めっき装置及びめっき方法
【課題】ＣＭＰプロセスのやりやすいめっき膜を形成して、次工程のＣＭＰプロセスでの負担を軽減できるようにしためっき装置及びめっき方法を提供する。
【解決手段】基板Ｗを保持する基板保持部３６と、基板保持部３６で保持した基板Ｗと接触して通電させるカソード電極８８を備えたカソード部と、基板Ｗの表面に対向する位置に配置されるアノード９８と、基板保持部３６で保持した基板Ｗとアノード９８と間に基板Ｗと接離する方向に移動自在に配置され、該移動方向に沿って直線状に貫通して延びる貫通孔１１２ａを有する接触材１１２を有する。
【解決手段】基板Ｗを保持する基板保持部３６と、基板保持部３６で保持した基板Ｗと接触して通電させるカソード電極８８を備えたカソード部と、基板Ｗの表面に対向する位置に配置されるアノード９８と、基板保持部３６で保持した基板Ｗとアノード９８と間に基板Ｗと接離する方向に移動自在に配置され、該移動方向に沿って直線状に貫通して延びる貫通孔１１２ａを有する接触材１１２を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はめっき装置及びめっき方法に係り、特に半導体基板などの基板の表面に形成された微細な配線用凹部（回路パターン）に銅等の金属（配線材料）を埋込んで配線を形成するのに使用されるめっき装置及びめっき方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体基板上に配線回路を形成するための金属材料として、アルミニウムまたはアルミニウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロマイグレーション耐性が高い銅（Ｃｕ）を用いる動きが顕著になっている。この種の銅配線は、基板の表面に設けた微細な配線用凹部の内部に銅を埋込むことによって一般に形成される。この銅配線を形成する方法としては、ＣＶＤ、スパッタリング及びめっきといった手法があるが、いずれにしても、基板のほぼ全表面に銅を成膜して、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により不要の銅を除去するようにしている。
【０００３】
図１は、この種の銅配線基板の製造例を工程順に示す。先ず、図１（ａ）に示すように、半導体素子を形成した半導体基材１上の導電層１ａの上にＳｉＯ２からなる酸化膜やＬｏｗ−Ｋ材膜等の絶縁層２を堆積し、この絶縁層２の内部に、リソグラフィ・エッチング技術により、配線用凹部としてのコンタクトホール３とトレンチ４を形成する。その上にＴａＮやＴｉＮ等からなるバリア層５、更にその上に電解めっきの給電層としてシード層７をスパッタリングやＣＶＤ等によって形成する。
【０００４】
そして、図１（ｂ）に示すように、基板Ｗのシード層７の表面に銅めっきを施すことで、コンタクトホール３及びトレンチ４内に銅を充填するとともに、絶縁層２上に銅膜６を堆積する。その後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁層２上の銅膜６、シード層７及びバリア層５を除去して、コンタクトホール３及びトレンチ４内に充填させた銅膜６の表面と絶縁層２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図１（ｃ）に示すように、絶縁層２の内部に銅膜６からなる配線が形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内部に配線を形成する絶縁層として、誘電率が高いＬｏｗ−Ｋ材を使用することで、微細化した配線の信頼性を向上させることができる。しかし、Ｌｏｗ−Ｋ材は、一般に機械的な強度が弱い。そのため、Ｌｏｗ−Ｋ材からなる絶縁層の内部に形成したトレンチ内にめっきによって銅を埋込み、しかる後、ＣＭＰプロセスにおいて、絶縁層上の不要な銅を除去しようとすると、絶縁層の表面にディッシングが生じ易く、ディッシングの発生を抑えようとすると、銅の削り残しが生じて、不要な銅を完全に除去することが困難となる。これらＣＭＰプロセスにとっての負担を少しでも軽減するため、めっきプロセスにおいては、なるべくＣＭＰプロセスに負担のかからないようなめっき膜を作ることが求められている。
【０００６】
しかしながら、めっき膜の膜質を悪化させたり、めっき膜の表面にスクラッチが発生することを防止したりしつつ、ＣＭＰプロセスに負担のかからないようなめっき膜を作ることは一般に困難で、半導体製造プロセスとしては未完成であるのが現状である。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、ＣＭＰプロセスのやりやすいめっき膜を形成して、次工程のＣＭＰプロセスでの負担を軽減できるようにしためっき装置およびめっき方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部で保持した基板と接触して通電させるカソード電極を備えたカソード部と、前記基板の表面に対向する位置に配置されるアノードと、前記基板保持部で保持した基板と前記アノードと間に前記基板と接離する方向に移動自在に配置され、該移動方向に沿って直線状に貫通して延びる貫通孔を有する接触材を有することを特徴とするめっき装置である。
【０００９】
アノードと基板の間に、アノードと基板との間を直線状に貫通して延びる貫通孔を有する接触材を入れ、接触材を基板の表面に接触させてめっきを行うと、基板の表面の非配線形成部にあっては、接触材に設けた貫通孔に対向する部位を除き基板の表面が接触材に直接接触し、この接触部からめっき液が排除されるため、貫通孔に沿って成長した柱形状のめっき膜（柱形状部）が形成される。配線形成部にあっては、トレンチ等の配線用凹部の内部は接触材に接触しておらず、該凹部の内部がめっき液で満たされるため、めっき膜は、先ずトレンチ等の配線用凹部の内部を埋めるように成長し、接触材の接触面までめっき膜が到達すると、接触材の貫通孔に沿って柱形状に成長する。この時、非配線形成部及び配線形成部にできた柱形状のめっき膜（柱形状部）の根本は、同じ高さに揃っている。
【００１０】
このような形状のめっき膜の表面をＣＭＰで研磨することで、表面にある無数の柱形状のめっき膜を比較的微小な力で簡単に排除することができる。その結果、無数の柱形状のめっき膜を排除した後のめっき膜の表面は、凹凸の少ない平坦な表面となり、ＣＭＰにとっては従来の凹凸のあるめっき膜よりも研磨しやすい形状となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記接触材の前記基板保持部で保持した基板の表面と対向する接触面を該基板の表面に押当てる押当て機構を有することを特徴とする請求項１記載のめっき装置である。
これにより、押当て機構を介して、接触材の基板保持部で保持した基板の表面と対向する接触面を該基板の表面に押当てつつ接触させることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記接触材と前記アノードとの間に、前記接触材の前記接触面を基板の表面に押当てる押当て材を配置したことを特徴とする請求項１または２記載のめっき装置である。
これにより、押当て材を介して、接触材の接触面を基板の表面に押当てつつ接触させることができる。この押当て材は、電気を通すために、言いかえるとめっき液を通すため、例えば多孔質体から構成される。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記接触材と前記アノードとの間に、前記接触材の前記接触面を基板の表面に均一に押付ける柔軟性を有するクッション材を配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のめっき装置である。
これにより、クッション材によって、接触材の接触面を該接触面の全面に亘って基板の表面により均一な押付け力で押付けつつ接触させて、接触材の接触面が基板の表面から局所的に浮いてしまうことを防止することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、前記接触材に設けられた貫通孔は、直径が１２μｍ以下の横断面円形であり、かつ１．０×１０５〜１．０×１０９個／ｃｍ２の密度で分布していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のめっき装置である。
これにより、基板の表面に形成される柱形状のめっき膜は、直径が１２μｍ以下で、１．０×１０５〜１．０×１０９個／ｃｍ２の密度で分布する円柱状となり、後のＣＭＰで円柱状のめっき膜を容易に落とすことができる。しかもトレンチ等の配線用凹部に比べて円柱状のめっき膜が大きすぎて、配線形成部に円柱状のめっき膜が形成されない状況が起こることを防止することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記接触材の前記接触面の表面粗さのＲａ値は、１μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のめっき装置である。
基板の表面と接触する接触材の接触面の表面粗さのＲａ値（中心線平均粗さ）を１μｍ以下とすることで、該接触面の基板の表面に対する密着性をよくして、該接触面を基板の表面に接触させた時に、両者の間に隙間ができるのを防止し、これによって、非配線形成部に余分なめっき膜が成膜されて、後のＣＭＰプロセスに負担をかけることを防止することができる。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、前記接触材は、絶縁体からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のめっき装置である。
請求項８に記載の発明は、前記接触材は、ポリカーボネート、セラミックス、カーボン、ポリエステル、ガラス、シリコン、レジスト材またはフッ素樹脂からなることを特徴とする請求項７記載のめっき装置である。
レジスト材としては、フォト・リソグラフィやＸ線リソグラフィ用のものが使用でき、例えばＰＭＭＡ（アクリル樹脂）やＳＵ−８（商品名、化薬マイクロケム(株)製）を使用することで、高アスペクト比での微細パターン加工が可能となり、微細な貫通孔を持つ厚膜のフィルム（接触材）を得ることができる。
フッ素樹脂製の接触材としては、ＰＦＡを素材となし、リソグラフィ技術を応用して微細な貫通孔を形成したものが挙げられる。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、前記基板の表面に形成されためっき膜をエッチングするエッチング機構を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のめっき装置である。
基板の表面に形成された柱形状のめっき膜をエッチング機構でエッチング除去することで、後のＣＭＰプロセスの負担を更に軽減させることができる。このエッチング機構の具体例としては、例えば極性を反転できる電源、同等の回路または薬液によるエッチング（ケミカル・エッチング）が挙げられる。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、前記接触材に設けられる貫通孔は、前記接触面から離れる方向に向かって横断面積が徐々に減少するテーパ形状であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のめっき装置である。
これにより、基板の表面に先の尖った柱形状のめっき膜が形成されるようにして、例えば接触材に径の大きな貫通孔を設けて該貫通孔内にめっき膜を形成した場合に、めっき後にめっき膜を接触材の貫通孔から容易に引き抜くことができる。
【００１９】
請求項１１に記載の発明は、表面に配線用凹部を形成した基板を用意し、前記基板の表面に対向する位置にアノードを配置し、前記基板と前記アノードとの間に、内部に直線状に延びる貫通孔を有する接触材を該接触材の基板の表面と対向する接触面を該基板の表面に押当てて配置し、前記アノードと前記基板との間にめっき液を満たしつつ、前記アノードと前記基板の表面との間にめっき電流を流して基板の表面にめっきを行うことを特徴とするめっき方法である。
請求項１２に記載の発明は、前記接触材を前記基板に対して静止させた状態で、基板の表面にめっきを行うことを特徴とする請求項１１記載のめっき方法である。
【００２０】
請求項１３に記載の発明は、基板の表面にめっきを行った後、前記接触材の前記接触面の基板の表面に対する相対位置を変えて、基板の表面に再度めっきを行うことを特徴とする請求項１１または１２記載のめっき方法である。
これにより、例えばトレンチ等の配線用凹部の深さが深く、めっきに時間がかかる場合に、柱形状のめっき膜が成長しすぎて、接触材に設けた貫通孔から容易に抜けなくなってしまうことを防止することができる。
【００２１】
請求項１４に記載の発明は、前記接触材を前記基板の表面から離した後、前記接触材の前記接触面の基板の表面に対する相対位置を変えることを特徴とする請求項１３記載のめっき方法である。
【００２２】
これにより、接触材を基板の表面から離して再び押当てる時に、それまでに形成された柱形状のめっき膜を押し倒して、次のめっきでは押し倒しためっき膜の表面に柱形状のめっき膜を更に成長させることができる。これを繰り返すことによって、接触材を壊すことなく、めっき膜表面の凹凸の高低差を徐々に小さくし、最終的には、配線用凹部内を全て埋込んだ時に表面にできる柱形状のめっき膜が比較的低くなるようにして、接触材を壊すことなく、柱形状のめっき膜を孔質体から引き抜くことができる。相対位置を変える方法には、接触材や基板を能動的に動かすことは勿論、設計上の寸法誤差や遊びによって相対位置を変化させる場合も含まれる。
【００２３】
請求項１５に記載の発明は、基板の表面に再度めっきを行う前に、前記基板の表面に形成しためっき膜をエッチングすることを特徴とする請求項１３または１４記載のめっき方法である。
請求項１６に記載の発明は、前記エッチングを、前記アノードと前記基板との間にめっきを満たしつつ、前記アノードと前記基板の表面の極性をめっき時と逆にして行うことを特徴とする請求項１５記載のめっき方法である。
