JP2005307274A

JP2005307274A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2005307274A
Application number: JP2004125920A
Authority: JP
Inventors: Koji Mishima; 浩二三島; Hiroyuki Kanda; 裕之神田; Seiji Katsuoka; 誠司勝岡
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2004-04-21
Filing date: 2004-04-21
Publication date: 2005-11-04

Abstract

【課題】装置のスループットを犠牲にすることなくめっき処理に加えて付加処理を行うことができ、また、低コストでアップグレードすることができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板処理装置は、基板Ｗに対してめっき処理を行うめっき処理装置２と、基板Ｗに対して付加処理を行う付加処理装置３とを備えている。めっき処理装置２は、基板Ｗに対してめっき処理を行い基板の表面に金属を成膜するめっきユニット２０と、基板Ｗを載置する基板載置台２４，２６と、めっき処理装置２内で基板Ｗを搬送する搬送装置２８とを備えている。付加処理装置３は、めっき処理装置２に連結されており、基板Ｗに対して付加処理を行う付加処理ユニット３０と、めっき処理装置２の基板載置台２６と付加処理ユニット３０との間で基板を搬送する搬送装置３２とを備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板に対してめっき処理を行うめっき装置を備えた基板処理装置に係り、特に半導体ウェハ、ガラス基板、インターポーザなどの電子用基板の表面にＬＳＩ配線や貫通プラグなどの配線をめっきにより形成するめっき装置を備えた基板処理装置に関するものである。

ＬＳＩなどの配線材料がアルミ系から銅系に移行するに伴い、配線形成方法も化学蒸着法（ＣＶＤ）や物理蒸着法（ＰＶＤ）のような乾式処理からめっき処理に変わりつつある。このようなめっき処理を行うめっき装置には新たな機能の付加がますます求められている。具体的には、めっき膜を加熱してグレイン（結晶粒）を成長させ安定化を促進するアニール機能、めっき後の表面段差を減少させるためのエッチング機能、めっき後の基板の表面を研削または研磨する機能、めっき膜の膜厚を測定または欠陥などを検出する検査機能などの付加処理が要望されている。特に、上述した付加処理のうち、めっき成膜直後のアニール処理は、銅めっき膜のグレインを一様に成長および安定化させ、グレインサイズの均一化とめっき膜比抵抗を下げるために幅広く行われるようになってきている。

図１は、従来のめっき装置を備えた基板処理装置の一例を示す。図１に示すように、この従来の基板処理装置においては、上述した付加処理装置としてのアニール装置８００がめっき装置８１０から独立して配置されている。図１に示すめっき装置８１０は、４台のめっきユニット８１２と、２台のエッチング・洗浄ユニット８１４と、基板載置台８１６と、モニタ機能を有する基板載置台８１８と、搬送装置８２０，８２２とを備えている。また、アニール装置８００は、アニールチャンバ８０２と、搬送装置８０４とを備えている。

このような従来の基板処理装置においては、めっき装置８１０とアニール装置８００との間の基板の搬送は、基板搬送容器８０６をめっき装置８１０とアニール装置８００との間で移動させることによりなされる。このため、めっき装置８１０とアニール装置８００との間での基板の待機時間を一定に管理することが難しい。この待機時間が変動すると、最終的に得られるグレインサイズが基板の面内でばらつき、めっき膜の均質性を阻害する要因になるおそれがある。また、このような基板処理装置においては、めっき装置８１０とは別にアニール装置８００が必要になる。

最近では、図２および図３に示すように、めっき装置とアニール装置とを一体化あるいはオンボード化することも行われている。図２に示す基板処理装置８３０は、装置の側面に接続されたアニールチャンバ８３２を備えており、このアニールチャンバ８３２への基板の搬送は搬送装置８２２により行われる。また、図３に示す基板処理装置８３４は、装置の内部のエッチング・洗浄ユニット８１４に隣接した位置にアニールチャンバ８３６を有しており、このアニールチャンバ８３２への基板の搬送は搬送装置８２２により行われる。

このような一体化された基板処理装置においては、図１に示す基板処理装置とは異なり、新たにアニール装置を設置する必要がないので生産設備のコストを軽減することが可能であり、また、一体化することでめっき処理とアニール処理との間の基板の待機時間を一定に管理できるので、めっき膜が室温放置下においても自然にグレイン成長することを避けることができる。

しかしながら、最近では、層間絶縁膜としてｌｏｗ−ｋ材と呼ばれる有機系多孔質材料が使われ始めており、これに伴い、上述した一体化によっても解決できない新たな技術的問題が発生している。ｌｏｗ−ｋ材は、加熱や電子線照射により分子間の結合がより強固になり、体積が収縮し（キュアされ）、めっき膜と下層との間の界面に応力集中が生じ、膜の信頼性を大幅に低下させる事例が認められている。

また、めっきによってＬＳＩ配線を製作する場合、配線サイズが６５ｎｍノード（線幅１００ｎｍ以下）からさらに微細化された場合、配線に加わる熱履歴（サーマルバジェット）が従来よりも低くなり、強制アニール後においてもグレインがさらに成長してしまう事例も認められている。この理由は、ｌｏｗ−ｋの熱伝導性が従来の絶縁膜材料よりも小さくなることが影響していると考えられる。

