量制限値ＬＶ３以下である場合、第３目標値ＳＶ３をそのまま第３減算器４５に出力する。第３目標値ＳＶ３が流量制限値ＬＶ３よりも大きい場合、流量制限値ＬＶ３を第３減算器４５に出力すると共に、第３目標値ＳＶ３と流量制限値ＬＶ３との流量差に比例したメッキ液の補充量を示す補充値ＳＶ４をインジェクションポンプ１６に出力する。なお、流量制限値ＬＶ３としてメッキ処理に適した流量上限値を予め設定し、リミッター回路４４内の記憶部（図示せず）に記憶させておく。
【００４７】
そして、第３減算器４５において、第３目標値ＳＶ３又は流量制限値ＬＶ３と流量計７により検出された流量ＰＶ３との流量差を算出する。第３減算器４５において算出された流量差を表す信号を第３ＰＩＤ制御部４６に送信し、第３ＰＩＤ制御部４６は当該流量差に基づいて、処理槽１及び循環ライン３内のメッキ液の流量ＰＶ３が第３目標値ＳＶ３になるように循環ポンプ２を制御する信号を循環ポンプ２に送信する。循環ポンプ２は、当該信号に基づいてその回転数等を調整し、処理槽１及び循環ライン３内のメッキ液の流量を第３目標値ＳＶ３にする。
【００４８】
リミッター回路４４から出力された補充値ＳＶ４を表す信号を受信したインジェクションポンプ１６は、補充値ＳＶ４に対応する量のメッキ液を循環ライン３内に供給するように駆動する。すなわち、補充値ＳＶ４＞０のとき、インジェクションポンプ１６が駆動して所定流量でメッキ液を循環ラインに補充し、補充値ＳＶ４＝０のとき、インジェクションポンプ１６は停止してメッキ液の補充は行わない。
【００４９】
無電解メッキ装置１０１においては、第２濃度計５が処理槽１内の複数箇所に設置されていてもよい。第２濃度計５が複数個設置されていることにより、さらに濃度制御の精度を高められる。この場合、最小値回路を介して、第２濃度計５の測定した第２イオン濃度ＰＶ２が第２減算器４０に送られる。すなわち、第１イオン濃度ＰＶ１との濃度差が最も大きい第２イオン濃度を第２イオン濃度ＰＶ２として濃度制御に用いられる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、処理液の成分濃度や流量に処理プロセスが強く影響を受ける無電解メッキ、電解メッキ、エッチング等の表面処理に利用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１ 処理槽
２ 循環ポンプ
３ 循環ライン
４ 第１濃度計（第１濃度検出手段）
５ 第２濃度計（第２濃度検出手段）
６ フィルター
７ 流量計
８ ヒーター
９ ノズル
１０ 純水ライン
１１ エアオペバルブ
１２ キャリア
１３ ウエハ（被処理物）
１４ 制御部（制御手段）
１５ インジェクター
１６ インジェクションポンプ（処理液補充手段）
１７ 補充液タンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理液を用いて被処理物を表面処理する処理装置及び処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薬剤を含む処理液を用いて被処理物に施す表面処理として、電解メッキ、無電解メッキ、エッチング等が挙げられる。半導体製造においてもこのような表面処理技術が用いられており、特に近年、低コストで処理可能な無電解メッキが実用化されている。
【０００３】
無電解メッキは低コストである一方、電解メッキと比較して、成分濃度、液温等の処理液の条件制御を非常に細かく行う必要がある。従来、無電解メッキの処理液を自動で制御する多くの方法が提案されている。例えば特許文献１及び２には、処理槽内の処理液に含まれる成分濃度を測定し、測定結果に基づいて処理液成分の補充量をオンライン制御する技術が記載されている。
【０００４】
また、無電解メッキにおいては、処理液に含まれる成分の適切な濃度を維持するために、処理液の供給流速も制御する必要がある。例えば、特許文献３には、処理液の供給流速を規定することによって、被処理物に設けられた穴の内壁面をメッキ処理する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−４１７６４号公報（１９９４年２月１５日公開）
【特許文献２】特開２００２−４７５７５号公報（２００２年２月１５日公開）
【特許文献３】特開平９−１３１７４号公報（１９９７年１月１４日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
無電解メッキの特徴として、処理の対象となるウエハサイズを限定せずに処理することができることが挙げられる。しかしながら、処理の対象となるウエハサイズは、大口径化する傾向にあり、特に多品種混合ラインの場合には、ウエハの被メッキ面積が非常に大きく変動する。また、半導体ウエハは、搭載されるデバイスによって被メッキ面積が異なり、チップサイズの縮小、パッド数の増大等により、ウエハの被メッキ面積は増大傾向にある。さらに、パッケージの小型化及び高密度化に伴い、ウエハの実装精度も求められており、メッキ膜厚のばらつきを低減してより高精度にメッキ処理する必要がある。
