JP2004250776A - 基板処理装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板表面に微細穴と幅広トレンチが混在した場合においても、基板の表面において良好な平坦性を得ることができる基板処理装置及び方法を提供する。
【解決手段】基板Ｗを保持するヘッド部４１と、基板Ｗに対して金属膜を電解めっきするめっき処理部２０と、めっき後の基板表面を洗浄する洗浄部２１０と、加工電極を備え、洗浄後の基板Ｗと加工電極との間に、液体の存在下で電圧を印加することにより基板Ｗ上の少なくとも金属膜の電解除去加工を行う電解加工部３０とを備え、ヘッド部４１は、基板Ｗを保持したまま、めっき処理部２０、洗浄部２１０、及び電解加工部３０間を移動可能に構成されていることを特徴とする。
【選択図】 図２１
【解決手段】基板Ｗを保持するヘッド部４１と、基板Ｗに対して金属膜を電解めっきするめっき処理部２０と、めっき後の基板表面を洗浄する洗浄部２１０と、加工電極を備え、洗浄後の基板Ｗと加工電極との間に、液体の存在下で電圧を印加することにより基板Ｗ上の少なくとも金属膜の電解除去加工を行う電解加工部３０とを備え、ヘッド部４１は、基板Ｗを保持したまま、めっき処理部２０、洗浄部２１０、及び電解加工部３０間を移動可能に構成されていることを特徴とする。
【選択図】 図２１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置及び方法に係り、特に半導体基板の表面に形成した配線用の窪みに銅（Ｃｕ）等の金属を埋め込んで配線を形成する基板処理装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体ウェハ等の基板上に回路を形成するための配線材料として、アルミニウム又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。この種の銅配線は、基板の表面に設けた微細凹みの内部に銅を埋め込むことによって一般に形成される。この銅配線を形成する方法としては、化学気相成長法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタリング及びめっきといった手法があるが、いずれにしても、基板のほぼ全表面に銅を成膜して、化学機械的研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により不要の銅を除去するようにしている。
【０００３】
図１（ａ）乃至図１（ｃ）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ある。図１（ａ）に示すように、半導体素子が形成された半導体基材２０１上の導電層２０１ａの上にＳｉＯ２からなる酸化膜や低誘電率誘電体膜などの絶縁膜２０２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２０３と配線用の溝２０４が形成されている。これらの上にＴａＮ等からなるバリア膜２０５、更にその上に電解めっきの給電層としてスパッタリングやＣＶＤ等によりシード層２０７が形成されている。
【０００４】
そして、基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、図１（ｂ）に示すように、半導体基材２０１のコンタクトホール２０３及び溝２０４内に銅を充填するとともに、絶縁膜２０２上に銅膜２０６を堆積する。その後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜２０２上の銅膜２０６、シード層２０７及びバリア膜２０５を除去して、コンタクトホール２０３及び配線用の溝２０４に充填させた銅膜２０６の表面と絶縁膜２０２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図１（ｃ）に示すように銅膜２０６からなる配線が形成される。
【０００５】
図２に示すように、例えば、直径ｄ１が０．２μｍ程度の微細穴２０８と、線幅ｄ２が１００μｍ程度の幅広トレンチ２０９とが混在する基板Ｗの表面に銅めっきを施して銅膜２０６を形成すると、めっき液や該めっき液に含有される添加剤の働きを最適化したとしても、微細穴２０８の上ではめっきの成長が促進されて銅膜２０６が盛り上がる傾向があり、一方、幅広トレンチ２０９の内部ではレベリング性を高めためっきの成長を行うことができないため、結果として、基板Ｗ上に堆積した銅膜２０６には、微細穴２０８上の盛り上がり高さａと幅広トレンチ２０９上の凹み深さｂとをプラスした段差（ｈｕｍｐ）ａ＋ｂが残る。このため、微細穴２０８及び幅広トレンチ２０９の内部に銅を埋込んだ状態で、基板Ｗの表面を平坦化させるには、銅膜２０６の膜厚を十分に厚くし、しかもＣＭＰで前記段差ａ＋ｂ分余分に研磨する必要があった。
【０００６】
しかし、めっき膜のＣＭＰ工程を考えた時、めっき膜厚を厚くして研磨量を多くすればする程、ＣＭＰの加工時間が延びてしまい、これをカバーするためにＣＭＰレートを上げれば、ＣＭＰ加工時に幅広トレンチでのディッシングが生じるといった問題がある。又、ＣＭＰ工程では、スラリを用いて研磨を行うため、このスラリとめっき液との相互汚染が問題となる。更に、ＣＭＰ工程では、弾性を有する研磨パッドを半導体ウェハ等の基板に接触させるので、基板表面の凸部を選択的に除去することが困難となる。
【０００７】
すなわち、これらを解決するには、めっき膜厚を極力薄くし、基板表面に微細穴と幅広トレンチが混在しても、めっき膜の盛り上がりや凹みをなくして、平坦性を上げる必要があるが、例えば硫酸銅めっき浴を使用した電解めっき処理を行った場合、めっき液や添加剤の作用だけで盛り上がりを減らすことと凹みを減らすことを両立することができないのが現状であった。又、積層中のめっき電源を一時逆電解としたり、ＰＲパルス電源とすることで盛り上がりを少なくすることは可能であるが、凹部の解消にはならず、加えて表面の膜質を劣化させることになっていた。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２１２７８６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、基板表面に微細穴と幅広トレンチが混在した場合においても、基板の表面において良好な平坦性を得ることができる基板処理装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様は、基板を保持するヘッド部と、基板に対して金属膜を電解めっきするめっき処理部と、めっき後の基板表面を洗浄する洗浄部と、洗浄後の基板と電極との間にイオン交換体を介在させ、かつ前記基板と前記電極との間に、液体の存在下で電圧を印加することにより前記基板上の少なくとも金属膜の電解除去加工を行う電解加工部とを備え、前記ヘッド部は、前記基板を保持したまま、前記めっき処理部、前記洗浄部、及び前記電解加工部間を移動可能に構成されていることを特徴とする基板処理装置である。
【００１１】
これにより、めっき処理、洗浄処理、電解加工を順次行うことができ、又これらのプロセスを繰り返して行うことも可能である。また、めっきと電解加工のプロセス位置を分けることで両プロセスの加工時間や加工条件を任意に設定でき、加工プロセスの最適化を図ることができる。また、めっき処理部と電解加工処理部を別に設けることにより、両処理部で別の液体を用いることができ、相互汚染がない。
【００１２】
本発明の第２の態様は、基板を保持するヘッド部と、基板表面に金属膜を電解めっきするめっき処理部と、めっき後の基板表面を洗浄する洗浄部と、加工電極を備え、洗浄後の基板と該加工電極との間に、液体の存在下で電圧を印加して前記基板上の少なくとも金属膜の電解除去加工を行う電解加工部とを備え、前記ヘッド部は、前記基板を保持したまま、前記めっき処理部、前記洗浄部、及び前記電解加工部間を移動可能に構成されていることを特徴とする基板処理装置である。
【００１３】
本発明の好ましい一態様は、前記洗浄部は、前記めっき処理部と前記電解加工部との間に配置されていることを特徴としている。これにより、めっき処理部で使用する硫酸銅水溶液等、比較的電気伝導度が高い液体を電解加工部に持ち込むことを防止することができる。また、前記洗浄部は、洗浄液噴射ノズルを備えていることを特徴としている。また、前記洗浄部は、洗浄後の前記基板を乾燥する乾燥機構を備えていることを特徴としている。これにより、めっき処理又は電解加工を終了した基板を乾燥した状態でカセットに戻すことができる。
【００１４】
また、本発明の好ましい一態様は、前記液体は、純水、超純水、電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体または電解液であることを特徴としている。ここで、純水は、電気伝導度（１ａｔｍ，２５℃換算、以下同じ）が１０μＳ／ｃｍ以下の水あり、超純水は、電気伝導度が０．１μＳ／ｃｍ以下の水である。このように、純水や超純水を使用して電解加工を行うことことで、加工面に不純物を残さない清浄な加工を行うことができる。また、前記めっき処理部におけるめっき処理と前記電解加工部における電解加工とを、少なくとも２回以上繰り返して行うことを特徴としている。
【００１５】
本発明の好ましい一態様は、前記めっき処理部は、アノードと、該アノードと前記基板との間に配置されるイオン交換体と、該イオン交換体と前記基板との間にめっき液を供給するめっき液供給部とを備えたことを特徴としている。このように、めっき処理部のアノードと基板との間にイオン交換体を配置することにより、めっき液供給部から供給されるめっき液がアノードの表面に直接当たることを防止して、アノードの表面に形成されたブラックフィルムがめっき液によって巻き上げられて流れ出すことを防止することができる。なお、イオン交換体は通水性を有するものが望ましい。例えば、イオン交換繊維で出来た織布あるいは不織布、または多孔を施したフィルム等は液体を通すことができる。
【００１６】
本発明の好ましい一態様は、前記ヘッド部は、該ヘッド部の下面に前記基板を該基板の側方から保持して該基板に給電を行う開閉自在の給電爪部材を備えていることを特徴としている。また、前記給電爪部材は、前記ヘッド部の周方向に沿った等間隔に複数配置されていることを特徴としている。これにより、基板をヘッド部に安定に保持しつつ基板に給電を行うことができる。
本発明の好ましい一態様は、前記給電爪部材は、前記基板上に形成される金属膜に対して貴なる金属から形成された給電部材を備えていることを特徴としている。これにより、電極素材の酸化による導電性の低下を防止することができる。
【００１７】
本発明の好ましい一態様は、前記電解加工部は、前記基板表面の金属膜の膜厚を検知するセンサを備えたことを特徴としている。これにより、電解加工の進行状況を監視することが可能となる。
本発明の好ましい一態様は、前記めっき処理部及び前記電解加工処理部は、それぞれ個別に電源を有することを特徴としている。
【００１８】
本発明の好ましい一態様は、前記ヘッド部、前記めっき処理部、前記洗浄部及び前記電解加工部は、１つの密閉可能な処理ユニット内に設置されていることを特徴としている。また、前記処理ユニット内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部が備えられていることを特徴としている。不活性ガスを処理ユニット内に供給するとは、好ましくは処理ユニット内に窒素などの不活性ガスを封入することをいう。ここで「封入」とは、処理ユニット内をパーティクルを低減した清浄な気体で充満させることをいう。特に、処理ユニットの内圧を外気圧よりも若干高圧にすることにより、パーティクルが外から処理ユニット内に入り込まなくなり、結果として基板表面に付着するパーティクルを低減することができる。また、不活性ガス気体を封入することにより、電解加工中に純水中の溶存酸素濃度が上昇することを防ぐことができ、これによって、純水の水質を安定化させ、電解加工時に純水から気泡が発生することを抑制して、電解加工の性能を安定させることができる。
【００１９】
本発明の好ましい一態様は、前記電解加工部と前記めっき処理部は、共通の電源に接続されており、電源切換スイッチにより、電源の接続先を電解加工部とめっき加工部との間で切換可能であることを特徴としている。
【００２０】
本発明の第３の態様は、基板に対してめっき処理を行い、めっき後の前記基板を洗浄し、洗浄後の前記基板と電極との間にイオン交換体を介在させ、かつ前記基板と前記電極との間に電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体を供給して前記基板表面に対して除去加工である電解加工を行う基板処理方法であって、前記めっき処理と、前記洗浄処理と、前記電解加工処理とを少なくとも２回以上繰り返して行うことを特徴とする基板処理方法である。
【００２１】
このように、基板に対してめっき処理を行った後に、電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体をめっき後の基板と電極との間に供給して電解加工を行うことにより、めっき処理により形成された基板の凸部（ｈｕｍｐ）を効果的に除去することができ、基板の平坦性を向上させることができる。すなわち、電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体は、電解が十分にされていないため、電気抵抗値の相違により、加工電極に接触又は近接する基板の凸部にイオン電流が集中し、これらのイオンが基板上の金属膜（凸部）に作用する。したがって、加工電極に接触又は近接した凸部を効果的に除去することができ、基板の平坦性を向上させることができる。特に、純水の場合は電気伝導度が１０μＳ／ｃｍ以下であり、超純水の場合は電気伝導度が０．１μＳ／ｃｍ以下であり、良好な電解加工性が得られる。
【００２２】
また、めっき後の基板を洗浄することで、高導電性の液体であるめっき液を基板から完全に除去して純水に置換し、電気伝導度が低い純水又は超純水等の環境下で電解加工（電解研磨）を行うことができる。特に、純水または超純水を用いた電解加工処理を行うことで、基板の表面の凸部のみを高い選択性で除去できる。すなわち、めっき処理と電解加工の間に洗浄工程を設けることで、例えば純水電解加工による凸部除去の効果を確実に得ることができる。そして、再び電解加工後の基板に対してめっき処理を行うことで、めっき処理による過度の凸部（ｈｕｍｐ）の形成を防止し、基板表面に微細孔と大穴（幅広トレンチ）が混在した場合においても、基板の表面において良好な平坦性を有するめっきによる金属膜を得ることができる。
【００２３】
本発明の第４の態様は、基板表面にめっきを行うめっき処理と、めっき後の前記基板表面を洗浄する洗浄処理と、洗浄後の前記基板と加工電極との間に、液体の存在下で電圧を印加して前記基板表面に電解加工を行う電解加工処理とを有し、前記めっき処理、前記洗浄処理及び前記電解加工処理を少なくとも２回以上繰り返すことを特徴とする基板処理方法である。
本発明の好ましい一態様は、前記基板と前記加工電極との間にイオン交換体を介在させることを特徴としている。また、前記液体は、純水、超純水、電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体または電解液であることを特徴としている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る基板処理装置の実施形態について図３乃至図２１を参照して詳細に説明する。なお、図３乃至図２１において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００２５】
図３は本実施形態における基板処理装置の全体構成を示す平面図である。図３に示すように、基板処理装置は、矩形状のハウジング１内に配置されており、このハウジング１の内部で基板のめっき処理及び電解加工が連続的に行われる。基板処理装置は、内部に複数の基板を収納する一対のロード・アンロードユニット２と、基板を薬液で洗浄する一対のベベルエッチ・薬液洗浄ユニット３と、基板を載置保持するとともに該基板を反転する一対の基板ステージ４と、基板のめっき処理及び電解加工を行う４つの基板処理ユニット５とを備えている。又、ハウジング１内には、ロード・アンロードユニット２、ベベルエッチ・薬液洗浄ユニット３、及び基板ステージ４の間で基板を搬送する第１搬送ロボット６と、基板ステージ４と基板処理ユニット５との間で基板を搬送する第２搬送ロボット７とが配置されている。
【００２６】
基板は表面（素子形成面、処理面）を上に向けてカセットに収納され、ロード・アンロードユニット２上に載置される。そして、第１搬送ロボット６が基板をカセットから取り出し、基板ステージ４上に移送して、この基板を基板ステージ４上に載置する。基板は基板ステージ４の反転機により表面が下に向くように反転され、第２搬送ロボット７に渡される。基板Ｗは、その表面が第２搬送ロボット７のハンドに触れないよう、基板の外周縁部でハンドに載置保持される。第２搬送ロボット７は基板を基板処理ユニット５の後述するヘッド部４１に渡し、この基板処理ユニット５内で基板のめっき処理及び電解加工が行われる。
【００２７】
次に、本実施形態における基板処理装置の内部に設置される基板処理ユニット５を詳細に説明する。図４は第１の実施形態における基板処理ユニット５の平面図、図５は図４の正断面図、図６は図４の側断面図である。図４及び図５に示すように、基板処理ユニット５は、仕切壁１０によって２つの基板処理部、すなわち、基板のめっき処理を行うめっき処理部２０と、めっき後の基板を電解加工する電解加工部３０とに分割されている。又、これらのめっき処理部２０及び電解加工部３０はカバー１１で覆われて、１つの密閉可能な処理空間８が区画形成されている。図４及び図５に示すように、カバー１１の電解加工部３０側の側面には基板を搬入出するための開口１２が形成されており、この開口１２には開閉自在なシャッタ１３が設けられている。このシャッタ１３はシャッタ開閉用エアシリンダ１４に接続されており、このシャッタ開閉用エアシリンダ１４の駆動によりシャッタ１３が上下に移動して開口１２を開閉するようになっている。このように、めっき処置部２０及び電解加工部３０を内部に収納した基板処理ユニット５の処理空間８をカバー１１及びシャッタ１３で密閉することにより、めっき処理において発生するミストなどが基板処理ユニット５の処理空間８の外部に飛散することを防止している。
【００２８】
又、図５に示すように、カバー１１の上部には、不活性ガス（パージガス）供給ポート１５が設けられており、この不活性ガス供給ポート１５からＮ２ガスどの不活性ガス（パージガス）が処理空間８内に供給される。カバー１１の底面には円筒状の排気ダクト１６が設けられており、この排気ダクト１６を介して処理空間８内のガスが外部に排気される。
【００２９】
図４に示すように、めっき処理部２０と電解加工部３０との間には、処理空間８内に位置して、めっき処理部２０においてめっきされた基板を洗浄する洗浄部としてアーム状の洗浄ノズル１７が配置されている。この洗浄ノズル１７は、図示しない洗浄液供給源に接続され、洗浄ノズル１７から基板Ｗの下面に向けて洗浄液（例えば、純水）が噴射される。この洗浄ノズル１７は、回転可能に構成され、必要に応じてめっき処理後及び電解加工後の基板の洗浄を行う。
【００３０】
