(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象物にめっきを施すためのめっき槽と、
上記めっき槽より低い位置に配置され、めっき液を収容する収容槽と、
上記収容槽から上記めっき槽へめっき液を送液するための第１の配管と、
上記めっき槽からのめっき液を上記収容槽へ送液するための第２の配管と、
上記収容槽から上記第１の配管を介して上記めっき槽へとめっき液を汲み上げる揚液手段と、
上記第２の配管に介装され、上記めっき槽と上記収容槽との間の高さに配置されたバッファ槽と、
上記バッファ槽内のめっき液の液面高さに関する情報を得る液面センサと、
上記第２の配管において、上記バッファ槽と上記収容槽との間に介装されたバルブと、
上記液面センサの出力信号に基づき上記バルブの開閉を制御するバルブ制御手段と、
一端が上記バッファ槽の所定の高さに接続され、他端が上記収容槽に接続されたオーバーフロー配管とを含むことを特徴とするめっき装置。
【請求項２】
処理対象物にめっきを施すためのめっき槽と、
上記めっき槽より低い位置に配置され、めっき液を収容する収容槽と、
上記収容槽から上記めっき槽へめっき液を送液するための第１の配管と、
上記めっき槽からのめっき液を上記収容槽へ送液するための第２の配管と、
上記収容槽から上記第１の配管を介して上記めっき槽へとめっき液を汲み上げる揚液手段と、
上記第２の配管に介装され、上記めっき槽と上記収容槽との間の高さに配置されたバッファ槽と、
上記バッファ槽内のめっき液の液面高さに関する情報を得る液面センサと、
上記第２の配管において、上記バッファ槽と上記収容槽との間に介装されたバルブと、
上記液面センサの出力信号に基づき上記バルブの開閉を制御するバルブ制御手段と、
上記めっき槽の周囲に配され、上記めっき槽から溢れ出るめっき液を回収する回収槽とを含み、
上記第２の配管は上記回収槽と上記バッファ槽とを接続する配管を含むことを特徴とするめっき装置。
【請求項３】
上記収容槽内に不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のめっき装置。
【請求項４】
上記オーバーフロー配管が、上記不活性ガス導入手段により上記収容槽内に導入された不活性ガスを、上記バッファ槽内に導入するように構成されていることを特徴とする請求項３記載のめっき装置。
【請求項５】
処理対象物にめっきを施すためのめっき槽と、
上記めっき槽より低い位置に配置され、めっき液を収容する収容槽と、
上記収容槽から上記めっき槽へめっき液を送液するための第１の配管と、
上記めっき槽からのめっき液を上記収容槽へ送液するための第２の配管と、
上記収容槽から上記第１の配管を介して上記めっき槽へとめっき液を汲み上げる揚液手段と、
上記第２の配管に介装され、上記めっき槽と上記収容槽との間の高さに配置されたバッファ槽と、
上記バッファ槽内のめっき液の液面高さに関する情報を得る液面センサと、
上記第２の配管において、上記バッファ槽と上記収容槽との間に介装されたバルブと、
上記液面センサの出力信号に基づき上記バルブの開閉を制御するバルブ制御手段と、
上記収容槽内に不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段と、
上記不活性ガス導入手段により上記収容槽内に導入された不活性ガスを、上記バッファ槽内に導入する配管とを含むことを特徴とするめっき装置。
【請求項６】
上記液面センサが、第１レベルの高さにおけるめっき液の有無を検知する第１液面センサ、およびこの第１レベルより高い位置にある第２レベルの高さにおけるめっき液の有無を検知する第２液面センサを含み、
