JP4139124B2 - めっき装置及び方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、めっき装置及び方法に係り、特に半導体基板に形成された微細配線パターン（窪み）に銅（Ｃｕ）等の金属を充填して埋込み配線を形成する等の用途に使用されるめっき装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体ウエハ等の基板上に回路を形成するための配線材料として、アルミニウムまたはアルミニウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロマイグレーション耐性が高い銅（Ｃｕ）を用いる動きが顕著になっている。このため、基板にめっき処理を施して、基板に形成された配線パターンに銅またはその合金を充填する方法が提案されている。
【０００３】
これは、配線パターンに銅またはその合金を充填する方法としては、ＣＶＤ（化学的蒸着）やスパッタリング等の各種の方法が知られているが、金属層の材質が銅またはその合金である場合、即ち、銅配線を形成する場合には、ＣＶＤではコストが高く、またスパッタリングでは高アスペクト（パターンの深さの比が幅に比べて大きい）の場合に埋込みが不可能である等の短所を有しており、めっきによる方法が最も有効だからである。
【０００４】
図６は、この種の銅配線基板Ｗの一製造例を工程順に示すもので、先ず、図６（ａ）に示すように、半導体素子を形成した半導体基材１上の導電層１ａの上にＳｉＯ２からなる酸化膜やＬｏｗ−Ｋ材膜等の絶縁膜２を堆積し、この絶縁膜２の内部に、リソグラフィ・エッチング技術によりコンタクトホール３と配線溝４を形成し、その上にＴａＮ等からなるバリア膜５、更にその上に電解めっきの給電層としてのシード層７を形成する。
【０００５】
そして、図６（ｂ）に示すように、基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、コンタクトホール３及び配線溝４内に銅を充填するとともに、絶縁膜２上に銅膜６を堆積する。その後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜２上の銅膜６及びバリア膜５を除去して、コンタクトホール３及び配線溝４に充填させた銅膜６の表面と絶縁膜２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図６（ｃ）に示すように銅膜６からなる配線が形成される。
【０００６】
ここで、半導体基板上に銅めっきを施す方法としては、カップ式やディップ式のようにめっき槽に常時めっき液を張ってそこに基板を浸す方法と、めっき槽に基板が供給された時にのみめっき液を張る方法、また、電位差をかけていわゆる電解めっきを行う方法と、電位差をかけない無電解めっきを行う方法など、種々の方法がある。
【０００７】
図７は、いわゆるフェイスダウン方式を採用して、例えば表面に給電層としてシード層７（図６（ａ）参照）等の導電膜を形成した半導体ウエハ等の基板Ｗの該表面（被めっき面）に電解めっきを施して銅膜６（図６（ｂ）参照）を形成するめっき装置の従来の一般的な構成の概要を示す。
【０００８】
このめっき装置は、上方に開口し内部にめっき液１０を保持する円筒状のめっき槽１２と、このめっき槽１２の上端開口部を塞ぐ位置に基板Ｗを下向き保持して配置する基板ホルダ１４と、この基板ホルダ１４で保持した基板Ｗのシード層（導電膜）７に接触して通電させるカソード電極１６を有している。めっき槽１２の内部には、めっき槽１２内のめっき液１０の流れをより均一にする拡散板１８とアノード２０がめっき液１０中に浸漬され上下に位置して水平に配置されている。めっき槽１２の底部中央には、上方に向けためっき液１０の噴流を形成するめっき液噴射口２２が形成され、めっき槽１２の上部外側には、めっき液受け（図示せず）が配置されている。
【０００９】
これにより、めっき槽１２の上部に基板Ｗを下向きに配置し、めっき液１０をめっき槽１２の底部から上方に噴出させて、基板Ｗのシード層（被めっき面）７にめっき液１０の噴流を当てつつ、アノード２０とカソードとなる基板Ｗのシード層７の間にめっき電源２４から所定のめっき電流を流すことで、基板Ｗのシード層７の表面にめっき膜を形成するようにしている。この時、めっき槽１２をオーバーフローしためっき液１０は、めっき液受けから回収される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、ＬＳＩ用のウエハや液晶基板は、年々大面積となる傾向にあり、これに伴って、基板の表面に形成されるめっき膜の膜厚のバラツキが問題となってきている。つまり、基板に陰極電位を与えるために、基板に予め形成した導電膜（シード層）の周縁部に電極との接点を設けているが、基板の面積が大きくなると、基板の周辺の接点から基板中央までの導電膜の電気抵抗が大きくなり、基板面内で電位差が生じてめっき速度に差が出て、めっき膜の膜厚のバラツキに繋がってしまう。特に、導電膜が薄い場合や、基板直径が大きい場合には、電解めっきによって形成されるめっき膜の膜厚分布のバラツキが大きくなり、著しい場合は基板の中央付近で全くめっき膜が形成されないことが起こる。
【００１１】
この現象を、電気化学的に説明すると以下のようになる。
図８は、図７に示す従来の一般的な電解めっき装置の電気的等価回路図を示す。つまり、共にめっき液１０中に没したアノード２０とカソードとなる基板Ｗのシード層７等の導電膜の間にめっき電源２４からめっき電流を流してシード層（導電膜）７の表面にめっき膜を形成すると、この回路中には、以下のような抵抗成分が存在する。
Ｒ１：電源−陽極間の電源線抵抗および各種接触抵抗
Ｒ２：陽極における分極抵抗
Ｒ３：めっき液抵抗
Ｒ４：陰極（めっき表面）における分極抵抗
Ｒ５：シード層の抵抗
Ｒ６：陰極電位導入接点−電源間の電源線抵抗および各種接触抵抗
【００１２】
図８から明らかなように、シード層７の抵抗Ｒ５が他の電気抵抗Ｒ１〜Ｒ４及びＲ６に比して大きくなると、このシード層７の抵抗Ｒ５の両端に生じる電位差が大きくなり、それに伴ってめっき電流に差が生じる。このように、陰極導入接点から遠い位置ではめっきの膜成長速度が低下してしまい、シード層７の膜厚が薄いと抵抗Ｒ５が更に大きくなって、この現象が顕著に現れてしまう。さらに、この事実は、基板の面内で電流密度が異なることを意味し、めっきの特性自体（めっき膜の抵抗率、純度、埋込特性など）が面内で均一とならない。
【００１３】
これらの問題を回避する方法としては、導電膜の厚さを厚くしたり、電気導電率を小さくしたりすることが考えられる。しかし、基板は、めっき以外の製造工程でも様々な制約を受けるばかりでなく、例えば、微細パターン上にスパッタ法で厚い導電膜を形成するとパターン内部にボイドが発生し易くなってしまうため、容易に導電膜の厚みを厚くしたり、導電膜の膜種を変更したりすることはできない。
【００１４】
また、陰極電位導入用の接点を基板の一面に配置すれば、基板面内における電位差を小さくすることが可能であるが、電気接点とした部位はＬＳＩとして使用できないなど現実的でない。更に、めっき液の抵抗値（図８中の抵抗Ｒ３，Ｒ２またはＲ４）を高くすることも有効であるが、めっき液の電解質を変更することはめっき特性全体の変更を意味し、例えば、めっき液中のめっき金属イオン濃度を下げればめっき速度を十分高くとれないなどの制約が出てくる。
【００１５】
以上のように、基板の周辺部に接点を設け、基板表面の導電膜を用いて電解めっきを行う工程においては、基板のサイズが大きくなるとめっき膜厚が基板の面内で大きく異なってしまうという問題が発生し、被処理基板面内での膜厚及びプロセスの均一化が重要な半導体工業においては、特にこの問題が大きな制約となっている。
【００１６】
本発明は上記に鑑みて為されたもので、導電膜の厚みや膜種、めっき液の電解質等を変更することなく、基板面内に均一な膜厚のめっき膜を成膜できるようにしためっき装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、基板を保持する基板ホルダと、該基板の被めっき面に接触し通電させて該被めっき面をカソードとなすカソード電極と、前記基板ホルダで保持した基板の被めっき面に対峙した位置に配置されるアノードと、前記アノードと基板の被めっき面を、内部に保持しためっき液に接触させるめっき槽と、前記基板の被めっき面と前記アノードとの間にめっき電流を流すめっき電源と、前記めっき電流の流れと平行にめっき槽内のめっき液中に浸漬させて円周方向に沿って配置した複数の導線と該導線を流れる電流を制御する制御部を有し、該導線に前記めっき電流とは逆方向に電流を流して、前記めっき槽内のめっき液中のめっき金属イオンに前記基板の中心を通る軸線に向けたローレンツ力が作用するように、めっき液中に強さを調整した磁界を発生させる磁界発生装置を有することを特徴とするめっき装置である。
【００１８】
これにより、めっき液中のめっき金属イオンに作用させた力によって、通常カソード電極との接触部である基板の周縁部に集まるめっき液中のめっき金属イオンを基板の中央部に向けて押出すように移動させ、めっき速度を基板の全面に亘ってより均一にすることができる。
【００１９】
特に、めっき液中に発生させた磁界とめっき電流によりめっき液中のめっき金属イオンに作用するローレンツ力（磁力）によって、めっき液中のめっき金属イオンを基板の中央部に向けて押出すように移動させることができる。
【００２１】
また、めっき液中に発生させる磁界の強さを調整して、めっき液中のめっき金属イオンに作用するローレンツ力を調整することで、状況に応じて、めっき金属イオンをめっき液中により均一に分布させることができる。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、前記基板ホルダは、該基板ホルダで基板を保持した状態で該基板と一体に回転自在に構成されていることを特徴とする請求項１記載のめっき装置である。これにより、めっき中に基板ホルダを基板と一体に回転させることで、めっき槽内のめっき液を攪拌して、めっき液を基板に均等に当てるとともに、例えばフェイスダウン方式を採用した時に、基板の下面（被めっき面）に気泡が残ってしまうことを防止することができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、カソード電極と通電してカソードとなる基板の被めっき面と、該被めっき面に対峙した位置に配置したアノードとをめっき槽内のめっき液に接触させ、前記基板の被めっき面と前記アノードとの間にめっき電流を流してめっきを行うにあたり、前記めっき電流の流れと平行にめっき槽内のめっき液中に浸漬させて円周方向に沿って配置した複数の導線に、流れを制御した電流を前記めっき電流とは逆方向に流して、前記めっき槽内のめっき液中のめっき金属イオンに前記基板の中心を通る軸線に向けたローレンツ力が作用するように、めっき液中に強さを調整した磁界を発生させることを特徴とするめっき方法である。
【００２５】
請求項４に記載の発明は、めっき初期時に、前記磁界を用いて基板の被めっき面の中央部に接触するめっき液中のめっき金属イオン濃度を高めてめっきを行い、めっきの進行に伴って前記磁界を弱めるか、または磁界の発生を停止させることを特徴とする請求項３記載のめっき方法である。これにより、めっき初期時の、例えば給電層としての導電膜（シード層）の膜厚が薄く、この抵抗が高い時に、基板の周縁部に集中し易いめっき液中のめっき金属イオンを基板の中央部に集めることで、基板の周縁部にめっき膜が厚く堆積することを防止し、めっき膜の膜厚が増加して、給電層としての抵抗が低くなった時に、磁界を弱めるか、または磁界の発生を停止させることで、めっき膜の膜厚を全体としてより均一にすることができる。
請求項５に記載の発明は、基板を回転させながらめっきを行うことを特徴とする請求項３または４記載のめっき方法である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、いわゆるフェイスダウン方式を採用して、例えば表面に給電層としてシード層７（図６（ａ）参照）等の導電膜を形成した半導体ウエハ等の基板Ｗの該表面（被めっき面）に電解めっきを施して銅膜６（図６（ｂ）参照）を形成するようにした、本発明の実施の形態のめっき装置の概要を示す。
【００２７】
このめっき装置は、上方に開口し内部にめっき液１０を保持する円筒状のめっき槽１２と、このめっき槽１２の上端開口部を塞ぐ位置に基板Ｗを下向き保持して配置する基板ホルダ１４と、この基板ホルダ１４で保持した基板Ｗのシード層（導電膜）７に接触して通電させるカソード電極１６を有している。めっき槽１２の内部には、アノード２０がめっき液１０中に浸漬されて水平に配置されている。めっき槽１２の底部中央には、上方に向けためっき液１０の噴流を形成するめっき液噴射口２２が形成され、めっき槽１２の上部外側には、めっき液受け（図示せず）が配置されている。カソード電極１６は、めっき電源２４の陰極に、アノード２０は、めっき電源２４の陽極にそれぞれ接続されている。
【００２８】
更に、このめっき装置には、めっき槽１２で保持しためっき液１０に磁界３２を発生させる、この例では、合計４個の磁界発生装置３０が備えられている。この各磁界発生装置３０は、磁界発生電源３４と、この磁界発生電源３４から延びるケーブル３６とを有している。そして、このケーブル３６には、導線３８が備えられている。この導線３８は、外被を除去して導体を露出させた裸線でもよいが、セラミックや樹脂などのコーティングがあることが好ましい。この導線３８は、めっき槽１２内のアノード２０の上方で、かつめっき槽１２を円周方向に４等分した位置に上下方向に延びるように配置されている。これにより、この各導線３８に上から下に電流を流すことで、右ねじの法則により、図２に示すように、上から見て右回りの磁界３２がそれぞれ発生し、この４つの磁界３２により、めっき槽１２の中央部に、上から見て右回りのトータルした磁界４０が発生し、この磁界４０とめっき電流の方向の関係で、めっき槽１２の中央に向けた磁力が作用するようになっている。
【００２９】
すなわち、この例では、下から上にめっき電流を流し、このめっき電流の流れる方向と平行な方向に複数の導線３８を円周方向に沿った等間隔で配置し、この導線３８に、めっき電流とは逆方向に、すなわち上から下に電流を流すことで、上から見て右回りの磁界３２を発生させ、このめっき電流とトータルした磁界４０との関係で、図３に示すフレミングの左手の法則により、めっき槽１２の中央に向けた磁力が作用する。
【００３０】
磁界発生装置３０には、磁界発生電源３４からケーブル３６に供給される電流を制御する制御部４２が設けられている。これによって、各導線３８を流れる電流を制御して、この各導線３８の回りに形成される磁界３２の大きさを調整できるようになっている。
【００３１】
次に、このめっき装置の使用例について説明する。
先ず、例えば図６（ａ）に示す、表面にシード層７を形成した基板Ｗを、基板ホルダ１４で下向き（フェィスダウン）にして保持し、このシード層７とカソード電極１６とを接触させる。この状態で、めっき液１０をめっき槽１２の底部から上方に噴出させて、基板Ｗのシード層（被めっき面）７にめっき液１０の噴流を当てつつ、アノード２０とカソードとなる基板Ｗのシード層７の間にめっき電源２４から所定のめっき電流を流すことで、基板Ｗのシード層７の表面にめっき膜を形成する。この時、各磁界発生装置３０により、各導線３８に上から下に向かって電流を流すことで、各導線３８の回りに上から見て右回りの磁界３２を発生させ、このめっき電流とトータルした磁界４０との関係で、図３に示すフレミングの左手の法則により、めっき槽１２の中央に向けた磁力を作用させる。これにより、このめっき液１０の流れに沿って流れるめっき金属イオン（銅イオン）を、ローレンツ力で、図１に実線で示すように、めっき槽１２の中央部に押出すように移動させ、めっき速度を基板Ｗの全面に亘ってより均一にする。
【００３２】
つまり、シード層７の膜厚が薄く、この抵抗値が高いと、このシード層７の内部を電流が流れ難くなって、図１の波線で示すように、めっき金属イオンが、カソード電極１６との接点部である基板Ｗの周縁部に集まり、基板Ｗの周縁部により厚いめっき膜が堆積して、めっき膜の膜厚のバラツキに繋がってしまうが、この例によれば、めっき液１０中のめっき金属イオンをローレンツ力でめっき槽１２の中央部に強制的に移動させることで、基板Ｗの全域に亘って、より均一な膜厚のめっき膜を堆積させることができる。この時、めっき槽１２をオーバーフローしためっき液１０は、めっき液受けから回収される。
【００３３】
ここで、ローレンツ力（磁力）の強さは、導線３８を流れる電流の大きさに比例するので、この導線３８を流れる電流を制御することで、磁界、ひいてはローレンツ力の強さを調整することができる。例えば、めっき初期時に、導線３８に多くの電流を流し、この時に作用するローレンツ力によって、基板Ｗの被めっき面の中央部におけるめっき金属イオン濃度を高めてめっきを行い、めっきの進行に伴って磁界を弱めるか、または磁界の発生を停止させるようにしてもよい。これにより、めっき初期時の、例えば給電層としてのシード層（導電膜）７の膜厚が薄く、この抵抗が高い時に、基板の周縁部に集中し易いめっき液中のめっき金属イオンを基板の中央部に集めて、基板の周縁部にめっき膜が厚く堆積することを防止し、めっき膜の膜厚が増加して、給電層としての抵抗が低くなった時に、磁界を弱めるか、または磁界の発生を停止させることで、めっき膜の膜厚を全体としてより均一にすることができる。
【００３４】
そして、めっき終了後、めっき電流を停止し、めっき液１０のめっき槽１２内への供給を停止して、めっき後の基板Ｗを基板ホルダ１４からロボット等で受取り、これを次工程に搬送する。
【００３５】
