KR100544911B1 - 도금장치 및 도금방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판에 도금을 행하는 도금장치에 관한 것으로서,
도금처리유닛과, 기판세정유닛과, 기판반송기구와, 후처리 약액공급부와, 도금처리유닛으로 미량성분(촉진제, 억제제 및 염소)를 관리하는 미량성분 관리부와, 상기 도금처리유닛, 상기 세정유닛및 상기 기판반송기구를 포함하는 기판처리부를 내부에 수용한 인클로져와, 장치전체를 제어하는 시스템 컨트롤러를 구비하고 있다.
Description
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 기판처리장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는, 웨이퍼 처리부의 도해적인 평면도이다.
도 3은, 웨이퍼 처리부의 인클로져 구조를 나타내는 도해적인 사시도이다.
도 4는, 잭 볼트(Jack Bolt) 및 프레임을 나타내는 도해적인 단면도이다.
도 5(a), 5(b) 및 5(c)는, 로봇본체의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6(a) 및 6(b)는, 카세트가 설치된 카세트 스테이지의 도해적인 평면도 및 측면도이다.
도 7은, 도금처리부의 구성을 나타내는 도해적인 정면도이다.
도 8은, 샘플 도금액의 동 농도와 측정된 흡광도(吸光度)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는, 도금처리유닛의 구조를 나타내는 도해적인 단면도이다.
도 10은, 회전관의 근방을 확대하여 나타내는 도해적인 단면도이다.
도 11은, 도금시 웨이퍼 근방의 도해적인 단면도이다.
도 12는, 로터리 조인트의 도해적인 단면도이다.
도 13(a) 및 13(b)는, 캐소드 링의 도해적인 평면도이다.
도 14(a), 14(b) 및 14(c)는, 캐소드전극의 형상을 나타내는 도해적인 평면도 및 단면도이다.
도 15는, 도금조(鍍金槽) 중의 전기적 등가회로를 나타내는 도해도이다.
도 16은, 스핀베이스가 위쪽으로 향해진 상태의 도금처리유닛의 도해적인 단면도이다.
도 17은, 도금처리유닛의 도해적인 측면도이다.
도 18은, 도금컵의 도해적인 측면도이다.
도 19는, 베벨에칭유닛의 구성을 나타내는 도해적인 단면도이다.
도 20은, 세정유닛의 구성을 나타내는 도해적인 단면도이다.
도 21은, 웨이퍼 처리부의 제어계통 구성을 나타내는 블록도이다.
도 22는, 주성분 관리부의 구성을 나타내는 도해도이다.
도 23은, 후처리 약액공급부의 구조를 나타내는 도해적인 사시도이다.
도 24는, 주성분 관리부, 미량성분 관리부, 및 후처리 약액공급부의 제어계통 구성을 나타내는 블록도이다.
도 25는, 미량성분 관리부 구성의 개략 및 도금처리부와의 접속상태를 나타내는 도해도이다.
도 26은, 미량성분 관리부의 상세한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 27은, 샘플링부의 구성을 나타내는 도해도이다.
도 28은, 분석컵의 구조를 나타내는 도해도이다.
도 29는, 보충부의 구성을 나타내는 도해도이다.
도 30은, 시약공급부의 구성을 나타내는 도해도이다.
도 31은, 가압/감압부의 구성을 나타내는 도해도이다.
도 32는, 미량성분 관리부의 구조를 나타내는 도해적인 사시도이다.
도 33은, 유틸리티(Utility)부의 구성을 나타내는 도해도이다.
도 34는, 미량성분 관리부의 제어계통 구성을 나타내는 블록도이다.
도 35는, 질산은 수용액의 적하량과, 참조전극과 은염화은 전극과의 전위차의 관계를 나타내는 도면이다.
도 36은, CVS분석에서의 작용전극과 참조전극 사이의 전압과, 대극(對極)과 작용전극 사이에 흐르는 전류와의 관계를 나타내는 도면이다.
본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 기판에 동(銅) 도금을 행하기 위한 도금장치및 도금방법에 관한 것이다.
반도체장치의 제조공정에서, 반도체 웨이퍼(이하, 단지「웨이퍼」라 한다)의 한쪽 표면에 도금처리를 행하는 경우가 있다. 웨이퍼에 도금을 하기 위한 도금장치는, 복잡한 공정을 실시하는 것이 요구되고, 또한, 도금에 의한 막(膜)의 요구(要求)되는 품질은 높다. 더욱이, 도금이 되풀이되면 도금액의 조성이 변화하기 때문에, 정기적으로 도금액을 분석하고, 그 결과에 따라서 도금액의 조성이 소정의 조성이 되도록 조정하지 않으면 안된다. 이와 같은 작업은 번잡하고 시간이 걸리 는 일이었다.
예컨대, 도금액은, 도금을 촉진하기 위한 첨가제, 도금을 억제하기 위한 첨가제, 첨가제를 웨이퍼 표면에 머무르게 하는 등의 역할을 하는 염소 등의 미량성분을 포함하고 있지만, 이들 미량성분은 도금에 의해 상실되기 때문에, 적시에 보충하여 적정한 농도가 되도록 보충하지 않으면 양호하게 도금할 수 없게 된다.
그런데, 종래의 도금장치는, 어느 것이나, 도금에 의한 막의 품질, 조작의 용이성, 생산성 등에 관해서 만족스러운 것은 아니었다.
특히, 도금액 중의 미량성분에 관하여, 용이하고도 적정하게 관리할 수 없어 양호하게 도금할 수 없게 되는 경우가 있었다.
본 발명의 목적은, 양호하게 도금할 수 있는 도금장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 조작이 용이한 도금장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 생산성이 높은 도금장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 양호하게 도금할 수 있는 도금방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 용이하게 도금할 수 있는 도금방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 생산성이 높은 도금방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 도금장치는, 처리대상인 기판에 대하여, 도금을 행하기 위한 도금 장치이다. 이 장치는, 처리대상의 기판을 수용할 수 있는 카세트를 재치(載置)하기 위한 카세트 스테이지와, 도금처리유닛과, 처리대상의 기판을 세정하기 위한 세정유닛과, 상기 카세트 스테이지에 재치된 카세트, 상기 도금처리유닛, 및 상기 세정유닛의 사이에서 처리대상의 기판을 반송하는 기판반송기구와, 후처리 약액을 상기 세정유닛에 공급하기 위한 후처리 약액공급부와, 상기 도금처리유닛에서 사용되는 도금액 촉진제, 억제제, 및 염소에 관해서 정량분석을 하기 위한 분석부를 구비한 미량성분 관리부와, 상기 도금처리유닛, 상기 세정유닛, 및 상기 기판반송기구를 포함하는 기판처리부가 내부에 수용된 인클로져(Enclosure)와, 장치 전체를 제어하는 시스템 컨트롤러(System Controller)를 구비하고 있다.
도금처리유닛은, 처리대상의 기판에 접촉가능한 캐소드전극을 구비하고 이 캐소드전극이 접촉된 해당 기판과 동시에 회전가능한 캐소드 링, 및 도금을 촉진하는 첨가제, 도금을 억제하는 첨가제, 및 염소를 미량성분으로서 함유하는 도금액을 수용할 수 있고 내부에 애노드전극이 배치된 도금컵을 구비하고 있다.
또한, 미량성분 관리부는, 해당 미량성분 관리부를 제어하기 위한 미량성분 관리컨트롤러를 포함하고, 상기 분석부가 분석대상의 도금액을 수용할 수 있는 분석컵, 이 분석컵 내부에 분석용의 액상 시약을 공급하기 위한 복수의 시약공급노즐, 적정분석을 하기 위한 참조(參照)전극 및 은(銀)염화은전극, 및 CVS분석 또는 CPVS분석을 하기 위한 회전전극, 대극(對極), 및 참조전극을 구비하고 있다.
본 발명에 의하면, 1대의 도금장치에 의해, 도금처리유닛에 의한 도금처리 및 세정유닛에 의한 세정처리를 실시할 수 있다. 카세트 스테이지 상에 재치된 카 세트에는, 미처리 기판 및 도금처리 및 세정처리가 이루어진 기판을 수용할 수 있다.
카세트에 수용된 미처리 기판은, 시스템 컨트롤러의 제어에 의해, 예컨대, 기판반송기구에 의해 도금처리유닛 및 세정유닛에 차례로 반송되고, 도금처리와 세정처리가 자동적으로 연속되게 이루어진 후, 다시, 카세트에 수용되게 할 수 있다.
상기 도금장치는, 기판 테두리부를 에칭(베벨에칭)하기 위한 베벨에칭유닛을 더 구비하고 있어도 되며, 이 경우, 시스템 컨트롤러의 제어에 의해, 처리대상의 기판에, 예컨대, 도금처리, 베벨에칭처리, 및 세정처리가 순차적, 자동적으로 이루어지게 할 수 있다. 베벨에칭유닛에서 사용되는 에칭액은, 후처리 약액공급부에 의해 수용 및 공급되게 할 수 있다.
기판처리부는, 인클로져 내부에 수용되어 있기 때문에, 외부환경으로부터 단절된 청정한 분위기 중에서, 도금처리나 세정처리 등의 기판처리를 할 수 있다. 인클로져는, 외부의 공기가 필터를 통해 이물이 제거되어 내부로 유입되도록 구성되어 있어도 된다.
도금액이 도금처리유닛에서 되풀이하여 사용되고 있는 중에, 도금액 중의 미량성분의 농도는, 소정 농도(농도범위)보다 낮게 되도록 변화한다. 본 발명에 의하면, 미량성분 관리부에 의해, 도금액 중의 미량성분인 도금을 촉진하는 첨가제(이하, 「촉진제」라 한다), 도금을 억제하는 첨가제(이하,「억제제」라 한다), 및 염소의 정량분석을 할 수 있다.
따라서, 도금액 중의 촉진제, 억제제, 및 염소의 농도를 알 수 있고, 이에 의해 작업자는, 기판처리부에서 사용되는 도금액에 적량의 촉진제, 억제제, 및 염소를 보충하여, 해당 도금액 중의 촉진제 농도, 억제제 농도, 및 염소농도를 소정의 농도로 할 수 있다. 따라서, 상기 도금장치에 의해, 소정의 미량성분농도의 도금액을 사용하여, 용이하고도 양호하게 기판에 도금을 행할 수 있다.
미량성분 관리부에 구비된 분석부는, 1개의 분석컵 내부에, 적정분석을 하기 위한 참조전극 및 은염화은(Ag/AgCl) 전극, 및 CVS(Cyclic Voltammetic Stripping) 분석 또는 CPVS(Cyclic Pulse Voltammetic Stripping) 분석을 하기 위한 회전전극, 대극, 및 참조전극을 배치할 수 있게 되어 있다. 따라서, 1개의 분석컵으로 적정분석과 CVS분석 또는 CPVS분석을 행할 수 있다.
분석컵에 분석대상의 도금액을 수용하고, 회전전극, 대극, 및 참조전극을 사용하여, CVS분석 또는 CPVS분석을 할 수 있다. 적정분석에 사용되는 참조전극과 CVS분석 또는 CPVS분석에 사용하는 참조전극은, 동일한 것이어도 된다.
구체적으로는, CVS분석 또는 CPVS분석에 있어서, 도금액에 침지된 회전전극(작용전극)과 참조전극 사이의 전압이, 미량성분 관리컨트롤러에 의해 지정되는 소인전압(掃引電厭, 지령전압)과 일치하도록, 대극과 회전전극 사이에 흐르는 전류가 제어된다. 지령전압은, 일정한 주기로 변동하도록 소인된다. 이에 의해, 작용전극에 대한 동 도금 및 상기 동의 박리(스트리핑)가 주기적(Cyclic)으로 생긴다. 작용전극의 동이 박리될 때 작용전극에 흐르는 전류는, 도금액 중의 촉진제나 억제제의 농도와 상관이 있다. 이 때문에, 작용전극에 흐르는 전류를 모니터함으로써, 촉진제 또는 억제제의 농도를 구할 수 있다.
회전전극은 백금(Pt)으로 이루어지고, 절연체로 이루어진 막대 모양의 지지체 선단에 노출되도록 설치되며, 지지체와 함께 지지체의 축 주위로 회전할 수 있다. CVS분석 또는 CPVS분석을 할 때, 시약공급노즐로부터 시약으로서의 촉진제나 억제제를 공급할 수 있다.
분석컵에 분석대상의 도금액을 수용하고, 시약공급노즐로부터 질산은 수용액을 적하하면서, 도금액 중에 침지된 참조전극 및 은염화은 전극 사이의 전위차를 측정함으로써, 염소의 적정분석을 할 수 있다. 이 때, 회전전극이 지지된 지지체를 회전시킴으로써, 분석대상의 도금액을 교반할 수 있다.
상기 장치는, 상기 은염화은 전극을 상하로 움직여서, 상기 은염화은 전극을 상기 분석컵의 내부와 외부 사이에서 이동시키는 상하기구를 더 구비하고 있는 것이 바람직하다.
질산은 수용액에 의해 염소의 적정분석을 할 때, 분석대상의 도금액 중에 염화은의 침전이 생긴다. 따라서, 염소의 적정분석을 한 후, 염화은을 제거하여 분석컵 내부를 청정하게 하지 않으면 안된다. 염화은은, 예컨대, 티오황산나트륨 수용액 등의 염화은을 용해하는 세정액을 사용한 세정에 의해 제거할 수 있다. 그런데, 염화은을 용해하는 세정액은 은염화은 전극도 용해해 버린다.
상기의 구성에 의하면, 적정분석 후에 분석컵 내부를 세정할 때, 상하기구에 의해 은염화은 전극을 분석컵의 외부로 이동시킬 수 있다. 이에 의해, 은염화은 전극을 용해시키지 않고서 분석컵 내부의 염화은을 제거할 수 있다.
상기 분석컵의 바닥면에 배액구(排液口)(336h)가 형성되어 있고, 상기 분석 컵의 바닥면에 상기 상기 배액구를 향하는 내리막 경사가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
폐액구(廢液口)로부터, 분석종료 후의 도금액, 분석컵 내부를 세정한 후의 세정액 등을 뽑아낼 수 있다. 분석컵의 바닥면에, 폐액구를 향하는 내리막 경사가 형성되어 있는 것에 의해, 컵 내부의 도금액이나 세정액 등을 거의 완전히 뽑아 낼 수 있다.
상기 복수의 시약공급노즐 중, 적어도 1개가 개구지름 1mm 이하의 개구를 갖는 것이 바람직하다.
적정분석시 등에는, 미소량의 도금액을 계량하여 분석컵에 적하하거나, 미소량의 시약을 도금액에 적하할 필요가 있다. 본 발명에 의하면, 개구지름이 1mm 이하인 노즐을 사용함으로써, 미량의 시약을 분석컵에 적하할 수 있다.
상기 분석부는, 도금액 및 분석에 사용하는 시약을 상기 도금컵에 공급하기 위한 복수의 시린지 펌프(Syringe Pump)를 더 구비하고, 이 시린지 펌프는 상기 미량성분관리 컨트롤러에 접속된 시리얼버스를 통해 제어되는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 시린지 펌프에 의해 정확히 소정량의 시약을 도금액에 공급할 수 있다. 또한, 시리얼버스에 의해 복수의 시린지 펌프를 제어할 수 있다.
상기 분석부는, 분석에 사용하는 시약을 수용하는 시약 수용기와, 거의 밀폐된 상태로 할 수 있는 버퍼컵과, 이 버퍼컵 내부의 액체의 액면높이에 관한 정보를 얻을 수 있고, 상기 미량성분관리 컨트롤러에 접속된 액면센서와, 상기 시약 수용기 내부의 바닥부 근방과 상기 버퍼컵 사이에 설치된 제1송액배관과, 상기 버퍼컵 내부의 바닥부 근방과 상기 분석컵 사이에 설치된 제2송액배관과, 상기 버퍼컵 내부를 배기하는 배기기구를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 미량성분관리 컨트롤러는, 상기 액면센서의 출력신호에 기초하여 상기 버퍼컵 내부에서 상기 제2송액배관의 개구위치보다 높은 제1레벨의 높이위치에 액체가 존재하지 않는 것으로 판단된 것에 응답하여, 상기 버퍼컵 내부를 배기하도록 상기 배기기구를 제어하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 시약 수용기로부터 버퍼컵으로 시약을 공급하고, 버퍼컵 내부에 일정량 이상의 시약이 수용된 상태로 하여, 버퍼컵으로부터 적시(適時) 분석컵에 필요량의 시약을 공급할 수 있다. 액면센서에 의해, 버퍼컵 내부의 시약의 액면이, 제1레벨 이하로 된 것이 감지된 경우, 미량성분관리 컨트롤러는 배기기구를 제어하여 소정시간 버퍼컵 내부를 배기하도록 한다.
버퍼컵이 거의 밀폐된 상태로 되어 있으면, 버퍼컵 내부를 배기함으로써, 버퍼컵 내부는 감압상태로 되어, 시약 수용기 내부의 수용된 시약이 버퍼컵 내로 흡인된다. 시약 수용기 내부에 충분한 양의 시약이 수용되어 있는 경우, 소정시간 버퍼컵 내부가 감압상태로 됨으로써, 소정량의 시약이 시약 수용기로부터 버퍼컵으로 공급되어, 버퍼컵 내부의 시약의 액면은 제1레벨보다 높게 된다.
따라서, 시약 수용기 내부에 시약이 없어지더라도, 버퍼컵 내부에는 항상 일정량이상의 시약이 수용된 상태로 할 수 있다. 이에 의해, 시약 수용기에 수용된 시약을 낭비없이 사용하고, 또한, 제2송액배관에 공기가 들어가지 않도록 하여, 정확하게 소정량의 시약을 분석컵에 공급할 수 있다.
제2송액배관은, 버퍼컵 내부에서, 제1레벨보다 낮은 높이위치로부터 설치되어 있는 것으로 할 수 있다. 예컨대, 제2송액배관에는 시린지 펌프가 개재되어 있게 할 수 있고, 이 경우, 시린지 펌프에 의해, 버퍼컵 내부에 수용된 시약을 분석컵으로 이송할 수 있다.
분석부에서 사용되는 복수 종류의 시약은, 동일 구조에 의해 수용 및 공급하게 할 수 있다. 상기 미량성분관리 컨트롤러에는, 경보음 발생장치 및 디스플레이가 접속되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 액면센서는, 상기 제1레벨 높이에서의 상기 버퍼컵 내부의 액체의 유무를 감지하는 하한센서, 및 이 제1레벨보다 높은 위치에 있는 제2레벨 높이에서의 상기 버퍼컵 내부의 액체 유무를 감지하는 상한센서를 포함하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 미량성분관리 컨트롤러는, 상기 배기기구에 의해 소정시간 상기 버퍼컵 내부가 배기된 후, 상기 상한센서에 의해 상기 버퍼컵 내부의 상기 제2레벨에 액체가 감지되지 않은 경우에, 상기 경보음 발생장치에 경보음을 발생시켜서, 상기 디스플레이에 상기 시약 수용기가 비어 있는 것을 표시하도록 제어하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 하한센서에 의해 버퍼컵 내부의 시약이 제1레벨에 존재하는가의 여부를 감지할 수 있고, 상한센서에 의해 버퍼컵 내부의 시약이 제2레벨에 존재하는가 여부를 감지할 수 있다. 따라서, 미량성분관리 컨트롤러는, 하한센서 및 상한센서의 출력신호에 기초하여, 버퍼컵 내부의 시약이 제l레벨 이하로 되었는가 여부, 및 제2레벨 이상으로 되었는가 여부를 판정할 수 있다.
시약 수용기 내부의 시약 액면이 제1레벨에 있을 때, 배기기구에 의한 버퍼 컵 내부의 배기에 의해 소정량의 시약이 버퍼컵 내부에 공급되면, 시약의 액면은 제2레벨보다 높아지게 할 수 있다.
시약 수용기 내부에 충분한 양의 시약이 수용되어 있지 않은 경우에는, 소정시간 버퍼컵 내부가 감압상태로 되더라도, 버퍼컵에는 소정량의 시약이 공급되지 않아 시약 수용기는 비게 된다. 따라서, 버퍼컵 내부의 시약의 액면은 제2레벨에 도달하지 않는다. 이 경우, 미량성분관리 컨트롤러는, 경보음 발생장치를 제어하여 경보음을 발생시키고, 디스플레이를 제어하여 시약 수용기가 비게 된 것을 해당 디스플레이에 표시시켜서 작업자에게 주의를 주도록 한다. 이 경우, 작업자는, 비게 된 시약 수용기와 충분한 양의 시약이 수용된 시약 수용기를 교환하는 것으로 한다.
이에 의해, 다시 시약 수용기로부터 버퍼컵에 소정량의 시약을 공급하여, 버퍼컵 내부의 시약 액면이 제1레벨 이하가 되지 않도록 할 수 있다. 따라서, 제2송액배관에 공기가 들어가지 않도록 하고, 정확히 소정량의 시약을 분석컵에 공급할 수 있다.
상기 분석부는, 상기 분석컵에 근접되게 배치되어 거의 밀폐된 상태로 할 수 있는 샘플링 용기와, 상기 기판처리부와 상기 샘플링 용기 사이에 배치된 샘플링관과, 상기 샘플링 용기와 상기 분석컵 사이에 설치된 도금액 이송관과, 상기 샘플링 용기에 연통되게 접속되어, 이 샘플링 용기 내부를 배기하는 배기기구를 구비하고 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 샘플링 용기를 거의 밀폐된 상태로 하여, 배기기구에 의 해 샘플링 용기 내부를 배기함으로써, 샘플링 용기 내부를 감압상태로 할 수 있다. 이에 의해, 기판처리부와 샘플링 용기 내부 사이에 압력차가 생겨서, 기판처리부의 도금액을 샘플링관을 통해 샘플링 용기로 이송할 수 있다. 그리고, 샘플링 용기로부터 분석컵에 도금액을 공급하여 분석할 수 있다.
도금액을 기다란 배관을 통해 이송하는 경우, 공기의 혼입 등 때문에, 정확히 소정량의 도금액이 이송되는 것이 보증되지 않는다. 적정분석나 CVS분석 또는 CPVS분석을 할 때, 분석대상의 도금액 양을 정확히 알고 있지 않으면, 정확한 분석을 할 수 없다. 상기 구성에서는, 샘플링 용기는 분석컵에 근접하여 배치되어 있기 때문에, 샘플링 용기로부터 분석컵에 도금액을 이송하기 위한 도금액 이송관을 짧게 할 수 있어, 분석부 내부에서 공기가 혼입되지 않는 것이 보증된다. 따라서, 분석컵에 정확히 소정량의 도금액을 이송할 수 있고, 정확한 분석을 할 수 있다.
상기 샘플링관은, 상기 샘플링 용기 내부의 상부에서 개구되어 있는 것이 바람직하고, 이 경우에, 상기 미량성분 관리부는 상기 샘플링 용기 내부에 급기(給氣)하는 급기기구를 더 구비하고 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 샘플링관은, 샘플링 용기 내부의 상부에서 개구되어 있기 때문에, 샘플링관을 통해 도금액을 이송한 후, 샘플링 용기 내부에서 샘플링관의 단부(端部,개구부)가 도금액에 잠기지 않도록 할 수 있다. 샘플링관을 통해 기판처리부에서 샘플링 용기로 도금액을 샘플링한 후, 샘플링 용기를 거의 밀폐된 상태로 하여, 급기기구에 의해 샘플링 용기 내부에 급기할 수 있다. 이에 의해, 샘플링 용기 내부는 가압상태가 되고, 샘플링관 내부에 존재하는 도금액을 기판처리장 치로 되돌릴 수 있다.
기판처리부측으로부터 샘플링 용기측으로 외에 도금액을 이송할 수 없었던 경우, 샘플링 용기 내부에 남은 도금액은, 다음 도금액의 분석을 하기 전에 샘플링 용기 내부로 이송한 뒤 폐기하지 않으면 않되어 도금액이 쓸모없게 된다. 본 발명에 의하면, 샘플링관 내부의 도금액을 기판처리부에 되돌려서, 기판처리부에서 사용할 수 있기 때문에 도금액이 헛되게 되지 않는다.
배기기구와 급기기구는 동일한 것, 예컨대, 에어펌프이어도 된다. 에어펌프의 급기구(給氣口)를 개방하여 배기구를 샘플링 용기에 연통시킴으로써, 샘플링 용기 내부를 배기할 수 있다. 또한, 에어펌프의 배기구를 개방하여 급기구를 샘플링 용기에 연통시킴으로써, 샘플링 용기 내부에 급기할 수 있다.
상기 미량성분관리 컨트롤러가, 기억장치를 구비하고 있고, 상기 미량성분관리 컨트롤러로, 디스플레이 및 조작자가 정보를 입력하는 입력장치가 접속되어 있으며, 상기 미량성분관리 컨트롤러는, 상기 분석부에서 분석된 상기 도금을 억제하는 첨가제, 도금을 촉진하는 첨가제, 및 염소의 분석치를, 분석된 연월일 및 시각과 관련하여 상기 기억장치에 기억할 수 있고, 조작자의 상기 입력장치를 통한 지시에 응답하여, 상기 기억장치에 기억된 상기 도금을 억제하는 첨가제, 도금을 촉진하는 첨가제, 및 염소의 분석치를 상기 디스플레이에 시계열로 표시하도록 제어하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 촉진제, 억제제, 및 염소의 분석치를 시계열로 표시할 수 있기 때문에, 작업자는, 이들 미량성분이 소비되는 속도를 어림할 수 있다. 그리 고, 이들 미량성분이 소정의 농도이하로 된 경우, 해당 미량성분을 곧 도금액에 보충할 수 있도록 준비할 수 있다.
촉진제, 억제제, 및 염소의 분석치와 측정연월일과의 관계는, 디스플레이에, 표(表)의 형태로 표시시켜도 좋고, 그래프의 형태로 표시시하더라도 좋다. 또한, 촉진제, 억제제, 및 염소의 분석치는, 전부 표시하여도 좋고, 작업자의 입력장치를 통한 지시에 의해, 촉진제, 억제제, 및 염소의 분석치 중 임의의 1개 또는 2개를 표시하도록 하여도 좋다.
디스플레이로의 표시 대신에, 프린터에 의해 인쇄하는 것으로 하여도 좋다. 상기 미량성분관리 컨트롤러에 디스플레이가 접속되어 있는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 미량성분관리 컨트롤러는, 상기 디스플레이에 상기 분석컵에 적하된 적정분석용의 시약의 양과, 상기 참조전극과 상기 은염화은 전극 사이의 전위차와의 관계를 나타내는 그래프를 표시할 수 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 적정분석의 진행상황을 시각적으로 확인할 수 있다.
상기 미량성분관리 컨트롤러와 상기 시스템 컨트롤러는, 시리얼라인을 통해 접속되어 있고, 상기 시스템 컨트롤러는, 상기 기판처리부에서 사용되는 도금액의 총량에 관한 정보를 취득할 수 있으며, 상기 미량성분관리 컨트롤러는, 상기 시리얼라인을 통해 상기 시스템 컨트롤러로부터 상기 도금액의 총량에 관한 정보를 취득할 수 있고, 더욱이, 이 도금액의 총량에 관한 정보와, 상기 분석부에 의한 상기 도금을 촉진하는 첨가제, 도금을 억제하는 첨가제, 및 염소의 분석치로부터, 상기 기판처리부 내부의 도금액이 상기 도금을 억제하는 첨가제, 도금을 촉진하는 첨가 제, 및 염소에 관하여 소정의 농도가 되도록, 상기 도금액에 보충해야 할 상기 도금을 억제하는 첨가제를 포함하는 보충액, 상기 도금을 촉진하는 첨가제를 포함하는 보충액, 및 염소를 포함하는 보충액의 양을 구할 수 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 촉진제, 억제제, 및 염소가 소정의 농도가 되도록, 도금액에 보충해야 할 촉진제, 억제제, 및 염소의 양을 자동적으로 구할 수 있다. 따라서, 이와 같은 도금장치에 의해, 도금액의 미량성분의 관리가 용이하게 되고, 적정한 조성의 도금액으로 도금하는 것이 용이해진다.
상기 미량성분 관리부는, 거의 밀폐된 상태로 할 수 있는 조합용기와, 이 조합용기 내부의 바닥부 근방과 상기 기판처리부 사이에 설치된 보충관과, 상기 조합용기 내부를 가압 및 감압하는 가압감압기구와, 상기 미량성분관리 컨트롤러에 의해서 구해진 보충량의 상기 도금을 촉진하는 첨가제를 포함하는 보충액, 도금을 억제하는 첨가제를 보충하는 보충액, 및 염소를 포함하는 보충액을, 상기 조합용기에 공급하는 보충액 공급기구를 포함하는 보충부를 더 구비하고 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 조합용기를 거의 밀폐된 상태로 하고, 가압감압기구에 의해 조합용기 내부를 가압 또는 감압함으로써, 조합용기 내부와 기판처리부와의 압력차에 기초하여, 보충관을 통해 도금액을 기판처리부로부터 조합용기 내부로 이송하거나, 조합용기 내부의 도금액을 기판처리부로 이송할 수 있다. 조합용기 내부로 이송된 도금액에, 촉진제를 포함하는 보충액, 억제제를 포함하는 보충액, 및 염소를 포함하는 보충액을 첨가한 후, 조합용기 내부의 도금액을 기판처리부에 되돌 리는 것에 의해, 기판처리부 내부의 도금액에, 촉진제, 억제제, 및 염소를 보충할 수 있다.
이들의 조작은 모두 자동적으로 행해지기 때문에, 상기 도금장치는 조작이 용이하고, 이 도금장치에 의해 생산성을 높게 할 수 있다.
보충액은, 기판처리부 내부의 도금액에 직접 보충하는 것은 아니고, 조합용기 내부로 공급할 수 있다. 이 경우, 보충액을 일단 조합용기 내부에서 도금액으로 용해(분산)시키고 나서 기판처리부로 보낼 수 있다. 이에 의해, 보충액이 도금액에 용해되기 어려운 경우라도, 기판처리부 내부의 도금액에 대하여 단시간에 보충액을 용해(분산)시킬 수 있다.
보충액 공급기구는, 촉진제를 포함하는 보충액, 억제제를 포함하는 보충액, 및 염소를 포함하는 보충액의 보충량을 독립적으로 제어할 수 있게 할 수 있다. 보충액 공급기구는, 예컨대, 보충액을 수용하는 보충액 수용기와, 이 보충액 수용기로부터 조합용기에 보충액을 이송하기 위한 보충액 이송관을 포함하는 것이라도 좋다. 이 경우, 보충액 수용기를 조합용기에 근접하여 배치하여, 보충액 이송관을 짧게 할 수 있다. 이 경우, 근접하여 배치된 보충액 수용기와 조합용기 사이에 온도차는 거의 생기지 않기 때문에, 보충액 이송관 및 보충액 이송관 내부의 보충액의 열팽창/수축에 의해 보충량의 정도(精度)가 나쁘게 되는 경우는 없다.
상기 미량성분 관리부는, 배기구가 형성된 미량성분 관리부 인클로져에 수용되어 있고, 상기 배기구에는, 상기 미량성분 관리부 인클로져의 내부를 배기하기 위한 배기관을 접속할 수 있는 것이 바람직하다. 이 경우에, 상기 미량성분 관리 부는, 상기 배기관에 설치되고 배기압을 측정하는 배기압 센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 배기구에 접속된 배기관을 통해, 인클로져 내부의 기체를 배기할 수 있다. CVS분석 또는 CPVS분석시, 회전전극은 분석컵에 수용된 분석대상의 도금액에 침지되어, 예컨대, 2500rpm의 회전수로 회전된다. 이 때문에, 도금액은 회전전극의 지지체에 의해 고속으로 교반되어 안개(Mist)가 생긴다. 배기관을 통해, 이와 같은 안개를 배출하여 미량성분 관리부 인클로져 내부에 체류하지 않도록 할 수 있다.
또한, 배기압 센서에 의해, 적정한 배기압에서 미량성분 관리부 인클로져 내부가 배기되어 있는가 여부를 확인할 수 있다. 배기압 센서의 출력은, 미량성분관리 컨트롤러에 입력되도록 구성되어 있어도 되며, 이 경우, 어떠한 이유에 의해 배기가 정상으로 행해지지 않은 경우, 미량성분관리 컨트롤러의 제어에 의해 경보음을 울릴 수 있도록 구성하여, 작업자에게 주의를 환기하도록 하여도 좋다.
배기관은, 분석컵 근방을 국소적으로 배기하는 것이 바람직하고, 이와 같은 배기관에 더하여, 미량성분 관리부 인클로져 내부 전체를 배기하기 위한 배기관이 더 구비되어 있어도 좋다.
본 발명에 관한 다른 도금장치는, 처리면에 복수의 미세한 구멍 또는 홈이 형성되고, 이 구멍 또는 홈을 덮도록 배리어(Barrier)층 및 시드(Seed)층이 차례로 형성된 거의 원형의 반도체 웨이퍼의 상기 처리면에 도금을 행하기 위한 도금장치이다. 이 장치는, 처리대상의 반도체 웨이퍼를 수용할 수 있는 카세트를 재치하기 위한 카세트 스테이지와, 도금처리유닛과, 반도체 웨이퍼를 세정하는 세정유닛과, 반도체 웨이퍼의 후처리를 위한 후처리 약액공급부와, 도금액의 미량성분을 관리하는 미량성분 관리부와, 상기 도금처리유닛, 상기 세정유닛, 및 상기 웨이퍼 반송기구를 포함하는 웨이퍼 처리부가 내부에 수용된 인클로져와, 상기 도금장치 전체를 제어하는 시스템 컨트롤러를 구비하고 있다.
도금처리유닛은, 반도체 웨이퍼에 접촉가능한 캐소드전극을 구비하여 이 캐소드전극이 접촉된 반도체 웨이퍼와 함께 회전가능한 캐소드 링, 및, 지지 전해질로서의 황산, 목적금속을 포함하는 금속염으로서의 황산동, 및 미량성분으로서의 도금을 촉진하는 첨가제, 도금을 억제하는 첨가제, 및 염소를 포함하는 도금액을 수용할 수 있고 내부에 애노드전극이 배치된 도금컵을 구비하고 있다.
세정유닛은, 배액구가 형성되어 내부에서 반도체 웨이퍼의 세정을 하기 위한 컵, 상기 컵 내부에 배치되어 반도체 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 유지기구, 이 웨이퍼 유지기구에 유지된 반도체 웨이퍼를 회전하기 위한 웨이퍼 회전기구, 및 이 웨이퍼 유지기구에 유지된 반도체 웨이퍼의 양면에 순수(純水)를 공급하는 순수공급노즐을 구비하며, 상기 컵에 내부의 공기를 배기하기 위한 배기기구가 접속되어 있다.
후처리 약액공급부는, 반도체 웨이퍼를 거의 수평으로 유지할 수 있는 신축가능한 아암, 이 아암을 상하로 움직이는 상하이동기구, 및 이 아암에 유지된 반도체 웨이퍼를 거의 수평인 면 내부에서 회전하는 수평회전기구를 구비하여 반도체 웨이퍼를 반송하는 웨이퍼 반송기구와, 상기 세정유닛에서 사용되는 후처리 약액을 수용하는 후처리 약액탱크, 및 이 후처리 약액탱크를 내부에 수용하기 위한 탱크 인클로져를 구비하고 있다.
미량성분 관리부는, 상기 도금처리유닛에서 사용되는 도금액의 정량분석을 하는 분석부, 이 분석부를 수용하는 미량성분 관리부 인클로져를 구비한 미량성분 관리부로서, 이 미량성분 관리부 전체를 제어하는 미량성분관리 컨트롤러를 구비하고 있다.
인클로져는, 내부를 외부환경과 단절하기 위한 격벽 및 상기 웨이퍼 처리부를 지지하는 프레임을 구비하며, 상부에 필터가 설치되어 있고, 반도체 웨이퍼 또는 반도체 웨이퍼를 수용할 수 있는 카세트의 반입 및 반출을 행하기 위한 반입/반출구, 순수 배관을 삽입관통하기 위한 순수 배관 관통구, 압축공기배관을 삽입관통하기 위한 압축공기배관 관통구, 상기 인클로져의 하부에 형성되어 내부를 배기하기 위한 배기용 개구, 및 상기 인클로져 내부를 배기하기 위한 배기관을 접속하기 위한 배기관 접속구가 형성되어 있다.
시스템 컨트롤러는, 복수의 프린트기판, 중앙연산 처리장치, 반도체 메모리 및 자성체 메모리를 구비하며, 적어도 일부를 고급언어로 기술한 도금장치 제어프로그램이 저장된 기억장치, 및 시리얼 포트를 구비하고, 영문자입력용 키(key) 및 숫자입력용 키를 포함하는 키보드, 및 디스플레이가 접속되어 있다.
상기 미량성분 관리부의 미량성분관리 컨트롤러는, 복수의 프린트기판, 중앙연산처리장치, 적어도 일부가 고급언어로 기술된 도금액의 미량성분 분석을 실행하기 위한 미량성분 분석프로그램이 저장된 반도체 메모리, 및 시리얼 포트를 구비하 며, 영문자 입력용 카 및 숫자입력용 키를 포함하는 키보드, 및 디스플레이가 접속되어 있다.
상기 분석부는, 분석대상의 도금액을 수용하는 분석컵, 분석에 사용하는 시약을 수용하는 복수의 시약 수용기, 이 시약 수용기에 수용된 시약을 계량하기 위한 복수의 시린지 펌프, 이 시린지 펌프에 의해 계량된 시약을 상기 분석컵에 공급하기 위한 복수의 시약공급노즐, 상기 분석컵 내부에 배치가능한 참조전극 및 대극, 상기 분석컵 내부에 배치가능하고, 절연체로 이루어지며 축 주위로 회전가능한 막대 모양 지지체의 선단에 지지되어 백금으로 이루어지는 회전전극, 및 상기 참조전극과 상기 회전전극 사이의 전압이 상기 미량성분관리 컨트롤러에 의해 지정되는 소인전압과 일치하도록, 상기 대극과 상기 회전전극 사이에 흐르는 전류를 제어하는 포텐쇼스타트를 구비하고 있다.
상기 미량성분 관리부 인클로져에는, 내부를 배기하는 배기관을 설치하기 위한 배기구가 형성되어 있고, 상기 미량성분 관리부 인클로져의 내부에 상기 미량성분 관리부에서 사용되는 약액을 받기 위한 바트(Vat)가 배치되어 있다.
본 발명에 의하면, 1대의 도금장치에 의해, 도금처리유닛에 의한 도금처리 및 세정유닛에 의한 세정처리를 실시할 수 있다. 카세트 스테이지 상에 재치된 카세트에는, 미처리 웨이퍼 및 도금처리 및 세정처리가 이루어진 웨이퍼를 수용할 수 있다. 도금처리유닛에서는, 캐소드전극이 접촉된 웨이퍼를, 도금컵에 수용된 도금액에 접촉시키고, 캐소드전극과 애노드전극 사이에 통전함으로써, 해당 웨이퍼에 동 도금을 할 수 있다.
세정유닛에서는, 예컨대, 순수에 의해 웨이퍼에 부착되어 있는 도금액을 제거하여, 웨이퍼를 청정하게 할 수 있다. 이 때, 웨이퍼 유지기구에 유지된 웨이퍼를, 웨이퍼 회전기구에 의해 회전시키면서, 순수공급노즐로부터 해당 웨이퍼를 향하여 순수을 공급함으로써, 웨이퍼를 균일하게 세정할 수 있다.
세정유닛은, 웨이퍼 유지기구에 유지된 웨이퍼에 후처리 약액으로서의 세정액을 공급하는 세정액공급노즐을 더 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 세정액은, 후처리 약액공급부에 수용되어 후처리 약액공급부로부터 세정액노즐로 공급되게 할 수 있다. 이 도금장치는, 웨이퍼 테두리부를 에칭하기 위한 베벨에칭유닛을 더 구비하고 있어도 좋으며, 이 경우, 후처리 약액공급부는 베벨에칭유닛에서 사용되는 에칭액을 수용 및 공급하게 할 수 있다.
카세트에 수용된 미처리 웨이퍼는, 시스템 컨트롤러의 제어에 의해, 예컨대, 웨이퍼 반송기구에 의해 도금처리유닛 및 세정유닛으로 차례로 반송되어, 도금처리와 세정처리가 자동적으로 연속해서 이루어진 후, 재차, 카세트에 수용되게 할 수 있다.
웨이퍼 처리부는, 인클로져 내부에 수용되어 있기 때문에, 외부환경으로부터 단절된 청정한 분위기 속에서, 도금처리나 세정처리 등의 처리를 행할 수 있다. 배기관을 통해 인클로져 내부를 배기함으로써, 인클로져 내부를 부압(負壓, 감압상태)으로 하고, 필터를 통해 외부의 공기가 이물이 제거되어 인클로져 내부에 유입되도록 할 수 있다. 또한, 인클로져 외부의 공기를, 팬(Fan)에 의해 필터를 통해 인클로져 내부에 밀어넣고, 배기용 개구로부터 배출되도록 할 수도 있다. 이에 의 해, 인클로져 내부에서는, 청정한 공기의 다운플로(Down Flow)가 생긴다.
세정유닛에서 사용되는 순수는, 인클로져에 형성된 순수 배관 관통구를 삽입관통하여 설치된 순수 배관에 의해 공급할 수 있다. 도금처리유닛이나 세정유닛 등에서 사용되는 구동부의 일부는, 공기 구동에 의한 것으로 할 수 있고, 이들 구동부를 구동하기 위한 압축공기는, 인클로져에 형성된 압축공기 배관 관통구를 삽입관통하여 설치된 압축공기배관에 의해 공급할 수 있다.
도금액이 도금처리에 되풀이하여 사용되고 있는 중에, 도금액 중의 미량성분의 농도는, 소정의 농도(농도범위)보다 낮아지도록 변화한다. 본 발명에 의하면, 미량성분 관리부에 의해, 도금액 중의 미량성분인 도금을 촉진제, 억제제, 및 염소의 정량분석을 할 수 있다.
