WO2001084621A1 - Dispositif de support et de rotation et dispositif de traitement de substrat de semi-conducteur - Google Patents

Dispositif de support et de rotation et dispositif de traitement de substrat de semi-conducteur Download PDF

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substrate
plating
unit
processing apparatus
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Ichiro Katakabe
Shinya Morisawa
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    • H10P72/7602—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping using mechanical means, e.g. clamps or pinches the wafers being placed on a robot blade or gripped by a gripper for conveyance

Definitions

  • the present invention provides a small-scale and flexible function change for manufacturing a product with a large variety of products, small-quantity production, a large fluctuation in the number of production units, and a short product life, such as a system LSI used for digital information home appliances.
  • Another object of the present invention is to provide a semiconductor substrate processing apparatus suitable for a production line, capable of updating a device.
  • an arc-shaped concave portion is provided at a free end of the holding member to be engaged with a peripheral portion of the rotating member, and the holding member rotates about an axis of the holding member. Angle is regulated.
  • the present invention includes a film thickness measuring unit having one or both of a film thickness measuring device for measuring a film thickness of a film formed on the semiconductor substrate and a detection sensor for detecting a surface state of the film. It is characterized by doing.
  • FIG. 1 A through FIG. 1 C is a schematic diagram of forming a circuit wiring on a semiconductor substrate (Fig. 2 seed layer Ya Baria layer performs base bell portion CMP without base base Ruetsuchingu processing of the semiconductor substrate It is a figure showing the state where it remained.
  • FIG. 4 is a plan view of FIG.
  • FIG. 5 is a partial side view showing details of a holding member for supporting the disk-shaped member in the rotation holding device.
  • FIG. 6 is a view taken along the line VI-VI of FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a planar configuration of a semiconductor substrate processing apparatus according to the present invention.
  • FIG. FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration example of a ringing portion.
  • FIG. 9 is a view showing a schematic configuration example of a cleaning unit of the semiconductor substrate processing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration example of a polishing table cleaning machine of the semiconductor substrate processing apparatus according to the present invention.
  • FIGS. 11A to 11C are views showing a robot of the semiconductor substrate processing apparatus according to the present invention
  • FIG. 11A is an external view
  • FIG. 11B is a plan view of a robot hand
  • FIG. 1C is a sectional view of the robot hand.
  • FIG. 12 is a diagram showing a plan configuration of a Cu plating film forming unit of the semiconductor substrate processing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 13 is a sectional view taken along line AA of FIG. '
  • FIG. 14 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a substrate holding unit and a force sword unit of a Cu plating film forming unit of the semiconductor substrate processing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram showing a cross-sectional configuration of an electrode arm portion of a Cu plating film formation unit of the semiconductor substrate processing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 16 is a plan view of the electrode arm shown in FIG. 15 in a state where a housing of an electrode portion is removed.
  • FIG. 17 is a schematic view showing an anode and a plating solution impregnated material according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a schematic diagram showing an anode and a plating liquid impregnating material according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is an electrical equivalent circuit diagram of the device shown in FIGS. Fig. 20 schematically shows the state where the plating solution spreads over the entire surface of the substrate to be plated when plating is performed using the Cu plating film deposition unit shown in Fig. 15 It is a top view.
  • FIG. 21A and FIG. 21B show different modifications of FIG. 20 respectively.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a state in which the liquid spreads over the entire surface of the substrate to be covered.
  • FIG. 22 is a schematic configuration diagram of the electrolytic plating apparatus according to the present invention.
  • FIG. 24 is a schematic configuration diagram of the electrolytic plating apparatus according to the present invention.
  • FIG. 25 is a schematic configuration diagram of an electroplating apparatus to which one embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 26 is a schematic view of a main part showing a portion near the outer periphery of the plating solution impregnated material of the electrolytic plating apparatus.
  • FIG. 31 is a diagram showing an example of a planar configuration of a semiconductor substrate processing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 34 is a diagram showing a side configuration example of an aligner / thickness measuring device of the semiconductor substrate processing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 35 is a diagram showing the movement of the semiconductor substrate in the aligner / film thickness measuring device shown in FIGS. 33 and 34.
  • FIG. 36 is a schematic configuration diagram of an electroless plating apparatus configured by using one embodiment of the present invention.
  • FIG. 38A to FIG. 38D are views showing examples of the configuration of a base plate on which each mounting unit of the semiconductor substrate processing apparatus according to the present invention is mounted.
  • FIG. 41 is a diagram showing an example of a planar configuration of the semiconductor substrate processing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 43 is a diagram showing an example of a planar configuration of a semiconductor substrate processing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 47 is a plan view showing an example of a plating apparatus to which the present invention is applied.
  • FIG. 48 is a plan view showing an example of a CMP device to which the present invention is applied.
  • FIG. 49 is a diagram showing an example of a plating apparatus and a CMP apparatus to which the present invention is applied.
  • FIG. 56 is a cross-sectional view of a main part of a module to which the present invention is applied.
  • FIG. 57 is a diagram showing a planar configuration example of the semiconductor substrate processing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 5-8 is an enlarged cross-sectional view showing the main portion of the c Figure 5
  • Hametsuki processing Yuni' bets is an explanatory diagram showing the flow of air flow in the plating apparatus shown in FIG 7.
  • FIG. 60 is an enlarged view showing a part of FIG. 59 in an enlarged manner.
  • Fig. 6 1 is a cross-sectional view schematically showing the plating unit of the plating apparatus c .
  • Fig. 6 2 is a cross-sectional view schematically showing the plating unit of the plating apparatus c
  • Fig. 6 3 is a plating unit of the plating apparatus is a sectional view showing a plating process Yuni' Doo schematic plating Yuni' preparative schematic c 6 5
  • Hametsuki apparatus is a sectional view showing the c 6 4
  • Hametsuki device is a cross-sectional view schematically showing the bets t
  • FIG. 66 is a cross-sectional view showing the whole of the plating unit of the plating apparatus during plating processing.
  • the semiconductor substrate W on which the Cu plating film 106 is formed by the Cu plating film deposition unit 2 is polished in parallel by each of the polishing apparatuses 10 and 11. .
  • the semiconductor substrate W inverted by the inverter 5 as described above is picked up by the second robot 8, and the semiconductor substrate W is mounted on the pusher 10-5 or 11-5.
  • the top ring 10-2 or 11-12 absorbs the semiconductor substrate W, and the polishing surface of the polishing table 10-1 or 11-11 has the Cu plating film 106 of the semiconductor substrate W formed thereon. Abutment is pressed and primary polishing is performed.
  • the semiconductor substrate W is moved to the pusher 10-5 or 11-5 by the top ring 10-2 or 11-2, and is placed on the pusher 10-5 or 11-5. Put on.
  • the semiconductor substrate W on the pusher 10-5 or 11-5 is taken up in the second robot 8.
  • a chemical solution may be sprayed onto the front and back surfaces of the semiconductor substrate W on the pusher 10-5 or 11-5 to remove particles or make it difficult to adhere.
  • the sealing member 2-16 and the cathode electrode 2-17 are also dried.
  • the rotation of the substrate holding unit 2-9 and the force sword unit 2-10 is stopped, and the substrate holding unit 2-9 is lowered to the substrate transfer position A.
  • R 2 polarization resistance at the anode
  • FIG. 23 is a schematic configuration diagram of another example of the electrolytic plating apparatus. The difference between this electrolytic plating apparatus and the example shown in FIG. 22 is that instead of forming a tube 2-32 integrally with the plating solution introduction tube 2-28, an anode 2--20 is used.
  • the pipe 2-3 3 It is made of a material that does not have such a material, and its tip (lower end) is attached so that it comes into contact with the upper surface of the liquid impregnating material 2-2-2.
  • a band-shaped insulating member 213 is wound around the outer peripheral side of the porous ceramic plate (porous substance) 2-22.
  • a stretchable material such as fluoro rubber is used.
  • the semiconductor substrate W on which the barrier layer 105 is formed is taken out from the cassette 1-1 placed on the load port of the load / unload unit 1 by the first robot 3, and is mounted on the substrate mounting table 21. .
  • the second robot 23 is semiconductive.
  • the substrate W is transported to the seed layer deposition unit 27 to form the seed layer 107.
  • the seed layer 107 is formed by electroless plating.
  • the second robot 23 attaches to the semiconductor substrate on which the seed layer 107 is formed, and measures the thickness of the seed layer 107 with the front and rear film thickness measuring device 12. After measuring the film thickness, it is carried into the Cu plating film forming unit 2 to form the Cu plating film 106.
  • the third robot 24 picks up the semiconductor substrate W from the pusher indexer 25 and carries it into the first cleaning unit 9.
  • the third robot 24 picks up the cleaned semiconductor substrate W from the first cleaning unit 9, carries it into the second cleaning unit 7, and places the cleaned and dried semiconductor substrate on the substrate mounting table 22.
  • the first robot 3 picks up the semiconductor substrate W, measures the film thickness with the dry state film thickness measuring device 13, and reads the cassette 1-1 placed in the unload port of the load / unload section 1. To be stored.
  • the circuit When a native oxide film of copper is formed in the path forming portion, the native oxide is not immediately removed by the acid solution spread over the entire surface of the substrate as the substrate is rotated, and does not grow. That is, by flowing HF from the surface, copper oxide on the surface formed at the time of plating can be removed, and no oxide film is formed during etching. If a copper oxide film is present on the surface of the semiconductor substrate, only the copper oxide portion will be polished first during CMP, which will adversely affect the flatness of the surface after CMP. Such an adverse effect can be avoided by removing the oxide film.
  • an oxidizing agent solution and a silicon oxide film etching agent are simultaneously or alternately supplied from the pack nozzle 228 to the center of the back surface of the substrate.
  • copper or the like adhering to the back surface of the semiconductor substrate W in a metal form can be removed together with the silicon of the substrate by oxidation with an oxidizing agent solution and etching with a silicon oxide film etching agent.
  • hydrofluoric acid can be used as a silicon oxide film etchant, and the use of hydrofluoric acid in the acid solution on the surface of the substrate can reduce the types of chemicals.
  • cleaning is performed by supplying the cleaning liquid in a state where the holding means 3 1 1 1 is separated from the dam member 3 3 1, but the holding means 3 1 1 is replaced by the dam member 3 3 1
  • the cleaning liquid may be supplied by supplying the cleaning liquid in a state where the cleaning liquid is not separated from the water, and overflowing the cleaning liquid from the upper edge of the dam member 331 to perform the cleaning.
  • the supply of the cleaning solution causes the solution to remain inside and dilutes the solution, and at the same time, the temperature of the solution decreases, thereby stopping the electroless plating reaction.
  • the dam member 331 may be pulled up to separate them.
  • the film thickness of the substrate W before and after processing can be measured without performing unnecessary operations during a series of processing operations. Specifically, for example, by measuring the film thickness of the substrate W before polishing for the first time, and measuring the film thickness of the substrate W after polishing for the second time, and taking the difference between the two, The amount of polishing can be measured. If an optical sensor is used, the thickness of the metal film or the insulating film can be directly measured without taking a difference.
  • the installation position of the film thickness sensor S is not limited to the one shown in the figure, and an arbitrary number is attached to a position to be measured.
  • the robot hand 540 includes a dry hand for handling a dry substrate W and a wet hand for handling a wet substrate W, and the film thickness sensor S can be attached to either of them.
  • the transport robot 514 is used for a plating device as shown in Fig. 47, it is necessary to first measure the film thickness of the substrate W with only the seed layer attached.
  • the substrate W is placed on 10 and 5 10 In the dry state, the thickness of the substrate W must be measured first. Therefore, it is desirable to attach the film thickness sensor S to the dry hand.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications may be made within the scope of the claims and the technical idea described in the description and the drawings. It is possible. That is, for example, in the above embodiment, the sensor for detecting the film thickness (the thickness of the metal film or the insulating film) is used as the sensor. However, the present invention is not limited to this sensor. By selecting a sensor or a calculation means according to various purposes, a sensor for detecting the presence or absence of a metal thin film, A sensor for detecting the presence or absence of particles on the substrate, a sensor for pattern recognition formed on the substrate, or another sensor for detecting the state of the surface of various substrates may be used. It should be noted that any shape or material not directly described in the specification and drawings is within the technical idea of the present invention as long as the effects and effects of the present invention are exhibited.
  • the one of the first substrate stage 723 b and the second substrate stage 726 b is configured so that the substrate can be washed with water, and is provided with a reversing device 720 for inverting the substrate.
  • a sealing material 900 for preventing the plating solution from leaking to the outside is interposed between the surface of the plating tank 75 and the back surface of the flange 752a of the anode holder 752. It is dressed. In this way, by holding the anode 7478 integrally with the anode holder 752 which is attached and detached to the plating tank 750, the anode 748 can be connected via the anode holder 752. By easily attaching and detaching to and from the plating tank 750, maintenance and replacement can be facilitated.
