JP2001240996A

JP2001240996A - 基板のめっき装置およびめっき方法

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Publication number: JP2001240996A
Application number: JP2000369201A
Authority: JP
Inventors: Junji Kunisawa; 淳次国沢; Mitsuko Odagaki; 美津子小田垣; Natsuki Makino; 夏木牧野; Koji Mishima; 浩二三島; Kenji Nakamura; 憲二中村; Hiroaki Inoue; 裕章井上; Norio Kimura; 憲雄木村; Tetsuro Matsuda; 哲朗松田; Hisafumi Kaneko; 尚史金子; Nobuo Hayasaka; 伸夫早坂
Original assignee: Ebara Corp; Toshiba Corp
Current assignee: Ebara Corp; Toshiba Corp
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2001-09-04
Anticipated expiration: 2020-12-04
Also published as: JP4010764B2

Abstract

(57)【要約】【課題】めっき処理及びそれに付帯する処理を単一の
ユニットで行うことができるようにしためっき装置及び
めっき方法を提供する。【解決手段】被めっき面を上方に向けて基板を水平に
保持し回転させる基板保持部３６と、該基板保持部３６
で保持された基板の被めっき面の周縁部に当接して該周
縁部を水密的にシールするシール材９０と該基板と接触
して通電させるカソード電極８８とを備え、基板保持部
３６と一体に回転するカソード部３８と、該カソード部
３８の上方に水平垂直動自在に配置され下向きにアノー
ド９８を備えた電極アーム部３０と、基板保持部３６で
保持された基板の被めっき面と該被めっき面に近接させ
た電極アーム部３０のアノード９８との間の空間にめっ
き液を注入するめっき液注入手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板のめっき装置
及び方法に係り、特に半導体基板に形成された微細配線
パターン（窪み）に銅（Ｃｕ）等の金属を充填する等の
用途の基板のめっき方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体基板上に配線回路を形成するため
の材料としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金
が一般に用いられているが、集積度の向上に伴い、より
伝導率の高い材料を配線材料に採用することが要求され
ている。このため、基板にめっき処理を施して、基板に
形成された配線パターンに銅またはその合金を充填する
方法が提案されている。

【０００３】これは、配線パターンに銅またはその合金
を充填する方法としては、ＣＶＤ（化学的蒸着）やスパ
ッタリング等各種の方法が知られているが、金属層の材
質が銅またはその合金である場合、即ち、銅配線を形成
する場合には、ＣＶＤではコストが高く、またスパッタ
リングでは高アスペクト（パターンの深さの比が幅に比
べて大きい）の場合に埋込みが不可能である等の短所を
有しており、めっきによる方法が最も有効だからであ
る。

【０００４】ここで、半導体基板上に銅めっきを施す方
法としては、カップ式やディップ式のようにめっき槽に
常時めっき液を張ってそこに基板を浸す方法と、めっき
槽に基板が供給された時にのみめっき液を張る方法、ま
た、電位差をかけていわゆる電解めっきを行う方法と、
電位差をかけない無電解めっきを行う方法など、種々の
方法がある。

【０００５】従来、この種の銅めっきを行うめっき装置
には、めっき工程を行うユニットの他に、めっきに付帯
する前処理工程を行うユニットや、めっき後の洗浄・乾
燥工程を行うユニット等の複数のユニットと、これらの
各ユニット間で基板の搬送を行う搬送ロボットが水平に
配置されて備えられていた。そして、基板は、これらの
各ユニット間を搬送されつつ、各ユニットで所定の処理
が施され、めっき処理後の次工程に順次送られるように
なっていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
めっき装置にあっては、めっき処理や前処理といった各
工程毎に別々のユニットが備えられ、各ユニットに基板
が搬送されて処理されるようになっていたため、装置と
してかなり複雑で制御が困難となるばかりでなく、大き
な占有面積を占め、しかも製造コストがかなり高価であ
るといった問題があった。

【０００７】本発明は上記に鑑みて為されたもので、め
っき処理及びそれに付帯する処理を単一のユニットで行
うことができるようにしためっき装置及びめっき方法を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、被めっき面を上方に向けて基板を水平に保持し回転
させる基板保持部と、該基板保持部で保持された基板の
被めっき面の周縁部に当接して該周縁部を水密的にシー
ルするシール材と該基板と接触して通電させるカソード
電極とを備え、前記基板保持部と一体に回転するカソー
ド部と、該カソード部の上方に水平垂直動自在に配置さ
れ下向きにアノードを備えた電極アーム部と、前記基板
保持部で保持された基板の被めっき面と該被めっき面に
近接させた前記電極アーム部のアノードとの間の空間に
めっき液を注入するめっき液注入手段とを有することを
特徴とする基板のめっき装置である。

