半導体基板製造装置
【課題】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製造装置を提供すること。
【解決手段】ロード／アンロード部１２０と、めっき膜成膜ユニット１１３等の複数の処理ユニット、半導体基板をユニット間で搬送する搬送機構（ロボット１３１〜１３４）を備えた半導体基板製造装置において、各ユニットの搭載部分にはガイドを有し、各ユニットはガイドに沿って移動することにより、半導体製造装置へ搭載又は半導体製造装置から取り外し、他のユニットと交換することができるようになっており、半導体製造工程で必要なユニットを自在に組み合わせて半導体製造装置を構成し、また半導体製造装置内の異なる処理を行うユニットどうしの交換をできるようにした。
【解決手段】ロード／アンロード部１２０と、めっき膜成膜ユニット１１３等の複数の処理ユニット、半導体基板をユニット間で搬送する搬送機構（ロボット１３１〜１３４）を備えた半導体基板製造装置において、各ユニットの搭載部分にはガイドを有し、各ユニットはガイドに沿って移動することにより、半導体製造装置へ搭載又は半導体製造装置から取り外し、他のユニットと交換することができるようになっており、半導体製造工程で必要なユニットを自在に組み合わせて半導体製造装置を構成し、また半導体製造装置内の異なる処理を行うユニットどうしの交換をできるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体基板面上に形成された回路パターン溝及び／又は穴を金属めっき膜で充填し、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製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板上に配線回路を形成するための材料としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金が一般に用いられているが、半導体デバイスの集積度の向上に伴い、より導電率の高い材料を配線材料に採用することが要求されている。このため、回路パターン溝及び／又は穴が形成された半導体基板面にめっき処理を施して、該回路パターン溝及び／又は穴にＣｕ（銅）又はその合金を充填し、該充填した部分を除いて該Ｃｕ又はその合金を除去し、回路配線を形成する方法が提案されている。
【０００３】
上記回路配線を形成する方法を図１に基づいて説明する。半導体基板Ｗには、図１（ａ）に示すように、半導体素子が形成された半導体基体１０１上に導電層１０１ａが形成され、該導電層１０１ａの上にＳｉＯ2からなる絶縁膜１０２が堆積され、リソグラフィ・エッチング技術によりコンタクトホール１０３と配線用の溝１０４が形成され、その上にＴｉＮ等からなるバリア層１０５、更にその上に電解めっきの給電層としてシード層１０７が形成されている。
【０００４】
そして、図１（ｂ）に示すように、半導体基板Ｗの表面にＣｕめっきを施すことで、半導体基体１０１のコンタクトホール１０３又は溝１０４内にＣｕを充填させると共に、絶縁膜１０２上にＣｕめっき膜層１０６を堆積させる。その後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜１０２上のＣｕめっき膜層１０６及びバリア層１０５を除去し、コンタクトホール１０３及び配線用の溝１０４に充填させたＣｕめっき膜層１０６の表面と絶縁膜１０２の表面とを略同一平面にする。これにより、図１（ｃ）に示すようにＣｕめっき膜層１０６からなる配線が形成される。
【０００５】
ここで、バリア層１０５は絶縁膜１０２のほぼ全面を、シード層１０７はバリア層１０５のほぼ全面をそれぞれ覆うように形成されるため、図３５に示すように半導体基板Ｗのベベル（外周部）にシード層１０７である銅膜が存在したり、また図示しないが、半導体基板Ｗのベベルの内側のエッジ（外周部）に銅が成膜され研磨されずに残ることがある。
【０００６】