【００２４】
請求項１７に記載の発明は、前記接触材を前記基板の表面から離して前記エッチングを行うことを特徴とする請求項１６記載のめっき方法である。
このようにしてエッチングを行うと、電気は尖ったところに集中して流れるので、配線用凹部内に埋込んだめっき膜よりも柱形状のめっき膜が優先的にエッチングされる。そして、柱形状のめっき膜がなくなったところで次のめっきを行う操作を繰り返すことで、接触材を壊すことなく、めっき膜表面の凹凸の高低差を徐々に小さくし、最終的には、配線用凹部内を全て埋込んだ時に表面にできる柱形状のめっき膜が比較的低くなるようにして、接触材を壊すことなく、柱形状のめっき膜を接触材から引き抜くことができる。また、等方的にエッチングするような条件でアノードと基板の表面との間にめっき時とは逆の電解（逆電解）をかけて、柱形状のめっき膜の半分の厚さ相当する分だけエッチングすることで、柱形状のめっき膜をその高さに因ることなくエッチング除去することができる。
【００２５】
請求項１８に記載の発明は、請求項１１乃至１７のいずれかに記載のめっき方法によって基板にめっきした後、ＣＭＰ装置にて基板表面を研磨し、配線部以外の余分なめっき膜を除去することを特徴とする、基板の処理方法である。
請求項１９に記載の発明は、請求項１１乃至１７のいずれかに記載のめっき方法によって基板にめっきした後、エッチング装置にて基板表面の柱形状部を除去し、平坦な表面とした後、ＣＭＰ装置にて基板表面を研磨し、配線部以外の余分なめっき膜を除去することを特徴とする、基板の処理方法である。
【００２６】
請求項２０に記載の発明は、内部に直線状に延びる貫通孔を有する接触材を基板の表面に接触させながら該表面にめっきを行うことで得られる、前記貫通孔に沿って直線状に成長した無数の柱形状部を有するめっき膜である。
請求項２１に記載の発明は、前記柱形状は、直径が１２μｍ以下の円柱状であることを特徴とする請求項２０記載のめっき膜である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、トレンチ等の配線用凹部内にめっき膜を埋込みつつ、根元の高さが比較的平坦な面内にある柱形状のめっき膜を形成することができる。柱形状のめっき膜は、次工程のＣＭＰプロセスで容易に落とすことができ、柱形状のめっき膜を除去した後のめっき膜表面は比較的平坦であり、これによって、次工程のＣＭＰプロセスへの負担が軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。この実施の形態は、半導体基板の表面に設けた微細な配線用凹部内に銅を埋込んで銅からなる配線を形成するようにした例を示す。
図２は、本発明の実施の形態におけるめっき装置を備えた基板処理装置の全体配置図を示す。図２に示すように、この基板処理装置には、同一設備内に位置して、内部に複数の基板Ｗを収納する２基のロード・アンロード部１０と、めっき処理を行う２基のめっき装置１２と、ロード・アンロード部１０とめっき装置１２との間で基板Ｗの受渡しを行う搬送ロボット１４と、めっき液タンク１６を有するめっき液供給設備１８が備えられている。
【００２９】
めっき装置１２には、図３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２０が備えられ、この基板処理部２０に隣接して、めっき液を溜めるめっき液トレー２２が配置されている。また、回転軸２４を中心に揺動する揺動アーム２６の先端に保持されて基板処理部２０とめっき液トレー２２との間を揺動する電極ヘッド２８を有する電極アーム部３０が備えられている。更に、基板処理部２０の側方に位置して、プレコート・回収アーム３２と、純水やイオン水等の薬液、または気体等を基板に向けて噴射する固定ノズル３４が配置されている。この実施の形態にあっては、３個の固定ノズル３４が備えられ、その内の１個を純水の供給用に用いている。
【００３０】
基板処理部２０には、図４に示すように、基板の表面（被めっき面）を上向きにして基板Ｗを保持する基板保持部３６と、この基板保持部３６の上方に該基板保持部３６の周縁部を囲繞するように配置されたカソード部３８が備えられている。更に、基板保持部３６の周囲を囲繞して処理中に用いる各種薬液の飛散を防止する有底略円筒状のカップ４０が、エアシリンダ（図示せず）を介して上下動自在に配置されている。
【００３１】
基板保持部３６は、エアシリンダ４４によって、下方の基板受渡し位置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との間を昇降し、図示しない回転モータ及びベルトを介して、任意の加速度及び速度でカソード部３８と一体に回転する。この基板受渡し位置Ａに対向して、めっき装置１２のフレーム側面の搬送ロボット１４側には、基板搬出入口（図示せず）が設けられ、また基板保持部３６がめっき位置Ｂまで上昇した時に、基板保持部３６で保持された基板Ｗの周縁部に下記のカソード部３８のシール材９０とカソード電極８８が当接する。一方、カップ４０は、その上端が基板搬出入口の下方に位置し、図４に仮想線で示すように、上昇した時に基板搬出入口を塞いでカソード部３８の上方に達する。
【００３２】
めっき液トレー２２は、めっき処理を実施していない時に、電極アーム部３０の下記の押当て材１１０、クッション材１１１、接触材１１２及びアノード９８をめっき液で湿潤させるためのもので、この押当て材１１０等が収容できる大きさに設定され、図示しないめっき液供給口とめっき液排水口を有している。また、フォトセンサがめっき液トレー２２に取付けられており、めっき液トレー２２内のめっき液の満水、即ちオーバーフローと排水の検出が可能になっている。
【００３３】
電極アーム部３０は、下記のように、この例では、サーボモータからなる上下動モータ１３２とボールねじ１３４を介して上下動し、旋回モータ（図示せず）を介して、めっき液トレー２２と基板処理部２０との間を旋回（揺動）するようになっている。モータの代わりに空気圧アクチュエータを使用しても良い。
【００３４】
プレコート・回収アーム３２は、図５に示すように、上下方向に延びる支持軸５８の上端に連結されて、ロータリアクチュエータ６０を介して旋回（揺動）し、エアシリンダ（図示せず）を介して上下動する。このプレコート・回収アーム３２には、その自由端側にプレコート液吐出用のプレコートノズル６４が、基端側にめっき液回収用のめっき液回収ノズル６６がそれぞれ保持されている。プレコートノズル６４は、例えばエアシリンダによって駆動するシリンジに接続されて、プレコート液がプレコートノズル６４から間欠的に吐出される。また、めっき液回収ノズル６６は、例えばシリンダポンプまたはアスピレータに接続されて、基板上のめっき液がめっき液回収ノズル６６から吸引される。
【００３５】
基板保持部３６は、図６乃至図８に示すように、円板状の基板ステージ６８を備え、この基板ステージ６８の周縁部の円周方向に沿った６カ所に、上面に基板Ｗを水平に載置して保持する支持腕７０が立設されている。この支持腕７０の１つの上端には、基板Ｗの端面に当接して位置決めする位置決め板７２が固着され、この位置決め板７２を固着した支持腕７０に対向する支持腕７０の上端には、基板Ｗの端面に当接し回動して基板Ｗを位置決め板７２側に押付ける押付け片７４が回動自在に支承されている。また、他の４個の支持腕７０の上端には、回動して基板Ｗをこの上方から下方に押付けるチャック爪７６が回動自在に支承されている。
【００３６】
ここで、押付け片７４及びチャック爪７６の下端は、コイルばね７８を介して下方に付勢した押圧棒８０の上端に連結されて、この押圧棒８０の下動に伴って押付け片７４及びチャック爪７６が内方に回動して閉じるようになっており、基板ステージ６８の下方には、押圧棒８０に下面に当接してこれを上方に押上げる支持板８２が配置されている。
これにより、基板保持部３６が図４に示す基板受渡し位置Ａに位置する時、押圧棒８０は支持板８２に当接し上方に押上げられて、押付け片７４及びチャック爪７６が外方に回動して開き、基板ステージ６８を上昇させると、押圧棒８０がコイルばね７８の弾性力で下降して、押付け片７４及びチャック爪７６が内方に回転して閉じる。
【００３７】
カソード部３８は、図９及び図１０に示すように、支持板８２（図８等参照）の周縁部に立設した支柱８４の上端に固着した環状の枠体８６と、この枠体８６の下面に内方に突出させて取付けた、この例では６分割されたカソード電極８８と、このカソード電極８８の上方を覆うように枠体８６の上面に取付けた環状のシール材９０を有している。シール材９０は、その内周縁部が内方に向け下方に傾斜し、かつ徐々に薄肉となって、内周端部が下方に垂下するように構成されている。
【００３８】
これにより、図４に示すように、基板保持部３６がめっき位置Ｂまで上昇した時に、この基板保持部３６で保持した基板Ｗの周縁部にカソード電極８８が押付けられて通電し、同時にシール材９０の内周端部が基板Ｗの周縁部上面に圧接し、ここを水密的にシールして、基板の上面（被めっき面）に供給されためっき液が基板Ｗの端部から染み出すのを防止するとともに、めっき液がカソード電極８８を汚染することを防止する。
なお、この例において、カソード部３８は、上下動不能で基板保持部３６と一体に回転するようになっているが、上下動自在で、下降した時にシール材９０が基板Ｗの被めっき面に圧接するように構成しても良い。
【００３９】
電極アーム部３０の電極ヘッド２８は、図１１乃至図１３に示すように、揺動アーム２６の自由端にボールベアリング９２を介して連結したハウジング９４と、このハウジング９４の下端開口部を塞ぐように配置された、多孔質体からなる平板状の押当て材１１０を有している。すなわち、このハウジング９４の下部には、内方に突出した内方突出部９４ａが、押当て材１１０の上部にはフランジ部１１０ａがそれぞれ設けられ、このフランジ部１１０ａを内方突出部９４ａに引っ掛け、更にスペーサ９６を介装することで、ハウジング９４に押当て材１１０が保持されている。これによって、ハウジング９４の内部に中空のめっき液室１００が区画形成されている。
【００４０】
押当て材１１０の下面には、多孔質体からなり、弾性を有する平板状のクッション材１１１が貼着等によって取付けられ、このクッション材１１１の下面には、多孔質体からなり、内部に上下に直線状に貫通して延びる多数の貫通孔１１２ａを有する平板状の接触材１１２が貼着等によって取付けられている。これにより、押当て材１１０を介して、接触材１１２の基板保持部３６で保持した基板Ｗの表面と対向する接触面（下面）１１２ｂを該基板Ｗの表面（上面）に押当てつつ接触させることができる。
【００４１】
押当て材１１０は、例えばアルミナ、ＳｉＣ、ムライト、ジルコニア、チタニア、コージライト等の多孔質セラミックスまたはポリプロピレンやポリエチレンの焼結体等の硬質多孔質体、あるいはこれらの複合体、更には織布や不織布で構成されている。例えば、アルミナ系セラミックスにあっては、ポア径３０〜２００μｍ、ＳｉＣにあっては、ポア径３０μｍ以下、気孔率２０〜９５％、厚み１〜２０ｍｍ、好ましくは５〜２０ｍｍ、更に好ましくは８〜１５ｍｍ程度のものが使用される。この例では、例えば気孔率３０％、平均ポア径１００μｍでアルミナ製の多孔質セラミックス板から構成されている。そして、この内部にめっき液を含有させることで、つまり多孔質セラミックス板自体は絶縁体であるが、この内部にめっき液を複雑に入り込ませ、厚さ方向にかなり長い経路を辿らせることで、めっき液の電気伝導率より小さい電気伝導率を有するように構成されている。
【００４２】
このように押当て材１１０をめっき液室１００内に配置し、この押当て材１１０によって大きな抵抗を発生させることで、シード層７（図１参照）の抵抗の影響を無視できる程度となし、基板Ｗの表面の電気抵抗による電流密度の面内差を小さくして、めっき膜の面内均一性を向上させることができる。
【００４３】
クッション材１１１は、例えばポリウレタン、ポリエチレンまたはポリビニルアルコールで構成されており、例えばアイオン(株)製のソフラスや、ニッタ(株)製のＳＵＢＡなどがクッション材１１１として使用される。押当て材１１０と接触材１１２との間に、柔軟性を有するクッション材１１１を介装することによって、接触材１１２の接触面１１２ｂを該接触面１１２ｂの全面に亘って基板Ｗの表面により均一な押付け力で押当てつつ接触させて、接触材１１２の接触面１１２ｂが基板Ｗの表面から局所的に浮いてしまうことを防止することができる。
【００４４】
接触材１１２は、例えばポリカーボネート、セラミックス、カーボン、ポリエステル、ガラス、シリコン、レジスト材またはフッ素樹脂等の絶縁体で構成されており、ワットマンろ紙やオスモニクス社製のニュクリポアフィルタ等が接触材１１２として使用される。内部には、例えば横断面円形で、直径が１２μｍ以下で１．０×１０５〜１．０×１０９個／ｃｍ２の密度で分布する、上下に貫通する多数の貫通孔１１２ａが設けられている。これにより、基板の表面に形成される柱形状のめっき膜は、直径が１２μｍ以下の円柱状となり、後のＣＭＰで円柱状のめっき膜を容易に落とすことができる。しかも、貫通孔の密度を１．０×１０５〜１．０×１０９個／ｃｍ２とし、孔の直径と密度の適当な組み合わせを選ぶことにより、すべての配線用凹部にめっきをすることができる。
【００４５】
接触材１１２としては、ＰＭＭＡなどのレジスト材に、リソグラフィ技術によって、サブミクロンオーダでの微細加工（貫通孔の形成）を施したものを使用することもでき、この場合、膜厚が数百μｍ以下の接触材を作製することができる。
更に、接触材１１２の接触面１１２ｂの表面粗さのＲａ値（中心線平均粗さ）は、１μｍ以下に設定されている。これにより、接触材１１２の接触面１１２ｂの基板Ｗの表面に対する密着性をよくし、該接触面１１２ｂを基板Ｗの表面に接触させた時に、両者の間に間に隙間ができるのを防止して、非配線形成部に余分なめっき膜が成膜されて、後のＣＭＰプロセスに負担をかけることを防止することができる。
【００４６】
図示しないが、接触材に内部に設けられる貫通孔は、接触面から離れる方向に、つまり上方に向かって横断面積が徐々に減少するテーパ形状であってもよい。これにより、基板の表面に先の尖った柱形状のめっき膜が形成されるようにして、例えば接触材に径の大きな貫通孔を設けて該貫通孔内にめっき膜を形成した場合に、めっき後に柱形状のめっき膜を接触材の貫通孔から容易に引き抜くことができる。