【０００９】これにより、基板保持部で基板を上向きに
保持した状態で、被めっき面と電極アーム部のアノード
との間にめっき液を満たしてめっき処理を行い、めっき
処理後に、被めっき面と電極アーム部のアノードとの間
のめっき液を抜くとともに、電極アーム部を上昇させて
被めっき面を開放させることで、基板保持部で基板を保
持したまま、めっき処理の前後にめっきに付帯した前処
理や洗浄・乾燥処理といった他の処理を行うことができ
る。

【００１０】請求項２に記載の発明は、前記電極アーム
部のアノードの下面には、保水性材料からなるめっき液
含浸材が密着保持されていることを特徴とする請求項１
記載の基板のめっき装置である。銅めっきにあっては、
スライムの生成を抑制するため、含有量が０．０３〜
０．０５％のリンを含む銅（含リン銅）をアノードに使
用することが一般に行われており、このように、アノー
ドに含リン銅を使用すると、めっきの進行に伴ってアノ
ードの表面にブラックフィルムと呼ばれる黒膜が形成さ
れる。このような場合に、めっき液含浸材にめっき液を
含ませて、アノードの表面を湿潤させることで、ブラッ
クフィルムの基板のめっき面への脱落を防止し、同時に
基板のめっき面とアノードの間にめっき液を注入する際
に、空気を外部に抜きやすくすることができる。

【００１１】請求項３に記載の発明は、前記カソード部
の側方にめっき液トレーが配置され、前記電極アーム部
は、前記カソード部とめっき液トレーとの間を移動自在
に構成されていることを特徴とする請求項１または２記
載の基板のめっき装置である。これにより、めっき処理
を行っていない間に、めっき液トレー内のめっき液中に
浸漬させてアノードを湿潤させておくことで、アノード
表面に形成されたブラックフィルムの乾燥や酸化を防止
することができる。

【００１２】請求項４に記載の発明は、前記カソード部
の側方には、前記基板保持部で保持された基板の被めっ
き面に向けて前処理液や洗浄液、気体等を噴射する複数
のノズルが配置されていることを特徴とする請求項１記
載の基板のめっき装置である。これにより、めっき処理
前後の基板を基板保持部で保持して被めっき面を上方に
開放させた状態で、前処理液や洗浄液をノズルから被め
っき面に向けて噴射することで、前処理や洗浄処理を行
うことができる。

【００１３】請求項５に記載の発明は、前記基板保持部
は、下方の基板受渡し位置と、上方の前記基板の被めっ
き面の周縁部がカソード部に当接するめっき位置と、そ
の中間の前処理・洗浄位置との間を昇降自在に構成され
ていることを特徴とする請求項１記載の基板のめっき装
置である。このように、基板保持部を各動作位置に対応
するように昇降させることで、より一層の小型化と操作
性の向上が達成される。

【００１４】請求項６に記載の発明は、上方に向けカソ
ードと導通させた基板の被めっき面の周縁部を水密的に
シールし、この被めっき面の上方にアノードを近接させ
て配置して、被めっき面とアノードとの間の水密的にシ
ールされた空間にめっき液を注入することを特徴とする
基板のめっき方法である。

【００１５】請求項７に記載の発明は、前記被めっき面
とカソードとの間の空間に保水性材料からなるめっき液
含浸部材を配置し、この部材にめっき液を含ませること
を特徴とする請求項６記載の基板のめっき方法である。

【００１６】請求項８に記載の発明は、めっき処理に先
立って、前記めっき液含浸部材が配置された空間を減圧
することを特徴とする請求項７記載の基板のめっき方法
である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。この実施の形態の基板めっき装置
は、半導体基板の表面に電解銅めっきを施して、銅層か
らなる配線が形成された半導体装置を得るのに使用され
る。このめっき工程を図１を参照して説明する。

【００１８】半導体基板Ｗには、図１（ａ）に示すよう
に、半導体素子が形成された半導体基板１上の導電層１
ａの上にＳｉＯ_２からなる絶縁膜２が堆積され、リソグ
ラフィ・エッチング技術によりコンタクトホール３と配
線用の溝４が形成され、その上にＴｉＮ等からなるバリ
ア層５、更にその上に電解めっきの給電層としてシード
層７が形成されている。

【００１９】そして、図１（ｂ）に示すように、前記半
導体基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、半導体基板
１のコンタクトホール３及び溝４内に銅を充填させると
ともに、絶縁膜２上に銅層６を堆積させる。その後、化
学的機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜２上の銅層６
を除去して、コンタクトホール３および配線用の溝４に
充填させた銅層６の表面と絶縁膜２の表面とをほぼ同一
平面にする。これにより、図１（ｃ）に示すように銅層
６からなる配線が形成される。

【００２０】図２は、本発明の実施の形態の基板のめっ
き装置の全体を示す平面図で、図２に示すように、この
めっき装置には、同一設備内に位置して、内部に複数の
基板Ｗを収納する２基のロード・アンロード部１０と、
めっき処理及びその付帯処理を行う２基のめっきユニッ
ト１２と、ロード・アンロード部１０とめっきユニット
１２との間で基板Ｗの受渡しを行う搬送ロボット１４
と、めっき液タンク１６を有するめっき液供給設備１８
が備えられている。