銅は、例えばアニール等の半導体製造工程において、絶縁膜１０２中に容易に拡散し、その絶縁性を劣化させたり、次に成膜する膜との接着性が損なわれ、そこから剥離する原因ともなり得るので少なくとも成膜前に、基板から完全に除去することが要求されている。しかも、回路形成以外の基板の外周部（ここで外周部とは、半導体基板Ｗのエッジ及びベベルを合わせた領域、若しくはエッジ・ベベルのいずれかの部分をいう。エッジ：基板の外周端から５ｍｍ位の半導体基板Ｗの表裏面の部分、ベベル：半導体基板Ｗの側面部及び外周端から０．５ｍｍ以内の断面が曲線を有する部分）に成膜乃至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、クロスコンタミの原因ともなり得るので銅の成膜工程やＣＭＰ工程直後に完全に除去する必要がある。
【０００７】
最近の銅配線用のＣｕめっきを行なうめっき装置及び化学的機械的研磨を行うポリッシング装置において、それぞれ基板を乾燥状態で入れ乾燥状態で出す、所謂ドライイン・ドライアウトの構成が採用されている。装置の構成としては、それぞれの加工工程、例えばめっきや研磨を行った後に、洗浄ユニット及びスピン乾燥ユニットにより、パーティクルを除去し、乾燥した状態で半導体基板を取り出すようにしている。このように、めっき装置及びポリッシング装置には、共通した工程が多く本来連続した工程であるため、装置のイニシャルコスト、ランニングコストが高くなり、両装置を設置するための設置スペースを広く必要とし、長い処理時間を必要とするという問題があった。
【０００８】
現在、半導体デバイスの牽引役は、ワークステーションやパソコンなどからディジタル情報家電機器（ゲーム機、携帯電話機、ディジタルスチルカメラ、ＤＶＤ、カーナビゲーション機器、ディジタルビデオカメラ等）に変化しつつある。そこで、ＬＳＩ製造においても、パソコン等で使われている汎用ＬＳＩからディジタル情報家電機器が要求されるシステムＬＳＩへの変化に対応していく必要がある。
【０００９】
これらのシステムＬＳＩは、汎用ＬＳＩに比べて、多品種、少量生産、生産台数の変動が大きく、製品寿命が短いという特徴がある。また、ディジタル情報家電機器の機器コストを抑えるためには、ＬＳＩの製造コストの削減は必須である。半導体製造工場においても、大規模ラインの発想から小規模ラインを多種類もつこと、生産量より、生産工期を最小にすることが求められる。これに対応して、今後の半導体デバイスの製造には機器メーカのニーズにすばやく対応し、なるべく速く生産ラインに乗せること、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、或いは装置の更新ができることが要求される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、装置のイニシャルコスト、ランニングコストを低くでき、広い設置スペースを必要とせず、短い処理時間で回路配線を形成でき、且つクロスコンタミ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製造装置及び処理方法を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明はディジタル情報家電機器に使用されるシステムＬＳＩのように、多品種、少量生産、生産台数の変動が大きく、製品寿命が短いものを製造する小規模で且つフレキシブルに機能の変更、或いは装置の更新ができる製造ラインに好適な半導体基板製造装置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】
【００１２】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、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っき膜を形成する金属めっき膜成膜ユニットと、めっき膜成膜後の半導体基板のベベルや裏面を洗浄するベベル・裏面洗浄ユニットと、前記半導体基板上に蓋めっき膜層を形成するための蓋めっきユニット、前記半導体基板の表面を洗浄する洗浄ユニットと、前記半導体基板にバリア層を形成するバリア層成膜ユニットと、前記基板にシード層を形成するシード層成膜ユニットと、前記半導体基板の膜厚測定と該膜厚測定用のノッチアライメントを行うアライナ兼膜厚測定ユニットと、前記半導体基板をアニールするためのアニールユニットからなる各ユニットを選択的に搭載可能であって、前記半導体基板を前記ユニット間で搬送する搬送機構を具備する半導体基板製造装置において、前記各ユニットの搭載部分にはガイドを有し、前記各ユニットは前記ガイドに沿って移動することにより、前記半導体製造装置へ搭載又は半導体製造装置