上記バルブ制御手段は、上記第１レベルにめっき液がない旨の上記第１液面センサからの出力信号に基づいて上記バルブを閉じるように制御し、上記第２レベルにめっき液がある旨の上記第２液面センサからの出力信号に基づいて上記バルブを開くように制御することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のめっき装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、めっき液を循環させながら処理対象物にめっきするめっき装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、半導体基板の製造工程において、半導体基板の一方表面にめっき処理を施すことがある。図２は、半導体基板にめっき処理を施すための従来のめっき装置の構造を示す図解的な断面図である。
このめっき装置は、半導体基板Wにめっき処理を施すためのめっき槽３１と、めっき槽３１を囲むように配備された回収槽３５と、めっき槽３１および回収槽３５より低い位置に配されて大量のめっき液を収容する収容槽３２とを備えている。収容槽３２の側面下部とめっき槽３１の底面中央部とは、揚液配管３３で接続されている。揚液配管３３には、ポンプ３６が介装されていて、収容槽３２内のめっき液をめっき槽３１に汲み上げることができるようになっている。
【０００３】
回収槽３５の底面からは、収容槽３２内へと還流配管３４が延びている。還流配管３４は、ポンプ３６によってめっき槽３１へと送液されるめっき液の流量と同等以上の流量でめっき液を流すことができるように、充分大きな径に設計されていて、回収槽３５からめっき液が溢れないようにされている。
収容槽３２には、さらに、窒素ガス供給源に接続された窒素ガス導入配管４５、および収容槽３２の外部に開放したリーク配管４６が導入されている。
【０００４】
めっき処理を行うに先立って、まず、窒素ガス導入配管４５から収容槽３２の内部に窒素ガスが導入され、これに伴って収容槽３２内のガスはリーク配管４６から外部へリークされる。一定時間窒素ガスの導入を続けることにより、収容槽３２内でめっき液上方の空間は窒素ガスに置換される。
次に、ポンプ３６を作動させると、めっき液は、収容槽３２から揚液配管３３を経てめっき槽３１へと汲み上げられ、めっき槽３１の縁から回収槽３５へと溢れ出し、還流配管３４を経て収容槽３２へと重力の作用によって流れ落ちる。
【０００５】
めっき液が循環しているとき、めっき液はめっき槽３１の縁からわずかに盛り上がった状態となる。半導体基板Wをめっき槽３１の上方から下降させ、この盛り上がっためっき液に半導体基板Wの下面を接触させることにより、半導体基板Wの一方表面にめっきすることができる。
めっき液には、通常、酸化により分解されたり変質する成分が含まれているが、収容槽３２内では、めっき液の上方の空間には窒素ガスで覆われており、めっき液は酸素から断たれているため上述の成分は酸化しない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、めっき液は、還流配管を流れ落ちる際、空気と混合されて、酸化しやすい成分が酸化する。なぜなら、還流配管３４の内径は、回収槽３５から流入するめっき液を充分な流量で流すことができるように大きく設計されているので、めっき液が流れる際の還流配管３４の内部は液密にはならず、空気が存在するからである。これにより、めっき液は短時間で劣化して、所期の特性を有さなくなる。めっき液が収容槽３２内に流れ込む際、空気の泡を巻き込み、収容槽３２内のめっき液が劣化することもある。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、めっき液が劣化しにくいめっき装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、処理対象物（Ｗ）にめっきを施すためのめっき槽（１）と、上記めっき槽より低い位置に配置され、めっき液を収容する収容槽（２）と、上記収容槽から上記めっき槽へめっき液を送液するための第１の配管（３）と、上記めっき槽からのめっき液を上記収容槽へ送液するための第２の配管（４，８）と、上記収容槽から上記第１の配管を介して上記めっき槽へとめっき液を汲み上げる揚液手段（６）と、上記第２の配管に介装され、上記めっき槽と上記収容槽との間の高さに配置されたバッファ槽（７）と、上記バッファ槽内のめっき液の液面高さに関する情報を得る液面センサ（１０）と、上記第２の配管において、上記バッファ槽と上記収容槽との間に介装されたバルブ（１３）と、上記液面センサの出力信号に基づき上記バルブの開閉を制御するバルブ制御手段（１４）と、一端が上記バッファ槽の所定の高さに接続され、他端が上記収容槽に接続されたオーバーフロー配管（１１）とを含むことを特徴とするめっき装置である。