図４は、本発明の他の実施の形態のめっき装置を示すもので、このめっき装置は、ハウジング５０を有し、該ハウジング５０の下端に内方に突出させて設けたリング状の爪部５０ａとシリンダ５２の作動に伴って上下動するリング状の押圧片５４で基板Ｗの周縁部を挟持して保持する基板ホルダ５６を備えている。この爪部５０ａの上面には、基板Ｗと接触して通電するカソード電極５７が配置されている。そして、この基板ホルダ５６は、モータ５８を介して回転するように構成されている。一方、基板ホルダ５６の下方には、外周部にめっき液供給路６０と、このめっき液供給路６０と連通してめっき液１０を水平方向に噴出する複数のめっき液噴出ノズル６２を有するめっき槽６４が配置されている。そして、めっき液噴出ノズル６２からめっき槽６４の内部に噴出されためっき液１０は、上方へ向かう流れと下方に向かう流れに分岐し、上方に向かった流れは基板ホルダ５６で保持した基板Ｗに接触し、溢流堰６６をオーバーフローしてめっき液受け６８に流れ込み、下方に向かった流れはアノード７０を浸漬し、このアノード７０の外周を流れて外部に流出するようになっている。
【００３６】
そして、めっき液噴出ノズル６２の上方でハウジング５０の爪部５０ａの下方位置に、前述と同じ構成の磁界発生装置３０が複数配置されている。つまり、この磁界発生装置３０は、上下方向に延びる導線３８を有し、この導線３８に上から下に電流を流すことで、この導線３８の回りに上から見て右回りの磁界が発生するようになっている。
【００３７】
この例によれば、基板ホルダ５６で保持した基板Ｗを、モータ５８を介して該基板ホルダ５６と一体に回転させながらめっきを行うことができ、これによって、めっき槽６４内のめっき液１０を攪拌して、めっき液１０を基板Ｗに均等に当てるとともに、基板Ｗの下面（被めっき面）に気泡が残ってしまうことを防止することができる。
【００３８】
図５は、いわゆるディップタイプに適用した本発明の更に他の実施の形態のめっき装置を示す。このめっき装置は、内部にめっき液１０を保持する上方に開口したボックス状のめっき槽７２と、基板Ｗを着脱自在に保持する基板ホルダ７４とを備えている。めっき槽７２の内部には、アノード７６が鉛直方向に配置されて収納され、基板ホルダ７４で保持した基板Ｗは、このアノード７６と対向する位置に配置されるようになっている。
【００３９】
めっき槽７２の底部には、めっき液供給口７８が設けられ、側部には、めっき液排出路８０が備えられている。これによって、めっき液供給口７８から供給されためっき液１０は、めっき槽７２の内部を満たしてアノード７６と基板Ｗを浸漬し、めっき液排出路８０を区画する隔壁８２をオーバーフローしてめっき液排出路８０内に流入して、外部に排出される。更に、この例では、基板Ｗとアノード７６との間に、基板Ｗの大きさに見合った中央孔８４ａを設けたレギュレーションプレート（マスク）８４を配置している。これにより、基板Ｗの周辺部の電流密度をレギュレーションプレート８４で下げて、めっき膜の膜厚をより均等化することができるようになっている。
【００４０】
そして、基板Ｗとアノード７６との間の鉛直面に沿った位置に、前述とほぼ同じ構成の磁界発生装置３０が複数配置されている。つまり、この磁界発生装置３０は、導線３８が備えられ、この導線３８は、水平方向に延びるように配置されている。これにより、この導線３８にめっき電流の流れ方向と逆の方向、つまりアノード７６側から基板Ｗ側に向けて電流を流すことで、右ねじの法則により、図５に示すように、左からみて右回りの磁界３２をそれぞれ発生させ、この磁界３２とにより、前述の同様に、めっき槽１２の鉛直面における中央部に向けた磁力が作用するようになっている。
【００４１】
この例によれば、めっき槽７２内にめっき液１０を供給して隔壁８２の上端をオーバーフローさせながら、基板Ｗとアノード７６との間にめっき電流を流してめっきを行うのであり、この時、磁界発生装置３０の導線３８にめっき電流が流れる方向と逆の方向に電流を流し、これによって、めっき液１０の流れに沿って流れるめっき金属イオン（銅イオン）を、ローレンツ力で、めっき槽７２の鉛直面に沿った中央部に押出すように移動させ、めっき金属イオンをめっき液１０中により均一に分布させて、めっき速度を基板Ｗの全面に亘ってより均一にすることができる。
【００４２】
図９は、前述のめっき装置を備えた基板処理装置の平面配置図を示す。この基板処理装置は、ロード・アンロード部５１０、各一対の洗浄・乾燥処理部５１２、第１基板ステージ５１４、ベベルエッチ・薬液洗浄部５１６及び第２基板ステージ５１８、基板を１８０゜反転させる機能を有する水洗部５２０及び４基のめっき処理部５２２を有している。更に、ロード・アンロード部５１０、洗浄・乾燥処理部５１２及び第１基板ステージ５１４の間で基板の受渡しを行う第１搬送装置５２４と、第１基板ステージ５１４、ベベルエッチ・薬液洗浄部５１６及び第２基板ステージ５１８の間で基板の受渡しを行う第２搬送装置５２６、第２基板ステージ５１８、水洗部５２０及びめっき処理部５２２の間で基板の受渡しを行う第３搬送装置５２８が備えられている。
【００４３】
基板処理装置の内部は、仕切り壁５２３によってめっき空間５３０と清浄空間５４０に仕切られ、これらの各めっき空間５３０と清浄空間５４０は、それぞれ独自に給排気できるようになっている。そして、仕切り壁５２３には、開閉自在なシャッタ（図示せず）が設けられている。また、清浄空間５４０の圧力は、大気圧より低く、かつめっき空間５３０の圧力より高くしてあり、これにより、清浄空間５４０内の空気がめっき装置の外部に流出することがなく、かつめっき空間５３０内の空気が清浄空間５４０内に流入することがないようになっている。
【００４４】
図１０は、基板処理装置内の気流の流れを示す。清浄空間５４０においては、配管５４３より新鮮な外部空気が取込まれ、この外部空気は、ファンにより高性能フィルタ５４４を通して清浄空間５４０内に押込まれ、天井５４５ａよりダウンフローのクリーンエアとして洗浄・乾燥処理部５１２及びベベルエッチ・薬液洗浄部５１６の周囲に供給される。供給されたクリーンエアの大部分は、床５４５ｂから循環配管５５２を通して天井５４５ａ側に戻され、再び高性能フィルタ５４４を通してファンにより清浄空間５４０内に押込まれて清浄空間５４０内を循環する。一部の気流は、洗浄・乾燥処理部５１２及びベベルエッチ・薬液処理部５１６内から配管５４６により外部に排気される。これにより、清浄空間５４０内は、大気圧より低い圧力に設定される。
【００４５】
水洗部５２０及びめっき処理部５２２が存在するめっき空間５３０は、清浄空間ではない（汚染ゾーン）とはいいながらも、基板表面にパーティクルが付着することは許されない。このため、配管５４７から取込まれ高性能フィルタ５４８を通して天井５４９ａ側からファンによりめっき空間５３０内に押込まれたダウンフローのクリーンエアを流すことにより、基板にパーティクルが付着することを防止している。しかしながら、ダウンフローを形成するクリーンエアの全流量を外部からの給排気に依存すると、膨大な給排気量が必要となる。このため、めっき空間５３０内を清浄空間５４０より低い圧力に保つ程度に配管５５３より外部排気を行い、ダウンフローの大部分の気流を床５４９ｂから延びる循環配管５５０を通した循環気流でまかなうようにしている。
【００４６】
これにより、循環配管５５０から天井５４９ａ側に戻ったエアは、再びファンにより押込まれ高性能フィルタ５４８を通ってめっき空間５３０内にクリーンエアとして供給されて循環する。ここで、水洗部５２０、めっき処理部５２２、搬送装置５２８及びめっき液調整タンク５５１からの薬液ミストや気体を含むエアは、前記配管５５３を通して外部に排出されて、めっき空間５３０内は、清浄空間５４０より低い圧力に設定される。
【００４７】
従って、シャッタ（図示せず）を開放すると、これらのエリア間の空気の流れは、図１０に示すように、ロード・アンロード部５１０、清浄空間５４０及びめっき空間５３０の順に流れる。また、排気はダクト５５２及び５５３を通して、図１２に示すように、集合排気ダクト５５４に集められる。
【００４８】
図１２は、基板処理装置がクリーンルーム内に配置された一例を示す外観図である。搬入・搬出エリア５２０のカセット受渡し口５５５と操作パネル５５６のある側面が仕切壁５５７で仕切られたクリーンルームのクリーン度の高いワーキングゾーン５５８に露出しており、その他の側面は、クリーン度の低いユーティリティゾーン５５９に収納されている。
【００４９】
上記例では、基板処理装置を半導体基板配線用のめっき装置を例に説明したが、基板は半導体基板に限定されるものではなく、まためっき処理する部分も基板面上に形成された配線部に限定されるものではない。また、上記例では銅めっきを例に説明したが、銅めっきに限定されるものではない。
【００５０】
図１３は、半導体基板配線用の他の基板処理装置の平面構成を示す図である。図示するように、半導体基板配線用の基板処理装置は、半導体基板を搬入する搬入部６０１、銅めっきを行う銅めっき槽６０２、水洗浄を行う水洗槽６０３，６０４、化学機械研磨（ＣＭＰ）を行うＣＭＰ部６０５、水洗槽６０６，６０７、乾燥槽６０８及び配線層形成が終了した半導体基板を搬出する搬出部６０９を具備し、これら各槽に半導体基板を移送する図示しない基板移送手段が１つの装置として配置され、半導体基板配線用の基板処理装置を構成している。
【００５１】
上記配置構成の基板処理装置において、基板移送手段により、搬入部６０１に載置された基板カセット６０１−１から、配線層が形成されていない半導体基板を取り出し、銅めっき槽６０２に移送する。該銅めっき槽６０２において、配線溝や配線孔（コンタクトホール）からなる配線部を含む半導体基板Ｗの表面上に銅めっき層を形成する。
【００５２】
前記銅めっき槽６０２で銅めっき層の形成が終了した半導体基板Ｗを、基板移送手段で水洗槽６０３及び水洗槽６０４に移送し、水洗を行う。続いて該水洗浄の終了した半導体基板Ｗを基板移送手段でＣＭＰ部６０５に移送し、該ＣＭＰ部６０５で、銅めっき層から配線溝や配線孔に形成した銅めっき層を残して半導体基板Ｗの表面上の銅めっき層を除去する。
【００５３】
続いて上記のように銅めっき層から配線溝や配線孔からなる配線部に形成した銅めっき層を残して半導体基板Ｗの表面上の不要の銅めっき層の除去が終了した半導体基板Ｗを、基板移送手段で水洗槽６０６及び水洗槽６０７に送り、水洗浄し、更に水洗浄の終了した半導体基板Ｗは乾燥槽６０８で乾燥させ、乾燥の終了した半導体基板Ｗを配線層の形成の終了した半導体基板として、搬出部６０９の基板カセット６０９−１に格納する。
【００５４】
図１４は、半導体基板配線用の他の基板処理装置の平面構成を示す図である。図１４に示す基板処理装置が図１３に示す装置と異なる点は、銅めっき槽６０２、水洗槽６１０、前処理槽６１１、銅めっき膜の表面に保護膜を形成する蓋めっき槽６１２、ＣＭＰ部６１５、水洗槽６１３、６１４を追加し、これらを含め１つの装置として構成した点である。
【００５５】
上記配置構成の基板処理装置において、配線溝や配線孔（コンタクトホール）からなる配線部を含む半導体基板Ｗの表面上に銅めっき層を形成する。続いて、ＣＭＰ部６０５で銅めっき層から配線溝や配線孔に形成した銅めっき層を残して半導体基板Ｗの表面上の銅めっき層を除去する。
【００５６】
続いて、上記のように銅めっき層から配線溝や配線孔からなる配線部に形成した銅めっき層を残して半導体基板Ｗの表面上の銅めっき層を除去した半導体基板Ｗを水洗槽６１０に移送し、ここで水洗浄する。続いて、前処理槽６１１で、後述する蓋めっきを行うための前処理を行う。該前処理の終了した半導体基板Ｗを蓋めっき槽６１２に移送し、蓋めっき槽６１２で配線部に形成した銅めっき層の上に保護膜を形成する。この保護膜としては、例えばＮｉ−Ｂ無電解めっき槽を用いる。保護膜を形成した後、半導体基板Ｗを水洗槽６０６，６０７で水洗浄し、更に乾燥槽６０８で乾燥させる。
【００５７】
そして、銅めっき層上に形成した保護膜の上部をＣＭＰ部６１５で研磨し、平坦化して、水洗槽６１３，６１４で水洗浄した後、乾燥槽６０８で乾燥させ、半導体基板Ｗを搬出部６０９の基板カセット６０９−１に格納する。
【００５８】
図１５は半導体基板配線用の他の基板処理装置の平面構造を示す図である。図示するように、この基板処理装置は、ロボット６１６を中央に配置し、その周囲のロボットアーム６１６−１が到達する範囲に銅めっきを行う銅めっき槽６０２、水洗槽６０３、水洗槽６０４、ＣＭＰ部６０５、蓋めっき槽６１２、乾燥槽６０８及びロード・アンロード部６１７を配置して１つの装置として構成したものである。なお、ロード・アンロード部６１７に隣接して半導体基板の搬入部６０１及び搬出部６０９が配置されている。
【００５９】
上記構成の半導体基板配線用の基板処理装置において、半導体基板の搬入部６０１から配線めっきの済んでいない半導体基板がロード・アンロード部６１７に移送され、該半導体基板をロボットアーム６１６−１が受け取り、銅めっき槽６０２に移送し、該めっき槽で配線溝や配線孔からなる配線部を含む半導体基板の表面上に銅めっき層を形成する。該銅めっき層の形成された半導体基板をロボットアーム６１６−１によりＣＭＰ部６０５に移送し、該ＣＭＰ部６０５で銅めっき層から配線溝や配線孔からなる配線部に形成した銅めっき層を残して半導体基板Ｗの表面上の余分な銅めっき層を除去する。
【００６０】
表面の余分な銅めっき層が除去された半導体基板はロボットアーム６１６−１により、水洗槽６０４に移送され、水洗処理された後、前処理槽６１１に移送され、該前処理槽６１１で蓋めっき用の前処理が行われる。該前処理の終了した半導体基板はロボットアーム６１６−１により、蓋めっき槽６１２に移送され、該蓋めっき槽６１２で、配線溝や配線孔からなる配線部に形成され銅めっき層の上に保護膜を形成する。保護膜が形成された半導体基板はロボットアーム６１６−１により、水洗槽６０４に移送されここで水洗処理された後、乾燥槽６０８に移送され、乾燥した後、ロード・アンロード部６１７に移送される。該配線めっきの終了した半導体基板は搬出部６０９に移送される。
【００６１】
図１６は、他の半導体基板処理装置の平面構成を示す図である。この半導体基板処理装置は、ロード・アンロード部７０１、銅めっきユニット７０２、第１ロボット７０３、第３洗浄機７０４、反転機７０５、反転機７０６、第２洗浄機７０７、第２ロボット７０８、第１洗浄機７０９、第１ポリッシング装置７１０及び第２ポリッシング装置７１１を配置した構成である。第１ロボット７０３の近傍には、めっき前後の膜厚を測定するめっき前後膜厚測定機７１２、研磨後で乾燥状態の半導体基板Ｗの膜厚を測定する乾燥状態膜厚測定機７１３が配置されている。
【００６２】
第１ポリッシング装置（研磨ユニット）７１０は、研磨テーブル７１０−１、トップリング７１０−２、トップリングヘッド７１０−３、膜厚測定機７１０−４、プッシャー７１０−５を具備している。第２ポリッシング装置（研磨ユニット）７１１は、研磨テーブル７１１−１、トップリング７１１−２、トップリングヘッド７１１−３、膜厚測定機７１１−４、プッシャー７１１−５を具備している。
【００６３】
コンタクトホールと配線用の溝が形成され、その上にシード層が形成された半導体基板Ｗを収容したカセット７０１−１をロード・アンロード部７０１のロードポートに載置する。第１ロボット７０３は、半導体基板Ｗをカセット７０１−１から取り出し、銅めっきユニット７０２に搬入し、銅めっき膜を形成する。その時、めっき前後膜厚測定機７１２でシード層の膜厚を測定する。銅めっき膜の成膜は、まず半導体基板Ｗの表面の親水処理を行い、その後銅めっきを行って形成する。銅めっき膜の形成後、銅めっきユニット７０２でリンス若しくは洗浄を行う。時間に余裕があれば、乾燥してもよい。
【００６４】
第１ロボット７０３で銅めっきユニット７０２から半導体基板Ｗを取り出したとき、めっき前後膜厚測定機７１２で銅めっき膜の膜厚を測定する。その測定結果は、記録装置（図示せず）に半導体基板の記録データとして記録され、なお且つ、銅めっきユニット７０２の異常の判定にも使用される。膜厚測定後、第１ロボット７０３が反転機７０５に半導体基板Ｗを渡し、該反転機７０５で反転させる（銅めっき膜が形成された面が下になる）。第１ポリッシング装置７１０、第２ポリッシング装置７１１による研磨には、シリーズモードとパラレルモードがある。以下、シリーズモードの研磨について説明する。
【００６５】
シリーズモード研磨は、１次研磨をポリッシング装置７１０で行い、２次研磨をポリッシング装置７１１で行う研磨である。第２ロボット７０８で反転機７０５上の半導体基板Ｗを取り上げ、ポリッシング装置７１０のプッシャー７１０−５上に半導体基板Ｗを載せる。トップリング７１０−２はプッシャー７１０−５上の該半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル７１０−１の研磨面に半導体基板Ｗの銅めっき膜形成面を当接押圧し、１次研磨を行う。該１次研磨では基本的に銅めっき膜が研磨される。研磨テーブル７１０−１の研磨面は、ＩＣ１０００のような発泡ポリウレタン、又は砥粒を固定若しくは含浸させたもので構成されている。該研磨面と半導体基板Ｗの相対運動で銅めっき膜が研磨される。
【００６６】
銅めっき膜の研磨終了後、トップリング７１０−２で半導体基板Ｗをプッシャー７１０−５上に戻す。第２ロボット７０８は、該半導体基板Ｗを取り上げ、第１洗浄機７０９に入れる。この時、プッシャー７１０−５上にある半導体基板Ｗの表面及び裏面に薬液を噴射しパーティクルを除去したり、つきにくくしたりすることもある。
【００６７】
第１洗浄機７０９において洗浄終了後、第２ロボット７０８で半導体基板Ｗを取り上げ、第２ポリッシング装置７１１のプッシャー７１１−５上に半導体基板Ｗを載せる。トップリング７１１−２でプッシャー７１１−５上の半導体基板Ｗを吸着し、該半導体基板Ｗのバリア層を形成した面を研磨テーブル７１１−１の研磨面に当接押圧して２次研磨を行う。この２次研磨ではバリア層が研磨される。但し、上記１次研磨で残った銅膜や酸化膜も研磨されるケースもある。
【００６８】
研磨テーブル７１１−１の研磨面は、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。このとき、砥粒若しくはスラリーには、シリカ、アルミナ、セリア等が用いられる。薬液は、研磨したい膜種により調整される。
【００６９】
