(57)【要約】【課題】メッキ液から水分蒸発によるメッキ液の濃度および各種成分の状態変化を抑制してメッキレートおよびメッキ膜厚の安定化を図る。【解決手段】メッキ処理槽２内の処理液の液面上方にある気体中のメッキ処理液の蒸気圧を制御する蒸気圧制御手段としての超音波式加湿機９と、メッキ処理液の液面位置が所定位置になるように蒸気圧制御手段としての超音波式加湿機９を制御して処理液量を調節する電装制御ユニット１１とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が密閉可能に構成された処理槽内の処理液の液量を制御する液量制御方法であって、液量制御手段が、該処理槽内の処理液の液面上方にある気体中の該処理液の蒸気圧を、該処理液の液面位置が所定位置になるように蒸気圧制御手段により制御して処理液量を調節する液量制御工程を有する液量制御方法。
【請求項２】
前記処理液の液面上方にある気体の温度を、該処理液の温度よりも高く設定する請求項１に記載の液量制御方法。
【請求項３】
前記液量制御工程は、
液面測定手段が、液面センサからの処理槽内の処理液面の位置データに基づいて液面位置を測定する液面測定工程と、液面判定手段が、該液面測定工程で測定した液面位置が上限基準値より上昇したかまたは下限基準値より下降したかどうかを判定する液面判定工程と、加湿制御手段が、該液面判定工程で該液面位置が該上限基準値より上昇したと判定したときに、前記蒸気圧制御手段を制御して該処理槽内の蒸気圧を低下させて処理液表面から水分の蒸発を促して、該処理液中の水分を減少させるように制御し、また、該液面判定工程で該液面位置が該下限基準値より下降したと判定したときに、該蒸気圧制御手段を制御して該処理槽内の蒸気圧を上昇させて処理液表面で凝縮を起こさせることにより液面全体から水分を補給する加湿制御工程とを有する請求項１に記載の液量制御方法。
【請求項４】
前記液量制御工程は、
液面測定手段が、液面センサからの処理槽内の処理液面の位置データに基づいて液面位置を測定する液面測定工程と、液面判定手段が、該液面測定工程で測定した液面位置が下限基準値より下降したかどうかを判定する液面判定工程と、加湿制御手段が、該液面判定工程で該下限基準値より下降したと判定したときに、前記蒸気圧制御手段を制御して処理槽内の蒸気圧を上昇させて処理液表面で凝縮を起こさせることにより液面全体から水分を補給する加湿制御工程とを有する請求項１に記載の液量制御方法。
【請求項５】
前記処理槽に設けられた蓋体が開口したかどうかをシャッタ板開口判定手段が検出するシャッタ板開口判定工程を更に有し、シャッタ板開口判定工程で該蓋体が開口したことを該シャッタ板開口判定手段が検出したとき、前記加湿制御手段が、前記処理槽内の蒸気圧を上昇させるように前記蒸気圧制御手段を制御する請求項３または４に記載の液量制御方法。
【請求項６】
前記処理液はＮｉメッキ処理液、Ｃｕメッキ処理液，Ａｇメッキ処理液およびＡｕメッキ処理液のうちのいずれかである請求項１に記載の液量制御方法。
【請求項７】
前記気体は、前記処理液を劣化させない気体を選定し、当該気体に処理液溶媒の蒸気を加えて前記処理槽内に供給する請求項１または２に記載の液量制御方法。
【請求項８】
内部が密閉可能に構成された処理槽内の処理液の液量を制御する液量制御装置であって、該処理槽内の処理液の液面上方にある気体中の該処理液の蒸気圧を制御する蒸気圧制御手段と、該処理液の液面位置が所定位置になるように該蒸気圧制御手段を制御して処理液量を調節する液量制御手段とを有する液量制御装置。
【請求項９】
前記処理液の液面上方にある気体の温度を該処理液の温度よりも高く設定した温風を、前記処理槽内に供給する温風供給手段を更に有する請求項８に記載の液量制御装置。
【請求項１０】
前記液量制御手段は、
液面センサからの処理槽内の処理液面の位置データに基づいて液面位置を測定する液面測定手段と、該液面測定手段で測定した液面位置が上限基準値より上昇したかまたは下限基準値より下降したかどうかを判定する液面判定手段と、該液面判定手段が、該液面位置が該上限基準値より上昇したと判定したときに、前記蒸気圧制御手段を制御して処理槽内の蒸気圧を低下させて処理液表面から水分の蒸発を促して、該処理液中の水分を減少させるように制御し、また、該液面判定手段が、該液面位置が該下限基準値より下降したと判定したときに、該蒸気圧制御手段を制御して該処理槽内の蒸気圧を上昇させて処理液表面で凝縮を起こさせることにより液面全体から水分を補給する加湿制御手段とを有する請求項８に記載の液量制御装置。
【請求項１１】
前記液量制御手段は、
液面センサからの処理槽内の処理液面の位置データに基づいて液面位置を測定する液面測定手段と、該液面測定手段で測定した液面位置が下限基準値より下降したかどうかを判定する液面判定手段と、該液面判定手段が該下限基準値より下降したと判定したときに、前記蒸気圧制御手段を制御して該処理槽内の蒸気圧を上昇させて処理液表面で凝縮を起こさせることにより液面全体から水分を補給する加湿制御手段とを有する請求項８に記載の液量制御装置。
【請求項１２】
前記処理槽に設けられた蓋体が開口したかどうかをシャッタ板開口判定手段が検出するシャッタ板開口判定工程を更に有し、シャッタ板開口判定工程で該蓋体が開口したことを該シャッタ板開口判定手段が検出したとき、前記加湿制御手段が、該処理槽内の蒸気圧を上昇させるように前記蒸気圧制御手段を制御する請求項１０または１１に記載の液量制御装置。
【請求項１３】
前記処理液はＮｉメッキ処理液、Ｃｕメッキ処理液，Ａｇメッキ処理液およびＡｕメッキ処理液のうちのいずれかである請求項８に記載の液量制御装置。
【請求項１４】