上述した問題を避けるためには、アニール処理の時間を長くせざるを得なくなり、めっき装置のスループットがアニール処理によって著しく下がってしまう。したがって、装置のスループットを大きく下げることなく、めっき処理に加えてアニール処理などの付加処理を行うことができる基板処理装置が要望されている。

また、めっき給電層（シード層）表面での自然酸化膜形成や有機汚染の問題が指摘されている。これらの問題は、めっき前工程からめっきまでの間の待機時間や基板の保管状態に依存するものである。

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、装置のスループットを犠牲にすることなくめっき処理に加えて付加処理を行うことができ、また、低コストでアップグレードすることができる基板処理装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、基板に対してめっき処理を行い基板の表面に金属を成膜するめっき処理装置と、基板に対して付加処理を行う付加処理装置とを備えた基板処理装置が提供される。上記めっき処理装置は、上記付加処理装置に搬送する基板を載置する基板載置台を備えている。上記付加処理装置は、基板に対して付加処理を行う付加処理ユニットと、上記めっき処理装置の基板載置台と上記付加処理ユニットとの間で基板を搬送する搬送装置とを備えている。

本発明の第２の態様によれば、基板に対してめっき処理を行うめっき処理装置と、上記、基板に対して付加処理を行う付加処理装置とを備えた基板処理装置が提供される。上記めっき処理装置は、基板に対してめっき処理を行い基板の表面に金属を成膜するめっきユニットと、上記めっき処理装置内で基板を搬送する第１の搬送装置と、上記付加処理装置に搬送する基板を載置する基板載置台とを備えている。上記付加処理装置は、上記めっき処理装置に隣接して配置されており、基板に対して付加処理を行う付加処理ユニットと、上記めっき処理装置の基板載置台と上記付加処理ユニットとの間で基板を搬送する第２の搬送装置とを備えている。

上記めっき処理装置と上記付加処理装置を互いに独立して配置することが好ましい。

上記付加処理ユニットは、基板を加熱するアニールユニット、基板を洗浄する洗浄ユニット、基板をエッチングするエッチングユニット、基板を研磨する研磨ユニット、または基板の表面に形成されためっき膜の膜厚を測定する膜厚測定ユニットなどにより構成することができる。

上記めっき処理装置は、微細な凹凸構造を有する基板の凹部に上記金属を充填するものであることが好ましい。また、凹部に充填する金属は、少なくとも銅、コバルト、ニッケル、金、またはすずのいずれかを含むことが好ましい。

本発明の第３の態様によれば、基板に対して主処理を行う主処理装置と、基板に対して付加処理を行う付加処理装置とを備えた基板処理装置が提供される。前記主処理装置は、前記付加処理装置に搬送する基板を載置する基板載置台を備えている。前記付加処理装置は、基板に対して付加処理を行う付加処理ユニットと、前記主処理装置の基板載置台と前記付加処理ユニットとの間で基板を搬送する搬送装置とを備えている。

本発明によれば、めっき処理装置と付加処理装置との間の基板の搬送は、付加処理装置の第２搬送装置により行われるため、装置のスループットを犠牲にすることなく、めっき処理に加えて付加処理を行うことができる。また、めっき処理装置と付加処理装置とを独立に備えているので、付加処理装置を必要に応じていつでも低コストでアップグレードすることが可能となる。例えば、アニール処理について言えば、付加処理装置としてのアニール処理部の部分のみをレトロフィットまたはアップグレードすることにより対応することができる。また、例えば、アニールユニットの加熱機構をホットプレート型からランプ式、誘導加熱式、赤外線式、電子線照射式などの別方式に切り替える場合、従来の基板処理装置では基板処理装置全体の改造が必要になるが、本発明によれば、アニール処理部のみを差し替えることにより対応可能であり、アップグレードのためのコストや手間が大幅に軽減される。

以下、本発明に係る基板処理装置の実施形態について図４から図１４を参照して詳細に説明する。なお、図４から図１４において、同一また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。

図４は、本発明の第１の実施形態における基板処理装置１を示す平面図である。基板処理装置１は、微細な凹凸構造を有する半導体ウェハなどの基板に対してめっき処理を行う矩形状のめっき処理装置２と、基板に対してアニール、エッチング、研磨などの付加処理を行う矩形状の付加処理装置３とを備えている。この付加処理装置３は、めっき処理装置２の長手方向端部に連結されている。

めっき処理装置２は、基板に対してめっき処理を行い基板の表面に金属を成膜する５台のめっきユニット２０と、めっき後の基板をエッチング、洗浄、乾燥する２台のエッチング・洗浄ユニット２２と、モニタ機能を有する基板載置台２４と、付加処理装置３に隣接して配置された基板載置台２６と、めっき処理装置２の長手方向に沿って走行可能な搬送装置２８とを備えている。搬送装置２８の片側には、基板載置台２４、２台のめっきユニット２０、１台のエッチング・洗浄ユニット２２、基板載置台２６が配置されており、この反対側には、３台のめっきユニット２０、１台のエッチング・洗浄ユニット２２が配置されている。