から取り外し、他のユニットと交換することができるようになっており、半導体製造工程で必要なユニットを自在に組み合わせて半導体製造装置を構成し、また半導体製造装置内の異なる処理を行うユニットどうしの交換をできるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の半導体基板製造装置において、前記各ユニットは、前記搬送機構に面する間口寸法が同一サイズに構成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の半導体基板製造装置において、前記各ユニットの搭載部分にはレールを有し、前記各ユニットの下面にはローラを有し、前記ローラを前記レールに沿って移動させることにより前記各ユニットを搭載又は取り外すようにしたことを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体基板製造装置において、前記各ユニットは、その底部にローラとねじを有し、前記ねじを調整することにより前記ユニットを移動させるときだけ前記ローラを前記ユニットの底部から突出した状態とし、前記ユニットを固定する際は前記ローラを引っ込めることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体基板製造装置において、制御手段を備え、該制御手段は、搭載された前記各ユニットに対して、プロセス処理の実施／未実施又は半導体基板の処理経路を自在に設定することができることを特徴とする。
【００１７】
また、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機及び膜の表面状態を検出する検出センサのいずれか１つ又は両方を有する膜厚測定ユニットを具備することを特徴とする。
【００１８】
上記の膜厚測定機及び検出センサのいずれか１つ又は両方を有する膜厚測定ユニットを具備することにより、膜厚及び膜の表面状態のいずれか一方又は両方を測定・検出し、所望のめっき膜厚を得るためのめっき時間、研磨時間やアニール時間を調整することができる。
【００１９】
また、各ユニットの入れ替えが自在とすることにより、半導体基板製造装置全体の機能更新が短時間に低コストで実現できる。
【００２０】
また、金属めっき膜成膜ユニットは、半導体基板を基板保持部で保持した状態で、めっき処理と洗浄処理を行うことにより、半導体基板を移動させることなく、めっき処理と洗浄処理を行なうことができ、次の工程に汚染物質を持ちこまない。
【００２１】
また、本発明に係る半導体基板製造装置は、表面に配線パターン用の溝及び／又は穴が形成されその上にバリア層が形成された半導体基板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給電シード層を無電解めっきで形成するシード層成膜部と、該給電シード層が形成された半導体基板に金属めっき膜層を電解めっきで形成する金属めっき膜成膜部と、金属めっき膜層が形成された半導体基板の溝及び／又は穴に充填された部分を残して金属めっき膜層、給電シード層及びバリア層を研磨除去するポリッシング部と、各層が除去された半導体基板を洗浄し乾燥させる洗浄部と、半導体基板を各部間を移送する移送機構を具備することを特徴とする。
【００２２】
半導体基板製造装置を上記のように構成することにより、表面に配線パターン用の溝及び／又は穴が形成されその上にバリア層が形成された半導体基板に、給電シード層及び金属めっき膜層を施し、該給電シード層及び金属めっき膜層を研磨除去し、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。
【００２３】
また、本発明に係る半導体基板製造装置は、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を乾燥状態で搬出入する搬出入部と、搬入されて半導体基板上にバリア層を形成するバリア層成膜部と、バリア層が形成された半導体基板上に給電シード層を無電解めっきで形成するシード層成膜部と、該給電シード層が形成された半導体基板に金属めっき膜層を電解めっきで形成する金属めっき膜成膜部と、金属めっき膜層が形成された半導体基板の溝及び／又は穴に充填された部分を残して金属めっき膜層、給電シード層及びバリア層を研磨除去するポリッシング部と、各層が除去された半導体基