JP2008013851A - 回転保持装置及び半導体基板処理装置 - Google Patents

回転保持装置及び半導体基板処理装置 Download PDF

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Abstract

【課題】装置のイニシャルコスト、ランニングコストを低くでき、広い設置スペースを必要とせず、短い処理時間で銅又は銅合金による回路配線を形成でき、且つクロスコンタミネーションの原因となるエッジ・ベベル部に銅膜が残ることのない半導体基板処理装置を提供する。
【解決手段】回転軸線を中心に回転する回転部材と、回転部材の前記回転軸線を中心とした同一円周方向に沿って配置され該回転部材の回転に伴って公転する保持部材とを有し、保持部材は、該保持部材の軸心を中心に回動するように構成された回転保持装置で保持した半導体基板を洗浄する洗浄ユニットを有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、半導体ウエハ等の円板状部材（被回転体）を保持し回転させるための回転保持装置及び半導体基板処理装置に関するものである。
例えば、半導体ウエハは、その表面への銅めっき処理やＣＭＰ（化学的機械的研磨）処理の後に、洗浄処理が行われる。この洗浄装置は、通常、半導体ウエハを回転保持装置により水平に保持しながら回転させ、その上面の中心寄りに洗浄液を供給し、この洗浄液を遠心力によって半導体ウエハの上面の上を半径方向に拡散させることにより行う。
回転保持装置における半導体ウエハを保持する手段としては、半導体ウエハの周縁に複数の保持部材を係合させて行うのが一般的である。
しかし、このような回転保持装置においては、半導体ウエハを保持回転する間、保持部材は半導体ウエハの周縁の一定個所だけに係合するため、その係合個所には、上記洗浄液が十分に行き渡らず、適正な洗浄処理ができない虞があった。
これに対して、例えば３個の保持部材からなる保持部材の組を２組用意し、回転保持装置の回転に応じて、それぞれ別の組の保持部材により保持するようにし、すなわち、半導体ウエハを保持する保持部材の切替えを行うことにより、上記の如き問題を解消する試みがなされている。しかし、そのような方法では、半導体ウエハを保持する保持部材の数が少ないため、保持力が弱くなり半導体ウエハのスリップを生じ、保持部材が摩耗されてパーティクルが生じ、半導体ウエハの汚染につながる虞があった。
半導体基板上に配線回路を形成するための材料としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金が一般に用いられているが、半導体デバイスの集積度の向上に伴い、より導電率の高い材料を配線材料に採用することが要求されている。このため、回路パターン溝及び／又は穴が形成された半導体基板面にめっき処理を施して、該回路パターン溝及び／又は穴にＣｕ（銅）又はその合金を充填し、該充填した部分を除いて該Ｃｕ又はその合金を除去し、回路配線を形成する方法が提案されている。
上記回路配線を形成する方法を図１（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。半導体基板Ｗには、図１（ａ）に示すように、半導体素子が形成された半導体基体１０１上に導電層１０１ａが形成され、該導電層１０１ａの上にＳｉＯ２からなる絶縁膜１０２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１０３と配線用の溝１０４が形成され、その上にＴｉＮ等からなるバリア層１０５、更にその上に電解めっきの給電層としてシード層１０７が形成されている。
そして、図１（ｂ）に示すように、半導体基板Ｗの表面にＣｕめっきを施すことで、半導体基体１０１のコンタクトホール１０３及び溝１０４内にＣｕを充填させると共に、絶縁膜１０２上にＣｕめっき膜１０６を堆積させる。その後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜１０２上のＣｕめっき膜１０６及びバリア層１０５を除去し、コンタクトホール１０３及び配線用の溝１０４に充填させたＣｕめっき膜１０６の表面と絶縁膜１０２の表面とを略同一平面にする。これにより、図１（ｃ）に示すようにＣｕめっき膜１０６からなる配線が形成される。
ここで、バリア層１０５は絶縁膜１０２のほぼ全面を覆うように形成され、シード層１０７はバリア層１０５のほぼ全面を覆うように形成されるため、図２に示すように、半導体基板Ｗのベベル（外周部）にシード層１０７である銅膜が存在したり、また図示しないが、半導体基板Ｗのベベルの内側のエッジ（外周部）に銅が成膜され研磨されずに残ることがある。
銅は、例えばアニール等の半導体製造工程において、絶縁膜１０２中に容易に拡散し、その絶縁性を劣化させたり、次に成膜する膜との接着性が損なわれ、そこから剥離する原因ともなり得るので、少なくとも成膜前に、基板から完全に除去することが要求されている。しかも、回路を形成した部分以外の基板の外周部に成膜または付着した銅は不要であるばかりではなく、その後の半導体基板Ｗの搬送、保管・処理の工程において、クロスコンタミネーションの原因ともなり得るので、銅の成膜工程やＣＭＰ工程直後に完全に除去する必要がある。ここで外周部とは、半導体基板Ｗのエッジ及びベベルを合わせた領域、若しくはエッジおよびベベルのいずれかの部分を云う。またエッジとは基板の外周端から５ｍｍ位の半導体基板Ｗの表裏面の部分を云い、ベベルとは半導体基板Ｗの側面部及び外周端から０．５ｍｍ以内の断面が曲線を有する部分を云う。
最近、銅配線用のＣｕめっきを行うめっき装置及び化学的機械的研磨を行うポリッシング装置において、それぞれ基板を乾燥状態で入れ乾燥状態で出す、所謂ドライイン・ドライアウトの構成が採用されている。装置の構成としては、それぞれの加工工程、例えばめっきや研磨を行った後に、洗浄ユニット及びスピン乾燥ユニットにより、パーティクルを除去し、乾燥した状態で半導体基板をそれぞれの装置から取り出すようにしている。このように、めっき装置及びポリッシング装置には、共通した工程が多く、本来連続した工程であるため、装置のイニシャルコスト、ランニングコストが高くなり、両装置を設置するための設置スペースを広く必要とし、長い処理時間を必要とするという問題があった。
現在、半導体デバイスの牽引役は、ワークステーションやパソコンなどからディジタル情報家電機器（ゲーム機、携帯電話機、ディジタルスチルカメラ、ＤＶＤ、カーナビゲーション機器、ディジタルビデオカメラ等）に変化しつつある。そこで、ＬＳＩ製造においても、パソコン等で使用されている汎用ＬＳＩからディジタル情報家電機器が要求されるシステムＬＳＩへの変化に対応していく必要がある。
これらのシステムＬＳＩは、汎用ＬＳＩに比べて、多品種、少量生産、生産台数の変動が大きく、製品寿命が短いという特徴がある。また、ディジタル情報家電機器の機器コストを抑えるためには、ＬＳＩの製造コストの削減は必須である。半導体製造工場においても、大規模ラインの発想から小規模ラインを多種類もつこと、および生産量より生産工期を最小にすることが求められる。これに対応して、今後の半導体デバイスの製造には機器メーカのニーズにすばやく対応し、なるべく速く生産ラインにのせることが要求され、また需要の変化も激しいため、フレキシブルに機能変更ができ、或いは装置の更新できることが要求される。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、装置のイニシャルコスト、ランニングコストを低くでき、広い設置スペースを必要とせず、短い処理時間で銅又は銅合金による回路配線を形成でき、且つクロスコンタミネーションの原因となるエッジ・ベベル部に銅膜が残ることのない半導体基板処理装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、ディジタル情報家電機器に使用されるシステムＬＳＩのように、多品種、少量生産、生産台数の変動が大きく、製品寿命が短いものを製造する小規模で且つフレキシブルに機能の変更、或いは装置の更新ができる、製造ラインに好適な半導体基板処理装置を提供することを目的とする。
更に、本発明は、例えば、半導体ウエハ等の被回転体を洗浄処理するときに、この洗浄処理に用いられる洗浄液等を被回転体の周縁の全ての部分に行き渡らせることができ、しかも被回転体を確実に保持して、パーティクルの発生を防止できるようにした回転保持装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の半導体基板処理装置は、表面に回路が形成された半導体基板を乾燥状態で搬出入する搬出入部と、搬入された半導体基板上に金属めっき膜を形成する金属めっき膜成膜ユニットと、前記半導体基板上の金属めっき膜の少なくとも一部を研磨する研磨ユニットと、回転軸線を中心に回転する回転部材と、前記回転部材の前記回転軸線を中心とした同一円周方向に沿って配置され該回転部材の回転に伴って公転する保持部材とを有し、前記保持部材は、該保持部材の軸心を中心に回動するように構成された回転保持装置で保持した半導体基板を洗浄する洗浄ユニットと、前記半導体基板を前記ユニット間で搬送する搬送機構を具備することを特徴とする。
半導体基板処理装置を上記のように構成することにより、表面に配線パターン用の溝及び／又は穴が形成され、その上にバリア層、給電シード層が形成された半導体基板に、金属めっき膜を施し、該金属めっき膜を研磨除去し、洗浄乾燥して回路配線を形成する処理が１つの装置で連続してできるから、それぞれの処理工程を別々の装置で行なう場合に比較し、全体がコンパクトになり、広い設置スペースを必要とせず、装置のイニシャルコスト、ランニングコストを低くでき、且つ短い処理時間で回路配線を形成できる。
本発明の他の半導体基板処理装置は、表面に回路が形成された半導体基板を乾燥状態で搬出入する搬出入部と、搬入された半導体基板上に金属めっき膜を形成する金属めっき膜成膜ユニットと、前記半導体基板をアニールするためのアニールユニットと、前記半導体基板上の金属めっき膜の少なくとも一部を研磨する研磨ユニットと、回転軸線を中心に回転する回転部材と、前記回転部材の前記回転軸線を中心とした同一円周方向に沿って配置され該回転部材の回転に伴って公転する保持部材とを有し、前記保持部材は、該保持部材の軸心を中心に回動するように構成された回転保持装置で保持した半導体基板を洗浄する洗浄ユニットと、前記半導体基板を前記ユニット間で搬送する搬送機構を具備することを特徴とする。
上記のようにアニールユニットを具備するので、金属めっき膜の接着力が安定し研磨時に剥離するという心配がなくなり、且つ電気特性がよくなる。
本発明は、前記半導体基板上に補強シード膜層を形成するための補強シード層成膜ユニットを具備することが好ましい。
本発明は、前記半導体基板上にシード膜層を形成するためのシード膜層成膜ユニットを具備することが好ましい。
本発明は、前記半導体基板上にバリア膜層を形成するためのバリア膜層成膜ユニットを具備することが好ましい。
本発明は、前記半導体基板上に蓋めっき膜層を形成するための蓋めっきユニットを具備することが好ましい。
上記のように蓋めっきユニットを具備することにより、金属めっき膜の上面にその酸化や変質を防ぐための蓋めっきを施すことができ、金属めっき膜の上面にその酸化や変質を防止することができる。
本発明は、前記半導体基板の周縁部に形成された金属めっき膜層、シード膜層およびバリア膜層の少なくとも一層をエッチング除去するベベルエッチングユニットを具備することが好ましい。
これにより、金属めっき膜を形成した後に、エッジ部及びベベル部分の金属めっき膜を除去し、さらに半導体基板上の金属めっき膜を研磨する工程を１つの装置で連続して行うことができる。
本発明は、前記半導体基板上に形成された膜の膜厚を測定する膜厚測定器及び膜の表面状態を検出する検出センサのいずれか１つ又は双方を有する膜厚測定ユニットを具備することが好ましい。
上記のように膜厚を測定することにより、所望のめっき膜厚を得るためのめっき時間、研磨時間やアニール時間を調整することができる。また、板表面状態検出用のセンサを設けることで、基板処理工程を停止・中断させることなく基板の金属膜厚等の基板表面状態を検出でき、高スループットを実現しつつ基板表面状態も検出することができる。
本発明は、前記各ユニットの入れ替えが自在であることが好ましい。
上記のように各ユニットの入れ替えを自在とすることで、半導体基板処理装置全体の機能更新が短時間に低コストで実現できる。
本発明の前記金属めっき膜成膜ユニットは、前記半導体基板を基板保持部で保持した状態で、めっき処理と洗浄処理を行うことが好ましい。
上記のように半導体基板を基板保持部で保持した状態で、めっき処理と洗浄処理を行うことにより、半導体基板を移動させることなく、めっき処理と洗浄処理を行うことができ、次の工程に汚染物質を持ち込まないようにすることができる。
本発明の更に他の半導体基板処理装置は、表面に回路が形成された半導体基板を乾燥状態で搬出入する搬出入部と、搬入された半導体基板上に金属めっき膜を形成する金属めっき膜成膜ユニットと、前記半導体基板をアニールするためのアニールユニットと、回転軸線を中心に回転する回転部材と、前記回転部材の前記回転軸線を中心とした同一円周方向に沿って配置され該回転部材の回転に伴って公転する保持部材とを有し、前記保持部材は、該保持部材の軸心を中心に回動するように構成された回転保持装置で保持した半導体基板の周縁部に形成された金属めっき膜層、シード膜層およびバリア膜層の少なくとも一層をエッチング除去するベベルエッチングユニットと、前記半導体基板を前記各ユニット間で搬送する搬送機構を具備することを特徴とする。
本発明の更に他の半導体基板処理装置は、室内をロードアンロードエリアと処理ユニットエリアに区分し、前記ロードアンロードエリア内に、カセットを収納したロードアンロード部と前記処理ユニットエリア内に配置した仮置き部との間で基板の搬送を行う第１ロボットを、前記処理ユニットエリア内に、前記仮置き部と該処理ユニットエリア内に配置した各種処理ユニットとの間で基板の搬送を行う第２ロボットを配置したことを特徴とする。
以下、本発明の実施の態様を図面に基づいて説明する。図３乃至図６は、本発明の実施の形態の回転保持装置を示すもので、この回転保持装置４０は、半導体ウエハ等の基板（被回転体）Ｗを保持するためのものであり、水平に設定されて、回転駆動軸４２によって回転される円板状の回転部材４４と、基板Ｗを回転部材４４上に保持するための複数の保持部材４６とを有している。この保持部材４６は、回転駆動軸４２を中心とする円に沿って所定間隔（図示の例では、６０°）をあけて回転部材４４の外周縁部分に設けられて、基板Ｗの周縁Ｗ’に係合することにより、該基板Ｗを水平に保持する。図３において、参照番号４７は、回転駆動軸４２とモータＭとを駆動連結するためのベルト駆動装置であり、Ｈは当該回転保持装置４０を収納するハウジングで、ノズルＮによって基板Ｗ上に供給される洗浄液等が周囲に飛散するのを防いで集め、排出管Ｄから排出するようになっている。
図５には、保持部材４６の詳細が示されている。すなわち、保持部材４６は、ほぼ円柱状の部材とされており、その上部先端近くに、環状溝のように形成された係合周面４８を有しており、該係合周面４８が基板Ｗの周縁Ｗ’と摩擦係合するようにされている。保持部材４６は、また、回転部材４４の外周縁部分に半径方向に延びるように形成されたスロット５０を垂直に貫通するようにされており、その下端は、回転部材４４の下に、同回転部材４４とともに回転されるように設定された保持板５２によって、当該保持部材４６の軸心を中心に回動可能に保持されている。すなわち、保持板５２は、垂直上方に延びる小径軸５４を有しており、一方、保持部材４６にはその下端から上方に向けて延びる孔５６が形成されており、該孔５６が小径軸５４に嵌合し、当該保持部材４６が、小径軸５４を中心に回動可能とされている。
また、保持部材４６の下端には、ウェイト５８が固定されて水平方向に延びており、回転部材４４が回転されて保持部材４６が当該回転部材４４の回転軸線（すなわち、回転駆動軸４２）を中心に回転（公転）されると、該ウェイト５８に遠心力が働き、それにより該保持部材４６が、その軸心の周りで回動（自転）するようになされている。図６に実線で示すウェイト５８の位置は、ホームポジションであり、図示しない弾性手段によって当該位置に押圧されており、所定の遠心力が加わると、ウェイト５８は、一点鎖線で示す位置に向けて矢印Ａの方向に動き、これに伴って、基板Ｗが矢印Ｂの方向に回動される。
保持板５２は、図示しないリンク機構等によって、上記スロット５０に沿って、回転部材４４の半径方向Ｃに向けて水平に移動可能になるように支持されており、当該保持板５２が基板Ｗの周縁Ｗ’に係合する係合保持位置（図５の位置）と、該係合保持位置よりも半径方向外側に位置し、基板Ｗの周縁Ｗ’から離れる離脱位置との間を移動可能としている。また、保持板５２は、ばね６０で回転部材４４の半径方向内側に向けて付勢されており、係合保持位置にある保持部材４６の係合周面４８が、ばね６０を介して弾性的に基板Ｗの周縁Ｗ’に係合するようにされている。
この回転保持装置４０によって、基板Ｗを保持回転させるには、先ず、保持部材４６をばね６０の付勢力に抗して回転部材４４の半径方向外側の離脱位置まで移動させる。この状態で基板Ｗを回転部材４４の上方位置に水平に設定し、上記保持部材４６を係合位置まで戻して、その係合周面４８を基板Ｗの周縁Ｗ’に係合させ、当該基板Ｗを弾性的に保持する。
回転部材４４が回転駆動され、保持部材４６が公転運動を行うと、ウェイト５８には遠心力が働く。回転部材４４の回転速度が低速の場合には、ウェイト５８に作用する遠心力は小さく、保持部材４６を上記ホームポジションに押圧しているばね圧によって、ウェイト５８は揺動されない状態に保持されるが、回転部材４４の回転速度が所定以上になると、ウェイト５８に作用する遠心力が同ばねの圧に抗して、ウェイト５８が揺動し、これによって、保持部材４６はその軸心を中心として回動（自転）する。上述の通り、保持部材４６は、基板Ｗの周縁Ｗ’と摩擦係合しているため、保持部材４６が回動することにより、基板Ｗが図６の矢印Ｂ方向に回動され、従って、基板Ｗの周縁Ｗ’の保持部材４６との係合位置は変わる。
図示の実施の形態においては、保持部材４６に該保持部材４６の軸心と偏心した位置に重心を持つウェイト５８を取付け、これにより、回転部材４４の回転に伴って、当該保持部材４６がその軸心を中心に回動（自転）するようにした例を示しているが、、保持部材４６の回動（自転）は、必ずしも、これに限られるものではなく、例えば、保持部材４６に何らかのリンク機構を接続しておき、このリンク機構を作動させることにより、保持部材４６を回動（自転）させるようにしてもよい。
本発明に係る回転保持装置は、上述の如き構成及び作用を有するものであり、例えば、半導体ウエハ等の基板（被回転体）を洗浄処理するときに、この回転保持装置によって被回転体を保持回転するようにすれば、当該洗浄処理中に、被回転体の保持部材との係合位置を変えることができるので、当該洗浄処理に用いられる洗浄液等を被回転体の周縁の全ての部分に行き渡らせることができ、従って、適正な処理が可能となる。
この保持装置は、全ての洗浄装置に適用できるが、特に半導体ウエハのベベルエッチ（エッジ及びベベル部のエッチング）を行うベベルエッチ装置に最適である。つまり、半導体ウエハのベベルエッチ装置に適用すると、半導体ウエハを確実に保持するとともに、半導体ウエハのエッジ（周縁Ｗ’）と保持部材との係合位置を変えることで、半導体ウエハのエッジやベベル部を残すことなくエッチングできる。
また、当該回転保持装置に設定された全ての保持部材により半導体ウエハ等の被回転体を保持するようにしたので、該被回転体を確実に保持することができ、従って、前述したパーティクルの発生も防止することができる。
図７は、本発明に係る半導体基板処理装置の平面構成を示す図である。本発明の半導体基板処理装置は、ロードアンロード部１、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２、第１ロボット３、第３洗浄ユニット４、反転機５、反転機６、第２洗浄ユニット７、第２ロボット８、第１洗浄ユニット９、第１ポリッシング装置１０及び第２ポリッシング装置１１を配置した構成である。第１ロボット３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器１２、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器１３が配置されている。
なお、このめっき前後膜厚測定器１２及び乾燥状態膜厚測定器１３、特に乾燥状態膜厚測定器１３は、後に詳述するように、第１ロボット３のハンドに設けてもよい。また、めっき前後膜厚測定器１２は、図示は省略するが、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２の半導体基板搬出入口に設け、搬入される半導体基板Ｗの膜厚と搬出される半導体基板Ｗの膜厚を測定するようにしてもよい。
第１ポリッシング装置（研磨ユニット）１０は、研磨テーブル１０−１、トップリング１０−２、トップリングヘッド１０−３、膜厚測定器１０−４、プッシャー１０−５を具備している。第２ポリッシング装置（研磨ユニット）１１は、研磨テーブル１１−１、トップリング１１−２、トップリングヘッド１１−３、膜厚測定器１１−４、プッシャー１１−５を具備している。
図１（ａ）に示すように、コンタクトホール１０３と配線用の溝１０４が形成され、その上にシード層１０７が形成された半導体基板Ｗを収容したカセット１−１をロードアンロード部１のロードポートに載置する。第１ロボット３は半導体基板Ｗをカセット１−１から取り出し、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２に搬入し、Ｃｕめっき膜１０６を形成する。その時、めっき前後膜厚測定器１２でシード層１０７の膜厚を測定する。Ｃｕめっき膜１０６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Ｃｕめっきを行って形成する。Ｃｕめっき膜１０６の形成後、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２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。なお、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２の構成例とその動作は後に詳述する。
第１ロボット３でＣｕめっき膜成膜ユニット２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器１２でＣｕめっき膜１０６の膜厚を測定する。測定方法は前記シード層１０７の測定と同じであるが、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Ｃｕめっき膜成膜ユニット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３が反転機５に半導体基板Ｗを渡し、該反転機５で反転させる（Ｃｕめっき膜１０６が形成された面が下になる）。第１ポリッシング装置１０、第２ポリッシング装置１１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、シリーズモード及びパラレルモードの研磨について説明する。
〔シリーズモード研磨〕
シリーズモード研磨は、１次研磨をポリッシング装置１０で行い、２次研磨をポリッシング装置１１で行う研磨である。第２ロボット８で反転機５上の半導体基板Ｗを取り上げ、ポリッシング装置１０のプッシャー１０−５上に半導体基板Ｗを載せる。トップリング１０−２はプッシャー１０−５上の該半導体基板Ｗを吸着し、図８に示すように、研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａに半導体基板ＷのＣｕめっき膜１０６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Ｃｕめっき膜１０６が研磨される。研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａ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１０−１ａと半導体基板Ｗの相対運動でＣｕめっき膜１０６が研磨される。
上記Ｃｕめっき膜１０６の研磨を行うための砥粒、若しくはスラリーノズル１０−６から噴出されるスラリーには、シリカ、アルミナ、セリア等が用いられ、酸化剤としては、過酸化水素等の主に酸性の材料でＣｕを酸化させる材料を用いる。研磨テーブル１０−１内には温度を所定の値に保つため、所定の温度に調温された液体を通すための調温流体配管２８が接続されている。スラリーの温度も所定の値に保つため、スラリーノズル１０−６には温度調整器１０−７が設けられている。また図示は省略するが、ドレッシング時の水等は、調温されている。このように、研磨テーブル１０−１の温度、スラリーの温度、ドレッシング時の水等の温度を所定の値に保つことにより、化学反応速度を一定に保っている。特に研磨テーブル１０−１には、熱伝導性のよいアルミナやＳｉＣ等のセラミックが用いられる。
１次研磨の終点の検知には、研磨テーブル１０−１に設けた渦電流式の膜厚測定器１０−８若しくは光学式の膜厚測定器１０−９を使用し、Ｃｕめっき膜１０６の膜厚測定、若しくはバリア層１０５の表面検知を行って、Ｃｕめっき膜１０６の膜厚が０又はバリア層１０５の表面を検知したら研磨の終点とする。
Ｃｕめっき膜１０６の研磨終了後、トップリング１０−２で半導体基板Ｗをプッシャー１０−５上に戻す。第２ロボット８は該半導体基板Ｗを取り上げ、第１洗浄ユニット９に入れる。この時プッシャー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、つきにくくすることもある。
図９は第１洗浄ユニット９を示す概略図であり、第１洗浄ユニット９では半導体基板Ｗの表面及び裏面をＰＶＡスポンジロール９−２，９−２でスクラブ洗浄する。ノズル９−４から噴出する洗浄水としては、純水が主であるが、界面活性剤やキレート剤若しくは両者を混合した後にｐＨ調整を行い、酸化銅のゼーター電位にあわせたものを使用してもよい。また、ノズル９−４には超音波振動素子９−３を設け、噴出する洗浄水に超音波振動を加えてもよい。なお、符号９−１は半導体基板Ｗを水平面内で回転させるための回転用コロである。
第１洗浄ユニット９において洗浄終了後、第２ロボット８で半導体基板Ｗを取り上げ、第２ポリッシング装置１１のプッシャー１１−５上に半導体基板Ｗを載せる。トップリング１１−２でプッシャー１１−５上の半導体基板Ｗを吸着し、該半導体基板Ｗのバリア層１０５を形成した面を研磨テーブル１１−１の研磨面に当接押圧して２次研磨を行う。なお、研磨テーブル１１−１及びトップリング１１−２等の構成は図８に示す構成と同一である。この２次研磨ではバリア層１０５が研磨される。但し、上記１次研磨で残ったＣｕ膜や酸化膜も研磨されるケースもある。