請求項２記載の発明は、処理対象物（Ｗ）にめっきを施すためのめっき槽（１）と、上記めっき槽より低い位置に配置され、めっき液を収容する収容槽（２）と、上記収容槽から上記めっき槽へめっき液を送液するための第１の配管（３）と、上記めっき槽からのめっき液を上記収容槽へ送液するための第２の配管（４，８）と、上記収容槽から上記第１の配管を介して上記めっき槽へとめっき液を汲み上げる揚液手段（６）と、上記第２の配管に介装され、上記めっき槽と上記収容槽との間の高さに配置されたバッファ槽（７）と、上記バッファ槽内のめっき液の液面高さに関する情報を得る液面センサ（１０）と、上記第２の配管において、上記バッファ槽と上記収容槽との間に介装されたバルブ（１３）と、上記液面センサの出力信号に基づき上記バルブの開閉を制御するバルブ制御手段（１４）と、上記めっき槽の周囲に配され、上記めっき槽から溢れ出るめっき液を回収する回収槽（５）とを含み、上記第２の配管は上記回収槽と上記バッファ槽とを接続する配管（８）を含むことを特徴とするめっき装置である。
請求項３記載の発明は、上記収容槽内に不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段（１５，１６）をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のめっき装置である。
請求項４記載の発明は、上記オーバーフロー配管が、上記不活性ガス導入手段により上記収容槽内に導入された不活性ガスを、上記バッファ槽内に導入するように構成されていることを特徴とする請求項３記載のめっき装置である。
請求項５記載の発明は、処理対象物（Ｗ）にめっきを施すためのめっき槽（１）と、上記めっき槽より低い位置に配置され、めっき液を収容する収容槽（２）と、上記収容槽から上記めっき槽へめっき液を送液するための第１の配管（３）と、上記めっき槽からのめっき液を上記収容槽へ送液するための第２の配管（４，８）と、上記収容槽から上記第１の配管を介して上記めっき槽へとめっき液を汲み上げる揚液手段（６）と、上記第２の配管に介装され、上記めっき槽と上記収容槽との間の高さに配置されたバッファ槽（７）と、上記バッファ槽内のめっき液の液面高さに関する情報を得る液面センサ（１０）と、上記第２の配管において、上記バッファ槽と上記収容槽との間に介装されたバルブ（１３）と、上記液面センサの出力信号に基づき上記バルブの開閉を制御するバルブ制御手段（１４）と、上記収容槽内に不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段（１５，１６）と、上記不活性ガス導入手段により上記収容槽内に導入された不活性ガスを、上記バッファ槽内に導入する配管（１１）とを含むことを特徴とするめっき装置である。
【０００９】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
バルブ制御手段は、バルブを制御することにより、バッファ槽内のめっき液がなくならないように、かつ、バッファ槽がめっき液で完全に満たされないように制御するものとすることができる。このようなとき、バッファ槽より高さが低い位置にある第２の配管内は、めっき液で満たされた状態となる。したがって、めっき液が第２の配管を流れ落ちる際、めっき液中の酸化しやすい成分が空気と混合されて酸化することはない。すなわち、このようなめっき装置を用いることにより、めっき液は劣化しにくくなる。
【００１０】
バッファ槽は、なるべくめっき槽との高さの差がないように配置することが好ましい。これにより、めっき槽からバッファ槽へめっき液が流れ落ちる際に、めっき液に空気が混入しないようにすることができる。
