JP2003306793A

JP2003306793A - めっき装置及び方法

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Publication number: JP2003306793A
Application number: JP2002113841A
Authority: JP
Inventors: Masunobu Onozawa; 益信小野澤
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2002-04-16
Filing date: 2002-04-16
Publication date: 2003-10-31
Anticipated expiration: 2022-04-16
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Abstract

(57)【要約】【課題】導電膜の厚みや膜種、めっき液の電解質等を
変更することなく、基板面内に均一な膜厚のめっき膜を
成膜できるようにする。【解決手段】基板Ｗを保持する基板ホルダ１４と、基
板Ｗと接触して通電させるカソード電極１６と、基板ホ
ルダ１４で保持した基板Ｗの被めっき面に対峙した位置
に配置されるアノード２０と、アノード２０と基板Ｗの
被めっき面を内部に保持しためっき液１０に接触させる
めっき槽１２と、カソード電極１６とアノード２０との
間にめっき電流を流すめっき電源２４と、めっき槽１２
内のめっき液１０中にめっき金属イオンに、基板Ｗの中
心を通る軸線に向けた力が作用するような場を発生させ
る手段（磁界発生装置３０）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、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）等の金属を充填して埋込み配線
を形成する等の用途に使用されるめっき装置及び方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体ウエハ等の基板上に回路を
形成するための配線材料として、アルミニウムまたはア
ルミニウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロ
マイグレーション耐性が高い銅（Ｃｕ）を用いる動きが
顕著になっている。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
ッタリング等の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】図６は、この種の銅配線基板Ｗの一製造例
を工程順に示すもので、先ず、図６（ａ）に示すよう
に、半導体素子を形成した半導体基材１上の導電層１ａ
の上にＳｉＯ_２からなる酸化膜やＬｏｗ−Ｋ材膜等の絶
縁膜２を堆積し、この絶縁膜２の内部に、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と配線溝４
を形成し、その上にＴａＮ等からなるバリア膜５、更に
その上に電解めっきの給電層としてのシード層７を形成
する。

【０００５】そして、図６（ｂ）に示すように、基板Ｗ
の表面に銅めっきを施すことで、コンタクトホール３及
び配線溝４内に銅を充填するとともに、絶縁膜２上に銅
膜６を堆積する。その後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）に
より、絶縁膜２上の銅膜６及びバリア膜５を除去して、
コンタクトホール３及び配線溝４に充填させた銅膜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６（ｃ）に示すように銅膜６からなる配線が形
成される。

【０００６】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。

【０００７】図７は、いわゆるフェイスダウン方式を採
用して、例えば表面に給電層としてシード層７（図６
（ａ）参照）等の導電膜を形成した半導体ウエハ等の基
板Ｗの該表面（被めっき面）に電解めっきを施して銅膜
６（図６（ｂ）参照）を形成するめっき装置の従来の一
般的な構成の概要を示す。

【０００８】このめっき装置は、上方に開口し内部にめ
っき液１０を保持する円筒状のめっき槽１２と、このめ
っき槽１２の上端開口部を塞ぐ位置に基板Ｗを下向き保
持して配置する基板ホルダ１４と、この基板ホルダ１４
で保持した基板Ｗのシード層（導電膜）７に接触して通
電させるカソード電極１６を有している。めっき槽１２
の内部には、めっき槽１２内のめっき液１０の流れをよ
り均一にする拡散板１８とアノード２０がめっき液１０
中に浸漬され上下に位置して水平に配置されている。め
っき槽１２の底部中央には、上方に向けためっき液１０
の噴流を形成するめっき液噴射口２２が形成され、めっ
き槽１２の上部外側には、めっき液受け（図示せず）が
配置されている。

【０００９】これにより、めっき槽１２の上部に基板Ｗ
を下向きに配置し、めっき液１０をめっき槽１２の底部
から上方に噴出させて、基板Ｗのシード層（被めっき
面）７にめっき液１０の噴流を当てつつ、アノード２０
とカソードとなる基板Ｗのシード層７の間にめっき電源
２４から所定のめっき電流を流すことで、基板Ｗのシー
ド層７の表面にめっき膜を形成するようにしている。こ
の時、めっき槽１２をオーバーフローしためっき液１０
は、めっき液受けから回収される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ここで、ＬＳＩ用のウ
エハや液晶基板は、年々大面積となる傾向にあり、これ
に伴って、基板の表面に形成されるめっき膜の膜厚のバ
ラツキが問題となってきている。つまり、基板に陰極電
位を与えるために、基板に予め形成した導電膜（シード
層）の周縁部に電極との接点を設けているが、基板の面
積が大きくなると、基板の周辺の接点から基板中央まで
の導電膜の電気抵抗が大きくなり、基板面内で電位差が
生じてめっき速度に差が出て、めっき膜の膜厚のバラツ
キに繋がってしまう。特に、導電膜が薄い場合や、基板
直径が大きい場合には、電解めっきによって形成される
めっき膜の膜厚分布のバラツキが大きくなり、著しい場
合は基板の中央付近で全くめっき膜が形成されないこと
が起こる。

【００１１】この現象を、電気化学的に説明すると以下
のようになる。図８は、図７に示す従来の一般的な電解
めっき装置の電気的等価回路図を示す。つまり、共にめ
っき液１０中に没したアノード２０とカソードとなる基
板Ｗのシード層７等の導電膜の間にめっき電源２４から
めっき電流を流してシード層（導電膜）７の表面にめっ
き膜を形成すると、この回路中には、以下のような抵抗
成分が存在する。Ｒ１：電源−陽極間の電源線抵抗および各種接触抵抗Ｒ２：陽極における分極抵抗Ｒ３：めっき液抵抗Ｒ４：陰極（めっき表面）における分極抵抗Ｒ５：シード層の抵抗Ｒ６：陰極電位導入接点−電源間の電源線抵抗および各
種接触抵抗

【００１２】図８から明らかなように、シード層７の抵
抗Ｒ５が他の電気抵抗Ｒ１〜Ｒ４及びＲ６に比して大き
くなると、このシード層７の抵抗Ｒ５の両端に生じる電
位差が大きくなり、それに伴ってめっき電流に差が生じ
る。このように、陰極導入接点から遠い位置ではめっき
の膜成長速度が低下してしまい、シード層７の膜厚が薄
いと抵抗Ｒ５が更に大きくなって、この現象が顕著に現
れてしまう。さらに、この事実は、基板の面内で電流密
度が異なることを意味し、めっきの特性自体（めっき膜
の抵抗率、純度、埋込特性など）が面内で均一とならな
い。

【００１３】これらの問題を回避する方法としては、導
電膜の厚さを厚くしたり、電気導電率を小さくしたりす
ることが考えられる。しかし、基板は、めっき以外の製
造工程でも様々な制約を受けるばかりでなく、例えば、
微細パターン上にスパッタ法で厚い導電膜を形成すると
パターン内部にボイドが発生し易くなってしまうため、
容易に導電膜の厚みを厚くしたり、導電膜の膜種を変更
したりすることはできない。

【００１４】また、陰極電位導入用の接点を基板の一面
に配置すれば、基板面内における電位差を小さくするこ
とが可能であるが、電気接点とした部位はＬＳＩとして
使用できないなど現実的でない。更に、めっき液の抵抗
値（図８中の抵抗Ｒ３，Ｒ２またはＲ４）を高くするこ
とも有効であるが、めっき液の電解質を変更することは
めっき特性全体の変更を意味し、例えば、めっき液中の
めっき金属イオン濃度を下げればめっき速度を十分高く
とれないなどの制約が出てくる。

【００１５】以上のように、基板の周辺部に接点を設
け、基板表面の導電膜を用いて電解めっきを行う工程に
おいては、基板のサイズが大きくなるとめっき膜厚が基
板の面内で大きく異なってしまうという問題が発生し、
被処理基板面内での膜厚及びプロセスの均一化が重要な
半導体工業においては、特にこの問題が大きな制約とな
っている。

【００１６】本発明は上記に鑑みて為されたもので、導
電膜の厚みや膜種、めっき液の電解質等を変更すること
なく、基板面内に均一な膜厚のめっき膜を成膜できるよ
うにしためっき装置及び方法を提供することを目的とす
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、基板を保持する基板ホルダと、該基板と接触して通
電させるカソード電極と、前記基板ホルダで保持した基
板の被めっき面に対峙した位置に配置されるアノード
と、前記アノードと基板の被めっき面を、内部に保持し
ためっき液に接触させるめっき槽と、前記カソード電極
と前記アノードとの間にめっき電流を流すめっき電源
と、前記めっき槽内のめっき液中のめっき金属イオン
に、前記基板の中心を通る軸線に向けた力が作用するよ
うな場を発生させる手段を有することを特徴とするめっ
き装置である。

【００１８】これにより、めっき液中のめっき金属イオ
ンに作用させた力によって、通常カソード電極との接触
部である基板の周縁部に集まるめっき液中のめっき金属
イオンを基板の中央部に向けて押出すように移動させ、
めっき速度を基板の全面に亘ってより均一にすることが
できる。

【００１９】請求項２に記載の発明は、前記場を発生さ
せる手段は、前記めっき金属イオンに前記基板の中心を
通る軸線に向けたローレンツ力が作用するように磁界を
発生させる磁界発生装置であることを特徴とする請求項
１記載のめっき装置である。これにより、めっき液中に
発生させた磁界とめっき電流によりめっき液中のめっき
金属イオンに作用するローレンツ力（磁力）によって、
めっき液中のめっき金属イオンを基板の中央部に向けて
押出すように移動させることができる。

【００２０】請求項３に記載の発明は、前記磁界発生装
置は、前記めっき槽内のめっき液中に導線を有すること
を特徴とする請求項２記載のめっき装置である。これに
より、導線に電流を流すことで、この導線の周囲に右ね
じの法則による磁界を発生させることができる。なお、
永久磁石を使用して磁界を発生させるようにしてもよ
い。

【００２１】請求項４に記載の発明は、前記磁界発生装
置は、めっき液中に発生させる磁界の強さを調整可能に
構成されていることを特徴とする請求項２または３記載
のめっき装置である。これにより、めっき液中に発生さ
せる磁界の強さを調整して、めっき液中のめっき金属イ
オンに作用するローレンツ力を調整することで、状況に
応じて、めっき金属イオンをめっき液中により均一に分
布させることができる。