２次研磨の終点の検知は、光学式の膜厚測定機を用いてバリア層の膜厚を測定し、膜厚が０になったこと又はＳｉＯ２からなる絶縁膜の表面検知で行う。また、研磨テーブル７１１−１の近傍に設けた膜厚測定機７１１−４として画像処理機能付きの膜厚測定機を用い、酸化膜の測定を行い、半導体基板Ｗの加工記録として残したり、２次研磨の終了した半導体基板Ｗを次の工程に移送できるか否かの判定を行う。また、２次研磨終点に達していない場合は、再研磨を行ったり、なんらかの異常で規定値を超えて研磨された場合は、不良品を増やさないように次の研磨を行わないよう半導体基板処理装置を停止させる。
【００７０】
２次研磨終了後、トップリング７１１−２で半導体基板Ｗをプッシャー７１１−５まで移動させる。プッシャー７１１−５上の半導体基板Ｗは第２ロボット７０８で取り上げる。この時、プッシャー７１１−５上で薬液を半導体基板Ｗの表面及び裏面に噴射してパーティクルを除去したり、つきにくくすることがある。
【００７１】
第２ロボット７０８は、半導体基板Ｗを第２洗浄機７０７に搬入し、洗浄を行う。第２洗浄機７０７の構成も第１洗浄機７０９と同じ構成である。半導体基板Ｗの表面は、主にパーティクル除去のために、純水に界面活性剤、キレート剤、またｐＨ調整剤を加えた洗浄液を用いて、ＰＶＡスポンジロールによりスクラブ洗浄される。半導体基板Ｗの裏面には、ノズルからＤＨＦ等の強い薬液を噴出し、拡散している銅をエッチングしたり、又は拡散の問題がなければ、表面と同じ薬液を用いてＰＶＡスポンジロールによるスクラブ洗浄をする。
【００７２】
上記洗浄の終了後、半導体基板Ｗを第２ロボット７０８で取り上げ、反転機７０６に移し、該反転機７０６で反転させる。該反転させた半導体基板Ｗを第１ロボット７０３で取り上げ第３洗浄機７０４に入れる。第３洗浄機７０４では、半導体基板Ｗの表面に超音波振動により励起されたメガソニック水を噴射して洗浄する。そのとき純水に界面活性剤、キレート剤、また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。
【００７３】
上記のように研磨テーブル７１１−１の近傍に設けた膜厚測定機７１１−４で膜厚を測定した場合は、そのままロード・アンロード部７０１のアンロードポートに載置するカセットに収容する。
【００７４】
図１７は、他の半導体基板処理装置の平面構成を示す図である。この半導体基板処理装置の図１６に示す半導体基板処理装置と異なる点は、図１６に示す銅めっきユニット７０２の代わりに蓋めっきユニット７５０を設けた点である。
銅膜を形成した半導体基板Ｗを収容したカセット７０１−１は、ロード・アンロード部７０１に載置される。半導体基板Ｗは、カセット７０１−１から取り出され、第１ポリッシング装置７１０または第２ポリッシング装置７１１に搬送されて、ここで銅膜の表面が研磨される。この研磨終了後、半導体基板Ｗは、第１洗浄機７０９に搬送されて洗浄される。
【００７５】
第１洗浄機７０９で洗浄された半導体基板Ｗは、蓋めっきユニット７５０に搬送され、ここで銅めっき膜の表面に保護膜が形成され、これによって、銅めっき膜が大気中で酸化することが防止される。蓋めっきを施した半導体基板Ｗは、第２ロボット７０８によって蓋めっきユニット７５０から第２洗浄機７０７に搬送され、ここで純水または脱イオン水で洗浄される。この洗浄後の半導体基板Ｗは、ロード・アンロード部７０１に載置されたカセット７０１−１に戻される。
【００７６】
図１８は、更に他の半導体基板処理装置の平面構成を示す図である。この半導体基板処理装置の図１７に示す半導体基板処理装置と異なる点は、図１７に示す第１洗浄機７０９の代わりにアニールユニット７５１を設けた点である。
前述のようにして、第１ポリッシング装置７１０または第２ポリッシング装置７１１で研磨され、第２洗浄機７０７で洗浄された半導体基板Ｗは、蓋めっきユニット７５０に搬送され、ここで銅めっき膜の表面に蓋めっきが施される。この蓋めっきが施された半導体基板Ｗは、第１ロボット７０３によって、蓋めっきユニット７５０から第３洗浄機７０４に搬送され、ここで洗浄される。
【００７７】
第１洗浄機７０９で洗浄された半導体基板Ｗは、アニールユニット７５１に搬送され、ここでアニールされる。これによって、銅めっき膜が合金化されて銅めっき膜のエレクトロンマイグレーション耐性が向上する。アニールが施された半導体基板Ｗは、アニールユニット７５１から第２洗浄機７０７に搬送され、ここで純水または脱イオン水で洗浄される。この洗浄後の半導体基板Ｗは、ロード・アンロード部７０１に載置されたカセット７０１−１に戻される。
【００７８】
図１９は、基板処理装置の他の平面配置構成を示す図である。図１９において、図１６と同一符号を付した部分は、同一又は相当部分を示す。この基板研磨装置は、第１ポリッシング装置７１０と第２ポリッシング装置７１１に接近してプッシャーインデクサー７２５を配置し、第３洗浄機７０４と銅めっきユニット７０２の近傍にそれぞれ基板載置台７２１、７２２を配置し、第１洗浄機７０９と第３洗浄機７０４の近傍にロボット７２３を配置し、第２洗浄機７０７と銅めっきユニット７０２の近傍にロボット７２４を配置し、更にロード・アンロード部７０１と第１ロボット７０３の近傍に乾燥状態膜厚測定機７１３を配置している。
【００７９】
上記構成の基板処理装置において、第１ロボット７０３は、ロード・アンロード部７０１のロードポートに載置されているカセット７０１−１から半導体基板Ｗを取り出し、乾燥状態膜厚測定機７１３でバリア層及びシード層の膜厚を測定した後、該半導体基板Ｗを基板載置台７２１に載せる。なお、乾燥状態膜厚測定機７１３が、第１ロボット７０３のハンドに設けられている場合は、そこで膜厚を測定し、基板載置台７２１に載せる。第２ロボット７２３で基板載置台７２１上の半導体基板Ｗを銅めっきユニット７０２に移送し、銅めっき膜を成膜する。銅めっき膜の成膜後、めっき前後膜厚測定機７１２で銅めっき膜の膜厚を測定する。その後、第２ロボット７２３は、半導体基板Ｗをプッシャーインデクサー７２５に移送し搭載する。
【００８０】
〔シリーズモード〕
シリーズモードでは、トップリングヘッド７１０−２がプッシャーインデクサー７２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル７１０−１に移送し、研磨テーブル７１０−１上の研磨面に該半導体基板Ｗを押圧して研磨を行う。研磨の終点検知は上記と同様な方法で行い、研磨終了後の半導体基板Ｗはトップリングヘッド７１０−２でプッシャーインデクサー７２５に移送され搭載される。第２ロボット７２３で半導体基板Ｗを取り出し、第１洗浄機７０９に搬入し洗浄し、続いてプッシャーインデクサー７２５に移送し搭載する。
【００８１】
トップリングヘッド７１１−２がプッシャーインデクサー７２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル７１１−１に移送し、その研磨面に該半導体基板Ｗを押圧して研磨を行う。研磨の終点検知は上記と同様な方法で行い、研磨終了後の半導体基板Ｗは、トップリングヘッド７１１−２でプッシャーインデクサー７２５に移送され搭載される。第３ロボット７２４は、半導体基板Ｗを取り上げ、膜厚測定機７２６で膜厚を測定した後、第２洗浄機７０７に搬入し洗浄する。続いて第３洗浄機７０４に搬入し、ここで洗浄した後にスピンドライで乾燥を行い、その後、第３ロボット７２４で半導体基板Ｗを取り上げ、基板載置台７２２上に載せる。
【００８２】
〔パラレルモード〕
パラレルモードでは、トップリングヘッド７１０−２又は７１１−２がプッシャーインデクサー７２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル７１０−１又は７１１−１に移送し、研磨テーブル７１０−１又は７１１−１上の研磨面に該半導体基板Ｗを押圧してそれぞれ研磨を行う。膜厚を測定した後、第３ロボット７２４で半導体基板Ｗを取り上げ、基板載置台７２２上に載せる。
第１ロボット７０３は、基板載置台７２２上の半導体基板Ｗを乾燥状態膜厚測定機７１３に移送し、膜厚を測定した後、ロード・アンロード部７０１のカセット７０１−１に戻す。
【００８３】
図２０は、基板処理装置の他の平面配置構成を示す図である。この基板処理装置では、シード層が形成されていない半導体基板Ｗに、シード層及び銅めっき膜を形成し、研磨して回路配線を形成する基板処理装置である。
【００８４】
この基板研磨装置は、第１ポリッシング装置７１０と第２ポリッシング装置７１１に接近してプッシャーインデクサー７２５を配置し、第２洗浄機７０７とシード層成膜ユニット７２７の近傍にそれぞれ基板載置台７２１、７２２を配置し、シード層成膜ユニット７２７と銅めっきユニット７０２に接近してロボット７２３を配置し、第１洗浄機７０９と第２洗浄機７０７の近傍にロボット７２４を配置し、更にロード・アンロード部７０１と第１ロボット７０３の近傍に乾燥膜厚測定機７１３を配置している。
【００８５】
第１ロボット７０３でロード・アンロード部７０１のロードポートに載置されているカセット７０１−１から、バリア層が形成されている半導体基板Ｗを取り出して基板載置台７２１に載せる。次に第２ロボット７２３は、半導体基板Ｗをシード層成膜ユニット７２７に搬送し、シード層を成膜する。このシード層の成膜は無電解めっきで行う。第２ロボット７２３は、シード層の形成された半導体基板をめっき前後膜厚測定機７１２でシード層の膜厚を測定する。膜厚測定後、銅めっきユニット７０２に搬入し、銅めっき膜を形成する。
【００８６】
銅めっき膜を形成後、その膜厚を測定し、プッシャーインデクサー７２５に移送する。トップリング７１０−２又は７１１−２は、プッシャーインデクサー７２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル７１０−１又は７１１−１に移送し研磨する。研磨後、トップリング７１０−２又は７１１−２は、半導体基板Ｗを膜厚測定機７１０−４又は７１１−４に移送し、膜厚を測定し、プッシャーインデクサー７２５に移送して載せる。
【００８７】
次に、第３ロボット７２４は、プッシャーインデクサー７２５から半導体基板Ｗを取り上げ、第１洗浄機７０９に搬入する。第３ロボット７２４は、第１洗浄機７０９から洗浄された半導体基板Ｗを取り上げ、第２洗浄機７０７に搬入し、洗浄し乾燥した半導体基板を基板載置台７２２上に載置する。次に、第１ロボット７０３は、半導体基板Ｗを取り上げ乾燥状態膜厚測定機７１３で膜厚を測定し、ロード・アンロード部７０１のアンロードポートに載置されているカセット７０１−１に収納する。
【００８８】
図２０に示す基板処理装置においても、回路パターンのコンタクトホール又は溝が形成された半導体基板Ｗ上にバリア層、シード層及び銅めっき膜を形成して、研磨して回路配線を形成することができる。
【００８９】
バリア層形成前の半導体基板Ｗを収容したカセット７０１−１を、ロード・アンロード部７０１のロードポートに載置する。そして、第１ロボット７０３でロード・アンロード部７０１のロードポートに載置されているカセット７０１−１から、半導体基板Ｗを取り出して基板載置台７２１に載せる。次に、第２ロボット７２３は、半導体基板Ｗをシード層成膜ユニット７２７に搬送し、バリア層とシード層を成膜する。このバリア層とシード層の成膜は、無電解めっきで行う。第２ロボット７２３は、めっき前後膜厚測定機７１２で半導体基板Ｗに形成されたバリア層とシード層の膜厚を測定する。膜厚測定後、銅めっきユニット７０２に搬入し、銅めっき膜を形成する。
【００９０】
図２１は、基板処理装置の他の平面配置構成を示す図である。この基板処理装置は、バリア層成膜ユニット８１１、シード層成膜ユニット８１２、めっきユニット８１３、アニールユニット８１４、第１洗浄ユニット８１５、ベベル・裏面洗浄ユニット８１６、蓋めっきユニット８１７、第２洗浄ユニット８１８、第１アライナ兼膜厚測定器８４１、第２アライナ兼膜厚測定器８４２、第１基板反転機８４３、第２基板反転機８４４、基板仮置き台８４５、第３膜厚測定器８４６、ロード・アンロード部８２０、第１ポリッシング装置８２１、第２ポリッシング装置８２２、第１ロボット８３１、第２ロボット８３２、第３ロボット８３３、第４ロボット８３４を配置した構成である。なお、膜厚測定器８４１，８４２，８４６はユニットになっており、他のユニット（めっき、洗浄、アニール等のユニット）の間口寸法と同一サイズにしているため、入れ替え自在である。
この例では、バリア層成膜ユニット８１１は、無電解Ｒｕめっき装置、シード層成膜ユニット８１２は、無電解銅めっき装置、めっきユニット８１３は、電解めっき装置を用いることができる。
【００９１】
図２２は、この基板処理装置内での各工程の流れを示すフローチャートである。このフローチャートにしたがって、この装置内での各工程について説明する。先ず、第１ロボット８３１によりロード・アンロードユニット８２０に載置されたカセット８２０ａから取り出された半導体基板は、第１アライナ兼膜厚測定ユニット８４１内に被めっき面を上にして配置される。ここで、膜厚計測を行うポジションの基準点を定めるために、膜厚計測用のノッチアライメントを行った後、銅膜形成前の半導体基板の膜厚データを得る。
【００９２】
次に、半導体基板は、第１ロボット８３１により、バリア層成膜ユニット８１１へ搬送される。このバリア層成膜ユニット８１１は、無電解Ｒｕめっきにより半導体基板上にバリア層を形成する装置で、半導体装置の層間絶縁膜（例えば、ＳｉＯ２）への銅拡散防止膜としてＲｕを成膜する。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第１ロボット８３１により第１アライナ兼膜厚測定ユニット８４１に搬送され、半導体基板の膜厚、即ちバリア層の膜厚を測定される。
【００９３】
膜厚測定された半導体基板は、第２ロボット８３２でシード層成膜ユニット８１２へ搬入され、前記バリア層上に無電解銅めっきによりシード層が成膜される。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第２ロボット８３２により含浸めっきユニットであるめっきユニット８１３に搬送される前に、ノッチ位置を定めるために第２アライナ兼膜厚測定器８４２に搬送され、銅めっき用のノッチのアライメントを行う。ここで、必要に応じて銅膜形成前の半導体基板の膜厚を再計測してもよい。
【００９４】
ノッチアライメントが完了した半導体基板は、第３ロボット８３３によりめっきユニット８１３へ搬送され、銅めっきが施される。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第３ロボット８３３により半導体基板端部の不要な銅膜（シード層）を除去するためにベベル・裏面洗浄ユニット８１６へ搬送される。ベベル・裏面洗浄ユニット８１６では、予め設定された時間でベベルのエッチングを行うとともに、半導体基板裏面に付着した銅をフッ酸等の薬液により洗浄する。この時、ベベル・裏面洗浄ユニット８１６へ搬送する前に、第２アライナ兼膜厚測定器８４２にて半導体基板の膜厚測定を実施して、めっきにより形成された銅膜厚の値を得ておき、その結果により、ベベルのエッチング時間を任意に変えてエッチングを行っても良い。なお、ベベルエッチングによりエッチングされる領域は、基板の周縁部であって回路が形成されない領域、または回路が形成されていても最終的にチップとして利用されない領域である。この領域にはベベル部分が含まれる。
【００９５】
ベベル・裏面洗浄ユニット８１６で洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第３ロボット８３３で基板反転機８４３に搬送され、該基板反転機８４３にて反転され、被めっき面を下方に向けた後、第４ロボット８３４により配線部を安定化させるためにアニールユニット８１４へ投入される。アニール処理前及び／又は処理後、第２アライナ兼膜厚測定ユニット８４２に搬入し、半導体基板に形成された、銅膜の膜厚を計測する。この後、半導体基板は、第４ロボット８３４により第１ポリッシング装置８２１に搬入され、半導体基板の銅層、シード層の研磨を行う。
【００９６】
この際、砥粒等は所望のものが用いられるが、ディッシングを防ぎ、表面の平面度を出すために、固定砥粒を用いることもできる。第１ポリッシング終了後、半導体基板は、第４ロボット８３４により第１洗浄ユニット８１５に搬送され、洗浄される。この洗浄は、半導体基板直径とほぼ同じ長さを有するロールを半導体基板の表面と裏面に配置し、半導体基板及びロールを回転させつつ、純水又は脱イオン水を流しながら洗浄するスクラブ洗浄である。
【００９７】
第１の洗浄終了後、半導体基板は、第４ロボット８３４により第２ポリッシング装置８２２に搬入され、半導体基板上のバリア層が研磨される。この際、砥粒等は所望のものが用いられるが、ディッシングを防ぎ、表面の平面度を出すために、固定砥粒を用いることもできる。第２ポリッシング終了後、半導体基板は、第４ロボット８３４により、再度第１洗浄ユニット８１５に搬送され、スクラブ洗浄される。洗浄終了後、半導体基板は、第４ロボット８３４により第２基板反転機８４４に搬送され反転されて、被めっき面を上方に向けられ、更に第３ロボット８３３により基板仮置き台８４５に置かれる。
【００９８】
半導体基板は、第２ロボット８３２により基板仮置き台８４５から蓋めっきユニット８１７に搬送され、銅の大気による酸化防止を目的に銅面上にニッケル・ボロンめっきを行う。蓋めっきが施された半導体基板は、第２ロボット８３２により蓋めっきユニット８１７から第３膜厚測定器８４６に搬入され、銅膜厚が測定される。その後、半導体基板は、第１ロボット８３１により第２洗浄ユニット８１８に搬入され、純水又は脱イオン水により洗浄される。洗浄が終了した半導体基板は、台１ロボット８３１によりロード・アンロード部８２０に載置されたカセット８２０ａ内に戻される。
アライナ兼膜厚測定器８４１及びアライナ兼膜厚測定器８４２は、基板ノッチ部分の位置決め及び膜厚の測定を行う。
【００９９】
ベベル・裏面洗浄ユニット８１６は、エッジ（ベベル）銅エッチングと裏面洗浄が同時に行え、また基板表面の回路形成部の銅の自然酸化膜の成長を抑えることが可能である。図２３に、ベベル・裏面洗浄ユニット８１６の概略図を示す。図２３に示すように、ベベル・裏面洗浄ユニット８１６は、有底円筒状の防水カバー９２０の内部に位置して基板Ｗをフェイスアップでその周縁部の円周方向に沿った複数箇所でスピンチャック９２１により水平に保持して高速回転させる基板保持部９２２と、この基板保持部９２２で保持された基板Ｗの表面側のほぼ中央部上方に配置されたセンタノズル９２４と、基板Ｗの周縁部の上方に配置されたエッジノズル９２６とを備えている。センタノズル９２４及びエッジノズル９２６は、それぞれ下向きで配置されている。また基板Ｗの裏面側のほぼ中央部の下方に位置して、バックノズル９２８が上向きで配置されている。前記エッジノズル９２６は、基板Ｗの直径方向及び高さ方向を移動自在に構成されている。