前記気体は、前記処理液を劣化させない気体が選定され、当該気体に該処理液溶媒の蒸気が加えられて前記処理槽内に供給されている請求項８または９に記載の液量制御装置。
【請求項１５】
請求項８から１４のいずれかに記載の液量制御装置を用いて、半導体集積回路が形成された半導体ウエハ基板の金属パッド層にメッキ処理を施して該半導体ウエハ基板上に半導体集積回路を製造する半導体集積回路の製造方法。
【請求項１６】
請求項１から７のいずれかに記載の液量制御方法の各工程をコンピュータに実行させるための処理手順が記述された制御プログラム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の制御プログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイスの製造工程などにおいて精密な薬液管理が求められる薬液処理を行う液量制御方法および液量制御装置、この液量制御装置を用いてメッキ処理を施して半導体集積回路を製造する半導体集積回路の製造方法、この液量制御方法の各工程をコンピュータに実行させるための処理手順が記述された制御プログラム、この制御プログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な可読記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の製造は微細化が進んでおり、薬液処理およびメッキ処理においても、処理条件の精密な管理が必要となって来ている。薬液での処理時、例えば電解メッキの処理中に、蒸発によりメッキ液の水分が減少するため、メッキ槽内のメッキ液が常に一定な組成に成るよう定期的に液面監視を行い、水または温水を直接貯液槽へ補充することが行われている。また、無電解メッキにおいても、メッキ液の処理中、水分蒸発によりメッキ液中の水分減少を検知し、メッキ液濃度・ｐＨ値の測定値に応じて水または温水とメッキ補充剤とｐＨ調整剤を直接処理槽内に補充している。
【０００３】
無電解ニッケルメッキ処理設備を一例に説明すると、メッキ液の総量管理は液面センサにて定期的に監視しメッキ液量が減少した場合、規定量になるまで水または温水を規定量まで補充する。また、被メッキ品のメッキ処理による金属消費、および被メッキ品の持ち出しに伴う消費された金属補充剤も消費量に比例し補充する、補充剤の補充回数および補充量は任意に設定ができる。
【０００４】
一般に、メッキ処理は、メッキ液を加温し、常温より高い温度で行う場合が多く、特許文献１にあるように、メッキ液の蒸発による減少を検知し、液体の水または温水を補充している。
【０００５】
即ち、特許文献１では、めっき液槽内の銅めっき液の総量を設定し、蒸発による銅めっき液からの水分の減少変化を、例えば液面レベル、液温、液面上の水蒸気圧などにより適正に検出し、めっき液槽内の銅めっき液の総量が常に一定となるように、随時、水を供給している。このように、従来の無電解銅めっき浴槽自動管理システムは、無電解銅めっき液からの水分減少変化を検出し、めっき液槽内の銅めっき液の総量が、常に一定と成るように随時水を供給し、銅めっき液の成分を管理限界値に精度良く調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３３２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されている上記従来のメッキ処理槽では、メッキレートを良好にするために液中温度を上げることによってメッキ処理槽の水分が蒸発する。加温時間に対する液中Ｎｉ濃度（ｇ／ｌ）の関係を図８に示しており、加温時間が増加するほど液中の水分が蒸発して液中Ｎｉ濃度（ｇ／ｌ）が上昇している。また、加温時間に対するＮｉ膜厚（μｍ）の関係を図９に示しており、加温時間が増加するほどＮｉ膜厚（μｍ）が上昇している。このように、Ｎｉメッキの処理方法は、間接ヒート方式で処理槽解放状態で行うため、液面から水分が蒸発し、メッキ液Ｎｉ濃度が上昇し、メッキ析出レートが安定化せず、メッキ膜厚にバラツキが発生してしまう。これを防止するために、メッキ処理槽の液面を管理して液面が所定量低下した場合に、水または温水を直接、メッキ処理槽内に補充している。
【０００８】
ところが、メッキ処理槽の液中濃度や液中温度が液内で均一に混ざり合うまでにある程度の時間を要し、液内でのＮｉメッキ液濃度の変化が起こり、メッキレートが不均一になって、製品基板へのメッキ付き周りが不均一と成る。また、メッキ処理槽を密閉して液の蒸発を抑制することが行われているが、水分蒸発そのものは制御できていない。さらに、薬液処理層の水分蒸発時の気化熱によっても液温度は低下する。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、メッキ液から水分蒸発によるメッキ液の濃度および各種成分の状態変化を抑制してメッキレートおよびメッキ膜厚の安定化を図ることができる液量制御方法および液量制御装置、この液量制御装置を用いてメッキ処理を施して半導体集積回路を製造する半導体集積回路の製造方法、この液量制御方法の各工程をコンピュータに実行させるための処理手順が記述された制御プログラム、この制御プログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な可読記憶媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の液量制御方法は、内部が密閉可能に構成された処理槽内の処理液の液量を制御する液量制御方法であって、液量制御手段が、該処理槽内の処理液の液面上方にある気体中の該処理液の蒸気圧を、該処理液の液面位置が所定位置になるように蒸気圧制御手段により制御して処理液量を調節する液量制御工程を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１１】