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び２に記載のように、従来の処理液条件の制御方法では、処理槽内の特定の１箇所において測定した処理液の状態に基づいて、処理槽内の処理液の状態を制御しており、処理槽全体の処理液条件を十分に制御できていない。また、特許文献１及び２に記載の方法においては、処理液成分の補充量によってのみ処理液条件を制御しており、被処理物の面積の増大や、多品種混合処理に対して適用するには不十分である。
【０００８】
また、無電解メッキ処理においては、特許文献３に記載のように、処理液の流量を極力小さく設定することが一般的であるが、ウエハサイズの大口径化に伴い、処理槽の容積も大きくなるため、流量が小さいと成分補充に対する成分濃度計の応答時間が長くなり、処理液の条件制御が不安定となる。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、処理槽内の処理液に含まれる成分の濃度を適切に制御し、当該処理液を用いて被処理物の均一な表面処理を実現することが可能な処理装置及び処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る処理装置は、上記課題を解決するために、処理液を用いて被処理物を表面処理する処理装置であって、上記被処理物が導入された処理槽内、及び上記処理槽における上記処理液の導入口及び導出口に接続された循環ライン内において循環する上記処理液に含まれる成分の濃度を第１成分濃度として検出する第１濃度検出手段と、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記第１濃度検出手段とは異なる位置において、上記処理液に含まれる成分の濃度を第２成分濃度として検出する第２濃度検出手段と、上記第１濃度検出手段が検出した第１成分濃度及び上記第２濃度検出手段が検出した第２成分濃度が予め定められた目標濃度になるように、又は上記第１成分濃度と上記第２成分濃度との濃度差が予め定められた目標濃度差になるように、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記処理液の流量を調整する流量制御手段とを備えていることを特徴としている。
【００１１】
本発明に係る処理方法は、上記課題を解決するために、処理液を用いて被処理物を表面処理する処理方法であって、上記被処理物が導入された処理槽内、及び上記処理槽における上記処理液の導入口及び導出口に接続された循環ライン内において循環する上記処理液に含まれる成分の濃度を第１成分濃度として検出する第１濃度検出工程と、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記第１濃度検出工程とは異なる位置において、上記処理液に含まれる成分の濃度を第２成分濃度として検出する第２濃度検出工程と、上記第１濃度検出工程において検出した上記第１成分濃度及び上記第２濃度検出工程において検出した上記第２成分濃度が予め定められた目標濃度になるように、又は上記第１成分濃度と上記第２成分濃度との濃度差が予め定められた目標濃度差になるように、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記処理液の流量を調整する流量制御工程と包含することを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、処理槽内および処理槽に接続された循環ライン内を循環する処理液に含まれる成分の濃度を、複数の異なる位置において第１濃度検出手段及び第２濃度検出手段によりそれぞれ検出する。そして、制御手段は、第１濃度検出手段及び第２濃度検出手段により検出された、異なる位置の成分濃度、又はそれぞれの成分濃度の濃度差が、予め設定した所定の目標値になるように、処理槽内及び循環ライン内の処理液の流量を調整する。
【００１３】
このように、循環する処理液の流量を調整することによって、処理槽内の処理液の成分濃度を制御するので、例えば被処理物の処理面積が大きくなった場合でも、処理面積に係らず適切に成分濃度を制御することが可能である。これにより、処理槽内の処理液の成分濃度を均一に維持することができるので、被処理物の均一な表面処理を再現性よく実現することができる。したがって、例えば、処理液の成分濃度又は流量に処理プロセスが強く影響を受ける無電解メッキ、電解メッキ、エッチング等の表面処理を好適に行うことが可能である。
【００１４】
本発明に係る処理装置は、上記第２濃度検出手段を複数備え、上記流量制御手段は、複数の上記第２濃度検出手段が検出した第２成分濃度のうち、上記第１成分濃度との濃度差が最も大きい第２成分濃度があらかじめ定められた目標濃度になるように、又は当該第２成分濃度と上記第１成分濃度との濃度差が予め定められた目標濃度差になるように、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記処理液の流量を調整することが好ましい。これにより、より精度よく処理槽内および循環ライン内の濃度を制御することができる。