【００２２】請求項５に記載の発明は、前記基板ホルダ
は、該基板ホルダで基板を保持した状態で該基板と一体
に回転自在に構成されていることを特徴とする請求項１
乃至４のいずれかに記載のめっき装置である。これによ
り、めっき中に基板ホルダを基板と一体に回転させるこ
とで、めっき槽内のめっき液を攪拌して、めっき液を基
板に均等に当てるとともに、例えばフェイスダウン方式
を採用した時に、基板の下面（被めっき面）に気泡が残
ってしまうことを防止することができる。

【００２３】請求項６に記載の発明は、カソード電極と
通電させた基板の被めっき面と、該被めっき面に対峙し
た位置に配置したアノードとをめっき槽内のめっき液に
接触させ、前記カソード電極と前記アノードとの間にめ
っき電流を流してめっきを行うにあたり、前記めっき槽
内のめっき液中のめっき金属イオンに、前記基板の中心
を通る軸線に向けた力が作用するような場を発生させる
ことを特徴とするめっき方法である。

【００２４】請求項７に記載の発明は、前記場を発生さ
せる手段は、前記めっき金属イオンに前記基板の中心を
通る軸線に向けたローレンツ力が作用するように磁界を
発生させる磁界発生装置であることを特徴とする請求項
６記載のめっき方法である。

【００２５】請求項８に記載の発明は、めっき初期時
に、前記磁界を用いて基板の被めっき面の中央部に接触
するめっき液中のめっき金属イオン濃度を高めてめっき
を行い、めっきの進行に伴って前記磁界を弱めるか、ま
たは磁界の発生を停止させることを特徴とする請求項７
記載のめっき方法である。これにより、めっき初期時
の、例えば給電層としての導電膜（シード層）の膜厚が
薄く、この抵抗が高い時に、基板の周縁部に集中し易い
めっき液中のめっき金属イオンを基板の中央部に集める
ことで、基板の周縁部にめっき膜が厚く堆積することを
防止し、めっき膜の膜厚が増加して、給電層としての抵
抗が低くなった時に、磁界を弱めるか、または磁界の発
生を停止させることで、めっき膜の膜厚を全体としてよ
り均一にすることができる。請求項９に記載の発明は、
基板を回転させながらめっきを行うことを特徴とする請
求項６乃至８のいずれかに記載のめっき方法である。

【００２６】

【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。図１は、いわゆるフェイスダウン
方式を採用して、例えば表面に給電層としてシード層７
（図６（ａ）参照）等の導電膜を形成した半導体ウエハ
等の基板Ｗの該表面（被めっき面）に電解めっきを施し
て銅膜６（図６（ｂ）参照）を形成するようにした、本
発明の実施の形態のめっき装置の概要を示す。

【００２７】このめっき装置は、上方に開口し内部にめ
っき液１０を保持する円筒状のめっき槽１２と、このめ
っき槽１２の上端開口部を塞ぐ位置に基板Ｗを下向き保
持して配置する基板ホルダ１４と、この基板ホルダ１４
で保持した基板Ｗのシード層（導電膜）７に接触して通
電させるカソード電極１６を有している。めっき槽１２
の内部には、アノード２０がめっき液１０中に浸漬され
て水平に配置されている。めっき槽１２の底部中央に
は、上方に向けためっき液１０の噴流を形成するめっき
液噴射口２２が形成され、めっき槽１２の上部外側に
は、めっき液受け（図示せず）が配置されている。カソ
ード電極１６は、めっき電源２４の陰極に、アノード２
０は、めっき電源２４の陽極にそれぞれ接続されてい
る。

【００２８】更に、このめっき装置には、めっき槽１２
で保持しためっき液１０に磁界３２を発生させる、この
例では、合計４個の磁界発生装置３０が備えられてい
る。この各磁界発生装置３０は、磁界発生電源３４と、
この磁界発生電源３４から延びるケーブル３６とを有し
ている。そして、このケーブル３６には、導線３８が備
えられている。この導線３８は、外被を除去して導体を
露出させた裸線でもよいが、セラミックや樹脂などのコ
ーティングがあることが好ましい。この導線３８は、め
っき槽１２内のアノード２０の上方で、かつめっき槽１
２を円周方向に４等分した位置に上下方向に延びるよう
に配置されている。これにより、この各導線３８に上か
ら下に電流を流すことで、右ねじの法則により、図２に
示すように、上から見て右回りの磁界３２がそれぞれ発
生し、この４つの磁界３２により、めっき槽１２の中央
部に、上から見て右回りのトータルした磁界４０が発生
し、この磁界４０とめっき電流の方向の関係で、めっき
槽１２の中央に向けた磁力が作用するようになってい
る。

【００２９】すなわち、この例では、下から上にめっき
電流を流し、このめっき電流の流れる方向と平行な方向
に複数の導線３８を円周方向に沿った等間隔で配置し、
この導線３８に、めっき電流とは逆方向に、すなわち上
から下に電流を流すことで、上から見て右回りの磁界３
２を発生させ、このめっき電流とトータルした磁界４０
との関係で、図３に示すフレミングの左手の法則によ
り、めっき槽１２の中央に向けた磁力が作用する。

【００３０】磁界発生装置３０には、磁界発生電源３４
からケーブル３６に供給される電流を制御する制御部４
２が設けられている。これによって、各導線３８を流れ
る電流を制御して、この各導線３８の回りに形成される
磁界３２の大きさを調整できるようになっている。

【００３１】次に、このめっき装置の使用例について説
明する。先ず、例えば図６（ａ）に示す、表面にシード
層７を形成した基板Ｗを、基板ホルダ１４で下向き（フ
ェィスダウン）にして保持し、このシード層７とカソー
ド電極１６とを接触させる。この状態で、めっき液１０
をめっき槽１２の底部から上方に噴出させて、基板Ｗの
シード層（被めっき面）７にめっき液１０の噴流を当て
つつ、アノード２０とカソードとなる基板Ｗのシード層
７の間にめっき電源２４から所定のめっき電流を流すこ
とで、基板Ｗのシード層７の表面にめっき膜を形成す
る。この時、各磁界発生装置３０により、各導線３８に
上から下に向かって電流を流すことで、各導線３８の回
りに上から見て右回りの磁界３２を発生させ、このめっ
き電流とトータルした磁界４０との関係で、図３に示す
フレミングの左手の法則により、めっき槽１２の中央に
向けた磁力を作用させる。これにより、このめっき液１
０の流れに沿って流れるめっき金属イオン（銅イオン）
を、ローレンツ力で、図１に実線で示すように、めっき
槽１２の中央部に押出すように移動させ、めっき速度を
基板Ｗの全面に亘ってより均一にする。

【００３２】つまり、シード層７の膜厚が薄く、この抵
抗値が高いと、このシード層７の内部を電流が流れ難く
なって、図１の波線で示すように、めっき金属イオン
が、カソード電極１６との接点部である基板Ｗの周縁部
に集まり、基板Ｗの周縁部により厚いめっき膜が堆積し
て、めっき膜の膜厚のバラツキに繋がってしまうが、こ
の例によれば、めっき液１０中のめっき金属イオンをロ
ーレンツ力でめっき槽１２の中央部に強制的に移動させ
ることで、基板Ｗの全域に亘って、より均一な膜厚のめ
っき膜を堆積させることができる。この時、めっき槽１
２をオーバーフローしためっき液１０は、めっき液受け
から回収される。

【００３３】ここで、ローレンツ力（磁力）の強さは、
導線３８を流れる電流の大きさに比例するので、この導
線３８を流れる電流を制御することで、磁界、ひいては
ローレンツ力の強さを調整することができる。例えば、
めっき初期時に、導線３８に多くの電流を流し、この時
に作用するローレンツ力によって、基板Ｗの被めっき面
の中央部におけるめっき金属イオン濃度を高めてめっき
を行い、めっきの進行に伴って磁界を弱めるか、または
磁界の発生を停止させるようにしてもよい。これによ
り、めっき初期時の、例えば給電層としてのシード層
（導電膜）７の膜厚が薄く、この抵抗が高い時に、基板
の周縁部に集中し易いめっき液中のめっき金属イオンを
基板の中央部に集めて、基板の周縁部にめっき膜が厚く
堆積することを防止し、めっき膜の膜厚が増加して、給
電層としての抵抗が低くなった時に、磁界を弱めるか、
または磁界の発生を停止させることで、めっき膜の膜厚
を全体としてより均一にすることができる。

【００３４】そして、めっき終了後、めっき電流を停止
し、めっき液１０のめっき槽１２内への供給を停止し
て、めっき後の基板Ｗを基板ホルダ１４からロボット等
で受取り、これを次工程に搬送する。

【００３５】図４は、本発明の他の実施の形態のめっき
装置を示すもので、このめっき装置は、ハウジング５０
を有し、該ハウジング５０の下端に内方に突出させて設
けたリング状の爪部５０ａとシリンダ５２の作動に伴っ
て上下動するリング状の押圧片５４で基板Ｗの周縁部を
挟持して保持する基板ホルダ５６を備えている。この爪
部５０ａの上面には、基板Ｗと接触して通電するカソー
ド電極５７が配置されている。そして、この基板ホルダ
５６は、モータ５８を介して回転するように構成されて
いる。一方、基板ホルダ５６の下方には、外周部にめっ
き液供給路６０と、このめっき液供給路６０と連通して
めっき液１０を水平方向に噴出する複数のめっき液噴出
ノズル６２を有するめっき槽６４が配置されている。そ
して、めっき液噴出ノズル６２からめっき槽６４の内部
に噴出されためっき液１０は、上方へ向かう流れと下方
に向かう流れに分岐し、上方に向かった流れは基板ホル
ダ５６で保持した基板Ｗに接触し、溢流堰６６をオーバ
ーフローしてめっき液受け６８に流れ込み、下方に向か
った流れはアノード７０を浸漬し、このアノード７０の
外周を流れて外部に流出するようになっている。

【００３６】そして、めっき液噴出ノズル６２の上方で
ハウジング５０の爪部５０ａの下方位置に、前述と同じ
構成の磁界発生装置３０が複数配置されている。つま
り、この磁界発生装置３０は、上下方向に延びる導線３
８を有し、この導線３８に上から下に電流を流すこと
で、この導線３８の回りに上から見て右回りの磁界が発
生するようになっている。