また、好ましくは、本発明の液量制御方法における処理液の液面上方にある気体の温度を、該処理液の温度よりも高く設定する。
【００１２】
さらに、好ましくは、本発明の液量制御方法における液量制御工程は、液面測定手段が、液面センサからの処理槽内の処理液面の位置データに基づいて液面位置を測定する液面測定工程と、液面判定手段が、該液面測定工程で測定した液面位置が上限基準値より上昇したかまたは下限基準値より下降したかどうかを判定する液面判定工程と、加湿制御手段が、該液面判定工程で該液面位置が該上限基準値より上昇したと判定したときに、前記蒸気圧制御手段を制御して該処理槽内の蒸気圧を低下させて処理液表面から水分の蒸発を促して、該処理液中の水分を減少させるように制御し、また、該液面判定工程で該液面位置が該下限基準値より下降したと判定したときに、該蒸気圧制御手段を制御して該処理槽内の蒸気圧を上昇させて処理液表面で凝縮を起こさせることにより液面全体から水分を補給する加湿制御工程とを有する。
【００１３】
さらに、好ましくは、本発明の液量制御方法における液量制御工程は、液面測定手段が、液面センサからの処理槽内の処理液面の位置データに基づいて液面位置を測定する液面測定工程と、液面判定手段が、該液面測定工程で測定した液面位置が下限基準値より下降したかどうかを判定する液面判定工程と、加湿制御手段が、該液面判定工程で該下限基準値より下降したと判定したときに、前記蒸気圧制御手段を制御して処理槽内の蒸気圧を上昇させて処理液表面で凝縮を起こさせることにより液面全体から水分を補給する加湿制御工程とを有する。
【００１４】
さらに、好ましくは、本発明の液量制御方法における処理槽に設けられた蓋体が開口したかどうかをシャッタ板開口判定手段が検出するシャッタ板開口判定工程を更に有し、シャッタ板開口判定工程で該蓋体が開口したことを該シャッタ板開口判定手段が検出したとき、前記加湿制御手段が、前記処理槽内の蒸気圧を上昇させるように前記蒸気圧制御手段を制御する。
【００１５】
さらに、好ましくは、本発明の液量制御方法における処理液はＮｉメッキ処理液、Ｃｕメッキ処理液，Ａｇメッキ処理液およびＡｕメッキ処理液のうちのいずれかである。
【００１６】
さらに、好ましくは、本発明の液量制御方法における気体は、前記処理液を劣化させない気体を選定し、当該気体に処理液溶媒の蒸気を加えて前記処理槽内に供給する。
【００１７】
本発明の液量制御装置は、内部が密閉可能に構成された処理槽内の処理液の液量を制御する液量制御装置であって、該処理槽内の処理液の液面上方にある気体中の該処理液の蒸気圧を制御する蒸気圧制御手段と、該処理液の液面位置が所定位置になるように該蒸気圧制御手段を制御して処理液量を調節する液量制御手段とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１８】
また、好ましくは、本発明の液量制御装置における処理液の液面上方にある気体の温度を該処理液の温度よりも高く設定した温風を、前記処理槽内に供給する温風供給手段を更に有する。
【００１９】
さらに、好ましくは、本発明の液量制御装置における液量制御手段は、液面センサからの処理槽内の処理液面の位置データに基づいて液面位置を測定する液面測定手段と、該液面測定手段で測定した液面位置が上限基準値より上昇したかまたは下限基準値より下降したかどうかを判定する液面判定手段と、該液面判定手段が、該液面位置が該上限基準値より上昇したと判定したときに、前記蒸気圧制御手段を制御して処理槽内の蒸気圧を低下させて処理液表面から水分の蒸発を促して、該処理液中の水分を減少させるように制御し、また、該液面判定手段が、該液面位置が該下限基準値より下降したと判定したときに、該蒸気圧制御手段を制御して該処理槽内の蒸気圧を上昇させて処理液表面で凝縮を起こさせることにより液面全体から水分を補給する加湿制御手段とを有する。
【００２０】
さらに、好ましくは、本発明の液量制御装置における液量制御手段は、液面センサからの処理槽内の処理液面の位置データに基づいて液面位置を測定する液面測定手段と、該液面測定手段で測定した液面位置が下限基準値より下降したかどうかを判定する液面判定手段と、該液面判定手段が該下限基準値より下降したと判定したときに、前記蒸気圧制御手段を制御して該処理槽内の蒸気圧を上昇させて処理液表面で凝縮を起こさせることにより液面全体から水分を補給する加湿制御手段とを有する。
【００２１】
さらに、好ましくは、本発明の液量制御装置における処理槽に設けられた蓋体が開口したかどうかをシャッタ板開口判定手段が検出するシャッタ板開口判定工程を更に有し、シャッタ板開口判定工程で該蓋体が開口したことを該シャッタ板開口判定手段が検出したとき、前記加湿制御手段が、該処理槽内の蒸気圧を上昇させるように前記蒸気圧制御手段を制御する。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の液量制御装置における処理液はＮｉメッキ処理液、Ｃｕメッキ処理液，Ａｇメッキ処理液およびＡｕメッキ処理液のうちのいずれかである。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の液量制御装置における気体は、前記処理液を劣化させない気体が選定され、当該気体に該処理液溶媒の蒸気が加えられて前記処理槽内に供給されている。
【００２４】