図４乃至図６に示すように、基板処理ユニット５内には、めっき処理部２０と電解加工部３０との間を揺動可能な揺動アーム４０が設置されており、この揺動アーム４０の自由端側には基板を保持するヘッド部４１が垂設されている。揺動アーム４０を揺動することにより、図４に示すように、めっき処理部２０においてめっきを行うめっき位置Ｐと電解加工部３０において電解加工を行う電解加工位置Ｑとの間でヘッド部４１を揺動させることができる。なお、ヘッド部４１のめっき位置Ｐと電解加工位置Ｑとの間の移動は、上記揺動アーム４０の揺動だけでなく、例えばヘッド部４１の平行移動によって行うこともできる。
【００３１】
図７は、揺動アーム４０及びヘッド部４１の要部を示す縦断面図である。図７に示すように、揺動アーム４０は、回転可能な中空状の支柱４２の上端に固定されており、支柱４２の回転に伴って水平方向に揺動する。支柱４２の内部には、軸受４３によって支持される回転軸４４が挿通されており、この回転軸４４は支柱４２に対して相対的に回転可能となっている。又、この回転軸４４の上端には駆動プーリ４５が取付けられている。
【００３２】
ヘッド部４１は、揺動アーム４０に固定的に取付けられ、図７に示すように、揺動アーム４０に固定された外筒４６と、外筒４６を上下に貫通する回転軸４７と、下面に基板Ｗを保持する基板保持部４８と、外筒４６に対して相対的に上下動可能な可動部材４９とから主として構成されている。基板保持部４８は回転軸４７の下端に連結されている。
【００３３】
回転軸４７は軸受５０によって支持され、外筒４６に対して相対的に回転可能となっている。この回転軸４７の上部には従動プーリ５１が取付けられており、前記駆動プーリ４５と該従動プーリ５１との間には、タイミングベルト５２が掛け渡されている。これにより、支柱４２内の回転軸４４の回転に伴って回転軸４７が回転し、この回転軸４７と一体となって基板保持部４８が回転する。
【００３４】
可動部材４９と外筒４６との間には、シール材５３によって密閉空間５４が形成されており、この密閉空間５４にはエア供給路５５が連通している。これにより、密閉空間５４にエア供給路５５を介してエアを給排気することにより、可動部材４９を外筒４６に対して相対的に上下動させることができるようになっている。又、可動部材４９の外周縁には、下方に向かって延出する押圧ロッド５６が設けられている。
【００３５】
図７に示すように、基板保持部４８は、回転軸４７の下端に連結されたフランジ部６０と、下面に基板Ｗを真空吸着により吸着する吸着プレート６１と、基板Ｗの外周部に配置されたガイドリング６２とを備えている。吸着プレート６１は、例えばセラミックスや強化樹脂などから形成されており、この吸着プレート６１には複数の吸着孔６１ａが形成されている。
【００３６】
図８は、図７の部分拡大図である。図８に示すように、フランジ部６０と吸着プレート６１との間には、吸着プレート６１の吸着孔６１ａに連通する空間６３が形成されている。又、フランジ部６０と吸着プレート６１との間にはＯリング６４が配置されており、上記空間６３がこのＯリング６４によってシールされている。又、吸着プレート６１との外周部、すなわち吸着プレート６１とガイドリング６２との間には、軟質のシールリング６５が配置されている。このシールリング６５は、吸着プレート６１に吸着された基板Ｗの外周部の裏面に接触するようになっている。
【００３７】
図９は、基板保持部４８の平面図である。図８及び図９に示すように、基板保持部４８には、６つのチャック機構７０が周方向に等間隔に設けられている。このチャック機構７０は、図８に示すように、基板保持部４８のフランジ部６０の上面に取付けられた台座７１と、上下動可能なロッド７２と、支軸７３を中心として回転可能な給電爪部材７４とを備えている。ロッド７２の上端にはナット７５が取付けられており、このナット７５と台座７１との間には圧縮コイルばね７６が介装されている。
【００３８】
図８に示すように、給電爪部材７４とロッド７２とは水平方向に移動可能なピン７７を介して連結されており、ロッド７２の上方への移動に伴って給電爪部材７４は支軸７３を中心として回転し内方に閉じ、ロッド７２の下方への移動に伴って給電爪部材７４は支軸７３を中心として回転し外方に開くような構造となっている。このような構造により、可動部材４９（図７参照）を下方に移動させ、押圧ロッド５６をナット７５に当接させロッド７２を下方に押下げると、圧縮コイルばね７６の付勢力に抗してロッド７２が下方に移動し、これにより給電爪部材７４が支軸７３を中心として回転して外方に開くようになっている。そして、可動部材４９を上方に移動させると、ロッド７２が圧縮コイルばね７６の弾性力で上昇し、これにより給電爪部材７４は支軸７３を中心として回転して内方に閉じるようになっている。これら６箇所に設けられたチャック機構７０によって、基板Ｗは、その周縁部が位置決めされた状態で挟持され基板保持部４８の下面に保持される。
【００３９】
図１０は、基板保持部４８の底面図である。図１０に示すように、ガイドリング６２の下面には、給電爪部材７４が取付けられた位置に半径方向に延びる溝６２ａが形成されている。給電爪部材７４が開閉する際には、このガイドリング６２の溝６２ａ内を給電爪部材７４が移動するようになっている。
【００４０】
図８に示すように、給電爪部材７４の半径方向内側の表面には、導電性の給電部材７８が取付けられている。この給電部材７８は、導電性の通電プレート７９に接触するようになっている。通電プレート７９はボルト８０を介して電気的に電源ケーブル８１に接続されており、この電源ケーブル８１は電源７０２（図１１参照）に接続されている。給電爪部材７４が内方に閉じ、基板Ｗの周縁部を挟持すると、給電爪部材７４の給電部材７８が基板Ｗの周縁部に接触し、基板Ｗに対して給電を行うようになっている。ここで、給電部材７８は、基板Ｗ上の加工する金属に対して貴なる金属から形成されていることが好ましい。
【００４１】
図７に示すように、回転軸４７の上端には、ロータリージョイント８２が設けられており、基板保持部４８に設けられたコネクタ８３から延びるチューブ８４と、装置内の電源７０２及び真空ポンプ（図示せず）から延びるチューブ８５とがロータリージョイント８２を介して接続されている。これらのチューブ８４，８５内には、上述した電源ケーブル８１が収容されており、給電爪部材７４の給電部材７８と装置内の電源７０２とが電気的に接続されるようになっている。又、チューブ８４，８５内には、吸着用の空間６３に連通する配管も収容されており、真空ポンプの駆動により吸着プレート６１の下面に基板Ｗを吸着できるようになっている。
【００４２】
次に、ヘッド部４１の上下方向及び水平方向の移動、揺動、及び回転を行う駆動装置について図５及び図６を参照して説明する。この駆動装置１００は、図５及び図６に示すように、カバー１１で区画された基板処理ユニット５の処理空間８の外部に配置されている。したがって、駆動装置１００からパーティクルなどがめっき処理部２０等に混入することが防止され、又、めっき処理において発生するミストなどの影響を低減して、駆動装置１００の耐久性を向上することができるようになっている。
【００４３】
駆動装置１００は、基板処理ユニット５の枠体に設けられたレール１０１と、このレール１０１上に設けられた摺動ベース１０２と、摺動ベース１０２に対して上下動可能に取付けられた昇降ベース１０３とから基本的に構成される。昇降ベース１０３には、上述した支柱４２が回転可能に支持されている。したがって、昇降ベース１０３がレール１０１上を摺動することによって、ヘッド部４１が水平方向（図４のＡ方向）に移動するようになっている。又、昇降ベース１０３には回動モータ１０４及び揺動モータ１０５が、摺動ベース１０２には昇降モータ（図示せず）がそれぞれ設置されている。
【００４４】
昇降ベース１０３に支持された支柱４２の下端には、支柱４２と一体に回転する従動プーリ１０６が取付けられている。この従動プーリ１０６と揺動モータ１０５のシャフトに取付けられた駆動プーリ１０８との間には、タイミングベルト１０７が掛け渡されている。これによって、揺動モータ１０５の駆動に伴って支柱４２が回転し、支柱４２に固定された揺動アーム４０が揺動するようになっている。
【００４５】
昇降ベース１０３には、摺動ベース１０２に設けられたスライダサポート１０９によって上下方向に案内されるスライダ１１０が設けられており、図示しない昇降機構によって、昇降ベース１０３のスライダ１１０が摺動ベース１０２のスライダサポート１０９に案内されつつ、昇降ベース１０３が上下動するようになっている。
【００４６】
支柱４２内に挿嵌された回転軸４４の下端には、回転軸４４と一体に回転する従動プーリ１１１が取付けられており、この従動プーリ１１１と回動モータ１０４のシャフトに取付けられた駆動プーリ１１３との間には、タイミングベルト１１２が掛け渡されている。これによって、回動モータ１０４の駆動に伴って回転軸４４が回転し、回転軸４４に取付けた駆動プーリ４５とヘッド部４１の回転軸４７に取付けた従動プーリ５１との間に掛け渡したタイミングベルト５２を介して該回転軸４７が回転するようになっている。
【００４７】
次に、基板処理ユニット５内のめっき処理部２０について説明する。図１１は、めっき処理部２０の要部を示す縦断面図である。図１１に示すように、めっき処理部２０には、略円筒状で内部にめっき液を収容するめっき槽１２０が配置されており、このめっき槽１２０の内部には堰部材１２１が設けられている。めっき槽１２０の内部には、上方に開口するめっき室１２２が堰部材１２１によって形成されており、このめっき室１２２の底部には、電源切換スイッチ７００を介して装置内の電源７０２の陽極に接続されるアノード１２３が配置されている。なお、このアノード１２３は、例えば含有量が０．０３〜０．０５％のリンを含む銅（含リン銅）で構成することが好ましい。これは、めっきの進行に伴ってアノード１２３の表面にブラックフィルムと呼ばれる黒膜を形成するためであり、このブラックフィルムによりスライムの生成が抑制される。
【００４８】
堰部材１２１の内周壁には、めっき室１２２の中心に向かってめっき液を噴出する複数のめっき液噴出口（めっき液供給部）１２４が周方向に沿って等間隔に配置されている。このめっき液噴出口１２４は、堰部材１２１の内部を上下に延びるめっき液供給路１２５に連通している。このめっき液供給路１２５はめっき液供給ポンプ１２６（図６参照）に接続されており、このポンプ１２６の駆動により所定量のめっき液がめっき液噴出口１２４からめっき室１２２内に供給されるようになっている。又、堰部材１２１の外側には、この堰部材１２１をオーバーフローしためっき液を排出するめっき液排出路１２７が設けられており、堰部材１２１をオーバーフローしためっき液は、めっき液排出路１２７を介してリザーバ（図示せず）に入るようになっている。
【００４９】
本実施形態では、アノード１２３の表面を覆うようにイオン交換体（イオン交換膜）１２８が配置されている。このイオン交換体１２８は、めっき液噴出口１２４からの噴流がアノード１２３の表面に直接当たることを防止するためのものであり、イオン交換体１２８によってアノード１２３の表面に形成されたブラックフィルムがめっき液によって巻き上げられて流れ出すことが防止される。なお、めっき処理部の構造は本実施例に限られない。
【００５０】
次に、基板処理ユニット５内の電解加工部３０について説明する。図１２は、電解加工部３０の要部を示す縦断面図である。図１２に示すように、電解加工部３０は、矩形状の電極部１３０と、電極部１３０に連結された中空スクロールモータ１３１とを備えている。この中空スクロールモータ１３１の駆動により、電極部１３０が自転を行わない円運動、いわゆるスクロール運動（並進回転運動）を行うようになっている。
【００５１】
電極部１３０は、Ｂ方向（図４参照）に延びる複数の電極部材１３２と、上方に開口する容器１３３とを備えており、複数の電極部材１３２は容器１３３内に並列に等ピッチで配置されている。各電極部材１３２は、電源切換スイッチ７００を介して装置内の電源７０２に接続される複数の電極１３４と、各電極１３４の表面を一体的に覆うイオン交換体（イオン交換膜）１３５とを備えている。イオン交換体１３５は、電極１３４の両側に配置された保持プレート１３６により電極１３４に取付けられている。
【００５２】
このイオン交換体１３５は、例えば、アニオン交換基又はカチオン交換基を付与した不織布で構成されている。カチオン交換体は、好ましくは強酸性カチオン交換基（スルホン酸基）を担持したものであるが、弱酸性カチオン交換基（カルボキシル基）を担持したものでもよい。又、アニオン交換体は、好ましくは強塩基性アニオン交換基（４級アンモニウム基）を担持したものであるが、弱塩基性アニオン交換基（３級以下のアミノ基）を担持したものでもよい。
【００５３】
ここで、例えば強塩基性アニオン交換基を付与した不織布は、繊維径２０〜５０μｍで空隙率が約９０％のポリオレフィン製の不織布に、γ線を照射した後グラフト重合を行ういわゆる放射線グラフト重合法により、グラフト鎖を導入し、次に導入したグラフト鎖をアミノ化して４級アンモニウム基を導入して作製される。導入されるイオン交換基の容量は、導入するグラフト鎖の量により決定される。グラフト重合を行うためには、例えばアクリル酸、スチレン、メタクリル酸グリシジル、更にはスチレンスルホン酸ナトリウム、クロロメチルスチレン等のモノマーを用い、これらのモノマー濃度、反応温度及び反応時間を制御することで、重合するグラフト量を制御することができる。したがって、グラフト重合前の素材の重量に対し、グラフト重合後の重量の比をグラフト率と呼ぶが、このグラフト率は、最大で５００％が可能であり、グラフト重合後に導入されるイオン交換基は、最大で５ｍｅｑ／ｇが可能である。
【００５４】
強酸性カチオン交換基を付与した不織布は、前記強塩基性アニオン交換基を付与する方法と同様に、繊維径２０〜５０μｍで空隙率が約９０％のポリオレフィン製の不織布に、γ線を照射した後グラフト重合を行ういわゆる放射線グラフト重合法により、グラフト鎖を導入し、次に導入したグラフト鎖を、例えば加熱した硫酸で処理してスルホン酸基を導入して作製される。又、加熱したリン酸で処理すればリン酸基が導入できる。ここでグラフト率は、最大で５００％が可能であり、グラフト重合後に導入されるイオン交換基は、最大で５ｍｅｑ／ｇが可能である。
【００５５】
イオン交換体１３５の素材の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系高分子、又はその他有機高分子が挙げられる。又素材形態としては、不織布の他に、織布、シート、多孔質材、短繊維等が挙げられる。
【００５６】
ここで、ポリエチレンやポリプロピレンは、放射線（γ線と電子線）を先に素材に照射する（前照射）ことで、素材にラジカルを発生させ、次にモノマーと反応させてグラフト重合することができる。これにより、均一性が高く、不純物が少ないグラフト鎖ができる。一方、その他の有機高分子は、モノマーを含浸させ、そこに放射線（γ線、電子線、紫外線）を照射（同時照射）することで、ラジカル重合することができる。この場合、均一性に欠けるが、ほとんどの素材に適用できる。
【００５７】
このように、イオン交換体１３５をアニオン交換能又はカチオン交換能を付与した不織布で構成することで、純水又は超純水や電解液等の液体が不織布の内部を自由に移動して、不織布内部の水分解触媒作用を有する活性点に容易に到達することが可能となって、多くの水分子が水素イオンと水酸化物イオンに解離される。更に、解離によって生成した水酸化物イオンが純水又は超純水や電解液等の液体の移動に伴って効率良く加工電極の表面に運ばれるため、低い印加電圧でも高電流が得られる。
【００５８】
ここで、イオン交換体１３５をアニオン交換基又はカチオン交換基の一方を付与したもののみで構成すると、電解加工できる被加工材料が制限されるばかりでなく、極性により不純物が生成しやすくなる。そこで、アニオン交換基を有するアニオン交換体とカチオン交換基を有するカチオン交換体とを重ね合わせたり、イオン交換体１３５自体にアニオン交換基とカチオン交換基の双方の交換基を付与するようにしたりしてもよく、これにより、被加工材料の範囲を拡げるとともに、不純物を生成しにくくすることができる。
【００５９】
本実施形態では、隣り合う電極部材１３２の電極１３４に、電源７０２の陰極と陽極とが交互に接続されている。例えば、図１２に示すように、電源切換スイッチ７００を介して、加工電極１３４ａを電源７０２の陰極に接続し、給電電極１３４ｂを電源７０２の陽極に接続する。例えば、銅を加工する場合においては、陰極側に電解加工作用が生じるので、陰極に接続した電極１３４が加工電極１３４ａとなり、陽極に接続した電極１３４が給電電極１３４ｂとなる。このように、本実施形態では、加工電極１３４ａと給電電極１３４ｂとが並列に交互に配置される。
【００６０】
なお、加工材料によっては、電源の陰極に接続される電極を給電電極とし、陽極に接続される電極を加工電極としてもよい。すなわち、被加工材料が例えば銅やモリブデン、鉄である場合には、陰極側に電解加工作用が生じるため、電源７０２の陰極に接続した電極１３４が加工電極１３４ａとなり、陽極に接続した電極１３４が給電電極１３４ｂとなる。一方、被加工材料が例えばアルミニウムやシリコンである場合には、陽極側で電解加工作用が生じるため、電源の陽極に接続した電極が加工電極となり、陰極に接続した電極が給電電極となる。
【００６１】
このように、加工電極１３４ａと給電電極１３４ｂとを電極部材１３２の長手方向と垂直な方向に交互に設けることで、基板Ｗの導電体膜（被加工物）に給電を行う給電部を設ける必要がなくなり、基板Ｗの全面の加工が可能となる。加工中に、長手方向と垂直な方向に加工電極１３４ａが配置されるピッチの整数倍、基板保持部４８で保持した基板を走査させることで均一な加工が得られる。又、電極１３４間に印加される電圧の正負をパルス状に変化させることで、電解生成物を溶解させ、加工の繰り返しの多重性によって平坦度を向上させることができる。
【００６２】
ここで、電極部材１３２の電極１３４は、電解反応により、酸化又は溶出が一般に問題となる。このため、電極の素材として、電極に広く使用されている金属や金属化合物よりも、炭素、比較的不活性な貴金属、導電性酸化物又は導電性セラミックスを使用することが好ましい。この貴金属を素材とした電極としては、例えば、下地の電極素材にチタンを用い、その表面にめっきやコーティングで白金又はイリジウムを付着させ、高温で焼結して安定化と強度を保つ処理を行ったものが挙げられる。セラミックス製品は、一般に無機物質を原料として熱処理によって得られ、各種の非金属・金属の酸化物・炭化物・窒化物などを原料として、様々な特性を持つ製品が作られている。この中に導電性を持つセラミックスもある。電極が酸化すると電極の電気抵抗値が増加し、印加電圧の上昇を招くが、このように、白金などの酸化しにくい材料やイリジウムなどの導電性酸化物で電極表面を保護することで、電極素材の酸化による導電性の低下を防止することができる。
【００６３】
図１２に示すように、各電極部材１３２の両側には、純水又は超純水を基板Ｗと電極部材１３２のイオン交換体１３５との間に供給するための純水供給ノズル１３７が設置されている。この純水供給ノズル１３７は純水供給ポンプ１３８（図５参照）に接続されており、このポンプ１３８の駆動により所定量の純水又は超純水が純水供給ノズル１３７から基板Ｗとイオン交換体１３５との間に供給されるようになっている。
【００６４】
本実施形態では、容器１３３の内部は純水供給ノズル１３７から供給された液体で満たされ、基板Ｗは液体に浸漬された状態で電解加工が行われる。容器１３３の外側には、この容器１３３の外周壁１３３ａをオーバーフローした液体を排出する液体排出路１３９が設けられており、外周壁１３３ａをオーバーフローした液体は、液体排出路１３９を介して排液タンク（図示せず）に入るようになっている。
【００６５】