請求項６記載の発明は、上記液面センサが、第１レベルの高さにおけるめっき液の有無を検知する第１液面センサ（１０ａ）、およびこの第１レベルより高い位置にある第２レベルの高さにおけるめっき液の有無を検知する第２液面センサ（１０ｂ）を含み、上記バルブ制御手段は、上記第１レベルにめっき液がない旨の上記第１液面センサからの出力信号に基づいて上記バルブを閉じるように制御し、上記第２レベルにめっき液がある旨の上記第２液面センサからの出力信号に基づいて上記バルブを開くように制御することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のめっき装置である。
【００１１】
第１液面センサがめっき液を検知しないとき、めっき液の液面は第１レベルより低い位置にある。また、第２液面センサがめっき液を検知しているとき、めっき液の液面は第２レベルより高い位置にある。したがって、バルブ制御手段が上記のような制御をすることにより、めっき液の液面の高さは、ほぼバッファ槽内の第１レベルと第２レベルとの間に維持される。このとき、第２の配管内はめっき液で満たされた状態となる。第２の配管は、バルブが開かれたとき、バッファ槽内のめっき液の液面が下降するように、充分な流量でめっき液を流せる内径を有するものとすることができる。
【００１２】
オーバーフロー配管は、たとえば、バッファ槽の側面上部に接続されたものとすることができる。請求項６記載のように、液面センサが第１レベルおよび第２レベルでのめっき液の有無を検知可能な場合、オーバーフロー配管は第２レベルより高い位置でバッファ槽に接続されたものとすることができる。
【００１３】
バッファ槽内のめっき液の液面が上昇して、オーバーフロー配管が取り付けられている高さまで達すると、めっき液はオーバーフロー配管から溢れ出して収容槽へと流れる。したがって、液面センサの故障などにより、バッファ槽内のめっき液の液面に関する正しい情報がバルブ制御手段に与えられず、バルブが開かれなかった場合でも、めっき液がバッファ槽等から溢れることはない。
【００１４】
めっき槽の下方からめっき液を供給して、めっき液がめっき槽の縁から回収槽へ溢れ出すようにすると、めっき液はめっき槽の縁からわずかに盛り上がった状態となる。このような状態のめっき液の液面に処理対象物を接触させて、たとえば、半導体基板などの板状の処理対象物の一面のみをめっきすることができる。
【００１５】
不活性ガス導入手段は、たとえば、不活性ガスの供給源から収容槽内部に不活性ガスを導入する不活性ガス導入配管と、収容槽内のガスをリークさせるリーク配管とを含むものとすることができる。収容槽は、配管が接続された部分を除いて閉じたものとすることができる。この場合、不活性ガス導入配管から、たとえば、窒素ガスなどの不活性ガスを導入し、リーク配管から内部のガスをリークさせることにより、めっき液上方の空間は窒素ガスで置換（パージ）される。この状態で、めっき液の液面は酸素から断たれているので、めっき液の酸化を防ぐことができる。
【００１６】
このめっき装置がオーバーフロー配管（不活性ガス導入手段により収容槽内に導入された不活性ガスを、バッファ槽内に導入する配管）を備えている場合、不活性ガスは、オーバーフロー配管からバッファ槽へも導入される。バッファ槽内で、めっき液上方の空間が不活性ガスで置換されると、バッファ槽内においてもめっき液の酸化を防ぐことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下では、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るめっき装置の図解的な断面図である。
このめっき装置は、半導体基板Ｗの一方表面にめっき処理を施すためのものであり、半導体基板Ｗの下面にめっき液を供給するためのめっき槽１と、めっき槽１を囲むように配備された回収槽５と、めっき槽１および回収槽５より低い位置に配され大量のめっき液を収容することができる収容槽２とを備えている。めっき槽１は、上方から処理対象の半導体基板Ｗを接液できるように、上部が開放されている。回収槽５は、めっき槽１から溢れためっき液が流れ込むことができるように、上部が開放されている。収容槽２は、上部が天板２ａで閉じられている。
【００１８】