【０１００】
このエッジノズル９２６の移動幅Ｌは、基板の外周端面から中心部方向に任意の位置決めが可能になっていて、基板Ｗの大きさや使用目的等に合わせて、設定値の入力を行う。通常、２ｍｍから５ｍｍの範囲でエッジカット幅Ｃを設定し、裏面から表面への液の回り込み量が問題にならない回転数以上であれば、その設定されたカット幅Ｃ内の銅膜を除去することができる。
【０１０１】
次に、この洗浄装置による洗浄方法について説明する。まず、スピンチャック９２１を介して基板を基板保持部９２２で水平に保持した状態で、半導体基板Ｗを基板保持部９２２と一体に水平回転させる。この状態で、センタノズル９２４から基板Ｗの表面側の中央部に酸溶液を供給する。この酸溶液としては非酸化性の酸であればよく、例えばフッ酸、塩酸、硫酸、クエン酸、蓚酸等を用いる。一方、エッジノズル９２６から基板Ｗの周縁部に酸化剤溶液を連続的または間欠的に供給する。この酸化剤溶液としては、オゾン水、過酸化水素水、硝酸水、次亜塩素酸ナトリウム水等のいずれかを用いるか、またはそれらの組み合わせを用いる。
【０１０２】
これにより、半導体基板Ｗの周縁部のエッジカット幅Ｃの領域では上面及び端面に成膜された銅膜等は酸化剤溶液で急速に酸化され、同時にセンタノズル９２４から供給されて基板の表面全面に拡がる酸溶液によってエッチングされ溶解除去される。このように、基板周縁部で酸溶液と酸化剤溶液を混合させることで、予めそれらの混合水をノズルから供給するのに比べて急峻なエッチングプロフィールを得ることができる。このときそれらの濃度により銅のエッチングレートが決定される。また、基板の表面の回路形成部に銅の自然酸化膜が形成されていた場合、この自然酸化物は基板の回転に伴って基板の表面全面に亘って広がる酸溶液で直ちに除去されて成長することはない。なお、センタノズル９２４からの酸溶液の供給を停止した後、エッジノズル９２６からの酸化剤溶液の供給を停止することで、表面に露出しているシリコンを酸化して、銅の付着を抑制することができる。
【０１０３】
一方、バックノズル９２８から基板の裏面中央部に酸化剤溶液とシリコン酸化膜エッチング剤とを同時または交互に供給する。これにより半導体基板Ｗの裏面側に金属状で付着している銅等を基板のシリコンごと酸化剤溶液で酸化しシリコン酸化膜エッチング剤でエッチングして除去することができる。なおこの酸化剤溶液としては表面に供給する酸化剤溶液と同じものにする方が薬品の種類を少なくする上で好ましい。またシリコン酸化膜エッチング剤としては、フッ酸を用いることができ、基板の表面側の酸溶液もフッ酸を用いると薬品の種類を少なくすることができる。これにより、酸化剤供給を先に停止すれば疎水面が得られ、エッチング剤溶液を先に停止すれば飽水面（親水面）が得られて、その後のプロセスの要求に応じた裏面に調整することもできる。
【０１０４】
このように酸溶液すなわちエッチング液を基板に供給して、基板Ｗの表面に残留するめっき金属イオンを除去した後、更に純水を供給して、純水置換を行ってエッチング液を除去し、その後、スピン乾燥を行う。このようにして半導体基板表面の周縁部のエッジカット幅Ｃ内の銅膜の除去と裏面の銅汚染除去を同時に行って、この処理を、例えば８０秒以内に完了させることができる。なお、エッジのエッジカット幅を任意（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。
【０１０５】
めっき後のＣＭＰ工程前に、アニール処理を行うことが、この後のＣＭＰ処理や配線の電気特性に対して良い効果を示す。アニール無しでＣＭＰ処理後に幅の広い配線（数μｍ単位）の表面を観察するとマイクロボイドのような欠陥が多数見られ、配線全体の電気抵抗を増加させたが、アニールを行うことでこの電気抵抗の増加は改善された。アニール無しの場合に、細い配線にはボイドが見られなかったことより、粒成長の度合いが関わっていることが考えられる。つまり、細い配線では粒成長が起こりにくいが、幅の広い配線では粒成長に伴い、アニール処理に伴うグレン成長の過程で、めっき膜中のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）でも見えないほどの超微細ポアが集結しつつ上へ移動することで配線上部にマイクロボイド用の凹みが生じたという推測ができる。アニールユニットのアニール条件としては、ガスの雰囲気は水素を添加（２％以下）、温度は３００〜４００℃程度で１〜５分間で上記の効果が得られた。
【０１０６】
図２６及び図２７は、アニールユニット８１４を示すものである。このアニールユニット８１４は、半導体基板Ｗを出し入れするゲート１０００を有するチャンバ１００２の内部に位置して、半導体基板Ｗを、例えば４００℃に加熱するホットプレート１００４と、例えば冷却水を流して半導体基板Ｗを冷却するクールプレート１００６が上下に配置されている。また、クールプレート１００６の内部を貫通して上下方向に延び、上端に半導体基板Ｗを載置保持する複数の昇降ピン１００８が昇降自在に配置されている。更に、アニール時に半導体基板Ｗとホットプレート１００８との間に酸化防止用のガスを導入するガス導入管１０１０と、該ガス導入管１０１０から導入され、半導体基板Ｗとホットプレート１００４との間を流れたガスを排気するガス排気管１０１２がホットプレート１００４を挟んで互いに対峙する位置に配置されている。
【０１０７】
ガス導入管１０１０は、内部にフィルタ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。
【０１０８】
これにより、ゲート１０００を通じてチャンバ１００２の内部に搬入した半導体基板Ｗを昇降ピン１００８で保持し、昇降ピン１００８を該昇降ピン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。
【０１０９】
アニール終了後、昇降ピン１００８を該昇降ピン１００８で保持した半導体基板Ｗとクールプレート１００６との距離が、例えば０〜０．５ｍｍ程度となるまで下降させる。この状態で、クールプレート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。
【０１１０】
図２４は、無電解めっき装置の概略構成図である。図２４に示すように、この無電解めっき装置は、被めっき部材である半導体基板Ｗをその上面に保持する保持手段９１１と、保持手段９１１に保持された半導体基板Ｗの被めっき面（上面）の周縁部に当接して該周縁部をシールする堰部材９３１と、堰部材９３１でその周縁部をシールされた半導体基板Ｗの被めっき面にめっき液を供給するシャワーヘッド９４１を備えている。無電解めっき装置は、さらに保持手段９１１の上部外周近傍に設置されて半導体基板Ｗの被めっき面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段９５１と、排出された洗浄液等（めっき廃液）を回収する回収容器９６１と、半導体基板Ｗ上に保持しためっき液を吸引して回収するめっき液回収ノズル９６５と、前記保持手段９１１を回転駆動するモータＭとを備えている。以下、各部材について説明する。
【０１１１】
保持手段９１１は、その上面に半導体基板Ｗを載置して保持する基板載置部９１３を設けている。この基板載置部９１３は、半導体基板Ｗを載置して固定するように構成されており、具体的には半導体基板Ｗをその裏面側に真空吸着する図示しない真空吸着機構を設置している。一方、基板載置部９１３の裏面側には、面状であって半導体基板Ｗの被めっき面を下面側から暖めて保温する裏面ヒータ９１５が設置されている。この裏面ヒータ９１５は、例えばラバーヒータによって構成されている。この保持手段９１１は、モータＭによって回転駆動されると共に、図示しない昇降手段によって上下動できるように構成されている。
堰部材９３１は、筒状であってその下部に半導体基板Ｗの外周縁をシールするシール部９３３を設け、図示の位置から上下動しないように設置されている。
【０１１２】
シャワーヘッド９４１は、先端に多数のノズルを設けることで、供給されためっき液をシャワー状に分散して半導体基板Ｗの被めっき面に略均一に供給する構造のものである。また洗浄液供給手段９５１は、ノズル９５３から洗浄液を噴出する構造である。
めっき液回収ノズル９６５は、上下動且つ旋回できるように構成されていて、その先端が半導体基板Ｗの上面周縁部の堰部材９３１の内側に下降して半導体基板Ｗ上のめっき液を吸引するように構成されている。
【０１１３】
次に、この無電解めっき装置の動作を説明する。まず図示の状態よりも保持手段９１１を下降して堰部材９３１との間に所定寸法の隙間を設け、基板載置部９１３に半導体基板Ｗを載置・固定する。半導体基板Ｗとしては例えばφ８インチ基板を用いる。
次に、保持手段９１１を上昇して図示のようにその上面を堰部材９３１の下面に当接させ、同時に半導体基板Ｗの外周を堰部材９３１のシール部９３３によってシールする。このとき半導体基板Ｗの表面は開放された状態となっている。
【０１１４】
次に、裏面ヒータ９１５によって半導体基板Ｗ自体を直接加熱して、例えば半導体基板Ｗの温度を７０℃にし（めっき終了まで維持する）、次に、シャワーヘッド９４１から、例えば５０℃に加熱されためっき液を噴出して半導体基板Ｗの表面の略全体にめっき液を降り注ぐ。半導体基板Ｗの表面は、堰部材９３１によって囲まれているので、注入しためっき液は全て半導体基板Ｗの表面に保持される。供給するめっき液の量は、半導体基板Ｗの表面に１ｍｍ厚（約３０ｍｌ）となる程度の少量で良い。なお被めっき面上に保持するめっき液の深さは１０ｍｍ以下であれば良く、この例のように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９１５による半導体基板Ｗの保温は容易に行え、裏面ヒータ９１５の容量は小さくて良く装置のコンパクト化を図ることができる。また半導体基板Ｗ自体を直接冷却する手段を用いれば、めっき中に加熱・冷却を切替えてめっき条件を変化させることも可能である。半導体基板上に保持されているめっき液は少量なので、感度良く温度制御が行える。
【０１１５】
そして、モータＭによって半導体基板Ｗを瞬時回転させて被めっき面の均一な液濡れを行い、その後半導体基板Ｗを静止した状態で被めっき面のめっきを行う。具体的には、半導体基板Ｗを１ｓｅｃだけ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。
【０１１６】
上記めっき処理が完了した後、めっき液回収ノズル９６５の先端を半導体基板Ｗの表面周縁部の堰部材９３１の内側近傍に下降し、めっき液を吸い込む。このとき半導体基板Ｗを例えば１００ｒｐｍ以下の回転速度で回転させれば、半導体基板Ｗ上に残っためっき液を遠心力で半導体基板Ｗの周縁部の堰部材９３１の部分に集めることができ、効率良く、且つ高い回収率でめっき液の回収ができる。そして保持手段９１１を下降させて半導体基板Ｗを堰部材９３１から離し、半導体基板Ｗの回転を開始して洗浄液供給手段９５１のノズル９５３から洗浄液（超純水）を半導体基板Ｗの被めっき面に噴射して被めっき面を冷却すると同時に希釈化・洗浄することで無電解めっき反応を停止させる。このときノズル９５３から噴射される洗浄液を堰部材９３１にも当てることで堰部材９３１の洗浄を同時に行っても良い。このときのめっき廃液は、回収容器９６１に回収され、廃棄される。
【０１１７】
なお、一度使用しためっき液は再利用せず、使い捨てとする。前述のようにこの装置において使用されるめっき液の量は従来に比べて非常に少なくできるので、再利用しなくても廃棄するめっき液の量は少ない。なお場合によってはめっき液回収ノズル９６５を設置しないで、使用後のめっき液も洗浄液と共にめっき廃液として回収容器９６１に回収しても良い。
そしてモータＭによって半導体基板Ｗを高速回転してスピン乾燥した後、保持手段９１１から取り出す。
【０１１８】
図２５は、他の無電解めっき装置の概略構成図である。図２５において、前記の例と相違する点は、保持手段９１１内に裏面ヒータ９１５を設ける代わりに、保持手段９１１の上方にランプヒータ（加熱手段）９１７を設置し、このランプヒータ９１７とシャワーヘッド９４１−２とを一体化した点である。即ち、例えば複数の半径の異なるリング状のランプヒータ９１７を同心円状に設置し、ランプヒータ９１７の間の隙間からシャワーヘッド９４１−２の多数のノズル９４３−２をリング状に開口させている。なおランプヒータ９１７としては、渦巻状の一本のランプヒータで構成しても良いし、さらにそれ以外の各種構造・配置のランプヒータで構成しても良い。
【０１１９】
このように構成しても、めっき液は、各ノズル９４３−２から半導体基板Ｗの被めっき面上にシャワー状に略均等に供給でき、またランプヒータ９１７によって半導体基板Ｗの加熱・保温も直接均一に行える。ランプヒータ９１７の場合、半導体基板Ｗとめっき液の他に、その周囲の空気をも加熱するので半導体基板Ｗの保温効果もある。
【０１２０】
なおランプヒータ９１７によって半導体基板Ｗを直接加熱するには、比較的大きい消費電力のランプヒータ９１７が必要になるので、その代わりに比較的小さい消費電力のランプヒータ９１７と前記図２４に示す裏面ヒータ９１５とを併用して、半導体基板Ｗは主として裏面ヒータ９１５によって加熱し、めっき液と周囲の空気の保温は主としてランプヒータ９１７によって行うようにしても良い。また前述の実施例と同様に、半導体基板Ｗを直接、または間接的に冷却する手段をも設けて、温度制御を行っても良い。
【０１２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、めっき金属イオンをめっき液中により均一に分布させて、めっき速度を基板の全面に亘ってより均一にすることができ、これによって、導電膜の厚みや膜種、めっき液の電解質等を変更することなく、めっき膜の面内均一性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のめっき装置の縦断正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線方向から見た磁界の発生状態の説明に付する図である。
【図３】フレミングの左手の法則による電流と磁界と磁力の関係の説明に付する図である。
【図４】本発明の他の実施の形態のめっき装置の縦断面図である。
【図５】本発明の更に他の実施の形態のめっき装置の縦断面図である。
【図６】銅配線を形成する例を工程順に示す図である。
【図７】従来のめっき装置を示す縦断面図である。
【図８】図７に示すめっき装置の電気的等価回路図である。
【図９】基板処理装置を示す平面配置図である。
【図１０】図９に示す基板処理装置内の気流の流れを示す図である。
【図１１】図９に示す基板処理装置の各エリア間の空気の流れを示す図である。
【図１２】図９に示す基板処理装置をクリーンルーム内に配置した一例を示す外観図である。
【図１３】基板処理装置の他の例を示す平面配置図である。
【図１４】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図１５】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図１６】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図１７】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図１８】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図１９】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図２０】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図２１】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図２２】図２１に示す基板処置装置における各工程の流れを示すフローチャートである。
【図２３】ベベル・裏面洗浄ユニットを示す概要図である。
【図２４】無電解めっき装置の一例を示す概要図である。
【図２５】無電解めっき装置の他の例を示す概要図である。
【図２６】アニールユニットの一例を示す縦断正面図である。
【図２７】図２６の平断面図である。
【符号の説明】
１０ めっき液
１２，６４，７２ めっき槽
１４，５６，７４ 基板ホルダ
１６，５７ カソード電極
２０，７０，７６ アノード
２４ めっき電源
３０ 磁界発生装置
３２ 磁界
３４ 磁界発生電源
３６ ケーブル
３８ 導線
４０ 磁界
４２ 制御部
５０ ハウジング
５０ａ 爪部
５４ 押圧片
６２ めっき液噴出ノズル
８４ レギュレーションプレート
【発明の属する技術分野】
本発明は、めっき装置及び方法に係り、特に半導体基板に形成された微細配線パターン（窪み）に銅（Ｃｕ）等の金属を充填して埋込み配線を形成する等の用途に使用されるめっき装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体ウエハ等の基板上に回路を形成するための配線材料として、アルミニウムまたはアルミニウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロマイグレーション耐性が高い銅（Ｃｕ）を用いる動きが顕著になっている。このため、基板にめっき処理を施して、基板に形成された配線パターンに銅またはその合金を充填する方法が提案されている。
【０００３】
これは、配線パターンに銅またはその合金を充填する方法としては、ＣＶＤ（化学的蒸着）やスパッタリング等の各種の方法が知られているが、金属層の材質が銅またはその合金である場合、即ち、銅配線を形成する場合には、ＣＶＤではコストが高く、またスパッタリングでは高アスペクト（パターンの深さの比が幅に比べて大きい）の場合に埋込みが不可能である等の短所を有しており、めっきによる方法が最も有効だからである。
