JP2008181924A - 磁性膜成膜装置および磁性膜成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば半導体ウェーハ等の基板の表面に露出した金属表面に磁性膜、特に合金磁性膜を選択的かつ容易に成膜することができるようにする。
【解決手段】基板の表面に露出した金属表面に磁性膜を選択的に成膜する磁性膜成膜装置であって、磁性膜成膜装置２２は、めっき槽４０内のめっき液３８に表面を接触させて配置した基板Ｗの周囲に該基板Ｗと平行な磁場を発生させる磁場発生装置３４を有する無電解めっき装置３６からなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁性膜成膜装置及び磁性膜成膜方法に関し、特に半導体ウェーハ等の基板に形成された金属の露出表面に磁性膜、特に合金磁性膜を選択的に成膜するのに使用される磁性膜成膜装置及び磁性膜成膜方法に関する。

例えばＭＲＡＭや磁気ヘッドなどのデバイスに磁性膜を成膜する技術としては、例えばＰＶＤ装置を用いたスパッタリング法や電解めっき法が一般に知られている。例えば、電解めっき法を使用して磁気ヘッドに磁性膜を成膜するようにしたものとして、めっき槽の外部に該めっき槽を挟んで一対の磁石を配置し、磁石の間に形成される磁力線の方向及び該方向に直交する方向に試料が向くように該試料を内部に配置した回転電極を停止させながら、試料の表面に電解めっきを行うようにしたもの（特許文献１）や、めっき槽を挟んで磁石を配置し、磁石の肉厚を調整したり、磁石の内部に調整穴を設けたりして、磁場分布を調整するようにしたもの（特許文献２）等が提案されている。

特開平５−１７９８９号公報 特開平１１−２５４２４号公報

ＰＶＤ装置を用いたスパッタリング法で金属の表面に磁性膜を成膜する場合、成膜中に印加する磁場を容易に制御でき、しかも均一な膜厚のめっき膜を得やすいというメリットを有する。しかし、合金組成の磁性膜を該磁性膜の組成を制御しつつ成膜することが一般に困難で、成膜速度が一般に遅いため、膜厚の厚い磁性膜の成膜に適さないばかりでなく、例えば半導体ウェーハ等の基板の表面に露出した金属表面に磁性膜を選択的に成膜することが困難であるデメリットがある。

電解めっき方法で金属の表面に磁性膜を成膜する場合、めっきレートが一般に高いため、膜厚の厚い磁性膜の成膜に適しており、しかも、高温のめっき液を使用する必要がない場合が多いため、めっき液の安定性を確保しやすいというメリットを有する。しかし、合金組成の磁性膜を成膜しようとすると、成膜できる合金の種類に多くの制限を受け、成膜できる合金の種類が限定される。しかも均一な膜厚のめっき膜が得にくいばかりでなく、ＰＶＤ装置を用いたスパッタリング法の場合と同様に、例えば半導体ウェーハ等の基板の表面に露出した金属表面に磁性膜を選択的に成膜することが困難であるデメリットがある。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、例えば半導体ウェーハ等の基板の表面に露出した金属表面に磁性膜、特に合金磁性膜を選択的かつ容易に成膜することができるようにした磁性膜成膜装置及び磁性膜成膜方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の磁性膜成膜装置は、基板の表面に露出した金属表面に磁性膜を選択的に成膜する磁性膜成膜装置であって、めっき槽内のめっき液に表面を接触させて配置した基板の周囲に該基板と平行な磁場を発生させる磁場発生装置を有する無電解めっき装置からなる。

このように、磁性膜成膜装置として、基板の周囲に基板と平行な磁場を発生させる磁場発生装置を有する無電解めっき装置を使用することで、基板の表面に露出した金属表面に、基板に平行する面内に揃った方向を持つ、優れた保磁力特性を有する磁性膜、特に合金磁性膜を選択的に成膜することが可能となる。しかも、めっき液の組成やめっき条件を調整することで、例えば合金磁性膜からなるめっき膜の組成及び磁気特性を容易に制御できる。更に、電解めっき装置と異なり、外部電源によりめっき液中に電流を流す必要がないため、磁場発生装置の設置が容易で、しかも、均一な膜厚のめっき膜を得ることができる。

本発明の他の磁性膜成膜装置は、基板の表面に露出した金属表面に磁性膜を選択的に成膜する磁性膜成膜装置であって、めっき液を内部に保持するめっき槽と、基板を保持して該基板の表面を前記めっき槽中のめっき液に接触させる基板保持部と、前記めっき槽の外部に配置され、前記めっき槽内のめっき液に表面を接触させて配置した基板の周囲に該基板と平行な磁場を発生させる磁場発生装置を有する無電解めっき装置からなる。

前記めっき槽は、めっき槽の周壁をオーバフローさせて循環させながらめっき液を保持するように構成されていることが好ましく、また内部に保持しためっき液を攪拌する攪拌手段を有することが好ましい。これにより、めっき液を循環させて再使用するとともに、めっき槽内のめっき液により均一な流れを生じさせて、めっき膜（磁性膜）の膜厚をより均一にすることができる。また、めっき液をめっき槽とめっき液貯槽等の間を循環させることで、めっき液の測定、または補給がしやすくなる。