  • a vertical rectifying ring 76 for blocking the outward flow of the plating solution 745 in the plating chamber 749 along the horizontal direction. 2 is arranged so as to be connected to the inner peripheral end of a horizontal flow regulating ring 763 having an outer peripheral end fixed to the plating tank 7550.
  • the substrate is housed in a cassette with its surface (element formation surface, processing surface) facing upward, and is placed on the load / unload section 715 in the facility 710.
  • the first robot 717 inserts the hand into the cassette, and the drop-down type While holding the surface of the substrate with the hand, one substrate is taken out of the cassette and rotated to place the substrate on the second substrate stage 726a.
  • the third port 727 holds the substrate on the second substrate stage 726a from below with the hand of the drop type and rotates the substrate, thereby rotating the substrate on the first substrate stage 723. a Place on top.
  • Labyrinth seal 9 by introducing an inert gas, such as N 2, at a pressure necessary to allow the plating solution accumulated in groove 910 to flow out, thereby discharging the plating solution accumulated in groove 910 to the outside. It is possible to prevent the effect of (12) from accumulating in the groove (910) and being damaged by the liquid.
  • an inert gas such as N 2
  • the plating solution flows into the reservoir 926 from all the other plating film deposition kits, and the plating solution entering the reservoir 926 flows into the reservoir 926. From 6 enter the plating solution adjustment tank 7400 by pump 928 (see Fig. 58).
  • a temperature controller 9330 and a plating liquid analysis unit 932 for taking out and analyzing a sample liquid are attached to the plating liquid adjustment tank 7440. With the driving, the plating solution is supplied from the plating solution adjusting tank 7400 through the filter 936 to the plating solution jet nozzle 753 of the plating film forming unit. In the middle of the plating solution supply pipe 755 extending from the plating solution adjusting tank 740 to each plating film deposition unit, the pressure on the secondary side was kept constant.
  • a control valve 756 is provided to keep the plating solution supply pressure of one plating film formation unit constant even if one plating film formation unit stops.

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Description

明 細 書 回転保持装置及び半導体基板処理装置 技術分野
本発明は、 半導体ウェハ等の円板状部材 （被回転体） を保持し回転さ せるための回転保持装置、 並びに半導体基板上に形成された回路パター ン溝及ぴ Z又は穴を金属めつき膜で充填し、 該充填部分を残して該金属 めっき膜を除去することにより回路配線を形成する半導体基板処理装置 に関するものである。 背景技 τ
例えば、 半導体ウェハは、 その表面への銅めつき処理や C M P (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、 半導体ウェ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 導体ウェ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ェハを保持する手段としては、 半導体 ウェ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、 半導体ウェハを保持回 転する間、 保持部材は半導体ウェ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、 半導体ウェ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、 半導体ウェ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ェハのスリ ップを生じ、 保持部 材が摩耗されてパーティクルが生じ、 半導体ウェ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、 アルミニゥ ムまたはアルミニゥ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、 回路バタ 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 C u (銅） 又はその合金を充填し、 該充填した部分を除いて該 C u 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乃至図 1 Cに基づいて説明する c 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 1 0 1上に導電層 1 0 1 aが形成され、 該導電層 1 0 1 aの上に S i 0 2 からなる絶縁膜 1 0 2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 1 0 3と配線用の溝 1 0 4が形成され、 そ の上に T i N等かちなるバリア層 1 0 5、 更にその上に電解めっきの給 電層としてシード層 1 0 7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 C uめっきを施 すことで、 半導体基体 1 0 1のコンタク トホール 1 0 3及び溝 1 0 4内 に C uを充填させると共に、 絶縁膜 1 0 2上に C uめっき膜 1 0 6を堆 積させる。 その後、 化学的機械的研磨 （C M P ) により、 絶縁膜 1 0 2 上の C uめっき膜 1 0 6及ぴバリア層 1 0 5を除去し、 コンタク トホー ル 1 0 3及び配線用の溝 1 0 4に充填させた C uめっき膜 1 0 6の表面 と絶縁膜 1 0 2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 C uめっき膜 1 0 6からなる配線が形成される。
ここで、 バリア層 1 0 5は絶縁膜 1 0 2のほぼ全面を覆うように形成 され、 シード層 1 0 7はパリア層 1 0 5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のべベル （外周部） にシー ド層 1 0 7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 のべ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、 例えばァニール等の半導体製造工程において、 絶縁膜 1 0 2中 に容易に拡散し、 その絶縁性を劣化させたり、 次に成膜する胰との接着 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ヨンの原因ともなり得るので、 銅の成膜 工程や C M P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のエッジ及びべベルを合わせた領域、 若しくはエッジおよ びべベルのいずれかの部分を云う。 またェッジとは基板の外周端から 5 m m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 . 5 m m以内の断面が曲線を有する部分を云 最近、 銅配線用の C u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 · ドライアゥ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、 例えばめつきや研磨を行つ た後に、 洗浄ユニッ ト及ぴスピン乾燥ユニッ 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、 めっき装置及ぴポリ ツシング装置には、 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ぺー 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 ¾、 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、 D V D、 力 ^"ナビゲーシヨン機器、 ディジタルビデオカメ ラ等） に変化しつつある。 そこで、 L S I製造においても、 パソコン等 で使用されている汎用 L S Iからディジタル情報家電機器が要求される システム L S Iへの変化に対応していく必要がある。
これらのシステム L S Iは、 汎用 L S I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、 L S I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ェ期を 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 の製造には機器メ一力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。 発明の開示
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、 例えば、 半導体ウェハ等 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第 1の目的とする。 また、 本発明は、 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ヨンの原因となる 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 ることを第 2の目的とする。
更に、 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 L S I 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 ことをも目的とする。
上記第 1の目的を達成するため、 本発明の第 1の態様は、 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 うに構成されていることを特徴とする。
この回転保持装置により半導体ウェハ等の被回転体を保持回転しなが ら、 洗浄等の所要の処理を行う場合は、 その処理の最中に、 保持部材を 適宜回動させて角度位置を変えることにより、 当該保持部材が係合する 被回転体の周縁の個所を変えることができる。
好ましくは、 前記保持部材の自由端部には、 被回転体の周縁部と係合 する円弧状の凹部が設けられ、 また、 前記保持部材は、 該保持部材の軸 心を中心に回動する角度が規制されている。
保持部材の重心は、 例えば、 保持部材に該保持部材の軸心から離れた 位置に重心を有するウェイ トを取り付けることで、 保持部材の軸心と偏 心した位置にあることが好ましい。 このようにすることにより、 回転部 材の回転速度に応じて、 保持部材がその軸心を中心に回動するようにす ることができる。
また、 保持部材は、 被回転体の周縁に係合する係合保持位置と、 前記 回転部材の半径方向に沿った外側の前記回転体の周縁から離れる離脱位 置との間を移動可能に構成されていることが好ましい。 被回転体を、 回 転保持装置に装着したり外したりする場合には、 被回転体を上記離脱位 置に移動させて行う。
更に、 係合保持位置にある保持部材を被回転体の周縁に弾性的に係合 させる弾性体を有することが好ましい。 この弾性体は、 例えば、 ばねか ら構成される。
上記第 2の目的を達成するため、 本発明の第 2の態様は、 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つき膜を形成する金属めつき膜成膜ュニッ トと、 前記半導体基板上の金属めつき膜の少なく とも一部を研磨する研磨ュニ 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 を洗浄する洗浄ュニッ トと、 前記半導体基板を前記ュニッ 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、 その上にパリア層、 給電シー ド層が形成された半導体基板に、 金属めつき膜を施し、 該金属めつき膜 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つき膜を形成する金属 めっき膜成膜ュニッ トと、 前記半導体基板をァニールするためのァニー ルュニッ トと、 前記半導体基板上の金属めつき膜の少なく 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ュニッ トと、 前記半導体基板を前記ュニ 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。
上記のようにァニールュニッ トを具備するので、 金属めつき膜の接着 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捕強シード膜層を形成するための補強 シード層成膜ュ二、; トを具備することを特徴とする。
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 層成膜ュニッ トを具備することを特徴とする。
本発明は、 前記半導体基板上にパリァ膜層を形成するためのバリァ膜 層成膜ュニッ トを具備することを特徴とする。
本発明は、 前記半導体基板上に蓋めつき膜層を形成するための蓋めつ きュニッ トを具備することを特徴とする。
上記のように蓋めつきユニッ トを具備することにより、 金属めつき膜 の上面にその酸化や変質を防ぐための蓋めつ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つき膜層、 シ 一ド膜層おょぴパリァ膜層の少なく とも一層をエッチング除去するべベ ルエッチングユニッ トを具備することを特徴とする。
本発明によれば、 金属めつき膜を形成した後に、 エッジ部及びべベル 部分の金属めつき膜を除去し、 さらに半導体基板上の金属めつき膜を研 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 有する膜厚測定ュニッ トを具備することを特徴とする。
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、 研磨時間ゃァ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、 前記各ュニッ トの入れ替えが自在であることを特徴とする c 上記のように各ュニッ 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。
本発明は、 前記金属めつき膜成膜ユニッ 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を特徴とす る。
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、 めつ 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つき膜を形成する金属 めっき膜成膜ュニッ トと、 前記半導体基板をァニールするためのァニー 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つき膜層、 シード膜層およびパリァ 膜層の少なく とも一層をエッチング除去するべベルェツチングュニッ ト と、 前記半導体基板を前記各ュニッ ト間で搬送する搬送機構を具備する ことを特徴とする。
本発明は、 室内をロードアンロードエリァと処理ュニッ 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ュニッ トエリァ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、 前記処理ュニッ トエリア内に、 前記仮 置き部と該処理ュニッ トエリァ内に配置した各種処理ュニッ 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。 図面の簡単な説明
図 1 A乃至図 1 Cは半導体基板上に回路配線を形成する模式図である ( 図 2は半導体基板のベべルェツチング処理をせずに C M Pを行いべベ ル部にシード層ゃバリァ層が残った状態を示す図である。
図 3は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。
図 5は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 V I —V I線に沿って見た図である。
図 7は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, 図 8は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ツプリ ング部分の概略構成例を示す図である。
図 9は本発明に係る半導体基板処理装置の洗浄ュニッ トの概略構成例 を示す図である。
図 1 0は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。
図 1 1 A乃至図 1 1 Cは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、 図 1 1 Aは外観を示す図、 図 1 1 Bはロボッ トハンドの平 面図、 図 1 1 Cはロボッ トハンドの断面図である。
図 1 2は本発明に係る半導体基板処理装置の C uめっき膜成膜ュニッ トの平面構成を示す図である。
図 1 3は図 1 2の A— A断面図である。 '
図 1 4は本発明に係る半導体基板処理装置の C uめっき膜成膜ュニッ トの基板保持部及び力ソード部の断面構成を示す図である。
図 1 5は本発明に係る半導体基板処理装置の C uめっき膜成膜ュニッ トの電極アーム部の断面構成を示す図である。
図 1 6は図 1 5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。
図 1 7は本発明の他の実施形態におけるアノードとめっき液含浸材を 示す概略図である。
図 1 8は本発明の他の実施形態におけるァノードとめつき液含浸材を 示す概略図である。
図 1 9は図 1 7及ぴ図 1 8に示す装置の電気的等価回路図である。 図 2 0は図 1 5に示す C uめっき膜成膜ュュッ トを使用してめつきを 行ったときに、 めっき液が基板の被めつ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。
図 2 1 A及び図 2 1 Bはそれぞれ異なる図 2 0の変形例を示す、 めつ き液が基板の被めつ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。
図 2 2は本発明に係る電解めつき装置の概略構成図である。
図 2 3は本発明に係る電解めつき装置の概略構成図である。
図 2 4は本発明に係る電解めつき装置の概略構成図である。
図 2 5は本発明の一実施形態を適用した電解めつき装置の概略構成図 である。
図 2 6は電解めつ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。
図 2 7 A及ぴ図 2 7 Bは本発明の他の実施形態を示す図である。
図 2 8は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。
図 2 9は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。
図 3 0は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。
図 3 1は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。
図 3 2は図 3 1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。
図 3 3は本発明に係る半導体基板処理装置のァライナ兼膜厚測定器の 概略平面構成例を示す図である。
図 3 4は本発明に係る半導体基板処理装置のァライナ兼膜厚測定器の 側面構成例を示す図である。
図 3 5は図 3 3及び図 3 4に示すァ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。 図 3 6は本発明の一実施形態を用いて構成される無電解めつき装置の 概略構成図である。
図 3 7は本発明に係る半導体基板処理装置のベベル ·裏面洗浄ュニッ トの概略構成例を示す図である。
図 3 8 A乃至図 3 8 Dは本発明に係る半導体基板処理装置の各搭載ュ ニッ トを載置する台板構成例を示す図である。
図 3 9 A及び図 3 9 Bは本発明に係る半導体基板処理装置の各搭載ュ ニッ トの概略正面構成例を示す図である。
図 4 O A及び図 4 0 Bは本発明に係る半導体基板処理装置の各搭載ュ ニッ トの概略正面構成例を示す図である。
• 図 4 1は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。
図 4 2は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。
図 4 3は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。
図 4 4 A乃至図 4 4 Cはめつき工程の一例を示す模式図である。
図 4 5は本発明の他の実施形態を用いて構成される無電解めつき装置 の概略構成図である。
図 4 6 A及ぴ図 4 6 Bは本願発明と従来例の各方法によって無電解め つきした半導体基板の膜厚測定結果を示す図である。
図 4 7は本発明を適用するめつき装置の一例を示す平面図である。 図 4 8は本発明を適用する C M P装置の一例を示す平面図である。 図 4 9は本発明を適用するめつき及ぴ C M P装置の一例を示す図であ る。
図 5 0は搬送ロボッ トを示す斜視図である。 図 5 1 A及ぴ図 5 1 Bは搬送ロボッ トに取り付けられるロボッ トハン ドを示す図であり、 図 5 1 Aは平面図、 図 5 1 Bは側断面図である。 図 5 2 A及ぴ図 5 2 Bは本発明を適用した搬送ロボッ トを示す図であ り、 図 5 2 Aは概略平面図、 図 5 2 Bは概略側面図である。
図 5 3 A及ぴ図 5 3 Bは本発明を適用した例を示す図であり、 図 5 3 Aは概略平面図、 図 5 3 Bは概略側面図である。
図 5 4は本発明を適用した反転機付近の概略正面図である。
図 5 5は反転アーム部分の平面図である。
図 5 6は本発明を適用しためつきモジュールの要部断面図である。 図 5 7は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。
図 5 8は図 5 7に示すめっき装置内の気流の流れを示す説明図である c 図 5 9はめつき処理ュニッ トの要部を示す要部拡大断面図である。 図 6 0は図 5 9の一部を拡大して示す拡大図である。
図 6 1はめつき装置のめっき処理ュニッ トの概略を示す断面図である c 図 6 2はめつき装置のめっき処理ュニッ トの概略を示す断面図である c 図 6 3はめつき装置のめっき処理ュニッ トの概略を示す断面図である c 図 6 4はめつき装置のめっき処理ュニッ トの概略を示す断面図である c 図 6 5はめつき装置のめっき処理ュニッ トの概略を示す断面図である t 図 6 6はめつき装置のめっき処理ュニッ トのめつき処理時における全 体を示す断面図である。
図 6 7は図 6 6に示すめっき処理ュニッ 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 6 8は非めつき時 （基板受渡し時） における全体を示す断面図であ る。
• 図 6 9はメンテナンス時における全体を示す断面図である。 図 7 0は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 7 1は図 6 6の一部拡大図である。
図 7 2 A乃至図 7 2 Dはめつき処理時及び非めつ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 7 3は芯出し機構の拡大断面図である。
図 7 4は給電接点 （プローブ） を示す断面図である。
図 7 5は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。
図 7 6は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。
図 7 7はァニールュニッ トを示す縦断正面図である。
図 7 8はァニールュニッ トを示す水平断面図である。 発明を実施するための最良の形態
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 4 0は、 半導体ウェハ等の基板 （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 4 2によって回転される円板状 の回転部材 4 4と、 基板 Wを回転部材 4 4上に保持するための複数の保 持部材 4 6 とを有している。 この保持部材 4 6は、 回転駆動軸 4 2を中 心とする円に沿って所定間隔 （図示の例では、 6 0 ° ) をあけて回転部 材 4 4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 4 7は、 回 転駆動軸 4 2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 4 0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つている。
図 5には、 保持部材 4 6の詳細が示されている。 すなわち、 保持部材 4 6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 4 8を有しており、 該係合周面 4 8が基板 Wの周縁 と摩擦係合するようにされている。 保持部材 4 6は、 また、 回転部材 4 4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 5 0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 4 4 の下に、 同回転部材 4 4とともに回転されるように設定された保持板 5 2によって、 当該保持部材 4 6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 5 2は、 垂直上方に延びる小径軸 5 4を有してお り、 一方、 保持部材 4 6にはその下端から上方に向けて延びる孔 5 6が 形成されており、 該孔 5 6が小径軸 5 4に嵌合し、 当該保持部材 4 6が、 小径軸 5 4を中心に回動可能とされている。
また、 保持部材 4 6の下端には、 ウェイ ト 5 8が固定されて水平方向 に延びており、 回転部材 4 4が回転されて保持部材 4 6が当該回転部材 4 4の回転軸線 （すなわち、 回転駆動軸 4 2 ) を中心に回転 （公転） さ れると、 該ウェイ ト 5 8に遠心力が働き、 それにより該保持部材 4 6か. 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 5 8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、 ゥ エイ ト 5 8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 5 2は、 図示しないリンク機構等によって、 上記スロッ ト 5 0 に沿って、 回転部材 4 4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 5 2が基板 Wの周縁 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 5 2は、 ばね 6 0で回転部材 4 4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 4 6の係合周面 4 8 が、 ばね 6 0を介して弾性的に基板 Wの周縁 に係合するようにされ ている。
この回転保持装置 4 0によって、 基板 Wを保持回転させるには、 先ず、 保持部材 4 6をばね 6 0の付勢力に抗して回転部材 4 4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 4 4の上方位 置に水平に設定し、 上記保持部材 4 6を係合位置まで戻して、 その係合 周面 4 8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 4 4が回転駆動され、 保持部材 4 6が公転運動を行う と、 ゥ エイ ト 5 8には遠心力が働く。 回転部材 4 4の回転速度が低速の場合に は、 ウェイ ト 5 8に作用する遠心力は小さく、 保持部材 4 6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 5 8は揺動され ない状態に保持されるが、 回転部材 4 4の回転速度が所定以上になると, ウェイ ト 5 8に作用する遠心力が同ばねの圧に抗して、 ウェイ ト 5 8が 揺動し、 これによつて、 保持部材 4 6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 4 6は、 基板 Wの周縁 W' と摩擦係合 しているため、 保持部材 4 6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 4 6 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 4 6に該保持部材 4 6の軸心 と偏心した位置に重心を持つウェイ ト 5 8を取付け、 これにより、 回転 部材 4 4の回転に伴って、 当該保持部材 4 6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 4 6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 4 6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 4 6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、 半導体ウェハ等の基板 （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、 特に半導体ウェハ のべべノレエッチ (エッジ及ぴベべ/レ部のエッチング) を行うベべノレエツ チ装置に最適である。 つまり、 半導体ウェハのベベルエッチ装置に適用 すると、 半導体ウェハを確実に保持するとともに、 半導体ウェハのエツ ジ （周縁 ) と保持部材との係合位置を変えることで、 半導体ウェハ のェッジやべベル部を残すことなくェツチングできる。
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ゥ ェ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、 本発明の第 1の態様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 - C uめっき膜成膜ュニッ ト 2、 第 1ロボッ ト 3、 第 3洗浄ュニッ ト 4、 反転機 5、 反転機 6、 第 2洗浄ュニッ ト 7、 第 2ロボッ ト 8、 第 1洗浄 ユニッ ト 9、 第 1ポリ ツシング装置 1 0及ぴ第 2ポリ ツシング装置 1 1 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 を測定するめつき前後膜厚測定器 1 2、 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 1 ？が配置されている。