【０００４】
図６は、この種の銅配線基板Ｗの一製造例を工程順に示すもので、先ず、図６（ａ）に示すように、半導体素子を形成した半導体基材１上の導電層１ａの上にＳｉＯ２からなる酸化膜やＬｏｗ−Ｋ材膜等の絶縁膜２を堆積し、この絶縁膜２の内部に、リソグラフィ・エッチング技術によりコンタクトホール３と配線溝４を形成し、その上にＴａＮ等からなるバリア膜５、更にその上に電解めっきの給電層としてのシード層７を形成する。
【０００５】
そして、図６（ｂ）に示すように、基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、コンタクトホール３及び配線溝４内に銅を充填するとともに、絶縁膜２上に銅膜６を堆積する。その後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜２上の銅膜６及びバリア膜５を除去して、コンタクトホール３及び配線溝４に充填させた銅膜６の表面と絶縁膜２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図６（ｃ）に示すように銅膜６からなる配線が形成される。
【０００６】
ここで、半導体基板上に銅めっきを施す方法としては、カップ式やディップ式のようにめっき槽に常時めっき液を張ってそこに基板を浸す方法と、めっき槽に基板が供給された時にのみめっき液を張る方法、また、電位差をかけていわゆる電解めっきを行う方法と、電位差をかけない無電解めっきを行う方法など、種々の方法がある。
【０００７】
図７は、いわゆるフェイスダウン方式を採用して、例えば表面に給電層としてシード層７（図６（ａ）参照）等の導電膜を形成した半導体ウエハ等の基板Ｗの該表面（被めっき面）に電解めっきを施して銅膜６（図６（ｂ）参照）を形成するめっき装置の従来の一般的な構成の概要を示す。
【０００８】
このめっき装置は、上方に開口し内部にめっき液１０を保持する円筒状のめっき槽１２と、このめっき槽１２の上端開口部を塞ぐ位置に基板Ｗを下向き保持して配置する基板ホルダ１４と、この基板ホルダ１４で保持した基板Ｗのシード層（導電膜）７に接触して通電させるカソード電極１６を有している。めっき槽１２の内部には、めっき槽１２内のめっき液１０の流れをより均一にする拡散板１８とアノード２０がめっき液１０中に浸漬され上下に位置して水平に配置されている。めっき槽１２の底部中央には、上方に向けためっき液１０の噴流を形成するめっき液噴射口２２が形成され、めっき槽１２の上部外側には、めっき液受け（図示せず）が配置されている。
【０００９】
これにより、めっき槽１２の上部に基板Ｗを下向きに配置し、めっき液１０をめっき槽１２の底部から上方に噴出させて、基板Ｗのシード層（被めっき面）７にめっき液１０の噴流を当てつつ、アノード２０とカソードとなる基板Ｗのシード層７の間にめっき電源２４から所定のめっき電流を流すことで、基板Ｗのシード層７の表面にめっき膜を形成するようにしている。この時、めっき槽１２をオーバーフローしためっき液１０は、めっき液受けから回収される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、ＬＳＩ用のウエハや液晶基板は、年々大面積となる傾向にあり、これに伴って、基板の表面に形成されるめっき膜の膜厚のバラツキが問題となってきている。つまり、基板に陰極電位を与えるために、基板に予め形成した導電膜（シード層）の周縁部に電極との接点を設けているが、基板の面積が大きくなると、基板の周辺の接点から基板中央までの導電膜の電気抵抗が大きくなり、基板面内で電位差が生じてめっき速度に差が出て、めっき膜の膜厚のバラツキに繋がってしまう。特に、導電膜が薄い場合や、基板直径が大きい場合には、電解めっきによって形成されるめっき膜の膜厚分布のバラツキが大きくなり、著しい場合は基板の中央付近で全くめっき膜が形成されないことが起こる。
【００１１】
この現象を、電気化学的に説明すると以下のようになる。
図８は、図７に示す従来の一般的な電解めっき装置の電気的等価回路図を示す。つまり、共にめっき液１０中に没したアノード２０とカソードとなる基板Ｗのシード層７等の導電膜の間にめっき電源２４からめっき電流を流してシード層（導電膜）７の表面にめっき膜を形成すると、この回路中には、以下のような抵抗成分が存在する。
Ｒ１：電源−陽極間の電源線抵抗および各種接触抵抗
Ｒ２：陽極における分極抵抗
Ｒ３：めっき液抵抗
Ｒ４：陰極（めっき表面）における分極抵抗
Ｒ５：シード層の抵抗
Ｒ６：陰極電位導入接点−電源間の電源線抵抗および各種接触抵抗
【００１２】
図８から明らかなように、シード層７の抵抗Ｒ５が他の電気抵抗Ｒ１〜Ｒ４及びＲ６に比して大きくなると、このシード層７の抵抗Ｒ５の両端に生じる電位差が大きくなり、それに伴ってめっき電流に差が生じる。このように、陰極導入接点から遠い位置ではめっきの膜成長速度が低下してしまい、シード層７の膜厚が薄いと抵抗Ｒ５が更に大きくなって、この現象が顕著に現れてしまう。さらに、この事実は、基板の面内で電流密度が異なることを意味し、めっきの特性自体（めっき膜の抵抗率、純度、埋込特性など）が面内で均一とならない。
【００１３】
これらの問題を回避する方法としては、導電膜の厚さを厚くしたり、電気導電率を小さくしたりすることが考えられる。しかし、基板は、めっき以外の製造工程でも様々な制約を受けるばかりでなく、例えば、微細パターン上にスパッタ法で厚い導電膜を形成するとパターン内部にボイドが発生し易くなってしまうため、容易に導電膜の厚みを厚くしたり、導電膜の膜種を変更したりすることはできない。
【００１４】
また、陰極電位導入用の接点を基板の一面に配置すれば、基板面内における電位差を小さくすることが可能であるが、電気接点とした部位はＬＳＩとして使用できないなど現実的でない。更に、めっき液の抵抗値（図８中の抵抗Ｒ３，Ｒ２またはＲ４）を高くすることも有効であるが、めっき液の電解質を変更することはめっき特性全体の変更を意味し、例えば、めっき液中のめっき金属イオン濃度を下げればめっき速度を十分高くとれないなどの制約が出てくる。
【００１５】
以上のように、基板の周辺部に接点を設け、基板表面の導電膜を用いて電解めっきを行う工程においては、基板のサイズが大きくなるとめっき膜厚が基板の面内で大きく異なってしまうという問題が発生し、被処理基板面内での膜厚及びプロセスの均一化が重要な半導体工業においては、特にこの問題が大きな制約となっている。
【００１６】
本発明は上記に鑑みて為されたもので、導電膜の厚みや膜種、めっき液の電解質等を変更することなく、基板面内に均一な膜厚のめっき膜を成膜できるようにしためっき装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、基板を保持する基板ホルダと、該基板の被めっき面に接触し通電させて該被めっき面をカソードとなすカソード電極と、前記基板ホルダで保持した基板の被めっき面に対峙した位置に配置されるアノードと、前記アノードと基板の被めっき面を、内部に保持しためっき液に接触させるめっき槽と、前記基板の被めっき面と前記アノードとの間にめっき電流を流すめっき電源と、前記めっき電流の流れと平行にめっき槽内のめっき液中に浸漬させて円周方向に沿って配置した複数の導線と該導線を流れる電流を制御する制御部を有し、該導線に前記めっき電流とは逆方向に電流を流して、前記めっき槽内のめっき液中のめっき金属イオンに前記基板の中心を通る軸線に向けたローレンツ力が作用するように、めっき液中に強さを調整した磁界を発生させる磁界発生装置を有することを特徴とするめっき装置である。
【００１８】
これにより、めっき液中のめっき金属イオンに作用させた力によって、通常カソード電極との接触部である基板の周縁部に集まるめっき液中のめっき金属イオンを基板の中央部に向けて押出すように移動させ、めっき速度を基板の全面に亘ってより均一にすることができる。
【００１９】
特に、めっき液中に発生させた磁界とめっき電流によりめっき液中のめっき金属イオンに作用するローレンツ力（磁力）によって、めっき液中のめっき金属イオンを基板の中央部に向けて押出すように移動させることができる。
【００２１】
また、めっき液中に発生させる磁界の強さを調整して、めっき液中のめっき金属イオンに作用するローレンツ力を調整することで、状況に応じて、めっき金属イオンをめっき液中により均一に分布させることができる。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、前記基板ホルダは、該基板ホルダで基板を保持した状態で該基板と一体に回転自在に構成されていることを特徴とする請求項１記載のめっき装置である。これにより、めっき中に基板ホルダを基板と一体に回転させることで、めっき槽内のめっき液を攪拌して、めっき液を基板に均等に当てるとともに、例えばフェイスダウン方式を採用した時に、基板の下面（被めっき面）に気泡が残ってしまうことを防止することができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、カソード電極と通電してカソードとなる基板の被めっき面と、該被めっき面に対峙した位置に配置したアノードとをめっき槽内のめっき液に接触させ、前記基板の被めっき面と前記アノードとの間にめっき電流を流してめっきを行うにあたり、前記めっき電流の流れと平行にめっき槽内のめっき液中に浸漬させて円周方向に沿って配置した複数の導線に、流れを制御した電流を前記めっき電流とは逆方向に流して、前記めっき槽内のめっき液中のめっき金属イオンに前記基板の中心を通る軸線に向けたローレンツ力が作用するように、めっき液中に強さを調整した磁界を発生させることを特徴とするめっき方法である。
【００２５】
請求項４に記載の発明は、めっき初期時に、前記磁界を用いて基板の被めっき面の中央部に接触するめっき液中のめっき金属イオン濃度を高めてめっきを行い、めっきの進行に伴って前記磁界を弱めるか、または磁界の発生を停止させることを特徴とする請求項３記載のめっき方法である。これにより、めっき初期時の、例えば給電層としての導電膜（シード層）の膜厚が薄く、この抵抗が高い時に、基板の周縁部に集中し易いめっき液中のめっき金属イオンを基板の中央部に集めることで、基板の周縁部にめっき膜が厚く堆積することを防止し、めっき膜の膜厚が増加して、給電層としての抵抗が低くなった時に、磁界を弱めるか、または磁界の発生を停止させることで、めっき膜の膜厚を全体としてより均一にすることができる。
請求項５に記載の発明は、基板を回転させながらめっきを行うことを特徴とする請求項３または４記載のめっき方法である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、いわゆるフェイスダウン方式を採用して、例えば表面に給電層としてシード層７（図６（ａ）参照）等の導電膜を形成した半導体ウエハ等の基板Ｗの該表面（被めっき面）に電解めっきを施して銅膜６（図６（ｂ）参照）を形成するようにした、本発明の実施の形態のめっき装置の概要を示す。
【００２７】
このめっき装置は、上方に開口し内部にめっき液１０を保持する円筒状のめっき槽１２と、このめっき槽１２の上端開口部を塞ぐ位置に基板Ｗを下向き保持して配置する基板ホルダ１４と、この基板ホルダ１４で保持した基板Ｗのシード層（導電膜）７に接触して通電させるカソード電極１６を有している。めっき槽１２の内部には、アノード２０がめっき液１０中に浸漬されて水平に配置されている。めっき槽１２の底部中央には、上方に向けためっき液１０の噴流を形成するめっき液噴射口２２が形成され、めっき槽１２の上部外側には、めっき液受け（図示せず）が配置されている。カソード電極１６は、めっき電源２４の陰極に、アノード２０は、めっき電源２４の陽極にそれぞれ接続されている。
【００２８】
更に、このめっき装置には、めっき槽１２で保持しためっき液１０に磁界３２を発生させる、この例では、合計４個の磁界発生装置３０が備えられている。この各磁界発生装置３０は、磁界発生電源３４と、この磁界発生電源３４から延びるケーブル３６とを有している。そして、このケーブル３６には、導線３８が備えられている。この導線３８は、外被を除去して導体を露出させた裸線でもよいが、セラミックや樹脂などのコーティングがあることが好ましい。この導線３８は、めっき槽１２内のアノード２０の上方で、かつめっき槽１２を円周方向に４等分した位置に上下方向に延びるように配置されている。これにより、この各導線３８に上から下に電流を流すことで、右ねじの法則により、図２に示すように、上から見て右回りの磁界３２がそれぞれ発生し、この４つの磁界３２により、めっき槽１２の中央部に、上から見て右回りのトータルした磁界４０が発生し、この磁界４０とめっき電流の方向の関係で、めっき槽１２の中央に向けた磁力が作用するようになっている。
【００２９】
すなわち、この例では、下から上にめっき電流を流し、このめっき電流の流れる方向と平行な方向に複数の導線３８を円周方向に沿った等間隔で配置し、この導線３８に、めっき電流とは逆方向に、すなわち上から下に電流を流すことで、上から見て右回りの磁界３２を発生させ、このめっき電流とトータルした磁界４０との関係で、図３に示すフレミングの左手の法則により、めっき槽１２の中央に向けた磁力が作用する。
【００３０】
磁界発生装置３０には、磁界発生電源３４からケーブル３６に供給される電流を制御する制御部４２が設けられている。これによって、各導線３８を流れる電流を制御して、この各導線３８の回りに形成される磁界３２の大きさを調整できるようになっている。
【００３１】
次に、このめっき装置の使用例について説明する。
先ず、例えば図６（ａ）に示す、表面にシード層７を形成した基板Ｗを、基板ホルダ１４で下向き（フェィスダウン）にして保持し、このシード層７とカソード電極１６とを接触させる。この状態で、めっき液１０をめっき槽１２の底部から上方に噴出させて、基板Ｗのシード層（被めっき面）７にめっき液１０の噴流を当てつつ、アノード２０とカソードとなる基板Ｗのシード層７の間にめっき電源２４から所定のめっき電流を流すことで、基板Ｗのシード層７の表面にめっき膜を形成する。この時、各磁界発生装置３０により、各導線３８に上から下に向かって電流を流すことで、各導線３８の回りに上から見て右回りの磁界３２を発生させ、このめっき電流とトータルした磁界４０との関係で、図３に示すフレミングの左手の法則により、めっき槽１２の中央に向けた磁力を作用させる。これにより、このめっき液１０の流れに沿って流れるめっき金属イオン（銅イオン）を、ローレンツ力で、図１に実線で示すように、めっき槽１２の中央部に押出すように移動させ、めっき速度を基板Ｗの全面に亘ってより均一にする。
【００３２】
つまり、シード層７の膜厚が薄く、この抵抗値が高いと、このシード層７の内部を電流が流れ難くなって、図１の波線で示すように、めっき金属イオンが、カソード電極１６との接点部である基板Ｗの周縁部に集まり、基板Ｗの周縁部により厚いめっき膜が堆積して、めっき膜の膜厚のバラツキに繋がってしまうが、この例によれば、めっき液１０中のめっき金属イオンをローレンツ力でめっき槽１２の中央部に強制的に移動させることで、基板Ｗの全域に亘って、より均一な膜厚のめっき膜を堆積させることができる。この時、めっき槽１２をオーバーフローしためっき液１０は、めっき液受けから回収される。
【００３３】
ここで、ローレンツ力（磁力）の強さは、導線３８を流れる電流の大きさに比例するので、この導線３８を流れる電流を制御することで、磁界、ひいてはローレンツ力の強さを調整することができる。例えば、めっき初期時に、導線３８に多くの電流を流し、この時に作用するローレンツ力によって、基板Ｗの被めっき面の中央部におけるめっき金属イオン濃度を高めてめっきを行い、めっきの進行に伴って磁界を弱めるか、または磁界の発生を停止させるようにしてもよい。これにより、めっき初期時の、例えば給電層としてのシード層（導電膜）７の膜厚が薄く、この抵抗が高い時に、基板の周縁部に集中し易いめっき液中のめっき金属イオンを基板の中央部に集めて、基板の周縁部にめっき膜が厚く堆積することを防止し、めっき膜の膜厚が増加して、給電層としての抵抗が低くなった時に、磁界を弱めるか、または磁界の発生を停止させることで、めっき膜の膜厚を全体としてより均一にすることができる。
【００３４】
そして、めっき終了後、めっき電流を停止し、めっき液１０のめっき槽１２内への供給を停止して、めっき後の基板Ｗを基板ホルダ１４からロボット等で受取り、これを次工程に搬送する。
【００３５】
図４は、本発明の他の実施の形態のめっき装置を示すもので、このめっき装置は、ハウジング５０を有し、該ハウジング５０の下端に内方に突出させて設けたリング状の爪部５０ａとシリンダ５２の作動に伴って上下動するリング状の押圧片５４で基板Ｗの周縁部を挟持して保持する基板ホルダ５６を備えている。この爪部５０ａの上面には、基板Ｗと接触して通電するカソード電極５７が配置されている。そして、この基板ホルダ５６は、モータ５８を介して回転するように構成されている。一方、基板ホルダ５６の下方には、外周部にめっき液供給路６０と、このめっき液供給路６０と連通してめっき液１０を水平方向に噴出する複数のめっき液噴出ノズル６２を有するめっき槽６４が配置されている。そして、めっき液噴出ノズル６２からめっき槽６４の内部に噴出されためっき液１０は、上方へ向かう流れと下方に向かう流れに分岐し、上方に向かった流れは基板ホルダ５６で保持した基板Ｗに接触し、溢流堰６６をオーバーフローしてめっき液受け６８に流れ込み、下方に向かった流れはアノード７０を浸漬し、このアノード７０の外周を流れて外部に流出するようになっている。
【００３６】
そして、めっき液噴出ノズル６２の上方でハウジング５０の爪部５０ａの下方位置に、前述と同じ構成の磁界発生装置３０が複数配置されている。つまり、この磁界発生装置３０は、上下方向に延びる導線３８を有し、この導線３８に上から下に電流を流すことで、この導線３８の回りに上から見て右回りの磁界が発生するようになっている。
【００３７】