前記基板保持部は、表面を下向き、または上向きにして基板を水平に保持してもよく、また基板を鉛直に保持するようにしてもよい。

前記基板保持部は回転自在で、前記磁場発生装置は、前記基板保持部で保持して回転させた基板の回転方向と同じ方向に基板と同期して回転するように構成されていることが好ましい。
これにより、基板を低速で回転させながらめっきを行うことで、めっき膜の膜厚のより均一となし、しかも、磁場発生装置を回転方向と同じ方向に基板と同期して回転させることで、基板表面に分布する磁場の方向を常に一定にすることができる。

前記磁場発生装置は、永久磁石を使用して磁場を発生させても、電気コイルを使用して磁場を発生させてもよい。
また、前記磁場発生装置の周囲を囲繞する位置に磁場を遮断する磁場遮断壁を有することが好ましい。
これにより、磁場発生装置で発生した磁場（磁気）がノイズとして装置内の電装部品の誤作動を引き起こす原因となることを防止することができる。

本発明の磁性膜成膜方法は、基板の表面をめっき液に接触させながら、基板の周囲に該基板と平行な磁場を印加して、基板の表面に露出した金属表面に無電解めっきで磁性膜を選択的に成膜する。

前記磁場の強さを連続的または段階的に変化させるようにしてもよい。
前記磁場の磁束密度は、５０〜２０００ガウス（０．００５〜０．２テスラ）の強さで、基板の表面に均一に分布することが好ましい。

本発明の基板処理装置は、請求項１乃至９のいずれかに記載の無電解めっき装置からなる磁性膜成膜装置と、基板の向きを合わせるアライナと、前記磁性膜成膜装置及び前記アライナを内部に収容するメインフレームとを有する。
これにより、メインフレーム内のアライナを通して、基板のノッチ部またはオリエンテーションフラット部等を基準にして、基板の方向を確認または調整することができる。

前記メインフレーム内に、前記磁性膜成膜装置を４個以上備えていることが好ましい。
例えば、数百〜数千ｎｍの厚膜を有する磁性膜を成膜する必要な基板に対して、１つの磁性膜成膜装置での処理時間が十数分〜数十分を要する場合があるが、メインフレーム内に磁性膜成膜装置を４個以上備えることで、このような場合に、スループットが低下してしまうことを防止することができる。

本発明によれば、基板の表面に露出した金属表面に、無電解めっきによって、基板に平行する面内に揃った方向をもつ、優れた保磁力特性を有する磁性膜、特に合金磁性膜を選択的に成膜することができる。しかも、めっき液の組成やめっき条件を調整することで、例えば合金磁性膜からなるめっき膜の組成及び磁気特性を容易に制御できる。しかも、磁場発生装置の設置が容易で、均一な膜厚の磁性膜（めっき膜）を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態の基板処理装置の平面配置図を示す。図１に示すように、基板処理装置は、矩形状のメインフレーム１０と、内部に複数の半導体ウェーハ等の基板を収納した半導体カセットを搭載するロード・アンロード部１２と、制御部１４を有している。

メインフレーム１０の内部は、基板のノッチ部やオリエンテーションフラット部等の位置合せを行うアライナ１６と、基板を純水等の洗浄液で洗浄（リンス）し乾燥させる２基の洗浄・乾燥装置１８と、基板の前処理を行う２基の前処理装置２０と、基板の表面に露出した金属表面に、例えば合金からなる磁性膜を選択的に成膜する４基の磁性膜成膜装置２２が配置されている。この各磁性膜成膜装置２２の周囲は、磁性膜成膜装置２２で発生する磁場（磁気）を遮断して、磁性膜成膜装置２２で発生した磁場（磁気）がノイズとして装置内の電装部品の誤作動を引き起こす原因となることを防止する磁場遮断壁２４で囲繞されている。更に、アライナ１６、洗浄・乾燥装置１８及び前処理装置２０に挟まれた位置に、固定タイプの第１基板搬送ロボット２６が配置され、前処理装置２０及び磁性膜成膜装置２２に挟まれた位置には、走行タイプの第２基板搬送ロボット２８が配置されている。

ここに、この例では、表面を上向きにして基板を保持し、基板の表面（上面）に対する処理を行う洗浄・乾燥装置１８と、表面を下向きにして基板を保持し、基板の表面（下面）に対する処理を行う前処理装置２０及び磁性膜成膜装置２２を使用するようにしている。

磁性膜成膜装置２２の詳細を図２に示す。図２に示すように、磁性膜成膜装置２２は、この例では、互いに対峙して配置された一対の電磁石３０と磁気コントローラ３２を有する磁場発生装置３４を備えた無電解めっき装置３６で構成されている。電磁石３０は、冷却機能（図示せず）を有している。なお、電磁石３０の代わりに、永久磁石を使用しても良いことは勿論である。前記前処理装置２０は、めっき前処理を行う。