따라서, 도금액 중의 촉진제, 억제제, 및 염소의 농도를 알 수 있고, 이에 따라서 작업자는, 웨이퍼 처리부에서 사용되는 도금액에 적량의 촉진제, 억제제, 및 염소를 보충하여, 해당 도금액 중의 촉진제 농도, 억제제 농도, 및 염소농도를 소정의 농도로 할 수 있다. 따라서, 이 도금장치에 의해, 소정의 미량성분농도의 도금액을 사용하여, 용이하고도 양호하게 웨이퍼에 도금할 수 있다.
미량성분 관리부에 구비된 분석부에 의해, 아래와 같이 CVS분석 또는 CPVS분석을 할 수 있다. 우선, 분석컵에 분석대상의 도금액이 소정량 수용되어, 도금액에 침지된 회전전극(작용전극)과 대극 사이의 전압이, 미량성분관리 컨트롤러에 의해 지정되는 소인전압(지령전압)과 일치하도록, 포텐쇼스타트에 의해 통전되는 대극과 작용전극 사이의 전류가 제어된다.
지령전압은, 일정한 주기로 변동하도록 소인된다. 이에 의해, 작용전극에 대한 동 도금 및 이 동의 박리가 주기적으로(Cyclic) 생긴다. 작용전극의 동이 박리될 때 작용전극에 흐르는 전류는, 도금액 중의 촉진제 또는 억제제의 농도와 상관이 있다. 이 때문에, 작용전극에 흐르는 전류를 모니터함으로써, 촉진제 또는 억제제의 농도를 구할 수 있다.
CVS분석 또는 CPVS분석을 할 때, 시약공급노즐로부터 도금액에 적당한 시약을 공급할 수 있다. 예컨대, 촉진제가 분석을 할 때는, 분석대상의 도금액에, 시약공급노즐로부터 억제제를 포함하는 시약을 공급하여, 억제제의 농도를 충분히 높게 함으로써 억제제의 영향이 포화하도록 할 수가 있다. 또한, 억제제를 분석할 때는, 촉진제를 희석하기 위해서 베이스액을, 시약공급노즐로부터 분석대상의 도금액에 공급하여, 촉진제의 영향을 무시할 수 있도록 할 수 있다.
분석부는, 적정분석을 하기 위한 참조전극 및 은염화은 전극을 더 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 시약공급노즐로부터 질산은 수용액을 적하하면서, 참조전극과 은염화은 전극 사이의 전위차를 모니터함으로써, 도금액 중 염소의 적정분석을 할 수 있다.
배기구에 접속된 배기관을 통해, 미량성분 관리부 인클로져 내부의 기체를 배기할 수 있다. 미량성분 관리부의 분석부에서 CVS분석 또는 CPVS분석시, 회전전극은 분석컵에 수용된 분석대상의 도금액에 침지되며, 예컨대, 2500rpm의 회전수로 회전된다. 이 때문에, 도금액은 회전전극의 지지체에 의해 고속으로 교반되어 안개가 생긴다. 배기관을 통해, 이와 같은 안개를 배출하여 미량성분 관리부 인클로 져 내부에 체류하지 않도록 할 수 있다. 분석컵 근방까지 연장 설치된 전용(專用) 배기관이 설치되어 있는 것이 바람직하다.
분석에 사용하는 시약이나 분석대상의 도금액 등의 약액이 누출된 경우, 바트에서 받을 수 있어, 약액에 의한 장치의 오염이 확대되는 것을 막을 수 있다. 바트 내부에는, 약액의 누출을 감지하는 센서가 설치되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 도금방법은, 웨이퍼 처리부에서, 도금을 촉진하는 첨가제, 도금을 억제하는 첨가제, 및 염소를 포함하는 도금액을 사용하여, 반도체 웨이퍼에 도금을 행하는 공정과, 이 웨이퍼 처리부에서 사용되는 도금액을 분석컵으로 이송하는 도금액 이송공정과, 이 도금액 이송공정 후, 상기 분석컵 내부의 도금액에 대하여, CVS분석 또는 CPVS분석에 의해 상기 도금을 촉진하는 첨가제의 정량분석을 하는 제1분석공정, CVS분석 또는 CPVS분석에 의해 상기 도금을 억제하는 첨가제의 정량분석을 하는 제2분석공정, 및 적정분석에 의해 염소의 정량분석을 하는 제3분석공정 중에서 선택되는 2이상의 공정을 임의의 차례로 실행하는 분석공정과, 이 분석공정에 의한 분석결과에 따라서 결정되는 양만큼, 해당 성분을 포함하는 보충액을 상기 웨이퍼 처리부에서 사용되는 도금액에 보충하는 보충공정을 포함한다.
상기 도금액 이송공정은, 상기 웨이퍼 처리부에서 사용되는 도금액을 상기 분석컵에 근접하여 배치된 샘플링 용기로 이송하는 공정과, 이 샘플링 용기로 이송된 도금액을 상기 분석컵으로 이송하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 보충공정은, 조합용기에 상기 웨이퍼 처리부에서 사용되는 도금액을 이송하는 도금액 이송공정과, 상기 조합용기에 상기 보충액을 공급하는 보충액 예비 보충공정과, 상기 도금액 이송공정 및 상기 보충액 예비보충공정 후, 상기 조합용기 내부의 도금액을 상기 웨이퍼 처리부로 이송하는 공정을 포함하고 있어도 된다.
상기 제3분석공정은, 은염화은 전극을 사용하여 적정분석을 하는 적정분석공정과, 이 적정분석공정 후, 상기 은염화은 전극을 상기 분석컵 내부로부터 퇴피시키고 상기 분석컵을 세정하는 공정을 더 포함하고 있어도 된다.
본 발명에서의 전술한, 또는 그 밖의 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부도면을 참조하여 다음에 기술하는 실시형태의 설명에 의해 분명하게 된다.
[실시형태]
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 도금장치(10)의 구성을 나타내는 블록도이다. 이 도금장치(10)는, 도금액을 사용하여 반도체 웨이퍼(이하, 단지「웨이퍼」라 한다)의 표면에 도금처리를 행하거나, 도금 후 웨이퍼의 테두리부를 에칭(소위, 베벨에칭)하기 위한 웨이퍼 처리부(1), 도금액에 동 이온을 공급하기 위한 동 공급원을 구비하여 도금액의 주성분 농도를 관리하는 주성분 관리부(2), 도금액의 미량성분을 관리하기 위한 미량성분 관리부(3), 및 도금 후의 후처리에 사용하는 후처리 약액을 웨이퍼 처리부(1)에 공급하기 위한 후처리 약액공급부(4)를 구비하고 있다. 상기 도금장치(10)는, 클린룸 내부에 설치되어 사용된다.
웨이퍼 처리부(1)에서 사용되는 도금액은, 지지 전해질로서의 황산, 목적 금속인 동의 이온, 산화환원제로서의 철, 및 물을 주성분으로서 포함하고 있고, 도금을 촉진하는 첨가제(브라이트너), 도금을 억제하는 첨가제(서프레서), 첨가제를 웨이퍼 표면에 머무르게 하는 등의 역할을 하는 염소 등을 미량성분으로서 포함하고 있다.
웨이퍼 처리부(1)와 주성분 관리부(2) 사이에는, 이들 사이에서 도금액을 양방향으로 이송하기 위한 2개의 도금액 이송관(P12a, P12b)이 설치되어 있다. 마찬가지로, 웨이퍼 처리부(1)와 미량성분 관리부(3) 사이에는, 이들 사이에서 도금액을 양방향으로 이송하기 위한 샘플링관(322) 및 보충관(324)이 설치되어 있다. 또한, 웨이퍼 처리부(1)와 후처리 약액공급부(4) 사이에는, 후처리 약액공급부(4)로부터 웨이퍼 처리부(1)로 후처리 약액을 보내기 위한 후처리 약액배관(P14)이 설치되어 있다.
웨이퍼 처리부(1)는, 도금장치(10) 전체를 제어하기 위한 시스템 컨트롤러를 구비하고 있다. 웨이퍼 처리부(1)와, 주성분 관리부(2), 미량성분 관리부(3), 및 후처리 약액공급부(4)는, 각각 신호선 L12, L13, L14에 접속되어 있고, 웨이퍼 처리부(1)에 구비된 시스템 컨트롤러에 의해, 주성분 관리부(2), 미량성분 관리부(3), 및 후처리 약액공급부(4)의 동작이 제어되게 되어 있다.
미량성분 관리부(3)는, 샘플링관(322)을 통해, 웨이퍼 처리부(1)에서 사용되고 있는 도금액을 미량성분 관리부(3) 내부로 이송(샘플링)하여, 적어도 1종류의 미량성분에 관하여 CVS(Cyclic Voltammetric Stripping) 분석할 수 있다. 미량성분 관리부(3)는 미량성분관리 컨트롤러를 구비하고 있고, 이 미량성분관리 컨트롤러에 의해, CVS분석의 결과에 따라서, 웨이퍼 처리부(1) 내부의 도금액의 해당 미량성분이 소정의 농도범위가 되도록 보충해야 되는 미량성분의 양을 연산에 의해 구할 수 있다. 더욱이, 미량성분관리 컨트롤러의 제어에 의해, 요구된 양의 해당 미량성분을 보충관(324)을 통해 웨이퍼 처리부(1) 내부의 도금액에 보충할 수 있다.
후처리 약액공급부(4)는, 후처리 약액을 수용하는 약액탱크와, 이 약액탱크에 수용된 후처리 약액을 웨이퍼 처리부(1)에 공급하는 약액공급기구를 포함하고 있다. 후처리 약액은, 예컨대, 베벨에칭을 할 때 사용하는 에칭액이나 세정액 등이다.
도 2는, 웨이퍼 처리부(1)의 도해적인 평면도이다.
웨이퍼 처리부(1)는, 웨이퍼(W)의 표면에 도금에 의해 동박막을 형성하고, 그 후 상기 웨이퍼(W)의 테두리부를 에칭하여, 웨이퍼(W) 표면 전체를 세정처리하기 위한 장치이다.
수평방향에 따르는 직선모양의 제1반송로(14)에 따라, 웨이퍼 반입/반출부(19)가 배치되어 있다. 웨이퍼반입/반출부(19)에는, 처리대상의 웨이퍼(W)를 수용할 수 있는 카세트(C)를 각 1개씩 재치할 수 있는 복수(본 실시형태에서는 4개)의 카세트 스테이지(16)가, 제1반송로(14)에 따라 배열되어 있다. 웨이퍼(W)는, 예컨대, 거의 원형의 형상을 가지며, 처리면에 많은 미세한 구멍 또는 홈을 가지고, 그 위에 배리어층과 시드층이 형성된 것으로 할 수 있다.
한편, 제1반송로(14)에 직교하는 수평방향을 따라, 직선모양의 제2반송로(15)가 설치되어 있다. 이 제2반송로(15)는, 본 실시형태에서는, 제1반송로(14)의 거의 중간위치로부터 연장되어 있다. 제2반송로(15)의 한쪽 측방(側方)에는, 제2반송로(15)를 따라 배열된 4개의 도금처리유닛(20a∼20d)을 구비한 도 금처리부(12)가 배치되어 있다. 각 도금처리유닛(20a∼20d)는, 웨이퍼(W) 표면에 동 도금을 행할 수 있다.
또한, 제2반송로(15)의 다른쪽 측방에는, 제2반송로(15)를 따라 배열된 2개의 베벨에칭유닛(21a,21b) 및 2개의 세정유닛(스핀세정유닛)(22a,22b)을 구비한 후처리부(13)가 배치되어 있다. 베벨에칭유닛(21a,21b)은, 웨이퍼(W) 테두리부에 에칭처리를 행할 수 있고, 세정유닛(22a,22b)은 웨이퍼(W)의 양면을 세정할 수 있다.
제1반송로(14) 및 제2반송로(15)는 T자모양의 반송로를 형성하고 있고, 이 T자모양의 반송로에는, 1대의 반송로봇(TR)이 배치되어 있다. 반송로봇(TR)은, 제2반송로(15)를 따라 설치된 반송가이드레일(17)과 반송가이드레일(17)을 따라 이동가능한 로봇본체(18)을 구비하고 있다. 반송로봇(TR)의 동작은, 반송컨트롤러(29)에 의해 제어되게 되어 있다.
로봇본체(18)는, 제1반송로(14)를 따라 웨이퍼(W)를 반송할 수 있는 동시에, 제2반송로(15)를 따라 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다. 따라서, 로봇본체(18)는, 카세트 스테이지(16)에 재치된 카세트(C)에 액세스(Access)하여 웨이퍼(W)를 출납할 수 있는 동시에, 도금처리유닛(20a∼20d), 베벨에칭유닛(21a,21b), 및 세정유닛(22a,22b)에 액세스하여 웨이퍼(W)를 출납할 수 있다.
웨이퍼(W)의 기본적인 반송경로 및 처리순서는 이하와 같다. 우선, 미처리 웨이퍼(W)가, 로봇본체(18)에 의해 카세트(C)로부터 반출되고, 도금처리유닛(20a∼ 20d) 중 어느 하나의 앞까지 반송되며, 해당 도금처리유닛(20a∼20d)에 반입되어, 도금처리가 이루어진다. 다음, 도금처리된 웨이퍼(W)가, 로봇본체(18)에 의해 해 당 도금처리유닛(20a∼20d)으로부터 반출되고, 베벨에칭유닛(21a,21b) 중 어느 하나에 반입되어 베벨에칭처리가 이루어진다.
이어서, 베벨에칭처리된 웨이퍼(W)가, 로봇본체(18)에 의해 해당 베벨에칭유닛(21a,21b)으로부터 반출되고, 제2반송로(15)를 따라 반송되어, 세정유닛(22a,22b) 중 어느 하나에 반입되어 세정처리가 이루어진다.
더욱이, 세정처리된 웨이퍼(W)는, 로봇본체(18)에 의해, 해당 세정유닛(22a,22b)으로부터 반출되어, 제2반송로(15)를 따라 제1반송로(14)를 향해 반송된다. 제1반송로(14)에 도달하면, 로봇본체(18)는 상기 반송로(14)를 따라 이동함으로써, 카세트 스테이지(16) 중 어느 하나에 재치된 카세트(C) 앞으로 이동하여 해당 카세트(C)에 웨이퍼(W)를 반입한다.
도 3은, 웨이퍼 처리부(1)의 인클로져(30)의 구조를 나타내는 도해적인 사시도이다.
인클로져(30)는, 복수의 격벽(경계면)에 의해, 외형이 거의 직육면체로 형성되어 있다. 인클로져(30) 내부에서, 제2반송로(15)와 도금처리부(12) 사이, 및 제2반송로(15)와 후처리부(13) 사이에는, 각각 격벽이 설치되어 있고, 웨이퍼(W)를 주고 받을 때 이외에는, 이 격벽에 의해 제2반송로(15)가 배치된 공간과 도금처리부(12) 내부의 공간 및 후처리부(13) 내부의 공간 사이가 차단되어 있다.
인클로져(30) 상부의 격벽에는, 공기중의 이물을 제거하는 필터(31)가 설치되어 있다. 필터(31)는, 카세트 스테이지(16), 제1반송로(14), 및 제2반송로(15) 위쪽에 배치된 제1필터(31a)와, 후처리부(13)의 위쪽에 배치된 제2필터(31b)를 포 함하고 있다. 제1필터(31a)의 위쪽에는, 도시하지 않은 팬(Fan)이 설치되어 있고, 인클로져(30) 외부의 공기를 인클로져(30) 내부에 밀어넣게 되어 있다.
인클로져(30)에서, 제2반송로(15)의 아래쪽에 위치하는 부분에는, 제2반송로(15)의 길이방향을 따라 연장되는 복수의 슬릿모양 개구(36)가 형성되어 있다. 제2반송로(15)가 배치된 공간은, 인클로져(30) 및 그 내부의 격벽으로 차단되어 있기 때문에, 제1필터(31a)를 통해 인클로져(30) 내부로 공기를 밀어넣으면, 제2반송로(15)가 배치된 공간은 양압(陽壓)이 되고, 내부의 공기는 개구(36)로부터 인클로져(30) 외부로 배출된다. 이에 의해, 제2반송로(15)가 배치된 공간 내부에서는, 위쪽으로부터 아래쪽을 향해 흐르는 공기의 흐름(다운플로)이 생긴다.
제2반송로(15)가 배치된 공간 내부에서, 약액 등은 사용되지 않기 때문에, 이 공간을 통과하는 것에 의해 공기는 더러워지지 않는다. 이 때문에, 제2반송로(15)가 배치된 공간 내부의 공기는 개구(36)로부터 인클로져(30) 주변으로 배출되게 되어 있다.
인클로져(30)의 카세트 스테이지(16)측과 반대측의 측면(側面)에서, 도금처리부(12)를 둘러싸고 있는 격벽의 하부, 및 후처리부(13)를 둘러싸고 있는 격벽의 하부에는, 각각 배기구(34h,35h)가 형성되어 있다. 배기구(34h,35h)에는, 각각 배기덕트(34,35)의 일단이 접속되어 있고, 배기덕트(34,35)의 타단은, 공장 내부의 배기설비 배관에 접속되어 있다. 이렇게 하여, 도금처리부(12) 내부 및 후처리부(13) 내부에서 도금액이나 후처리 약액에 노출된 가능성이 있는 공기를, 클린룸 밖으로 강제 배기할 수 있다.
후처리부(13) 내부의 공기가 배기구(35h)로부터 강제 배기되는 것에 의해, 후처리부(13) 내부는 부압(負壓)으로 되고, 공기는, 제2필터(31b)를 통해 후처리부(13) 내부로 흡입되어, 후처리부(13)의 공간 내부를 다운플로가 되어 흐른다.
배기구(35h)가 형성되어 있는 격벽에서 배기구(35h)의 근방에는, 순수 배관 관통구(32h) 및 압축공기 배관 관통구(33h)가 형성되어 있다. 순수 배관 관통구(32h) 및 압축공기 배관 관통구(33h)를 통해, 웨이퍼 처리부(1) 내부에서 사용하는 순수 및 압축공기를 공급하기 위한 순수 배관(32) 및 압축공기 배관(33)을 각각 삽입하여 관통할 수 있게 되어 있다.
또한, 인클로져(30)의 하부 테두리부에는, 철제(鐵製)의 골재(骨材)를 조합하여서 이루어지는 프레임(37)이 설치되어 있고, 프레임(37)에 의해 웨이퍼 처리부(1) 전체가 지지되어 있다. 프레임(37)에는, 프레임(37)을 구성하는 골재의 길이방향에 적당한 간격을 두고, 복수의 잭 볼트(Jack Bolt)(38)가 설치되어 있다. 잭 볼트(38)에 의해, 프레임(37)은, 웨이퍼 처리부(1)가 배치된 클린룸의 상(床)으로부터, 일정한 간격을 두고 지지되게 되어 있다.
도 4는, 잭 볼트(38) 및 프레임(37)을 나타내는 도해적인 단면도이다.
프레임(37)은, 측방으로 개방된 "コ"자형 단면의 골재를 가지고 있으며, 거의 수평으로 서로 평행한 2개의 판상부(板狀部)를 포함하고 있다. 아래쪽 판상부인 피(被)지지판(37a)에는, 안 나사가 형성되어 있다. 잭 볼트(38)는, 둘레면에 바깥 나사가 형성된 볼트부(38b)와, 볼트부(38b)의 하단에 거의 수직으로 고정된 거의 원판상(圓板狀)의 베이스 원판(38a)과, 볼트부(38b) 바깥에 끼워진 로크너트(Locknut)(38c)를 포함하고 있다.
볼트부(38b)는, 피지지판(37a)에 형성된 안 나사에 끼워맞춰지며, 피지지판(37a)을 거의 수직으로 관통하고 있다. 로크너트(38c)는, 피지지판(37a)의 아래쪽으로부터 피지지판(37a)을 향해 체결되어져 있다. 볼트부(38b)의 길이방향에 관하여, 피지지판(37a)을 관통하는 위치를 변경함으로써, 베이스원판(38a)과 피지지판(37a)의 간격, 즉, 클린룸의 상(床)으로부터의 프레임(37) 높이를 변경할 수 있다.
프레임(37)의 높이를 조정할 때는, 로크너트(38c)를 풀고(로크너트(38c)를 볼트부(38b)에 대하여 회전시켜서, 피지지판(37a)으로부터 분리되도록 하고), 베이스원판(38a)을 적당한 방향으로 회전시킨다. 이에 의해, 볼트부(38b)도 회전되고, 볼트부(38b)의 길이방향에 관하여 피지지판(37a)을 관통하는 위치가 변화하여, 클린룸의 상으로부터의 프레임(37) 높이를 조정할 수 있다. 조정후, 로크너트(38c)를 피지지판(37a)을 향해 체결하는 것에 의해, 볼트부(38b)가 피지지판(37a)에 대하여 움직이지 않도록 할 수 있다.
프레임(37)에 설치된 복수의 잭 볼트(38)는, 어느 것이나 도 4에 나타내는 구조를 가지고 있다. 따라서, 프레임(37)의 적어도 3개소에 설치된 잭 볼트(38)에 관하여, 볼트부(38b)의 길이방향에 관하여 피지지판(37a)을 관통하는 위치를 조정함으로써, 웨이퍼 처리부(1)의 수평조정이 가능하다.
도 5(a), 5(b) 및 5(c)는, 로봇본체(18)의 구조를 설명하기 위한 도면으로 서, 도 5(a)는 그 도해적인 평면도이며, 도 5(b)는 그 도해적인 측면도이고, 도 5(c)는 그 도해적인 정면도이다.
로봇본체(18)는, 기초부(23)와, 이 기초부(23)에 설치된 수직 다관절 아암(24)과, 수직 다관절 아암(24)에 설치된 회전구동기구(25)와, 이 회전구동기구(25)에 의해서 연직방향에 따른 회전축선(V0) 주위로 회전구동되는 기판유지부(26)를 가지고 있다(도 5(a)에는, 기판유지부(26) 만을 나타내고 있다).
기판유지부(26)는, 상부에 평탄부를 갖는 본체부(40)와, 이 본체부(40)의 평탄부 상에 설치된 한쌍의 진퇴(進退)아암(41,42)을 구비하고 있다. 이 한쌍의 진퇴아암(41,42)을 수평방향으로 진퇴시키기 위한 진퇴구동기구(미도시)는, 본체부(40)에 내장되어 있다.
진퇴아암(41,42)은, 각각, 제1아암부(41a,42a), 제2아암부(41b,42b) 및 기판유지핸드(이펙터)(41c,42c)를 구비하고 있다. 본체부(40)는, 평면에서 바라볼 때 거의 원형이고, 그 테두리부 근방에 제1아암부(41a,42a)가 연직방향을 따르는 회전축선 주위로 각각 회전할 수 있게 설치되어 있다. 이들 제1아암부(41a,42a)는, 본체부(40) 내부의 진퇴구동기구에 의해서 회전축선 주위로 회전구동된다.
진퇴아암(41,42)은, 소위 스칼라(Scholar) 로봇을 형성하고 있으며, 제1아암부(41a,42a)의 회동에 연동하여, 제2아암부(41b,42b)가 연직방향을 따르는 회전축선 주위로 각각 회전한다. 이에 의해, 진퇴아암(41,42)은 제1 및 제2아암부(41a,42a; 41b,42b)를 굴신시켜서, 기판유지핸드(41c,42c)를 진퇴시킨다.
진퇴아암(41,42)은, 수축상태에서, 기판유지핸드(41c,42c)를 상하로 겹친 위 치로 유지한다(도 5(a)). 이 때문에, 한쪽 진퇴아암(41)의 기판유지핸드(41c)는, 다른쪽 진퇴아암(42)의 기판유지핸드(42c)의 간섭을 피할 수 있도록, 굴곡형상으로 형성되어 있다(도 5(b)).
수직 다관절아암(24)의 제1아암(24a)은, 기초부(23)에 대하여, 수평방향에 따르는 회전축선(H1) 주위의 회동이 가능하도록 설치되어 있다. 그리고, 제1아암(24a)의 타단에, 제2아암(24b)의 일단이 수평인 회전축선(H2) 주위의 회동이 가능하도록 설치되어 있다. 더욱이, 제2아암(24b)의 타단에는, 회전구동기구(25)가 수평인 회전축선(H3) 주위로 회동이 가능하도록 설치되어 있다. 회전축선(H1, H2, H3)은 서로 평행하다.
기초부(23)에는, 제1아암(24a)를 회전시키기 위한 모터(27)가 설치되어 있고, 제1아암(24a)과 제2아암(24b)의 연결부에는, 제2아암(24b)을 회전 구동하기 위한 모터(28)가 설치되어 있다. 모터(28)는, 모터(27)와 동기하여 회전하게 되어 있고, 제2아암(24b)에는, 모터(28)로부터의 구동력을 회전구동기구(25)측에 전달하기 위한 구동력 전달기구(미도시)가 내장되어 있다. 이에 의해서, 회전구동기구(25)는, 제1아암(24a) 및 제2아암(24b)이 회동될 때라도, 기판유지부(26)를 항상 같은 자세(예컨대, 웨이퍼(W)를 수평으로 유지할 수 있는 자세)로 유지하게 되어 있다.
회전구동기구(25)에는 모터(미도시)가 내장되어 있어, 이 모터로부터 구동력을 얻으며, 회전구동기구(25)는 연직방향을 따르는 회전축선(V0) 주위로 기판유지부(26)를 회전구동한다.
이와 같은 구성에 의해서, 반송로봇(TR)는, 기판유지핸드(41c,42c)를, 도 5(c)에서 사선으로 나타내는 범위에서 수평방향 및 연직방향으로 이동시킬 수 있다.
로봇본체(18)가 카세트 스테이지(16)(도 2참조)에 재치된 카세트(C)에 액세스할 때에는, 반송컨트롤러(29)에 의해서, 로봇본체(18)가 반송가이드레일(17)의 제1반송로(14)측 단부로 이동한다. 이 상태에서, 수직 다관절아암(24)의 거동에 의해, 기판유지부(26)를 카세트 스테이지(16)의 카세트(C)에 대향시킬 수 있다. 즉, 기초부(23)가 반송가이드레일(17) 상에 위치한 채, 기판유지부(26)는 제1반송로(14)를 따라 이동할 수 있다.
그리고, 회전구동기구(25)의 거동에 의해, 진퇴아암(41,42)을 해당 카세트(C)에 대향시키고, 도시하지 않은 진퇴구동기구에 의해서, 진퇴아암(41,42)을 해당 카세트(C)에 액세스시키면, 카세트(C)에 대한 웨이퍼(W)의 반입/반출을 할 수 있다. 카세트(C)와 진퇴아암(41,42) 사이에 웨이퍼(W)를 주고 받을 때는, 수직 다관절아암(24)의 거동에 의해서, 기판유지부(26)가 약간량만큼 승강된다.
로봇본체(18)가, 도금처리유닛(20a∼20d), 베벨에칭유닛(21a,21b), 및 세정유닛(22a,22b)(어느 것이나 도 2 참조) 중 어느 하나에 액세스할 때에는, 로봇본체(18)는, 도시하지 않은 이동기구에 의해서, 반송가이드레일(17) 상을 해당하는 유닛 앞까지 이동한다. 이 상태에서, 수직 다관절아암(24)의 거동에 의해서, 기판유지부(26)가 해당 유닛의 기판반입/반출구에 대응하는 높이로 승강되고, 또한, 회전구동기구(25)에 의한 기판유지부(26)의 회전에 의해서, 진퇴아암(41,42)이 해당 유닛에 대향시켜진다.
그리고, 이 상태에서, 진퇴구동기구에 의해서, 진퇴아암(41,42)을 해당 유닛에 액세스시킴에 따라 웨이퍼(W)의 반입/반출이 행해진다. 해당 유닛과 진퇴아암(41,42) 사이에 웨이퍼(W)를 주고 받을 때는, 수직 다관절아암(24)의 거동에 의해서 기판유지부(26)가 약간량만큼 승강된다.
이상과 같은 구성에 의해, 1대의 로봇본체(TR)로, 카세트(C), 도금처리유닛(20a∼20d), 베벨에칭유닛(21a,21b), 및 세정유닛(22a,22b)에 대하여, 웨이퍼(W)의 액세스를 하는 것이 가능하게 되어 있다.
도금처리유닛(20a∼20d)에서 도금처리가 행해진 후, 베벨에칭유닛(21a,21b)에서 베벨에칭처리가 이루어지기까지의 웨이퍼(W)(이하,「전면도금 웨이퍼」라 한다)는, 웨이퍼(W) 테두리부에도 도금에 의한 동막이 형성되어 있다. 따라서, 전면도금 웨이퍼를 유지한 기판유지핸드(41c,42c)는 동으로 오염된다. 이 때문에, 기판유지핸드(41c) 및 기판유지핸드(42c) 중 한쪽은, 전면도금 웨이퍼를 유지하기 위해서 전용으로 사용되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 기판유지핸드(41c) 또는 기판유지핸드(42c)를 통해 동 오염이 넓어지지 않도록 할 수 있다.
도 6(a)는, 카세트(C)가 재치된 카세트 스테이지(16)의 도해적인 평면도이고, 도 6(b)는, 그 도해적인 측면도이다.
카세트 스테이지(16)는, 카세트(C)를 재치하기 위한 평판모양의 카세트 베이스(50)를 구비하고 있다. 카세트 베이스(50)는, 평면에서 바라볼 때, 거의 정사각형의 형상을 갖고 있다. 카세트(C)는, 평면에서 바라볼 때, 카세트 베이스(50)보 다 작은 거의 정사각형의 형상을 가지고 있고, 그 한쪽 변측에 웨이퍼 출납용 개구(Ce)가 형성되어 있다.
카세트 베이스(50)의 한쪽 표면에는, 평면에서 바라볼 때, 카세트(C)의 4개 각부(角部)에 거의 대응하는 위치에, 각각 카세트 가이드(51)가 설치되어 있고, 카세트 가이드(51)에 카세트(C)의 각부(角部)가 접하도록 배치함으로써, 카세트(C)를 카세트 베이스(50) 상의 소정 위치에 설치할 수 있게 되어 있다. 카세트(C)는, 카세트 베이스(50) 상의 소정 위치에 설치할 때, 웨이퍼 출납용 개구(Ce)가 제1반송로(14)측을 향하게 되어 있다(도 2참조).
또한, 카세트 베이스(50)의 상기 한쪽 표면에는, 한쌍의 대변(對邊)(웨이퍼 출납용 개구(Ce)측의 근처를 포함하지 않는 대변)의 중점(中點) 근방에, 발광소자(52a) 및 수광소자(52b)가 각각 설치되어 있다. 발광소자(52a) 및 수광소자(52b)는, 투과형 포토센서(52)를 구성한다. 카세트(C)가 카세트 베이스(50) 상에 없을 때는, 발광소자(52a)에서 발생한 빛은 수광소자(52b)에서 수광되고, 카세트(C)가 카세트 베이스(50)상에 있을 때는, 발광소자(52a)에서 발생한 빛은 카세트(C)로 차단되어 수광소자(52b)에 이르지 않는다. 이에 의해, 카세트 베이스(50) 상의 카세트(C)의 유무를 판정할 수 있게 되어 있다.
도 7은, 도금처리부(12)의 구성을 나타내는 도해적인 정면도이다.
이 도금처리부(12)는, 웨이퍼(W)에 도금처리를 행하기 위한 복수(이 실시형태에서는 4개)의 도금처리유닛(20a∼20d)과, 도금액을 수용할 수 있는 도금액수용조(55)를 포함하고 있다. 도금처리유닛(20a∼20d)은, 각각, 도금액을 수용하는 도 금컵(56a∼56d)과, 도금컵(56a∼56d)의 위쪽에 각각 배치할 수 있는 웨이퍼유지 회전기구(처리헤드)(74a∼74d)를 구비하고 있다.
도금액 수용조(55)는, 도금컵(56a∼56d)보다 훨씬 대량(예컨대, 도금컵(56a∼56d)의 수용총량의 20배)의 도금액을 수용할 수 있게 되어 있다. 도금액 수용조(55)에 대량의 도금액을 저장하여 놓음으로써, 도금처리부(12)에서 사용하는 도금액의 총량을 많게 할 수 있다. 이에 의해서, 도금처리에 따르는 도금액 조성의 변화를 적게 할 수 있다.
도금액 수용조(55)의 바닥면에는, 주성분 관리부(2)로 도금액을 보내기 위한 도금액 이송관(P12a)이 연통되게 접속되어 있다. 도금액 수용조(55)의 위쪽으로부터는, 주성분 관리부(2)로부터 보내져온 도금액을 도금액 수용조(55) 내부에 도입하기 위한 도금액 이송관(P12b), 미량성분 관리부(3)로 도금액을 보내기 위한 샘플링관(322), 및 미량성분 관리부(3)와 도금액 수용조(55) 사이에서 도금액을 양 방향으로 이송하기 위한 보충관(324)이, 도금액 수용조(55) 내부로 이끌려지고 있다. 도금액 이송관(P12b), 샘플링관(322), 및 보충관(324)은, 도금액 수용조(55) 내부의 도금액 중에 잠기는 깊이까지 연장 설치되어 있다.
도금컵(56a∼56d)은, 도금액 수용조(55)보다 높은 위치에 배치되어 있다. 도금액 수용조(55)의 바닥면으로부터는 송액배관(57)이 연장되어 있고, 송액배관(57)은, 4개의 송액 분기배관(58a∼58d)에 분기되어 있다. 송액 분기배관(58a∼58d)은 위쪽으로 연장되고, 각각 도금컵(56a∼56d)의 바닥면 중앙부에 연통되게 접속되어 있다.
송액 분기배관(58a∼58d)에는 아래쪽으로부터 위쪽을 향하는 순서로, 각각, 펌프(P1∼ P4), 필터(59a∼59d), 및 유량계(60a∼60d)가 개재되어 있다. 펌프(P1∼ P4)에 의해, 도금액 수용조(55)로부터 각각 도금컵(56a∼56d)으로 도금액을 송액할 수 있다. 펌프(P1∼ P4)의 동작은, 시스템 컨트롤러(155)에 의해서 제어된다. 필터(59a∼59d)는, 도금액 중의 파티클(이물)을 제거할 수 있다. 유량계(60a∼60d)로부터는 도금액의 유량을 나타내는 신호가 출력되고, 이 신호는 시스템 컨트롤러(155)에 입력되게 되어 있다.
도금컵(56a∼56d)은, 각각 안쪽으로 배치된 원통모양의 도금조(61a∼61d)(액저장부), 및 도금조(61a∼61d)의 주위에 배치된 회수조(回收槽)(62a∼62d)를 포함하고 있다. 송액 분기배관(58a∼58d)은, 각각 도금조(61a∼61d)에 연통되게 접속되어 있고, 회수조(62a∼62d)의 하부에서는, 각각 리턴 분기배관(63a∼63d)이 연장되어 있다. 리턴 분기배관(63a∼63d)은 리턴 배관(64)에 연통되게 접속되어 있고, 리턴 배관(64)은 도금액 수용조(55) 내부에 연장되게 설치되어 있다.
이상과 같은 구성에 의해, 예컨대, 펌프(P1)를 작동시킴으로써, 도금액은 도금액 수용조(55)로부터 송액배관(57) 및 송액 분기배관(58a)을 통해, 도금조(61a)에 송액된다. 도금액은 도금조(61a)의 상단으로부터 넘쳐 나가고, 중력의 작용에 의해 회수조(62a)로부터, 리턴 분기배관(63a) 및 리턴 배관(64)을 지나, 도금액 수용조(55)로 돌아간다. 즉, 도금액은 도금액 수용조(55)와 도금컵(56a) 사이에서 순환된다.
마찬가지로, 펌프(P2, P3, 또는 P4)를 작동시킴으로써, 도금액을 도금액 수 용조(55)와 도금컵(56b, 56c, 또는 56d) 사이에서 순환시킬 수 있다. 도금처리유닛(20a∼20d) 중 어느 하나에서 도금처리가 행해질 때는, 그 도금처리유닛(20a∼20d)의 도금컵(56a∼56d)과, 도금액 수용조(55) 사이에서 도금액이 순환된다. 이와 같이, 도금액 수용조(55)는 4개의 도금처리유닛(20a∼20d)에 공통으로 사용된다.
송액 분기배관(58a)에서 펌프(P1)와 필터(59a) 사이에는, 바이패스 배관(65)의 일단이 연통되게 접속되어 있다. 바이패스 배관(65)의 타단은, 도금액 수용조(55) 내부로 인도되어 있다. 바이패스 배관(65)에는, 특정 파장의 빛에 대한 도금액의 흡광도(흡광도)를 측정하는 흡광도계(66A,66B)가 개재되어 있다. 흡광도계 66A는 도금액 중의 동 농도를 구하기 위한 것이고, 흡광도계 66B는 도금액 중의 철 농도를 구하기 위한 것이다.
펌프(P1)가 작동되어, 도금액이 도금액 수용조(55)와 도금컵(56a) 사이에서 순환되고 있을 때는, 필터(59a)에 의한 압력손실 때문에 송액 분기배관(58a)을 흐르는 도금액의 일부가 바이패스 배관(65)으로 흐른다. 즉, 바이패스 배관(65)에 전용의 펌프를 개재하지 않더라도 바이패스 배관(65)에 도금액을 흘릴 수 있다.
흡광도계(66A,66B)는, 투명한 재질로 된 셀(Cell)(67A,67B), 및 셀(67A,67B)을 끼워서 대향되도록 배치된 발광부(68A,68B) 및 수광부(69A,69B)를 각각 포함하고 있다. 발광부(68A,68B)는, 각각 동 및 철의 흡수스펙트럼에 대응한 특정한 파장(예컨대, 동의 경우 780nm)의 빛을 발할 수 있고, 수광부(69A,69B)는 발광부(68A,68B)로부터 발생하여 셀(67A,67B) 내부의 도금액을 투과한 빛의 강도를 측정할 수 있다. 이 빛의 강도로부터 도금액의 흡광도가 구해진다. 흡광도계(66A,66B)에서는 흡광도를 나타내는 신호가 출력되며, 이들 신호는 시스템 컨트롤러(155)에 입력된다.
도금액 수용조(55)의 측면에는, 온도센서(70) 및 전자(電磁) 도전율계(71)가 설치되어 있다. 온도센서(70) 및 전자 도전율계(71)는, 도금액 수용조(55) 내부에 도금액이 수용될 때의 도금액의 액면높이보다 낮은 위치에 설치되어 있다. 온도센서(70) 및 전자 도전율계(71)의 검출부는, 도금액 수용조(55) 내부로 돌출되어 있어, 각각, 도금액의 액온 및 도전율을 측정할 수 있게 되어 있다. 온도센서(70) 및 전자 도전율계(71)의 출력신호는 시스템 컨트롤러(155)에 입력된다.
도금액에 관하여, 특정 파장의 빛에 대한 흡광도를 알면 동 농도 및 철 농도를 알 수 있다. 이하, 도금액의 흡광도로부터 동 농도를 구하는 방법을 설명한다.
도금액의 동 농도를 구하기 위해서, 미리, 동 농도와 흡광도의 관계를 조사해 놓는다. 우선, 동 농도가 다른 복수의 샘플 도금액을 각각 조정하여 준비한다. 샘플 도금액을 조정할 때, 동은 황산동으로서 첨가한다. 각 샘플 도금액의 동 이외의 성분에 관해서는, 실제로 도금시에 사용되는 소정(所定) 조성의 도금액과 동등하게 한다. 이와 같은 샘플 도금액의 흡광도를 흡광도계(66A)에 의해 측정한다. 이에 의해, 도 8에 도시한 바와 같이, 샘플 도금액의 동 농도와 측정된 흡광도와의 관계(동 검량선(檢量線))가 얻어진다.
동 농도가 미지인 도금액의 동 농도를 구할 때는, 흡광도계(66A)에 의하여 흡광도를 측정한다. 측정된 흡광도및 동 검량선으로부터 동 농도를 구한다.
같은 방법에 의해, 샘플 도금액의 철 농도와 측정된 흡광도와의 관계(철 검량선), 및 흡광도계(66B)에 의해 측정된 흡광도로부터 철 농도를 구할 수 있다.
시스템 컨트롤러(155)는, 동 검량선 및 철 검량선의 데이터가 기억된 기억장치를 구비하고 있다. 시스템 컨트롤러(155)는, 흡광도계 66A의 출력신호와 동 검량선의 데이터로부터 동 농도를 구할 수 있고, 흡광도계 66B의 출력신호와 철 검량선의 데이터로부터 철 농도를 구할 수 있다.
도금액 수용조(55)의 상부에는 초음파식 레벨계(72)가 설치되어 있다. 초음파식 레벨계(72)는, 도금액 수용조(55) 내부의 도금액의 액면높이를 감지할 수 있다. 초음파식 레벨계(72)의 출력신호는 시스템 컨트롤러(155)에 입력된다. 초음파식 레벨계(72) 대신에, 정전(靜電) 용량식 레벨계가 설치되어 있어도 된다.
도금액 수용조(55), 송액배관(57), 송액 분기배관(58a∼58d), 리턴 분기배관(63a∼63d), 리턴 배관(64) 등은, 웨이퍼 처리부(1)의 인클로져(30)나 격벽에서 거의 기밀(氣密)로 둘러싸인 배관실(73) 내부에 배치되어 있다. 배관실(73)에는 배기구(32)가 형성되어 있고, 배기구(32)에는 배기덕트(34)가 접속되어 있다. 배기덕트(34)의 타단은, 공장의 배기설비배관에 접속되어 있고, 도금처리부(12) 내부에서 도금액 등에 노출된 가능성이 있는 공기를 클린룸 밖으로 강제 배기할 수 있다. 배기중에, 배관실(73) 내부는 부압(負壓)이 된다.
도 9는, 도금처리유닛(20a∼20d)의 공통 구조를 나타내는 도해적 단면도이다. 웨이퍼유지 회전기구(74a∼74d)는 반전(反轉) 베이스(181)에 지지되어 있다. 반전 베이스(181)의 일단(一端)에는 반전 구동부(43)가 결합되어 있다.
반전 구동부(43)는, 연직방향으로 연장된 기둥모양의 상하 베이스(182), 상하 베이스(182)에 설치되고 상하 베이스(182)에 수직한 회전축을 갖는 로터리 액추에이터(183), 로터리 액추에이터(183)의 회전축에 설치된 치(齒) 부착풀리 184, 로터리 액추에이터(183)의 축에 평행하고 상하 베이스(182)에 회전이 자유롭게 지지된 축에 설치된 치 부착풀리 185, 및 로터리 액추에이터(183)의 회전력을 전달하기 위해서 치 부착풀리 184와 치 부착풀리 185 사이에 팽팽하게 설치된 타이밍벨트(186)를 구비하고 있다.