板を洗浄し乾燥させる洗浄部と、半導体基板を各部間を移送する移送機構を具備することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明に係る半導体基板製造装置は、金属めっき膜層の形成後の該金属めっき膜層の膜厚を測定する膜厚測定部及び研磨除去後の残膜を測定する残膜測定部を設け、該膜厚測定部及び残膜測定部で測定した結果を記録する記録手段を設けたことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係る半導体基板製造装置は、各層の膜厚を測定する膜厚測定部を設け、該各層のイニシャルの膜厚を測定しその測定結果を前記記録手段に記録することを特徴とする。
【００２６】
上記のように記録手段を設け、膜厚測定部及び残膜測定部で測定した膜厚、残膜や、各層のイニシャルの膜厚の測定結果を記録することにより、次工程の処理時間を制御したり、各処理工程の良否状態や、回路配線形成処理の終了した半導体基板の良否等を判断するデータとして利用することができる。
【００２７】
また、本発明に係る半導体基板製造装置は、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に金属めっき膜層を形成する金属めっきユニットと、半導体基板上の該金属めっき膜を研磨する研磨ユニットと、該金属めっき膜が研磨された該半導体基板を洗浄し乾燥させる洗浄ユニットと、半導体基板を搬送する搬送機構を具備し、金属めっきユニットと洗浄ユニットの入れ替えが自在に構成されていることを特徴とする。
【００２８】
上記のように金属めっきユニットと洗浄ユニットの入れ替えが自在に構成されているので、基板処理プロセスの変更に容易に対応でき、半導体基板製造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。
【００２９】
また、本発明に係る半導体基板製造装置は、半導体基板のエッジ（ベベル）部に形成された金属めっき膜をエッチング除去するベベルエッチングユニットを具備し、金属めっきユニットと洗浄ユニットとベベルエッチングユニットの入れ替えが自在に構成されていることを特徴とする。
【００３０】
ベベルエッチングユニットを具備することにより、クロスコンタミの原因となるエッジ及びベベル部分の金属めっき膜を除去できると共に、金属めっきユニットと洗浄ユニットとベベルエッチングユニットの入れ替えが自在に構成されているため、上記と同様、半導体基板製造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。
【００３１】
また、本発明に係る半導体基板製造装置は、シード層成膜ユニットをめっきユニットと一体化することにより装置間移動の時間を節約でき、スループットを向上させることができると共に、汚染のない膜付けが可能とする構成とする。
【００３２】
また、本発明に係る半導体基板製造装置は、バリア層成膜ユニットをめっきユニットと一体化することにより、装置間移動の時間を節約でき、スループットを向上させる構成とする。
【００３３】
また、本発明に係る半導体基板製造装置は、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を乾燥状態で搬出入する搬出入部と、搬入された半導体基板上に金属めっき膜を形成する金属めっきユニットと、半導体基板上の該金属めっき膜を研磨する研磨ユニットと、金属めっき膜が研磨された該半導体基板を洗浄し、乾燥させる洗浄ユニットと、半導体基板を搬送する搬送機構を具備するとともに、金属めっきユニットは、被めっき面を上方に向けて基板を保持する基板保持部を有するカソード部と、該カソード部の上方に配置され、アノードを備えた電極アーム部と、基板保持部で保持された基板の被めっき面と該被めっき面に近接させた電極アーム部のアノードとの間の空間にめっき液を注入するめっき液注入手段とを有することを特徴とする。
【００３４】
金属めっきユニットのカソード部は、被めっき面を上方に向けて基板を水平に保持する基板保持部を有するので、めっき処理とめっき処理に付帯した前処理や洗浄・乾燥処理といった他の処理をめっき処理に前後して行うことができる。
【００３５】