無電解めっき装置３６は、内部にめっき液３８を保持する、上方に開口しためっき槽４０と、このめっき槽４０の上方に上下動自在に配置され、表面を下向きにして基板Ｗを吸着等により着脱自在に水平に保持する基板保持部４２を有している。この基板保持部４２の下方に位置して、めっき時に、めっき槽４０内のめっき液を攪拌する攪拌板４４が配置されている。基板保持部４２は、昇降軸４６の下端に連結され、攪拌板４４は、昇降軸４６との間に形成されたスプライン構造により、昇降軸４６と一体に昇降し、昇降軸４６と独立に回転する回転軸４８の下端に連結されている。

めっき槽４０は、その底部において、めっき液貯槽５０から延び、内部にポンプ５２及びフィルタ５４を介装しためっき液供給管５６に接続されている。めっき槽４０の上部外周部には、めっき槽４０の上端をオーバフローしためっき液を溜めるオーバフロー槽５８が備えられ、オーバフロー槽５８とめっき液貯槽５０は、めっき液戻り管６０で繋がれている。これにより、ポンプ５２の駆動に伴って、めっき液貯槽５０内のめっき液３８はめっき槽４０内に供給され、めっき槽４０内に供給されてこの上端をオーバフローしためっき液３８は、オーバフロー槽５８及びめっき液戻り管６０を通してめっき液貯槽５０に戻ることで、めっき液３８がめっき槽４０とめっき液貯槽５０との間を循環するようになっている。

めっき液貯槽５０の内部には、めっき液貯槽５０内のめっき液３８を、例えば５０〜９５℃、好ましくは６５〜８５℃に加熱する加熱部６２が配置されている。また、めっき槽４０の内部には、この内部を上方に向けて流れるめっき液の流れを整える２枚の整流板６４ａ，６４ｂが配置されている。

前記磁場発生装置３４の電磁石３０は、めっき槽４０の外部の、該めっき槽４０内に保持されるめっき液３８の液面の近傍に位置して、該めっき槽４０を挟んだ位置に配置されている。かつ、前記磁場発生装置３４の電磁石３０は、基板保持部４２で保持した基板Ｗの表面（下面）をめっき槽４０内のめっき液３８に接触させて、基板表面に露出した金属表面にめっき膜（磁性膜）を無電解めっきで選択的に成膜する時、基板Ｗの周辺（少なくとも基板Ｗの表面（下面））に、基板Ｗに平行で一定方向の均一に分布した磁場を印加するように配置されている。この磁場の磁束密度は、例えば５０〜２０００Ｇ（ガウス）（０．００５〜０．２Ｔ（テスラ））で調整できるようになっており、磁場の磁束密度は、２００〜１５００Ｇ（０．０２〜０．１５Ｔ）であることが好ましく、５００〜１０００Ｇ（０．０５〜０．１Ｔ）であることが更に好ましい。

図３及び図４は、例えば、磁束密度が７５０〜１５００Ｇ（０．０７５〜０．１５Ｔ）の磁場を発生させる磁場発生装置３４の一例を示す。この磁場発生装置３４は、鉄心３０ａの回りに、巻数５００〜１２５０Ｔでコイル３０ｂを巻付けて、磁場方向が一定の一対の電磁石３０を互いに対峙した位置に形成している。コイル３０ｂの抵抗値は、３．５〜１０Ω（２０℃）である。これにより、ＤＣ２５Ａの電流を流すことで、磁束密度が１０００Ｇ（０．１Ｔ）の磁場を発生させることができるようになっている。電磁石３０は、水量３〜１０Ｌ／ｍｉｎで冷却水を流すことで冷却（水冷）される。
この磁場発生装置３６は、基板を水平に保持した場合にあっても、基板を鉛直に保持した場合にあっても使用できる。

この例では、無電解めっき装置３６に、純水等のリンス液を外方（上方）に向けて噴射するスプレーノズル６６を有し、めっき槽４０の上端開口を閉塞自在に覆う蓋体６８が備えられている。これにより、蓋体６８がめっき槽４０の側方の待避位置にあるとき、基板保持部４２で保持した基板Ｗをめっき槽４０内のめっき液３８に接触させて無電解めっきを行い、基板保持部４２を上昇させた後、蓋体６８をめっき槽４０の上端開口部を覆う位置に位置させ、蓋体６８のスプレーノズル６６から基板Ｗに向けて純水等を噴射することで、基板の表面（下面）をリンスするようになっている。

次に、図１に示す基板処理装置による基板処理について説明する。
先ず、ロード・アンロード部１２に搭載した基板カセットから、第１基板搬送ロボット２６によって１枚の乾燥した基板を取出し、メインフレーム１０内のアライナ１６を通して、基板のノッチ部またはオリエンテーションフラット部等を基準にして、基板の方向を確認または調整する。例えば、下記の基板の表面に該基板と平行に印加される磁場の方向が、ノッチ部等と平行または垂直となるようにする。

次に、第２基板搬送ロボット２８は、アライナ１６から基板を受取って、前処理装置２０に搬送する。前処理装置２０は、例えば表面（処理面）が下向きにとなるように基板を１８０°反転させる。そして、基板を、例えば２０ｒｐｍで回転させながら、基板の表面（下面）に向けて複数のスプレーノズルから前処理液（薬液）を噴射し、これによって、基板の表面に対する、例えば３０秒間の第１前処理（前洗浄）を行う。この第１前処理（前洗浄）に使用する前処理液は、例えば有機アルカリをベースとした洗浄液である。その後、基板表面を、１５秒間、純水等でリンスする。