めっき処理装置２の長手方向の端部には、ＳＭＩＦ（Standard Manufacturing Interface）ポッドやＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）などの多数の基板を収納可能な基板搬送容器４が着脱自在に取り付けられる。搬送装置２８は、上述しためっきユニット２０、エッチング・洗浄ユニット２２、基板載置台２４，２６、基板搬送容器４の間で基板を搬送する。

図４に示すように、付加処理装置３は、基板に対してアニール、エッチング、研磨をはじめとする付加処理を行う付加処理ユニット３０と、めっき処理装置２の基板載置台２６と付加処理ユニット３０との間に配置された搬送装置３２とを備えている。この搬送装置３２は、めっき処理装置２の基板載置台２６と付加処理ユニット３０との間で基板を搬送する。

基板搬送容器４によりめっき処理装置２に導入された基板は、搬送装置２８によりめっきユニット２０に搬送され、ここでめっきされる。めっき後の基板は、搬送装置２８によりエッチング・洗浄ユニット２２に搬送され、ここで基板のエッジ（ベベル）部に付着しためっき膜のエッチングと基板の洗浄および乾燥が行われる。

めっき処理装置２での処理が完了した基板は、搬送装置２８により基板載置台２６に置かれ、付加処理装置３内の搬送装置３２により付加処理ユニット３０に導入される。付加処理ユニット３０では、基板に対してアニール、エッチング、研磨をはじめとする付加処理が行われる。付加処理が完了した基板は、搬送装置３２によりめっき処理装置２の基板載置台２６に戻される。基板載置台２６上の基板は、搬送装置２８により基板搬送容器４に戻される。なお、基板搬送容器４はめっき処理装置２だけではなく付加処理装置３にも設けてもよい。この場合には、付加処理が完了した基板は、搬送装置３２によって付加処理装置３に設けた基板搬送容器（図示せず）に直接戻される。

このように、本実施形態の基板処理装置によれば、多様化するめっき後の付加処理を低コストで行い、あるいはアップグレードすることができる。また、めっき前後の基板の待機時間やスループットに影響を与えることなく、基板処理装置を多機能化することが可能になる。

図５は、めっきユニット２０の主要部を示す概略図である。図５に示すように、めっきユニット２０は、水平方向に揺動自在な揺動アーム６００を備え、この揺動アーム６００の先端に電極ヘッド６０２が回転自在に支承されている。一方、電極ヘッド６０２の下方に位置して、表面（被めっき面）を上向きにして基板Ｗを保持する基板ステージ６０４が上下動自在に配置され、この基板ステージ６０４の上方には、該基板ステージ６０４の周縁部を囲繞するようにカソード部６０６が配置されている。

この例においては、電極ヘッド６０２として、その径が基板ステージ６０４の径よりわずかに小さい径を有するものを使用し、電極ヘッド６０２と基板ステージ６０４との相対位置を変化させることなく、基板ステージ６０４で保持した基板Ｗの表面（被めっき面）のほぼ全面にわたってめっきを行えるようにした例を示している。また、この例では、表面を上向きにして基板を保持してめっきを行うようにした、いわゆるフェースアップ方式を採用しためっきユニットに適用した例を示しているが、表面を下向きにして基板を保持してめっきを行うようにした、いわゆるフェースダウン方式を採用しためっきユニットや、基板を鉛直方向に配置してめっきを行うようにした、いわゆる縦置きタイプのめっきユニットにも本発明を適用することができる。

基板ステージ６０４の上面の周縁部には、内部に設けた真空通路６０４ａに連通するリング状の真空吸着溝６０４ｂが設けられ、この真空吸着溝６０４ｂを挟んだ内外の両側に、シールリング６０８，６１０が装着されている。これにより、基板ステージ６０４の上面に基板Ｗを載置し、真空通路６０４ａを介して真空吸着溝６０４ｂ内を真空吸引することで、基板Ｗをその周縁部を吸着して保持するようになっている。

揺動アーム６００は、図示しないサーボモータからなる上下動モータとボールねじを介して上下動し、図示しない旋回モータを介して、旋回（揺動）するようになっている。なお、モータの代わりに空気圧アクチュエータを使用してもよいことはもちろんである。

カソード部６０６は、例えば６分割されたカソード電極６１２と、このカソード電極６１２の上方を覆うように取付けた環状のシール材６１４とを有している。シール材６１４は、その内周縁部が内方に向け下方に傾斜し、かつ徐々に薄肉となって、内周端部が下方に垂下するように構成されている。これにより、基板ステージ６０４が上昇したときに、この基板ステージ６０４で保持した基板Ｗの周縁部にカソード電極６１２が押付けられて通電し、同時にシール材６１４の内周端部が基板Ｗの周縁部上面に圧接し、ここを水密的にシールして、基板の上面（被めっき面）に供給されためっき液が基板Ｗの端部から染み出すのを防止するとともに、めっき液がカソード電極６１２を汚染することを防止するようになっている。なお、この例では、カソード部６０６は、上下動不能で基板ステージ６０４と一体に回転するようになっているが、上下動自在で、下降した時にシール材６１４が基板Ｗの被めっき面に圧接するように構成してもよい。