また、本発明に係る半導体基板製造装置は、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を乾燥状態で搬出入する搬出入部と、搬入された半導体基板上に金属めっき膜を形成する金属めっきユニットと、半導体基板上の該金属めっき膜を研磨する研磨ユニットと、金属めっき膜が研磨された該半導体基板を洗浄し、乾燥させる洗浄ユニットと、半導体基板を搬送する搬送機構を具備するとともに、金属めっきユニットは、プレコート処理、めっき処理、水洗処理を行うことができることを特徴とする。
【００３６】
上記のように金属めっきユニットは、プレコート処理、めっき処理及び水洗処理ができ、特にめっき処理後の水洗処理を金属めっきユニット内で行うので、めっき液を他のユニットに持ち込むことがない。
【００３７】
また、本発明に係る半導体基板製造装置は、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を乾燥状態で搬出入する搬出入部と、搬入された前記半導体基板上にバリア層膜を形成するバリア層成膜ユニットと、バリア層膜上にシード層膜を形成するシード層成膜ユニットと、シード層膜上に金属めっき膜を形成する金属めっきユニットと、半導体基板のエッジ部に形成された金属膜をエッチング除去するベベルエッチングユニットと、金属めっき膜を焼鈍するアニールユニットと、半導体基板上の該金属めっき膜及び／又はシード層膜を研磨する研磨ユニットと、金属めつき膜が研磨された半導体基板を洗浄し、乾燥させる洗浄乾燥ユニットと、金属めっき膜上に蓋めっき膜を形成するめっきユニットと、半導体基板を搬送する搬送機構を具備し、バリア層成膜ユニット、シード層成膜ユニット、金属めっきユニットと、ベベルエッチングユニットと、アニールユニットと、研磨ユニットと、洗浄ユニットと、蓋めっきユニットの各ユニットの入れ替えが自在であることを特徴とする。
【００３８】
上記のように、各ユニットの入れ替えが自在に構成されているので、基板処理プロセスの各種変更に容易に対応でき、半導体基板製造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。
【００３９】
また、本発明に係る半導体基板製造装置における半導体基板製造方法は、表面に配線パターン用の溝及び／又は穴が形成されその上にバリア層が形成された半導体基板を乾燥状態で搬出入機構により搬入し、該搬入された半導体基板上に給電シード層を形成し、その上に金属めっき膜層を形成し、該金属めっき膜層が形成された半導体基板の溝及び／又は穴に充填された部分を残して金属めっき膜層、給電シード層及びバリア層を研磨除去し、該各層が除去された半導体基板を洗浄し乾燥させた後、乾燥状態で前記搬出入機構に渡すことを特徴とする。
【００４０】
半導体基板製造方法を上記のように行なうことにより、表面に配線パターン用の溝及び／又は穴が形成されその上にバリア層が形成された半導体基板に、給電シード層及び金属めっき膜層を施し、該給電シード層及び金属めっき膜層を研磨除去し、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。
【００４１】
また、本発明に係る半導体基板製造装置における半導体基板の製造方法は、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を乾燥状態で搬出入機構で搬入し、該搬入されて半導体基板上にバリア層を形成し、その上に給電シード層を形成し、更にその上に金属めっき膜層を形成し、金属めっき膜層が形成された半導体基板の溝及び／又は穴に充填された部分を残して金属めっき膜層、給電シード層及びバリア層を研磨除去し、該各層が除去された半導体基板を洗浄し乾燥させた後、乾燥状態で前記搬出入機構に渡すことを特徴とする。
【００４２】
半導体基板製造方法を上記のように行なうことにより、表面に配線パターン用の溝及び／又は穴が形成された半導体基板に、バリア層、給電シード層及び金属めっき膜層を施し、該給電シード層及び金属めっき膜層を研磨除去し、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。
【発明の効果】
【００４３】
各請求項に記載の発明によれば、上記の半導体基板製造装置は、各ユニットの搭載部分にはガイドを有し、各ユニットは前記ガイドに沿って移動することにより、半導体製造装置へ搭載又は半導体製造装置から取り外し、他のユニットと交換することができるようになっており、半導体製造工程で必要なユニットを自在に組み合わせて半導体製造装置を構成し、また半導体製造装置内の異なる処理を行うユニットどうしの交換をできるようにしたので、下記のような優れた効果を有する。