【００２１】前記めっきユニット１２には、図３に示す
ように、めっき処理及びその付帯処理を行う基板処理部
２０が備えられ、この基板処理部２０に隣接して、めっ
き液を溜めるめっき液トレー２２が配置されている。ま
た、回転軸２４を中心に揺動する揺動アーム２６の先端
に保持されて前記基板処理部２０とめっき液トレー２２
との間を揺動する電極部２８を有する電極アーム部３０
が備えられている。更に、基板処理部２０の側方に位置
して、プレコート・回収アーム３２と、純水やイオン水
等の薬液、更には気体等を基板に向けて噴射する固定ノ
ズル３４が配置されている。この実施の形態にあって
は、３個の固定ノズル３４が備えられ、その内の１個を
純水の供給用に用いている。

【００２２】前記基板処理部２０には、図４及び図５に
示すように、めっき面を上向きにして基板Ｗを保持する
基板保持部３６と、この基板保持部３６の上方に該基板
保持部３６の周縁部を囲繞するように配置されたカソー
ド部３８が備えられている。更に、基板保持部３６の周
囲を囲繞して処理中に用いる各種薬液の飛散を防止する
有底略円筒状のカップ４０が、エアシリンダ４２を介し
て上下動自在に配置されている。

【００２３】ここで、前記基板保持部３６は、エアシリ
ンダ４４によって、下方の基板受渡し位置Ａと、上方の
めっき位置Ｂと、これらの中間の前処理・洗浄位置Ｃと
の間を昇降し、回転モータ４６及びベルト４８を介し
て、任意の加速度及び速度で前記カソード部３８と一体
に回転するように構成されている。この基板受渡し位置
Ａに対向して、めっきユニット１２のフレーム側面の搬
送ロボット１４側には、図７に示すように、基板搬出入
口５０が設けられ、また基板保持部３６がめっき位置Ｂ
まで上昇した時に、基板保持部３６で保持された基板Ｗ
の周縁部に下記のカソード部３８のシール材９０とカソ
ード電極８８が当接するようになっている。一方、前記
カップ４０は、その上端が前記基板搬出入口５０の下方
に位置し、図５に仮想線で示すように、上昇した時に前
記基板搬出入口５０を塞いでカソード部３８の上方に達
するようになっている。

【００２４】前記めっき液トレー２２は、めっきを実施
していない時に、電極アーム部３０の下記のめっき液含
浸材１１０及びアノード９８をめっき液で湿潤させるた
めのもので、図６に示すように、このめっき液含浸材１
１０が収容できる大きさに設定され、図示しないめっき
液供給口とめっき液排水口を有している。また、フォト
センサがめっき液トレー２２に取り付けられており、め
っき液トレー２２内のめっき液の満水、即ちオーバーフ
ローと排水の検出が可能になっている。めっき液トレー
２２の底板５２は着脱が可能であり、めっき液トレーの
周辺には、図示しない局所排気口が設置されている。

【００２５】前記電極アーム部３０は、図８及び図９に
示すように、上下動モータ５４と図示しないボールねじ
を介して上下動し、旋回モータ５６を介して、前記めっ
き液トレー２２と基板処理部２０との間を旋回（揺動）
するようになっている。

【００２６】また、プレコート・回収アーム３２は、図
１０に示すように、上下方向に延びる支持軸５８の上端
に連結されて、ロータリアクチュエータ６０を介して旋
回（揺動）し、エアシリンダ６２（図７参照）を介して
上下動するよう構成されている。このプレコート・回収
アーム３２には、その自由端側にプレコート液吐出用の
プレコートノズル６４が、基端側にめっき液回収用のめ
っき液回収ノズル６６がそれぞれ保持されている。そし
て、プレコートノズル６４は、例えばエアシリンダによ
って駆動するシリンジに接続されて、プレコート液がプ
レコートノズル６４から間欠的に吐出され、また、めっ
き液回収ノズル６６は、例えばシリンダポンプまたはア
スピレータに接続されて、基板上のめっき液がめっき液
回収ノズル６６から吸引されるようになっている。

【００２７】前記基板保持部３６は、図１１乃至図１６
に示すように、円板状の基板ステージ６８を備え、この
基板ステージ６８の周縁部の円周方向に沿った６カ所
に、上面に基板Ｗを水平に載置して保持する支持腕７０
が立設されている。この各支持腕７０の段部下面には、
基板Ｗを載置する台座７２が固着されている。