電極ヘッド６０２は、ともに下方に開口した有底円筒状で、同心状に配置した回転ハウジング６２２と上下動ハウジング６２０とを有している。そして、回転ハウジング６２２は、揺動アーム６００の自由端に取付けた回転体６２４の下面に固着されて該回転体６２４と一体に回転するよう構成されている。一方、上下動ハウジング６２０は、その上部において、回転ハウジング６２２の内部に位置して該回転ハウジング６２２と一体に回転し、相対的に上下動するように構成されている。上下動ハウジング６２０は、下端開口部を多孔質体６２８で閉塞することで、内部に円板状のアノード６２６を配置し、内部に該アノード６２６を浸漬させるめっき液Ｑを導入するアノード室６３０を区画形成している。

この多孔質体６２８は、この例では、多孔質材を３層に積層した多層構造となっている。すなわち、多孔質体６２８は、主にめっき液を保持する役割を果たすめっき液含浸材６３２と、このめっき液含浸材６３２の下面に取付けられた多孔質パッド６３４から構成され、この多孔質パッド６３４は、基板Ｗに直接接触する下層パッド６３４ａと、この下層パッド６３４ａとめっき液含浸材６３２との間に介装される上層パッド６３４ｂから構成されている。そして、めっき液含浸材６３２と上層パッド６３４ｂは、上下動ハウジング６２０の内部に位置し、下層パッド６３４ａで上下動ハウジング６２０の下端開口部を閉塞するようになっている。このように、多孔質体６２８を多層構造とすることで、例えば基板Ｗと接触する多孔質パッド６３４（下層パッド６３４ａ）として、基板Ｗの被めっき面上の凹凸面を平坦化するのに十分な平坦性を有するものを使用することが可能となる。

この下層パッド６３４ａは、基板Ｗの表面（被めっき面）と接触する面（表面）の平担性がある程度高く、めっき液が通過できる微細貫通穴を有し、少なくとも接触面が絶縁物もしくは絶縁性の高い物質で形成されていることが必要である。この下層パッド６３４ａに要求される平担性は、例えば、最大粗さ（ＲＭＳ）が数十μｍ以下程度である。

また、下層パッド６３４ａに要求される微細貫通穴は、接触面での平坦性を保つために丸穴の貫通孔が好ましく、さらに、微細貫通穴の穴径や単位面積当たりの個数などは、めっきする膜質や配線パターンによって最適値が異なるが、両者とも小さい方が凹部内におけるめっき成長の選択性を向上させる上で好ましい。具体的な、微細貫通穴の穴径や単位面積当たりの個数としては、例えば、穴径３０μｍ以下、好ましくは５〜２０μｍの微小貫通孔が、気孔率で５０％以下の状態で存在すればよい。さらに、下層パッド６３４ａは、ある程度の固さであることが好ましく、例えば、その引張り強度が５〜１００ｋｇ／ｃｍ²、曲げ弾性強度が２００〜１００００ｋｇ／ｃｍ²程度であればよい。

この下層パッド６３４ａは、さらに親水性の材料であることが好ましく、例えば以下に示す材料に対し親水化処理されたもの、または以下に示す材料に対する親水基を重合させたものが用いられる。このような材料の例としては、多孔ポリエチレン（ＰＥ）、多孔ポリプロピレン（ＰＰ）、多孔ポリアミド、多孔ポリカーボネートまたは多孔ポリイミドなどが挙げられる。このうち、多孔ＰＥ、多孔ＰＰ、多孔ポリアミド等は、超高分子のＰＥ、ＰＰ、ポリアミド等の細かい粉を原料とし、これを押し固め、焼結成形することにより調製したものであり、フルダスＳ（三菱樹脂（株）製）、サンファインＵＦ、サンファインＡＱ（ともに旭化成（株）製）、Ｓｐａｃｙ（スペイシーケミカル社製）等の商品名で市販されている。また、多孔ポリカーボネートは、例えば、ポリカーボネートフィルムにアクセラレーターで加速した高エネルギーの重金属（銅等）を貫通させ、これにより生成する直線上のトラック（軌跡）を選択的にエッチングすることにより調製されるものである。この下層パッド６３４ａは、基板Ｗの表面と接触する面（表面）を圧縮加工、機械加工等により平坦化加工したものであってもよく、これにより、微小溝でのより高い優先析出が期待できる。