【００３７】この例によれば、基板ホルダ５６で保持し
た基板Ｗを、モータ５８を介して該基板ホルダ５６と一
体に回転させながらめっきを行うことができ、これによ
って、めっき槽６４内のめっき液１０を攪拌して、めっ
き液１０を基板Ｗに均等に当てるとともに、基板Ｗの下
面（被めっき面）に気泡が残ってしまうことを防止する
ことができる。

【００３８】図５は、いわゆるディップタイプに適用し
た本発明の更に他の実施の形態のめっき装置を示す。こ
のめっき装置は、内部にめっき液１０を保持する上方に
開口したボックス状のめっき槽７２と、基板Ｗを着脱自
在に保持する基板ホルダ７４とを備えている。めっき槽
７２の内部には、アノード７６が鉛直方向に配置されて
収納され、基板ホルダ７４で保持した基板Ｗは、このア
ノード７６と対向する位置に配置されるようになってい
る。

【００３９】めっき槽７２の底部には、めっき液供給口
７８が設けられ、側部には、めっき液排出路８０が備え
られている。これによって、めっき液供給口７８から供
給されためっき液１０は、めっき槽７２の内部を満たし
てアノード７６と基板Ｗを浸漬し、めっき液排出路８０
を区画する隔壁８２をオーバーフローしてめっき液排出
路８０内に流入して、外部に排出される。更に、この例
では、基板Ｗとアノード７６との間に、基板Ｗの大きさ
に見合った中央孔８４ａを設けたレギュレーションプレ
ート（マスク）８４を配置している。これにより、基板
Ｗの周辺部の電流密度をレギュレーションプレート８４
で下げて、めっき膜の膜厚をより均等化することができ
るようになっている。

【００４０】そして、基板Ｗとアノード７６との間の鉛
直面に沿った位置に、前述とほぼ同じ構成の磁界発生装
置３０が複数配置されている。つまり、この磁界発生装
置３０は、導線３８が備えられ、この導線３８は、水平
方向に延びるように配置されている。これにより、この
導線３８にめっき電流の流れ方向と逆の方向、つまりア
ノード７６側から基板Ｗ側に向けて電流を流すことで、
右ねじの法則により、図５に示すように、左からみて右
回りの磁界３２をそれぞれ発生させ、この磁界３２とに
より、前述の同様に、めっき槽１２の鉛直面における中
央部に向けた磁力が作用するようになっている。

【００４１】この例によれば、めっき槽７２内にめっき
液１０を供給して隔壁８２の上端をオーバーフローさせ
ながら、基板Ｗとアノード７６との間にめっき電流を流
してめっきを行うのであり、この時、磁界発生装置３０
の導線３８にめっき電流が流れる方向と逆の方向に電流
を流し、これによって、めっき液１０の流れに沿って流
れるめっき金属イオン（銅イオン）を、ローレンツ力
で、めっき槽７２の鉛直面に沿った中央部に押出すよう
に移動させ、めっき金属イオンをめっき液１０中により
均一に分布させて、めっき速度を基板Ｗの全面に亘って
より均一にすることができる。

【００４２】図９は、前述のめっき装置を備えた基板処
理装置の平面配置図を示す。この基板処理装置は、ロー
ド・アンロード部５１０、各一対の洗浄・乾燥処理部５
１２、第１基板ステージ５１４、ベベルエッチ・薬液洗
浄部５１６及び第２基板ステージ５１８、基板を１８０
゜反転させる機能を有する水洗部５２０及び４基のめっ
き処理部５２２を有している。更に、ロード・アンロー
ド部５１０、洗浄・乾燥処理部５１２及び第１基板ステ
ージ５１４の間で基板の受渡しを行う第１搬送装置５２
４と、第１基板ステージ５１４、ベベルエッチ・薬液洗
浄部５１６及び第２基板ステージ５１８の間で基板の受
渡しを行う第２搬送装置５２６、第２基板ステージ５１
８、水洗部５２０及びめっき処理部５２２の間で基板の
受渡しを行う第３搬送装置５２８が備えられている。

【００４３】基板処理装置の内部は、仕切り壁５２３に
よってめっき空間５３０と清浄空間５４０に仕切られ、
これらの各めっき空間５３０と清浄空間５４０は、それ
ぞれ独自に給排気できるようになっている。そして、仕
切り壁５２３には、開閉自在なシャッタ（図示せず）が
設けられている。また、清浄空間５４０の圧力は、大気
圧より低く、かつめっき空間５３０の圧力より高くして
あり、これにより、清浄空間５４０内の空気がめっき装
置の外部に流出することがなく、かつめっき空間５３０
内の空気が清浄空間５４０内に流入することがないよう
になっている。

【００４４】図１０は、基板処理装置内の気流の流れを
示す。清浄空間５４０においては、配管５４３より新鮮
な外部空気が取込まれ、この外部空気は、ファンにより
高性能フィルタ５４４を通して清浄空間５４０内に押込
まれ、天井５４５ａよりダウンフローのクリーンエアと
して洗浄・乾燥処理部５１２及びベベルエッチ・薬液洗
浄部５１６の周囲に供給される。供給されたクリーンエ
アの大部分は、床５４５ｂから循環配管５５２を通して
天井５４５ａ側に戻され、再び高性能フィルタ５４４を
通してファンにより清浄空間５４０内に押込まれて清浄
空間５４０内を循環する。一部の気流は、洗浄・乾燥処
理部５１２及びベベルエッチ・薬液処理部５１６内から
配管５４６により外部に排気される。これにより、清浄
空間５４０内は、大気圧より低い圧力に設定される。

【００４５】水洗部５２０及びめっき処理部５２２が存
在するめっき空間５３０は、清浄空間ではない（汚染ゾ
ーン）とはいいながらも、基板表面にパーティクルが付
着することは許されない。このため、配管５４７から取
込まれ高性能フィルタ５４８を通して天井５４９ａ側か
らファンによりめっき空間５３０内に押込まれたダウン
フローのクリーンエアを流すことにより、基板にパーテ
ィクルが付着することを防止している。しかしながら、
ダウンフローを形成するクリーンエアの全流量を外部か
らの給排気に依存すると、膨大な給排気量が必要とな
る。このため、めっき空間５３０内を清浄空間５４０よ
り低い圧力に保つ程度に配管５５３より外部排気を行
い、ダウンフローの大部分の気流を床５４９ｂから延び
る循環配管５５０を通した循環気流でまかなうようにし
ている。

【００４６】これにより、循環配管５５０から天井５４
９ａ側に戻ったエアは、再びファンにより押込まれ高性
能フィルタ５４８を通ってめっき空間５３０内にクリー
ンエアとして供給されて循環する。ここで、水洗部５２
０、めっき処理部５２２、搬送装置５２８及びめっき液
調整タンク５５１からの薬液ミストや気体を含むエア
は、前記配管５５３を通して外部に排出されて、めっき
空間５３０内は、清浄空間５４０より低い圧力に設定さ
れる。

【００４７】従って、シャッタ（図示せず）を開放する
と、これらのエリア間の空気の流れは、図１０に示すよ
うに、ロード・アンロード部５１０、清浄空間５４０及
びめっき空間５３０の順に流れる。また、排気はダクト
５５２及び５５３を通して、図１２に示すように、集合
排気ダクト５５４に集められる。

【００４８】図１２は、基板処理装置がクリーンルーム
内に配置された一例を示す外観図である。搬入・搬出エ
リア５２０のカセット受渡し口５５５と操作パネル５５
６のある側面が仕切壁５５７で仕切られたクリーンルー
ムのクリーン度の高いワーキングゾーン５５８に露出し
ており、その他の側面は、クリーン度の低いユーティリ
ティゾーン５５９に収納されている。

【００４９】上記例では、基板処理装置を半導体基板配
線用のめっき装置を例に説明したが、基板は半導体基板
に限定されるものではなく、まためっき処理する部分も
基板面上に形成された配線部に限定されるものではな
い。また、上記例では銅めっきを例に説明したが、銅め
っきに限定されるものではない。

【００５０】図１３は、半導体基板配線用の他の基板処
理装置の平面構成を示す図である。図示するように、半
導体基板配線用の基板処理装置は、半導体基板を搬入す
る搬入部６０１、銅めっきを行う銅めっき槽６０２、水
洗浄を行う水洗槽６０３，６０４、化学機械研磨（ＣＭ
Ｐ）を行うＣＭＰ部６０５、水洗槽６０６，６０７、乾
燥槽６０８及び配線層形成が終了した半導体基板を搬出
する搬出部６０９を具備し、これら各槽に半導体基板を
移送する図示しない基板移送手段が１つの装置として配
置され、半導体基板配線用の基板処理装置を構成してい
る。

【００５１】上記配置構成の基板処理装置において、基
板移送手段により、搬入部６０１に載置された基板カセ
ット６０１−１から、配線層が形成されていない半導体
基板を取り出し、銅めっき槽６０２に移送する。該銅め
っき槽６０２において、配線溝や配線孔（コンタクトホ
ール）からなる配線部を含む半導体基板Ｗの表面上に銅
めっき層を形成する。

【００５２】前記銅めっき槽６０２で銅めっき層の形成
が終了した半導体基板Ｗを、基板移送手段で水洗槽６０
３及び水洗槽６０４に移送し、水洗を行う。続いて該水
洗浄の終了した半導体基板Ｗを基板移送手段でＣＭＰ部
６０５に移送し、該ＣＭＰ部６０５で、銅めっき層から
配線溝や配線孔に形成した銅めっき層を残して半導体基
板Ｗの表面上の銅めっき層を除去する。

【００５３】続いて上記のように銅めっき層から配線溝
や配線孔からなる配線部に形成した銅めっき層を残して
半導体基板Ｗの表面上の不要の銅めっき層の除去が終了
した半導体基板Ｗを、基板移送手段で水洗槽６０６及び
水洗槽６０７に送り、水洗浄し、更に水洗浄の終了した
半導体基板Ｗは乾燥槽６０８で乾燥させ、乾燥の終了し
た半導体基板Ｗを配線層の形成の終了した半導体基板と
して、搬出部６０９の基板カセット６０９−１に格納す
る。