本発明の半導体集積回路の製造方法は、本発明の上記液量制御装置を用いて、半導体集積回路が形成された半導体ウエハ基板の金属パッド層にメッキ処理を施して該半導体ウエハ基板上に半導体集積回路を製造するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２５】
本発明の制御プログラムは、本発明の上記液量制御方法の各工程をコンピュータに実行させるための処理手順が記述されたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２６】
本発明の可読記憶媒体は、本発明の上記制御プログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能なものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２７】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００２８】
本発明においては、内部が密閉可能に構成された処理槽内の処理液の液量を制御する液量制御方法であって、液量制御手段が、該処理槽内の処理液の液面上方にある気体中の該処理液の蒸気圧を、該処理液の液面位置が所定位置になるように蒸気圧制御手段により制御して処理液量を調節する液量制御工程を有する。この液量制御工程は、液面測定手段が、液面センサからの処理槽内の処理液面の位置データに基づいて液面位置を測定する液面測定工程と、液面判定手段が、該液面測定工程で測定した液面位置が上限基準値より上昇したかまたは下限基準値より下降したかどうかを判定する液面判定工程と、加湿制御手段が、該液面判定工程で該液面位置が該上限基準値より上昇したと判定したときに、前記蒸気圧制御手段を制御して該処理槽内の蒸気圧を低下させて処理液表面から水分の蒸発を促して、該処理液中の水分を減少させるように制御し、また、該液面判定工程で該液面位置が該下限基準値より下降したと判定したときに、該蒸気圧制御手段を制御して該処理槽内の蒸気圧を上昇させて処理液表面で凝縮を起こさせることにより液面全体から水分を補給する加湿制御工程とを有する。
【００２９】
これによって、従来のように直接、水または温水を補充することなく、水蒸気により水分を補充するため、メッキ液量を精度よく制御することが可能となる。これによって、メッキ液から水分蒸発によるメッキ液の濃度および各種成分の状態変化を抑制してメッキレートおよびメッキ膜厚の安定化を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００３０】
以上により、本発明によれば、従来のように直接、水または温水を補充することなく、水蒸気により水分を補充するため、メッキ液量を精度よく制御することができる。これによって、メッキ液から水分蒸発によるメッキ液の濃度および各種成分の状態変化を抑制してメッキレートおよびメッキ膜厚の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態１における無電解Ｎｉ メッキ処理槽の要部構成図である。
【図２】図１の無電解Ｎｉメッキ処理装置を用いてＮｉメッキ処理を行う場合の基板の流れを説明するための模式図である。
【図３】メッキ処理液の温度に対する気体の蒸気圧の関係を示す図である。
【図４】従来のようにメッキ液量を管理してない場合の加温時間に対するメッキ膜厚の変化を示す図である。
【図５】本実施形態１のようにメッキ液量の管理を行った場合の加温時間に対するメッキ膜厚変化を示す図である。
【図６】本実施形態１の液量制御装置の概略構成例を示すブロック図である。
【図７】図６の液量制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】加温時間に対する液中Ｎｉ濃度（ｇ／ｌ）の関係を示す図である。
【図９】加温時間に対するＮｉ膜厚（μｍ）の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に、本発明の液量制御方法および液量制御装置、この液量制御装置を用いてメッキ処理を施す半導体集積回路の製造方法、この液量制御方法の各工程をコンピュータに実行させるための処理手順が記述された制御プログラム、この制御プログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な可読記憶媒体の実施形態１について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。
【００３３】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１における無電解Ｎｉメッキ処理槽の要部構成図である。
【００３４】
図１において、本実施形態１の無電解Ｎｉメッキ処理装置１は、メッキ処理液が貯留された処理槽としてのメッキ処理槽２と、メッキ処理槽２内のメッキ処理液の温度を所定温度、例えば摂氏８０度に設定可能とする温水熱交換機３と、メッキ処理槽２内部を密閉可能とする蓋体４ａに取り付けられた、内部を開口するためのシャッタ板４と、メッキ処理槽２内のメッキ処理液の温度を測定する温度計５と、メッキ処理槽２内のメッキ処理液面上方の湿度を検出する湿度センサ６と、メッキ処理槽２内のメッキ処理液面の位置を検出する液面センサ７と、温風を発生させる温風供給手段としての温風機８と、温風機８によって温風が送風され、これに混合するように高温蒸気をメッキ処理槽２内に供給可能とする蒸気圧制御手段としての超音波式 加湿機９と、メッキ処理槽２内のメッキ処理液にメッキ補充剤を供給可能とするメッキ補充剤供給ユニット１０と、これらのメッキ液処理槽２内の処理液の温度を検出する温度計５、液面センサ７からのデータに応じて温風機８および超音波式加湿機９のうちの少なくとも超音波式加湿機９を駆動制御する電装制御ユニット１１とを有しており、メッキ処理槽２内に所定量のメッキ処理液を投入し、メッキ処理液はｐＨ調整溶液で規定のｐＨ値に調節された後に、このメッキ処理液は例えば摂氏８０度の適温に温水熱交換機３により加熱されて用いられる。