なお、この例では、電源切換スイッチ７００を介して電源７０２を切換えて、めっき処理部２０でめっき処理を行う時には、給電爪部材７４の給電部材７８に電源７０２の陰極を、アノード１２３に電源７０２の陽極をそれぞれ接続し、電解加工部３０で電解加工を行う時には、隣り合う電極部材３２の電極３４に電源７０２の陰極と陽極とを交互に接続するようにしている。
【００６６】
なお、基板への給電を給電爪部材７４の給電部材７８により行い、図１２に示される電極１３４は、全て加工電極にするようにしてもよい。そのように構成することにより、基板に対して、基板チャック機構７０から直接給電されるので、基板と給電電極が接触する部分が小さくて済み、給電電極からの気泡発生箇所が減る。また、加工電極の数を倍に増やすことができるので、基板に対して通過する加工電極の数が増え、基板面での加工面内均一性、及び加工速度が向上する。また、この例では、電源切換スイッチ７００を介して、めっき処理部２０と電解加工部３０で電源７０２を切換えるようにしているが、めっき処理部２０と電解加工部３０で個別に電源を備えるようにしてもよい。
【００６７】
次に、本発明に係る基板処理装置を用いて半導体基板等の基板を処理する工程について説明する。まず、基板の表面（素子形成面、処理面）を上に向けて予めカセットに収納し、このカセットをロード・アンロードユニット２に載置しておく。第１搬送ロボット６がロード・アンロードユニット２上に載置されたカセットから基板を１枚ずつ取り出し、これを基板ステージ４上に移動して基板ステージ４上に載置する。基板ステージ４上の基板は反転機によって反転され、第２搬送ロボット７に渡される。そして、基板処理ユニット５のシャッタ開閉用エアシリンダ１４を駆動してシャッタ１３を開き、第２搬送ロボット７により基板Ｗをカバー１１に形成された開口１２から基板処理ユニット５の内部に挿入する。
【００６８】
基板処理ユニット５に基板を受け渡す際には、駆動装置１００の揺動モータ１０５を駆動し支柱４２を所定角度だけ回転させ、これによって、ヘッド部４１を電解加工部３０上の電解加工位置Ｑ（図４参照）に移動させておく。このとき、可動部材４９を下降させることによって、押圧ロッド５６をチャック機構７０のナット７５に当接させ、ロッド７２を圧縮コイルばね７６の付勢に抗して下方に押下げ、給電爪部材７４を外方に開いておく。
【００６９】
そして、基板処理ユニット５の内部に挿入された第２搬送ロボット７のハンドを上昇させて基板Ｗの上面（裏面）を基板保持部４８の吸着プレート６１の下面に当接させる。この状態で、可動部材４９を上昇させることによってチャック機構７０の給電爪部材７４を内方に閉じる。これにより基板Ｗが給電爪部材７４によって位置決めされた状態で保持される。このとき、給電爪部材７４の給電部材７８は、基板Ｗの周縁部に接触し、電源から基板Ｗに給電が可能な状態となる。そして、真空ポンプを駆動して、空間６３を真空引きして基板Ｗを吸着プレート６１の下面に吸着させる。その後、第２搬送ロボット７のハンドは基板処理ユニット５から引抜かれ、シャッタ１３が閉じられる。
【００７０】
次に、駆動装置１００の揺動モータ１０５を駆動し支柱４２を所定角度だけ回転させることによって、基板Ｗを保持したヘッド部４１をめっき処理部２０上のめっき位置Ｐに移動させる。そして、駆動装置１００の昇降モータを駆動し支柱４２を所定距離だけ降下させ、基板保持部４８の下面に保持された基板Ｗをめっき槽１２０内のめっき液に浸漬する。基板Ｗがめっき液に浸漬された後、駆動装置１００の回動モータ１０４を駆動し、支柱４２内の回転軸４４を介してヘッド部４１の回転軸４７を回転させ、基板Ｗを中速（数十ｍｉｎ−１）の回転速度で回転させる。そして、アノード１２３と基板Ｗとの間に電流を通電し、基板Ｗの表面に銅膜（めっき膜）２０６（図１（ｂ）参照）を形成する。この時、アノード１２３と基板Ｗの間には、定期的に電位が０または逆の電位となるようなパルス電圧を加えてもよい。
【００７１】
めっき処理が完了した後、基板Ｗの回転を停止し、駆動装置１００の昇降モータを駆動し支柱４２及びヘッド部４１を所定距離だけ上昇させる。次に、駆動装置１００の揺動モータ１０５を駆動し支柱４２を所定角度だけ回転させることによって、基板Ｗを保持したヘッド部４１を洗浄ノズル１７（シャワー）の上方に位置させる。そして、駆動装置１００の昇降モータを駆動し支柱４２を所定距離だけ降下させる。次に、駆動装置１００の回動モータ１０４を駆動して、基板保持部４８を例えば１００ｍｉｎ−１で回転させつつ、洗浄ノズル１７から基板Ｗの下面に向けて洗浄液（純水）を噴射して、めっき後の基板Ｗ及び給電爪部材７４等の洗浄を行い、めっき液を純水に置換する。
【００７２】
洗浄処理が完了した後、駆動装置１００の揺動モータ１０５を駆動し支柱４２を所定角度だけ回転させることによって、ヘッド部４１を電解加工部３０上の電解加工位置Ｑに移動させる。そして、駆動装置１００の昇降モータを駆動し支柱４２を所定距離だけ降下させ、基板保持部４８の下面に保持された基板Ｗを電極部１３０のイオン交換体１３５の表面に接触又は近接させる。この状態で、中空スクロールモータ１３１を駆動して電極部１３０をスクロール運動させる。また、スライドモータを駆動して、基板を加工電極１３４ａが配置されているピッチの整数倍だけ走査させる。このとき、純水供給ノズル１３７から基板Ｗと電極部材１３２との間に純水又は超純水が供給され、基板Ｗは容器１３３内の液体に浸漬される。
【００７３】
そして、電源切換スイッチ７００を切換え、隣り合う電極部材１３２の電極１３４に電源７０２の陰極と陽極とを交互に接続して、電源７０２の陰極に接続した電極１３４を加工電極１３４ａ、陽極に接続した電極１３４を給電電極１３４ｂとした電圧を印加する。なお、基板への給電を給電爪部材７４の給電部材７８により行い、図１２に示される電極１３４を全て加工電極とする場合には、電源７０２の陽極を給電爪部材７４の給電部材７８に、陰極を電極１３４にそれぞれ接続する。
【００７４】
これによって、イオン交換体１３５により生成された水素イオン又は水酸化物イオンによって、加工電極（陰極）１３４ａにおいて基板Ｗの表面の導電体膜（銅膜２０６）の電解加工を行う。この時、加工電極１３４ａと給電電極１３４ｂの間に、定期的に電位が０または逆の電位となるようなパルス電圧を印加するようにしてもよい。
【００７５】
ここで、超純水のような液自身の抵抗値が大きい液体を使用する場合には、イオン交換体１３５を基板Ｗに接触させることにより、電気抵抗を低減させることができ、印加電圧も小さくて済み、消費電力も低減できる。この「接触」は、例えばＣＭＰのように物理的なエネルギー（応力）を被加工物に与えるために、「押し付ける」ことを意味するものではない。したがって、本実施形態における電解加工部３０では、例えばＣＭＰ装置において基板と研磨部材を積極的に押し付ける押圧機構は具備していない。すなわち、ＣＭＰにおいては、一般に２０〜５０ｋＰａ程度の押圧力で基板を研磨面に押し付けているが、本実施形態の電解加工装置では、例えば、２０ｋＰａ以下の圧力でイオン交換体１３５を基板Ｗに接触させればよく、１０ｋＰａ以下の圧力でも十分な除去加工効果が得られる。
【００７６】
ここで、純水は、例えば電気伝導度が１０μＳ／ｃｍ以下の水であり、超純水は、例えば電気伝導度が０．１μＳ／ｃｍ以下の水である。このように電解質を含まない純水又は超純水を使用して電解加工を行うことで、基板Ｗの表面に電解質等の余分な不純物が付着したり、残留したりすることをなくすことができる。更に、電解によって溶解した銅イオン等が、イオン交換体１３５にイオン交換反応で即座に捕捉されるため、溶解した銅イオン等が基板Ｗの他の部分に再度析出したり、酸化されて微粒子となり基板Ｗの表面を汚染したりすることがない。
【００７７】
なお、純水又は超純水の代わりに任意の電解液、例えば純水又は超純水に電解質を添加した電解液を使用してもよい。電解液を使用することで、電気抵抗を低減して消費電力を削減することができる。この電解液としては、例えば、ＮａＣｌやＮａ２ＳＯ４等の中性塩、ＨＣｌやＨ２ＳＯ４等の酸、更には、アンモニア等のアルカリなどの溶液を使用することができ、被加工物の特性によって適宜選択して使用することができる。
【００７８】
このように、加工液として電解液を使用した場合には、前記イオン交換体１３５の代わりに、基板Ｗの表面の導電体膜（銅膜２０６）の表面に接触して該導電体膜を研磨除去する接触部材を設けることが好ましい。この接触部材は、材料自体に通液性を有するか、または多数の細孔を設けることで、通液性を有するようにするとともに、基板と密着性を保ち、かつ基板を傷つけないようにために、弾性を有するものであることが好ましい。接触部材はまた、導電性を有するか、またはイオンの交換が可能なものであることが更に好ましい。この接触部材の具体的な例としては、例えば発泡ポリウレタンなどの多孔質高分子、不織布などの繊維状のもの、各種研磨パッド、スクラブ洗浄部材が挙げられる。
【００７９】
この場合、加工液として硫酸銅、硫酸アンモニウムなどの電解質を含む電解液を用いて、配線材料としての銅膜２０６（図１（ｂ）参照）の表面を陽極酸化させ、接触部材でスクラブ除去するようにしてもよい。また、電解液にキレート剤を添加することにより、配線材料としての銅膜２０６（図１（ｂ）参照）の表面をキレート化し脆弱化することにより、よりスクラブ除去し易くするようにしてもよい。
更に、電解液もしくは純水からなる加工液に砥粒を含有させるか、加工液とスラリを同時に供給するなどして、電解加工と砥粒による機械的研磨を組み合わせた複合加工を行うようにしてもよい。
【００８０】
また、純水または超純水の代わりに、純水または超純水に界面活性剤等を添加して、電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下、好ましくは、５０μＳ／ｃｍ以下、更に好ましくは、０．１μＳ／ｃｍ以下（比抵抗で１０ＭΩ・ｃｍ以上）にした液体を使用してもよい。このように、純水または超純水に界面活性剤を添加することで、基板Ｗとイオン交換体１３５の界面にイオンの移動を防ぐ一様な抑制作用を有する層を形成し、これによって、イオン交換（金属の溶解）の集中を緩和して被加工面の平坦性を向上させることができる。ここで、界面活性剤濃度は、１００ｐｐｍ以下が好ましい。なお、電気伝導度の値が高すぎると電流効率が下がり、加工速度が遅くなるが、５００μＳ／ｃｍ以下、好ましくは、５０μＳ／ｃｍ以下、更に好ましくは、０．１μＳ／ｃｍ以下の電気伝導度を有する液体を使用することで、所望の加工速度を得ることができる。
なお、より厳密に基板のめっき膜凸部のみを選択的に除去したい場合には、電気伝導度５０μＳ／ｃｍ以下に、更に好ましくは２．５μＳ／ｃｍ以下に調整することが好ましい。
【００８１】
電解加工完了後、電源７０２の接続を切り、電極部１３０のスクロール運動を停止させ、しかる後、駆動装置１００の昇降モータを駆動し支柱４２及びヘッド部４１を所定距離だけ上昇させる。その後、基板処理ユニット５に設けられたシャッタ１３を開き、第２搬送ロボット７のハンドをカバー１１に形成された開口１２から基板処理ユニット５の内部に挿入する。そして、基板Ｗを受け取れる位置にまで第２搬送ロボット７のハンドを上昇させる。この状態で、可動部材４９を下降させることによって、押圧ロッド５６をチャック機構７０のナット７５に当接させ、ロッド７２を圧縮コイルばね７６の付勢力に抗して下方に押下げ、給電爪部材７４を外方に開く。これによって基板Ｗがリリースされ、第２搬送ロボット７のハンドに載置される。この後、基板Ｗが載置された第２搬送ロボット７のハンドは基板処理ユニット５から引抜かれ、シャッタ１３が閉じられる。
【００８２】
めっき処理及び電解加工後の基板Ｗを受け取った第２搬送ロボット７は、この基板Ｗを基板ステージ４上に移動して基板ステージ４上に載置する。基板ステージ４上の基板を受け取った第１搬送ロボット６は、この基板Ｗをベベルエッチ・薬液洗浄ユニット３に搬送する。このベベルエッチ・薬液洗浄ユニット３においては、めっき処理後の基板Ｗが薬液で洗浄されるともに、基板Ｗのベベル部に薄く形成された銅薄膜等がエッチング除去され、これに加えて、基板Ｗの水洗い及び乾燥処理が行われる。ベベルエッチ・薬液洗浄ユニット３においてこれらの処理がなされた後、この基板Ｗを第１搬送ロボット６でロード・アンロードユニット２のカセットに戻し、一連の処理が完了する。
【００８３】
このような構成の基板処理装置を用い、電解加工部３０において使用する液体の電気伝導度をそれぞれ２．５μＳ／ｃｍ、５０μＳ／ｃｍ、５００μＳ／ｃｍとして実際に基板の処理を行った。選択的な凸部除去という観点では、電気伝導度を小さくする方が平坦性が得られ、特に一般的な純水のレベルである２．５μＳ／ｃｍでは良好な平坦性が得られた。
【００８４】
次に、本発明に係る基板処理装置の第２の実施形態について図１３及び図１４を参照して詳細に説明する。なお、上述の第１の実施形態における部材又は要素と同一の作用又は機能を有する部材又は要素には同一の符号を付し、特に説明しない部分については第１の実施形態と同様である。
【００８５】
図１３は第２の実施形態における基板処理ユニット５の平面図、図１４は図１３の正断面図である。図示するように、基板処理ユニット５は、仕切壁１０によって２つの基板処理部、すなわち、基板のめっき処理を行うめっき処理部２０と、めっき後の基板を電解加工する電解加工部３０とに分割されている。又、これらのめっき処理部２０及び電解加工部３０はカバー１１で覆われて、１つの密閉可能な処理空間８が区画形成されている。又、軸１７ａを中心として回転可能に構成された洗浄ノズル１７が備えられ、めっき処理及び電解加工完了後の基板は、この洗浄ノズル１７から供給される純水等により洗浄できるようになっている。カバー１１の電解加工部３０側の側面には基板を搬入出するための開口１２が形成されており、この開口１２には開閉自在なシャッタ１３が設けられている。このシャッタ１３はシャッタ開閉用エアシリンダ１４に接続されており、このシャッタ開閉用エアシリンダ１４の駆動によりシャッタ１３が上下に移動して開口１２を開閉するようになっている。このように、基板処理ユニット５の内部を密閉することにより、めっき処理において発生するミストなどが基板処理ユニット５の外部に飛散することを防止している。
【００８６】
図１４に示すように、カバー１１の上部には、不活性ガス（パージガス）供給ポート１５が設けられており、この不活性ガス供給ポート１５からＮ２ガスなどの不活性ガス（パージガス）が基板処理ユニット５内に供給される。カバー１１の底面には円筒状の排気ダクト１６が設けられており、この排気ダクト１６を介して基板処理ユニット５内のガスが外部に排気される。
【００８７】
図１３に示すように、めっき処理部２０においてめっきされた基板を洗浄する洗浄部として、又電解加工部３０において電解加工された基板を洗浄する洗浄部として、アーム状の洗浄ノズル１７が配置されている。この洗浄ノズル１７は、図示しない洗浄液供給源に接続され、洗浄ノズル１７から基板Ｗの下面に向けて洗浄液（例えば、純水）が噴射される。なお、この洗浄ノズル１７は軸１７ａを中心として回転可能に構成され、電解加工時には図示の位置から退避される。
【００８８】
基板処理ユニット５内には、めっき処理部２０と電解加工部３０との間を揺動可能な揺動アーム４０が設置されており、この揺動アーム４０の自由端側には基板を保持するヘッド部４１が垂設されている。揺動アーム４０を揺動することにより、図１３に示すように、めっき処理部２０においてめっきを行うめっき位置Ｐと電解加工部３０において電解加工を行う電解加工位置Ｑとの間でヘッド部４１を揺動させることができる。なお、この例では、ヘッド部４１は、表面を下向き（フェイスダウン）にして基板Ｗを吸着保持するように構成されている。
【００８９】
電解加工部３０は、ヘッド部４１の下方に配置される円板状の電極部１５１と、電極部１５１に接続される電源７０４とを備えている。
【００９０】
アーム４０は、揺動用モータ１５２に連結された揺動軸１５３の上端に取付けられており、揺動用モータ１５２の駆動に伴って水平方向に揺動するようになっている。又、この揺動軸１５３は、上下方向に延びるボールねじ１５４に連結されており、ボールねじ１５４に連結された上下動用モータ１５５の駆動に伴ってアーム４０とともに上下動するようになっている。
【００９１】
ヘッド部４１は、このヘッド部４１で保持した基板Ｗと電極部１５１とを相対移動させる第１駆動部としての自転用モータに接続されており、この自転用モータの駆動に伴って回転（自転）するようになっている。又、上述したように、アーム４０は上下動及び水平方向に揺動可能となっており、ヘッド部４１はアーム４０と一体となって上下動及び水平方向に揺動可能となっている。
【００９２】
電極部１５１の下方には、基板Ｗと電極部１５１とを相対移動させる第２駆動部としての中空モータ１５６が設置されており、この中空モータ１５６の主軸には、この主軸の中心から偏心した位置に駆動端が設けられていて、電極部１５１をスクロール（並進回転）運動をするようになっている。
【００９３】
図１５はヘッド部４１及び電解加工部３０を模式的に示す縦断面図、図１６は基板Ｗと電解加工部３０の電極部１５１との関係を示す平面図である。図１６において、基板Ｗは点線で示されている。図１５及び図１６に示すように、電極部１５１は、基板Ｗの径よりも大きな径を有する略円板状の加工電極１６０と、この加工電極１６０の外周部に配置された複数の給電電極１６１と、加工電極１６０と給電電極１６１とを分離する絶縁体１６２とを備えている。図１５に示すように、加工電極１６０の上面はイオン交換体１６３により、又給電電極１６１の上面はイオン交換体１６４によりそれぞれ覆われている。これらのイオン交換体１６３，１６４は一体に形成してもよい。なお、これらのイオン交換体１６３，１６４は図１６では図示していない。
【００９４】
本実施形態では、電極部１５１及びヘッド部４１の大きさの関係で、電解加工中に電極部１５１の上方から電極部１５１の上面に流体の供給を行うことができない。したがって、本実施形態では、図１５及び図１６に示すように、加工電極１６０に、純水、より好ましくは超純水を供給する流体供給部としての複数の流体供給口１６５を形成している。本実施形態においては、加工電極１６０の中心に対して放射状に複数の流体供給口１６５が配置されている。これらの流体供給口１６５は、中空モータ１５６の中空部の内部を延びる純水供給管に接続されており、流体供給口１６５から電極部１５１の上面に純水又は超純水が供給されるようになっている。
【００９５】
本実施形態では、加工電極１６０を電源７０４の陰極に接続し、給電電極１６１を電源７０４の陽極に接続しているが、加工材料によっては、電源７０４の陰極に接続される電極を給電電極とし、陽極に接続される電極を加工電極としてもよい。すなわち、被加工材料が例えば銅やモリブデン、鉄である場合には、陰極側に電解加工作用が生じるため、電源の陰極に接続した電極が加工電極となり、陽極に接続した電極が給電電極となる。一方、被加工材料が例えばアルミニウムやシリコンである場合には、陽極側で電解加工作用が生じるため、電源の陽極に接続した電極が加工電極となり、陰極に接続した電極が給電電極となる。
【００９６】
電解加工中には、自転用モータを駆動して基板Ｗを回転させ、同時に中空モータ１５６を駆動して電極部１５１をスクロール中心Ｏ（図１６参照）を中心としてスクロール運動させる。このように、ヘッド部４１に保持された基板Ｗと加工電極１６０とをスクロール領域Ｓ内で相対運動させて基板Ｗ（銅膜２０６）の全面の加工が行われる。本実施形態の電解加工部３０の電極部１５１は、この相対運動中に、加工電極１６０の運動中心（本実施形態ではスクロール運動の中心Ｏ）が常に基板Ｗの外径よりも内側に位置するように構成されている。このように、加工電極１６０の径を基板Ｗの径よりも大きくし、かつ加工電極１６０の運動中心を常に基板Ｗの外径よりも内側に位置させることで、基板Ｗの表面における加工電極１６０の存在頻度を可能な限り均一化することができる。又、このように構成することで、電極部１５１の大きさを最小限にすることができるので、装置全体を大幅に小型化及び軽量化することができる。なお、加工電極１６０の径は、基板Ｗと加工電極１６０との相対運動距離（本実施形態ではスクロール半径ｅ）と、基板Ｗの径との合計よりも大きいことが好ましく、又、基板Ｗの径の２倍よりも小さいことが好ましい。