一方、めっき液含浸材６３２は、アルミナ、ＳｉＣ、ムライト、ジルコニア、チタニア、コージライト等の多孔質セラミックスまたはポリプロピレンやポリエチレンの焼結体等の硬質多孔質体、あるいはこれらの複合体、さらには織布や不織布で構成される。例えば、アルミナ系セラミックスにあっては、ポア径３０〜２００μｍ、ＳｉＣにあっては、ポア径３０μｍ以下、気孔率２０〜９５％、厚み１〜２０ｍｍ、好ましくは５〜２０ｍｍ、さらに好ましくは８〜１５ｍｍ程度のものが使用される。この例では、例えば気孔率３０％、平均ポア径１００μｍでアルミナ製の多孔質セラミックス板から構成されている。そして、この内部にめっき液を含有させることで、つまり多孔質セラミックス板自体は絶縁体であるが、この内部にめっき液を複雑に入り込ませ、厚さ方向にかなり長い経路を辿らせることで、めっき液の電気伝導率より小さい電気伝導率を有するように構成されている。

このようにめっき液含浸材６３２をアノード室６３０内に配し、このめっき液含浸材６３２によって大きな抵抗を発生させることで、銅層（めっき膜）の抵抗の影響を無視できる程度にし、基板Ｗの表面の電気抵抗による電流密度の面内差を小さくして、めっき膜の面内均一性を向上させることができる。

電極ヘッド６０２には、基板ステージ６０４で保持した基板Ｗの表面（被めっき面）に下層パッド６３４ａを任意の圧力で押圧する、この例ではエアバッグ６４０からなる押圧機構が備えられている。つまり、この例では、回転ハウジング６２２の天井壁の下面と上下動ハウジング６２０の天井壁の上面との間に、リング状のエアバッグ（押圧機構）６４０が配置され、このエアバッグ６４０は、加圧流体導入管６４２を介して、加圧流体供給源（図示せず）に接続されている。

揺動アーム６００を所定の位置（プロセス位置）に上下動できないように固定した状態で、エアバッグ６４０の内部を圧力Ｐで加圧することで、基板ステージ６０４で保持した基板Ｗの表面（被めっき面）に下層パッド６３４ａを任意の圧力でより均一に押圧し、上記圧力Ｐを大気圧に戻すことで、下層パッド６３４ａの押圧を解くことができる。

上下動ハウジング６２０には、この内部にめっき液を導入するめっき液導入管６４４と、加圧流体を導入する加圧流体導入管（図示せず）が取付けられており、アノード６２６の内部には、多数の細孔６２６ａが設けられている。これにより、めっき液Ｑは、めっき液導入管６４４からアノード室６３０内に導入され、アノード室６３０の内部を加圧することで、アノード６２６の細孔６２６ａ内を通過してめっき液含浸材６３２の上面に達し、この内部から多孔質パッド６３４（上層パッド６３４ｂおよび下層パッド６３４ａ）の内部を通過して、基板ステージ６０４で保持した基板Ｗの上面に達する。

なお、アノード室６３０の内部は、化学反応により発生するガスも含むため、圧力が変化することがある。このため、アノード室６３０内の圧力は、プロセス中のフィードバック制御によりある設定値にコントロールされるようになっている。

ここで、アノード６２６は、例えば、銅めっきを行う場合にあっては、スライムの生成を抑制するため、含有量が０．０３〜０．０５％のリンを含む銅（含リン銅）で構成されているが、白金、チタン等の不溶解性金属あるいは金属上に白金等をめっきした不溶解性電極であってもよく、交換等が不要なことから、不溶解性金属あるいは不溶解性電極であることが好ましい。さらに、めっき液の流通のしやすさ等から、網状であってもよい。

カソード電極６１２はめっき電源６５０の陰極に、アノード６２６はめっき電源６５０の陽極にそれぞれ電気的に接続される。

次に、このめっきユニットでめっきを行う時の操作について説明する。まず、基板ステージ６０４の上面に基板Ｗを吸着保持した状態で、基板ステージ６０４を上昇させて、基板Ｗの周縁部をカソード電極６１２に接触させて通電可能な状態となし、さらに、基板Ｗの周縁部上面にシール材６１４を圧接させ、基板Ｗの周縁部を水密的にシールする。

一方、電極ヘッド６０２にあっては、アイドリングを行ってめっき液の置換および泡抜き等を行っている位置（アイドリング位置）から、めっき液Ｑを内部に保持した状態で、所定の位置（プロセス位置）に位置させる。すなわち、揺動アーム６００を一旦上昇させ、さらに旋回させることで、電極ヘッド６０２を基板ステージ６０４の直上方位置に位置させ、しかる後、下降させて所定の位置（プロセス位置）に達した時に停止させる。そして、アノード室６３０内を加圧して、電極ヘッド６０２で保持しためっき液Ｑを多孔質パッド６３４の下面から吐出させる。次に、エアバッグ６４０内に加圧空気を導入して、下層パッド６３４ａを下方に押付けて、基板ステージ６０４で保持した基板Ｗの上面（被めっき面）に下層パッド６３４ａを所定の圧力で接触させる。