なお、 このめつき前後膜厚測定器 1 2及び乾燥状態膜厚測定器 1 3、 特に乾燥状態膜厚測定器 1 3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 1 2は、 図示は 省略するが、 C uめっき膜成膜ュニッ 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 ツシング装置 （研磨ュニッ ト） 1 0は、 研磨テーブル 1 0— 1、 トップリ ング 1 0— 2、 トップリ ングヘッ ド 1 0— 3、 膜厚測定器 1 0 - 4 , プッシヤー 1 0— 5を具備している。 第 2ポリ ツシング装置 (研磨ユニッ ト） 1 1は、 研磨テーブル 1 1— 1、 トップリング 1 1一 2、 トップリングヘッ ド 1 1一 3、 膜厚測定器 1 1— 4、 プッシヤー 1 1 - 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 1 0 3と配線用の溝 1 0 4が 形成され、 その上にシード層 1 0 7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、 C uめ つき膜成膜ュニッ ト 2に搬入し、 C uめっき膜 1 0 6を形成する。 その 時、 めっき前後膜厚測定器 1 2でシード層 1 0 7の膜厚を測定する。 C uめっき膜 1 0 6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 C uめっきを行って形成する。 C uめっき膜 1 0 6の形成後、 C uめっき膜成膜ュニッ 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、 C u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 C uめっき膜成膜ュニッ 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 1 2で C uめっき膜 1 0 6の膜厚 を測定する。 測定方法は前記シード層 1 0 7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 C uめっき膜成膜ュニッ 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 （C uめっき膜 1 0 6が形成された面が下にな る） 。 第 1ポリ ッシング装置 1 0、 第 2ポリ ッシング装置 1 1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 ド及ぴ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 ツシング装置 1 0で行い、 2 次研磨をポリ ッシング装置 1 1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 1 0のプッシャ 一 1 0— 5上に半導体基板 Wを載せる。 トップリング 1 0— 2はプッシ ヤー 1 0— 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 一ブル 1 0— 1の研磨面 1 0— 1 aに半導体基板 Wの C uめっき膜 1 0 6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 C u めっき膜 1 0 6が研磨される。 研磨テーブル 1 0— 1の研磨面 1 0— 1 aは I C 1 0 0 0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 1 0— 1 a と半導体基板 W の相対運動で C uめっき膜 1 0 6が研磨される。
上記 C uめっき膜 1 0 6の研磨を行うための砥粒、 若しくはスラリー ノズル 1 0— 6から噴出されるスラリーには、 シリカ、 アルミナ、 セリ ァ等が用いられ、 酸化剤としては、 過酸化水素等の主に酸性の材料で C uを酸化させる材料を用いる。 研磨テーブル 1 0— 1内には温度を所定 の値に保っため、 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 2 8が接続されている。 スラリーの温度も所定の値に保っため、 スラ リーノズル 1 0— 6には温度調整器 1 0— 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 1 0— 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 1 0— 1には、 熱伝導性のよいアルミナや S i C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 1 0— 1に設けた渦電流式 の膜厚測定器 1 0— 8若しくは光学式の膜厚測定器 1 0— 9を使用し、 C uめっき膜 1 0 6の膜厚測定、 若しくはパリア層 1 0 5の表面検知を 行って、 C uめっき膜 1 0 6の膜厚が 0又はバリア層 1 0 5の表面を検 知したら研磨の終点とする。
C uめっき膜 1 0 6の研磨終了後、 トップリ ング 1 0— 2で半導体基 板 Wをプッシヤー 1 0— 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洗浄ュニッ ト 9に入れる。 この時プッシヤー 1 0— 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洗浄ュ-ッ ト 9を示す概略図であり、 第 1洗浄ュニッ ト 9 では半導体基板 Wの表面及ぴ裏面を P V Aスポンジロール 9— 2 , 9 - 2でスクラブ洗浄する。 ノズル 9一 4から噴出する洗浄水としては、 純 水が主であるが、 界面活性剤ゃキレート剤若しくは両者を混合した後に p H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 9一 4には超音波振動素子 9一 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 9一 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口である。
第 1洗浄ュュッ 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 1 1のプッシヤー 1 1一 5上に 半導体基板 Wを載せる。 トップリング 1 1一 2でプッシヤー 1 1一 5上 の半導体基板 Wを吸着し、 該半導体基板 Wのバリァ層 1 0 5を形成した 面を研磨テーブル 1 1— 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 1 1— 1及ぴトップリング 1 1一 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 1 0 5が研磨される c 但し、 上記 1次研磨ャ残った C u膜や酸化膜も研磨されるケースもある c 研磨テーブル 1 1 - 1の研磨面 1 1— l aは、 I C 1 000のような 発泡ポリ ゥレタン、 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 1 1一 1 a 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 c 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 1 0— 9を用いてバリア層 1 0 5の膜厚を測定し、 膜厚が 0になったこと又は S i O 2 からなる絶縁膜 1 0 2の表面検知で行う。 また、 研磨テーブル 1 1 - 1の近傍に設けた膜厚測定器 1 1— 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 1 1 _ 2で半導体基板 Wをプッシヤー 1 1 - 5まで移動させる。 プッシヤー 1 1— 5上の半導体基板 Wは第 2. 口ポッ ト 8で取り上げる。 この時、 プッシヤー 1 1— 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洗浄ュニッ ト 7に搬入し、 洗 浄を行う。 第 2洗浄ュニッ ト 7の構成も図 9に示す第 1洗浄ュニッ 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 p H調整剤を加えた洗浄液 を用いて、 P V Aスポンジロール 9一 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 9一 5から D H F等の強い薬液を噴出し、 拡散している C u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 P V Aスポンジロール 9一 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口ポッ ト 3で取り上げ第 3洗浄ュニッ ト 4に入れる。 第 3洗浄ュニッ 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 p H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 1 1― 1の近傍に設けた膜厚測定器 1 1 一
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のアン口 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 1 3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にフィ一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、 C uめっき膜成膜ュニッ ト 2で C uめっき膜 1 0 6を形成した半導体基板 Wをポリ ッシング装置 1 0、 1 1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、 プッシヤー 1 0— 5又は 1 1— 5上に該半導体基板 Wを載せる。 トップリング 1 0— 2又は 1 1一 2は半導体基板 Wを吸着し、 研磨テ一ブル 1 0— 1又は 1 1一 1の研磨 面に半導体基板 Wの C uめっき膜 1 0 6形成面を当接押圧し、 1次研磨 を行う。 研磨テーブル 1 0— 1 , 1 1— 1の研磨面 1 0— 1 a， 1 1一 1 aは上記と同様、 I C 1 0 0 0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 C uを酸化させ る材料を用いる。 研磨テーブル 1 0— 1及び 1 1— 1やスラリ一又はド 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 つている。 特に研磨テーブル 1 0— 1及ぴ 1 1— 1は、 熱伝導性のよい アルミナや S i C等のセラミックが用いられる。
研磨テーブル 1 0— 1又は 1 1一 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 C uめっき膜 1 0 6を研磨する。 この時の 主目的は、 C uめっき膜 1 0 6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、 1 0 0 μ mラインの当初の段差 7 0 0 n mを 2 0 n m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、 C uめっき膜 1 0 6を 5 0 0 n m残す場合は図 8に示す渦電流 式測定機 1 0— 8が用いられ、 それ以下の場合ゃバリア層 1 0 5の表面 まで研磨する場合は、 光学式膜厚測定器 1 0— 9が用いられる。
C uめっき膜 1 0 6及ぴシード層 1 0 7の C u層の研磨が終了した後 にバリア層 1 0 5の研磨を行うが、 通常最初に用いたスラリ一ではバリ ァ層 1 0 5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ステツプが終了した時点で研磨テーブル 1 0— 1又は 1 1— 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 ツ 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一、 ドレッサーにより除去し、 次のステップに移る。 図 1 0は上記研磨テーブル 1 0— 1の研磨面 1 0 _ 1 a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 1 0— 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 1 0— 1 l a〜 1 0— 1 1 dが複数個 （図では 4個） 配置されている。 各混合噴 射ノズル 1 0— 1 1 a〜l 0— 1 I dには、 窒素ガス供給源 1 4からレ ギユレータ 1 6で圧力調整された窒素ガスがエアオペレータバルブ 1 8 を通して供給されると共に、 純水供給源 1 5からレギユレータ 1 7で圧 力を調整された純水がエアオペレータバルブ 1 9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 つて、 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 1 0— 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 1 0— 1 a と ドレッサー 1 0— 1 0の相対運動により、 研磨面 1 0— l aを再生 （ドレッシング） するとき、 混合噴射ノズル 1 0— 1 l a〜 1 1一 l i dから純水と窒素ガスの混合流体を研磨面 1 0— 1 a 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。 本実施例では純水ライン、 窒素ラインともにマ二 ュアル駆動のレギユ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 1 0— 1 aを洗浄した結果、 5〜 2 0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 1 1— 1の研磨面 1 1一 1 aを洗浄するために、 図 1 0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 1 0 5の研磨のスラリ一に用いられる砥粒は, 上記 C uめっき膜 1 0 6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 p H値も酸性側若しくはアル力リ側のどちらかによつ 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 とも同じシリ力の粒子を用いており、 薬液の p H値として両方ともアル 力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 1 0— 9を用い、 主に S i 0 2 酸化膜の膜厚ゃパリア層 1 0 5の残りを検 知し信号を送る。 また、 研磨テーブル 1 0— 1及び 1 1一 1の近傍に設 けた画像処理機能付きの膜厚測定器 1 0— 4又は 1 1一 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 テツ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 1 0— 2又は 1 1— 2によって 半導体基板 Wをプッシヤー 1 0— 5又は 1 1— 5まで移動させ、 プッシ ヤー 1 0— 5又は 1 1— 5上に載せる。 プッシヤー 1 0— 5又は 1 1— 5上の半導体基板 Wは第 2ロボッ ト 8で取り上げる。 この時プッシヤー 1 0— 5又は 1 1— 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洗浄ュニッ 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、 主にパーテイク ル除去のために、 純水、 界面活性剤、 キレート剤、 また p H調整剤を加 えた洗浄液を用いて、 P V Aスポンジロールによりスクラブ洗浄される c 半導体基板 Wの裏面には、 ノズル 3 - 5から D H F等の強い薬液を噴出 し、 拡散している C u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 P V A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洗浄ュニッ ト 4に入れる。 第 3洗浄ュニッ 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 p H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 1 0— 1又は 1 1一 1の近傍に設けた膜厚 測定器 1 0— 4又は 1 1一 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 1一 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 1 3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 にフィードパックを行ったり、 何らかの異常で規定値を超えて研磨され た場合は、 不良を增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 1 1 A乃至図 1 1 Cは第 1ロボッ ト 3 と該ロポッ ト 3のハンドに設 けた乾燥状態膜厚測定器 1 3の構成例を示す図である。 図 1 1 Aは第 1 ロボッ トの外観を示す図であり、 図 1 1 Bおよび図 1 1 Cはそれぞれ口 ボッ トハンドの平面図おょぴ断面図である。 図示するように第 1 ロポッ 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 できるようになつている。 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を凹部に落とし込む） 、 所定の場所に移送す ることができるようになつている。
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 1 3を構成するうず電流センサ 1 3 a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 1 2乃至図 1 6は C uめっき膜成膜ュニッ ト 2の構成例を示す図で ある。 図 1 2は C uめっき膜成膜ュュッ トの平面構成を示す図、 図 1 3 は図 1 2の A— A断面図、 図 1 4は基板保持部及び力ソード部の拡大断 面図、 図 1 5は電極アーム部の断面図、 図 1 6は、 図 1 5に示す電極ァ ーム部のハウジングを除いた状態の平面図である。 C uめっき膜成膜ュ ニッ ト 2には、 図 1 2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、 めつ 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 一 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 とめつき液トレー 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 1 3及び図 1 4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力ソード部 2 - 1 0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力ップ 2— 1 1が、 エアシリンダ 2— 1 2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— 1 2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— 1 4及びベルト 2— 1 5を介して任意の加速度及 ぴ速度で前記力ソード部 2— 1 0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、 C u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がめつき位置 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 - 1 0のシール部材 2— 1 6とカソード電極 2— 1 7が当接するように なっている。 一方、 カップ 2— 1 1は、 その上端が前記基板搬出入口の 下方に位置し、 図 1 4の仮想線で示すように、 上昇したときに力ソード 部 2— 1 0の上方に達するようになつている。
基板保持部 2— 9がめつき位置 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— 1 7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— 1 6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つき液が半導体基板 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— 1 7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 1 5及び図 1 6に示すよう に、 摇動アーム 2— 4の自由端にハウジング 2— 1 8と、 該ハウジング 2 - 1 8の周囲を囲む中空の支持枠 2— 1 9と、 ハウジング 2— 1 8 と 支持枠 2— 1 9で周縁部を挟持して固定したァノード 2— 2 0とを有し ている。 アノード 2— 2 0は、 ハウジング 2— 1 8の開口部を覆ってお り、 ハウジング 2— 1 8の内部には吸引室 2 - 2 1が形成されている。 そして該吸引室 2 - 2 1にはめつき液を導入排出するめつき液導入管 2 — 2 8及びめつき液排出管 （図示せず） が接続されている。 さらにァノ —ド 2— 2 0には、 その全面に亘つて上下に連通する多数の通孔 2— 2 0 bが設けられている。
この実施の形態にあっては、 アノード 2— 2 0の下面に該ァノード 2 - 2 0の全面を覆う保水性材料からなるめっき液含浸材 2— 2 2を取付 け、 このめつき液含浸材 2— 2 2にめつき液を含ませて、 アノード.2— 2 0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ァノード 2— 2 0との間にめ つき液を注入する際に、 空気を外部に抜きやすく している。 このめつき 液含浸材 2— 2 2は、 例えばポリエチレン、 ポリプロピレン、 ポリエス テル、 ポリ塩化ビュル、 テフロン、 ポリ ビニルアルコール、 ポリ ウレタ ン及ぴ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。 めつき液含浸材 2— 2 2のァノード 2— 2 0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— 2 5を、 この頭部をめつき液含浸材 2— 2 2の内部に上方に脱出不能に収納し軸 部をアノード 2— 2 0の内部を貫通させて配置し、 この固定ピン 2— 2 5を U字状の板ばね 2— 2 6を介して上方に付勢させることで、 ァノー ド 2— 2 0の下面にめっき液含浸材 2— 2 2を板ばね 2— 2 6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 つきの進行に伴って、 アノード 2— 2 0の肉厚が徐々に薄くなっても、 アノード 2— 2 0の下面にめっき液含浸材 2— 2 2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— 2 0の下面とめっき液含浸材 2— 2 2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 2 m m程度の円柱状の P V C (ポリ塩化ビュル） または P E T (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— 2 0とめっき液含浸材 2— 2 2は、 接触させて使用する こともできるが、 アノード 2— 2 0とめつき液含浸材 2 — 2 2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 2 0 m m以下の範囲から選ばれるが、 好ましく は 0 . l〜 1 0 m m、 より好ましくは 1〜 7 m mの範囲から選ばれる。 特に、 アノード 2— 2 0に溶解性アノードを用いた場合には、 下からァ ノード 2— 2 0が溶解していくので、 アノード 2— 2 0とめつき液含浸 材 2— 2 2の間隙は時間を経るにつれて大きくなり、 0〜 2 0 m m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がめつき位置 B (図 1 4参照） にある時に、 基板保持部 2— 9で保持された基板 Wとめつき 液含浸材 2— 2 2との隙間が、 0 . 1〜 1 0 m m程度、 好ましくは 0 . 3〜3 m m、 より好ましくは 0 . 5〜 1 m m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 一 2 2にめつき液を含ませながら、 基板 Wの上面 （被めつき面） とァノ —ド 2— 2 0との間にめつき液を満たして、 これによつて、 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にめつき処理前の半導体 基板 Wを第 1 ロボッ ト 3のハンド 3— 1 (図 1 1 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— 1 1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一ト · 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一ト液を半導体基板 Wの被めつ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の被めつき面のプレコ一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を力ソード部 2— 1 0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— 2 0と力ソード部 2 _ 1 0にめつき電圧を印加し、 めっき液を電極部 2— 5の内部に供給して、 アノード 2— 2 0を貫通しためっき液供給口よりめっき液含浸材 2— 2 2にめつき液を供給する。 この時、 めっき液含浸材 2— 2 2は半導体基 板 Wの被めつき面に接触せず、 0 . 1〜 1 0 m m程度、 好ましくは 0 . 3〜 3 m m、 より好ましくは 0 . 5〜 1 m m程度に接近した状態となつ ている。
めっき液の供給が続く と、 めっき液含浸材 2— 2 2から染み出した C uイオンを含んだめっき液が、 めっき液含浸材 2— 2 2と半導体基板 W の被めつき面との間の隙間に満たされ、 半導体基板 Wの被めつき面に C u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。 このめつ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をめつき位置 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及び力ソード部 2— 1 0を回転させて水洗を実施する。 この時、 力ソード部 2— 1 0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— 1 6、 カソード電極 2— 1 7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及ぴカソード部 2— 1 0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— 1 6及ぴカソ一ド電極 2— 1 7も乾燥される。 上記乾燥 が終了すると基板保持部 2— 9及び力ソード部 2— 1 0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 1 7及び図 1 8は、 アノード 2— 2 0とめっき液含浸材 2— 2 2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— 2 2は、 アルミナ， S i C， ムライ ト， ジルコニァ， チタユア， コーデ イエライ ト等の多孔質セラミックスまたはポリプロピレンゃポリェチレ 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 3 0〜 2 0 0 m、 気孔率 2 0〜 9 5 %、 厚み 5〜 2 O mm, 好ましくは 8〜 1 5 mm程度のものが使用される。
そして、 このめつき液含浸材 2— 2 2は、 その上部にフランジ部 2— 2 2 aが設けられ、 このフランジ部 2 - 2 2 aをハウジング 2— 1 8 と 支持枠 2— 1 9 (図 1 5参照） 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— 2 2の上面にァノード 2— 2 0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、 様々な形状のァ ノード 2— 2 0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— 2 2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つき液含浸材 2 - 2 2 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 - 2 2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 つ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 - 2 2の上にァノード 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— 2 0の下面のめっき液含浸材 2 - 2 2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— 2 0自体の自重でァノード 2— 20の下面と基 板 Wとの距離を一定に保ち、 かっ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とめつき液含浸材 2 - 2 2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 2 0 mm以下、 好ましくは 0. 1〜： L O mm、 より好ま しくは 1〜 7 m mの範囲から選ばれる。
図 1 9は、 図 1 7および図 1 8に示す装置の電気的等価回路図である c 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 l a (陰極電極） の間にめつき電源 2— 3 7から所定の電圧を印加して、 導電層 1 a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。
R 1 ：電源一陽極間の電源線抵抗および各種接触抵抗
R 2 ： 陽極における分極抵抗
R 3 ： めっき液抵抗
R 4 ：陰極 （めっき表面） における分極抵抗
R ： 高抵抗構造体の抵抗値
R 5 ：導電層の抵抗
R 6 ： 陰極電位導入接点一電源間の電源線抵抗および各種接触抵抗 このめつき液含浸材 2 - 2 2である高抵抗構造体の抵抗値 R pは、 例 えば 2 00 mmウェハの場合は 0. 0 1 Ω以上で、 好ましくは 0. 0 1 〜 2 Ωの範囲、 より好ましくは 0. 0 3〜 1 Ωの範囲、 更に好ましくは 0. 0 5〜0. 5 Ω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— 2 0と基板 Wからなる両極間に所定値の直流 （ I ) を流し てめつきを行い、 このときの直流電源の電圧 （V I ) 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 （V 2) を測定する。 これにより、 高抵抗構造体の抵抗値 R p = (V 2— V I ) Z 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 9 9. 9 9 %以上 であることが好ましい。 また、 アノード 2— 2 0と半導体基板 Wとの両 極板の距離は、 直径 200 mmの基板の場合には 5〜 2 5 mmであり、 直径 3 00 mmの基板の場合には 1 5〜 7 5 mmであることが好ましい c なお、 基板 W上の導電層 1 aの抵抗 R 5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 1 7およぴ図 1 8に示す例では、 アノード 2— 2 0の上面に、 内部 にめつき液導入路 2 - 2 8 a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— 2 8が設置されている。 アノード 2— 2 0には、 該めっき液導入管 2— 2 8に設けられためつき液導入孔 2— 2 8 bに対向する位置にめっき液注入孔 2— 20 aが設けられている。 ま た、 アノード 2— 2 0には、 多数の通孔 2— 2 0 bが設けられている。 アノード 2— 2 0のめつき液注入孔 2— 20 aにおおよそ対応する位 置で、 めっき液含浸材 2— 2 2の下面からめっき液が基板 Wの上面 （被 めっき面） に達し、 これによつて、 めっき液含浸材 2— 2 2と基板 の めっき面を架橋するめつき液柱 2— 3 0が形成される。 そして、 めっき 液の供給を継続することで、 このめつき液柱 2 - 3 0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— 2 8 と直交する方向に進行して基板 Wの被めつ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、 このめつき液 Qの流れに乗って気泡 Bが外方に押出され、 しかもこのめつき液 Qの れの前線 Q 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— 2 2と 基板 Wの被めつ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 2 1 Aに示すように、 めっき液導入管 2— 2 8として、 + 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— 2 8 bを有するものを、 ァノ —ド （図示せず） として、 このめつき液導入孔 2— 2 8 bに対応する位 置にめっき液注入孔 2— 2 0 aを有するものをそれぞれ使用しても良い c この場合、 前述と同様に、 アノードのめっき液注入孔 2— 2 0 aにおお よそ対応する位置で、 めっき液含浸材 2— 2 2と基板 Wのめつき面を架 橋するめつき液柱が形成され、 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— 2 8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 の 被めつき面の全面に拡がる。