研磨テーブル１１−１の研磨面１１−１ａ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、該研磨面１１−１ａ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。
２次研磨の終点の検知は、主に図８に示す光学式の膜厚測定器１０−９を用いてバリア層１０５の膜厚を測定し、膜厚が０になったこと又はＳｉＯ２からなる絶縁膜１０２の表面検知で行う。また、研磨テーブル１１−１の近傍に設けた膜厚測定器１１−４に画像処理機能付きの膜厚測定器を用い、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。
２次研磨終了後、トップリング１１−２で半導体基板Ｗをプッシャー１１−５まで移動させる。プッシャー１１−５上の半導体基板Ｗは第２ロボット８で取り上げる。この時、プッシャー１１−５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。
第２ロボット８は、半導体基板Ｗを第２洗浄ユニット７に搬入し、洗浄を行う。第２洗浄ユニット７の構成も図９に示す第１洗浄ユニット９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、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９−２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９−５からＤＨＦ等の強い薬液を噴出し、拡散しているＣｕ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９−２によるスクラブ洗浄をする。
上記洗浄の終了後、半導体基板Ｗを第２ロボット８で取り上げ、反転機６に移し、該反転機６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３で取り上げ第３洗浄ユニット４に入れる。第３洗浄ユニット４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ｐＨ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。この第３洗浄ユニット４は、前記図３乃至図６に示す回転保持装置を備えたものである。
上記のように研磨テーブル１１−１の近傍に設けた膜厚測定器１１−４で膜厚を測定した場合は、そのままロードアンロード部１のアンロードポートに載置するカセットに収容する。
多層膜測定を行う場合は、乾燥状態での測定を行う必要があるので、一度、膜厚測定器１３に入れ、各膜厚の測定を行う。そこで半導体基板Ｗの加工記録として残したり、次の工程に持っていけるかどうかの判定を行う。また、研磨終点に達していない場合は、この後に加工する半導体基板Ｗにフィードバックを行ったり、何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に装置を停止する。
〔パラレルモード研磨〕
パラレルモード研磨は、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２でＣｕめっき膜１０６を形成した半導体基板Ｗをポリッシング装置１０，１１のそれぞれで並行して研磨する場合である。第２ロボット８で上記のように反転機５で反転させた半導体基板Ｗを取り上げ、プッシャー１０−５又は１１−５上に該半導体基板Ｗを載せる。トップリング１０−２又は１１−２は半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１０−１又は１１−１の研磨面に半導体基板ＷのＣｕめっき膜１０６形成面を当接押圧し、１次研磨を行う。研磨テーブル１０−１，１１−１の研磨面１０−１ａ，１１−１ａは上記と同様、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、該研磨面と半導体基板Ｗの相対運動で研磨される。
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、酸化剤としては、過酸化水素等の主に酸性の材料でＣｕを酸化させる材料を用いる。研磨テーブル１０−１及び１１−１やスラリー又はドレッシング時の水等は、上記と同様、調温され化学反応速度を一定に保っている。特に研磨テーブル１０−１及び１１−１は、熱伝導性のよいアルミナやＳｉＣ等のセラミックが用いられる。
研磨テーブル１０−１又は１１−１での研磨は複数のステップを経て行われる。第１ステップではＣｕめっき膜１０６を研磨する。この時の主目的は、Ｃｕめっき膜１０６の表面の段差の除去で、段差特性に優れたスラリーを用いる。例えば、１００μｍラインの当初の段差７００ｎｍを２０ｎｍ以下にできるものを用いる。このとき第２ステップとして半導体基板Ｗを押圧する押圧荷重を上記第１ステップの半分以下にし、段差特性をよくする研磨条件を付加する。第２ステップにおける終点検知には、Ｃｕめっき膜１０６を５００ｎｍ残す場合は図８に示す渦電流式測定機１０−８が用いられ、それ以下の場合やバリア層１０５の表面まで研磨する場合は、光学式膜厚測定器１０−９が用いられる。
Ｃｕめっき膜１０６及びシード層１０７のＣｕ層の研磨が終了した後にバリア層１０５の研磨を行うが、通常最初に用いたスラリーではバリア層１０５が研磨できない場合、組成を変更させる必要がある。よって第２ステップが終了した時点で研磨テーブル１０−１又は１１−１の研磨面上に残った、第１及び第２ステップで使用したスラリーを水ポリッシュ、ウォータージェット、純水と気体とを混合させたアトマイザー、ドレッサーにより除去し、次のステップに移る。
図１０は上記研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａを洗浄する洗浄機構の構成を示す図である。図示するように研磨テーブル１０−１の上方には、純水と窒素ガスを混合して噴射する混合噴射ノズル１０−１１ａ〜１０−１１ｄが複数個（図では４個）配置されている。各混合噴射ノズル１０−１１ａ〜１０−１１ｄには、窒素ガス供給源１４からレギュレータ１６で圧力調整された窒素ガスがエアオペレータバルブ１８を通して供給されると共に、純水供給源１５からレギュレータ１７で圧力を調整された純水がエアオペレータバルブ１９を通して供給される。
混合された気体と液体は、噴射ノズルによってそれぞれ液体及び／又は気体の圧力、温度、ノズル形状などのパラメータを変更することによって、供給する液体はノズル噴射によりそれぞれ、（１）液体微粒子化、（２）液体が凝固した微粒子固体化、（３）液体が蒸発して気体化（これら（１）、（２）、（３）をここでは霧状化又はアトマイズと呼ぶ）され、液体由来成分と気体成分の混合体が研磨テーブル１０−１の研磨面に向けて所定の方向性を有して噴射される。
研磨面１０−１ａとドレッサー１０−１０の相対運動により、研磨面１０−１ａを再生（ドレッシング）するとき、混合噴射ノズル１０−１１ａ〜１１−１１ｄから純水と窒素ガスの混合流体を研磨面１０−１ａに噴射して洗浄する。窒素ガスの圧力と純水の圧力は独立して設定できるようになっている。この例では純水ライン、窒素ラインともにマニュアル駆動のレギュレータを用いているが、外部信号に基づいて設定圧力を変更できるレギュレータをそれぞれ用いても良い。上記洗浄機構を用いて研磨面１０−１ａを洗浄した結果、５〜２０秒の洗浄を行なうことにより、上記第１研磨工程及び第２研磨工程で研磨面上に残ったスラリーを除去することができた。なお、図示は省略するが、研磨テーブル１１−１の研磨面１１−１ａを洗浄するために、図１０に示す構成と同一の洗浄機構が設けられている。
第３ステップのバリア層１０５の研磨のスラリーに用いられる砥粒は、上記Ｃｕめっき膜１０６の研磨の砥粒と同じものを使用することが望ましく、また薬液のｐＨ値も酸性側若しくはアルカリ側のどちらかによっており、研磨面上で混合物を作らないことが条件である。ここでは両方とも同じシリカの粒子を用いており、薬液のｐＨ値として両方ともアルカリのものと酸性のもののどちらもよい結果が得られた。
第３ステップにおける終点検知には、図８に示す光学式膜厚測定器１０−９を用い、主にＳｉＯ２酸化膜の膜厚やバリア層１０５の残りを検知し信号を送る。また、研磨テーブル１０−１及び１１−１の近傍に設けた画像処理機能付きの膜厚測定器１０−４又は１１−４に画像処理機能つきの膜厚測定器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、次の工程に移送できるか否かの判定を行う。第３ステップの研磨で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。
第３ステップの終了後、トップリング１０−２又は１１−２によって半導体基板Ｗをプッシャー１０−５又は１１−５まで移動させ、プッシャー１０−５又は１１−５上に載せる。プッシャー１０−５又は１１−５上の半導体基板Ｗは第２ロボット８で取り上げる。この時プッシャー１０−５又は１１−５上で薬液を半導体基板Ｗの表面及び裏面に噴出してパーティクルを除去したり、つきににくすることもある。
第２ロボット８は、半導体基板Ｗを第２洗浄ユニット７又は第１洗浄ユニット９に入れ洗浄を行う。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、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３−５からＤＨＦ等の強い薬液を噴出し、拡散しているＣｕ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。
上記洗浄の終了後、半導体基板Ｗを第２ロボット８で取り上げ、反転機６に移し、反転させる。該反転させた半導体基板Ｗを第１ロボット３で取り上げ第３洗浄ユニット４に入れる。第３洗浄ユニット４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、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公知のペンシル型スポンジで表面を洗浄してもよい。洗浄後スピンドライにより乾燥させ、その後第１ロボット３で半導体基板Ｗを取り上げる。
上記のように研磨テーブル１０−１又は１１−１の近傍に設けた膜厚測定器１０−４又は１１−４で膜厚を測定した場合は、そのままロードアンロード部１のアンロードポートに載置するカセット１−１に収容する。
多層膜測定を行う場合は、乾燥状態での測定を行う必要があるので、一度、膜厚測定器１３に入れ、各膜厚の測定を行う。そこで半導体基板Ｗの加工記録として残したり、次の工程に移送できるか否かの判定を行う。また、終点に達していない場合は、この後に加工する半導体基板Ｗにフィードバックを行ったり、何らかの異常で規定値を超えて研磨された場合は、不良を増やさないように次の研磨を行わないように装置を停止する。
図１１（ａ）〜（ｃ）は第１ロボット３と該ロボット３のハンドに設けた乾燥状態膜厚測定器１３の構成例を示す図である。図１１（ａ）は第１ロボットの外観を示す図であり、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）はそれぞれロボットハンドの平面図および断面図である。図示するように第１ロボット３は上下に二つのハンド３−１，３−１を有し、該ハンド３−１，３−１はそれぞれアーム３−２，３−２の先端に取り付けられ、旋回移動できるようになっている。そしてハンド３−１，３−１で半導体基板Ｗを掬い上げ（半導体基板Ｗを凹部に落し込む）、所定の場所に移送することができるようになっている。
ハンド３−１の半導体基板Ｗの落とし込み面には、乾燥状態膜厚測定器１３を構成するうず電流センサ１３ａが複数個（図では４個）設けられ、載置された半導体基板Ｗの膜厚を測定できるようになっている。
図１２乃至図１６はＣｕめっき膜成膜ユニット２の構成例を示す図である。図１２はＣｕめっき膜成膜ユニットの平面構成を示す図、図１３は図１２のＡ−Ａ断面図、図１４は基板保持部及びカソード部の拡大断面図、図１５は電極アーム部の断面図、図１６は、図１５に示す電極アーム部のハウジングを除いた状態の平面図である。Ｃｕめっき膜成膜ユニット２には、図１２に示すように、めっき処理及びその付帯処理を行う基板処理部２−１が設けられ、該基板処理部２−１に隣接して、めっき液を溜めるめっき液トレー２−２が配置されている。また、回転軸２−３を中心に揺動するアーム２−４の先端に保持され、基板処理部２−１とめっき液トレー２−２との間を揺動する電極部２−５を有する電極アーム部２−６が備えられている。
更に、基板処理部２−１の側方に位置して、プレコート・回収アーム２−７と、純水やイオン水等の薬液、更には気体等を半導体基板に向けて噴射する固定ノズル２−８が配置されている。ここでは、３個の固定ノズル２−８が配置され、その内の１個を純水供給用に用いている。基板処理部２−１は図１３及び図１４に示すように、めっき面を上にして半導体基板Ｗを保持する基板保持部２−９と、該基板保持部２−９の上方で該基板保持部２−９の周縁部を囲むように配置されたカソード部２−１０が備えられている。更に基板保持部２−９の周囲を囲んで処理中に用いる各種薬液の飛散を防止する有底略円筒状のカップ２−１１が、エアシリンダ２−１２を介して上下動自在に配置されている。
ここで、基板保持部２−９は、エアシリンダ２−１２によって、下方の基板受け渡し位置Ａと上方のめっき位置Ｂと、これらの中間の前処理・洗浄位置Ｃとの間を昇降するようになっている。また基板保持部２−９は、回転モータ２−１４及びベルト２−１５を介して任意の加速度及び速度で前記カソード部２−１０と一体に回転するように構成されている。この基板受け渡し位置Ａに対向して、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２のフレーム側面の第１ロボット３側には、基板搬出入口（図示せず）が設けられ、基板保持部２−９がめっき位置Ｂまで上昇したときに、基板保持部２−９で保持された半導体基板Ｗの周縁部に下記のカソード部２−１０のシール部材２−１６とカソード電極２−１７が当接するようになっている。一方、カップ２−１１は、その上端が前記基板搬出入口の下方に位置し、図１４の仮想線で示すように、上昇したときにカソード部２−１０の上方に達するようになっている。
基板保持部２−９がめっき位置Ｂまで上昇した時に、この基板保持部２−９で保持した半導体基板Ｗの周縁部にカソード電極２−１７が押付けられ半導体基板Ｗに通電される。これと同時にシール部材２−１６の内周端部が半導体基板Ｗの周縁上面に圧接し、ここを水密的にシールして、半導体基板Ｗの上面に供給されるめっき液が半導体基板Ｗの端部から染み出すのを防止すると共に、めっき液がカソード電極２−１７を汚染するのを防止している。
電極アーム部２−６の電極部２−５は、図１５及び図１６に示すように、揺動アーム２−４の自由端にハウジング２−１８と、該ハウジング２−１８の周囲を囲む中空の支持枠２−１９と、ハウジング２−１８と支持枠２−１９で周縁部を挟持して固定したアノード２−２０とを有している。アノード２−２０は、ハウジング２−１８の開口部を覆っており、ハウジング２−１８の内部には吸引室２−２１が形成されている。そして該吸引室２−２１にはめっき液を導入排出するめっき液導入管２−２８及びめっき液排出管（図示せず）が接続されている。さらにアノード２−２０には、その全面に亘って上下に連通する多数の通孔２−２０ｂが設けられている。
この例にあっては、アノード２−２０の下面に該アノード２−２０の全面を覆う保水性材料からなるめっき液含浸材２−２２を取付け、このめっき液含浸材２−２２にめっき液を含ませて、アノード２−２０の表面を湿潤させることで、ブラックフィルムの基板のめっき面への脱落を防止し、同時に基板のめっき面とアノード２−２０との間にめっき液を注入する際に、空気を外部に抜きやすくしている。このめっき液含浸材２−２２は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、テフロン（登録商標）、ポリビニルアルコール、ポリウレタン及びこれらの誘導体の少なくとも１つの材料からなる織布、不織布またはスポンジ状の構造体、あるいはポーラスセラミックスからなる。
めっき液含浸材２−２２のアノード２−２０への取付けは、次のように行っている。即ち、下端に頭部を有する多数の固定ピン２−２５を、この頭部をめっき液含浸材２−２２の内部に上方に脱出不能に収納し軸部をアノード２−２０の内部を貫通させて配置し、この固定ピン２−２５をＵ字状の板ばね２−２６を介して上方に付勢させることで、アノード２−２０の下面にめっき液含浸材２−２２を板ばね２−２６の弾性力を介して密着させて取付けている。このように構成することにより、めっきの進行に伴って、アノード２−２０の肉厚が徐々に薄くなっても、アノード２−２０の下面にめっき液含浸材２−２２を確実に密着させることができる。したがって、アノード２−２０の下面とめっき液含浸材２−２２との間に空気が混入してめっき不良の原因となることが防止される。
なお、アノードの上面側から、例えば径が２ｍｍ程度の円柱状のＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製のピンを、アノードを貫通させて配置し、アノード下面に現れた該ピンの先端面に接着剤を付けてめっき液含浸材と接着固定するようにしても良い。
アノード２−２０とめっき液含浸材２−２２は、接触させて使用することもできるが、アノード２−２０とめっき液含浸材２−２２との間に隙間を設け、この隙間にめっき液を保持させた状態でめっき処理することもできる。この隙間は２０ｍｍ以下の範囲から選ばれるが、好ましくは０．１〜１０ｍｍ、より好ましくは１〜７ｍｍの範囲から選ばれる。特に、アノード２−２０に溶解性アノードを用いた場合には、下からアノード２−２０が溶解していくので、アノード２−２０とめっき液含浸材２−２２の間隙は時間を経るにつれて大きくなり、０〜２０ｍｍ程度の隙間ができる。
そして、前記電極部２−５は、基板保持部２−９がめっき位置Ｂ（図１４参照）にある時に、基板保持部２−９で保持された基板Ｗとめっき液含浸材２−２２との隙間が、０．１〜１０ｍｍ程度、好ましくは０．３〜３ｍｍ、より好ましくは０．５〜１ｍｍ程度となるまで下降し、この状態で、めっき液供給管からめっき液を供給して、めっき液含浸材２−２２にめっき液を含ませながら、基板Ｗの上面（被めっき面）とアノード２−２０との間にめっき液を満たして、これによって、基板Ｗの被めっき面にめっきが施される。
基板受け渡し位置Ａにある基板保持部２−９にめっき処理前の半導体基板Ｗを第１ロボット３のハンド３−１（図１１（ａ）参照）で搬入し、該基板保持部２−９上に載置する。次にカップ２−１１を上昇させ、同時に基板保持部２−９を前処理・洗浄位置Ｃに上昇させる。この状態で退避位置にあったプレコート・回収アーム２−７を半導体基板Ｗの対峙位置へ移動させ、その先端に設けたプレコートノズルから、例えば界面活性剤からなるプレコート液を半導体基板Ｗの被めっき面に間欠的に吐出する。この時、基板保持部２−９は回転しているため、プレコート液は半導体基板Ｗの全面に行き渡る。次に、プレコート・回収アーム２−７を退避位置に戻し、基板保持部２−９の回転速度を増して、遠心力により半導体基板Ｗの被めっき面のプレコート液を振り切って乾燥させる。
続いて、電極アーム部２−６を水平方向に旋回させ、電極部２−５がめっき液トレー２−２上方からめっきを施す位置の上方に位置させ、この位置で電極２−５をカソード部２−１０に向かって下降させる。電極部２−５の下降が完了した時点で、アノード２−２０とカソード部２−１０にめっき電圧を印加し、めっき液を電極部２−５の内部に供給して、アノード２−２０を貫通しためっき液供給口よりめっき液含浸材２−２２にめっき液を供給する。この時、めっき液含浸材２−２２は半導体基板Ｗの被めっき面に接触せず、０．１〜１０ｍｍ程度、好ましくは０．３〜３ｍｍ、より好ましくは０．５〜１ｍｍ程度に接近した状態となっている。
めっき液の供給が続くと、めっき液含浸材２−２２から染み出したＣｕイオンを含んだめっき液が、めっき液含浸材２−２２と半導体基板Ｗの被めっき面との間の隙間に満たされ、半導体基板Ｗの被めっき面にＣｕめっきが施される。この時、基板保持部２−９を低速で回転させても良い。
めっき処理が完了すると、電極アーム部２−６を上昇させた後に旋回させてめっき液トレー２−２上方へ戻し、通常位置へ下降させる。次に、プレコート・回収アーム２−７を退避位置から半導体基板Ｗに対峙する位置へ移動させて下降させ、めっき液回収ノズル（図示せず）から半導体基板Ｗ上のめっき液の残部を回収する。このめっき液の残部の回収が終了した後、プレコート・回収アーム２−７を待避位置に戻し、半導体基板Ｗの中央部に純水を吐出し、同時に基板保持部２−９のスピードを増して回転させ半導体基板Ｗの表面のめっき液を純水に置換する。
上記リンス終了後、基板保持部２−９をめっき位置Ｂから処理・洗浄位置Ｃへ下降させ、純水用の固定ノズル２−８から純水を供給しつつ基板保持部２−９及びカソード部２−１０を回転させて水洗を実施する。この時、カソード部２−１０に直接供給した純水、又は半導体基板Ｗの面から飛散した純水によってシール部材２−１６、カソード電極２−１７も半導体基板Ｗと同時に洗浄することができる。
水洗完了後に、固定ノズル２−８からの純水の供給を停止し、更に基板保持部２−９及びカソード部２−１０の回転スピードを増して、遠心力により半導体基板Ｗの表面の純水を振り切って乾燥させる。併せて、シール部材２−１６及びカソード電極２−１７も乾燥される。上記乾燥が終了すると基板保持部２−９及びカソード部２−１０の回転を停止させ、基板保持部２−９を基板受渡し位置Ａまで下降させる。
図１７及び図１８は、アノード２−２０とめっき液含浸材２−２２の他の例を示すものである。即ち、この例において、めっき液含浸材２−２２は、アルミナ，ＳｉＣ，ムライト，ジルコニア，チタニア，コーディエ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等の焼結体等の硬質の多孔質体、あるいはこれらの複合材料で構成されている。例えば、アルミナ系セラミックスにあっては、ポア径３０〜２００μｍ、気孔率２０〜９５％、厚み５〜２０ｍｍ、好ましくは８〜１５ｍｍ程度のものが使用される。
そして、このめっき液含浸材２−２２は、その上部にフランジ部２−２２ａが設けられ、このフランジ部２−２２ａをハウジング２−１８と支持枠２−１９（図１５参照）で挟持することで固定されており、このめっき液含浸材２−２２の上面にアノード２−２０が載置保持されている。なお、この例の場合、多孔質体又はメッシュ状等、様々な形状のアノード２−２０を載置することが可能である。
このように、めっき液含浸材２−２２を多孔質体で構成することで、この内部に複雑に入り込んだめっき液を介してめっき液含浸材２−２２の内部の電気抵抗を増大させて、めっき膜厚の均一化を図るとともに、パーティクルの発生を防止することができる。即ち、めっき液含浸材２−２２が多孔質セラミックスからなる高抵抗体の一種であるために、めっき膜厚の均一化を図る点において好ましい。また、めっき液含浸材２−２２の上にアノード２−２０を載置保持することで、めっきの進行に伴ってアノード２−２０の下面のめっき液含浸材２−２２と接触している側が溶解しても、アノード２−２０を固定するための治具を使用することなく、アノード２−２０自体の自重でアノード２−２０の下面と基板Ｗとの距離を一定に保ち、かつここに空気が混入して空気溜まりが生じてしまうことを防止することができる。
なお、アノード２−２０とめっき液含浸材２−２２との間に間隙を設け、この間隙にめっき液を保持させた状態でめっき処理をすることもでき、この間隙は２０ｍｍ以下、好ましくは０．１〜１０ｍｍ、より好ましくは１〜７ｍｍの範囲から選ばれる。
図１９は、図１７および図１８に示す装置の電気的等価回路図である。
めっき液中に没したアノード２−２０（陽極電極）と基板Ｗの導電層１ａ（陰極電極）の間にめっき電源２−３７から所定の電圧を印加して、導電層１ａ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
Ｒｐ：高抵抗構造体の抵抗値
Ｒ５：導電層の抵抗
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
このめっき液含浸材２−２２である高抵抗構造体の抵抗値Ｒｐは、例えば２００ｍｍウエハの場合は０．０１Ω以上で、好ましくは０．０１〜２Ωの範囲、より好ましくは０．０３〜１Ωの範囲、更に好ましくは０．０５〜０．５Ωの範囲である。この高抵抗構造体の抵抗値は以下の手順で測定する。まず、めっき装置内において、所定距離だけ離間したアノード２−２０と基板Ｗからなる両極間に所定値の直流（Ｉ）を流してめっきを行い、このときの直流電源の電圧（Ｖ１）を測定する。次に、同一のめっき装置において、両極間に所定厚さの高抵抗構造体を配置し、同一の値の直流（Ｉ）を流してめっきを行い、このときの直流電源の電圧（Ｖ２）を測定する。これにより、高抵抗構造体の抵抗値Ｒｐ＝（Ｖ２−Ｖ１）／Ｉより求めることができる。
この場合、アノード２−２０を構成する銅の純度は９９．９９％以上であることが好ましい。また、アノード２−２０と半導体基板Ｗとの両極板の距離は、直径２００ｍｍの基板の場合には５〜２５ｍｍであり、直径３００ｍｍの基板の場合には１５〜７５ｍｍであることが好ましい。なお、基板Ｗ上の導電層１ａの抵抗Ｒ５は、基板の外周と中心との間の抵抗値をテスタにより測定する、あるいは導電層の材料の比抵抗と厚みから計算により求めることができる。
図１７および図１８に示す例では、アノード２−２０の上面に、内部にめっき液導入路２−２８ａを有するとともに直径方向に延びる一文字状の形状のめっき液導入管２−２８が設置されている。アノード２−２０には、該めっき液導入管２−２８に設けられためっき液導入孔２−２８ｂに対向する位置にめっき液注入孔２−２０ａが設けられている。また、アノード２−２０には、多数の通孔２−２０ｂが設けられている。
アノード２−２０のめっき液注入孔２−２０ａにおおよそ対応する位置で、めっき液含浸材２−２２の下面からめっき液が基板Ｗの上面（被めっき面）に達し、これによって、めっき液含浸材２−２２と基板Ｗのめっき面を架橋するめっき液柱２−３０が形成される。そして、めっき液の供給を継続することで、このめっき液柱２−３０は徐々に成長したり、互いに繋がった後、図２０に示すように、めっき液導入管２−２８と直交する方向に進行して基板Ｗの被めっき面の全面に拡がるめっき液Ｑの流れが生じる。