【００５４】図１４は、半導体基板配線用の他の基板処
理装置の平面構成を示す図である。図１４に示す基板処
理装置が図１３に示す装置と異なる点は、銅めっき槽６
０２、水洗槽６１０、前処理槽６１１、銅めっき膜の表
面に保護膜を形成する蓋めっき槽６１２、ＣＭＰ部６１
５、水洗槽６１３、６１４を追加し、これらを含め１つ
の装置として構成した点である。

【００５５】上記配置構成の基板処理装置において、配
線溝や配線孔（コンタクトホール）からなる配線部を含
む半導体基板Ｗの表面上に銅めっき層を形成する。続い
て、ＣＭＰ部６０５で銅めっき層から配線溝や配線孔に
形成した銅めっき層を残して半導体基板Ｗの表面上の銅
めっき層を除去する。

【００５６】続いて、上記のように銅めっき層から配線
溝や配線孔からなる配線部に形成した銅めっき層を残し
て半導体基板Ｗの表面上の銅めっき層を除去した半導体
基板Ｗを水洗槽６１０に移送し、ここで水洗浄する。続
いて、前処理槽６１１で、後述する蓋めっきを行うため
の前処理を行う。該前処理の終了した半導体基板Ｗを蓋
めっき槽６１２に移送し、蓋めっき槽６１２で配線部に
形成した銅めっき層の上に保護膜を形成する。この保護
膜としては、例えばＮｉ−Ｂ無電解めっき槽を用いる。
保護膜を形成した後、半導体基板Ｗを水洗槽６０６，６
０７で水洗浄し、更に乾燥槽６０８で乾燥させる。

【００５７】そして、銅めっき層上に形成した保護膜の
上部をＣＭＰ部６１５で研磨し、平坦化して、水洗槽６
１３，６１４で水洗浄した後、乾燥槽６０８で乾燥さ
せ、半導体基板Ｗを搬出部６０９の基板カセット６０９
−１に格納する。

【００５８】図１５は半導体基板配線用の他の基板処理
装置の平面構造を示す図である。図示するように、この
基板処理装置は、ロボット６１６を中央に配置し、その
周囲のロボットアーム６１６−１が到達する範囲に銅め
っきを行う銅めっき槽６０２、水洗槽６０３、水洗槽６
０４、ＣＭＰ部６０５、蓋めっき槽６１２、乾燥槽６０
８及びロード・アンロード部６１７を配置して１つの装
置として構成したものである。なお、ロード・アンロー
ド部６１７に隣接して半導体基板の搬入部６０１及び搬
出部６０９が配置されている。

【００５９】上記構成の半導体基板配線用の基板処理装
置において、半導体基板の搬入部６０１から配線めっき
の済んでいない半導体基板がロード・アンロード部６１
７に移送され、該半導体基板をロボットアーム６１６−
１が受け取り、銅めっき槽６０２に移送し、該めっき槽
で配線溝や配線孔からなる配線部を含む半導体基板の表
面上に銅めっき層を形成する。該銅めっき層の形成され
た半導体基板をロボットアーム６１６−１によりＣＭＰ
部６０５に移送し、該ＣＭＰ部６０５で銅めっき層から
配線溝や配線孔からなる配線部に形成した銅めっき層を
残して半導体基板Ｗの表面上の余分な銅めっき層を除去
する。

【００６０】表面の余分な銅めっき層が除去された半導
体基板はロボットアーム６１６−１により、水洗槽６０
４に移送され、水洗処理された後、前処理槽６１１に移
送され、該前処理槽６１１で蓋めっき用の前処理が行わ
れる。該前処理の終了した半導体基板はロボットアーム
６１６−１により、蓋めっき槽６１２に移送され、該蓋
めっき槽６１２で、配線溝や配線孔からなる配線部に形
成され銅めっき層の上に保護膜を形成する。保護膜が形
成された半導体基板はロボットアーム６１６−１によ
り、水洗槽６０４に移送されここで水洗処理された後、
乾燥槽６０８に移送され、乾燥した後、ロード・アンロ
ード部６１７に移送される。該配線めっきの終了した半
導体基板は搬出部６０９に移送される。

【００６１】図１６は、他の半導体基板処理装置の平面
構成を示す図である。この半導体基板処理装置は、ロー
ド・アンロード部７０１、銅めっきユニット７０２、第
１ロボット７０３、第３洗浄機７０４、反転機７０５、
反転機７０６、第２洗浄機７０７、第２ロボット７０
８、第１洗浄機７０９、第１ポリッシング装置７１０及
び第２ポリッシング装置７１１を配置した構成である。
第１ロボット７０３の近傍には、めっき前後の膜厚を測
定するめっき前後膜厚測定機７１２、研磨後で乾燥状態
の半導体基板Ｗの膜厚を測定する乾燥状態膜厚測定機７
１３が配置されている。

【００６２】第１ポリッシング装置（研磨ユニット）７
１０は、研磨テーブル７１０−１、トップリング７１０
−２、トップリングヘッド７１０−３、膜厚測定機７１
０−４、プッシャー７１０−５を具備している。第２ポ
リッシング装置（研磨ユニット）７１１は、研磨テーブ
ル７１１−１、トップリング７１１−２、トップリング
ヘッド７１１−３、膜厚測定機７１１−４、プッシャー
７１１−５を具備している。

【００６３】コンタクトホールと配線用の溝が形成さ
れ、その上にシード層が形成された半導体基板Ｗを収容
したカセット７０１−１をロード・アンロード部７０１
のロードポートに載置する。第１ロボット７０３は、半
導体基板Ｗをカセット７０１−１から取り出し、銅めっ
きユニット７０２に搬入し、銅めっき膜を形成する。そ
の時、めっき前後膜厚測定機７１２でシード層の膜厚を
測定する。銅めっき膜の成膜は、まず半導体基板Ｗの表
面の親水処理を行い、その後銅めっきを行って形成す
る。銅めっき膜の形成後、銅めっきユニット７０２でリ
ンス若しくは洗浄を行う。時間に余裕があれば、乾燥し
てもよい。

【００６４】第１ロボット７０３で銅めっきユニット７
０２から半導体基板Ｗを取り出したとき、めっき前後膜
厚測定機７１２で銅めっき膜の膜厚を測定する。その測
定結果は、記録装置（図示せず）に半導体基板の記録デ
ータとして記録され、なお且つ、銅めっきユニット７０
２の異常の判定にも使用される。膜厚測定後、第１ロボ
ット７０３が反転機７０５に半導体基板Ｗを渡し、該反
転機７０５で反転させる（銅めっき膜が形成された面が
下になる）。第１ポリッシング装置７１０、第２ポリッ
シング装置７１１による研磨には、シリーズモードとパ
ラレルモードがある。以下、シリーズモードの研磨につ
いて説明する。

【００６５】シリーズモード研磨は、１次研磨をポリッ
シング装置７１０で行い、２次研磨をポリッシング装置
７１１で行う研磨である。第２ロボット７０８で反転機
７０５上の半導体基板Ｗを取り上げ、ポリッシング装置
７１０のプッシャー７１０−５上に半導体基板Ｗを載せ
る。トップリング７１０−２はプッシャー７１０−５上
の該半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル７１０−１の
研磨面に半導体基板Ｗの銅めっき膜形成面を当接押圧
し、１次研磨を行う。該１次研磨では基本的に銅めっき
膜が研磨される。研磨テーブル７１０−１の研磨面は、
ＩＣ１０００のような発泡ポリウレタン、又は砥粒を固
定若しくは含浸させたもので構成されている。該研磨面
と半導体基板Ｗの相対運動で銅めっき膜が研磨される。

【００６６】銅めっき膜の研磨終了後、トップリング７
１０−２で半導体基板Ｗをプッシャー７１０−５上に戻
す。第２ロボット７０８は、該半導体基板Ｗを取り上
げ、第１洗浄機７０９に入れる。この時、プッシャー７
１０−５上にある半導体基板Ｗの表面及び裏面に薬液を
噴射しパーティクルを除去したり、つきにくくしたりす
ることもある。

【００６７】第１洗浄機７０９において洗浄終了後、第
２ロボット７０８で半導体基板Ｗを取り上げ、第２ポリ
ッシング装置７１１のプッシャー７１１−５上に半導体
基板Ｗを載せる。トップリング７１１−２でプッシャー
７１１−５上の半導体基板Ｗを吸着し、該半導体基板Ｗ
のバリア層を形成した面を研磨テーブル７１１−１の研
磨面に当接押圧して２次研磨を行う。この２次研磨では
バリア層が研磨される。但し、上記１次研磨で残った銅
膜や酸化膜も研磨されるケースもある。

【００６８】研磨テーブル７１１−１の研磨面は、ＩＣ
１０００のような発泡ポリウレタン、又は砥粒を固定若
しくは含浸させたもので構成され、該研磨面と半導体基
板Ｗの相対運動で研磨される。このとき、砥粒若しくは
スラリーには、シリカ、アルミナ、セリア等が用いられ
る。薬液は、研磨したい膜種により調整される。

【００６９】２次研磨の終点の検知は、光学式の膜厚測
定機を用いてバリア層の膜厚を測定し、膜厚が０になっ
たこと又はＳｉＯ_２からなる絶縁膜の表面検知で行う。
また、研磨テーブル７１１−１の近傍に設けた膜厚測定
機７１１−４として画像処理機能付きの膜厚測定機を用
い、酸化膜の測定を行い、半導体基板Ｗの加工記録とし
て残したり、２次研磨の終了した半導体基板Ｗを次の工
程に移送できるか否かの判定を行う。また、２次研磨終
点に達していない場合は、再研磨を行ったり、なんらか
の異常で規定値を超えて研磨された場合は、不良品を増
やさないように次の研磨を行わないよう半導体基板処理
装置を停止させる。

【００７０】２次研磨終了後、トップリング７１１−２
で半導体基板Ｗをプッシャー７１１−５まで移動させ
る。プッシャー７１１−５上の半導体基板Ｗは第２ロボ
ット７０８で取り上げる。この時、プッシャー７１１−
５上で薬液を半導体基板Ｗの表面及び裏面に噴射してパ
ーティクルを除去したり、つきにくくすることがある。