また、 図 2 1 Bに示すように、 めっき液導入管 2— 2 8を円周状に配 置し、 所定の位置にめっき液導入孔 2— 2 8 bを設けた場合も同様のめ つき液 Qの流れが生じる。 めっき液導入管 2— 2 8のめつき液導入孔 2 — 2 8 b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 1 7乃至図 2 0に示す例によれば、 アノード 2— 2 0のめつき液注 入孔 2— 2 0 aにおおよそ対応する位置で、 めっき液含浸材 2— 2 2の 下面からめっき液が基板 Wの上面 （被めつき面） に達し、 めっき液含浸 材 2— 2 2と基板 Wの被めつき面を架橋するめつき液柱 2— 3 0が形成 される。 この時、 めっき液は、 めっき液含浸材 2— 2 2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、 これによつて、 めっき液 が基板 Wの到達した時のシード層 1 0 7 (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 1 0 7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— 2 0 b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 1 8に仮想線で示すように、 めっき液含浸材 2— 2 2の下面 からめつき液が基板 Wの上面 （被めつき面） に達するめっき液柱 2— 3 0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— 2 2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 のエツ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— 3 0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— 2 2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— 2 2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— 2 2の内部を流 れる際の抵抗が大きくなる。 これによつて、 所定量のめっき液が出ずに めっき液柱 2— 3 0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— 2 2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、 このめつ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— 2 2と基板 Wとの間へのめつ 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 1 0 7 (図 1 A参照） の接 触はシード層 1 0 7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パラツキが生じ、 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 - 2 2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 1 7に示すように、 めっき処理の最中に、 めっき液注入孔 2 一 2 0 aよりめっき液含浸材 2— 2 2にめつき液を供給してめっき液含 浸材 2— 2 2と基板 Wの被めっき面との間にめつき液を注入し、 同時に、 通孔 2— 2 0 bを経由して、 通孔 2— 2 0 bに接続されためつき液排出 管 （図示せず） からこの注入されためつ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、 本めつき装置では、 基板 Wの被めつき面とアノード 2— 2 0と の間隔が狭く、 使用するめつ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つき液中に均一に分布する必要がある。 この点、 この実施の形態によれば、 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。 本めつき装置にあっては、 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 （4 0〜4 0 0 秒） 、 わずかな時間 （例えば 1〜 6 0秒） 送電圧をかけた後、 再度、 順 電圧をかけると （ 5 0秒、 0 . 5 μ ) 、 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 1 9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— 2 8自体にこれと連通する管 2— 3 2を設け、 この管 2— 3 2を アノード 2— 2 0のめつき液導通孔 2— 2 8 b内に挿入してその先端を めっき液含浸材 2— 2 2表面に当接するようにしている。 即ちこの実施 形態においては、 めっき液をアノード 2— 2 0に全く触れることなくめ つき液含浸材 2— 2 2表面に供給できる。 このめつき液導入管 2— 2 8 と管 2— 3 2とはめつ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— 3 1は基板 Wを保持す る保持部材である。
そしてめつき液導入管 2— 2 8から管 2— 3 2を通して直接めつき液 含浸材 2— 2 2の表面に供給されためつき液は、 めっき液含浸材 2— 2 2内をわずかに拡散しながら基板 W表面に達し、 基板 Wとめつき液含浸 材 2— 2 2の表面間に円形のめっき液柱 2— 3 0を複数形成し、 複数の めっき液柱 2 - 3 0が基板 W上で互いに結合し基板 W上をめつき液で満 たしていく。
このめつき工程を繰り返しても、 経時的に管 2 - 3 2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— 3 0が経時的に崩れる ことはなく、 従ってめつき液柱 2— 3 0の結合の乱れによる空気の卷き 込みは生じず、 気泡がめっき液含浸材 2 - 2 2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 2 3は、 電解めつき装置の他の例の概略構成図である。 この電解め つき装置において前記図 2 2に示す例と相違する点は、 めっき液導入管 2 - 2 8にこれと一体に管 2— 3 2を形成する代わりに、 アノード 2— 2 0のめつき液導通孔 2— 2 8 b内に別途作製した管 2— 3 3を挿入し た点である。 この場合も管 2 - 3 3をめつ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） をめつき液含浸材 2— 2 2 の上面に当接するようにする。
このように構成しても図 2 2に示す例と同様に、 めっき液はアノード 2— 2 0に直接触れることはなく、 たとえめつき工程を繰り返して行な つても、 経時的に管 2— 3 3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— 2 2から供給されるめつき液柱 2— 3 0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 o
図 2 4は、 電解めつき装置の他の例の概略構成図である。 この電解め つき装置において前記図 2 2に示す実施形態と相違する点は、 めっき液 導入管 2— 2 8にこれと一体に管 2— 3 2を設ける代わりに、 アノード 2— 2 0のめつき液導通孔 2— 2 8 b とめっき液含浸材 2— 2 2に設け た電解液通路部 2— 3 4内に別途作製した管 2— 3 3を挿入した点であ る。 この場合も管 2 - 3 3をめつ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、 たとえめつき工程を繰り返して行っても、 経 時的に管 2— 3 3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— 3 0が経時的に崩れることはなく、 従って、 めっき液柱 2— 3 0 の結合の乱れによる空気の卷き込みは生じず、 気泡がめっき液含浸材 2 - 2 2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— 3 3がめつき液含浸材 2— 2 2内に突入しているので、 め つき液含浸材 2— 2 2をめつき液が通過する際の抵抗が減り、 たとえめ つき液含浸材 2— 2 2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— 2 2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— 3 0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— 2 2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 2 5は、 図 2 2に示す例の変形例である。
図 2 2に示すめっき装置にあっては、 めっき液含浸材 2— 2 2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つき膜厚の均一化を図ったり、 被処理基板上 のめつ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— 2 2の厚みの調整、 めっき液含浸材 2— 2 2の平面上での形状の調整等により行われる。 また前記めつき液含浸材 2— 2 2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— 2 2の遮蔽面積を調整すること により行われる。
そこで、 図 2 5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— 2 2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 一 3 5を卷きつけている。 この絶縁性部材 2— 3 5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。
そしてめつき液導入管 2— 2 8からアノード 2— 2 0のめつき液導通 孔 2— 2 8 bを通して多孔質セラミックス板 （めっき液含浸材） 2— 2 2に加圧供給されためつき液は、 多孔質の多孔質セラミ ックス板 2— 2 2 ·内に浸透してその内部をめつ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— 2 2の間の空間をめつき液で満 たす。 なおめつき液の導入はリ ップシール 2— 1 6 と多孔質セラミック ス板 2 - 2 2の端面との隙間から行ってもよい。 この場合はめつき液導 入管 2— 2 8ゃァノード 2— 2 0のめつき液導通孔 2— 2 8 bは不要で める。
そしてアノード 2— 2 0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つき （例えば銅めつき） が行 われていく。 本実施形態によれば、 アノード 2— 2 0と基板 Wの間に多 孔質セラミ ックス板 2 - 2 2を介在しているので、 前述のように基板 W 表面の接点 2— 1 7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 ば銅めつき） が行われていく。
しかしながら接点 2— 1 7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— 2 2の外周側 面に絶縁性部材 2— 3 5を巻き付けることで、 図 2 5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実施形態〕
図 2 6は図 2 5に示すものと同様の構造の電解めつき装置の多孔質セ ラミックス板 2— 2 2の外周部近傍部分を示す要部概略図である。 但し この電解めつき装置には図 2 2に示す絶縁性部材 2— 3 5は記載されて いない。 この電解めつき装置においては保持部材 2— 1 8と多孔質セラ ミックス板 2— 2 2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ァノード 2— 2 0からめつき液が流れ出し、 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— 2 2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 しょ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 2 7 A及び図 2 7 Bに示すように前記多 孔質セラミ ックス板 2— 2 2と保持部材 2— 1 8の間にシール部材 2— 3 6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— 3 6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 2 5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— 3 6は、 図 2 7 Bにその断面 を示すように、 保持部材 2 - 1 8 と多孔質セラミックス板 2 - 2 2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— 3 6 a と、 図 2 5 に示すバンド状の絶縁性部材 2— 3 5と同様の機能を発揮する絶縁性部 材 2— 3 6 b 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— 3 6は、 図 2 5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— 1 8の間からのめっき液の漏れを防止するシール部材 2 - 3 6を他の各種 実施形態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 2 8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 2 8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 2 9およぴ図 3 0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 1 0と第 2ポリ ッシング装置 1 1 に接近してプッシヤーインデクサ一 2 5を配置し、 第 3洗浄ュニッ ト 4 と C uめっき膜成膜ュニッ ト 2の近傍にそれぞれ基板載置台 2 1、 2 2 を配置し、 第 1洗浄ュュッ ト 9と第 3洗浄ュニッ ト 4の近傍にロボッ ト 2 3 (以下、 「第 2ロボッ ト 2 3」 と記す） を配置し、 第 2洗浄ュニッ ト 7と C uめっき膜成膜ユニッ ト 2の近傍にロボッ ト 2 4 (以下、 「第 3ロボッ ト 2 4」 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 1 3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、 ロードアン口 —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 1 3でバリア層 1 0 5及びシード 層 1 0 7の膜厚を測定した後、 該半導体基板 Wを基板载置台 2 1に載せ る。 なお、 乾燥状態膜厚測定器 1 3が図 1 1 Bおよび図 1 1 Cに示すよ うに、 第 1口ポッ 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 2 1に載せる。 第 2ロボッ ト 2 3で基板载置台 2 1上の半導体基板 Wを C uめっき膜成膜ュニッ ト 2に移送し、 C uめ つき膜 1 0 6を成膜する。 C uめっき膜 1 0 6の成膜後、 めっき前後膜 厚測定器 1 2で C uめっき膜 1 0 6の膜厚を測定する。 その後、 第 2口 ボッ ト 2 3は半導体基板 Wをプッシヤーインデクサ一 2 5に移送し搭载 する。
〔シリーズモード〕 シリーズモードでは、 トツプリ ングへッ ド 1 0— 2がプッシヤーイン デクサ一 2 5上の半導体基板 Wを吸着し、 研磨テーブル 1 0— 1に移送 し、 研磨テーブル 1 0— 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はトツプリングへッ ド 1 0— 2でプッシヤーィンデクサ一 2 5に移送され搭載される。 第 2ロボッ ト 2 3で半導体基板 Wを取り出し、 第 1洗浄ュニッ ト 9に搬入し洗浄し、 続いてプッシヤーインデクサ一 2 5に移送し搭載する。
トツプリ ングへッ ド 1 1— 2がプッシヤーィンデクサ一 2 5上の半導 体基板 Wを吸着し、 研磨テーブル 1 1一 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 1 1— 2で プッシヤーインデクサ一 2 5に移送され搭載される。 第 3ロボッ ト 2 4 は半導体基板 Wを取り上げ、 膜厚測定器 2 6で膜厚を測定した後、 第 2 洗浄ュニッ ト 7に搬入し洗浄する。 続いて第 3洗浄ュニッ 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 2 4で半導体基板 Wを取り上げ、 基板載置台 2 2上に載せる。
〔パラレノレモー ド〕
パラレルモードでは、 トツプリングへッ ド 1 0— 2又は 1 1一 2がプ ッシヤーィンデクサ一 2 5上の半導体基板 Wを吸着し、 研磨テーブル 1 0— 1又は 1 1一 1に移送し、 研磨テーブル 1 0— 1又は 1 1一 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 2 4で半導体基板 Wを取り上げ、 基板載置台 2 2上 に載せる。
第 1口ポッ ト 3は基板載置台 2 2上の半導体基板 Wを乾燥状態膜厚測 定器 1 3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 1一 1に戻す。
図 2 9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 1 0 7が形成されていない半 導体基板 Wにシード層 1 0 7及ぴ C uめっき膜 1 0 6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洗浄ュニッ ト 4に替えてシ 一ド層成膜ュュッ ト 2 7を設けた点である。
シード層 1 0 7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のロードポートに载置する。 第 1ロボッ ト 3でシ ード層 1 0 7の形成前の半導体基板 Wをカセッ ト 1一 1から取り出し、 シード層成膜ユニッ ト 2 7でシード層 （C uシード層） 1 0 7の成膜を 行う。 シード層 1 0 7は無電解めつきで行い、 成膜後熱を加えてシード 層 1 0 7の密着性をよくする。 シード層 1 0 7の膜厚をめつき前後膜厚 測定器 1 2で測定する。
第 1 ロボッ ト 3で半導体基板を取り出し、 C uめっき膜成膜ュニッ ト 2で C uめっき膜 1 0 6の成膜を行う。 C uめっき膜 1 0 6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 C uめっきを行う c 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 1 2で C uめっき膜 1 0 6の膜厚を測定する。 上記測定方法はシード 層 1 0 7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 C uめっき膜成膜ュニッ 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 ヤー 1 0— 5又は 1 1 — 5に載せる。 続いて、 トップリング 1 0— 2又 は 1 1一 2で半導体基板 Wを吸着し、 研磨テーブル 1 0— 1又 1 1— 1 上に移送し、 研磨テーブル 1 0— 1又は 1 1— 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 1 0— 2又は 1 1一 2は半導体基板 Wをプ ッシヤー 1 0— 5又は 1 1一 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洗浄ュニッ ト 9に搬入する。 この時プッシヤー 1 0— 5 又は 1 1— 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洗浄ュニッ 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 p H調整剤を加えたものが用 いられ P V A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、 D H F等の強い薬液を噴射し、 拡散している C uをエッチング したり、 又は C u拡散の問題がなければ、 表面と同じ薬液を用い P V A 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洗浄ュュッ ト 7に搬入する。 第 2洗浄ュニッ 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 p H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 c 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 1 0— 1、 1 1— 1の近傍に配置した膜厚測定器 1 0— 4、 1 1 - 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 1 3で膜厚を測定する。 この場合、 図 1 1 Bおよび 図 1 1 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 1 3が付いている場合は、 口ボッ 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 3 0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 2 9に示す基板処理装置と同様、 シード層 1 0 7が形成されていない半導体基板 Wにシード層 1 0 7及ぴ C uめっき膜 1 0 6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。
本基板処理装置装置は第 1ポリ ッシング装置 1 0と第 2ポリ ツシング 装置 1 1に接近してプッシャ1 f ンデクサ一 2 5を配置し、 第 2洗浄ュ ニッ ト 7とシード層成膜ュニッ ト 2 7の近傍にそれぞれ基板載置台 2 1 、 2 2を配置し、 シード層成膜ュニッ ト 2 7と C uめっき膜成膜ュニッ ト 2に接近して口ポッ ト 2 3 (以下、 「第 2口ポッ ト 2 3」 と記す） を配 置し、 第 1洗浄ュ-ッ ト 9 と第 2洗浄ュニッ ト 7の近傍にロポッ ト 2 4 (以下、 「第 3ロボッ ト 2 4」 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 1 3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のロードポートに载置されて いるカセッ ト 1— 1から、 バリァ層 1 0 5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 2 1に載せる。 次に第 2ロボッ ト 2 3は半導 体基板 Wをシ一ド層成膜ュニッ ト 2 7に搬送し、 シード層 1 0 7を成膜 する。 このシード層 1 0 7の成膜は無電解めつきで行う。 第 2ロボッ ト 2 3はシード層 1 0 7の形成された半導体基板をめつき前後膜厚測定器 1 2でシード層 1 0 7の膜厚を測定する。 膜厚測定後、 C uめっき膜成 膜ユニッ ト 2に搬入し、 C uめっき膜 1 0 6を形成する。
C uめっき膜 1 0 6を形成後、 その膜厚を測定し、 プッシヤーィンデ クサ一 2 5に移送する。 トップリング 1 0— 2又は 1 1— 2はプッシャ ーィンデクサ一 2 5上の半導体基板 Wを吸着し、 研磨テーブル 1 0— 1 又は 1 1— 1に移送し研磨する。 研磨後、 トップリング 1 0— 2又は 1 1 - 2は半導体基板 Wを膜厚測定器 1 0— 4又は 1 1— 4に移送し、 膜 厚を測定し、 プッシヤーインデクサ一 2 5に移送して載せる。
次に、 第 3ロボッ ト 2 4はプッシヤーインデクサ一 2 5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 2 4は 第 1洗浄ュニッ 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 2 2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 1 3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 2 9に示す構成の基板処理装置でシード層 1 0 7及ぴ C uめっき膜 1 0 6を成膜する例を示したが、 図 2 9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 1 0 3又は溝 1 0 4 が形成された半導体基板 W上にバリァ層 1 0 5、 シード層 1 0 7及び C uめっき膜 1 0 6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 1 0 5の形成前の半導体基板 Wを収容したカセッ ト 1一 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で力 セッ ト 1一 1から半導体基板 Wを取り出し、 シード層成膜ュニッ ト 2 7 に搬入し、 バリア層 1 0 5とシード層 1 0 7の成膜を行う。 ノ《リア層 1 0 5とシード層 1 0 7の成膜は無電解めつき法で行い、 めっき後加熱し、 バリァ層 1 0 5及ぴシード層 1 0 7の密着性をよくする。 その後 C uめ つき膜成膜ユニッ ト 2で C uめっき膜 1 0 6を成膜する。 その時、 めつ き前後膜厚測定器 1 2でバリア層 1 0 5、 シード層 1 0 7の膜厚を測定 する。 C uめっき膜 1 0 6の形成後の処理は、 上記の図 2 9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 c 図 3 0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 1 0 3又は溝 1 0 4が形成された半導体基板 W上にバ リア層 1 0 5、 シード層 1 0 7及ぴ C uめっき膜 1 0 6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 1 0 5形成前の半導体基板 Wを収容したカセッ ト 1一 1を口 一ドアンロード部 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力、ら, 半導体基板 Wを取り出して基板載置台 2 1に載せる。 次に第 2口ボッ ト 2 3は半導体基板 Wをシード層成膜ュニット 2 7に搬送し、 パリア層 1 0 5とシード層 1 0 7を成膜する。 このバリア層 1 0 5 とシード層 1 0 7の成膜は無電解めつきで行う。 第 2口ポッ ト 2 3はパリア層とシード 層 1 0 7の形成された半導体基板 Wをめつき前後膜厚測定器 1 2でバリ ァ層 1 0 5とシード層 1 0 7の膜厚を測定する。 膜厚測定後、 C uめつ き膜成膜ユニッ ト 2に搬入し、 C uめっき膜 1 0 6を形成する。 C uめ つき膜 1 0 6の形成後の処理は、 上記の図 2 9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、 C uめっき膜 1 0 6を形成して回路配線 を形成する例を示したが， C uめっきに限定されるものではなく、 C u 合金又はその他の金属でもよい。 図 3 1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、 パリア層成膜ユニッ ト 1 1 1 、 シード層成膜ュニッ ト 1 1 2、 めっき膜成膜ュニッ ト 1 1 3、 ァ ニールュニッ ト 1 1 4、 第 1洗浄ュニッ ト 1 1 5、 ベベル ·裏面洗浄ュ ニッ ト 1 1 6、 蓋めつきユニッ ト 1 1 7、 第 2洗浄ュニッ ト 1 1 8、 第 1ァライナ兼膜厚測定器 1 4 1、 第 2ァライナ兼膜厚測定器 1 4 2、 第 1基板反転機 1 4 3、 第 2基板反転機 1 4 4、 基板仮置き台 1 4 5、 第 3膜厚測定器 1 4 6、 ロードアンロードュニッ ト 1 2 0、 第 1ポリ ッシ ング装置 1 2 1、 第 2ポリ ッシング装置 1 2 2、 第 1 ロボッ ト 1 3 1、 第 2ロボッ ト 1 3 2、 第 3ロボッ ト 1 3 3、 第 4ロボッ ト 1 3 4を配置 した構成である。 なお、 膜厚測定器 1 4 1， 1 4 2 , 1 4 6はユニッ ト になっており、 他のユニッ ト （めっき、 洗浄、 ァニール等のュニッ 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、 パリァ層成膜ュニッ ト 1 1 1は無電解 R uめつ き装置、 シード層成膜ュニッ ト 1 1 2は無電解 C uめっき装置、 めっき 膜成膜ュニッ ト 1 1 3は電解めつき装置を用いることができる。
図 3 2は、 本基板処理装置内での各工程の流れを示すフローチヤ一ト 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 1 3 1によりロードアンロードュニ ッ ト 1 2 0に載置されたカセッ ト 1 2 0 aから取り出された半導体基板 は、 第 1ァライナ兼膜厚測定器 1 4 1内に被めつ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 厚計測用のノツチァラィメントを行った後、 C u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 1 3 1により、 バリア層成膜ュニ ッ ト 1 1 1へ搬送される。 このパリア層成膜ュニッ ト 1 1 1は、 無電解 R uめっきにより半導体基板上にバリァ層を形成する装置で、 半導体装 置の層間絶縁膜 （例えば、 S i 0 2 ) への C u拡散防止膜として R u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 1 3 1により第 1ァライナ兼膜厚測定器 1 4 1に搬送され、 半導体 基板の膜厚、 即ちパ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 1 3 2でシード層成膜ュ ニッ ト 1 1 2へ搬入され、 前記パリァ層上に無電解 C u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 1 3 2により含浸めつきュニッ トであるめつき膜成膜ュニ ッ ト 1 1 3に搬送される前に、 ノツチ位置を定めるために第 2ァライナ 兼膜厚測定器 1 4 2に搬送され、 C uめっき用のノッチのァライメント を行う。 ここで、 必要に応じて C u膜形成前の半導体基板の膜厚を再計 測してもよい。
ノッチァライメントが完了した半導体基板は、 第 3ロボッ ト 1 3 3に よりめっき膜成膜ュニッ ト 1 1 3へ搬送され、 C u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 1 3 3 により半導体基板端部の不要な C u膜 （シード層） を除去するためにべ ベル ·裏面洗浄ュュッ ト 1 1 6へ搬送される。 ベベル ·裏面洗浄ュニッ ト 1 1 6では、 予め設定された時間でベベルのェツチングを行うととも に、 半導体基板裏面に付着した C uをフッ酸等の薬液により洗浄する。 この時、 ベベル .裏面洗浄ュニッ ト 1 1 6へ搬送する前に第 2ァライナ 兼膜厚測定器 1 4 2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 C u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、 ベベルエツ 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。 この領域にはべベル部分が含まれる。
ベベル ·裏面洗浄ュニッ ト 1 1 6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 1 3 3で基板反転機 1 4 3に搬送され、 該基板反転機 1 4 3にて反転され、 被めつき面を下方に向けた後、 第 4 口ポッ ト 1 3 4により配線部を安定化させるためにァニールュニッ ト 1 1 4へ投入される。 ァニール処理前及び Z又は処理後、 第 2ァライナ兼 膜厚測定器 1 4 2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 1 3 4により、 第 1ポリ ツ シング装置 1 2 1に搬入され、 半導体基板の C u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、 デイツシングを防ぎ、 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 1 3 4により第 1洗浄ュニ ッ ト 1 1 5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 1 3 4により第 2ポリ ッシング装置 1 2 2に搬入され、 半導体基板上のバリア層が研磨される c この際、 砥粒等は所望のものが用いられるが、 デイツシングを防ぎ、 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 ツ シング終了後、 半導体基板は第 4口ポッ ト 1 3 4により、 再度第 1洗浄 ユニッ ト 1 1 5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 1 3 4により第 2基板反転機 1 4 4に搬送され反転 されて、 被めつ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 1 4 5に置かれる。 半導体基板は、 第 2ロボッ ト 1 3 2により基板仮置き台 1 4 5から蓋 めっきユニッ ト 1 1 7に搬送され、 C uの大気による酸化防止を目的に C u面上にニッケル · ポロンめっきを行う。 蓋めつきが施された半導体 基板は、 第 2ロボッ ト 1 3 2により蓋めつきユニッ ト 1 1 7から第 3膜 厚測定器 1 4 6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 1 3 1により第 2洗浄ュニッ ト 1 1 8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 1 20に載置されたカセッ ト 1 2 0 a内に戻される c ァライナ兼膜厚測定器 1 4 1及ぴァライナ兼膜厚測定器 1 42は、 基 板ノツチ部分の位置決め及び膜厚の測定を行う。 このァライナ兼膜厚測 定器 1 4 2の概略図を図 3 3および図 34に示す。 このァライナ兼膜厚 測定器 1 4 2における半導体基板の動きを示すフローチヤ一トを図 3 5 に示す。