次に、基板を、例えば２０ｒｐｍで回転させながら、基板の表面（下面）に向けて、複数のスプレーノズルから触媒付与液（薬液）を噴射し、これによって、基板の表面に対する、例えば２０秒の第２前処理（触媒付与処理）を行って、基板の表面に、例えばＰｄ等の触媒を付与する。この第２前処理（触媒付与）に使用する触媒付与液（薬液）は、例えばＨ_２ＳＯ_４の水溶液にＰｄＳＯ_４を溶かしたものであり、触媒付与液中のＰｄＳＯ_４の濃度は、例えば０．０２〜０．１０ｇ／Ｌの範囲内で定められ、例えば０．０４５ｇ／Ｌである。触媒付与液中のＨ_２ＳＯ_４の濃度は、例えば２０〜１００ｇ／Ｌの範囲内で定められ、例えば６０ｇ／Ｌである。その後、基板表面を、１５秒間、純水等でリンスする。

なお、この例は、第１前処理（前洗浄）と第２前処理（触媒付与）とを、同一の前処理装置２０を使用して行うようにしているが、下記の例のように、第１前処理と第２前処理とを別の装置で個別に行うようにしてもよい。また、めっきによって形成する磁性膜（めっき膜）の種類等によっては、第１前処理（前洗浄）と第２前処理（触媒付与）の一方のみを行うようにしてもよい。

その後、第２基板搬送ロボット２８は、前処理装置２０から前処理後の基板を受取り、磁性膜成膜装置２２を構成する無電解めっき装置３６に搬送する。無電解めっき装置３６では、めっき液貯槽５０内のめっき液３８を、加熱部６２で、例えば７５℃に加熱し、ポンプ５２を駆動して、めっき液３８をめっき槽４０とめっき液貯槽５０との間を循環させておく。そして、無電解めっき装置３６は、基板保持部４２で基板を受取り、基板保持部４２を下降させて、基板保持部４２で保持した基板の表面（下面）をめっき槽４０内のめっき液３８に接触させ、これによって、基板の表面に露出した金属表面にめっき膜（磁性膜）を選択的に成膜する。この時、基板がめっき液３８中に所定の位置に到達した後、基板Ｗの下方に配置された攪拌板４４を回転させ、めっき槽４０内のめっき液３８に均一な流れを形成する。

このめっき時に、磁場発生装置３４の一対の電磁石３０に電気を印加して、めっき槽４０の外側から、基板の周囲の、少なくとも基板の表面（下面）に、基板に平行な磁場を一方向に発生させる。基板の表面に成形される磁場の磁束密度は、例えば５０〜２０００Ｇ（ガウス）（０．００５〜０．２Ｔ（テスラ））であり、２００〜１５００Ｇ（０．０２〜０．１５Ｔ）であることが好ましく、５００〜１０００Ｇ（０．０５〜０．１Ｔ）であることが更に好ましい。なお、磁場発生装置３４の一対の電磁石３０に常に電気を印加するようにしてもよい。また、磁場の強さを連続的または段階的に変更させるようにしてもよい。ここで、ＣｏＷＰ合金からなるめっき膜（合金磁性膜）を無電解めっきで形成するのに使用されるめっき液の組成としては、例えば以下のようなものが挙げられる。

めっき液の組成
・ＣｏＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ：１４ｇ／Ｌ
・Ｎａ_３Ｃ_６Ｈ_５Ｏ_７・２Ｈ_２Ｏ：７０ｇ／Ｌ
・Ｈ_３ＢＯ_３：２５ｇ／Ｌ
・Ｎａ_２ＷＯ_４・２Ｈ_２Ｏ：１２ｇ／Ｌ
・ＮａＨ_２ＰＯ_２・Ｈ_２Ｏ：２１ｇ／Ｌ
・ｐＨ：９．１

めっき槽４０内のめっき液３８に基板の表面を所定時間接触させた後、基板保持部４２を上昇させて、基板をめっき槽４０内のめっき液３８から引き上げ、待避位置にあった蓋体６８をめっき槽４０の上端開口部を覆う位置に位置させる。しかる後、蓋体６８の上面に配置したスプレーノズル６６から、純水を、例えば５秒間、基板の表面に向けて噴射して基板を純水等でリンスする。第２基板搬送ロボット２８は、めっきによって、表面にめっき膜（磁性膜）を成膜した基板を無電解めっき装置３６の基板保持部４２から受取り、洗浄・乾燥装置１８に搬送する。

洗浄・乾燥装置１８では、基板を純水等の洗浄液で洗浄（リンス）し、高速回転させて、スピン乾燥させる。第１基板搬送ロボット２６は、洗浄・乾燥装置１８で乾燥させた基板を洗浄・乾燥装置１８から受取り、ロード・アンロード部１２に搭載した基板カセットに戻す。