【００１５】
本発明に係る処理装置において、上記第１濃度検出手段は、上記処理槽内において上記第２濃度検出手段よりも上記導入口に近い位置の上記第１成分濃度を検出し、上記第２濃度検出手段は、上記処理槽内において上記第１濃度検出手段よりも上記導出口に近い位置の上記第２成分濃度を検出し、上記流量制御手段は、上記第２成分濃度を予め定められた第２目標濃度にするための上記第１成分濃度の第１目標濃度を算出し、上記第１成分濃度が上記第１目標濃度になるように、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記処理液の流量を調整することが好ましい。
【００１６】
上記の構成によれば、処理槽において処理液の導入口側と導出口側との成分濃度差が大きい部分の成分濃度又は成分濃度差が、所定の目標値になるように流量を制御し、処理槽内の処理液の成分濃度を調整する。したがって、より適切な濃度制御が可能であり、被処理物の均一な表面処理を実現することができる。
【００１７】
本発明に係る処理装置は、上記流量制御手段により調整される上記処理液の流量が、予め定められた流量限界値を超えたとき、上記処理槽又は上記循環ライン内に上記処理液を補充する処理液補充手段をさらに備え、上記流量制御手段は、調整する上記処理液の流量が上記流量限界値を超えたとき、上記処理液の流量が上記流量限界値になるように調整することが好ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、所定の流量限界値までは流量の制御により処理槽内における処理液の成分濃度を適切に調整し、流量限界値を超えるときには、超過した流量に対応する量の処理液を処理槽及び循環ラインに補充する。これにより、処理槽及び循環ライン内を適切な流量に保ちつつ、処理槽内の処理液の成分濃度を制御することが可能であり、より適切な濃度制御が可能になる。
【００１９】
本発明に係る処理装置において、上記第１濃度検出手段及び上記第２濃度検出手段は、上記処理液の吸光度に基づいて上記処理液に含まれる成分の濃度を検出することが好ましい。これにより、処理槽内における処理液の成分濃度をより精度よく制御することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る処理装置は、処理液を用いて被処理物を表面処理する処理装置であって、上記被処理物が導入された処理槽内、及び上記処理槽の導入口及び導出口に接続された循環ライン内において循環する上記処理液に含まれる成分の濃度を第１成分濃度として検出する第１濃度検出手段と、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記第１濃度検出手段とは異なる位置において、上記処理液に含まれる成分の濃度を第２成分濃度として検出する第２濃度検出手段と、上記第１濃度検出手段が検出した第１成分濃度及び上記第２濃度検出手段が検出した第２成分濃度が予め定められた目標濃度になるように、又は上記第１成分濃度と上記第２成分濃度との濃度差が予め定められた目標濃度差になるように、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記処理液の流量を調整する流量制御手段とを備えているので、処理液に含まれる成分の濃度を適切に制御することが可能であり、当該処理液を用いて被処理物の均一な表面処理を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施形態に係る無電解メッキ装置を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る無電解メッキ装置における流量の調整処理の流れを説明するフロー図である。
【図３】他の実施形態に係る無電解メッキ装置を示す概略図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る無電解メッキ装置における流量及び補充量の調整処理の流れを説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１の実施形態）
本発明に係る処理装置の第１の実施形態について、図１及び２を参照して以下に説明する。なお、本実施形態においては、本発明に係る処理装置を、ニッケルメッキ液を用いて無電解メッキする無電解メッキ装置として説明するが本発明はこれに限定されず、メッキ液の成分濃度や流量に処理プロセスが強く影響を受ける他の無電解メッキ、電解メッキ、エッチング等の表面処理にも適用できる。
【００２３】