これにより、このめっき液Ｑの流れに乗って気泡Ｂが外方に押出され、しかもこのめっき液Ｑの流れの前線Ｑ１が略直線状になって、めっき液Ｑが空気を囲い込むことがない。このため、めっき液含浸材２−２２と基板Ｗの被めっき面との間に満たされるめっき液中に気泡が残ってしまうことが防止される。
ここで、図２１（ａ）に示すように、めっき液導入管２−２８として、十字状に互いに直交する方向に延びる翼部を有し、この各翼部の長さ方向に沿った所定の位置にめっき液導入孔２−２８ｂを有するものを、アノード（図示せず）として、このめっき液導入孔２−２８ｂに対応する位置にめっき液注入孔２−２０ａを有するものをそれぞれ使用しても良い。この場合、前述と同様に、アノードのめっき液注入孔２−２０ａにおおよそ対応する位置で、めっき液含浸材２−２２と基板Ｗのめっき面を架橋するめっき液柱が形成され、めっき液の供給の継続に伴って、めっき液柱が徐々に成長した後、めっき液導入管２−２８で区画された各象限内を放射状に拡がるめっき液Ｑの流れが生じて、めっき液Ｑが基板Ｗの被めっき面の全面に拡がる。
また、図２１（ｂ）に示すように、めっき液導入管２−２８を円周状に配置し、所定の位置にめっき液導入孔２−２８ｂを設けた場合も同様のめっき液Ｑの流れが生じる。めっき液導入管２−２８のめっき液導入孔２−２８ｂは等ピッチで等径の孔を設ける場合が多いが、ピッチと孔径を調整して液の吐出をコントロールすることも可能である。
図１７乃至図２０に示す例によれば、アノード２−２０のめっき液注入孔２−２０ａにおおよそ対応する位置で、めっき液含浸材２−２２の下面からめっき液が基板Ｗの上面（被めっき面）に達し、めっき液含浸材２−２２と基板Ｗの被めっき面を架橋するめっき液柱２−３０が形成される。この時、めっき液は、めっき液含浸材２−２２の内部を流れる際に、その流れ方向に沿って僅かに拡散され、これによって、めっき液が基板Ｗの到達した時のシード層１０７（図１（ａ）参照）に与えるダメージ、即ち局所的に噴流を当てることによるシード層１０７の現象を軽減して、後のめっき工程の膜厚均一性に寄与することができる。また、通孔２−２０ｂの面内における分布を、中央を密に、周辺部を粗に設けることにより、均一にめっき液が拡がる効果がある。
なお、図１８に仮想線で示すように、めっき液含浸材２−２２の下面からめっき液が基板Ｗの上面（被めっき面）に達するめっき液柱２−３０が形成された後、例えば基板Ｗを瞬時に上昇させて、めっき液含浸材２−２２と基板Ｗとを瞬時に近接させるようにしても良い。また、基板のエッジに僅かに圧力をかけて凹状に湾曲させた状態で、同じくめっき液柱２−３０が形成された後、圧力を開放して基板の形状を元に戻させることで、めっき液含浸材２−２２と基板Ｗとを瞬時に近接させることも可能である。
例えば、めっき液含浸材２−２２の厚さが厚い場合や密度が高い（気孔率が低い）場合には、めっき液がめっき液含浸材２−２２の内部を流れる際の抵抗が大きくなる。これによって、所定量のめっき液が出ずにめっき液柱２−３０の結合が乱れ、この時に空気を巻き込んだとしても、めっき液含浸材２−２２と基板Ｗとを瞬時に近接させることで、めっき液に外方への急激な流れを生じさせて、このめっき液と共に気泡を外方に追い出し、同時に、めっき液含浸材２−２２と基板Ｗとの間へのめっき液の供給を短時間で行うことができる。
なお、無通電状態でのめっき液とシード層１０７（図１（ａ）参照）の接触はシード層１０７の減少を招き、通電状態でも基板Ｗの表面にめっき液が短時間で拡がらないと、めっき初期の膜厚にバラツキが生じ、これらはその後のめっき膜厚の均一性を損なう原因となる。しかしながら、このように、めっき液含浸材２−２２と基板Ｗとの間へのめっき液の供給を短時間で行うことで、これらの弊害を防止することができる。
また、図１７に示すように、めっき処理の最中に、めっき液注入孔２−２０ａよりめっき液含浸材２−２２にめっき液を供給してめっき液含浸材２−２２と基板Ｗの被めっき面との間にめっき液を注入し、同時に、通孔２−２０ｂを経由して、通孔２−２０ｂに接続されためっき液排出管（図示せず）からこの注入されためっき液と同量のめっき液を吸引排出することもできる。
このように、めっき処理中にめっき液を攪拌することにより、液張りを行う際に抜くことができなかった気泡や、液張り後のめっき処理中に発生した気泡をも除去することが可能となる。
また、このめっき装置では、基板Ｗの被めっき面とアノード２−２０との間隔が狭く、使用するめっき液が少量で済む反面、めっき液中の添加剤やイオンが限られた量となるため、短時間で効率的なめっきを行うためには、それらの添加剤等をめっき液中に均一に分布する必要がある。この点、この例によれば、めっき処置中にめっき液が攪拌されるため、添加剤やイオンを均一に分布させた状態でのめっきが可能となる。このめっき装置にあっては、半導体基板Ｗを陰極に、アノードを陽極に接続することにより半導体基板Ｗ上にめっきが施されるが、逆電圧をかけることにより、半導体基板Ｗに設けられためっき膜のエッチングもできる。穴への埋め込みめっきがほぼ完了した状態で（４０〜４００秒）、わずかな時間（例えば１〜６０秒）送電圧をかけた後、再度、順電圧をかけると（５０秒、０．５μ）、送電圧をかけることにより添加剤の働きを抑えて、穴の上のみにもり上がりができるのを防ぎ、めっき膜の均一化ができる。
また、図２２には他の例が示され、この例においては、めっき液導入管２−２８自体にこれと連通する管２−３２を設け、この管２−３２をアノード２−２０のめっき液導通孔２−２８ｂ内に挿入してその先端をめっき液含浸材２−２２表面に当接するようにしている。即ちこの例においては、めっき液をアノード２−２０に全く触れることなくめっき液含浸材２−２２表面に供給できる。このめっき液導入管２−２８と管２−３２とはめっき液によって何ら影響を受けない材質の合成樹脂によって一体に形成されている。なお、符号２−３１は基板Ｗを保持する保持部材である。
そしてめっき液導入管２−２８から管２−３２を通して直接めっき液含浸材２−２２の表面に供給されためっき液は、めっき液含浸材２−２２内をわずかに拡散しながら基板Ｗ表面に達し、基板Ｗとめっき液含浸材２−２２の表面間に円形のめっき液柱２−３０を複数形成し、複数のめっき液柱２−３０が基板Ｗ上で互いに結合し基板Ｗ上をめっき液で満たしていく。
このめっき工程を繰り返しても、経時的に管２−３２の先端の内径が広がることはないので、理想的なめっき液柱２−３０が経時的に崩れることはなく、従ってめっき液柱２−３０の結合の乱れによる空気の巻き込みは生じず、気泡がめっき液含浸材２−２２と基板Ｗの間に堆積することはなく、めっき膜厚が不均一になることはない。
図２３は、電解めっき装置の他の例の概略構成図である。この電解めっき装置において前記図２２に示す例と相違する点は、めっき液導入管２−２８にこれと一体に管２−３２を形成する代わりに、アノード２−２０のめっき液導通孔２−２８ｂ内に別途作製した管２−３２を挿入した点である。この場合も管２−３２をめっき液によって何ら影響を受けない材質のもので構成し、その先端（下端）をめっき液含浸材２−２２の上面に当接するようにする。
このように構成しても図２２に示す例と同様に、めっき液はアノード２−２０に直接触れることはなく、たとえめっき工程を繰り返して行なっても、経時的に管２−３２の先端の内径が広がることはない。従ってめっき液含浸材２−２２から供給されるめっき液柱２−３０が経時的に崩れることはなく、常に理想的な状態を保て、空気の巻き込みは生じない。
図２４は、電解めっき装置の他の例の概略構成図である。この電解めっき装置において前記図２２に示す例と相違する点は、めっき液導入管２−２８にこれと一体に管２−３２を設ける代わりに、アノード２−２０のめっき液導通孔２−２８ｂとめっき液含浸材２−２２に設けた電解液通路部２−３４内に別途作製した管２−３３を挿入した点である。この場合も管２−３３をめっき液によって何ら影響を受けない材質で構成する。
このように構成すると、たとえめっき工程を繰り返して行っても、経時的に管２−３３の先端の内径が広がることはなく、理想的なめっき液柱２−３０が経時的に崩れることはなく、従って、めっき液柱２−３０の結合の乱れによる空気の巻き込みは生じず、気泡がめっき液含浸材２−２２と基板Ｗの間に堆積してめっき膜厚が不均一になることはない。同時に管２−３３がめっき液含浸材２−２２内に突入しているので、めっき液含浸材２−２２をめっき液が通過する際の抵抗が減り、たとえめっき液含浸材２−２２として厚みの厚いものや密度の高い（気孔率が低い）ものを用いた場合でも、めっき液含浸材２−２２の所定位置から適量のめっき液が供給されて、めっき液柱２−３０の結合の乱れによる空気の巻き込みは生じず、気泡がめっき液含浸材２−２２と基板Ｗの間に堆積してめっき膜厚が不均一になることはない。
図２５は、図２２に示す例の変形例である。
図２２に示すめっき装置にあっては、めっき液含浸材２−２２の外形状、内部構造、又は電気伝導率の異なる部材の装着の内の少なくとも一つの調整により、被処理基板表面の電場を制御することもできる。このように被処理基板表面の電場の状態が所望の状態になるように積極的に制御すれば、被処理基板の電解処理による処理状態を目的とする面内分布の処理状態とすることができる。電解処理がめっき処理の場合は、被処理基板上に形成されるめっき膜厚の均一化を図ったり、被処理基板上のめっき膜厚に任意に分布を持たせたりすることができる。
ここで前記外形状の調整は、めっき液含浸材２−２２の厚みの調整、めっき液含浸材２−２２の平面上での形状の調整等により行われる。
また前記めっき液含浸材２−２２は、多孔質物質で構成されており、多孔質物質の内部構造の調整は、多孔質物質の気孔径分布の調整、気孔率分布の調整、屈曲率分布の調整、材料組み合わせの調整等により行われる。
また前記電気伝導率の異なる部材の装着による調整は、電気伝導率の異なる部材によってめっき液含浸材２−２２の遮蔽面積を調整することにより行われる。
そこで、図２５に示す例にあっては、多孔質セラミックス板（多孔質物質）２−２２の外周側面にこれを囲むようにバンド状の絶縁性部材２−３５を巻きつけている。この絶縁性部材２−３５の材質としては、例えばフッ素ゴムのような伸縮性材料を用いる。
そしてめっき液導入管２−２８からアノード２−２０のめっき液導通孔２−２８ｂを通して多孔質セラミックス板（めっき液含浸材）２−２２に加圧供給されためっき液は、多孔質の多孔質セラミックス板２−２２内に浸透してその内部をめっき液で満たすと共に、その下面から吐出して基板Ｗと多孔質セラミックス板２−２２の間の空間をめっき液で満たす。なおめっき液の導入はリップシール２−１６と多孔質セラミックス板２−２２の端面との隙間から行ってもよい。この場合はめっき液導入管２−２８やアノード２−２０のめっき液導通孔２−２８ｂは不要である。
そしてアノード２−２０と基板Ｗ間に所定の電圧を印加して直流電流を流すと、基板Ｗの導電層の表面全体にめっき（例えば銅めっき）が行われていく。この例によれば、アノード２−２０と基板Ｗの間に多孔質セラミックス板２−２２を介在しているので、前述のように基板Ｗ表面の接点２−１７からの距離の相違による各部の抵抗値の違いによる影響を受けにくく、基板Ｗの導電層の表面全体に略均一なめっき（例えば銅めっき）が行われていく。
しかしながら接点２−１７に近い外周部近傍部分はそれでも電流密度が高くなり、めっき膜厚は他の部分に比べて厚くなる傾向にある。
そこで、この例においては、多孔質セラミックス板２−２２の外周側面に絶縁性部材２−３５を巻き付けることで、図２５に点線で示すように、基板Ｗの外周部近傍に電流が集中するのを阻害してその電流密度を低下させ、基板Ｗの他の部分に向かう電流密度とほぼ同じになるようにしたものである。
ここで、陽極と陰極の一方の電極との接点を持つ被処理基板と、該被処理基板に対峙させた他方の電極との間に電解液を満たして被処理基板の電解処理を行う電解処理装置において、前記電解液の少なくとも一部に、該電解液の電気伝導率より小さい電気伝導率の高抵抗構造体を設け、前記高抵抗構造体はその外周が保持部材によって保持されており、且つ高抵抗構造体と保持部材の間にはこの部分から電解液が漏れて電流が流れるのを防止するシール部材が設けられるようにしてもよい。
〔シール部材を用いた例〕
図２６は図２５に示すものと同様の構造の電解めっき装置の多孔質セラミックス板２−２２の外周部近傍部分を示す要部概略図である。但しこの電解めっき装置には図２２に示す絶縁性部材２−３５は記載されていない。この電解めっき装置においては保持部材２−１８と多孔質セラミックス板２−２２の間の隙間がシールされていないので、矢印で示すようにこの隙間部分を通してアノード２−２０からめっき液が流れ出し、電流の通路が生じる。この電流通路は多孔質セラミックス板２−２２の内部を通らない通路なので抵抗値が低く、従って電流密度が高くなって基板Ｗの外周部近傍のめっき膜厚を薄くしようとする制御ができなくなる恐れがある。
そこでこの例においては、図２７（ａ）及び（ｂ）に示すように前記多孔質セラミックス板２−２２と保持部材２−１８の間にシール部材２−３６を設けることで、この部分からのめっき液の漏れを防止して基板Ｗの外周部近傍のめっき膜厚を薄く制御できるようにしている。
なおこの例におけるシール部材２−３６は断面逆Ｌ字状であり、また絶縁物によって構成されるので、図２５に示す絶縁性部材としての作用も併せて持っている。またシール部材２−３６は、図２７（ｂ）にその断面を示すように、保持部材２−１８と多孔質セラミックス板２−２２の下面とが接する部分をシールする環状のシール部材２−３６ａと、図２５に示すバンド状の絶縁性部材２−３５と同様の機能を発揮する絶縁性部材２−３６ｂとを、別部品として各々取り付けることで構成しても良い。
なおこのシール部材２−３６は、図２５以外の各例にも適用できることは言うまでもない。即ち高抵抗構造体４の外周側面と保持部材２−１８の間からのめっき液の漏れを防止するシール部材２−３６を他の各例に係る電場制御手段と併用することで、さらに効果的な電場制御が行える。
図２８は、本発明に係る半導体基板処理装置の他の平面配置構成を示す図である。図２８において、図７と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。なお、図２９および図３０においても同様とする。本基板処理装置は、第１ポリッシング装置１０と第２ポリッシング装置１１に接近してプッシャーインデクサー２５を配置し、第３洗浄ユニット４とＣｕめっき膜成膜ユニット２の近傍にそれぞれ基板載置台２１,２２を配置し、第１洗浄ユニット９と第３洗浄ユニット４の近傍にロボット２３（以下、「第２ロボット２３」と記す）を配置し、第２洗浄ユニット７とＣｕめっき膜成膜ユニット２の近傍にロボット２４（以下、「第３ロボット２４」と記す）を配置し、更にロードアンロード部１と第１ロボット３の近傍に乾燥状態膜厚測定器１３を配置している。
上記構成の基板処理装置において、第１ロボット３は、ロードアンロード部１のロードポートに載置されているカセット１−１から半導体基板Ｗを取り出し、乾燥状態膜厚測定器１３でバリア層１０５及びシード層１０７の膜厚を測定した後、該半導体基板Ｗを基板載置台２１に載せる。なお、乾燥状態膜厚測定器１３が図１１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第１ロボット３のハンド３−１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２１に載せる。第２ロボット２３で基板載置台２１上の半導体基板ＷをＣｕめっき膜成膜ユニット２に移送し、Ｃｕめっき膜１０６を成膜する。Ｃｕめっき膜１０６の成膜後、めっき前後膜厚測定器１２でＣｕめっき膜１０６の膜厚を測定する。その後、第２ロボット２３は半導体基板Ｗをプッシャーインデクサー２５に移送し搭載する。
〔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１０−２がプッシャーインデクサー２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１０−１に移送し、研磨テーブル１０−１上の研磨面に該半導体基板Ｗを押圧して研磨を行なう。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１０−２でプッシャーインデクサー２５に移送され搭載される。第２ロボット２３で半導体基板Ｗを取り出し、第１洗浄ユニット９に搬入し洗浄し、続いてプッシャーインデクサー２５に移送し搭載する。
トップリングヘッド１１−２がプッシャーインデクサー２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１１−１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なう。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１１−２でプッシャーインデクサー２５に移送され搭載される。第３ロボット２４は半導体基板Ｗを取り上げ、膜厚測定器２６で膜厚を測定した後、第２洗浄ユニット７に搬入し洗浄する。続いて第３洗浄ユニット４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２４で半導体基板Ｗを取り上げ、基板載置台２２上に載せる。
〔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１０−２又は１１−２がプッシャーインデクサー２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１０−１又は１１−１に移送し、研磨テーブル１０−１又は１１−１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２４で半導体基板Ｗを取り上げ、基板載置台２２上に載せる。
第１ロボット３は基板載置台２２上の半導体基板Ｗを乾燥状態膜厚測定器１３に移送し、膜厚を測定した後、ロードアンロード部１のカセット１−１に戻す。
図２９は、本発明に係る半導体基板処理装置の他の例の平面配置構成を示す図である。本基板処理装置はシード層１０７が形成されていない半導体基板Ｗにシード層１０７及びＣｕめっき膜１０６を形成し研磨除去し回路配線を形成する基板処理装置である。本基板処理装置が図７に示す基板処理装置と相違する点は、図７の第３洗浄ユニット４に替えてシード層成膜ユニット２７を設けた点である。
シード層１０７の形成前の半導体基板Ｗを収容したカセット１−１をロードアンロード部１のロードポートに載置する。第１ロボット３でシード層１０７の形成前の半導体基板Ｗをカセット１−１から取り出し、シード層成膜ユニット２７でシード層（Ｃｕシード層）１０７の成膜を行う。シード層１０７は無電解めっきで行い、成膜後熱を加えてシード層１０７の密着性をよくする。シード層１０７の膜厚をめっき前後膜厚測定器１２で測定する。
第１ロボット３で半導体基板を取り出し、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２でＣｕめっき膜１０６の成膜を行う。Ｃｕめっき膜１０６の成膜は、まず半導体基板Ｗの表面の親水処理を行い、その後にＣｕめっきを行う。その後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。第１ロボット３で半導体基板Ｗを取り出す時にめっき前後膜厚測定器１２でＣｕめっき膜１０６の膜厚を測定する。上記測定方法はシード層１０７の膜厚測定とおなじであり、その測定結果は、半導体基板Ｗの記録データとして記録され、なお且つＣｕめっき膜成膜ユニット２の異常判定にも使用される。膜厚測定後、第１ロボット３が半導体基板Ｗを反転機５に渡し、半導体基板Ｗを反転させる。
次に、第２ロボット８で反転機５から半導体基板Ｗを取り上げプッシャー１０−５又は１１−５に載せる。続いて、トップリング１０−２又は１１−２で半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１０−１又１１−１上に移送し、研磨テーブル１０−１又は１１−１上の研磨面に押圧して研磨を行う。ここでの研磨は図２に示す基板処理装置のパラレルモード研磨におけるステップ１乃至ステップ３の処理と略同一であるからその説明は省略する。
研磨終了後、トップリング１０−２又は１１−２は半導体基板Ｗをプッシャー１０−５又は１１−５に戻し、第２ロボット８で半導体基板Ｗを取り上げ第１洗浄ユニット９に搬入する。この時プッシャー１０−５又は１１−５上で薬液を半導体基板Ｗの表面、裏面に噴出し、パーティクルを除去したり、つきにくくすることもある。
第１洗浄ユニット９では、半導体基板Ｗの表面、裏面をスクラブ洗浄する。半導体基板Ｗの表面は、主にパーティクルの除去のため洗浄水として純水に界面活性剤、キレート剤、又はｐＨ調整剤を加えたものが用いられＰＶＡロールスポンジでスクラブ洗浄される。半導体基板Ｗの裏面には、ＤＨＦ等の強い薬液を噴射し、拡散しているＣｕをエッチングしたり、又はＣｕ拡散の問題がなければ、表面と同じ薬液を用いＰＶＡロールスポンジでスクラブ洗浄する。
洗浄後、第２ロボット８で半導体基板Ｗを取り上げ、反転機６に渡し、該反転機６で半導体基板Ｗを反転させる。第２ロボット８で再度半導体基板Ｗを取り上げ第２洗浄ユニット７に搬入する。第２洗浄ユニット７では、半導体基板Ｗの表面に超音波振動を加えたメガソニック水を噴射して洗浄する。その時、純水、界面活性剤、キレート剤、又はｐＨ調整剤を加えた洗浄液を用いてペンシル型スポンジで表面を洗浄してもよい。その後半導体基板Ｗをスピンドライにより乾燥させる。
その後、第２ロボット８で半導体基板Ｗを取り上げ、そのまま反転機６に渡す。第１ロボット３は反転機６上の半導体基板を取り上げ、上記研磨テーブル１０−１、１１−１の近傍に配置した膜厚測定器１０−４、１１−４で膜厚を測定している場合は、そのままロードアンロード部１のアンロードポートに載置したカセット１−１に収納する。多層膜の膜厚を測定する場合は、乾燥状態での測定を行う必要があるので、一度、乾燥状態膜厚測定器１３で膜厚を測定する。この場合、図１１（ｂ）および（ｃ）に示すように第１ロボット３のハンド３−１に乾燥状態膜厚測定器１３が付いている場合は、ロボットハンド上で膜厚を測定できる。この膜厚測定結果は半導体基板Ｗの加工記録として残したり、次の工程に持っていけるか否かの判定を行う。
図３０は、本発明に係る半導体基板処理装置の他の例の平面配置構成を示す図である。本基板処理装置では図２９に示す基板処理装置と同様、シード層１０７が形成されていない半導体基板Ｗにシード層１０７及びＣｕめっき膜１０６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。
本基板処理装置は第１ポリッシング装置１０と第２ポリッシング装置１１に接近してプッシャーインデクサー２５を配置し、第２洗浄ユニット７とシード層成膜ユニット２７の近傍にそれぞれ基板載置台２１、２２を配置し、シード層成膜ユニット２７とＣｕめっき膜成膜ユニット２に接近してロボット２３（以下、「第２ロボット２３」と記す）を配置し、第１洗浄ユニット９と第２洗浄ユニット７の近傍にロボット２４（以下、「第３ロボット２４」と記す）を配置し、更にロードアンロード部１と第１ロボット３の近傍に乾燥状態膜厚測定器１３を配置している。
第１ロボット３でロードアンロード部１のロードポートに載置されているカセット１−１から、バリア層１０５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２１に載せる。次に第２ロボット２３は半導体基板Ｗをシード層成膜ユニット２７に搬送し、シード層１０７を成膜する。このシード層１０７の成膜は無電解めっきで行う。第２ロボット２３はシード層１０７の形成された半導体基板をめっき前後膜厚測定器１２でシード層１０７の膜厚を測定する。膜厚測定後、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２に搬入し、Ｃｕめっき膜１０６を形成する。
Ｃｕめっき膜１０６を形成後、その膜厚を測定し、プッシャーインデクサー２５に移送する。トップリング１０−２又は１１−２はプッシャーインデクサー２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１０−１又は１１−１に移送し研磨する。研磨後、トップリング１０−２又は１１−２は半導体基板Ｗを膜厚測定器１０−４又は１１−４に移送し、膜厚を測定し、プッシャーインデクサー２５に移送して載せる。
次に、第３ロボット２４はプッシャーインデクサー２５から半導体基板Ｗを取り上げ、第１洗浄ユニット９に搬入する。第３ロボット２４は第１洗浄ユニット９から洗浄された半導体基板Ｗを取り上げ、第２洗浄ユニット７に搬入し、洗浄し乾燥した半導体基板を基板載置台２２上に載置する。次に、第１ロボット３は半導体基板Ｗを取り上げ乾燥状態膜厚測定器１３で膜厚を測定し、ロードアンロード部１のアンロードポートに載置されているカセット１−１に収納する。
上記例では図２９に示す構成の基板処理装置でシード層１０７及びＣｕめっき膜１０６を成膜する例を示したが、図２９に示す構成の基板処理装置によって、回路パターンのコンタクトホール１０３又は溝１０４が形成された半導体基板Ｗ上にバリア層１０５、シード層１０７及びＣｕめっき膜１０６を形成し、研磨して回路配線を形成することができる。
バリア層１０５の形成前の半導体基板Ｗを収容したカセット１−１をロードアンロード部１のロードポートに載置する。第１ロボット３でカセット１−１から半導体基板Ｗを取り出し、シード層成膜ユニット２７に搬入し、バリア層１０５とシード層１０７の成膜を行う。バリア層１０５とシード層１０７の成膜は無電解めっき法で行い、めっき後加熱し、バリア層１０５及びシード層１０７の密着性をよくする。その後Ｃｕめっき膜成膜ユニット２でＣｕめっき膜１０６を成膜する。その時、めっき前後膜厚測定器１２でバリア層１０５、シード層１０７の膜厚を測定する。Ｃｕめっき膜１０６の形成後の処理は、上記の図２９に示す基板処理装置の処理で説明したものと同じであるから、その説明は省略する。
図３０に示す基板処理装置においても、上記のように回路パターンのコンタクトホール１０３又は溝１０４が形成された半導体基板Ｗ上にバリア層１０５、シード層１０７及びＣｕめっき膜１０６を形成して、研磨して回路配線を形成することができる。
バリア層１０５形成前の半導体基板Ｗを収容したカセット１−１をロードアンロード部１のロードポートに載置する。第１ロボット３でロードアンロード部１のロードポートに載置されているカセット１−１から、半導体基板Ｗを取り出して基板載置台２１に載せる。次に第２ロボット２３は半導体基板Ｗをシード層成膜ユニット２７に搬送し、バリア層１０５とシード層１０７を成膜する。このバリア層１０５とシード層１０７の成膜は無電解めっきで行う。第２ロボット２３はバリア層とシード層１０７の形成された半導体基板Ｗをめっき前後膜厚測定器１２でバリア層１０５とシード層１０７の膜厚を測定する。膜厚測定後、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２に搬入し、Ｃｕめっき膜１０６を形成する。Ｃｕめっき膜１０６の形成後の処理は、上記の図２９に示す基板処理装置の処理で説明したと同じであるから、その説明は省略する。