【００２８】これらの支持腕７０の内の１つの支持腕７
０ａには爪が備えられておらず、この支持腕７０ａに対
向する支持腕７０ｂの上端には、基板Ｗの端面に当接し
回動して基板Ｗを内方に押付ける押圧爪７４が回動自在
に支承されている。また、他の４個の支持腕７０ｃの上
端には、回動して基板Ｗをこの上方から下方に押付けて
基板Ｗの周縁部を台座７２との間で挟持する固定爪７６
が回動自在に支承されている。

【００２９】ここで、前記押圧爪７４及び固定爪７６の
下端は、コイルばね７８を介して下方に付勢した開放ピ
ン８０の上端に連結されて、この開放ピン８０の下動に
伴って押圧爪７４及び固定爪７６が内方に回動して閉じ
るようになっており、基板ステージ６８の下方には前記
開放ピン８０に下面に当接してこれを上方に押上げる開
放部材としての支持板８２が配置されている。

【００３０】これにより、基板保持部３６が図５に示す
基板受渡し位置Ａに位置する時、開放ピン８０は支持板
８２に当接し上方に押上げられて、押圧爪７４及び固定
爪７６が外方に回動して開き、基板ステージ６８を上昇
させると、開放ピン８０がコイルばね７８の弾性力で下
降して、押圧爪７４及び固定爪７６が内方に回転して閉
じるようになっている。

【００３１】ここで、図１４に示すように、基板Ｗは、
そのノッチＮが支持腕７０ａに対面するように位置決め
して台座７２の上に載置される。そして、基板ステージ
６８の上昇に伴って、先ず支持腕７０ｂの押圧爪７４が
閉じる方向に回動し、これによって、基板Ｗのノッチ形
成側を支持腕７０ａに押付け、しかる後、支持腕７０ｃ
の固定爪７６が閉じる方向に回動して基板Ｗの周縁部を
挟持保持することで、固定爪７６で基板Ｗを擦ることが
ないようになっている。

【００３２】このため、この例にあっては、図１５及び
図１６に示すように、開放ピン８０の下端部に雌ねじ部
を設け、この雌ねじ部にナット８１をダブルに螺着する
とともに、支持板（開放部材）８２の該開放ピン８０に
対応する位置に、開放ピン８０の直径より大きくナット
８１の直径より小さな凹部８２ａを設けている。そし
て、押圧爪７４を開閉する開放ピン８０のナット８１の
方が固定爪７６を開閉する開放ピン８０のナット８１よ
りも上方に位置するようにしている。

【００３３】これにより、図１５に示す位置から図１６
に示す位置まで基板ステージ６８を上昇させて基板Ｗを
保持する際、押圧爪７４の回動範囲の方が固定爪７６の
回動範囲よりも狭く、且つ基板Ｗ寄りに位置しているた
め、押圧爪７４の方が固定爪７６よりも早く短く閉ま
る。なお、逆に基板Ｗの保持を解く時には、押圧爪７４
の方が固定爪７６よりも遅く短く開く。

【００３４】このように、基板Ｗを該基板Ｗのノッチ形
成側を支持腕７０ａに押付けた状態で固定爪７６で挟持
保持することで、基板Ｗと基板保持部３６との余裕分
（通常、基板外径に対して０．４ｍｍ程度）だけ基板Ｗ
を基板保持部３６の中心からノッチ寄りに偏心させた位
置で基板保持部３６で保持して、図１４に示すように、
円状のシール境界Ｓ_１がノッチの対向側に位置するよう
にすることができ、これによって、シール形状や機構を
複雑にすることなく、めっき面積（有効面積）を大きく
することができる。

【００３５】つまり、図１７（ａ）に示すように、基板
ＷのノッチＮを外した内方位置に円状のシール境界Ｓ_２
が基板Ｗと同心状に位置するようにすると、シール境界
Ｓ_２の内側のめっき面積がノッチＮの深さに見合った分
だけ狭くなってしまい、また、図１７（ｂ）に示すよう
に、略円形でノッチＮの内側を弦状に延びるようにシー
ル境界Ｓ_３を設けると、シール形状が複雑となってしま
うが、この例にあっては、このような弊害はない。

【００３６】また、開放ピン８０の下端部に螺着したナ
ット８１の締付け位置を調整することで、押圧爪７４と
固定爪７６の動作のタイミングを調整することができ
る。このナット８１としてダブルナットを使用すれば、
ナット８１の緩みによる位置ずれを防止できる。

【００３７】前記カソード部３８は、図１８及び図１９
に示すように、前記支持板８２（図５及び図１３等参
照）の周縁部に立設した支柱８４の上端に固着した環状
の枠体８６と、この枠体８６の下面に内方に突出させて
取付けた、この例では６分割されたカソード電極８８
と、このカソード電極８８の上方を覆うように前記枠体
８６の上面に取付けた環状のシール材９０とを有してい
る。このシール材９０は、その内周縁部が内方に向け下
方に傾斜し、かつ徐々に薄肉となって、内周端部が下方
に垂下するように構成されている。