로터리 액추에이터(183)는, 예컨대, 에어(Air) 구동에 의한 것으로 할 수 있다. 반전 베이스(181)는, 치 부착풀리 185의 축 근방에, 치 부착풀리 185에 거의 수직으로 설치되어 있다. 로터리 액추에이터(183)의 회전구동력에 의해, 반전 베이스(181) 및 반전 베이스(181)에 지지된 웨이퍼유지 회전기구(74a∼74d)를, 도 9에 화살표 a로 나타낸 바와 같이, 수평축 주위로 회전(반전)시킬 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼유지 회전기구(74a∼74d)에 유지된 웨이퍼(W)를, 위쪽으로 향하거나 아래쪽의 도금컵(56a∼56d)측을 향하게 할 수 있다.
상하 베이스(182)에는 승강기구(44)가 결합되어 있다. 승강기구(44)는, 연직방향에 따르는 회전축을 갖는 제1모터(44a)와, 제1모터(44a)의 회전축에 축이 일치하도록 설치된 볼나사(44b)와, 연직방향으로 연장된 기둥모양의 가이드(44c)를 구비하고 있다. 제1모터(44a)는, 예컨대, 서보모터(Servo Motor)로 할 수 있다. 상하 베이스(182)의 하단(下端) 근방에는, 볼나사(44b)에 나사결합된 안 나사를 가지는 지지부재(182a)가 설치되어 있다. 가이드(44c)는, 상하 베이스(182)가 볼나 사(44b)의 축 주위로 회전하지 않도록 규제하며, 상하 베이스(182)를 상하방향에 안내한다.
이와 같은 구성에 의해, 제1모터(44a)를 회전시켜서 상하 베이스(182)를 상하방향으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 상하 베이스(182)에 결합된 반전 베이스(181) 및 반전 베이스(181)에 지지된 웨이퍼유지 회전기구(74a∼74d)를, 연직방향(도 9에 화살표 b로 나타냄)으로 승강시키는 것이 가능해지고 있다.
웨이퍼유지 회전기구(74a∼74d)는, 회전관(77) 및 회전관(77)의 일단에 수직으로 설치된 원판모양의 스핀 베이스(78)를 구비하고 있다.
도 10은, 회전관(77)의 근방을 확대하여 나타내는 도해적인 단면도이다. 도 9 및 도 10을 참조하여, 회전관(77)은, 베어링(181b)을 통해 그 축의 주위로 회전이 자유롭게 반전 베이스(181)에 지지되어 있다.
스핀 베이스(78)의 회전관(77)과는 반대측 면에서, 중심부와 테두리부 사이에 복수의 웨이퍼 수도(受渡) 핀(84)이 세워져 설치되어 있다. 스핀 베이스(78)의 회전관(77)과는 반대측 면의 테두리부에는 복수(예컨대, 4개)의 지주(79)가 세워져 설치되어 있고, 지주(79)의 선단에는 환상(環狀)의 캐소드 링(80)이 설치되어 있다. 지주(79)의 길이는, 웨이퍼 수도 핀(84)의 길이보다 길다.
캐소드 링(80)은, 캐소드 링(80)의 중심측으로 돌출된 맞닿음부(80a)를 가지고 있다. 맞닿음부(80a)의 내경은 웨이퍼(W)의 지름보다 약간 작다. 또한, 캐소드 링(80)은, 지주(79)가 설치되어 있는 측과 반대측으로 돌출된 돌출부(80p)를 가지고 있다.
회전관(77)과 동축에 서셉터(Susceptor)(81)가 설치되어 있다. 서셉터(81)는, 회전관(77) 내부에 삽입관통된 지지축(81b), 및 지지축(81b)의 일단(캐소드 링(80)측)에 수직으로 설치된 원판모양의 웨이퍼 이면(裏面) 누름판(81a)을 포함하고 있다. 지지축(81b)은, 홀 스플라인(190)에 의해, 지지축(81b)의 회전관(77)의 축방향 이동을 허용한 상태에서, 회전관(77)과 축이 일치하도록 지지되어 있다.
웨이퍼 이면 누름판(81a)은 복수의 지주(79)로 둘러싸이도록 배치되어 있다. 웨이퍼 이면 누름판(81a)의 지름은 웨이퍼(W)의 지름보다 약간 작다. 지지축(81b)의 웨이퍼 이면 누름판(81a)측과 반대측 단부는, 회전관(77)으로부터 돌출되어 있다.
서셉터(81)에는 서셉터 이동기구(46)가 결합되어 있다. 서셉터 이동기구(46)는, 반전 베이스(181)에 설치된 에어실린더(46a)와, 에어실린더(46a)의 피스톤과 지지축(81b)을 결합하는 전달부재(46b)를 포함하고 있다. 전달부재(46b)는, 지지축(81b)의 웨이퍼 이면 누름판(81a)측과는 반대측 단부 근방에서, 회전관(77)으로부터 돌출된 부분에 고정되어 있다. 에어실린더(46a)를 구동시킴으로써, 서셉터(81)를 회전관(77)의 중심축을 따라 이동시킬 수 있다.
웨이퍼 이면 누름판(81a)에는, 웨이퍼 수도 핀(84)에 대응하는 위치에 구멍이 형성되어 있고, 회전관(77)에 대한 서셉터(81)의 이동에 따라, 웨이퍼 수도 핀(84)이 웨이퍼 이면 누름판(81a)의 구멍을 관통할 수 있게 되어 있다. 이상과 같은 구성에 의해, 캐소드 링(80)의 맞닿음부(80a)와 웨이퍼 이면 누름판(81a)으로부터 웨이퍼(W)를 협지(挾持)할 수 있다.
회전관(77)에는, 회전관(77)을 그 축 주위로 회전시키기 위한 회전구동기구(45)가 결합되어 있다. 회전구동기구(45)는, 반전 베이스(181)에 설치되어 회전관(77)의 축에 평행한 회전축을 갖는 제2모터(45a), 제2모터(45a)의 회전축에 설치된 치 부착풀리(45b), 회전관(77)의 외주에 설치된 치 부착풀리(45c), 및 제2모터(45a)의 회전력을 전달하기 위해서 치 부착풀리(45b)와 치 부착풀리(45c) 사이에 팽팽하게 설치된 타이밍벨트(45d)를 구비하고 있다. 치 부착풀리(45b,45c) 및 타이밍벨트(45d)는, 반전 베이스(181)에 설치된 커버(181c)(도 9에서는 도시를 생략함) 내에 수용되어 있다.
제2모터(45a)의 회전구동력에 의해, 회전관(77)을 그 축 주위(도 9에 화살표 c로 나타냄)로 회전시킬 수 있다. 제2모터(45a)는, 예컨대, 서보모터로 할 수 있다. 회전관(77)의 회전은 홀 스플라인(190)을 매개로 서셉터(81)에 전달되게 되어 있어, 회전관(77) 및 서셉터(81)는 일체적으로 회전하게 되어 있다. 따라서, 캐소드 링(80)의 맞닿음부(80a)와 웨이퍼 이면 누름판(81a)으로부터 협지(挾持)된 웨이퍼(W)를 회전시킬 수 있다.
도금시에는, 이렇게 하여 협지된 웨이퍼(W)가 아래쪽을 향한 상태에서, 승강기구(44)에 의해 웨이퍼유지 회전기구(74a∼74d)가 하강되어, 웨이퍼(W)의 하면(下面)이 도금조(61a∼61d)에 채워진 도금액에 접촉된다.
도 11은, 도금시의 웨이퍼(W) 근방을 나타내는 도해적인 단면도이다. 도 9 내지 도 11을 참조하여, 지지축(81b) 및 웨이퍼 이면 누름판(81a)의 내부에는, 연속된 유체 유로(81c)가 형성되어 있다. 지지축(81b) 내부에는, 지지축(81b)의 중 심축을 따라 연장되는 1개의 유체 유로(81c)가 형성되어 있다. 웨이퍼 이면 누름판(81a) 내부로 들어 가면, 유체 유로(81c)는 복수개로 분기되고, 웨이퍼 이면 누름판(81a)의 중심부로부터 테두리부를 향해 연장되며, 웨이퍼 이면 누름판(81a)의 테두리부에서 개구되어 있다.
지지축(81b)의 웨이퍼 이면 누름판(81a)이 설치되어 있지 않은 쪽의 단부(端部)에는 로터리 조인트(191)가 설치되어 있다. 로터리 조인트(191)에는, 공급배관(203) 및 리이크(Leak) 배관(204)의 일단이 접속되어 있다. 공급배관(203)의 타단은, 캐소드 세정액 배관(201)과 질소가스 배관(202)에 분기되어 있다.
캐소드 세정액 배관(201)에는 캐소드 세정액 공급원이 접속되어 있고, 질소가스 배관(202)에는 질소가스 공급원이 접속되어 있다. 캐소드 세정액 배관(201)에는 밸브 201V가 개재(介在)되어 있고, 밸브 201V를 여는 것에 의해, 로터리 조인트(191)에 캐소드 세정액(예컨대, 순수)을 도입할 수 있게 되어 있다. 질소가스 배관(202)에는 밸브 202V가 개재되어 있고, 밸브 202V를 여는 것에 의해, 로터리 조인트(191)에 질소가스를 도입할 수 있게 되어 있다.
로터리 조인트(191)에 의해, 서셉터(81)가 회전하고 있을 때라도, 비회전계에 있는 캐소드 세정액 공급원이나 질소가스공급원으로부터, 캐소드 세정액이나 질소가스 등의 처리유체를 유체 유로(81c)에 도입할 수 있다.
공급배관(203)으로부터 도입된 캐소드 세정액의 일부는, 리이크 배관(204)을 통해 배출되도록 구성되어 있다. 로터리 조인트(191) 내부의 미끄럼부에서 생기는 파티클은, 캐소드 세정액과 동시에 리이크 배관(204)으로 흘러 나가, 유체 유로(81c)로 흐르지 않게 되어 있다.
도 12는 로터리 조인트(191)의 도해적인 단면도이다. 로터리 조인트(191)는, 공급배관(203) 및 리이크 배관(204)에 접속되는 고정자(243)와, 서셉터(81)의 지지축(81b)에 접속되는 회전자(244)를 구비하고 있다.
고정자(243)는, 바디(247), 바디(247)로부터 돌출된 내통부(內筒部)(245), 및 바디(247)로부터 돌출되어 내통부(245) 주위에 내통부(245)와 동축으로 배치된 외통부(246)를 포함하고 있다. 바디(247), 내통부(245), 및 외통부(246)는 일체로 형성되어 있다. 바디(247)에서, 내통부(245) 및 외통부(246)가 연장되는 방향과 직교하는 방향으로, 공급배관(203)을 접속하기 위한 이음부(248), 및 리이크 배관(204)을 접속하기 위한 이음부(249)가 설치되어 있다. 이음부(248) 및 이음부(249)로부터는, 바디(247)의 안쪽에, 각각 처리유체 공급구멍(256) 및 리이크 포트(257)가 연장되어 있다.
회전자(244)는, 지지축(81b)을 접속하기 위한 이음부(251), 및 이음부(251)에 접속된 지지축(81b)과 동축으로 연장되는 원통부(250)를 구비하고 있다. 회전자(244)의 중심축을 따라 관통구멍(262)이 형성되어 있다. 이음부(251)는, 바깥 나사가 형성된 접속용 배관(258) 및 플랜지(260)를 포함하고 있다. 지지축(81b)의 단부(端部) 내면에는 안 나사가 형성되어 있고, 접속용 배관(258)의 바깥 나사에 체결할 수 있게 되어 있다. 체결된 지지축(81b)의 단부는, 플랜지(260)에 의해서 위치가 규제된다. 지지축(81b)과 플랜지(260) 사이에는, 불소수지제의 패킹(261) 이 개재된다.
원통부(250)는, 바디(247)의 내통부(245)와 외통부(246) 사이의 환상(環狀) 공간에, 내통부(245) 및 외통부(246)와 동축으로 삽입되어 있다. 처리유체 공급구멍(256), 내통부(245)의 내부공간(245a), 및 회전자(244)의 관통구멍(262)은 연통되어 있고, 공급배관(203)으로부터 공급된 처리유체를 지지축(81b)에 형성된 유체 유로(81c)에 인도하는 주(主)유로(270)를 형성하고 있다.
내통부(245)와 원통부(250) 사이에는 제1간격(252)이 형성되어 있고, 외통부(246)와 원통부(250) 사이에는 제2간격(253)이 형성되어 있다. 제1간격(252)의 폭(내통부(245)와 원통부(250)의 간격)은, 예컨대 0.1mm이지만, 원통부(250)의 선단 근방에서 이보다 넓게 되어 있다. 제2간격(253)의 폭(외통부(246)와 원통부(250)의 간격)은 수mm이다. 주 유로(270)와 제1간격(252)은 내통부(245) 선단 근방의 제1연통부(254)에 연통되어 있고, 제1간격(252)과 제2간격(253)은 원통부(250) 선단 근방의 제2연통부(255)에 연통되어 있다. 또한, 제2연통부(255)의 일부에는 리이크 포트(257)가 연통되어 있다. 제1간격(252), 제2간격(253)의 일부, 및 리이크 포트(257)는 리이크 유로(271)를 형성하고 있고, 주 유로(270)와 리이크 배관(204)은 리이크 유로(271)를 통해 연통되어 있다.
제2간격(253)에는, 제2연통부(255)에 가까운 측으로부터 차례로, 제1스페이서(263), 밀폐링(264), 제2스페이서(265), C링(266), 2개의 베어링(267), 제3스페이서(268)가 배치되어 있다. C링(266) 이외에는, 어느 것이나 닫힌 링모양의 형상을 갖고 있으며 원통부(250)를 둘러싸고 있다. 밀폐링(264)은, 제1스페이서(263) 및 제2스페이서(265)에 협지되고, 외통부(246)에 대하여 축방향 위치가 고정되어 있다.
제1스페이서(263) 및 제2스페이서(265)는 외통부(246)에 접촉되어 있지만, 원통부(250)에는 접촉되어 있지 않다. 베어링(267)은 원통부(250)에 대하여 축방향 위치가 고정되어 있고, 원통부(250)와 외통부(246) 사이를 회전이 자유롭게 지지하고 있다. C링(266)은, 원통부(250)의 소정위치에 설치된 얕은 홈에 끼워져 있다.
밀폐링(264)은, 제2연통부(255)를 향해 열린 "コ"자모양 단면의 불소수지제의 압접부재(립(lip)부)(264a), 압접부재(264a) 내부에 배치된 코일스프링(감김스프링)(264b), 및 압접부재(264a)의 개방방향 일부를 덮는 누름부재(264c)를 포함하고 있다. 압접부재(264a)는, 코일스프링(264b)의 탄력에 의해, 코일스프링(264b)을 중심으로 하여 바깥쪽을 향해 힘을 받고 있고, 외통부(246) 및 원통부(250)에 접촉되어 있다. 코일스프링(264b)은, 사용하는 캐소드 세정액에 대한 내성(耐性)을 갖는 재료로 구성되어 있다. 누름부재(264c)는, 코일스프링(264b)을 압접부재(264a)로부터 빠지지 않도록 누르고 있다.
외통부(246)의 선단 근방의 외면(外面)에는, 바깥 나사가 형성되어 있다. 외통부(246)의 바깥쪽에는, 이 바깥 나사에 대응하는 안 나사를 갖는 고정용 링(269)이 체결되어 있다. 고정용 링(269)은, 회전자(244)측의 단부에, 안쪽을 향해 돌출된 날밑(269a)을 구비하고 있다. 날밑(269a)은, 제3스페이서(268)와 플랜지(260) 사이에 연장되어 있다.
고정자(243)와 회전자(244)를 끼워맞추어 로터리 조인트(191)를 조립할 때, 고정용 링(269)을 외통부(246)에 체결해 넣음으로써, C링(266), 제3스페이서(268) 및 베어링(267)을 축방향의 소정 위치까지 인도할 수 있다.
리이크 배관(204)의 로터리 조인트(191)측과 반대측의 단부는, 통상 대기압으로 되어 있고, 주 유로(270)에 흐르는 처리유체에는 통상 압력이 걸려 있기 때문에, 주 유로(270)를 흐르는 처리유체의 일부는 보다 압력이 낮은 리이크 유로(271)로 흐른다. 리이크 유로(271)를 흐르는 처리유체(특히, 캐소드 세정액)의 일부는, 제2연통부(255)로부터 제2간격(253)에 도달하지만, 밀폐링(264)으로 이동이 저지되어, 베어링(267) 쪽으로 새는 경우는 없다.
지지축(81b)이 회전하면, 회전자(244)도 회전한다. 회전자(244)는, 고정자(243)와는 밀폐링(264) 및 베어링(267)을 통해 지지되어 있기 때문에, 고정자(243)에 대하여 자유롭게 회전할 수 있다. 회전자(244)의 회전에 의해, 압접부재(264a)는 외통부(246) 및 원통부(250)의 한쪽 또는 양쪽과 닿는다. 불소수지로 형성된 압접부재(264a)는 양호한 내마모성을 갖지만, 약간 파티클(쓰레기)이 발생한다.
리이크 유로(271)에서, 처리유체는 제1간격(252)으로부터 리이크 포트(257)를 향해 흐르기 때문에, 밀폐링(264) 부분에서 발생한 파티클은, 처리유체(특히, 캐소드 세정액)와 동시에, 리이크 유로(271)를 지나 리이크 배관(204)으로 배출된다. 따라서, 주 유로(270)를 흐르는 처리유체에 파티클이 혼입하여, 파티클을 포함한 처리유체가 웨이퍼(W)에 공급되는 경우는 없다.
리이크 배관(204)의 로터리 조인트(191)측과 반대측의 단부에는, 이젝터(Ejector)가 설치되게 할 수 있다. 이 경우, 주 유로(270)로부터 리이크 유로(271)로 유입되는 처리유체의 유량이 적을 때는, 이젝터에 의해 리이크 포트(257)측을 부압으로 하여, 강제적으로 유량을 크게 하여도 좋다. 이에 의해, 주 유로(270)측이 대기압에 가까운 경우라도, 리이크 유로(271)를 흐르는 처리유체의 유량을 크게 할 수 있다. 이와 같이, 리이크 포트(257)측의 압력을 조정함으로써, 리이크 유로(271)를 흐르는 처리유체의 유량을 조정할 수 있다.
또한, 제1간격(252)의 폭이 50㎛로 좁게 설정되어 있는 것에 의해서도, 파티클은 주 유로(270) 쪽으로 이동하기 어렵게 되어 있다.
제1간격(252)의 폭이 좁은 것에 의해, 이 부분에 존재하는 처리유체에는 큰 압력손실이 생긴다. 따라서, 주 유로(270)를 흐르는 처리유체의 유량을 크게 하기 위해서, 주 유로(270)의 처리유체에 큰 압력을 건 경우에도, 밀폐링(264)에는 큰 압력(부하)이 걸리지 않는다. 따라서, 밀폐링(264)의 내용(耐用) 기간은 길어진다. 처리유체가 캐소드 세정액인 경우, 제2간격(253)에 존재하는 캐소드 세정액은 밀폐링(264)의 윤활 및 냉각의 역할도 한다. 이에 의해서도, 밀폐링(264)의 내용기간은 길어진다.
리이크 유로(271)를 흐르는 처리유체는 적은 유량으로 파티클을 외부로 흘려내보내는 것이 가능하다. 제1간격(252)의 폭을 좁게 하는 것에 의해, 제1간격(252)으로 흐르는 처리유체의 유량을 적게 하여, 처리액 등 처리유체의 소비량을 저감할 수 있다. 내통부(245)와 외통부(246)는 바디(247)에 일체로 형성되 어 있기 때문에, 내통부(245)와 외통부(246) 간격은 정확히 소정의 값으로 유지된다. 원통부(250)는, 외통부(246)에 대하여, 밀폐링(264) 및 2개의 베어링(267)에 의해서 3개소에서 지지되어 있기 때문에, 원통부(250)와 외통부(246) 간격, 즉, 제2간격(253)의 폭도 정확히 소정 값으로 유지된다. 따라서, 원통부(250)와 내통부(245) 간격, 즉 제1간격(252)의 폭도 정확히 소정 값으로 유지되어, 원통부(250)와 내통부(245)가 접촉하는 경우는 없다.
도 13(a) 및 13(b)는, 캐소드 링(80)의 도해적인 평면도(스핀 베이스(78)측에서 본 도면)이다. 도 13(a)는, 캐소드 링(80)의 전체를 나타내는 도면이고, 도 13(b)는, 캐소드 링(80)의 내주측 일부를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 11, 도 13(a) 및 13(b)를 참조하여, 캐소드 링(80)은, 스핀 베이스(78)측에 가까운 측에서 먼 측을 향해 차례로 배치된 상부 링(Upper Ring)(80u), 도통판(80c), 및 베이스 링(80b)을 포함하고 있다. 상부 링(80u), 도통판(80c), 및 베이스 링(80b)은 어느 것이나 링 모양이다. 베이스 링(80b)은, 비탄성부재로 구성된다. 도통판(80c)은, 상부 링(80u)과 베이스 링(80b)에 의해 감싸여져(커버되어)있다. 상부 링(80u)과 베이스 링(80b)은, 도통판(80c)의 외주측 및 도통판(80c)의 스핀 베이스(78)와 반대측 면의 내주측에서 대향(근접)되어 있다.
도통판(80c)은 도전성을 갖고 있다. 또한, 도통판(80c)은, 상부 링(80u)이나 베이스 링(80b)에 비해 큰 강도를 갖고 있고, 도통판(80c)에 의해 캐소드 링(80) 전체의 강도가 확보되어 있다.
맞닿음부(80a)는 베이스 링(80b)에 설치되어 있다. 바꾸어 말하면, 베이스 링(80b)의 내경은 상부 링(80u)의 내경보다 약간 작다. 맞닿음부(80a)는, 웨이퍼 이면 누름판(81a) 테두리부에 대향하여 웨이퍼(W)에 접촉하는 씰링 면(80s)를 가지고 있다.
상부 링(80u)과 베이스 링(80b)과의 간격, 및 베이스 링(80b)을 반경방향으로 관통하는 구멍에 의해, 복수의 유체유로(80f)가 형성되어 있다. 도금시의 웨이퍼 이면 누름판(81a) 및 캐소드 링(80)의 배치에 있어서, 유체유로(80f)는 유체 유로(81c)보다 낮은 위치에 있다. 상부 링(80u)의 내주측 단부에는 다수의 절결부(80k)(도 13(b) 참조)가 설치되어 있고, 도금시에 웨이퍼 이면 누름판(81a)의 테두리부에 개구되는 유체 유로(81c)에서 흘러 나간 캐소드 세정액을 유체유로(80f)에 인도할 수 있게 되어 있다.
유체유로(80f)(상부 링(80u)과 베이스 링(80b)과의 간격) 내부에는, 캐소드 전극(83)이 배치되어 있다. 따라서, 도금시에 캐소드 전극(83)을 캐소드 세정액으로 세정할 수 있다. 캐소드 전극(83)은, 씰링 면(80s)과 거의 같은 면 내부에서, 캐소드 링(80)의 중심에 대하여 맞닿음부(80a)보다 바깥쪽에 배치되어 있다.
도 14(a) 및 14(b)는, 캐소드 전극(83)의 형상을 나타내는 도해적인 평면도이고, 도 14(c)는 그 단면도이다. 도 14(a)는 캐소드 전극(83) 전체를 나타내는 도면이고, 도 14(b)는 그 일부를 확대하여 나타내는 도면이다.
캐소드 전극(83)은, 두께 0.1mm 정도의 스텐레스계 스프링강으로 이루어지며, 표면에 백금도금이 행해져 있다. 이에 의해, 캐소드 전극(83)의 표면에 산화피막이 형성되는 것을 방지할 수 있는 동시에, 캐소드 전극(83)에 역전계(逆電界) 가 인가된 경우에도 용해하지 않게 되어 있다. 백금도금에 의한 막은, 지나치게 엷으면 마모에 의한 수명이 짧게 된다. 한편, 캐소드 전극(83)은 웨이퍼(W)에 접촉하는 것과 함께 스프링 동작하지만, 백금도금에 의한 막이 지나치게 두꺼우면, 스프링 동작시에 이 막은 틈이 벌어져 나뉘어진다. 이들을 고려하여, 백금도금에 의한 막의 두께는, 0.01㎛∼2㎛ 정도로 되어 있다.
캐소드 전극(83)은, 상부 링(80u)의 내경보다 약간 큰 내경을 갖는 링 모양부(83r)와, 캐소드 링(80)의 주(周)방향으로 배열되어 링 모양부(83r)로부터 캐소드 링(80)의 중심측을 향해 연장된 다수의 빗 이빨모양의 접촉부(83c)를 가지고 있다. 접촉부(83c)는, 선단이 웨이퍼 이면 누름판(81a)측으로 잡아당겨지도록, 5도 내지 60도의 각도로 굽어져 있다.
캐소드 전극(83)이 캐소드 링(80)에 설치된 상태에서, 접촉부(83c)의 선단은, 상부 링(80u)과 베이스 링(80b) 사이에서, 상부 링(80u)의 내주측으로 돌출되어 있다(도 11 및 도 13(b) 참조). 접촉부(83c)의 굴곡은, 상부 링(80u)에 의해 규제되어 있다(도 11참조).
도 11을 참조하여, 웨이퍼(W)가 맞닿음부(80a)와 웨이퍼 이면 누름판(81a)에 의해 협지된 상태에서, 캐소드 전극(83)은, 웨이퍼(W)의 웨이퍼 이면 누름판(81a)측과 반대측 면에서, 테두리부 근방에 탄성적으로 접촉되게 되어 있다. 즉, 접촉부(83c)는, 일정 레벨의 접점압력을 가지고 웨이퍼(W)에 접촉할 수 있다.
베이스 링(80b)과 상부 링(80u) 사이에서, 도통판(80c)의 스핀 베이스(78)와 반대측 면에 인접하는 위치에는, 도전성을 가지며 링 모양으로 형성된 전극 누름부(80d)가 배치되어 있다. 베이스 링(80b)에는 홈이 형성되어 있고, 이 홈의 내부에는 코일스프링(80e)이 수용되어 있다. 캐소드 전극(83)은, 전극 누름부(80d)에 고정되어 전기적으로 접속되어 있고, 전극 누름부(80d)와 도통판(80c)은, 코일스프링(80e)에 의해 탄성적으로 접촉되어 전기적으로 접속되어 있다. 이에 의해, 웨이퍼 이면 누름판(81a)으로 눌려져, 베이스 링(80b)이 휘거나 베이스 링(80b)과 상부 링(80u) 사이에 다소의 변위가 생긴 경우에도, 전극 누름부(80d)와 도통판(80c)의 전기적인 접속이 유지되게 되어 있다.
지주(79)는 도전성을 가지고 있으며, 상부 링(80u)을 관통하여 도통판(80c)에 전기적으로 접속되어 있다. 지주(79)는, 캐소드 링(80)의 주방향으로 등간격으로 설치되어 있는 것은 아니고, 캐소드 링(80)의 중심에 대하여 거의 180°떨어진 위치에 2개씩 설치되어 있다(도 13(a) 참조). 이에 의해, 지주(79)의 사이를 통해서, 웨이퍼 이면 누름판(81a)과 캐소드 링(80) 사이에 웨이퍼(W)를 삽입하기 쉽게 되어 있다.
지주(79)와 상부 링(80u) 사이(지주(79)의 주위), 도통판(80c)의 외주부에서 상부 링(80u)과 베이스 링(80b) 사이, 상부 링(80u)과 전극 누름부(80d) 사이(전극 누름부(80d)의 내주측), 및 베이스 링(80b)과 전극 누름부(80d) 사이(전극누름부(80d)의 외주측)에는 O링(80r)이 개재되어 있다. 이에 의해, 캐소드 링(80) 내부에 도금액이 스며들지 않게 되어 있고, 캐소드 링(80)을 스핀 베이스(78)로부터 떼어 세정 할 때도, 캐소드 링(80)을 분해하지 않고 그대로 세정액에 침지하여 청소할 수 있다.
지주(79)의 도통판(80c)측과 반대측의 단부에는, 도전성을 갖는 연결부재(79j)가 설치되어 있다. 1개의 연결부재(79j)에는, 근접한 2개의 지주(79)가 결합되어 있다(도 13(a) 참조). 연결부재(79j)에는 위치 결정구멍(79h)이 형성되어 있다.
스핀 베이스(78) 및 회전관(77)의 내부에는 도선(198)이 설치되어 있다. 스핀 베이스(78)의 캐소드 링(80)측 면의 테두리부에는 절연판(78i)을 통해 도전성을 갖는 연결부재(78j)가 설치되어 있다. 도선(198)은, 절연판(78i)을 관통하는 도통 스터드(78s)를 통해 연결부재(78j)에 전기적으로 접속되어 있다. 연결부재(78j)에는 위치 결정핀(78p)이 설치되어 있다.
연결부재 78j와 연결부재 79j는, 위치 결정구멍(79h)에 위치 결정핀(78p)이 삽입된 상태에서 결합되어 있다. 이에 의해, 캐소드 링(80)은 스핀 베이스(78)에 대하여 적정 위치에 고정되어 있어, 캐소드 링(80)이 고속회전하여도 위치가 어긋나는 경우는 없다. 연결부재(78j,79j)의 결합을 해제하여 캐소드 링(80)을 스핀 베이스(78)로부터 떼어 낸 경우, 지주(79)는 캐소드 링(80)의 손잡이로서 기능한다.
이상과 같은 구성에 의해, 캐소드 전극(83)과 도선(198)은 전기적으로 접속되어 있다.
도 9 및 도 10을 참조하여, 도금전원(82)과 도선(198) 사이에는, 전기접속기구(192)가 개재되어 있어, 캐소드 링(80)과 동시에 회전하는 도선(198)과, 비회전계에 있는 도금전원(82) 사이에서 통전할 수 있게 되어 있다.
전기접속기구(192)는, 회전관(77)의 외주에서, 회전관(77)의 스핀 베이스(78)측과 반대측 단부 근방에 설치된 도전성을 갖는 풀리(193)와, 회전관(77)과 평행하게 반전 베이스(181)에 회전이 자유롭게 설치된 도전성을 갖는 회전축(194)과, 회전축(194)에 끼워진 도전성을 갖는 풀리(195)와, 풀리(193)와 풀리(195) 사이에 팽팽하게 설치된 도전성을 갖는 벨트(196)와, 회전축(194)의 선단에 설치된 슬립링(197)을 포함하고 있다.
회전축(194)의 슬립링(197)측과 반대측 단부는, 반전 베이스(181) 상에 설치된 베어링 박스(200)에 의해, 회전이 자유롭게 지지되어 있다. 회전축(194)의 베어링 박스(200)측 단부는, 베어링 박스(200)에 의해 주위로부터 절연되어 있다.
풀리(193,195)는, 예컨대, 벨트(196)와의 접촉면에 금도금이 이루어진 것으로 할 수 있으며, 벨트(196)는, 예컨대, 표면에 금도금이 이루어진 스틸벨트로 할 수 있다. 이들의 경우, 풀리(193)와 풀리(195) 사이의 전기저항을 작게 할 수 있다. 벨트(196)에 의해, 풀리 193과 풀리 195는 기계적으로 접속되어 있어, 회전구동기구(45)에 의해 회전관(77)이 회전되면, 이 회전구동력은 풀리(193), 벨트(196), 및 풀리(195)를 통해 회전축(194)에 전해져, 회전축(194)이 회전한다. 회전관(77) 및 회전축(194)이 회전하고 있을 때에도, 벨트(196)를 통해 풀리(193,195) 사이의 전기적인 접속은 유지된다.
슬립링(197)은, 비회전계와 회전계를 전기적으로 접속할 수 있으며, 비회전계측의 단자(197a)와 회전계측의 단자(197b)를 구비하고 있다. 슬립링(197)은 무(無) 미끄럼 타입, 즉, 고체끼리의 미끄럼이 생기지 않는 것이고, 비회전계측의 단 자(197a)와 회전계측의 단자(197b) 사이는, 예컨대, 수은에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 이 때문에, 단자(197a,197b) 사이에서의 노이즈의 발생은 적고 도통은 안정되어 있으며, 슬립링(197)은 긴 수명을 가진다.
도선(198)(도 11 참조)은 풀리(193)에 전기적으로 접속되어 있다. 풀리(193)와 회전관(77)은 전기적으로 절연되어 있다. 또한, 풀리(195)와 회전축(194)은 전기적으로 접속되어 있고, 회전축(194)과 슬립링(197)의 회전계측 단자(197b)는 전기적으로 접속되어 있다. 슬립링(197)의 비회전계측 단자(197a)는, 도선(199A)에 의해 도금전원(82)에 전기적으로 접속되어 있다.
이상의 구성에 의해, 캐소드 전극(83)과 도금전원(82) 사이에는, 전극 누름부(8Od), 코일스프링(80e), 도통판(80c), 지주(79), 연결부재(79j,78j), 도통 스터드(78s), 도선(198), 풀리(193), 벨트(196), 풀리(195), 회전축(194), 슬립링(197), 및 도선(199A)을 사이에 둔 도통경로가 형성되어 있다. 따라서, 캐소드 링(80)과 웨이퍼 이면 누름판(81a)에 협지된 웨이퍼(W)의 처리면에 통전할 수 있다.
또한, 회전구동기구(45)에 의해 웨이퍼(W)가 회전되고 있을 때에도, 전기접속기구(192)에 의해, 캐소드 전극(83)과 도금전원(82) 사이는 전기적으로 접속이 유지된다. 여기서, 벨트(196)가 충분히 큰 장력으로 풀리(193,195)에 팽팽히 설치되어 있으면, 벨트(196)와 풀리(193,195)를 무 미끄럼으로 접촉시킬 수 있다. 또한, 슬립링(197)도 무 미끄럼 타입이기 때문에, 도금전원(82)과 캐소드 전극(83) 사이에 미끄럼부가 존재하지 않도록 할 수 있다. 따라서, 도금전원(82)과 캐소드 전극(83) 사이에서, 소위 브러시 노이즈 등, 미끄럼에 기인하는 노이즈의 발생이 적은 양호한 전기적 도통을 달성할 수 있다.
또한, 로터리 조인트(191) 및 슬립링(197)은, 각각, 지지축(81b) 및 회전축(194)의 단부에 설치되어 있기 때문에 교환이 용이하다. 즉, 지지축(81b)이나 회전관(77)에 로터리 조인트(191) 및 슬립링(197) 모두를 설치한 경우와 같이, 로터리 조인트(191) 및 슬립링(197) 중 한쪽을 교환할 때, 다른쪽이 간섭하는 경우는 없다.
더욱이, 로터리 조인트(191) 및 슬립링(197)이, 각각, 지지축(81b) 및 회전축(194)의 단부에 설치되어 있는 것에 의해, 지지축(81b)(회전관(77)) 및 회전축(194)을 짧게 할 수 있다. 따라서, 지지축(81b)이 연장되는 방향에 관하여, 웨이퍼유지 회전기구(74a∼74d)의 길이를 짧게 할 수 있어, 웨이퍼유지 회전기구(74a∼74d)의 반전시 회전반경을 작게 할 수 있다.
벨트(196)를 폐(廢)하고, 풀리(193)와 풀리(196)를 직접 맞댄 구성으로 함으로써 같은 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 풀리(193,196) 대신에 도전성 치차를 설치하고, 그들 치차가 맞물리도록 하여도 같은 효과가 얻어진다.
캐소드 전극(83)으로부터 도금전원(82)에 이르는 도통경로를 구성하는 부재는, 다른 금속제의 부품, 금속제 나사, 금속제 베어링 등으로부터 절연되어 있어, 접지로부터 확실하게 절연되어 있다. 이에 의해, 원하지 않는 부분에 전류가 흐르거나, 캐소드 전극(83)과 도금전원(82) 사이에 흐르는 전류에 노이즈가 들어 가거나 하는 것을 회피할 수 있다.
도금전원(82), 반전 구동부(43)(로터리 액추에이터(183)), 승강기구(44)(제1모터(44a)), 회전구동기구(45)(제2모터(45a)), 및 서셉터 이동기구(46) (에어실린더(46a))의 동작, 및 밸브(201V,202V)의 개폐는 시스템 컨트롤러(155)에 의해 제어된다.
다음, 도금컵(56a∼56d)의 구성을 설명한다. 도 9 및 도 11을 참조하여, 도금조(61a∼61d)는, 웨이퍼(W)의 외경과 거의 같은 내경을 갖는 통모양의 측벽을 가지고 있다. 도금조(61a∼61d)의 바닥면 중앙부에는, 도금액 공급구(54)가 형성되어 있고, 이 도금액 공급구(54)를 통해, 송액 분기배관(58a∼58d)이 도금조(61a∼61d) 내부로 약간 돌출되도록 연통되게 접속되어 있다. 송액 분기배관(58a∼58d)의 도금조(61a∼61d) 내부의 단부에는, 반구(半球) 모양으로 다수의 구멍이 형성된 샤워헤드(Shower Head)(75)가 설치되어 있다. 샤워헤드(75)에 의해, 도금액은 도금조(61a∼61d) 내부에 여러 방향(각도)으로 분산되어 도입된다.
도금조(61a∼61d) 내부에서, 도금조(61a∼61d) 상단 근방에는, 적층되어 3차원 필터를 구성하는 복수(3장 내지 300장 정도)의 불소수지제의 메시(Mesh) 부재(49)가 배치되어 있다. 메시부재(49)의 눈의 폭은, 예컨대, 0.5mm∼5mm 정도로 할 수 있다.
메시부재(49)의 평면형상은, 도금조(61a∼61d)의 내경과 거의 같은 외경을 갖는 원형이다. 적층된 복수의 메시부재(49)는, 평면에서 바라볼 때, 도금조(61a∼61d) 내부의 거의 전역에 걸쳐 존재하고 있다. 도금조(61a∼61d)의 아래쪽으로부터 상승하여 온 도금액은 메시부재(49)에 의해 정류된다.
도금조(61a∼61d) 내부에서, 도금조(61a∼61d)의 깊이방향에 관하여 밑으로부터 약 4분의 1인 곳(샤워헤드(75)와 메시부재(49) 사이)에는, 메시 모양의 애노드 전극(76)이 배치되어 있다. 애노드 전극(76)은, 티타늄으로 이루어지는 메시의 표면에 산화이리듐이 피복되게 되어, 도금액에 대하여 불용성(不溶性)이다. 애노드 전극(76)이 메시 모양인 것에 의해, 도금액의 흐름은 애노드 전극(76)에 의해 거의 방해받지 않는다.
애노드 전극(76)의 평면형상은, 도금조(61a∼61d)의 내경과 거의 같은 외경을 갖는 원형이고, 애노드 전극(76)은, 평면에서 바라볼 때, 도금조(61a∼61d) 내부의 거의 전역에 걸쳐 존재하고 있다. 애노드 전극(76)은, 도선(199B)에 의해, 도금전원(82)에 접속되어 있다.
애노드 전극(76)으로부터 도금전원(82)에 이르는 도통경로를 구성하는 부재도, 다른 금속제 부품등으로부터 절연되어 있고, 접지로부터 확실하게 절연되어 있다. 이에 의해, 원하지 않는 부분에 전류가 흐르거나, 애노드 전극(76)과 도금전원(82) 사이에 흐르는 전류에 노이즈가 들어가거나 하는 것을 회피할 수 있다.
도 15는, 도금조(61a∼61d) 중 전기적 등가회로를 나타내는 도해도이다. 도 15를 참조하여, 메시부재(49)가 도금의 균일성에 주는 영향에 관해서 설명한다.
도금액의 애노드 전극(76)과 메시부재(49) 사이의 저항을 RL, 메시부재(49)가 배치된 부분의 연직방향의 저항을 RP, 웨이퍼(W) 처리면에 형성된 시드층의 중심부와 테두리부 사이의 저항을 rs로 한다. 여기서, 캐소드 전극(83)과 애노드 전극(76) 사이에 전압 V가 인가된 것으로 한다.
애노드 전극(76)의 중심부로부터 웨이퍼(W)의 중심부에 연직방향으로 흐르는 전류의 크기를 iC로 하고, 애노드 전극(76) 테두리부로부터 웨이퍼(W)의 테두리부에 연직방향으로 흐르는 전류의 크기를 iE로 하면, V = iE(RL + RP) = iC(RL + RP + rs)이 된다. 즉, 애노드 전극(76) 테두리부로부터 웨이퍼(W)의 테두리부에 연직방향으로 흐르는 전류의 크기(iE)는, 애노드 전극(76)의 중심부로부터 웨이퍼(W)의 중심부에 연직방향으로 흐르는 전류의 크기(iC)보다 작게 된다.
메시부재(49)는 절연체로 이루어지기 때문에, 메시부재(49)가 배치된 부분에서 전류는 메시부재(49)의 틈을 채운 도금액 중만을 흐를 수 있다. 이 때문에, 메시부재(49)가 배치된 부분의 저항은, 메시부재(49)가 배치되어 있지 않은 경우에 비해 크게(예컨대, 2배 정도) 된다. 이에 의해, 시드층의 중심부와 테두리부 사이의 저항 rS는, 메시부재(49)가 배치되어 있는 부분을 포함하는 도금액 중의 저항치 RL + RP에 비하여 작게 된다(rs ≪ RL + RP).
따라서, 애노드 전극(76)의 중심부로부터 웨이퍼(W)의 중심부에 연직방향으로 흐르는 전류의 크기(iC)와, 애노드 전극(76) 테두리부로부터 웨이퍼(W)의 테두리부에 연직방향으로 흐르는 전류의 크기(iE)와의 차는 작게 된다. 도금에 의한 막의 성장속도는, 도금액과 웨이퍼(W)와의 계면을 타고 흐르는 전류의 크기에 비례하기 때문에, 웨이퍼(W)의 중심부와 테두리부에서 도금에 의한 막 두께의 차는 작게 된 다. 즉, 도금액 중에 메시부재(49)를 배치함으로써, 도금에 의한 막의 두께의 균일성이 향상된다. 막 두께의 균일성은, 메시부재(49)에 의한 도전경로의 저항치 증대와 함께 반비례적으로 향상된다.