この例によれば、基板ホルダ５６で保持した基板Ｗを、モータ５８を介して該基板ホルダ５６と一体に回転させながらめっきを行うことができ、これによって、めっき槽６４内のめっき液１０を攪拌して、めっき液１０を基板Ｗに均等に当てるとともに、基板Ｗの下面（被めっき面）に気泡が残ってしまうことを防止することができる。
【００３８】
図５は、いわゆるディップタイプに適用した本発明の更に他の実施の形態のめっき装置を示す。このめっき装置は、内部にめっき液１０を保持する上方に開口したボックス状のめっき槽７２と、基板Ｗを着脱自在に保持する基板ホルダ７４とを備えている。めっき槽７２の内部には、アノード７６が鉛直方向に配置されて収納され、基板ホルダ７４で保持した基板Ｗは、このアノード７６と対向する位置に配置されるようになっている。
【００３９】
めっき槽７２の底部には、めっき液供給口７８が設けられ、側部には、めっき液排出路８０が備えられている。これによって、めっき液供給口７８から供給されためっき液１０は、めっき槽７２の内部を満たしてアノード７６と基板Ｗを浸漬し、めっき液排出路８０を区画する隔壁８２をオーバーフローしてめっき液排出路８０内に流入して、外部に排出される。更に、この例では、基板Ｗとアノード７６との間に、基板Ｗの大きさに見合った中央孔８４ａを設けたレギュレーションプレート（マスク）８４を配置している。これにより、基板Ｗの周辺部の電流密度をレギュレーションプレート８４で下げて、めっき膜の膜厚をより均等化することができるようになっている。
【００４０】
そして、基板Ｗとアノード７６との間の鉛直面に沿った位置に、前述とほぼ同じ構成の磁界発生装置３０が複数配置されている。つまり、この磁界発生装置３０は、導線３８が備えられ、この導線３８は、水平方向に延びるように配置されている。これにより、この導線３８にめっき電流の流れ方向と逆の方向、つまりアノード７６側から基板Ｗ側に向けて電流を流すことで、右ねじの法則により、図５に示すように、左からみて右回りの磁界３２をそれぞれ発生させ、この磁界３２とにより、前述の同様に、めっき槽１２の鉛直面における中央部に向けた磁力が作用するようになっている。
【００４１】
この例によれば、めっき槽７２内にめっき液１０を供給して隔壁８２の上端をオーバーフローさせながら、基板Ｗとアノード７６との間にめっき電流を流してめっきを行うのであり、この時、磁界発生装置３０の導線３８にめっき電流が流れる方向と逆の方向に電流を流し、これによって、めっき液１０の流れに沿って流れるめっき金属イオン（銅イオン）を、ローレンツ力で、めっき槽７２の鉛直面に沿った中央部に押出すように移動させ、めっき金属イオンをめっき液１０中により均一に分布させて、めっき速度を基板Ｗの全面に亘ってより均一にすることができる。
【００４２】
図９は、前述のめっき装置を備えた基板処理装置の平面配置図を示す。この基板処理装置は、ロード・アンロード部５１０、各一対の洗浄・乾燥処理部５１２、第１基板ステージ５１４、ベベルエッチ・薬液洗浄部５１６及び第２基板ステージ５１８、基板を１８０゜反転させる機能を有する水洗部５２０及び４基のめっき処理部５２２を有している。更に、ロード・アンロード部５１０、洗浄・乾燥処理部５１２及び第１基板ステージ５１４の間で基板の受渡しを行う第１搬送装置５２４と、第１基板ステージ５１４、ベベルエッチ・薬液洗浄部５１６及び第２基板ステージ５１８の間で基板の受渡しを行う第２搬送装置５２６、第２基板ステージ５１８、水洗部５２０及びめっき処理部５２２の間で基板の受渡しを行う第３搬送装置５２８が備えられている。
【００４３】
基板処理装置の内部は、仕切り壁５２３によってめっき空間５３０と清浄空間５４０に仕切られ、これらの各めっき空間５３０と清浄空間５４０は、それぞれ独自に給排気できるようになっている。そして、仕切り壁５２３には、開閉自在なシャッタ（図示せず）が設けられている。また、清浄空間５４０の圧力は、大気圧より低く、かつめっき空間５３０の圧力より高くしてあり、これにより、清浄空間５４０内の空気がめっき装置の外部に流出することがなく、かつめっき空間５３０内の空気が清浄空間５４０内に流入することがないようになっている。
【００４４】
図１０は、基板処理装置内の気流の流れを示す。清浄空間５４０においては、配管５４３より新鮮な外部空気が取込まれ、この外部空気は、ファンにより高性能フィルタ５４４を通して清浄空間５４０内に押込まれ、天井５４５ａよりダウンフローのクリーンエアとして洗浄・乾燥処理部５１２及びベベルエッチ・薬液洗浄部５１６の周囲に供給される。供給されたクリーンエアの大部分は、床５４５ｂから循環配管５５２を通して天井５４５ａ側に戻され、再び高性能フィルタ５４４を通してファンにより清浄空間５４０内に押込まれて清浄空間５４０内を循環する。一部の気流は、洗浄・乾燥処理部５１２及びベベルエッチ・薬液処理部５１６内から配管５４６により外部に排気される。これにより、清浄空間５４０内は、大気圧より低い圧力に設定される。
【００４５】
水洗部５２０及びめっき処理部５２２が存在するめっき空間５３０は、清浄空間ではない（汚染ゾーン）とはいいながらも、基板表面にパーティクルが付着することは許されない。このため、配管５４７から取込まれ高性能フィルタ５４８を通して天井５４９ａ側からファンによりめっき空間５３０内に押込まれたダウンフローのクリーンエアを流すことにより、基板にパーティクルが付着することを防止している。しかしながら、ダウンフローを形成するクリーンエアの全流量を外部からの給排気に依存すると、膨大な給排気量が必要となる。このため、めっき空間５３０内を清浄空間５４０より低い圧力に保つ程度に配管５５３より外部排気を行い、ダウンフローの大部分の気流を床５４９ｂから延びる循環配管５５０を通した循環気流でまかなうようにしている。
【００４６】
これにより、循環配管５５０から天井５４９ａ側に戻ったエアは、再びファンにより押込まれ高性能フィルタ５４８を通ってめっき空間５３０内にクリーンエアとして供給されて循環する。ここで、水洗部５２０、めっき処理部５２２、搬送装置５２８及びめっき液調整タンク５５１からの薬液ミストや気体を含むエアは、前記配管５５３を通して外部に排出されて、めっき空間５３０内は、清浄空間５４０より低い圧力に設定される。
【００４７】
従って、シャッタ（図示せず）を開放すると、これらのエリア間の空気の流れは、図１０に示すように、ロード・アンロード部５１０、清浄空間５４０及びめっき空間５３０の順に流れる。また、排気はダクト５５２及び５５３を通して、図１２に示すように、集合排気ダクト５５４に集められる。
【００４８】
図１２は、基板処理装置がクリーンルーム内に配置された一例を示す外観図である。搬入・搬出エリア５２０のカセット受渡し口５５５と操作パネル５５６のある側面が仕切壁５５７で仕切られたクリーンルームのクリーン度の高いワーキングゾーン５５８に露出しており、その他の側面は、クリーン度の低いユーティリティゾーン５５９に収納されている。
【００４９】
上記例では、基板処理装置を半導体基板配線用のめっき装置を例に説明したが、基板は半導体基板に限定されるものではなく、まためっき処理する部分も基板面上に形成された配線部に限定されるものではない。また、上記例では銅めっきを例に説明したが、銅めっきに限定されるものではない。
【００５０】
図１３は、半導体基板配線用の他の基板処理装置の平面構成を示す図である。図示するように、半導体基板配線用の基板処理装置は、半導体基板を搬入する搬入部６０１、銅めっきを行う銅めっき槽６０２、水洗浄を行う水洗槽６０３，６０４、化学機械研磨（ＣＭＰ）を行うＣＭＰ部６０５、水洗槽６０６，６０７、乾燥槽６０８及び配線層形成が終了した半導体基板を搬出する搬出部６０９を具備し、これら各槽に半導体基板を移送する図示しない基板移送手段が１つの装置として配置され、半導体基板配線用の基板処理装置を構成している。
【００５１】
上記配置構成の基板処理装置において、基板移送手段により、搬入部６０１に載置された基板カセット６０１−１から、配線層が形成されていない半導体基板を取り出し、銅めっき槽６０２に移送する。該銅めっき槽６０２において、配線溝や配線孔（コンタクトホール）からなる配線部を含む半導体基板Ｗの表面上に銅めっき層を形成する。
【００５２】
前記銅めっき槽６０２で銅めっき層の形成が終了した半導体基板Ｗを、基板移送手段で水洗槽６０３及び水洗槽６０４に移送し、水洗を行う。続いて該水洗浄の終了した半導体基板Ｗを基板移送手段でＣＭＰ部６０５に移送し、該ＣＭＰ部６０５で、銅めっき層から配線溝や配線孔に形成した銅めっき層を残して半導体基板Ｗの表面上の銅めっき層を除去する。
【００５３】
続いて上記のように銅めっき層から配線溝や配線孔からなる配線部に形成した銅めっき層を残して半導体基板Ｗの表面上の不要の銅めっき層の除去が終了した半導体基板Ｗを、基板移送手段で水洗槽６０６及び水洗槽６０７に送り、水洗浄し、更に水洗浄の終了した半導体基板Ｗは乾燥槽６０８で乾燥させ、乾燥の終了した半導体基板Ｗを配線層の形成の終了した半導体基板として、搬出部６０９の基板カセット６０９−１に格納する。
【００５４】
図１４は、半導体基板配線用の他の基板処理装置の平面構成を示す図である。図１４に示す基板処理装置が図１３に示す装置と異なる点は、銅めっき槽６０２、水洗槽６１０、前処理槽６１１、銅めっき膜の表面に保護膜を形成する蓋めっき槽６１２、ＣＭＰ部６１５、水洗槽６１３、６１４を追加し、これらを含め１つの装置として構成した点である。
【００５５】
上記配置構成の基板処理装置において、配線溝や配線孔（コンタクトホール）からなる配線部を含む半導体基板Ｗの表面上に銅めっき層を形成する。続いて、ＣＭＰ部６０５で銅めっき層から配線溝や配線孔に形成した銅めっき層を残して半導体基板Ｗの表面上の銅めっき層を除去する。
【００５６】
続いて、上記のように銅めっき層から配線溝や配線孔からなる配線部に形成した銅めっき層を残して半導体基板Ｗの表面上の銅めっき層を除去した半導体基板Ｗを水洗槽６１０に移送し、ここで水洗浄する。続いて、前処理槽６１１で、後述する蓋めっきを行うための前処理を行う。該前処理の終了した半導体基板Ｗを蓋めっき槽６１２に移送し、蓋めっき槽６１２で配線部に形成した銅めっき層の上に保護膜を形成する。この保護膜としては、例えばＮｉ−Ｂ無電解めっき槽を用いる。保護膜を形成した後、半導体基板Ｗを水洗槽６０６，６０７で水洗浄し、更に乾燥槽６０８で乾燥させる。
【００５７】
そして、銅めっき層上に形成した保護膜の上部をＣＭＰ部６１５で研磨し、平坦化して、水洗槽６１３，６１４で水洗浄した後、乾燥槽６０８で乾燥させ、半導体基板Ｗを搬出部６０９の基板カセット６０９−１に格納する。
【００５８】
図１５は半導体基板配線用の他の基板処理装置の平面構造を示す図である。図示するように、この基板処理装置は、ロボット６１６を中央に配置し、その周囲のロボットアーム６１６−１が到達する範囲に銅めっきを行う銅めっき槽６０２、水洗槽６０３、水洗槽６０４、ＣＭＰ部６０５、蓋めっき槽６１２、乾燥槽６０８及びロード・アンロード部６１７を配置して１つの装置として構成したものである。なお、ロード・アンロード部６１７に隣接して半導体基板の搬入部６０１及び搬出部６０９が配置されている。
【００５９】
上記構成の半導体基板配線用の基板処理装置において、半導体基板の搬入部６０１から配線めっきの済んでいない半導体基板がロード・アンロード部６１７に移送され、該半導体基板をロボットアーム６１６−１が受け取り、銅めっき槽６０２に移送し、該めっき槽で配線溝や配線孔からなる配線部を含む半導体基板の表面上に銅めっき層を形成する。該銅めっき層の形成された半導体基板をロボットアーム６１６−１によりＣＭＰ部６０５に移送し、該ＣＭＰ部６０５で銅めっき層から配線溝や配線孔からなる配線部に形成した銅めっき層を残して半導体基板Ｗの表面上の余分な銅めっき層を除去する。
【００６０】
表面の余分な銅めっき層が除去された半導体基板はロボットアーム６１６−１により、水洗槽６０４に移送され、水洗処理された後、前処理槽６１１に移送され、該前処理槽６１１で蓋めっき用の前処理が行われる。該前処理の終了した半導体基板はロボットアーム６１６−１により、蓋めっき槽６１２に移送され、該蓋めっき槽６１２で、配線溝や配線孔からなる配線部に形成され銅めっき層の上に保護膜を形成する。保護膜が形成された半導体基板はロボットアーム６１６−１により、水洗槽６０４に移送されここで水洗処理された後、乾燥槽６０８に移送され、乾燥した後、ロード・アンロード部６１７に移送される。該配線めっきの終了した半導体基板は搬出部６０９に移送される。
【００６１】
図１６は、他の半導体基板処理装置の平面構成を示す図である。この半導体基板処理装置は、ロード・アンロード部７０１、銅めっきユニット７０２、第１ロボット７０３、第３洗浄機７０４、反転機７０５、反転機７０６、第２洗浄機７０７、第２ロボット７０８、第１洗浄機７０９、第１ポリッシング装置７１０及び第２ポリッシング装置７１１を配置した構成である。第１ロボット７０３の近傍には、めっき前後の膜厚を測定するめっき前後膜厚測定機７１２、研磨後で乾燥状態の半導体基板Ｗの膜厚を測定する乾燥状態膜厚測定機７１３が配置されている。
【００６２】
第１ポリッシング装置（研磨ユニット）７１０は、研磨テーブル７１０−１、トップリング７１０−２、トップリングヘッド７１０−３、膜厚測定機７１０−４、プッシャー７１０−５を具備している。第２ポリッシング装置（研磨ユニット）７１１は、研磨テーブル７１１−１、トップリング７１１−２、トップリングヘッド７１１−３、膜厚測定機７１１−４、プッシャー７１１−５を具備している。
【００６３】
コンタクトホールと配線用の溝が形成され、その上にシード層が形成された半導体基板Ｗを収容したカセット７０１−１をロード・アンロード部７０１のロードポートに載置する。第１ロボット７０３は、半導体基板Ｗをカセット７０１−１から取り出し、銅めっきユニット７０２に搬入し、銅めっき膜を形成する。その時、めっき前後膜厚測定機７１２でシード層の膜厚を測定する。銅めっき膜の成膜は、まず半導体基板Ｗの表面の親水処理を行い、その後銅めっきを行って形成する。銅めっき膜の形成後、銅めっきユニット７０２でリンス若しくは洗浄を行う。時間に余裕があれば、乾燥してもよい。
【００６４】
第１ロボット７０３で銅めっきユニット７０２から半導体基板Ｗを取り出したとき、めっき前後膜厚測定機７１２で銅めっき膜の膜厚を測定する。その測定結果は、記録装置（図示せず）に半導体基板の記録データとして記録され、なお且つ、銅めっきユニット７０２の異常の判定にも使用される。膜厚測定後、第１ロボット７０３が反転機７０５に半導体基板Ｗを渡し、該反転機７０５で反転させる（銅めっき膜が形成された面が下になる）。第１ポリッシング装置７１０、第２ポリッシング装置７１１による研磨には、シリーズモードとパラレルモードがある。以下、シリーズモードの研磨について説明する。
【００６５】
シリーズモード研磨は、１次研磨をポリッシング装置７１０で行い、２次研磨をポリッシング装置７１１で行う研磨である。第２ロボット７０８で反転機７０５上の半導体基板Ｗを取り上げ、ポリッシング装置７１０のプッシャー７１０−５上に半導体基板Ｗを載せる。トップリング７１０−２はプッシャー７１０−５上の該半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル７１０−１の研磨面に半導体基板Ｗの銅めっき膜形成面を当接押圧し、１次研磨を行う。該１次研磨では基本的に銅めっき膜が研磨される。研磨テーブル７１０−１の研磨面は、ＩＣ１０００のような発泡ポリウレタン、又は砥粒を固定若しくは含浸させたもので構成されている。該研磨面と半導体基板Ｗの相対運動で銅めっき膜が研磨される。
【００６６】
銅めっき膜の研磨終了後、トップリング７１０−２で半導体基板Ｗをプッシャー７１０−５上に戻す。第２ロボット７０８は、該半導体基板Ｗを取り上げ、第１洗浄機７０９に入れる。この時、プッシャー７１０−５上にある半導体基板Ｗの表面及び裏面に薬液を噴射しパーティクルを除去したり、つきにくくしたりすることもある。
【００６７】
第１洗浄機７０９において洗浄終了後、第２ロボット７０８で半導体基板Ｗを取り上げ、第２ポリッシング装置７１１のプッシャー７１１−５上に半導体基板Ｗを載せる。トップリング７１１−２でプッシャー７１１−５上の半導体基板Ｗを吸着し、該半導体基板Ｗのバリア層を形成した面を研磨テーブル７１１−１の研磨面に当接押圧して２次研磨を行う。この２次研磨ではバリア層が研磨される。但し、上記１次研磨で残った銅膜や酸化膜も研磨されるケースもある。
【００６８】
研磨テーブル７１１−１の研磨面は、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。このとき、砥粒若しくはスラリーには、シリカ、アルミナ、セリア等が用いられる。薬液は、研磨したい膜種により調整される。
【００６９】
２次研磨の終点の検知は、光学式の膜厚測定機を用いてバリア層の膜厚を測定し、膜厚が０になったこと又はＳｉＯ２からなる絶縁膜の表面検知で行う。また、研磨テーブル７１１−１の近傍に設けた膜厚測定機７１１−４として画像処理機能付きの膜厚測定機を用い、酸化膜の測定を行い、半導体基板Ｗの加工記録として残したり、２次研磨の終了した半導体基板Ｗを次の工程に移送できるか否かの判定を行う。また、２次研磨終点に達していない場合は、再研磨を行ったり、なんらかの異常で規定値を超えて研磨された場合は、不良品を増やさないように次の研磨を行わないよう半導体基板処理装置を停止させる。
【００７０】
２次研磨終了後、トップリング７１１−２で半導体基板Ｗをプッシャー７１１−５まで移動させる。プッシャー７１１−５上の半導体基板Ｗは第２ロボット７０８で取り上げる。この時、プッシャー７１１−５上で薬液を半導体基板Ｗの表面及び裏面に噴射してパーティクルを除去したり、つきにくくすることがある。
【００７１】
第２ロボット７０８は、半導体基板Ｗを第２洗浄機７０７に搬入し、洗浄を行う。第２洗浄機７０７の構成も第１洗浄機７０９と同じ構成である。半導体基板Ｗの表面は、主にパーティクル除去のために、純水に界面活性剤、キレート剤、またｐＨ調整剤を加えた洗浄液を用いて、ＰＶＡスポンジロールによりスクラブ洗浄される。半導体基板Ｗの裏面には、ノズルからＤＨＦ等の強い薬液を噴出し、拡散している銅をエッチングしたり、又は拡散の問題がなければ、表面と同じ薬液を用いてＰＶＡスポンジロールによるスクラブ洗浄をする。