収容槽２の側面下部とめっき槽１の底面中央部とは、揚液配管３で接続されている。揚液配管３には、ポンプ６が介装されていて、収容槽２内のめっき液をめっき槽１へと汲み上げることができる。
回収槽５の下方には、回収槽５と近接してバッファ槽７が配置されている。バッファ槽７は、上部が天板７ａで覆われている。回収槽５の底面からは、還流配管８が天板７ａを貫通してバッファ槽７内下部へと延びている。また、天板７ａからはリーク配管９が上方に延びている。リーク配管９は、回収槽５の底面を貫通して、上端が回収槽５内に開放している。
【００１９】
さらに、バッファ槽７からは、還流配管４およびオーバーフロー配管１１が、収容槽２へと延びている。還流配管４は、バッファ槽７の底面から延びて、天板２ａを貫通して収容槽２内の下部まで延設されている。還流配管４の内径は、ポンプ６によってめっき槽１へと送液されるめっき液の流量と同等以上の流量でめっき液を流すことができるように、充分大きく設計されている。還流配管４の途中には、バルブ１３が介装されていてめっき液の流路を開閉できるようになっている。オーバーフロー配管１１は、バッファ槽７側面上部から延びて、天板２ａを貫通して収容槽２内の上部まで延設されている。
【００２０】
収容槽２には、天板２ａを貫通して、窒素ガス導入配管１５およびリーク配管１６が導入されている。窒素ガス導入配管１５は、収容槽２外で窒素ガス供給源に接続されており、収容槽２内では天板２ａ近傍で開口している。リーク配管１６は、一端が収容槽２外に開放されており、他端が収容槽２内の天板２ａ近傍で開口している。
バッファ槽７の側方には、バッファ槽７内部のめっき液の液面を検知するための液面センサ１０が配されている。液面センサ１０は、上下方向に配された２つの液面センサ、すなわち、下方に配された下限液面センサ１０ａと上方に配された上限液面センサ１０ｂとを含んでいる。
【００２１】
下限液面センサ１０ａは、バッファ槽７内のめっき液が、下限液面センサ１０ａが配された高さ（第１レベル）にあるか否かを検知することができる。上限液面センサ１０ｂは、バッファ槽７内のめっき液が、上限液面センサ１０ｂが配された高さ（第２レベル）にあるか否かを検知することができる。下限液面センサ１０ａおよび上限液面センサ１０ｂは、たとえば、バッファ槽７内のめっき液を光学的に検知するものとすることができる。この場合、バッファ槽７の側面は、透明な材料で構成することができる。
【００２２】
上限液面センサ１０ｂは、オーバーフロー配管１１とバッファ槽７との接続部よりも低い位置に配置されている。すなわち、オーバーフロー配管１１は、第２レベルより高い位置でバッファ槽７に接続されている。
下限液面センサ１０ａおよび上限液面センサ１０ｂの出力信号は、制御部１４に入力される。制御部１４は、下限液面センサ１０ａおよび上限液面センサ１０ｂの出力信号に基づいて、バルブ１３の開閉を制御する。具体的には、制御部１４は、下限液面センサ１０ａから第１レベルにめっき液がない旨の信号を受け取ると、バルブ１３を閉じるように制御する。また、制御部１４は、上限液面センサ１０ｂから第２レベルにめっき液がある旨の信号を受け取ると、バルブ１３を開くように制御する。すなわち、制御部１４は、バッファ槽７内のめっき液の液面が、第１レベルより低くなればバルブ１３を開き、第２レベルより高くなればバルブ１３を閉じるように制御する。
【００２３】
めっき処理に先立って、まず、窒素ガス導入配管１５から収容槽２内に窒素ガスが導入される。収容槽２内のガスは、リーク配管１６から外部へリークされるか、またはオーバーフロー配管１１、バッファ槽７およびリーク配管９を経て外部へリークされる。一定時間以上、この操作を続けると、収容槽２内部でめっき液上部の空間およびバッファ槽７の内部は窒素ガスで置換（パージ）される。これにより、収容槽２内のめっき液に含まれる酸化しやすい成分が酸化されることを防ぐことができる。
【００２４】
次に、ポンプ６を作動させると、めっき液は、収容槽２から揚液配管３を経てめっき槽１へと汲み上げられ、めっき槽１の縁から回収槽５へと溢れ出す。めっき槽１内で、めっき液は下方から上方へと向かって流れるので、めっき液の液面はめっき槽１の縁からわずかに盛り上がった状態になる。この盛り上がっためっき液に、半導体基板Ｗの下面を接触させてめっきすることにより、半導体基板Ｗの一方表面にめっきを施すことができる。