도 9를 참조하여, 도금액 회수조(62a∼62d)의 바닥부에는, 도금액 배출구(53)가 형성되어 있고, 리턴 분기배관(63a∼63d)은, 이 도금액 배출구(53)를 통해 도금액 회수조(62a∼62d)에 연통되게 접속되어 있다.
도금조(61a∼61d)의 상단 근방은, 외주측이 절결되어 두께가 얇게 되어 있고, 또한, 도금시에 캐소드 링(80)(베이스 링(80b))이 도금조(61a∼61d) 상단과 대향하는 부분은, 도금조(61a∼61d) 상단 근방의 형상과 상보적(相補的)인 형상을 가지고 있다. 이에 의해, 도금시에 도금조(61a∼61d)와 캐소드 링(80)이 간섭하지 않도록 할 수 있다. 도금조(61a∼61d) 상단과 웨이퍼(W)와의 거리는, 거의 0mm로부터 일정한 범위 내에서 임의로 조정가능하다(도 11 참조). 도금시에는, 캐소드 링(80)의 돌출부(80p)가 회수조(62a∼62d) 상부에 삽입된 상태가 된다.
웨이퍼(W)가 도금액에 접촉된 상태에서는, 도금액의 흐름을 고려하여, 웨이퍼(W)와 메시부재(49) 간격이 0.5mm 내지 20mm가 되도록 조정된다. 구체적으로는, 웨이퍼(W)와 메시부재(49)와의 간격을 상기한 바와 같이 좁게 함으로써, 웨이퍼(W)가 회전할 때에, 도금액이 웨이퍼(W)로 인도되어 거동하는 영역이 좁게 규제됨으로써, 도금에 대하여 바람직하지 못한 소용돌이의 발생이 억제되어, 도금에 의한 막의 두께를 균일하게 할 수 있다.
도금액 회수조(62a∼62d)의 주위에는, 캐소드 전극(83)을 세정한 후의 캐소 드 세정액을 회수하는 캐소드 세정액 회수조(210)가 배치되어 있다. 즉, 도금컵(65a∼56d)는, 안쪽으로부터 바깥쪽을 향해, 도금조(61a∼61d), 도금액 회수조(62a∼62d), 및 캐소드 세정액 회수조(210)가 배치되어 있는 3중 구조를 가지고 있다.
캐소드 세정액 회수조(210)의 바닥부 일부에는, 액저장용기(211)를 통해 오버플로 배관(213) 및 드레인 배관(214)이 접속되어 있다. 오버플로 배관(213)은 액저장용기(211)의 측벽 상단 근방에 접속되어 있고, 드레인 배관(214)은 액저장용기(211)의 바닥에 접속되어 있다. 액저장 용기(211)의 내부에는 도전율계(212)가 삽입되어 있고, 이에 의해, 액저장 용기(211) 내부에 저장된 액체의 도전율을 측정할 수 있게 되어 있다. 도전율계(212)의 출력신호는 시스템 컨트롤러(155)에 입력된다.
도금시에는, 드레인 배관(214)의 유로는 닫혀지고, 캐소드 세정액 회수조(210)에 흘러들어온 액체(캐소드 세정액 등)는, 액저장 용기(211)에 채워지며, 오버플로 배관(213)으로부터 배출된다. 도금처리유닛(20a∼20d)을 사용하지 않을 때 등은, 오버플로 배관(213)의 유로를 열어, 액저장 용기(211) 내부의 액체를 뽑아 낼 수 있다(드레인 할 수 있다).
캐소드 세정액 회수조(210)의 바닥부에는 배기관(215)이 접속되어 있어, 캐소드 세정액 회수조(210) 내부의 기체를 배출할 수 있게 되어 있다. 배기관(215)의 상부에는, 배기관(215)의 개구를 막지 않도록 뚜껑이 설치되어 있어, 캐소드 세정액이 배기관(215)에 들어가지 않게 되어 있다.
도금처리부(12)에 의해 도금을 할 때는, 우선, 시스템 컨트롤러(155)에 의해 반전 구동부(43)가 제어되어, 웨이퍼유지 회전기구(74a∼74d) 중 어느 것(이하, 웨이퍼유지 회전기구(74a)로 한다)의 웨이퍼 이면 누름판(81a)이 위쪽을 향하게 된다. 또한, 시스템 컨트롤러(155)에 의하여 서셉터 이동기구(46)가 제어되어, 웨이퍼 이면 누름판(81a)이 회전관(77)측으로 이동하고, 웨이퍼 수도 핀(84)이 웨이퍼 이면 누름판(81a)을 관통하여, 이 웨이퍼 이면 누름판(81a)으로부터 돌출된 상태로 된다. 이 상태가 도 16에 도시되어 있다.
스핀 베이스(78)는, 그 주방향에 관하여 지주(79)의 간격이 넓은 부분(도 13(a) 및 13(b) 참조)이 제2반송로(15)에 대향하도록 회전각도위치가 조정되며, 제2모터(45a)의 유지 토크(Torque)에 의해 그 회전각도위치가 유지된다.
한편, 반송로봇(TR)의 진퇴아암 41 또는 진퇴아암 42(도 5(a), 5(b) 및 5(c) 참조)에 의해, 카세트(C)로부터 미처리 웨이퍼(W)가 집어내어진다. 이 웨이퍼(W)는, 반송로봇(TR)에 의해, 지주(79) 사이를 통해서 반입되고(도 13(a) 및 13(b) 참조), 웨이퍼(W)의 중심이 회전관(77)의 중심축상에 있도록, 웨이퍼(W)가 웨이퍼 수도 핀(84) 위에 재치된다. 이 상태에서, 웨이퍼(W)의 처리면(도금을 행하는 면)은 위쪽으로 향하고 있다.
그리고, 시스템 컨트롤러(155)에 의하여 서셉터 이동기구(46)가 제어되고, 웨이퍼 이면 누름판(81a)이 회전관(77)으로부터 분리되도록 이동된다. 이에 의해, 웨이퍼 이면 누름판(81a)은 웨이퍼(W)의 하면(이면(裏面)) 테두리부를 눌러서, 웨이퍼(W) 상면 테두리부가 캐소드 링(80)의 맞닿음부(80a)로 눌려진다. 즉, 웨이퍼 이면 누름판(81a)과 캐소드 링(80)의 맞닿음부(80a) 사이에 웨이퍼(W)가 협지된다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 상면 테두리부는 맞닿음부(80a)의 씰링 면(80s)에서 씰링되고, 캐소드 전극(83)은 웨이퍼(W) 테두리부 근방의 상면(처리면)에 웨이퍼(W)측으로 힘을 받아 접촉된다.
또한, 시스템 컨트롤러(155)에 의해, 반전 구동부(43)가 제어되고 웨이퍼(W)가 아래쪽을 향하도록 웨이퍼유지 회전기구(74a)가 반전된다. 그리고, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해 펌프(P1)가 작동되어, 도금액이 10(liter/min)로 도금조(61a)에 보내어진다(도 7 참조). 이에 의해, 도금액은 도금조(61a)의 테두리로부터 약간 솟아올라 회수조(62a)로 넘친다.
이어서, 시스템 컨트롤러(155)에 의해 승강기구(44)가 제어되어, 웨이퍼유지 회전기구(74a)가 하강된다. 웨이퍼유지 회전기구(74a)의 하강속도는, 웨이퍼(W)의 하면과 도금액의 액면과의 간격이 수mm 이하로 되고 나서는 작아져, 웨이퍼(W)의 하면은 천천히 도금조(61a)에 채워진 도금액의 상면에 접촉된다. 단지, 웨이퍼(W)의 접액(接液)이 시작되고 나서 완전히 접액이 끝나기까지의 시간은, 웨이퍼(W) 하면에 형성된 시드가 도금액에 거의 용해되지 않게 되는 시간으로 한다.
캐소드 링(80)의 도금조(61a)에 대향하는 측 형상과, 도금조(61a)의 상단 형상이 상보적으로 되어 있는 것에 의해, 캐소드 링(80)은 도금조(61a) 상단의 주위에 끼워넣기식으로 배치된다. 또한, 웨이퍼(W)의 하면과 도금액의 액면과의 간격이 수mm로 된 시점에서, 시스템 컨트롤러(155)에 의해 도금전원(82)이 제어되어, 애노드 전극(76)과 캐소드 전극(83) 사이에 제1전압이 인가된다.
웨이퍼(W)의 하면이 완전히 도금액의 상면에 접촉된 상태에서, 도금조(61a)의 상단과 웨이퍼(W)의 처리면과의 간격은, 0.5mm 내지 1mm 정도이다. 웨이퍼(W) 하면 중, 맞닿음부(80a)의 씰링 면(80s)에 씰링된 부분의 안쪽 영역은, 전면(全面)에 걸쳐서 도금액에 접촉한다. 도금액은, 웨이퍼(W)와의 계면 근방에서는 웨이퍼(W)의 중심부로부터 테두리부를 향해 흘러, 도금조(61a) 상단과 웨이퍼(W)와의 간격으로부터 도금액 회수조(62a)로 흐른다. 다음, 시스템 컨트롤러(155)에 의해, 회전구동기구(45)가 제어되어, 웨이퍼(W)가 낮은 회전속도(예컨대, 10rpm 내지 100rpm)로 회전되고, 도금전원(82)이 제어되어, 애노드 전극(76)과 캐소드 전극(83)과의 사이에 도금시의 전압인 제2전압이 인가되어, 수분간 소정의 전류패턴에 따라서 통전된다. 이에 의해, 캐소드 전극(83)에 접속된 웨이퍼(W) 하면과 도금액의 계면에서는, 도금액 중의 동 이온에 전자가 부여되고, 웨이퍼(W) 하면에 동 원자가 피착(被着)한다. 즉, 웨이퍼(W) 하면에 동 도금이 이루어진다.
웨이퍼(W)의 외형이 도금조(61a)의 내경과 거의 같고, 애노드 전극(76)이 평면에서 바라볼 때 도금조(61a) 내부의 거의 전역에 걸쳐 존재하고 있는 것에 의해, 애노드 전극(76)과 웨이퍼(W) 하면에 형성된 시드층 사이에는, 거의 균일한 전계(電界)가 형성된다. 이에 의해, 도금에 의한 동막의 막 두께는 균일해진다.
도금액 중에서, 산화환원제로서의 철 이온은, 2가 및 3가의 철 이온으로서 존재하고 있다. 3가의 철 이온은, 주성분 관리부(2)(도 1 참조)에 수용된 동 공급원(동관(銅管))으로부터 전자를 빼앗아 동 이온을 용출(溶出)시키고, 스스로는 2가의 철 이온이 된다. 한편, 2가의 철 이온은, 애노드 전극(76)에 전자를 주어 3가 의 철 이온이 된다.
본 실시형태와 같이, 애노드 전극(76)을 메시 모양으로 함으로써, 애노드 전극(76)의 표면적을 충분히 크게(예컨대, 피도금 면적의 2배 내지 10배)할 수 있고, 또한, 샤워헤드(75)에 의해 애노드 전극(76) 전체에 충분히 빠른 흐름의 도금액을 뿌릴 수 있다. 이에 의해, 애노드 전극(76)에 충분한 양의 2가 철 이온을 공급할 수 있고, 2가의 철 이온이 애노드 전극(76)에 전자를 주어 3가의 철 이온이 되는 반응을 촉진할 수 있다.
이렇게 하여, 철 이온은 주기적으로 산화환원을 되풀이하여, 도금액과 애노드 전극(76) 사이의 전자 이동량, 및 캐소드 전극(83)과 도금액 사이의 전자 이동량은 거의 수지(收支, 일치)한다.
이 때문에, 산화환원제를 사용하지 않은 경우에 발생하는 활성 산소의 거품은 생기지 않는다. 이에 의해, 도금액의 첨가제의 산화에 의한 분해를 늦출 수 있고, 또한, 산소 거품이 웨이퍼(W) 하면에 부착하여, 웨이퍼(W) 표면(하면)에 형성된 미세한 구멍이나 홈을 채워 도금할 수 없게 되는 사태를 회피할 수 있다.
도금액과 웨이퍼(W)의 계면 근방에서는 회전하는 웨이퍼(W)에 이끌려서 도금액에 원심력이 주어지지만, 캐소드 링(80)의 돌출부(80p)에 의해, 도금액은 확실하게 회수조(62a) 내부로 이끌려진다.
도금전원(82)의 통전과 동시에, 시스템 컨트롤러(155)에 의해, 밸브(201V)를 열도록 제어된다. 이에 의해, 유체 유로(81c)에 캐소드 세정액이 도입된다. 캐소드 세정액은 웨이퍼 이면 누름판(81a) 테두리부의 개구로부터 흘러 나가, 유체유로(80f)를 지나서 캐소드 세정액 회수조(210)로 이끌려진다(도 11참조). 이에 의해, 캐소드 전극(83)은 캐소드 세정액으로 세정된다.
웨이퍼(W) 및 맞닿음부(80a)에 대하여, 도금액과 캐소드 전극(83)은 반대측에 있다. 따라서, 웨이퍼(W) 테두리부가 맞닿음부(80a)의 씰링 면(80s)에 의해 충분히 씰링되어 있는 경우에, 도금액이 캐소드 전극(83)으로 흐르는 경우는 없다. 한편, 웨이퍼(W)와 맞닿음부(80a)와의 씰링이 불충분한 경우, 도금액은 웨이퍼(W)와 맞닿음부(80a)와의 틈 사이를 흘러, 캐소드 전극(83)에 도달한다. 통전중의 캐소드 전극(83)에 도금액이 접촉한 채로 되어 있으면, 캐소드 전극(83)은 손상을 받는다. 또한, 도금액이 웨이퍼(W)와 맞닿음부(80a) 사이에서 누출하고 있는 상태에서 도금을 하면, 도금에 의한 막의 균일성이 나빠진다.
그러나, 캐소드 전극(83)에 도달한 도금액은 캐소드 세정액에 의해서 씻겨져, 캐소드 전극(83)이 보호된다. 그리고, 도금액을 포함하는 캐소드 세정액은, 캐소드 세정액 회수조(210)로부터 액저장 용기(211)로 흘러 들어온다. 캐소드 세정액의 도전율과, 도금액이 혼입된 캐소드 세정액의 도전율은 다르다. 예컨대, 캐소드 세정액이 순수인 경우, 캐소드 세정액의 도전율은 도금액이 약간 혼입함으로써 크게 상승한다.
이 때문에, 도전율계(212)에 의해 측정되는 도전율에 관하여 적당한 판정 레벨을 설치하여 놓음으로써, 도전율계(212)의 출력신호에 기초하여, 시스템 컨트롤러(155)는, 도금액이 웨이퍼(W)와 맞닿음부(80a) 사이에서 누출하였다고 판정할 수 있다. 이 경우, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해, 자동적으로 도금처리유닛(20a)의 운전이 일시 정지되어, 작업자(오퍼레이터)에게 그 의미가 알려지게 된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)에 불균일한 도금이 계속해서 이루어지는 것, 즉, 불량품이 계속 발생하는 것을 회피할 수 있다.
소정시간 웨이퍼(W)로의 도금이 계속된 후, 시스템 컨트롤러(155)에 의해, 도금전원(82)이 제어되어 애노드 전극(76)과 캐소드 전극(83) 사이의 통전이 정지되고, 승강기구(44)가 제어되어, 웨이퍼(W) 하면이 도금조(61a)에 채워진 도금액의 액면으로부터 수mm 떨어진 상태로 된다.
더욱이, 시스템 컨트롤러(155)에 의해 회전구동기구(45)가 제어되어, 웨이퍼(W)가 약간 고속(예컨대, 200rpm 내지 1000rpm)으로 수십초간 회전된다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 하면의 도금액은 옆쪽으로 뿌려진다. 이 때, 웨이퍼(W)의 도금면은 완전히 건조하지 않게 되어, 액막이 존재하는 상태로 된다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 반송중에 도금면이 부식되지 않도록 할 수 있다.
또한, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브 201V가 닫혀짐과 동시에 밸브 202V가 열린다. 이에 의해, 유체 유로(81c) 내부에 잔류하고 있는 캐소드 세정액은, 질소가스에 의해 제거(Purge)되고, 유체유로(80f) 내부의 캐소드 세정액은 원심력에 의해 옆쪽으로 뽑아 내어진다. 리이크 배관(204) 내부에 잔류하고 있는 캐소드 세정액은, 도시하지 않은 이젝터에 의해 흡인되어 배출하는 것으로 하여도 된다.
이어서, 시스템 컨트롤러(155)에 의해, 회전구동기구(45)가 제어되어 웨이퍼(W)의 회전이 정지되고, 승강기구(44)가 제어되어 웨이퍼유지 회전기구(74a) 가 소기(所期) 위치까지 상승되며, 반전 구동부(43)가 제어되어 웨이퍼(W) 측이 위쪽을 향하도록 웨이퍼유지 회전기구(74a)가 반전된다. 스핀 베이스(78)는, 그 주방향에 관하여 지주(79)의 간격이 넓은 부분이 제2반송로(15)에 대향하도록 회전각도위치가 조정되고, 제2모터(45a)의 유지토크에 의해 그 회전각도위치가 유지된다.
그 후, 시스템 컨트롤러(155)에 의해, 서셉터 이동기구(46)가 제어되어 웨이퍼 이면 누름판(81a)이 회전관(77)측으로 이동하여, 웨이퍼(W)의 협지가 해제된다. 이 때, 캐소드 전극(83)의 탄성력에 의해, 웨이퍼(W)는 씰링 면(80s)으로부터 부드럽게 분리되고, 웨이퍼(W)는, 도 16에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 수도 핀(84)에 지지된 상태로 된다. 또한, 유체유로(80f) 중에 캐소드 세정액이 존재하지 않은 상태로 되어 있는 것에 의해, 웨이퍼(W) 상면(도금면)에 캐소드 세정액이 떨어지는 경우는 없다.
맞닿음부(80a)로부터 웨이퍼(W)가 분리되면, 웨이퍼(W)의 도금면에 남아 있는 도금액은 씰링 면(80s)과 웨이퍼(W) 사이로 끌어들여지고, 캐소드 전극(83)의 접촉부(83c)는 도금액으로 오염된다. 접촉부(83c)에 부착된 도금액은, 다음 웨이퍼(W)를 도금처리할 때 캐소드 세정액으로 씻겨지기 때문에, 접촉부(83c)가 청정한 상태에서 도금할 수 있다.
그리고, 반송로봇(TR)의 진퇴아암 42 또는 진퇴아암 41에 의해 처리된 웨이퍼(W)가 지주(79) 사이로부터 반출되어, 1장의 웨이퍼(W)의 도금처리가 종료된다.
도금처리는, 4개의 펌프(P1∼P4)를 동시에 작동시켜서 도금컵(56a∼56d)에서 동시에 행하여도 좋고, 펌프(P1∼P4)의 일부만 작동시키고 도금컵(56a∼56d) 중 대 응하는 어느 것에서 행하여도 좋다.
도 17은, 도금처리유닛(20a)의 도해적인 측면도이다. 도 17을 참조하여, 도금처리유닛(20a)의 메인테넌스(Maintenance)시의 조작에 관해서 설명한다. 도금처리유닛(20b∼20d)도 같은 구조를 갖고 있어, 동일하게 메인테넌스를 할 수 있다.
도금처리유닛(20a)에 대하여 제2반송로(15)와는 반대측에, 인클로져(30)의 격벽의 일부를 이루는 외장커버(220)가 설치되어 있다. 외장커버(220)는, 인클로져(30)로부터 착탈이 자유로와, 도금처리유닛(20a)의 메인테넌스를 할 때는 외장커버(220)를 떼낼 수 있다.
승강기구(44)의 가이드(44c)의 제1모터(44a)가 배치된 쪽의 단부는, 가이드(44c)의 길이방향을 따라 연장되는 회동부재(221)로 되어 있다. 회동부재(221)는 웨이퍼 처리부(1)의 프레임(222a)에 힌지결합되어 있어, 제2반송로(15)와 거의 평행하고 거의 수평인 회동축(223) 주위로 회동할 수 있게 되어 있다. 회동축(223)은, 도금컵(56a)보다 낮은 위치에서, 도금컵(56a)보다 외장커버(220) 쪽에 있다.
가이드(44c)는, 고정나사(224)에 의해, 프레임(222a)보다 높은 위치에 있는 웨이퍼 처리부(1)의 프레임(222b)에 고정될 수 있게 되어 있다. 가이드(44c)가 고정나사(224)에 의해 프레임(222b)에 고정된 상태에서, 상하 베이스(182)는 연직방향에 따른 방향으로 되고, 웨이퍼유지 회전기구(74a)는 도금컵(56a)의 위쪽에 배치된다. 이 상태에서, 도금처리가 행해진다.
또한, 가이드(44c)는 프레임(222b)으로 회동이 규제되어, 연직방향으로부터 도금컵(56a) 쪽으로 쓰러지지 않게 되어 있다. 즉, 가이드(44c)는 연직방향에 따른 상태로부터, 도금컵(56a)과는 반대측으로만 회동시킬 수 있다.
회동부재(221)는, 가스댐퍼(225)를 통해, 프레임(222a)보다 낮은 위치에 있는 웨이퍼 처리부(1)의 프레임(222c)에 결합되어 있다. 가스댐퍼(225)는 실린더 및 피스톤을 구비하고 있고, 실린더에 봉입된 가스의 압력에 의해, 피스톤이 실린더 내부로 압입되는 방향의 힘에 저항할 수 있다. 프레임(222c)에는 가스댐퍼(225)의 실린더측 단부가 회동이 자유롭게 설치되어 있고, 회동부재(221)에는 가스댐퍼(225)의 피스톤측 단부가 회동이 자유롭게 설치되어 있다.
가이드(44c)로부터는, 가이드(44c)의 길이방향과 거의 수직으로 맞닿음부(226)가 연장되어 있다. 가이드(44c)가 연직방향에 따른 방향으로부터, 회동축(223) 주위로 거의 90도 회동되면, 맞닿음부(226)의 선단이 웨이퍼 처리부(1)의 프레임에 설치된 스톱퍼(227)에 닿아, 그 이상 회동할 수 없게 되어 있다. 이 상태에서, 가이드(44c)는 거의 수평이 된다. 스톱퍼(227)에서 맞닿음부(226)가 닿는 부분에는 고무(Rubber)가 부착되어 있어, 맞닿음부(226)가 닿을 때의 충격을 완화할 수 있게 되어 있다.
도금처리유닛(20a)의 메인테넌스를 할 때는, 도금처리동작이 정지된 상태에서, 우선, 외장커버(220)를 떼낸다. 이에 의해, 작업자는 외장커버(220)가 설치되어 있는 쪽으로부터 작업할 수 있게 된다. 이어서, 고정나사(224)를 빼내고, 회동부재(221)가 회동축(223)의 주위로 회동하도록, 웨이퍼유지 회전기구(74a)를 천천히 앞쪽으로 쓰러뜨린다.
이 때, 가스댐퍼(225)는, 피스톤이 실린더 내부에 압입되게 되어 있다. 따라서, 가스댐퍼의 탄력에 의해, 작업자는 작은 힘으로 웨이퍼유지 회전기구(74a)를 쓰러뜨릴 수 있다. 또한, 가스댐퍼(225)의 탄력에 의해, 작업자가 조작을 잘못하여, 웨이퍼유지 회전기구(74a)를 쓰러뜨리는 도중에 손이 분리되더라도, 웨이퍼유지 회전기구(74a)가 급격히 쓰러지는 경우는 없다.
가이드(44c)가 거의 수평으로 된 상태에서, 맞닿음부(226)가 스톱퍼(227)에 닿아, 웨이퍼유지 회전기구(74a)를 그 이상 움직일 수 없게 된다. 이 상태에서, 웨이퍼유지 회전기구(74a)는 웨이퍼 처리부(1)의 옆쪽으로 돌출한 상태로 되며, 도금컵(56a)의 위쪽은 개방된다. 이 상태가, 도 17에 2점쇄선으로 나타내어져 있다. 이에 의해, 작업자는, 메인테넌스의 목적 개소(箇所)로의 액세스가 용이해져, 메인테넌스를 용이하게 행할 수 있다.
도금처리는, 캐소드 링(80)의 중심축과 도금조(61a∼61d)의 중심축이 일치하는 상태에서 행하지 않으면 안된다. 도금시의 도금조(61a∼61d) 상단과 캐소드 링(80) 하부와의 간격은 얼마 안되며, 웨이퍼유지 회전기구(74a∼74d)에 유지된 웨이퍼(W)의 중심이 도금조(61a∼61d)의 중심축으로부터 어긋나면, 도금조(61a∼61d)와 캐소드 링(80)이 간섭해버리기 때문이다(도 11 참조). 캐소드 링(80)의 중심축과 도금조(61a∼61d)의 중심축을 일치시키기 위해서는, 도금컵(56a∼56d)의 위치를 조정한다.
또한, 도금조(61a∼61d)의 상단이 수평이 아니면, 도금액이 도금조(61a∼61d)의 테두리로부터 고조된 상태에서, 도금액에 웨이퍼(W)를 접촉시 킬 수 없다. 따라서, 도금조(61a∼61d)의 상단이 수평이 아닌 경우에는, 수평이 되도록 조정하지 않으면 안된다.
도 18은, 도금컵(56a)의 도해적인 측면도이다. 도 18을 참조하여, 도금컵(56a)의 위치를 맞추거나, 도금조(61a)의 상단이 수평이 되도록 조정하는 방법을 설명한다. 도금컵(56b∼56d)도 동일한 구조를 갖고 있어, 같은 방법에 의해 조정될 수 있다.
도금컵(56a)의 하부(바닥)에는, 평판모양의 제1베이스판(230)이 일체로 설치되어 있다. 제1베이스판(230)은, 평면에서 바라볼 때, 도금컵(56a)의 바닥면보다 약간 크다. 제1베이스판(230)의 하부(도금컵(56a)측과는 반대측)에는, 평판모양의 제2베이스판(231)이 설치되어 있다. 제2베이스판(231)은, 웨이퍼 처리부(1)의 프레임(236)에 설치되어 있다. 제2베이스판(231)은, 평면에서 바라볼 때, 제l 베이스판(230)보다 약간 크다.
제1베이스판(230) 및 제2베이스판(231)에는, 이들을 두께방향으로 관통하는 구멍이 설치되어 있고, 송액 분기배관(58a) 및 리턴 분기배관(63a)은, 이들 구멍이 삽입 관통되어 있다. 송액 분기배관(58a) 및 리턴 분기배관(63a)은, 불소수지제의 이음부(239)에 의해, 도금컵(56a)에 접속되어 있다.
제1베이스판(230)의 테두리부의 적어도 3개소에, 제1베이스판(230)을 두께방향으로 관통하는 고정구멍(233)이 형성되어 있다. 제2베이스판(231)에는, 고정구멍(233)에 거의 대응하는 위치에, 안 나사(234)가 형성되어 있다. 고정구멍(233)에는, 바깥 나사가 형성된 고정나사(235)가 삽입 관통되어 있고, 고정나사(235)는 제2베이스판(231)에 형성된 안 나사(234)에 체결되어 있다. 이에 의해, 제1베이스판(230)은 제2베이스판(231)에 고정되어 있다.
고정구멍(233)의 내경은, 고정나사(235)의 외경보다 크다. 예컨대, 고정구멍(233)의 내경은 10mm이고, 고정나사(235)의 외경은 6mm이다. 이 경우, 제1베이스판(230)은, 제1베이스판(230)의 면내(面內) 방향의 임의의 방향으로 4mm 이동할 수 있다. 이상의 경우, 고정나사(235)의 나사머리와 제1베이스판(230) 사이에는, 예컨대, 외경 18mm의 와셔(237)가 개재되어, 고정나사(235)의 나사머리가 고정구멍(233) 속에 빠져들어가지 않도록 된다.
고정나사(235)를 푸는 것에 의해, 제1베이스판(230)을 제1베이스판(230)의 면내 방향의 임의의 방향으로 움직여서, 도금조(61a)의 수평방향 위치를 조정할 수 있다.
제2베이스판(231)은, 그 테두리부에 서로 간격을 두고 설치된 적어도 3쌍의 누름나사(238A) 및 당김나사(238B)에 의해 프레임(236)에 고정되어 있다. 각각의 쌍의 누름나사(238A) 및 당김나사(238B)를 조정하여, 그 누름나사(238A) 및 당김나사(238B)가 설치된 위치에서의 제2베이스판(231)의 프레임(236)으로부터의 높이를 조정할 수 있다. 이에 의해, 제2베이스판(231)의 경사를 조정할 수 있다.
통상, 수평으로 조정된 제2베이스판(231)에 제1베이스판(230)을 설치하면, 도금조(61a)의 상단이 수평이 되도록 조정되어 있다. 따라서, 도금조(61a)의 상단을 수평으로 조정하기 위해서는, 우선, 도금조(61a)가 떼어내어진 상태에서, 예컨대, 제2베이스판(231) 위에 수준기를 올리고, 제2베이스판(231)을 수평으로 조정하 면 된다. 그 후, 제2베이스판(231)에 제1베이스판(230)을 설치하면, 도금조(61a)의 상단은 수평이 된다.
이 때, 고정나사(235)는 느슨하게 조여진 상태로 한다. 이어서, 웨이퍼유지 회전기구(74a)를 하강시키고, 캐소드 링(80)이 도금조(61a) 상단 주위에 끼워지도록, 제2베이스판(231)에 대하여 제1베이스판(230)을 이동시켜서, 도금조(61a)의 수평방향 위치를 조정한다.
통상, 웨이퍼유지 회전기구(74a)와 도금컵(56a)이 대향된 상태에서, 캐소드 링(80)의 중심축과 도금조(61a)의 중심축은 거의 평행하게 되도록 조정되어 있다. 따라서, 상기의 방법으로 도금조(61a)의 위치를 맞추는 것에 의해, 도금조(61a)의 중심축과 캐소드 링(80)의 중심축을 일치시킬 수 있다. 도금조(61a)가 적정한 위치에 있을 때, 고정나사(235)를 강하게 체결하여 도금조(61a)의 위치를 고정한다.
도 19는, 베벨에칭유닛(21a,21b)의 공통된 구성을 나타내는 도해적인 단면도이다.
거의 원통모양의 컵(85) 내부에, 웨이퍼(W)를 거의 수평으로 유지하여 회전하는 스핀척(86)이 구비되어 있다. 스핀척(86)은, 웨이퍼(W)의 테두리부에 접촉하는 경우 없이, 웨이퍼(W)의 바닥면 중앙부만을 흡착함으로써, 웨이퍼(W)를 유지할 수 있게 되어 있다. 스핀척(86)은 연직방향을 따라 배치된 회전축(87)을 갖고 있고, 회전축(87)에는 회전구동기구(88)로부터의 회전구동력이 전달되게 되어 있다. 또한, 스핀척(86)에는, 이 스핀척(86)을 승강시키는 승강기구(89)가 결합되어 있 고, 스핀척(86)의 상부를 컵(85) 내부에 수용된 상태와, 컵(85)의 상단보다 높은 상태로 할 수 있게 되어 있다.
컵(85)은, 동축(同軸)으로 배치된 3개의 컵(85a∼85c)을 포함하고 있다. 각각의 컵(85a∼85c)의 상단은, 가장 바깥쪽의 컵(85a)이 가장 높고, 중간 컵(85b)이 가장 낮다. 가장 안쪽의 컵(85c)의 상단에는, 평판모양이고 평면에서 바라볼 때 환상(環狀)인 처리액 안내판(85d)이 결합되어 있다. 처리액 안내판(85d) 바깥쪽 단부는, 굽어져서 컵 85a와 컵 85b 사이에 삽입되어 있다.
컵 85a 및 컵 85b를 측벽으로 하여, 위쪽으로 개방된 개구부를 갖는 처리액 회수조(97)가 형성되어 있으며, 컵 85b 및 컵 85c를 측벽으로 하여, 배기조(98)가 형성되어 있다. 처리액 회수조(97) 바닥부의 일부에는 배액구(97a)가 형성되어 있고, 배기조(98) 바닥부의 일부에는 배기구(98a)가 형성되어 있다.
컵(85)의 위쪽에는 린스 노즐(90)이 배치되어 있다. 린스 노즐(90)에는 린스액 배관(91)이 연통되게 접속되어 있고, 린스액 배관(91)에는 린스액 공급원(92)이 접속되어 있다. 린스액 배관(91)에는 밸브(91V)가 개재되어 있고, 밸브(91V)를 개방함으로써 린스 노즐(90)로부터 린스액을 토출하여, 스핀척(86)에 유지된 웨이퍼(W)의 상면에 린스액을 공급할 수 있게 되어 있다.
처리액 안내판(85d)을 아래쪽으로부터 관통하여, 린스 노즐(99)이 배치되어 있다. 린스 노즐(99)에는 린스액 배관(100)이 연통되게 접속되어 있고, 린스액 배관(100)에는 린스액 공급원(92)이 접속되어 있다. 린스액 배관(100)에는 밸브(100V)가 개재되어 있어, 밸브(100V)를 개방함으로써 린스 노즐(99)로부터 린 스액을 토출하여, 스핀척(86)에 유지된 웨이퍼(W)의 하면에 린스액을 공급할 수 있게 되어 있다.
린스액은, 예컨대, 순수(純水)이어도 좋다. 이 경우, 린스액(순수)은, 인클로져(30)에 형성된 순수공급 관통구(32h)에 삽입 관통된 순수 배관(32)(도 3 참조)을 통해 린스액 배관(91,100)에 도입될 수 있다.
또한, 컵(85)의 위쪽에는, 에칭 처리관(93)이 거의 연직방향을 따라 설치되어 있다. 에칭 처리관(93) 하단 근방의 컵(85) 중심측에는, 스핀척(86)에 유지된 웨이퍼(W)의 표면에 따르는 수평방향으로 연장되는 홈(94)이 형성되어 있고, 이 웨이퍼(W)의 테두리부를 홈(94) 내부에 삽입할 수 있게 되어 있다. 홈(94)의 내부공간과 에칭 처리관(93)의 내부공간은 연통되어 있다.
에칭 처리관(93)에는 이동기구(95)가 결합되어 있다. 이 이동기구(95)에 의해, 에칭 처리관(93)을 상하방향 및 컵(85)의 지름방향으로 이동시킬 수 있다. 이에 의해, 에칭 처리관(93)을, 웨이퍼(W)의 테두리부가 홈(94)에 삽입된 처리위치 및 처리위치로부터 퇴피(退避)하여 웨이퍼(W)로부터 떨어진 퇴피위치와의 사이에서 이동시킬 수 있다. 또한, 에칭 처리관(93)을, 컵(85)을 회피하여 컵(85)의 옆쪽으로 퇴피시킬 수도 있다.
에칭 처리관(93)은, 후처리 약액배관(P14)을 통해, 후처리 약액공급부(4)(도 1 참조)에 배치되어 에칭액이 수용된 에칭액 공급원(96)에 접속되어 있다. 에칭 처리관(93)과 에칭액 공급원(96) 사이의 후처리 약액배관(P14)에는 밸브(93V)가 개재되어 있어, 밸브(93V)를 개방함으로써, 홈(94)의 내부공간에 에칭액을 보낼 수 있게 되어 있다. 또한, 밸브(93V)에 의해, 에칭액의 유량조정을 할 수도 있다. 에칭액은, 예컨대, 황산, 과산화수소수, 및 물의 혼합용액으로 할 수 있다.
회전구동기구(88), 승강기구(89), 및 이동기구(95)의 동작, 및 밸브(91V,100V, 93V)의 개폐는, 시스템 컨트롤러(155)에 의해 제어된다.
베벨에칭유닛(21a,21b)에 의해 웨이퍼(W)의 테두리부를 에칭할 때는, 우선, 시스템 컨트롤러(155)에 의해 이동기구(95)가 제어되어, 에칭 처리관(93)이 퇴피위치로 퇴피된다.
이어서, 시스템 컨트롤러(155)에 의해 승강기구(89)가 제어되어 스핀척(86)이 상승되고, 스핀척(86)의 상부가 컵(85)의 상단보다 높게 된다. 그리고, 반송로봇(TR)의 진퇴아암 41 또는 진퇴아암 42(도 5(a), 5(b) 및 5(c) 참조)에 의해, 도금처리부(12)에서 도금처리가 이루어진 웨이퍼(W)가 반입되고, 웨이퍼(W)의 중심이 회전축(87)의 중심축상에 있도록 웨이퍼(W)가 스핀척(86)에 흡착 유지된다. 웨이퍼(W)는, 도금처리가 이루어진 면이 위쪽을 향해지도록 유지된다.
그 후, 시스템 컨트롤러(155)에 의해 승강기구(89)가 제어되어 스핀척(86)이 하강된다. 이에 의해, 스핀척(86)에 유지된 웨이퍼(W)는 옆쪽이 컵(85a)으로 둘러싸인 상태로 된다. 그리고, 시스템 컨트롤러(155)에 의해 회전구동기구(88)가 제어되어, 스핀척(86)에 유지된 웨이퍼(W)가 회전된다. 웨이퍼(W)의 회전수는, 예컨대, 500rpm 정도로 된다.
이 상태에서, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브(91V,100V)가 열린다. 이에 의해, 린스 노즐(90,99)로부터 웨이퍼(W)의 상면 및 하면에 린스액이 공 급된다. 린스액은, 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 테두리부로 퍼지고 웨이퍼(W)의 위쪽 표면의 거의 전면(全面) 및 아래쪽 표면의 스핀척(86)이 접하고 있는 부분을 제외한 영역을 흐른다. 이렇게 하여, 웨이퍼(W)가 세정된다.
린스액은, 웨이퍼(W)의 원심력에 의해 옆쪽으로 뿌려지고, 컵(85a)의 안쪽면이나 처리액 안내판(85d)의 상면을 타고, 처리액 회수조(97) 내로 흘러 내린다. 린스액은, 더욱이, 배액구(97a)로부터 도면 밖의 회수탱크로 이끌려진다. 또한, 도면 밖의 배기장치에 의해, 배기구(98a)로부터 컵(85) 내부의 기체가 배기된다. 이에 의해, 린스액의 안개 등도 컵(85) 밖으로 비산하지 않게 되어 있다.
일정시간, 이와 같은 린스처리가 이루어진 후, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해 밸브(91V,100V)가 닫혀진다. 웨이퍼(W)의 회전은 계속되고, 이에 의해, 웨이퍼(W)에 남은 린스액의 대부분은 밖으로 벗어난다.
다음, 시스템 컨트롤러(155)에 의해 이동기구(95)가 제어되어, 에칭 처리관(93)이 처리위치로 이동된다. 이에 의해, 도 19에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 테두리부가 홈(94)에 삽입된 상태가 된다. 이 때의 웨이퍼(W)의 회전수는, 예컨대, 500rpm 정도로 할 수 있다. 그리고, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해 밸브(93V)가 열린다. 에칭액의 유량은, 예컨대, 20(ml/min)으로 할 수 있다. 이에 의해, 에칭액 공급원(96)으로부터 홈(94) 내부에 에칭액이 공급된다. 에칭액은 홈(94)으로부터 넘쳐 흘러, 홈(94) 내부는 에칭액으로 거의 채워진 상태가 된다.
웨이퍼(W)의 테두리부는 홈(94) 내부에 삽입되어 있기 때문에, 웨이퍼(W) 표 면의 동박막 중 테두리부는 에칭액으로 용해된다. 웨이퍼(W)는 회전하고 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 테두리부와 에칭 처리관(93)에 의한 처리위치와의 상대변위가 생기고, 그 결과, 웨이퍼(W) 테두리부는 전체 둘레에 걸쳐서 에칭된다. 에칭폭은, 웨이퍼(W)의 홈(94)으로의 삽입 깊이에 의해 결정되기 때문에, 정확하게 원하는 에칭폭으로 에칭할 수 있다.
웨이퍼(W)의 원심력에 의해 옆쪽으로 뿌려진 에칭액은, 린스액과 마찬가지로, 일단 회수조(97)에 회수된 후, 배액구(97a)를 통해 도면 밖의 회수탱크에 이끌려진다. 또한, 이 사이에도, 배기구(98a)에서의 배기는 계속되어, 에칭액의 안개가 컵(85) 밖으로 비산하지 않게 된다.
이와 같이, 일정시간(예컨대, 수십초간) 에칭액을 흘려, 웨이퍼(W) 테두리부의 동박막의 에칭을 계속한 후, 시스템 컨트롤러(155)는 밸브(93V)가 닫히도록 제어하여, 홈(94) 내부로의 에칭액의 공급을 정지한다. 이에 의해, 홈(94) 내부에는 에칭액이 존재하지 않는 상태로 되고, 웨이퍼(W) 테두리부의 에칭처리는 종료된다.
그 후, 다시, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브(91V,100V)가 열려, 웨이퍼(W) 표면에 린스액이 공급된다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 테두리부에 남아 있던 에칭액이 린스액에 의해 제거된다. 그 사이, 시스템 컨트롤러(155)에 의해 이동기구(95)가 제어되어, 에칭 처리관(93)이 퇴피위치로 이동된다.
일정시간(예컨대, 1분 정도), 린스액의 공급이 계속된 후, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해 밸브(91V,100V)가 닫혀져 린스액의 공급이 정지된다. 그리고, 시스템 컨트롤러(155)에 의해 회전구동기구(88)가 제어되어 스핀척(86)이 일정시간 고속회전(예컨대, 1000rpm 정도로 수십초간)되어, 웨이퍼(W)의 뿌리침 건조가 행해진 후, 스핀척(86)의 회전이 정지된다.
이어서, 시스템 컨트롤러(155)에 의해 승강기구(89)가 제어되어, 스핀척(86)에 유지된 웨이퍼(W)가 컵(85)의 상단보다 높아지도록, 스핀척(86)이 위쪽으로 이동되고, 웨이퍼(W)의 흡착유지가 해제된다.