【００４７】
めっき液室１００内には、押当て材１１０の上方に位置して、アノード９８が、この上方に配置しためっき液導入管１０４の下面に取付けられて配置されている。そして、このめっき液導入管１０４には、めっき液導入口１０４ａが設けられ、このめっき液導入口１０４ａにめっき液供給設備１８（図２参照）から延びるめっき液供給管１０２が接続されている。更に、ハウジング９４の上面に設けられためっき液排出口９４ｂにめっき液室１００に連通するめっき液排出管１０６が接続されている。
【００４８】
めっき液導入管１０４は、基板Ｗの表面（被めっき面）に均一にめっき液を供給できるように、マニホールド構造が採用されている。即ち、その長手方向に沿った所定の位置に、この内部に連通する多数の細管１１６を連結している。そして、アノード９８のこの細管１１６に対応する位置には細孔が設けられ、細管１１６は、これらの細孔内を下方に延びている。
【００４９】
これにより、めっき液供給管１０２からめっき液導入管１０４に導入されためっき液は、細管１１６を通過して押当て材１１０の上方に達し、めっき液室１００内を満たしてアノード９８をめっき液中に浸漬させるとともに、押当て材１１０、クッション材１１１及び接触材１１２の内部を通過して、該接触材１１２の下面に達し、めっき液排出管１０６を吸引することで、めっき液排出管１０６から排出される。
【００５０】
ここで、アノード９８は、スライムの生成を抑制するため、含有量が０．０３〜０．０５％のリンを含む銅（含リン銅）で構成されている。白金、チタン等の不溶解性金属あるいは金属上に白金等をめっきした不溶解性電極であってもよく、交換等が不要なことから、不溶解性金属あるいは不溶解性電極であることが好ましい。更に、めっき液の流通のしやすさ等から、網状であってもよい。が、不溶解のものを使用してもよい。
【００５１】
めっきを行うに際して、カソード電極８８はめっき電源１１４のカソードに、アノード９８はめっき電源１１４のアノードにそれぞれ電気的に接続される。この例では、めっき電源１１４は、流れる電流の向きを任意に変更でき、これによって、めっき装置がめっき膜をエッチングするエッチング機能を有するように構成されている。つまり、めっき液の存在下で、めっき電源１１４を介して、カソード電極８８がアノードに、アノード９８がカソードになるようにして、めっき膜をエッチングすることができる。
【００５２】
ボールベアリング９２と揺動アーム２６との間には、接触材１１２の接触面１１２ｂを基板Ｗの表面に向けて押当る押当て機構１２２が設けられている。つまり、この押当て機構１２２は、互いに離間した位置に配置される一対の板体１２４，１２６間に配置される圧縮コイルばね１２８と、一端を一方の板体１２４に固着し、他端に設けた頭部１３０ａを他方の板体１２６に当接させて、一対の板体１２４，１２６間の間隔が拡がることを規制するストッパ１３０とを有している。一方、揺動アーム２６は、サーボモータからなる上下動モータ１３２とボールねじ１３４を介して上下動するように構成されている。この上下機構は空気圧アクチュエータであってもよい。
【００５３】
これにより、接触材１１２が基板Ｗの表面に当接しない間は、圧縮コイルばね１２８の弾性力を介して、電極ヘッド２８は、揺動アーム２６と一体に上下動（及び揺動）し、接触材１１２が基板Ｗの表面に当接した後、揺動アーム２６を更に下降させると、この下降に伴って、圧縮コイルばね１２８が更に縮み、この圧縮コイルばね１２８の弾性力を、クッション材１１１を介して接触材１１２に作用させて、接触材１１２の接触面１１２ｂを基板Ｗの表面に押当て、しかも圧縮コイルばね１２８の縮み量（変位量）を制御することで、この押当て力を調整できるようになっている。
【００５４】
次に、この実施の形態のめっき装置を備えた基板処理装置の操作について説明する。
先ず、ロード・アンロード部１０からめっき処理前の基板Ｗを搬送ロボット１４で取出し、表面（被めっき面）を上向きにした状態で、フレームの側面に設けられた基板搬出入口から一方のめっき装置１２の内部に搬送する。この時、基板保持部３６は、下方の基板受渡し位置Ａにあり、搬送ロボット１４は、そのハンドが基板ステージ６８の真上に到達した後に、ハンドを下降させることで、基板Ｗを支持腕７０上に載置する。そして、搬送ロボット１４のハンドを基板搬出入口を通って退去させる。
【００５５】
搬送ロボット１４のハンドの退去が完了した後、カップ４０を上昇させ、同時に基板受渡し位置Ａにあった基板保持部３６を前処理・洗浄位置Ｃに上昇させる。この時、この上昇に伴って、支持腕７０上に載置された基板は、位置決め板７２と押付け片７４で位置決めされ、チャック爪７６で確実に把持される。
【００５６】
一方、電極アーム部３０の電極ヘッド２８は、この時点ではめっき液トレー２２上の通常位置にあって、接触材１１２等がめっき液トレー２２内に位置しており、この状態でカップ４０の上昇と同時に、めっき液トレー２２及び電極ヘッド２８にめっき液の供給を開始する。そして、基板のめっき工程に移るまで、新しいめっき液を供給し、併せてめっき液排出管１０６を通じた吸引を行って、押当て材１１０、クッション材１１１及び接触材１１２に含まれるめっき液の交換と泡抜きを行う。なお、カップ４０の上昇が完了すると、フレーム側面の基板搬出入口はカップ４０で塞がれて閉じ、フレーム内外の雰囲気が遮断状態となる。
【００５７】
カップ４０が上昇するとプレコート処理に移る。即ち、基板Ｗを受取った基板保持部３６を回転させ、待避位置にあったプレコート・回収アーム３２を基板と対峙する位置へ移動させる。そして、基板保持部３６の回転速度が設定値に到達したところで、プレコート・回収アーム３２の先端に設けられたプレコートノズル６４から、例えば界面活性剤からなるプレコート液を基板の表面に間欠的に吐出する。この時、基板保持部３６が回転しているため、プレコート液は基板Ｗの表面の全面に行き渡る。次に、プレコート・回収アーム３２を待避位置へ戻し、基板保持部３６の回転速度を増して、遠心力により基板Ｗの表面のプレコート液を振り切って乾燥させる。
【００５８】
プレコート完了後にめっき処理に移る。先ず、基板保持部３６を、この回転を停止、若しくは回転速度をめっき時速度まで低下させた状態で、めっきを施すめっき位置Ｂまで上昇させる。すると、基板Ｗの周縁部は、カソード電極８８に接触して通電可能な状態となり、同時に基板Ｗの周縁部上面にシール材９０が圧接して、基板Ｗの周縁部が水密的にシールされる。
【００５９】
一方、搬入された基板Ｗのプレコート処理が完了したという信号に基づいて、電極アーム部３０をめっき液トレー２２上方から電解処理を施す位置の上方に電極ヘッド２８が位置するように水平方向に旋回させ、この位置に到達した後に、電極ヘッド２８をカソード部３８に向かって下降させる。そして、接触材１１２の接触面１１２ｂが基板Ｗの表面に接触することなく、例えば０．１ｍｍ〜３ｍｍ程度に近接した時に、電極ヘッド２８を停止させる。次に、めっき液供給管１０２からめっき液を電極ヘッド２８の内部に供給して、図１２に示すように、押当て材１１０、クッション材及び接触材１１２にめっき液を含ませながら、基板Ｗの上面（被めっき面）からめっき液室１００の内部をめっき液で満たす。
【００６０】
そして、電極ヘッド２８を更に下降させて、図１３に示すように、接触材１１２の接触面１１２ｂを基板Ｗの表面に密着させる。これにより、図１４に詳細に示すように、接触材１１２の接触面１１２ｂは、基板Ｗに堆積させた絶縁層２を覆うシード層７の表面に密着する。この時、押当て材１１０と接触材１１２との間に、柔軟性を有するクッション材１１１を介装することで、接触材１１２の接触面１１２ｂが基板Ｗの表面（シード層７）から局部的に浮いてしまうことを防止しつつ、接触材１１２の接触面１１２ｂを基板Ｗの表面に隙間なく密着させることができる。この状態で、カソード電極８８をめっき電源１１４のカソードに、アノード９８をめっき電源１１４のアノードにそれぞれ接続して基板Ｗの表面（シード層７の表面）にめっきを行う。
【００６１】
このように、上下に貫通する多数の貫通孔１１２ａを有する接触材１１２の接触面１１２ｂを基板Ｗの表面のシード層７に密着させつつめっきを行うと、基板Ｗの表面の非配線形成部にあっては、図１５（ａ）に示すように、接触材１１２に設けた貫通孔１１２ａに対向する部位を除き、シード層７の表面が接触材１１２の接触面１１２ｂに直接接触し、この接触部からめっき液が排除される。このため、図１５（ｂ）〜（ｃ）に示すように、貫通孔１１２ａに沿って成長した柱形状のめっき膜（柱形状部）６ａが形成されて成長する。そして、めっき後、図１５（ｄ）に示すように、柱形状のめっき膜６ａを接触材１１２の貫通孔１１２ａから引抜き、シード層７の表面に柱形状のめっき膜６ａが残るようにする。
【００６２】
一方、例えば基板Ｗの表面の配線形成部にあっては、図１６（ａ）に示すように、絶縁層２に形成したトレンチ４等の配線用凹部の内部は接触材１１２の接触面１１２ｂに接触しておらず、トレンチ４等の内部がめっき液で満たされる。このため、図１６（ｂ）に示すように、先ずトレンチ４等の配線用凹部の内部を埋めるように成長しためっき膜（銅膜）６ｂが形成される。このめっき膜６ｂが接触材１１２の接触面１１２ｂまで到達すると、図１６（ｃ）に示すように、めっき膜６ｂの表面に、接触材１１２の貫通孔１１２ａに沿って成長した柱形状のめっき膜（柱形状部）６ｃが形成される。そして、めっき後、図１６（ｄ）に示すように、柱形状のめっき膜６ｃを接触材１１２の貫通孔１１２ａから引抜き、これによって、トレンチ４等の配線用凹部の内部に埋込んだめっき膜６ｂの表面に柱形状のめっき膜６ｃが残るようにする。
【００６３】
この時、基板の非配線形成部及び配線形成部にできた柱形状のめっき膜（柱形状部）６ａ，６ｃの根本は、同じ高さに揃っている。また、接触材１１２の内部に、直径が１２μｍ以下の横断面円形の貫通孔１１２ａを設けることで、基板の表面に形成される柱形状のめっき膜６ａ，６ｃは、直径が１２μｍ以下の円柱状となる。これにより、後のＣＭＰで円柱状のめっき膜６ａ，６ｃを容易に落とすことができ、しかもトレンチ４等の配線用凹部に比べて円柱状のめっき膜６ｃが大きすぎて、配線形成部に円柱状のめっき膜６ｃが形成されない状況が起こることを防止することができる。
【００６４】
図２３及び図２４に、前述のように、内部に直線状に延びる貫通孔を有する接触材を基板の表面に接触させながら該表面にめっきを行って、基板の表面にめっき膜を形成した時の模式図を示す。この図２３及び図２４から、多数の円柱状のめっき膜（柱形状部）が林立しためっき膜が得られることが判る。
【００６５】
めっき処理が完了すると、電極アーム部３０を上昇させ旋回させてめっき液トレー２２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３２を待避位置から基板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６６から基板Ｗ上のめっき液の残液を回収する。この残液の回収が終了した後、プレコート・回収アーム３２を待避位置へ戻し、基板のめっき面のリンスのために、純水用の固定ノズル３４から基板Ｗの中央部に純水を吐出し、同時に基板保持部３６をスピードを増して回転させて基板Ｗの表面の被めっき液を純水に置換する。このように、基板Ｗのリンスを行うことで、基板保持部３６をめっき位置Ｂから下降させる際に、めっき液が跳ねて、カソード部３８のカソード電極８８が汚染されることが防止される。
【００６６】
リンス終了後に水洗工程に入る。即ち、基板保持部３６をめっき位置Ｂから前処理・洗浄位置Ｃへ下降させ、純水用の固定ノズル３４から純水を供給しつつ基板保持部３６及びカソード部３８を回転させて水洗を実施する。この時、カソード部３８に直接供給した純水、または基板Ｗの面から飛散した純水によってシール材９０及びカソード電極８８も基板と同時に洗浄することができる。
【００６７】
水洗完了後にドライ工程に入る。即ち、固定ノズル３４からの純水の供給を停止し、更に基板保持部３６及びカソード部３８の回転スピードを増して、遠心力により基板表面の純水を振り切って乾燥させる。併せて、シール材９０及びカソード電極８８も乾燥される。ドライ工程が完了すると基板保持部３６及びカソード部３８の回転を停止させ、基板保持部３６を基板受渡し位置Ａまで下降させる。すると、チャック爪７６による基板Ｗの把持が解かれ、基板Ｗは、支持腕７０の上面に載置された状態となる。これと同時に、カップ４０も下降させる。
【００６８】
以上でめっき処理及びそれに付帯する前処理や洗浄・乾燥工程の全て工程を終了し、搬送ロボット１４は、そのハンドを基板搬出入口から基板Ｗの下方に挿入し、そのまま上昇させることで、基板保持部３６から処理後の基板Ｗを受取る。そして、搬送ロボット１４は、この基板保持部３６から受取った処理後の基板Ｗをロード・アンロード部１０に戻す。
【００６９】
その後、基板ＷをＣＭＰ装置に搬送し、ＣＭＰ装置で基板Ｗの表面を研磨することで、先ず図１７（ａ）に示す無数の柱形状のめっき膜（柱形状部）６ａ，６ｃを落とし、これによって、図１７（ｂ）に示すように、基板Ｗの表面を平坦にする。この柱形状の無数のめっき膜６ａ，６ｂの根本は同じ高さに揃っており、このため、比較的微小な力で簡単に、つまり低圧且つ高速なＣＭＰプロセスでめっき膜６ａ，６ｂを排除することができる。その結果、無数の柱形状のめっき膜６ａ，６ｃを排除した後のめっき膜の表面は、凹凸の少ない平坦な表面となり、ＣＭＰにとっては従来の凹凸のあるめっき膜よりも研磨しやすい形状となる。
【００７０】
上記の例は、トレンチ４等の配線用凹部の深さが比較的小さい場合に適用した例を示している。しかし、トレンチ４等の配線用凹部の深さが比較的大きい場合、配線用凹部の内部を銅等で埋めるまでの間に柱形状のめっき膜がかなりの高さに成長し、アンカー効果が強くなって接触材と基板の表面との密着が強くなるため、接触材から柱形状のめっき膜を引き抜く際に接触材を壊してしまうことがある。
【００７１】