【００３５】
このメッキ処理液の液面上方にある気体の温度は、メッキ処理液の温度よりも高く設定されている。温風機８により送風される気体は、処理液を劣化させない空気または窒素などの気体を選定し、この気体に処理液溶媒の蒸気を加えてメッキ処理槽２内に供給されている。なお、超音波式加湿機９の使用は１例とし、これに限定されるものではない。 
【００３６】
上記構成により、その動作を説明する。
【００３７】
図２は、図１の無電解Ｎｉメッキ処理装置１を用いてＮｉメッキ処理を行う場合の基板の流れを説明するための模式図である。
【００３８】
まず、図２に示すように、Ｎｉメッキ対象の半導体ウエハ基板をエッチング液 に浸して金属パッド層、例えばアルミニウム パッド層の表面をエッチング除去した後に、アルミニウムパッド層の表面を亜鉛メッキ（Ｚｎ−１）し、硝酸化水（ＨＮＯ３）で亜鉛メッキを一旦除去し、再び、アルミニウムパッド層の表面を亜鉛メッキ（Ｚｎ−２）し、その後に、Ｎｉメッキ処理を行い、最後に水洗処理する。このように、亜鉛メッキ（Ｚｎ−１）を行った後に、それを除去して再び亜鉛メッキ（Ｚｎ−２）を行うことによって、亜鉛メッキの粒子を微細化することができる。これによって、Ｎｉメッキの下地層として、Ｎｉメッキの密着性がよい亜鉛メッキ（Ｚｎ−２）を施すことができる。なお、Ｎｉメッキの他にＣｕメッキやＡｕメッキ、Ａｇメッキにも本発明を適用することができる。したがって、処理液は、Ｎｉメッキ処理液、Ｃｕメッキ処理液，Ａｇメッキ処理液およびＡｕメッキ処理液のうちのいずれでもよいが、ここではその一例としてＮｉメッキ処理液を用いてＮｉメッキ処理を行っている。
【００３９】
このように、半導体集積回路が形成された半導体ウエハ基板の金属パッド層にＮｉメッキ処理を施して半導体ウエハ基板上に半導体集積回路を製造することができる。
【００４０】
このＮｉメッキ処理において、電装制御ユニット１１は、温風機８を制御して空気を液温（例えば摂氏８０度）より高い温度に加熱して、これをメッキ処理液表面上部に流すと共に、超音波式加湿器９を制御してメッキ処理槽２内を加湿することにより、メッキ処理槽２内の蒸気圧（湿度）を調節することができる。電装制御ユニット１１は、温風器８の空気温度を摂氏９０度で一定温度に制御し、超音波式加湿機９を制御して５０〜１００パーセントの湿度調節範囲で調節するようになっている。また、温水熱交換機３によりメッキ処理液温度は例えば摂氏８０度で一定にする。これらによってメッキ処理液量の管理を行っている。
【００４１】
この液面センサ７がメッキ処理液の液面位置を監視し、電装制御ユニット１１が、液面センサ７からの液面位置データに基づいてメッキ処理液量が基準値より低下したことを検出した場合に、超音波式加湿機９を制御してメッキ処理槽２内の蒸気圧を上昇させてメッキ処理液表面で凝縮を起こさせることによりメッキ液に液面全体から水分を補給する。
【００４２】
液面センサ７がメッキ処理液の液面位置を監視し、電装制御ユニット１１が、液面センサ７からの液面位置データに基づいてメッキ処理液量が基準値より上昇した場合には逆に、超音波式加湿機９を制御してメッキ処理槽２内の蒸気圧を低下させてメッキ処理液表面から水分の蒸発を促して、メッキ処理液中の水分を減少させる。
【００４３】
被メッキ品（例えば半導体ウエハ基板）の搬送時など、シャッタ板４の開閉時には蒸気が外部に著しく放出されるため、電装制御ユニット１１は、温風機８および超音波式加湿機９を制御してメッキ処理槽２内の蒸気圧を上昇させてメッキ処理槽２内の大きな湿度変化を抑制している。
【００４４】
メッキ処理槽２は、蓋体４ａが設置されて内部が密閉可能とされて水分の蒸発を抑制する構造である。まずは、メッキ処理槽２内の液体上部に、液体の温度（液温）よりも高い温度の気体を流す。その気体は空気または窒素など、メッキ処理液を劣化させないものを選定することが望ましい。次に、気体に処理液溶媒の蒸気を添加して、そのメッキ処理槽２内の蒸気圧を前述したように適宜調節するようにしている。
【００４５】
図３に示すように、気体の蒸気圧をメッキ処理液の温度、例えば摂氏８０度に対応する蒸気圧に一致させると、メッキ処理槽２内のメッキ処理液の液表面は凝縮と蒸発の平衡状態となり、蒸発は抑制されて液表面の低下はない。
【００４６】
メッキ処理槽２内のメッキ処理液の液量を増加させる場合に、液体上部の気体中の蒸気圧を、液体の飽和水蒸気圧より高くすることにより、気体中の蒸気がメッキ処理液の表面で凝縮して液量が増加する。また、メッキ処理槽２内のメッキ処理液の液量を減少させる場合には、液体上部の気体中の蒸気圧を、液体の飽和水蒸気圧より小さくし、液体中の水分が蒸発して気体中へ取り込まれることによりメッキ処理液の液量は減少する。
【００４７】
図４は、従来のようにメッキ液量を管理してない場合の加温時間に対するメッキ膜厚の変化を示す図であり、図５は、本実施形態１のようにメッキ液量の管理を行った場合の加温時間に対するメッキ膜厚変化を示す図である。
【００４８】