図１は、無電解メッキ装置１００の一実施形態を示す概略図であり、図２は、無電解メッキ装置１００における流量の調整処理の流れを説明するフロー図である。図１に示すように、無電解メッキ装置１００は、第１濃度計（第１濃度検出手段）４、第２濃度計（第２濃度検出手段）５、及び制御部（流量制御手段）１４を備えている。また、無電解メッキ装置１００は、処理槽１、循環ポンプ２、循環ライン３、フィルター６、流量計７、ヒーター８、ノズル９、純水ライン１０、及びエアオペバルブ１１を備えていてもよい。無電解メッキ装置１００は、処理槽１内に導入され、キャリア１２に把持されたウエハ（被処理物）１３を、処理槽１内に導入したメッキ液（処理液）を用いて無電解メッキにより表面処理する装置である。
【００２４】
ウエハの無電解メッキに用いられるメッキ液は、循環ライン３を介してノズル９から処理槽１内に供給される。したがって、ノズル９がメッキ液の処理槽１への導入口として機能する。循環ライン３は、処理槽１内に設けられたノズル９に接続され、また、処理槽１の上部の開口部（導出口）から流出したメッキ液を貯留する貯留槽に接続されており、処理槽１に導入されて処理槽１から流出するメッキ液を、その内部において循環させる。
【００２５】
処理槽１から流出したメッキ液は貯留槽に貯留され、蒸発した水分を補うために純水ライン１０から水が供給される。純水ライン１０からメッキ液への水の供給はエアオペバルブの開閉により制御され、水分の蒸発速度に基づいて予め定められた速度で水分が供給される。
【００２６】
循環ライン３は、処理槽１の開口部との接続部と、ノズル９との接続部との間に、循環ポンプ２、フィルター６、流量計７及びヒーター８を備えている。循環ポンプ２は、循環ライン３内のメッキ液を図１おける時計回りに循環させる動力をメッキ液に与えるものであり、遠心ポンプ等の公知のポンプを使用可能である。循環ポンプ２は、制御部１４からの命令に基づいて駆動し、メッキ液を循環させる。処理槽１及び循環ライン３内のメッキ液は、循環ポンプ２によってその流量が調整される。
【００２７】
フィルター６は、循環ライン３内を循環するメッキ液をろ過し、メッキ液中の不純物を取り除くものである。流量計７は、循環ライン３内のメッキ液の流速を検出するものであり、処理槽１内に供給されるメッキ液の単位時間当たりの流量を管理するために用いられる。ヒーター８は、循環ライン３から処理槽１に供給されるメッキ液の温度を、所定の適切な温度に加温するものである。ヒーター８によるメッキ液の加温は、メッキ液の含有成分、メッキ処理するウエハの種類、メッキ条件等により適宜設定された温度になるように調整される。
【００２８】
第１濃度計４及び第２濃度計５はそれぞれ、処理槽１内のメッキ液中のメッキ成分のイオン濃度（成分濃度）を検出するものである。本実施形態において、第１濃度計４は第２濃度計５よりも、処理槽１にメッキ液を供給するノズル９の近くに設けられており、ノズル９の近傍、すなわちメッキ液の導入口付近のメッキ成分のイオン濃度（第１成分濃度）を検出する。また、第２濃度計５は第１濃度計４よりも、処理槽１からメッキ液が流出する導出口の近くに設けられており、導出口付近のメッキ成分のイオン濃度（第２成分濃度）を検出する。第２濃度計５は処理槽１内の複数箇所に設置してもよい。
【００２９】
第１濃度計４及び第２濃度計５が検出した第１イオン濃度及び第２イオン濃度はそれぞれ、制御部１４にフィードバックされ制御部１４は、これらの値に基づいて循環ポンプにメッキ液の流量を調整させる。第１濃度計４及び第２濃度計５の設置位置や、イオン濃度の検出位置はこれに限定されず、処理槽１及び循環ライン３により構成されるメッキ液の循環経路内の複数の異なる位置に設けられていてもよいし、濃度計の数もこれに限定されない。
【００３０】
３つ以上の濃度計を用いる場合には、それぞれが検出したイオン濃度を制御部１４にフィードバックし、例えばノズル９の近傍の濃度計と最小のイオン濃度を示す濃度計との差分に基づいて制御してもよい。濃度計を複数設けることによって、制御部１４による制御をより高精度に行うことができる。
【００３１】
第１濃度計４及び第２濃度計５としては、メッキ液中の成分の正確な同定及び定量が可能であり、かつその分析時間が比較的速いものであれば特に制限されず、公知の濃度計を使用可能であるが、特に特許文献１及び２に記載のオンライン測定に有用な吸光光度測定装置を好適に使用可能である。第１濃度計４及び第２濃度計５として吸光光度測定装置を用いる場合、後述するニッケルイオン（Ｎｉ２＋）と次亜リン酸イオン（Ｈ２ＰＯ２−）とでは一般に測定波長が異なるため、これらのどちらか一方の成分を代表して測定し、制御部１４にフィードバックする。
【００３２】
無電解メッキ装置１００において用いるメッキ液としては、従来公知の無電解メッキ液を使用することができる。本実施形態においては、無電解ニッケルメッキ液を用いており、金属源としての硫酸ニッケル、還元剤としての次亜リン酸に微量添加剤が加えられたものを、有効成分として含んでいる。無電解メッキ装置１００においては、処理槽１に導入されたメッキ液中の次亜リン酸の酸化により放出された電子によってニッケルイオンが析出し、析出したニッケルによって当該メッキ液中に浸漬されたウエハ１３の表面を被覆することによって、ウエハ１３を表面処理する。