ァライナ兼膜厚測定器 1 42では、 半導体基板 Wを回転させながら、 フォ トマイク口センサ 1 4 2— 1によりノツチ Waを検出し、 任意の位 置へノッチ W aの位置決めを行う。 例えば、 ノッチ W a位置を検出する ことで膜厚計測ボ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 1 4 2— 4、 リフ ト 1 4 2 - 2及ぴノツチ検出用のフォ トマイクロセンサ 1 4 2— 1、 膜厚計測用 の渦電流センサ 1 4 2— 3等を具備する。 図 3 3乃至図 3 5において、 第 2ロボッ ト 1 3 2のハンド 1 3 2— 1により半導体基板 Wを搬入する (ステップ S 1) 。 ァライナ兼膜厚測定器 1 42はリフ ト 1 42— 2を 上昇させ半導体基板をリフ ト 1 4 2 _ 2に移載する （ステップ S 2) 。 第 2ロボッ ト 1 3 2のハンド 1 3 2— 1を退避させ （ステップ S 3) 、 リフ トを下降させる (ステップ S 4 ) 。 これにより半導体基板 Wを真空 チャック 1 4 2— 4上に搭載する （ステップ S 5) 。
その後、 真空チャック 1 4 2— 4は、 回転しながら、 フォ トマイクロ センサ 1 4 2— 1によりノツチ 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 S 6 ) 。 また、 必要に 応じて渦電流センサ 1 4 2— 3で半導体基板 Wの任意ボイントの膜厚を 計測する （ステップ S 7) 。 その後、 めっき処理装置投入時に、 めっき 膜成膜ュニッ ト 1 1 3内での半導体基板 Wのノツチ 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 S 8) 。 その後、 真空チャックを OF Fとし （ステップ S 9) 、 リフ ト 1 4 2— 2を上昇 させることにより半導体基板 Wを移载させ （ステップ S 1 0) 、 第 3口 ポッ ト 1 3 3のハンド 1 3 3— 1を挿入し （ステップ S 1 1) 、 リ フ ト 1 4 2— 2を下降させ （ステップ S 1 2) 、 該半導体基板 Wをハンド 1
3 3 - 1に移載し、 半導体基板 Wを取り出す （ステップ S 1 3) 。
なお、 図 3 3およぴ図 34において、 符号 1 4 2 - 6は真空ポンプで あり、 真空ポンプ 1 4 2— 6はロータリージョイント 1 4 2— 5を介し て真空チヤック 1 4 2 _ 4の吸着穴に接続されている。 符号 1 4 2— 7 は真空チヤック 1 4 2— 4を回転するモータ、 符号 1 4 2— 9は渦電流 センサ 1 4 2— 3が取付けられたアーム 1 4 2— 8を回動させるモータ. 符号 1 4 2— 1 0はリフタ 1 4 2— 2を上下動させるァクチユエータで ある。 また、 符号 1 4 2— 1 1は半導体基板 Wの仮置台である。 また、 ァライナ兼膜厚測定器 1 4 1の構成及び動作はァライナ兼膜厚測定器 1
4 2と同じなのでその説明は省略する。
無電解 R uめっき装置であるバリァ層成膜ュニッ ト 1 1 1へ受け渡さ れた半導体基板 Wは、 まず、 触媒として P dが付与される。 P dは半導 体基板 Wに 3 0 m 1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 3 6 %液を 1 00 m 1 ZL程度の濃度で、 液 量 3 O m l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 R uめっきを行う。 ルテニウムめっき液は、 R u C l 3 · X H20が用いられる。 基板面温度約 8 5 °Cで、 約 1 0分程度処理さ れる。 その時の成膜レートは約 2 nmZ分となる。 こう して、 パリア層 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、 S i O 2 上に約 20 nmの R uが無電解めつきで得られる。
なお、 パリア層 1 0 5の形成は、 無電解めつきのみではなく、 CVD, スパッタ又は電解めつきを用いても形成することができる。 また、 バリ ァ層は R uに限られず、 T i N等の層間絶縁膜への C u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。
シード層成膜ュニッ ト 1 1 2である無電解 C uめっきは、 上記無電解 R uめっきュニッ トと同様の装置を用いることができる。 図 3 6は無電 解 C uめっきユニッ トの構成例を示す図である。 図 3 6に示す無電解め つき装置の構造は本発明の第 2の態様の説明において詳述する。
シード層成膜ュニッ ト 1 1 2において、 裏面ヒータ 3 1 5によって半 導体基板 W自体を直接加熱し、 例えば 70でに維持する。 シャワーへッ ド 34 1から例えば 5 0°Cに加熱されためつき液を噴出して半導体基板 Wの表面の略全体にめつき液を注ぐ。 供給するめつき液の量は半導体基 板 Wの表面に 1 mm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つ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つ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 3 6 5の先端を 半導体基板 Wの表面周縁部の堰部材 3 3 1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 1 0 0 r p m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 3 3 1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 3 1 1を下降させて半導体基板 Wを堰部材 3 3 1から 離し、 半導体基板 Wの回転を開始し、 洗浄液供給手段 3 5 1 のノズル 3 5 3から洗浄液 （超純水） を半導体基板 Wの被めつき面に噴射して被め つ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つき反応を 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 3 1 1から取出す。
上記無電解めつき液としては、 C u S O 4 ' 5 H20に錯化剤として E D T A · 4 N a、 還元剤として H C HOを含み、 p H調整用のアル力リ として N a OHを p Hが 1 2. 5になるように含み、 さらに α， ' ― ジピリジルを含んでいる。 めっき温度は 4 0〜8 0 °C程度である。 なお, シード層の形成は、 無電解めつきのみではなく、 C VD、 スパッタ又は 電解めつきにより形成することも可能である。
ベべノレ .裏面洗净ユニッ ト 1 1 6は、 エッジ （ベベル） C uエツチン 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 3 7に、 ベベル '裏面洗浄ュニ ッ ト 1 1 6の概略図を示す。 図 3 7に示すように、 ベベル ·裏面洗浄ュ ニッ ト 1 1 6は、 有底円筒状の防水カバー 2 2 0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 2 2 1により水平に保持して高速回転させる基板保持部 2 2 2 と、 この基板保持部 2 2 2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 2 2 4と、 基板 Wの周縁部の上方に配置さ れたエツジノズル 2 2 6とを備えている。 センタノズル 2 2 4及ぴェッ ジノズル 2 2 6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 2 2 8が上向きで配置さ れている。 前記ェッジノズル 2 2 6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 2 2 6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、 2 m mから 5 m mの範囲でェ ッジカツ 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、 その設定された力ッ ト幅 C内の銅膜を除去 することができる。
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、 基板を スピンチャック 2 2 1を介して基板保持部 2 2 2で水平に保持した状態 で、 半導体基板 Wを基板保持部 2 2 2と一体に水平回転させる。 この状 態で、 センタノズル 2 2 4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、 クェン酸、 蓚酸等を用いる。 一方、 エッジノズル 2 2 6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 ゥ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 2 2 4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つ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 H Fを流すことで、 めつ 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、 またエツチン 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 C M Pのときに酸化銅の部分のみ先に研磨されてしまうため、 C M P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 2 2 4からの酸溶液の供給を停止した後、 エッジ ノズル 2 2 6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、 S iのような活性面が露出する基板の場合には、 H 20 2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 C M Pでスクラツチ 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、 H 2 O 2で銅を酸化し、 その酸化した銅を H F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、 パックノズル 2 2 8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ェッチング剤でェツチングして除去 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、 ェ ツ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 うにレて半導体基板表面の周縁部のエッジ力ッ 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 8 0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 （2 m m〜 5 m m ) 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 は力ッ ト幅に依存しない。
このべベル ·裏面洗浄ュニッ ト 1 1 6の半導体基板の保持に図 5に示 す回転保持装置が用いられる。
めっき後の C M P工程前に、 ァニール処理を行うことが、 この後の C M P処理や配線の電気特性に対して良い効果を示す。 ァニール無しで C M P処理後に幅の広い配線 （数/ i m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, ァニールを行うことでこの電気抵抗の増加は改善された。 ァニール無し 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、 ァニール処理に伴う ダレン成長の過程で、 めっき膜中の S E M (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 イク口ボイ ド様の凹みが生じたという推測ができる。 ァニールュニッ ト 1 1 4のァ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 3 0 0〜4 0 0 °C程度で 1〜 5分間で上記の効果が得られ た。 図 7 7及ぴ図 7 8は、 ァユールュニッ ト 1 1 4を示すもので、 このァ ニールュニッ ト 1 1 4は、 半導体基板 Wを出し入れするゲート 1 00 0 を有するチャンバ 1 0 0 2の内部に位置して、 半導体基板 Wを、 例えば 400°Cに加熱するホッ トプレート 1 004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 1 0 0 6が上下に配置されてい る。 また、 クールプレート 1 00 6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 1 00 8が昇降自在 に配置されている。 更に、 ァニール時に半導体基板 Wとホッ トプレート 1 0 0 8との間に酸化防止用のガスを導入するガス導入管 1 0 1 0と、 該ガス導入管 1 0 1 0から導入され、 半導体基板 Wとホッ トプレート 1 00 8 との間を流れたガスを排気するガス排気管 1 0 1 2がホッ トプレ ート 1 0 04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 1 0 1 0は、 内部にフィルタ 1 0 1 4 aを有する N2 ガス 導入路 1 0 1 6内を流れる N 2 ガスと、 内部にフィルタ 1 0 1 4 bを有 する H2 ガス導入路 1 0 1 8内を流れる H2 ガスとを混合器 1 0 20で 混合し、 この混合器 1 0 20で混合したガスが流れる混合ガス導入路 1 0 2 2に接続されている。
これにより、 ゲート 1 000を通じてチャンパ 1 0 0 2の内部に搬入 した半導体基板 Wを昇降ピン 1 0 0 8で保持し、 昇降ピン 1 0 0 8を該 昇降ピン 1 0 0 8で保持した半導体基板 Wとホッ トプレート 1 0 04と の距離が、 例えば 0. 1〜 1. 0 mm程度となるまで上昇させる。 この 状態で、 ホッ トプレート 1 004を介して半導体基板 Wを、 例えば 4 0 0°Cとなるように加熱し、 同時にガス導入管 1 0 1 0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 1 0 04との間を流して ガス排気管 1 0 1 2から排気する。 これによつて、 酸化を防止しつつ半 導体基板 Wをァニールし、 このァニールを、 例えば数十秒〜 6 0秒程度 継続してァニールを終了する。 基板の加熱温度は 1 0 0〜 6 0 0 °Cが選 択される。
ァニール終了後、 昇降ピン 1 0 0 8を該昇降ピン 1 0 0 8で保持した 半導体基板 Wとクールプレート 1 0 0 6との距離が、 例えば 0〜0 . 5 m m程度となるまで下降させる。 この状態で、 クールプレート 1 0 0 6 内に冷却水を導入することで、 半導体基板 Wの温度が 1 0 0 °C以下とな るまで、 例えば 1 0〜 6 0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、 N 2 ガスと数0 /0の H 2 ガスを混合した混合ガスを流すようにしているが、 N 2 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。 各成膜ュニッ 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ュ-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 トハンドであつ 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、 薬液を別ュニッ トへ持ち込まない ことを特徴としている。 例えば、 パリア層の成膜工程である無電解めつ きュュッ トカゝら、 配線埋め込みのためのめっき工程を実施する電解めつ きュニッ トへ基板を移す際は、 無電解めつきュニッ 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つき液を酸性のめっき液 を扱う電解めつきュニッ 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 C M P工程へ移る際は、 C M Pへ酸性のめっき 液を持ち込まないように電解めつきュニッ ト内で、 めっき処理のほカ 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つき膜成膜ュニ ッ ト 1 1 3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 ることが特徴である。 このことにより、 めっき膜成膜ュニッ ト 1 1 3内 (単一のユニッ ト内） で、 電解めつ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、 めっき膜成膜ュニッ ト 1 1 3內 （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。
フレキシブルなュュッ トの搭載、 プロセスの構築が短期間で可能であ る。 .図 3 8 A乃至図 3 8 D、 図 3 9 Aおよぴ図 3 9 B、 図 4 0 Aおよび 図 4 0 Bは基板処理装置における各搭載ュニッ 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 3 8 Aおよび図 3 8 Bは本基板処理装 置を構成する各ュニッ トを搭載する台板の平面図、 図 3 8 Cは正面図、 図 3 8 0は図 3 8 Bの A— A断面図である。 図 3 9 Aは本基板処理装置 の各ユニッ ト正面図、 図 3 9 Bは図 3 9 Aの B— B断面図である。 図 4 0 Aは本基板処理装置の各ュニッ トを台板に搭載した状態を示す正面図. 図 4 O Bは図 4 O 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ュニッ ト 3 0 1を搭載する台板 3 0 0の上面には各ュニッ ト 3 0 1の間口寸法 Dより狭い間隔で、 2本 のレール （例えば、 S U S材からなる） 3 0 2， 3 0 2が平行に台板 3 0 0に埋め込み配置 （台板 3 0 0の上面とレール 3 0 2， 3 0 2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 （例えばナイ口 ン樹脂材からなる） S 0 3が台板 3 0 0上面より突出して配置されてい る。 また、 各ユニッ ト 3 0 1の底は 2重底のようになつていて、 上底部 3 0 5には 4個のローラ 3 0 4がねじ 3 0 8で取付けられていると共に. 下底部 3 0 6にはガイ ド棒 3 0 3に係合する溝 3 0 7が設けられている ( 各ローラ 3 0 4はねじ 3 0 8でその高さが調整できるようになっている < ねじ 3 0 8を調整し、 各ローラ 3 0 4の底部が下底部 3 0 6から若干 (例えば l m m程度） 突出する状態に調整する。 この状態でユニッ ト 3 0 1の下底部 3 0 6の溝 3 0 7にガイ ド棒 3 0 3が係合するようにュニ ッ ト 3 0 1を揷入すると、 ユニッ ト 3 0 1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 4 0 Aに示すように下底部 3 0 6 と台 板 3 0 0の上面の間にはローラ 3 0 4の突出分に相当する間隙 dがある < 各ュニッ ト 3 0 1が所定の位置に収まった状態で各ねじ 3 0 8を緩め、 各ローラ 3 0 4を引っ込めることにより、 ュニッ ト 3 0 1の下底部 3 0 6は台板 3 0 0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、 各ュニッ ト 3 0 1を台板 3 0 0に固定する。
各ュニッ トは搬送ロボッ ト 1 3 1〜 1 3 4 (図 3 1参照） 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 3 0 0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 3 0 0のユニッ ト搭載面にレ ール 3 0 2 , 3 0 2に沿って揷入することにより、 容易に搭載すること ができる。 また、 搭載されたュュッ ト 3 0 1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ュニッ ト 3 0 1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 3 0 1を新たなュニッ 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 ュニッ ト 3 0 1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、 搭載されたュニッ ト 3 0 1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、 必要なュニッ 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 4 1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 L S I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 4 0 6及び 第 2ロボッ ト 4 0 7を囲むように、 第 1めっき膜成膜ュニッ ト 4 0 1、 第 2めっき膜成膜ュニッ ト 4 0 2、 ベベル ·裏面洗浄ュニッ ト 4 0 3、 ァニールユニッ ト 4 0 4、 ァライナ兼膜厚測定ユニッ ト 4 0 5、 ロード / アンロー ド部 4 0 8が配置された構成である。 ロード/アンロード部 4 0 8には 2台のィンデクサ 4 0 9， 4 0 9が配置され、 夫々にカセッ ト 4 1 0が載置可能になっている。 なお、 図 4 1において、 符号 4 1 1 は薬液供給ュニッ ト、 4 1 2は電装ュニッ ト、 4 1 3はタツチパネル、 4 1 4は給気又は排気用のダク トである。
上記ィンデクサ 4 0 9は載置されたカセッ ト 4 1 0を上昇、 下降させ ることができ、 第 1ロボッ ト 4 0 6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 4 0 6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 4 0 6がィンデクサ 4 0 9上のカセッ ト 4 1 0から取り出し、 ァライナ兼膜厚測定ュニッ ト 4 0 5へ搬送する。 該 ァライナ兼膜厚測定ュニッ ト 4 0 5でノッチのァライメント及ぴ成膜前 の膜厚測定を実施後、 第 2ロボッ ト 4 0 7が該ァライナ兼膜厚測定ュ- ッ ト 4 0 5から基板を取り出し、 第 1めっき膜成膜ュニッ ト 4 0 1又は 第 2めっき膜成膜ュニッ ト 4 0 2へ搬送し、 ここで銅めつきが施される < 銅めつきの完了した基板は、 第 2ロボッ ト 4 0 7がァライナ兼膜厚測 定ュニッ ト 4 0 5へ搬送し、 該ァライナ兼膜厚測定ュニッ ト 4 0 5でめ つき後の基板の膜厚測定を行う。 第 1 ロボッ ト 4 0 6がァライナ兼膜厚 測定ュニッ ト 4 0 5の基板を取り出し、 ベベル ·裏面洗浄ュニッ ト 4 0 3へ搬送する。 該べベル ·裏面洗浄ュニッ ト 4 0 3で基板を洗浄した後 ァニールュニッ ト 4 0 4へ搬送する。 ァニールュニッ ト 4 0 4で基板を ァニールした後、 第 1ロボッ ト 4 0 6は洗浄後の基板をィンデクサ 4 0 9上のカセッ ト 4 1 0に戻す。
第 1めっき膜成膜ュニッ ト 4 0 1 と第 2めっき膜成膜ュニッ ト 4 0 2 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めっき膜成膜ュニッ ト 4 0 1 と第 2めつ き膜成膜ュニッ ト 4 0 2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 ァニールュニッ ト 4 0 4、 ベベル ·裏面洗浄ュニッ ト 4 0 3を異なった プロセスを行うためのめっき膜成膜ュニッ 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めっき膜成膜ュニッ ト 4 0 1及び第 2 めっき膜成膜ュニッ ト 4 0 2の第 2ロボッ ト 4 0 7に面している側 4 0 1 a， 4 0 2 aの幅、 即ち間口寸法 Dは、 ァニールュニッ ト 4 0 4やべ ベル ·裏面洗浄ュニッ ト 4 0 3、 ァライナ兼膜厚測定ュニッ ト 4 0 5、 図 1 6の洗浄ュニッ ト 1 1 5， 1 1 8、 シード層成膜ュニッ ト 1 1 2、 バリァ層成膜ュニッ ト 1 1 1、 蓋めつきユニッ ト 1 1 7、 ァライナ兼膜 厚測定ュニッ ト 1 4 1 , 1 4 2、 膜圧測定ュニッ ト 1 4 6、 基板反転機 1 4 3， 1 4 4、 仮置き台 1 4 5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 のュニッ 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、 ァライナ兼膜厚測定ユニッ ト 4 0 5も他のュ 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 4 2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 4 1に示す半導体 基板処理装置と異なる点は、 図 3 8のァニールュニッ ト 4 0 4がないだ けであり、 他は図 4 1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、 各々に搭載するュニッ 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、 急遽同一のュニッ 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 4 1または図 4 2に示す半導体基板処理装置においては、 第 1ロボッ ト 4 0 6 と第 2ロボッ ト 4 0 7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台の口ポッ トの周りに、 めっきユニッ ト及ぴ洗浄ユニッ ト (スピン一リンスードライュニッ ト） 等を半導ウェハのスループッ 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台のめっきュニッ トと 3台の洗浄ュニッ トを配置するこ とができる。 また、 洗浄ユニッ ト （スピン一リ ンス一 ドライユニッ ト） の代わりに、 ベべノレエッチングユニッ トを配置してもよレヽ。 めっきュニ ッ トは、 図 1 2から図 1 6に示すような、 いわゆるフェイスァップ型の めっきユニッ トでもよいし、 また図 5 9から図 6 6に示すような、 いわ ゆるフェイスダウン型のめっきュニッ トでもよレヽ。
図 4 3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 6 0 0及ぴ 第 2ロボッ ト 6 0 2を囲むように、 ロードアンロード部 6 0 4、 2基の ァニールュュッ ト 6 0 6及ぴ洗浄ュ-ッ ト 6 0 8が配置され、 更に、 洗 浄ュニッ ト 6 0 8、 4基のめっき膜成膜ュニッ ト 6 1 0に囲まれた位置 に第 3ロボッ ト 6 1 2が配置された構成である。 更に、 各めつき膜成膜 ユニッ ト 6 1 0にめつき液を供給する薬液供給システム 6 1 4が備えら れている。 この洗浄ユニッ ト 6 0 8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、 C uめっき膜 1 0 6を電解めつ きにより形成する例を説明したが、 C uめっき膜 1 0 6を無電解めつき により形成することもできる。
以上、 説明したように本発明に第 1の態様によれば、 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、 金属めつきを施し、 該パリア層、 給電シード層及び金属めつき膜を研磨除去し、 洗浄おょぴ 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ぴ 又は穴が形成され、 その上にパ リァ層が形成された半導体基板に、 給電シード層及び金属めつき膜を施 し、 該給電シード層及び金属めつき膜を研磨除去し、 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つき膜を施し、 該バリア層、 給 電シード層及び金属めつき膜を研磨除去し、 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、 各層のィニ 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、 被めつき面 と電極アーム部のァノ一ドとの間にめつき液を満たしてめっき処理を行 レ、、 めっき処理後に、 被めつき面と電極アーム部のアノードとの間のめ つき液を抜く と共に、 電極アーム部を上昇させて被めつき面を解放させ 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 にめつ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 ) 各ュニッ トの入れ替えが自在に構成されているので、 基板処理プ 口セスの変更に自在、 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 Z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、 金属めつきを施し、 該パリア層、 給電シー ド層及び金属めつき膜を研磨除去し、 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。
( 1 0 ) 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 パリァ層が形成された半導体基板に、 給電シード層及び金属めつき膜を 施し、 該給電シード層及び金属めつき膜を研磨除去し、 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。
( 1 1 ) 表面に配線パターン用の溝及び Z又は穴が形成された半導体基 板に、 パリア層、 給電シード層及ぴ金属めつき膜を施し、 該給電シード 層及ぴ金属めつき膜を研磨除去し、 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、 本発明の第 2の態様を図 3 6、 図 4 4 A乃至図 4 4 C及ぴ図 4 5を参照して説明する。 この実施形態にかかる無電解めつき装置は、 例 えば半導体基板 Wの表面に無電解銅めつきを施して、 銅層からなるシー ド層ゃ配線を形成するのに使用される。 このめつき工程の一例を、 図 4 4 A乃至図 4 4 Cを参照して説明する。
半導体基板 Wには、 図 4 4 Aに示すように、 半導体素子が形成された 基板 1 0 1の導電層 1 0 1 &の上に3 1 0 2 からなる絶縁膜 1 0 2が堆 積され、 リソグラフィ ， ェツチング技術によりコンタク トホール 1 0 3 と配線用の溝 1 0 4が形成され、 その上に T i N等からなるパリア層 1 0 5、 更にその上に無電解銅めつきによってシード層 1 0 7が形成され る。 なおシード層 1 0 7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 1 0 7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 4 4 Bに示すように、 半 導体基板 W表面に銅めつきを施すことで半導体基板 Wのコンタク トホー ル 1 0 3及ぴ溝 1 0 4内に銅を充填させると共に、 絶縁膜 1 0 2上に銅 層 1 0 6を堆積させる。 その後化学的機械的研磨 （C M P ) により絶縁 膜 1 0 2上の銅層 1 0 6を除去して、 図 4 4 Cに示すようにコンタク ト ホール 1 0 3および配線用の溝 1 0 4に充填した銅層 1 0 6の表面と絶 縁膜 1 0 2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 讒膜 1 0 8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、 電解めつきにより成膜すること もできる。 電解めつきにより成膜する場合には、 本発明に記載の金属め つき膜成膜ュ-ッ トにより成膜することもできるが、 基板の被めつき面 を下方に向けて保持し、 電解めつきを行う、 いわゆるカップ式の電解め つきユニッ トにより成膜することもできる。
図 3 6は本発明の無電解めつき装置の概略構成図である。 図 3 6に示 すように、 この無電解めつき装置は、 被めつ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 3 1 1 と、 保持手段 3 1 1に保持された 半導体基板 Wの被めつき面 （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） 3 3 1 と、 堰部材 3 3 1でその周縁 部をシールされた半導体基板 Wの被めつき面にめっき液 （無電解めつき 処理液） を供給するシャワーヘッ ド （無電解めつき処理液 （分散） 供給 手段） 3 4 1を備えている。 無電解めつき装置は、 さらに保持手段 3 1 1の上部外周近傍に設置されて半導体基板 Wの被めつき面に洗浄液を供 給する洗浄液供給手段 3 5 1 と、 排出された洗浄液等 （めっき廃液） を 回収する回収容器 3 6 1 と、 半導体基板 W上に保持しためっき液を吸引 して回収するめつき液回収ノズル 3 6 5と、 前記保持手段 3 1 1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 3 1 1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 3 1 3を設けている。 この基板載置部 3 1 3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 3 1 3の裏面側には、 面状であって半導体基板 Wの被めつき面 を下面側から暖めて保温する裏面ヒータ （加熱手段） 3 1 5が設置され ている。 この裏面ヒータ 3 1 5は例えばラパーヒータによって構成され ている。 この保持手段 3 1 1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 3 3 1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 3 3 3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 3 4 1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の被めつき面に略 均一に供給する構造のものである。 また洗浄液供給手段 3 5 1は、 ノズ ル 3 5 3から洗浄液を噴出する構造である。
めっき液回収ノズル 3 6 5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 3 3 1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。 次にこの無電解めつ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 3 1 1を下降して堰部材 3 3 1 との間に所定寸法の隙間を設け、 基板載置部 3 1 3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 φ 8ィンチウェハを用いる。