図１８は、トレンチ４等の配線用凹部の深さが比較的大きい場合でも、配線用凹部の内部を銅等で埋め、しかも接触材を壊してしまうことなく接触材から柱形状のめっき膜を引き抜くことができるようにした例を工程順に示す。
【００７２】
先ず、前述の例と同様に、多数の貫通孔１１２ａを有する接触材１１２の接触面１１２ｂを基板Ｗの表面のシード層７に密着させつつめっきを行い、これによって、図１８（ａ）に示すように、非配線形成部に柱形状のめっき膜（柱形状部）６ａを、トレンチ４等の配線用凹部の内部に該凹部を埋めるめっき膜６ｂを形成する。そして、必要に応じて、カソード電極８８及びアノード９８をめっき電源１１４から切り離し、しかる後、図１８（ｂ）に示すように、電極ヘッド２８を上昇させて、柱形状のめっき膜６ａを接触材１１２から引き抜く。そして、例えば、電極ヘッド２８または基板保持部３６の少なくとも一方を回転させて、接触材１１２の接触面１１２ｂと基板Ｗの表面との相対位置を変える。
【００７３】
次に、図１８（ｃ）に示すように、電極ヘッド２８を再度下降させ、接触材１１２の接触面１１２ｂを再度基板Ｗの表面のシード層７に密着させ、これによって、柱形状のめっき膜６ａを接触材１１２で押し倒す。この状態で、カソード電極８８及びアノード９８をめっき電源１１４に接続してめっきを行い、これによって、図１８（ｄ）に示すように、押し倒された柱形状のめっき膜６ａの表面に柱形状の第２のめっき膜（柱形状部）６ｄを形成し、同時に、トレンチ４等の配線用凹部の内部に埋めためっき膜６ｂを成長させる。この例では、柱形状のめっき膜６ａを接触材１１２で押し倒し、更にめっきを行う操作を１回行うようにしているが、この操作を、必要に応じて複数回繰り返すようにしてもよい。これによって、接触材１１２を壊すことなく、めっき膜表面の凹凸の高低差を徐々に小さくして行くことができる。
【００７４】
そして、図１８（ｄ）に示すように、トレンチ４等の配線用凹部内に形成されるめっき膜６ｂが接触材１１２の表面まで到達し、更に、このめっき膜６ｂの表面に、接触材１１２の貫通孔１１２ａに沿って成長した柱形状のめっき膜６ｃが形成された時に、めっきを終了する。そして、めっき後、図１８（ｅ）に示すように、柱形状のめっき膜６ｃ，６ｄを接触材１１２の貫通孔１１２ａから引き抜く。
【００７５】
この方法によれば、トレンチ４等の配線用凹部内を銅膜等のめっき膜で全て埋め込んだ時に、めっき膜の表面にできる柱形状のめっき膜６ｃ，６ｄの高さは、比較的低くなり、接触材１１２を壊すことなく柱形状のめっき膜６ｃ，６ｄを接触材１１２から引き抜くことができる。この方法の場合、トレンチ４等の配線用凹部内に形成されるめっき膜６ｂは緻密となり、非配線形成部に形成されるめっき膜６ａ，６ｄは、柱形状のめっき膜６ａを倒した際に多少の隙間ができるため、ボイドを含む可能性がある。しかし、非配線形成部に形成されるめっき膜は、次工程のＣＭＰプロセスによって削り落とされてしまうので問題はない。
【００７６】
この実施の形態のめっき装置にように、流れる電流の向きを任意に変更できるようにしためっき電源１１４を使用し、めっき膜をエッチングするエッチング機能を有するように構成した場合には、めっきを数回に分け、１回のめっきが終了する度にめっき膜をエッチング除去するようにしてもよい。
【００７７】
つまり、例えば、図１８（ｂ）に示すように、電極ヘッド２８を上昇させて、柱形状のめっき膜６ａを接触材１１２から引き抜いた状態で、図１９（ａ）に示すように、めっき液の存在下で、めっき電源１１４を介して、カソード電極８８がアノードに、アノード９８がカソードになるようにして、めっき膜６ａ，６ｂをエッチングする。このようにしてエッチングを行うと、電気は尖ったところに集中して流れるので、トレンチ４等の配線用凹部内に埋込んだめっき膜６ｂよりも柱形状のめっき膜６ａの方が優先的にエッチングされ、これによって、図１９（ｂ）に示すように、柱形状のめっき膜６ａがなくなっても、トレンチ４等の配線用凹部内に埋込んだめっき膜６ｂの大部分は残る。
【００７８】
そして、柱形状のめっき膜６ａがなくなったところで次のめっきを行う処理を、必要に応じて複数回繰り返すことによって、接触材１１２を壊すことなく徐々にめっき膜表面の凹凸の高低差を小さくして行き、トレンチ４等の配線用凹部内を銅膜等のめっき膜で全て埋め込んだ時に、めっき膜の表面にできる柱形状のめっき膜の高さが比較的低くなるようにして、接触材を壊すことなく柱形状のめっき膜を接触材から引き抜くことができる。
【００７９】
図２０（ａ）に示すように、例えば柱形状のめっき膜６ａが直径ｄの円柱形状の場合に、めっき膜を等方的にエッチングするような条件で、アノードと基板表面のめっき膜との間にめっき時とは逆の電解（逆電解）をかけ、柱形状のめっき膜６ａの半分の厚さ相当する分、つまりｄ／２だけめっき膜をエッチングすることで、図２０（ｂ）に示すように、柱形状のめっき膜６ａをその高さに因ることなくエッチング除去することができる。
【００８０】
図２１は、本発明の他の実施の形態のめっき装置の要部を示す。この例のめっき装置は、図２１（ａ）に示すように、内部に多数の貫通孔１１２ａを有する接触材１１２を単独で使用してアノード９８と基板Ｗとの間に位置させ、図２１（ｂ）に示すように、接触材１１２の接触面（下面）１１２ｂを基板Ｗの表面、つまり絶縁層２を覆うシード層７の表面に密着させてめっきを行うようにしている。
【００８１】
図２２は、本発明の更に他の実施の形態のめっき装置の要部を示す。この例のめっき装置は、内部に多数の貫通孔１１２ａを有する接触材１１２を、クッション材を介することなく、押当て材１１０の下面に直接取付けている。
なお、上記の例では、配線材料として、銅を使用しているが、銅の代わりに、銅合金、銀または銀合金を使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】めっき処理によって銅配線を形成する例を工程順に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態のめっき装置を備えた基板処理装置の全体を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態のめっき装置を示す平面図である。
【図４】図３に示すめっき装置の基板保持部及び電極部の拡大断面図である。
【図５】図３に示すめっき装置のプレコート・回収アームを示す正面図である。
【図６】図３に示すめっき装置の基板保持部の平面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】図６のＣ−Ｃ線断面図である。
【図９】図３に示すめっき装置の電極部の平面図である。
【図１０】図９のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１１】図３に示すめっき装置の電極アーム部の平面図である。
【図１２】図３に示すめっき装置の電極ヘッド及び基板保持部を概略的に示す電解めっき時における断面図である。
【図１３】図３に示すめっき装置の電極ヘッド及び基板保持部を概略的に示す電解エッチング時における断面図である。
【図１４】図１４の要部を拡大して示す要部拡大図である。
【図１５】本発明の実施の形態のめっき方法によって非配線形成部にめっき膜が形成される過程を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態のめっき方法によって配線形成部にめっき膜が形成される過程を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態のめっき方法によって形成された柱形状のめっき膜をＣＭＰプロセスによって除去する過程を示す図である。
【図１８】本発明の他の実施の形態のめっき方法によって基板の表面にめっき膜が形成される過程を示す図である。
【図１９】柱形状のめっき膜をめっきの途中でエッチングによって除去する過程を示す図である。
【図２０】柱形状のめっき膜をめっきの途中で等方的エッチングによって除去する過程を示す図である。
【図２１】本発明の他の実施の形態のめっき装置の要部を示す断面図である。
【図２２】本発明の更に他の実施の形態のめっき装置の要部を示す断面図である。
【図２３】内部に直線状に延びる貫通孔を有する接触材を基板の表面に接触させながら該表面にめっきを行って得られためっき膜を斜め上方から見た模式図である。
【図２４】内部に直線状に延びる貫通孔を有する接触材を基板の表面に接触させながら該表面にめっきを行って得られためっき膜を正面から見た模式図である。
【符号の説明】
【００８３】
２ 絶縁層
４ トレンチ（配線用凹部）
５ バリア層
６ａ〜６ｄ めっき膜
６ 銅膜
７ シード層
１２ めっき装置
１６ めっき液タンク
１８ めっき液供給設備
２０ 基板処理部
２２ めっき液トレー
２８ 電極ヘッド
３０ 電極アーム部
３２ プレコート・回収アーム
３４ 固定ノズル
３６ 基板保持部
３８ カソード部
６８ 基板ステージ
７０ 支持腕
７６ チャック爪
８８ カソード電極
９０ シール材
９４ ハウジング
９４ｂ めっき液排出口
９８ アノード
１００ めっき液室
１０２ めっき液供給管
１０４ａ めっき液導入口
１０４ めっき液導入管
１０６ めっき液排出管
１１０ 押当て材
１１１ クッション材
１１２ 接触材
１１２ａ 貫通孔
１１４ めっき電源
１２２ 押当て機構
【技術分野】
【０００１】
本発明はめっき装置及びめっき方法に係り、特に半導体基板などの基板の表面に形成された微細な配線用凹部（回路パターン）に銅等の金属（配線材料）を埋込んで配線を形成するのに使用されるめっき装置及びめっき方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体基板上に配線回路を形成するための金属材料として、アルミニウムまたはアルミニウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロマイグレーション耐性が高い銅（Ｃｕ）を用いる動きが顕著になっている。この種の銅配線は、基板の表面に設けた微細な配線用凹部の内部に銅を埋込むことによって一般に形成される。この銅配線を形成する方法としては、ＣＶＤ、スパッタリング及びめっきといった手法があるが、いずれにしても、基板のほぼ全表面に銅を成膜して、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により不要の銅を除去するようにしている。
【０００３】
図１は、この種の銅配線基板の製造例を工程順に示す。先ず、図１（ａ）に示すように、半導体素子を形成した半導体基材１上の導電層１ａの上にＳｉＯ２からなる酸化膜やＬｏｗ−Ｋ材膜等の絶縁層２を堆積し、この絶縁層２の内部に、リソグラフィ・エッチング技術により、配線用凹部としてのコンタクトホール３とトレンチ４を形成する。その上にＴａＮやＴｉＮ等からなるバリア層５、更にその上に電解めっきの給電層としてシード層７をスパッタリングやＣＶＤ等によって形成する。
【０００４】
そして、図１（ｂ）に示すように、基板Ｗのシード層７の表面に銅めっきを施すことで、コンタクトホール３及びトレンチ４内に銅を充填するとともに、絶縁層２上に銅膜６を堆積する。その後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁層２上の銅膜６、シード層７及びバリア層５を除去して、コンタクトホール３及びトレンチ４内に充填させた銅膜６の表面と絶縁層２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図１（ｃ）に示すように、絶縁層２の内部に銅膜６からなる配線が形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内部に配線を形成する絶縁層として、誘電率が高いＬｏｗ−Ｋ材を使用することで、微細化した配線の信頼性を向上させることができる。しかし、Ｌｏｗ−Ｋ材は、一般に機械的な強度が弱い。そのため、Ｌｏｗ−Ｋ材からなる絶縁層の内部に形成したトレンチ内にめっきによって銅を埋込み、しかる後、ＣＭＰプロセスにおいて、絶縁層上の不要な銅を除去しようとすると、絶縁層の表面にディッシングが生じ易く、ディッシングの発生を抑えようとすると、銅の削り残しが生じて、不要な銅を完全に除去することが困難となる。これらＣＭＰプロセスにとっての負担を少しでも軽減するため、めっきプロセスにおいては、なるべくＣＭＰプロセスに負担のかからないようなめっき膜を作ることが求められている。
【０００６】
しかしながら、めっき膜の膜質を悪化させたり、めっき膜の表面にスクラッチが発生することを防止したりしつつ、ＣＭＰプロセスに負担のかからないようなめっき膜を作ることは一般に困難で、半導体製造プロセスとしては未完成であるのが現状である。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、ＣＭＰプロセスのやりやすいめっき膜を形成して、次工程のＣＭＰプロセスでの負担を軽減できるようにしためっき装置およびめっき方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部で保持した基板と接触して通電させるカソード電極を備えたカソード部と、前記基板の表面に対向する位置に配置されるアノードと、前記基板保持部で保持した基板と前記アノードと間に前記基板と接離する方向に移動自在に配置され、該移動方向に沿って直線状に貫通して延びる貫通孔を有する接触材を有することを特徴とするめっき装置である。
【０００９】
アノードと基板の間に、アノードと基板との間を直線状に貫通して延びる貫通孔を有する接触材を入れ、接触材を基板の表面に接触させてめっきを行うと、基板の表面の非配線形成部にあっては、接触材に設けた貫通孔に対向する部位を除き基板の表面が接触材に直接接触し、この接触部からめっき液が排除されるため、貫通孔に沿って成長した柱形状のめっき膜（柱形状部）が形成される。配線形成部にあっては、トレンチ等の配線用凹部の内部は接触材に接触しておらず、該凹部の内部がめっき液で満たされるため、めっき膜は、先ずトレンチ等の配線用凹部の内部を埋めるように成長し、接触材の接触面までめっき膜が到達すると、接触材の貫通孔に沿って柱形状に成長する。この時、非配線形成部及び配線形成部にできた柱形状のめっき膜（柱形状部）の根本は、同じ高さに揃っている。