【００３８】これにより、図５に示すように、基板保持
部３６がめっき位置Ｂまで上昇した時に、この基板保持
部３６で保持した基板Ｗの周縁部にカソード電極８８が
押付けられて通電し、同時にシール材９０の内周端部が
基板Ｗの周縁部上面に圧接し、ここを水密的にシールし
て、基板の上面（被めっき面）に供給されためっき液が
基板Ｗの端部から染み出すのを防止するとともに、めっ
き液がカソード電極８８を汚染することを防止するよう
になっている。

【００３９】なお、この実施の形態において、カソード
部３８は、上下動不能で基板保持部３６と一体に回転す
るようになっているが、上下動自在で、下降した時にシ
ール材９０が基板Ｗの被めっき面に圧接するように構成
しても良い。

【００４０】前記電極アーム部３０の電極部２８は、図
２０乃至図２４に示すように、揺動アーム２６の自由端
にボールベアリング９２を介して連結したハウジング９
４と、このハウジング９４の周囲を囲繞する中空の支持
枠９６と、前記ハウジング９４と支持枠９６で周縁部を
狭持して固定したアノード９８とを有し、このアノード
９８は、前記ハウジング９４の開口部を覆って、ハウジ
ング９４の内部に吸引室１００が形成されている。この
吸引室１００の内部には、めっき液供給設備１８（図２
参照）から延びるめっき液供給管１０２に接続され直径
方向に延びるめっき液導入管１０４がアノード９８の上
面に当接して配置され、更に、ハウジング９４には、吸
引室１００に連通するめっき液排出管１０６が接続され
ている。

【００４１】前記めっき液導入管１０４は、マニホール
ド構造とすると被めっき面に均一なめっき液を供給する
のに有効である。即ち、その長手方向に連続して延びる
めっき液導入路１０４ａと該導入路１０４ａに沿った所
定のピッチで、下方に連通する複数のめっき液導入口１
０４ｂが設けられ、また、アノード９８の該めっき液導
入口１０４ｂに対応する位置に、めっき液供給口９８ａ
が設けられている。更に、アノード９８には、その全面
に亘って上下に連通する多数の通孔９８ｂが設けられて
いる。これにより、めっき液供給管１０２からめっき液
導入管１０４に導入されためっき液は、めっき液導入口
１０４ｂ及びめっき液供給口９８ａからアノード９８の
下方に達し、またアノード９８をめっき液中に浸した状
態で、めっき液排出管１０６を吸引することで、アノー
ド９８の下方のめっき液は、通孔９８ｂから吸引室１０
０を通過して該めっき液排出管１０６から排出されるよ
うになっている。

【００４２】ここで、前記アノード９８は、スライムの
生成を抑制するため、含有量が０．０３〜０．０５％の
リンを含む銅（含リン銅）で構成されている。このよう
に、アノード９８に含リン銅を使用すると、めっきの進
行に伴ってアノード９８の表面にブラックフィルムと呼
ばれる黒膜が形成される。このブラックフィルムは、リ
ンやＣｌを含むＣｕ^＋錯体で、Ｃｕ_２Ｃｌ_２・Ｃｕ_２Ｏ
・Ｃｕ_３Ｐ等で構成されるものである。このブラックフ
ィルムの形成により銅の不均化反応が抑制されるので、
ブラックフィルムをアノード９８に表面に安定して形成
することは、めっきを安定化させる上で重要であるが、
これが乾燥したり酸化してアノード９８から脱落する
と、パーティクルの原因となる。

【００４３】そこで、この実施の形態にあっては、アノ
ード９８の下面に該アノード９８の全面を覆う保水性材
料からなるめっき液含浸材１１０を取付け、このめっき
液含浸材１１０にめっき液を含ませて、アノード９８の
表面を湿潤させることで、ブラックフィルムの基板のめ
っき面への脱落を防止し、同時に基板のめっき面とアノ
ード９８との間にめっき液を注入する際に、空気を外部
に抜きやすくしている。このめっき液含浸材１１０は、
例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、
ポリ塩化ビニル、テフロン（登録商標）、ポリビニルア
ルコール、ポリウレタン及びこれらの誘導体の少なくと
も１つの材料からなる織布、不織布またはスポンジ状の
構造体、あるいはポーラスセラミックスからなる。

【００４４】即ち、下端に頭部を有する多数の固定ピン
１１２を、この頭部をめっき液含浸材１１０の内部に上
方に脱出不能に収納し軸部をアノード９８の内部を貫通
させて配置し、この固定ピン１１２をＵ字状の板ばね１
１４を介して上方に付勢させることで、アノード９８の
下面にめっき液含浸材１１０を板ばね１１４の弾性力を
介して密着させて取付けている。このように構成するこ
とにより、めっきの進行に伴って、アノード９８の肉厚
が徐々に薄くなっても、アノード９８の下面にめっき液
含浸材１１０を確実に密着させることができる。従っ
て、アノード９８の下面とめっき液含浸材１１０との間
に空気が混入してめっき不良の原因となることが防止さ
れる。