上記のように、磁性膜成膜装置２２として、基板の周囲に、基板と平行な磁場を発生させる磁場発生装置３４を有する無電解めっき装置３６を使用することで、基板の表面に露出した金属表面に、基板に平行する面内に揃った方向をもつ、優れた保磁力特性を有する磁性膜、特に合金磁性膜を選択的に成膜することが可能となる。しかも、めっき液の組成やめっき条件を調整することで、例えば合金磁性膜からなるめっき膜の組成及び磁気特性を容易に制御できる。更に、電解めっき装置と異なり、外部電源によりめっき液中に電流を流す必要がないため、磁場発生装置３４の設置が容易で、しかも、均一な膜厚のめっき膜（磁性膜）を得ることができる。

この例では、メインフレーム１０の内部に、磁性膜成膜装置２２を４基備えることで、例えば、数百〜数千ｎｍの厚膜を有する磁性膜の成膜が必要な基板に対して、１つの磁性膜成膜装置での処理時間が、十数分〜数十分を要する場合でも、スループットが低下してしまうことを防止することができる。

この例のように、表面を上向きにして基板保持部４２で基板Ｗを保持することで、基板Ｗを回転させる回転軸４８の設置が容易となる。また、オーバフロー方式を採用して、めっき液を常時循環させることにより、例えば数分〜数十分の長時間に亘るめっきを行う時に、めっき槽４０内のめっき液３８の濃度が低下しないようにすることができる。更に、攪拌板４４によって、めっき槽４０内のめっき液３８を攪拌することで、例えば構造的な制限で、基板Ｗを回転させることができない場合でも、基板Ｗの近傍のめっき液３８の流れを均一にすることができる。

なお、上記の例では図示されていないが、磁性膜成膜装置２２に、基板の表面に発生する磁場の向き及び強さを測定して、基板の表面に適切に磁場が生じているか否かを監視する、監視装置等の機能を付加するようにしてもよい。

図５は、磁性膜成膜装置の他の例を示す。図５に示す磁性膜成膜装置２２ａの図２に示す磁性膜成膜装置２２と異なる点は、以下の通りである。すなわち、この磁性膜成膜装置２２ａは、昇降及び回転自在な昇降軸４６ａの下端に基板保持部４２を連結し、攪拌板を省略した無電解めっき装置３６ａを使用している。また、磁気コントローラ３２に接続された固定ブラシ７０と、電磁石３０を固定した回転体７２とを有するスリップリング７４を介して、一対の電磁石３０を回転自在とした磁場発生装置３４ａを使用している。その他の構成は、図２に示す磁性膜成膜装置２２と同様である。

この磁性膜成膜装置２２ａにあっては、基板保持部４２で保持した基板Ｗを、例えば１〜１００ｒｐｍの範囲の、例えば１０ｒｐｍで回転させながら下降させて、基板Ｗの表面をめっき槽４０で保持しためっき液３８に接触させる。めっき処理中にあっても、基板を回転させ続ける。そして、一対の電磁石３０に電気を供給して、基板の周囲の、少なくとも基板の表面（下面）に沿って、基板と平行な磁界を発生させる時に、スリップリング７４を介して、一対の電磁石３０を、基板Ｗと同期して、例えば１〜１００ｒｐｍの範囲の、例えば１０ｒｐｍで基板と同方向に回転させ、これによって、基板Ｗと電磁石３０との位置関係が、めっき中、常に一定となるようにする。

これによって、基板Ｗを回転させることで、攪拌板を使用することなく、めっき槽４０内のめっき液３８に均一な流れを生じさせ、しかも、めっき中、基板Ｗと電磁石３０との位置関係が常に一定となるようにして、基板Ｗの周囲に一方向の磁界が発生するようにすることができる。

なお、上記の例では、表面を下向きにして保持した基板Ｗの表面（下面）に露出した金属表面に、無電解めっきによってめっき膜（磁性膜）を選択的に形成した例を示しているが、図６に示すように、表面を上向きにして保持した基板Ｗの表面（上面）に露出した金属表面に、無電解めっきによってめっき膜（磁性膜）を選択的に形成するようにしてもよい。

図６に示す例は、回転及び上下動自在で、表面を上向きにして基板Ｗを着脱自在に保持する基板保持部４２ａと、この基板保持部４２ａの上方に配置した堰部材７６を備えた無電解めっき装置３６ｂと、図５に示す、磁気コントローラ３２に接続された固定ブラシ７０と、電磁石３０を固定した回転体７２とを有するスリップリング７４を介して、一対の電磁石３０を回転自在とした磁場発生装置３４ａで磁性膜成膜装置２２ｂを構成している。無電解めっき装置３６ｂは、基板Ｗを保持した基板保持部４２ａを上昇させ、基板Ｗの周縁部を堰部材７６で液密にシールすることで、基板Ｗの上面に、堰部材７６で周囲を包囲されためっき槽を形成し、このめっき槽内にめっき液供給ノズル７８からめっき液をシャワー状に供給することで、無電解めっきを行うようになっている。