【００９７】
又、給電電極１６１が存在する領域では基板Ｗの加工を行うことができないため、給電電極１６１が配置された外周部の加工速度はそれ以外の領域と比較して低くなる。したがって、給電電極１６１が加工速度に与える影響を小さくするためには、給電電極１６１が占有する面積（領域）を小さくすることが好ましい。この観点から、本実施形態では、小さな面積の給電電極１６１を加工電極１６０の外周部に複数配置し、このうちの少なくとも１つが相対運動中に基板Ｗに接触又は近接して給電を行うようにしている。このようにすれば、例えば、リング状の給電電極を加工電極１６０の外周部に配置した場合に比べて加工されない領域を小さくすることができ、基板Ｗの外周部が加工されないまま残ってしまうことを防止することができる。
【００９８】
次に、本実施形態における基板処理装置を用いた基板処理（電解加工）について説明する。電源７０４により加工電極１６０と給電電極１６１との間に所定の電圧を印加し、イオン交換体１６３，１６４により生成された水素イオン又は水酸化物イオンによって、加工電極（陰極）において基板Ｗの表面の導電体膜（銅膜２０６）の電解加工を行う。このとき、加工電極１６０と対面する部分において加工が進行するが、基板Ｗと加工電極１６０とを相対移動させることにより基板Ｗの全面の加工を行っている。上述したように、加工電極１６０が基板Ｗより大きな径を有しており、又、上記相対運動中に、加工電極１６０の運動中心Ｏが常に基板Ｗの外径よりも内側に位置するようになっているので、基板Ｗの表面における加工電極１６０の存在頻度を可能な限り均一化することができる。又、このような構成により、電極部１５１の大きさを最小限にすることができ、装置全体を大幅に小型化及び軽量化することができる。
【００９９】
次に、図１７を参照してめっき処理、洗浄及び電解加工を繰り返して行うことについて説明する。図４及び図１３に示すように、基板処理ユニット５においては、めっき処理部２０と電解加工部３０との間には、揺動可能な揺動アーム４０が設置されており、この揺動アーム４０の自由端側には基板を保持するヘッド部４１が垂設されている。従って、揺動アーム４０を揺動することにより、ヘッド部４１に保持された基板をめっき処理部２０においてめっき処理を行い、電解加工部３０において電解加工（電解研磨）を行うことができる。又、洗浄ノズル１７を備え、めっき処理後及び電解加工後の基板を洗浄できるようになっている。
【０１００】
図２を参照して説明したように、微細孔２０８と幅広トレンチ２０９とが混在する基板Ｗの表面に銅めっきを施して銅膜２０６を形成すると、微細孔２０８の上ではめっきの成長が促進されて銅膜２０６が盛り上がる傾向があり、凸部が形成される。一方、幅広トレンチ２０９の内部ではレベリング性を高めためっきの成長を行うことができないため、結果として基板Ｗ上に堆積した銅膜２０６には、微細穴２０８上の盛り上がりの高さと、幅広トレンチ上のくぼみの深さとの間に段差が形成されることになる。このような段差の発生を軽減するためには、めっき処理と電解加工（電解研磨）とを繰り返して行うことが好ましい。
【０１０１】
図１８は、めっき処理と電解研磨とを２回繰り返して行うようにした例を示す。まず、電解めっきを行って微細孔２０８の内部に銅を埋め込む。この時点で、微細孔２０８の上部には局部的な凸部が形成されるが、幅広トレンチ２０９の方はまだ銅が埋め込まれていない状態にある（図１８（ａ）参照）。これは、パターン密度が高い部分は表面積が広く、溝幅が狭い部分に促進剤となる添加剤が集中し、このため、微細孔２０８が存在する部分でのめっきの成長が促進されるためである。ここで純水による基板の洗浄を行い、めっき液を基板Ｗの表面から除去する。そして、電解加工部３０にて電解研磨を行い、微細穴２０８上に形成された局部的な凸部を除去する（図１８（ｂ）、（ｃ）参照）。これにより、第１回目のめっき処理、洗浄処理及び電解研磨処理の工程が終了する。
【０１０２】
次に、純水で基板を洗浄した後、再びめっき処理部２０で電解めっきを行う。そして、幅広トレンチ２０９が十分に埋め込まれた状態で電解めっきを停止する。この状態では、幅広トレンチ２０９内に銅が完全に埋め込まれ、微細孔２０８の上にも銅膜（めっき膜）２０６が形成される（図１８（ｄ）参照）。そして、純水で基板を洗浄した後、再び電解加工部３０で電解研磨を行う。この時の電解研磨により、銅膜２０６の表面が略平坦化され、所望の膜厚の銅膜２０６を微細孔２０８及び幅広トレンチ２０９に埋め込んだ状態で残すことができる（図１８（ｅ）、（ｆ）参照）。この状態で、例えば５０−１００ｎｍ程度の良好な平坦性を有する銅膜（めっき膜）２０６が残される。そして、電解研磨の後に純水による基板の洗浄を行い、乾燥することでめっき処理及び電解加工の工程を終了する。
【０１０３】
なお、上記実施例においては、めっき処理及び電解研磨をそれぞれ２回繰り返す例について説明したが、３回以上繰り返すようにしても勿論よい。さらに、電解加工で基板表面のデバイス配線形成に不要な銅膜を完全に除去し、パターン内部の銅膜のみを残留させることも可能である。このようにめっき処理と電解加工とを複数回繰り返して行うことで、大きな段差を１回で電解研磨により平坦化するのと比較して、より少ない加工時間でより平坦な面が得やすくなる。即ち、めっきと電気伝導度が低い液体を用いた電解加工のプロセスを繰り返すことにより、微細孔部分における過度の凸部の形成を防ぐことができ、微細孔にも幅広トレンチにも効率よく平坦に銅膜が埋め込まれた基板を得ることができる。
【０１０４】
図１９は、本発明の他の実施形態の電解加工部の構成例を示す。この電解加工部においては、イオン交換体（カチオン交換体１７１ａ及び／又はアニオン交換体１７１ｂ）の再生を行う再生部１７０ａ，１７０ｂを備えている。
【０１０５】
ここに、再生部１７０ａ，１７０ｂは、イオン交換体（カチオン交換体１７１ａ及び／又はアニオン交換体１７１ｂ）と接触乃至近接した位置に配置された隔壁１７２と、加工電極１７３又は給電電極１７４と隔壁１７２との間に形成された排出部１７５と、この排出部１７５に汚染物排出用の排出用液体Ａを供給する排出液供給部１７６を有している。そして、イオン交換体（カチオン交換体１７１ａ及び／又はアニオン交換体１７１ｂ）に基板Ｗ等の被処理材を近接乃至接触させた状態で、排出部１７５に排出液供給部１７６から汚染物排出用の排出用液体Ａを、隔壁１７２とイオン交換体（カチオン交換体１７１ａ及び／又はアニオン交換体１７１ｂ）との間に電解加工液供給部１７７から電解加工用の加工用液体Ｂをそれぞれ供給し、同時に、加工電極１７３と給電電極１７４との間に、加工電極１７３を陰極、給電電極１７４を陽極とした電圧を加工用電源１７８から印加し、これによって、電解加工を行う。
【０１０６】
この時、カチオン交換体１７１ａにあっては、この内部に加工中に取り込まれた被加工物の溶解イオンＭ＋等のイオンが加工電極（陰極）１７３側に向かって移動して隔壁１７２を通過し、この隔壁１７２を通過したイオンＭ＋は、隔壁１７２と加工電極１７３との間に供給される排出用液体Ａの流れで系外に排出され、これによって、カチオン交換体１７１ａが再生される。この隔壁１７２として、カチオン交換体を使用することで、カチオン交換体１７１ａから出たイオンＭ＋のみを隔壁（カチオン交換体）１７２を透過させることができる。一方、アニオン交換体１７１ｂにあっては、この内部のイオンＸ−が、給電電極（陽極）１７４側に向かって移動して隔壁１７２を通過し、この隔壁１７２を通過したイオンＸ−は、隔壁１７２と給電電極１７４との間に供給される排出用液体Ａの流れで系外に排出され、これによって、アニオン交換体１７１ｂが再生される。この隔壁１７２として、アニオン交換体を使用することで、アニオン交換体１７１ｂから出たイオンＸ−のみを隔壁（アニオン交換体）１７２を透過させることができる。
【０１０７】
ここで、加工用液体としては、超純水又は純水等の電気伝導度の低い液体を用いることが好ましく、これにより電解加工の効率を上げることができる。又、隔壁１７２と加工電極１７３又は給電電極１７４との間を流れる排出液としては、電気伝導度が高い液体（電解液）を供給するようにすることが好ましい。ここで、電解液としては、例えば、ＮａＣｌやＮａ２ＳＯ４等の中性塩、ＨＣｌやＨ２ＳＯ４等の酸、更には、アンモニア等のアルカリが使用でき、被加工物の特性によって、適宜選択して使用すればよい。これにより、イオン交換体の再生の効率を高めることができる。
【０１０８】
なお、電解加工部には、図１６に示すように、基板表面の電解加工の対象物である金属膜（銅膜２０６）の膜厚を検知するセンサ１６８を備えることが好ましい。金属膜の膜厚を検知するセンサ１６８としては、例えば投光素子と受光素子とを具備した光学式センサを用いることができる。即ち、金属膜の表面に向けて投光素子から光を入射し、金属膜からの反射光を受光素子で受光するようにして、金属膜（銅膜２０６）の膜厚を検知することができる。この場合、投光素子から照射する光は、例えばレーザ光もしくはＬＥＤ光源によるものである。
【０１０９】
また、金属膜（銅膜２０６）の内部に渦電流を発生させ、この渦電流の大きさを検出する渦電流センサを近傍に配置することで、金属膜内部に発生する渦電流の大きさから膜厚を検知することができる。更に、電解加工の対象となる金属膜の近傍に温度センサを配置し、金属膜の電解研磨に伴う膜厚の変化により発熱量が変化することを利用して、この発熱量の変化から膜厚の変化を検知することも可能である。又、電解加工の対象となる金属膜の膜厚の変化により、ヘッド部又は電解加工部を回転駆動するモータに入力される電流が変化する。従って、この電流の変化から膜厚の変化を検知することも可能である。これらの金属膜の膜厚を検知する手段を備えることで、電解加工中における膜厚の状態を正確に把握することが可能となり、これにより精度の高い加工を行うことが可能となる。
【０１１０】
図２０は、基板処理ユニットの洗浄部の構成例を示す縦断面図である。図２０に示すように、この洗浄部２１７は、基板Ｗの周縁部に洗浄液を噴射して洗浄する複数の洗浄ノズル２１８と、洗浄後の基板Ｗを乾燥させるためのアーム状のエアブロア２１９とを備えている。これらの洗浄ノズル２１８は、図示しない洗浄液供給源に接続され、洗浄ノズル２１８から基板Ｗの下面に向けて洗浄液（例えば、純水）が噴射される。又、エアブロア２１９はエア供給路２２０を介して図示しない気体供給源に接続され、エアブロア２１９からは乾燥した気体（例えばＮ２ガス）が基板Ｗの下面に向けて噴射される。なお、エアブロア２１９は回転可能に構成されている。
【０１１１】
このような構成の洗浄部２１７においては、洗浄ノズル２１８から基板Ｗの下面に向けて洗浄液を噴射した後、基板保持部４８の回転速度を、例えば３００ｍｉｎ−１に上げ、水切りを行う。又、これと同時に、エアブロア２１９から基板Ｗにエアを吹き付けて乾燥させる。スピンドライの場合、通常２０００ｍｉｎ−１程度で基板を回転させる必要があるが、本実施形態のように、エアブローをすることでそれほどの回転速度を必要としない。
【０１１２】
又、基板処理ユニット内の基板処理部の構成は、上述したものに限られるものではない。例えば、図２１に示すように、揺動アーム４０が固定される支柱４２を中心として複数の基板処理部を設けてもよい。図２１に示す例では、支柱４２を中心として、めっき処理部２０、洗浄部２１０及び電解加工部３０が配置されており、支柱４２が回転することによって、ヘッド部４１がめっき処理部２０、洗浄部２１０及び電解加工部３０の間を移動できるようになっている。これにより、基板に対してめっき処理を行い、めっき後の基板を洗浄し、洗浄後の基板に電解加工を行い、電解加工後の基板に対して再びめっき処理を行うという基板処理を容易に実行することができる。ここで電解加工は、めっき後の基板と電極に取付けられたイオン交換体との間に電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体を供給して行い、これにより良好な電解加工性が得られる。そして、めっき処理、洗浄、電解加工、洗浄、めっき処理、…というプロセスを繰り返すことで、特に微細孔近傍における過度の凸部の形成を電解研磨により除去して、微細孔及び幅広トレンチが混在した基板に対して平坦性を保持しつつ銅膜をめっきにより埋め込むことができる。
【０１１３】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【０１１４】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、基板に対してめっき処理を行った後に、例えば電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体をめっき後の基板と電極との間に供給して電解加工を行うことにより、めっき処理により形成された基板の凸部（ｈｕｍｐ）を効果的に除去することができ、基板の平坦性を向上することができる。すなわち、例えば電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体は、電離が十分にされていないため、電気抵抗値の相違によりイオン交換体に接触又は近接する基板の凸部のみでイオンが電離され、これらのイオンが基板上の膜（凸部）に作用する。したがって、イオン交換体に接触又は近接した凸部を効果的に除去して基板の平坦性を向上させることができ、また、表面の平坦性に優れ、かつ薄膜化することで経済性の優れた金属膜を形成、あるいは平坦性に優れた埋め込み配線形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】銅配線基板の一製造例を工程順に示す図である。
【図２】従来の基板にめっき処理を施したときの問題点の説明に付する断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における基板処理装置の全体構成を示す平面図である。
【図４】図３の基板処理装置の内部に設置される基板処理ユニットを示す平面図である。
【図５】図４の正断面図である。
【図６】図４の側断面図である。
【図７】図４の基板処理ユニットの揺動アーム及びヘッド部の要部を示す縦断面図である。
【図８】図７の部分拡大図である。
【図９】図７のヘッド部の基板保持部の平面図である。
【図１０】図７のヘッド部の基板保持部の底面図である。
【図１１】図４の基板処理ユニットのめっき処理部を示す縦断面図である。
【図１２】図４の基板処理ユニットの電解加工部を示す縦断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態における基板処理ユニットを示す平面図である。
【図１４】図１３の正断面図である。
【図１５】図１３の基板処理ユニットのヘッド部及び電極部の要部を示す縦断面図である。
【図１６】図１５のヘッド部と電解加工部の電極部との関係を示す平面図である。
【図１７】本発明の基板処理方法における基板処理のプロセスフロー例を示す図である。
【図１８】めっき処理と電解研磨とを繰り返し行った例を示す各工程の断面図である。
【図１９】基板処理ユニットの変形例を示す図であり、イオン交換体の再生部を備え、電解加工部と再生部とに異なる種類の液体を流すようにした電解加工部を模式的に示す図である。
【図２０】基板処理ユニットにおける洗浄部の構成例を示す縦断面図である。
【図２１】本発明の実施形態の基板処理ユニットの変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
１ ハウジングユニット
２ ロード・アンロードユニット
３ ベベルエッチ・薬液洗浄・乾燥ユニット
４ 基板ステージ
５ 基板処理ユニット
６ 第１搬送ロボット
７ 第２搬送ロボット
１７ 洗浄ノズル
２０ めっき処理部
３０ 電解加工部
４０ 揺動アーム
４１ ヘッド部
４２ 支柱
４８ 基板保持部
６０ フランジ部
６１ 吸着プレート
６２ ガイドリング
６５ シールリング
７０ チャック機構
７４ 給電爪部材
７８ 給電部材
７９ 通電プレート
１００ 駆動装置
１０１ レール
１０２ 摺動ベース
１０３ 昇降ベース
１０４ 回動モータ
１０５ 揺動モータ
１０９ スライダサポート
１１０ スライダ
１２０ めっき槽
１２３ アノード
１２４ めっき液噴出口（めっき液供給部）
１２８ イオン交換体
１３０，１５１ 電極部
１３１，１５６ 中空スクロールモータ
１３２ 電極部材
１３４ 電極
１３５，１６３，１６４ イオン交換体
１３７ 純水供給ノズル
１５２ 揺動用モータ
１５３ 揺動軸
１５４ ボールネジ
１５５ 上下動用モータ
１６０ 加工電極
１６１ 給電電極
１６５ 流体供給口
１６８ センサ
１７０ａ，１７０ｂ イオン交換体の再生部
１７１ イオン交換体
１７２ 隔壁
１７３ 加工電極
１７４ 給電電極
１７５ 排出部
１７６ 排出液供給部
１７７ 電解加工液供給部
１７８ 加工用電源
２０１ 半導体基材
２０１ａ 導電層
２０２ 絶縁膜
２０３ コンタクトホール
２０５ バリア膜
２０６ 銅膜
２０７ シード層
２０８ 微細孔（穴）
２０９ 幅広トレンチ
２１０ 洗浄部
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置及び方法に係り、特に半導体基板の表面に形成した配線用の窪みに銅（Ｃｕ）等の金属を埋め込んで配線を形成する基板処理装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体ウェハ等の基板上に回路を形成するための配線材料として、アルミニウム又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。この種の銅配線は、基板の表面に設けた微細凹みの内部に銅を埋め込むことによって一般に形成される。この銅配線を形成する方法としては、化学気相成長法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタリング及びめっきといった手法があるが、いずれにしても、基板のほぼ全表面に銅を成膜して、化学機械的研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により不要の銅を除去するようにしている。
【０００３】
図１（ａ）乃至図１（ｃ）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ある。図１（ａ）に示すように、半導体素子が形成された半導体基材２０１上の導電層２０１ａの上にＳｉＯ２からなる酸化膜や低誘電率誘電体膜などの絶縁膜２０２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２０３と配線用の溝２０４が形成されている。これらの上にＴａＮ等からなるバリア膜２０５、更にその上に電解めっきの給電層としてスパッタリングやＣＶＤ等によりシード層２０７が形成されている。
【０００４】