【００４５】なお、アノードの上面側から、例えば径が
２ｍｍ程度の円柱状のＰＶＣ（塩ビ）またはＰＥＴ製の
ピンをアノードを貫通させて配置し、アノード下面に現
れた該ピンの先端面に接着剤を付けてめっき液含浸材と
接着固定するようにしても良い。

【００４６】そして、前記電極部２８は、基板保持部３
６がめっき位置Ｂ（図５参照）にある時に、基板保持部
３６で保持された基板Ｗとめっき液含浸材１１０との隙
間が、例えば０．５〜３ｍｍ程度となるまで下降し、こ
の状態で、めっき液供給管１０２からめっき液を供給し
て、めっき液含浸材１１０にめっき液を含ませながら、
基板Ｗの上面（被めっき面）とアノード９８との間にめ
っき液を満たして、これによって、基板Ｗの被めっき面
にめっきが施される。

【００４７】なお、図４に示すように、カソード部３８
を支持する支柱８４の外方にストッパ棒１１６が立設さ
れ、このストッパ棒１１６の上面に支持枠９６の周囲に
設けた突出部９６ａを当接させることで、電極部２８の
下降が規制されるようになっている。

【００４８】次に、前記実施の形態のめっき装置の動作
について説明する。先ず、ロード・アンロード部１０か
らめっき処理前の基板Ｗを搬送ロボット１４で取出し、
被めっき面を上向きにした状態で、フレームの側面に設
けられた基板搬出入口５０から一方のめっきユニット１
２の内部に搬送する。この時、基板保持部３６は、下方
の基板受渡し位置Ａにあり、搬送ロボット１４は、その
ハンドが基板ステージ６８の真上に到達した後に、ハン
ドを下降させることで、基板Ｗを支持腕７０上に載置す
る。そして、搬送ロボット１４のハンドを前記基板搬出
入口５０を通って退去させる。

【００４９】搬送ロボット１４のハンドの退去が完了し
た後、カップ４０を上昇させ、同時に基板受渡し位置Ａ
にあった基板保持部３６を前処理・洗浄位置Ｃに上昇さ
せる。すると、この上昇に伴って、支持腕７０上に載置
された基板は、押圧爪７４で支持腕７０ａの方向に押圧
されて偏心し、この状態で固定爪７６で確実に把持され
る。

【００５０】一方、電極アーム部３０の電極部２８は、
この時点ではめっき液トレー２２上の通常位置にあっ
て、めっき液含浸材１１０あるいはアノード９８がめっ
き液トレー２２内に位置しており、この状態でカップ４
０の上昇と同時に、めっき液トレー２２及び電極部２８
にめっき液の供給を開始する。そして、基板のめっき工
程に移るまで、新しいめっき液を供給し、併せてめっき
液排出管１０６を通じた吸引を行って、めっき液含浸材
１１０に含まれるめっき液の交換と泡抜きを行う。な
お、カップ４０の上昇が完了すると、フレーム側面の基
板搬出入口５０はカップ４０で塞がれて閉じ、フレーム
内外の雰囲気が遮断状態となる。

【００５１】カップ４０が上昇するとプレコート処理に
移る。即ち、基板Ｗを受け取った基板保持部３６を回転
させ、待避位置にあったプレコート・回収アーム３２を
基板と対峙する位置へ移動させる。そして、基板保持部
３６の回転速度が設定値に到達したところで、プレコー
ト・回収アーム３２の先端に設けられたプレコートノズ
ル６４から、例えば界面活性剤からなるプレコート液を
基板の被めっき面に間欠的に吐出する。この時、基板保
持部３６が回転しているため、プレコート液は基板Ｗの
被めっき面の全面に行き渡る。次に、プレコート・回収
アーム３２を待避位置へ戻し、基板保持部３６の回転速
度を増して、遠心力により基板Ｗの被めっき面のプレコ
ート液を振り切って乾燥させる。

【００５２】プレコート完了後にめっき処理に移る。先
ず、基板保持部３６を、この回転を停止、若しくは回転
速度をめっき時速度まで低下させた状態で、めっきを施
すめっき位置Ｂまで上昇させる。すると、基板Ｗの周縁
部はカソード電極８８に接触して通電可能な状態とな
り、同時に基板Ｗの周縁部上面にシール材９０が圧接し
て、基板Ｗの周縁部が水密的にシールされる。

【００５３】一方、搬入された基板Ｗのプレコート処理
が完了したという信号に基づいて、電極アーム部３０を
めっき液トレー２２上方からめっきを施す位置の上方に
電極部２８が位置するように水平方向に旋回させ、この
位置に到達した後に、電極部２８をカソード部３８に向
かって下降させる。電極部２８の下降が完了した時点
で、めっき電流を投入し、めっき液供給管１０２からめ
っき液を電極部２８の内部に供給して、アノード９８を
貫通しためっき液供給口９８ａよりめっき液含浸材１１
０にめっき液を供給する。この時、めっき液含浸材１１
０は基板Ｗの被めっき面に接触させず、０.５ｍｍ〜３
ｍｍ程度に近接した状態となっている。