この下層パッド６３４ａを基板Ｗの表面に接触させた状態で、下層パッド６３４ａを、例えば毎秒１回転の速度で２回転させ基板Ｗの表面に擦り付けて、下層パッド６３４ａの回転を停止させる。なお、下層パッド６３４ａを固定しておいて、基板Ｗの方を回転させるようにしてもよいことはもちろんである。そして、下層パッド６３４ａの回転を停止させた後、好ましくは、２秒以内にカソード電極６１２をめっき電源６５０の陰極に、アノード６２６をめっき電源６５０の陽極にそれぞれ接続し、これによって、基板Ｗの被めっき面へのめっきを開始する。

そして、所定時間めっきを継続した後、カソード電極６１２およびアノード６２６のめっき電源６５０との接続を解くとともに、アノード室６３０内を大気圧に戻し、さらにエアバッグ６４０内を大気圧に戻して、下層パッド６３４ａの基板Ｗへの押圧を解く。そして、電極ヘッド６０２を上昇させる。

上記操作を、必要に応じて所定回数繰返し、基板Ｗの表面（被めっき面）に、配線用の微細凹部を埋めるのに十分な膜厚の銅層（めっき膜）を成膜したのち、電極ヘッド６０２を旋回させて元の位置（アイドリング位置）に戻す。なお、本実施形態では、基板の凹部に銅を充填する例について説明したが、コバルト、ニッケル、金やすずを凹部に充填することとしてもよい。

次に、付加処理ユニット３０として基板を加熱するアニールユニットを設けた場合の例について説明する。図６は、付加処理ユニットとしてのアニールユニット３０ａを示す概略図である。このアニールユニット３０ａは、図６に示すように、複数のアニールチャンバ７００を積層して構成されている。積層するアニールチャンバ７００の数は、要求されるスループットやプロセス時間などから最適化された数とされる。

各アニールチャンバ７００は、基板を加熱する加熱室７０２と、基板を冷却する冷却室７０４とを備えている。冷却室７０４にはシャッタ７０６，７０８が設けられている。加熱室７０２には、例えば４００℃に基板を加熱するホットプレート７１０と、ホットプレート７１０の内部を貫通して上下方向に延び、上端に基板を載置保持する複数の昇降ピン７１２とが配置されている。冷却室７０４には、例えば冷却水を流して基板を冷却するクールプレート７１４と、クールプレート７１４の内部を貫通して上下方向に延び、上端に基板を載置保持する複数の昇降ピン７１６とが配置されている。

基板は、シャッタ７０６，７０８を通じて加熱室７０２の内部に搬入され、加熱室７０２内の昇降ピン７１２により保持される。そして、昇降ピン７１２を、基板とホットプレート７１０との間の距離が例えば０．１〜１．０ｍｍ程度となるまで下降させる。この状態で、ホットプレート７１０を介して基板を例えば４００℃となるように加熱する。このとき、加熱室７０２内に酸化防止用のガスを導入して基板の酸化を防止しつつ、基板をアニールする。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℃の範囲で選択される。

アニール終了後、基板は、冷却室７０４に移動され、冷却室７０４内の昇降ピン７１６により保持される。そして、昇降ピン７１６を、基板とクールプレート７１４との間の距離が例えば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７１４内に冷却水を導入することで、基板の温度が１００℃以下となるまで、例えば１０〜６０秒程度、基板を冷却する。冷却終了後の基板は、付加処理装置３の搬送装置３２により搬送され、基板搬送容器４に戻される。

次に、付加処理ユニット３０として基板をエッチングおよび洗浄するエッチング・洗浄ユニットを設けた場合の例について説明する。図７は、付加処理ユニットとしてのエッチング・洗浄ユニット３０ｂを示す概略図である。このエッチング・洗浄ユニット３０ｂは、図７に示すように、基板Ｗを水平に保持して高速回転させる基板ステージ７２０と、基板ステージ７２０を回転させるモータ７２２と、基板ステージ７２０を取り囲む防水カバー７２４とを備えている。

このような構成において、基板Ｗの上下面に向かって超純水７２６、窒素または乾燥空気７２８、エッチング薬液または前処理薬液７３０が噴射される。これにより、基板Ｗの前処理、洗浄、エッチングを行うことができる。例えば、基板Ｗの外周部の余分な金属のエッチングや基板Ｗの表面のめっき段差の軽減を目的とするエッチングもできる。また、エッチング・洗浄後は、基板ステージ７２０を高速回転させることにより基板Ｗの乾燥を行うことができる。あるいは、リンサドライヤやドライガスを使用するスピン乾燥機などを用いることもできる。

次に、付加処理ユニット３０として基板を研磨する研磨ユニットを設けた場合の例について説明する。図８は、付加処理ユニットとしての研磨ユニット３０ｃを示す概略図である。この研磨ユニット３０ｃは、図８に示すように、研磨パッド（または固定砥粒）７４０を上面に有する研磨テーブル７４２と、基板Ｗを保持して研磨テーブル７４２に押圧するトップリング７４４とを備えている。

研磨テーブル７４２は、その下方に配置されたスクロールモータ７４６に連結されており、並進回転運動を行うようになっている。また、トップリング７４４は、トップリングシャフト７４８を介して回転モータ７５０に連結されており、トップリングシャフト７４８を中心として回転するようになっている。