그리고, 반송로봇(TR)의 진퇴아암 42 또는 진퇴아암 41에 의해 처리된 웨이퍼(W)가 반출되어, 1장의 웨이퍼(W) 테두리부의 에칭처리가 종료된다. 처리된 웨이퍼(W)는 테두리부에 동박막이 존재하지 않기 때문에, 이후의 공정에서 기판유지핸드(41,42c)(도 5(a) 참조)에 의해 테두리부를 파지하더라도 기판유지핸드 (41c,42c)에 동이 부착하는 경우는 없다.
본 실시형태에서는, 컵(85)이 고정되고 스핀척(86)이 승강기구(89)에 의해 승강되도록 구성되어 있지만, 스핀척(86)과 컵(85)이 상하방향으로 상대적으로 이동할 수 있으면 되고, 예컨대, 스핀척(86)이 상하방향으로 고정되고 컵(85)이 승강되도록 구성되어 있어도 좋다. 이 경우에도, 스핀척(86)의 상단을 컵(85)의 상단보다 높게 할 수가 있어, 진퇴아암 41 또는 진퇴아암 42에 의한 웨이퍼(W)의 반입/반출을 할 수 있다.
도 20은, 세정유닛(22a,22b)의 공통된 구성을 나타내는 도해적인 단면도이다.
거의 원통모양의 컵(101) 내부에, 웨이퍼(W)를 거의 수평으로 유지하여 회전하는 스핀척(102)이 구비되어 있다. 스핀척(102)은, 연직방향을 따라 배치된 회전 축(102a) 및 그 상단에 수직으로 설치된 원판모양의 스핀베이스(102b)를 가지고 있고, 스핀베이스(102b)의 상면 테두리부 근방에는, 복수의 척핀(102e)이 주방향으로 간격을 두고 세워져 설치되어 있다. 척핀(102e)은, 웨이퍼(W)의 하면 테두리부를 지지하면서, 웨이퍼(W)의 끝면(주면)에 맞닿고, 다른 척핀(102e)과 함께 기능하여 웨이퍼(W)를 협지할 수 있게 되어 있다.
스핀척(102)의 회전축(102a)에는, 회전구동기구(103)로부터의 회전구동력이 전달되게 되어 있다. 또한, 스핀척(102)에는, 이 스핀척(102)을 승강시키는 승강기구(104)가 결합되어 있고, 스핀척(102)의 상부가 컵(101) 내부에 수용된 상태와, 컵(101)의 상단보다 높은 상태로 할 수 있게 되어 있다.
컵(101)은, 동축으로 배치된 3개의 컵(101a∼101c)을 포함하고 있다. 각각의 컵(101a∼101c)의 상단은, 가장 바깥쪽 컵(101a)이 가장 높고, 중간 컵(101b)이 가장 낮다. 가장 안쪽 컵(101c)의 상단에는, 평판모양이고 평면에서 바라볼 때 환상인 처리액 안내판(101d)이 결합되어 있다. 처리액 안내판(101d)의 바깥쪽 단부는, 굽어서 컵 101a와 컵 101b의 사이에 삽입되어 있다.
컵 101a 및 컵 101b를 측벽으로 하고, 위쪽으로 개방된 개구부를 갖는 처리액 회수조(105)가 형성되어 있고, 컵 101b 및 컵 101c을 측벽으로 하여, 배기조(106)가 형성되어 있다. 처리액 회수조(105)의 바닥부 일부에는 배액구(105a)가 형성되어 있고, 배기조(106)의 바닥부 일부에는 배기구(106a)가 형성되어 있다.
컵(101)의 위쪽에는 노즐(107)이 배치되어 있다. 노즐(107)은, 밸브(107V) 를 통해 린스액 공급원에 연통되게 접속되어 있고, 밸브(107V)를 개방하는 것에 의해, 노즐(107)로부터 스핀척(102)에 유지된 웨이퍼(W)를 향해 린스액을 토출할 수 있게 되어 있다.
회전축(102a)의 내부에는, 회전축(102a)을 축방향으로 관통하는 처리액 공급로(102c)가 형성되어 있고, 회전축(102)의 상단은 개구되어 처리액 토출구(102d)로 되어 있다. 처리액 공급로(102c)에는, 후처리 약액배관(P14)을 통해, 후처리 약액공급부(4)(도 1 참조)에 배치된 세정액 공급원에서 세정액을 도입할 수 있게 되어 있으며, 또한, 린스액 공급원에서 린스액을 도입할 수 있게 되어 있다.
세정액은, 예컨대, 황산, 과산화수소수, 및 물의 혼합용액으로 할 수 있다. 린스액은, 예컨대, 순수이어도 좋다. 이 경우, 린스액(순수)은, 인클로져(30)에 형성된 순수공급 배관 관통구(32h)에 삽입 관통된 순수 배관(32)(도 3 참조)을 통해, 처리액 공급로(102c)나 노즐(107)에 도입될 수 있다.
처리액 공급로(102c)와 세정액 공급원 사이에는 밸브 108V가 개재되어 있고, 처리액 공급로(102c)와 린스액 공급원 사이에는 밸브 109V가 개재되어 있다. 밸브 109V를 닫고 밸브 108V를 개방함으로써, 처리액 토출구(102d)로부터 세정액을 토출시킬 수 있고, 밸브 108V를 닫고 밸브 109V를 개방함으로써, 처리액 토출구(102d)로부터 린스액을 토출시킬 수 있다. 이렇게 하여, 스핀척(102)에 유지된 웨이퍼(W)의 하면 중심부에 세정액 또는 린스액을 공급할 수 있다.
회전구동기구(103) 및 승강기구(104)의 동작, 및 밸브(107V,108V,109V)의 개폐는 시스템 컨트롤러(155)에 의해 제어된다.
세정유닛(22a,22b)에 의해 웨이퍼(W)를 세정할 때는, 우선, 시스템 컨트롤러(155)에 의해 승강기구(104)가 제어되어 스핀척(102)이 상승되고, 스핀척(102)의 상부가 컵(101)의 상단보다 높아진다. 그리고, 반송로봇(TR)의 진퇴아암 41 또는 진퇴아암 42(도 5(a), 5(b) 및 5(c) 참조)에 의해, 베벨에칭유닛(21a 또는 21b)에서 베벨에칭처리가 이루어진 웨이퍼(W)가 반입되어, 웨이퍼(W)의 중심이 회전축(102a)의 중심축상에 오도록, 웨이퍼(W)가 척핀(102e)에 의해 기계적(Mechanical)으로 유지된다.
그 후, 시스템 컨트롤러(155)에 의해 승강기구(104)가 제어되어, 스핀척(102)이 하강된다. 이에 의해, 스핀척(102)에 유지된 웨이퍼(W)는 옆쪽이 컵(101a)으로 둘러싸인 상태가 된다. 그리고, 시스템 컨트롤러(155)에 의해 회전구동기구(103)가 제어되어 스핀척(102)에 유지된 웨이퍼(W)가 회전된다. 웨이퍼(W)의 회전수는, 예컨대, 500rpm 정도로 된다. 또한, 도면 밖의 배기장치에 의해, 배기구(106a)로부터 컵(101) 내부의 기체가 배기된다.
이 상태에서, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해 밸브(107V,108V)가 열린다. 이에 의해, 웨이퍼(W)를 향해, 노즐(107)로부터는 린스액이 토출되고, 처리액토출구(102d)로부터는 세정액이 토출된다. 웨이퍼(W) 표면에 공급된 린스액 및 세정액은, 각각 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 테두리부로 퍼지도록 흐른다. 이렇게 하여, 웨이퍼(W) 하면(下面)의 전면이 세정된다.
린스액 및 세정액은, 웨이퍼(W)의 원심력에 의해 옆쪽으로 뿌려지고, 컵(101a)의 안쪽면이나 처리액 안내판(101d)의 상면을 타고, 처리액 회수조(105) 내부로 흘러 내린다. 이들 액은, 더욱이, 배액구(105a)로부터 도면 밖의 회수탱크로 이끌려진다. 또한, 컵(101) 내부의 기체가 배기되어 있으므로, 세정액의 안개 등도 배기구(106a)로부터 배기되어, 컵(101) 밖으로 비산하는 경우는 없다.
일정시간, 이와 같은 처리가 행해진 후, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브 108V가 닫혀지고 밸브 109V가 열린다. 이에 의해, 처리액 토출구(102d)로부터 웨이퍼(W) 하면을 향하여 린스액이 토출된다. 노즐(107)로부터 웨이퍼(W) 상면으로 린스액의 토출은 계속된다. 이에 의해, 웨이퍼 하면의 세정액이 씻겨 버려진다. 일정시간(예컨대, 1분간 정도), 이와 같은 처리가 계속된 후, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브(107V,109V)가 닫혀지고, 웨이퍼(W)로의 린스액의 공급은 정지된다.
이어서, 시스템 컨트롤러(155)에 의해 회전구동기구(103)가 제어되어, 스핀척(102)에 유지된 웨이퍼(W)가, 예컨대, 2000rpm 정도로 고속회전된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)에 남은 린스액의 대부분은 뿌리쳐져서 웨이퍼(W)가 건조된다. 일정시간(예컨대, 수십초간) 웨이퍼(W)의 고속회전이 계속된 후, 시스템 컨트롤러(155)에 의해 회전구동기구(103)가 제어되어, 웨이퍼(W)의 회전이 정지된다.
다음, 시스템 컨트롤러(155)에 의해 승강기구(104)가 제어되어, 스핀척(102)에 유지된 웨이퍼(W)가 컵(101)의 상단보다 높아지도록, 스핀척(102)이 위쪽으로 이동되고, 척핀(102e)에 의한 웨이퍼(W)의 유지가 해제된다.
그리고, 반송로봇(TR)의 진퇴아암 42 또는 진퇴아암 41에 의해 처리된 웨이퍼(W)가 반출되어, 1장의 웨이퍼(W)의 세정처리가 종료된다.
본 실시형태에서는, 컵(101)이 고정되고 스핀척(102)이 승강기구(104)에 의해 승강되도록 구성되어 있지만, 스핀척(102)과 컵(101)이 상하방향으로 상대적으로 이동할 수 있으면 되고, 예컨대, 스핀척(102)이 상하방향으로 고정되고 컵(101)이 승강되도록 구성되어 있어도 좋다. 이 경우에도, 스핀베이스(102b)를 컵(101)의 상단보다 높게 할 수 있어, 진퇴아암 41 또는 진퇴아암 42에 의한 웨이퍼(W)의 반입/반출을 할 수 있다.
도 21은, 웨이퍼 처리부(1)의 제어계통의 구성을 나타내는 블록도이다.
시스템 컨트롤러(155)에 의해, 웨이퍼 처리부(1), 주성분 관리부(2), 미량성분 관리부(3), 및 후처리 약액공급부(4)를 제어하여, 도금장치(10) 전체를 통괄적으로 관리할 수 있다. 구체적으로, 시스템 컨트롤러(155)는, 각부의 상태를 감시하고, 각부에 적절한 제어지령을 내보내고, 각부의 데이터를 설정하고, 각부의 데이터를 집어넣을 수 있다.
시스템 컨트롤러(155)의 하드웨어는, 10(MlPS, Million Instructions per second) 이상의 처리능력을 갖는 중앙연산 처리장치(CPU; Central Processing Unit)(155C)와, 10(Mbyte) 이상의 기억 용량을 갖는 반도체 메모리 및 1(Mbyte) 이상의 기억 용량을 갖는 자성체 메모리를 포함하는 기억장치(155M)와, RS-232C 규격의 시리얼 포트(280)와, RS-485규격의 시리얼 포트(281)와, 복수의 프린트기판(155P)을 구비하고 있다. 자성체 메모리는, 예컨대, 하드디스크 드라이브(Hard Disk Drive, HDD)에 구비된 하드디스크(HD)나, 플렉시블 디스크 드라이브(Flexible Disk Drive, FDD)에 착탈되는 플렉시블 디스크(FD)로 할 수 있 다.
시스템 컨트롤러(155)에서 사용되는 소프트웨어(Software)는, 오퍼레이팅 시스템과, 적어도 일부가 고급언어로 기술된 어플리케이션 프로그램(Application Program)을 포함하고 있으며, 이들 프로그램은 기억장치(155M)에 저장되어 있다. 어플리케이션 프로그램은, 예컨대, 도금처리, 베벨에칭처리, 세정처리 등을 실행하기 위한 것(레서피(Recipe))을 포함한다.
시스템 컨트롤러(155)에는, 디스플레이(156), 키보드(157), 및 포인팅 디바이스(Pointing Device)(예컨대, 마우스)(156p)가 접속되어 있어, 작업자와의 사이에서 정보의 입출력을 할 수 있게 되어 있다. 또한, 시스템 컨트롤러(155)에는, 경보음 발생장치(158)가 접속되어 있다. 소정의 경우, 예컨대, 도전율계(212)(도 9 참조)의 출력신호에 기초하여 도금액의 누설이 발생하였다고 판단될 때나, 도금액에 동 이온을 공급하는 동 공급원(동관)의 잔량이 소정량 이하가 될 때에는, 경보음이 발생하는 동시에, 경보에 관련된 정보가 디스플레이(156)에 표시되게 되어 있다.
시스템 컨트롤러(155)는, 반송컨트롤러(29)(도 2 참조), 주성분 관리부(2), 및 미량성분 관리부(3)와, RS-232C규격의 시리얼 포트(280)를 통해 케이블 접속되어 있다. 또한, 시스템 컨트롤러(155)는, 펄스열(Pulse 列)에 의한 입출력용 케이블을 통해 모터 컨트롤러(159)에 접속되어 있고, 아날로그 신호용 케이블을 통해 펌프 컨트롤러(160), 유량계(60a∼60d), 및 흡광도계(66A,66B)에 접속되어 있다.
이에 의해, 시스템 컨트롤러(155)는, 모터 컨트롤러(159)를 통해, 예컨대, 회전구동기구(45,88,103)(도 9, 19, 20 참조) 등에 구비된 모터를 제어할 수 있고, 펌프 컨트롤러(160)를 통해, 예컨대, 도금처리부(12)의 펌프(Pl∼P4)(도 7 참조)의 동작을 제어할 수 있다. 유량계(60a∼60d)(도 7 참조)로부터의 유량을 나타내는 신호는, 아날로그 신호로서 시스템 컨트롤러(155)에 입력된다. 또한, 시스템 컨트롤러(155)는, 아날로그 신호에 의하여 흡광도계(66A,66B)의 동작(예컨대, 발광부(68A,68B)의 발광)을 제어하고, 수광부(69A,69B)로부터 출력되는 아날로그 신호를 받아들이게 되어 있다.
시스템 컨트롤러(155)는, 더욱이, RS-485 규격의 시리얼 포트(281)를 통해, 주성분 관리부(2), 후처리 약액공급부(4), 및 시리얼/패러럴 변환기(161a,161b)에 케이블 접속되어 있다. 시리얼/패러럴 변환기(161a,161b)는, 도 21에서는 2개만 나타내어져 있지만, 보다 많은 것이 접속되어 있어도 된다.
각 시리얼/패러럴 변환기(161a,161b)에는, 패러럴 케이블을 통해, 전자(電磁)밸브(162a,162b)나 센서(163a,163b)(예컨대, 온도센서(70), 전자 도전율계(71), 초음파식 레벨계(72)(도 7 참조)) 등이 접속되어 있다. 전자밸브(162a,162b)는, 예컨대, 에어(Air)밸브로 이루어지는 밸브(예컨대, 밸브(91V,100V)(도 19 참조), (107V)(도 20 참조))를 제어할 수 있다.
도 22는, 주성분 관리부(2)의 구성을 나타내는 도해도이다.
주성분 관리부(2)는, 도금액 중에 동 이온을 공급하기 위한 적어도 1개(본 실시형태에서는 2개)의 동 용해탱크(110a,110b), 이들 중 사용되고 있지 않은 동 용해탱크(110a,110b)에 치환액을 공급하기 위한 버퍼조(111), 및 버퍼조(111)에 치 환액의 원료이 되는 치환원액을 공급하는 치환원액 공급부(112)를 포함하고 있다.
동 용해탱크(110a,110b) 내부에는 동 공급원인 동관(146)이 수용되어 있고, 웨이퍼 처리부(1)의 도금액 수용조(55)와의 사이에서 도금액을 순환시킴으로써, 도금에 의해 잃게 되는 동 이온을 도금액에 보충할 수 있다. 또한, 도금액 수용조(55)와의 사이에서 도금액이 순환되고 있지 않는 동 용해탱크(110a)(110b) 내부를 치환액으로 채워진 상태로 함으로써, 동관(146)의 표면상태를 양호하게 유지할 수 있다. 이에 의해, 도금액 수용조(55)와 동 용해탱크(110a)(110b)와의 사이에서 도금액의 순환이 개시될 때, 동관(146)으로부터 양호하게 동 이온이 용출(溶出)하게 할 수 있다.
동 용해탱크(110a,110b)는 바닥이 있는 원통모양의 외형 및 밀폐구조를 갖고 있고, 그 축이 거의 수직방향을 따르도록 설치되어 있다. 동 용해탱크(110a,110b)는 중량계(154a,154b)에 각각 실려 있어, 동 용해탱크(110a,110b) 및 그 내용물을 포함하는 전체 중량을 계량할 수 있게 되어 있다.
동 용해탱크(110a,110b)는, 어느 것이나, 동 용해탱크(110a,110b)의 측벽을 구성하는 외관(外管)(116a,116b), 및 외관(116a,116b) 내부에 설치된 내관(內管)(117a,117b)을 구비하고 있으며, 내관(117a,117b)의 내부공간은, 외관(116a,116b)과 내관(117a,117b) 사이의 공간(이하, 「환상(環狀)공간(145)」이라고 한다)과 동 용해탱크(110a,110b)의 하부에서 연통되어 있다. 동관(146)은, 환상공간(145) 내부에 수용되어 있다.
버퍼조(111)는 배관이 접속된 배관구를 갖는 뚜껑(120)을 구비하고 있으며, 거의 밀폐된 상태로 되어 있다. 버퍼조(111)의 상부와 하부는, 버퍼조(111)의 외부에 연직방향을 따라 설치된 바이패스관(125)에 의해 연통되게 접속되어 있다. 바이패스관(125) 옆쪽의 소정의 높이위치에는, 그 높이위치에서의 바이패스관(125) 내부의 액체의 유무를 감지하는 정량 확인센서(126)가 설치되어 있다.
버퍼조(111)와 바이패스관(125) 사이에서, 액체(예컨대, 치환액)는 자유롭게 왕래할 수 있게 되어 있고, 이에 의해, 버퍼조(111) 내부의 액면과 바이패스관(125) 내부의 액면은 거의 같은 높이위치가 된다. 따라서, 정량 확인센서(126)에 의해, 소정의 높이위치에서의 버퍼조(111) 내부의 액체의 유무를 알 수 있다.
버퍼조(111)의 바닥부에는, 배관구를 통해 순환배관(118)의 일단이 연통되게 접속되어 있다. 순환배관(118)의 타단은, 분기점(B1)에서 순환분기배관(121,122)으로 분기되어 있다. 순환분기배관(121)은, 더욱이, 순환분기배관(121a,121b)으로 분기되어 있고, 순환분기배관(122)은, 더욱이, 순환분기배관(122a,122b)으로 분기되어 있다.
순환분기배관(121a,121b)은, 각각, 동 용해탱크(110a,110b)의 위쪽으로부터 내관(117a,117b)에 접속되어 있다. 순환분기배관(122a,122b)은, 각각, 동 용해탱크(110a,110b) 내부에 배치된 배액관(149a,149b)에 연통되게 접속되어 있다. 순환분기배관(121a,121b)에는, 각각, 밸브(AV3-2, AV4-2)가 개재되어 있다. 순환분기배관(122a,122b)에는, 각각, 밸브(AV3-3, AV4-3)가 개재되어 있다.
환상공간(145)에는 순환분기배관(119a,119b)이 연통되게 접속되어 있다. 순 환분기배관(119a,119b)에는, 각각, 밸브(AV3-1, AV4-1)가 개재되어 있다. 순환분기배관(119a,119b)은 순환배관(119)의 일단측에 접속되어 있고, 순환배관(119)의 타단측은 분기점(B2)에서 순환분기배관(119d,119e)으로 분기되어 있다.
밸브(AV3-1, AV3-2, AV3-3, AV4-1, AV4-2, AV4-3)는 동 용해탱크 내유로(內流路) 절환부(153)에 집약되어 있다.
순환분기배관(119d)은, 뚜껑(120)에 형성된 배관구를 삽입 관통하고(뚜껑(120)을 관통하고), 버퍼조(111) 내부에 연장되게 설치되어 있다. 순환분기배관(119d)에는 밸브(AV2-2)가 개재되어 있다.
순환배관(118)의 도중에는, 분기점(B3)에서, 유로 절환용 배관(115)의 일단이 연통되게 접속되어 있다. 유로 절환용 배관(115)의 타단측에는 밸브(AV1-4)가 개재되어 있다. 밸브(AV1-4)를 개방함으로써, 유로 절환용 배관(115)의 타단측으로부터 배액할 수 있게 되어 있다. 또한, 유로 절환용 배관(115)에는, 각각 밸브(AV1-3, AV1-2)를 통해 도금액 이송관(P12a, P12b)이 연통되게 접속되어 있다.
순환배관(118)에는, 버퍼조(111)와 분기점(B3) 사이에 밸브(AV1-1)가 개재되어 있고, 분기점 B3와 분기점 B1 사이에는, 분기점 B3로부터 분기점 B1을 향하는 차례로, 밸브(AV1-5), 펌프(P5), 유량계(123)가 개재되어 있다. 또한, 순환배관(118)의 버퍼조(111)에 근접한 부분(버퍼조(111)와 분기점(B3) 사이)의 옆쪽에는, 빔(空) 확인센서(127)가 설치되어 있다. 빔 확인센서(127)는, 그 높이위치에서의 순환배관(118) 내부의 액체의 유무를 감지할 수 있다. 이에 의해, 버퍼조(111) 내부가 비었는지 여부를 알 수 있게 되어 있다.
밸브(AV1-1, AV1-2, AV1-3, AV1-4, AV1-5)는 입구측 주유로(主流路) 절환부(113)에 집약되어 있다.
순환분기배관(119e)은, 분기점(B4)에서 도금액 이송관(P12b)의 도중에 연통되게 접속되어 있다. 순환분기배관(119e)에는 밸브(AV2-1)가 개재되어 있다. 밸브(AV2-1, AV2-2)는 출구측 주유로 절환부(114)에 집약되어 있다.
치환원액 공급부(112)는, 치환원액을 수용하는 치환원액 탱크(128), 및 소정량의 치환원액을 계량하는 계량컵(129)을 구비하고 있다. 치환원액은, 예컨대, 농황산(濃硫酸)으로 할 수 있다. 계량컵(129)은 뚜껑(129a)을 가지며 거의 밀폐되어 있다. 또한, 계량컵(129)의 바닥부는 역(逆) 원추형의 형상을 갖고 있으며, 계량컵(129)의 바닥면 중앙부에는 배액구가 형성되어 있다. 계량컵(129)의 바닥면은, 이 배액구를 향해 내리막 경사가 형성되어 있다. 치환원액 탱크(128) 내부 바닥부와 계량컵(129) 상부 사이에는 치환원액 이송관(130)이 설치되어 있다. 치환원액 이송관(130)에는 밸브(AV6-3)가 개재되어 있다.
치환원액 공급부(112)와 버퍼조(111)는 치환원액 공급배관(124)에 접속되어 있다. 치환원액 공급배관(124)은, 뚜껑(129a)을 관통하여 계량컵(129)의 상부까지 연장되게 설치되어 있다. 계량컵(129) 바닥부의 중앙부(배액구)에는 치환원액 이송관(131)의 일단이 연통되게 접속되어 있다. 치환원액 이송관(131)의 타단은 분기점(B5)에서 치환원액 공급관(124)에 연통되게 접속되어 있다. 치환원액 공급배관(124)에는, 분기점(B5)과 계량컵(129) 사이에서 밸브(AV6-1)가 개재되어 있다. 치환원액 이송관(131)에는, 밸브(AV6-2)가 개재되어 있다.
또한, 계량컵(129)에는, 뚜껑(129a)을 관통하여 리이크관(132)이 연통되게 접속되어 있다. 계량컵(129)의 외부에서, 리이크관(132)에는 밸브(AV6-4)가 개재되어 있다. 밸브(AV6-4)를 개방함으로써, 계량컵 내부를 대기압으로 할 수 있다.
계량컵(129) 옆쪽의 소정의 높이위치에는, 그 높이위치에서의 계량컵(129) 내부의 액체 유무를 감지하는 정량 확인센서(133)가 설치되어 있다. 또한, 치환원액 이송관(131)의 계량컵(129)에 근접한 부분의 옆쪽에는, 빔 확인센서(134)가 설치되어 있다. 빔 확인센서(134)는, 그 높이위치에서의 치환원액 이송관(131) 내부의 액체 유무를 감지할 수 있다. 이에 의해, 계량컵(129) 내부가 비어있는지 여부를 알 수 있게 되어 있다.
버퍼조(111)에는, 뚜껑(120)을 관통하여 순수 공급배관(135)이 연통되게 접속되어 있고, 도면 밖의 순수 공급원으로부터 버퍼조(111)에 순수를 공급할 수 있게 되어 있다. 순수 공급배관(135)에는 밸브(AV7-1)가 개재되어 있다.
버퍼조(111)에는, 더욱이, 뚜껑(120)을 관통하여 급배기관(급배기관)(136)이 도입되어 있다. 급배기관(136)의 버퍼조(111) 밖의 단부에는 에어펌프(137)가 접속되어 있다. 급배기관(136)에는 3방향 밸브(AV8-3)가 개재되어 있다. 3방향 밸브(AV8-3)에 의해, 버퍼조(111)와 에어펌프(137)가 유통(流通)하게 하거나, 버퍼조(111)와 대기가 유통하게 할 수 있다.
에어펌프(137)는 배기관(138) 및 급기관(給氣管)(139)을 구비하고 있고, 급배기관(136)은 배기관(138) 및 급기관(139)에 연통되게 접속되어 있다. 배기관(138)에는 3방향 밸브 AV8-1이 개재되어 있고, 급기관(139)에는 3방향 밸브 AV8-2가 개재되어 있다. 3방향 밸브(AV8-1, AV8-2, AV8-3)는 에어밸브로 할 수 있으며, 가압/감압부(164)에 집약되어 있다.
3방향 밸브 AV8-1을 대기와 에어펌프(137)가 유통하도록 하고, 3방향 밸브 AV8-2를 에어펌프(137)와 급배기관(136)이 유통하도록 하여, 에어펌프(137)를 작동시킴으로써, 버퍼조(111) 내부에 공기를 공급(급기)할 수 있다. 또한, 3방향 밸브 AV8-l을 급배기관(136)과 에어펌프(137)가 유통하도록 하고, 3방향 밸브 AV8-2를 에어펌프(137)와 대기가 유통하도록 하여, 에어펌프(137)를 작동시킴으로써, 버퍼조(111) 내부의 기체를 배출(배기)할 수 있다.
입구측 주유로 절환부(113), 출구측 주유로 절환부(114), 동 용해탱크 내유로 절환부(153), 치환원액 공급부(112), 및 가압/감압부(164)의 각 밸브, 및 밸브 AV7-1의 개폐나, 펌프(P5), 에어펌프(137)의 동작은, 시리얼/패러럴 변환기(165)를 통해, 웨이퍼 처리부(1)의 시스템 컨트롤러(155)에 의해 제어된다. 정량 확인센서(126,133), 빔 확인센서(127,134), 유량계(123), 및 중량계(154a,154b)의 출력신호는, 시리얼/패러럴 변환기(165)를 통해, 웨이퍼 처리부(1)의 시스템 컨트롤러(155)에 입력된다.
이하, 도 22를 참조하여, 도금처리부(12)로 도금처리를 할 때의 주성분 관리부(2)의 동작에 관해서 설명한다.
도금처리에 앞서, 시스템 컨트롤러(155)에 의해, 어느 동 용해탱크(110a,110b)를 사용할지가 결정된다. 동 용해탱크(110a,110b)는, 내부 동관(146)의 중량이 가장 작은 것이 사용되며, 다른 것은 예비(Reserve)로 되어 사용 되지 않는다.
시스템 컨트롤러(155)의 기억장치(155M)에는, 미리 각 동 용해탱크(110a,110b)의 정미(正味) 중량 및 이들 내부에 도금액 등이 채워진 때의 중량 데이터가 입력되어 있고, 시스템 컨트롤러(155)는, 각 중량계(154a,154b)의 출력신호에 따라서 각 동 용해탱크(110a,110b) 내부의 동관(146)의 중량을 계산한다.
그 결과, 예컨대, 동 용해탱크(110a) 내부의 동관(146)이 가장 중량이 작고, 또한, 그 중량이 일정시간 도금액에 동 이온을 공급하는데 충분한 중량이라고 판단된 것으로 한다. 이 경우, 시스템 컨트롤러(155)는, 도금처리부(12)와 동 용해탱크(110a) 사이에서 도금액을 순환시키는 유로를 형성하도록 제어한다. 구체적으로는, 밸브 AV1-3, AV1-5, AV3-2, AV3-1, AV2-1가 열리고, 다른 밸브는 닫혀진다.
이 상태에서, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해 펌프(P5)가 작동된다. 이에 의해, 도금액은, 도금처리부(12)로부터 동 용해탱크(110a) 내부로 보내어지고, 동 용해탱크(110a) 내부에서 동관(146)의 내표면 및 외표면 근방을 통해, 다시 도금처리부(12)로 되돌려진다. 동 용해탱크(110a) 내부에서는, 도금액 중 3가의 철 이온이 동관(146)으로부터 전자를 탈취하여 2가의 철 이온으로 환원된다. 전자를 빼앗긴 동관(146)으로부터 동 이온이 도금액 중으로 용출한다.
이렇게 하여, 도금처리 중에 웨이퍼(W)의 하면에서 동 이온을 잃게 되는 한편으로, 동관(146)으로부터 동 이온이 보충된다. 또한, 애노드 전극(76) 근방에서 2가의 철 이온이 3가의 철 이온으로 산화되는 한편으로, 동관(146) 근방에서 3가의 철 이온이 2가의 철 이온으로 환원된다.
도금액 중의 동 이온 및 2가 및 3가의 철 이온의 농도가 소정의 농도에서 벗어나면, 웨이퍼(W) 표면에 형성된 미세한 구멍이나 홈의 매립성이 나쁘게 되어 양호한 도금을 할 수 없게 된다. 따라서, 도금액 중의 동 이온 및 2가 및 3가의 철 이온농도를 소정값(소정의 농도범위 내)으로 유지할 필요가 있다. 즉, 웨이퍼(W)의 하면에서 잃어지는 동 이온의 양과, 동관(146)으로부터 용출하는 동 이온의 양이 거의 같아지도록 하여, 애노드 전극(76) 근방에서 생기는 2가의 철 이온의 양과, 동관(146) 근방에서 생기는 3가의 철 이온의 양이 거의 같아지도록 하지 않으면 안된다.
도금에 의한 도금액 중의 동 이온의 소비(消費) 속도는, 각 도금처리유닛(20a∼20d)의 가동상태에 의해서 결정된다. 또한, 동 용해탱크(110a) 내부에서, 동관(146)의 도금액 중으로의 용출속도는, 도금액에 접하는 동관(146)의 표면적, 동관(146) 근방을 흐르는 도금액의 유속, 및 도금액 중 3가의 철 이온농도에 의해서 결정된다.
동관(146)의 표면 중, 외주면 및 내주면이 대부분을 차지한다. 동관(146)은, 용해가 진행하면, 두께가 얇아지고 길이가 짧게 되지만, 길이의 변화율은 무시할 수 있을 정도로 작다. 따라서, 외주면 및 내주면의 면적(동관(146)의 표면적)은, 동관(146)의 용해가 진행하더라도, 동관(146)이 완전히 용해하기 직전까지 거의 일정하다고 볼 수 있다. 동관(146)이 완전히 용해하기 직전인가 여부는, 중량계(154a)의 출력신호로부터 구할 수 있다. 또한, 동관(146) 근방을 흐르는 도금액 의 유속은, 동 용해탱크(110a)에 유입되는 도금액의 유량으로 대용(代用)할 수 있다.
이 때문에, 시스템 컨트롤러(155)는, 펌프(P5)의 송액량을, 도금처리유닛(20a∼20d)의 가동상태, 및 철 이온농도를 나타내는 흡광도계(66B)의 출력신호에 따라서 결정한다. 펌프(P5)의 송액량은, 유량계(123)의 출력신호가 시스템 컨트롤러(155)로 피드백됨으로써, 소정의 유량이 되도록 조정된다. 이와 같은 제어에 의해, 도금액에 대한 동 이온의 소비량과 공급량을 수지(收支)시키고, 도금액 중의 동 이온의 농도를 거의 일정하게 유지할 수 있다.
동 용해탱크(110a) 내부의 동관(146)의 용해가 극단적으로 진행하면, 동관(146)의 표면적은 급격히 작아져, 도금액에 대하여 일정한 비율로 동 이온을 공급하는 것이 곤란하게 된다. 그래서, 이와 같은 사태를 회피하기 위해, 동 용해탱크(110a) 내부의 동관(146)의 중량이, 소정의 중량(예컨대, 소기의 중량의 20% 내지 30%)가 되면, 동 용해탱크 110a로의 도금액의 통액이 정지되고, 동 용해탱크 110b로 도금액의 통액이 개시된다.
구체적으로는, 이하 같은 순서에 의해, 시스템 컨트롤러(155)는, 중량계(154a)의 신호에 기초하여, 동 용해탱크(110a) 내부의 동관(146)의 중량이 상기 소정의 중량 이하가 되었다고 판정되면, 밸브 AV4-1, AV4-2를 열고, 밸브 AV3-1, AV3-2를 닫도록 제어한다. 이에 의해, 도금액은 도금처리부(12)와 동 용해탱크 110b 사이를 순환하게 된다. 동 용해탱크 110b에 충분한 중량의 동관(146)이 수용되어 있으면, 도금액에 안정되게 동 이온을 공급할 수 있다.
이와 같이, 2개의 동 용해탱크(110a,110b)를 주성분 관리부(2)에 접속하여 사용함으로써, 도금액에 상시(常時) 과부족없게 동 이온을 공급할 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 표면에 형성된 미세한 구멍 또는 홈을 매립하여 양호하게 동 도금을 할 수 있다.
다음, 도금처리부(12)에서 도금처리가 종료할 때의 주성분 관리부(2)의 동작에 관해서 설명한다. 도금처리유닛(20a∼20d)에서 도금처리가 행해지고 있지 않을 때, 도금액 수용조(55)와 동 용해탱크(110a 또는 110b) 사이에서 도금액을 순환시키면, 도금액 중 동 이온의 농도는 적정한 농도범위를 넘어 상승한다. 이는, 도금액 중 동 이온이 소비되지 않음에도 불구하고, 동관(146)으로부터 도금액으로 동 이온이 공급되기 때문이다.
또한, 도금액의 순환을 정지하면, 동 용해탱크(110a,110b) 내부의 동관(146)의 표면이 불가역적으로 변질되어, 재차, 도금액을 순환시켜서 도금처리유닛(20a∼20d)에서 도금처리를 할 때, 웨이퍼(W) 표면에 형성된 미세한 구멍이나 홈을 양호하게 매립하여 도금할 수 없게 된다.
그래서, 도금처리부(12)에서의 도금처리가 종료한 때는, 동 용해탱크(110a,110b) 내부의 도금액을 치환액으로 치환하여, 도금액의 동 이온농도의 상승 및 동관(146) 표면의 변질을 막게 된다. 이하, 치환하는 대상을 동 용해탱크 110a로 한다.
전술한 동관(146) 표면의 변질은 수시간 이내에 일어나는 경우가 있다. 한편, 도금처리부(12)에서 일단 도금처리를 종료한 경우에도, 생산계획의 변경 등에 의해, 곧 도금처리를 재개하는 경우가 있다. 이 경우, 동 용해탱크(110a) 내부의 도금액이 치환액으로 치환되어 있으면, 다시 동 용해탱크(110a) 내부를 도금액으로 치환하지 않으면 안된다. 동 용해탱크(110a) 내부를 도금액으로 치환하기 위한 조작은, 예컨대 5분 내지 10분 정도의 시간을 요하여 생산성이 저하한다. 이 때문에, 동 용해탱크(110a) 내부의 도금액은, 도금처리부(12)에서의 도금처리가 종료하고 나서, 예컨대, 2∼3시간의 대기시간이 경과한 후에 치환액으로 치환된다.
도금처리부(12)에서 도금처리가 종료한 후, 곧 도금처리를 재개할 가능성이 낮은 경우 등은, 도금처리가 종료한 직후에 동 용해탱크(110a) 내부의 도금액을 치환액으로 치환하는 것으로 하여도 좋다.
우선, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해, 펌프(P5)가 정지되고, 주성분 관리부(2)의 모든 밸브가 닫혀진다. 이어서, 시스템 컨트롤러(155)에 의해 가압/감압부(164)가 제어되어, 버퍼조(111) 내부에 급기된다. 이에 의해 버퍼조(111) 내부는 가압된다. 다음, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브 AV2-2, AV3-1, AV3-2, AV1-5, AV1-2가 열린다. 이에 의해, 버퍼조(111) 내부의 가압된 공기가 환상공간(145) 내부로 도입되어, 동 용해탱크(110a) 내부의 도금액이 밀어내어지고, 도금처리부(12)의 도금액 수용조(55) 내부로 보내진다.
시스템 컨트롤러(155)는, 중량계(154a)의 출력신호에 기초하여, 동 용해탱크(110a) 내부의 도금액의 중량을 산출하여, 동 용해탱크(110a) 내부에 도금액이 거의 없어졌다고 판단될 때까지, 상기의 상태를 유지하도록 제어한다. 동 용해탱크(110a) 내부에 도금액이 거의 없어졌다고 판단되면, 시스템 컨트롤러(155) 는, 밸브 AV3-3를 일정시간 열도록 제어한다. 이에 의해, 동 용해탱크(110a)의 바닥부에 남아 있던 도금액의 거의 전량이 배액관(149a)을 통해 밀어내어진다.
다음, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브 AV7-1이 열려서, 버퍼조(111) 내부로 순수가 도입된다. 버퍼조(111) 내부의 액면이 상승하고, 정량 확인센서(126)의 출력신호에 의해, 버퍼조(111) 내부의 순수 액면이 소정의 높이위치에 도달하였다고 판단되면, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브 AV7-1이 닫혀진다. 이에 의해, 버퍼조(111) 내부에 소정량의 순수가 수용된 상태로 된다.
이어서, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해, 3방향 밸브 AV8-1, AV8-2, AV8-3를 제외한 주성분 관리부(2)의 모든 밸브가 닫혀지고, 가압/감압부(164)가 버퍼조(111) 내부를 배기하게 된다. 이에 의해, 버퍼조(111) 내부는 감압상태로 된다. 이어서, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브 AV6-1, AV6-3가 열린다. 이에 의해, 계량컵(129) 내부도 감압상태로 되어, 치환원액 탱크(128) 내부의 치환원액이 치환원액 이송관(130)을 통해 계량컵(129) 내부로 빨아 올려진다.
그 사이, 시스템 컨트롤러(155)에 의해, 정량 확인센서(133)의 출력신호가 모니터되어, 계량컵(129) 내부의 치환원액의 액면이 소정의 높이 이상으로 됐는가의 여부가 판단된다. 치환원액의 액면이 소정의 높이 이상으로 되었다고 판단되면, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브 AV6-3, AV6-1이 닫혀진다. 이상의 조작에 의해, 소정량의 치환원액이 계량컵(129) 내부에 채취된다.
그리고, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브 AV6-2, AV6-4가 열린다. 이에 의해, 계량컵(129) 내부는 대기압으로 되기 때문에, 계량컵(129) 내부의 치환 원액은, 치환원액 이송관(131) 및 치환원액 공급배관(124)을 통해, 보다 압력이 낮은 버퍼조(111) 내부로 이송되어, 버퍼조(111) 내부의 순수와 혼합된다.
계량컵(129)의 바닥부가 치환원액 이송관(131)(배액구)을 향해 내리막 경사가 형성되어 있는 것에 의해, 계량컵(129) 내부의 치환원액은, 거의 완전히 계량컵(129)으로부터 뽑아내어진다. 시스템 컨트롤러(155)에 의해, 빔 확인센서(134)로 출력신호에 따라서, 계량컵(129) 내부가 비어 있는 것으로 판단되면, 밸브 AV6-2, AV6-4가 닫히도록 제어된다.
이상의 조작에 의해, 버퍼조(111) 내부에 소정의 조성 및 농도의 치환액(예컨대, 10% 황산수용액)이 얻어진다.
이어서, 시스템 컨트롤러(155)에 의해 밸브 AV8-3가 제어되어, 버퍼조(111)와 대기가 유통하게 된다. 이에 의해, 버퍼조(111) 내부는 대기압이 된다. 그 후, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브 AV1-1, AV1-5, AV3-2, AV3-1, AV2-2가 열리고 펌프(P5)가 작동된다. 이 때, 펌프(P5)는, 소정의 시간만 작동되거나, 또는, 중량계(154a)의 출력신호에 기초하여, 동 용해탱크(110a) 내부가 치환액으로 채워졌다고 판단될 때까지 작동된다.
그 후, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해, 펌프(P5)가 정지되어, 주성분 관리부(2) 내부의 모든 밸브가 닫혀진다. 그리고, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브 AV1-1, AV1-4가 열려서, 버퍼조(111) 내부에 남은 치환액이 배출된다. 이상의 조작에 의해, 동 용해탱크(110a) 내부의 도금액이 치환액으로 치환된다.
이에 의해, 도금액 중의 동 이온농도가 상승하는 경우는 없다. 또한, 동관(146)의 표면이 변질하는 경우도 없기 때문에, 도금처리부(12)와 동 용해탱크(110a)(110b) 사이에서, 재차 도금액을 순환시켜 도금처리유닛(20a∼20d)에서 도금을 할 때는, 웨이퍼(W) 표면에 형성된 미세한 구멍이나 홈을 매립하여 양호하게 도금할 수 있다. 황산은 도금액의 지지(支持) 전해질이기 때문에, 치환액이 황산수용액인 경우, 다소 치환액이 도금액으로 혼입하더라도 악영향을 미치게 하지 않는다.