基板Ｗの上面のめっき槽には、洗浄液供給ノズル８０から洗浄液が供給され、基板Ｗの上面に残っためっき液は、めっき液回収ノズル８２から回収される。また、基板保持部４２ａの内部には、めっき槽内のめっき液を加熱するヒータ８４が埋設されている。

図７は、本発明の他の実施の形態の基板処理装置の平面配置図を示す。図７に示すように、基板処理装置は、図１に示す基板処理装置と同様に、矩形状のメインフレーム１０と、内部に複数の半導体ウェーハ等の基板を収納した半導体カセットを搭載するロード・アンロード部１２と、制御部１４を有している。

メインフレーム１０の内部は、基板を純水等の洗浄液で洗浄（リンス）し乾燥させる２基の洗浄・乾燥装置８６と、アライナ８８を備え、基板を９０°転向させる基板転向装置９０とが配置され、これらの装置の間に、固定型の第１基板搬送ロボット９２が配置されている。メインフレーム１０の内部には、更に、基板の第１前処理（前洗浄）を行う２基の第１前処理装置９４、基板の第２前処理（触媒付与）を行う第２前処理装置９６、基板を純水等の洗浄（リンス）する洗浄装置９８、基板の表面に露出した金属表面に、例えば合金からなる磁性膜を成膜する２基の磁性膜成膜装置１００、及び基板の後洗浄を行う後洗浄装置１０２が配置され、更に、これらの装置及び前記基板転向装置９０との間に、第２基板搬送ロボット１０４が走行自在に配置されている。

各磁性膜成膜装置１００の周囲は、前述の例と同様に、磁性膜成膜装置１００で発生する磁場（磁気）を遮断して、磁性膜成膜装置１００で発生した磁場（磁気）がノイズとして装置内の電装部品の誤作動を引き起こす原因となることを防止する磁場遮断壁１０６で囲繞されている。

ここに、この例では、表面を上向きにして基板を保持し、基板の表面（上面）に対する処理を行う洗浄・乾燥装置８６と、表面を鉛直に保持して、基板の表面（鉛直面）に対する処理を行う第１前処理装置９４、第２前処理装置９６、洗浄装置９８、磁性膜成膜装置１００及び後洗浄装置１０２を使用し、アライナ８８で向きを確認または調整した基板を基板転向装置９０で、水平状態から鉛直状態（またはその逆）に９０°転向させるようにしている。

磁性膜成膜装置１００の詳細を図８及び図９に示す。図８及び図９に示すように、磁性膜成膜装置１００は、この例では、磁気コントローラ１１０に接続してコ字状のヨーク１１２（図９参照）の両側に取付けた一対の電気コイル１１４を有する磁場発生装置１１６を備えた無電解めっき装置１１８で構成されている。この磁場発生装置１１６には、電気コイル１１４に冷却水を供給して電気コイル１１４を冷却する電気コイル冷却部１１９が備えられている。

無電解めっき装置１１８は、内部にめっき液３８を保持する矩形ボックス状のめっき槽１２０と、基板Ｗを鉛直方向に向けて着脱自在に保持する上下動自在な基板保持部（図示せず）を有している。この基板保持部で保持した基板Ｗの前方に位置して、めっき時に、めっき槽１２０内のめっき液３８を攪拌する、上下方向に延びる攪拌棒（パドル）１２２が互いに平行に配置され、この攪拌棒１２２の上端は、基板保持部で保持した基板Ｗと平行に往復動する駆動軸１２４に連結されている。
この攪拌棒（パドル）１２２によって、めっき槽１２０内のめっき液３８を攪拌することで、この例のように、構造的な制限で、基板Ｗを回転させることができない場合でも、基板Ｗの近傍のめっき液３８の流れを均一にすることができる。

めっき槽１２０は、前述の例と同様に、その底部において、めっき液貯槽５０から延び、内部にポンプ５２及びフィルタ５４を介装しためっき液供給管５６に接続されている。めっき槽１２０の上部外周部には、めっき槽１２０の上端をオーバフローしためっき液を溜めるオーバフロー槽１２６が備えられ、オーバフロー槽１２６とめっき液貯槽５０は、めっき液戻り管６０で繋がれている。めっき液貯槽５０の内部には、めっき液貯槽５０内のめっき液３８を、例えば５０〜９５℃、好ましくは６５〜８５℃に加熱する加熱部６２が配置されている。

前記磁場発生装置１１６の一対の電気コイル１１４は、基板保持部で保持した基板Ｗの表面（鉛直面）をめっき槽１２０内のめっき液３８に接触させて、基板表面に露出した金属表面にめっき膜（磁性膜）を無電解めっきで選択的に成膜する時、図１０に示すように、基板Ｗの表面（鉛直面）に一定方向の基板Ｗに平行な磁場が発生して均一に分布するように、図９に示すように、めっき槽１２０の外部の該めっき槽４０を挟んだ位置に、基板Ｗと直交するように配置されている。この磁場の磁束密度は、例えば５０〜２０００Ｇ（ガウス）（０．００５〜０．２Ｔ（テスラ））で調整できるようになっており、磁場の磁束密度は、２００〜１５００Ｇ（０．０２〜０．１５Ｔ）であることが好ましく、５００〜１０００Ｇ（０．０５〜０．１Ｔ）であることが更に好ましい。