【００７１】第２ロボット７０８は、半導体基板Ｗを第
２洗浄機７０７に搬入し、洗浄を行う。第２洗浄機７０
７の構成も第１洗浄機７０９と同じ構成である。半導体
基板Ｗの表面は、主にパーティクル除去のために、純水
に界面活性剤、キレート剤、またｐＨ調整剤を加えた洗
浄液を用いて、ＰＶＡスポンジロールによりスクラブ洗
浄される。半導体基板Ｗの裏面には、ノズルからＤＨＦ
等の強い薬液を噴出し、拡散している銅をエッチングし
たり、又は拡散の問題がなければ、表面と同じ薬液を用
いてＰＶＡスポンジロールによるスクラブ洗浄をする。

【００７２】上記洗浄の終了後、半導体基板Ｗを第２ロ
ボット７０８で取り上げ、反転機７０６に移し、該反転
機７０６で反転させる。該反転させた半導体基板Ｗを第
１ロボット７０３で取り上げ第３洗浄機７０４に入れ
る。第３洗浄機７０４では、半導体基板Ｗの表面に超音
波振動により励起されたメガソニック水を噴射して洗浄
する。そのとき純水に界面活性剤、キレート剤、またｐ
Ｈ調整剤を加えた洗浄液を用いて公知のペンシル型スポ
ンジで半導体基板Ｗの表面を洗浄してもよい。その後、
スピン乾燥により、半導体基板Ｗを乾燥させる。

【００７３】上記のように研磨テーブル７１１−１の近
傍に設けた膜厚測定機７１１−４で膜厚を測定した場合
は、そのままロード・アンロード部７０１のアンロード
ポートに載置するカセットに収容する。

【００７４】図１７は、他の半導体基板処理装置の平面
構成を示す図である。この半導体基板処理装置の図１６
に示す半導体基板処理装置と異なる点は、図１６に示す
銅めっきユニット７０２の代わりに蓋めっきユニット７
５０を設けた点である。銅膜を形成した半導体基板Ｗを
収容したカセット７０１−１は、ロード・アンロード部
７０１に載置される。半導体基板Ｗは、カセット７０１
−１から取り出され、第１ポリッシング装置７１０また
は第２ポリッシング装置７１１に搬送されて、ここで銅
膜の表面が研磨される。この研磨終了後、半導体基板Ｗ
は、第１洗浄機７０９に搬送されて洗浄される。

【００７５】第１洗浄機７０９で洗浄された半導体基板
Ｗは、蓋めっきユニット７５０に搬送され、ここで銅め
っき膜の表面に保護膜が形成され、これによって、銅め
っき膜が大気中で酸化することが防止される。蓋めっき
を施した半導体基板Ｗは、第２ロボット７０８によって
蓋めっきユニット７５０から第２洗浄機７０７に搬送さ
れ、ここで純水または脱イオン水で洗浄される。この洗
浄後の半導体基板Ｗは、ロード・アンロード部７０１に
載置されたカセット７０１−１に戻される。

【００７６】図１８は、更に他の半導体基板処理装置の
平面構成を示す図である。この半導体基板処理装置の図
１７に示す半導体基板処理装置と異なる点は、図１７に
示す第１洗浄機７０９の代わりにアニールユニット７５
１を設けた点である。前述のようにして、第１ポリッシ
ング装置７１０または第２ポリッシング装置７１１で研
磨され、第２洗浄機７０７で洗浄された半導体基板Ｗ
は、蓋めっきユニット７５０に搬送され、ここで銅めっ
き膜の表面に蓋めっきが施される。この蓋めっきが施さ
れた半導体基板Ｗは、第１ロボット７０３によって、蓋
めっきユニット７５０から第３洗浄機７０４に搬送さ
れ、ここで洗浄される。

【００７７】第１洗浄機７０９で洗浄された半導体基板
Ｗは、アニールユニット７５１に搬送され、ここでアニ
ールされる。これによって、銅めっき膜が合金化されて
銅めっき膜のエレクトロンマイグレーション耐性が向上
する。アニールが施された半導体基板Ｗは、アニールユ
ニット７５１から第２洗浄機７０７に搬送され、ここで
純水または脱イオン水で洗浄される。この洗浄後の半導
体基板Ｗは、ロード・アンロード部７０１に載置された
カセット７０１−１に戻される。

【００７８】図１９は、基板処理装置の他の平面配置構
成を示す図である。図１９において、図１６と同一符号
を付した部分は、同一又は相当部分を示す。この基板研
磨装置は、第１ポリッシング装置７１０と第２ポリッシ
ング装置７１１に接近してプッシャーインデクサー７２
５を配置し、第３洗浄機７０４と銅めっきユニット７０
２の近傍にそれぞれ基板載置台７２１、７２２を配置
し、第１洗浄機７０９と第３洗浄機７０４の近傍にロボ
ット７２３を配置し、第２洗浄機７０７と銅めっきユニ
ット７０２の近傍にロボット７２４を配置し、更にロー
ド・アンロード部７０１と第１ロボット７０３の近傍に
乾燥状態膜厚測定機７１３を配置している。

【００７９】上記構成の基板処理装置において、第１ロ
ボット７０３は、ロード・アンロード部７０１のロード
ポートに載置されているカセット７０１−１から半導体
基板Ｗを取り出し、乾燥状態膜厚測定機７１３でバリア
層及びシード層の膜厚を測定した後、該半導体基板Ｗを
基板載置台７２１に載せる。なお、乾燥状態膜厚測定機
７１３が、第１ロボット７０３のハンドに設けられてい
る場合は、そこで膜厚を測定し、基板載置台７２１に載
せる。第２ロボット７２３で基板載置台７２１上の半導
体基板Ｗを銅めっきユニット７０２に移送し、銅めっき
膜を成膜する。銅めっき膜の成膜後、めっき前後膜厚測
定機７１２で銅めっき膜の膜厚を測定する。その後、第
２ロボット７２３は、半導体基板Ｗをプッシャーインデ
クサー７２５に移送し搭載する。

【００８０】〔シリーズモード〕シリーズモードでは、
トップリングヘッド７１０−２がプッシャーインデクサ
ー７２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル７１
０−１に移送し、研磨テーブル７１０−１上の研磨面に
該半導体基板Ｗを押圧して研磨を行う。研磨の終点検知
は上記と同様な方法で行い、研磨終了後の半導体基板Ｗ
はトップリングヘッド７１０−２でプッシャーインデク
サー７２５に移送され搭載される。第２ロボット７２３
で半導体基板Ｗを取り出し、第１洗浄機７０９に搬入し
洗浄し、続いてプッシャーインデクサー７２５に移送し
搭載する。

【００８１】トップリングヘッド７１１−２がプッシャ
ーインデクサー７２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨
テーブル７１１−１に移送し、その研磨面に該半導体基
板Ｗを押圧して研磨を行う。研磨の終点検知は上記と同
様な方法で行い、研磨終了後の半導体基板Ｗは、トップ
リングヘッド７１１−２でプッシャーインデクサー７２
５に移送され搭載される。第３ロボット７２４は、半導
体基板Ｗを取り上げ、膜厚測定機７２６で膜厚を測定し
た後、第２洗浄機７０７に搬入し洗浄する。続いて第３
洗浄機７０４に搬入し、ここで洗浄した後にスピンドラ
イで乾燥を行い、その後、第３ロボット７２４で半導体
基板Ｗを取り上げ、基板載置台７２２上に載せる。

【００８２】〔パラレルモード〕パラレルモードでは、
トップリングヘッド７１０−２又は７１１−２がプッシ
ャーインデクサー７２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研
磨テーブル７１０−１又は７１１−１に移送し、研磨テ
ーブル７１０−１又は７１１−１上の研磨面に該半導体
基板Ｗを押圧してそれぞれ研磨を行う。膜厚を測定した
後、第３ロボット７２４で半導体基板Ｗを取り上げ、基
板載置台７２２上に載せる。第１ロボット７０３は、基
板載置台７２２上の半導体基板Ｗを乾燥状態膜厚測定機
７１３に移送し、膜厚を測定した後、ロード・アンロー
ド部７０１のカセット７０１−１に戻す。

【００８３】図２０は、基板処理装置の他の平面配置構
成を示す図である。この基板処理装置では、シード層が
形成されていない半導体基板Ｗに、シード層及び銅めっ
き膜を形成し、研磨して回路配線を形成する基板処理装
置である。

【００８４】この基板研磨装置は、第１ポリッシング装
置７１０と第２ポリッシング装置７１１に接近してプッ
シャーインデクサー７２５を配置し、第２洗浄機７０７
とシード層成膜ユニット７２７の近傍にそれぞれ基板載
置台７２１、７２２を配置し、シード層成膜ユニット７
２７と銅めっきユニット７０２に接近してロボット７２
３を配置し、第１洗浄機７０９と第２洗浄機７０７の近
傍にロボット７２４を配置し、更にロード・アンロード
部７０１と第１ロボット７０３の近傍に乾燥膜厚測定機
７１３を配置している。

【００８５】第１ロボット７０３でロード・アンロード
部７０１のロードポートに載置されているカセット７０
１−１から、バリア層が形成されている半導体基板Ｗを
取り出して基板載置台７２１に載せる。次に第２ロボッ
ト７２３は、半導体基板Ｗをシード層成膜ユニット７２
７に搬送し、シード層を成膜する。このシード層の成膜
は無電解めっきで行う。第２ロボット７２３は、シード
層の形成された半導体基板をめっき前後膜厚測定機７１
２でシード層の膜厚を測定する。膜厚測定後、銅めっき
ユニット７０２に搬入し、銅めっき膜を形成する。

【００８６】銅めっき膜を形成後、その膜厚を測定し、
プッシャーインデクサー７２５に移送する。トップリン
グ７１０−２又は７１１−２は、プッシャーインデクサ
ー７２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル７１
０−１又は７１１−１に移送し研磨する。研磨後、トッ
プリング７１０−２又は７１１−２は、半導体基板Ｗを
膜厚測定機７１０−４又は７１１−４に移送し、膜厚を
測定し、プッシャーインデクサー７２５に移送して載せ
る。