【００５４】めっき液の供給が続くと、めっき液含浸材
１１０から染み出した銅イオンを含むめっき液が、めっ
き液含浸材１１０と基板Ｗの被めっき面との間の隙間に
満たされ、基板の被めっき面に銅めっきが施される。こ
の時、基板保持部３６を低速で回転させても良い。

【００５５】めっき処理が完了すると、電極アーム部３
０を上昇させ旋回させてめっき液トレー２２上方へ戻
し、通常位置へ下降させる。次に、プレコート・回収ア
ーム３２を待避位置から基板Ｗに対峙する位置へ移動さ
せて下降させ、めっき液回収ノズル６６から基板Ｗ上の
めっきの残液を回収する。このめっき残液の回収が終了
した後、プレコート・回収アーム３２を待避位置へ戻
し、基板のめっき面のリンスのために、純水用の固定ノ
ズル３４から基板Ｗの中央部に純水を吐出し、同時に基
板保持部３６をスピードを増して回転させて基板Ｗの表
面のめっき液を純水に置換する。このように、基板Ｗの
リンスを行うことで、基板保持部３６をめっき位置Ｂか
ら下降させる際に、めっき液が跳ねて、カソード部３８
のカソード電極８８が汚染されることが防止される。

【００５６】リンス終了後に水洗工程に入る。即ち、基
板保持部３６をめっき位置Ｂから前処理・洗浄位置Ｃへ
下降させ、純水用の固定ノズル３４から純水を供給しつ
つ基板保持部３６及びカソード部３８を回転させて水洗
を実施する。この時、カソード部３８に直接供給した純
水、又は基板Ｗの面から飛散した純水によってシール材
９０及びカソード電極８８も基板と同時に洗浄すること
ができる。

【００５７】水洗完了後にドライ工程に入る。即ち、固
定ノズル３４からの純水の供給を停止し、更に基板保持
部３６及びカソード部３８の回転スピードを増して、遠
心力により基板表面の純水を振り切って乾燥させる。併
せて、シール材９０及びカソード電極８８も乾燥され
る。ドライ工程が完了すると基板保持部３６及びカソー
ド部３８の回転を停止させ、基板保持部３６を基板受渡
し位置Ａまで下降させる。すると、固定爪７６による基
板Ｗの把持が解かれ、基板Ｗは、支持腕７０の上面に載
置された状態となる。次に、カップ４０も下降させる。

【００５８】以上でめっき処理及びそれに付帯する前処
理や洗浄・乾燥工程の全て工程を終了し、搬送ロボット
１４は、そのハンドを基板搬出入口５０から基板Ｗの下
方に挿入し、そのまま上昇させることで、基板保持部３
６から処理後の基板Ｗを受取る。そして、搬送ロボット
１４は、この基板保持部３６から受取った処理後の基板
Ｗをロード・アンロード部１０に戻す。

【００５９】ところで、この実施の形態のようにめっき
液含浸材をアノードの下面に取付けてめっき処理を行う
場合、めっき液含浸材１１０に形成された気孔の内部に
気泡が入り込む場合がある。このような気泡は絶縁体と
して作用し、めっき処理時の電流分布を乱す原因とな
る。これに対しては、めっき処理を行うのに先立ってめ
っき液排出管１０６を吸引することでめっき液含浸材１
１０が配置された空間を減圧し、その後めっき液導入管
１０４からめっき液をめっき液含浸材１１０に導入する
ことが有効である。このようにすることで、めっき液含
浸材１１０の気孔の内部に入り込んだ気泡が外部に出る
のを促進することができ、均一な電流分布によって高品
質なめっきを実現することが可能となる。更に、めっき
装置の立ち上げ時においてもこの処理を行うこととすれ
ば、最初からめっき液含浸材１１０の気孔に入り込んで
いた気泡を除去することが可能となるので有効である。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板保持部で基板を上向きに保持した状態で、めっき処
理とめっき処理に付帯した前処理や洗浄・乾燥処理とい
った他の処理をめっき処理に前後して行うことができ
る。従って、単一の装置でめっきの全工程の実施が可能
となり、装置として簡素化を図るとともに、小さな占有
面積で済むめっき装置を安価に提供できる。また、めっ
きユニットとして、他の半導体製造装置へ搭載が可能で
あるため、めっき、アニール、ＣＭＰの一連の配線形成
工程をクラスター化する時に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基板めっき装置方法によってめっきを
行う工程の一例を示す断面図である。