【００２５】
めっき液はさらに、回収槽５底部から還流配管８を経て、バッファ槽７に流れ込む。バッファ槽７内の空間は、リーク配管９を介して外部に通じているので、常に大気圧に保たれている。このため、めっき液は、自由にバッファ槽７内に流入することができる。バッファ槽７内は窒素雰囲気に保たれているので、バッファ槽７内でめっき液の酸化しやすい成分が酸化することはない。
バッファ槽７内のめっき液の液面の高さが第２レベル以下のとき、バルブ１３はたとえば閉じられており、めっき液はバッファ槽７内に貯留されていき液面が高くなっていく。めっき液の高さが第２レベルよりも高くなると、制御部１４によりバルブ１３が開かれて、めっき液は、重力の作用により還流配管４を経て収容槽２へと流れ込む。めっき液の液面が第１レベルより低くなると、制御部１４によりバルブ１３は閉じられ、めっき液は再びバッファ槽７内に貯留されていく。
【００２６】
以上のように、バッファ槽７内のめっき液の液面が、ほぼ第１レベルと第２レベルとの間にあるように制御されることにより、バッファ槽７より低い位置に配された還流配管４の内部は常にめっき液で満たされた状態（液密）となる。したがって、バッファ槽７内に存在するガスの酸素分圧が充分低くなっていない場合でも、めっき液が還流配管４内を流れるときに空気と混合されることはないので、めっき液中の酸化されやすい成分が酸化されることはない。すなわち、このようなめっき装置を用いることにより、めっき液は劣化しにくくなる。
【００２７】
上限液面センサ１０ｂが故障した場合、バッファ槽７内のめっき液の液面が第２レベルより高くなっても、上限液面センサ１０ｂからは第２レベルにめっき液がある旨の出力信号が出されないことがある。この場合、制御部１４はバルブ１３を開くように制御せず、バッファ槽７内のめっき液は第２レベルを超えて高くなっていく。しかし、めっき液の液面がバッファ槽７とオーバーフロー配管１１との接続部の高さに至ると、めっき液はオーバーフロー配管１１から流れ出し、収容槽２へと導かれる。したがって、めっき液はバッファ槽７内を満たして、さらに液面が上昇して回収槽５から溢れ出すことはない。
【００２８】
液面センサ１０が、透明な材質でできたバッファ槽７内のめっき液を光学的に検知するものである場合、上限液面センサ１０ｂが故障していなくても、バッファ槽７の側壁が汚れることによって、第２レベルにおけるめっき液の有無が正しく検知されなくなる。このような場合にも、バルブ１３は適正に開閉されなくなるが、めっき液がオーバーフロー配管１１から流れ出すことにより、回収槽５からめっき液が溢れ出す事態を回避することができる。
【００２９】
液面センサ１０は、バッファ槽７内のめっき液の液面高さを連続的な値として検知可能なものであってもよい。その場合、制御部１４は、バルブ１３の開度を連続的に変化させ、還流配管４を流れるめっき液の流量を連続的に変化させるものであってもよい。
めっき槽１におけるめっき処理は、処理対象物をめっき液の表面に接触させて行うものに限られず、処理対象物全体をめっき槽１に浸漬して行うものであってもよい。この場合、回収槽５はなくてもよい。
【００３０】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るめっき装置の図解的な断面図である。
【図２】半導体基板にめっき処理を施すための従来のめっき装置の図解的な断面図である。
【符号の説明】
１    めっき槽
２    収容槽
３    揚液配管
４，８    還流配管
５    回収槽
６    ポンプ
７    バッファ槽
１０ａ    下限液面センサ
１０ｂ    上限液面センサ
１１    オーバーフロー配管
１３    バルブ
１４    制御部
１５    窒素ガス導入配管
１６    リーク配管
【図１】
0003808762.tif 000002
【図２】
0003808762.tif 000003