【００８７】次に、第３ロボット７２４は、プッシャー
インデクサー７２５から半導体基板Ｗを取り上げ、第１
洗浄機７０９に搬入する。第３ロボット７２４は、第１
洗浄機７０９から洗浄された半導体基板Ｗを取り上げ、
第２洗浄機７０７に搬入し、洗浄し乾燥した半導体基板
を基板載置台７２２上に載置する。次に、第１ロボット
７０３は、半導体基板Ｗを取り上げ乾燥状態膜厚測定機
７１３で膜厚を測定し、ロード・アンロード部７０１の
アンロードポートに載置されているカセット７０１−１
に収納する。

【００８８】図２０に示す基板処理装置においても、回
路パターンのコンタクトホール又は溝が形成された半導
体基板Ｗ上にバリア層、シード層及び銅めっき膜を形成
して、研磨して回路配線を形成することができる。

【００８９】バリア層形成前の半導体基板Ｗを収容した
カセット７０１−１を、ロード・アンロード部７０１の
ロードポートに載置する。そして、第１ロボット７０３
でロード・アンロード部７０１のロードポートに載置さ
れているカセット７０１−１から、半導体基板Ｗを取り
出して基板載置台７２１に載せる。次に、第２ロボット
７２３は、半導体基板Ｗをシード層成膜ユニット７２７
に搬送し、バリア層とシード層を成膜する。このバリア
層とシード層の成膜は、無電解めっきで行う。第２ロボ
ット７２３は、めっき前後膜厚測定機７１２で半導体基
板Ｗに形成されたバリア層とシード層の膜厚を測定す
る。膜厚測定後、銅めっきユニット７０２に搬入し、銅
めっき膜を形成する。

【００９０】図２１は、基板処理装置の他の平面配置構
成を示す図である。この基板処理装置は、バリア層成膜
ユニット８１１、シード層成膜ユニット８１２、めっき
ユニット８１３、アニールユニット８１４、第１洗浄ユ
ニット８１５、ベベル・裏面洗浄ユニット８１６、蓋め
っきユニット８１７、第２洗浄ユニット８１８、第１ア
ライナ兼膜厚測定器８４１、第２アライナ兼膜厚測定器
８４２、第１基板反転機８４３、第２基板反転機８４
４、基板仮置き台８４５、第３膜厚測定器８４６、ロー
ド・アンロード部８２０、第１ポリッシング装置８２
１、第２ポリッシング装置８２２、第１ロボット８３
１、第２ロボット８３２、第３ロボット８３３、第４ロ
ボット８３４を配置した構成である。なお、膜厚測定器
８４１，８４２，８４６はユニットになっており、他の
ユニット（めっき、洗浄、アニール等のユニット）の間
口寸法と同一サイズにしているため、入れ替え自在であ
る。この例では、バリア層成膜ユニット８１１は、無電
解Ｒｕめっき装置、シード層成膜ユニット８１２は、無
電解銅めっき装置、めっきユニット８１３は、電解めっ
き装置を用いることができる。

【００９１】図２２は、この基板処理装置内での各工程
の流れを示すフローチャートである。このフローチャー
トにしたがって、この装置内での各工程について説明す
る。先ず、第１ロボット８３１によりロード・アンロー
ドユニット８２０に載置されたカセット８２０ａから取
り出された半導体基板は、第１アライナ兼膜厚測定ユニ
ット８４１内に被めっき面を上にして配置される。ここ
で、膜厚計測を行うポジションの基準点を定めるため
に、膜厚計測用のノッチアライメントを行った後、銅膜
形成前の半導体基板の膜厚データを得る。

【００９２】次に、半導体基板は、第１ロボット８３１
により、バリア層成膜ユニット８１１へ搬送される。こ
のバリア層成膜ユニット８１１は、無電解Ｒｕめっきに
より半導体基板上にバリア層を形成する装置で、半導体
装置の層間絶縁膜（例えば、ＳｉＯ_２）への銅拡散防止
膜としてＲｕを成膜する。洗浄、乾燥工程を経て払い出
された半導体基板は、第１ロボット８３１により第１ア
ライナ兼膜厚測定ユニット８４１に搬送され、半導体基
板の膜厚、即ちバリア層の膜厚を測定される。

【００９３】膜厚測定された半導体基板は、第２ロボッ
ト８３２でシード層成膜ユニット８１２へ搬入され、前
記バリア層上に無電解銅めっきによりシード層が成膜さ
れる。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板
は、第２ロボット８３２により含浸めっきユニットであ
るめっきユニット８１３に搬送される前に、ノッチ位置
を定めるために第２アライナ兼膜厚測定器８４２に搬送
され、銅めっき用のノッチのアライメントを行う。ここ
で、必要に応じて銅膜形成前の半導体基板の膜厚を再計
測してもよい。

【００９４】ノッチアライメントが完了した半導体基板
は、第３ロボット８３３によりめっきユニット８１３へ
搬送され、銅めっきが施される。洗浄、乾燥工程を経て
払い出された半導体基板は、第３ロボット８３３により
半導体基板端部の不要な銅膜（シード層）を除去するた
めにベベル・裏面洗浄ユニット８１６へ搬送される。ベ
ベル・裏面洗浄ユニット８１６では、予め設定された時
間でベベルのエッチングを行うとともに、半導体基板裏
面に付着した銅をフッ酸等の薬液により洗浄する。この
時、ベベル・裏面洗浄ユニット８１６へ搬送する前に、
第２アライナ兼膜厚測定器８４２にて半導体基板の膜厚
測定を実施して、めっきにより形成された銅膜厚の値を
得ておき、その結果により、ベベルのエッチング時間を
任意に変えてエッチングを行っても良い。なお、ベベル
エッチングによりエッチングされる領域は、基板の周縁
部であって回路が形成されない領域、または回路が形成
されていても最終的にチップとして利用されない領域で
ある。この領域にはベベル部分が含まれる。

【００９５】ベベル・裏面洗浄ユニット８１６で洗浄、
乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第３ロボッ
ト８３３で基板反転機８４３に搬送され、該基板反転機
８４３にて反転され、被めっき面を下方に向けた後、第
４ロボット８３４により配線部を安定化させるためにア
ニールユニット８１４へ投入される。アニール処理前及
び／又は処理後、第２アライナ兼膜厚測定ユニット８４
２に搬入し、半導体基板に形成された、銅膜の膜厚を計
測する。この後、半導体基板は、第４ロボット８３４に
より第１ポリッシング装置８２１に搬入され、半導体基
板の銅層、シード層の研磨を行う。

【００９６】この際、砥粒等は所望のものが用いられる
が、ディッシングを防ぎ、表面の平面度を出すために、
固定砥粒を用いることもできる。第１ポリッシング終了
後、半導体基板は、第４ロボット８３４により第１洗浄
ユニット８１５に搬送され、洗浄される。この洗浄は、
半導体基板直径とほぼ同じ長さを有するロールを半導体
基板の表面と裏面に配置し、半導体基板及びロールを回
転させつつ、純水又は脱イオン水を流しながら洗浄する
スクラブ洗浄である。

【００９７】第１の洗浄終了後、半導体基板は、第４ロ
ボット８３４により第２ポリッシング装置８２２に搬入
され、半導体基板上のバリア層が研磨される。この際、
砥粒等は所望のものが用いられるが、ディッシングを防
ぎ、表面の平面度を出すために、固定砥粒を用いること
もできる。第２ポリッシング終了後、半導体基板は、第
４ロボット８３４により、再度第１洗浄ユニット８１５
に搬送され、スクラブ洗浄される。洗浄終了後、半導体
基板は、第４ロボット８３４により第２基板反転機８４
４に搬送され反転されて、被めっき面を上方に向けら
れ、更に第３ロボット８３３により基板仮置き台８４５
に置かれる。

【００９８】半導体基板は、第２ロボット８３２により
基板仮置き台８４５から蓋めっきユニット８１７に搬送
され、銅の大気による酸化防止を目的に銅面上にニッケ
ル・ボロンめっきを行う。蓋めっきが施された半導体基
板は、第２ロボット８３２により蓋めっきユニット８１
７から第３膜厚測定器８４６に搬入され、銅膜厚が測定
される。その後、半導体基板は、第１ロボット８３１に
より第２洗浄ユニット８１８に搬入され、純水又は脱イ
オン水により洗浄される。洗浄が終了した半導体基板
は、台１ロボット８３１によりロード・アンロード部８
２０に載置されたカセット８２０ａ内に戻される。アラ
イナ兼膜厚測定器８４１及びアライナ兼膜厚測定器８４
２は、基板ノッチ部分の位置決め及び膜厚の測定を行
う。

【００９９】ベベル・裏面洗浄ユニット８１６は、エッ
ジ（ベベル）銅エッチングと裏面洗浄が同時に行え、ま
た基板表面の回路形成部の銅の自然酸化膜の成長を抑え
ることが可能である。図２３に、ベベル・裏面洗浄ユニ
ット８１６の概略図を示す。図２３に示すように、ベベ
ル・裏面洗浄ユニット８１６は、有底円筒状の防水カバ
ー９２０の内部に位置して基板Ｗをフェイスアップでそ
の周縁部の円周方向に沿った複数箇所でスピンチャック
９２１により水平に保持して高速回転させる基板保持部
９２２と、この基板保持部９２２で保持された基板Ｗの
表面側のほぼ中央部上方に配置されたセンタノズル９２
４と、基板Ｗの周縁部の上方に配置されたエッジノズル
９２６とを備えている。センタノズル９２４及びエッジ
ノズル９２６は、それぞれ下向きで配置されている。ま
た基板Ｗの裏面側のほぼ中央部の下方に位置して、バッ
クノズル９２８が上向きで配置されている。前記エッジ
ノズル９２６は、基板Ｗの直径方向及び高さ方向を移動
自在に構成されている。

【０１００】このエッジノズル９２６の移動幅Ｌは、基
板の外周端面から中心部方向に任意の位置決めが可能に
なっていて、基板Ｗの大きさや使用目的等に合わせて、
設定値の入力を行う。通常、２ｍｍから５ｍｍの範囲で
エッジカット幅Ｃを設定し、裏面から表面への液の回り
込み量が問題にならない回転数以上であれば、その設定
されたカット幅Ｃ内の銅膜を除去することができる。