【００１０】
このような形状のめっき膜の表面をＣＭＰで研磨することで、表面にある無数の柱形状のめっき膜を比較的微小な力で簡単に排除することができる。その結果、無数の柱形状のめっき膜を排除した後のめっき膜の表面は、凹凸の少ない平坦な表面となり、ＣＭＰにとっては従来の凹凸のあるめっき膜よりも研磨しやすい形状となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記接触材の前記基板保持部で保持した基板の表面と対向する接触面を該基板の表面に押当てる押当て機構を有することを特徴とする請求項１記載のめっき装置である。
これにより、押当て機構を介して、接触材の基板保持部で保持した基板の表面と対向する接触面を該基板の表面に押当てつつ接触させることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記接触材と前記アノードとの間に、前記接触材の前記接触面を基板の表面に押当てる押当て材を配置したことを特徴とする請求項１または２記載のめっき装置である。
これにより、押当て材を介して、接触材の接触面を基板の表面に押当てつつ接触させることができる。この押当て材は、電気を通すために、言いかえるとめっき液を通すため、例えば多孔質体から構成される。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記接触材と前記アノードとの間に、前記接触材の前記接触面を基板の表面に均一に押付ける柔軟性を有するクッション材を配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のめっき装置である。
これにより、クッション材によって、接触材の接触面を該接触面の全面に亘って基板の表面により均一な押付け力で押付けつつ接触させて、接触材の接触面が基板の表面から局所的に浮いてしまうことを防止することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、前記接触材に設けられた貫通孔は、直径が１２μｍ以下の横断面円形であり、かつ１．０×１０５〜１．０×１０９個／ｃｍ２の密度で分布していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のめっき装置である。
これにより、基板の表面に形成される柱形状のめっき膜は、直径が１２μｍ以下で、１．０×１０５〜１．０×１０９個／ｃｍ２の密度で分布する円柱状となり、後のＣＭＰで円柱状のめっき膜を容易に落とすことができる。しかもトレンチ等の配線用凹部に比べて円柱状のめっき膜が大きすぎて、配線形成部に円柱状のめっき膜が形成されない状況が起こることを防止することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記接触材の前記接触面の表面粗さのＲａ値は、１μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のめっき装置である。
基板の表面と接触する接触材の接触面の表面粗さのＲａ値（中心線平均粗さ）を１μｍ以下とすることで、該接触面の基板の表面に対する密着性をよくして、該接触面を基板の表面に接触させた時に、両者の間に隙間ができるのを防止し、これによって、非配線形成部に余分なめっき膜が成膜されて、後のＣＭＰプロセスに負担をかけることを防止することができる。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、前記接触材は、絶縁体からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のめっき装置である。
請求項８に記載の発明は、前記接触材は、ポリカーボネート、セラミックス、カーボン、ポリエステル、ガラス、シリコン、レジスト材またはフッ素樹脂からなることを特徴とする請求項７記載のめっき装置である。
レジスト材としては、フォト・リソグラフィやＸ線リソグラフィ用のものが使用でき、例えばＰＭＭＡ（アクリル樹脂）やＳＵ−８（商品名、化薬マイクロケム(株)製）を使用することで、高アスペクト比での微細パターン加工が可能となり、微細な貫通孔を持つ厚膜のフィルム（接触材）を得ることができる。
フッ素樹脂製の接触材としては、ＰＦＡを素材となし、リソグラフィ技術を応用して微細な貫通孔を形成したものが挙げられる。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、前記基板の表面に形成されためっき膜をエッチングするエッチング機構を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のめっき装置である。
基板の表面に形成された柱形状のめっき膜をエッチング機構でエッチング除去することで、後のＣＭＰプロセスの負担を更に軽減させることができる。このエッチング機構の具体例としては、例えば極性を反転できる電源、同等の回路または薬液によるエッチング（ケミカル・エッチング）が挙げられる。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、前記接触材に設けられる貫通孔は、前記接触面から離れる方向に向かって横断面積が徐々に減少するテーパ形状であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のめっき装置である。
これにより、基板の表面に先の尖った柱形状のめっき膜が形成されるようにして、例えば接触材に径の大きな貫通孔を設けて該貫通孔内にめっき膜を形成した場合に、めっき後にめっき膜を接触材の貫通孔から容易に引き抜くことができる。
【００１９】
請求項１１に記載の発明は、表面に配線用凹部を形成した基板を用意し、前記基板の表面に対向する位置にアノードを配置し、前記基板と前記アノードとの間に、内部に直線状に延びる貫通孔を有する接触材を該接触材の基板の表面と対向する接触面を該基板の表面に押当てて配置し、前記アノードと前記基板との間にめっき液を満たしつつ、前記アノードと前記基板の表面との間にめっき電流を流して基板の表面にめっきを行うことを特徴とするめっき方法である。
請求項１２に記載の発明は、前記接触材を前記基板に対して静止させた状態で、基板の表面にめっきを行うことを特徴とする請求項１１記載のめっき方法である。
【００２０】
請求項１３に記載の発明は、基板の表面にめっきを行った後、前記接触材の前記接触面の基板の表面に対する相対位置を変えて、基板の表面に再度めっきを行うことを特徴とする請求項１１または１２記載のめっき方法である。
これにより、例えばトレンチ等の配線用凹部の深さが深く、めっきに時間がかかる場合に、柱形状のめっき膜が成長しすぎて、接触材に設けた貫通孔から容易に抜けなくなってしまうことを防止することができる。
【００２１】
請求項１４に記載の発明は、前記接触材を前記基板の表面から離した後、前記接触材の前記接触面の基板の表面に対する相対位置を変えることを特徴とする請求項１３記載のめっき方法である。
【００２２】
これにより、接触材を基板の表面から離して再び押当てる時に、それまでに形成された柱形状のめっき膜を押し倒して、次のめっきでは押し倒しためっき膜の表面に柱形状のめっき膜を更に成長させることができる。これを繰り返すことによって、接触材を壊すことなく、めっき膜表面の凹凸の高低差を徐々に小さくし、最終的には、配線用凹部内を全て埋込んだ時に表面にできる柱形状のめっき膜が比較的低くなるようにして、接触材を壊すことなく、柱形状のめっき膜を孔質体から引き抜くことができる。相対位置を変える方法には、接触材や基板を能動的に動かすことは勿論、設計上の寸法誤差や遊びによって相対位置を変化させる場合も含まれる。
【００２３】
請求項１５に記載の発明は、基板の表面に再度めっきを行う前に、前記基板の表面に形成しためっき膜をエッチングすることを特徴とする請求項１３または１４記載のめっき方法である。
請求項１６に記載の発明は、前記エッチングを、前記アノードと前記基板との間にめっきを満たしつつ、前記アノードと前記基板の表面の極性をめっき時と逆にして行うことを特徴とする請求項１５記載のめっき方法である。
【００２４】
請求項１７に記載の発明は、前記接触材を前記基板の表面から離して前記エッチングを行うことを特徴とする請求項１６記載のめっき方法である。
このようにしてエッチングを行うと、電気は尖ったところに集中して流れるので、配線用凹部内に埋込んだめっき膜よりも柱形状のめっき膜が優先的にエッチングされる。そして、柱形状のめっき膜がなくなったところで次のめっきを行う操作を繰り返すことで、接触材を壊すことなく、めっき膜表面の凹凸の高低差を徐々に小さくし、最終的には、配線用凹部内を全て埋込んだ時に表面にできる柱形状のめっき膜が比較的低くなるようにして、接触材を壊すことなく、柱形状のめっき膜を接触材から引き抜くことができる。また、等方的にエッチングするような条件でアノードと基板の表面との間にめっき時とは逆の電解（逆電解）をかけて、柱形状のめっき膜の半分の厚さ相当する分だけエッチングすることで、柱形状のめっき膜をその高さに因ることなくエッチング除去することができる。
【００２５】
請求項１８に記載の発明は、請求項１１乃至１７のいずれかに記載のめっき方法によって基板にめっきした後、ＣＭＰ装置にて基板表面を研磨し、配線部以外の余分なめっき膜を除去することを特徴とする、基板の処理方法である。
請求項１９に記載の発明は、請求項１１乃至１７のいずれかに記載のめっき方法によって基板にめっきした後、エッチング装置にて基板表面の柱形状部を除去し、平坦な表面とした後、ＣＭＰ装置にて基板表面を研磨し、配線部以外の余分なめっき膜を除去することを特徴とする、基板の処理方法である。
【００２６】
請求項２０に記載の発明は、内部に直線状に延びる貫通孔を有する接触材を基板の表面に接触させながら該表面にめっきを行うことで得られる、前記貫通孔に沿って直線状に成長した無数の柱形状部を有するめっき膜である。
請求項２１に記載の発明は、前記柱形状は、直径が１２μｍ以下の円柱状であることを特徴とする請求項２０記載のめっき膜である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、トレンチ等の配線用凹部内にめっき膜を埋込みつつ、根元の高さが比較的平坦な面内にある柱形状のめっき膜を形成することができる。柱形状のめっき膜は、次工程のＣＭＰプロセスで容易に落とすことができ、柱形状のめっき膜を除去した後のめっき膜表面は比較的平坦であり、これによって、次工程のＣＭＰプロセスへの負担が軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。この実施の形態は、半導体基板の表面に設けた微細な配線用凹部内に銅を埋込んで銅からなる配線を形成するようにした例を示す。
図２は、本発明の実施の形態におけるめっき装置を備えた基板処理装置の全体配置図を示す。図２に示すように、この基板処理装置には、同一設備内に位置して、内部に複数の基板Ｗを収納する２基のロード・アンロード部１０と、めっき処理を行う２基のめっき装置１２と、ロード・アンロード部１０とめっき装置１２との間で基板Ｗの受渡しを行う搬送ロボット１４と、めっき液タンク１６を有するめっき液供給設備１８が備えられている。
【００２９】
めっき装置１２には、図３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２０が備えられ、この基板処理部２０に隣接して、めっき液を溜めるめっき液トレー２２が配置されている。また、回転軸２４を中心に揺動する揺動アーム２６の先端に保持されて基板処理部２０とめっき液トレー２２との間を揺動する電極ヘッド２８を有する電極アーム部３０が備えられている。更に、基板処理部２０の側方に位置して、プレコート・回収アーム３２と、純水やイオン水等の薬液、または気体等を基板に向けて噴射する固定ノズル３４が配置されている。この実施の形態にあっては、３個の固定ノズル３４が備えられ、その内の１個を純水の供給用に用いている。
【００３０】
基板処理部２０には、図４に示すように、基板の表面（被めっき面）を上向きにして基板Ｗを保持する基板保持部３６と、この基板保持部３６の上方に該基板保持部３６の周縁部を囲繞するように配置されたカソード部３８が備えられている。更に、基板保持部３６の周囲を囲繞して処理中に用いる各種薬液の飛散を防止する有底略円筒状のカップ４０が、エアシリンダ（図示せず）を介して上下動自在に配置されている。
【００３１】
基板保持部３６は、エアシリンダ４４によって、下方の基板受渡し位置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との間を昇降し、図示しない回転モータ及びベルトを介して、任意の加速度及び速度でカソード部３８と一体に回転する。この基板受渡し位置Ａに対向して、めっき装置１２のフレーム側面の搬送ロボット１４側には、基板搬出入口（図示せず）が設けられ、また基板保持部３６がめっき位置Ｂまで上昇した時に、基板保持部３６で保持された基板Ｗの周縁部に下記のカソード部３８のシール材９０とカソード電極８８が当接する。一方、カップ４０は、その上端が基板搬出入口の下方に位置し、図４に仮想線で示すように、上昇した時に基板搬出入口を塞いでカソード部３８の上方に達する。
【００３２】
めっき液トレー２２は、めっき処理を実施していない時に、電極アーム部３０の下記の押当て材１１０、クッション材１１１、接触材１１２及びアノード９８をめっき液で湿潤させるためのもので、この押当て材１１０等が収容できる大きさに設定され、図示しないめっき液供給口とめっき液排水口を有している。また、フォトセンサがめっき液トレー２２に取付けられており、めっき液トレー２２内のめっき液の満水、即ちオーバーフローと排水の検出が可能になっている。
【００３３】
電極アーム部３０は、下記のように、この例では、サーボモータからなる上下動モータ１３２とボールねじ１３４を介して上下動し、旋回モータ（図示せず）を介して、めっき液トレー２２と基板処理部２０との間を旋回（揺動）するようになっている。モータの代わりに空気圧アクチュエータを使用しても良い。