次に、 保持手段 3 1 1を上昇して図示のようにその上面を堰部材 3 3 1の下面に当接し、 同時に半導体基板 Wの外周を堰部材 3 3 1のシール 部 3 3 3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 3 1 5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 7 0 °Cにし （めっき終了まで維持する） 、 次 にシャワーへッ ド 3 4 1から例えば 5 0 °Cに加熱されためつき液を噴出 して半導体基板 Wの表面の略全体にめつき液を降り注ぐ。 半導体基板 W の表面は堰部材 3 3 1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。 供給するめつき液の量は半導体 基板 Wの表面に l m m厚 （約 3 O m l ) となる程度の少量で良い。 なお 被めつき面上に保持するめつき液の深さは 1 0 m m以下であれば良く、 この実施形態のように 1 m mでも良い。 本実施形態のように供給するめ つ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。 そしてこの実施形態においては、 半導体基板 Wの温度を 7 0 °Cに、 めつ き液の温度を 5 0 °Cに加熱しているので、 半導体基板 Wの被めつき面は 例えば 6 0 °Cになり、 この実施形態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つ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 3 1 5による半導体基板 Wの保温は容易に行え、 裏面ヒータ 3 1 5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つき面 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つき 面のめっきを行う。 具体的には、 半導体基板 Wを 1 s e cだけ 1 0 0 r m以下で回転して半導体基板 Wの被めつき面上をめつき液で均一に濡 らし、 その後静止させて 1 m i n間無電解めつきを行わせる。 なお瞬時 回転時間は長くても 1 0 s e c以下とする。
上記めつき処理が完了した後、 めっき液回収ノズル 3 6 5の先端を半 導体墓板 Wの表面周縁部の堰部材 3 3 1内側近傍に下降し、 めっき液を 吸い込む。 このとき半導体ウェハ Wを例えば 1 0 0 r p m以下の回転速 度で回転させれば、 半導体基板 W上に残っためつき液を遠心力で半導体 基板 Wの周縁部の堰部材 3 3 1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 3 1 1を下 降させて半導体基板 Wを堰部材 3 3 1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 3 5 1のノズル 3 5 3から洗浄液 （超純水） を 半導体基板 Wの被めつき面に噴射して被めつ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つき反応を停止させる。 このときノズル 3 5 3から噴射される洗浄液を堰部材 3 3 1にも当てることで堰部材 3 3 1の洗浄を同時に行っても良い。 このときのめつき廃液は、 回収容器 3 6 1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つ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つき液の量は少ない。 なお場合によってはめつき液回収ノズル 3 6 5を設置しないで、 使用後 のめつき液も洗浄液と共にめつき廃液として回収容器 3 6 1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 3 1 1から取り出す。
図 4 5は本発明の他の実施形態を用いて構成される無電解めつき装置 の概略構成図である。 図 4 5において前記実施形態と相違する点は、 保 持手段 3 1 1内に裏面ヒータ 3 1 5を設ける代わりに、 保持手段 3 1 1 の上方にランプヒータ （加熱手段） 3 1 7を設置し、 このランプヒータ 3 1 7 とシャワーヘッ ド 3 4 1— 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 3 1 7を同心円状に設 置し、 ランプヒータ 3 1 7の間の隙間からシャワーへッ ド 3 4 1— 2の 多数のノズル 3 4 3— 2をリング状に開口する。 なおランプヒータ 3 1 7としては、 渦卷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 34 3 - 2から半導体基 板 Wの被めつ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 3 1 7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 3 1 7の場合、 半導体基板 Wとめつき液の他に、 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 3 1 7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 3 1 7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一タ 3 1 7と前記図 3 6に示す 裏面ヒ タ 3 1 5 とを併用して、 半導体基板 Wは主として裏面ヒータ 3 1 5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 3 1 7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。
次に前記図 3 6に示す無電解めつき装置と、 図 4 5に示す従来の無電 解めつき装置とを用いて実際にめつ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 C uめっき試料〕
φ 8インチ半導体基板であってシリ コンの上に T a N ( 3 0 n m) の パリア層と C u ( 5 0 n m) のシード層 （ベタ膜） を形成したもの。 〔めっき仕様〕
( 1 ) 本願発明によるめつき方法
工程：裏面ヒータ 3 1 5 ( 70°C) によって加熱した保持手段 3 1 1 に前記半導体基板 Wをセッ トし、 堰部材 3 3 1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 （ 5 0°C) をシャワー ヘッ ド 34 1力 ら 3 0 m 1だけ 5 s e c間供給する。 次に l O O r p m で 1 s e c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 1 m i n間保持する。 その後めつき液回収ノ ズル 3 6 5によってめっき液を回収してから堰部材 3 3 1を半導体基板 W表面から離し、 半導体基板 Wを回転 （8 00 r p m) しながら、 洗浄 液 （超純水） を半導体基板 W面上に 3 0 s e c間供給して水洗いしめつ 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 （ 1 00 0 r p m、 3 0 s e c ) して取り出す。
( 2) 従来例によるめつき方法
工程 ：保持手段 8 1に半導体基板 Wをセッ トし、 半導体基板 Wを 4 0 r p mで回転させながら 70°Cのめつき液を半導体基板 W中央に 1 m i n ( 6 00 m l /m i n) 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 3 0 s e c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 8 1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 4 6 A及ぴ図 4 6 Bは以上各方法によって無電解めつきした半導体 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は本め つき方法の無電解 C u膜厚面内分布を示す図であり、 図 4 6 Bは従来の めっき方法の無電解 C u膜厚面内分布を示す図である。 図 4 6 Aおよび 図 4 6 Bにおいて、 横軸はウェハ （基板） の箇処を表し、 縦軸はめつき 膜厚を表している。 図 4 6 A及ぴ図 4 6 Bに示すように、 本願発明によ るめつ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、 従来例によるめつ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、 本願発明によるめつ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。
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。 例えば、 本発明にか かる無電解めつき装置は、 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。
さらに本発明にかかる無電解めつき装置は、 無電解めつきの前処理工 程や触媒処理工程にも用いることができる。 即ち、 例えば上記実施形態 ではシャヮ一へッ ド 3 4 1から無電解めつき液を半導体基板 Wの被めつ き面に供給して無電解めつきを行わせたが、 無電解めつき液の供給工程 の前にシャワーへッ ド 3 4 1から無電解めつきの前処理工程や触媒処理 工程に用いる他の無電解めつき処理液を供給することで、 これらの処理 工程も無電解めつき工程と共にこの無電解めつき装置で行うことができ る。
上記実施形態では、 被めつ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つく り と回転させて も良い。
また、 被めつき面にめっき液を分散して供給可能であればシャヮ一へ 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つ き液を供給するノズルを設けても良い。
上記実施形態では、 めっき後の洗浄工程において保持手段 3 1 1を堰 部材 3 3 1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 3 1 1を堰部材 3 3 1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 3 3 1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つき液 が希釈化されると同時に液温が低下し、 これによつて無電解めつきの反 応は停止する。 なお保持手段 3 1 1を下降させる代わりに堰部材 3 3 1 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 3 1 5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の被めつき面に 酸化防止を目的に不活性ガス、 例えばアルゴン （A r ) 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。
上記実施形態では、 半導体基板 Wの加熱手段として裏面ヒータ 3 1 5 ゃランプヒータ 3 1 7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、 無電解めつきを行う雰囲気の温度を無電解めつき処理温度 （反応 面である被めつ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。
上記実施形態では、 基板の被めつき面上に供給した無電解めつき処理 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、 供給した無電解めつき処理液を動か すことによって無電解めつき処理液を被めつ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、 例えば無電解めつき 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、 供給した無電解めつき処理液を動かす工程としては. 供給した無電解めつき処理液を搔き均し部材を用いて搔き均すことや、 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、 本発明の第 2の態様によれば、 以下のよ うな優れた効果を有する。
( 1 ) 被めつき面上に無電解めつき処理液を所定時間溜めて保持するこ とで被めつき面を処理するように構成したので、 少量の無電解めつき処 理液で被めつき面の処理が行え、 コス ト低減が図れる。 また無電解めつ き処理液供給用のポンプとして小型のものが使用でき、 無電解めつき装 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つ 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つき処 理液を常時昇温させておく必要がないので無電解めつき処理液の劣化が 促進されることもない。
( 2 ) 使用する無電解めつ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つき処理液を使 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 トの低減化及ぴクリ一 ンルームコス トの低減化が図れる。 また無電解めつ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 ) 無電解めつき処理液を被めつき面上に保持して処理を行うので、 無電解めつき処理液を被めつき面上に滴下しながら処理を行う場合に比 ベて被めつき面の各部の処理条件を同一にでき、 形成されるめつき膜厚 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つき処理液の温度よりも高く加熱した状態 で基板の被めつき面に無電解めつ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つき液の組成変化の防 止が図れる。
( 5 ) 無電解めつき処理液供給手段を、 被めつき面の上部に設置されて 分散して無電解めつき処理液を供給するように構成した場合は、 基板の 被めつき面全体に略均一に無電解めつき処理液を同時に供給でき、 無電 解めつ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、 被めつき面の周囲をシールするめつ 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つき面に 無電解めつき処理液を供給して溜める無電解めつき処理液供給手段とを 具備して無電解めつき装置を構成したので、 無電解めつき処理液として、 前処理液、 触媒処理液、 無電解めつ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つ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、 本発明の第 3の態様を図 4 7乃至図 5 6を参照して説明する。 本発明の第 3の態様は、 基板めつ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に関するものである。 本発明は基板の搬送'処 理を行う全ての基板処理装置について適用可能であるが、 ここでは特に 半導体基板の配線形成に用いられる銅めつき装置と C M P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 4 7は本発明を適用するめつき装置の一例を示す平面図である。 こ のめつき装置は、 内部に複数の基板を収納する二基のウェハカセッ ト 5 1 0 , 5 1 0と、 ウェハカセッ ト 5 1 0 , 5 1 0から基板を取り出して 搬送を行う搬送ロボット 5 1 4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） 5 1 2 , 5 1 2とを具備して構成されている。 なお、 符号 5 1 8はめつき液タンク 5 1 6を有する液供給設備である。 前記めつきモジュール 5 1 2の構成は図 1 4に示す構成と同一である ため、 図 1 4を参照してモジュール 5 1 2の説明をする。 このめつきモ ジュール 5 1 2はめつき、 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— 1 7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 ァノード電極をめつき液に接触させ、 電圧をかけて電解めつきを行う。 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一ト処理を行ったり、 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。 なお本発明は上記構造のめっきモ ジュール 5 1 2に限定されない。 即ち、 例えばめつき槽は他のカップ式 や密閉型のものであっても良く、 その場合には洗浄槽ゃ乾燥器を別に設 ければ良い。
一方、 図 4 7に示すように搬送ロボッ ト 5 1 4にはアーム 5 4 2の先 端にロボッ トハンド 5 4 0が設置されている。
次に、 このめつき装置全体の動作を説明すると、 まずロボッ トハンド 5 4 0が何れかのウェハカセッ ト 5 1 0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 5 1 2の基板保持部 5 2 1に載置すること で、 前述のようにめつきモジュ^ "ル 5 1 2がー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は再ぴロボッ トハンド 5 4 0によつ て何れかのウェハカセッ ト 5 1 0に戻される。 そして、 搬送ロボッ ト 5 1 4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、 以下の実施 例においては、 膜厚センサ Sをこの搬送ロボッ ト 5 1 4自体又はその周 辺又はめつきモジュール 5 1 2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こととした。 膜厚センサ Sの設置場 所と設置状態の実施例は、 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） がー 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、 めつ 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 つ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 1 0 n m〜 1 0 0数十 n mの範囲であり、 めっきされた金属膜厚は数 μ m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 4 8は本発明を適用する CM P装置の一例を示す平面図である。 こ の CM P装置は、 ロード ' アンロードを行うウェハカセッ ト 5 3 1， 5 3 1 と、 基板を洗浄する洗浄機 5 3 3 , 5 3 3 , 5 3 5， 5 3 5と、 2 台の搬送口ポッ ト 5 1 4 a， 5 1 4 b と、 反転機 5 3 9 , 5 3 9と、 ポ リ ツシングユニッ ト （基板処理モジュール） 54 1， 5 4 1 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 5 1 4 aが何れかのロード用のウェハカセッ ト 5 3 1から処理前の 基板 Wを取り出し、 何れかの反転機 5 3 9に受け渡す。 搬送ロボッ ト 5 1 4 a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、 ウェハ カセッ ト 5 3 1から反転機 5 3 9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 5 3 9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 5 1 4 bに受け渡され、 搬送ロボ ッ ト 5 1 4 bは基板 Wを何れかのポリ ッシングュニッ ト 5 4 1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 5 1 4 b により何れかの洗浄機 5 3 5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 5 1 4 bにより何れかの反転機 5 3 9 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 5 1 4 a により何れかの二次洗浄機 5 3 3に搬送され、 二次洗浄が終了した後、 再ぴ搬送ロボッ ト 5 1 4 aによりアンロード用のウェハカセッ ト 5 3 1 に収納される。
したがって、 この C M P装置の場合は、 搬送ロボッ ト 5 1 4 a , 5 1 4 bや反転機 5 3 9， 5 3 9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、 以下の実施例に おいては膜厚センサ Sをこの搬送ロボッ ト 5 1 4 a， 5 1 4 b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、 CMP装置の中には、 前記搬送ロポッ ト 5 1 4 a， 5 1 4 bが 図 4 8に示す矢印 A方向に移動可能なものもあるが、 何れの場合でも本 発明は適用可能である。
図 4 9は本発明を適用するめつき及び CMP装置を示す図である。 こ のめつき及ぴ CMP装置において前記図 4 8に示す CM P装置と相違す る点は、 一方の洗浄機 5 3 3に代えて図 1 4に示すめっきモジュール 5 1 2を収納し、 他方の洗浄機 5 3 3に代えてスピン乾燥機 5 34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 5 1 4 aが何れかの口一ド用のウェハカセッ ト 5 3 1から処理前の基板 Wを取り出し、 めっきモジュール 5 1 2でめつき処理を施した後、 搬送 ロボッ ト 5 1 4 aが基板 Wを何れかの反転機 5 3 9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 5 1 4 bに受け渡され る。 搬送ロポッ ト 5 1 4 bは基板 Wを何れかのポリ ッシングュニッ ト 5 4 1に受け渡し、 所定の研磨がなされる。 研磨後の基板 Wは搬送ロポッ ト 5 1 4 bによって取り出され、 何れかの洗浄機 5 3 5で洗浄された後. 他方のポリ ッシングユニッ ト 54 1に受け渡されて再度研磨された後、 搬送ロボッ ト 5 1 4 bにより他方の洗浄機 5 3 5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 5 1 4 bにより他方の反転機 5 3 9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 5 1 4 aによ りスピン乾燥機 5 34に搬送されてスピン乾燥され、 その後 再ぴ搬送ロボッ ト 5 1 4 aによりアンロード用のウェハカセッ ト 5 3 1 に収納される。
したがってこのめつき及ぴ CMP装置の場合も、 搬送ロボッ ト 5 1 4 a , 5 14 b自体やその周辺やめつきモジュール 5 1 2内部などのよう に、 処理前の ¾板^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。
次に前記めつき装置や CM P装置に設置する膜厚測定用のセンサ Sの 具体的実施例を説明する。
図 5 0は前記図 4 7に示す搬送ロボッ ト 5 1 4や図 4 8及ぴ図 4 9に 示す搬送ロボッ ト 5 1 4 a , 5 1 4 bを示す斜視図である。 また図 5 1 A及ぴ図 5 1 Bは前記搬送ロボッ ト 5 1 4 (5 1 4 a， 5 1 4 b) に取 り付けられるロボッ トハンド 54 0を示す図であり、 図 5 1 Aは平面図、 図 5 1 Bは側断面図である。
搬送ロボッ ト 5 1 4 (5 1 4 a , 5 1 4 b) は、 ロボッ ト本体 54 3 の上部に取りつけた二本のアーム 54 2， 54 2の先端にそれぞれロボ ッ トハンド 5 40， 540を取り付けて構成されている。 両口ポッ トハ ンド 5 40， 54 0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 54 2が伸縮することにより口ポッ トハンド 5 4 0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 5 4 3が回転及ぴ Z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 5 1 A及ぴ図 5 1 Bに示すようにロボットハンド 54 0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 5 4 0には乾いた基板 Wを扱う ド ライハンドと、 濡れた基板 Wを扱うウエッ 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 5 1 4を図 4 7に示すようなめつ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、 ウェハカセッ ト 5 1 0， 5 1 0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。
本実施形態によればロボッ トハンド 5 4 0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ェ 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 5 4 0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 5 2 A及び図 5 2 Bは本発明の第二の例を適用した前記図 4 7や図
4 8に示す搬送ロボッ ト 5 1 4 , 5 1 4 a , 5 1 4 bを示す図であり、 図 5 2 Aは概略平面図、 図 5 2 Bは概略側面図である。 図 5 2 A及び図
5 2 Bに示すようにこの実施形態では、 口ポッ ト本体 5 4 3のロボッ ト ハンド 5 4 0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 5 4 0の下部に基板 Wと略同サイズの円盤状の取付板 5 4 5 を設置し、 この取付板 5 4 5の上に 5つの膜厚センサ Sを取り付ける。 取付板 5 4 5はロポッ ト本体 5 4 3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 5 4 0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。 また本実施例によっても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 5 4 5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 5 4 5上をロボッ トハンド 5 4 0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 5 4 3と一体であるため、 安定した検出が行える。 また、 取付板 5 4 5をロボッ ト本体 5 4 3でなく他の部材に固定した場 合は、 口ポッ 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 5 1 A及 ぴ図 5 1 Bに示す実施例と同様である。 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 5 3 A及ぴ図 5 3 Bは本発明の第三の例を示す図であり、 図 5 3 A は概略平面図、 図 5 3 Bは概略側面図である。 図 5 3 A及び図 5 3 Bに 示す実施例では、 図 1 4及ぴ図 4 7に示すめっきモジュール 5 1 2の基 板 Wの出入口部 5 5 0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 5 5 0の上部に長方形状の取付板 5 5 1を設置し、 この取 付板 5 5 1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 5 5 1はめつきモジュール 5 1 2に固定しても良いし、 図示しない搬送口 ボッ ト 5 1 4のロボッ ト本体 5 4 3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 5 1 2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。 またこの実施形態のように膜厚セン 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第二の例と同様に移動平均法による演算処理が好 適である。
また C M P装置にこの実施例を適用する場合は、 図 4 8及び図 4 9に 示すポリ ッシングユニッ ト （基板処理モジュール） 5 4 1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 ッシングュ-ッ ト 5 4 1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 ツシングユニッ ト 5 4 1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、 ゥエツ 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 5 1 2の場合と同様な方法で膜厚が測定できる。
図 5 4は本発明の第四の例を適用した反転機 5 3 9付近の概略正面図. 図 5 5は反転アーム 5 5 3， 5 5 3部分の平面図である。 図 5 4及ぴ図 5 5に示すように反転アーム 5 5 3， 5 5 3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 1 8 0 ° 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 5 5 3， 5 5 3 (反転ステージ） の直下に円形の取付台 5 5 5を設置し、 取付台 5 5 5上に複数の膜厚セ ンサ Sを設置する。 取付台 5 5 5は駆動機構 5 5 7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 5 5 5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 5 5 5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 5 5 3 , 5 5 3に把持した基板 W に接近させ、 その膜厚を測定する。
本実施例によれば、 搬送ロボッ ト 5 1 4のアーム 5 4 2などの制約が ないため、 取付台 5 5 5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 5 5 5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。 伹し取付台 5 5 5が 上下動するため、 測定時間をやや要することになる。
図 5 6は本発明の第五の例を適用しためつきモジュール 5 1 2の要部 断面図である。 このめつきモジユー/レ 5 1 2において図 1 4に示すめつ きモジュール 5 1 2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 5 5 9を設置した点のみである。 膜厚センサ Sは取付台 5 5 9上の任意 の箇所に設置することができる。
本実施例ではめつ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パックし、 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。
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、 本発明の第 3の態様によれば、 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パ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、 めっき装置の口 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 C uめっき工程および半導体基板上 の C uめっき膜を研磨する工程などに利用可能である。
図 5 7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 7 1 0内に 配置されて、 半導体基板の銅めつきを連続的に行うように構成されてい る。 この設備 7 1 0は、 仕切壁 7 1 1によってめっき空間 7 1 2と清浄 空間 7 1 3に仕切られ、 これらの各めつき空間 7 1 2と清浄空間 7 1 3 は、 それぞれ独自に給排気できるようになつている。 そして、 前記仕切 壁 7 1 1には、 開閉自在なシャツタ （図示せず） が設けられている。 ま た、 清浄空間 7 1 3の圧力は、 大気圧より低く、 且つめつき空間 7 1 2 の圧力よりも高く してあり、 これにより、 清浄空間 7 1 3内の空気が設 備 7 1 0の外部に流出することがなく、 且つめつき空間 7 1 2内の空気 が清浄空間 7 1 3内に流入することがないようなつている。
前記清浄空間 7 1 3内には、 基板収納用カセッ トを載置する 2つの口 一ドアンロード部 7 1 5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基の洗浄ュニッ ト 7 1 6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 7 1 7が備えられている。 この洗浄ュニッ ト 7 1 6 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。 この洗浄ュニッ ト 7 1 6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 7 1 2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 7 2 0で反転させる 2基の前処理ュニッ ト 7 2 1 と- 基板の表面に該表面を下向きにして鲖めっき処理を施す 4基のめっき膜 成膜ュニッ ト 7 2 2と、 基板を載置保持する 2基の第 1基板ステージ 7 2 3 a , 7 2 3 b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 7 2 4が備えられている。
この実施の形態にあっては、 清浄空間 7 1 3内に位置して、 めっき後 の基板を薬液で洗浄する 2基の薬液洗浄ュニッ ト 7 2 5 と、 この薬液洗 浄ュニッ ト 7 2 5 と前記洗浄ュニッ ト 7 1 6 との間に位置して第 2基板 ステージ 7 2 6 a， 7 2 6 bが配置され、 更に 2基の薬液洗浄ュニッ ト 7 2 5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 7 2 7が備えられている。