전술한 치환액으로의 치환조작에 있어서, 동 용해탱크(110a) 내부의 도금액을 빼낸 후, 치환액을 도입하기 전에, 동 용해탱크(110a)에 대하여 순수를 도입 및 배출하도록 하여도 된다. 이에 의해, 동 용해탱크(110a) 내부는 순수로 세정되기 때문에, 치환액에 혼입하는 도금액의 양을 적게 할 수 있다. 동 용해탱크(110a) 내부에 순수를 도입하기 위해서는, 순수 공급원으로부터 버퍼조(111) 내부로 순수만 도입하여(순수 도입 후, 치환원액을 도입하지 않음), 치환액을 동 용해탱크(110a) 내부에 도입할 때와 동일한 조작을 하면 된다.
내부가 치환액으로 채워진 동 용해탱크(110a,110b) 내부를, 재차 도금액으로 치환할 때는, 이하의 순서에 따른다. 우선, 동 용해탱크(110a,110b) 내부의 도금액을 치환액으로 치환할 때 도금액을 뽑아낼 때와 동일한 순서에 따라서, 동 용해탱크(110a,110b)에서 치환액을 뽑아낸다. 단, 이 조작이 행해질 때는, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해, 밸브 AV1-2가 닫혀지고 밸브 AV1-4가 열려, 뽑아내어진 치환액은 배출된다. 그 후, 시스템 컨트롤러(155)의 제어에 의해, 주성분 관리부(2) 내부의 모든 밸브가 닫혀진 후, 예컨대, 밸브 AV1-2, AV1-5, AV3-2, AV3-1, AV2-1가 열린다. 이에 의해, 동 용해탱크(110a) 내부에 도금액이 도입된다.
도 23은, 후처리 약액공급부(4)의 구조를 나타내는 도해적인 사시도이다.
후처리 약액공급부(4)는, 베벨에칭유닛(21a,21b)이나 세정유닛(22a,22b)에서 사용되는 에칭액이나 세정액 등의 후처리 약액을 수용하는 후처리 약액탱크(290), 및 후처리 약액탱크(290)를 내부에 수용하기 위한 탱크 인클로져(291)를 구비하고 있다. 후처리 약액탱크(290)에는, 도시되지 않은 액면센서가 설치되어 있고, 액면센서의 출력은 시스템 컨트롤러(155)에 입력되게 되어 있다. 이에 의해, 시스템 컨트롤러(155)는, 후처리 약액탱크(290) 내부의 후처리 약액의 액면이 일정 레벨 이하가 되었는지의 여부를 감지할 수 있다.
본 실시형태에서, 베벨에칭유닛(21a,21b)에서 사용되는 에칭액과, 세정유닛(22a,22b)에서 사용되는 세정액은 동일한 것으로서, 후처리 약액탱크(290)는 1개만 나타내고 있지만, 복수 종류의 후처리 약액이 사용되는 경우에는, 복수의 후처리 약액탱크(290)를 사용할 수 있다.
탱크 인클로져(291)는, 상부에 뚜껑(293)이 설치되어 있고, 정면에 문짝(294)이 설치되어 있다. 뚜껑(293) 또는 문짝(294)을 열어, 후처리 약액탱크(290)의 출납 등의 작업을 할 수 있다. 뚜껑(293) 및 문짝(294)이 닫힌 상태에서, 탱크 인클로져(291)는 거의 밀폐된 상태로 된다. 탱크 인클로져(291) 내부의 바닥부에는 바트(Vat)(292)가 배치되어 있고, 후처리 약액탱크(290)는 바트(292) 내부에 놓여져 있다. 바트(292)의 용적은, 후처리 약액탱크(290)의 용적(후처리 약액탱크(290)가 복수인 경우는, 전체 후처리 약액탱크(290)의 용적의 합계)보다 크게 되어 있어, 후처리 약액탱크(290) 내부의 모든 후처리 약액이 누출하더라도, 바트(292)로 받아지게 되어 있다.
바트(292)의 바닥부에는, 후처리 약액의 누출을 감지하는 도시하지 않은 누액 감지센서가 설치되어 있다. 누액 감지센서의 출력은, 시스템 컨트롤러(155)에 입력되게 되어 있고, 시스템 컨트롤러(155)는 바트(292) 내부에 후처리 약액이 누출한 것을 감지할 수 있게 되어 있다.
탱크 인클로져(291)의 배면에는, 배기 접속구(295) 및 후처리 약액배관 관통구(296)가 형성되어 있다. 배기 접속구(295)에는 배기관(297)이 접속되어 있고, 탱크 인클로져(291) 내부의 공기를 배기할 수 있게 되어 있다. 탱크 인클로져(291)가 거의 밀폐된 상태에서, 배기관(297)을 통해 배기함으로써, 탱크 인클로져(291) 내부를 부압(負壓)으로 유지할 수 있다.
배기관(297)은 도면 밖의 배기설비에 접속되어 있다. 배기관(297)에는, 도시하지 않은 배기압 센서가 설치되어 있다. 배기압 센서의 출력은, 시스템 컨트롤러(155)에 입력되게 되어 있고, 시스템 컨트롤러(155)는, 배기압의 이상을 감지할 수 있게 되어 있다.
후처리 약액배관 관통구(296)에는, 짧은 관모양의 보호관(298)이 삽입 관통되어 있고, 보호관(298)에는 후처리 약액배관(P14)이 삽입 관통되어 있다. 즉, 후처리 약액배관 관통구(296)에는 이중(二重)의 배관이 삽입 관통되어 있다.
후처리 약액배관(P14)은, 후처리 약액탱크(290) 내부의 바닥부와 베벨에칭유닛(21a,21b) 및 세정유닛(22a,22b) 사이에 설치되어 있다. 후처리 약액배관(P14) 에 개재된 밸브(93V)(도 19 참조) 및 밸브(108V)(도 20 참조)는, 후처리 약액공급부(4)에 설치되어 있다(도 23에서는, 도시를 생략). 밸브(93V,108V)를 열어, 도시하지 않은 펌프를 작동시키는 것에 의해, 후처리 약액탱크(290) 내부의 후처리 약액(에칭액, 세정액)을, 베벨에칭유닛(21a,21b) 또는 세정유닛(22a,22b)에 공급할 수 있다.
도 24는, 주성분 관리부(2), 미량성분 관리부(3), 및 후처리 약액공급부(4)의 제어계통 구성을 나타내는 블록도이다.
주성분 관리부(2)는, 시리얼/패러럴 변환기(165) 및 조작패널(166)을 구비하고 있다. 웨이퍼 처리부(1)에 구비된 시스템 컨트롤러(155)는, RS-485 규격의 시리얼 포트를 통해, 시리얼/패러럴 변환기(165)와 케이블 접속되어 있고, RS-232C 규격의 시리얼 포트를 통해 조작패널(166)과 케이블 접속되어 있다.
시리얼/패러럴 변환기(165)에는, 전자밸브(167)나 센서(168)(예컨대, 정량 확인센서(126,133), 빔 확인센서(127,134), 중량계(154a,154b)(도 22참조)) 등이 패러럴 접속되어 있다. 전자밸브(167)는, 예컨대, 에어밸브로 이루어지는 밸브(예컨대, 밸브 AV1-1 등(도 22 참조))를 제어할 수 있다. 또한, 조작패널(166)에 의해, 작업자는 주성분 관리부(2)에 관한 정보를 입출력할 수 있다.
미량성분 관리부(3)는, 미량성분관리 컨트롤러(169)를 구비하고 있어, 웨이퍼 처리부(1)에 구비된 시스템 컨트롤러(155)에 의하지 않은 제어도 할 수 있게 되어 있다. 미량성분관리 컨트롤러(169)와 시스템 컨트롤러(155)는, RS-232C 규격의 시리얼 포트를 통해 케이블 접속되어 있다.
미량성분관리 컨트롤러(169)에는, 디스플레이(170), 키보드(171), 경보음 발생장치(400), 포텐쇼스타트(전원)(172), 시린지 펌프(173), 시리얼/패러럴 변환기(174) 등이 접속되어 있다. 디스플레이(170) 및 키보드(171)에 의해, 미량성분관리 컨트롤러(169)와 작업자 사이에서, 정보의 입출력을 할 수 있게 되어 있다.
도금액 중 미량성분의 농도를 측정할 때, 시린지 펌프(173)에 의해, 샘플링된 도금액에 지시약 등을 적하할 수 있다. 또한, 시린지 펌프(173)에 의해, 보충해야 할 양의 미량성분을 포함하는 보충액을 계량할 수 있다.
시리얼/패러럴 변환기(174)에는, 패러럴 케이블을 통해 전자밸브(175)나 센서(176)(예컨대, 액면센서)가 접속되어 있다. 전자밸브(175)는, 예컨대, 에어밸브로 이루어지는 밸브를 제어할 수 있다. 시리얼/패러럴 변환기(174)는, 미량성분관리 컨트롤러(169)로부터의 시리얼 신호를 패러럴 변환하여, 전자밸브(175) 등으로 출력하고, 센서(176)로부터의 패러럴 신호를 시리얼 변환하여, 미량성분관리 컨트롤러(169)로 출력한다.
후처리 약액공급부(4)는 시리얼/패러럴 변환기(177)를 구비하고 있다. 웨이퍼처리부(1)에 구비된 시스템 컨트롤러(155)는, RS-485 규격의 시리얼 포트를 통해, 시리얼/패러럴 변환기(177)와 케이블 접속되어 있다. 시리얼/패러럴 변환기(177)에는, 패러럴 케이블을 통해 전자밸브(178) 및 센서(179) 등이 접속되어 있다. 전자밸브(178)는, 예컨대, 에어밸브로 이루어지는 밸브(예컨대, 밸브(93V)(도 19 참조), (108V)(도 20 참조))를 제어할 수 있다. 센서(179)는, 액 면센서, 배기압 센서, 누액 감지센서 등을 포함하고 있다.
도 25는, 미량성분 관리부(3)의 개략적 구성 및 도금처리부와의 접속상태를 나타내는 도해도이다.
미량성분 관리부(3)는, 도 25에 도시한 바와 같이, 복수의 웨이퍼 처리부에 각각 구비된 도금처리부(12,12S)에 접속할 수 있어, 각 도금처리부(12,12S)에서 사용되는 도금액의 미량성분을 정량분석하고, 그 미량성분에 관하여 소정의 농도범위가 되도록 도금액의 조성을 조정할 수 있다. 물론, 미량성분 관리부(3)를 1개의 도금처리부12(12S)에 접속하여 사용하는 것도 가능하다.
미량성분 관리부(3)는, 도금액의 미량성분인 도금을 촉진하는 첨가제(이하, 「촉진제」라고 한다), 도금을 억제하는 첨가제(이하, 「억제제」라 한다), 및 염소에 관하여 정량분석을 하는 분석부(320)와, 분석부(320)에 의한 분석결과에 기초하여, 도금처리부 (12,12S) 내부의 도금액이 촉진제, 억제제, 및 염소에 관하여 소정의 농도가 되도록, 촉진제, 억제제, 및 염소를 보충하는 보충부(321)와, 분석부(320) 및 보충부(321)의 동작을 제어하는 미량성분관리 컨트롤러(169)를 구비하고 있다.
도금액 관리부(3)에 접속된 도금처리부(12S)는, 도금처리부(12)와 같은 구성을 가지며, 대량의 도금액을 수용하는 도금액 수용조(55S), 웨이퍼(W)에 도금처리를 행하기 위한 도금컵(56S), 도금액 수용조(55S)로부터 도금컵(56S)으로 도금액을 보내기 위한 송액배관(57S), 및 도금컵(56S)으로부터 도금액 수용조(55S)로 도금액을 되돌리기 위한 리턴 배관(64S)을 구비한 것으로 할 수 있다.
도금액 수용조(55,55S)와 분석부(320) 사이에는, 샘플링관(322,323)이 각각 설치되어 있다. 샘플링관(322,323)은 도금액 수용조(55,55S)의 바닥부 근방까지 연장되게 설치되어 있고, 도금액 수용조(55,55S) 내부의 도금액에 샘플링관(322,323)의 단부가 잠기게 되어 있다. 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 샘플링관 322 및 샘플링관 323 중 어느 것을 선택하여, 도금액 수용조 55 또는 도금액 수용조 55S에 수용되어 있는 도금액을 분석부(320)로 샘플링할 수 있게 되어 있다. 도금액 수용조(55,55S)와 보충부(321) 사이에는 보충관(324,325)이 각각 설치되어 있다.
보충관(324,325)은 도금액 수용조(55,55S)의 바닥부 근방까지 연장되게 설치되어 있고, 도금액 수용조(55,55S) 내부의 도금액에 보충관(324,325)의 단부가 잠기게 되어 있다.
도금액의 미량성분 농도는, 도금처리부(12,12S)에서 사용되고 있는 중에 소정의 농도(농도범위)보다 낮아지도록 변화한다. 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 보충관 324 및 보충관 325 중 어느 것을 선택하여, 도금액 수용조 55 또는 도금액 수용조 55S에 수용되어 있는 도금액에 촉진제, 억제제, 및 염소를 보충할 수 있게 되어 있다. 이에 의해, 도금액의 미량성분 농도를 소정의 농도로 조정할 수 있다.
이상과 같이, 2개의 도금처리부(12,12S)에서 1대의 도금액 관리부(3)를 공유할 수 있게 되어 있다.
도 26은, 미량성분 관리부(3)의 상세한 구성을 나타내는 블록도이다. 미량 성분 관리부(3)는, 분석부(320), 보충부(321), 및 미량성분관리 컨트롤러(169)에 더하여, 미량성분 관리부(3)로 사용되는 순수, 압축공기나 미량성분 관리부(3) 내부의 배기를 관리하는 유틸리티(Utility)부(301), 분석부(320)에 분석용 시약을 공급하거나 보충부(321)에 도금액의 미량성분을 포함하는 보충액을 공급하는 시약공급부(313), 및 가압 또는 감압함으로써 분석부(320), 보충부(321), 시약공급부(313), 및 도금액 수용조(55,55S) 사이에서 액체를 이송하는 가압/감압부(302)를 구비하고 있다.
분석부(320)는, 도금액 수용조(55,55S)로부터 도금액을 샘플링하기 위한 샘플링부(319)와, 분석대상의 도금액을 수용하여 적정분석이나 CVS분석 또는 CPVS분석을 하기 위한 분석컵(336)을 구비하고 있다. 도금액 수용조(55,55S)에서 샘플링된 도금액은, 샘플링부(319)에 넣어진 후, 소정 양이 계량되어 분석컵(336)에 공급되게 되어 있다.
보충부(321)는, 도금액 수용조(55,55S)로부터 도금액을 집어넣고, 이 도금액에 대하여, 시약공급부(313)로부터 공급되는 보충액을 첨가하며, 더욱이, 보충액이 첨가된 도금액을 도금액 수용조(55,55S)로 되돌릴 수 있다. 이에 의해, 도금액 수용조(55,55S)의 도금액을, 미량성분에 관하여 적정한 농도로 할 수 있다.
유틸리티부(301)를 통해, 샘플링부(319), 분석컵(336), 및 보충부(321)에 순수가 공급되게 되어 있다. 분석컵(336) 주변의 공기는, 유틸리티부(301)의 관리하에 미량성분 관리부(3) 밖으로 배출되게 되어 있다.
가압/감압부(302)는, 밀폐용기 내부에 급기함으로써 밀폐용기 내부를 가압할 수 있고, 밀폐용기 내부를 배기함으로써 감압할 수 있다. 또한, 가압/감압부(302)의 배기동작 또는 급기동작에 의해, 액체가 수용된 용기로부터 해당 액체를 뽑아낼 수 있다. 샘플링부(319), 분석컵(336), 보충부(321), 및 시약공급부(313)에서 생긴 불필요한 도금액이나 시약(보충액) 등은, 가압/감압부(302)에 흡인된 후, 폐기되게 되어 있다.
미량성분관리 컨트롤러(169)와, 샘플링부(319), 분석컵(336), 시약공급부(313), 보충부(321), 유틸리티부(301), 및 가압/감압부(302)는, 신호선(信號線)에 의해 접속되어 있다. 이에 의해, 미량성분관리 컨트롤러(169)는, 각부를 제어하고 각부로부터 정보를 취득할 수가 있다.
도 27은, 샘플링부(319)의 구성을 나타내는 도해도이다. 샘플링부(319)는, 샘플링관(322,323)을 통해 송액된 도금액을 수용하는 샘플링 용기(305)와, 분석시의 캘리브레이션(Calibration)에 사용되는 표준도금액을 수용하는 표준도금액 수용기(303)를 구비하고 있다. 표준도금액은, 촉진제 농도, 억제제 농도, 및 염소농도가 이미 알려진 도금액이다.
샘플링 용기(305)는 수지제로, 그 용적은 500ml 정도이다. 샘플링 용기(305)의 측면에는, 적어도 1개(이 실시형태에서는 2개)의 액면센서(307A,307B)가 설치되어 있다. 액면센서(307A,307B)는, 그 높이위치에서의 샘플링 용기(305) 내부의 도금액 유무를 감지할 수 있다. 액면센서 307A는, 액면센서 307B보다 높은 위치에 설치되어 있다. 액면센서(307A,307B)의 출력은, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 입력된다.
샘플링 용기(305)는 위뚜껑(305a)를 가지며, 접어서 거의 밀폐된 상태로 할 수 있다. 샘플링 용기(305)와 가압/감압부(302) 사이에는, 급배기관(329)이 설치되어 있다. 급배기관(329)은 위뚜껑(305a)에 형성된 배관 삽입구를 통해(위뚜껑(305a)을 관통하여) 설치되어 있고, 샘플링 용기(305) 내부의 상부(위뚜껑(305a) 근방)에서 개구되어 있다. 샘플링 용기(305)를 거의 밀폐된 상태, 가압/감압부(302)에 의해 샘플링 용기(305) 내부를 가압 또는 감압할 수 있다.
급배기관(329)에는 밸브(329V)가 개재되어 있고, 급배기관(329)에서 밸브(329V)와 가압/감압부(302) 사이에는, 리이크관(328)의 일단이 연통되게 접속되어 있다. 리이크관(328)의 타단은 대기에 개방되어 있다. 리이크관(328)에는, 밸브(328V)가 개재되어 있다. 밸브 329V와 밸브 328V를 동시에 개방함으로써, 샘플링 용기(305) 내부를 대기압으로 할 수 있다.
샘플링 용기(305)의 하부는 반구 모양으로 되어 있고, 샘플링 용기(305)의 가장 낮은 부분(바닥부의 중앙부)에는 배액구가 형성되어 있다. 이 배액구에는 배출관(334)의 일단이 설치되어 있다. 즉, 샘플링 용기(305)의 바닥부는 배액구(배출관(334)과의 접속부)를 향해 내리막 경사가 형성되어 있다.
배출관(334)의 타단은, 가압/감압부(302)에 접속되어 있다. 배출관(334)에는 밸브(334V)가 개재되어 있다. 밸브(334V)를 개방한 상태에서, 가압/감압부(302)에 의해, 샘플링 용기(305) 내부의 액체를 가압/감압부(302) 내부에 흡인할 수 있다. 샘플링 용기(305)의 바닥부가 배액구를 향해 내리막 경사가 형성되어 있는 것에 의해, 샘플링 용기(305) 내부의 액체는, 거의 완전히 뽑아내어 진다.
샘플링관(322,323)은, 위뚜껑(305a)을 관통하여 설치되어 있고, 샘플링 용기(305) 내부의 위뚜껑(305a) 근방에서 개구되어 있다. 샘플링관(322,323)에는 각각 밸브(322V,323V)가 개재되어 있어, 밸브(322V,323V)를 개폐함으로써 샘플링관(322,323)의 유로를 개폐할 수 있다.
표준도금액 수용기(303) 내부 바닥부와 샘플링 용기(305) 내부 상부 사이에는, 표준도금액 이송관(304)이 설치되어 있다. 표준도금액 이송관(304)은 위뚜껑(305a)을 관통하여 배치되어 있고, 샘플링 용기(305) 내부의 위뚜껑(305a) 근방에서 개구하고 있다. 표준도금액 이송관(304)에는 밸브(304V)가 개재되어 있다.
이상과 같은 구성에 의해, 샘플링 용기(305) 내부를 거의 밀폐된 상태로 하고, 가압/감압부(302)에 의해 샘플링 용기(305) 내부를 감압하여, 밸브 322V, 밸브 323V, 또는 밸브 304V를 개방함으로써, 도금액 수용조(55) 내부의 도금액, 도금액 수용조(55S) 내부의 도금액, 또는 표준도금액 수용기(303) 내부의 표준도금액을 샘플링 용기(305) 내부로 이송할 수 있다.
샘플링 용기(305)와 분석컵(336) 사이에는, 도금액 이송관(330A,330B)이 설치되어 있다. 도금액 이송관(330A,330B)은 위뚜껑(305a)을 관통하여 설치되어 있고, 샘플링 용기(305) 내부의 바닥부 근방에서 개구되어 있다. 도금액 이송관(330A)에는 대용량 시린지 펌프(340A)가 개재되어 있고, 도금액 이송관(330B)에는 소용량 시린지 펌프(340B)가 개재되어 있다.
대용량 시린지 펌프(340A) 및 소용량 시린지 펌프(340B)에 의해, 도금액 이송관(330A,330B)을 통해, 샘플링 용기(305) 내부로 이송된 도금액 또는 표준도금액을 계량하여 분석컵에 공급할 수 있다. 1회의 흡인/토출동작으로, 대용량 시린지 펌프(340A)는, 예컨대, 50ml의 도금액을 이송할 수 있고, 소용량 시린지 펌프(340B)는, 예컨대, 500㎕의 도금액을 이송할 수 있다. 분석컵(336)에서의 도금액 또는 표준도금액의 사용량에 따라서, 대용량 시린지 펌프(340A)와 소용량 시린지 펌프(340B)를 구별하여 사용할 수 있다.
샘플링 용기(305)에는, 더욱이, 순수 배관(327)이, 위뚜껑(305a)을 관통하여 연통되게 접속되어 있다. 순수 배관(327)은, 샘플링 용기(305) 내부의 위뚜껑(305a) 근방에서 개구되어 있다. 순수 배관(327)에는 밸브(327V)가 개재되어 있어, 밸브(327V)를 개방함으로써 순수 공급원으로부터 샘플링 용기(305) 내부로 순수를 공급할 수 있게 되어 있다.
샘플링 용기(305) 내부에서, 급배기관(329), 샘플링관(322,323), 표준도금액 이송관(304), 및 순수 배관(327)의 개구위치는, 액면센서(307A)가 설치된 높이위치보다 높다. 또한, 샘플링 용기(305) 내부에서, 도금액 이송관(330A,330B)의 개구위치는, 액면센서(307B)가 설치된 높이위치보다 낮다.
밸브(322V,323V,328V,329V,334V,304V,327V)의 개폐, 및 대용량 시린지 펌프(340A) 및 소용량 시린지 펌프(340B)의 동작은, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 제어된다. 밸브(322V,323V,328V,329V,334V,304V,327V)는 에어밸브로 할 수 있다.
도 28은, 분석컵(336)의 구조를 나타내는 도해도이다.
분석컵(336)의 상부는 개방되어 있다. 도금액 이송관(330A,330B)에는, 분석컵(336)의 상부에 배치된 노즐(330AN,330BN)이 각각 접속되어 있다. 노즐(330AN,330BN)을 통해 샘플링 용기(305)로부터 이송되어온 도금액 또는 표준도금액을, 분석컵(336) 내부로 공급할 수 있다.
즉, 분석에 사용하는 도금액은, 도금액 수용조 55 또는 도금액 수용조 55S로부터 일단 샘플링 용기(305) 내부로 샘플링되고, 샘플링 용기(305)로부터 분석컵(336)으로 송액된다. 샘플링 용기(305) 및 분석컵(336)은, 미량성분 관리부(3)의 공통된 인클로져 내부에 설치되어 있고, 서로 근접되게 배치되어 있다.
종래에는, 웨이퍼 처리부의 도금액 수용조 등과 분석컵 사이에 설치된 샘플링관을 통해, 도금액이 직접 분석컵으로 샘플링되어 분석되는 경우가 있었다. 샘플링 용기(305)와 분석컵(336)이 근접되어 있는 것에 의해, 도금액 이송관(330A,330B)의 길이는, 종래의 도금장치에서의 샘플링관의 길이에 비해 현저하게 짧게 할 수 있다.
따라서, 종래의 도금장치에 비해, 도금액의 송액량의 정밀도를 높게 할 수 있다. 근접하게 배치된 샘플링 용기(305)와 분석컵(336) 사이에서는, 공기의 혼입은 거의 생기지 않기 때문에, 송액량의 정밀도가 나쁘게 되는 경우도 없다. 따라서, 정확하게 양이 취해진 도금액에 대하여 CVS분석, CPVS분석, 및 적정분석을 할 수 있기 때문에, 촉진제, 억제제, 및 염소의 농도에 관하여 정확하게 정량분석할 수 있다.
시약공급부(313)로부터 분석컵(336)으로, 촉진제 이송관(351), 억제제 이송관(352), 베이스액 이송관(353), 질산은 수용액 이송관(354), 및 티오황산나트륨용액 이송관(355)이 연장되게 설치되어 있다. 촉진제 이송관(351), 억제제 이송관(352), 베이스액 이송관(353), 질산은 수용액 이송관(354), 및 티오황산나트륨용액 이송관(355)에는, 분석컵(336)의 상부에 배치된 노즐(351N,352N,353N,354N,355N)이 각각 접속되어 있다. 노즐(351N,352N,353N,354N,355N)을 통해, 각각, 촉진제, 억제제, 베이스액, 질산은 수용액, 및 티오황산나트륨을 분석컵(336) 내부로 공급할 수 있다.
베이스액은, 분석대상의 도금액을 희석하기 위해서 사용된다. 질산은 수용액은, 염소를 적정분석할 때의 시약으로서 사용된다. 티오황산나트륨 수용액은, 염소의 적정분석에 의해 생긴 염화은(AgCl)을 제거하여, 분석컵(336) 내부를 세정하기 위해서 사용된다.
더욱이, 순수 공급원으로부터 분석컵(336)으로, 순수 배관(356)이 연장되게 설치되어 있다. 순수 배관(356)에는 밸브(356V)가 개재되어 있다. 순수 배관(356)에는 분석컵(336)의 상부에 배치된 노즐(356N)이 접속되어 있어, 밸브(356V)를 개방함으로써, 노즐(356N)을 통해 분석컵(336) 내부로 순수를 공급할 수 있다.
노즐(330AN,330BN,351N,352N,353N,354N,355N,356N)은, 어느 것이나 분석컵(336)에 수용된 액체에 접촉하지 않은 높이위치에 배치되어 있다. 노즐(330AN,330BN,351N,352N,353N,354N,355N,356N)은, 어느 것이나 불소수지제 튜브의 선단을 늘려서 가늘게 가공한 카필러리 튜브(Capillary Tube)이고, 어느 것이나 개구지름은 1mm 이하이다. 이에 의해, 미소량의 도금액, 표준도금액, 촉진제, 억제제, 베이스액, 질산은 수용액, 티오황산나트륨, 및 순수를 분석컵(336) 내부에 적하할 수 있다.
분석컵(336)의 하부는 아래쪽을 향해 가늘게 되는 깔때기 모양의 형상을 가지고 있다. 분석컵(336)의 가장 낮은 부분에는 배액구(336h)가 형성되어 있다. 즉, 분석컵(336)의 바닥부는, 배액구(336h)를 향해 내리막 경사가 형성되어 있다. 이 배액구(336h)에는 배출관(344)의 일단이 연통되게 접속되어 있다. 배출관(344)의 타단은 가압/감압부(302)에 접속되어 있다.
배출관(344)에는 밸브(344V)가 개재되어 있고, 밸브(344V)를 개방한 상태에서, 가압/감압부(302)에 의해, 분석컵(336) 내부의 액체를 가압/감압부(302) 내부로 흡인할 수 있다. 분석컵(336)의 바닥부가 배액구(336h)(배출관(344))를을 향해 내리막 경사가 형성되어 있는 것에 의해, 분석컵(336) 내부의 액체를 거의 완전히 뽑아 낼 수 있다.
분석컵(336)의 측면에는, 적어도 1개(이 실시형태에서는 3개)의 액면센서(331A,331B,331C)가 설치되어 있다. 액면센서(331A,331B,331C)는, 그 높이위치에 있어서 분석컵(336) 내부의 액체의 유무를 감지할 수 있다. 액면센서(331A,331B,331C) 중에서, 액면센서 331A는 장 높은 위치에 설치되어 있고, 액면센서 331C는 가장 낮은 위치에 설치되어 있다. 액면센서(331A,331B,331C) 의 출력신호는 미량성분관리 컨트롤러(169)에 입력된다.
분석컵(336) 내부에는, 회전전극(308), 대극(309), 참조전극(310), 및 은염화은 전극(311)이 삽입되어 있다. 대극(309), 참조전극(310), 및 은염화은 전극(311)은, 어느 것이나 거의 연직방향을 따르도록 배치되어 있다.
회전전극(308)은 백금(Pt)으로 이루어지며, 절연재료로 이루어지는 원주모양의 막대체(308a)의 일단에 설치되어 있다. 회전전극(308)은 막대체(308a)의 지름보다 작은 지름을 갖는 원판모양이고, 막대체(308a)의 끝면과 같은 면에, 막대체(308a)와 동축으로 설치되어 있다. 막대체(308a)는, 회전전극(308)이 설치되어 있는 쪽이 아래쪽을 향해서 있고, 연직방향을 따르도록 배치되어 있다. 막대체(308a)는, 도시하지 않은 유지부재에 의해, 막대체(308a)의 중심축 주위로 회전이 자유롭게 유지되어 있다.
막대체(308a)의 내부에는, 막대체(308a)의 중심축을 따라 도전부재(308b)가 삽입 관통되어 있다. 도전부재(308b)의 일단은 회전전극(308)에 전기(電氣)적으로 접속되어 있다. 도전부재(308b)의 타단은 막대체(308a)로부터 돌출되어 있고, 이 돌출부에는 슬립링(Slip ring)(312)이 설치되어 있다. 슬립링(312)의 회전계측 단자는 도전부재(308b)에 전기적으로 접속되어 있고, 슬립링(312)의 비회전계측 단자는, 도선을 사이에 두고 포텐쇼스타트(172)에 전기적으로 접속되어 있다.
막대체(308a)의 슬립링(312)이 설치되어 있는 쪽의 단부(端部) 근방에는, 풀리(315)가 끼워져 있다. 풀리(315)의 옆쪽에는, 모터(316)의 회전축에 끼워진 풀리(317)가 배치되어 있고, 풀리 315와 풀리 317 사이에는, 벨트(318)가 팽팽하게 설치되어 있다. 모터(316)를 구동함으로써, 회전전극(308)을 막대체(308a)의 중심축 주위로 회전시킬 수 있다. 회전전극(308)의 최고 회전수는, 예컨대, 3000rpm 으로 할 수 있다.
대극(309)은 동으로 이루어지며, 막대 모양의 형상을 가지고 있다. 대극(309)은, 도선을 사이에 두고 포텐쇼스타트(172)에 전기적으로 접속되어 있다.
참조전극(310)은, 외부 유리관(310a), 외부 유리관(310a) 내부에 배치된 내부 유리관(310b), 및 내부 유리관(310b) 내부에 배치된 은염화은 전극(310c)을 구비하고 있다. 내부 유리관(310b) 내부는 염화칼륨과 황산과의 혼합 수용액으로 채워져 있고, 외부 유리관(310a)과 내부 유리관(310b) 사이는, 부피비율로 10%의 황산수용액으로 채워져 있다. 내부 유리관(310b)의 내부와 외부 유리관(310a)의 외부는, 약간 유통하도록 되어 있다. 은염화은 전극(310c)은, 도선을 사이에 두고 포텐쇼스타트(172) 및 미량성분관리 컨트롤러(169)에 전기적으로 접속되어 있다.
은염화은 전극(311)은 염화은의 노출표면을 가지고 있고, 이 염화은의 노출표면을 분석컵(336)에 수용된 분석대상의 도금액에 접촉시킬 수 있게 되어 있다. 은염화은 전극(311)은, 도선을 통해 미량성분관리 컨트롤러(169)에 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 은염화은 전극(311)의 상단에는 상하기구(326)가 결합되어 있어, 은염화은 전극(311)을 상하방향으로 이동시킬 수 있다. 상하기구(326)는 에어실린더(326a)를 구동원으로 하고 있고, 에어실린더(326a)의 피스톤과 은염화은 전극(311)은 결합부재(326b)에 의해 결합되어 있다. 상하기구(326)에 의해 은염화 은 전극(311)을 상승시켜, 은염화은 전극(311)이 분석컵(336)에 수용된 액체에 접촉하지 않도록 할 수 있다.
미량성분관리 컨트롤러(169)는, 참조전극(310)의 은염화은 전극(310c)의 전위를 기준으로 한 은염화은 전극(311)의 전위를 계측할 수 있다.
포텐쇼스타트(172)에는, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해서 설정된 소인전압(掃引電壓)이 주어지게 되어 있다. 포텐쇼스타트(172)는, 참조전극(310)과 작용전극으로서의 회전전극(308) 사이의 전압이 상기 소인전압과 같아지도록, 대극(309)과 회전전극(308) 사이에 흐르는 전류의 크기를 조정하고, 이 때의 전류치를 나타내는 전압을 미량성분관리 컨트롤러(169)에 부여한다.
분석컵(336)은 격벽으로 이루어지는 분석컵실(332)에 수용되어 있고, 분석컵실(332) 내부는 전용의 배기관(333)을 통해 배기할 수 있다. 분석시, 분석컵(336)내부에 수용된 도금액은, 회전전극(308)이 설치된 막대체(308a)에 의해 고속으로 교반되어, 도금액의 안개가 생긴다. 이와 같은 안개는 배기관(333)을 통해 미량성분 관리부(3) 밖으로 배출된다.
밸브(356V,344V)의 개폐나, 모터(316) 및 에어실린더(326a)의 동작은 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 제어된다.
도 29는, 보충부(321)의 구성을 나타내는 도해도이다.
보충부(321)는, 도금액을 수용하는 조합용기(믹싱컵)(335)와, 도금액에 염소(염소이온)를 보충하기 위한 염소 보충액이 수용된 염소 보충액 수용기(337)를 구비하고 있다. 염소 보충액 수용기(337)에 수용된 염소 보충액은, 버퍼컵(343)을 통해 조합용기(335) 내부로 공급되게 되어 있다. 또한, 조합용기(335)에는, 시약공급부(313)로부터, 도금액에 촉진제를 보충하기 위한 촉진제 보충액이나 도금액에 억제제를 보충하기 위한 억제제 보충액을 공급할 수 있게 되어 있다.
보충부(321)는, 도금액 수용조(55,55S)로부터 적당한 양의 도금액을 조합용기(335)로 이송하고, 조합용기(335) 내부의 도금액에 적당한 양의 염소 보충액, 촉진제 보충액, 및 억제제 보충액을 첨가하며, 그 후 도금액을 도금액 수용조(55,55S)로 되돌릴 수 있다.
조합용기(335)는 수지제로, 그 용적은 500ml 정도이다. 조합용기(335)의 측면에는, 적어도 1개(이 실시형태에서는 2개)의 액면센서(338A,338B)가 설치되어 있다. 액면센서(338A,338B)는, 그 높이위치에서의 조합용기(335) 내부의 도금액 유무를 감지할 수 있다. 액면센서 338A는, 액면센서 338B보다 높은 위치에 설치되어 있다. 액면센서(338A,338B)의 출력은 미량성분관리 컨트롤러(169)로 입력된다.
조합용기(335)는, 위뚜껑(335a)을 갖고 있고 거의 밀폐된 상태로 할 수 있다. 조합용기(335)와 가압/감압부(302) 사이에는, 급배기관(339)이 설치되어 있다. 급배기관(339)은 위뚜껑(335a)에 형성된 배관 삽입구를 통해(위뚜껑(335a)을 관통하여) 설치되어 있고, 조합용기(335) 내부의 상부(위뚜껑(335a) 근방)에서 개구되어 있다.
급배기관(339)에는, 2개의 밸브, 즉, 조합용기(335)측의 밸브(339V1)와 가압/감압부(302)측의 밸브(339V2)가 개재되어 있다. 밸브(339Vl,339V2)를 개방하고, 조합용기(335)를 거의 밀폐된 상태로 하여, 가압/감압부(302)에 의해 조합용기(335) 내부를 가압 또는 감압할 수 있다.
급배기관(339)에 있어서 밸브 339V1과 밸브 339V2 사이의 분기점(C1)에는, 리이크관(341)의 일단이 연통되게 접속되어 있다. 리이크관(341)의 타단은 대기에 개방되어 있다. 리이크관(341)에는 밸브(341V)가 개재되어 있다. 밸브 339V1와 밸브 341V를 동시에 개방함으로써, 조합용기(335) 내부를 대기압으로 할 수 있다.
조합용기(335)의 하부는 반구모양으로 되어 있고, 조합용기(335)의 가장 낮은 부분(바닥부의 중앙부)에는 배액구가 형성되어 있다. 이 배액구에는 배출관(342)의 일단이 설치되어 있다. 즉, 조합용기(335)의 바닥부는, 배액구(배출관(342)과의 접속부)를 향해 내리막 경사가 형성되어 있다.
배출관(342)의 타단은, 가압/감압부(302)에 접속되어 있다. 배출관(342)에는 밸브(342V)가 개재되어 있다. 밸브(342V)를 개방한 상태에서, 가압/감압부(302)에 의해, 조합용기(335) 내부의 액체를 가압/감압부(302) 내부로 흡인할 수 있다. 조합용기(335)의 바닥부가 배액구(배출관(342))를 향해 내리막 경사가 형성되어 있는 것에 의해, 조합용기(335) 내부의 액체는 거의 완전히 뽑아 내어진다.
위뚜껑(325a)을 관통하여 보충관(324,325)이 설치되어 있다. 보충관(324,325)은, 조합용기(335) 내부의 바닥부 근방에서 개구되어 있다. 보충관(324,325)에는 밸브(324V,325V)가 각각 개재되어 있어, 밸브(324V,325V)를 개폐함으로써 보충관(324,325)의 유로를 개폐할 수 있다.
버퍼컵(343)은 수지로 이루어지며, 버퍼컵(343)의 측면에는, 광학식 또는 정 전 용량식의 3개의 액면센서(349A,349B,349C)가 설치되어 있다. 액면센서(349A,349B,349C)는, 그 높이위치에서의 버퍼컵(343) 내부의 염소 보충액의 유무를 감지할 수 있다. 액면센서(349A,349B,349C) 중에서, 액면센서 349A는 가장 높은 위치에 설치되어 있고, 액면센서 349C는 가장 낮은 위치에 설치되어 있다. 액면센서(349A,349B,349C)의 출력은 미량성분관리 컨트롤러(169)에 입력된다.
버퍼컵(343)은, 위뚜껑(343a)을 가지며 거의 밀폐된 상태로 할 수 있다. 염소 보충액 수용기(337)의 바닥부와 버퍼컵(343) 내부의 상부 사이에는, 염소 보충액 이송관(345A)이 설치되어 있다. 염소 보충액 이송관(345A)은 위뚜껑(343a)을 관통하여 설치되어 있고, 버퍼컵(343) 내부의 위뚜껑(343a) 근방에서 개구되어 있다. 염소 보충액 이송관(345A)에는 밸브(345V)가 개재되어 있다.
버퍼컵(343)의 바닥부와 조합용기(335)의 상부 사이에는, 위뚜껑(343a,335a)을 관통하여, 염소 보충액 이송관(345B)이 설치되어 있다. 염소 보충액 이송관(345B)에는 시린지 펌프(346)가 개재되어 있다.
버퍼컵(343)과 급배기관(339)의 분기점(Cl)은, 급배기관(347)을 통해 연통되게 접속되어 있다. 급배기관(347)은 위뚜껑(343a)을 관통하여 설치되어 있고, 버퍼컵(343) 내부의 상부에서 개구되어 있다. 급배기관(347)에는 밸브(347V)가 개재되어 있다. 밸브(347V,339V2)를 개방하고, 버퍼컵(343)을 거의 밀폐된 상태로 하여, 가압/감압부(302)에 의해 버퍼컵(343) 내부를 감압 또는 가압할 수 있다.
버퍼컵(343) 내부를 감압함으로써, 염소 보충액 이송관(345A)을 통해, 염소 보충액 수용기(337) 내부의 염소 보충액을 버퍼컵(343) 내부에 흡인할 수 있다. 밸브 341V와 밸브 347V를 동시에 개방함으로써, 버퍼컵(343) 내부를 대기압으로 할 수 있다. 시린지 펌프(346)에 의해, 버퍼컵(343) 내부의 염소 보충액을 조합용기(335) 내부에 공급할 수 있다.
버퍼컵(343)의 하부는 깔때기모양으로 되어 있고, 버퍼컵(343)의 가장 낮은 부분(바닥부의 중앙부)에는 배액구가 형성되어 있다. 이 배액구에는, 배출관(348)의 일단이 설치되어 있다. 즉, 버퍼컵(343)의 바닥부는, 배액구(배출관(348)과의 접속부)를 향해 내리막 경사가 형성되어 있다.
배출관 348의 타단은, 분기점(C2)에서 배출관 342에 연통되게 접속되어 있다. 분기점(C2)은, 밸브(342V)와 가압/감압부(302) 사이에 있다. 배출관 348에는 밸브(348V)가 개재되어 있다. 밸브(348V)를 개방한 상태에서, 가압/감압부(302)에 의해, 버퍼컵(343) 내부의 염소 보충액을 가압/감압부(302) 내부에 흡인할 수 있다. 버퍼컵(343)의 바닥부가 배액구(배출관(348))를 향해 내리막 경사가 형성되어 있는 것에 의해, 버퍼컵(343) 내부의 염소 보충액은 거의 완전히 뽑아내어진다.
버퍼컵(343) 내부에서, 염소 보충액 이송관(345A) 및 급배기관(347)의 개구위치는, 액면센서(349A)가 설치된 높이위치보다 높다. 또한, 버퍼컵(343) 내부에서, 염소 보충액 이송관(345B)의 개구위치는, 액면센서(349C)가 설치된 높이위치보다 낮다.