なお、上記実施形態例では、Ｃｕめっき膜１０６を形成して回路配線を形成する例を示したが，Ｃｕめっきに限定されるものではなく、Ｃｕ合金又はその他の金属でもよい。
図３１は、本発明に係る半導体基板処理装置の他の実施形態例の平面配置構成を示す図である。本基板処理装置は、バリア層成膜ユニット１１１、シード層成膜ユニット１１２、めっき膜成膜ユニット１１３、アニールユニット１１４、第１洗浄ユニット１１５、ベベル・裏面洗浄ユニット１１６、蓋めっきユニット１１７、第２洗浄ユニット１１８、第１アライナ兼膜厚測定器１４１、第２アライナ兼膜厚測定器１４２、第１基板反転機１４３、第２基板反転機１４４、基板仮置き台１４５、第３膜厚測定器１４６、ロードアンロードユニット１２０、第１ポリッシング装置１２１、第２ポリッシング装置１２２、第１ロボット１３１、第２ロボット１３２、第３ロボット１３３、第４ロボット１３４を配置した構成である。なお、膜厚測定器１４１，１４２，１４６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。
この実施形態例では、バリア層成膜ユニット１１１は無電解Ｒｕめっき装置、シード層成膜ユニット１１２は無電解Ｃｕめっき装置、めっき膜成膜ユニット１１３は電解めっき装置を用いることができる。
図３２は、本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。まず、第１ロボット１３１によりロードアンロードユニット１２０に載置されたカセット１２０ａ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器１４１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、Ｃｕ膜形成前の半導体基板の膜厚データを得る。
次に、半導体基板は、第１ロボット１３１により、バリア層成膜ユニット１１１へ搬送される。このバリア層成膜ユニット１１１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、ＳｉＯ２）へのＣｕ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１３１により第１アライナ兼膜厚測定器１４１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。
膜厚測定された半導体基板は、第２ロボット１３２でシード層成膜ユニット１１２へ搬入され、前記バリア層上に無電解Ｃｕ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１３２により含浸めっきユニットであるめっき膜成膜ユニット１１３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１４２に搬送され、Ｃｕ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Ｃｕ膜形成前の半導体基板の膜厚を再計測してもよい。
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１３３によりめっき膜成膜ユニット１１３へ搬送され、Ｃｕ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１３３により半導体基板端部の不要なＣｕ膜（シード層）を除去するためにベベル・裏面洗浄ユニット１１６へ搬送される。ベベル・裏面洗浄ユニット１１６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Ｃｕ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１１６へ搬送する前に第２アライナ兼膜厚測定器１４２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Ｃｕ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。
ベベル・裏面洗浄ユニット１１６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１３３で基板反転機１４３に搬送され、該基板反転機１４３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１３４により配線部を安定化させるためにアニールユニット１１４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器１４２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１３４により、第１ポリッシング装置１２１に搬入され、半導体基板のＣｕ層、シード層の研磨を行う。
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１３４により第１洗浄ユニット１１５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。
第１の洗浄終了後、半導体基板は第４ロボット１３４により第２ポリッシング装置１２２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１３４により、再度第１洗浄ユニット１１５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１３４により第２基板反転機１４４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ロボットにより基板仮置き台１４５に置かれる。
半導体基板は、第２ロボット１３２により基板仮置き台１４５から蓋めっきユニット１１７に搬送され、Ｃｕの大気による酸化防止を目的にＣｕ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１３２により蓋めっきユニット１１７から第３膜厚測定器１４６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１３１により第２洗浄ユニット１１８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ロードアンロードユニット１２０に載置されたカセット１２０ａ内に戻される。
アライナ兼膜厚測定器１４１及びアライナ兼膜厚測定器１４２は、基板ノッチ部分の位置決め及び膜厚の測定を行う。このアライナ兼膜厚測定器１４２の概略図を図３３および図３４に示す。このアライナ兼膜厚測定器１４２における半導体基板の動きを示すフローチャートを図３５に示す。
アライナ兼膜厚測定器１４２では、半導体基板Ｗを回転させながら、フォトマイクロセンサ１４２−１によりノッチＷａを検出し、任意の位置へノッチＷａの位置決めを行う。例えば、ノッチＷａ位置を検出することで膜厚計測ポイントの基準位置を定めて、処理前と処理後の計測ポイントがずれないようにしたり、めっき装置搬入時の、半導体基板の載置方向を揃えることができる。
装置構成としては、回転可能真空チャック１４２−４、リフト１４２−２及びノッチ検出用のフォトマイクロセンサ１４２−１、膜厚計測用の渦電流センサ１４２−３等を具備する。図３３乃至図３５において、第２ロボット１３２のハンド１３２−１により半導体基板Ｗを搬入する（ステップＳ１）。アライナ兼膜厚測定器１４２はリフト１４２−２を上昇させ半導体基板をリフト１４２−２に移載する（ステップＳ２）。第２ロボット１３２のハンド１３２−１を退避させ（ステップＳ３）、リフトを下降させる（ステップＳ４）。これにより半導体基板Ｗを真空チャック１４２−４上に搭載する（ステップＳ５）。
その後、真空チャック１４２−４は、回転しながら、フォトマイクロセンサ１４２−１によりノッチＷａを検出し、その後の処理に応じた任意の位置へノッチＷａを位置決めする（ステップＳ６）。また、必要に応じて渦電流センサ１４２−３で半導体基板Ｗの任意ポイントの膜厚を計測する（ステップＳ７）。その後、めっき処理装置投入時に、めっき膜成膜ユニット１１３内での半導体基板ＷのノッチＷａの位置が定位置になるように半導体基板Ｗを位置決めする（ステップＳ８）。その後、真空チャックをＯＦＦとし（ステップＳ９）、リフト１４２−２を上昇させることにより半導体基板Ｗを移載させ（ステップＳ１０）、第３ロボット１３３のハンド１３３−１を挿入し（ステップＳ１１）、リフト１４２−２を下降させ（ステップＳ１２）、該半導体基板Ｗをハンド１３３−１に移載し、半導体基板Ｗを取り出す（ステップＳ１３）。
なお、図３３および図３４において、符号１４２−６は真空ポンプであり、真空ポンプ１４２−６はロータリージョイント１４２−５を介して真空チャック１４２−４の吸着穴に接続されている。符号１４２−７は真空チャック１４２−４を回転するモータ、符号１４２−９は渦電流センサ１４２−３が取付けられたアーム１４２−８を回動させるモータ、符号１４２−１０はリフタ１４２−２を上下動させるアクチュエータである。また、符号１４２−１１は半導体基板Ｗの仮置台である。また、アライナ兼膜厚測定器１４１の構成及び動作はアライナ兼膜厚測定器１４２と同じなのでその説明は省略する。
無電解Ｒｕめっき装置であるバリア層成膜ユニット１１１へ受け渡された半導体基板Ｗは、まず、触媒としてＰｄが付与される。Ｐｄは半導体基板Ｗに３０ｍｌ程度付与され、処理時間は約１分間程度である。半導体基板Ｗを水洗した後、活性化処理のため、半導体基板Ｗは塩酸で処理される。この際、塩酸は３６％液を１００ｍｌ／Ｌ程度の濃度で、液量３０ｍｌ程度、処理時間約１分程度である。再度、半導体基板Ｗを水洗した後、無電解Ｒｕめっきを行う。ルテニウムめっき液は、ＲｕＣｌ３・ｘＨ２Ｏが用いられる。基板面温度約８５℃で、約１０分程度処理される。その時の成膜レートは約２ｎｍ／分となる。こうして、バリア層を形成し、水洗、スピン乾燥工程を経て完了となる。上記の工程で、ＳｉＯ２上に約２０ｎｍのＲｕが無電解めっきで得られる。
なお、バリア層１０５の形成は、無電解めっきのみではなく、ＣＶＤ、スパッタ又は電解めっきを用いても形成することができる。また、バリア層はＲｕに限られず、ＴｉＮ等の層間絶縁膜へのＣｕの拡散防止を達成できる材料であれば、いずれの材料も使用することができる。
シード層成膜ユニット１１２である無電解Ｃｕめっきは、上記無電解Ｒｕめっきユニットと同様の装置を用いることができる。図３６は無電解Ｃｕめっきユニットの構成例を示す図である。図３６に示す無電解めっき装置の構造は後述する。
シード層成膜ユニット１１２において、裏面ヒータ３１５によって半導体基板Ｗ自体を直接加熱し、例えば７０℃に維持する。シャワーヘッド３４１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注ぐ。供給するめっき液の量は半導体基板Ｗの表面に１ｍｍ厚となる程度とする。そしてモータＭにより半導体基板Ｗを瞬時回転させて被めっき面に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にめっき膜を形成する。
シード層の成膜処理が完了した後、めっき回収ノズル３６５の先端を半導体基板Ｗの表面周縁部の堰部材３３１の内側近傍に下降し、めっき液を吸込む。この時半導体基板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の上面に残った液を遠心力により堰部材３３１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３１１を下降させて半導体基板Ｗを堰部材３３１から離し、半導体基板Ｗの回転を開始し、洗浄液供給手段３５１のノズル３５３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。次に、モータＭにより半導体基板Ｗを高速回転してスピン乾燥した後、該半導体基板Ｗを保持手段３１１から取出す。
上記無電解めっき液としては、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏに錯化剤としてＥＤＴＡ・４Ｎａ、還元剤としてＨＣＨＯを含み、ｐＨ調整用のアルカリとしてＮａＯＨをｐＨが１２．５になるように含み、さらにα，α’−ジピリジルを含んでいる。めっき温度は４０〜８０℃程度である。なお、シード層の形成は、無電解めっきのみではなく、ＣＶＤ、スパッタ又は電解めっきにより形成することも可能である。
ベベル・裏面洗浄ユニット１１６は、エッジ（ベベル）Ｃｕ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３７に、ベベル・裏面洗浄ユニット１１６の概略図を示す。図３７に示すように、ベベル・裏面洗浄ユニット１１６は、有底円筒状の防水カバー２２０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２２１により水平に保持して高速回転させる基板保持部２２２と、この基板保持部２２２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２２４と、基板Ｗの周縁部の上方に配置されたエッジノズル２２６とを備えている。センタノズル２２４及びエッジノズル２２６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２２８が上向きで配置されている。前記エッジノズル２２６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。
このエッジノズル２２６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。
次に、このベベル・裏面洗浄ユニット１１６によるベベル・裏面洗浄方法について説明する。まず、基板をスピンチャック２２１を介して基板保持部２２２で水平に保持した状態で、半導体基板Ｗを基板保持部２２２と一体に水平回転させる。この状態で、センタノズル２２４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２２６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。
これにより、半導体基板Ｗの周縁部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２２４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。すなわち、表面からＨＦを流すことで、めっきの時に形成された表面の酸化銅を除去することができ、またエッチング中にも酸化膜の形成がおきない。半導体基板の表面に銅の酸化膜が存在するとＣＭＰのときに酸化銅の部分のみ先に研磨されてしまうため、ＣＭＰ後の表面の平坦性に悪影響を与えてしまうが、このように銅の酸化膜を除去することで、このような弊害を回避できる。
なお、センタノズル２２４からの酸溶液の供給を停止した後、エッジノズル２２６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。つまり、例えば、Ｓｉのような活性面が露出する基板の場合には、Ｈ２Ｏ２を後に止めて表面を酸化し不活性化することで、その後のＣＭＰでスクラッチの原因となる大きなパーティクルの吸着を防ぐことができる。
このように、Ｈ２Ｏ２で銅を酸化し、その酸化した銅をＨＦで除去する工程を繰り返すことにより、混合液を使用して銅の酸化と除去を同時に行う場合に比較して、銅の除去率を向上させることができる。
一方、バックノズル２２８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。
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、エッジのエッチングカット幅を任意（２ｍｍ〜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。
このベベル・裏面洗浄ユニット１１６の半導体基板の保持に図３乃至図６に示す回転保持装置が用いられる。
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様の凹みが生じたという推測ができる。アニールユニット１１４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。
図７７及び図７８は、アニールユニット１１４を示すもので、このアニールユニット１１４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１００８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。
ガス導入管１０１０は、内部にフィルタ１０１４ａを有するＮ２ガス導入路１０１６内を流れるＮ２ガスと、内部にフィルタ１０１４ｂを有するＨ２ガス導入路１０１８内を流れるＨ２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。
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１００８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。
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１００６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、Ｎ２ガスと数％のＨ２ガスを混合した混合ガスを流すようにしているが、Ｎ２ガスのみを流すようにしてもよい。
上記構成の基板処理装置の特徴を列記すると、下記のようになる。
各成膜ユニット内で、前処理・洗浄・乾燥までが行え、次の工程に汚染物質を持ち込まない。
本装置に搭載している各ユニットでは、さまざまな薬液を使用している。また、同一ユニットであっても、プロセスの違いによって、異なる薬液が選択されることもある。異なった薬液が混合すると、薬液の処理効果が変化したり、化合物の結晶が析出して、処理中の基板に影響するばかりでなく、その後に入ってくる次の半導体基板のプロセス処理に影響を及ぼすことも考えられる。また、搬送手段がロボットハンドであった場合においては、ハンドが汚染されるので、基板には搬送のたびに、さまざまな薬液が付着することになる。
そのため、本装置においては、次のユニット、つまり、半導体製造装置の次工程に移る前に、ユニット内で、半導体基板に処理薬液を残さない処理を施してから搬出することで、薬液を別ユニットへ持ち込まないようにしている。例えば、バリア層の成膜工程である無電解めっきユニットから、配線埋め込みのためのめっき工程を実施する電解めっきユニットへ基板を移す際は、無電解めっきユニット内で、洗浄処理、乾燥処理を経ることで、アルカリ性の無電解めっき液を酸性のめっき液を扱う電解めっきユニットへは持ち込まないようにしている。
また、めっき工程からＣＭＰ工程へ移る際は、ＣＭＰへ酸性のめっき液を持ち込まないように電解めっきユニット内で、めっき処理のほか、洗浄処理、乾燥処理の実施を行っている。
また、配線埋め込みのためのめっき工程を実施するめっき膜成膜ユニット１１３にあっては、界面活性剤や、プレコート等の処理が可能である。このことにより、めっき膜成膜ユニット１１３内（単一のユニット内）で、電解めっき直前に前処理が行えるため、微細孔への液入れが改善される。また、めっき膜成膜ユニット１１３内（単一のユニット内）に洗浄機構やスピンドライ機構を有しているため、セル間移動のときの半導体基板Ｗを液きりあるいは乾燥といった所望の湿潤状態にできる。とくに、この洗浄機構とスピンドライ機構は、半導体基板の洗浄と乾燥のみならず、シール剤やカソード接点も同様に洗浄、乾燥が行えるため、これらの消耗部材の交換頻度が著しく少なくなり、装置全体の連続稼動時間が増す効果がある。
フレキシブルなユニットの搭載、プロセスの構築が短期間で可能である。図３８（ａ）至図（ｄ）、図３９（ａ）および（ｂ）、図４０（ａ）および（ｂ）は、基板処理装置における各搭載ユニットを相互に入れ替え自在にした構成例を示す図である。図３８（ａ）および（ｂ）は、本基板処理装置を構成する各ユニットを搭載する台板の平面図、図３８（ｃ）は正面図、図３８（ｄ）は図３８（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。図３９（ａ）は、本基板処理装置の各ユニット正面図、図３９（ｂ）は図３９（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図４０（ａ）は、本基板処理装置の各ユニットを台板に搭載した状態を示す正面図、図４０（ｂ）は図４０（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
図示するように、本基板処理装置の各ユニット３０１を搭載する台板３００の上面には各ユニット３０１の間口寸法Ｄより狭い間隔で、２本のレール（例えば、ＳＵＳ材からなる）３０２，３０２が平行に台板３００に埋め込み配置（台板３００の上面とレール３０２，３０２の上面が略同一高さ）されており、その中間に１本のガイド棒（例えばナイロン樹脂材からなる）３０３が台板３００上面より突出して配置されている。また、各ユニット３０１の底は２重底のようになっていて、上底部３０５には４個のローラ３０４がねじ３０８で取付けられていると共に、下底部３０６にはガイド棒３０３に係合する溝３０７が設けられている。各ローラ３０４はねじ３０８でその高さが調整できるようになっている。
ねじ３０８を調整し、各ローラ３０４の底部が下底部３０６から若干（例えば１ｍｍ程度）突出する状態に調整する。この状態でユニット３０１の下底部３０６の溝３０７にガイド棒３０３が係合するようにユニット３０１を挿入すると、ユニット３０１はガイド棒に案内されて所定の位置に収まる。この状態では図４０（ａ）に示すように下底部３０６と台板３００の上面の間にはローラ３０４の突出分に相当する間隙ｄがある。各ユニット３０１が所定の位置に収まった状態で各ねじ３０８を緩め、各ローラ３０４を引っ込めることにより、ユニット３０１の下底部３０６は台板３００上面に当接する（図示は省略）。この状態で図示しない固定ビスで、各ユニット３０１を台板３００に固定する。
各ユニットは搬送ロボット１３１〜１３４（図３１参照）の方向に各々の搬入、搬出口が向かうように搭載されている。その時のユニット３００の、ロボット面側の幅、即ち、間口寸法Ｄは同一サイズとなっている。搭載時は、上記のように本装置の台板３００のユニット搭載面にレール３０２，３０２に沿って挿入することにより、容易に搭載することができる。また、搭載されたユニット３０１を装置本体から取り外す際は逆方向へ引くようにすれば良い。
半導体製造の分野においては、技術の革新は日進月歩であるが、上記のように装置を構成する各ユニット３０１を容易に交換できる構造にすることによって、装置全体を入れ替えることなく、一部のユニット３０１を新たなユニットと容易に交換することができる。これにより、装置全体の機能の更新が短期間、低コストで対応できる。また、このようなユニット３０１の交換を前提に、制御系も容易に対応できるような設計になっている。本装置においては、搭載されたユニット３０１に対して、プロセス処理を実施するか、または実施しないか（ユニットのスキップ機能）および半導体基板Ｗの処理経路（ユニットの使用順序）を自在に設定することが可能である。よって、ユニットが交換されたときのみならず、異なったプロセスで処理したい場合において装置機能が柔軟に対応可能となる。特に、近年の多品種、少量生産に対応して小規模ラインを多種類もつことが重要となってきているため、必要なユニットを容易に自在に組合せることができる上記構造は特に有用である。
図４１は、本発明に係る基板処理装置の他の実施形態例の平面配置構成を示す図である。本基板処理装置はディジタル情報家電機器に要求されるシステムＬＳＩの製造のように小規模で多品種、少量生産に適用できる基板処理装置である。本基板処理装置は、第１ロボット４０６及び第２ロボット４０７を囲むように、第１めっき膜成膜ユニット４０１、第２めっき膜成膜ユニット４０２、ベベル・裏面洗浄ユニット４０３、アニールユニット４０４、アライナ兼膜厚測定ユニット４０５、ロード／アンロード部４０８が配置された構成である。ロード／アンロード部４０８には２台のインデクサ４０９，４０９が配置され、夫々にカセット４１０が載置可能になっている。なお、図４１において、符号４１１は薬液供給ユニット、４１２は電装ユニット、４１３はタッチパネル、４１４は給気又は排気用のダクトである。
上記インデクサ４０９は載置されたカセット４１０を上昇、下降させることができ、第１ロボット４０６が取出す基板に合わせて、高さ方向の位置決めを行う機構であり、第１ロボット４０６は同一の高さ位置にアクセスする。本基板処理装置では、別装置でバリア層、シード層が形成された基板を第１ロボット４０６がインデクサ４０９上のカセット４１０から取り出し、アライナ兼膜厚測定ユニット４０５へ搬送する。該アライナ兼膜厚測定ユニット４０５でノッチのアライメント及び成膜前の膜厚測定を実施後、第２ロボット４０７が該アライナ兼膜厚測定ユニット４０５から基板を取り出し、第１めっき膜成膜ユニット４０１又は第２めっき膜成膜ユニット４０２へ搬送し、ここで銅めっきが施される。
銅めっきの完了した基板は、第２ロボット４０７がアライナ兼膜厚測定ユニット４０５へ搬送し、該アライナ兼膜厚測定ユニット４０５でめっき後の基板の膜厚測定を行う。第１ロボット４０６がアライナ兼膜厚測定ユニット４０５の基板を取り出し、ベベル・裏面洗浄ユニット４０３へ搬送する。該ベベル・裏面洗浄ユニット４０３で基板を洗浄した後、アニールユニット４０４へ搬送する。アニールユニット４０４で基板をアニールした後、第１ロボット４０６は洗浄後の基板をインデクサ４０９上のカセット４１０に戻す。
第１めっき膜成膜ユニット４０１と第２めっき膜成膜ユニット４０２を同じプロセスに設定し、複数の基板のめっき処理を並行して実施するようにしてもよい。また、第１めっき膜成膜ユニット４０１と第２めっき膜成膜ユニット４０２に異なったプロセスを使いわけて、あるプロセスの時は片方を休止しておいて、もう一方のみを使用してもよい。また、アニールユニット４０４、ベベル・裏面洗浄ユニット４０３を異なったプロセスを行うためのめっき膜成膜ユニットに変更することもできる。