そして、基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、図１（ｂ）に示すように、半導体基材２０１のコンタクトホール２０３及び溝２０４内に銅を充填するとともに、絶縁膜２０２上に銅膜２０６を堆積する。その後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜２０２上の銅膜２０６、シード層２０７及びバリア膜２０５を除去して、コンタクトホール２０３及び配線用の溝２０４に充填させた銅膜２０６の表面と絶縁膜２０２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図１（ｃ）に示すように銅膜２０６からなる配線が形成される。
【０００５】
図２に示すように、例えば、直径ｄ１が０．２μｍ程度の微細穴２０８と、線幅ｄ２が１００μｍ程度の幅広トレンチ２０９とが混在する基板Ｗの表面に銅めっきを施して銅膜２０６を形成すると、めっき液や該めっき液に含有される添加剤の働きを最適化したとしても、微細穴２０８の上ではめっきの成長が促進されて銅膜２０６が盛り上がる傾向があり、一方、幅広トレンチ２０９の内部ではレベリング性を高めためっきの成長を行うことができないため、結果として、基板Ｗ上に堆積した銅膜２０６には、微細穴２０８上の盛り上がり高さａと幅広トレンチ２０９上の凹み深さｂとをプラスした段差（ｈｕｍｐ）ａ＋ｂが残る。このため、微細穴２０８及び幅広トレンチ２０９の内部に銅を埋込んだ状態で、基板Ｗの表面を平坦化させるには、銅膜２０６の膜厚を十分に厚くし、しかもＣＭＰで前記段差ａ＋ｂ分余分に研磨する必要があった。
【０００６】
しかし、めっき膜のＣＭＰ工程を考えた時、めっき膜厚を厚くして研磨量を多くすればする程、ＣＭＰの加工時間が延びてしまい、これをカバーするためにＣＭＰレートを上げれば、ＣＭＰ加工時に幅広トレンチでのディッシングが生じるといった問題がある。又、ＣＭＰ工程では、スラリを用いて研磨を行うため、このスラリとめっき液との相互汚染が問題となる。更に、ＣＭＰ工程では、弾性を有する研磨パッドを半導体ウェハ等の基板に接触させるので、基板表面の凸部を選択的に除去することが困難となる。
【０００７】
すなわち、これらを解決するには、めっき膜厚を極力薄くし、基板表面に微細穴と幅広トレンチが混在しても、めっき膜の盛り上がりや凹みをなくして、平坦性を上げる必要があるが、例えば硫酸銅めっき浴を使用した電解めっき処理を行った場合、めっき液や添加剤の作用だけで盛り上がりを減らすことと凹みを減らすことを両立することができないのが現状であった。又、積層中のめっき電源を一時逆電解としたり、ＰＲパルス電源とすることで盛り上がりを少なくすることは可能であるが、凹部の解消にはならず、加えて表面の膜質を劣化させることになっていた。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２１２７８６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、基板表面に微細穴と幅広トレンチが混在した場合においても、基板の表面において良好な平坦性を得ることができる基板処理装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様は、基板を保持するヘッド部と、基板に対して金属膜を電解めっきするめっき処理部と、めっき後の基板表面を洗浄する洗浄部と、洗浄後の基板と電極との間にイオン交換体を介在させ、かつ前記基板と前記電極との間に、液体の存在下で電圧を印加することにより前記基板上の少なくとも金属膜の電解除去加工を行う電解加工部とを備え、前記ヘッド部は、前記基板を保持したまま、前記めっき処理部、前記洗浄部、及び前記電解加工部間を移動可能に構成されていることを特徴とする基板処理装置である。
【００１１】
これにより、めっき処理、洗浄処理、電解加工を順次行うことができ、又これらのプロセスを繰り返して行うことも可能である。また、めっきと電解加工のプロセス位置を分けることで両プロセスの加工時間や加工条件を任意に設定でき、加工プロセスの最適化を図ることができる。また、めっき処理部と電解加工処理部を別に設けることにより、両処理部で別の液体を用いることができ、相互汚染がない。
【００１２】
本発明の第２の態様は、基板を保持するヘッド部と、基板表面に金属膜を電解めっきするめっき処理部と、めっき後の基板表面を洗浄する洗浄部と、加工電極を備え、洗浄後の基板と該加工電極との間に、液体の存在下で電圧を印加して前記基板上の少なくとも金属膜の電解除去加工を行う電解加工部とを備え、前記ヘッド部は、前記基板を保持したまま、前記めっき処理部、前記洗浄部、及び前記電解加工部間を移動可能に構成されていることを特徴とする基板処理装置である。
【００１３】
本発明の好ましい一態様は、前記洗浄部は、前記めっき処理部と前記電解加工部との間に配置されていることを特徴としている。これにより、めっき処理部で使用する硫酸銅水溶液等、比較的電気伝導度が高い液体を電解加工部に持ち込むことを防止することができる。また、前記洗浄部は、洗浄液噴射ノズルを備えていることを特徴としている。また、前記洗浄部は、洗浄後の前記基板を乾燥する乾燥機構を備えていることを特徴としている。これにより、めっき処理又は電解加工を終了した基板を乾燥した状態でカセットに戻すことができる。
【００１４】
また、本発明の好ましい一態様は、前記液体は、純水、超純水、電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体または電解液であることを特徴としている。ここで、純水は、電気伝導度（１ａｔｍ，２５℃換算、以下同じ）が１０μＳ／ｃｍ以下の水あり、超純水は、電気伝導度が０．１μＳ／ｃｍ以下の水である。このように、純水や超純水を使用して電解加工を行うことことで、加工面に不純物を残さない清浄な加工を行うことができる。また、前記めっき処理部におけるめっき処理と前記電解加工部における電解加工とを、少なくとも２回以上繰り返して行うことを特徴としている。
【００１５】
本発明の好ましい一態様は、前記めっき処理部は、アノードと、該アノードと前記基板との間に配置されるイオン交換体と、該イオン交換体と前記基板との間にめっき液を供給するめっき液供給部とを備えたことを特徴としている。このように、めっき処理部のアノードと基板との間にイオン交換体を配置することにより、めっき液供給部から供給されるめっき液がアノードの表面に直接当たることを防止して、アノードの表面に形成されたブラックフィルムがめっき液によって巻き上げられて流れ出すことを防止することができる。なお、イオン交換体は通水性を有するものが望ましい。例えば、イオン交換繊維で出来た織布あるいは不織布、または多孔を施したフィルム等は液体を通すことができる。
【００１６】
本発明の好ましい一態様は、前記ヘッド部は、該ヘッド部の下面に前記基板を該基板の側方から保持して該基板に給電を行う開閉自在の給電爪部材を備えていることを特徴としている。また、前記給電爪部材は、前記ヘッド部の周方向に沿った等間隔に複数配置されていることを特徴としている。これにより、基板をヘッド部に安定に保持しつつ基板に給電を行うことができる。
本発明の好ましい一態様は、前記給電爪部材は、前記基板上に形成される金属膜に対して貴なる金属から形成された給電部材を備えていることを特徴としている。これにより、電極素材の酸化による導電性の低下を防止することができる。
【００１７】
本発明の好ましい一態様は、前記電解加工部は、前記基板表面の金属膜の膜厚を検知するセンサを備えたことを特徴としている。これにより、電解加工の進行状況を監視することが可能となる。
本発明の好ましい一態様は、前記めっき処理部及び前記電解加工処理部は、それぞれ個別に電源を有することを特徴としている。
【００１８】
本発明の好ましい一態様は、前記ヘッド部、前記めっき処理部、前記洗浄部及び前記電解加工部は、１つの密閉可能な処理ユニット内に設置されていることを特徴としている。また、前記処理ユニット内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部が備えられていることを特徴としている。不活性ガスを処理ユニット内に供給するとは、好ましくは処理ユニット内に窒素などの不活性ガスを封入することをいう。ここで「封入」とは、処理ユニット内をパーティクルを低減した清浄な気体で充満させることをいう。特に、処理ユニットの内圧を外気圧よりも若干高圧にすることにより、パーティクルが外から処理ユニット内に入り込まなくなり、結果として基板表面に付着するパーティクルを低減することができる。また、不活性ガス気体を封入することにより、電解加工中に純水中の溶存酸素濃度が上昇することを防ぐことができ、これによって、純水の水質を安定化させ、電解加工時に純水から気泡が発生することを抑制して、電解加工の性能を安定させることができる。
【００１９】
本発明の好ましい一態様は、前記電解加工部と前記めっき処理部は、共通の電源に接続されており、電源切換スイッチにより、電源の接続先を電解加工部とめっき加工部との間で切換可能であることを特徴としている。
【００２０】
本発明の第３の態様は、基板に対してめっき処理を行い、めっき後の前記基板を洗浄し、洗浄後の前記基板と電極との間にイオン交換体を介在させ、かつ前記基板と前記電極との間に電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体を供給して前記基板表面に対して除去加工である電解加工を行う基板処理方法であって、前記めっき処理と、前記洗浄処理と、前記電解加工処理とを少なくとも２回以上繰り返して行うことを特徴とする基板処理方法である。
【００２１】
このように、基板に対してめっき処理を行った後に、電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体をめっき後の基板と電極との間に供給して電解加工を行うことにより、めっき処理により形成された基板の凸部（ｈｕｍｐ）を効果的に除去することができ、基板の平坦性を向上させることができる。すなわち、電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体は、電解が十分にされていないため、電気抵抗値の相違により、加工電極に接触又は近接する基板の凸部にイオン電流が集中し、これらのイオンが基板上の金属膜（凸部）に作用する。したがって、加工電極に接触又は近接した凸部を効果的に除去することができ、基板の平坦性を向上させることができる。特に、純水の場合は電気伝導度が１０μＳ／ｃｍ以下であり、超純水の場合は電気伝導度が０．１μＳ／ｃｍ以下であり、良好な電解加工性が得られる。
【００２２】
また、めっき後の基板を洗浄することで、高導電性の液体であるめっき液を基板から完全に除去して純水に置換し、電気伝導度が低い純水又は超純水等の環境下で電解加工（電解研磨）を行うことができる。特に、純水または超純水を用いた電解加工処理を行うことで、基板の表面の凸部のみを高い選択性で除去できる。すなわち、めっき処理と電解加工の間に洗浄工程を設けることで、例えば純水電解加工による凸部除去の効果を確実に得ることができる。そして、再び電解加工後の基板に対してめっき処理を行うことで、めっき処理による過度の凸部（ｈｕｍｐ）の形成を防止し、基板表面に微細孔と大穴（幅広トレンチ）が混在した場合においても、基板の表面において良好な平坦性を有するめっきによる金属膜を得ることができる。
【００２３】
本発明の第４の態様は、基板表面にめっきを行うめっき処理と、めっき後の前記基板表面を洗浄する洗浄処理と、洗浄後の前記基板と加工電極との間に、液体の存在下で電圧を印加して前記基板表面に電解加工を行う電解加工処理とを有し、前記めっき処理、前記洗浄処理及び前記電解加工処理を少なくとも２回以上繰り返すことを特徴とする基板処理方法である。
本発明の好ましい一態様は、前記基板と前記加工電極との間にイオン交換体を介在させることを特徴としている。また、前記液体は、純水、超純水、電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体または電解液であることを特徴としている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る基板処理装置の実施形態について図３乃至図２１を参照して詳細に説明する。なお、図３乃至図２１において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００２５】
図３は本実施形態における基板処理装置の全体構成を示す平面図である。図３に示すように、基板処理装置は、矩形状のハウジング１内に配置されており、このハウジング１の内部で基板のめっき処理及び電解加工が連続的に行われる。基板処理装置は、内部に複数の基板を収納する一対のロード・アンロードユニット２と、基板を薬液で洗浄する一対のベベルエッチ・薬液洗浄ユニット３と、基板を載置保持するとともに該基板を反転する一対の基板ステージ４と、基板のめっき処理及び電解加工を行う４つの基板処理ユニット５とを備えている。又、ハウジング１内には、ロード・アンロードユニット２、ベベルエッチ・薬液洗浄ユニット３、及び基板ステージ４の間で基板を搬送する第１搬送ロボット６と、基板ステージ４と基板処理ユニット５との間で基板を搬送する第２搬送ロボット７とが配置されている。
【００２６】
基板は表面（素子形成面、処理面）を上に向けてカセットに収納され、ロード・アンロードユニット２上に載置される。そして、第１搬送ロボット６が基板をカセットから取り出し、基板ステージ４上に移送して、この基板を基板ステージ４上に載置する。基板は基板ステージ４の反転機により表面が下に向くように反転され、第２搬送ロボット７に渡される。基板Ｗは、その表面が第２搬送ロボット７のハンドに触れないよう、基板の外周縁部でハンドに載置保持される。第２搬送ロボット７は基板を基板処理ユニット５の後述するヘッド部４１に渡し、この基板処理ユニット５内で基板のめっき処理及び電解加工が行われる。
【００２７】
次に、本実施形態における基板処理装置の内部に設置される基板処理ユニット５を詳細に説明する。図４は第１の実施形態における基板処理ユニット５の平面図、図５は図４の正断面図、図６は図４の側断面図である。図４及び図５に示すように、基板処理ユニット５は、仕切壁１０によって２つの基板処理部、すなわち、基板のめっき処理を行うめっき処理部２０と、めっき後の基板を電解加工する電解加工部３０とに分割されている。又、これらのめっき処理部２０及び電解加工部３０はカバー１１で覆われて、１つの密閉可能な処理空間８が区画形成されている。図４及び図５に示すように、カバー１１の電解加工部３０側の側面には基板を搬入出するための開口１２が形成されており、この開口１２には開閉自在なシャッタ１３が設けられている。このシャッタ１３はシャッタ開閉用エアシリンダ１４に接続されており、このシャッタ開閉用エアシリンダ１４の駆動によりシャッタ１３が上下に移動して開口１２を開閉するようになっている。このように、めっき処置部２０及び電解加工部３０を内部に収納した基板処理ユニット５の処理空間８をカバー１１及びシャッタ１３で密閉することにより、めっき処理において発生するミストなどが基板処理ユニット５の処理空間８の外部に飛散することを防止している。
【００２８】
又、図５に示すように、カバー１１の上部には、不活性ガス（パージガス）供給ポート１５が設けられており、この不活性ガス供給ポート１５からＮ２ガスどの不活性ガス（パージガス）が処理空間８内に供給される。カバー１１の底面には円筒状の排気ダクト１６が設けられており、この排気ダクト１６を介して処理空間８内のガスが外部に排気される。
【００２９】
図４に示すように、めっき処理部２０と電解加工部３０との間には、処理空間８内に位置して、めっき処理部２０においてめっきされた基板を洗浄する洗浄部としてアーム状の洗浄ノズル１７が配置されている。この洗浄ノズル１７は、図示しない洗浄液供給源に接続され、洗浄ノズル１７から基板Ｗの下面に向けて洗浄液（例えば、純水）が噴射される。この洗浄ノズル１７は、回転可能に構成され、必要に応じてめっき処理後及び電解加工後の基板の洗浄を行う。
【００３０】
図４乃至図６に示すように、基板処理ユニット５内には、めっき処理部２０と電解加工部３０との間を揺動可能な揺動アーム４０が設置されており、この揺動アーム４０の自由端側には基板を保持するヘッド部４１が垂設されている。揺動アーム４０を揺動することにより、図４に示すように、めっき処理部２０においてめっきを行うめっき位置Ｐと電解加工部３０において電解加工を行う電解加工位置Ｑとの間でヘッド部４１を揺動させることができる。なお、ヘッド部４１のめっき位置Ｐと電解加工位置Ｑとの間の移動は、上記揺動アーム４０の揺動だけでなく、例えばヘッド部４１の平行移動によって行うこともできる。
【００３１】
図７は、揺動アーム４０及びヘッド部４１の要部を示す縦断面図である。図７に示すように、揺動アーム４０は、回転可能な中空状の支柱４２の上端に固定されており、支柱４２の回転に伴って水平方向に揺動する。支柱４２の内部には、軸受４３によって支持される回転軸４４が挿通されており、この回転軸４４は支柱４２に対して相対的に回転可能となっている。又、この回転軸４４の上端には駆動プーリ４５が取付けられている。
【００３２】
ヘッド部４１は、揺動アーム４０に固定的に取付けられ、図７に示すように、揺動アーム４０に固定された外筒４６と、外筒４６を上下に貫通する回転軸４７と、下面に基板Ｗを保持する基板保持部４８と、外筒４６に対して相対的に上下動可能な可動部材４９とから主として構成されている。基板保持部４８は回転軸４７の下端に連結されている。
【００３３】
回転軸４７は軸受５０によって支持され、外筒４６に対して相対的に回転可能となっている。この回転軸４７の上部には従動プーリ５１が取付けられており、前記駆動プーリ４５と該従動プーリ５１との間には、タイミングベルト５２が掛け渡されている。これにより、支柱４２内の回転軸４４の回転に伴って回転軸４７が回転し、この回転軸４７と一体となって基板保持部４８が回転する。
【００３４】
可動部材４９と外筒４６との間には、シール材５３によって密閉空間５４が形成されており、この密閉空間５４にはエア供給路５５が連通している。これにより、密閉空間５４にエア供給路５５を介してエアを給排気することにより、可動部材４９を外筒４６に対して相対的に上下動させることができるようになっている。又、可動部材４９の外周縁には、下方に向かって延出する押圧ロッド５６が設けられている。
【００３５】
図７に示すように、基板保持部４８は、回転軸４７の下端に連結されたフランジ部６０と、下面に基板Ｗを真空吸着により吸着する吸着プレート６１と、基板Ｗの外周部に配置されたガイドリング６２とを備えている。吸着プレート６１は、例えばセラミックスや強化樹脂などから形成されており、この吸着プレート６１には複数の吸着孔６１ａが形成されている。
【００３６】
図８は、図７の部分拡大図である。図８に示すように、フランジ部６０と吸着プレート６１との間には、吸着プレート６１の吸着孔６１ａに連通する空間６３が形成されている。又、フランジ部６０と吸着プレート６１との間にはＯリング６４が配置されており、上記空間６３がこのＯリング６４によってシールされている。又、吸着プレート６１との外周部、すなわち吸着プレート６１とガイドリング６２との間には、軟質のシールリング６５が配置されている。このシールリング６５は、吸着プレート６１に吸着された基板Ｗの外周部の裏面に接触するようになっている。
【００３７】
図９は、基板保持部４８の平面図である。図８及び図９に示すように、基板保持部４８には、６つのチャック機構７０が周方向に等間隔に設けられている。このチャック機構７０は、図８に示すように、基板保持部４８のフランジ部６０の上面に取付けられた台座７１と、上下動可能なロッド７２と、支軸７３を中心として回転可能な給電爪部材７４とを備えている。ロッド７２の上端にはナット７５が取付けられており、このナット７５と台座７１との間には圧縮コイルばね７６が介装されている。