このような構成において、研磨パッド７４０の表面に研磨液（例えばスラリ７５２や超純水７５４）を供給しつつ、トップリング７４４により基板Ｗを研磨テーブル７４２に押圧して、基板Ｗの表面を平坦かつ鏡面状に研磨している。なお、このような化学機械研磨に限らず、固定砥粒による高速研削、電解エッチングによる粗研磨、通常の研削など、めっき後の基板の表面の段差を軽減するための処理を行うこともできる。

次に、付加処理ユニット３０として基板の表面に形成されためっき膜の膜厚等を測定する検査ユニットを設けた場合の例について説明する。図９は、付加処理ユニットとしての検査ユニット３０ｄを示す概略図である。この検査ユニット３０ｄは、図９に示すように、基板Ｗの被めっき面を上向きにして基板Ｗを保持して水平面内で移動させるＸ−Ｙステージ７６０と、Ｘ−Ｙステージ７６０上の基板Ｗを検査するセンサ７６２とを備えている。

基板ＷはＸ−Ｙステージ７６０にチャックされ、基板Ｗの被めっき面にセンサ７６２を近接させて、Ｘ−Ｙステージ７６０を水平面内で移動させて、基板Ｗの表面を局所的に精査することができる。センサ７６２としては、膜厚センサ、パーティクルカウンタ、表面粗さセンサ、反射率センサ、画像認識センサなどを用いることができ、めっき膜、下地膜、または自然酸化膜の膜厚、表面汚染、めっき膜の反射率、表面粗さ、凹凸などをセンサ７６２で検出することができる。また、基板Ｗ上に形成された配線中の欠陥、例えば金属欠落やピットを特定エリアの画像変化や散乱強度の相対比較により検出することもできる。

図１０は、本発明の第２の実施形態における基板処理装置１０１を示す平面図である。この基板処理装置１０１は、第１の実施形態における基板処理装置１と同様に、矩形状のめっき処理装置１０２を備えている。このめっき処理装置１０２は、第１の実施形態におけるめっき処理装置２の構成に加えて、前処理ユニット１２１を備えている。その他の点は、上述の第１の実施形態と同様である。

図１１は、本発明の第３の実施形態における基板処理装置２０１を示す平面図である。この基板処理装置２０１は、第１の実施形態における基板処理装置１と同様に、矩形状のめっき処理装置２０２を備えている。このめっき処理装置２０２は、４台のめっきユニット２０と、２台のエッチング・洗浄ユニット２２と、モニタ機能を有する基板載置台２２４と、前処理ユニット１２１と、めっき処理装置２０２の長手方向に沿って走行可能な搬送装置２８と、基板搬送容器４との間で基板を受け渡しする搬送装置２２３と、搬送装置２８と搬送装置２２３との間に配置された基板載置台２２５とを備えている。基板載置台２２４は付加処理装置３に隣接して配置され、付加処理装置３内の搬送装置３２は、この基板載置台２２４と付加処理ユニット３０との間で基板を搬送する。

図１２は、本発明の第４の実施形態における基板処理装置３０１を示す平面図である。この基板処理装置３０１は、矩形状のめっき処理装置３０２と、２つの付加処理装置３０３ａ，３０３ｂとを備えている。このめっき処理装置３０２は、４台のめっきユニット２０と、２台のエッチング・洗浄ユニット２２と、モニタ機能を有する基板載置台３２４と、めっき処理装置３０２の長手方向に沿って走行可能な搬送装置２８と、基板搬送容器４との間で基板を受け渡しする搬送装置２２３と、搬送装置２８と搬送装置２２３との間に配置された基板載置台２２５と、付加処理装置３０３ａに隣接して配置された基板載置台３２６ａと、付加処理装置３０３ｂに隣接して配置された基板載置台３２６ｂとを備えている。各付加処理装置３０３ａ，３０３ｂ内の搬送装置３２は、基板載置台３２６ａ，３２６ｂと付加処理ユニット３０との間でそれぞれ基板を搬送する。

図１３は、本発明の第５の実施形態における基板処理装置４０１を示す平面図である。この基板処理装置４０１は、凹部４０２ａを有する矩形状のめっき処理装置４０２と、この凹部４０２ａ内に配置された付加処理装置４０３とを備えている。このめっき処理装置４０２は、４台のめっきユニット２０と、２台のエッチング・洗浄ユニット２２と、モニタ機能を有する基板載置台４２４と、めっき処理装置４０２の長手方向に沿って走行可能な搬送装置２８と、基板搬送容器４との間で基板を受け渡しする搬送装置２２３と、搬送装置２８と搬送装置２２３との間に配置された基板載置台２２５とを備えている。基板載置台２２５は、付加処理装置４０３に隣接して配置され、付加処理装置４０３内の搬送装置３２は、この基板載置台２２５と付加処理ユニット３０との間で基板を搬送する。