次に、図７に示す基板処理装置による基板処理について説明する。
先ず、ロード・アンロード部１２に搭載した基板カセットから、第１基板搬送ロボット９２によって１枚の乾燥した基板を取出し、メインフレーム１０内のアライナ８８を通して、基板のノッチ部またはオリエンテーションフラット部等を基準にして、基板の方向を確認または調整する。そして、この基板を、基板転向装置９０で水平状態から鉛直状態で９０°転向させる。

次に、第２基板搬送ロボット１０４は、基板転向装置９０から基板を受取って、第１前処理装置９４に搬送する。第１前処理装置９４では、基板を鉛直方向に向けたまま、前処理液（薬液）に、例えば３０秒間浸漬させ、これによって、基板の表面に対する第１前処理（前洗浄）を行う。この第１前処理（前洗浄）に使用する前処理液は、前述の例と同様に、例えば有機アルカリをベースとする洗浄液である。

次に、第２基板搬送ロボット１０４は、基板を第１前処理装置９４から受取って、第２前処理装置９６に搬送する。第２前処理装置９６では、基板を鉛直方向に向けたまま、触媒付与液（薬液）に、例えば２０秒間浸漬させ、これによって、第２前処理（触媒付与処理）を行って、基板の表面にＰｄ等の触媒を付与する。この第２前処理（触媒付与）に使用する触媒付与液（薬液）は、前述の例と同様に、例えばＨ_２ＳＯ_４の水溶液にＰｄＳＯ_４を溶かしたものである。

その後、第２基板搬送ロボット１０４は、基板を第２前処理装置９６から受取って、洗浄装置９８に搬送する。洗浄装置９８では、基板を鉛直方向に向けたまま、純水等の洗浄液（リンス液）に、例えば２０秒間浸漬させ、これによって、基板表面を純水等で洗浄（リンス）する。

その後、第２基板搬送ロボット１０４は、洗浄装置９８から基板を受取り、磁性膜成膜装置１００を構成する無電解めっき装置１１８の基板保持部に受渡す。無電解めっき装置１１８の基板保持部は、基板Ｗを鉛直方向に向けたまま下降させて、めっき槽１２０内の、例えば７５℃に加熱して、めっき槽１２０とめっき液貯槽５０との間を循環させためっき液３８に浸漬させ、これによって、基板の表面に露出した金属表面にめっき膜（磁性膜）を選択的に成膜する。この時、基板Ｗの前面で、攪拌棒１２２を往復動させることで、めっき槽１２０内のめっき液３８に均一な流れを形成する。

このめっき時に、磁場発生装置１１６の一対の電気コイル１１４に電気を印加して、めっき槽１２０の外側から、基板の周囲の、少なくとも基板の表面（鉛直面）に、一方向の基板に平行な磁場を発生させる。基板の表面に成形される磁場の磁束密度は、５０〜２０００Ｇ（ガウス）（０．００５〜０．２Ｔ（テスラ））であり、２００〜１５００Ｇ（０．０２〜０．１５Ｔ）であることが好ましく、５００〜１０００Ｇ（０．０５〜０．１Ｔ）であることが更に好ましい。なお、磁場発生装置１１６の一対の電気コイル１１４に常に電気を印加するようにしてもよい。また、磁場の強さを連続的または段階的に変更させるようにしてもよい。ここで、ＣｏＷＰ合金からなるめっき膜（合金磁性膜）を無電解めっきで形成するのに使用されるめっき液の組成としては、例えば前記と同様なものが挙げられる。

めっき槽１２０内のめっき液３８に基板の表面を所定時間接触させた後、基板保持部を上昇させて、基板をめっき槽１２０内のめっき液３８から引き上げる。第２基板搬送ロボット１０４は、めっき後の基板を無電解めっき装置１１８の基板保持部から基板を受取り、後洗浄装置１０２に受渡す。後洗浄装置１０２は、基板を鉛直状態に保持したまま、この表面に洗浄液を供給しながら、スクラブ洗浄等の後洗浄を行い、必要に応じて、純水等でリンスする。

第２基板搬送ロボット１０４は、後洗浄後の基板を後洗浄装置１０２から受取り、基板転向装置９０に搬送する。基板転向装置９０では、鉛直状態にあった基板を、９０°回転させて、表面を上向きにした水平状態にする。第１基板搬送ロボット９２は、転向後の基板を基板転向装置９０から受取り、洗浄・乾燥装置８６に受渡す。洗浄・乾燥装置８６では、基板を純水等の洗浄液で洗浄（リンス）し、高速回転させて、スピン乾燥させる。第１基板搬送ロボット２４は、洗浄・乾燥装置８６で乾燥させた基板を洗浄・乾燥装置８６から受取り、ロード・アンロード部１２に搭載した基板カセットに戻す。

図１１は、磁性膜成膜装置の他の例を要部を示す。この例の磁性膜成膜装置１００ａの図８及び図９に示す磁性膜成膜装置１００と異なる点は、めっき槽１２０に一定方向に巻付けた電気コイル１３０で磁場発生装置１１６ａを構成した点にある。その他の構成は、図８及び図９に示す例と同様である。