【００３３】
ここで、ウエハ１３は、無電解メッキ装置１００により表面処理する前に、所定の前処理が施されていてもよい。このような前処理として、アルミニウム上にメッキ処理する場合には公知のシンジケート処理を、銅上又は半導体上にメッキする場合には公知のパラジウム活性処理を施すことができる。
【００３４】
無電解ニッケルメッキ液を用いた無電解メッキ処理は、下記の反応式（１）〜（３）により進行する；
（主反応）
Ｎｉ２＋＋Ｈ２ＰＯ２−＋Ｈ２Ｏ → Ｎｉ＋Ｈ２ＰＯ３−＋２Ｈ＋・・・（１）
（副反応：水素の発生）
Ｈ２Ｏ＋Ｈ２ＰＯ２− → Ｈ２↑＋Ｈ２ＰＯ３−・・・（２）
（副反応：リンの共析）
Ｈ２ＰＯ２−＋Ｈ → Ｐ＋ＯＨ−＋Ｈ２Ｏ・・・（３）
反応式（１）〜（３）による無電解メッキ処理が進行するにしたがって、メッキ液中のニッケルイオン（Ｎｉ２＋）及び次亜リン酸イオン（Ｈ２ＰＯ２−）が減少する。したがって、処理槽１内において、ノズル９側から処理槽１の開口部に向かって循環するメッキ液中においては、ノズル９側のイオン濃度が開口部側のイオン濃度よりも高くなる。すなわち、第１濃度計４が検出する第１金属イオン濃度は、第２濃度計５が検出する第２金属イオン濃度よりも高くなる。
【００３５】
このような処理槽１内におけるイオン濃度の傾斜によって、ウエハ１３に形成されるメッキ膜の膜厚にばらつきが生じ、高精度にメッキ処理することが困難になるという問題があった。このような問題は、ウエハ１３のメッキ面積が大きい場合に大きく影響を受ける。
【００３６】
無電解メッキ装置１００においては、濃度差が大きくなる複数の箇所において第１濃度計４及び第２濃度計５により、ニッケルイオン及び次亜リン酸イオン等のメッキ成分のイオン濃度を測定し、測定したイオン濃度又はイオン濃度差が予め定められた目標濃度又は目標濃度差になるように、制御部１４が循環ポンプ２を制御する。すなわち、循環ポンプ２によりメッキ液の流量を調整することによって、処理槽１内に供給されるメッキ液の流量を調整し、処理槽１内におけるイオン濃度を均一に保つ。これにより、ウエハ１３に膜厚が均一なメッキ膜を形成することが可能である。
【００３７】
従来の無電解メッキ装置においては、処理槽内のメッキ液のイオン濃度を調整するために、メッキ処理により消費される成分の補充により制御していた。しかしながら、成分の補充によるイオン濃度管理では、メッキ面積の増大により生じる濃度差の補正に迅速に対応することができず、また成分の消費量が増大するという問題がある。無電解メッキ装置１００によれば、メッキ液の流量を制御することによって処理槽１内に流入するメッキ液の流入量を調整するので、このような問題が生じない。
【００３８】
次に、無電解メッキ装置１００の制御部１４による、メッキ液の流量の調整処理について図２を参照して説明する。図２に示すように、まず、制御部１４に備えられた第２減算器２０において、第２イオン濃度の目標値として予め定められた第２目標値（第２目標濃度）ＳＶ２と第２濃度計５により検出された第２イオン濃度ＰＶ２との濃度差を算出する。第２減算器２０において算出された濃度差を表す信号を第２ＰＩＤ制御器２１に送信し、第２ＰＩＤ制御器２１は当該濃度差に基づいて、第２イオン濃度ＰＶ２が第２目標値ＳＶ２の濃度になるような、第１イオン濃度の目標値を第１目標値（第１目標濃度）ＳＶ１として第１減算器２２に出力する。なお、第２目標値ＳＶ２と、第２目標値ＳＶ２と第１目標値ＳＶ１との差を、メッキ膜厚のばらつきが規格範囲内におさまるような値になるように予め設定し、第２ＰＩＤ制御器４１内の記憶部（図示せず）に記憶させておく。
【００３９】
そして、第１減算器２２において、第１目標値ＳＶ１と第１濃度計４により検出された第１イオン濃度ＰＶ１との濃度差を算出する。第１減算器２２において算出された濃度差を表す信号を第１ＰＩＤ制御部２３に送信し、第１ＰＩＤ制御部２３は当該濃度差に基づいて、第１イオン濃度ＰＶ１が第１目標値ＳＶ１の濃度になるような、メッキ液の流量を第３目標値ＳＶ３として第３減算器２４に出力する。第３減算器２４において、第３目標値ＳＶ３と流量計７により検出された流量ＰＶ３との流量差を算出する。第３減算器２４において算出された流量差を表す信号を第３ＰＩＤ制御部２５に送信し、第３ＰＩＤ制御部２５は当該流量差に基づいて、処理槽１及び循環ライン３内のメッキ液の流量ＰＶ３が第３目標値ＳＶ３になるように循環ポンプ２を制御する信号を循環ポンプ２に送信する。
【００４０】
循環ポンプ２は、当該信号に基づいてその回転数等を調整し、処理槽１及び循環ライン３内のメッキ液の流量を第３目標値ＳＶ３にする。
【００４１】
なお、循環ポンプ２による流量の調整は、循環ポンプ２の回転数を調整することによって行うことができる。また、無電解メッキ処理により消費されたメッキ液成分を、第１濃度計４及び第２濃度計５の検出結果に基づいて適宜手動で補充してもよい。