【００４４】
・装置全体を入れ替えることなく、一部ユニットを新たなユニットと容易に交換することで、新しいプロセスを導入する場合にも、装置全体の機能の更新が短時間、低コストで対応することができる。特に、近年の多品種、少量生産の半導体デバイスの製造に対応して小規模ラインを多種類もつことが重要になってきている現状において、必要なユニットを容易に自在に組み合わせることができる。
【００４５】
・半導体基板製造装置のレイアウトを主にして複数の半導体基板製造装置を工場内に設置し、各々に搭載するユニットの構成を変化させることによって、異なる配線プロセスで用いることも可能である。一時的に多くの生産を要求される場合は、急遽同一のユニットで構成した半導体基板製造装置へ改造して、対応することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図２は本発明に係る半導体基板製造装置の平面構成を示す図である。本半導体基板製造装置は、ロードアンロード部１、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２、第１ロボット３、第３洗浄機４、反転機５、反転機６、第２洗浄機７、第２ロボット８、第１洗浄機９、第１ポリッシング装置１０及び第２ポリッシング装置１１を配置した構成である。第１ロボット３の近傍にはめっき前後の膜厚を測定するめっき前後膜厚測定機１２、研磨後で乾燥状態の半導体基板Ｗの膜厚を測定する乾燥状態膜厚測定機１３が配置されている。
【００４７】
なお、このめっき前後膜厚測定機１２及び乾燥状態膜厚測定機１３、特に乾燥状態膜厚測定機１３は後に詳述するように、第１ロボット３のハンドに設けてもよい。また、めっき前後膜厚測定機１２は図示は省略するが、Ｃｕめっき膜ユニット２の半導体板搬出入口に設け、搬入される半導体基板Ｗの膜厚と搬出される膜厚を測定するようにしてもよい。
【００４８】
第１ポリッシング装置１０は、研磨テーブル１０−１、トップリング１０−２、トップリングヘッド１０−３、膜厚測定機１０−４、プッシャー１０−５を具備し、第２ポリッシング装置１１は、研磨テーブル１１−１、トップリング１１−２、トップリングヘッド１１−３、膜厚測定機１１−４、プッシャー１１−５を具備する。
【００４９】
図１に示すように、コンタクトホール１０３と配線用の溝１０４が形成され、その上にシード層１０７が形成された半導体基板Ｗを収容したカセット１−１をロードアンロード部１のロードポートに載置する。第１ロボット３は半導体基板Ｗをカセット１−１から取り出しＣｕめっき膜成膜ユニット２に搬入しＣｕめっき膜層１０６を形成する。その時めっき前後膜厚測定機１２でシード層１０７の膜厚を測定する。Ｃｕめっき膜層１０６の成膜は、先ず半導体基板Ｗの表面の親水処理を行い、その後Ｃｕめっきを行なって形成する。Ｃｕめっき膜層１０６の形成後、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２でリンス若しくは洗浄を行なう。時間に余裕があれば、乾燥してもよい。なお、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２の構成例とその動作は後に詳述する。
【００５０】
第１ロボット３でＣｕめっき膜成膜ユニット２から半導体基板Ｗを取り出したとき、めっき前後膜厚測定機１２でＣｕめっき膜層１０６の膜厚を測定する。測定方法は前記シード層１０７の測定と同じであるが、その測定結果は記録装置（図示せず）に半導体基板の記録データとして記録され、なお且つＣｕめっき膜成膜ユニット２の異常の判定にも使用される。膜厚測定後、第１ロボット３が反転機５に半導体基板Ｗを渡し、該反転機５で反転させる（Ｃｕめっき膜層１０６が形成された面が下になる）。第１ポリッシング装置１０、第２ポリッシング装置１１による研磨にはシリーズモードとパラレルモードがある。以下、シリーズモード及びパラレルモードの研磨について説明する。
【００５１】
〔シリーズモード研磨〕