【０１０１】次に、この洗浄装置による洗浄方法につい
て説明する。まず、スピンチャック９２１を介して基板
を基板保持部９２２で水平に保持した状態で、半導体基
板Ｗを基板保持部９２２と一体に水平回転させる。この
状態で、センタノズル９２４から基板Ｗの表面側の中央
部に酸溶液を供給する。この酸溶液としては非酸化性の
酸であればよく、例えばフッ酸、塩酸、硫酸、クエン
酸、蓚酸等を用いる。一方、エッジノズル９２６から基
板Ｗの周縁部に酸化剤溶液を連続的または間欠的に供給
する。この酸化剤溶液としては、オゾン水、過酸化水素
水、硝酸水、次亜塩素酸ナトリウム水等のいずれかを用
いるか、またはそれらの組み合わせを用いる。

【０１０２】これにより、半導体基板Ｗの周縁部のエッ
ジカット幅Ｃの領域では上面及び端面に成膜された銅膜
等は酸化剤溶液で急速に酸化され、同時にセンタノズル
９２４から供給されて基板の表面全面に拡がる酸溶液に
よってエッチングされ溶解除去される。このように、基
板周縁部で酸溶液と酸化剤溶液を混合させることで、予
めそれらの混合水をノズルから供給するのに比べて急峻
なエッチングプロフィールを得ることができる。このと
きそれらの濃度により銅のエッチングレートが決定され
る。また、基板の表面の回路形成部に銅の自然酸化膜が
形成されていた場合、この自然酸化物は基板の回転に伴
って基板の表面全面に亘って広がる酸溶液で直ちに除去
されて成長することはない。なお、センタノズル９２４
からの酸溶液の供給を停止した後、エッジノズル９２６
からの酸化剤溶液の供給を停止することで、表面に露出
しているシリコンを酸化して、銅の付着を抑制すること
ができる。

【０１０３】一方、バックノズル９２８から基板の裏面
中央部に酸化剤溶液とシリコン酸化膜エッチング剤とを
同時または交互に供給する。これにより半導体基板Ｗの
裏面側に金属状で付着している銅等を基板のシリコンご
と酸化剤溶液で酸化しシリコン酸化膜エッチング剤でエ
ッチングして除去することができる。なおこの酸化剤溶
液としては表面に供給する酸化剤溶液と同じものにする
方が薬品の種類を少なくする上で好ましい。またシリコ
ン酸化膜エッチング剤としては、フッ酸を用いることが
でき、基板の表面側の酸溶液もフッ酸を用いると薬品の
種類を少なくすることができる。これにより、酸化剤供
給を先に停止すれば疎水面が得られ、エッチング剤溶液
を先に停止すれば飽水面（親水面）が得られて、その後
のプロセスの要求に応じた裏面に調整することもでき
る。

【０１０４】このように酸溶液すなわちエッチング液を
基板に供給して、基板Ｗの表面に残留するめっき金属イ
オンを除去した後、更に純水を供給して、純水置換を行
ってエッチング液を除去し、その後、スピン乾燥を行
う。このようにして半導体基板表面の周縁部のエッジカ
ット幅Ｃ内の銅膜の除去と裏面の銅汚染除去を同時に行
って、この処理を、例えば８０秒以内に完了させること
ができる。なお、エッジのエッジカット幅を任意（２ｍ
ｍ〜５ｍｍ）に設定することが可能であるが、エッチン
グに要する時間はカット幅に依存しない。

【０１０５】めっき後のＣＭＰ工程前に、アニール処理
を行うことが、この後のＣＭＰ処理や配線の電気特性に
対して良い効果を示す。アニール無しでＣＭＰ処理後に
幅の広い配線（数μｍ単位）の表面を観察するとマイク
ロボイドのような欠陥が多数見られ、配線全体の電気抵
抗を増加させたが、アニールを行うことでこの電気抵抗
の増加は改善された。アニール無しの場合に、細い配線
にはボイドが見られなかったことより、粒成長の度合い
が関わっていることが考えられる。つまり、細い配線で
は粒成長が起こりにくいが、幅の広い配線では粒成長に
伴い、アニール処理に伴うグレン成長の過程で、めっき
膜中のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）でも見えないほどの
超微細ポアが集結しつつ上へ移動することで配線上部に
マイクロボイド用の凹みが生じたという推測ができる。
アニールユニットのアニール条件としては、ガスの雰囲
気は水素を添加（２％以下）、温度は３００〜４００℃
程度で１〜５分間で上記の効果が得られた。

【０１０６】図２６及び図２７は、アニールユニット８
１４を示すものである。このアニールユニット８１４
は、半導体基板Ｗを出し入れするゲート１０００を有す
るチャンバ１００２の内部に位置して、半導体基板Ｗ
を、例えば４００℃に加熱するホットプレート１００４
と、例えば冷却水を流して半導体基板Ｗを冷却するクー
ルプレート１００６が上下に配置されている。また、ク
ールプレート１００６の内部を貫通して上下方向に延
び、上端に半導体基板Ｗを載置保持する複数の昇降ピン
１００８が昇降自在に配置されている。更に、アニール
時に半導体基板Ｗとホットプレート１００８との間に酸
化防止用のガスを導入するガス導入管１０１０と、該ガ
ス導入管１０１０から導入され、半導体基板Ｗとホット
プレート１００４との間を流れたガスを排気するガス排
気管１０１２がホットプレート１００４を挟んで互いに
対峙する位置に配置されている。

【０１０７】ガス導入管１０１０は、内部にフィルタ１
０１４ａを有するＮ_２ガス導入路１０１６内を流れるＮ
_２ガスと、内部にフィルタ１０１４ｂを有するＨ_２ガス
導入路１０１８内を流れるＨ_２ガスとを混合器１０２０
で混合し、この混合器１０２０で混合したガスが流れる
混合ガス導入路１０２２に接続されている。

【０１０８】これにより、ゲート１０００を通じてチャ
ンバ１００２の内部に搬入した半導体基板Ｗを昇降ピン
１００８で保持し、昇降ピン１００８を該昇降ピン１０
０８で保持した半導体基板Ｗとホットプレート１００４
との距離が、例えば０．１〜１．０ｍｍ程度となるまで
上昇させる。この状態で、ホットプレート１００４を介
して半導体基板Ｗを、例えば４００℃となるように加熱
し、同時にガス導入管１０１０から酸化防止用のガスを
導入して半導体基板Ｗとホットプレート１００４との間
を流してガス排気管１０１２から排気する。これによっ
て、酸化を防止しつつ半導体基板Ｗをアニールし、この
アニールを、例えば数十秒〜６０秒程度継続してアニー
ルを終了する。基板の加熱温度は１００〜６００℃が選
択される。

【０１０９】アニール終了後、昇降ピン１００８を該昇
降ピン１００８で保持した半導体基板Ｗとクールプレー
ト１００６との距離が、例えば０〜０．５ｍｍ程度とな
るまで下降させる。この状態で、クールプレート１００
６内に冷却水を導入することで、半導体基板Ｗの温度が
１００℃以下となるまで、例えば１０〜６０秒程度、半
導体基板を冷却し、この冷却終了後の半導体基板を次工
程に搬送する。なお、この例では、酸化防止用のガスと
して、Ｎ_２ガスと数％のＨ_２ガスを混合した混合ガスを
流すようにしているが、Ｎ_２ガスのみを流すようにして
もよい。

【０１１０】図２４は、無電解めっき装置の概略構成図
である。図２４に示すように、この無電解めっき装置
は、被めっき部材である半導体基板Ｗをその上面に保持
する保持手段９１１と、保持手段９１１に保持された半
導体基板Ｗの被めっき面（上面）の周縁部に当接して該
周縁部をシールする堰部材９３１と、堰部材９３１でそ
の周縁部をシールされた半導体基板Ｗの被めっき面にめ
っき液を供給するシャワーヘッド９４１を備えている。
無電解めっき装置は、さらに保持手段９１１の上部外周
近傍に設置されて半導体基板Ｗの被めっき面に洗浄液を
供給する洗浄液供給手段９５１と、排出された洗浄液等
（めっき廃液）を回収する回収容器９６１と、半導体基
板Ｗ上に保持しためっき液を吸引して回収するめっき液
回収ノズル９６５と、前記保持手段９１１を回転駆動す
るモータＭとを備えている。以下、各部材について説明
する。

【０１１１】保持手段９１１は、その上面に半導体基板
Ｗを載置して保持する基板載置部９１３を設けている。
この基板載置部９１３は、半導体基板Ｗを載置して固定
するように構成されており、具体的には半導体基板Ｗを
その裏面側に真空吸着する図示しない真空吸着機構を設
置している。一方、基板載置部９１３の裏面側には、面
状であって半導体基板Ｗの被めっき面を下面側から暖め
て保温する裏面ヒータ９１５が設置されている。この裏
面ヒータ９１５は、例えばラバーヒータによって構成さ
れている。この保持手段９１１は、モータＭによって回
転駆動されると共に、図示しない昇降手段によって上下
動できるように構成されている。堰部材９３１は、筒状
であってその下部に半導体基板Ｗの外周縁をシールする
シール部９３３を設け、図示の位置から上下動しないよ
うに設置されている。

【０１１２】シャワーヘッド９４１は、先端に多数のノ
ズルを設けることで、供給されためっき液をシャワー状
に分散して半導体基板Ｗの被めっき面に略均一に供給す
る構造のものである。また洗浄液供給手段９５１は、ノ
ズル９５３から洗浄液を噴出する構造である。めっき液
回収ノズル９６５は、上下動且つ旋回できるように構成
されていて、その先端が半導体基板Ｗの上面周縁部の堰
部材９３１の内側に下降して半導体基板Ｗ上のめっき液
を吸引するように構成されている。

【０１１３】次に、この無電解めっき装置の動作を説明
する。まず図示の状態よりも保持手段９１１を下降して
堰部材９３１との間に所定寸法の隙間を設け、基板載置
部９１３に半導体基板Ｗを載置・固定する。半導体基板
Ｗとしては例えばφ８インチ基板を用いる。次に、保持
手段９１１を上昇して図示のようにその上面を堰部材９
３１の下面に当接させ、同時に半導体基板Ｗの外周を堰
部材９３１のシール部９３３によってシールする。この
とき半導体基板Ｗの表面は開放された状態となってい
る。