本基板処理装置において、第１めっき膜成膜ユニット４０１及び第２めっき膜成膜ユニット４０２の第２ロボット４０７に面している側４０１ａ，４０２ａの幅、即ち間口寸法Ｄは、アニールユニット４０４やベベル・裏面洗浄ユニット４０３、アライナ兼膜厚測定ユニット４０５、図１６の洗浄ユニット１１５，１１８、シード層成膜ユニット１１２、バリア層成膜ユニット１１１、蓋めっきユニット１１７、アライナ兼膜厚測定ユニット１４１，１４２、膜圧測定ユニット１４６、基板反転機１４３，１４４、仮置き台１４５等の間口寸法と同一サイズにしているため（図面上は間口寸法は同一サイズには図示されていない部分もあるが）、新しいプロセスを導入する場合にも容易にこれらのユニットを他のユニットに交換することが可能なため、短時間かつ低コストで装置の更新が可能である。また、アライナ兼膜厚測定ユニット４０５も他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。
図４２は、本発明に係る半導体基板処理装置の他の実施形態例の平面配置構成を示す図である。本半導体基板処理装置が図４１に示す半導体基板処理装置と異なる点は、アニールユニット４０４がないだけであり、他は図４１の半導体基板処理装置と同一構成であるので、その説明は省略する。
上記基板処理装置のレイアウトを主にして複数の基板処理装置を工場内に設置し、各々に搭載するユニットの構成を変化させることによって、異なる配線プロセスで用いることも可能である。一時的に多くの生産を要求される場合は、急遽同一のユニットで構成した基板処理装置へ改造して、対応することも可能である。
なお、図４１または図４２に示す半導体基板処理装置においては、第１ロボット４０６と第２ロボット４０７の２台のロボットを備えた例を示しているが、１台のロボットで済ますようにすることもできる。
また、１台のロボットの周りに、めっきユニット及び洗浄ユニット（スピン−リンス−ドライユニット）等を半導ウエハのスループット等を考慮して適宜複数台配置するようにしてもよい。例えば、１台のロボットの周りに３台のめっきユニットと３台の洗浄ユニットを配置することができる。また、洗浄ユニット（スピン−リンス−ドライユニット）の代わりに、ベベルエッチングユニットを配置してもよい。めっきユニットは、図１２から図１６に示すような、いわゆるフェイスアップ型のめっきユニットでもよいし、また図５９から図６６に示すような、いわゆるフェイスダウン型のめっきユニットでもよい。
図４３は、本発明に係る半導体基板処理装置の他の実施形態例の平面配置構成を示す図である。本基板処理装置は、第１ロボット６００及び第２ロボット６０２を囲むように、ロードアンロード部６０４、２基のアニールユニット６０６及び洗浄ユニット６０８が配置され、更に、洗浄ユニット６０８、４基のめっき膜成膜ユニット６１０に囲まれた位置に第３ロボット６１２が配置された構成である。更に、各めっき膜成膜ユニット６１０にめっき液を供給する薬液供給システム６１４が備えられている。この洗浄ユニット６０８は、前記図３乃至図６に示す回転保持装置を備えている。
上述した実施形態の説明においては、Ｃｕめっき膜１０６を電解めっきにより形成する例を説明したが、Ｃｕめっき膜１０６を無電解めっきにより形成することもできる。
上述した半導体基板処理装置によれば、以下に列挙するような優れた効果が得られる。
（１）表面に配線パターン用の溝及び／又は穴が形成され、その上にバリア層、給電シード層が形成された半導体基板に、金属めっきを施し、該バリア層、給電シード層及び金属めっき膜を研磨除去し、洗浄および乾燥して回路配線を形成する処理が１つの装置で連続してできるから、それぞれの処理工程を別々の装置で行なう場合に比較し、全体がコンパクトになり、広い設置スペースを必要とせず、装置のイニシャルコスト、ランニングコストを低くでき、且つ短い処理時間で回路配線を形成できる。
（２）表面に配線パターン用の溝及び／又は穴が形成され、その上にバリア層が形成された半導体基板に、給電シード層及び金属めっき膜を施し、該給電シード層及び金属めっき膜を研磨除去し、洗浄乾燥して回路配線を形成する処理が１つの装置で連続してできるから、それぞれの処理工程を別々の装置で行なう場合に比較し、全体がコンパクトになり、広い設置スペースを必要とせず、装置のイニシャルコスト、ランニングコストを低くでき、且つ短い処理時間で回路配線を形成できる。
（３）表面に配線パターン用の溝及び／又は穴が形成された半導体基板に、バリア層、給電シード層及び金属めっき膜を施し、該バリア層、給電シード層及び金属めっき膜を研磨除去し、洗浄および乾燥して回路配線を形成する処理が１つの装置で連続してできるから、それぞれの処理工程を別々の装置で行なう場合に比較し、全体がコンパクトになり、広い設置スペースを必要とせず、装置のイニシャルコスト、ランニングコストを低くでき、且つ短い処理時間で回路配線を形成できる。
（４）膜厚測定部及び残膜測定部で測定した膜厚、残膜や、各層のイニシャルの膜厚の測定結果を記録することにより、次工程の処理時間を制御したり各処理工程の良否状態や、回路配線形成処理の終了した半導体基板の良否等を判断するデータとして利用することができる。
（５）基板処理プロセスの変更に容易に対応でき、基板処理装置全体の機能の更新が短時間に低コストで対応できる基板処理装置を提供できる。
（６）基板保持部で半導体基板を上向きに保持した状態で、被めっき面と電極アーム部のアノードとの間にめっき液を満たしてめっき処理を行い、めっき処理後に、被めっき面と電極アーム部のアノードとの間のめっき液を抜くと共に、電極アーム部を上昇させて被めっき面を解放させることで、基板保持部で半導体基板を保持したまま、めっき処理の前後にめっきに付帯した前処理や洗浄・乾燥処理といった他の処理を行なうことができる。
（７）めっきユニットでプレコート処理、めっき処理、水洗処理ができるので時間効率がよい。
（８）各ユニットの入れ替えが自在に構成されているので、基板処理プロセスの変更に自在、容易に対応でき、基板処理装置全体の機能の更新が短時間に低コストで対応できる。
（９）表面に配線パターン用の溝及び／又は穴が形成され、その上にバリア層、給電シード層が形成された半導体基板に、金属めっきを施し、該バリア層、給電シード層及び金属めっき膜を研磨除去し、洗浄および乾燥して回路配線を形成する処理が１つの装置で連続してできるから、それぞれの処理工程を別々の装置で行なう場合に比較し、全体がコンパクトになり、広い設置スペースを必要とせず、装置のイニシャルコスト、ランニングコストを低くでき、且つ短い処理時間で回路配線を形成できる。
（１０）表面に配線パターン用の溝及び／又は穴が形成され、その上にバリア層が形成された半導体基板に、給電シード層及び金属めっき膜を施し、該給電シード層及び金属めっき膜を研磨除去し、洗浄乾燥して回路配線を形成する処理が連続してできるから、短い処理時間で回路配線を形成できる。
（１１）表面に配線パターン用の溝及び／又は穴が形成された半導体基板に、バリア層、給電シード層及び金属めっき膜を施し、該給電シード層及び金属めっき膜を研磨除去し、洗浄乾燥して回路配線を形成する処理が連続してできるから、短い処理時間で回路配線を形成できる。
次に、無電解めっき装置を図３６、図４４（ａ）乃至（ｃ）及び図４５を参照して説明する。この無電解めっき装置は、例えば半導体基板Ｗの表面に無電解銅めっきを施して、銅層からなるシード層や配線を形成するのに使用される。このめっき工程の一例を、図４４（ａ）乃至（ｃ）を参照して説明する。
半導体基板Ｗには、図４４（ａ）に示すように、半導体素子が形成された基板１０１の導電層１０１ａの上にＳｉＯ２からなる絶縁膜１０２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１０３と配線用の溝１０４が形成され、その上にＴｉＮ等からなるバリア層１０５、更にその上に無電解銅めっきによってシード層１０７が形成される。なおシード層１０７はスパッタなどによって予め形成しておき、このシード層１０７の上にこれを補強するために補強シード層を無電解銅めっきによって形成する場合もある。そして図４４（ｂ）に示すように、半導体基板Ｗ表面に銅めっきを施すことで半導体基板Ｗのコンタクトホール１０３及び溝１０４内に銅を充填させると共に、絶縁膜１０２上に銅層１０６を堆積させる。その後化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により絶縁膜１０２上の銅層１０６を除去して、図４４（ｃ）に示すようにコンタクトホール１０３および配線用の溝１０４に充填した銅層１０６の表面と絶縁膜１０２の表面とを略同一平面にし、露出する金属表面の上に配線保護膜１０８を形成する。前記補強シード層は、上述したように、無電解めっきにより成膜することもできるが、電解めっきにより成膜することもできる。電解めっきにより成膜する場合には、基板の被めっき面を下方に向けて保持し、電解めっきを行う、いわゆるカップ式の電解めっきユニットにより成膜することもできる。
図３６は、無電解めっき装置の概略構成図である。図３６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３１１と、保持手段３１１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（めっき液保持機構）３３１と、堰部材３３１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（無電解めっき処理液）を供給するシャワーヘッド（無電解めっき処理液（分散）供給手段）３４１を備えている。無電解めっき装置は、さらに保持手段３１１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３５１と、排出された洗浄液等（めっき廃液）を回収する回収容器３６１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３６５と、前記保持手段３１１を回転駆動するモータ（回転駆動手段）Ｍとを備えている。以下、各部材について説明する。
保持手段３１１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３１３を設けている。この基板載置部３１３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３１３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（加熱手段）３１５が設置されている。この裏面ヒータ３１５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３１１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３３１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３３３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。
シャワーヘッド３４１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３５１は、ノズル３５３から洗浄液を噴出する構造である。
めっき液回収ノズル３６５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３３１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。
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３１１を下降して堰部材３３１との間に所定寸法の隙間を設け、基板載置部３１３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インチウエハを用いる。
次に、保持手段３１１を上昇して図示のようにその上面を堰部材３３１の下面に当接し、同時に半導体基板Ｗの外周を堰部材３３１のシール部３３３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。
次に裏面ヒータ３１５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３４１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３３１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１ｍｍ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７０℃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３１５による半導体基板Ｗの保温は容易に行え、裏面ヒータ３１５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も用いれば、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。
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１００ｒｐｍ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１０ｓｅｃ以下とする。
上記めっき処理が完了した後、めっき液回収ノズル３６５の先端を半導体基板Ｗの表面周縁部の堰部材３３１内側近傍に下降し、めっき液を吸い込む。このとき半導体ウエハ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３３１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３１１を下降させて半導体基板Ｗを堰部材３３１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３５１のノズル３５３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３５３から噴射される洗浄液を堰部材３３１にも当てることで堰部材３３１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３６１に回収され、廃棄される。
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３６５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３６１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３１１から取り出す。
図４５は、他の無電解めっき装置の概略構成図である。図４５において、図３６に示す例と相違する点は、保持手段３１１内に裏面ヒータ３１５を設ける代わりに、保持手段３１１の上方にランプヒータ（加熱手段）３１７を設置し、このランプヒータ３１７とシャワーヘッド３４１−２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３１７を同心円状に設置し、ランプヒータ３１７の間の隙間からシャワーヘッド３４１−２の多数のノズル３４３−２をリング状に開口する。なおランプヒータ３１７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。
このように構成しても、めっき液は各ノズル３４３−２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３１７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３１７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。
なおランプヒータ３１７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３１７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３１７と前記図３６に示す裏面ヒータ３１５とを併用して、半導体基板Ｗは主として裏面ヒータ３１５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３１７によって行うようにしても良い。また図３６に示す例と同様に、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。
次に前記図３６に示す無電解めっき装置と、他の無電解めっき装置とを用いて実際にめっきを行ってその結果を比較した。以下に実験の条件と結果を示す。
〔無電解Ｃｕめっき試料〕
φ８インチ半導体基板であってシリコンの上にＴａＮ（３０ｎｍ）のバリア層とＣｕ（５０ｎｍ）のシード層（ベタ膜）を形成したもの。
〔めっき仕様〕
（１）図３６に示す無電解めっき装置によるめっき方法
工程：裏面ヒータ３１５（７０℃）によって加熱した保持手段３１１に前記半導体基板Ｗをセットし、堰部材３３１を半導体基板Ｗにセットした後、半導体基板Ｗを静止した状態でめっき液（５０℃）をシャワーヘッド３４１から３０ｍｌだけ５ｓｅｃ間供給する。次に１００ｒｐｍで１ｓｅｃだけ半導体基板Ｗを回転し、めっき液を均一に半導体基板Ｗ面上に濡らし、静止状態で１ｍｉｎ間保持する。その後めっき液回収ノズル３６５によってめっき液を回収してから堰部材３３１を半導体基板Ｗ表面から離し、半導体基板Ｗを回転（８００ｒｐｍ）しながら、洗浄液（超純水）を半導体基板Ｗ面上に３０ｓｅｃ間供給して水洗いしめっき反応を停止させる。洗浄液の供給を停止して半導体基板Ｗをスピン乾燥（１０００ｒｐｍ、３０ｓｅｃ）して取り出す。
（２）他の無電解めっき装置によるめっき方法
工程：保持手段に半導体基板Ｗをセットし、半導体基板Ｗを４０ｒｐｍで回転させながら７０℃のめっき液を半導体基板Ｗ中央に１ｍｉｎ（６００ｍｌ／ｍｉｎ）の間、滴下し続ける。めっき液の滴下終了後、半導体基板Ｗの回転を継続しながら洗浄液（超純水）を半導体基板Ｗ面上に３０ｓｅｃ間供給することで水洗いしめっき反応を停止させる。そして保持手段から半導体基板Ｗを取り出して別途乾燥機にて乾燥する。
図４６（ａ）及び（ｂ）は、以上各方法によって無電解めっきした半導体基板ＷのＸ軸上の膜厚を測定した結果を示す図である。図４６（ａ）は、図３６に示す無電解めっき装置によるめっき方法の無電解Ｃｕ膜厚面内分布を示す図であり、図４６（ｂ）は、他の無電解めっき装置によるめっき方法の無電解Ｃｕ膜厚面内分布を示す図である。図４６（ａ）および（ｂ）において、横軸はウエハ（基板）の箇処を表し、縦軸はめっき膜厚を表している。図４６（ａ）及び（ｂ）に示すように、図３６に示す無電解めっき装置によるめっき方法は半導体基板Ｗの全体にわたってその膜厚が均一になっているのに対して、他の無電解めっき装置によるめっき方法では半導体基板Ｗ中央の膜厚が極端に薄くなっており、図３６に示す無電解めっき装置によるめっき方法の方がめっき膜厚の面内均一性が各段に向上することが確認できた。
上記無電解めっき装置は、シード層や配線用の銅層形成に限られず、配線保護膜形成などにも用いることができる。
さらに、無電解めっきの前処理工程や触媒処理工程にも用いることができる。即ち、例えば上記例ではシャワーヘッド３４１から無電解めっき液を半導体基板Ｗの被めっき面に供給して無電解めっきを行わせたが、無電解めっき液の供給工程の前にシャワーヘッド３４１から無電解めっきの前処理工程や触媒処理工程に用いる他の無電解めっき処理液を供給することで、これらの処理工程も無電解めっき工程と共にこの無電解めっき装置で行うことができる。
上記例では、被めっき面上にめっき液を保持して静止させた状態でめっきしたが、めっきムラが生じない程度にゆっくりと回転させても良い。
また、被めっき面にめっき液を分散して供給可能であればシャワーヘッドに限ることはなく、例えば揺動動作又は並進動作を行いながらめっき液を供給するノズルを設けても良い。
上記例では、めっき後の洗浄工程において保持手段３１１を堰部材３３１から引き離した状態で洗浄液を供給して洗浄を行ったが、保持手段３１１を堰部材３３１から引き離さない状態のまま洗浄液を供給し、洗浄液を堰部材３３１の上部の淵からオーバーフローさせることでその洗浄を行っても良い。洗浄液の供給によって内部に残っためっき液が希釈化されると同時に液温が低下し、これによって無電解めっきの反応は停止する。なお保持手段３１１を下降させる代わりに堰部材３３１を引き上げることで両者を引き離しても良い。
上記裏面ヒータ３１５によって半導体基板Ｗを加熱する際（特に加熱開始からめっき液を接液するまでの間）、半導体基板Ｗの被めっき面に酸化防止を目的に不活性ガス、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスを吹き付けることが好ましい。半導体基板Ｗ表面に例えばスパッタ等によるシード層が露出している場合は、これが加熱されるとその表面が酸化する恐れがあるので、これを防止してより膜厚の均質なめっき層を前記シード層上に形成しようとするような場合に用いれば特に効果的である。
上記例では、半導体基板Ｗの加熱手段として裏面ヒータ３１５やランプヒータ３１７を用いたが、基板近傍のさらに他の位置にヒータを設置してもよい。またヒータを用いる代りに、又はヒータを用いると共に、無電解めっきを行う雰囲気の温度を無電解めっき処理温度（反応面である被めっき面のめっきに好適な温度）とほぼ同等にすることで、放熱を防止して処理温度を一定に保つことができる。この場合は基板の周囲に加熱した気体を供給するなどすればよい。
上記例では、基板の被めっき面上に供給した無電解めっき処理液を接液させる工程として、基板を瞬時回転する工程を用いたが、その他にも、要は基板を動かすことや、供給した無電解めっき処理液を動かすことによって無電解めっき処理液を被めっき面全体に接液させる工程であればよい。即ち、基板を動かす工程としては、例えば無電解めっき処理液が供給された基板を振動させることや、揺動させる（揺り動かす）こと等であり、供給した無電解めっき処理液を動かす工程としては、供給した無電解めっき処理液を掻き均し部材を用いて掻き均すことや、液面に送風すること等である。
以上詳細に説明したように、上記構成の無電解めっき装置によれば、以下のような優れた効果を有する。
（１）被めっき面上に無電解めっき処理液を所定時間溜めて保持することで被めっき面を処理するように構成したので、少量の無電解めっき処理液で被めっき面の処理が行え、コスト低減が図れる。また無電解めっき処理液供給用のポンプとして小型のものが使用でき、無電解めっき装置のコンパクト化が図れ、これを収納するクリーンルームコストの低減化も図れる。また使用する無電解めっき処理液が少量なので無電解めっき処理液の昇温・保温が容易で即座に行え、且つ大量の無電解めっき処理液を常時昇温させておく必要がないので無電解めっき処理液の劣化が促進されることもない。
（２）使用する無電解めっき処理液の量が少なくて良いので、そのまま廃棄してもコスト増加にはならず、常に新規な無電解めっき処理液を使用できて処理液組成を一定にでき、循環使用する場合に生じる副生成物などが系内に堆積せず安定なめっき等の処理が容易に行え、めっき液の液分析装置や液調整装置が不要になり、装置コストの低減化及びクリーンルームコストの低減化が図れる。また無電解めっき処理液を大量に循環使用しないので、各装置構成部材からパーティクルが発生しにくく、濾過装置が不要になる。
（３）無電解めっき処理液を被めっき面上に保持して処理を行うので、無電解めっき処理液を被めっき面上に滴下しながら処理を行う場合に比べて被めっき面の各部の処理条件を同一にでき、形成されるめっき膜厚の面内均一化が図れる。特に基板を静止させた状態で処理を行えば、基板を回転しながら処理を行う場合に比べて基板の周速による放熱が生じず、温度降下せずに反応温度の均一化が図れ、安定なプロセスが得られる。
（４）基板の温度を無電解めっき処理液の温度よりも高く加熱した状態で基板の被めっき面に無電解めっき処理液を触れさせるように構成したので、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昇温しなくても良くなり、消費電力の低減化やめっき液の組成変化の防止が図れる。
（５）無電解めっき処理液供給手段を、被めっき面の上部に設置されて分散して無電解めっき処理液を供給するように構成した場合は、基板の被めっき面全体に略均一に無電解めっき処理液を同時に供給でき、無電解めっき処理液の温度制御が安定して行える。
（６）基板を保持する保持手段と、被めっき面の周囲をシールするめっき液保持機構と、めっき液保持機構でシールされた基板の被めっき面に無電解めっき処理液を供給して溜める無電解めっき処理液供給手段とを具備して無電解めっき装置を構成したので、無電解めっき処理液として、前処理液、触媒処理液、無電解めっき液などを取り替えて使用することができ、したがって一連の無電解めっき工程を単一セルで実施可能となり、装置のコンパクト化が図れる。
次に、基板めっき装置や基板研磨装置などの各種基板処理装置に関し、特に処理される基板の膜厚等の基板表面状態を検出するのに好適な基板処理装置を図４７乃至図５６を参照して説明する。ここでは特に半導体基板の配線形成に用いられる銅めっき装置とＣＭＰ装置に膜厚測定用として適用した場合について説明する。
図４７は、めっき装置の一例を示す平面図である。このめっき装置は、内部に複数の基板を収納する二基のウエハカセット５１０，５１０と、ウエハカセット５１０，５１０から基板を取り出して搬送を行う搬送ロボット５１４と、基板のめっきから洗浄、乾燥という一連のめっき処理工程を一台で行う二基のめっきモジュール（基板処理モジュール）５１２，５１２とを具備して構成されている。なお、符号５１８はめっき液タンク５１６を有する液供給設備である。
前記めっきモジュール５１２の構成は図１４に示す構成と同一であるため、図１４を参照してモジュール５１２の説明をする。このめっきモジュール５１２はめっき、洗浄、乾燥の一連の処理を行なうことができる。即ち基板Ｗは基板保持部２−９により被処理面を上にしてＡ，Ｂ，Ｃの三つの位置に保持される。そして位置Ａにおいて基板Ｗが搬入載置された後、位置Ｂにおいて基板Ｗの外周近傍にカソード電極２−１７を接続した上で被処理面上にめっき液を供給し、その上部から図示しないアノード電極をめっき液に接触させ、電圧をかけて電解めっきを行う。めっき終了後は基板Ｗ上のめっき液を図示しないノズルで吸引し、代わりに位置Ｃにおいて洗浄水を供給し、基板保持部２−９を回転させることにより洗浄水を基板Ｗ全体に行き渡らせて洗浄を行う。洗浄後は洗浄水の供給を停止し、基板Ｗの回転速度を増加させることにより洗浄水を振り切ってスピン乾燥させる。必要に応じてめっき前に例えば界面活性剤を塗布するプレコート処理を行ったり、洗浄液の種類を変えて多段で洗浄を行うようにすることもできる。
一方、図４７に示すように搬送ロボット５１４にはアーム５４２の先端にロボットハンド５４０が設置されている。