【００４２】
（第２の実施形態）
無電解メッキ装置の他の実施形態について、図３及び４を参照して以下に説明する。図３は、無電解メッキ装置１０１の一実施形態を示す概略図であり、図４は、無電解メッキ装置１０１における流量の調整処理の流れを説明するフロー図である。図３に示すように、本実施形態の無電解メッキ装置１０１は、インジェクター１５、インジェクションポンプ（処理液補充手段）１６及び補充液タンク１７を備えている点において、第１の実施形態の無電解メッキ装置１００と異なっている。したがって、本実施形態においては、第１の実施形態と異なる点についてのみ説明し、他の詳細な説明については省略する。
【００４３】
インジェクター１５は、循環ライン３において循環ポンプ２よりも処理槽１の開口部側に接続されており、かつインジェクションポンプ１６を介して補充液タンク１７に接続されている。補充液タンク１７には、処理槽１内及び循環ライン３内を循環するメッキ液と同様の成分を含有するメッキ液が導入されている。補充液タンク１７内のメッキ液は、インジェクションポンプ１６によって送り出され、インジェクター１５から循環ライン３内に導入される。無電解メッキ装置１０１においては、制御部１４がインジェクションポンプ１６を制御することによって、補充液タンク１７からのメッキ液の補充を制御する。制御部１４によるメッキ液の補充は、第１濃度計４及び第２濃度計５により測定される第１イオン濃度及び第２イオン濃度に基づく流量の制御と共にＰＩＤ制御される。
【００４４】
無電解メッキ装置１０１の制御部１４による、メッキ液の流量及び補充量の調整処理について図４を参照して説明する。図４に示すように、まず、制御部１４に備えられた第２減算器４０において、第２イオン濃度の目標値として予め定められた第２目標値ＳＶ２と第２濃度計５により検出された第２イオン濃度ＰＶ２との濃度差を算出する。第２減算器４０において算出された濃度差を表す信号を第２ＰＩＤ制御器４１に送信し、第２ＰＩＤ制御器４１は当該濃度差に基づいて、第２イオン濃度ＰＶ２が第２目標値ＳＶ２の濃度になるような、第１イオン濃度の目標値を第１目標値ＳＶ１として第１減算器４２に出力する。なお、第２目標値ＳＶ２と、第２目標値ＳＶ２と第１目標値ＳＶ１との差を、メッキ膜厚のばらつきが規格範囲内におさまるような値になるように予め設定し、第２ＰＩＤ制御器４１内の記憶部（図示せず）に記憶させておく。
【００４５】
そして、第１減算器４２において、第１目標値ＳＶ１と第１濃度計４により検出された第１イオン濃度ＰＶ１との濃度差を算出する。第１減算器４２において算出された濃度差を表す信号を第１ＰＩＤ制御部４３に送信し、第１ＰＩＤ制御部４３は当該濃度差に基づいて、第１イオン濃度ＰＶ１が第１目標値ＳＶ１の濃度になるような、メッキ液の流量を第３目標値ＳＶ３としてリミッター回路４４に出力する。
【００４６】
リミッター回路４４において、メッキ液の流量の上限値として予め定められた流量制限値（流量限界値）ＬＶ３と第３目標値ＳＶ３とを比較し、第３目標値ＳＶ３が流量制限値ＬＶ３以下である場合、第３目標値ＳＶ３をそのまま第３減算器４５に出力する。第３目標値ＳＶ３が流量制限値ＬＶ３よりも大きい場合、流量制限値ＬＶ３を第３減算器４５に出力すると共に、第３目標値ＳＶ３と流量制限値ＬＶ３との流量差に比例したメッキ液の補充量を示す補充値ＳＶ４をインジェクションポンプ１６に出力する。なお、流量制限値ＬＶ３としてメッキ処理に適した流量上限値を予め設定し、リミッター回路４４内の記憶部（図示せず）に記憶させておく。
【００４７】
そして、第３減算器４５において、第３目標値ＳＶ３又は流量制限値ＬＶ３と流量計７により検出された流量ＰＶ３との流量差を算出する。第３減算器４５において算出された流量差を表す信号を第３ＰＩＤ制御部４６に送信し、第３ＰＩＤ制御部４６は当該流量差に基づいて、処理槽１及び循環ライン３内のメッキ液の流量ＰＶ３が第３目標値ＳＶ３になるように循環ポンプ２を制御する信号を循環ポンプ２に送信する。循環ポンプ２は、当該信号に基づいてその回転数等を調整し、処理槽１及び循環ライン３内のメッキ液の流量を第３目標値ＳＶ３にする。
【００４８】
リミッター回路４４から出力された補充値ＳＶ４を表す信号を受信したインジェクションポンプ１６は、補充値ＳＶ４に対応する量のメッキ液を循環ライン３内に供給するように駆動する。すなわち、補充値ＳＶ４＞０のとき、インジェクションポンプ１６が駆動して所定流量でメッキ液を循環ラインに補充し、補充値ＳＶ４＝０のとき、インジェクションポンプ１６は停止してメッキ液の補充は行わない。
【００４９】