従来のように水または温水にて直接メッキ処理液に補充せず、水蒸気として水分補給するため、メッキ処理液の液中濃度および液中温度が大きく変化せず均一に管理できて例えばＮｉメッキ液濃度の変化を大幅に抑制することができ、図４に示す従来の加温時間に対するメッキ膜厚の関係に比べて、図５に示す本実施形態１の加温時間に対するメッキ膜厚の関係のように、メッキレートが均一になって、製品基板へのメッキ付き周りが均一化してメッキ膜厚が安定化する。要するに、図５は図４と比べて明らかにメッキ膜厚の変化量が小さい。
【００４９】
以上のように、メッキ処理槽２内の水分蒸発によるＮｉメッキ液からの水分の減少を検知し、この減少に対応する量の水蒸気を随時供給して、メッキ液槽内のＮｉメッキ液の総量を常に一定にし、Ｎｉメッキ液濃度の均一性を向上させることができる。これにより、Ｎｉメッキ液の成分を管理限界値に精度よく調整することができる。このように、適確に管理されたＮｉメッキ液を使用することにより、良好な品質の被メッキ製品を得ることができる。
【００５０】
ここで、本実施形態１の無電解Ｎｉメッキ処理装置１における液量制御装置について更に詳細に説明する。
【００５１】
図６は、本実施形態１の液量制御装置の概略構成例を示すブロック図である。
【００５２】
図６において、本実施形態１の液量制御装置２０は、コンピュータシステムで構成されており、各種入力指令を可能とするキーボードやマウス、画面入力装置などの操作部１２と、各種入力指令に応じて表示画面上に、初期画面、選択誘導画面および処理結果画面などの各種画像を表示可能とする表示部１３と、全体的な制御を行う制御手段としてのＣＰＵ１４（中央演算処理装置）と、ＣＰＵ１４の起動時にワークメモリとして働く一時記憶手段としてのＲＡＭ１５と、ＣＰＵ１４を動作させるための制御プログラムおよびこれに用いる各種データなどが記録されたコンピュータ読み取り可能な可読記録媒体（記憶手段）としてのＲＯＭ１６とを有している。
【００５３】
さらに、本実施形態１の液量制御装置２０には、前述したが、温度計５と、湿度センサ６と、液面センサ７と、温風機８と、超音波式加湿機９とを有している。
【００５４】
ＣＰＵ１４は、操作部１２からの入力指令の他、ＲＯＭ１６内からＲＡＭ１５内に読み出された制御プログラムおよびこれに用いる各種データに基づいて、液面センサ７からの液面位置データに基づいて液面位置を測定する液面測定手段１４１と、温度計５からの温度データに基づいてメッキ処理液の温度を測定する温度測定手段１４２と、湿度センサ６からの湿度データに基づいて現在の湿度を測定する湿度測定手段１４３と、液面測定手段１４１で測定した液面センサ７に基づく液面位置が上限基準値より上昇したかまたは下限基準値より下降したかどうかを判定する液面判定手段１４４と、液面判定手段１４４が、液面位置が上限基準値より上昇したと判定した場合に、超音波式加湿機９を制御してメッキ処理槽２内の蒸気圧を低下させてメッキ処理液表面から水分の蒸発を促して、メッキ処理液中の水分を減少させるように制御し、また、液面判定手段１４４が、液面位置が下限基準値より下降したと判定した場合には、超音波式加湿機９を制御してメッキ処理槽２内の蒸気圧を上昇させてメッキ処理液表面で凝縮を起こさせることによりメッキ液に液面全体から水分を補給する加湿制御手段１４５と、蓋体４ａのシャッタ板４が開口したかどうかを検出するシャッタ板開口判定手段１４６とを有し、蓋体４ａが開口したことをシャッタ板開口判定手段が検出したとき、加湿制御手段１４５が、メッキ処理槽２内の蒸気圧を上昇させるように温風機８および超音波式加湿機９の駆動を強くするように制御する。
【００５５】
ＲＯＭ１６は、ハードディスク、光ディスク、磁気ディスクおよびＩＣメモリなどの可読記録媒体（記憶手段）で構成されている。この制御プログラムおよびこれに用いる各種データは、携帯自在な光ディスク、磁気ディスクおよびＩＣメモリなどからＲＯＭ１６にダウンロードされてもよいし、コンピュータのハードディスクからＲＯＭ１６にダウンロードされてもよいし、無線または有線、インターネットなどを介してＲＯＭ１６にダウンロードされてもよい。後述する図７の液量制御方法をコンピュータに実行させるための処理手順が記述された制御プログラムをコンピュータ読み取り可能な可読記憶媒体に格納して、コンピュータ（ＣＰＵ１４）により液量制御するものである。
【００５６】
図７は、図６の液量制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【００５７】
図７に示すように、まず、ステップＳ１で液面を測定する。液面測定手段１４１が液面センサ７からの液面位置データに基づいてメッキ処理槽２内のメッキ処理液の液面位置を測定する。
【００５８】
次に、ステップＳ２で液温を測定する。温度測定手段１４２が温度計５からの温度データに基づいてメッキ処理槽２内のメッキ処理液の温度を測定する。
【００５９】
続いて、ステップＳ３で液温が所定範囲内であるかどうかを判定する。液温が所定範囲内であれば（ＹＥＳ）、次の処理に移行し、また、液温が所定範囲内を脱したのであれば（ＮＯ）、ステップＳ４でアラーム音を鳴らしたり表示画面または表示灯などを用いてアラーム表示したりするアラーム処理を行って、所定時間後のステップＳ５で液量制御装置２０の処理動作を停止処理する。
【００６０】
液温が所定範囲内であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ６で湿度測定手段１４３が湿度センサ６からの湿度データに基づいてメッキ処理槽２内の現在の湿度を測定する。
【００６１】
その後、ステップＳ７でメッキ処理槽２内の湿度が規定値に追従しているかどうかを判定する。メッキ処理槽２内の湿度が所定範囲内であれば（ＹＥＳ）、次の処理に移行し、また、メッキ処理槽２内の湿度が所定範囲内を脱したのであれば（ＮＯ）、ステップＳ８でアラーム音を鳴らしたり表示画面または表示灯などを用いてアラーム表示したりするアラーム処理を行って、所定時間後のステップＳ９で液量制御装置２０の処理動作を停止処理する。