シリーズモード研磨は、１次研磨をポリッシング装置１０で行い、２次研磨をポリッシング装置１１で行う研磨である。第２ロボット８で反転機５上の半導体基板Ｗを取り上げ、ポリッシング装置１０のプッシャー１０−５上に半導体基板Ｗを載せる。トップリング１０−２はプッシャー１０−５上の該半導体基板Ｗを吸着し、図３に示すように、研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａに半導体基板ＷのＣｕめっき膜層１０６形成面を当接押圧し、１次研磨を行う。該１次研磨では基本的にＣｕめっき膜層１０６が研磨される。研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａはＩＣ１０００のような発泡ポリウレタン、又は砥粒を固定若しくは含浸させたもので構成されている。該研磨面１０−１ａと半導体基板Ｗの相対運動でＣｕめっき膜層１０６が研磨される。
【００５２】
上記Ｃｕめっき膜層１０６の研磨の砥粒、若しくはスラリーノズル１０−６から噴出されるスラリーには、シリカ、アルミナ、セリア等が用いられ、酸化材としては、過酸化水素等の主に酸性の材料でＣｕを酸化させる材料を用いる。研磨テーブル１０−１内には温度を所定の値に保つため、所定の温度に調温された液体を通すため調温流体配管２８が接続されている。スラリーの温度も所定の値に保つため、スラリーノズル１０−６には温度調整器１０−７が設けられている。又は図示は省略するが、ドレッシング時の水等は、調温されている。このように、研磨テーブル１０−１の温度、スラリーの温度、ドレッシング時の水等の温度を所定の値に保つことにより、化学反応速度を一定に保っている。特に研磨テーブル１０−１は、熱伝導性のよいアルミナやＳｉＣ等のセラミックが用いられる。
【００５３】
１次研磨の終点の検知には、研磨テーブル１０−１に設けた渦電流式の膜厚測定機１０−８若しくは光学式の膜厚測定機１０−９を使用しＣｕめっき膜層１０６の膜厚測定、若しくはバリア層１０５の表面検知を行って、Ｃｕめっき膜層１０６の膜厚が０又はバリア層１０５の表面を検知したら研磨の終点とする。
【００５４】
Ｃｕめっき膜層１０６の研磨終了後、トップリング１０−２で半導体基板Ｗをプッシャー１０−５上に戻す。第２ロボット８は該半導体基板Ｗを取り上げ、第１洗浄機９に入れる。この時プッシャー１０−５上にある半導体基板Ｗの表面及び裏面に薬液を噴射しパーティクルを除去したり、つきにくくすることもある。
【００５５】
第１洗浄機９では図４に示すような構成の洗浄機９を用い半導体基板Ｗの表面及び裏面をＰＶＡ（ポリ塩化ビニル）スポンジロール９−２、９−２でスクラブ洗浄する。ノズル９−４から噴出する洗浄水としては、純水が主であるが、界面活性材やキレート材若しくは両者を混合した後にＰＨ調整を行い酸化銅のゼーター電位にあわせたものを使用してもよい。また、ノズル９−４には超音波振動素子９−３を設け、噴出する洗浄水に超音波振動を加えてもよい。なお、９−１は半導体基板Ｗを水平面内で回転させるための回転用コロである。
【００５６】
上記洗浄終了後、第２ロボット８で半導体基板Ｗを取り上げ、第２ポリッシング装置１１のプッシャー１１−５上に半導体基板Ｗを載せる。トップリング１１−２でプッシャー１１−５上の半導体基板Ｗを吸着し、該半導体基板Ｗのバリア層１０５を形成した面を研磨テーブル１１−１の研磨面に当接押圧して２次研磨を行う。なお、研磨テーブル１１−１及びトップリング１１−２等の構成は図２に示す構成と同一である。この２次研磨ではバリア層１０５が研磨される。但し、上記１次研磨で残ったＣｕ膜や酸化膜も研磨されるケースもある。
【００５７】
研磨テーブル１１−１の研磨面１１−１ａはＩＣ１０００のような発泡ポリウレタン、又は砥粒を固定若しくは含浸させたもので構成され、該研磨面１１−１ａと半導体基板Ｗの相対運動で研磨される。このとき砥粒若しくはスラリーには、シリカ、アルミナ、セリア等が用いられる。薬液は、研磨したい膜種により調整される。
【００５８】
２次研磨の終点の検知は、主に図３に示す光学式の膜厚測定機１０−９を用いてバリア層１０５の膜厚を測定し、膜厚が０になったこと又はＳｉＯ2からなる絶縁膜１０２の表面検知で行う。また、研磨テーブル１１−１の近傍に設けた膜厚測定機１１−４に画像処理機能付きの膜厚測定機を用い、酸化膜の測定を行い、半導体基板Ｗの加工記録として残したり、２次研磨の終了した半導体基板Ｗを次の工程に移送できるか否かの判定を行う。また、２次研磨終点に達していない場合は、再研磨を行ったり、なんらかの異常で規定値を超えて研磨された場合は、不良品を増やさないように次の研磨を行わないよう半導体基板製造装置を停止させる。