次に、このめっき装置全体の動作を説明すると、まずロボットハンド５４０が何れかのウエハカセット５１０から処理前の基板Ｗを取り出して何れかのめっきモジュール５１２の基板保持部５２１に載置することで、前述のようにめっきモジュール５１２が一連のめっき処理を行い、これを乾燥する。乾燥された基板Ｗは再びロボットハンド５４０によって何れかのウエハカセット５１０に戻される。
そして、搬送ロボット５１４の周辺を処理前の基板Ｗと処理後の基板Ｗが通過するので、両者の基板Ｗの膜厚を測定するために、膜厚センサＳをこの搬送ロボット５１４自体又はその周辺又はめっきモジュール５１２内部のように、処理前の基板Ｗと処理後の基板Ｗが通過する位置に設置する。膜厚センサＳの設置場所と設置状態は、以下にまとめて説明するので、ここではその詳細な説明を省略する。
即ち、膜厚センサＳをこれらの位置に設置すれば、処理前と処理後の基板Ｗの膜厚（基板Ｗ上に形成された多層の金属膜厚全体の膜厚）が一連の処理動作の途中に無駄な動作をすることなく測定できる。具体的には、例えば、一度目に基板Ｗが膜厚センサＳを通過するときには、めっき前の表面にシード層の付いた状態の基板Ｗの膜厚を測定し、二度目に基板Ｗが膜厚センサＳを通過するときには、シード層の上に金属膜がめっきされた状態で基板Ｗの膜厚を測定する。そして両者の差分を取れば、めっきした金属膜厚が測定できる。なおシード層の膜厚は、ほぼ数１０ｎｍ〜１００数十ｎｍの範囲であり、めっきされた金属膜厚は数μｍ程度の場合が一般的である。
なお、膜厚センサＳから入った信号は、演算処理装置に送られ、差分を取ったり、移動平均を取る等の演算処理がなされ、膜厚の測定がなされる。演算処理装置及び方法は、膜厚センサＳの配置と検知方法等に好適なものを任意に選択できる。
図４８は、ＣＭＰ装置の一例を示す平面図である。このＣＭＰ装置は、ロード・アンロードを行うウエハカセット５３１，５３１と、基板を洗浄する洗浄機５３３，５３３，５３５，５３５と、２台の搬送ロボット５１４ａ，５１４ｂと、反転機５３９，５３９と、ポリッシングユニット（基板処理モジュール）５４１，５４１とを具備して構成されている。
基板Ｗの流れは種々あるが、例えば以下の通りである。まず搬送ロボット５１４ａが何れかのロード用のウエハカセット５３１から処理前の基板Ｗを取り出し、何れかの反転機５３９に受け渡す。搬送ロボット５１４ａは図示の位置から移動することなく回転するだけであり、ウエハカセット５３１から反転機５３９に基板Ｗを搬送可能な位置に設置されている。基板Ｗは反転機５３９によりその被処理面が上向きから下向きにされた後、もう一方の搬送ロボット５１４ｂに受け渡され、搬送ロボット５１４ｂは基板Ｗを何れかのポリッシングユニット５４１に受け渡し、所定の研磨がなされる。研磨後の基板Ｗは、搬送ロボット５１４ｂにより何れかの洗浄機５３５に搬送されて、一次洗浄が行われる。一次洗浄後の基板Ｗは、搬送ロボット５１４ｂにより何れかの反転機５３９に搬送され、被処理面が上向きに反転された後、搬送ロボット５１４ａにより何れかの二次洗浄機５３３に搬送され、二次洗浄が終了した後、再び搬送ロボット５１４ａによりアンロード用のウエハカセット５３１に収納される。
したがって、このＣＭＰ装置の場合は、搬送ロボット５１４ａ，５１４ｂや反転機５３９，５３９付近を処理前の基板Ｗと処理後の基板Ｗが通過するので、両者の基板Ｗの膜厚を測定するために、以下の例においては膜厚センサＳをこの搬送ロボット５１４ａ，５１４ｂ自体又はその周辺などのように処理前の基板Ｗと処理後の基板Ｗが通過する位置に設置することとした。
即ち、膜厚センサＳをこれらの位置に設置すれば、処理前と処理後の基板Ｗの膜厚が一連の処理動作の途中に無駄な動作をすることなく測定できる。具体的には、例えば、一度目に研磨前の基板Ｗの膜厚を測定し、二度目に研磨後の基板Ｗの膜厚を測定することで、両者の差分を取れば、研磨の量が測定できる。また光学的センサを用いれば、差分を取ることなく直接的に金属膜又は絶縁膜の膜厚を測定することもできる。
なお、前記搬送ロボット５１４ａ，５１４ｂは、図４８に示す矢印Ａ方向に移動可能であってもよい。
図４９は、めっき及びＣＭＰ装置を示す図である。このめっき及びＣＭＰ装置において前記図４８に示すＣＭＰ装置と相違する点は、一方の洗浄機５３３に代えて図１４に示すめっきモジュール５１２を収納し、他方の洗浄機５３３に代えてスピン乾燥機５３４を設置した点である。
そして基板Ｗの流れは、例えば以下の通りである。まず搬送ロボット５１４ａが何れかのロード用のウエハカセット５３１から処理前の基板Ｗを取り出し、めっきモジュール５１２でめっき処理を施した後、搬送ロボット５１４ａが基板Ｗを何れかの反転機５３９に受け渡しその被処理面を下向きにした後、もう一方の搬送ロボット５１４ｂに受け渡される。搬送ロボット５１４ｂは基板Ｗを何れかのポリッシングユニット５４１に受け渡し、所定の研磨がなされる。研磨後の基板Ｗは搬送ロボット５１４ｂによって取り出され、何れかの洗浄機５３５で洗浄された後、他方のポリッシングユニット５４１に受け渡されて再度研磨された後、搬送ロボット５１４ｂにより他方の洗浄機５３５に搬送されて洗浄が行われる。洗浄後の基板Ｗは、搬送ロボット５１４ｂにより他方の反転機５３９に搬送されて被処理面が上向きに反転された後、搬送ロボット５１４ａによりスピン乾燥機５３４に搬送されてスピン乾燥され、その後再び搬送ロボット５１４ａによりアンロード用のウエハカセット５３１に収納される。
したがってこのめっき及びＣＭＰ装置の場合も、搬送ロボット５１４ａ，５１４ｂ自体やその周辺やめっきモジュール５１２内部などのように、処理前の基板Ｗと処理後の基板Ｗが通過する位置に膜厚センサＳを設置することとした。
次に前記めっき装置やＣＭＰ装置に設置する膜厚測定用のセンサＳの具体例を説明する。
図５０は前記図４７に示す搬送ロボット５１４や図４８及び図４９に示す搬送ロボット５１４ａ，５１４ｂを示す斜視図である。また図５１（ａ）及び（ｂ）は、前記搬送ロボット５１４（５１４ａ，５１４ｂ）に取り付けられるロボットハンド５４０を示す図であり、図５１（ａ）は平面図、図５１（ｂ）は側断面図である。
搬送ロボット５１４（５１４ａ，５１４ｂ）は、ロボット本体５４３の上部に取り付けけた二本のアーム５４２，５４２の先端にそれぞれロボットハンド５４０，５４０を取り付けて構成されている。両ロボットハンド５４０，５４０は上下に所定の隙間を介して重なるように配置されている。そしてアーム５４２が伸縮することによりロボットハンド５４０上に載置した基板Ｗの前後方向への搬送を可能にしている。またロボット本体５４３が回転及び／又は移動することで任意の方向への基板Ｗの搬送が可能となる。
そして図５１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ロボットハンド５４０には、直接４つの膜厚センサＳが埋め込まれて取付けられている。膜厚センサＳとしては膜厚を測定できるものであれば何でも良いが、好ましくは渦電流センサを用いる。なお渦電流センサは渦電流を発生させ、基板Ｗを導通して帰ってきた電流の周波数や損失を検出することにより膜厚を測定するものであり、非接触で用いられる。更に膜厚センサＳとしては、光学的センサも好適である。光学的センサは、試料に光を照射し、反射する光の情報から膜厚を直接的に測定することができるものであり、金属膜だけでなく酸化膜などの絶縁膜の膜厚測定も可能である。膜厚センサＳの設置位置は図示のものに限定されず、測定したい箇所に任意の個数を取り付ける。またロボットハンド５４０には乾いた基板Ｗを扱うドライハンドと、濡れた基板Ｗを扱うウェットハンドがあり、どちらにも前記膜厚センサＳを取り付けることが可能である。しかしながらこの搬送ロボット５１４を図４７に示すようなめっき装置に用いた場合はシード層のみ付いた状態で最初に基板Ｗの膜厚を測定する必要があるため、ウエハカセット５１０，５１０に基板Ｗが置かれているドライの状態で最初に基板Ｗの厚さを測定する必要がある。したがってドライハンドに膜厚センサＳを取り付けるのが望ましい。
膜厚センサＳで検出された信号は演算装置に送られ、処理前の基板Ｗの膜厚と処理後の基板Ｗの膜厚との差分を取る等の演算が行われ、膜厚を所定のディスプレイ等に出力する。演算方法は膜厚を適切に測定できればいかなる方法でも良い。
この例によればロボットハンド５４０が基板Ｗを搬送している最中に膜厚を測定できるため、基板処理工程中にわざわざ別途膜厚測定工程を設ける必要がなく、スループットを低下させることがないという効果が得られる。またロボットハンド５４０に膜厚センサＳを取り付けるため、省スペース化が実現できる。
図５２（ａ）及び（ｂ）は、前記図４７や図４８に示す搬送ロボット５１４，５１４ａ，５１４ｂの他の例を示す図であり、図５２（ａ）は概略平面図、図５２（ｂ）は概略側面図である。図５２（ａ）及び（ｂ）に示すように、この例では、ロボット本体５４３のロボットハンド５４０の下部に５つの膜厚センサＳを取り付けている。即ちロボットハンド５４０の下部に基板Ｗと略同サイズの円盤状の取付板５４５を設置し、この取付板５４５の上に５つの膜厚センサＳを取り付ける。取付板５４５はロボット本体５４３に固定されているが、他の部材に固定しても良い。
各膜厚センサＳは図示するようにロボットハンド５４０と重ならない位置に取り付けることにより、基板Ｗ全体の広い領域での膜厚の測定が可能となる。また、省スペース化を実現でき、極めて短時間で測定が可能となる。そして取付板５４５の上で基板Ｗを停止させることで基板Ｗの固定点における膜厚の測定が可能になり、一方、停止させないで取付板５４５上をロボットハンド５４０上の基板Ｗが通過するようにすればスキャンしながらの測定も可能になる。また膜厚センサＳはロボット本体５４３と一体であるため、安定した検出が行える。また、取付板５４５をロボット本体５４３でなく他の部材に固定した場合は、ロボットハンドの高さを任意に変えることで、基板Ｗとセンサ間の距離を調整することも可能となる。
検出後の信号が演算装置に送られて膜厚が測定される点は図５１（ａ）及び（ｂ）に示す例と同様である。但し、スキャンしながらの測定の場合は、測定点が時間の経過と共に変化するため、移動平均法により演算して膜厚を算出するのが好適である。
図５３（ａ）及び（ｂ）は、更に他の例を示す図であり、図５３（ａ）は概略平面図、図５３（ｂ）は概略側面図である。図５３（ａ）及び（ｂ）に示す例では、図１４及び図４７に示すめっきモジュール５１２の基板Ｗの出入口部５５０の上部に３つの膜厚センサＳを設置している。即ち、出入口部５５０の上部に長方形状の取付板５５１を設置し、この取付板５５１の下面に３つの膜厚センサＳを直列に取り付ける。取付板５５１はめっきモジュール５１２に固定しても良いし、図示しない搬送ロボット５１４のロボット本体５４３に固定しても良いし、それ以外の部材に固定しても良い。
このように構成すれば、めっきモジュール５１２に基板Ｗを入れる際と出す際の何れにおいても膜厚センサＳが基板Ｗを走査することとなるため、スキャン測定に適している。またこの例のように膜厚センサＳを何列か設置することにより、基板Ｗ上の任意の点をスキャン測定することができる。また、ロボットハンドの高さを任意に変えることで、基板Ｗとセンサ間の距離を調整することが可能である。
この膜厚センサＳで検出された信号は、演算装置により演算されるが、スキャン測定の場合は、移動平均法による演算処理が好適である。
またＣＭＰ装置にこの例を適用する場合は、図４８及び図４９に示すポリッシングユニット（基板処理モジュール）５４１に基板Ｗを出し入れする出入口付近に前記膜厚センサＳを設置すれば良い。なおポリッシングユニット５４１に基板Ｗを搬入するときは基板Ｗの被処理面は下向きであるため、ポリッシングユニット５４１の基板Ｗを搬入する場所の下側に膜厚センサＳを設置することが好ましい（もちろん上側に膜厚センサＳを設置しても膜厚測定は可能であるが、下側の方がより精度がよくなる）。研磨が終了した後は、基板Ｗの被処理面がウエットな状態であるが、ウエットな状態でも測定可能な膜厚センサを用いれば前記めっきモジュール５１２の場合と同様な方法で膜厚が測定できる。
図５４は、反転機５３９付近の概略正面図、図５５は反転アーム５５３，５５３部分の平面図である。図５４及び図５５に示すように反転アーム５５３，５５３は基板Ｗの外周をその左右両側から挟み込んで保持し、これを１８０°回動することで反転させる機能を有する。そしてこの反転アーム５５３，５５３（反転ステージ）の直下に円形の取付台５５５を設置し、取付台５５５上に複数の膜厚センサＳを設置する。取付台５５５は駆動機構５５７によって上下動自在に構成されている。
そして基板Ｗの反転時には、取付台５５５は基板Ｗの下方の実線の位置に待機しており、反転の前又は後に取付台５５５を点線で示す位置まで上昇して膜厚センサＳを反転アーム５５３，５５３に把持した基板Ｗに接近させ、その膜厚を測定する。
この例によれば、搬送ロボット５１４のアーム５４２などの制約がないため、取付台５５５上の任意の位置に膜厚センサＳを設置できる。また、取付台５５５は上下動自在な構成となっているので、測定時に基板Ｗとセンサ間の距離を調整することも可能である。また、検出目的に応じた複数の種類のセンサを取付けて、各々のセンサの測定毎に基板Ｗと各センサ間の距離を変更することも可能である。但し取付台５５５が上下動するため、測定時間をやや要することになる。
図５６は、他のめっきモジュール５１２の要部断面図である。このめっきモジュール５１２において図１４に示すめっきモジュール５１２と相違する点は、基板保持部２−９の基板Ｗを保持した部分（めっきステージ）の直下に膜厚センサＳを取り付けた取付台５５９を設置した点のみである。膜厚センサＳは取付台５５９上の任意の箇所に設置することができる。
この例ではめっきステージの直下に膜厚センサＳを設置したので、めっきをしながらリアルタイムの膜厚測定が可能となる。したがって当該測定結果をリアルタイムでフィードバックし、めっきに反映させるようにすれば、極めて精度の高いめっきが可能となる。
上記の例ではセンサとして膜厚（金属膜又は絶縁膜の膜厚）検出用のセンサを用いているが、センサや演算手段を各種の目的に応じて選定することにより、金属薄膜の有無検出用センサ、基板上のパーティクルの有無検出用センサ、基板上に形成したパターン認識用のセンサ等、他の各種基板表面状態検出用のセンサを構成してこれを使用してもよい。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。即ち例えば上記実施形態ではセンサとして膜厚（金属膜又は絶縁膜の膜厚）検出用のセンサとして用いた実施形態を示したが、本発明はこのセンサに限定されるものではなく、センサや演算手段を各種の目的に応じて選定することにより、金属薄膜の有無検出用センサ、基板上のパーティクルの有無検出用センサ、基板上に形成したパターン認識用のセンサ等、他の各種基板表面状態検出用のセンサを構成してこれを使用してもよい。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
以上詳細に説明したように、本発明によれば、基板処理工程を停止・中断させることなく基板の金属膜厚等の各種基板表面状態を検出できるため、高スループットを実現しつつ基板の表面状態を検出することができ、めっきや研磨等の基板処理の信頼性と迅速性を高めることができる。
また測定結果をフィードバックして基板処理条件を調整することが迅速に行えるので、最適な処理条件でめっきや研磨等の基板処理を迅速に行うことが可能となる。
更に検出センサとして軽量・小型なものを用いれば、めっき装置のロボットハンド等に簡易に取り付けることができ、省スペースのまま上記効果を実現できる。
本発明は、半導体基板に各種の処理を施すために使用される半導体基板処理装置及び処理方法に係り、半導体デバイスを製造する際に、半導体基板上に回路配線を形成する際のＣｕめっき工程および半導体基板上のＣｕめっき膜を研磨する工程などに利用可能である。
図５７は、本発明に係る半導体基板処理装置の他の実施形態例の平面配置構造を示す図である。本基板処理装置は、矩形状の設備７１０内に配置されて、半導体基板の銅めっきを連続的に行うように構成されている。この設備７１０は、仕切壁７１１によってめっき空間７１２と清浄空間７１３に仕切られ、これらの各めっき空間７１２と清浄空間７１３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、前記仕切壁７１１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７１３の圧力は、大気圧より低く、且つめっき空間７１２の圧力よりも高くしてあり、これにより、清浄空間７１３内の空気が設備７１０の外部に流出することがなく、且つめっき空間７１２内の空気が清浄空間７１３内に流入することがないようなっている。
前記清浄空間７１３内には、基板収納用カセットを載置する２つのロードアンロード部７１５と、めっき処理後の基板を純水で洗浄（リンス）し乾燥する２基の洗浄ユニット７１６が配置され、更に基板の搬送を行う固定タイプで回転自在な第１ロボット７１７が備えられている。この洗浄ユニット７１６としては、例えば基板の表裏両面に超純水を供給する洗浄液供給ノズルを有し、基板を高速でスピンさせて脱水、乾燥させる形式のものが用いられている。この洗浄ユニット７１６は、前記図３乃至図６に示す回転保持装置を備えている。
一方、めっき空間７１２内には、基板のめっきの前処理を行い、前処理後の基板を反転機７２０で反転させる２基の前処理ユニット７２１と、基板の表面に該表面を下向きにして銅めっき処理を施す４基のめっき膜成膜ユニット７２２と、基板を載置保持する２基の第１基板ステージ７２３ａ，７２３ｂが配置され、更に基板の搬送を行う自走タイプで回転自在な第２ロボット７２４が備えられている。
この実施の形態にあっては、清浄空間７１３内に位置して、めっき後の基板を薬液で洗浄する２基の薬液洗浄ユニット７２５と、この薬液洗浄ユニット７２５と前記洗浄ユニット７１６との間に位置して第２基板ステージ７２６ａ，７２６ｂが配置され、更に２基の薬液洗浄ユニット７２５に挟まれた位置に基板の搬送を行う固定タイプで回転自在な第３ロボット７２７が備えられている。
前記一方の第１基板ステージ７２３ｂ及び第２基板ステージ７２６ｂは、基板を水洗い可能に構成されているとともに、基板を反転させる反転機７２０が備えられている。
これにより、前記第１ロボット７１７は、前記ロードアンロード部７１５に載置されたカセット、洗浄ユニット７１６及び第２基板ステージ７２６ａ，７２６ｂ間で基板を搬送し、第２ロボット７２４は、前記第１基板ステージ７２３ａ，７２３ｂ、前処理ユニット７２１及びめっき膜成膜ユニット７２２間で基板を搬送し、第３ロボット７２７は、前記第１基板ステージ７２３ａ，７２３ｂ、薬液洗浄ユニット７２５及び第２基板ステージ７２６ａ，７２６ｂ間で基板を搬送するようになっている。
更に、前記設備７１０の内部には、前記第１基板ステージ７２３ａの下方に位置して、調整運転用基板を収納する容器７２８が内蔵され、第２ロボット７２４は、調整運転用基板を容器７２８から取出し、調整運転終了後に再び容器７２８に戻すようになっている。このように、調整運転用基板を収容する容器７２８を設備７１０の内部に内蔵することで、調整運転の際に調整運転用基板を外部から導入することに伴う汚染やスループットの低下を防止することができる。
なお、容器７２８の配置位置は、いずれかのロボットで調整運転用基板の取出し及び収納が可能な位置であれば、設備７１０内の何処でも良いが、第１基板ステージ７２３ａの近傍に配置することで、調整運転用基板を使用した調整運転を前処理からめっき処理と始め、洗浄し乾燥させた後に容器７２８内に収容することができる。
ここで、前記ロボット７１７として、落し込みタイプの２本のハンドを有し、上側をドライハンド、下側をウェットハンドとしたものを使用し、ロボット７２４，７２７として、落し込みタイプの２本のハンドを有し、双方をウェットハンドとしたものを使用しているが、これに限定されないことは勿論である。
なお、この実施の形態においては、例えば希フッ化水素酸や過酸化水素水等の薬液で基板の表面を洗浄する薬液洗浄ユニット７２５を備えた例を示しているが、めっき後の基板を薬液で洗浄する必要がない場合には、薬液洗浄ユニット７２５を省略しても良い。この場合、第１ロボット７１７で、前記ロードアンロード部７１５に載置されたカセット、洗浄ユニット７１６及び第１基板ステージ７２３ａ，７２３ｂ間の基板の搬送を行うことで、第３ロボット７２７及び第２基板ステージ７２６ａ，７２６ｂを省略することもできる。
次に、この実施の形態における基板の流れの概要を説明する。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てロードアンロード部７１５に載置される。そして、第１ロボット７１７が基板をカセットから取出し、第２基板ステージ７２６ａ上に移動して、基板を第２基板ステージ７２６ａ上に載置する。そして、第３ロボット７２７が第２基板ステージ７２６ａ上にあった基板を第１基板ステージ７２３ａに移す。次に、第２ロボット７２４が第１基板ステージ７２３ａから基板を受け取って前処理ユニット７２１に渡し、前処理ユニット７２１での前処理終了後、基板の表面が下に向くように反転機７２０で基板を反転させ、再び第２ロボット７２４に渡す。そして、第２ロボット７２４は基板をめっき膜成膜ユニット７２２のヘッド部に渡す。
めっき膜成膜ユニット７２２で基板のめっき処理及び液切りを行った後、基板を第２ロボット７２４に渡し、第２ロボット７２４は基板を第１基板ステージ７２３ｂへ渡す。基板は、第１基板ステージ７２３ｂの反転機７２０によって、表面が上に向くように反転され、第３ロボット７２７によって薬液洗浄ユニット７２５に移される。薬液洗浄ユニット７２５において薬液洗浄、純水リンス、スピン液切りされた基板は、第３ロボット７２７により第２基板ステージ７２６ｂへ運ばれる。次に、第１ロボット７１７が第２基板ステージ７２６ｂから基板を受取り、洗浄ユニット７１６に基板を移送し、洗浄ユニット７１６で純水（脱イオン水を含む）によるリンスとスピン乾燥を行う。乾燥された基板は、第１ロボット７１７によりロードアンロード部７１５に載置された基板カセット内に収納される。
図５８は、設備７１０内の気流の流れを示す。清浄空間７１３においては、配管７３０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７３１を通して清浄空間７１３内に押込まれ、天井７３２ａよりダウンフローのクリーンエアとして洗浄ユニット７１６及び薬液洗浄ユニット７２５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７３２ｂから循環配管７３３を通して天井７３２ａ側に戻され、再び高性能フィルタ７３１を通してファンにより清浄空間７１３内に押込まれて清浄空間７１３内を循環する。一部の気流は、洗浄ユニット７１６及び薬液洗浄ユニット７２５内から配管７３４により外部に排気される。これにより、清浄空間７１３内は、大気圧より低い圧力に設定される。
前処理ユニット７２１及びめっき膜成膜ユニット７２２が存在するめっき空間７１２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７３５から取込まれ高性能フィルタ７３６を通して天井７３７ａ側からファンによりめっき空間７１２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７１２内を清浄空間７１３より低い圧力に保つ程度に配管７３８より外部排気を行い、ダウンフローの大部分の気流を床７３７ｂから延びる循環配管７３９を通した循環気流でまかなうようにしている。
これにより、循環配管７３９から天井７３７ａ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７３６を通ってめっき空間７１２内にクリーンエアとして供給されて循環する。ここで、前処理ユニット７２１、めっき膜成膜ユニット７２２、第２ロボット７２４及びめっき液調整タンク７４０からの薬液ミストや気体を含むエアは、前記配管７３８を通して外部に排出されて、めっき空間７１２内は、清浄空間７１３より低い圧力に設定される。
図５９は、めっき膜成膜ユニット７２２の要部を示すもので、このめっき膜成膜ユニット７２２は、略円筒状で内部にめっき液７４５を収容するめっき処理槽７４６と、このめっき処理槽７４６の上方に配置されて基板を保持するヘッド部７４７とから主に構成されている。なお、図５９は、ヘッド部７４７で基板Ｗを保持して下降させためっき位置にある時の状態を示している。
前記めっき処理槽７４６には、上方に開放し、例えば含リン銅からなるアノード７４８を底部に配置しためっき室７４９と、このめっき室７４９内にめっき液７４５を保有するめっき槽７５０が備えられている。前記アノード７４８は、めっき槽７５０に着脱自在に、即ち把手７５１を介して引抜き自在に装着されたアノード保持体７５２に一体に保持され、外部の制御部にあるめっき用電源の陽極に接続されている。このめっき槽７５０の表面とアノード保持体７５２のフランジ部７５２ａの裏面との間には、めっき液の外部への漏洩を防止するシール材９００が介装されている。このように、アノード７４８をめっき槽７５０に着脱自在に装着したアノード保持体７５２に一体に保持することで、アノード保持体７５２を介してアノード７４８のめっき槽７５０との着脱を容易に行って、このメンテナンスや交換等の便を図ることができる。
なお、アノード７４８を、例えば含有量が０．０３〜０．０５％のリンを含む銅（含リン銅）で構成するのは、めっきの進行に伴ってアノード７４８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。
前記めっき槽７５０の内周壁には、めっき室７４９の中心に向かって水平に突出するめっき液噴出ノズル７５３が円周方向に沿って等間隔で配置され、このめっき液噴出ノズル７５３は、めっき槽７５０の内部を上下に延びるめっき液供給路７５４に連通している。この例では、めっき槽７５０の周壁内部に、円周方向に沿って４個に分割された円弧状のめっき液溜めが該めっき液溜めの長さ方向に沿った中央部で前記各めっき液供給路７５４に連通して設けられ、この各めっき液溜めの両端に位置して各２個のめっき液噴出ノズル７５３が備えられている。更に、この各めっき液溜めには、下記の制御弁７５６を介して同じ流量のめっき液が供給されるように構成され、これにより、めっき液がめっき室７４９の内部にめっき液噴出ノズル７５３からより均一に噴出されるようになっている。
このめっき液供給路７５４とめっき液調整タンク７４０（図５８及び図６７参照）とはめっき液供給管７５５で接続され、このめっき液供給管７５５の途中に、二次側の圧力を一定にする制御弁７５６が介装されている。