無電解メッキ装置１０１においては、第２濃度計５が処理槽１内の複数箇所に設置されていてもよい。第２濃度計５が複数個設置されていることにより、さらに濃度制御の精度を高められる。この場合、最小値回路を介して、第２濃度計５の測定した第２イオン濃度ＰＶ２が第２減算器４０に送られる。すなわち、第１イオン濃度ＰＶ１との濃度差が最も大きい第２イオン濃度を第２イオン濃度ＰＶ２として濃度制御に用いられる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、処理液の成分濃度や流量に処理プロセスが強く影響を受ける無電解メッキ、電解メッキ、エッチング等の表面処理に利用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１ 処理槽
２ 循環ポンプ
３ 循環ライン
４ 第１濃度計（第１濃度検出手段）
５ 第２濃度計（第２濃度検出手段）
６ フィルター
７ 流量計
８ ヒーター
９ ノズル
１０ 純水ライン
１１ エアオペバルブ
１２ キャリア
１３ ウエハ（被処理物）
１４ 制御部（制御手段）
１５ インジェクター
１６ インジェクションポンプ（処理液補充手段）
１７ 補充液タンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理液を用いて被処理物を表面処理する処理装置であって、
上記被処理物が導入された処理槽内、及び上記処理槽における上記処理液の導入口及び導出口に接続された循環ライン内において循環する上記処理液に含まれる成分の濃度を第１成分濃度として検出する第１濃度検出手段と、
上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記第１濃度検出手段とは異なる位置において、上記処理液に含まれる成分の濃度を第２成分濃度として検出する第２濃度検出手段と、
上記第１濃度検出手段が検出した第１成分濃度及び上記第２濃度検出手段が検出した第２成分濃度が予め定められた目標濃度になるように、又は上記第１成分濃度と上記第２成分濃度との濃度差が予め定められた目標濃度差になるように、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記処理液の流量を調整する流量制御手段と
を備えていることを特徴とする処理装置。
【請求項２】
上記第２濃度検出手段を複数備え、
上記流量制御手段は、複数の上記第２濃度検出手段が検出した第２成分濃度のうち、上記第１成分濃度との濃度差が最も大きい第２成分濃度があらかじめ定められた目標濃度になるように、又は当該第２成分濃度と上記第１成分濃度との濃度差が予め定められた目標濃度差になるように、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記処理液の流量を調整することを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
上記第１濃度検出手段は、上記処理槽内において上記第２濃度検出手段よりも上記導入口に近い位置の上記第１成分濃度を検出し、
上記第２濃度検出手段は、上記処理槽内において上記第１濃度検出手段よりも上記導出口に近い位置の上記第２成分濃度を検出し、
上記流量制御手段は、上記第２成分濃度を予め定められた第２目標濃度にするための上記第１成分濃度の第１目標濃度を算出し、上記第１成分濃度が上記第１目標濃度になるように、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記処理液の流量を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の処理装置。
【請求項４】
上記流量制御手段により調整される上記処理液の流量が、予め定められた流量限界値を超えたとき、上記処理槽又は上記循環ライン内に上記処理液を補充する処理液補充手段をさらに備え、
上記流量制御手段は、調整する上記処理液の流量が上記流量限界値を超えたとき、上記処理液の流量が上記流量限界値になるように調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項５】
上記第１濃度検出手段及び上記第２濃度検出手段は、上記処理液の吸光度に基づいて上記処理液に含まれる成分の濃度を検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項６】
処理液を用いて被処理物を表面処理する処理方法であって、
上記被処理物が導入された処理槽内、及び上記処理槽における上記処理液の導入口及び導出口に接続された循環ライン内において循環する上記処理液に含まれる成分の濃度を第１成分濃度として検出する第１濃度検出工程と、
上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記第１濃度検出工程とは異なる位置において、上記処理液に含まれる成分の濃度を第２成分濃度として検出する第２濃度検出工程と、
上記第１濃度検出工程において検出した上記第１成分濃度及び上記第２濃度検出工程において検出した上記第２成分濃度が予め定められた目標濃度になるように、又は上記第１成分濃度と上記第２成分濃度との濃度差が予め定められた目標濃度差になるように、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記処理液の流量を調整する流量制御工程と