【００７２】
上記洗浄の終了後、半導体基板Ｗを第２ロボット７０８で取り上げ、反転機７０６に移し、該反転機７０６で反転させる。該反転させた半導体基板Ｗを第１ロボット７０３で取り上げ第３洗浄機７０４に入れる。第３洗浄機７０４では、半導体基板Ｗの表面に超音波振動により励起されたメガソニック水を噴射して洗浄する。そのとき純水に界面活性剤、キレート剤、また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。
【００７３】
上記のように研磨テーブル７１１−１の近傍に設けた膜厚測定機７１１−４で膜厚を測定した場合は、そのままロード・アンロード部７０１のアンロードポートに載置するカセットに収容する。
【００７４】
図１７は、他の半導体基板処理装置の平面構成を示す図である。この半導体基板処理装置の図１６に示す半導体基板処理装置と異なる点は、図１６に示す銅めっきユニット７０２の代わりに蓋めっきユニット７５０を設けた点である。
銅膜を形成した半導体基板Ｗを収容したカセット７０１−１は、ロード・アンロード部７０１に載置される。半導体基板Ｗは、カセット７０１−１から取り出され、第１ポリッシング装置７１０または第２ポリッシング装置７１１に搬送されて、ここで銅膜の表面が研磨される。この研磨終了後、半導体基板Ｗは、第１洗浄機７０９に搬送されて洗浄される。
【００７５】
第１洗浄機７０９で洗浄された半導体基板Ｗは、蓋めっきユニット７５０に搬送され、ここで銅めっき膜の表面に保護膜が形成され、これによって、銅めっき膜が大気中で酸化することが防止される。蓋めっきを施した半導体基板Ｗは、第２ロボット７０８によって蓋めっきユニット７５０から第２洗浄機７０７に搬送され、ここで純水または脱イオン水で洗浄される。この洗浄後の半導体基板Ｗは、ロード・アンロード部７０１に載置されたカセット７０１−１に戻される。
【００７６】
図１８は、更に他の半導体基板処理装置の平面構成を示す図である。この半導体基板処理装置の図１７に示す半導体基板処理装置と異なる点は、図１７に示す第１洗浄機７０９の代わりにアニールユニット７５１を設けた点である。
前述のようにして、第１ポリッシング装置７１０または第２ポリッシング装置７１１で研磨され、第２洗浄機７０７で洗浄された半導体基板Ｗは、蓋めっきユニット７５０に搬送され、ここで銅めっき膜の表面に蓋めっきが施される。この蓋めっきが施された半導体基板Ｗは、第１ロボット７０３によって、蓋めっきユニット７５０から第３洗浄機７０４に搬送され、ここで洗浄される。
【００７７】
第１洗浄機７０９で洗浄された半導体基板Ｗは、アニールユニット７５１に搬送され、ここでアニールされる。これによって、銅めっき膜が合金化されて銅めっき膜のエレクトロンマイグレーション耐性が向上する。アニールが施された半導体基板Ｗは、アニールユニット７５１から第２洗浄機７０７に搬送され、ここで純水または脱イオン水で洗浄される。この洗浄後の半導体基板Ｗは、ロード・アンロード部７０１に載置されたカセット７０１−１に戻される。
【００７８】
図１９は、基板処理装置の他の平面配置構成を示す図である。図１９において、図１６と同一符号を付した部分は、同一又は相当部分を示す。この基板研磨装置は、第１ポリッシング装置７１０と第２ポリッシング装置７１１に接近してプッシャーインデクサー７２５を配置し、第３洗浄機７０４と銅めっきユニット７０２の近傍にそれぞれ基板載置台７２１、７２２を配置し、第１洗浄機７０９と第３洗浄機７０４の近傍にロボット７２３を配置し、第２洗浄機７０７と銅めっきユニット７０２の近傍にロボット７２４を配置し、更にロード・アンロード部７０１と第１ロボット７０３の近傍に乾燥状態膜厚測定機７１３を配置している。
【００７９】
上記構成の基板処理装置において、第１ロボット７０３は、ロード・アンロード部７０１のロードポートに載置されているカセット７０１−１から半導体基板Ｗを取り出し、乾燥状態膜厚測定機７１３でバリア層及びシード層の膜厚を測定した後、該半導体基板Ｗを基板載置台７２１に載せる。なお、乾燥状態膜厚測定機７１３が、第１ロボット７０３のハンドに設けられている場合は、そこで膜厚を測定し、基板載置台７２１に載せる。第２ロボット７２３で基板載置台７２１上の半導体基板Ｗを銅めっきユニット７０２に移送し、銅めっき膜を成膜する。銅めっき膜の成膜後、めっき前後膜厚測定機７１２で銅めっき膜の膜厚を測定する。その後、第２ロボット７２３は、半導体基板Ｗをプッシャーインデクサー７２５に移送し搭載する。
【００８０】
〔シリーズモード〕
シリーズモードでは、トップリングヘッド７１０−２がプッシャーインデクサー７２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル７１０−１に移送し、研磨テーブル７１０−１上の研磨面に該半導体基板Ｗを押圧して研磨を行う。研磨の終点検知は上記と同様な方法で行い、研磨終了後の半導体基板Ｗはトップリングヘッド７１０−２でプッシャーインデクサー７２５に移送され搭載される。第２ロボット７２３で半導体基板Ｗを取り出し、第１洗浄機７０９に搬入し洗浄し、続いてプッシャーインデクサー７２５に移送し搭載する。
【００８１】
トップリングヘッド７１１−２がプッシャーインデクサー７２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル７１１−１に移送し、その研磨面に該半導体基板Ｗを押圧して研磨を行う。研磨の終点検知は上記と同様な方法で行い、研磨終了後の半導体基板Ｗは、トップリングヘッド７１１−２でプッシャーインデクサー７２５に移送され搭載される。第３ロボット７２４は、半導体基板Ｗを取り上げ、膜厚測定機７２６で膜厚を測定した後、第２洗浄機７０７に搬入し洗浄する。続いて第３洗浄機７０４に搬入し、ここで洗浄した後にスピンドライで乾燥を行い、その後、第３ロボット７２４で半導体基板Ｗを取り上げ、基板載置台７２２上に載せる。
【００８２】
〔パラレルモード〕
パラレルモードでは、トップリングヘッド７１０−２又は７１１−２がプッシャーインデクサー７２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル７１０−１又は７１１−１に移送し、研磨テーブル７１０−１又は７１１−１上の研磨面に該半導体基板Ｗを押圧してそれぞれ研磨を行う。膜厚を測定した後、第３ロボット７２４で半導体基板Ｗを取り上げ、基板載置台７２２上に載せる。
第１ロボット７０３は、基板載置台７２２上の半導体基板Ｗを乾燥状態膜厚測定機７１３に移送し、膜厚を測定した後、ロード・アンロード部７０１のカセット７０１−１に戻す。
【００８３】
図２０は、基板処理装置の他の平面配置構成を示す図である。この基板処理装置では、シード層が形成されていない半導体基板Ｗに、シード層及び銅めっき膜を形成し、研磨して回路配線を形成する基板処理装置である。
【００８４】
この基板研磨装置は、第１ポリッシング装置７１０と第２ポリッシング装置７１１に接近してプッシャーインデクサー７２５を配置し、第２洗浄機７０７とシード層成膜ユニット７２７の近傍にそれぞれ基板載置台７２１、７２２を配置し、シード層成膜ユニット７２７と銅めっきユニット７０２に接近してロボット７２３を配置し、第１洗浄機７０９と第２洗浄機７０７の近傍にロボット７２４を配置し、更にロード・アンロード部７０１と第１ロボット７０３の近傍に乾燥膜厚測定機７１３を配置している。
【００８５】
第１ロボット７０３でロード・アンロード部７０１のロードポートに載置されているカセット７０１−１から、バリア層が形成されている半導体基板Ｗを取り出して基板載置台７２１に載せる。次に第２ロボット７２３は、半導体基板Ｗをシード層成膜ユニット７２７に搬送し、シード層を成膜する。このシード層の成膜は無電解めっきで行う。第２ロボット７２３は、シード層の形成された半導体基板をめっき前後膜厚測定機７１２でシード層の膜厚を測定する。膜厚測定後、銅めっきユニット７０２に搬入し、銅めっき膜を形成する。
【００８６】
銅めっき膜を形成後、その膜厚を測定し、プッシャーインデクサー７２５に移送する。トップリング７１０−２又は７１１−２は、プッシャーインデクサー７２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル７１０−１又は７１１−１に移送し研磨する。研磨後、トップリング７１０−２又は７１１−２は、半導体基板Ｗを膜厚測定機７１０−４又は７１１−４に移送し、膜厚を測定し、プッシャーインデクサー７２５に移送して載せる。
【００８７】
次に、第３ロボット７２４は、プッシャーインデクサー７２５から半導体基板Ｗを取り上げ、第１洗浄機７０９に搬入する。第３ロボット７２４は、第１洗浄機７０９から洗浄された半導体基板Ｗを取り上げ、第２洗浄機７０７に搬入し、洗浄し乾燥した半導体基板を基板載置台７２２上に載置する。次に、第１ロボット７０３は、半導体基板Ｗを取り上げ乾燥状態膜厚測定機７１３で膜厚を測定し、ロード・アンロード部７０１のアンロードポートに載置されているカセット７０１−１に収納する。
【００８８】
図２０に示す基板処理装置においても、回路パターンのコンタクトホール又は溝が形成された半導体基板Ｗ上にバリア層、シード層及び銅めっき膜を形成して、研磨して回路配線を形成することができる。
【００８９】
バリア層形成前の半導体基板Ｗを収容したカセット７０１−１を、ロード・アンロード部７０１のロードポートに載置する。そして、第１ロボット７０３でロード・アンロード部７０１のロードポートに載置されているカセット７０１−１から、半導体基板Ｗを取り出して基板載置台７２１に載せる。次に、第２ロボット７２３は、半導体基板Ｗをシード層成膜ユニット７２７に搬送し、バリア層とシード層を成膜する。このバリア層とシード層の成膜は、無電解めっきで行う。第２ロボット７２３は、めっき前後膜厚測定機７１２で半導体基板Ｗに形成されたバリア層とシード層の膜厚を測定する。膜厚測定後、銅めっきユニット７０２に搬入し、銅めっき膜を形成する。
【００９０】
図２１は、基板処理装置の他の平面配置構成を示す図である。この基板処理装置は、バリア層成膜ユニット８１１、シード層成膜ユニット８１２、めっきユニット８１３、アニールユニット８１４、第１洗浄ユニット８１５、ベベル・裏面洗浄ユニット８１６、蓋めっきユニット８１７、第２洗浄ユニット８１８、第１アライナ兼膜厚測定器８４１、第２アライナ兼膜厚測定器８４２、第１基板反転機８４３、第２基板反転機８４４、基板仮置き台８４５、第３膜厚測定器８４６、ロード・アンロード部８２０、第１ポリッシング装置８２１、第２ポリッシング装置８２２、第１ロボット８３１、第２ロボット８３２、第３ロボット８３３、第４ロボット８３４を配置した構成である。なお、膜厚測定器８４１，８４２，８４６はユニットになっており、他のユニット（めっき、洗浄、アニール等のユニット）の間口寸法と同一サイズにしているため、入れ替え自在である。
この例では、バリア層成膜ユニット８１１は、無電解Ｒｕめっき装置、シード層成膜ユニット８１２は、無電解銅めっき装置、めっきユニット８１３は、電解めっき装置を用いることができる。
【００９１】
図２２は、この基板処理装置内での各工程の流れを示すフローチャートである。このフローチャートにしたがって、この装置内での各工程について説明する。先ず、第１ロボット８３１によりロード・アンロードユニット８２０に載置されたカセット８２０ａから取り出された半導体基板は、第１アライナ兼膜厚測定ユニット８４１内に被めっき面を上にして配置される。ここで、膜厚計測を行うポジションの基準点を定めるために、膜厚計測用のノッチアライメントを行った後、銅膜形成前の半導体基板の膜厚データを得る。
【００９２】
次に、半導体基板は、第１ロボット８３１により、バリア層成膜ユニット８１１へ搬送される。このバリア層成膜ユニット８１１は、無電解Ｒｕめっきにより半導体基板上にバリア層を形成する装置で、半導体装置の層間絶縁膜（例えば、ＳｉＯ２）への銅拡散防止膜としてＲｕを成膜する。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第１ロボット８３１により第１アライナ兼膜厚測定ユニット８４１に搬送され、半導体基板の膜厚、即ちバリア層の膜厚を測定される。
【００９３】
膜厚測定された半導体基板は、第２ロボット８３２でシード層成膜ユニット８１２へ搬入され、前記バリア層上に無電解銅めっきによりシード層が成膜される。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第２ロボット８３２により含浸めっきユニットであるめっきユニット８１３に搬送される前に、ノッチ位置を定めるために第２アライナ兼膜厚測定器８４２に搬送され、銅めっき用のノッチのアライメントを行う。ここで、必要に応じて銅膜形成前の半導体基板の膜厚を再計測してもよい。
【００９４】
ノッチアライメントが完了した半導体基板は、第３ロボット８３３によりめっきユニット８１３へ搬送され、銅めっきが施される。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第３ロボット８３３により半導体基板端部の不要な銅膜（シード層）を除去するためにベベル・裏面洗浄ユニット８１６へ搬送される。ベベル・裏面洗浄ユニット８１６では、予め設定された時間でベベルのエッチングを行うとともに、半導体基板裏面に付着した銅をフッ酸等の薬液により洗浄する。この時、ベベル・裏面洗浄ユニット８１６へ搬送する前に、第２アライナ兼膜厚測定器８４２にて半導体基板の膜厚測定を実施して、めっきにより形成された銅膜厚の値を得ておき、その結果により、ベベルのエッチング時間を任意に変えてエッチングを行っても良い。なお、ベベルエッチングによりエッチングされる領域は、基板の周縁部であって回路が形成されない領域、または回路が形成されていても最終的にチップとして利用されない領域である。この領域にはベベル部分が含まれる。
【００９５】
ベベル・裏面洗浄ユニット８１６で洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第３ロボット８３３で基板反転機８４３に搬送され、該基板反転機８４３にて反転され、被めっき面を下方に向けた後、第４ロボット８３４により配線部を安定化させるためにアニールユニット８１４へ投入される。アニール処理前及び／又は処理後、第２アライナ兼膜厚測定ユニット８４２に搬入し、半導体基板に形成された、銅膜の膜厚を計測する。この後、半導体基板は、第４ロボット８３４により第１ポリッシング装置８２１に搬入され、半導体基板の銅層、シード層の研磨を行う。
【００９６】
この際、砥粒等は所望のものが用いられるが、ディッシングを防ぎ、表面の平面度を出すために、固定砥粒を用いることもできる。第１ポリッシング終了後、半導体基板は、第４ロボット８３４により第１洗浄ユニット８１５に搬送され、洗浄される。この洗浄は、半導体基板直径とほぼ同じ長さを有するロールを半導体基板の表面と裏面に配置し、半導体基板及びロールを回転させつつ、純水又は脱イオン水を流しながら洗浄するスクラブ洗浄である。
【００９７】
第１の洗浄終了後、半導体基板は、第４ロボット８３４により第２ポリッシング装置８２２に搬入され、半導体基板上のバリア層が研磨される。この際、砥粒等は所望のものが用いられるが、ディッシングを防ぎ、表面の平面度を出すために、固定砥粒を用いることもできる。第２ポリッシング終了後、半導体基板は、第４ロボット８３４により、再度第１洗浄ユニット８１５に搬送され、スクラブ洗浄される。洗浄終了後、半導体基板は、第４ロボット８３４により第２基板反転機８４４に搬送され反転されて、被めっき面を上方に向けられ、更に第３ロボット８３３により基板仮置き台８４５に置かれる。
【００９８】
半導体基板は、第２ロボット８３２により基板仮置き台８４５から蓋めっきユニット８１７に搬送され、銅の大気による酸化防止を目的に銅面上にニッケル・ボロンめっきを行う。蓋めっきが施された半導体基板は、第２ロボット８３２により蓋めっきユニット８１７から第３膜厚測定器８４６に搬入され、銅膜厚が測定される。その後、半導体基板は、第１ロボット８３１により第２洗浄ユニット８１８に搬入され、純水又は脱イオン水により洗浄される。洗浄が終了した半導体基板は、台１ロボット８３１によりロード・アンロード部８２０に載置されたカセット８２０ａ内に戻される。
アライナ兼膜厚測定器８４１及びアライナ兼膜厚測定器８４２は、基板ノッチ部分の位置決め及び膜厚の測定を行う。
【００９９】
ベベル・裏面洗浄ユニット８１６は、エッジ（ベベル）銅エッチングと裏面洗浄が同時に行え、また基板表面の回路形成部の銅の自然酸化膜の成長を抑えることが可能である。図２３に、ベベル・裏面洗浄ユニット８１６の概略図を示す。図２３に示すように、ベベル・裏面洗浄ユニット８１６は、有底円筒状の防水カバー９２０の内部に位置して基板Ｗをフェイスアップでその周縁部の円周方向に沿った複数箇所でスピンチャック９２１により水平に保持して高速回転させる基板保持部９２２と、この基板保持部９２２で保持された基板Ｗの表面側のほぼ中央部上方に配置されたセンタノズル９２４と、基板Ｗの周縁部の上方に配置されたエッジノズル９２６とを備えている。センタノズル９２４及びエッジノズル９２６は、それぞれ下向きで配置されている。また基板Ｗの裏面側のほぼ中央部の下方に位置して、バックノズル９２８が上向きで配置されている。前記エッジノズル９２６は、基板Ｗの直径方向及び高さ方向を移動自在に構成されている。
【０１００】
このエッジノズル９２６の移動幅Ｌは、基板の外周端面から中心部方向に任意の位置決めが可能になっていて、基板Ｗの大きさや使用目的等に合わせて、設定値の入力を行う。通常、２ｍｍから５ｍｍの範囲でエッジカット幅Ｃを設定し、裏面から表面への液の回り込み量が問題にならない回転数以上であれば、その設定されたカット幅Ｃ内の銅膜を除去することができる。
【０１０１】