前記一方の第 1基板ステージ 7 2 3 b及び第 2基板ステージ 7 2 6 b 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 7 2 0が備えられている。
これによ り、 前記第 1ロボッ ト 7 1 7は、 前記ロードアンロード部 7 1 5に載置されたカセッ ト、 洗浄ュニッ ト 7 1 6及び第 2基板ステージ 7 2 6 a , 7 2 6 b間で基板を搬送し、 第 2ロボッ ト 7 2 4は、 前記第 1基板ステージ 7 2 3 a , 7 2 3 b、 前処理ュニッ ト 7 2 1及びめつき 膜成膜ュニッ ト 7 2 2間で基板を搬送し、 第 3ロボッ ト 7 2 7は、 前記 第 1基板ステージ 7 2 3 a , 7 2 3 b、 薬液洗浄ュニッ ト 7 2 5及ぴ第 2基板ステージ 7 2 6 a , 7 2 6 b間で基板を搬送するようになつてい る。
更に、 前記設備 7 1 0の内部には、 前記第 1基板ステージ 7 2 3 aの 下方に位置して、 調整運転用基板を収納する容器 7 2 8が内蔵され、 第 2ロボッ ト 7 2 4は、 調整運転用基板を容器 7 2 8から取出し、 調整運 転終了後に再び容器 7 2 8に戻すようになつている。 このように、 調整 運転用基板を収容する容器 7 2 8を設備 7 1 0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ゃス ループッ トの低下を防止することができる。
なお、 容器 7 2 8の配置位置は、 いずれかのロボッ トで調整運転用基 板の取出し及ぴ収納が可能な位置であれば、 設備 7 1 0内の何処でも良 いが、 第 1基板ステージ 7 2 3 a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 7 2 8内に収容することができる。
ここで、.前記ロボッ ト 7 1 7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、 下側をウエッ トハンドとしたものを使用 し、 ロボッ ト 7 2 4， 7 2 7として、 落し込みタイプの 2本のハンドを 有し、 双方をウエッ 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ュニッ ト 7 2 5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、 薬液洗浄ュニッ ト 7 2 5を省略しても良い。 この場合、 第 1ロボッ ト 7 1 7で、 前記ロードアンロード部 7 1 5に載置されたカセッ ト、 洗 浄ュニッ ト 7 1 6及び第 1基板ステージ 7 2 3 a , 7 2 3 b間の基板の 搬送を行うことで、 第 3ロボッ ト 7 2 7及ぴ第 2基板ステージ 7 2 6 a , 7 2 6 b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 7 1 5に載置される。 そして、 第 1ロボッ ト 7 1 7が基板 をカセッ トから取出し、 第 2基板ステージ 7 2 6 a上に移動して、 基板 を第 2基板ステージ 7 2 6 a上に載置する。 そして、 第 3ロボッ ト 7 2 7が第 2基板ステージ 7 2 6 a上にあった基板を第 1基板ステージ 7 2 3 aに移す。 次に、 第 2ロボッ ト 7 2 4が第 1基板ステージ 7 2 3 aか ら基板を受け取って前処理ュニッ ト 7 2 1に渡し、 前処理ュニッ ト 7 2 1での前処理終了後、 基板の表面が下に向くように反転機 7 2 0で基板 を反転させ、 再び第 2ロボッ ト 7 2 4に渡す。 そして、 第 2ロボッ ト 7 2 4は基板をめつき膜成膜ュ-ッ ト 7 2 2のへッ ド部に渡す。
めっき膜成膜ュニッ ト 7 2 2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 7 2 4に渡し、 第 2ロボッ ト 7 2 4は基板を第 1基板ステージ 7 2 3 bへ渡す。 基板は、 第 1基板ステージ 7 2 3 bの 反転機 7 2 0によって、 表面が上に向くように反転され、 第 3口ポッ ト 7 2 7によって薬液洗浄ュニッ ト 7 2 5に移される。 薬液洗浄ュニッ ト 7 2 5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口ポッ ト 7 2 7により第 2基板ステージ 7 2 6 bへ運ばれる。 次に、 第 1口ポッ ト 7 1 7が第 2基板ステージ 7 2 6 bから基板を受取り、 洗 浄ュニッ ト 7 1 6に基板を移送し、 洗浄ュニッ ト 7 1 6で純水 （脱ィォ 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 7 1 7によりロードアンロード部 7 1 5に載置された基板力 セッ ト内に収納される。
図 5 8は、 設備 7 1 0内の気流の流れを示す。 清浄空間 7 1 3におい ては、 配管 7 3 0より新鮮な外部空気が取込まれ、 この外部空気は、 フ アンにより高性能フィルタ 7 3 1を通して清浄空間 7 1 3内に押込まれ、 天井 7 3 2 aよりダウンフローのクリーンエアとして洗浄ュニッ ト 7 1 6及び薬液洗浄ュニッ ト 7 2 5の周囲に供給される。 供給されたクリ一 ンエアの大部分は、 床 7 3 2 bから循環配管 7 3 3を通して天井 7 3 2 a側に戻され、 再び高性能フィルタ 7 3 1を通してファンにより清浄空 間 7 1 3内に押込まれて清浄空間 7 1 3内を循環する。 一部の気流は、 洗浄ュニッ ト 7 1 6及ぴ薬液洗浄ュニッ ト 7 2 5内から配管 7 3 4によ り外部に排気される。 これにより、 清浄空間 7 1 3内は、 大気圧より低 い圧力に設定される。
前処理ュニッ ト 7 2 1及びめつき膜成膜ュニッ ト 7 2 2が存在するめ つき空間 7 1 2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 7 3 5から取込まれ高性能フィルタ 7 3 6を通して天井 7 3 7 a側から ファンによりめつき空間 7 1 2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 7 1 2内を清浄空間 7 1 3より低い圧力に保つ程度に配 管 7 3 8より外部排気を行い、 ダウンフローの大部分の気流を床 7 3 7 bから延びる循環配管 7 3 9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 7 3 9から天井 7 3 7 a側に戻ったエアは、 再 ぴファンにより押込まれ高性能フィルタ 7 3 6を通ってめっき空間 7 1 2内にクリーンエアとして供給されて循環する。 ここで、 前処理ュニッ ト 7 2 1、 めっき膜成膜ュニッ ト 7 2 2、 第 2口ポッ ト 7 2 4及びめつ き液調整タンク 7 4 0からの薬液ミス トゃ気体を含むエアは、 前記配管 7 3 8を通して外部に排出されて、 めっき空間 7 1 2内は、 清浄空間 7 1 3より低い圧力に設定される。
図 5 9は、 めっき膜成膜ユニッ ト 7 2 2の要部を示すもので、 このめ つき膜成膜ュニッ ト 7 2 2は、 略円筒状で内部にめっき液 7 4 5を収容 するめつき処理槽 7 4 6 と、 このめつき処理槽 7 4 6の上方に配置され て基板を保持するヘッ ド部 7 4 7とから主に構成されている。 なお、 図 5 9は、 ヘッ ド部 7 4 7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。
前記めつき処理槽 7 4 6には、 上方に開放し、 例えば含リン銅からな るアノード 7 4 8を底部に配置しためっき室 7 4 9 と、 このめつき室 7 4 9内にめっき液 7 4 Sを保有するめつき槽 7 5 0が備えられている。 前記ァノード 7 4 8は、 めっき槽 7 5 0に着脱自在に、 即ち把手 7 5 1 を介して引抜き自在に装着されたァノード保持体 7 5 2に一体に保持さ れ、 外部の制御部にあるめつき用電源の陽極に接続されている。 このめ つき槽 7 5 0の表面とァノード保持体 7 5 2のフランジ部 7 5 2 a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 9 0 0が介 装されそいる。 このように、 アノード 7 4 8をめつき槽 7 5 0に着脱自 在に装着したアノード保持体 7 5 2に一体に保持することで、 アノード 保持体 7 5 2を介してアノード 7 4 8のめつき槽 7 5 0 との着脱を容易 に行って、 このメンテナンスゃ交換等の便を図ることができる。
なお、 アノード 7 4 8を、 例えば含有量が 0 . 0 3〜 0 . 0 5 %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ァノー ド 7 4 8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。
前記めつき槽 7 5 0の内周壁には、 めっき室 7 4 9の中心に向かって 水平に突出するめつき液噴出ノズル 7 5 3が円周方向に沿って等間隔で 配置され、 このめつき液噴出ノズル 7 5 3は、 めっき槽 7 5 0の内部を 上下に延びるめっき液供給路 7 5 4に連通している。 この例では、 めつ き槽 7 5 0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つ き液供給路 7 5 4に連通して設けられ、 この各めつ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 7 5 3が備えられている。 更に、 こ の各めつき液溜めには、 下記の制御弁 7 5 6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 7 4 9の内部にめっき液噴出ノズル 7 5 3からより均一に噴出.されるように なっている。
このめつき液供給路 7 5 4とめつき液調整タンク 7 4 0 (図 5 8及び 図 6 7参照） とはめつき液供給管 7 5 5で接続され、 このめつき液供給 管 7 5 5の途中に、 二次側の圧力を一定にする制御弁 7 5 6が介装され ている。
また、 めっき槽 7 5 0には、 めっき室 7 4 9内のめっき液 7 4 5を該 めっき室 7 4 9の底部周縁から引き抜く第 1めっき液排出口 7 5 7と、 めっき槽 7 5 0の上端部に設けた堰部材 7 5 8をオーバーフローしため つき液 7 4 5を排出する第 2めっき液排出口 7 5 9が設けられている。 この第 1めっき液排出口 7 5 7は、 めっき液排出管 7 6 0 aを介してリ ザーバ 9 2 6 (図 6 7参照） に接続され、 このめつき液排出管 7 6 0 a の途中に流量調整器 7 6 1 aが介装されている。 一方、 第 2めっき液排 出口 7 5 9は、 めっき液排出管 7 6 0 bを介してリザーバ 9 2 6に接続 され、 この途中に流量調整器 7 6 1 bが介装されているが、 この流量調 節器 7 6 1 bは省略することもできる （なお、 図 6 7は、 これを省略し た例を示している） 。 そして、 リザーパ 9 2 6に入っためっき液は、 リ ザーバ 9 2 6からポンプ 9 2 8によりめっき液調整タンク 7 4 0 (図 5 8参照） に入り、 このめつき液調整タンク 7 4 0でめつき液の温度調整. 各種成分の濃度計測と調整が行われた後、 各めつき膜成膜ュニッ ト 7 2 2に個別に供給される （図 6 7参照） 。
ここで、 第 1めっき液排出口 7 5 7は、 例えば φ 1 6〜 2 0 m m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 1 6個） 設けられ、 第 2めっき液排出口 7 5 9は、 例えば中心角が約 2 5 ° 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 7 5 3から噴出されためつき液 7 4 5は、 第 1めっき液排出口 7 5 7と第 2めっき液排出口 7 5 9の双方ま たは一方からリザーバ 9 2 6 (図 6 7参照） に排出されて、 めっき室 7 4 9内の液量は常に一定に保たれるようになつている。
めっき室 7 4 9の内部に位置して、 この周辺近傍には、 めっき室 7 4 9内のめっき液 7 4 5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 7 6 2が、 めっき槽 7 5 0に外周端を固着した水平整 流リング 7 6 3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 7 5 3からめつき室 7 4 9の中心部 に向かって水平に噴出されためつき液は、 めっき室 7 4 9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 7 6 2の内側でめっき液 7 4 5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、 下方への流れはァノ ード 7 4 8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 7 4 8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 7 4 8の外周から水平整流リング 7 6 3の下方を通過して第 1 めっき液排出口 7 5 7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つている。
ここで、 電解めつきにあっては、 めっき液中における電流密度がめつ 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。 この実施の形態にあっては、 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 位置するめつ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 7 6 2を、 該鉛直整流リング 7 6 2の下部 に水平方向外方に延びる水平整流リング 7 6 3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、 これによつて、 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、 へッ ド部 7 4 7には、 回転自在な中空円筒状のハウジング 7 7 0と、 下面に基板 Wを保持してハウジング 7 7 0と一体に回転する円板 状の基板テーブル 7 7 1が備えられている。 前記ハウジング 7 7 0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 7 7 2が設 けられ、 この基板保持部 7 7 2と基板押えである基板テーブル 7 7 1 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 6 0は、 へッ ド部 7 4 7の一部を拡大して示す拡大図で、 図 6 0に 示すように、 基板保持部 7 7 2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 7 7 3が取付けられ、 基板 テーブル 7 7 1の下面の周縁部には、 一部が尖塔状に基板テーブル 7 7 1の下面から下方に突出する上部シール材 7 7 4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 7 7 3が、 基板 Wの上面と上部シール材 7 7 4がそれぞれ圧接して、 ここを 確実にシールするようになつている。
また、 基板保持部 7 7 2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 3 m mの空気抜き穴 7 7 5が円周方向に沿って等間隔に 8 0個設けられている。 この空気抜き穴 .7 7 5は、 図 5 9に示すへッ ド部 7 4 7がめつき位置にある時に、 外周 開口端の約半分がめっき室 7 4 9内のめっき液 7 4 5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 7 4 9内のめっき液 7 4 5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 7 7 5から順次外方に排出されて、 基板 Wとめつき 液 7 4 5 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 7 7 5の傾斜角 0は、 例えば 3 0 ° 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 7 7 5の直径は、 2 m m以上 5 m m以下で、 3 m m程度が好ましく、 また外方に向け、 2 0 ° 以上上方に傾斜させることが好ましく、 3 0 ° 程度が特に好ましい。 なお、 空気抜き穴 7 7 5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 7 7 5の上端との 間隔 Sが 1 . 5 m m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 7 7 5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 7 7 0の基板保持部 7 7 2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力ソード電極用接点 7 7 6が配置 され、 前記基板テーブル 7 7 1の外方には、 該基板テーブル 7 7 1が下 降した時に前記力ソード電極用接点 7 7 6に給電する給電接点 （プロ一 ブ） 7 7 7が下方に向けて垂設されている。 これにより、 めっき液 7 4 5は、 基板 Wと基板保持部 7 7 2の下部シール材 7 7 3によりシールさ れるので、 カソード電極用接点 7 7 6と給電接点 7 7 7がめつき液 7 4 5に触れることが防止される。
ハウジング 7 7 0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 7 9 6 (図 6 0参照） 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 7 1 0内のロードアンロード部 7 1 5に載置される。 すると、 第 1 ロボッ ト 7 1 7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 7 2 6 a上に基板を載置する。 次に、 第 3口 ポッ ト 7 2 7が第 2基板ステージ 7 2 6 aにある基板をその落し込みタ イブ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 7 2 3 a上に載置する。
第 2ロボッ ト 7 2 4は、 第 1基板ステージ 7 2 3 a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、 前処理ュニ ッ ト 7 2 1の方に回転し、 前処理ュニッ ト 7 2 1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、 基板を前処理ュニッ ト 7 2 1の 基板チヤックに渡す。
前処理ュニッ ト 7 2 1の基板チヤックは、 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 c 次に、 反転機 7 2 0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 した基板チヤックを、 中速 （例えば、 3 0 0 m i n— 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、 基板チヤックを停止させた後、 反転機 7 2 0 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 7 2 1の基板チヤックのフィンガを開いて基板を反転機 7 2 0に渡す。 反転機 7 2 0は反転しても反転機 7 2 0のハンドが基板チヤックに当た らない位置まで上昇し、 水平な反転軸を中心に 1 8 0度回転させて基板 の表面を下に向ける。 反転機 7 2 0は基板を第 2ロボッ ト 7 2 4に渡せ る位置まで下降し、 停止する。
なお、 反転機 7 2 0のハンドは、 第 3ロボッ ト 7 2 7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 7 2 4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 7 2 4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 7 2 0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 7 2 0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 7 2 4は、 基板を前処理ュニッ ト 7 2 1から取り出し、 一つの所定のめっき膜成膜ュニッ ト 7 2 2の前まで 自走する。
めっき膜成膜ュニッ ト 7 2 2のハウジング 7 7 0及ぴ基板テーブル 7 7 1は、 基板着脱位置まで上昇し、 基板テーブル 7 7 1はさらにハウジ ング 7 7 0の上端まで持ち上げられている。
第 2ロボッ ト 7 2 4は、 ハンドと基板をハウジング 7 7 0の開口 7 9 6からこの内部に挿入し、 基板テーブル 7 1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 7 2 4のハンドを少し下降させて、 ノヽゥジング 7 7 0の開口 7 9 6から引き出す。
次に、 基板テーブル 7 7 1を下降させて、 基板をハウジング 7 7 0の 基板保持部 7 7 2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 7 7 2の下部シール材 7 7 3上に載置し、 更に基板を基板テーブル 7 7 1の外周付近の上部シール材 7 7 4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 7 7 1を下 降させて、 力ソード電極用接点 7 7 6に給電接点 7 7 7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 7 4 6のめつき液嘖出ノズル 7 5 3からめ つき液 7 4 5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 7 7 0と基板 Wと基板テーブル 7 7 1を中速度 （例 えば、 1 5 0 m i n—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、 1 0 0〜 2 5 0 m i n—1程度が好ましい。 すると、 基板の中央がめっき液 7 4 5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 7 7 3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 7 7 0の回転により気泡を含んだめっき液を空気抜き穴 7 7 5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 7 4 9内のめっき液 7 4 5に浸漬され- 且つハウジング 7 7 0の開口 7 9 6からめつ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 7 7 0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、 1 0 0 m i η " 1 ) に低下させ、 アノード 7 4 8を陽極、 基板処理面を陰 極としためつき電流を流して電解めつきを行う。 この回転速度は、 例え ば 0〜 2 2 5 m i n 1の範囲である。 めっき処理の間は、 めっき液をめ つき液噴出ノズル 7 5 3から所定の流量で継続して供給し、 第 1めっき 液排出口 7 5 7及び第 2めっき液排出口 7 5 9から排出させ、 めっき液 調整タンク 7 4 0を通して循環させる。 めっき膜厚は電流密度と通電時 間によつて定まるので、 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。
このめつき時間は、 例えば 1 2 0〜 1 5 0秒であり、 例えば 1 A程度 の電流で 4 0秒程度のめっき処理を行い、 しかる後、 例えば 7. 4 A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 7 7 0、 基板 W及ぴ基板テーブル 7 7 1をめつき室 7 4 9内のめっき液 7 4 5の液面より上の位置で、 処理槽 カパ^-の上端より下の位置にまで持ち上げ、 高速 （例えば、 5 0 0〜 8 0 0 m i n— 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 7 7 0の回転を所定の方向に向くように停 止させ、 ハウジング 7 7 0を基板の着脱位置まで上昇させる。 ハウジン グ 7 7 0が基板着脱位置まで上昇した後、 基板テーブル 7 7 1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、 1 0〜 3 0 1 /m i n (好ましくは、 2 0 1 Zm i n) 程度で、 第 1めっき液排出口 7 5 7から 3〜 6 1 /m i n (好まし くは、 5 1 Zm i n) 程度流出させる。 めっき中にあっては、 8〜 2 0 1 /m i n (好ましくは、 1 0 1 /m i n) 程度で、 第 1めっき液排出 口 7 5 7から 3〜 6 1 /m i n (好ましくは、 5 1 /m i n) 、 第 2め つき液排出口 7 5 9から 3〜 6 1 /m i n (好ましくは、 5 1 Zm i n ) 程度流出させる。 めっき後の液面下降時にあっては、 1 5〜 3 0 1 /ra i n (好ましくは、 2 0 \ / m ϊ n) 程度で、 第 1めっき液排出口 7 5 7から 2 0〜 3 0 1 /m i n (好ましくは、 2 5 1 /m i n ) 程度 流出させる。 また、 長時間処理中止時にあっては、 2〜 4 1 /m i n (好ましくは、 3 1 /m i n) 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 7 5 9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 7 2 4のハンドをハウジング 7 7 0の開口 7 9 6 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 7 7 0の開口 7 9 6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、 基板のエツ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 7 2 4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 7 2 3 bの反転機 7 2 0に渡される。 反転機 7 2 0 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 1 8 0度回転させ てこの表面を上に向ける。 次に、 第 3ロボッ ト 7 2 7が第 1基板ステー ジ 7 2 3 bの反転機 7 2 0に載置された基板をハンドで保持し、 薬液洗 浄ュニッ ト 7 2 5に移送する。
薬液洗净ユニッ ト 7 2 5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 7 2 7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 7 2 6 bに載置する。 第 2 基板ステージ 7 2 6 b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 7 1 7がハンドにより第 2基板ステージ 7 2 6 b に保持された基板を受け取り、 洗浄ュニッ ト 7 1 6に基板を渡す。 洗浄 ユニッ ト 7 1 6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 7 1 7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 7 1 5のカセッ トの所定の位置に基板を収納する。 図 6 1は、 めっき膜成膜ユニッ ト 7 2 2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 7 5 0に該めっき槽 7 5 0の把手 7 5 1を介して引抜き自在に装着されァノード 7 4 8を一体に保持したァ ノード保持体 7 5 2の入口付近に、 並列に配置した多数の溝 9 1 0から なるラビリンスシール 9 1 2を設け、 この溝 9 1 0の一つに、 例えば N 2等の不活性ガスを導入する不活性ガス導入路 9 1 4を接続し、 更に全 ての溝 9 1 0の底部にめっき液戻り通路 9 1 6を接続し、 このめつき液 戻り通路 9 1 6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 9 1 8に接続した点にある。
このように、 めっき槽 7 5 0のァノード保持体 7 5 2の入口付近に複 数の溝 9 1 0からなるラビリンスシール 9 1 2を設けることで、 シール 材 9 0 0を強大な力で締付けることなく、 めっき槽 7 5 0とアノード保 持体 7 5 2との間の隙間をラビリンスシール 9 1 2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 9 1 0の一つに不活性ガス導入路 9 1 4を、 全ての溝 9 1 0の底部にめっき 液戻り通路 9 1 6をそれぞれ接続し、 不活性ガス導入路 9 1 4から溝 9 1 0に溜まっためっき液を流出させるのに必要な圧力の N 2等の不活性 ガスを導入することで、 溝 9 1 0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 9 1 2の効果が溝 9 1 0に溜まつためつき液で損なわ 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 7 5 0側に複数の溝 9 1 0からなるラビ リンスシール 9 1 2を設けた例を示しているが、 ァノード保持体 7 5 2 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 6 2は、 めっき膜成膜ュ-ッ ト 7 2 2の更に他の例の概要を示すも ので、 このめつき膜成膜ユニッ ト 7 2 2は、 図 5 9及ぴ図 6 0に示すめ つき膜成膜ュニッ ト 7 2 2がハウジング 7 7 0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 7 7 0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、 このめつき膜成膜ユニッ ト 7 2 2を備えた場合、 図 5 7に示す 自走タイプで回転自在な第 2ロボッ ト 7 2 4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、 このめつき膜成膜ユニッ ト 7 2 2を、 図 5 9及ぴ図 6 0に示す めっき膜成膜ュニッ ト 7 2 2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。
めっき膜成膜ュニッ ト 7 2 2は、 めっき処理槽 7 4 6 とヘッド部 7 4 7を備えている。 このめつき処理槽 7 4 6のめつき槽 7 5 0には、 ァノ ード 7 4 8の周囲に位置してめっき槽 7 5 0の底面で開口する第 1めつ き液排出口 （図示せず） と、 めっき槽 7 5 0の堰部材 7 5 8をオーバー フローしためっき液 7 4 5を排出する第 2めっき液排出口 7 5 9の他に, めっき槽 7 5 0の周壁部の高さ方向の途中に設けた段差部 7 5 0 aで開 口する第 3めっき液排出口 8 2 0が設けられ、 この第 3めっき液排出口 8 2 0からリザ一パ 9 2 6 (図 6 7参照） に延びるめっき液排出管 8 2 1にシャッ トオフパルプ 8 2 2が介装されている。
これにより、 めっき槽 7 5 0の堰部材 7 5 8の上端面で形成される平 面がめっき時液面 Aを、 段差部 7 5 0 a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 8 2 2を閉鎖し、 めっき液噴出ノズル 7 5 3からめつき液を噴射する ことで、 めっき室 7 4 9内のめっき液 7 4 5の液面を上昇させ、 めっき 槽 7 5 0の堰部材 7 5 8の上端部からオーバーフローさせて液面をめつ き時液面 Aに安定させる。 めっき処理終了後にはシャツ トオフバルブ 8 2 2を開き、 めっき室 7 4 9内のめっき液 7 4 5を第 3めっき液排出口 8 2 0から排出して、 液面を基板受渡し液面 Bとするようになつている c このように、 めっき処理時以外もァノード 7 4 8をめつき液 7 4 5に 浸すことで、 アノード 7 4 8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 c また、 へッ ド部 7 4 7のハウジング 7 7 0は、 この下端の基板保持部 7 7 2で基板 Wを載置保持した時に、 この基板 Wが前記めつき時液面 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 7 7 1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 7 7 0の基板保 持部 7 7 2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 7 7 2と基板テーブル 7 7 1の周縁部下面で挟持して基板 Wを保 持するようになつている。
次に、 このめつき膜成膜ュニッ ト 7 2 2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 7 2 4による基板の受渡しと、 めっき膜成膜ュニッ ト 7 2 2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 7 2 3 aに表面を上に向けて載置された基板 を前処理ュニッ ト 7 2 1に渡す時には、 第 2口ポッ ト 7 2 4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、 前処理ュニッ ト 7 2 1の方向に回転して、 前処理ュニッ ト 7 2 1 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揷入 して、 前処理ュニッ ト 7 2 1の反転機 7 2 0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、 前処理ュニッ ト 7 2 1から基板を受取るときには、 第 2ロボッ ト 7 2 4の吸着ハンドを吸着面を下に向けて、 前処理ュニッ ト 7 2 1の 飛散防止カバーのスリ ッ トからこの内部に揷入し、 前処理ュニッ ト 7 2