図１４は、本発明の第６の実施形態における基板処理装置５０１を示す平面図である。この基板処理装置５０１は、めっき処理装置５０２と、めっき処理装置５０２の角部に配置された付加処理装置５０３とを備えている。このめっき処理装置５０２は、３台のめっきユニット２０と、２台のエッチング・洗浄ユニット２２と、付加処理装置５０３に隣接して配置された基板載置台５２６と、搬送装置５２８と、モニタ機能を有する基板載置台５２４と、基板搬送容器４との間で基板を受け渡しする搬送装置２２３と、めっき液などの薬液を管理する薬液管理部５２９とを備えている。図１４に示すように、搬送装置５２８は、めっきユニット２０、エッチング・洗浄ユニット２２、前処理ユニット１２１、基板載置台５２６の中心に配置されており、本実施形態のめっき処理装置５０２内のユニットは、クラスター状にレイアウトされている。また、付加処理装置５０３内の搬送装置３２は、基板載置台５２６と付加処理ユニット３０との間で基板を搬送する。

上述の実施形態では、めっき処理装置と付加処理装置とを備えた基板処理装置について説明したが、本発明はめっき処理装置と付加処理装置との組み合わせに限られるものではない。基板に対して主処理を行う主処理装置（例えば、ＣＭＰ装置や洗浄装置）と、基板に対して付加処理を行う付加処理装置との組み合わせに対しても本発明を適用することが可能である。

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。

従来の基板処理装置を示す平面図である。従来の基板処理装置を示す平面図である。従来の基板処理装置を示す平面図である。本発明の第１の実施形態における基板処理装置を示す平面図である。図４の基板処理装置のめっきユニットの主要部を示す概略図である。図４の基板処理装置の付加処理ユニットとしてのアニールユニットを示す概略図である。図４の基板処理装置の付加処理ユニットとしてのエッチング・洗浄ユニットを示す概略図である。図４の基板処理装置の付加処理ユニットとしての研磨ユニットを示す概略図である。図４の基板処理装置の付加処理ユニットとしての検査ユニットを示す概略図である。本発明の第２の実施形態における基板処理装置を示す平面図である。本発明の第３の実施形態における基板処理装置を示す平面図である。本発明の第４の実施形態における基板処理装置を示す平面図である。本発明の第５の実施形態における基板処理装置を示す平面図である。本発明の第６の実施形態における基板処理装置を示す平面図である。

符号の説明

１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１基板処理装置
２，１０２，２０２，３０２，４０２，５０２めっき処理装置
３，３０３ａ，３０３ｂ，４０３，５０３付加処理装置
４基板搬送容器
２０めっきユニット
２２エッチング・洗浄ユニット
２４，２２４，３２４，４２４，５２４モニタ機能付基板載置台
２６，２２５，３２６ａ，３２６ｂ，５２６基板載置台
２８，３２，２２３，５２８搬送装置
３０付加処理ユニット
１２１前処理ユニット
５２９薬液管理部

Claims

基板に対してめっき処理を行い基板の表面に金属を成膜するめっき処理装置と、基板に対して付加処理を行う付加処理装置とを備えた基板処理装置において、
前記めっき処理装置は、前記付加処理装置に搬送する基板を載置する基板載置台を備え、
前記付加処理装置は、基板に対して付加処理を行う付加処理ユニットと、前記めっき処理装置の基板載置台と前記付加処理ユニットとの間で基板を搬送する搬送装置とを備えたことを特徴とする基板処理装置。
基板に対してめっき処理を行うめっき処理装置と、前記めっき処理装置に隣接して配置された、基板に対して付加処理を行う付加処理装置とを備えた基板処理装置において、
前記めっき処理装置は、
基板に対してめっき処理を行い基板の表面に金属を成膜するめっきユニットと、
前記めっき処理装置内で基板を搬送する第１の搬送装置と、
前記付加処理装置に搬送する基板を載置する基板載置台と、
を備え、
前記付加処理装置は、
基板に対して付加処理を行う付加処理ユニットと、
前記めっき処理装置の基板載置台と前記付加処理ユニットとの間で基板を搬送する第２の搬送装置と、
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
前記めっき処理装置と前記付加処理装置は、互いに独立して配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
前記付加処理ユニットは、基板を加熱するアニールユニットであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
前記付加処理ユニットは、基板を洗浄する洗浄ユニットであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
前記付加処理ユニットは、基板をエッチングするエッチングユニットであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
前記付加処理ユニットは、基板を研磨する研磨ユニットであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
前記付加処理ユニットは、基板の表面に形成されためっき膜の膜厚を測定する膜厚測定ユニットであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
前記めっき処理装置は、微細な凹凸構造を有する基板の凹部に前記金属を充填することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
前記金属は、少なくとも銅、コバルト、ニッケル、金、またはすずのいずれかを含むことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
基板に対して主処理を行う主処理装置と、基板に対して付加処理を行う付加処理装置とを備えた基板処理装置において、
前記主処理装置は、前記付加処理装置に搬送する基板を載置する基板載置台を備え、
前記付加処理装置は、基板に対して付加処理を行う付加処理ユニットと、前記主処理装置の基板載置台と前記付加処理ユニットとの間で基板を搬送する搬送装置とを備えたことを特徴とする基板処理装置。