【００６２】
次に、ステップＳ１０で液面が変化したかどうかが判定される。液面判定手段１４４が、液面測定手段１４１で測定した液面センサ７に基づく液面位置が上限基準値より上昇したかまたは下限基準値より下降したかどうかを判定する。
【００６３】
続いて、ステップＳ１１で液面判定手段１４４がメッキ処理液の液面位置が下限基準値より下降したと判定した場合は、加湿制御手段１４５が、超音波式加湿機９を加湿上昇制御してメッキ処理槽２内の蒸気圧を上昇させてメッキ処理液表面で凝縮を起こさせることによりメッキ処理液に液面全体から水分を補給する。これによって、メッキ処理液の液面が上昇する。
【００６４】
また、ステップＳ１２で液面判定手段１４４がメッキ処理液の液面位置が上限基準値より上昇したと判定した場合に、超音波式加湿機９を加湿下降制御してメッキ処理槽２内の蒸気圧を低下させてメッキ処理液表面から水分の蒸発を促して、メッキ処理液中の水分を減少させる。メッキ処理液の液面が下降する。
【００６５】
また、ステップＳ１３で液面判定手段１４４がメッキ処理液の液面位置が上限基準値と下限基準値間にあると判定した場合には、現状のままで処理を行わない。
【００６６】
次に、ステップＳ１４でシャッタ板開口判定手段１４６が、シャッタ板４の開口の有無を検出する。シャッタ板４が開口したとシャッタ板開口判定手段１４６が判定した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１５で温風機８の駆動出力を上げると共に、超音波式加湿機９を加湿上昇制御してメッキ処理槽２内の蒸気圧を上昇させて、メッキ処理槽２内の大きな湿度および温度変化を抑制している。
【００６７】
その後、ステップＳ１６で処理が終了したかどうかを判定し、処理が終了していないのであれば、ステップＳ１の処理に戻り、処理が終了するまで、上記ステップＳ１〜Ｓ１６処理を繰り返す。
【００６８】
メッキ液面が低下する場合の原因としては、メッキ処理槽２からの蒸気漏れおよび排気の他に、半導体ウエハ基板などの被メッキ物を取り出す際、メッキ処理液を付着させて持ち出しによりメッキ処理液が減少する。また逆に、メッキ液面が上昇する場合の原因としては、メッキ処理により消費した金属成分などの補充液の補充により液量が増加する。また、前工程で被メッキ物に付着した水分の持込みもある。
【００６９】
以上により、本実施形態１の液量制御方法は、内部が密閉可能に構成されたメッキ処理槽２内のメッキ処理液の液量を制御する液量制御方法であって、液量制御手段が、メッキ処理槽２内のメッキ処理液の液面上方にある気体中のメッキ処理液の蒸気圧を、メッキ処理液の液面位置が所定位置になるように蒸気圧制御手段としての超音波式加湿機９を制御してメッキ処理液量を調節する液量制御工程を有している。
【００７０】
この液量制御工程は、液面測定手段１４１が、液面センサ７からのメッキ処理槽２内の処理液面の位置データに基づいて液面位置を測定する液面測定工程と、液面判定手段１４４が、液面測定工程で測定した液面位置が上限基準値より上昇したかまたは下限基準値より下降したかどうかを判定する液面判定工程と、加湿制御手段１４５が、液面判定工程で液面位置が上限基準値より上昇したと判定したときに、蒸気圧制御手段としての超音波式加湿機９を制御してメッキ処理槽２内の蒸気圧を低下させてメッキ処理液表面から水分の蒸発を促して、メッキ処理液中の水分を減少させるように制御し、また、液面判定工程で液面位置が下限基準値より下降したと判定したときに、蒸気圧制御手段としての超音波式加湿機９を制御してメッキ処理槽２内の蒸気圧を上昇させて処理液表面で凝縮を起こさせることにより液面全体から水分を補給する加湿制御工程と、メッキ処理槽２に設けられた蓋体４ａが開口したかどうかをシャッタ板開口判定手段１４６が検出するシャッタ板開口判定工程とを有し、シャッタ板開口判定工程で蓋体４ａが開口したことをシャッタ板開口判定手段１４６が検出したとき、加湿制御手段１４５が、メッキ処理槽２内の蒸気圧を上昇させるように蒸気圧制御手段としての超音波式加湿機９を制御する。
【００７１】
メッキ処理槽２に、従来のように直接、水または温水を補充することなく、水蒸気により水分を補充するため、メッキ液量を精度よく制御することができる。なお、メッキ処理液を一例に説明したが、本発明としては、溶媒は水に限らず有機溶剤など、蒸発、凝縮を起こす液体に適用することができることは言うまでもないことである。
【００７２】
以上により、本実施形態１によれば、内部が密閉可能に構成されたメッキ処理槽２内のメッキ処理液の液量を制御する液量制御装置２０であって、メッキ処理槽２内の処理液の液面上方にある気体中のメッキ処理液の蒸気圧を制御する蒸気圧制御手段としての超音波式加湿機９と、メッキ処理液の液面位置が所定位置になるように蒸気圧制御手段としての超音波式加湿機９を制御して処理液量を調節する電装制御ユニット１１とを有する。この電装制御ユニット１１は、液面センサ７からのメッキ処理槽２内の処理液面の位置データに基づいて液面位置を測定する液面測定手段１４１と、液面測定手段１４１で測定した液面位置が上限基準値より上昇したかまたは下限基準値より下降したかどうかを判定する液面判定手段１４４と、液面判定手段１４４が、液面位置が上限基準値より上昇したと判定したときに、蒸気圧制御手段としての超音波式加湿機９を制御してメッキ処理槽２内の蒸気圧を低下させて処理液表面から水分の蒸発を促して、メッキ処理液中の水分を減少させるように制御し、また、液面判定手段１４４が、液面位置が下限基準値より下降したと判定したときに、蒸気圧制御手段としての超音波式加湿機９を制御してメッキ処理槽２内の蒸気圧を上昇させてメッキ処理液表面で凝縮を起こさせることにより液面全体から水分を補給する加湿制御手段１４５とを有している。