【００３８】
図８に示すように、給電爪部材７４とロッド７２とは水平方向に移動可能なピン７７を介して連結されており、ロッド７２の上方への移動に伴って給電爪部材７４は支軸７３を中心として回転し内方に閉じ、ロッド７２の下方への移動に伴って給電爪部材７４は支軸７３を中心として回転し外方に開くような構造となっている。このような構造により、可動部材４９（図７参照）を下方に移動させ、押圧ロッド５６をナット７５に当接させロッド７２を下方に押下げると、圧縮コイルばね７６の付勢力に抗してロッド７２が下方に移動し、これにより給電爪部材７４が支軸７３を中心として回転して外方に開くようになっている。そして、可動部材４９を上方に移動させると、ロッド７２が圧縮コイルばね７６の弾性力で上昇し、これにより給電爪部材７４は支軸７３を中心として回転して内方に閉じるようになっている。これら６箇所に設けられたチャック機構７０によって、基板Ｗは、その周縁部が位置決めされた状態で挟持され基板保持部４８の下面に保持される。
【００３９】
図１０は、基板保持部４８の底面図である。図１０に示すように、ガイドリング６２の下面には、給電爪部材７４が取付けられた位置に半径方向に延びる溝６２ａが形成されている。給電爪部材７４が開閉する際には、このガイドリング６２の溝６２ａ内を給電爪部材７４が移動するようになっている。
【００４０】
図８に示すように、給電爪部材７４の半径方向内側の表面には、導電性の給電部材７８が取付けられている。この給電部材７８は、導電性の通電プレート７９に接触するようになっている。通電プレート７９はボルト８０を介して電気的に電源ケーブル８１に接続されており、この電源ケーブル８１は電源７０２（図１１参照）に接続されている。給電爪部材７４が内方に閉じ、基板Ｗの周縁部を挟持すると、給電爪部材７４の給電部材７８が基板Ｗの周縁部に接触し、基板Ｗに対して給電を行うようになっている。ここで、給電部材７８は、基板Ｗ上の加工する金属に対して貴なる金属から形成されていることが好ましい。
【００４１】
図７に示すように、回転軸４７の上端には、ロータリージョイント８２が設けられており、基板保持部４８に設けられたコネクタ８３から延びるチューブ８４と、装置内の電源７０２及び真空ポンプ（図示せず）から延びるチューブ８５とがロータリージョイント８２を介して接続されている。これらのチューブ８４，８５内には、上述した電源ケーブル８１が収容されており、給電爪部材７４の給電部材７８と装置内の電源７０２とが電気的に接続されるようになっている。又、チューブ８４，８５内には、吸着用の空間６３に連通する配管も収容されており、真空ポンプの駆動により吸着プレート６１の下面に基板Ｗを吸着できるようになっている。
【００４２】
次に、ヘッド部４１の上下方向及び水平方向の移動、揺動、及び回転を行う駆動装置について図５及び図６を参照して説明する。この駆動装置１００は、図５及び図６に示すように、カバー１１で区画された基板処理ユニット５の処理空間８の外部に配置されている。したがって、駆動装置１００からパーティクルなどがめっき処理部２０等に混入することが防止され、又、めっき処理において発生するミストなどの影響を低減して、駆動装置１００の耐久性を向上することができるようになっている。
【００４３】
駆動装置１００は、基板処理ユニット５の枠体に設けられたレール１０１と、このレール１０１上に設けられた摺動ベース１０２と、摺動ベース１０２に対して上下動可能に取付けられた昇降ベース１０３とから基本的に構成される。昇降ベース１０３には、上述した支柱４２が回転可能に支持されている。したがって、昇降ベース１０３がレール１０１上を摺動することによって、ヘッド部４１が水平方向（図４のＡ方向）に移動するようになっている。又、昇降ベース１０３には回動モータ１０４及び揺動モータ１０５が、摺動ベース１０２には昇降モータ（図示せず）がそれぞれ設置されている。
【００４４】
昇降ベース１０３に支持された支柱４２の下端には、支柱４２と一体に回転する従動プーリ１０６が取付けられている。この従動プーリ１０６と揺動モータ１０５のシャフトに取付けられた駆動プーリ１０８との間には、タイミングベルト１０７が掛け渡されている。これによって、揺動モータ１０５の駆動に伴って支柱４２が回転し、支柱４２に固定された揺動アーム４０が揺動するようになっている。
【００４５】
昇降ベース１０３には、摺動ベース１０２に設けられたスライダサポート１０９によって上下方向に案内されるスライダ１１０が設けられており、図示しない昇降機構によって、昇降ベース１０３のスライダ１１０が摺動ベース１０２のスライダサポート１０９に案内されつつ、昇降ベース１０３が上下動するようになっている。
【００４６】
支柱４２内に挿嵌された回転軸４４の下端には、回転軸４４と一体に回転する従動プーリ１１１が取付けられており、この従動プーリ１１１と回動モータ１０４のシャフトに取付けられた駆動プーリ１１３との間には、タイミングベルト１１２が掛け渡されている。これによって、回動モータ１０４の駆動に伴って回転軸４４が回転し、回転軸４４に取付けた駆動プーリ４５とヘッド部４１の回転軸４７に取付けた従動プーリ５１との間に掛け渡したタイミングベルト５２を介して該回転軸４７が回転するようになっている。
【００４７】
次に、基板処理ユニット５内のめっき処理部２０について説明する。図１１は、めっき処理部２０の要部を示す縦断面図である。図１１に示すように、めっき処理部２０には、略円筒状で内部にめっき液を収容するめっき槽１２０が配置されており、このめっき槽１２０の内部には堰部材１２１が設けられている。めっき槽１２０の内部には、上方に開口するめっき室１２２が堰部材１２１によって形成されており、このめっき室１２２の底部には、電源切換スイッチ７００を介して装置内の電源７０２の陽極に接続されるアノード１２３が配置されている。なお、このアノード１２３は、例えば含有量が０．０３〜０．０５％のリンを含む銅（含リン銅）で構成することが好ましい。これは、めっきの進行に伴ってアノード１２３の表面にブラックフィルムと呼ばれる黒膜を形成するためであり、このブラックフィルムによりスライムの生成が抑制される。
【００４８】
堰部材１２１の内周壁には、めっき室１２２の中心に向かってめっき液を噴出する複数のめっき液噴出口（めっき液供給部）１２４が周方向に沿って等間隔に配置されている。このめっき液噴出口１２４は、堰部材１２１の内部を上下に延びるめっき液供給路１２５に連通している。このめっき液供給路１２５はめっき液供給ポンプ１２６（図６参照）に接続されており、このポンプ１２６の駆動により所定量のめっき液がめっき液噴出口１２４からめっき室１２２内に供給されるようになっている。又、堰部材１２１の外側には、この堰部材１２１をオーバーフローしためっき液を排出するめっき液排出路１２７が設けられており、堰部材１２１をオーバーフローしためっき液は、めっき液排出路１２７を介してリザーバ（図示せず）に入るようになっている。
【００４９】
本実施形態では、アノード１２３の表面を覆うようにイオン交換体（イオン交換膜）１２８が配置されている。このイオン交換体１２８は、めっき液噴出口１２４からの噴流がアノード１２３の表面に直接当たることを防止するためのものであり、イオン交換体１２８によってアノード１２３の表面に形成されたブラックフィルムがめっき液によって巻き上げられて流れ出すことが防止される。なお、めっき処理部の構造は本実施例に限られない。
【００５０】
次に、基板処理ユニット５内の電解加工部３０について説明する。図１２は、電解加工部３０の要部を示す縦断面図である。図１２に示すように、電解加工部３０は、矩形状の電極部１３０と、電極部１３０に連結された中空スクロールモータ１３１とを備えている。この中空スクロールモータ１３１の駆動により、電極部１３０が自転を行わない円運動、いわゆるスクロール運動（並進回転運動）を行うようになっている。
【００５１】
電極部１３０は、Ｂ方向（図４参照）に延びる複数の電極部材１３２と、上方に開口する容器１３３とを備えており、複数の電極部材１３２は容器１３３内に並列に等ピッチで配置されている。各電極部材１３２は、電源切換スイッチ７００を介して装置内の電源７０２に接続される複数の電極１３４と、各電極１３４の表面を一体的に覆うイオン交換体（イオン交換膜）１３５とを備えている。イオン交換体１３５は、電極１３４の両側に配置された保持プレート１３６により電極１３４に取付けられている。
【００５２】
このイオン交換体１３５は、例えば、アニオン交換基又はカチオン交換基を付与した不織布で構成されている。カチオン交換体は、好ましくは強酸性カチオン交換基（スルホン酸基）を担持したものであるが、弱酸性カチオン交換基（カルボキシル基）を担持したものでもよい。又、アニオン交換体は、好ましくは強塩基性アニオン交換基（４級アンモニウム基）を担持したものであるが、弱塩基性アニオン交換基（３級以下のアミノ基）を担持したものでもよい。
【００５３】
ここで、例えば強塩基性アニオン交換基を付与した不織布は、繊維径２０〜５０μｍで空隙率が約９０％のポリオレフィン製の不織布に、γ線を照射した後グラフト重合を行ういわゆる放射線グラフト重合法により、グラフト鎖を導入し、次に導入したグラフト鎖をアミノ化して４級アンモニウム基を導入して作製される。導入されるイオン交換基の容量は、導入するグラフト鎖の量により決定される。グラフト重合を行うためには、例えばアクリル酸、スチレン、メタクリル酸グリシジル、更にはスチレンスルホン酸ナトリウム、クロロメチルスチレン等のモノマーを用い、これらのモノマー濃度、反応温度及び反応時間を制御することで、重合するグラフト量を制御することができる。したがって、グラフト重合前の素材の重量に対し、グラフト重合後の重量の比をグラフト率と呼ぶが、このグラフト率は、最大で５００％が可能であり、グラフト重合後に導入されるイオン交換基は、最大で５ｍｅｑ／ｇが可能である。
【００５４】
強酸性カチオン交換基を付与した不織布は、前記強塩基性アニオン交換基を付与する方法と同様に、繊維径２０〜５０μｍで空隙率が約９０％のポリオレフィン製の不織布に、γ線を照射した後グラフト重合を行ういわゆる放射線グラフト重合法により、グラフト鎖を導入し、次に導入したグラフト鎖を、例えば加熱した硫酸で処理してスルホン酸基を導入して作製される。又、加熱したリン酸で処理すればリン酸基が導入できる。ここでグラフト率は、最大で５００％が可能であり、グラフト重合後に導入されるイオン交換基は、最大で５ｍｅｑ／ｇが可能である。
【００５５】
イオン交換体１３５の素材の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系高分子、又はその他有機高分子が挙げられる。又素材形態としては、不織布の他に、織布、シート、多孔質材、短繊維等が挙げられる。
【００５６】
ここで、ポリエチレンやポリプロピレンは、放射線（γ線と電子線）を先に素材に照射する（前照射）ことで、素材にラジカルを発生させ、次にモノマーと反応させてグラフト重合することができる。これにより、均一性が高く、不純物が少ないグラフト鎖ができる。一方、その他の有機高分子は、モノマーを含浸させ、そこに放射線（γ線、電子線、紫外線）を照射（同時照射）することで、ラジカル重合することができる。この場合、均一性に欠けるが、ほとんどの素材に適用できる。
【００５７】
このように、イオン交換体１３５をアニオン交換能又はカチオン交換能を付与した不織布で構成することで、純水又は超純水や電解液等の液体が不織布の内部を自由に移動して、不織布内部の水分解触媒作用を有する活性点に容易に到達することが可能となって、多くの水分子が水素イオンと水酸化物イオンに解離される。更に、解離によって生成した水酸化物イオンが純水又は超純水や電解液等の液体の移動に伴って効率良く加工電極の表面に運ばれるため、低い印加電圧でも高電流が得られる。
【００５８】
ここで、イオン交換体１３５をアニオン交換基又はカチオン交換基の一方を付与したもののみで構成すると、電解加工できる被加工材料が制限されるばかりでなく、極性により不純物が生成しやすくなる。そこで、アニオン交換基を有するアニオン交換体とカチオン交換基を有するカチオン交換体とを重ね合わせたり、イオン交換体１３５自体にアニオン交換基とカチオン交換基の双方の交換基を付与するようにしたりしてもよく、これにより、被加工材料の範囲を拡げるとともに、不純物を生成しにくくすることができる。
【００５９】
本実施形態では、隣り合う電極部材１３２の電極１３４に、電源７０２の陰極と陽極とが交互に接続されている。例えば、図１２に示すように、電源切換スイッチ７００を介して、加工電極１３４ａを電源７０２の陰極に接続し、給電電極１３４ｂを電源７０２の陽極に接続する。例えば、銅を加工する場合においては、陰極側に電解加工作用が生じるので、陰極に接続した電極１３４が加工電極１３４ａとなり、陽極に接続した電極１３４が給電電極１３４ｂとなる。このように、本実施形態では、加工電極１３４ａと給電電極１３４ｂとが並列に交互に配置される。
【００６０】
なお、加工材料によっては、電源の陰極に接続される電極を給電電極とし、陽極に接続される電極を加工電極としてもよい。すなわち、被加工材料が例えば銅やモリブデン、鉄である場合には、陰極側に電解加工作用が生じるため、電源７０２の陰極に接続した電極１３４が加工電極１３４ａとなり、陽極に接続した電極１３４が給電電極１３４ｂとなる。一方、被加工材料が例えばアルミニウムやシリコンである場合には、陽極側で電解加工作用が生じるため、電源の陽極に接続した電極が加工電極となり、陰極に接続した電極が給電電極となる。
【００６１】
このように、加工電極１３４ａと給電電極１３４ｂとを電極部材１３２の長手方向と垂直な方向に交互に設けることで、基板Ｗの導電体膜（被加工物）に給電を行う給電部を設ける必要がなくなり、基板Ｗの全面の加工が可能となる。加工中に、長手方向と垂直な方向に加工電極１３４ａが配置されるピッチの整数倍、基板保持部４８で保持した基板を走査させることで均一な加工が得られる。又、電極１３４間に印加される電圧の正負をパルス状に変化させることで、電解生成物を溶解させ、加工の繰り返しの多重性によって平坦度を向上させることができる。
【００６２】
ここで、電極部材１３２の電極１３４は、電解反応により、酸化又は溶出が一般に問題となる。このため、電極の素材として、電極に広く使用されている金属や金属化合物よりも、炭素、比較的不活性な貴金属、導電性酸化物又は導電性セラミックスを使用することが好ましい。この貴金属を素材とした電極としては、例えば、下地の電極素材にチタンを用い、その表面にめっきやコーティングで白金又はイリジウムを付着させ、高温で焼結して安定化と強度を保つ処理を行ったものが挙げられる。セラミックス製品は、一般に無機物質を原料として熱処理によって得られ、各種の非金属・金属の酸化物・炭化物・窒化物などを原料として、様々な特性を持つ製品が作られている。この中に導電性を持つセラミックスもある。電極が酸化すると電極の電気抵抗値が増加し、印加電圧の上昇を招くが、このように、白金などの酸化しにくい材料やイリジウムなどの導電性酸化物で電極表面を保護することで、電極素材の酸化による導電性の低下を防止することができる。
【００６３】
図１２に示すように、各電極部材１３２の両側には、純水又は超純水を基板Ｗと電極部材１３２のイオン交換体１３５との間に供給するための純水供給ノズル１３７が設置されている。この純水供給ノズル１３７は純水供給ポンプ１３８（図５参照）に接続されており、このポンプ１３８の駆動により所定量の純水又は超純水が純水供給ノズル１３７から基板Ｗとイオン交換体１３５との間に供給されるようになっている。
【００６４】
本実施形態では、容器１３３の内部は純水供給ノズル１３７から供給された液体で満たされ、基板Ｗは液体に浸漬された状態で電解加工が行われる。容器１３３の外側には、この容器１３３の外周壁１３３ａをオーバーフローした液体を排出する液体排出路１３９が設けられており、外周壁１３３ａをオーバーフローした液体は、液体排出路１３９を介して排液タンク（図示せず）に入るようになっている。
【００６５】
なお、この例では、電源切換スイッチ７００を介して電源７０２を切換えて、めっき処理部２０でめっき処理を行う時には、給電爪部材７４の給電部材７８に電源７０２の陰極を、アノード１２３に電源７０２の陽極をそれぞれ接続し、電解加工部３０で電解加工を行う時には、隣り合う電極部材３２の電極３４に電源７０２の陰極と陽極とを交互に接続するようにしている。
【００６６】
なお、基板への給電を給電爪部材７４の給電部材７８により行い、図１２に示される電極１３４は、全て加工電極にするようにしてもよい。そのように構成することにより、基板に対して、基板チャック機構７０から直接給電されるので、基板と給電電極が接触する部分が小さくて済み、給電電極からの気泡発生箇所が減る。また、加工電極の数を倍に増やすことができるので、基板に対して通過する加工電極の数が増え、基板面での加工面内均一性、及び加工速度が向上する。また、この例では、電源切換スイッチ７００を介して、めっき処理部２０と電解加工部３０で電源７０２を切換えるようにしているが、めっき処理部２０と電解加工部３０で個別に電源を備えるようにしてもよい。
【００６７】
次に、本発明に係る基板処理装置を用いて半導体基板等の基板を処理する工程について説明する。まず、基板の表面（素子形成面、処理面）を上に向けて予めカセットに収納し、このカセットをロード・アンロードユニット２に載置しておく。第１搬送ロボット６がロード・アンロードユニット２上に載置されたカセットから基板を１枚ずつ取り出し、これを基板ステージ４上に移動して基板ステージ４上に載置する。基板ステージ４上の基板は反転機によって反転され、第２搬送ロボット７に渡される。そして、基板処理ユニット５のシャッタ開閉用エアシリンダ１４を駆動してシャッタ１３を開き、第２搬送ロボット７により基板Ｗをカバー１１に形成された開口１２から基板処理ユニット５の内部に挿入する。
【００６８】
基板処理ユニット５に基板を受け渡す際には、駆動装置１００の揺動モータ１０５を駆動し支柱４２を所定角度だけ回転させ、これによって、ヘッド部４１を電解加工部３０上の電解加工位置Ｑ（図４参照）に移動させておく。このとき、可動部材４９を下降させることによって、押圧ロッド５６をチャック機構７０のナット７５に当接させ、ロッド７２を圧縮コイルばね７６の付勢に抗して下方に押下げ、給電爪部材７４を外方に開いておく。
【００６９】
そして、基板処理ユニット５の内部に挿入された第２搬送ロボット７のハンドを上昇させて基板Ｗの上面（裏面）を基板保持部４８の吸着プレート６１の下面に当接させる。この状態で、可動部材４９を上昇させることによってチャック機構７０の給電爪部材７４を内方に閉じる。これにより基板Ｗが給電爪部材７４によって位置決めされた状態で保持される。このとき、給電爪部材７４の給電部材７８は、基板Ｗの周縁部に接触し、電源から基板Ｗに給電が可能な状態となる。そして、真空ポンプを駆動して、空間６３を真空引きして基板Ｗを吸着プレート６１の下面に吸着させる。その後、第２搬送ロボット７のハンドは基板処理ユニット５から引抜かれ、シャッタ１３が閉じられる。
【００７０】
次に、駆動装置１００の揺動モータ１０５を駆動し支柱４２を所定角度だけ回転させることによって、基板Ｗを保持したヘッド部４１をめっき処理部２０上のめっき位置Ｐに移動させる。そして、駆動装置１００の昇降モータを駆動し支柱４２を所定距離だけ降下させ、基板保持部４８の下面に保持された基板Ｗをめっき槽１２０内のめっき液に浸漬する。基板Ｗがめっき液に浸漬された後、駆動装置１００の回動モータ１０４を駆動し、支柱４２内の回転軸４４を介してヘッド部４１の回転軸４７を回転させ、基板Ｗを中速（数十ｍｉｎ−１）の回転速度で回転させる。そして、アノード１２３と基板Ｗとの間に電流を通電し、基板Ｗの表面に銅膜（めっき膜）２０６（図１（ｂ）参照）を形成する。この時、アノード１２３と基板Ｗの間には、定期的に電位が０または逆の電位となるようなパルス電圧を加えてもよい。