조합용기(335)와 시약공급부(313) 사이에는, 촉진제 보충액을 이송하기 위한 촉진제 보충액 이송관(361)과, 억제제 보충액을 이송하기 위한 억제제 보충액 이송관(362)이 설치되어 있다. 촉진제 보충액 이송관(361) 및 억제제 보충액 이송관(362)은, 위뚜껑(335a)을 관통하여 설치되어 있고, 조합용기(335) 내부의 상부에서 개구되어 있다.
촉진제 보충액 이송관 361에는 시린지 펌프 363가 개재되어 있고, 촉진제 보충액 이송관 362에는 시린지 펌프 364가 개재되어 있다. 시린지 펌프(363,364)에 의해, 촉진제 보충액 이송관(361) 및 억제제 보충액 이송관(362)을 통해, 시약공급부(313)에 수용된 촉진제 보충액 및 억제제 보충액을, 각각 계량하여 조합용기(335)에 공급할 수 있다.
조합용기(335)에는, 더욱이, 순수 배관(365)이 위뚜껑(335a)를 관통하여 연통되게 접속되어 있다. 순수 배관(365)은, 조합용기(335) 내부의 위뚜껑(335a) 근방에서 개구되어 있다. 순수 배관(365)에는 밸브(365V)가 개재되어 있어, 밸브(365V)를 개방함으로써 순수 공급원으로부터 조합용기(335) 내부로 순수를 공급할 수 있게 되어 있다.
조합용기(335) 내부에서, 급배기관(339), 염소 보충액 이송관(345B), 촉진제 보충액 이송관(361), 억제제 보충액 이송관(362), 및 순수 배관(365)의 개구위치는 액면센서 338A가 설치된 높이위치보다 높다. 또한, 조합용기(335) 내부에서, 보충관(324,325)의 개구위치는 액면센서 338B가 설치된 높이위치보다 낮다.
밸브(324V,325V,339V1,339V2,342V,341V,347V,348V,345V,365V)의 개폐, 및 시린지 펌프(346,363,364)의 동작은, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 제어된다. 밸브(324V,325V,339V1,339V2,342V,341V,347V,348V,345V,365V)는 에어밸브로 할 수 있다.
도 30은, 시약공급부(313)의 구성을 나타내는 도해도이다.
시약공급부(313)는, 촉진제를 수용하는 촉진제 수용기(371), 억제제를 수용하는 억제제 수용기(372), 베이스액을 수용하는 베이스액 수용기(373), 질산은 수용액을 수용하는 질산은 수용액 수용기(374), 및 티오황산나트륨 수용액을 수용하는 티오황산나트륨 수용액 수용기(375)을 구비하고 있다. 베이스액은, 소정 조성의 도금액으로부터 미량성분을 제외한 조성을 갖는다. 질산은 수용액은, 예컨대, 0.01N 농도의 것으로 할 수 있다.
촉진제 수용기(371)에 수용된 촉진제는, 버퍼컵(376)을 통해 분석컵(336) 및 보충부(321)에, 각각 시약 및 촉진제 보충액으로서 공급되게 되어 있다. 억제제 수용기(372)에 수용된 억제제는, 버퍼컵(377)을 통해 분석컵(336) 및 보충부(321)에, 각각 시약 및 억제제 보충액으로서 공급되게 되어 있다.
베이스액 수용기(373)에 수용된 베이스액은, 버퍼컵(378)을 통해 분석컵(336)에 공급되게 되어 있다. 질산은 수용액 수용기(374)에 수용된 질산은 수용액은, 버퍼컵(379)을 통해 분석컵(336)에 공급되게 되어 있다. 티오황산나트륨 수용액 수용기(375)에 수용된 티오황산나트륨 수용액은, 버퍼컵(380)을 통해 분석컵(336)에 공급되게 되어 있다.
버퍼컵(376∼380)은 수지로 이루어지며, 각각 1회의 총액량에 따른 용적을 가지고 있다. 버퍼컵(376∼380)의 측면에는, 광학식 또는 정전 용량식의 3개 액면센서(406A∼410A,406B∼410B,406C∼410C)가 각각 설치되어 있다. 액면센서 (406A∼410A,406B∼410B,406C∼410C)는, 그 높이위치에서의 버퍼컵(376∼380) 내부의 액 체 유무를 각각 감지할 수 있다.
액면센서(406A∼410A,406B∼410B,406C∼410C) 중에서, 액면센서 406A∼410A는 가장 높은 위치에 설치되어 있고, 액면센서 406C∼410C는 가장 낮은 위치에 설치되어 있다. 액면센서(406A∼410A,406B∼410B,406C∼410C)의 출력은, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 입력된다.
버퍼컵(376∼380)은, 각각 위뚜껑(376a∼380a)을 가져서 거의 밀폐된 상태로 할 수 있다. 촉진제 수용기(371), 억제제 수용기(372), 베이스액 수용기(373), 질산은 수용액 수용기(374), 및 티오황산나트륨 수용액 수용기(375)의 바닥부와, 버퍼컵(376∼380) 내부의 상부 사이에는, 각각, 촉진제 이송관(381), 억제제 이송관(382), 베이스액 이송관(383), 질산은 수용액 이송관(384), 및 티오황산나트륨 수용액 이송관(385)이 설치되어 있다.
촉진제 이송관(381), 억제제 이송관(382), 베이스액 이송관(383), 질산은 수용액 이송관(384), 및 티오황산나트륨 수용액 이송관(385)은, 각각, 위뚜껑(376a∼380a)을 관통하여 설치되어 있고, 버퍼컵(376∼380) 내부의 위뚜껑(376a∼380a) 근방에서 개구되어 있다. 촉진제 이송관(381), 억제제 이송관(382), 베이스액 이송관(383), 질산은 수용액 이송관(384), 및 티오황산나트륨 수용액 이송관(385)에는, 각각 밸브(381V∼385V)가 개재되어 있다.
버퍼컵(376∼380)의 바닥부와 분석컵(336)의 상부 사이에는, 각각, 촉진제 이송관(351), 억제제 이송관(352), 베이스액 이송관(353), 질산은 수용액 이송관(354), 및 티오황산나트륨용액 이송관(355)이 설치되어 있다. 촉진제 이송 관(351), 억제제 이송관(352), 베이스액 이송관(353), 질산은 수용액 이송관(354), 및 티오황산나트륨용액 이송관(355)에는, 각각, 시린지 펌프(386∼390)가 개재되어 있다. 시린지 펌프(386∼390)의 용량(1회의 흡인/토출 동작에 의한 송액량)은, 송액되는 시약 등의 종류에 따라 다르다.
버퍼컵(376∼380)의 위뚜껑(376a∼380a)을 관통하여 급배기관(391∼395)이 각각 설치되어 있다. 급배기관(391∼395)은, 각각, 버퍼컵(376∼380) 내부의 위뚜껑(376a∼380a) 근방에서 개구되어 있다. 급배기관(391∼395)은, 어느 것도 급배기관 공통배관(396)에 연통되게 접속되어 있고, 급배기관 공통배관(396)은 가압/감압부(302)에 접속되어 있다.
급배기관(391∼395)에는, 밸브(391V∼395V)가 각각 개재되어 있다. 급배기 공통배관(396)에 있어서, 어느 급배기관(391∼395)과의 연통부(連通部)보다 가압/감압부(302)측에는 밸브(396V)가 개재되어 있다. 밸브 396V 및 밸브 391V∼395V 중 어느 것을 열고, 대응되는 버퍼컵(376∼380)을 거의 밀폐된 상태로 하여, 가압/감압부(302)에 의해 어느 버퍼컵(376∼380) 내부를 감압 또는 가압할 수 있다.
급배기 공통배관(396)에 있어서, 급배기관(391)과의 연통부(D1)에는 리이크관(397)의 일단이 연통되게 접속되어 있다. 리이크관(397)의 타단은 대기에 개방되어 있다. 리이크관(397)에는 밸브(397V)가 개재되어 있다. 밸브 397V와 밸브 391V∼395V 중 어느 것을 동시에 개방함으로써, 대응되는 어느 버퍼컵(376∼380) 내부를 대기압으로 할 수 있다.
버퍼컵(376∼380)의 하부는 깔때기모양으로 되어 있고, 버퍼컵(376∼380)의 가장 낮은 부분(바닥부의 중앙부)에는, 배출관(401∼405)의 일단이 설치되어 있다. 즉, 버퍼컵(376∼380)의 바닥부는, 배액구(배출관(401∼405)과의 접속부)를 향해 내리막 경사가 형성되어 있다.
배출관(401∼405)의 타단은, 배출 공통배관(398)에 연통되게 접속되어 있다. 배출 공통배관(398)은 가압/감압부(302)에 접속되어 있다. 배출관(401∼405)에는 밸브(401V∼405V)가 각각 개재되어 있다. 밸브(401V∼405V) 중 어느 것을 개방한 상태에서, 가압/감압부(302)에 의해, 대응되는 버퍼컵(376∼380) 내부의 액체를 가압/감압부(302) 내부에 흡인할 수 있다. 버퍼컵(376∼380)의 바닥부가 배액구(배출관(401∼405))를 향해 내리막 경사가 형성되어 있는 것에 의해, 버퍼컵(376∼380) 내부의 액체는 거의 완전히 뽑아내어진다.
버퍼컵(376,377)의 위뚜껑(376a,377a)을 관통하여, 촉진제 보충액 이송관(361)과 억제제 보충액 이송관(362)이 각각 설치되어 있다. 촉진제 보충액 이송관(361) 및 억제제 보충액 이송관(362)은 버퍼컵(376,377) 내부의 바닥부에서 개구되어 있다.
버퍼컵(376) 내부에서, 촉진제 이송관(381) 및 급배기관(391)의 개구위치는, 액면센서 406A가 설치된 높이위치보다 높다. 또한, 버퍼컵(376) 내부에서, 촉진제 이송관(351) 및 촉진제 보충액 이송관(361)의 개구위치는, 액면센서 406C가 설치된 높이위치보다 낮다.
버퍼컵(377) 내부에서, 억제제 이송관(382) 및 급배기관(392)의 개구위치는, 액면센서 407A가 설치된 높이위치보다 높다. 또한, 버퍼컵(377) 내부에서, 억제제 이송관(352) 및 억제제 보충액 이송관(362)의 개구위치는, 액면센서 407C가 설치된 높이위치보다 낮다.
버퍼컵(378) 내부에서, 베이스액 이송관(383) 및 급배기관(393)의 개구위치는, 액면센서 408A가 설치된 높이위치보다 높다. 또한, 버퍼컵(376) 내부에서, 베이스액 이송관(353)의 개구위치는, 액면센서 408C가 설치된 높이위치보다 낮다.
버퍼컵(379) 내부에서, 질산은 수용액 이송관(384) 및 급배기관(394)의 개구위치는, 액면센서 409A가 설치된 높이위치보다 높다. 또한, 버퍼컵(379) 내부에서, 질산은 수용액 이송관(354)의 개구위치는, 액면센서 409C가 설치된 높이위치보다 낮다.
버퍼컵(380) 내부에서, 티오황산나트륨 수용액 이송관(385) 및 급배기관(395)의 개구위치는, 액면센서 410A가 설치된 높이위치보다 높다. 또한, 버퍼컵(380) 내부에서, 티오황산나트륨용액 이송관(355)의 개구위치는, 액면센서 410C가 설치된 높이위치보다 낮다.
버퍼컵(343)(도 29 참조)이나 버퍼컵(376∼380)은, 동일한 구조를 갖고 있어, 동일한 구성에 의해, 수용기, 분석컵(336) 또는 조합용기(335), 가압/감압부(302) 등과 접속되어 있다. 이하, 버퍼컵(376)을 예로, 그 기능을 설명한다.
미량성분관리 컨트롤러(169)는, 버퍼컵(376) 내부에서, 액면센서 406B의 높이위치에 촉진제가 존재하지 않는 것으로 판단되면, 가압/감압부(302) 및 밸브(381V)를 제어하여, 액면센서 406A에 의해 촉진제가 감지될 때까지, 버퍼컵(376) 내부를 감압한다. 촉진제 수용기(371) 내부는 대기압으로 되어 있기 때문에, 촉진제 수용기(371)에 수용된 촉진제는 버퍼컵(376) 내부로 이송되고, 버퍼컵(376) 내부의 촉진제의 액면은 액면센서 406A보다 높게 된다.
액면센서(406A)에 의해 촉진제가 감지되면, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 밸브(381V)가 닫혀지고, 밸브(397V,391V)가 열려서 버퍼컵(376) 내부는 대기압으로 된다. 이에 의해, 촉진제 수용기(371)로부터 버퍼컵(376)으로의 촉진제의 이송은 정지된다.
촉진제 수용기(371) 내부에 충분한 양의 촉진제가 수용되어 있는 경우, 촉진제의 액면은, 일정시간 내에 액면센서(406A)의 높이위치에 도달한다. 그런데, 촉진제 수용기(371) 내부의 촉진제의 양이 적은 경우, 소정량의 촉진제가 버퍼컵(376) 내부로 이송되지 않아, 버퍼컵(376) 내부의 촉진제 액면은, 액면센서(406A)가 설치되어 있는 높이위치에 도달하지 않는다.
미량성분관리 컨트롤러(169)는, 소정 시간 버퍼컵(376) 내부가 감압상태로 되더라도, 액면센서(406A)가 촉진제를 감지하지 않은 경우는, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 경보음 발생장치(400) 및 디스플레이(170)(도 24참조)가 제어되어, 경보음이 발생하는 동시에, 디스플레이(170)에 촉진제 수용기(371)가 비어 있다는 것이 표시된다. 이 경우, 작업자는 촉진제 수용기(371)를, 소기의 양의 촉진제가 수용된 새로운 촉진제 수용기(371)로 바꾼다.
이에 의해, 촉진제 수용기(371) 내부가 거의 비게 될 때까지 촉진제를 쓸 수있는 동시에, 버퍼컵(376) 내부에는 항상 일정량 이상의 촉진제가 수용된 상태로 할 수 있다. 즉, 버퍼컵(376) 내부의 촉진제의 액면은, 액면센서(406B)가 설치된 높이위치보다 낮게 되는 경우는 거의 없다. 버퍼컵(376) 내부에서, 촉진제 이송관(351)의 개구위치는, 액면센서(406B)가 설치된 높이위치보다 낮기 때문에, 촉진제 이송관(351)에 공기가 혼입하는 경우는 없다. 따라서, 시린지 펌프(386)에 의해 정확히 소정량의 촉진제를 분석컵(336)에 공급할 수 있다.
더욱이, 버퍼컵(376) 내부의 촉진제 액면이, 액면센서(406C)의 높이위치 이하로 된 경우, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 경보음 발생장치(400) 및 디스플레이(170)가 제어되어, 경보음이 발생하는 동시에, 디스플레이(170)에 버퍼컵(376) 내부의 촉진제가 없어지고 있다는 것이 표시된다. 이에 의해, 어떠한 원인(예컨대, 촉진제 수용기(371)가 비어 있는대로 방치되어 있던 경우)으로, 액면센서(406C)의 높이위치까지 내려 갈 때에도, 작업자에게 주의가 환기되어, 작업자가 적절한 처치(예컨대, 촉진제 수용기(371)의 교환)에 의해, 촉진제 이송관(351)에 공기가 혼입하는 사태를 회피할 수 있다.
상기와 같이, 염소 보충액 이송관(345A), 억제제 이송관(352), 베이스액 이송관(353), 질산은 수용액 이송관(354), 및 티오황산나트륨용액 이송관(355)에 공기가 혼입하지 않도록 할 수 있어, 정확하게 소정량의 염소 보충액, 억제제, 베이스액, 질산은 수용액, 및 티오황산나트륨 수용액을 분석컵(336)에 공급할 수 있다.
버퍼컵(343,376∼380) 내부의 염소 보충액, 촉진제, 억제제, 베이스액, 질산은 수용액, 및 티오황산나트륨 수용액을 새로운 것으로 교환하는 경우에는, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해, 버퍼컵(343,376∼380) 내부가 가압되어, 밸 브(348V,401V∼405V)가 개방된다. 액면센서(349C,406C∼410C)에 의해, 버퍼컵(343,376-380) 내부의 액체가 감지되지 않게 되고나서, 일정시간 경과한 후, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해, 밸브(348V,401V∼405V)가 닫혀지고, 버퍼컵(343,376-380) 내부가 대기압으로 된다.
이상의 조작에 의해, 버퍼컵(343,376∼380) 내부의 염소 보충액, 촉진제, 억제제, 베이스액, 질산은 수용액, 및 티오황산나트륨 수용액은, 거의 완전히 뽑아내어져 가압/감압부(302)로 보내어진다.
도 31은, 가압/감압부(302)의 구성을 나타내는 도해도이다. 가압/감압부(302)는 에어펌프(411)와 가압/감압탱크(412)를 구비하고 있다.
가압/감압탱크(412)는 밀폐되어 있고, 측면에 적어도 2개(본 실시형태에서는 3개)의 액면센서(413A,413B,413C)가 설치되어 있다. 액면센서(413A,413B,413C)는, 그 높이위치에서의 가압/감압탱크(412) 내부의 액체의 유무를 감지할 수 있다. 액면센서(413A,413B,413C) 중에서, 액면센서 413A는 가장 높은 위치에 설치되어 있고, 액면센서 413C는 가장 낮은 위치에 설치되어 있다. 액면센서(413A,413B,413C)의 출력은, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 입력된다.
가압/감압탱크(412)의 상부에는 배관 삽입구가 형성되어 있고, 이 배관 삽입구를 통해, 샘플링부(319)로부터의 급배기관(329) 배출관(334), 분석컵(336)으로부터의 배출관(344), 시약공급부(313)로부터의 급배기관 공통배관(396) 및 배출 공통배관(398), 및 보충부(321)로부터의 급배기관(339) 및 배출관(342)이, 가압/감압탱크(412)에 연통되게 접속되어 있다. 가압/감압탱크(412) 내부에서, 급배기관(329,339), 급배기 공통배관(396), 배출관(334,342), 및 배출 공통배관(398)은, 액면센서(413A)보다 높은 위치에서 개구되어 있다.
가압/감압탱크(412)의 측면에서, 액면센서(413C)보다 낮은 위치에는, 배출관(414)이 연통되게 접속되어 있다. 배출관(414)에는 밸브(414V)가 개재되어 있다. 밸브(414V)를 개방함으로써, 가압/감압탱크(412) 내부의 액체를 배출할 수가 있다. 배출된 액체는 폐기된다.
가압/감압탱크(412)와 에어펌프(411)는, 급배기관(415)을 통해 연통되게 접속되어 있다. 에어펌프(411)는 배기관(416) 및 급기관(417)을 구비하고 있고, 급배기관(415)은 배기관(416) 및 급기관(417)에 연통되게 접속되어 있다. 배기관(416)에는 3방향 밸브(416V)가 개재되어 있고, 급기관(417)에는 3방향 밸브(417V)가 개재되어 있다.
3방향 밸브(416V)를 대기와 에어펌프(411)가 유통하도록 하고, 3방향 밸브(417V)를 에어펌프(411)와 급배기관(415)이 유통하도록 하며, 에어펌프(411)를 작동시킴으로써, 가압/감압탱크(412) 내부에 공기를 공급(급기)할 수 있다. 또한, 3방향 밸브(416V)를 급배기관(415)과 에어펌프(411)가 유통하도록 하고, 3방향 밸브(417V)를 에어펌프(411)와 대기가 유통하도록 하며, 에어펌프(411)를 작동시킴으로써, 가압/감압탱크(412) 내부의 기체를 배출(배기)할 수 있다.
이렇게 하여, 가압/감압탱크(412)를 통해, 샘플링 용기(305)(도 27참조)나 조합용기(335)(도 29참조) 내부를 가압 또는 감압상태로 하거나, 버퍼컵(376∼680)(도 30 참조) 내부를 감압할 수 있다. 또한, 가압/감압탱크(412) 내부를 감압함으로써, 내부가 대기압으로 된 샘플링 용기(305), 분석컵(336)(도 28 참조), 조합용기(335), 또는 버퍼컵(376∼680)과의 압력차에 의해, 샘플링 용기(305), 분석컵(336), 조합용기(335), 또는 버퍼컵(376∼680) 내부의 액체(폐액)를 가압/감압탱크(412) 내부에 흡인할 수 있다.
밸브(414V) 및 3방향 밸브(416V,417V)의 개폐는, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 제어된다. 밸브(414V)나 3방향 밸브(416V,417V)는 에어밸브로 할 수 있다.
도 32는, 미량성분 관리부(3)의 구조를 나타내는 도해적인 사시도이다.
미량성분 관리부(3)는, 미량성분 관리부 인클로져(420) 내부에 수용되어 있다. 미량성분 관리부 인클로져(420)는 거의 밀폐된 직육면체의 상자체이다. 미량성분 관리부 인클로져(420)에 내부는, 격벽에 의해 상하방향으로 3개 부분, 즉, 상단(420U), 중단(420M), 및 하단(420L)으로 나뉘어져 있다. 상단(420U)와 중단(420M) 사이 및 중단(420M)과 하단(420L) 사이는 공기가 유통할 수 있다.
상단(420U)에는, 미량성분관리 컨트롤러(169)가 수용된 전장(電裝) 스페이스로 되어 있다. 미량성분 관리부 인클로져(420)의 상단(420U) 측벽부에는, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 접속된 디스플레이(170)가 설치되어 있어, 작업자가 외부에서 미량성분 관리부(3)의 동작상태 등을 확인할 수 있게 되어 있다. 디스플레이(170)는 액정디스플레이이고, 컬러표시가 가능하다.
디스플레이(170)의 아래쪽으로는, 서랍식의 키보드(171)가 설치되어 있다. 작업자는, 디스플레이(170)를 보면서, 키보드(171)로부터 정보를 입력할 수 있다.
중단(420M)에는 분석컵실(332)(도 28 참조)이 배치되어 있다. 미량성분 관리부 인클로져(420)의 중단(420M)부에는 배기구(420h)가 형성되어 있고, 배기구(420h)에는 배기관(433)이 접속되어 있다. 배기관(433)을 통해, 미량성분 관리부 인클로져(420) 내부의 공기를 배기할 수 있다. 미량성분 관리부 인클로져(420)의 중단(420M)부를 관통하여, 분석컵실(332) 내부를 배기하기 위한 배기관(333)이 설치되어 있다. 배기관(333,433)은 도면밖의 배기설비에 접속되어 있다.
하단(420L)의 바닥부에는, 밑바닥이 얕은 바트(432)가 배치되어 있다. 바트(432)는, 미량성분 관리부 인클로져(420) 바닥면의 거의 전면을 덮는 크기를 가지고 있다. 시약공급부(313)(도 30 참조)의 촉진제 수용기(371), 억제제 수용기(372), 베이스액 수용기(373), 질산은 수용액 수용기(374), 및 티오황산나트륨 수용액 수용기(375) 등은 바트(432) 내부에 배치되어 있다. 바트(432)의 용적은, 이들 모든 수용기의 용적의 합계보다 크고, 이들 수용기에 수용되어 있는 액체가 전부 누출되더라도, 이들 액체는 바트(432)에 받아지게 되어 있다.
미량성분 관리부 인클로져(420)의 하단(420L)부에서, 바트(432)의 상단보다 높은 높이위치에는, 수평방향에 따른 슬릿모양의 개구(434)가 형성되어 있다. 배기관(333,433)을 사이에 둔 배기에 의해, 미량성분 관리부 인클로져(420) 내부는 부압이 된다. 이에 따라, 개구(434)로부터 미량성분 관리부 인클로져(420) 내부에 공기가 도입되어, 미량성분 관리부 인클로져(420) 내부의 공기가 치환된다.
미량성분 관리부 인클로져(420)의 연직방향에 따른 능부(稜部) 근방에서, 상 단(420U)과 중단(420M) 및 하단(420L) 사이에는 배선덕트(435)가 설치되어 있다. 미량성분관리 컨트롤러(169)에 접속된 각종 신호선이나 도선등은, 배선덕트(435) 내부를 삽입 관통되어 배선되어 있어 약액으로부터 보호되어 있다.
도 33은, 유틸리티부(301)의 구성을 나타내는 도해도이다.
유틸리티부(301)는, 미량성분 관리부 인클로져(420)의 배기를 관리하는 배기관리부(421), 미량성분 관리부(3)에 도입되는 순수를 관리하는 순수 입력부(422), 미량성분 관리부(3)에 도입되는 압축공기를 관리하는 압축공기 입력부(423), 미량성분 관리부(3) 내부에서 사용되는 약액의 누출을 감지하는 누액 감지부(424), 및 미량성분 관리부(3) 내부에 회수된 폐기하는 액체를 배출하기 위한 배액부(419)를 구비하고 있다.
배기관리부(421)는, 배기관(333)에 설치된 배기압 센서(436), 및 배기관(433)에 설치된 배기압 센서(437) 및 배기압 표시기(438)를 포함하고 있다. 배기압 센서(436,437)는, 각각 배기관(333,433)의 배기압을 측정할 수 있다. 배기압 센서(436,437)의 출력신호는 미량성분관리 컨트롤러(169)에 입력된다. 배기압 표시기(438)는 배기관(433)의 배기압을 표시할 수 있다. 배기압 센서(436,437) 및 배기압 표시기(438)는 미량성분 관리부 인클로져(420) 내부에 설치되어 있다.
미량성분 관리부 인클로져(420)를 관통하여, 미량성분 관리부(3)로 사용하는 순수를 도입하기 위한 순수 배관(439)이 도입되어 있다. 순수 입력부(422)는, 순수 배관(439)에 상류측으로부터 하류측을 향해 차례로 설치된 수동밸브(440), 에어벨브(439V), 레귤레이터(Regulator)(442), 및 압력계(443)를 포함하고 있다. 수동 밸브(440), 에어벨브(441), 레귤레이터(442), 및 압력계(443)는, 미량성분 관리부 인클로져(420) 내부에 설치되어 있다. 에어벨브(439V)는 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 제어된다.
작업자는, 수동밸브(440)에 의해 순수 배관(439)의 유로를 개폐할 수 있다. 에어벨브(441)의 개폐는 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 제어된다. 작업자는, 레귤레이터(442)에 의해 순수 배관(442)의 2차압(레귤레이터(442)보다 하류측의 압력)을 조정할 수 있고, 압력계(443)에 의해 2차압을 확인할 수 있다. 순수 배관(439)은, 압력계(443)가 설치되어 있는 부분보다 하류측에서, 순수 배관(327,356,365)으로 분기하고 있다(도 26 참조).
미량성분 관리부 인클로져(420)를 관통하여, 미량성분 관리부(3)로 사용하는 압축공기를 도입하기 위한 압축공기배관(444)이 도입되어 있다. 압축공기는, 에어밸브를 구동하기 위해서 등에 사용된다. 압축공기입력부(423)는, 압축공기배관(444)에 상류측으로부터 하류측을 향해 차례로 설치된 수동밸브(445), 레귤레이터(446), 및 압력계(447)를 포함하고 있다. 수동밸브(445)는 미량성분 관리부 인클로져(420) 밖에 설치되어 있고, 레귤레이터(446) 및 압력계(447)는 미량성분 관리부 인클로져(420) 내부에 설치되어 있다.
작업자는, 수동밸브(445)에 의해 압축공기배관(444)의 유로를 개폐할 수 있다. 또한, 작업자는, 레귤레이터(446)에 의해 압축공기배관(444)의 2차압(레귤레이터(446)보다 하류측의 압력)을 조정할 수 있고, 압력계(447)에 의해 2차압을 확인할 수 있다.
누액 감지부(424)는, 바트(432) 내부에 배치된 누액 감지센서(448)와, 누액 감지센서(448)에 접속된 누액감지 앰플리파이어(Amplifier,449)를 포함하고 있다. 누액 감지센서(448)는, 바트(432)의 바닥부에 간격을 두고 배치된 한쌍의 전극(448A,448B)을 포함하고 있다. 통상, 전극 448A와 전극 448B 사이는 절연되어 있지만, 바트(432) 내부에 배치된 수용기로부터 액체가 누출한 경우, 전극 448A와 전극 448B 사이는 도통한다.
누액감지 앰플리파이어(449)는, 전극 448A와 전극 448B 사이의 도통의 유무를, 온/오프신호로서 미량성분관리 컨트롤러(169)에 출력한다. 이에 의해, 미량성분관리 컨트롤러(169)는, 바트(432) 내부에 액체가 누출한 것을 감지할 수 있다. 마찬가지로, 순수 배관(327,356,365)에 의해 공급되는 순수나, 샘플링관(322,323)에 의해 샘플링되는 도금액 등이 소정의 유로로부터 누출되면, 그들 순수나 도금액 등은 바트(432) 내부에 받아진다. 이와 같은 경우도, 누액 감지센서(448)에 의해 누액이 감지된다.
바트(432)의 바닥부에는 누출액 배출관(450)이 접속되어 있다. 누출액 배출관(450)은, 미량성분 관리부 인클로져(420)의 바닥부를 관통하여 설치되어 있다.
배액부(419)는, 누출액 배출관(450)에 개재된 수동밸브(451), 및 배출관(414)에 개재된 수동밸브(452)를 포함하고 있다. 수동밸브(451,452)는, 미량성분 관리부 인클로져(420) 밖에 설치되어 있다. 작업자는, 수동밸브(451)를 개방함으로써, 바트(432) 내부에 누출된 액체를 뽑아낼 수 있다. 또한, 작업자는, 밸브(414V)가 개방된 상태에서 수동밸브(452)를 개방함으로써, 가압/감압탱크(412) 에 수용된 액체를 뽑아 낼 수 있다(도 31 참조).
도 34는, 미량성분 관리부(3)의 제어계통의 구성을 나타내는 블록도이다. 미량성분관리 컨트롤러(169)는 미량성분 관리부(3) 전체를 제어한다. 미량성분관리 컨트롤러(169)의 하드웨어는, 중앙연산처리장치(CPU; Central Processing Unit)(169C)와, 반도체 메모리 및 자성체 메모리를 포함하는 기억장치(169M)와, RS-232C 규격의 시리얼 포트(470)와, RS-485 규격의 시리얼 포트(471)와, 복수의 프린트기판(169P)을 구비하고 있다. 자성체 메모리는, 예컨대, 하드디스크 드라이브(HDD)에 구비된 하드디스크(HD)나, 플렉시블디스크 드라이브(FDD)에 착탈되는 플렉시블디스크(FD)로 할 수 있다.
미량성분관리 컨트롤러(169)에서 사용되는 소프트웨어는, 오퍼레이팅 시스템과, 적어도 일부가 고급언어로 기술된 어플리케이션 프로그램을 포함하고 있고, 이들 프로그램은 기억장치(169M)에 저장되어 있다. 어플리케이션 프로그램은, 예컨대, 도금액의 미량성분의 분석 등을 실행하기 위한 것(레서피)을 포함한다.
미량성분관리 컨트롤러(169)에 접속된 키보드(171)로부터는, CVS(CPVS)분석, 적정분석, 분석컵(336)의 세정에 관한 파라메터를 입력할 수 있다.
미량성분관리 컨트롤러(169)는, RS-232C 규격의 시리얼 포트(470)를 통해, 웨이퍼 처리부(1)(시스템 컨트롤러(155)) 및 공장전체를 상위(上位)의 컴퓨터로 집중 관리하는 CIM(Computer lntegrated Manufacturing) 시스템에 케이블 접속되어 있다. 더욱이, 미량성분 관리부(3)가 다른 웨이퍼 처리부에 구비된 도금처리부(12S)에 접속되어 있는 경우(도 25 참조), 미량성분관리 컨트롤러(169) 는, RS-232C 규격의 시리얼 포트(470)를 통해, 해당하는 다른 웨이퍼 처리부(다른 도금장치)의 시스템 컨트롤러에 케이블 접속되어 있다.
미량성분관리 컨트롤러(169)에는, 전원조작회로(461) 및 무정전전원(462)을 통해 전력이 공급되게 되어 있다. 전원조작회로(461)에는, 메인 스위치(Main Switch)(463), 비상정지(EMO; Emergency Open) 스위치(464), 및 인터로크(Interlock)회로(465)가 접속되어 있다. 통상은, 미량성분 관리부(3)의 전원은, 메인 스위치(463)에 의해 온/오프되지만, 비상시에는, 비상정지스위치(464)에 의해 차단될 수 있다. 또한, 일정한 경우에 인터로크회로(465)로부터 출력되는 전원차단 요구신호가, 전원조작회로(461)에 입력되는 것에 의해서도, 미량성분 관리부(3)의 전원이 차단된다.
무정전전원(462)은, 전원조작회로(461)를 사이에 둔 전력 공급이 정지된 경우에도, 일정시간, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 전력을 공급할 수 있다. 이에 따라, 비상정지스위치(464) 등에 의해 전원이 차단된 경우에도, 미량성분관리 컨트롤러(169)는 기억장치(169M)의 자성체 메모리에 데이터를 보존할 수 있다.
배기압 센서(436,437)나 누액 감지센서(448)의 출력신호는, 인터로크회로(465) 및 시리얼/패러럴 변환기(174)를 통해, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 입력된다. 또한, 순수원(純水元) 밸브인 에어벨브(439V)(도 33 참조)의 개폐신호는, 미량성분관리 컨트롤러(169)로부터 시리얼/패러럴 변환기(174)를 통해 인터로크회로(465)에 입력되고, 인터로크회로(465)에 의해 에어벨브(439V) 개폐용의 전자밸브(469)가 제어되게 되어 있다.
인터로크회로(465)는, 특정한 센서로부터의 신호를 병렬적으로 집어넣을 수 있다. 그리고, 이들 센서로부터 장치가 위험한 상태인 것을 의미하는 신호가 입력되면, 인터로크회로(465)는, 릴레이회로를 사용하여 그 위험의 원인을 제거하도록 제어한다. 즉, 이와 같은 제어는, 미량성분관리 컨트롤러(169)를 경유하지 않고, 인터로크회로(465)에 의해 직접 이루어진다.
예컨대, 누액감지 앰플리파이어(449)로부터 누액이 감지된 것을 나타내는 신호(온 신호)가 입력되면, 순수의 누출이 누액의 원인이 되고 있을 가능성이 있기 때문에, 인터로크회로(465)는 순수원 밸브(에어벨브(439V))를 닫도록 제어한다. 또한, 배기압 센서 436 또는 배기압 센서 437로부터, 배기압이 이상한 것을 나타내는 신호가 인터로크회로(465)에 입력되면, 인터로크회로(465)로부터 전원조작회로(461)로 전원차단 요구신호가 출력되어 전원이 차단된다.
회전전극(308)을 회전시키기 위한 모터(316)는, 시리얼/패러럴 변환기(174) 및 모터 컨트롤러(466)를 통해, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 제어되게 되어 있다. 모터 컨트롤러(466)에는, 회전수 표시기(467) 및 회전수 설정 볼륨(468)이 접속되어 있다. 모터(316)는, 미량성분관리 컨트롤러(169)로부터의 신호에 의해 온/오프된다. 모터 컨트롤러(466)에 이상이 발생한 경우에는, 모터 컨트롤러(466)로부터 미량성분관리 컨트롤러(169)로 경보가 출력된다.
미량성분관리 컨트롤러(169)와, 시린지 펌프(173)(대용량 시린지 펌프(340A), 소용량 시린지 펌프(340B), 시린지 펌프(346,363,364,386∼390)의 컨트롤러는, RS-485 포트(471)를 통해 시리얼 접속되어 있다. 즉, 1개의 시리얼버스 로 복수의 시린지 펌프가 제어되게 되어 있다.
도금액의 분석, 및 분석결과에 기초하여 보충액의 도금액으로의 보충은, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 자동적으로 행해진다. 이하에, 도금처리부(12) 내부의 도금액을 분석하는 경우를 예로, 분석부(320)에 의한 분석순서를 설명한다. 이 실시형태에서는, 억제제, 촉진제, 및 염소의 차례로 분석되지만, 미량성분 관리부(3)는, 억제제의 분석, 촉진제의 분석, 및 염소의 분석 중 1이상의 분석을 임의의 차례로 행할 수 있다. 촉진제 및 억제제의 분석은 CPVS분석에 의해 행하는 것으로 한다.
우선, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해, 밸브(322V)가 개방되고, 분석부(320) 내부의 다른 모든 밸브가 닫힌 상태로 된다(도 27 참조). 그리고, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해, 가압/감압부(302)가 제어되어 샘플링 용기(305) 내부가 감압상태(대기압보다 낮은 상태)로 된다. 도금액 수용조(55) 내부는 대기압으로 되어 있기 때문에, 도금액 수용조(55) 내부의 도금액은 압력차에 따라서 샘플링 용기(305) 내부로 송액(샘플링)된다.
도금액의 송액에 따라, 샘플링 용기(305) 내부의 도금액의 액면이 상승하여 액면센서 307B 또는 액면센서 307A가 배치되어 있는 레벨에 도달하면, 미량성분관리 컨트롤러(169)는 밸브(322V)를 닫도록 제어하여, 샘플링 용기(305) 내부로의 도금액의 송액이 멈추어진다. 샘플링 용기(305) 내부에서의 샘플링관(322,323), 순수 배관(327), 표준도금액 이송관(304), 및 급배기관(329)의 선단은, 액면센서(307A)보다 높은 높이위치에 있으므로 도금액에 잠기지 않는다.
이어서, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 가압/감압부(302)가 제어되어, 샘플링 용기(305) 내부의 압력이 가압상태(대기압보다 높은 상태)로 된다. 그 후, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 밸브(322V)가 열린다. 샘플링 용기(305) 내부의 압력은 도금액 수용조(55) 내부의 압력보다 높기 때문에, 샘플링관(322) 내부에 체류하고 있는 도금액은 도금액 수용조(55)로 되돌려진다.
이 때, 샘플링 용기(305) 내부에서의 샘플링관(322)의 선단은 도금액에 잠겨 있지 않기 때문에, 샘플링 용기(305) 내부에 샘플링된 도금액은 샘플링관(322)을 통해 송액되는 경우는 없다. 적당한 시간, 이와 같은 조작이 계속되는 것에 따라, 샘플링관(322) 내부에는 도금액이 존재하지 않은 상태가 된다.
이에 의해, 다음에 도금액을 샘플링하여 분석할 때는, 샘플링관(322,323) 내부에는 전회(前回) 분석을 행한 때의 도금액은 존재하고 있지 않으므로, 도금액 수용조 55 또는 도금액 수용조 55S로부터 송액된 도금액을 그대로 분석할 수 있다. 즉, 이와 같은 분석부(320)(도금장치(10))는, 종래의 도금장치와 같이 최초에 샘플링된 일정량의 도금액을 폐기할 필요가 없기 때문에, 폐기하는 도금액의 양을 적게 할 수 있다.
그 후, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 밸브(322V)가 닫혀지고, 가압/감압부(302)에 의한 샘플링 용기(305) 내부의 가압동작이 정지된다. 더욱이, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 밸브(328V,329V)가 열려서, 샘플링 용기(305) 내부가 대기압으로 된다.
다음, 샘플링 용기(305)에 수용된 도금액(이하, 「대상 도금액」이라 한다) 의 억제제 분석이 개시된다. 우선, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해, 시약공급부(313)의 시린지 펌프(388)가 제어되어, 100ml의 베이스액이 분석컵(336)으로 이송된다. 이어서, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 모터 컨트롤러(466)가 제어되어, 회전전극(308)이 2500rpm으로 회전된다.
또한, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의하여 포텐쇼스타트(172)가 제어되어, 작용전극으로서의 회전전극(308)과 참조전극(310) 사이의 전압이, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 지정되는 소인전압과 일치하도록, 대극(309)과 회전전극(308) 사이에 흐르는 전류가 제어된다. 소인전압은, 소정의 전위폭으로 스텝(Step)적으로 주기변화하게 된다.
이에 의해, 회전전극(308)에 대한 동 도금 및 이 동의 박리(스트리핑)가 주기적으로 생긴다. 회전전극(308)에 도금된 동이 박리될 때 회전전극(308)에 흐르는 전류의 누계량(스트리핑 전기량)은, 도금액 중의 촉진제 또는 억제제의 농도와 상관이 있다. 이 때문에, 회전전극(308)에 흐르는 전류를 모니터함으로써, 촉진제 또는 억제제의 농도를 구할 수 있다.
소인(소인전압을 1주기분 변화시키는 것)은 5회 행해진다. 이에 의해, 스트리핑 전기량은 안정된다. 5회째 소인시의 스트리핑 전기량(AR)이 기억장치(169M)에 기억된다. 스트리핑 전기량(AR)은, 베이스액, 즉, 촉진제 및 억제제를 포함하지 않은 도금액에 대한 스트리핑 전기량을 나타낸다.
이어서, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해, 소용량시린지 펌프(340B)가 제어되어, 150㎕의 대상 도금액이 분석컵(336)으로 이송되고, 베이스액에 첨가된다. 스트리핑 전기량은, 억제제를 포함하는 대상 도금액이 첨가됨에 따라서 작아지게 된다.
그리고, 재차 포텐쇼스타트(172)에 소인전압이 주어지고, 2회째 소인시의 스트리핑 전기량(AR1)이 기억장치(169M)에 기억된다. 마찬가지로, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해, 대상 도금액의 이송 및 스트리핑 전기량(ARn, n=1,2,3···)의 측정 및 기억이, ARn/AR < 0.3으로 될 때까지 되풀이된다. 이 때, 억제제 농도의 상승이 느린 경우, 즉, ARn/AR의 하락이 느린 경우에는, 1회에 첨가하는 대상 도금액의 양을 150㎕보다 많게 하여도 된다.
다음, 기억장치(169M)에 저장된 프로그램이 실행되고, ARn/AR=0.5 부근의 데이터에 근거한 직선 근사에 의해, ARn/AR=0.5로 되는 대상 도금액의 첨가량(적하량)(Vend)가 요구된다. 그리고, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 연산에 의해, 대상 도금액의 억제제 농도(Cleveler)가 CF(VA+Vend)/Vend로서 구해지고, 분석연월일 및 분석시간과 관련지워져 기억장치(169M)에 기억된다.
여기서, VA는 베이스액의 부피이고, CF(캘리브레이션 팩터)는, 표준도금액 수용기(303)(도 27 참조)에 수용된 표준도금액을 실제로 분석하여 상기 억제제 농도(Cleveler)를 구하는 식에 따라서 얻어진 실측치와, 표준도금액의 억제제 농도와의 차이를 보정하기 위한 계수이다.