を包含することを特徴とする処理方法。
【請求項１】
処理液を用いて被処理物を表面処理する処理装置であって、
上記被処理物が導入された処理槽内、及び上記処理槽における上記処理液の導入口及び導出口に接続された循環ライン内において循環する上記処理液に含まれる成分の濃度を第１成分濃度として検出する第１濃度検出手段と、
上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記第１濃度検出手段とは異なる位置において、上記処理液に含まれる成分の濃度を第２成分濃度として検出する第２濃度検出手段と、
上記第１濃度検出手段が検出した第１成分濃度及び上記第２濃度検出手段が検出した第２成分濃度が予め定められた目標濃度になるように、又は上記第１成分濃度と上記第２成分濃度との濃度差が予め定められた目標濃度差になるように、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記処理液の流量を調整する流量制御手段と
を備えていることを特徴とする処理装置。
【請求項２】
上記第２濃度検出手段を複数備え、
上記流量制御手段は、複数の上記第２濃度検出手段が検出した第２成分濃度のうち、上記第１成分濃度との濃度差が最も大きい第２成分濃度があらかじめ定められた目標濃度になるように、又は当該第２成分濃度と上記第１成分濃度との濃度差が予め定められた目標濃度差になるように、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記処理液の流量を調整することを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
上記第１濃度検出手段は、上記処理槽内において上記第２濃度検出手段よりも上記導入口に近い位置の上記第１成分濃度を検出し、
上記第２濃度検出手段は、上記処理槽内において上記第１濃度検出手段よりも上記導出口に近い位置の上記第２成分濃度を検出し、
上記流量制御手段は、上記第２成分濃度を予め定められた第２目標濃度にするための上記第１成分濃度の第１目標濃度を算出し、上記第１成分濃度が上記第１目標濃度になるように、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記処理液の流量を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の処理装置。
【請求項４】
上記流量制御手段により調整される上記処理液の流量が、予め定められた流量限界値を超えたとき、上記処理槽又は上記循環ライン内に上記処理液を補充する処理液補充手段をさらに備え、
上記流量制御手段は、調整する上記処理液の流量が上記流量限界値を超えたとき、上記処理液の流量が上記流量限界値になるように調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項５】
上記第１濃度検出手段及び上記第２濃度検出手段は、上記処理液の吸光度に基づいて上記処理液に含まれる成分の濃度を検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項６】
処理液を用いて被処理物を表面処理する処理方法であって、
上記被処理物が導入された処理槽内、及び上記処理槽における上記処理液の導入口及び導出口に接続された循環ライン内において循環する上記処理液に含まれる成分の濃度を第１成分濃度として検出する第１濃度検出工程と、
上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記第１濃度検出工程とは異なる位置において、上記処理液に含まれる成分の濃度を第２成分濃度として検出する第２濃度検出工程と、
上記第１濃度検出工程において検出した上記第１成分濃度及び上記第２濃度検出工程において検出した上記第２成分濃度が予め定められた目標濃度になるように、又は上記第１成分濃度と上記第２成分濃度との濃度差が予め定められた目標濃度差になるように、上記処理槽内及び上記循環ライン内における上記処理液の流量を調整する流量制御工程と
を包含することを特徴とする処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−６７２０（Ｐ２０１１−６７２０Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４８９４７（Ｐ２００９−１４８９４７）
【出願日】平成２１年６月２３日（２００９．６．２３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２３日（２００９．６．２３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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