【００７１】
めっき処理が完了した後、基板Ｗの回転を停止し、駆動装置１００の昇降モータを駆動し支柱４２及びヘッド部４１を所定距離だけ上昇させる。次に、駆動装置１００の揺動モータ１０５を駆動し支柱４２を所定角度だけ回転させることによって、基板Ｗを保持したヘッド部４１を洗浄ノズル１７（シャワー）の上方に位置させる。そして、駆動装置１００の昇降モータを駆動し支柱４２を所定距離だけ降下させる。次に、駆動装置１００の回動モータ１０４を駆動して、基板保持部４８を例えば１００ｍｉｎ−１で回転させつつ、洗浄ノズル１７から基板Ｗの下面に向けて洗浄液（純水）を噴射して、めっき後の基板Ｗ及び給電爪部材７４等の洗浄を行い、めっき液を純水に置換する。
【００７２】
洗浄処理が完了した後、駆動装置１００の揺動モータ１０５を駆動し支柱４２を所定角度だけ回転させることによって、ヘッド部４１を電解加工部３０上の電解加工位置Ｑに移動させる。そして、駆動装置１００の昇降モータを駆動し支柱４２を所定距離だけ降下させ、基板保持部４８の下面に保持された基板Ｗを電極部１３０のイオン交換体１３５の表面に接触又は近接させる。この状態で、中空スクロールモータ１３１を駆動して電極部１３０をスクロール運動させる。また、スライドモータを駆動して、基板を加工電極１３４ａが配置されているピッチの整数倍だけ走査させる。このとき、純水供給ノズル１３７から基板Ｗと電極部材１３２との間に純水又は超純水が供給され、基板Ｗは容器１３３内の液体に浸漬される。
【００７３】
そして、電源切換スイッチ７００を切換え、隣り合う電極部材１３２の電極１３４に電源７０２の陰極と陽極とを交互に接続して、電源７０２の陰極に接続した電極１３４を加工電極１３４ａ、陽極に接続した電極１３４を給電電極１３４ｂとした電圧を印加する。なお、基板への給電を給電爪部材７４の給電部材７８により行い、図１２に示される電極１３４を全て加工電極とする場合には、電源７０２の陽極を給電爪部材７４の給電部材７８に、陰極を電極１３４にそれぞれ接続する。
【００７４】
これによって、イオン交換体１３５により生成された水素イオン又は水酸化物イオンによって、加工電極（陰極）１３４ａにおいて基板Ｗの表面の導電体膜（銅膜２０６）の電解加工を行う。この時、加工電極１３４ａと給電電極１３４ｂの間に、定期的に電位が０または逆の電位となるようなパルス電圧を印加するようにしてもよい。
【００７５】
ここで、超純水のような液自身の抵抗値が大きい液体を使用する場合には、イオン交換体１３５を基板Ｗに接触させることにより、電気抵抗を低減させることができ、印加電圧も小さくて済み、消費電力も低減できる。この「接触」は、例えばＣＭＰのように物理的なエネルギー（応力）を被加工物に与えるために、「押し付ける」ことを意味するものではない。したがって、本実施形態における電解加工部３０では、例えばＣＭＰ装置において基板と研磨部材を積極的に押し付ける押圧機構は具備していない。すなわち、ＣＭＰにおいては、一般に２０〜５０ｋＰａ程度の押圧力で基板を研磨面に押し付けているが、本実施形態の電解加工装置では、例えば、２０ｋＰａ以下の圧力でイオン交換体１３５を基板Ｗに接触させればよく、１０ｋＰａ以下の圧力でも十分な除去加工効果が得られる。
【００７６】
ここで、純水は、例えば電気伝導度が１０μＳ／ｃｍ以下の水であり、超純水は、例えば電気伝導度が０．１μＳ／ｃｍ以下の水である。このように電解質を含まない純水又は超純水を使用して電解加工を行うことで、基板Ｗの表面に電解質等の余分な不純物が付着したり、残留したりすることをなくすことができる。更に、電解によって溶解した銅イオン等が、イオン交換体１３５にイオン交換反応で即座に捕捉されるため、溶解した銅イオン等が基板Ｗの他の部分に再度析出したり、酸化されて微粒子となり基板Ｗの表面を汚染したりすることがない。
【００７７】
なお、純水又は超純水の代わりに任意の電解液、例えば純水又は超純水に電解質を添加した電解液を使用してもよい。電解液を使用することで、電気抵抗を低減して消費電力を削減することができる。この電解液としては、例えば、ＮａＣｌやＮａ２ＳＯ４等の中性塩、ＨＣｌやＨ２ＳＯ４等の酸、更には、アンモニア等のアルカリなどの溶液を使用することができ、被加工物の特性によって適宜選択して使用することができる。
【００７８】
このように、加工液として電解液を使用した場合には、前記イオン交換体１３５の代わりに、基板Ｗの表面の導電体膜（銅膜２０６）の表面に接触して該導電体膜を研磨除去する接触部材を設けることが好ましい。この接触部材は、材料自体に通液性を有するか、または多数の細孔を設けることで、通液性を有するようにするとともに、基板と密着性を保ち、かつ基板を傷つけないようにために、弾性を有するものであることが好ましい。接触部材はまた、導電性を有するか、またはイオンの交換が可能なものであることが更に好ましい。この接触部材の具体的な例としては、例えば発泡ポリウレタンなどの多孔質高分子、不織布などの繊維状のもの、各種研磨パッド、スクラブ洗浄部材が挙げられる。
【００７９】
この場合、加工液として硫酸銅、硫酸アンモニウムなどの電解質を含む電解液を用いて、配線材料としての銅膜２０６（図１（ｂ）参照）の表面を陽極酸化させ、接触部材でスクラブ除去するようにしてもよい。また、電解液にキレート剤を添加することにより、配線材料としての銅膜２０６（図１（ｂ）参照）の表面をキレート化し脆弱化することにより、よりスクラブ除去し易くするようにしてもよい。
更に、電解液もしくは純水からなる加工液に砥粒を含有させるか、加工液とスラリを同時に供給するなどして、電解加工と砥粒による機械的研磨を組み合わせた複合加工を行うようにしてもよい。
【００８０】
また、純水または超純水の代わりに、純水または超純水に界面活性剤等を添加して、電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下、好ましくは、５０μＳ／ｃｍ以下、更に好ましくは、０．１μＳ／ｃｍ以下（比抵抗で１０ＭΩ・ｃｍ以上）にした液体を使用してもよい。このように、純水または超純水に界面活性剤を添加することで、基板Ｗとイオン交換体１３５の界面にイオンの移動を防ぐ一様な抑制作用を有する層を形成し、これによって、イオン交換（金属の溶解）の集中を緩和して被加工面の平坦性を向上させることができる。ここで、界面活性剤濃度は、１００ｐｐｍ以下が好ましい。なお、電気伝導度の値が高すぎると電流効率が下がり、加工速度が遅くなるが、５００μＳ／ｃｍ以下、好ましくは、５０μＳ／ｃｍ以下、更に好ましくは、０．１μＳ／ｃｍ以下の電気伝導度を有する液体を使用することで、所望の加工速度を得ることができる。
なお、より厳密に基板のめっき膜凸部のみを選択的に除去したい場合には、電気伝導度５０μＳ／ｃｍ以下に、更に好ましくは２．５μＳ／ｃｍ以下に調整することが好ましい。
【００８１】
電解加工完了後、電源７０２の接続を切り、電極部１３０のスクロール運動を停止させ、しかる後、駆動装置１００の昇降モータを駆動し支柱４２及びヘッド部４１を所定距離だけ上昇させる。その後、基板処理ユニット５に設けられたシャッタ１３を開き、第２搬送ロボット７のハンドをカバー１１に形成された開口１２から基板処理ユニット５の内部に挿入する。そして、基板Ｗを受け取れる位置にまで第２搬送ロボット７のハンドを上昇させる。この状態で、可動部材４９を下降させることによって、押圧ロッド５６をチャック機構７０のナット７５に当接させ、ロッド７２を圧縮コイルばね７６の付勢力に抗して下方に押下げ、給電爪部材７４を外方に開く。これによって基板Ｗがリリースされ、第２搬送ロボット７のハンドに載置される。この後、基板Ｗが載置された第２搬送ロボット７のハンドは基板処理ユニット５から引抜かれ、シャッタ１３が閉じられる。
【００８２】
めっき処理及び電解加工後の基板Ｗを受け取った第２搬送ロボット７は、この基板Ｗを基板ステージ４上に移動して基板ステージ４上に載置する。基板ステージ４上の基板を受け取った第１搬送ロボット６は、この基板Ｗをベベルエッチ・薬液洗浄ユニット３に搬送する。このベベルエッチ・薬液洗浄ユニット３においては、めっき処理後の基板Ｗが薬液で洗浄されるともに、基板Ｗのベベル部に薄く形成された銅薄膜等がエッチング除去され、これに加えて、基板Ｗの水洗い及び乾燥処理が行われる。ベベルエッチ・薬液洗浄ユニット３においてこれらの処理がなされた後、この基板Ｗを第１搬送ロボット６でロード・アンロードユニット２のカセットに戻し、一連の処理が完了する。
【００８３】
このような構成の基板処理装置を用い、電解加工部３０において使用する液体の電気伝導度をそれぞれ２．５μＳ／ｃｍ、５０μＳ／ｃｍ、５００μＳ／ｃｍとして実際に基板の処理を行った。選択的な凸部除去という観点では、電気伝導度を小さくする方が平坦性が得られ、特に一般的な純水のレベルである２．５μＳ／ｃｍでは良好な平坦性が得られた。
【００８４】
次に、本発明に係る基板処理装置の第２の実施形態について図１３及び図１４を参照して詳細に説明する。なお、上述の第１の実施形態における部材又は要素と同一の作用又は機能を有する部材又は要素には同一の符号を付し、特に説明しない部分については第１の実施形態と同様である。
【００８５】
図１３は第２の実施形態における基板処理ユニット５の平面図、図１４は図１３の正断面図である。図示するように、基板処理ユニット５は、仕切壁１０によって２つの基板処理部、すなわち、基板のめっき処理を行うめっき処理部２０と、めっき後の基板を電解加工する電解加工部３０とに分割されている。又、これらのめっき処理部２０及び電解加工部３０はカバー１１で覆われて、１つの密閉可能な処理空間８が区画形成されている。又、軸１７ａを中心として回転可能に構成された洗浄ノズル１７が備えられ、めっき処理及び電解加工完了後の基板は、この洗浄ノズル１７から供給される純水等により洗浄できるようになっている。カバー１１の電解加工部３０側の側面には基板を搬入出するための開口１２が形成されており、この開口１２には開閉自在なシャッタ１３が設けられている。このシャッタ１３はシャッタ開閉用エアシリンダ１４に接続されており、このシャッタ開閉用エアシリンダ１４の駆動によりシャッタ１３が上下に移動して開口１２を開閉するようになっている。このように、基板処理ユニット５の内部を密閉することにより、めっき処理において発生するミストなどが基板処理ユニット５の外部に飛散することを防止している。
【００８６】
図１４に示すように、カバー１１の上部には、不活性ガス（パージガス）供給ポート１５が設けられており、この不活性ガス供給ポート１５からＮ２ガスなどの不活性ガス（パージガス）が基板処理ユニット５内に供給される。カバー１１の底面には円筒状の排気ダクト１６が設けられており、この排気ダクト１６を介して基板処理ユニット５内のガスが外部に排気される。
【００８７】
図１３に示すように、めっき処理部２０においてめっきされた基板を洗浄する洗浄部として、又電解加工部３０において電解加工された基板を洗浄する洗浄部として、アーム状の洗浄ノズル１７が配置されている。この洗浄ノズル１７は、図示しない洗浄液供給源に接続され、洗浄ノズル１７から基板Ｗの下面に向けて洗浄液（例えば、純水）が噴射される。なお、この洗浄ノズル１７は軸１７ａを中心として回転可能に構成され、電解加工時には図示の位置から退避される。
【００８８】
基板処理ユニット５内には、めっき処理部２０と電解加工部３０との間を揺動可能な揺動アーム４０が設置されており、この揺動アーム４０の自由端側には基板を保持するヘッド部４１が垂設されている。揺動アーム４０を揺動することにより、図１３に示すように、めっき処理部２０においてめっきを行うめっき位置Ｐと電解加工部３０において電解加工を行う電解加工位置Ｑとの間でヘッド部４１を揺動させることができる。なお、この例では、ヘッド部４１は、表面を下向き（フェイスダウン）にして基板Ｗを吸着保持するように構成されている。
【００８９】
電解加工部３０は、ヘッド部４１の下方に配置される円板状の電極部１５１と、電極部１５１に接続される電源７０４とを備えている。
【００９０】
アーム４０は、揺動用モータ１５２に連結された揺動軸１５３の上端に取付けられており、揺動用モータ１５２の駆動に伴って水平方向に揺動するようになっている。又、この揺動軸１５３は、上下方向に延びるボールねじ１５４に連結されており、ボールねじ１５４に連結された上下動用モータ１５５の駆動に伴ってアーム４０とともに上下動するようになっている。
【００９１】
ヘッド部４１は、このヘッド部４１で保持した基板Ｗと電極部１５１とを相対移動させる第１駆動部としての自転用モータに接続されており、この自転用モータの駆動に伴って回転（自転）するようになっている。又、上述したように、アーム４０は上下動及び水平方向に揺動可能となっており、ヘッド部４１はアーム４０と一体となって上下動及び水平方向に揺動可能となっている。
【００９２】
電極部１５１の下方には、基板Ｗと電極部１５１とを相対移動させる第２駆動部としての中空モータ１５６が設置されており、この中空モータ１５６の主軸には、この主軸の中心から偏心した位置に駆動端が設けられていて、電極部１５１をスクロール（並進回転）運動をするようになっている。
【００９３】
図１５はヘッド部４１及び電解加工部３０を模式的に示す縦断面図、図１６は基板Ｗと電解加工部３０の電極部１５１との関係を示す平面図である。図１６において、基板Ｗは点線で示されている。図１５及び図１６に示すように、電極部１５１は、基板Ｗの径よりも大きな径を有する略円板状の加工電極１６０と、この加工電極１６０の外周部に配置された複数の給電電極１６１と、加工電極１６０と給電電極１６１とを分離する絶縁体１６２とを備えている。図１５に示すように、加工電極１６０の上面はイオン交換体１６３により、又給電電極１６１の上面はイオン交換体１６４によりそれぞれ覆われている。これらのイオン交換体１６３，１６４は一体に形成してもよい。なお、これらのイオン交換体１６３，１６４は図１６では図示していない。
【００９４】
本実施形態では、電極部１５１及びヘッド部４１の大きさの関係で、電解加工中に電極部１５１の上方から電極部１５１の上面に流体の供給を行うことができない。したがって、本実施形態では、図１５及び図１６に示すように、加工電極１６０に、純水、より好ましくは超純水を供給する流体供給部としての複数の流体供給口１６５を形成している。本実施形態においては、加工電極１６０の中心に対して放射状に複数の流体供給口１６５が配置されている。これらの流体供給口１６５は、中空モータ１５６の中空部の内部を延びる純水供給管に接続されており、流体供給口１６５から電極部１５１の上面に純水又は超純水が供給されるようになっている。
【００９５】
本実施形態では、加工電極１６０を電源７０４の陰極に接続し、給電電極１６１を電源７０４の陽極に接続しているが、加工材料によっては、電源７０４の陰極に接続される電極を給電電極とし、陽極に接続される電極を加工電極としてもよい。すなわち、被加工材料が例えば銅やモリブデン、鉄である場合には、陰極側に電解加工作用が生じるため、電源の陰極に接続した電極が加工電極となり、陽極に接続した電極が給電電極となる。一方、被加工材料が例えばアルミニウムやシリコンである場合には、陽極側で電解加工作用が生じるため、電源の陽極に接続した電極が加工電極となり、陰極に接続した電極が給電電極となる。
【００９６】
電解加工中には、自転用モータを駆動して基板Ｗを回転させ、同時に中空モータ１５６を駆動して電極部１５１をスクロール中心Ｏ（図１６参照）を中心としてスクロール運動させる。このように、ヘッド部４１に保持された基板Ｗと加工電極１６０とをスクロール領域Ｓ内で相対運動させて基板Ｗ（銅膜２０６）の全面の加工が行われる。本実施形態の電解加工部３０の電極部１５１は、この相対運動中に、加工電極１６０の運動中心（本実施形態ではスクロール運動の中心Ｏ）が常に基板Ｗの外径よりも内側に位置するように構成されている。このように、加工電極１６０の径を基板Ｗの径よりも大きくし、かつ加工電極１６０の運動中心を常に基板Ｗの外径よりも内側に位置させることで、基板Ｗの表面における加工電極１６０の存在頻度を可能な限り均一化することができる。又、このように構成することで、電極部１５１の大きさを最小限にすることができるので、装置全体を大幅に小型化及び軽量化することができる。なお、加工電極１６０の径は、基板Ｗと加工電極１６０との相対運動距離（本実施形態ではスクロール半径ｅ）と、基板Ｗの径との合計よりも大きいことが好ましく、又、基板Ｗの径の２倍よりも小さいことが好ましい。
【００９７】
又、給電電極１６１が存在する領域では基板Ｗの加工を行うことができないため、給電電極１６１が配置された外周部の加工速度はそれ以外の領域と比較して低くなる。したがって、給電電極１６１が加工速度に与える影響を小さくするためには、給電電極１６１が占有する面積（領域）を小さくすることが好ましい。この観点から、本実施形態では、小さな面積の給電電極１６１を加工電極１６０の外周部に複数配置し、このうちの少なくとも１つが相対運動中に基板Ｗに接触又は近接して給電を行うようにしている。このようにすれば、例えば、リング状の給電電極を加工電極１６０の外周部に配置した場合に比べて加工されない領域を小さくすることができ、基板Ｗの外周部が加工されないまま残ってしまうことを防止することができる。
【００９８】
次に、本実施形態における基板処理装置を用いた基板処理（電解加工）について説明する。電源７０４により加工電極１６０と給電電極１６１との間に所定の電圧を印加し、イオン交換体１６３，１６４により生成された水素イオン又は水酸化物イオンによって、加工電極（陰極）において基板Ｗの表面の導電体膜（銅膜２０６）の電解加工を行う。このとき、加工電極１６０と対面する部分において加工が進行するが、基板Ｗと加工電極１６０とを相対移動させることにより基板Ｗの全面の加工を行っている。上述したように、加工電極１６０が基板Ｗより大きな径を有しており、又、上記相対運動中に、加工電極１６０の運動中心Ｏが常に基板Ｗの外径よりも内側に位置するようになっているので、基板Ｗの表面における加工電極１６０の存在頻度を可能な限り均一化することができる。又、このような構成により、電極部１５１の大きさを最小限にすることができ、装置全体を大幅に小型化及び軽量化することができる。
【００９９】
次に、図１７を参照してめっき処理、洗浄及び電解加工を繰り返して行うことについて説明する。図４及び図１３に示すように、基板処理ユニット５においては、めっき処理部２０と電解加工部３０との間には、揺動可能な揺動アーム４０が設置されており、この揺動アーム４０の自由端側には基板を保持するヘッド部４１が垂設されている。従って、揺動アーム４０を揺動することにより、ヘッド部４１に保持された基板をめっき処理部２０においてめっき処理を行い、電解加工部３０において電解加工（電解研磨）を行うことができる。又、洗浄ノズル１７を備え、めっき処理後及び電解加工後の基板を洗浄できるようになっている。
【０１００】
図２を参照して説明したように、微細孔２０８と幅広トレンチ２０９とが混在する基板Ｗの表面に銅めっきを施して銅膜２０６を形成すると、微細孔２０８の上ではめっきの成長が促進されて銅膜２０６が盛り上がる傾向があり、凸部が形成される。一方、幅広トレンチ２０９の内部ではレベリング性を高めためっきの成長を行うことができないため、結果として基板Ｗ上に堆積した銅膜２０６には、微細穴２０８上の盛り上がりの高さと、幅広トレンチ上のくぼみの深さとの間に段差が形成されることになる。このような段差の発生を軽減するためには、めっき処理と電解加工（電解研磨）とを繰り返して行うことが好ましい。