また、めっき槽７５０には、めっき室７４９内のめっき液７４５を該めっき室７４９の底部周縁から引き抜く第１めっき液排出口７５７と、めっき槽７５０の上端部に設けた堰部材７５８をオーバーフローしためっき液７４５を排出する第２めっき液排出口７５９が設けられている。この第１めっき液排出口７５７は、めっき液排出管７６０ａを介してリザーバ９２６（図６７参照）に接続され、このめっき液排出管７６０ａの途中に流量調整器７６１ａが介装されている。一方、第２めっき液排出口７５９は、めっき液排出管７６０ｂを介してリザーバ９２６に接続され、この途中に流量調整器７６１ｂが介装されているが、この流量調節器７６１ｂは省略することもできる（なお、図６７は、これを省略した例を示している）。そして、リザーバ９２６に入っためっき液は、リザーバ９２６からポンプ９２８によりめっき液調整タンク７４０（図５８参照）に入り、このめっき液調整タンク７４０でめっき液の温度調整、各種成分の濃度計測と調整が行われた後、各めっき膜成膜ユニット７２２に個別に供給される（図６７参照）。
ここで、第１めっき液排出口７５７は、例えばφ１６〜２０ｍｍ程度の大きさの円形で、円周方向に沿って等ピッチで複数個（図示の例では１６個）設けられ、第２めっき液排出口７５９は、例えば中心角が約２５゜の円弧状に延びる形状で、図示では３個設けられている。
これにより、めっき液噴出ノズル７５３から噴出されためっき液７４５は、第１めっき液排出口７５７と第２めっき液排出口７５９の双方または一方からリザーバ９２６（図６７参照）に排出されて、めっき室７４９内の液量は常に一定に保たれるようになっている。
めっき室７４９の内部に位置して、この周辺近傍には、めっき室７４９内のめっき液７４５の水平方向に沿って外方に向かう流れを堰き止める鉛直整流リング７６２が、めっき槽７５０に外周端を固着した水平整流リング７６３の内周端に連結されて配置されている。
これにより、めっき液噴出ノズル７５３からめっき室７４９の中心部に向かって水平に噴出されためっき液は、めっき室７４９の中央部でぶつかり、上下に分かれた流れとなる。そして、この上方への流れは、基板がない時には鉛直整流リング７６２の内側でめっき液７４５の液面の中央部を上方に押上げ、基板が降下して接液する場合に基板の中央部から接液し気泡を外部へ押し流す働きをする。一方、下方への流れはアノード７４８の中央から外周への水平方向の流れへと変化し、アノード７４８の表面に形成されたブラックフィルムの剥離微粒子を押し流して、アノード７４８の外周から水平整流リング７６３の下方を通過して第１めっき液排出口７５７へ流れて、ブラックフィルムの剥離片が基板の処理面に接近付着することを低減できるようになっている。
ここで、電解めっきにあっては、めっき液中における電流密度がめっき膜の膜厚を支配し、膜厚を均一にするためには、めっき液中の電流密度分布をより均一にする必要がある。この例にあっては、下記のように、基板の周辺部に電気的接点があるので、この基板の周辺部に位置するめっき液の電流密度が高くなる傾向があるが、この近傍に鉛直方向に延びる鉛直整流リング７６２を、該鉛直整流リング７６２の下部に水平方向外方に延びる水平整流リング７６３をそれぞれ配置して電流を遮断することで、電流の回り込みを少なくして、局部的な電流の集中を少なくすることができ、これによって、めっき液中の電流密度分布をより均一にして、基板の周縁部におけるめっき膜の膜厚が厚くなるのを防止することができる。
なお、この例では、鉛直整流リングと水平整流リングで電流を遮断して電流の回り込みを少なくするようにした例を示しているが、これに限定されないことは勿論である。
一方、ヘッド部７４７には、回転自在な中空円筒状のハウジング７７０と、下面に基板Ｗを保持してハウジング７７０と一体に回転する円板状の基板テーブル７７１が備えられている。前記ハウジング７７０の下端には、内方に突出する、例えばパッキン材からなり内周面の一部に基板Ｗの案内となるテーパ面を形成したリング状の基板保持部７７２が設けられ、この基板保持部７７２と基板押えである基板テーブル７７１とで基板Ｗの周縁部を挟持して基板Ｗを保持するように構成されている。
図６０は、ヘッド部７４７の一部を拡大して示す拡大図で、図６０に示すように、基板保持部７７２には、内方に突出し、上面の先端が上方に尖塔状に突出するリング状の下部シール材７７３が取付けられ、基板テーブル７７１の下面の周縁部には、一部が尖塔状に基板テーブル７７１の下面から下方に突出する上部シール材７７４が取付けられている。これにより、基板Ｗを保持した時に、基板Ｗの下面と下部シール材７７３が、基板Ｗの上面と上部シール材７７４がそれぞれ圧接して、ここを確実にシールするようになっている。
また、基板保持部７７２には、水平方向に外方に延び、更に外方に向けて上方に傾斜して延びる、この例では、直径３ｍｍの空気抜き穴７７５が円周方向に沿って等間隔に８０個設けられている。この空気抜き穴７７５は、図５９に示すヘッド部７４７がめっき位置にある時に、外周開口端の約半分がめっき室７４９内のめっき液７４５の液面から外部に露出する位置に設けられている。これにより、前述のように、めっき室７４９内のめっき液７４５の上方への流れが、基板Ｗと接液して基板Ｗの中央部から気泡を外部へ押し流す働きをした時に、この流れに乗った気泡は、空気抜き穴７７５から順次外方に排出されて、基板Ｗとめっき液７４５との間に気泡が残らないように構成されている。
ここに、前記空気抜き穴７７５の傾斜角θは、例えば３０°に設定されている。空気の抜けを考慮した場合、空気抜き穴７７５の直径は、２ｍｍ以上５ｍｍ以下で、３ｍｍ程度が好ましく、また外方に向け、２０゜以上上方に傾斜させることが好ましく、３０°程度が特に好ましい。
なお、空気抜き穴７７５の外周開口端がめっき時におけるめっき液の液面より完全に上方に位置するようにして、空気が入らないようにしたり、空気抜き穴を途中に２つに分岐させ、その一方が液面付近で開口し、他方が液面より完全に上方に位置して開口するようにしても良い。また、基板Ｗを保持した時の該基板Ｗの下面と、空気抜き穴７７５の上端との間隔Ｓが１．５ｍｍ程度以下の時に、短時間で空気抜きを行えることが確かめられている。
なお、空気抜き穴７７５としては、直線状としたり、外方に沿って途中から２方向に分岐した形状等、任意の形状に形成しても良いことは勿論である。
更に、前記ハウジング７７０の基板保持部７７２には、基板Ｗを保持した時に基板Ｗと通電する板ばね状のカソード電極用接点７７６が配置され、前記基板テーブル７７１の外方には、該基板テーブル７７１が下降した時に前記カソード電極用接点７７６に給電する給電接点（プローブ）７７７が下方に向けて垂設されている。これにより、めっき液７４５は、基板Ｗと基板保持部７７２の下部シール材７７３によりシールされるので、カソード電極用接点７７６と給電接点７７７がめっき液７４５に触れることが防止される。
ハウジング７７０の円筒面の両側には、基板Ｗ及びロボットハンドをこの内部に挿入または取り出すための開口７９６（図６０参照）が設けられている。
次に、この実施の形態の基板処理装置による一連の処理を説明する。
基板は表面（素子形成面、処理面）を上に向けカセットに収納されて設備７１０内のロードアンロード部７１５に載置される。すると、第１ロボット７１７がそのハンドをカセット内に挿入し、落し込みタイプのハンドにより基板の表面を保持して１枚の基板をカセットから取り出し、回転して第２基板ステージ７２６ａ上に基板を載置する。次に、第３ロボット７２７が第２基板ステージ７２６ａにある基板をその落し込みタイプのハンドにより下から保持して回転して、基板を第１基板ステージ７２３ａ上に載置する。
第２ロボット７２４は、第１基板ステージ７２３ａの近くまで自走し、この上の基板を落し込みタイプのハンドで下から保持して、前処理ユニット７２１の方に回転し、前処理ユニット７２１の飛散防止カバーに設けた基板出入れ用のスリットを通して、基板を前処理ユニット７２１の基板チャックに渡す。
前処理ユニット７２１の基板チャックは、フィンガを開いて基板をフィンガの間に位置させ、フィンガを閉じることによって基板を保持する。次に、反転機７２０のハンドの移動の邪魔にならない位置に待機していた前処理液ノズルを基板の中央付近の上部に回転移動させ、基板を保持した基板チャックを、中速（例えば、３００ｍｉｎ−１程度）で回転させながら、基板上部の前処理液ノズルから前処理液を流し、液が速やかに基板全面に広がった段階で回転速度を上昇させて、基板上の余分の前処理液を遠心力で液切りする。
基板の液切りが終了し、基板チャックを停止させた後、反転機７２０のハンドを下降させ、そのハンドによって基板を掴み、前処理ユニット７２１の基板チャックのフィンガを開いて基板を反転機７２０に渡す。反転機７２０は反転しても反転機７２０のハンドが基板チャックに当たらない位置まで上昇し、水平な反転軸を中心に１８０度回転させて基板の表面を下に向ける。反転機７２０は基板を第２ロボット７２４に渡せる位置まで下降し、停止する。
なお、反転機７２０のハンドは、第３ロボット７２７から基板を受取る時、及び前処理後に基板チャックから基板を受取る時には、反転軸の下側にあるが、ハンドを反転軸を中心に反転させて基板を第２ロボット７２４に渡す時には、反転軸の上側に位置している。
第２ロボット７２４は、落込みタイプのハンドを飛散防止カバーのスリットからその内部に挿入して、反転機７２０のハンドに保持された基板のすぐ下側の基板の外周エッジ部分のみがハンドに接するようにハンドを配置し、反転機７２０のハンドが基板を開放して、基板表面を下にして基板を保持する。第２ロボット７２４は、基板を前処理ユニット７２１から取り出し、一つの所定のめっき膜成膜ユニット７２２の前まで自走する。
めっき膜成膜ユニット７２２のハウジング７７０及び基板テーブル７７１は、基板着脱位置まで上昇し、基板テーブル７７１はさらにハウジング７７０の上端まで持ち上げられている。
第２ロボット７２４は、ハンドと基板をハウジング７７０の開口７９６からこの内部に挿入し、基板テーブル７１の直下近傍位置までハンドを持ち上げる。この状態で、圧縮コイルばねの付勢力でフック（図示せず）を閉じ基板を保持する。基板がフックによって保持された後、第２ロボット７２４のハンドを少し下降させて、ハウジング７７０の開口７９６から引き出す。
次に、基板テーブル７７１を下降させて、基板をハウジング７７０の基板保持部７７２の内側のテーパ状の部分でセンタリングして、基板保持部７７２の下部シール材７７３上に載置し、更に基板を基板テーブル７７１の外周付近の上部シール材７７４に押付けてめっき液が電極接点側に入り込まないようにシールする。同時に、基板テーブル７７１を下降させて、カソード電極用接点７７６に給電接点７７７を圧接させることで、確実な接触を得る。
この状態で、めっき処理槽７４６のめっき液噴出ノズル７５３からめっき液７４５を噴出すると、液面の中央部が盛り上がった形状になる。同時に、ハウジング７７０と基板Ｗと基板テーブル７７１を中速度（例えば、１５０ｍｉｎ−１）で回転させながら、ボールねじ等を介して下降させる。この回転速度は、下記の空気抜き考慮すると、１００〜２５０ｍｉｎ−１程度が好ましい。すると、基板の中央がめっき液７４５の液面に接触した後、盛り上がった液面との接触面積が次第に増加し、周囲まで液が充たされるようになる。基板の下面の周囲は、下部シール材７７３が基板面から突き出しているため、エアが残りやすいが、ハウジング７７０の回転により気泡を含んだめっき液を空気抜き穴７７５から外部に押し流すことにより、基板下面の気泡を除去する。これにより、基板表面の気泡を完全に除去し、均一な処理を可能にする。基板にめっきを施す所定位置は、基板がめっき室７４９内のめっき液７４５に浸漬され、且つハウジング７７０の開口７９６からめっき液が浸入しない位置に設定されている。
基板が所定の位置まで下降した時、ハウジング７７０を中速度で数秒間回転させて空気抜きを行った後、この回転速度を低速回転（例えば、１００ｍｉｎ−１）に低下させ、アノード７４８を陽極、基板処理面を陰極としためっき電流を流して電解めっきを行う。この回転速度は、例えば０〜２２５ｍｉｎ−１の範囲である。めっき処理の間は、めっき液をめっき液噴出ノズル７５３から所定の流量で継続して供給し、第１めっき液排出口７５７及び第２めっき液排出口７５９から排出させ、めっき液調整タンク７４０を通して循環させる。めっき膜厚は電流密度と通電時間によって定まるので、希望する析出量に応じた通電時間（めっき時間）を設定する。
このめっき時間は、例えば１２０〜１５０秒であり、例えば１Ａ程度の電流で４０秒程度のめっき処理を行い、しかる後、例えば７．４Ａ程度の電流でめっき処理を行うことで、均一でむらのないめっき膜を得ることができる。
通電を終了した後、ハウジング７７０、基板Ｗ及び基板テーブル７７１をめっき室７４９内のめっき液７４５の液面より上の位置で、処理槽カバーの上端より下の位置にまで持ち上げ、高速（例えば、５００〜８００ｍｉｎ−１）で回転させてめっき液を遠心力により液切りする。液切りが終了した後、ハウジング７７０の回転を所定の方向に向くように停止させ、ハウジング７７０を基板の着脱位置まで上昇させる。ハウジング７７０が基板着脱位置まで上昇した後、基板テーブル７７１を更に基板着脱位置まで上昇させる。
ここで、めっき液の供給量は、めっき液の液面を上昇させるめっき液上昇時にあっては、１０〜３０ｌ／ｍｉｎ（好ましくは、２０ｌ／ｍｉｎ）程度で、第１めっき液排出口７５７から３〜６ｌ／ｍｉｎ（好ましくは、５ｌ／ｍｉｎ）程度流出させる。めっき中にあっては、８〜２０ｌ／ｍｉｎ（好ましくは、１０ｌ／ｍｉｎ）程度で、第１めっき液排出口７５７から３〜６ｌ／ｍｉｎ（好ましくは、５ｌ／ｍｉｎ）、第２めっき液排出口７５９から３〜６ｌ／ｍｉｎ（好ましくは、５ｌ／ｍｉｎ）程度流出させる。めっき後の液面下降時にあっては、１５〜３０ｌ／ｍｉｎ（好ましくは、２０ｌ／ｍｉｎ）程度で、第１めっき液排出口７５７から２０〜３０ｌ／ｍｉｎ（好ましくは、２５ｌ／ｍｉｎ）程度流出させる。また、長時間処理中止時にあっては、２〜４ｌ／ｍｉｎ（好ましくは、３ｌ／ｍｉｎ）程度のめっき液を供給し、その全量を第２めっき液排出口７５９から流出させて、めっき液を循環させる。
次に、第２ロボット７２４のハンドをハウジング７７０の開口７９６からこの内部に挿入し、基板を受け取る位置まで上昇させる。そして、フック（図示せず）を開放させ、フックによって保持されていた基板をハンドの落し込みハンドに落し込む。この状態で、ハンドを若干下降させて、ハウジング７７０の開口７９６からハンドとそれに保持した基板を取り出す。基板はハンドによる取付けの時と同様に、基板の表面を下に向けて、基板のエッジ部のみがハンドに接触するように保持される。
第２ロボット７２４に保持された基板は、基板の表面に下に向けたまま第１基板ステージ７２３ｂの反転機７２０に渡される。反転機７２０は２本のハンドで基板外周を掴み、基板の表裏両面に超純水を供給してリンスを行う。そして、水平な反転軸の回りに基板を１８０度回転させてこの表面を上に向ける。次に、第３ロボット７２７が第１基板ステージ７２３ｂの反転機７２０に載置された基板をハンドで保持し、薬液洗浄ユニット７２５に移送する。
薬液洗浄ユニット７２５では、６本のフィンガで基板を保持し、その表面を上に向けて回転させ、基板の表面、エッジ、裏面をそれぞれケミカル洗浄液により洗浄する。薬液洗浄が終了すると、超純水によりリンスを行った後、フィンガに保持された基板を高速で回転させ、基板の液切りを行う。
液切りが終了すると、第３ロボット７２７のハンドによって基板を表面を上に向けて取り出し、第２基板ステージ７２６ｂに載置する。第２基板ステージ７２６ｂにおいて、更に超純水により基板をリンスする。
次に、第１ロボット７１７がハンドにより第２基板ステージ７２６ｂに保持された基板を受け取り、洗浄ユニット７１６に基板を渡す。洗浄ユニット７１６は超純水（脱イオン水を含む）によって基板の表面、裏面を洗浄し、高速回転により液切り乾燥させる。そして、第１ロボット７１７のハンドにより基板を表面を上に向けて保持し、ロードアンロード部７１５のカセットの所定の位置に基板を収納する。
図６１は、めっき膜成膜ユニット７２２の他の例を示すもので、この例の前記例と異なる点は、めっき槽７５０に該めっき槽７５０の把手７５１を介して引抜き自在に装着されアノード７４８を一体に保持したアノード保持体７５２の入口付近に、並列に配置した多数の溝９１０からなるラビリンスシール９１２を設け、この溝９１０の一つに、例えばＮ２等の不活性ガスを導入する不活性ガス導入路９１４を接続し、更に全ての溝９１０の底部にめっき液戻り通路９１６を接続し、このめっき液戻り通路９１６の他端をオーバーフローしためっき液が溜まる大気に開放しためっき液溜め室９１８に接続した点にある。
このように、めっき槽７５０のアノード保持体７５２の入口付近に複数の溝９１０からなるラビリンスシール９１２を設けることで、シール材９００を強大な力で締付けることなく、めっき槽７５０とアノード保持体７５２との間の隙間をラビリンスシール９１２で確実にシールして、めっき液が外部に漏出することを防止することができる。また、溝９１０の一つに不活性ガス導入路９１４を、全ての溝９１０の底部にめっき液戻り通路９１６をそれぞれ接続し、不活性ガス導入路９１４から溝９１０に溜まっためっき液を流出させるのに必要な圧力のＮ２等の不活性ガスを導入することで、溝９１０の溜まっためっき液を外部に排出して、ラビリンスシール９１２の効果が溝９１０に溜まっためっき液で損なわれてしまうことを防止することができる。
なお、この例では、めっき槽７５０側に複数の溝９１０からなるラビリンスシール９１２を設けた例を示しているが、アノード保持体７５２側、或いは双方にラビリンスシールを設けるようにしても良い。
図６２は、めっき膜成膜ユニット７２２の更に他の例の概要を示すもので、このめっき膜成膜ユニット７２２は、図５９及び図６０に示すめっき膜成膜ユニット７２２がハウジング７７０を上下させて基板の受渡しを行っているのに対し、ハウジング７７０の上下運動を行うことなく、めっき処理槽内のめっき液の液面を上下させて基板の受渡しを行うようにしたものである。
また、このめっき膜成膜ユニット７２２を備えた場合、図５７に示す自走タイプで回転自在な第２ロボット７２４として、基板を吸着保持する１本の吸着ハンドを持ち、この吸着ハンドを吸着面を上向き及び下向きに変更するように回転可能なものが使用される。
以下、このめっき膜成膜ユニット７２２を、図５９及び図６０に示すめっき膜成膜ユニット７２２と同一或いは相当部材には同一符号を付しその説明の一部を省略して説明する。
めっき膜成膜ユニット７２２は、めっき処理槽７４６とヘッド部７４７を備えている。このめっき処理槽７４６のめっき槽７５０には、アノード７４８の周囲に位置してめっき槽７５０の底面で開口する第１めっき液排出口（図示せず）と、めっき槽７５０の堰部材７５８をオーバーフローしためっき液７４５を排出する第２めっき液排出口７５９の他に、めっき槽７５０の周壁部の高さ方向の途中に設けた段差部７５０ａで開口する第３めっき液排出口８２０が設けられ、この第３めっき液排出口８２０からリザーバ９２６（図６７参照）に延びるめっき液排出管８２１にシャットオフバルブ８２２が介装されている。
これにより、めっき槽７５０の堰部材７５８の上端面で形成される平面がめっき時液面Ａを、段差部７５０ａで形成される平面が基板受渡し液面Ｂをそれぞれ形成する。即ち、めっき処理時にはシャットオフバルブ８２２を閉鎖し、めっき液噴出ノズル７５３からめっき液を噴射することで、めっき室７４９内のめっき液７４５の液面を上昇させ、めっき槽７５０の堰部材７５８の上端部からオーバーフローさせて液面をめっき時液面Ａに安定させる。めっき処理終了後にはシャットオフバルブ８２２を開き、めっき室７４９内のめっき液７４５を第３めっき液排出口８２０から排出して、液面を基板受渡し液面Ｂとするようになっている。
このように、めっき処理時以外もアノード７４８をめっき液７４５に浸すことで、アノード７４８の表面に生成されたブラックフィルムが乾燥し酸化することを防止して、安定しためっき処理を行うことができる。
また、ヘッド部７４７のハウジング７７０は、この下端の基板保持部７７２で基板Ｗを載置保持した時に、この基板Ｗが前記めっき時液面Ａと基板受渡し液面Ｂとの間に位置するように上下方向に移動不能に固定されて回転自在に配置されている。また、基板テーブル７７１には、基板を保持する機能は何ら備えられておらず、ハウジング７７０の基板保持部７７２上に基板Ｗを載置した後に下降して、基板Ｗの周縁部を基板保持部７７２と基板テーブル７７１の周縁部下面で挟持して基板Ｗを保持するようになっている。
次に、このめっき膜成膜ユニット７２２を備えた基板処理装置における基板の処理について説明する。この例にあっては、第２ロボット７２４による基板の受渡しと、めっき膜成膜ユニット７２２による処理のみが前述の場合とは異なり、他はほぼ同じであるので、この異なる点のみを説明する。
先ず、第１基板ステージ７２３ａに表面を上に向けて載置された基板を前処理ユニット７２１に渡す時には、第２ロボット７２４の吸着ハンドを吸着面を上に向けた状態で基板の下側から裏面を吸着して基板を保持し、前処理ユニット７２１の方向に回転して、前処理ユニット７２１の飛散防止カバーのスリットから基板及び吸着ハンドをこの内部に挿入して、前処理ユニット７２１の反転機７２０の開いている２本のハンドの間に基板を位置させる。
また、前処理ユニット７２１から基板を受取るときには、第２ロボット７２４の吸着ハンドを吸着面を下に向けて、前処理ユニット７２１の飛散防止カバーのスリットからこの内部に挿入し、前処理ユニット７２１の反転機７２０のハンドに保持された基板のすぐ上側に吸着ハンドを配置して基板の裏面を真空吸着させ、反転機７２０のハンドを開放し、これによって、第２ロボット７２４の吸着ハンドで基板の表面を下にして基板を保持する。
めっき膜成膜ユニット７２２に基板を受渡す時には、第２ロボット７２４の吸着ハンドと該吸着ハンドで表面を下に向けて吸着保持した基板Ｗを、ハウジング７７０の開口７９６からこの内部に挿入し、吸着ハンドを下方に移動させた後、真空吸着を解除して、基板Ｗをハウジング７７０の基板保持部７７２上に載置し、しかる後、吸着ハンドを上昇させてハウジング７７０から引き抜く。次に、基板テーブル７７１を下降させて、基板Ｗの周縁部を基板保持部７７２と基板テーブル７７１の周縁部下面で挟持して基板Ｗを保持する。
そして、第３めっき液排出口８２０に接続しためっき液排出管８２１をシャットオフバルブ８２２で閉じた状態で、めっき液噴出ノズル７５３からめっき液を噴出させ、同時にハウジング７７０とそれに保持された基板Ｗを中速で回転させ、めっき液が所定の量まで充たされ、更に数秒経過した時に、ハウジング７７０の回転速度を低速回転（例えば、１００ｍｉｎ−１）に低下させ、アノード７４８を陽極、基板処理面を陰極としてめっき電流を流して電解めっきを行う。
通電を終了した後、シャットオフバルブ８２２を開いて、第３めっき液排出口８２０からめっき槽７５０の段差部７５０ａより上にあるめっき液７４５をリザーバ９２６に排出する。これにより、ハウジング７７０及びそれに保持された基板はめっき液面上に露出される。このハウジング７７０とそれに保持された基板Ｗが液面より上にある位置で、高速（例えば、５００〜８００ｍｉｎ−１）で回転させてめっき液を遠心力により液切りする。液切りが終了した後、ハウジング７７０の回転をハウジング７７０が所定の方向に向くように停止させる。
ハウジング７７０が完全に停止した後、基板テーブル７７１を基板着脱位置まで上昇させる。次に、第２ロボット７２４の吸着ハンドを吸着面を下に向けて、ハウジング７７０の開口７９６からこの内部に挿入し、吸着ハンドが基板を吸着できる位置にまで吸着ハンドを下降させる。そして、基板を吸着ハンドにより真空吸着し、吸着ハンドをハウジング７７０の開口７９６の上部の位置にまで移動させて、ハウジング７７０の開口７９６から吸着ハンドとそれに保持した基板を取り出す。
この例によれば、ヘッド部７４７の機構的な簡素化及びコンパクト化を図り、かつめっき処理槽７４６内のめっき液の液面がめっき時液面Ａにある時にめっき処置を、基板受渡し時液面Ｂにある時に基板の水切りと受渡しを行い、しかもアノード７４８の表面に生成されたブラックフィルムの乾燥や酸化を防止することができる。また、基板にめっきを施す際の基板の位置と、基板に付着した余分のめっき液を回転・液切りする際の基板の位置が同じ位置なので、ミスト飛散防止対策を施す位置を低くすることができる。
また、この例にあっては、液面が基板受渡し液面Ｂの時に、基板Ｗをハウジング７７０内に挿入して保持した後、液面をめっき時液面Ａまで上昇させるとともに、ハウジング７７０を一定量上昇させ、液面がめっき時液面Ａに達した後に、ハウジング７７０を中程度（例えば１５０ｍｉｎ−１）で回転させつつ下降させて中央で盛り上がっためっき液面に基板Ｗを接触させることもできる。これにより、基板表面の気泡をより確実に除去することができる。
図６３は、めっき膜成膜ユニット７２２の更に他の例を示すもので、このめっき膜成膜ユニット７２２の図６２の示すめっき膜成膜ユニット７２２と異なる点は、図６２に示すめっき膜成膜ユニット７２２における基板押えである基板テーブル７７１の代わりに、押えリング８３０を使用し、更にこの押えリング８３０を上下動させるシリンダ等の駆動部８３１を、ハウジング７７０の内部に収納した点である。
この例によれば、駆動部８３１を作動させて押えリング８３０を下降させることで、基板の周縁部をハウジング７７０の基板保持部７７２と押えリング８３０の下面で挟持して基板Ｗを保持し、押えリング８３０を上昇させることで、この保持を解くことができる。
図６４は、めっき膜成膜ユニット７２２の更に他の例を示すもので、このめっき膜成膜ユニット７２２の図６２の示すめっき膜成膜ユニット７２２と異なる点は、図６２の示すめっき膜成膜ユニット７２２における基板押えである基板テーブル７７１の代わりに、揺動自在な揺動リンク８４２を有するクランプ機構８４１を使用し、このクランプ機構８４１をハウジング７７０の下方内部に収納した点である。
この例によれば、クランプ機構８４１を介して揺動リンク８４２をこれが水平方向に位置するように内方に揺動させることで、基板の周縁部をハウジング７７０の基板保持部７７２と揺動リンク８４２で挟持して基板Ｗを保持し、揺動リンク８４２をこれが鉛直方向に位置するように外方に揺動させることで、この保持を解き、しかも基板Ｗの脱出の際に揺動リンク８４２が邪魔になることを防止することができる。
図６５は、めっき膜成膜ユニット７２２の更に他の例を示すもので、このめっき膜成膜ユニット７２２の図６２に示すめっき膜成膜ユニット７２２と異なる点は、図６２の示すめっき膜成膜ユニット７２２における基板押えである基板テーブル７７１の代わりに、空気圧で弾性変形する膨縮部材８５０を使用し、この膨縮部材８５０をハウジング７７０の下方内部に収納した点である。
この例によれば、膨縮部材８５０を空気圧で膨らませることで、基板の周縁部をハウジング７７０の基板保持部７７２と膨縮部材８５０で挟持して基板Ｗを保持し、膨縮部材８５０内の空気を抜くことで、この保持を解き、しかも基板Ｗの脱出の際に膨縮部材８５０が邪魔になることを防止することができる。