【００３４】
プレコート・回収アーム３２は、図５に示すように、上下方向に延びる支持軸５８の上端に連結されて、ロータリアクチュエータ６０を介して旋回（揺動）し、エアシリンダ（図示せず）を介して上下動する。このプレコート・回収アーム３２には、その自由端側にプレコート液吐出用のプレコートノズル６４が、基端側にめっき液回収用のめっき液回収ノズル６６がそれぞれ保持されている。プレコートノズル６４は、例えばエアシリンダによって駆動するシリンジに接続されて、プレコート液がプレコートノズル６４から間欠的に吐出される。また、めっき液回収ノズル６６は、例えばシリンダポンプまたはアスピレータに接続されて、基板上のめっき液がめっき液回収ノズル６６から吸引される。
【００３５】
基板保持部３６は、図６乃至図８に示すように、円板状の基板ステージ６８を備え、この基板ステージ６８の周縁部の円周方向に沿った６カ所に、上面に基板Ｗを水平に載置して保持する支持腕７０が立設されている。この支持腕７０の１つの上端には、基板Ｗの端面に当接して位置決めする位置決め板７２が固着され、この位置決め板７２を固着した支持腕７０に対向する支持腕７０の上端には、基板Ｗの端面に当接し回動して基板Ｗを位置決め板７２側に押付ける押付け片７４が回動自在に支承されている。また、他の４個の支持腕７０の上端には、回動して基板Ｗをこの上方から下方に押付けるチャック爪７６が回動自在に支承されている。
【００３６】
ここで、押付け片７４及びチャック爪７６の下端は、コイルばね７８を介して下方に付勢した押圧棒８０の上端に連結されて、この押圧棒８０の下動に伴って押付け片７４及びチャック爪７６が内方に回動して閉じるようになっており、基板ステージ６８の下方には、押圧棒８０に下面に当接してこれを上方に押上げる支持板８２が配置されている。
これにより、基板保持部３６が図４に示す基板受渡し位置Ａに位置する時、押圧棒８０は支持板８２に当接し上方に押上げられて、押付け片７４及びチャック爪７６が外方に回動して開き、基板ステージ６８を上昇させると、押圧棒８０がコイルばね７８の弾性力で下降して、押付け片７４及びチャック爪７６が内方に回転して閉じる。
【００３７】
カソード部３８は、図９及び図１０に示すように、支持板８２（図８等参照）の周縁部に立設した支柱８４の上端に固着した環状の枠体８６と、この枠体８６の下面に内方に突出させて取付けた、この例では６分割されたカソード電極８８と、このカソード電極８８の上方を覆うように枠体８６の上面に取付けた環状のシール材９０を有している。シール材９０は、その内周縁部が内方に向け下方に傾斜し、かつ徐々に薄肉となって、内周端部が下方に垂下するように構成されている。
【００３８】
これにより、図４に示すように、基板保持部３６がめっき位置Ｂまで上昇した時に、この基板保持部３６で保持した基板Ｗの周縁部にカソード電極８８が押付けられて通電し、同時にシール材９０の内周端部が基板Ｗの周縁部上面に圧接し、ここを水密的にシールして、基板の上面（被めっき面）に供給されためっき液が基板Ｗの端部から染み出すのを防止するとともに、めっき液がカソード電極８８を汚染することを防止する。
なお、この例において、カソード部３８は、上下動不能で基板保持部３６と一体に回転するようになっているが、上下動自在で、下降した時にシール材９０が基板Ｗの被めっき面に圧接するように構成しても良い。
【００３９】
電極アーム部３０の電極ヘッド２８は、図１１乃至図１３に示すように、揺動アーム２６の自由端にボールベアリング９２を介して連結したハウジング９４と、このハウジング９４の下端開口部を塞ぐように配置された、多孔質体からなる平板状の押当て材１１０を有している。すなわち、このハウジング９４の下部には、内方に突出した内方突出部９４ａが、押当て材１１０の上部にはフランジ部１１０ａがそれぞれ設けられ、このフランジ部１１０ａを内方突出部９４ａに引っ掛け、更にスペーサ９６を介装することで、ハウジング９４に押当て材１１０が保持されている。これによって、ハウジング９４の内部に中空のめっき液室１００が区画形成されている。
【００４０】
押当て材１１０の下面には、多孔質体からなり、弾性を有する平板状のクッション材１１１が貼着等によって取付けられ、このクッション材１１１の下面には、多孔質体からなり、内部に上下に直線状に貫通して延びる多数の貫通孔１１２ａを有する平板状の接触材１１２が貼着等によって取付けられている。これにより、押当て材１１０を介して、接触材１１２の基板保持部３６で保持した基板Ｗの表面と対向する接触面（下面）１１２ｂを該基板Ｗの表面（上面）に押当てつつ接触させることができる。
【００４１】
押当て材１１０は、例えばアルミナ、ＳｉＣ、ムライト、ジルコニア、チタニア、コージライト等の多孔質セラミックスまたはポリプロピレンやポリエチレンの焼結体等の硬質多孔質体、あるいはこれらの複合体、更には織布や不織布で構成されている。例えば、アルミナ系セラミックスにあっては、ポア径３０〜２００μｍ、ＳｉＣにあっては、ポア径３０μｍ以下、気孔率２０〜９５％、厚み１〜２０ｍｍ、好ましくは５〜２０ｍｍ、更に好ましくは８〜１５ｍｍ程度のものが使用される。この例では、例えば気孔率３０％、平均ポア径１００μｍでアルミナ製の多孔質セラミックス板から構成されている。そして、この内部にめっき液を含有させることで、つまり多孔質セラミックス板自体は絶縁体であるが、この内部にめっき液を複雑に入り込ませ、厚さ方向にかなり長い経路を辿らせることで、めっき液の電気伝導率より小さい電気伝導率を有するように構成されている。
【００４２】
このように押当て材１１０をめっき液室１００内に配置し、この押当て材１１０によって大きな抵抗を発生させることで、シード層７（図１参照）の抵抗の影響を無視できる程度となし、基板Ｗの表面の電気抵抗による電流密度の面内差を小さくして、めっき膜の面内均一性を向上させることができる。
【００４３】
クッション材１１１は、例えばポリウレタン、ポリエチレンまたはポリビニルアルコールで構成されており、例えばアイオン(株)製のソフラスや、ニッタ(株)製のＳＵＢＡなどがクッション材１１１として使用される。押当て材１１０と接触材１１２との間に、柔軟性を有するクッション材１１１を介装することによって、接触材１１２の接触面１１２ｂを該接触面１１２ｂの全面に亘って基板Ｗの表面により均一な押付け力で押当てつつ接触させて、接触材１１２の接触面１１２ｂが基板Ｗの表面から局所的に浮いてしまうことを防止することができる。
【００４４】
接触材１１２は、例えばポリカーボネート、セラミックス、カーボン、ポリエステル、ガラス、シリコン、レジスト材またはフッ素樹脂等の絶縁体で構成されており、ワットマンろ紙やオスモニクス社製のニュクリポアフィルタ等が接触材１１２として使用される。内部には、例えば横断面円形で、直径が１２μｍ以下で１．０×１０５〜１．０×１０９個／ｃｍ２の密度で分布する、上下に貫通する多数の貫通孔１１２ａが設けられている。これにより、基板の表面に形成される柱形状のめっき膜は、直径が１２μｍ以下の円柱状となり、後のＣＭＰで円柱状のめっき膜を容易に落とすことができる。しかも、貫通孔の密度を１．０×１０５〜１．０×１０９個／ｃｍ２とし、孔の直径と密度の適当な組み合わせを選ぶことにより、すべての配線用凹部にめっきをすることができる。
【００４５】
接触材１１２としては、ＰＭＭＡなどのレジスト材に、リソグラフィ技術によって、サブミクロンオーダでの微細加工（貫通孔の形成）を施したものを使用することもでき、この場合、膜厚が数百μｍ以下の接触材を作製することができる。
更に、接触材１１２の接触面１１２ｂの表面粗さのＲａ値（中心線平均粗さ）は、１μｍ以下に設定されている。これにより、接触材１１２の接触面１１２ｂの基板Ｗの表面に対する密着性をよくし、該接触面１１２ｂを基板Ｗの表面に接触させた時に、両者の間に間に隙間ができるのを防止して、非配線形成部に余分なめっき膜が成膜されて、後のＣＭＰプロセスに負担をかけることを防止することができる。
【００４６】
図示しないが、接触材に内部に設けられる貫通孔は、接触面から離れる方向に、つまり上方に向かって横断面積が徐々に減少するテーパ形状であってもよい。これにより、基板の表面に先の尖った柱形状のめっき膜が形成されるようにして、例えば接触材に径の大きな貫通孔を設けて該貫通孔内にめっき膜を形成した場合に、めっき後に柱形状のめっき膜を接触材の貫通孔から容易に引き抜くことができる。
【００４７】
めっき液室１００内には、押当て材１１０の上方に位置して、アノード９８が、この上方に配置しためっき液導入管１０４の下面に取付けられて配置されている。そして、このめっき液導入管１０４には、めっき液導入口１０４ａが設けられ、このめっき液導入口１０４ａにめっき液供給設備１８（図２参照）から延びるめっき液供給管１０２が接続されている。更に、ハウジング９４の上面に設けられためっき液排出口９４ｂにめっき液室１００に連通するめっき液排出管１０６が接続されている。
【００４８】
めっき液導入管１０４は、基板Ｗの表面（被めっき面）に均一にめっき液を供給できるように、マニホールド構造が採用されている。即ち、その長手方向に沿った所定の位置に、この内部に連通する多数の細管１１６を連結している。そして、アノード９８のこの細管１１６に対応する位置には細孔が設けられ、細管１１６は、これらの細孔内を下方に延びている。
【００４９】
これにより、めっき液供給管１０２からめっき液導入管１０４に導入されためっき液は、細管１１６を通過して押当て材１１０の上方に達し、めっき液室１００内を満たしてアノード９８をめっき液中に浸漬させるとともに、押当て材１１０、クッション材１１１及び接触材１１２の内部を通過して、該接触材１１２の下面に達し、めっき液排出管１０６を吸引することで、めっき液排出管１０６から排出される。
【００５０】
ここで、アノード９８は、スライムの生成を抑制するため、含有量が０．０３〜０．０５％のリンを含む銅（含リン銅）で構成されている。白金、チタン等の不溶解性金属あるいは金属上に白金等をめっきした不溶解性電極であってもよく、交換等が不要なことから、不溶解性金属あるいは不溶解性電極であることが好ましい。更に、めっき液の流通のしやすさ等から、網状であってもよい。が、不溶解のものを使用してもよい。
【００５１】
めっきを行うに際して、カソード電極８８はめっき電源１１４のカソードに、アノード９８はめっき電源１１４のアノードにそれぞれ電気的に接続される。この例では、めっき電源１１４は、流れる電流の向きを任意に変更でき、これによって、めっき装置がめっき膜をエッチングするエッチング機能を有するように構成されている。つまり、めっき液の存在下で、めっき電源１１４を介して、カソード電極８８がアノードに、アノード９８がカソードになるようにして、めっき膜をエッチングすることができる。
【００５２】
ボールベアリング９２と揺動アーム２６との間には、接触材１１２の接触面１１２ｂを基板Ｗの表面に向けて押当る押当て機構１２２が設けられている。つまり、この押当て機構１２２は、互いに離間した位置に配置される一対の板体１２４，１２６間に配置される圧縮コイルばね１２８と、一端を一方の板体１２４に固着し、他端に設けた頭部１３０ａを他方の板体１２６に当接させて、一対の板体１２４，１２６間の間隔が拡がることを規制するストッパ１３０とを有している。一方、揺動アーム２６は、サーボモータからなる上下動モータ１３２とボールねじ１３４を介して上下動するように構成されている。この上下機構は空気圧アクチュエータであってもよい。
【００５３】
これにより、接触材１１２が基板Ｗの表面に当接しない間は、圧縮コイルばね１２８の弾性力を介して、電極ヘッド２８は、揺動アーム２６と一体に上下動（及び揺動）し、接触材１１２が基板Ｗの表面に当接した後、揺動アーム２６を更に下降させると、この下降に伴って、圧縮コイルばね１２８が更に縮み、この圧縮コイルばね１２８の弾性力を、クッション材１１１を介して接触材１１２に作用させて、接触材１１２の接触面１１２ｂを基板Ｗの表面に押当て、しかも圧縮コイルばね１２８の縮み量（変位量）を制御することで、この押当て力を調整できるようになっている。
【００５４】
次に、この実施の形態のめっき装置を備えた基板処理装置の操作について説明する。
先ず、ロード・アンロード部１０からめっき処理前の基板Ｗを搬送ロボット１４で取出し、表面（被めっき面）を上向きにした状態で、フレームの側面に設けられた基板搬出入口から一方のめっき装置１２の内部に搬送する。この時、基板保持部３６は、下方の基板受渡し位置Ａにあり、搬送ロボット１４は、そのハンドが基板ステージ６８の真上に到達した後に、ハンドを下降させることで、基板Ｗを支持腕７０上に載置する。そして、搬送ロボット１４のハンドを基板搬出入口を通って退去させる。
【００５５】
搬送ロボット１４のハンドの退去が完了した後、カップ４０を上昇させ、同時に基板受渡し位置Ａにあった基板保持部３６を前処理・洗浄位置Ｃに上昇させる。この時、この上昇に伴って、支持腕７０上に載置された基板は、位置決め板７２と押付け片７４で位置決めされ、チャック爪７６で確実に把持される。
【００５６】
一方、電極アーム部３０の電極ヘッド２８は、この時点ではめっき液トレー２２上の通常位置にあって、接触材１１２等がめっき液トレー２２内に位置しており、この状態でカップ４０の上昇と同時に、めっき液トレー２２及び電極ヘッド２８にめっき液の供給を開始する。そして、基板のめっき工程に移るまで、新しいめっき液を供給し、併せてめっき液排出管１０６を通じた吸引を行って、押当て材１１０、クッション材１１１及び接触材１１２に含まれるめっき液の交換と泡抜きを行う。なお、カップ４０の上昇が完了すると、フレーム側面の基板搬出入口はカップ４０で塞がれて閉じ、フレーム内外の雰囲気が遮断状態となる。
【００５７】
カップ４０が上昇するとプレコート処理に移る。即ち、基板Ｗを受取った基板保持部３６を回転させ、待避位置にあったプレコート・回収アーム３２を基板と対峙する位置へ移動させる。そして、基板保持部３６の回転速度が設定値に到達したところで、プレコート・回収アーム３２の先端に設けられたプレコートノズル６４から、例えば界面活性剤からなるプレコート液を基板の表面に間欠的に吐出する。この時、基板保持部３６が回転しているため、プレコート液は基板Ｗの表面の全面に行き渡る。次に、プレコート・回収アーム３２を待避位置へ戻し、基板保持部３６の回転速度を増して、遠心力により基板Ｗの表面のプレコート液を振り切って乾燥させる。