【０１０１】
図１８は、めっき処理と電解研磨とを２回繰り返して行うようにした例を示す。まず、電解めっきを行って微細孔２０８の内部に銅を埋め込む。この時点で、微細孔２０８の上部には局部的な凸部が形成されるが、幅広トレンチ２０９の方はまだ銅が埋め込まれていない状態にある（図１８（ａ）参照）。これは、パターン密度が高い部分は表面積が広く、溝幅が狭い部分に促進剤となる添加剤が集中し、このため、微細孔２０８が存在する部分でのめっきの成長が促進されるためである。ここで純水による基板の洗浄を行い、めっき液を基板Ｗの表面から除去する。そして、電解加工部３０にて電解研磨を行い、微細穴２０８上に形成された局部的な凸部を除去する（図１８（ｂ）、（ｃ）参照）。これにより、第１回目のめっき処理、洗浄処理及び電解研磨処理の工程が終了する。
【０１０２】
次に、純水で基板を洗浄した後、再びめっき処理部２０で電解めっきを行う。そして、幅広トレンチ２０９が十分に埋め込まれた状態で電解めっきを停止する。この状態では、幅広トレンチ２０９内に銅が完全に埋め込まれ、微細孔２０８の上にも銅膜（めっき膜）２０６が形成される（図１８（ｄ）参照）。そして、純水で基板を洗浄した後、再び電解加工部３０で電解研磨を行う。この時の電解研磨により、銅膜２０６の表面が略平坦化され、所望の膜厚の銅膜２０６を微細孔２０８及び幅広トレンチ２０９に埋め込んだ状態で残すことができる（図１８（ｅ）、（ｆ）参照）。この状態で、例えば５０−１００ｎｍ程度の良好な平坦性を有する銅膜（めっき膜）２０６が残される。そして、電解研磨の後に純水による基板の洗浄を行い、乾燥することでめっき処理及び電解加工の工程を終了する。
【０１０３】
なお、上記実施例においては、めっき処理及び電解研磨をそれぞれ２回繰り返す例について説明したが、３回以上繰り返すようにしても勿論よい。さらに、電解加工で基板表面のデバイス配線形成に不要な銅膜を完全に除去し、パターン内部の銅膜のみを残留させることも可能である。このようにめっき処理と電解加工とを複数回繰り返して行うことで、大きな段差を１回で電解研磨により平坦化するのと比較して、より少ない加工時間でより平坦な面が得やすくなる。即ち、めっきと電気伝導度が低い液体を用いた電解加工のプロセスを繰り返すことにより、微細孔部分における過度の凸部の形成を防ぐことができ、微細孔にも幅広トレンチにも効率よく平坦に銅膜が埋め込まれた基板を得ることができる。
【０１０４】
図１９は、本発明の他の実施形態の電解加工部の構成例を示す。この電解加工部においては、イオン交換体（カチオン交換体１７１ａ及び／又はアニオン交換体１７１ｂ）の再生を行う再生部１７０ａ，１７０ｂを備えている。
【０１０５】
ここに、再生部１７０ａ，１７０ｂは、イオン交換体（カチオン交換体１７１ａ及び／又はアニオン交換体１７１ｂ）と接触乃至近接した位置に配置された隔壁１７２と、加工電極１７３又は給電電極１７４と隔壁１７２との間に形成された排出部１７５と、この排出部１７５に汚染物排出用の排出用液体Ａを供給する排出液供給部１７６を有している。そして、イオン交換体（カチオン交換体１７１ａ及び／又はアニオン交換体１７１ｂ）に基板Ｗ等の被処理材を近接乃至接触させた状態で、排出部１７５に排出液供給部１７６から汚染物排出用の排出用液体Ａを、隔壁１７２とイオン交換体（カチオン交換体１７１ａ及び／又はアニオン交換体１７１ｂ）との間に電解加工液供給部１７７から電解加工用の加工用液体Ｂをそれぞれ供給し、同時に、加工電極１７３と給電電極１７４との間に、加工電極１７３を陰極、給電電極１７４を陽極とした電圧を加工用電源１７８から印加し、これによって、電解加工を行う。
【０１０６】
この時、カチオン交換体１７１ａにあっては、この内部に加工中に取り込まれた被加工物の溶解イオンＭ＋等のイオンが加工電極（陰極）１７３側に向かって移動して隔壁１７２を通過し、この隔壁１７２を通過したイオンＭ＋は、隔壁１７２と加工電極１７３との間に供給される排出用液体Ａの流れで系外に排出され、これによって、カチオン交換体１７１ａが再生される。この隔壁１７２として、カチオン交換体を使用することで、カチオン交換体１７１ａから出たイオンＭ＋のみを隔壁（カチオン交換体）１７２を透過させることができる。一方、アニオン交換体１７１ｂにあっては、この内部のイオンＸ−が、給電電極（陽極）１７４側に向かって移動して隔壁１７２を通過し、この隔壁１７２を通過したイオンＸ−は、隔壁１７２と給電電極１７４との間に供給される排出用液体Ａの流れで系外に排出され、これによって、アニオン交換体１７１ｂが再生される。この隔壁１７２として、アニオン交換体を使用することで、アニオン交換体１７１ｂから出たイオンＸ−のみを隔壁（アニオン交換体）１７２を透過させることができる。
【０１０７】
ここで、加工用液体としては、超純水又は純水等の電気伝導度の低い液体を用いることが好ましく、これにより電解加工の効率を上げることができる。又、隔壁１７２と加工電極１７３又は給電電極１７４との間を流れる排出液としては、電気伝導度が高い液体（電解液）を供給するようにすることが好ましい。ここで、電解液としては、例えば、ＮａＣｌやＮａ２ＳＯ４等の中性塩、ＨＣｌやＨ２ＳＯ４等の酸、更には、アンモニア等のアルカリが使用でき、被加工物の特性によって、適宜選択して使用すればよい。これにより、イオン交換体の再生の効率を高めることができる。
【０１０８】
なお、電解加工部には、図１６に示すように、基板表面の電解加工の対象物である金属膜（銅膜２０６）の膜厚を検知するセンサ１６８を備えることが好ましい。金属膜の膜厚を検知するセンサ１６８としては、例えば投光素子と受光素子とを具備した光学式センサを用いることができる。即ち、金属膜の表面に向けて投光素子から光を入射し、金属膜からの反射光を受光素子で受光するようにして、金属膜（銅膜２０６）の膜厚を検知することができる。この場合、投光素子から照射する光は、例えばレーザ光もしくはＬＥＤ光源によるものである。
【０１０９】
また、金属膜（銅膜２０６）の内部に渦電流を発生させ、この渦電流の大きさを検出する渦電流センサを近傍に配置することで、金属膜内部に発生する渦電流の大きさから膜厚を検知することができる。更に、電解加工の対象となる金属膜の近傍に温度センサを配置し、金属膜の電解研磨に伴う膜厚の変化により発熱量が変化することを利用して、この発熱量の変化から膜厚の変化を検知することも可能である。又、電解加工の対象となる金属膜の膜厚の変化により、ヘッド部又は電解加工部を回転駆動するモータに入力される電流が変化する。従って、この電流の変化から膜厚の変化を検知することも可能である。これらの金属膜の膜厚を検知する手段を備えることで、電解加工中における膜厚の状態を正確に把握することが可能となり、これにより精度の高い加工を行うことが可能となる。
【０１１０】
図２０は、基板処理ユニットの洗浄部の構成例を示す縦断面図である。図２０に示すように、この洗浄部２１７は、基板Ｗの周縁部に洗浄液を噴射して洗浄する複数の洗浄ノズル２１８と、洗浄後の基板Ｗを乾燥させるためのアーム状のエアブロア２１９とを備えている。これらの洗浄ノズル２１８は、図示しない洗浄液供給源に接続され、洗浄ノズル２１８から基板Ｗの下面に向けて洗浄液（例えば、純水）が噴射される。又、エアブロア２１９はエア供給路２２０を介して図示しない気体供給源に接続され、エアブロア２１９からは乾燥した気体（例えばＮ２ガス）が基板Ｗの下面に向けて噴射される。なお、エアブロア２１９は回転可能に構成されている。
【０１１１】
このような構成の洗浄部２１７においては、洗浄ノズル２１８から基板Ｗの下面に向けて洗浄液を噴射した後、基板保持部４８の回転速度を、例えば３００ｍｉｎ−１に上げ、水切りを行う。又、これと同時に、エアブロア２１９から基板Ｗにエアを吹き付けて乾燥させる。スピンドライの場合、通常２０００ｍｉｎ−１程度で基板を回転させる必要があるが、本実施形態のように、エアブローをすることでそれほどの回転速度を必要としない。
【０１１２】
又、基板処理ユニット内の基板処理部の構成は、上述したものに限られるものではない。例えば、図２１に示すように、揺動アーム４０が固定される支柱４２を中心として複数の基板処理部を設けてもよい。図２１に示す例では、支柱４２を中心として、めっき処理部２０、洗浄部２１０及び電解加工部３０が配置されており、支柱４２が回転することによって、ヘッド部４１がめっき処理部２０、洗浄部２１０及び電解加工部３０の間を移動できるようになっている。これにより、基板に対してめっき処理を行い、めっき後の基板を洗浄し、洗浄後の基板に電解加工を行い、電解加工後の基板に対して再びめっき処理を行うという基板処理を容易に実行することができる。ここで電解加工は、めっき後の基板と電極に取付けられたイオン交換体との間に電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体を供給して行い、これにより良好な電解加工性が得られる。そして、めっき処理、洗浄、電解加工、洗浄、めっき処理、…というプロセスを繰り返すことで、特に微細孔近傍における過度の凸部の形成を電解研磨により除去して、微細孔及び幅広トレンチが混在した基板に対して平坦性を保持しつつ銅膜をめっきにより埋め込むことができる。
【０１１３】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【０１１４】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、基板に対してめっき処理を行った後に、例えば電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体をめっき後の基板と電極との間に供給して電解加工を行うことにより、めっき処理により形成された基板の凸部（ｈｕｍｐ）を効果的に除去することができ、基板の平坦性を向上することができる。すなわち、例えば電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体は、電離が十分にされていないため、電気抵抗値の相違によりイオン交換体に接触又は近接する基板の凸部のみでイオンが電離され、これらのイオンが基板上の膜（凸部）に作用する。したがって、イオン交換体に接触又は近接した凸部を効果的に除去して基板の平坦性を向上させることができ、また、表面の平坦性に優れ、かつ薄膜化することで経済性の優れた金属膜を形成、あるいは平坦性に優れた埋め込み配線形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】銅配線基板の一製造例を工程順に示す図である。
【図２】従来の基板にめっき処理を施したときの問題点の説明に付する断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における基板処理装置の全体構成を示す平面図である。
【図４】図３の基板処理装置の内部に設置される基板処理ユニットを示す平面図である。
【図５】図４の正断面図である。
【図６】図４の側断面図である。
【図７】図４の基板処理ユニットの揺動アーム及びヘッド部の要部を示す縦断面図である。
【図８】図７の部分拡大図である。
【図９】図７のヘッド部の基板保持部の平面図である。
【図１０】図７のヘッド部の基板保持部の底面図である。
【図１１】図４の基板処理ユニットのめっき処理部を示す縦断面図である。
【図１２】図４の基板処理ユニットの電解加工部を示す縦断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態における基板処理ユニットを示す平面図である。
【図１４】図１３の正断面図である。
【図１５】図１３の基板処理ユニットのヘッド部及び電極部の要部を示す縦断面図である。
【図１６】図１５のヘッド部と電解加工部の電極部との関係を示す平面図である。
【図１７】本発明の基板処理方法における基板処理のプロセスフロー例を示す図である。
【図１８】めっき処理と電解研磨とを繰り返し行った例を示す各工程の断面図である。
【図１９】基板処理ユニットの変形例を示す図であり、イオン交換体の再生部を備え、電解加工部と再生部とに異なる種類の液体を流すようにした電解加工部を模式的に示す図である。
【図２０】基板処理ユニットにおける洗浄部の構成例を示す縦断面図である。
【図２１】本発明の実施形態の基板処理ユニットの変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
１ ハウジングユニット
２ ロード・アンロードユニット
３ ベベルエッチ・薬液洗浄・乾燥ユニット
４ 基板ステージ
５ 基板処理ユニット
６ 第１搬送ロボット
７ 第２搬送ロボット
１７ 洗浄ノズル
２０ めっき処理部
３０ 電解加工部
４０ 揺動アーム
４１ ヘッド部
４２ 支柱
４８ 基板保持部
６０ フランジ部
６１ 吸着プレート
６２ ガイドリング
６５ シールリング
７０ チャック機構
７４ 給電爪部材
７８ 給電部材
７９ 通電プレート
１００ 駆動装置
１０１ レール
１０２ 摺動ベース
１０３ 昇降ベース
１０４ 回動モータ
１０５ 揺動モータ
１０９ スライダサポート
１１０ スライダ
１２０ めっき槽
１２３ アノード
１２４ めっき液噴出口（めっき液供給部）
１２８ イオン交換体
１３０，１５１ 電極部
１３１，１５６ 中空スクロールモータ
１３２ 電極部材
１３４ 電極
１３５，１６３，１６４ イオン交換体
１３７ 純水供給ノズル
１５２ 揺動用モータ
１５３ 揺動軸
１５４ ボールネジ
１５５ 上下動用モータ
１６０ 加工電極
１６１ 給電電極
１６５ 流体供給口
１６８ センサ
１７０ａ，１７０ｂ イオン交換体の再生部
１７１ イオン交換体
１７２ 隔壁
１７３ 加工電極
１７４ 給電電極
１７５ 排出部
１７６ 排出液供給部
１７７ 電解加工液供給部
１７８ 加工用電源
２０１ 半導体基材
２０１ａ 導電層
２０２ 絶縁膜
２０３ コンタクトホール
２０５ バリア膜
２０６ 銅膜
２０７ シード層
２０８ 微細孔（穴）
２０９ 幅広トレンチ
２１０ 洗浄部
Claims (20)
- 基板を保持するヘッド部と、
基板に対して金属膜を電解めっきするめっき処理部と、
めっき後の基板表面を洗浄する洗浄部と、
洗浄後の基板と電極との間にイオン交換体を介在させ、かつ前記基板と前記電極との間に、液体の存在下で電圧を印加することにより前記基板上の少なくとも金属膜の電解除去加工を行う電解加工部とを備え、
前記ヘッド部は、前記基板を保持したまま、前記めっき処理部、前記洗浄部、及び前記電解加工部間を移動可能に構成されていることを特徴とする基板処理装置。 - 基板を保持するヘッド部と、
基板表面に金属膜を電解めっきするめっき処理部と、
めっき後の基板表面を洗浄する洗浄部と、
加工電極を備え、洗浄後の基板と該加工電極との間に、液体の存在下で電圧を印加して前記基板上の少なくとも金属膜の電解除去加工を行う電解加工部とを備え、
前記ヘッド部は、前記基板を保持したまま、前記めっき処理部、前記洗浄部、及び前記電解加工部間を移動可能に構成されていることを特徴とする基板処理装置。 - 前記洗浄部は、前記めっき処理部と前記電解加工部との間に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
- 前記洗浄部は、洗浄液噴射ノズルを備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記洗浄部は、洗浄後の前記基板を乾燥する乾燥機構を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記液体は、純水、超純水、電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体または電解液であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記めっき処理部におけるめっき処理と前記電解加工部における電解加工とを、少なくとも２回以上繰り返して行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記めっき処理部は、アノードと、該アノードと前記基板との間に配置されるイオン交換体と、該イオン交換体と前記基板との間にめっき液を供給するめっき液供給部とを備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記ヘッド部は、該ヘッド部の下面に前記基板を該基板の側方から保持して該基板に給電を行う開閉自在の給電爪部材を備えていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記給電爪部材は、前記ヘッド部の周方向に沿った等間隔に複数配置されていることを特徴とする請求項９に記載の基板処理装置。
- 前記給電爪部材は、前記基板上に形成される金属膜に対して貴なる金属から形成された給電部材を備えていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の基板処理装置。
- 前記電解加工部は、前記基板表面の金属膜の膜厚を検知するセンサを備えていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記めっき処理部及び前記電解加工処理部は、それぞれ個別に電源を有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
- 前記ヘッド部、前記めっき処理部、前記洗浄部及び前記電解加工部は、１つの処理ユニット内に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
- 前記処理ユニット内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部が備えられていることを特徴とする請求項１４に記載の基板処理装置。
- 前記電解加工部と前記めっき処理部は、共通の電源に接続されており、電源切換スイッチにより、電源の接続先を電解加工部とめっき加工部との間で切換可能であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
- 基板に対してめっき処理を行い、めっき後の前記基板を洗浄し、洗浄後の前記基板と電極との間にイオン交換体を介在させ、かつ前記基板と前記電極との間に電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体を供給して前記基板表面に対して除去加工である電解加工を行う基板処理方法であって、前記めっき処理と、前記洗浄処理と、前記電解加工処理とを少なくとも２回以上繰り返して行うことを特徴とする基板処理方法。
- 基板表面にめっきを行うめっき処理と、
めっき後の前記基板表面を洗浄する洗浄処理と、
洗浄後の前記基板と加工電極との間に、液体の存在下で電圧を印加して前記基板表面に電解加工を行う電解加工処理とを有し、
前記めっき処理、前記洗浄処理及び前記電解加工処理を少なくとも２回以上繰り返すことを特徴とする基板処理方法。 - 前記基板と前記加工電極との間にイオン交換体を介在させることを特徴とする請求項１８記載の基板処理方法。
- 前記液体は、純水、超純水、電気伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下の液体または電解液であることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の基板処理方法。
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