1の反転機 7 2 0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 7 2 0のハンドを開放し、 これによつて、 第 2口ポッ ト 7 2 4の吸着ハンドで基板の表面を下にし て基板を保持する。
めっき膜成膜ュニッ ト 7 2 2に基板を受渡す時には、 第 2ロボッ ト 7
2 4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 7 7 0の開口 7 9 6からこの内部に揷入し、 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 7
7 0の基板保持部 7 7 2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 7 7 0から引き抜く。 次に、 基板テーブル 7 7 1を下降さ せて、 基板 Wの周縁部を基板保持部 7 7 2と基板テーブル 7 7 1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 8 2 0に接続しためっき液排出管 8 2 1 をシャッ トオフパルプ 8 2 2で閉じた状態で、 めっき液噴出ノズル 7 5
3からめつき液を噴出させ、 同時にハウジング 7 7 0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 7 7 0の回転速度を低速回転 （例えば、 1
0 0 m i n - 1 ) に低下させ、 アノード 7 4 8を陽極、 基板処理面を陰極 としてめつき電流を流して電解めつきを行う。
通電を終了した後、 シャツ トオフバルブ 8 2 2を開いて、 第 3めっき 液排出口 8 2 0からめつき槽 7 5 0の段差部 7 5 0 aより上にあるめつ き液 7 4 5をリザーバ 9 2 6に排出する。 これにより、 ハウジング 7 7
0及ぴそれに保持された基板はめつき液面上に露出される。 このハウジ ング 7 7 0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、 5 0 0〜 8 0 0 m i n ^ 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 7 7 0の回転をハウ ジング 7 7 0が所定の方向に向く ように停止させる。
ハウジング 7 7 0が完全に停止した後、 基板テーブル 7 7 1を基板着 脱位置まで上昇させる。 次に、 第 2ロボッ ト 7 2 4の吸着ハンドを吸着 面を下に向けて、 ハウジング 7 7 0の開口 7 9 6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 7 7 0の開口 7 9 6の上部の位置にまで移動させて、 ハウジング 7 7 0の 開口 7 9 6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 7 4 7の機構的な簡素化及びコンパク ト化 を図り、 かつめつき処理槽 7 4 6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 7 4 8の表面に生成されたブラックフ イ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 7 7 0内に挿入して保持した後、 液面をめつき時液面 Aまで 上昇させるとともに、 ハウジング 7 7 0を一定量上昇させ、 液面がめつ き時液面 Aに達した後に、 ハウジング 7 7 0を中程度 （例えば 1 5 0 m i n - 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 6 3は、 めっき膜成膜ュニッ ト 7 2 2の更に他の例を示すもので、 このめつき膜成膜ュニッ ト 7 2 2の図 6 2の示すめっき膜成膜ュニッ ト
7 2 2と異なる点は、 図 6 2に示すめっき膜成膜ュニッ ト 7 2 2におけ る基板押えである基板テーブル 7 7 1の代わりに、 押えリング 8 3 0を 使用し、 更にこの押えリング 8 3 0を上下動させるシリンダ等の駆動部
8 3 1を、 ノヽゥジング 7 7 0の内部に収納した点である。
この例によれば、 駆動部 8 3 1を作動させて押えリング 8 3 0を下降 させることで、 基板の周縁部をハウジング 7 7 0の基板保持部 7 7 2と 押えリング 8 3 0の下面で挟持して基板 Wを保持し、 押えリング 8 3 0 を上昇させることで、 この保持を解く ことができる。
図 6 4は、 めっき膜成膜ュニッ ト 7 2 2の更に他の例を示すもので、 このめつき膜成膜ュニッ ト 7 2 2の図 6 2の示すめっき膜成膜ュニッ ト 7 2 2と異なる点は、 図 6 2の示すめっき膜成膜ュ-ッ ト 7 2 2におけ る基板押えである基板テーブル 7 7 1の代わりに、 揺動自在な揺動リン ク 8 4 2を有するクランプ機構 8 4 1を使用し、 このクランプ機構 8 4 1をハウジング 7 7 0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 8 4 1を介して揺動リンク 8 4 2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 7 7 0の基板保持部 7 7 2と揺動リ ンク 8 4 2で挟持して 基板 Wを保持し、 揺動リンク 8 4 2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 8 4 2が邪魔になることを防止することができる。
図 6 5は、 めっき膜成膜ュニッ ト 7 2 2の更に他の例を示すもので、 このめつき膜成膜ュニッ ト 7 2 2の図 6 2に示すめっき膜成膜ュニッ ト 7 2 2と異なる点は、 図 6 2の示すめっき膜成膜ュ-ッ ト 7 2 2におけ る基板押えである基板テーブル 7 7 1の代わりに、 空気圧で弾性変形す る膨縮部材 8 5 0を使用し、 この膨縮部材 8 5 0をハウジング 7 7 0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 8 5 0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 7 7 0の基板保持部 7 7 2と膨縮部材 8 5 0で挟 持して基板 Wを保持し、 膨縮部材 8 5 0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 8 5 0が邪魔になること を防止することができる。
図 6 6は、 めっき膜成膜ュニッ ト 7 2 2の更に他の例の全体構成を示 し、 図 6 7は、 このめつき膜成膜ユニッ ト 7 2 2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ュニッ 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 6 6に示すように、 このめつき膜成膜ユニッ ト 7 2 2は、 略円筒状 で内部にめっき液 7 4 5を収容するめつき処理槽 7 4 6と、 このめつき 処理槽 7 4 6の上方に配置されて基板 Wを保持するへッ ド部 7 4 7とか ら主に構成されている。 なお、 図 6 6は、 ヘッ ド部 7 4 7で基板 Wを保 持してめっき液 7 4 5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。
前記めつき処理槽 7 4 6には、 上方に開放し、 アノード 7 4 8を底部 に配置しためっき室 7 4 9と、 このめつき室 7 4 9内にめっき液 7 4 5 を保有するめつき槽 7 5 0が備えられている。 前記めつき槽 7 5 0の内 周壁には、 めっき室 7 4 9の中心に向かって水平に突出するめつき液噴 出ノズル 7 5 3が円周方向に沿って等間隔で配置され、 このめつき液噴 出ノズル 7 5 3は、 めっき槽 7 5 0の内部を上下に延びるめっき液供給 路 7 5 4 (図 5 9参照） に連通している。
このめつき液供給路 7 5 4は、 図 6 7に示すように、 めっき液供給管 7 5 5を介してめつき液調整タンク 7 4 0 (図 5 8参照） に接続され、 このめつき液供給管 7 5 5の途中に、 二次側の圧力を一定にする制御弁
7 5 6が介装されている。
更に、 この例では、 めっき室 7 4 9内のアノード 7 4 8の上方位置に、 例えば 3 m m程度の多数の穴を設けたパンチプレート 9 2 0が配置され、 これによつて、 アノード 7 4 8の表面に形成されたブラックフィルムが めっき液 7 4 5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 7 5 0には、 めっき室 7 4 9内のめっき液 7 4 5を該 めっき室 7 4 9の底部周縁から引抜く第 1めっき液排出口 7 5 7と、 め つき槽 7 5 0の上端部に設けた堰部材 7 5 8をオーバーフローしためつ き液 7 4 5を排出する第 2めっき液排出口 7 5 9と、 この堰部材 7 5 8 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 8 2 0が設けられている。 第 2めっき液排出口 7 5 9と第 3めっき液排出口
8 2 0を流れるめっき液は、 めっき槽の下端部で一緒になつて排出され る。 第 3めっき液排出口 8 2 0を設ける代わりに、 堰部材 7 5 8の下部 に、 図 7 2 A及ぴ図 7 2 Cに示すように、 所定間隔毎に所定幅の開口 9 2 2を設け、 この開口 9 2 2を通過させためっき液を第 2めっき液排出 口 7 5 9に排出するようにしてもよい。
これによつて、 めっき処理時にあって、 供給めつき量が大きい時には- めっき液を第 3めっき液排出口 8 2 0から外部に排出するか、 または、 開口 9 2 2を通過させて第 2めっき液排出口 7 5 9から外部に排出し、 同時に、 図 7 2 Aに示すように、 堰部材 7 5 8をオーバーフロ一させ、 第 2めっき液排出口 7 5 9からも外部に排出する。 また、 めっき処理時 にあって、 供給めつき量が小さい時には、 めっき液を第 3めっき液排出 口 8 2 0から外部に排出するか、 または、 第 3めっき液排出口 8 2 0を 設ける代わりに、 図 7 2 Bに示すように、 開口 9 2 2を通過させて第 2 めっき液排出口 7 5 9から外部に排出し、 これによつて、 めっき量の大 小に容易に対処できるようになつている。
更に、 図 7 2 Dに示すように、 めっき液噴出ノズル 7 5 3の上方に位 置して、 めっき室 7 4 9と第 2めっき液排出口 7 5 9とを連通する液面 制御用の貫通孔 9 2 4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、 非めつき時にめっき液を貫通孔 9 2 4を通過させ第 2めつ き液排出口 7 5 9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 9 2 4は、 めっき処理時にオリ フイ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 6 7に示すように、 第 1めっき液排出口 7 5 7は、 めっき液排出管 7 6 0 aを介してリザーパ 9 2 6に接続され、 このめつき液排出管 7 6 0 aの途中に流量調整器 7 6 1 aが介装されている。 第 2めっき液排出 口 7 5 9と第 3めっき液排出口 8 2 0は、 めっき槽 7 5 0の内部で合流 した後、 めっき液排出管 7 6 0 bを介して直接リザーバ 9 2 6に接続さ れている。
このリザーバ 9 2 6には、 他の全てのめっき膜成膜ュ -ッ トからめつ き液が流入するようになっており 、 この ])ザーバ 9 2 6に入っためっき 液は、 リザーパ 9 2 6からポンプ 9 2 8によりめっき液調整タンク 7 4 0 (図 5 8参照） に入る。 このめつき液調整タンク 7 4 0には、 温度コ ントローラ 9 3 0や、 サンプル液を取り出して分析するめつき液分析ュ ニッ ト 9 3 2が付設されており、 単一のポンプ 9 3 4の駆動に伴って、 めっき液調整タンク 7 4 0からフィルタ 9 3 6を通してめっき液が各め つき膜成膜ュニッ トのめつき液噴出ノズル 7 5 3に供給されるようにな つており、 このめつき液調整タンク 7 4 0から各めつき膜成膜ュニッ ト に延びるめっき液供給管 7 5 5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ュニッ トが止まっても他のめっき膜成膜ュニッ トの めっき液供給圧を一定する制御弁 7 5 6が備えられている。
このように、 複数のめっき膜成膜ュニッ トに単一のめっき処理設備の めっき液調整タンク 7 4 0で調整しためつき液を単一のポンプ 9 3 4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 7 4 0と して、 容積の大きなものを使用してめっき液を調整し、 これによつて、 各めつき膜成膜ュニッ トに制御弁 7 5 6を介して個別に流量を制御しつ つ供給するめつき液の変動を小さく抑えることができる。
また、 めっき室 7 4 9の内部の周辺近傍に位置して、 該めっき室 7 4 9内のめっき液 7 4 5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 7 6 2と水平整流リン グ 7 6 3が該水平整流リング 7 6 3の外周端をめつき槽 7 5 0に固着し て配置されている。
一方、 へッ ド部 7 4 7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 7 9 6を有するハウジング 7 7 0と、 下端に押圧リング 9 4 0を取付けた上下動自在な押圧口ッド 9 4 2が備えられている。 ハゥジ ング 7 7 0の下端には、 図 7 1に示すように、 内方に突出するリング状 の基板保持部 7 7 2が設けられ、 この基板保持部 7 7 2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 9 4 4が 取付けられている。 更に、 このシール材 9 4 4の上方に力ソード電極用 接点 7 7 6が配置されている。 また、 基板保持部 7 7 2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 7 7 5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 7 7 6や空気抜き穴 7 7 5は、 図 5 9及び図 6 0に示すもの同様 である。 これによつて、 図 6 8に示すように、 めっき液の液面を下げた状態で、 図 7 0及ぴ図 7 1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 7 7 0の内部に入れて基板保持部 7 7 2のシール材 9 4 4 の上面に載置し、 ロボッ トハンド Hをハウジング 7 7 0から引き抜いた 後、 押圧リング 9 4 0を下降させることで、 基板 Wの周縁部をシール材 9 4 4と押圧リング 9 4 0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 9 4 4が圧接して、 ここを 確実にシールし、 同時に、 基板 Wと力ソード電極用接点 7 7 6とが通電 するようになつている。
図 6 6に戻って、 ハウジング 7 7 0は、 モータ 9 4 6の出力軸 9 4 8 'に連結されて、 モータ 9 4 6の駆動によって回転するように構成されて いる。 また、 押圧口ッ ド 9 4 2は、 モータ 9 4 6を囲繞する支持体 9 5 0に固着したガイ ド付きシリンダ 9 5 2の作動によって上下動するスラ イダ 9 5 4の下端にベアリング 9 5 6を介して回転自在に支承したリン グ状の支持枠 9 5 8の円周方向に沿った所定位置に垂設され、 これによ つて、 シリンダ 9 5 2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 7 7 0と一体に回転するようになつている。
支持体 9 5 0は、 モータ 9 6 0の駆動に伴って回転するポールねじ 9 6 1 と螺合して上下動するスライ ドベース 9 6 2に取付けられ、 更に上 部ハウジング 9 6 4で囲繞されて、 モータ 9 6 0の駆動に伴って、 上部 ハウジング 9 6 4と共に上下動するようになっている。 また、 めっき槽 7 5 0の上面には、 めっき処理時にハウジング 7 7 0の周囲を囲繞する 下部ハウジング 9 5 7が取付けられている。
これによつて、 図 6 8に示すように、 支持体 9 5 0と上部ハウジング 9 6 4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 7 5 8の内周面にはめつき液の結晶が付着し 易いが、 このように、 支持体 9 5 0と上部ハウジング 9 6 4とを上昇さ せた状態で多量のめっき液を流して堰部材 7 5 8をオーバーフローさせ ることで、 堰部材 7 5 8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 7 5 0には、 めっき処理時にオーバーフ 口一するめつき液の上方を覆うめっき液飛散防止力パー 7 5 0 bが一体 に設けられているが、 このめつき液飛散防止カバー 7 5 0 bの下面に、 例えば H I R E C ( N T T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、 ここにめつ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 7 7 0の基板保持部 7 7 2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 9 7 0が、 この例では円周方向に沿った 4力 所に設けられている。
図 7 3は、 この基板芯出し機構 9 7 0の詳細を示すもので、 これは、 ハウジング 7 7 0に固定した門形のブラケッ ト 9 7 2と、 このブラケッ ト 9 7 2内に配置した位置決めプロック 9 7 4とを有し、 この位置決め ブロック 9 7 4は、 その上部において、 ブラケッ ト 9 7 2に水平方向に 固定した枢軸 9 7 6を介して揺動自在に支承され、 更にハウジング 7 7 0と位置決めブロック 9 7 4との間に圧縮コイルばね 9 7 8が介装され ている。 これによつて、 位置決めブロック 9 7 4は、 圧縮コイルばね 9 7 8を介して枢軸 9 7 6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 9 7 4 aがス トッパとしての役割を果たしブラケッ ト 9 7 2の 上部下面 9 7 2 aに当接することで、 位置決めプロック 9 7 4の動きが 規制されるようになつている。 更に、 位置決めブロック 9 7 4の内面は. 上方に向けて外方に拡がるテーパ面 9 7 4 bとなっている。
これによつて、 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 7 7 0内に搬送して基板保持部 7 7 2の上に載置した際、 基板の中 心が基板保持部 7 7 2の中心からずれていると圧縮コイルばね 9 7 8の 弾性力に抗して位置決めプロック 9 7 4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 9 7 8の弾性力で位置 決めプロック 9 7 4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つている。
図 7 4は、 カソード電極用接点 7 7 6のカソード電極板 9 0 8に給電 する給電接点 （プローブ） 7 7 7を示すもので、 この給電接点 7 7 7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 9 0 8に達する 円筒状の保護体 9 8 0で包囲されて、 めっき液から保護されている。 このめつき膜成膜ュニッ トを備えた基板処理装置にあっては、 前述と 同様に、 図 6 8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 7 7 0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 7 7 0から抜き出す。 また、 支持体 9 5 0と上部ハウジング 9 6 4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 7 5 8をオーバーフロ一させることで、 堰部材 7 5 8の内周面へのめ つ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 7 7 0内に挿入して保持した後、 液面をめつき時液面 Aまで 上昇させるとともに、 ハウジング 7 7 0を一定量上昇させ、 液面がめつ き時液面 Aに達した後に、 ハウジング 7 7 0を中程度 （例えば 1 5 0 m i n - 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、 これによつて、 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つき面にめっき 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、 バリァ層とシード層が順次設けられた基板の被めつき面にプリプレーテ イング （前めつき） 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 7 5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 グュニッ ト 9 8 0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 9 8 0は、 め つき膜成膜ュニッ ト 7 2 2とほぼ同様な構造を有し、 めっき液として、 弱アルカリのピエ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 5 7に示 す 1つのめつき膜成膜ュニッ ト 7 2 2を処プリプレーティングユニッ ト 9 8 0に置き換え、 これによつて、 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ュニッ ト 9 8 0で用いるめっき液がアル 力リ性であり、 めっき膜成膜ュニッ ド ·7 2 2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 9 8 0で基板に付着したアル力 リ性めっき液をめつき膜成膜ュニッ ト 7 2 2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 7 1 2 (図 5 7参照） 内に洗浄ュ ニッ ト 9 8 2を設け、 プリプレーティングュニッ ト 9 8 0でプリプレー ティング処理した基板を該洗浄ュニッ ト 9 8 2で水洗浄した後、 めっき 膜成膜ュニッ ト 7 2 2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 9 8 4とァニールュニ ッ ト 9 8 6とを備え、 このべベル ·裏面洗浄ュニッ ト 9 8 4で半導体基 板端部の不要な C u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 をァニールュニッ ト 9 8 6に搬送してァニールするようにしている。
図 7 6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 7 1 5を備え、 このロードアンロード 7 1 5 と仮置き台 7 2 8 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 7 1 7を配置している。 そして、 3基のめっき膜成膜ュニッ ト 7 2 2を直列にめっきエリァ 9 9 0内に配 置し、 走行自在な第 2ロボッ ト 7 2 4を挟んで、 めっき膜成膜ュニッ ト 7 2 2と対峙する位置に、 2基のベベル ·裏面洗浄ュニッ ト 9 8 4と 1 基のァニールュニッ ト 9 8 6 とを直列に配置して、 第 2ロボッ ト 7 2 4 でめつき膜成膜ュニッ ト 7 2 2、 ベベル ·裏面洗浄ュニッ ト 9 8 4、 ァ ニールュュッ ト 9 8 6及ぴ仮置き台 7 2 8 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 7 1 7で基板の口一ドアンロード部 7 1 5から仮置き台 7 2 8へのロードアンロードを、 第 2ロボッ ト 7 2 4 で仮置き台 7 2 8からのロード、 各処理ュュッ ト間の搬送及ぴ仮置き台 7 2 8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 7 1 7 とロードアンロ^ "ド部 7 1 5とを有するロードアンロードエリア Lと、 第 2ロボッ ト 7 2 4、 仮置き台 7 2 8及ぴァニールュニッ ト 9 8 6を含 む各処理ュニッ トを有する処理ュニッ 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 ァ Lのみ取外しを行うことができるので、 他の処理ュニッ 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、 または他の処理ュニッ 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。 産業上の利用の可能性
本発明は、 半導体ウェハ等の円板状部材 （被回転体） を保持し回転さ せるための回転保持装置に関し、 この回転保持装置は、 半導体基板上に 形成された回路パターン溝及び Z又は穴を金属めつき膜で充填し、 該充 填部分を残して該金属めつき膜を除去することにより回路配線を形成す る半導体基板処理装置の洗浄装置やべベルェツチング装置に使用される c

Claims

請求の範囲
1 . 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 ていることを特徴とする回転保持装置。
2 . 請求項 1に記載の回転保持装置において、
前記保持部材の自由端部には、 被回転体の周縁部と係合する円弧状の 凹部が設けられていることを特徴とする回転保持装置。
3 . 請求項 1に記載の回転保持装置において、
前記保持部材は、 該保持部材の軸心を中心に回動する角度が規制され ていることを特徴とする回転保持装置。
4 . 請求項 1に記載の回転保持装置において、
前記保持部材の重心は、 該保持部材の軸心と偏心した位置にあること を特徴とする回転保持装置。
5 . 請求項 4に記載の回転保持装置において、
前記保持部材には、 該保持部材の軸心から離れた位置に重心を有する ウェイ トが取り付けられていることを特徴とする回転保持装置。
6 . 請求項 1に記載の回転保持装置において、
前記保持部材は、 被回転体の周縁に係合する係合保持位置と、 前記回 転部材の半径方向に沿った外側の前記被回転体の周縁から離れる離脱位 置との間を移動可能に構成されていることを特徴とする回転保持装置。
7 . 請求項 6に記載の回転保持装置において、
前記係合保持位置にある前記保持部材を前記被回転体の周縁に弾性的 に係合させる弾性体を有することを特徴とする回転保持装置。
8 . 請求項 7に記載の回転保持装置において、
前記弾性体は、 ばねであることを特徴とする回転保持装置。
9 . 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つき膜を形成する金属めつき膜成膜 ュニッ トと、
前記半導体基板上の金属めつき膜の少なく とも一部を研磨する研磨ュ 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 する洗浄ュニッ トと、
前記半導体基板を前記各ュニッ 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。
1 0 . 請求項 9に記載の半導体基板処理装置において、
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 トを具備することを特徴とする半導体基板処理装置。
1 1 . 請求項 9に記載の半導体処理装置において、
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ュニ ッ トを具備することを特徴とする半導体基板処理装置。
1 2 . 請求項 9に記載の半導体処理装置において、
前記半導体基板上にパリァ膜層を形成するためのバリァ膜層成膜ュニ ッ トを具備することを特徴とする半導体基板処理装置。
1 3 . 請求項 9に記載の半導体処理装置において、
前記半導体基板上に蓋めつき膜層を形成するための蓋めつきュニッ ト を具備することを特徴とする半導体基板処理装置。
1 4 . 請求項 9に記載の半導体処理装置において、
前記半導体基板の周縁部に形成された金属めつき膜層、 シード膜層お ょぴバリァ膜層の少なく とも一層をエッチング除去するべベルェッチン グュニッ トを具備することを特徴とする半導体基板処理装置。
1 5 . 請求項 9に記載の半導体処理装置において、
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 測定ュニッ トを具備することを特徴とする半導体基板処理装置。
1 6 . 請求項 9に記載の半導体処理装置において、
前記各ュニッ トの入れ替えが自在であることを特徴とする半導体基板 処理装置。
1 7 . 請求項 9に記載の半導体処理装置において、
前記金属めつき膜成膜ュニッ 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を特徴とする半導体基 板処理装置。
1 8 . 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つき膜を形成する金属めつき膜成膜 ュニッ トと、
前記半導体基板をァニールするためのァニールュニッ トと、 前記半導体基板上の金属めつき膜の少なく とも一部を研磨する研磨ュ 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 する洗浄ュュッ トと、
前記半導体基板を前記各ュニッ 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。
1 9 . 請求項 1 8に記載の半導体基板処理装置において、
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膜層 成膜ュニッ トを具備することを特徴とする半導体基板処理装置。
2 0 . 請求項 1 8に記載の半導体処理装置において、
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ュニ ッ トを具備することを特徴とする半導体基板処理装置。
2 1 . 請求項 1 8に記載の半導体処理装置において、
前記半導体基板上にパリァ膜層を形成するためのバリァ膜層成膜ュニ ッ トを具備することを特徴とする半導体基板処理装置。
2 2 . 請求項 1 8に記載の半導体処理装置において、
前記半導体基板上に蓋めつき膜層を形成するための蓋めつきュニッ ト を具備することを特徴とする半導体基板処理装置。
2 3 . 請求項 1 8に記載の半導体処理装置において、
前記半導体基板の周縁部に形成された金属めつき膜層、 シード膜層お ょぴバリァ膜層の少なく とも一層をエッチング除去するべベルエツチン グュニッ トを具備することを特徴とする半導体基板処理装置。
2 4 . 請求項 1 8に記載の半導体処理装置において、
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 測定ュニッ トを具備することを特徴とする半導体基板処理装置。
2 5 . 請求項 1 8に記載の半導体処理装置において、
前記各ュニッ トの入れ替えが自在であることを特徴とする半導体基板 処理装置。
2 6 . 請求項 1 8に記載の半導体処理装置において、
前記金属めつき膜成膜ュニッ 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を特徴とする半導体基 板処理装置。
2 7 . 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。
2 8 . 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つき膜を形成する金属めつき膜成膜 ュニッ 卜と、
前記半導体基板をァニールするためのァニールュニッ 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つき膜層、 シード膜層およびバリァ膜層の少なく とも一層をエッチング除去するべベルエッチングュニッ トと、
前記半導体基板を前記各ュニッ 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 9 . 請求項 2 8に記載の半導体基板処理装置において、 半導体基板のオリフラまたはノツチの位置を所定の方向に合わせるァ ライナュニッ トを有することを特徴とする半導体基板処理装置。
3 0 . 請求項 2 8に記載の半導体基板処理装置において、
前記金属めつき膜成膜ユニッ トにめっき液を供給する薬液供給システ ムを有することを特徴とする半導体基板処理装置。
3 1 . 請求項 2 8に記載の半導体基板処理装置において、
半導体基板を洗浄する洗浄ュニッ トを有することを特徴とする半導体 基板処理装置。
3 2 . 室内をロードアンロードエリアと処理ュニッ トエリァに区分し、 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 ド部と前記処理ュニッ トエリァ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、 前記処理ュニッ トエリア内に、 前記仮置き部 と該処理ュニッ トエリァ内に配置した各種処理ュニッ 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 c
3 3 . 請求項 3 2に記載の半導体基板処理装置において、
前記処理ユニッ トは、 めっきュュッ ト、 ベべノレエッチングユニッ ト、 ァニールユニッ トであることを特徴とする半導体基板処理装置。
3 4 . 請求項 3 3に記載の半導体基板処理装置において、
前記第 2ロボッ トの片側にめつきュニッ トを、 反対側にべベルェッチ ングュニッ トとァニールュニッ トをそれぞれ配したことを特徴とする半 導体基板処置装置。
3 5 . 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. 半導体ウェ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。
3 6 . 請求項 3 5に記載の回転保持装置であって、 前記保持部材が、 前 記円弧状周面の円弧の中心軸線を中心に角度位置調整可能とされている ことを特徴とする円板状部材の回転保持装置。
3 7 . 請求項 3 5に記載の回転保持装置であって、 前記保持部材の重心 が前記中心軸線に対して偏心していることを特徴とする円板状部材の回 転保持装置。
3 8 . 請求項 3 5に記載の回転保持装置において、 前記保持部材が前記 円板状部材の周縁に係合する係合保持位置と、 該係合保持装置よりも半 径方向外側に位置し、 前記周縁から離れる離脱位置との間を変位可能と 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。
3 9 . 請求項 3 8に記載の回転保持装置において、 前記係合保持位置に ある前記保持部材を前記円板状部材の周縁に弾性的に係合させる弾性手 段を有す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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