次に、この洗浄装置による洗浄方法について説明する。まず、スピンチャック９２１を介して基板を基板保持部９２２で水平に保持した状態で、半導体基板Ｗを基板保持部９２２と一体に水平回転させる。この状態で、センタノズル９２４から基板Ｗの表面側の中央部に酸溶液を供給する。この酸溶液としては非酸化性の酸であればよく、例えばフッ酸、塩酸、硫酸、クエン酸、蓚酸等を用いる。一方、エッジノズル９２６から基板Ｗの周縁部に酸化剤溶液を連続的または間欠的に供給する。この酸化剤溶液としては、オゾン水、過酸化水素水、硝酸水、次亜塩素酸ナトリウム水等のいずれかを用いるか、またはそれらの組み合わせを用いる。
【０１０２】
これにより、半導体基板Ｗの周縁部のエッジカット幅Ｃの領域では上面及び端面に成膜された銅膜等は酸化剤溶液で急速に酸化され、同時にセンタノズル９２４から供給されて基板の表面全面に拡がる酸溶液によってエッチングされ溶解除去される。このように、基板周縁部で酸溶液と酸化剤溶液を混合させることで、予めそれらの混合水をノズルから供給するのに比べて急峻なエッチングプロフィールを得ることができる。このときそれらの濃度により銅のエッチングレートが決定される。また、基板の表面の回路形成部に銅の自然酸化膜が形成されていた場合、この自然酸化物は基板の回転に伴って基板の表面全面に亘って広がる酸溶液で直ちに除去されて成長することはない。なお、センタノズル９２４からの酸溶液の供給を停止した後、エッジノズル９２６からの酸化剤溶液の供給を停止することで、表面に露出しているシリコンを酸化して、銅の付着を抑制することができる。
【０１０３】
一方、バックノズル９２８から基板の裏面中央部に酸化剤溶液とシリコン酸化膜エッチング剤とを同時または交互に供給する。これにより半導体基板Ｗの裏面側に金属状で付着している銅等を基板のシリコンごと酸化剤溶液で酸化しシリコン酸化膜エッチング剤でエッチングして除去することができる。なおこの酸化剤溶液としては表面に供給する酸化剤溶液と同じものにする方が薬品の種類を少なくする上で好ましい。またシリコン酸化膜エッチング剤としては、フッ酸を用いることができ、基板の表面側の酸溶液もフッ酸を用いると薬品の種類を少なくすることができる。これにより、酸化剤供給を先に停止すれば疎水面が得られ、エッチング剤溶液を先に停止すれば飽水面（親水面）が得られて、その後のプロセスの要求に応じた裏面に調整することもできる。
【０１０４】
このように酸溶液すなわちエッチング液を基板に供給して、基板Ｗの表面に残留するめっき金属イオンを除去した後、更に純水を供給して、純水置換を行ってエッチング液を除去し、その後、スピン乾燥を行う。このようにして半導体基板表面の周縁部のエッジカット幅Ｃ内の銅膜の除去と裏面の銅汚染除去を同時に行って、この処理を、例えば８０秒以内に完了させることができる。なお、エッジのエッジカット幅を任意（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。
【０１０５】
めっき後のＣＭＰ工程前に、アニール処理を行うことが、この後のＣＭＰ処理や配線の電気特性に対して良い効果を示す。アニール無しでＣＭＰ処理後に幅の広い配線（数μｍ単位）の表面を観察するとマイクロボイドのような欠陥が多数見られ、配線全体の電気抵抗を増加させたが、アニールを行うことでこの電気抵抗の増加は改善された。アニール無しの場合に、細い配線にはボイドが見られなかったことより、粒成長の度合いが関わっていることが考えられる。つまり、細い配線では粒成長が起こりにくいが、幅の広い配線では粒成長に伴い、アニール処理に伴うグレン成長の過程で、めっき膜中のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）でも見えないほどの超微細ポアが集結しつつ上へ移動することで配線上部にマイクロボイド用の凹みが生じたという推測ができる。アニールユニットのアニール条件としては、ガスの雰囲気は水素を添加（２％以下）、温度は３００〜４００℃程度で１〜５分間で上記の効果が得られた。
【０１０６】
図２６及び図２７は、アニールユニット８１４を示すものである。このアニールユニット８１４は、半導体基板Ｗを出し入れするゲート１０００を有するチャンバ１００２の内部に位置して、半導体基板Ｗを、例えば４００℃に加熱するホットプレート１００４と、例えば冷却水を流して半導体基板Ｗを冷却するクールプレート１００６が上下に配置されている。また、クールプレート１００６の内部を貫通して上下方向に延び、上端に半導体基板Ｗを載置保持する複数の昇降ピン１００８が昇降自在に配置されている。更に、アニール時に半導体基板Ｗとホットプレート１００８との間に酸化防止用のガスを導入するガス導入管１０１０と、該ガス導入管１０１０から導入され、半導体基板Ｗとホットプレート１００４との間を流れたガスを排気するガス排気管１０１２がホットプレート１００４を挟んで互いに対峙する位置に配置されている。
【０１０７】
ガス導入管１０１０は、内部にフィルタ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。
【０１０８】
これにより、ゲート１０００を通じてチャンバ１００２の内部に搬入した半導体基板Ｗを昇降ピン１００８で保持し、昇降ピン１００８を該昇降ピン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。
【０１０９】
アニール終了後、昇降ピン１００８を該昇降ピン１００８で保持した半導体基板Ｗとクールプレート１００６との距離が、例えば０〜０．５ｍｍ程度となるまで下降させる。この状態で、クールプレート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。
【０１１０】
図２４は、無電解めっき装置の概略構成図である。図２４に示すように、この無電解めっき装置は、被めっき部材である半導体基板Ｗをその上面に保持する保持手段９１１と、保持手段９１１に保持された半導体基板Ｗの被めっき面（上面）の周縁部に当接して該周縁部をシールする堰部材９３１と、堰部材９３１でその周縁部をシールされた半導体基板Ｗの被めっき面にめっき液を供給するシャワーヘッド９４１を備えている。無電解めっき装置は、さらに保持手段９１１の上部外周近傍に設置されて半導体基板Ｗの被めっき面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段９５１と、排出された洗浄液等（めっき廃液）を回収する回収容器９６１と、半導体基板Ｗ上に保持しためっき液を吸引して回収するめっき液回収ノズル９６５と、前記保持手段９１１を回転駆動するモータＭとを備えている。以下、各部材について説明する。
【０１１１】
保持手段９１１は、その上面に半導体基板Ｗを載置して保持する基板載置部９１３を設けている。この基板載置部９１３は、半導体基板Ｗを載置して固定するように構成されており、具体的には半導体基板Ｗをその裏面側に真空吸着する図示しない真空吸着機構を設置している。一方、基板載置部９１３の裏面側には、面状であって半導体基板Ｗの被めっき面を下面側から暖めて保温する裏面ヒータ９１５が設置されている。この裏面ヒータ９１５は、例えばラバーヒータによって構成されている。この保持手段９１１は、モータＭによって回転駆動されると共に、図示しない昇降手段によって上下動できるように構成されている。
堰部材９３１は、筒状であってその下部に半導体基板Ｗの外周縁をシールするシール部９３３を設け、図示の位置から上下動しないように設置されている。
【０１１２】
シャワーヘッド９４１は、先端に多数のノズルを設けることで、供給されためっき液をシャワー状に分散して半導体基板Ｗの被めっき面に略均一に供給する構造のものである。また洗浄液供給手段９５１は、ノズル９５３から洗浄液を噴出する構造である。
めっき液回収ノズル９６５は、上下動且つ旋回できるように構成されていて、その先端が半導体基板Ｗの上面周縁部の堰部材９３１の内側に下降して半導体基板Ｗ上のめっき液を吸引するように構成されている。
【０１１３】
次に、この無電解めっき装置の動作を説明する。まず図示の状態よりも保持手段９１１を下降して堰部材９３１との間に所定寸法の隙間を設け、基板載置部９１３に半導体基板Ｗを載置・固定する。半導体基板Ｗとしては例えばφ８インチ基板を用いる。
次に、保持手段９１１を上昇して図示のようにその上面を堰部材９３１の下面に当接させ、同時に半導体基板Ｗの外周を堰部材９３１のシール部９３３によってシールする。このとき半導体基板Ｗの表面は開放された状態となっている。
【０１１４】
次に、裏面ヒータ９１５によって半導体基板Ｗ自体を直接加熱して、例えば半導体基板Ｗの温度を７０℃にし（めっき終了まで維持する）、次に、シャワーヘッド９４１から、例えば５０℃に加熱されためっき液を噴出して半導体基板Ｗの表面の略全体にめっき液を降り注ぐ。半導体基板Ｗの表面は、堰部材９３１によって囲まれているので、注入しためっき液は全て半導体基板Ｗの表面に保持される。供給するめっき液の量は、半導体基板Ｗの表面に１ｍｍ厚（約３０ｍｌ）となる程度の少量で良い。なお被めっき面上に保持するめっき液の深さは１０ｍｍ以下であれば良く、この例のように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９１５による半導体基板Ｗの保温は容易に行え、裏面ヒータ９１５の容量は小さくて良く装置のコンパクト化を図ることができる。また半導体基板Ｗ自体を直接冷却する手段を用いれば、めっき中に加熱・冷却を切替えてめっき条件を変化させることも可能である。半導体基板上に保持されているめっき液は少量なので、感度良く温度制御が行える。
【０１１５】
そして、モータＭによって半導体基板Ｗを瞬時回転させて被めっき面の均一な液濡れを行い、その後半導体基板Ｗを静止した状態で被めっき面のめっきを行う。具体的には、半導体基板Ｗを１ｓｅｃだけ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。
【０１１６】
上記めっき処理が完了した後、めっき液回収ノズル９６５の先端を半導体基板Ｗの表面周縁部の堰部材９３１の内側近傍に下降し、めっき液を吸い込む。このとき半導体基板Ｗを例えば１００ｒｐｍ以下の回転速度で回転させれば、半導体基板Ｗ上に残っためっき液を遠心力で半導体基板Ｗの周縁部の堰部材９３１の部分に集めることができ、効率良く、且つ高い回収率でめっき液の回収ができる。そして保持手段９１１を下降させて半導体基板Ｗを堰部材９３１から離し、半導体基板Ｗの回転を開始して洗浄液供給手段９５１のノズル９５３から洗浄液（超純水）を半導体基板Ｗの被めっき面に噴射して被めっき面を冷却すると同時に希釈化・洗浄することで無電解めっき反応を停止させる。このときノズル９５３から噴射される洗浄液を堰部材９３１にも当てることで堰部材９３１の洗浄を同時に行っても良い。このときのめっき廃液は、回収容器９６１に回収され、廃棄される。
【０１１７】
なお、一度使用しためっき液は再利用せず、使い捨てとする。前述のようにこの装置において使用されるめっき液の量は従来に比べて非常に少なくできるので、再利用しなくても廃棄するめっき液の量は少ない。なお場合によってはめっき液回収ノズル９６５を設置しないで、使用後のめっき液も洗浄液と共にめっき廃液として回収容器９６１に回収しても良い。
そしてモータＭによって半導体基板Ｗを高速回転してスピン乾燥した後、保持手段９１１から取り出す。
【０１１８】
図２５は、他の無電解めっき装置の概略構成図である。図２５において、前記の例と相違する点は、保持手段９１１内に裏面ヒータ９１５を設ける代わりに、保持手段９１１の上方にランプヒータ（加熱手段）９１７を設置し、このランプヒータ９１７とシャワーヘッド９４１−２とを一体化した点である。即ち、例えば複数の半径の異なるリング状のランプヒータ９１７を同心円状に設置し、ランプヒータ９１７の間の隙間からシャワーヘッド９４１−２の多数のノズル９４３−２をリング状に開口させている。なおランプヒータ９１７としては、渦巻状の一本のランプヒータで構成しても良いし、さらにそれ以外の各種構造・配置のランプヒータで構成しても良い。
【０１１９】
このように構成しても、めっき液は、各ノズル９４３−２から半導体基板Ｗの被めっき面上にシャワー状に略均等に供給でき、またランプヒータ９１７によって半導体基板Ｗの加熱・保温も直接均一に行える。ランプヒータ９１７の場合、半導体基板Ｗとめっき液の他に、その周囲の空気をも加熱するので半導体基板Ｗの保温効果もある。
【０１２０】
なおランプヒータ９１７によって半導体基板Ｗを直接加熱するには、比較的大きい消費電力のランプヒータ９１７が必要になるので、その代わりに比較的小さい消費電力のランプヒータ９１７と前記図２４に示す裏面ヒータ９１５とを併用して、半導体基板Ｗは主として裏面ヒータ９１５によって加熱し、めっき液と周囲の空気の保温は主としてランプヒータ９１７によって行うようにしても良い。また前述の実施例と同様に、半導体基板Ｗを直接、または間接的に冷却する手段をも設けて、温度制御を行っても良い。
【０１２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、めっき金属イオンをめっき液中により均一に分布させて、めっき速度を基板の全面に亘ってより均一にすることができ、これによって、導電膜の厚みや膜種、めっき液の電解質等を変更することなく、めっき膜の面内均一性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のめっき装置の縦断正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線方向から見た磁界の発生状態の説明に付する図である。
【図３】フレミングの左手の法則による電流と磁界と磁力の関係の説明に付する図である。
【図４】本発明の他の実施の形態のめっき装置の縦断面図である。
【図５】本発明の更に他の実施の形態のめっき装置の縦断面図である。
【図６】銅配線を形成する例を工程順に示す図である。
【図７】従来のめっき装置を示す縦断面図である。
【図８】図７に示すめっき装置の電気的等価回路図である。
【図９】基板処理装置を示す平面配置図である。
【図１０】図９に示す基板処理装置内の気流の流れを示す図である。
【図１１】図９に示す基板処理装置の各エリア間の空気の流れを示す図である。
【図１２】図９に示す基板処理装置をクリーンルーム内に配置した一例を示す外観図である。
【図１３】基板処理装置の他の例を示す平面配置図である。
【図１４】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図１５】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図１６】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図１７】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図１８】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図１９】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図２０】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図２１】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図２２】図２１に示す基板処置装置における各工程の流れを示すフローチャートである。
【図２３】ベベル・裏面洗浄ユニットを示す概要図である。
【図２４】無電解めっき装置の一例を示す概要図である。
【図２５】無電解めっき装置の他の例を示す概要図である。
【図２６】アニールユニットの一例を示す縦断正面図である。
【図２７】図２６の平断面図である。
【符号の説明】
１０ めっき液
１２，６４，７２ めっき槽
１４，５６，７４ 基板ホルダ
１６，５７ カソード電極
２０，７０，７６ アノード
２４ めっき電源
３０ 磁界発生装置
３２ 磁界
３４ 磁界発生電源
３６ ケーブル
３８ 導線
４０ 磁界
４２ 制御部
５０ ハウジング
５０ａ 爪部
５４ 押圧片
６２ めっき液噴出ノズル
８４ レギュレーションプレート
Claims (5)
- 基板を保持する基板ホルダと、
該基板の被めっき面に接触し通電させて該被めっき面をカソードとなすカソード電極と、
前記基板ホルダで保持した基板の被めっき面に対峙した位置に配置されるアノードと、
前記アノードと基板の被めっき面を、内部に保持しためっき液に接触させるめっき槽と、
前記基板の被めっき面と前記アノードとの間にめっき電流を流すめっき電源と、
前記めっき電流の流れと平行にめっき槽内のめっき液中に浸漬させて円周方向に沿って配置した複数の導線と該導線を流れる電流を制御する制御部を有し、該導線に前記めっき電流とは逆方向に電流を流して、前記めっき槽内のめっき液中のめっき金属イオンに前記基板の中心を通る軸線に向けたローレンツ力が作用するように、めっき液中に強さを調整した磁界を発生させる磁界発生装置を有することを特徴とするめっき装置。 - 前記基板ホルダは、該基板ホルダで基板を保持した状態で該基板と一体に回転自在に構成されていることを特徴とする請求項１記載のめっき装置。
- カソード電極と通電してカソードとなる基板の被めっき面と、該被めっき面に対峙した位置に配置したアノードとをめっき槽内のめっき液に接触させ、前記基板の被めっき面と前記アノードとの間にめっき電流を流してめっきを行うにあたり、
前記めっき電流の流れと平行にめっき槽内のめっき液中に浸漬させて円周方向に沿って配置した複数の導線に、流れを制御した電流を前記めっき電流とは逆方向に流して、前記めっき槽内のめっき液中のめっき金属イオンに前記基板の中心を通る軸線に向けたローレンツ力が作用するように、めっき液中に強さを調整した磁界を発生させることを特徴とするめっき方法。 - めっき初期時に、前記磁界を用いて基板の被めっき面の中央部に接触するめっき液中のめっき金属イオン濃度を高めてめっきを行い、めっきの進行に伴って前記磁界を弱めるか、または磁界の発生を停止させることを特徴とする請求項３記載のめっき方法。
- 基板を回転させながらめっきを行うことを特徴とする請求項３または４記載のめっき方法。
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