本発明の実施の形態の基板処理装置の平面配置図である。 図１に示す基板処理装置に備えられている磁性膜成膜装置の概要図である。 図２に示す磁性膜成膜装置の磁場発生装置の正面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 磁性膜成膜装置の他の例を示す概要図である。 磁性膜成膜装置の更に他の例を示す概要図である。 本発明の他の実施の形態の基板処理装置の平面配置図である。 図７に示す基板処理装置に備えられている磁性膜成膜装置の概要図である。 図７に示す基板処理装置に備えられている磁性膜成膜装置の要部を示す斜視図である。 図７に示す基板処理装置に備えられている磁性膜成膜装置で発生した基板近傍の磁場分布を示す図である。 磁性膜成膜装置の更に他の例の要部を示す斜視図である。

符号の説明

１０ メインフレーム
１２ ロード・アンロード部
１６，８８ アライナ
１８，８６ 洗浄・乾燥装置
２０，９４，９６ 前処理装置
２２，２２ａ，２２ｂ，１００，１００ａ 磁性膜成膜装置
２４，１０６ 磁場遮断壁
３０ 電磁石
３２，１１０ 磁気コントローラ
３４，３４ａ，１１６，１１６ａ 磁場発生装置
３６，３６ａ，３６ｂ，１１８ 無電解めっき装置
３８ めっき液
４０，１２０ めっき槽
４２，４２ａ 基板保持部
４４ 攪拌板
５０ めっき液貯槽
５４ フィルタ
５６ めっき液供給管
５８，１２６ オーバフロー槽
６０ めっき液戻り管
６２ 加熱部
６８ 蓋体
７０ 固定ブラシ
７２ 回転体
７４ スリップリング
７６ 堰部材
７８ めっき液供給ノズル
８２ めっき液回収ノズル
９８ 洗浄装置
１０２ 後洗浄装置
１１２ ヨーク
１１４，１３０ 電気コイル
１２２ 攪拌棒

Claims (17)

1. 基板の表面に露出した金属表面に磁性膜を選択的に成膜する磁性膜成膜装置であって、
   めっき槽内のめっき液に表面を接触させて配置した基板の周囲に該基板と平行な磁場を発生させる磁場発生装置を有する無電解めっき装置からなることを特徴とする磁性膜成膜装置。
2. 基板の表面に露出した金属表面に磁性膜を選択的に成膜する磁性膜成膜装置であって、
   めっき液を内部に保持するめっき槽と、
   基板を保持して該基板の表面を前記めっき槽中のめっき液に接触させる基板保持部と、
   前記めっき槽の外部に配置され、前記めっき槽内のめっき液に表面を接触させて配置した基板の周囲に該基板と平行な磁場を発生させる磁場発生装置を有する無電解めっき装置からなることを特徴とする磁性膜成膜装置。
3. 前記めっき槽は、めっき槽の周壁をオーバフローさせて循環させながらめっき液を保持するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の磁性膜成膜装置。
4. 前記めっき槽は、内部に保持しためっき液を攪拌する攪拌手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁性膜成膜装置。
5. 前記基板保持部は、表面を下向き、または上向きにして基板を水平に保持することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の磁性膜成膜装置。
6. 前記基板保持部は、基板を鉛直に保持することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の磁性膜成膜装置。
7. 前記基板保持部は回転自在で、前記磁場発生装置は、前記基板保持部で保持して回転させた基板の回転方向と同じ方向に基板と同期して回転するように構成されていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の磁性膜成膜装置。
8. 前記磁場発生装置は、永久磁石または電気コイルを使用して磁場を発生させることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の磁性膜成膜装置。
9. 前記磁場発生装置の周囲を囲繞する位置に磁場を遮断する磁場遮断壁を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の磁性膜成膜装置。
10. 基板の表面をめっき液に接触させながら、基板の周囲に該基板と平行な磁場を印加して、基板の表面に露出した金属表面に無電解めっきで磁性膜を選択的に成膜することを特徴とする磁性膜成膜方法。
11. 前記基板は、表面を下向き、または上向きにして水平に配置されていることを特徴とする請求項１０記載の磁性膜成膜方法。
12. 前記基板は、鉛直に配置されていることを特徴とする請求項１０記載の磁性膜成膜方法。
13. 前記基板をめっき液に接触させながら一方向に回転させ、この基板の回転方向と同じ方向に磁場も基板と同期して回転させることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の磁性膜成膜方法。
14. 前記磁場の強さを連続的または段階的に変化させることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の磁性膜成膜方法。
15. 前記磁場の磁束密度は、５０〜２０００ガウスの強さで、基板の表面に均一に分布することを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれかに記載の磁性膜成膜方法。
16. 請求項１乃至９のいずれかに記載の無電解めっき装置からなる磁性膜成膜装置と、
    基板の向きを合わせるアライナと、
    前記磁性膜成膜装置及び前記アライナを内部に収容するメインフレームとを有することを特徴とする基板処理装置。
17. 前記メインフレーム内に、前記磁性膜成膜装置を４個以上備えていることを特徴とする請求項１６記載の基板処理装置。

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