【００５８】
プレコート完了後にめっき処理に移る。先ず、基板保持部３６を、この回転を停止、若しくは回転速度をめっき時速度まで低下させた状態で、めっきを施すめっき位置Ｂまで上昇させる。すると、基板Ｗの周縁部は、カソード電極８８に接触して通電可能な状態となり、同時に基板Ｗの周縁部上面にシール材９０が圧接して、基板Ｗの周縁部が水密的にシールされる。
【００５９】
一方、搬入された基板Ｗのプレコート処理が完了したという信号に基づいて、電極アーム部３０をめっき液トレー２２上方から電解処理を施す位置の上方に電極ヘッド２８が位置するように水平方向に旋回させ、この位置に到達した後に、電極ヘッド２８をカソード部３８に向かって下降させる。そして、接触材１１２の接触面１１２ｂが基板Ｗの表面に接触することなく、例えば０．１ｍｍ〜３ｍｍ程度に近接した時に、電極ヘッド２８を停止させる。次に、めっき液供給管１０２からめっき液を電極ヘッド２８の内部に供給して、図１２に示すように、押当て材１１０、クッション材及び接触材１１２にめっき液を含ませながら、基板Ｗの上面（被めっき面）からめっき液室１００の内部をめっき液で満たす。
【００６０】
そして、電極ヘッド２８を更に下降させて、図１３に示すように、接触材１１２の接触面１１２ｂを基板Ｗの表面に密着させる。これにより、図１４に詳細に示すように、接触材１１２の接触面１１２ｂは、基板Ｗに堆積させた絶縁層２を覆うシード層７の表面に密着する。この時、押当て材１１０と接触材１１２との間に、柔軟性を有するクッション材１１１を介装することで、接触材１１２の接触面１１２ｂが基板Ｗの表面（シード層７）から局部的に浮いてしまうことを防止しつつ、接触材１１２の接触面１１２ｂを基板Ｗの表面に隙間なく密着させることができる。この状態で、カソード電極８８をめっき電源１１４のカソードに、アノード９８をめっき電源１１４のアノードにそれぞれ接続して基板Ｗの表面（シード層７の表面）にめっきを行う。
【００６１】
このように、上下に貫通する多数の貫通孔１１２ａを有する接触材１１２の接触面１１２ｂを基板Ｗの表面のシード層７に密着させつつめっきを行うと、基板Ｗの表面の非配線形成部にあっては、図１５（ａ）に示すように、接触材１１２に設けた貫通孔１１２ａに対向する部位を除き、シード層７の表面が接触材１１２の接触面１１２ｂに直接接触し、この接触部からめっき液が排除される。このため、図１５（ｂ）〜（ｃ）に示すように、貫通孔１１２ａに沿って成長した柱形状のめっき膜（柱形状部）６ａが形成されて成長する。そして、めっき後、図１５（ｄ）に示すように、柱形状のめっき膜６ａを接触材１１２の貫通孔１１２ａから引抜き、シード層７の表面に柱形状のめっき膜６ａが残るようにする。
【００６２】
一方、例えば基板Ｗの表面の配線形成部にあっては、図１６（ａ）に示すように、絶縁層２に形成したトレンチ４等の配線用凹部の内部は接触材１１２の接触面１１２ｂに接触しておらず、トレンチ４等の内部がめっき液で満たされる。このため、図１６（ｂ）に示すように、先ずトレンチ４等の配線用凹部の内部を埋めるように成長しためっき膜（銅膜）６ｂが形成される。このめっき膜６ｂが接触材１１２の接触面１１２ｂまで到達すると、図１６（ｃ）に示すように、めっき膜６ｂの表面に、接触材１１２の貫通孔１１２ａに沿って成長した柱形状のめっき膜（柱形状部）６ｃが形成される。そして、めっき後、図１６（ｄ）に示すように、柱形状のめっき膜６ｃを接触材１１２の貫通孔１１２ａから引抜き、これによって、トレンチ４等の配線用凹部の内部に埋込んだめっき膜６ｂの表面に柱形状のめっき膜６ｃが残るようにする。
【００６３】
この時、基板の非配線形成部及び配線形成部にできた柱形状のめっき膜（柱形状部）６ａ，６ｃの根本は、同じ高さに揃っている。また、接触材１１２の内部に、直径が１２μｍ以下の横断面円形の貫通孔１１２ａを設けることで、基板の表面に形成される柱形状のめっき膜６ａ，６ｃは、直径が１２μｍ以下の円柱状となる。これにより、後のＣＭＰで円柱状のめっき膜６ａ，６ｃを容易に落とすことができ、しかもトレンチ４等の配線用凹部に比べて円柱状のめっき膜６ｃが大きすぎて、配線形成部に円柱状のめっき膜６ｃが形成されない状況が起こることを防止することができる。
【００６４】
図２３及び図２４に、前述のように、内部に直線状に延びる貫通孔を有する接触材を基板の表面に接触させながら該表面にめっきを行って、基板の表面にめっき膜を形成した時の模式図を示す。この図２３及び図２４から、多数の円柱状のめっき膜（柱形状部）が林立しためっき膜が得られることが判る。
【００６５】
めっき処理が完了すると、電極アーム部３０を上昇させ旋回させてめっき液トレー２２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３２を待避位置から基板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６６から基板Ｗ上のめっき液の残液を回収する。この残液の回収が終了した後、プレコート・回収アーム３２を待避位置へ戻し、基板のめっき面のリンスのために、純水用の固定ノズル３４から基板Ｗの中央部に純水を吐出し、同時に基板保持部３６をスピードを増して回転させて基板Ｗの表面の被めっき液を純水に置換する。このように、基板Ｗのリンスを行うことで、基板保持部３６をめっき位置Ｂから下降させる際に、めっき液が跳ねて、カソード部３８のカソード電極８８が汚染されることが防止される。
【００６６】
リンス終了後に水洗工程に入る。即ち、基板保持部３６をめっき位置Ｂから前処理・洗浄位置Ｃへ下降させ、純水用の固定ノズル３４から純水を供給しつつ基板保持部３６及びカソード部３８を回転させて水洗を実施する。この時、カソード部３８に直接供給した純水、または基板Ｗの面から飛散した純水によってシール材９０及びカソード電極８８も基板と同時に洗浄することができる。
【００６７】
水洗完了後にドライ工程に入る。即ち、固定ノズル３４からの純水の供給を停止し、更に基板保持部３６及びカソード部３８の回転スピードを増して、遠心力により基板表面の純水を振り切って乾燥させる。併せて、シール材９０及びカソード電極８８も乾燥される。ドライ工程が完了すると基板保持部３６及びカソード部３８の回転を停止させ、基板保持部３６を基板受渡し位置Ａまで下降させる。すると、チャック爪７６による基板Ｗの把持が解かれ、基板Ｗは、支持腕７０の上面に載置された状態となる。これと同時に、カップ４０も下降させる。
【００６８】
以上でめっき処理及びそれに付帯する前処理や洗浄・乾燥工程の全て工程を終了し、搬送ロボット１４は、そのハンドを基板搬出入口から基板Ｗの下方に挿入し、そのまま上昇させることで、基板保持部３６から処理後の基板Ｗを受取る。そして、搬送ロボット１４は、この基板保持部３６から受取った処理後の基板Ｗをロード・アンロード部１０に戻す。
【００６９】
その後、基板ＷをＣＭＰ装置に搬送し、ＣＭＰ装置で基板Ｗの表面を研磨することで、先ず図１７（ａ）に示す無数の柱形状のめっき膜（柱形状部）６ａ，６ｃを落とし、これによって、図１７（ｂ）に示すように、基板Ｗの表面を平坦にする。この柱形状の無数のめっき膜６ａ，６ｂの根本は同じ高さに揃っており、このため、比較的微小な力で簡単に、つまり低圧且つ高速なＣＭＰプロセスでめっき膜６ａ，６ｂを排除することができる。その結果、無数の柱形状のめっき膜６ａ，６ｃを排除した後のめっき膜の表面は、凹凸の少ない平坦な表面となり、ＣＭＰにとっては従来の凹凸のあるめっき膜よりも研磨しやすい形状となる。
【００７０】
上記の例は、トレンチ４等の配線用凹部の深さが比較的小さい場合に適用した例を示している。しかし、トレンチ４等の配線用凹部の深さが比較的大きい場合、配線用凹部の内部を銅等で埋めるまでの間に柱形状のめっき膜がかなりの高さに成長し、アンカー効果が強くなって接触材と基板の表面との密着が強くなるため、接触材から柱形状のめっき膜を引き抜く際に接触材を壊してしまうことがある。
【００７１】
図１８は、トレンチ４等の配線用凹部の深さが比較的大きい場合でも、配線用凹部の内部を銅等で埋め、しかも接触材を壊してしまうことなく接触材から柱形状のめっき膜を引き抜くことができるようにした例を工程順に示す。
【００７２】
先ず、前述の例と同様に、多数の貫通孔１１２ａを有する接触材１１２の接触面１１２ｂを基板Ｗの表面のシード層７に密着させつつめっきを行い、これによって、図１８（ａ）に示すように、非配線形成部に柱形状のめっき膜（柱形状部）６ａを、トレンチ４等の配線用凹部の内部に該凹部を埋めるめっき膜６ｂを形成する。そして、必要に応じて、カソード電極８８及びアノード９８をめっき電源１１４から切り離し、しかる後、図１８（ｂ）に示すように、電極ヘッド２８を上昇させて、柱形状のめっき膜６ａを接触材１１２から引き抜く。そして、例えば、電極ヘッド２８または基板保持部３６の少なくとも一方を回転させて、接触材１１２の接触面１１２ｂと基板Ｗの表面との相対位置を変える。
【００７３】
次に、図１８（ｃ）に示すように、電極ヘッド２８を再度下降させ、接触材１１２の接触面１１２ｂを再度基板Ｗの表面のシード層７に密着させ、これによって、柱形状のめっき膜６ａを接触材１１２で押し倒す。この状態で、カソード電極８８及びアノード９８をめっき電源１１４に接続してめっきを行い、これによって、図１８（ｄ）に示すように、押し倒された柱形状のめっき膜６ａの表面に柱形状の第２のめっき膜（柱形状部）６ｄを形成し、同時に、トレンチ４等の配線用凹部の内部に埋めためっき膜６ｂを成長させる。この例では、柱形状のめっき膜６ａを接触材１１２で押し倒し、更にめっきを行う操作を１回行うようにしているが、この操作を、必要に応じて複数回繰り返すようにしてもよい。これによって、接触材１１２を壊すことなく、めっき膜表面の凹凸の高低差を徐々に小さくして行くことができる。
【００７４】
そして、図１８（ｄ）に示すように、トレンチ４等の配線用凹部内に形成されるめっき膜６ｂが接触材１１２の表面まで到達し、更に、このめっき膜６ｂの表面に、接触材１１２の貫通孔１１２ａに沿って成長した柱形状のめっき膜６ｃが形成された時に、めっきを終了する。そして、めっき後、図１８（ｅ）に示すように、柱形状のめっき膜６ｃ，６ｄを接触材１１２の貫通孔１１２ａから引き抜く。
【００７５】
この方法によれば、トレンチ４等の配線用凹部内を銅膜等のめっき膜で全て埋め込んだ時に、めっき膜の表面にできる柱形状のめっき膜６ｃ，６ｄの高さは、比較的低くなり、接触材１１２を壊すことなく柱形状のめっき膜６ｃ，６ｄを接触材１１２から引き抜くことができる。この方法の場合、トレンチ４等の配線用凹部内に形成されるめっき膜６ｂは緻密となり、非配線形成部に形成されるめっき膜６ａ，６ｄは、柱形状のめっき膜６ａを倒した際に多少の隙間ができるため、ボイドを含む可能性がある。しかし、非配線形成部に形成されるめっき膜は、次工程のＣＭＰプロセスによって削り落とされてしまうので問題はない。
【００７６】
この実施の形態のめっき装置にように、流れる電流の向きを任意に変更できるようにしためっき電源１１４を使用し、めっき膜をエッチングするエッチング機能を有するように構成した場合には、めっきを数回に分け、１回のめっきが終了する度にめっき膜をエッチング除去するようにしてもよい。
【００７７】
つまり、例えば、図１８（ｂ）に示すように、電極ヘッド２８を上昇させて、柱形状のめっき膜６ａを接触材１１２から引き抜いた状態で、図１９（ａ）に示すように、めっき液の存在下で、めっき電源１１４を介して、カソード電極８８がアノードに、アノード９８がカソードになるようにして、めっき膜６ａ，６ｂをエッチングする。このようにしてエッチングを行うと、電気は尖ったところに集中して流れるので、トレンチ４等の配線用凹部内に埋込んだめっき膜６ｂよりも柱形状のめっき膜６ａの方が優先的にエッチングされ、これによって、図１９（ｂ）に示すように、柱形状のめっき膜６ａがなくなっても、トレンチ４等の配線用凹部内に埋込んだめっき膜６ｂの大部分は残る。
【００７８】
そして、柱形状のめっき膜６ａがなくなったところで次のめっきを行う処理を、必要に応じて複数回繰り返すことによって、接触材１１２を壊すことなく徐々にめっき膜表面の凹凸の高低差を小さくして行き、トレンチ４等の配線用凹部内を銅膜等のめっき膜で全て埋め込んだ時に、めっき膜の表面にできる柱形状のめっき膜の高さが比較的低くなるようにして、接触材を壊すことなく柱形状のめっき膜を接触材から引き抜くことができる。
【００７９】
図２０（ａ）に示すように、例えば柱形状のめっき膜６ａが直径ｄの円柱形状の場合に、めっき膜を等方的にエッチングするような条件で、アノードと基板表面のめっき膜との間にめっき時とは逆の電解（逆電解）をかけ、柱形状のめっき膜６ａの半分の厚さ相当する分、つまりｄ／２だけめっき膜をエッチングすることで、図２０（ｂ）に示すように、柱形状のめっき膜６ａをその高さに因ることなくエッチング除去することができる。
【００８０】
図２１は、本発明の他の実施の形態のめっき装置の要部を示す。この例のめっき装置は、図２１（ａ）に示すように、内部に多数の貫通孔１１２ａを有する接触材１１２を単独で使用してアノード９８と基板Ｗとの間に位置させ、図２１（ｂ）に示すように、接触材１１２の接触面（下面）１１２ｂを基板Ｗの表面、つまり絶縁層２を覆うシード層７の表面に密着させてめっきを行うようにしている。
【００８１】
図２２は、本発明の更に他の実施の形態のめっき装置の要部を示す。この例のめっき装置は、内部に多数の貫通孔１１２ａを有する接触材１１２を、クッション材を介することなく、押当て材１１０の下面に直接取付けている。
なお、上記の例では、配線材料として、銅を使用しているが、銅の代わりに、銅合金、銀または銀合金を使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】めっき処理によって銅配線を形成する例を工程順に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態のめっき装置を備えた基板処理装置の全体を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態のめっき装置を示す平面図である。