【図２】本発明の実施の形態の基板めっき装置の全体を
示す平面図である。

【図３】めっきユニットを示す平面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】基板保持部及びカソード部の拡大断面図であ
る。

【図６】図３の正面図である。

【図７】図３の右側面図である。

【図８】図３の背面図である。

【図９】図３の左側面図である。

【図１０】プレコート・回収アームを示す正面図であ
る。

【図１１】基板保持部の平面図である。

【図１２】図１１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図１３】図１１のＣ−Ｃ線断面図である。

【図１４】基板保持部における基板の動き（偏心）の説
明に付する図である。

【図１５】固定爪を有する支持腕（ａ）、及び押圧爪を
有する支持腕（ｂ）の基板保持前の状態を示す図であ
る。

【図１６】固定爪を有する支持腕（ａ）、及び押圧爪を
有する支持腕（ｂ）の基板保持後の状態を示す図であ
る。

【図１７】基板を偏心させない場合における問題の説明
に付する図である。

【図１８】カソード部の平面図である。

【図１９】図１８のＤ−Ｄ線断面図である。

【図２０】電極アーム部の平面図である。

【図２１】図２０の縦断正面図である。

【図２２】図２０のＥ−Ｅ線断面図である。

【図２３】図２２の一部を拡大して示す拡大図である。

【図２４】電極アーム部の電極部のハウジングを除いた
状態の平面図である。

【符号の説明】

１０ロード・アンロード部１２めっきユニット１４搬送ロボット２０基板処理部２２めっき液トレー２６揺動アーム２８電極部３０電極アーム部３２プレコート・回収アーム３４固定ノズル３６基板保持部３８カソード部４０カップ５０基板搬出入口５８支持軸６４プレコートノズル６６めっき液回収ノズル６８基板ステージ７０支持腕７２台座７４押圧爪７６固定爪７８コイルばね８０開放ピン８２支持板８４支柱８６枠体８８カソード電極９０シール材９２ボールベアリング９４ハウジング９８アノード９８ａめっき液供給口９８ｂ通孔１００吸引室１０２めっき液供給管１０４めっき液導入管１０４ｂめっき液導入口１０６めっき液排出管１１０めっき液含浸材１１２固定ピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小田垣美津子東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者牧野夏木東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者三島浩二東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者中村憲二神奈川県藤沢市善行坂１−１−６荏原ユージライト株式会社内 (72)発明者井上裕章東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者木村憲雄東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者松田哲朗神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者金子尚史神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者早坂伸夫神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者奥村勝弥神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内Ｆターム(参考） 4K024 AA09 BA15 BB11 BC06 BC10 CB02 CB09 CB13 CB17 CB26 DA03 DA04 DB07 GA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被めっき面を上方に向けて基板を水平に
保持し回転させる基板保持部と、該基板保持部で保持された基板の被めっき面の周縁部に
当接して該周縁部を水密的にシールするシール材と、該
基板と接触して通電させるカソード電極とを備え、前記
基板保持部と一体に回転するカソード部と、該カソード部の上方に水平垂直動自在に配置され下向き
にアノードを備えた電極アーム部と、前記基板保持部で保持された基板の被めっき面と該被め
っき面に近接させた前記電極アーム部のアノードとの間
の空間にめっき液を注入するめっき液注入手段とを有す
ることを特徴とする基板のめっき装置。
【請求項２】前記電極アーム部のアノードの下面に
は、保水性材料からなるめっき液含浸材が密着保持され
ていることを特徴とする請求項１記載の基板のめっき装
置。
【請求項３】前記カソード部の側方にめっき液トレー
が配置され、前記電極アーム部は、前記カソード部とめ
っき液トレーとの間を移動自在に構成されていることを
特徴とする請求項１または２記載の基板のめっき装置。
【請求項４】前記カソード部の側方には、前記基板保
持部で保持された基板の被めっき面に向けて前処理液や
洗浄液、気体等を噴射する複数のノズルが配置されてい
ることを特徴とする請求項１記載の基板のめっき装置。
【請求項５】前記基板保持部は、下方の基板受渡し位
置と、上方の前記基板の被めっき面の周縁部がカソード
部に当接するめっき位置と、その中間の前処理・洗浄位
置との間を昇降自在に構成されていることを特徴とする
請求項１記載の基板のめっき装置。
【請求項６】上方に向けカソードと導通させた基板の
被めっき面の周縁部を水密的にシールし、この被めっき
面の上方にアノードを近接させて配置して、被めっき面
とアノードとの間の水密的にシールされた空間にめっき
液を注入することを特徴とする基板のめっき方法。
【請求項７】前記被めっき面とアノードとの間の空間
に保水性材料からなるめっき液含浸部材を配置し、この
部材にめっき液を含ませることを特徴とする請求項６記
載の基板のめっき方法。
【請求項８】めっき処理に先立って、前記めっき液含
浸部材が配置された空間を減圧することを特徴とする請
求項７記載の基板のめっき方法。