【００７３】
これによって、メッキ処理液の蒸発量を調節することができ、蒸気圧を調節することで凝縮を起し、液量を制御することができる。液量を一定にすることにより、溶質の金属成分濃度がメッキ処理槽２内で安定し、気化熱による液温低下も抑制することができ、メッキ液処理槽２内の溶質濃度および温度分布を均一化することができてより均一なメッキ膜厚とすることができる。
【００７４】
なお、本実施形態１では、液面判定手段１４４が、液面測定工程で測定した液面位置が上限基準値より上昇したかまたは下限基準値より下降したかどうかを判定する液面判定工程と、加湿制御手段１４５が、液面判定工程で液面位置が上限基準値より上昇したと判定したときに、蒸気圧制御手段としての超音波式加湿機９を制御してメッキ処理槽２内の蒸気圧を低下させてメッキ処理液表面から水分の蒸発を促して、メッキ処理液中の水分を減少させるように制御し、また、液面判定工程で液面位置が下限基準値より下降したと判定したときに、蒸気圧制御手段としての超音波式加湿機９を制御してメッキ処理槽２内の蒸気圧を上昇させて処理液表面で凝縮を起こさせることにより液面全体から水分を補給する加湿制御工程とを有する場合について説明したが、これに限らず、液面判定手段１４４が、液面測定工程で測定した液面位置が下限基準値より下降したかどうかを判定する液面判定工程と、加湿制御手段１４５が、液面判定工程で下限基準値より下降したと判定したときに、蒸気圧制御手段としての超音波式加湿機９を制御してメッキ処理槽２内の蒸気圧を上昇させてメッキ処理液表面で凝縮を起こさせることにより液面全体から水分を補給する加湿制御工程とを有する場合であってもよい。
【００７５】
即ち、本発明の液量制御方法は、内部が密閉可能に構成されたメッキ処理槽２内のメッキ処理液の液量を制御する液量制御方法であって、液量制御手段が、メッキ処理槽２内のメッキ処理液の液面上方にある気体中のメッキ処理液の蒸気圧を、メッキ処理液の液面位置が所定位置になるように蒸気圧制御手段としての超音波式加湿機９を制御してメッキ処理液量を調節する液量制御工程を有している。
【００７６】
この液量制御工程は、液面測定手段１４１が、液面センサ７からのメッキ処理槽２内のメッキ処理液面の位置データに基づいて液面位置を測定する液面測定工程と、液面判定手段１４４が、液面測定工程で測定した液面位置が下限基準値より下降したかどうかを判定する液面判定工程と、加湿制御手段１４５が、液面判定工程で下限基準値より下降したと判定したときに、蒸気圧制御手段としての超音波式加湿機９を制御してメッキ処理槽２内の蒸気圧を上昇させてメッキ処理液表面で凝縮を起こさせることにより液面全体から水分を補給する加湿制御工程と、メッキ処理槽２に設けられた蓋体４ａが開口したかどうかをシャッタ板開口判定手段１４６が検出するシャッタ板開口判定工程とを有し、シャッタ板開口判定工程で蓋体４ａが開口したことをシャッタ板開口判定手段１４６が検出したとき、加湿制御手段１４５が、メッキ処理槽２内の蒸気圧を上昇させるように蒸気圧制御手段としての超音波式加湿機９を制御するようにしてもよい。この場合に、シャッタ板開口判定工程を有しない場合も有り得る。
【００７７】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、電子デバイスの製造工程などにおいて精密な薬液管理が求められる薬液処理を行う液量制御方法および液量制御装置、この液量制御装置を用いてメッキ処理を施して半導体集積回路を製造する半導体集積回路の製造方法、この液量制御方法の各工程をコンピュータに実行させるための処理手順が記述された制御プログラム、この制御プログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な可読記憶媒体の分野において、従来のように直接、水または温水を補充することなく、水蒸気により水分を補充するため、メッキ液量を精度よく制御することが可能となる。これによって、メッキ液から水分蒸発によるメッキ液の濃度および各種成分の状態変化を抑制してメッキレートおよびメッキ膜厚の安定化を図ることができる。
【符号の説明】
【００７９】
１  無電解Ｎｉメッキ処理装置
２  メッキ処理槽（処理槽）
３  温水熱交換機
４ａ  蓋体
４  シャッタ板
５  温度計
６  湿度センサ
７  液面センサ
８  温風機
９  超音波式加湿機
１０  メッキ補充剤供給ユニット
１１  電装制御ユニット
１２  操作部
１３  表示部
１４  ＣＰＵ（制御手段）
１４１  液面測定手段
１４２  温度測定手段
１４３  湿度測定手段
１４４  液面判定手段
１４５  加湿制御手段
１４６  シャッタ板開口判定手段
１５  ＲＡＭ
１６  ＲＯＭ（可読記録媒体）
２０  液量制御装置
【図１】
2013104112.tif 000003
【図２】
2013104112.tif 000004
【図３】
2013104112.tif 000005
【図４】
2013104112.tif 000006
【図５】
2013104112.tif 000007
【図６】
2013104112.tif 000008
【図７】
2013104112.tif 000009
【図８】
2013104112.tif 000010
【図９】
2013104112.tif 000011