【図４】図３に示すめっき装置の基板保持部及び電極部の拡大断面図である。
【図５】図３に示すめっき装置のプレコート・回収アームを示す正面図である。
【図６】図３に示すめっき装置の基板保持部の平面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】図６のＣ−Ｃ線断面図である。
【図９】図３に示すめっき装置の電極部の平面図である。
【図１０】図９のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１１】図３に示すめっき装置の電極アーム部の平面図である。
【図１２】図３に示すめっき装置の電極ヘッド及び基板保持部を概略的に示す電解めっき時における断面図である。
【図１３】図３に示すめっき装置の電極ヘッド及び基板保持部を概略的に示す電解エッチング時における断面図である。
【図１４】図１４の要部を拡大して示す要部拡大図である。
【図１５】本発明の実施の形態のめっき方法によって非配線形成部にめっき膜が形成される過程を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態のめっき方法によって配線形成部にめっき膜が形成される過程を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態のめっき方法によって形成された柱形状のめっき膜をＣＭＰプロセスによって除去する過程を示す図である。
【図１８】本発明の他の実施の形態のめっき方法によって基板の表面にめっき膜が形成される過程を示す図である。
【図１９】柱形状のめっき膜をめっきの途中でエッチングによって除去する過程を示す図である。
【図２０】柱形状のめっき膜をめっきの途中で等方的エッチングによって除去する過程を示す図である。
【図２１】本発明の他の実施の形態のめっき装置の要部を示す断面図である。
【図２２】本発明の更に他の実施の形態のめっき装置の要部を示す断面図である。
【図２３】内部に直線状に延びる貫通孔を有する接触材を基板の表面に接触させながら該表面にめっきを行って得られためっき膜を斜め上方から見た模式図である。
【図２４】内部に直線状に延びる貫通孔を有する接触材を基板の表面に接触させながら該表面にめっきを行って得られためっき膜を正面から見た模式図である。
【符号の説明】
【００８３】
２ 絶縁層
４ トレンチ（配線用凹部）
５ バリア層
６ａ〜６ｄ めっき膜
６ 銅膜
７ シード層
１２ めっき装置
１６ めっき液タンク
１８ めっき液供給設備
２０ 基板処理部
２２ めっき液トレー
２８ 電極ヘッド
３０ 電極アーム部
３２ プレコート・回収アーム
３４ 固定ノズル
３６ 基板保持部
３８ カソード部
６８ 基板ステージ
７０ 支持腕
７６ チャック爪
８８ カソード電極
９０ シール材
９４ ハウジング
９４ｂ めっき液排出口
９８ アノード
１００ めっき液室
１０２ めっき液供給管
１０４ａ めっき液導入口
１０４ めっき液導入管
１０６ めっき液排出管
１１０ 押当て材
１１１ クッション材
１１２ 接触材
１１２ａ 貫通孔
１１４ めっき電源
１２２ 押当て機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部で保持した基板と接触して通電させるカソード電極を備えたカソード部と、
前記基板の表面に対向する位置に配置されるアノードと、
前記基板保持部で保持した基板と前記アノードと間に前記基板と接離する方向に移動自在に配置され、該移動方向に沿って直線状に貫通して延びる貫通孔を有する接触材を有することを特徴とするめっき装置。
【請求項２】
前記接触材の前記基板保持部で保持した基板の表面と対向する接触面を該基板の表面に押当てる押当て機構を有することを特徴とする請求項１記載のめっき装置。
【請求項３】
前記接触材と前記アノードとの間に、前記接触材の前記接触面を基板の表面に押当てる押当て材を配置したことを特徴とする請求項１または２記載のめっき装置。
【請求項４】
前記接触材と前記アノードとの間に、前記接触材の前記接触面を基板の表面に均一に押付ける柔軟性を有するクッション材を配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のめっき装置。
【請求項５】
前記接触材に設けられた貫通孔は、直径が１２μｍ以下の横断面円形であり、かつ１．０×１０５〜１．０×１０９個／ｃｍ２の密度で分布していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のめっき装置。
【請求項６】
前記接触材の前記接触面の表面粗さのＲａ値は、１μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のめっき装置。
【請求項７】
前記接触材は、絶縁体からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のめっき装置。
【請求項８】
前記絶縁体は、ポリカーボネート、セラミックス、カーボン、ポリエステル、ガラス、シリコン、レジスト材またはフッ素樹脂であることを特徴とする請求項７記載のめっき装置。
【請求項９】
前記基板の表面に形成されためっき膜をエッチングするエッチング機構を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のめっき装置。
【請求項１０】
前記接触材に設けられる貫通孔は、前記接触面から離れる方向に向かって横断面積が徐々に減少するテーパ形状であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のめっき装置。
【請求項１１】
表面に配線用凹部を形成した基板を用意し、
前記基板の表面に対向する位置にアノードを配置し、
前記基板と前記アノードとの間に、内部に直線状に延びる貫通孔を有する接触材を該接触材の基板の表面と対向する接触面を該基板の表面に押当てて配置し、
前記アノードと前記基板との間にめっき液を満たしつつ、前記アノードと前記基板の表面との間にめっき電流を流して基板の表面にめっきを行うことを特徴とするめっき方法。
【請求項１２】
前記接触材を前記基板に対して静止させた状態で、基板の表面にめっきを行うことを特徴とする請求項１１記載のめっき方法。
【請求項１３】
基板の表面にめっきを行った後、前記接触材の前記接触面の基板の表面に対する相対位置を変えて、基板の表面に再度めっきを行うことを特徴とする請求項１１または１２記載のめっき方法。
【請求項１４】
前記接触材を前記基板の表面から離した後、前記接触材の前記接触面の基板の表面に対する相対位置を変えることを特徴とする請求項１３記載のめっき方法。
【請求項１５】
基板の表面に再度めっきを行う前に、基板の表面に形成しためっき膜をエッチングすることを特徴とする請求項１３または１４記載のめっき方法。
【請求項１６】
前記エッチングを、前記アノードと前記基板との間にめっきを満たしつつ、前記アノードと前記基板の表面の極性をめっき時と逆にして行うことを特徴とする請求項１５記載のめっき方法。
【請求項１７】
前記接触材を前記基板の表面から離して前記エッチングを行うことを特徴とする請求項１６記載のめっき方法。
【請求項１８】
請求項１１乃至１７のいずれかに記載のめっき方法によって基板にめっきした後、ＣＭＰ装置にて基板表面を研磨し、配線部以外の余分なめっき膜を除去することを特徴とする、基板の処理方法。
【請求項１９】
請求項１１乃至１７のいずれかに記載のめっき方法によって基板にめっきした後、エッチング装置にて基板表面の柱形状部を除去し、平坦な表面とした後、ＣＭＰ装置にて基板表面を研磨し、配線部以外の余分なめっき膜を除去することを特徴とする、基板の処理方法。
【請求項２０】
内部に直線状に延びる貫通孔を有する接触材を基板の表面に接触させながら該表面にめっきを行うことで得られる、前記貫通孔に沿って直線状に成長した無数の柱形状部を有するめっき膜。
【請求項２１】
前記柱形状は、直径が１２μｍ以下の円柱状であることを特徴とする請求項２０記載のめっき膜。
【請求項１】
基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部で保持した基板と接触して通電させるカソード電極を備えたカソード部と、
前記基板の表面に対向する位置に配置されるアノードと、
前記基板保持部で保持した基板と前記アノードと間に前記基板と接離する方向に移動自在に配置され、該移動方向に沿って直線状に貫通して延びる貫通孔を有する接触材を有することを特徴とするめっき装置。
【請求項２】
前記接触材の前記基板保持部で保持した基板の表面と対向する接触面を該基板の表面に押当てる押当て機構を有することを特徴とする請求項１記載のめっき装置。
【請求項３】
前記接触材と前記アノードとの間に、前記接触材の前記接触面を基板の表面に押当てる押当て材を配置したことを特徴とする請求項１または２記載のめっき装置。
【請求項４】
前記接触材と前記アノードとの間に、前記接触材の前記接触面を基板の表面に均一に押付ける柔軟性を有するクッション材を配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のめっき装置。
【請求項５】
前記接触材に設けられた貫通孔は、直径が１２μｍ以下の横断面円形であり、かつ１．０×１０５〜１．０×１０９個／ｃｍ２の密度で分布していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のめっき装置。
【請求項６】
前記接触材の前記接触面の表面粗さのＲａ値は、１μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のめっき装置。
【請求項７】
前記接触材は、絶縁体からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のめっき装置。
【請求項８】
前記絶縁体は、ポリカーボネート、セラミックス、カーボン、ポリエステル、ガラス、シリコン、レジスト材またはフッ素樹脂であることを特徴とする請求項７記載のめっき装置。
【請求項９】
前記基板の表面に形成されためっき膜をエッチングするエッチング機構を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のめっき装置。
【請求項１０】
前記接触材に設けられる貫通孔は、前記接触面から離れる方向に向かって横断面積が徐々に減少するテーパ形状であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のめっき装置。
【請求項１１】
表面に配線用凹部を形成した基板を用意し、
前記基板の表面に対向する位置にアノードを配置し、
前記基板と前記アノードとの間に、内部に直線状に延びる貫通孔を有する接触材を該接触材の基板の表面と対向する接触面を該基板の表面に押当てて配置し、
前記アノードと前記基板との間にめっき液を満たしつつ、前記アノードと前記基板の表面との間にめっき電流を流して基板の表面にめっきを行うことを特徴とするめっき方法。
【請求項１２】
前記接触材を前記基板に対して静止させた状態で、基板の表面にめっきを行うことを特徴とする請求項１１記載のめっき方法。
【請求項１３】
基板の表面にめっきを行った後、前記接触材の前記接触面の基板の表面に対する相対位置を変えて、基板の表面に再度めっきを行うことを特徴とする請求項１１または１２記載のめっき方法。
【請求項１４】
前記接触材を前記基板の表面から離した後、前記接触材の前記接触面の基板の表面に対する相対位置を変えることを特徴とする請求項１３記載のめっき方法。
【請求項１５】
基板の表面に再度めっきを行う前に、基板の表面に形成しためっき膜をエッチングすることを特徴とする請求項１３または１４記載のめっき方法。
【請求項１６】
前記エッチングを、前記アノードと前記基板との間にめっきを満たしつつ、前記アノードと前記基板の表面の極性をめっき時と逆にして行うことを特徴とする請求項１５記載のめっき方法。
【請求項１７】
前記接触材を前記基板の表面から離して前記エッチングを行うことを特徴とする請求項１６記載のめっき方法。
【請求項１８】
請求項１１乃至１７のいずれかに記載のめっき方法によって基板にめっきした後、ＣＭＰ装置にて基板表面を研磨し、配線部以外の余分なめっき膜を除去することを特徴とする、基板の処理方法。
【請求項１９】
請求項１１乃至１７のいずれかに記載のめっき方法によって基板にめっきした後、エッチング装置にて基板表面の柱形状部を除去し、平坦な表面とした後、ＣＭＰ装置にて基板表面を研磨し、配線部以外の余分なめっき膜を除去することを特徴とする、基板の処理方法。
【請求項２０】
内部に直線状に延びる貫通孔を有する接触材を基板の表面に接触させながら該表面にめっきを行うことで得られる、前記貫通孔に沿って直線状に成長した無数の柱形状部を有するめっき膜。
【請求項２１】
前記柱形状は、直径が１２μｍ以下の円柱状であることを特徴とする請求項２０記載のめっき膜。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
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【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２００７−９２４１（Ｐ２００７−９２４１Ａ）
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１８８３１１（Ｐ２００５−１８８３１１）
【出願日】平成１７年６月２８日（２００５．６．２８）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２８日（２００５．６．２８）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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