【０１１４】次に、裏面ヒータ９１５によって半導体基
板Ｗ自体を直接加熱して、例えば半導体基板Ｗの温度を
７０℃にし（めっき終了まで維持する）、次に、シャワ
ーヘッド９４１から、例えば５０℃に加熱されためっき
液を噴出して半導体基板Ｗの表面の略全体にめっき液を
降り注ぐ。半導体基板Ｗの表面は、堰部材９３１によっ
て囲まれているので、注入しためっき液は全て半導体基
板Ｗの表面に保持される。供給するめっき液の量は、半
導体基板Ｗの表面に１ｍｍ厚（約３０ｍｌ）となる程度
の少量で良い。なお被めっき面上に保持するめっき液の
深さは１０ｍｍ以下であれば良く、この例のように１ｍ
ｍでも良い。この例のように供給するめっき液が少量で
済めばこれを加熱する加熱装置も小型のもので良くな
る。そしてこの例においては、半導体基板Ｗの温度を７
０℃に、めっき液の温度を５０℃に加熱しているので、
半導体基板Ｗの被めっき面は例えば６０℃になり、この
例におけるめっき反応に最適な温度にできる。このよう
に半導体基板Ｗ自体を加熱するように構成すれば、加熱
するのに大きな消費電力の必要なめっき液の温度をそれ
ほど高く昇温しなくても良いので、消費電力の低減化や
めっき液の材質変化の防止が図れ、好適である。なお半
導体基板Ｗ自体の加熱のための消費電力は小さくて良
く、また半導体基板Ｗ上に溜めるめっき液の量は少ない
ので、裏面ヒータ９１５による半導体基板Ｗの保温は容
易に行え、裏面ヒータ９１５の容量は小さくて良く装置
のコンパクト化を図ることができる。また半導体基板Ｗ
自体を直接冷却する手段を用いれば、めっき中に加熱・
冷却を切替えてめっき条件を変化させることも可能であ
る。半導体基板上に保持されているめっき液は少量なの
で、感度良く温度制御が行える。

【０１１５】そして、モータＭによって半導体基板Ｗを
瞬時回転させて被めっき面の均一な液濡れを行い、その
後半導体基板Ｗを静止した状態で被めっき面のめっきを
行う。具体的には、半導体基板Ｗを１ｓｅｃだけ１００
ｒｐｍ以下で回転して半導体基板Ｗの被めっき面上をめ
っき液で均一に濡らし、その後静止させて１ｍｉｎ間無
電解めっきを行わせる。なお瞬時回転時間は長くても１
０ｓｅｃ以下とする。

【０１１６】上記めっき処理が完了した後、めっき液回
収ノズル９６５の先端を半導体基板Ｗの表面周縁部の堰
部材９３１の内側近傍に下降し、めっき液を吸い込む。
このとき半導体基板Ｗを例えば１００ｒｐｍ以下の回転
速度で回転させれば、半導体基板Ｗ上に残っためっき液
を遠心力で半導体基板Ｗの周縁部の堰部材９３１の部分
に集めることができ、効率良く、且つ高い回収率でめっ
き液の回収ができる。そして保持手段９１１を下降させ
て半導体基板Ｗを堰部材９３１から離し、半導体基板Ｗ
の回転を開始して洗浄液供給手段９５１のノズル９５３
から洗浄液（超純水）を半導体基板Ｗの被めっき面に噴
射して被めっき面を冷却すると同時に希釈化・洗浄する
ことで無電解めっき反応を停止させる。このときノズル
９５３から噴射される洗浄液を堰部材９３１にも当てる
ことで堰部材９３１の洗浄を同時に行っても良い。この
ときのめっき廃液は、回収容器９６１に回収され、廃棄
される。

【０１１７】なお、一度使用しためっき液は再利用せ
ず、使い捨てとする。前述のようにこの装置において使
用されるめっき液の量は従来に比べて非常に少なくでき
るので、再利用しなくても廃棄するめっき液の量は少な
い。なお場合によってはめっき液回収ノズル９６５を設
置しないで、使用後のめっき液も洗浄液と共にめっき廃
液として回収容器９６１に回収しても良い。そしてモー
タＭによって半導体基板Ｗを高速回転してスピン乾燥し
た後、保持手段９１１から取り出す。

【０１１８】図２５は、他の無電解めっき装置の概略構
成図である。図２５において、前記の例と相違する点
は、保持手段９１１内に裏面ヒータ９１５を設ける代わ
りに、保持手段９１１の上方にランプヒータ（加熱手
段）９１７を設置し、このランプヒータ９１７とシャワ
ーヘッド９４１−２とを一体化した点である。即ち、例
えば複数の半径の異なるリング状のランプヒータ９１７
を同心円状に設置し、ランプヒータ９１７の間の隙間か
らシャワーヘッド９４１−２の多数のノズル９４３−２
をリング状に開口させている。なおランプヒータ９１７
としては、渦巻状の一本のランプヒータで構成しても良
いし、さらにそれ以外の各種構造・配置のランプヒータ
で構成しても良い。

【０１１９】このように構成しても、めっき液は、各ノ
ズル９４３−２から半導体基板Ｗの被めっき面上にシャ
ワー状に略均等に供給でき、またランプヒータ９１７に
よって半導体基板Ｗの加熱・保温も直接均一に行える。
ランプヒータ９１７の場合、半導体基板Ｗとめっき液の
他に、その周囲の空気をも加熱するので半導体基板Ｗの
保温効果もある。

【０１２０】なおランプヒータ９１７によって半導体基
板Ｗを直接加熱するには、比較的大きい消費電力のラン
プヒータ９１７が必要になるので、その代わりに比較的
小さい消費電力のランプヒータ９１７と前記図２４に示
す裏面ヒータ９１５とを併用して、半導体基板Ｗは主と
して裏面ヒータ９１５によって加熱し、めっき液と周囲
の空気の保温は主としてランプヒータ９１７によって行
うようにしても良い。また前述の実施例と同様に、半導
体基板Ｗを直接、または間接的に冷却する手段をも設け
て、温度制御を行っても良い。

【０１２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
めっき金属イオンをめっき液中により均一に分布させ
て、めっき速度を基板の全面に亘ってより均一にするこ
とができ、これによって、導電膜の厚みや膜種、めっき
液の電解質等を変更することなく、めっき膜の面内均一
性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のめっき装置の縦断
正面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線方向から見た磁界の発生状態の
説明に付する図である。

【図３】フレミングの左手の法則による電流と磁界と磁
力の関係の説明に付する図である。

【図４】本発明の他の実施の形態のめっき装置の縦断面
図である。

【図５】本発明の更に他の実施の形態のめっき装置の縦
断面図である。

【図６】銅配線を形成する例を工程順に示す図である。

【図７】従来のめっき装置を示す縦断面図である。

【図８】図７に示すめっき装置の電気的等価回路図であ
る。

【図９】基板処理装置を示す平面配置図である。

【図１０】図９に示す基板処理装置内の気流の流れを示
す図である。

【図１１】図９に示す基板処理装置の各エリア間の空気
の流れを示す図である。

【図１２】図９に示す基板処理装置をクリーンルーム内
に配置した一例を示す外観図である。

【図１３】基板処理装置の他の例を示す平面配置図であ
る。

【図１４】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図
である。

【図１５】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図
である。

【図１６】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図
である。

【図１７】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図
である。

【図１８】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図
である。

【図１９】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図
である。

【図２０】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図
である。

【図２１】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図
である。

【図２２】図２１に示す基板処置装置における各工程の
流れを示すフローチャートである。

【図２３】ベベル・裏面洗浄ユニットを示す概要図であ
る。

【図２４】無電解めっき装置の一例を示す概要図であ
る。

【図２５】無電解めっき装置の他の例を示す概要図であ
る。

【図２６】アニールユニットの一例を示す縦断正面図で
ある。

【図２７】図２６の平断面図である。

【符号の説明】

１０めっき液１２，６４，７２めっき槽１４，５６，７４基板ホルダ１６，５７カソード電極２０，７０，７６アノード２４めっき電源３０磁界発生装置３２磁界３４磁界発生電源３６ケーブル３８導線４０磁界４２制御部５０ハウジング５０ａ爪部５４押圧片６２めっき液噴出ノズル８４レギュレーションプレート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を保持する基板ホルダと、該基板と接触して通電させるカソード電極と、前記基板ホルダで保持した基板の被めっき面に対峙した
位置に配置されるアノードと、前記アノードと基板の被めっき面を、内部に保持しため
っき液に接触させるめっき槽と、前記カソード電極と前記アノードとの間にめっき電流を
流すめっき電源と、前記めっき槽内のめっき液中のめっき金属イオンに、前
記基板の中心を通る軸線に向けた力が作用するような場
を発生させる手段を有することを特徴とするめっき装
置。
【請求項２】前記場を発生させる手段は、前記めっき
金属イオンに前記基板の中心を通る軸線に向けたローレ
ンツ力が作用するように磁界を発生させる磁界発生装置
であることを特徴とする請求項１記載のめっき装置。
【請求項３】前記磁界発生装置は、前記めっき槽内の
めっき液中に導線を有することを特徴とする請求項２記
載のめっき装置。
【請求項４】前記磁界発生装置は、めっき液中に発生
させる磁界の強さを調整可能に構成されていることを特
徴とする請求項２または３記載のめっき装置。
【請求項５】前記基板ホルダは、該基板ホルダで基板
を保持した状態で該基板と一体に回転自在に構成されて
いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載
のめっき装置。
【請求項６】カソード電極と通電させた基板の被めっ
き面と、該被めっき面に対峙した位置に配置したアノー
ドとをめっき槽内のめっき液に接触させ、前記カソード
電極と前記アノードとの間にめっき電流を流してめっき
を行うにあたり、前記めっき槽内のめっき液中のめっき金属イオンに、前
記基板の中心を通る軸線に向けた力が作用するような場
を発生させることを特徴とするめっき方法。
【請求項７】前記場を発生させる手段は、前記めっき
金属イオンに前記基板の中心を通る軸線に向けたローレ
ンツ力が作用するように磁界を発生させる磁界発生装置
であることを特徴とする請求項６記載のめっき方法。
【請求項８】めっき初期時に、前記磁界を用いて基板
の被めっき面の中央部に接触するめっき液中のめっき金
属イオン濃度を高めてめっきを行い、めっきの進行に伴
って前記磁界を弱めるか、または磁界の発生を停止させ
ることを特徴とする請求項７記載のめっき方法。
【請求項９】基板を回転させながらめっきを行うこと
を特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載のめっき
方法。