図６６は、めっき膜成膜ユニット７２２の更に他の例の全体構成を示し、図６７は、このめっき膜成膜ユニット７２２を複数備えためっき装置のめっき液のフロー図を示す。これを前記各例にめっき膜成膜ユニットと同一或いは相当部材に同一符号を付しその説明の一部を省略して説明する。
図６６に示すように、このめっき膜成膜ユニット７２２は、略円筒状で内部にめっき液７４５を収容するめっき処理槽７４６と、このめっき処理槽７４６の上方に配置されて基板Ｗを保持するヘッド部７４７とから主に構成されている。なお、図６６は、ヘッド部７４７で基板Ｗを保持してめっき液７４５の液面を上昇させためっき位置にある時の状態を示している。
前記めっき処理槽７４６には、上方に開放し、アノード７４８を底部に配置しためっき室７４９と、このめっき室７４９内にめっき液７４５を保有するめっき槽７５０が備えられている。前記めっき槽７５０の内周壁には、めっき室７４９の中心に向かって水平に突出するめっき液噴出ノズル７５３が円周方向に沿って等間隔で配置され、このめっき液噴出ノズル７５３は、めっき槽７５０の内部を上下に延びるめっき液供給路７５４（図５９参照）に連通している。
このめっき液供給路７５４は、図６７に示すように、めっき液供給管７５５を介してめっき液調整タンク７４０（図５８参照）に接続され、このめっき液供給管７５５の途中に、二次側の圧力を一定にする制御弁７５６が介装されている。
更に、この例では、めっき室７４９内のアノード７４８の上方位置に、例えば３ｍｍ程度の多数の穴を設けたパンチプレート９２０が配置され、これによって、アノード７４８の表面に形成されたブラックフィルムがめっき液７４５によって巻き上げられ、流れ出すことを防止するようになっている。
また、めっき槽７５０には、めっき室７４９内のめっき液７４５を該めっき室７４９の底部周縁から引抜く第１めっき液排出口７５７と、めっき槽７５０の上端部に設けた堰部材７５８をオーバーフローしためっき液７４５を排出する第２めっき液排出口７５９と、この堰部材７５８をオーバーフローする前のめっき液を排出する第３めっき液排出口８２０が設けられている。第２めっき液排出口７５９と第３めっき液排出口８２０を流れるめっき液は、めっき槽の下端部で一緒になって排出される。第３めっき液排出口８２０を設ける代わりに、堰部材７５８の下部に、図７２（ａ）及び（ｃ）に示すように、所定間隔毎に所定幅の開口９２２を設け、この開口９２２を通過させためっき液を第２めっき液排出口７５９に排出するようにしてもよい。
これによって、めっき処理時にあって、供給めっき量が大きい時には、めっき液を第３めっき液排出口８２０から外部に排出するか、または、開口９２２を通過させて第２めっき液排出口７５９から外部に排出し、同時に、図７２（ａ）に示すように、堰部材７５８をオーバーフローさせ、第２めっき液排出口７５９からも外部に排出する。また、めっき処理時にあって、供給めっき量が小さい時には、めっき液を第３めっき液排出口８２０から外部に排出するか、または、第３めっき液排出口８２０を設ける代わりに、図７２（ｂ）に示すように、開口９２２を通過させて第２めっき液排出口７５９から外部に排出し、これによって、めっき量の大小に容易に対処できるようになっている。
更に、図７２（ｄ）に示すように、めっき液噴出ノズル７５３の上方に位置して、めっき室７４９と第２めっき液排出口７５９とを連通する液面制御用の貫通孔９２４が円周方向に沿った所定のピッチで設けられ、これによって、非めっき時にめっき液を貫通孔９２４を通過させ第２めっき液排出口７５９から外部に排出することで、めっき液の液面を制御するようになっている。なお、この貫通孔９２４は、めっき処理時にオリフィスの如き役割を果たして、ここから流れ出すめっき液の量が制限される。
図６７に示すように、第１めっき液排出口７５７は、めっき液排出管７６０ａを介してリザーバ９２６に接続され、このめっき液排出管７６０ａの途中に流量調整器７６１ａが介装されている。第２めっき液排出口７５９と第３めっき液排出口８２０は、めっき槽７５０の内部で合流した後、めっき液排出管７６０ｂを介して直接リザーバ９２６に接続されている。
このリザーバ９２６には、他の全てのめっき膜成膜ユニットからめっき液が流入するようになっており、このリザーバ９２６に入っためっき液は、リザーバ９２６からポンプ９２８によりめっき液調整タンク７４０（図５８参照）に入る。このめっき液調整タンク７４０には、温度コントローラ９３０や、サンプル液を取り出して分析するめっき液分析ユニット９３２が付設されており、単一のポンプ９３４の駆動に伴って、めっき液調整タンク７４０からフィルタ９３６を通してめっき液が各めっき膜成膜ユニットのめっき液噴出ノズル７５３に供給されるようになっており、このめっき液調整タンク７４０から各めっき膜成膜ユニットに延びるめっき液供給管７５５の途中に、二次側の圧力を一定にして、一つのめっき膜成膜ユニットが止まっても他のめっき膜成膜ユニットのめっき液供給圧を一定する制御弁７５６が備えられている。
このように、複数のめっき膜成膜ユニットに単一のめっき処理設備のめっき液調整タンク７４０で調整しためっき液を単一のポンプ９３４で個別に供給することで、めっき処理設備のめっき液調整タンク７４０として、容積の大きなものを使用してめっき液を調整し、これによって、各めっき膜成膜ユニットに制御弁７５６を介して個別に流量を制御しつつ供給するめっき液の変動を小さく抑えることができる。
また、めっき室７４９の内部の周辺近傍に位置して、該めっき室７４９内のめっき液７４５の上下に分かれた上方の流れでめっき液面の中央部を上方に押上げ、下方の流れをスムーズにするとともに、電流密度の分布をより均一になるようにした鉛直整流リング７６２と水平整流リング７６３が該水平整流リング７６３の外周端をめっき槽７５０に固着して配置されている。
一方、ヘッド部７４７には、回転自在な下方に開口した有底円筒状で周壁に開口７９６を有するハウジング７７０と、下端に押圧リング９４０を取付けた上下動自在な押圧ロッド９４２が備えられている。ハウジング７７０の下端には、図７１に示すように、内方に突出するリング状の基板保持部７７２が設けられ、この基板保持部７７２に、内方に突出し、上面の先端が上方に尖塔状に突出するリング状のシール材９４４が取付けられている。更に、このシール材９４４の上方にカソード電極用接点７７６が配置されている。また、基板保持部７７２には、水平方向に外方に延び、更に外方に向けて上方に傾斜して延びる空気抜き穴７７５が円周方向に沿って等間隔に設けられている。これらのカソード電極用接点７７６や空気抜き穴７７５は、図５９及び図６０に示すもの同様である。
これによって、図６８に示すように、めっき液の液面を下げた状態で、図７０及び図７１に示すように、基板ＷをロボットハンドＨ等で保持してハウジング７７０の内部に入れて基板保持部７７２のシール材９４４の上面に載置し、ロボットハンドＨをハウジング７７０から引き抜いた後、押圧リング９４０を下降させることで、基板Ｗの周縁部をシール材９４４と押圧リング９４０の下面で狭持して基板Ｗを保持し、しかも基板Ｗを保持した時に基板Ｗの下面とシール材９４４が圧接して、ここを確実にシールし、同時に、基板Ｗとカソード電極用接点７７６とが通電するようになっている。
図６６に戻って、ハウジング７７０は、モータ９４６の出力軸９４８に連結されて、モータ９４６の駆動によって回転するように構成されている。また、押圧ロッド９４２は、モータ９４６を囲繞する支持体９５０に固着したガイド付きシリンダ９５２の作動によって上下動するスライダ９５４の下端にベアリング９５６を介して回転自在に支承したリング状の支持枠９５８の円周方向に沿った所定位置に垂設され、これによって、シリンダ９５２の作動によって上下動し、しかも基板Ｗを保持した時にハウジング７７０と一体に回転するようになっている。
支持体９５０は、モータ９６０の駆動に伴って回転するボールねじ９６１と螺合して上下動するスライドベース９６２に取付けられ、更に上部ハウジング９６４で囲繞されて、モータ９６０の駆動に伴って、上部ハウジング９６４と共に上下動するようになっている。また、めっき槽７５０の上面には、めっき処理時にハウジング７７０の周囲を囲繞する下部ハウジング９５７が取付けられている。
これによって、図６８に示すように、支持体９５０と上部ハウジング９６４とを上昇させた状態で、メンテナンスを行うことができるようになっている。また、堰部材７５８の内周面にはめっき液の結晶が付着し易いが、このように、支持体９５０と上部ハウジング９６４とを上昇させた状態で多量のめっき液を流して堰部材７５８をオーバーフローさせることで、堰部材７５８の内周面へのめっき液の結晶の付着を防止することができる。また、めっき槽７５０には、めっき処理時にオーバーフローするめっき液の上方を覆うめっき液飛散防止カバー７５０ｂが一体に設けられているが、このめっき液飛散防止カバー７５０ｂの下面に、例えばＨＩＲＥＣ（ＮＴＴアドバンステクノロジ社製）等の超撥水材をコーティングすることで、ここにめっき液の結晶が付着することを防止することができる。
ハウジング７７０の基板保持部７７２の上方に位置して、基板Ｗの芯出しを行う基板芯出し機構９７０が、この例では円周方向に沿った４カ所に設けられている。
図７３は、この基板芯出し機構９７０の詳細を示すもので、これは、ハウジング７７０に固定した門形のブラケット９７２と、このブラケット９７２内に配置した位置決めブロック９７４とを有し、この位置決めブロック９７４は、その上部において、ブラケット９７２に水平方向に固定した枢軸９７６を介して揺動自在に支承され、更にハウジング７７０と位置決めブロック９７４との間に圧縮コイルばね９７８が介装されている。これによって、位置決めブロック９７４は、圧縮コイルばね９７８を介して枢軸９７６を中心に下部が内方に突出するように付勢され、その上面９７４ａがストッパとしての役割を果たしブラケット９７２の上部下面９７２ａに当接することで、位置決めブロック９７４の動きが規制されるようになっている。更に、位置決めブロック９７４の内面は、上方に向けて外方に拡がるテーパ面９７４ｂとなっている。
これによって、例えば搬送ロボット等のハンドで基板を保持しハウジング７７０内に搬送して基板保持部７７２の上に載置した際、基板の中心が基板保持部７７２の中心からずれていると圧縮コイルばね９７８の弾性力に抗して位置決めブロック９７４が外方に回動し、搬送ロボット等のハンドによる把持を解くと、圧縮コイルばね９７８の弾性力で位置決めブロック９７４が元の位置に復帰することで、基板の芯出しを行うことができるようになっている。
図７４は、カソード電極用接点７７６のカソード電極板９０８に給電する給電接点（プローブ）７７７を示すもので、この給電接点７７７は、プランジャで構成されているとともに、カソード電極板９０８に達する円筒状の保護体９８０で包囲されて、めっき液から保護されている。
このめっき膜成膜ユニットを備えた基板処理装置にあっては、前述と同様に、図６８に示すめっき液の液面が低い基板受渡し位置にある時に、基板をハウジング７７０内に挿入して保持し、この状態で、めっき液の液面を上昇させて基板にめっき処理を施し、しかる後、めっき液の液面を下げてめっき処理後の基板をハウジング７７０から抜き出す。また、支持体９５０と上部ハウジング９６４とを上昇させた状態で、メンテナンスを行い、この状態で、必要に応じて、多量のめっき液を流して堰部材７５８をオーバーフローさせることで、堰部材７５８の内周面へのめっき液の結晶の付着を防止する。
また、この例にあっては、液面が基板受渡し液面Ｂの時に、基板Ｗをハウジング７７０内に挿入して保持した後、液面をめっき時液面Ａまで上昇させるとともに、ハウジング７７０を一定量上昇させ、液面がめっき時液面Ａに達した後に、ハウジング７７０を中程度（例えば１５０ｍｉｎ−１）で回転させつつ下降させて中央で盛り上がっためっき液面に基板Ｗを接触させることもでき、これによって、基板表面の気泡をより確実に除去することができる。
なお、上記各例では、前処理ユニットとして、プレディップ方式を採用し、バリア層とシード層が順次設けられた基板の被めっき面にめっき付着性を向上させるため、めっき液の一成分である前処理液（プレディップ液）を均一に塗布するようにしたものを使用した例を示しているが、バリア層とシード層が順次設けられた基板の被めっき面にプリプレーティング（前めっき）を施すことで、不完全なシード層を補強するようにしたプリプレーティング方式を採用したものを使用しても良い。
図７５は、このプリプレーティング方式を採用したプリプレーティングユニット９８０を備えた本発明に係る基板処理装置の他の実施形態例を示すものである。ここで、プリプレーティングユニット９８０は、めっき膜成膜ユニット７２２とほぼ同様な構造を有し、めっき液として、弱アルカリのピロリン酸銅の高分極液を、アノードとして純銅（無酸素銅）をそれぞれ使用したものである。すなわち、この例は、図５７に示す１つのめっき膜成膜ユニット７２２を処プリプレーティングユニット９８０に置き換え、これによって、プリプレーティングを行って不完全なシード層を補強し、しかる後、めっき処理に移行するようにしたものである。
ここで、プリプレーティングユニット９８０で用いるめっき液がアルカリ性であり、めっき膜成膜ユニット７２２で用いるめっき液が酸性であるため、プリプレーティングユニット９８０で基板に付着したアルカリ性めっき液をめっき膜成膜ユニット７２２に持ち込まない対策が必要である。この対策として、めっき空間７１２（図５７参照）内に洗浄ユニット９８２を設け、プリプレーティングユニット９８０でプリプレーティング処理した基板を該洗浄ユニット９８２で水洗浄した後、めっき膜成膜ユニット７２２に搬送してめっき処理するようにしている。
更に、この例では、ベベル・裏面洗浄ユニット９８４とアニールユニット９８６とを備え、このベベル・裏面洗浄ユニット９８４で半導体基板端部の不要なＣｕ膜（シード層）を除去し、更に純水でリンスした後、高速回転させてスピンドライし、しかる後、このスピンドライ後の基板をアニールユニット９８６に搬送してアニールするようにしている。
図７６は、半導体基板処理装置の更に他の実施形態例を示す。これは、３基のロードアンロード部７１５を備え、このロードアンロード７１５と仮置き台７２８との間に、これらの間で基板の搬送を行う走行自在なロードアンロード専用の第１ロボット７１７を配置している。そして、３基のめっき膜成膜ユニット７２２を直列にめっきエリア９９０内に配置し、走行自在な第２ロボット７２４を挟んで、めっき膜成膜ユニット７２２と対峙する位置に、２基のベベル・裏面洗浄ユニット９８４と１基のアニールユニット９８６とを直列に配置して、第２ロボット７２４でめっき膜成膜ユニット７２２、ベベル・裏面洗浄ユニット９８４、アニールユニット９８６及び仮置き台７２８との間で基板の搬送を行うようにしたものである。
この例によれば、第１ロボット７１７で基板のロードアンロード部７１５から仮置き台７２８へのロードアンロードを、第２ロボット７２４で仮置き台７２８からのロード、各処理ユニット間の搬送及び仮置き台７２８へのアンロードを別々に行うことで、室内を第１ロボット７１７とロードアンロード部７１５とを有するロードアンロードエリアＬと、第２ロボット７２４、仮置き台７２８及びアニールユニット９８６を含む各処理ユニットを有する処理ユニットエリアＰに分けることができる。
これにより、ロードアンロードエリアＬの空調は、コンタミ量等が処理部ほどないため、処理ユニットエリア（処理部）Ｐほど大掛かりなものである必要がなく、簡単なもので済む。また、ロードアンロードエリアＬのみ取外しを行うことができるので、他の処理ユニットとの共用ができ、日進月歩の半導体業界において、新しい、または他の処理ユニットのみ取り換えて、ロードアンロードエリアＬと繋げて使うこともできる。更に、新型のカセットに対応させて搬送の便を図るため、ロードアンロードエリアＬのみ、新しいものと取り換えることも容易である。
半導体基板上に回路配線を形成する模式図である。 半導体基板のベベルエッチング処理をせずにＣＭＰを行いベベル部にシード層やバリア層が残った状態を示す図である。 本発明に係る回転保持装置の概要を示す側面図である。 図４は図３の平面図である。 同回転保持装置における、円板状部材を支持するための保持部材の詳細を示す部分側面図である。 図６は図５のＶＩ−ＶＩ線に沿って見た図である。 本発明に係る半導体基板処理装置の平面構成例を示す図である。 本発明に係る半導体基板処理装置の研磨テーブル及びトップリング部分の概略構成例を示す図である。 本発明に係る半導体基板処理装置の洗浄ユニットの概略構成例を示す図である。 本発明に係る半導体基板処理装置の研磨テーブル洗浄機の概略構成例を示す図である。 本発明に係る半導体基板処理装置のロボットを示す図で、（ａ）は外観を示す図、（ｂ）はロボットハンドの平面図、（ｃ）ロボットハンドの断面図である。 本発明に係る半導体基板処理装置のＣｕめっき膜成膜ユニットの平面構成を示す図である。 図１２のＡ−Ａ断面図である。 本発明に係る半導体基板処理装置のＣｕめっき膜成膜ユニットの基板保持部及びカソード部の断面構成を示す図である。 本発明に係る半導体基板処理装置のＣｕめっき膜成膜ユニットの電極アーム部の断面構成を示す図である。 図１５に示す電極アームの電極部のハウジングを除いた状態の平面図である。 アノードとめっき液含浸材を示す概略図である。 アノードとめっき液含浸材を示す概略図である。 図１７及び図１８に示す装置の電気的等価回路図である。 図１７及び図１８に示すＣｕめっき膜成膜ユニットを使用してめっきを行ったときに、めっき液が基板の被めっき面の全面に拡がって行く状態を模式的に示す平面図である。 それぞれ異なる図２０の変形例を示す、めっき液が基板の被めっき面の全面に拡がっていく状態を模式的に示す図である。 他の電解めっき装置の概略構成図である。 更に他の電解めっき装置の概略構成図である。 更に他の電解めっき装置の概略構成図である。 更に他の電解めっき装置の概略構成図である。 更に他の電解めっき装置のめっき液含浸材の外周部近傍部分を示す要部概略図である。 更に他の電解めっき装置の概略構成図である。 本発明に係る他の半導体基板処理装置の平面構成例を示す図である。 本発明に係る更に他の半導体基板処理装置の平面構成例を示す図である。 本発明に係る更に他の半導体基板処理装置の平面構成例を示す図である。 本発明に係る更に他の半導体基板処理装置の平面構成例を示す図である。 図３１に示す半導体基板処理装置内での各工程の流れを示す図である。 半導体基板処理装置のアライナ兼膜厚測定器の概略平面構成例を示す図である。 半導体基板処理装置のアライナ兼膜厚測定器の側面構成例を示す図である。 図３３及び図３４に示すアライナ兼膜厚測定器における半導体基板の動きを示す図である。 無電解めっき装置の概略構成図である。 半導体基板処理装置のベベル・裏面洗浄ユニットの概略構成例を示す図である。 半導体基板処理装置の各搭載ユニットを載置する台板構成例を示す図である。 半導体基板処理装置の各搭載ユニットの概略正面構成例を示す図である。 半導体基板処理装置の各搭載ユニットの概略正面構成例を示す図である。 本発明に係る更に他の半導体基板処理装置の平面構成例を示す図である。 本発明に係る更に他の半導体基板処理装置の平面構成例を示す図である。 本発明に係る更に他の半導体基板処理装置の平面構成例を示す図である。 めっき工程の一例を示す模式図である。 無電解めっき装置の概略構成図である。 図３６に示す無電解めっき装置と他の無電解めっき装置によって無電解めっきした半導体基板の膜厚測定結果を示す図である。 めっき装置の一例を示す平面図である。 ＣＭＰ装置の一例を示す平面図である。 めっき及びＣＭＰ装置の一例を示す図である。 搬送ロボットを示す斜視図である。 搬送ロボットに取り付けられるロボットハンドを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図である。 搬送ロボットを示す図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略側面図である。 他の搬送ロボットを示す図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略側面図である。 反転機付近の概略正面図である。 反転アーム部分の平面図である。 めっきモジュールの要部断面図である。 本発明に係る更に他の半導体基板処理装置の平面構成例を示す図である。 図５７に示す半導体基板処理装置内の気流の流れを示す説明図である。 めっき処理ユニットの要部を示す要部拡大断面図である。 図５９の一部を拡大して示す拡大図である。 他のめっき処理ユニットの概略を示す断面図である。 更に他のめっき処理ユニットの概略を示す断面図である。 更に他のめっき処理ユニットの概略を示す断面図である。 更に他のめっき処理ユニットの概略を示す断面図である。 更に他のめっき処理ユニットの概略を示す断面図である。 更に他のめっき処理ユニットのめっき処理時における全体を示す断面図である。 図６６に示すめっき処理ユニットを複数個備えためっき装置におけるめっき液の流れの状態を示すめっき液フロー図である。 図６６に示すめっき処理ユニットの非めっき時（基板受渡し時）における全体を示す断面図である。 図６６に示すめっき処理ユニットのメンテナンス時における全体を示す断面図である。 図６６に示すめっき処理ユニットにおける基板の受渡し時におけるハウジング、押圧リング及び基板の関係の説明に付する断面図である。 図７１は図６６の一部拡大図である。 図６６に示すめっき処理ユニットにおけるめっき処理時及び非めっき時におけるめっき液の流れの説明に付する図である。 図７３は芯出し機構の拡大断面図である。 図７４は給電接点（プローブ）を示す断面図である。 本発明に係る更に他の半導体基板処理装置の平面構成例を示す図である。 本発明に係る更に他の半導体基板処理装置の平面構成例を示す図である。 図７７はアニールユニットを示す縦断正面図である。 図７８はアニールユニットを示す水平断面図である。
符号の説明
１ ロードアンロード部
２ Ｃｕめっき膜成膜ユニット
３ 第１ロボット
４ 第３洗浄ユニット
５ 反転機
６ 反転機
７ 第２洗浄ユニット
８ 第２ロボット
９ 第１洗浄ユニット
９−１ 回転用コロ
９−２ ＰＶＡスポンジロール
９−３ 超音波振動素子
９−４ ノズル
９−５ ノズル
１０ 第１ポリッシング装置
１０−１ 研磨テーブル
１０−１ａ，１１−１ａ 研磨面
１０−２ トップリング
１０−３ トップリングヘッド
１０−４ 膜厚測定器
１０−５ プッシャー
１０−６ スラリーノズル
１０−７ 温度調整器
１０−８ 渦電流式測定機
１０−９ 光学式膜厚測定器
１１ 第２ポリッシング装置
１１−１ 研磨テーブル
１１−２ トップリング
１１−３ トップリングヘッド
１１−４ 膜厚測定器
１１−５ プッシャー
１２ めっき前後膜厚測定器
１３ 乾燥状態膜厚測定器
１４ 窒素ガス供給源
１５ 純水供給源
１６ レギュレータ
１７ レギュレータ
１８ エアオペレータバルブ
１９ エアオペレータバルブ
４０ 回転保持装置
４２ 回転駆動軸
４４ 回転部材
４６ 保持部材
４８ 係合周面
５０ スロット
５２ 保持板
５４ 小径軸
５６ 孔
５８ ウェイト
６０ ばね
１０３ コンタクトホール
１０４ 溝
１０５ バリア層
１０６ Ｃｕめっき膜
１０７ シード層

Claims (6)

  1. 表面に回路が形成された半導体基板を乾燥状態で搬出入する搬出入部と、
    搬入された半導体基板上に金属めっき膜を形成する金属めっき膜成膜ユニットと、
    前記半導体基板上の金属めっき膜の少なくとも一部を研磨する研磨ユニットと、
    回転軸線を中心に回転する回転部材と、前記回転部材の前記回転軸線を中心とした同一円周方向に沿って配置され該回転部材の回転に伴って公転する保持部材とを有し、前記保持部材は、該保持部材の軸心を中心に回動するように構成された回転保持装置で保持した半導体基板を洗浄する洗浄ユニットと、
    前記半導体基板を前記各ユニット間で搬送する搬送機構を具備することを特徴とする半導体基板処理装置。
  2. 表面に回路が形成された半導体基板を乾燥状態で搬出入する搬出入部と、
    搬入された半導体基板上に金属めっき膜を形成する金属めっき膜成膜ユニットと、
    前記半導体基板をアニールするためのアニールユニットと、
    前記半導体基板上の金属めっき膜の少なくとも一部を研磨する研磨ユニットと、
    回転軸線を中心に回転する回転部材と、前記回転部材の前記回転軸線を中心とした同一円周方向に沿って配置され該回転部材の回転に伴って公転する保持部材とを有し、前記保持部材は、該保持部材の軸心を中心に回動するように構成された回転保持装置で保持した半導体基板を洗浄する洗浄ユニットと、
    前記半導体基板を前記各ユニット間で搬送する搬送機構を具備することを特徴とする半導体基板処理装置。
  3. 回転軸心を中心とした同一円周上に配置され、円板状部材を保持する保持部材であって、該保持部材は、前記回転軸心のまわりを公転するとともに、該保持部材の軸心を中心として回動するように構成され、該保持部材の該回動により、前記円板状部材の該保持部材との係合位置が変わることを特徴とする回転保持部材。
  4. 表面に回路が形成された半導体基板を乾燥状態で搬出入する搬出入部と、
    搬入された半導体基板上に金属めっき膜を形成する金属めっき膜成膜ユニットと、
    前記半導体基板をアニールするためのアニールユニットと、
    回転軸線を中心に回転する回転部材と、前記回転部材の前記回転軸線を中心とした同一円周方向に沿って配置され該回転部材の回転に伴って公転する保持部材とを有し、前記保持部材は、該保持部材の軸心を中心に回動するように構成された回転保持装置で保持した半導体基板の周縁部に形成された金属めっき膜層、シード膜層およびバリア膜層の少なくとも一層をエッチング除去するベベルエッチングユニットと、
    前記半導体基板を前記各ユニット間で搬送する搬送機構を具備することを特徴とする半導体基板処理装置。
  5. 室内をロードアンロードエリアと処理ユニットエリアに区分し、前記ロードアンロードエリア内に、カセットを収納したロードアンロード部と前記処理ユニットエリア内に配置した仮置き部との間で基板の搬送を行う第１ロボットを、前記処理ユニットエリア内に、前記仮置き部と該処理ユニットエリア内に配置した各種処理ユニットの間で基板の搬送を行う第２ロボットを配置したことを特徴とする半導体基板処理装置。
  6. 所定の回転軸線を中心に回転される回転部材と、該回転部材上に、その回転軸線を中心とする１つの円に沿って所定間隔をあけて設けられ、半導体ウエハ等の円板状部材の周縁に係合することにより、該円板状部材を当該回転部材上に保持するようにした保持部材と、を有する円板状部材の回転保持装置において、
    前記保持部材が、円弧状周面を有しており、該円弧状周面において前記円板状部材の周縁と摩擦係合するようになされており、且つ、前記円弧状周面の円弧の中心軸線を中心に回動可能とされていることを特徴とする円板状部材の回転保持装置。
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