스트리핑 전기량의 크기는, 억제제 농도 이외에 촉진제 농도에 의해서도 변 화한다. 상기의 방법에서는, 베이스액으로 대상 도금액을 희석함으로써, 촉진제에 의한 영향이 무시될 수 있는 상태로 함으로써, 억제제 농도가 정확하게 요구된다.
분석 종료 후, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 회전전극(308)의 회전이 정지되고, 밸브(344V)가 열리며, 가압/감압부(302)의 흡인에 의해 분석컵(336) 내부의 도금액이 배출된다. 배출된 도금액은, 배출관(344)을 통해 가압/감압탱크(412) 내부로 이송된다.
다음, 분석컵(336) 내부가 세정된다. 우선, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 밸브(356V)가 개방되어, 분석컵(336) 내부에 소정레벨(예컨대, 액면센서(331A)의 높이)까지 순수가 도입된다. 그리고, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 모터 컨트롤러(466)가 제어되어, 회전전극(308)(막대체(308a))이 소정시간 회전되고, 분석컵(336) 내부의 순수가 교반된다.
그 후, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 밸브(344V)가 개방되어, 가압/감압부(302)의 흡인에 의해 분석컵(336) 내부의 순수가 배출된다. 배출된 순수는, 배출관(344)을 통해 가압/감압탱크(412) 내부로 이송된다. 마찬가지로, 분석컵(336)으로의 순수 도입, 및 순수의 교반 및 배출이 2회 되풀이되고, 분석컵(336)의 세정이 종료된다.
이어서, 촉진제의 분석이 개시된다. 우선, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 시약공급부(313)의 시린지 펌프(388)가 제어되어, 100㎖의 베이스액이 분석컵(336)으로 이송된다. 이어서, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 모터 컨트롤러(466)가 제어되어, 회전전극(308)이 2500rpm으로 회전된다.
또한, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 포텐쇼스타트(172)가 제어되어, 작용전극으로서의 회전전극(308)과 참조전극(310) 사이의 전압이, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 지정되는 소인전압과 일치하도록, 대극(309)과 회전전극(308) 사이에 흐르는 전류가 제어된다. 소인전압은 소정의 전위폭으로 스텝적으로 주기적으로 변화하게 되고, 스트리핑 전기량이 안정될 때까지 소인이 되풀이된다. 이에 의해, 회전전극(308)의 표면상태가 안정된다. 그리고, 회전전극(308)의 회전이 정지된 후, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 가압/감압부(302) 및 밸브(344V)가 제어되어, 분석컵(336) 내부의 베이스액이 뽑아내어진다.
다음, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 시약공급부(313)의 시린지 펌프(388,387)가 제어되어, 95㎖의 베이스액 및 5㎖의 억제제가 분석컵(336)으로 이송된다. 그리고, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 모터 컨트롤러(466)가 제어되어, 회전전극(308)이, 예컨대, 2500rpm으로 회전된다.
이어서, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 소정 전위로의 소인이 5회 행해진다. 이에 의해, 스트리핑 전기량은 안정된다. 5회째 소인시의 스트리핑 전기량(ARi)이 기억장치(169M)에 기억된다. 회전전극(308)의 회전이 정지된 후, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 가압/감압부(302) 및 밸브(344V)가 제어되어, 분석컵(336) 내부의 억제제가 첨가되고 베이스액이 뽑아내어진다.
다음, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 샘플링부(319)의 대용량 시린지 펌프(340A) 및 시약공급부(313)의 시린지 펌프(387)가 제어되어, 95ml의 대상 도금액 및 5ml의 억제제가 분석컵(336)으로 이송된다. 그리고, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 모터 컨트롤러(466)가 제어되어, 회전전극(308)이, 예컨대, 2500rpm으로 회전된다.
이어서, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 소정 전위에서의 소인이 5회 행해진다. 이에 의해, 스트리핑 전기량은 안정된다. 5회째 소인시의 스트리핑 전기량(ARs)이 기억장치(169M)에 기억된다.
이어서, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 시린지 펌프(386)가 제어되어, 100㎛의 촉진제가 분석컵(336)으로 이송되어, 대상 도금액에 첨가된다. 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 소정 전위에서의 소인이 5회 행해진다. 이에 의해, 스트리핑 전기량은 안정된다. 5회째 소인시의 스트리핑 전기량(AR1)이 기억장치(169M)에 기억된다.
더욱이, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 시린지 펌프(386)가 제어되어, 100㎛의 촉진제가 분석컵(336)으로 이송되어, 대상 도금액에 첨가된다. 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 소정 전위로의 소인이 5회 행해진다. 이에 의해, 스트리핑 전기량은 안정된다. 5회째 소인시의 스트리핑 전기량(AR2)이, 기억장치(169M)에 기억된다.
다음, 기억장치(169M)에 저장된 프로그램이 실행되어, 미량성분관리 콘트롤러(169)의 연산에 의해 대상 도금액의 촉진제 농도 Cx가 (ARs-ARi)/(AR2-ARs)로서 구해지고, 분석 연월일 및 분석시간과 관련지어져 기억장치(169M)에 기억된다. 스트리핑 전기량의 크기는, 촉진제 농도 이외에 억제제 농도에 의해서도 변화된다. 상기 방법에서는, 억제제를 베이스액 및 대상 도금액에 첨가함으로써, 억제제 농도를 충분히 높게 하여 억제제에 의한 영향이 포화된 상태로 함으로써, 촉진제 농도가 정확하게 구해진다.
측정이 정상적으로 행해진 경우, 스트리핑 전기량(ARs, AR1, AR2)은, 측정시의 촉진제 농도와 선형(linear)의 관계가 되기 때문에, 이를 확인함으로써, 측정이 정상으로 행해졌는가 여부를 판단하도록 하여도 좋다.
분석 종료 후, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 회전전극(308)의 회전이 정지되고, 밸브(344V)가 열려서, 가압/감압부(302)의 흡인에 의해 분석컵(336) 내부의 도금액이 배출된다.
다음, 분석컵(336) 내부가 세정된다. 우선, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 밸브(356V)가 열려서 분석컵(336) 내부에 소정 레벨(예컨대, 액면센서(331A)의 높이)까지 순수가 도입된다. 그리고, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 모터 컨트롤러(466)가 제어되어, 회전전극(308)(막대체(308a))이 소정시간 회전되고, 분석컵(336) 내부의 순수가 교반된다.
그 후, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 밸브(344V)가 열리고, 가압/감압부(302)의 흡인에 의해 분석컵(336) 내부의 순수가 배출된다. 마찬가지로, 분석컵(336)으로의 순수의 도입, 및 순수의 교반 및 배출이 2회 되풀이되어, 분석컵(336)의 세정이 종료된다.
다음, 염소의 적정분석이 행해진다. 우선, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 샘플링부(319)의 대용량 시린지 펌프(330A)가 제어되어, 100ml의 대상 도금액이 분석컵(336)으로 이송된다. 이어서, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 모터 컨트롤러(466)가 제어되어, 회전전극(308)(막대체(308a))이 회전되고, 분석컵(336)에 수용된 대상 도금액이 교반된다.
이 상태에서, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 시약공급부(313) 시린지 펌프(389)가 제어되고, 분석컵(336) 내부에 0.01N의 질산은 수용액이 0.2ml 적하되며, 적하 후의 참조전극(310)과 은염화은 전극(311)과의 전위차가 기억장치(169M)에 기억된다. 마찬가지로, 질산은 수용액의 적하와 전위차의 기억이, 미리 정해진 회수에 도달할 때까지 되풀이된다.
도 35는, 질산은 수용액의 적하량과, 참조전극(310)과 은염화은 전극(311)과의 전위차의 관계를 나타내는 도면이다. 이 도면은, 분석중, 미량성분 관리부 인클로져(420)에 구비된 디스플레이(170)(도 32 참조)에 표시시킬 수 있다. 이에 의해, 작업자는 분석의 진행상황을 확인할 수 있다.
기억장치(169M)에 저장된 프로그램이 실행되고, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 연산에 의해, 1회의 질산은 수용액의 적하 전후에서의 참조전극(310)과 은염화은 전극(311)과의 전위차의 변화량이 최대가 되는 점(당량점)(Eq)이 구해지고, 더욱이, 당량점(Eq)에 도달하기까지의 질산은 수용액의 총적하량(DT)가 구해진다. 그리고, 대상 도금액의 염소농도가, 총적하량 DT(ml) ×7.09와 동일한 염화물 이온농 도(mg/l)로서 구해지고, 분석 연월일 및 분석시간과 관련지어져 기억장치(169M)에 기억된다.
이어서, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 회전전극(308)(막대체(308a))의 회전이 정지되고, 밸브(344V)가 열려서, 가압/감압부(302)의 흡인에 의해 분석컵(336) 내부의 도금액이 배출된다. 이 상태에서, 분석컵(336) 내부에는, 염소의 적정분석에 의해 생긴 염화은의 침전물이 존재하고 있다. 그 후, 분석컵(336) 내부의 세정이 실시된다.
우선, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 상하기구(326)(도 28참조)가 제어되어, 은염화은 전극(311)이 상승되고 분석컵(336) 밖으로 퇴피된다. 다음, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 시약공급부(313) 시린지 펌프(390)가 제어되어, 100ml의 티오황산나트륨 수용액이 분석컵(336)으로 이송된다.
이어서, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 모터 컨트롤러(466)가 제어되어, 회전전극(308)(막대체(308a))가 소정시간 회전되고, 분석컵(336) 내부의 티오황산나트륨 수용액이 교반된다. 이에 의해, 분석컵(336) 내부의 염화은은 용해된다. 은염화은 전극(311)은 분석컵(336)의 위쪽으로 퇴피되어 있기 때문에, 티오황산나트륨 수용액에 용해하는 경우는 없다.
그 후, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 밸브(344V)가 열리고, 가압/감압부(302)의 흡인에 의해 분석컵(336) 내부의 티오황산나트륨 수용액이 배출된다. 배출된 티오황산나트륨 수용액은, 배출관(344)을 통해 가압/감압탱크(412) 내부로 이송된다.
다음, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 상하기구(326)가 제어되어, 은염화은 전극(311)이 하강되고 분석컵(336) 내부에 배치된다. 이어서, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 밸브(356V)가 열리고, 분석컵(336) 내부에 소정의 레벨(예컨대, 액면센서(331A)의 높이)까지 순수가 도입된다. 그리고, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 모터 컨트롤러(466)가 제어되어, 회전전극(308)(막대체(308a))가 소정시간 회전되고, 분석컵(336) 내부의 순수가 교반된다. 그 후, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 밸브(344V)가 열려서, 가압/감압부(302)의 흡인에 의해 분석컵(336) 내부의 순수가 배출된다.
마찬가지로 하여, 분석컵(336)으로의 순수의 도입, 및 순수의 교반 및 배출이 2회 더 되풀이되고, 분석컵(336)의 세정이 종료한다.
다음, 샘플링 용기(305)(도 27참조) 내부의 세정이 행해진다. 우선, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 밸브(334V)가 열리고, 가압/감압부(302)의 흡인에 의해 샘플링 용기(305) 내부의 도금액이 배출된다. 그리고, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 밸브(327V)가 열리고, 샘플링 용기(305) 내부에 소정의 레벨(예컨대, 액면센서(307A)의 높이)까지 순수가 도입된다.
그 후, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 밸브(334V)가 열리고, 가압/감압부(302)의 흡인에 의해 샘플링 용기(305) 내부의 순수가 배출된다. 이것으로서, 샘플링 용기(305)의 세정이 종료된다.
다른 도금처리부(12S)에서 사용되고 있는 도금액을 분석하는 경우에는, 밸브 322V를 닫고 밸브 323V를 개폐하여, 샘플링관(323)을 통해 도금액 수용조(55S) 내 부의 도금액을 샘플링하며, 상기의 방법과 같은 방법에 의해 분석할 수 있다. 이와 같이, 밸브(322V,323V)의 개폐에 의해 샘플링관(322,323)을 선택하여, 도금처리부(12,12S) 중 어느 것의 도금액을 샘플링할 수 있다.
그 때, 도금처리부 12 또는 도금처리부 12S의 도금액의 분석이 끝났을 때에는, 샘플링 용기(305) 내부 및 분석컵(336) 내부에는 도금액이 존재하지 않은 상태로 되어 있기 때문에, 서로의 도금처리부 12,12S의 도금액이 섞이는 경우도 없다. 따라서, 도금액의 정확한 정량분석을 할 수 있다.
키보드(171)를 사이에 둔 작업자의 지지(支持)에 응답하여, 미량성분관리 컨트롤러(169)는, 기억장치(169M)에 기억에 기억된 촉진제 농도, 억제제 농도, 및 염소농도 중 임의의 것을, 표 또는 그래프 형으로 시계열(時系列)로 디스플레이(170)에 표시시킬 수 있다. 이에 의해, 작업자는, 이들 미량성분이 소비되는 속도를 어림할 수 있다. 그리고, 이들 미량성분이 소정의 농도 이하가 된 경우, 해당 미량성분을 도금액에 곧 보충할 수 있도록 보충액을 준비할 수 있다.
다음, 보충부(321)에 의해, 도금처리부(12) 내부의 도금액에 관해서, 촉진제, 억제제, 및 염소의 농도를 조정하는 순서를 설명한다.
우선, 기억장치(169M)에 저장된 프로그램이 실행되어, 신호선(L13)(시리얼 라인)을 통해, 시스템 컨트롤러(155)로부터 도금처리부(12) 내부의 도금액의 총량에 관한 정보가 취득된다. 시스템 컨트롤러(155)는, 초음파식 레벨계(72)의 출력신호에 근거한 도금액 수용조(55) 내부 도금액의 액면높이, 및 도금컵(56a∼56d)의 용적에 관한 정보 등으로부터, 도금처리부(12) 내부의 도금액의 총량을 구할 수 있 다(도 7 참조).
그리고, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 연산에 의해, 기억장치(169M)에 기억된 도금액의 촉진제 농도, 억제제 농도, 및 염소농도의 데이터, 및 도금처리부(12) 내부의 도금액의 총량에 관한 데이터로부터, 도금처리부(12) 내부의 도금액이, 촉진제, 억제제, 및 염소에 관하여, 소정의 농도가 되도록 첨가해야 되는 촉진제 보충액, 억제제 보충액, 및 염소 보충액의 양이 구해져 기억장치(169M)에 기억된다.
다음, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 밸브(324V)가 열리고, 보충부(321) 내부의 다른 모든 밸브가 닫혀진다. 그리고, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 가압/감압부(302)가 제어되어, 조합용기(335) 내부가 배기되어 감압상태로 된다. 도금액 수용조(55) 내부는 대기압으로 되어 있기 때문에, 도금액은 압력차에 따라서 보충관(324)을 통해 조합용기(335) 내부로 송액(채취)된다.
도금액의 송액에 따라 조합용기(335) 내부 도금액의 액면이 상승하여, 소정의 레벨(예컨대, 액면센서(338A)가 배치되어 있는 레벨)에 도달하면, 미량성분관리 컨트롤러(169)는 밸브(324V)가 닫히도록 제어한다. 이에 의해, 조합용기(335) 내부로의 도금액의 송액이 멈추어진다. 조합용기(335) 내부에서의 급배기관(339), 염소 보충액 이송관(345B), 촉진제 보충액 이송관(361), 억제제 보충액 이송관(362), 및 순수 배관(365)의 단부(端部)는 액면센서(338A)보다 높은 높이위치에 있으므로 도금액에 잠기지 않는다. 그 후, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 밸브(339V1,341V)가 개방되어, 조합용기(335) 내부가 대기압으로 된다.
다음, 미량성분관리 컨트롤러(169)는, 시린지 펌프(363,364,346)를 제어하여, 촉진제 보충액, 억제제 보충액, 및 염소 보충액을, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 요구된 보충량만큼 조합용기(335)로 공급한다. 촉진제 농도, 억제제 농도, 및 염소농도 중, 소정 농도(농도범위)로부터 벗어나 있지 않은 것이 있는 경우에는, 그들 미량성분에 관해서, 보충액이 조합용기(335) 내부로는 공급되지 않는다.
이어서, 미량성분관리 컨트롤러(169)에 의해 가압/감압부(302)가 제어되어, 조합용기(335) 내부가 가압되고, 밸브(324V)가 열린다. 이 때, 조합용기(335) 내부의 압력은 도금액 수용조(55) 내부의 압력보다 높기 때문에, 조합용기(335) 내부 및 보충관(324) 내부의 도금액은 도금액 수용조(55)로 송액된다. 보충관(324)은 조합용기(335)의 바닥부 근방까지 연장되게 설치되어 있기 때문에, 조합용기(335) 내부의 대부분의 도금액을 도금액 수용조(55)에 송액할 수 있다. 송액은, 보충관(324) 내부의 도금액도 도금액 수용조(55)에 송액되도록 충분한 시간 행해진다.
이 때, 조합용기(335) 내부에 도금액이 남아 있으면, 정확히 소요량의 촉진제 보충액, 억제제 보충액, 및 염소 보충액이 도금액 수용조(55) 내부의 도금액으로 보충되지는 않는다. 왜냐하면, 보충된 촉진제 보충액, 억제제 보충액, 및 염소 보충액은 조합용기(335) 내부에 남아 있는 도금액 중에도 존재하여, 도금액 수용조(55)에 보충된 촉진제 보충액, 억제제 보충액, 및 염소 보충액의 양은 소요량보다 적기때문이다. 따라서, 이와 같은 경우, 도금처리부(12) 내부의 도금액은, 촉진제, 억제제, 및 염소에 관하여 소정의 농도로는 되지 않는다.
그래서, 더욱이 도금액 수용조(55)로부터 조합용기(335) 내부로 도금액을 송액하고, 조합용기(335) 내부의 도금액을 도금액 수용조(55)로 송액한다. 이와 같은 조작에 의해, 최초에 조합용기(335) 내부에 남은 도금액 중에 포함되어 있는 촉진제 보충액, 억제제 보충액, 및 염소 보충액의 대부분을 도금액 수용조(55)로 송액할 수 있다. 필요에 따라, 더욱이 도금액을 도금액 수용조(55)로부터 조합용기(335)에 송액하고, 조합용기(335)로부터 도금액 수용조(55)에 송액하는 조작을 되풀이하여도 된다.
이렇게 하여, 실질적으로 소요량의 촉진제 보충액, 억제제 보충액, 및 염소 보충액을 도금처리부(12) 내부의 도금액에 보충할 수 있다. 도금액 수용조(55)로의 도금액의 최후 송액이 끝난 후에는, 보충관(324) 내부에 도금액이 남지 않도록 한다.
조합용기(335)로부터 도금액 수용조(55)로의 도금액의 송액이 끝나면, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 밸브 324V가 닫혀지고 밸브 339V1,341V가 개방되어 조합용기(335) 내부가 대기압으로 된다. 이상에서, 도금처리부(12) 내부의 도금액으로의, 촉진제 보충액, 억제제 보충액, 및 염소 보충액의 보충이 종료된다.
다음, 조합용기(335) 내부가 세정된다. 우선, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 밸브(344V)가 열리고, 가압/감압부(302)의 흡인에 의해 조합용기(335) 내부의 도금액이 배출된다. 배출된 도금액은, 배출관(342)을 통해 가압/감압탱크(412) 내부로 이송된다. 이어서, 미량성분관리 컨트롤러(169)의 제어에 의해 밸브(342V)가 열리고, 가압/감압부(302)의 흡인에 의해 조합용기(335) 내부의 순수가 배출된다.
다른 도금처리부(12S)에서 사용되고 있는 도금액에, 촉진제 보충액, 억제제 보충액, 및 염소 보충액을 보충할 때는, 보충관(324) 및 밸브(324V)를 각각 보충관(325) 및 스톱밸브(325B)로 치환하여 동일한 조작을 하면 된다. 이와 같이, 밸브(324V,325V)의 개폐에 의해 보충관(324,325)을 선택하고, 도금처리부(12,12S) 중 어느 것의 도금액에 촉진제 보충액, 억제제 보충액, 및 염소 보충액을 보충할 수 있다.
이 때, 도금처리부 12 또는 도금처리부 12S로의 촉진제 보충액, 억제제 보충액, 및 염소 보충액의 보충이 끝난 때에는, 조합용기(335) 내부에 도금액이 존재하지 않은 상태로 되어 있기 때문에, 도금처리부(12,12S)의 도금액이 서로 섞이는 경우도 없다.
이상과 같은 조작에 의해 도금액은 소정의 조성으로 유지된다. 이와 같은 도금액을 사용하여, 도금처리부(12,12S)에 의해 반도체 웨이퍼 상의 미세한 구멍(예컨대, 비어홀(Beer Hole))이나 홈(Trench)을 매립하여 양호하게 동 도금할 수 있다.
촉진제 보충액, 억제제 보충액, 및 염소 보충액은, 도금액 수용조(55,55S)에 송액되기 전에, 조합용기(335)에서 예비적으로 도금액과 혼합된다. 따라서, 제1 또는 제2보충액이 도금액에 용해(분산)하기 어려운 경우라도, 도금처리부(12,12S) 내부의 도금액에 대하여 단시간에 용해(분산)시킬 수 있다.
조합용기(335)와 촉진제 수용기(371)(버퍼컵(376)), 억제제 수용기(372)(버퍼컵(371)), 및 염소 보충액 수용기(337)(버퍼컵(343))는, 공통의 미량성분 관리부 인클로져(420) 내부에 근접되게 배치되어 있다. 이 때문에, 촉진제 보충액 이송관(361), 억제제 보충액 이송관(362), 및 염소 보충액 이송관(345B)의 길이를 짧게 할 수 있다.
이 때문에, 촉진제 보충액, 억제제 보충액, 및 염소 보충액의 보충량이 적은경우에도, 시린지 펌프(363,364,346)에 의한 촉진제 보충액, 억제제 보충액, 및 염소 보충액의 송액량의 정밀도를 높게 할 수 있다. 근접되게 배치된 조합용기(335)와 보충부(321) 사이에서는 온도차는 거의 생기지 않기 때문에, 촉진제 보충액 이송관(361), 억제제 보충액 이송관(362), 및 염소 보충액 이송관(345B) 및 그들 내부의 촉진제 보충액, 억제제 보충액, 및 염소 보충액의 열팽창/수축에 의해 보충량의 정밀도가 나쁘게 되는 경우도 없다.
본 발명에 관한 일 실시형태의 설명은 이상과 같지만, 본 발명은 다른 형태로도 실시할 수 있다. 예컨대, 촉진제 및/또는 억제제는 CVS분석에 의해서도 좋다. 이 경우, CPVS분석과는 달리, 회전전극(308)(작용전극)과 참조전극(310) 사이에 인가되는 전압은 연속적으로 변화된다.
도 36은, CVS분석에서의 회전전극(308)과 참조전극(310) 사이의 전압과, 대극(309)과 작용전극(310) 사이에 흐르는 전류와의 관계를 나타내는 도면이다. 횡축은 참조전극(310)을 기준으로 할 때의 회전전극(308)의 전위를 나타내고 있고, 세로축은 회전전극(308)에 흐르는 전류를 회전전극(308)으로부터 흘러나가는 방향을 +로 하여 나타내고 있다.
도 36에는, 소인전압을 1주기만큼 변화시킬 때의 특성이 도시되어 있다. 소인전압은, 0.5V 부근을 출발점으로 하여, 1.6V 부근까지 높아진 후 -0.2V 부근까지 내려오고, 출발점까지 다시 올려지고 있다. 소인전압은 100mV/sec 정도이다.
전압이 마이너스(minus)인 영역(도 36에 ①로 나타낸다)에서는, 전압이 작게될 수록 전류가 작게(부의 값)되어 있다. 이 영역에서는, 회전전극(308)에 대한 동 도금이 발생되고 있다. 한편, 전압이 0∼0.2V의 때(도 36에 ②로 나타낸다)는, 전류는 정측(正側)으로 돌출한 피크를 나타낸다. 이 영역에서는, 도금에 따른 동막이 회전전극(308)으로부터 박리하고 있으며, 이 때의 전류를 적분하여 얻어지는 스트리핑 전기량으로부터, 도금액 중의 촉진제 농도나 억제제 농도를 구할 수 있다.
장치의 구성으로서, 3개 이상의 웨이퍼 처리부에서 1개의 미량성분 관리부(3)를 공유하도록 하여도 된다. 이 경우에도, 샘플링관 및 보충관을 늘려서, 각 웨이퍼 처리부와 미량성분 관리부(3) 사이에서 선택적으로 송액할 수 있도록 하는 것만으로 좋으며, 공유하는 웨이퍼 처리부의 수에 의해 분석정밀도나 보충액 첨가량의 정밀도는 하등 영향을 받지 않는다.
분석부(320)나 보충부(321)의 구성을 변경함으로써, 분석하는 성분의 수나 보충하는 보충액 종류의 수 등도 임의로 설정할 수 있다. 즉, 촉진제, 억제제, 및 염소 이외의 미량성분도 정량분석하여, 부족분의 해당 미량성분을 웨이퍼 처리부에 보충하도록 하여도 된다.
본 발명의 실시형태에 관해서 상세히 설명하여 왔지만, 이들 본 발명의 기술적 내용을 밝히기 위해서 사용된 구체예에 지나지 않으며, 본 발명은 이들 구체예에 한정되어 해석되어서는 안되고, 본 발명의 사상 및 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.
본 출원은, 2002년 12월 19일에 일본 특허청에 제출된 특허출원2002-368581호에 대응하고 있으며, 본 출원의 전체 공개시에는 여기에 인용됨으로써 조립되어지는 것으로 한다.
상기한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 양호하게 도금할 수 있는 도금장치를 제공할 수 있다.
또, 조작이 용이한 도금장치를 제공할 수 있다.
또, 생산성이 높은 도금장치를 제공할 수 있다.
또, 양호하게 도금할 수 있는 도금방법을 제공할 수 있다.
또, 용이하게 도금할 수 있는 도금방법을 제공할 수 있다.
또, 생산성이 높은 도금방법을 제공할 수 있다.
Claims (19)
- 처리대상의 기판(基板)에 대하여 도금을 행하기 위한 도금장치에 있어서,처리대상의 기판을 수용할 수 있는 카세트를 재치하기 위한 카세트 스테이지와,처리대상의 기판에 접촉 가능한 캐소드(Cathode)전극을 구비하고 이 캐소드전극이 접촉된 해당 기판과 동시에 회전가능한 캐소드 링, 및 도금을 촉진하는 첨가제, 도금을 억제하는 첨가제, 및 염소를 미량성분으로서 함유하는 도금액을 수용할 수 있으며 내부에 애노드(Anode)전극이 배치된 도금컵을 구비한 도금처리유닛과,처리대상의 기판을 세정하기 위한 세정유닛과,상기 카세트 스테이지에 재치된 카세트, 상기 도금처리유닛, 및 상기 세정유닛 사이에서 처리대상의 기판을 반송하는 기판반송기구와,후처리 약액을 상기 세정유닛에 공급하기 위한 후처리 약액공급부와,상기 도금처리유닛에서 사용되는 도금액의 상기 도금을 촉진하는 첨가제, 도금을 억제하는 첨가제, 및 염소에 관해서 정량분석하기 위한 분석부를 구비한 미량성분 관리부에 있어서,이 미량성분 관리부를 제어하기 위한 미량성분관리 컨트롤러를 포함하고, 상기 분석부가 분석대상의 도금액을 수용할 수 있는 분석컵, 이 분석컵 내부에 분석용의 액상 시약을 공급하기 위한 복수의 시약공급노즐, 적정분석을 하기 위한 참조전극 및 은염화은전극, 및 CVS분석 또는 CPVS분석을 하기 위한 회전전극, 대극, 및 참조전극을 구비한 미량성분 관리부와,상기 도금처리유닛, 상기 세정유닛, 및 상기 기판반송기구를 포함하는 기판처리부가 내부에 수용된 인클로져와,장치 전체를 제어하는 시스템 컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
- 제1항에 있어서,상기 은염화은 전극을 상하로 움직여서, 상기 은염화은 전극을 상기 분석컵의 내부와 외부 사이에서 이동시키는 상하기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
- 제1항에 있어서,상기 분석컵의 바닥면에 배액구가 형성되어 있고,상기 분석컵의 바닥면에, 상기 배액구를 향하는 내리막 경사가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도금장치.
- 제1항에 있어서,상기 복수의 시약공급노즐 중, 적어도 1개가 개구지름 1mm 이하인 개구를 갖는 것을 특징으로 하는 도금장치.
- 제1항에 있어서,상기 분석부는, 도금액 및 분석에 사용하는 시약을 상기 도금컵에 공급하기 위한 복수의 시린지 펌프를 더 구비하며,이 시린지 펌프는 상기 미량성분관리 컨트롤러에 접속된 시리얼버스를 통해 제어되는 것을 특징으로 하는 도금장치.
- 제1항에 있어서,상기 분석부는, 분석에 사용하는 시약을 수용하는 시약 수용기와,거의 밀폐된 상태로 할 수 있는 버퍼컵과,이 버퍼컵 내부의 액체의 액면높이에 관한 정보를 얻을 수 있고, 상기 미량성분관리 컨트롤러에 접속된 액면센서와,상기 시약 수용기 내부의 바닥부 근방과 상기 버퍼컵 사이에 설치된 제1송액배관과,상기 버퍼컵 내부의 바닥부 근방과 상기 분석컵 사이에 설치된 제2송액배관과,상기 버퍼컵 내부를 배기하는 배기기구를 구비하고,상기 미량성분관리 컨트롤러는, 상기 액면센서의 출력신호에 기초하여 상기 버퍼컵 내부에서 상기 제2송액배관의 개구위치보다 높은 제1레벨의 높이위치에 액체가 존재하지 않는 것으로 판단된 것에 응답하여, 상기 버퍼컵 내부를 배기하도록 상기 배기기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
- 제6항에 있어서,상기 미량성분관리 컨트롤러에, 경보음 발생장치 및 디스플레이가 접속되어 있고,상기 액면센서는, 상기 제1레벨의 높이에서의 상기 버퍼컵 내부의 액체 유무를 감지하는 하한센서, 및 이 제1레벨보다 높은 위치에 있는 제2레벨의 높이에서의 상기 버퍼컵 내부의 액체 유무를 감지하는 상한센서를 포함하며,상기 미량성분관리 컨트롤러는, 상기 배기기구에 의해 소정시간 상기 버퍼컵 내부가 배기된 후, 상기 상한센서에 의해 상기 버퍼컵 내부의 상기 제2레벨에 액체가 감지되지 않은 경우에, 상기 경보음 발생장치에 경보음을 발생시키고, 상기 디스플레이에 상기 시약 수용기가 비어 있는 것을 표시시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
- 제1항에 있어서,상기 분석부는, 상기 분석컵에 근접하여 배치되어 거의 밀폐된 상태로 할 수 있는 샘플링 용기와,상기 기판처리부와 상기 샘플링 용기 사이에 설치된 샘플링관과,상기 샘플링 용기와 상기 분석컵 사이에 설치된 도금액 이송관과,상기 샘플링 용기에 연통되게 접속되어, 이 샘플링 용기 내부를 배기하는 배기기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 도금장치.
- 제8항에 있어서,상기 샘플링관은, 상기 샘플링 용기 내부의 상부에서 개구되어 있고,상기 미량성분 관리부는, 상기 샘플링 용기 내부에 급기하는 급기기구를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 도금장치.
- 제1항에 있어서,상기 미량성분관리 컨트롤러는, 기억장치를 구비하고 있고,상기 미량성분관리 컨트롤러에, 디스플레이 및 조작자가 정보를 입력하는 입력장치가 접속되어 있고,상기 미량성분관리 컨트롤러는, 상기 분석부에서 분석된 상기 도금을 억제하는 첨가제, 도금을 촉진하는 첨가제, 및 염소의 분석치를, 분석된 연월일 및 시간과 관련지어 상기 기억장치에 기억할 수 있고, 조작자의 상기 입력장치를 사이에 둔 지시에 응답하여, 상기 기억장치에 기억된 상기 도금을 억제하는 첨가제, 도금을 촉진하는 첨가제, 및 염소의 분석치를 상기 디스플레이에 시계열(時系列)로 표시하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
- 제1항에 있어서,상기 미량성분관리 컨트롤러에, 디스플레이가 접속되어 있고,상기 미량성분관리 컨트롤러가, 상기 디스플레이에 상기 분석컵에 적하된 적 정분석용 시약의 양과, 상기 참조전극과 상기 은염화은 전극 사이의 전위차와의 관계를 나타내는 그래프를 표시할 수 있는 것을 특징으로 하는 도금장치.
- 제1항에 있어서,상기 미량성분관리 컨트롤러와 상기 시스템 컨트롤러는, 시리얼 라인을 통해 접속되어 있고,상기 시스템 컨트롤러는, 상기 기판처리부에서 사용되는 도금액의 총량에 관한 정보를 취득할 수 있으며,상기 미량성분관리 컨트롤러는, 상기 시리얼 라인을 통해 상기 시스템 컨트롤러로부터 상기 도금액의 총량에 관한 정보를 취득할 수 있고, 더욱이, 이 도금액의 총량에 관한 정보와, 상기 분석부에 의한 상기 도금을 촉진하는 첨가제, 도금을 억제하는 첨가제, 및 염소의 분석치로부터, 상기 기판처리부 내부의 도금액이 상기 도금을 억제하는 첨가제, 도금을 촉진하는 첨가제, 및 염소에 관하여 소정 농도가 되도록, 상기 도금액에 보충해야 할 상기 도금을 억제하는 첨가제를 포함하는 보충액, 상기 도금을 촉진하는 첨가제를 포함하는 보충액, 및 염소를 포함하는 보충액의 양을 구하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 도금장치.
- 제12항에 있어서,상기 미량성분 관리부는, 거의 밀폐된 상태로 할 수 있는 조합용기와,이 조합용기 내부의 바닥부 근방과 상기 기판처리부 사이에 설치된 보충관 과,상기 조합용기 내부를 가압 및 감압하는 가압감압기구와,상기 미량성분관리 컨트롤러에 의해서 요구된 보충량의 상기 도금을 촉진하는 첨가제를 포함하는 보충액, 도금을 억제하는 첨가제를 보충하는 보충액, 및 염소를 포함하는 보충액을, 상기 조합용기에 공급하는 보충액 공급기구를 포함하는 보충부를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 도금장치.
- 제1항에 있어서,상기 미량성분 관리부는, 배기구가 형성된 미량성분 관리부 인클로져에 수용되어 있고,상기 배기구에는, 상기 미량성분 관리부 인클로져의 내부를 배기하기 위한 배기관을 접속할 수 있으며,상기 미량성분 관리부는, 상기 배기관에 설치되어 배기압을 측정하는 배기압 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
- 처리면에 복수의 미세한 구멍 또는 홈이 형성되고, 이 구멍 또는 홈을 덮도록 배리어층 및 시드층이 차례로 형성된 거의 원형의 반도체 웨이퍼의 상기 처리면에 도금을 행하기 위한 도금장치에 있어서,처리대상의 반도체 웨이퍼를 수용할 수 있는 카세트를 재치하기 위한 카세트 스테이지와,반도체 웨이퍼에 접촉 가능한 캐소드전극을 구비하며 캐소드전극이 접촉된 반도체 웨이퍼와 동시에 회전가능한 캐소드 링, 및 지지 전해질로서의 황산, 목적 금속을 포함하는 금속염으로서의 황산동, 및 미량성분으로서의 도금을 촉진하는 첨가제, 도금을 억제하는 첨가제, 및 염소를 포함하는 도금액을 수용할 수 있고 내부에 애노드전극이 배치된 도금컵을 구비한 도금처리유닛과,배액구가 형성되고 내부에서 반도체 웨이퍼의 세정을 하기 위한 컵, 상기 컵 내부에 배치되어 반도체 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 유지기구, 이 웨이퍼 유지기구에 유지된 반도체 웨이퍼를 회전하기 위한 웨이퍼 회전기구, 및 이 웨이퍼유지기구에 유지된 반도체 웨이퍼의 양면에 순수를 공급하는 순수공급노즐을 구비하고, 상기 컵에 내부의 공기를 배기하기 위한 배기기구가 접속된 세정유닛과,반도체 웨이퍼를 거의 수평으로 유지할 수 있는 신축가능한 아암, 이 아암을 상하로 움직이는 상하이동기구, 및 이 아암에 유지된 반도체 웨이퍼를 거의 수평인 면 내에서 회전하는 수평회전기구를 구비하여 반도체 웨이퍼를 반송하는 웨이퍼 반송기구와,상기 세정유닛에서 사용되는 후처리 약액을 수용하는 후처리 약액탱크, 및 이 후처리 약액탱크를 내부에 수용하기 위한 탱크 인클로져를 구비한 후처리 약액공급부와,상기 도금처리유닛에서 사용되는 도금액의 정량분석을 하는 분석부, 이 분석부를 수용하는 미량성분 관리부 인클로져를 구비한 미량성분 관리부로서, 이 미량성분 관리부 전체를 제어하는 미량성분관리 컨트롤러를 구비한 미량성분 관리부와,상기 도금처리유닛, 상기 세정유닛, 및 상기 웨이퍼 반송기구를 포함하는 웨이퍼 처리부가 내부에 수용된 인클로져로서, 내부를 외부환경과 단절하기 위한 격벽 및 상기 웨이퍼 처리부를 지지하는 프레임을 구비하며, 상부에 필터가 설치되어 있고, 반도체 웨이퍼 또는 반도체 웨이퍼를 수용할 수 있는 카세트의 반입 및 반출을 하기 위한 반입/반출구, 순수 배관을 삽입 관통하기 위한 순수배관 관통구, 압축공기배관을 삽입 관통하기 위한 압축공기배관 관통구, 상기 인클로져의 하부에 형성되어 내부를 배기하기 위한 배기용 개구, 및 상기 인클로져 내부를 배기하기 위한 배기관을 접속하기 위한 배기관 접속구가 형성된 인클로져와,복수의 프린트기판, 중앙연산 처리장치, 반도체 메모리 및 자성체 메모리를 가지며 적어도 일부를 고급언어로 기술한 도금장치 제어프로그램이 저장된 기억장치, 및 시리얼 포트를 구비하며, 영문자 입력용 키(key) 및 숫자 입력용 키를 포함하는 키보드, 및 디스플레이가 접속되어, 상기 도금장치 전체를 제어하는 시스템 컨트롤러를 구비하고,상기 미량성분 관리부의 미량성분관리 컨트롤러는, 복수의 프린트기판, 중앙연산 처리장치, 적어도 일부가 고급언어로 기술된 도금액의 미량성분 분석을 실행하기 위한 미량성분 분석프로그램이 저장된 반도체 메모리, 및 시리얼 포트를 구비하고, 영문자 입력용 키 및 숫자 입력용 키를 포함하는 키보드, 및 디스플레이가 접속되어 있고,상기 분석부는, 분석대상의 도금액을 수용하는 분석컵, 분석에 사용하는 시약을 수용하는 복수의 시약 수용기, 이 시약 수용기에 수용된 시약을 계량하기 위한 복수의 시린지 펌프, 이 시린지 펌프에 의해 계량된 시약을 상기 분석컵에 공급하기 위한 복수의 시약공급노즐, 상기 분석컵 내부에 배치 가능한 참조전극 및 대극, 상기 분석컵 내부에 배치 가능하고, 절연체로 이루어져 축 주위로 회전 가능한 막대 모양 지지체의 선단에 지지되고 백금으로 이루어지는 회전전극, 및 상기 참조전극과 상기 회전전극 사이의 전압이 상기 미량성분관리 컨트롤러에 의해 지정되는 소인전압(掃引電厭)과 일치하도록, 상기 대극과 상기 회전전극 사이에 흐르는 전류를 제어하는 포텐쇼스타트를 구비하며,상기 미량성분 관리부 인클로져에, 내부를 배기하는 배기관을 설치하기 위한 배기구가 형성되어 있고, 상기 미량성분 관리부 인클로져의 내부에 상기 미량성분 관리부에서 사용되는 약액을 받기 위한 바트(vat)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 도금장치.
- 웨이퍼 처리부에서, 도금을 촉진하는 첨가제, 도금을 억제하는 첨가제, 및 염소를 포함하는 도금액을 사용하여 반도체 웨이퍼에 도금을 행하는 공정과,이 웨이퍼 처리부에서 사용되는 도금액을 분석컵으로 이송하는 도금액 이송공정과,이 도금액 이송공정 후, 상기 분석컵 내부의 도금액에 대하여, CVS분석 또는 CPVS분석에 의해 상기 도금을 촉진하는 첨가제의 정량분석을 하는 제1분석공정, CVS분석 또는 CPVS분석에 의해 상기 도금을 억제하는 첨가제의 정량분석을 하는 제2분석공정, 및 적정분석에 의해 염소의 정량분석을 하는 제3분석공정 중에서 선 택되는 2 이상의 공정을 임의의 차례로 실행하는 분석공정과,이 분석공정에 의한 분석결과에 따라서 결정되는 양만큼, 해당 성분을 포함하는 보충액을 상기 웨이퍼 처리부에서 사용되는 도금액에 보충하는 보충공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
- 제16항에 있어서,상기 도금액 이송공정은, 상기 웨이퍼 처리부에서 사용되는 도금액을 상기 분석컵에 근접하게 배치된 샘플링 용기로 이송하는 공정과, 이 샘플링 용기로 이송된 도금액을 상기 분석컵으로 이송하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
- 제16항에 있어서,상기 보충공정은, 조합용기에 상기 웨이퍼 처리부에서 사용되는 도금액을 이송하는 도금액 이송공정과,상기 조합용기에 상기 보충액을 공급하는 보충액 예비보충공정과,상기 도금액 이송공정 및 상기 보충액 예비보충공정 후, 상기 조합용기 내부의 도금액을 상기 웨이퍼 처리부로 이송하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
- 제16항에 있어서,상기 제3분석공정은, 은염화은 전극을 사용하여 적정분석을 하는 적정분석공정과,이 적정분석공정 후, 상기 은염화은 전극을 상기 분석컵 내부로부터 퇴피시켜서 상기 분석컵을 세정하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방법.
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