【００５９】
２次研磨終了後、トップリング１１−２で半導体基板Ｗをプッシャー１１−５まで移動させる。プッシャー１１−５上の半導体基板Ｗは第２ロボット８で取り上げる。この時プッシャー１１−５上で薬液を半導体基板Ｗの表面及び裏面に噴射してパーティクルを除去したり、つきにくくすることがある。
【００６０】
第２ロボット８は、半導体基板Ｗを第２洗浄機７に搬入し、洗浄を行う。第２洗浄機７の構成も図４に示す第１洗浄機９と同じ構成である。半導体基板Ｗの表面は、主にパーティクルのために純水、界面活性材、キレート材、またＰＨ調整材が用いられ、ＰＶＡスポンジロール９−２によりスクラブ洗浄される。半導体基板Ｗの裏面には、ノズル９−５からＤＨＦ等の強い薬液を噴出し、拡散しているＣｕをエッチングしたり、又は拡散の問題がなければ、表面と同じ薬液を用いてＰＶＡスポンジロール９−２によるスクラブ洗浄をする。
【００６１】
上記洗浄の終了後、半導体基板Ｗを第２ロボット８で取り上げ、反転機６に移し、該反転機６で反転させる。該反転させた半導体基板Ｗを第１ロボット３で取り上げ第３洗浄機４に入れる。第３洗浄機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、界面活性材、キレート材、またＰＨ調整材を入れ公知のペンシル型スポンジで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。
【００６２】
上記のように研磨テーブル１１−１の近傍に設けた膜厚測定機１１−４で膜厚を測定した場合は、そのままロードアンロード部１のアンロードポートに載置するカセットに収容する。
【００６３】
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、一度膜厚測定機１３に入れ、各膜厚の測定を行う。そこで半導体基板Ｗの加工記録として残したり、次の工程に持っていけるかどうかの判定を行う。また、終点に達していない場合は、この後に加工する半導体基板Ｗにフィードバックを行ったり、何らかの異常で規定値を超えて研磨された場合は、不良を増やさないように次の研磨を行わないように装置を停止する。
【００６４】
〔パラレルモード研磨〕
パラレルモード研磨は、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２でＣｕめっき膜層１０６を形成した半導体基板Ｗをポリッシング装置１０、１１のそれぞれで並行して研磨する場合である。第２ロボット８で上記のように反転機５で反転させた半導体基板Ｗを取り上げ、プッシャー１０−５又は１１−５上に該半導体基板Ｗを載せる。トップリング１０−２又は１１−２は半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１０−１又は１１−１の研磨面に半導体基板ＷのＣｕめっき膜層１０６形成面を当接押圧し、１次研磨を行う。研磨テーブル１０−１及び１１−１の研磨面１０−１ａは上記と同様、ＩＣ１０００のような発泡ポリウレタン、又は砥粒を固定若しくは含浸させたもので構成され、該研磨面と半導体基板Ｗの相対運動で研磨される。
【００６５】
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、酸化材としては、過酸化水素等の主に酸性の材料でＣｕを酸化させる材料を用いる。研磨テーブル１０−１及び１１−１やスラリー又はドレッシング時の水等は、上記と同様、調温され化学反応速度を一定に保っている。特に研磨テーブル１０−１及び１１−１は、熱伝導性のよいアルミナやＳｉＣ等のセラミックが用いられる。
【００６６】
研磨テーブル１０−１又は１１−１での研磨は複数のステップを経て行われる。第１ステップではＣｕめっき膜層１０６を研磨する。この時の主目的は、Ｃｕめっき膜層１０６の表面の段差の除去で、段差特性に優れたスラリーを用いる。例えば１００μｍラインの当初の段差７００ｎｍを２０ｎｍ以下にできるものを用いる。このとき第２ステップとして半導体基板Ｗを押圧する押圧荷重を上記第１ステップの半分以下にし、段差特性をよくする研磨条件を付加する。第２ステップにおける終点検知には、Ｃｕめっき膜層１０６を５００ｎｍ残す場合は図３に示す渦電流式測定機１０−８が用いられ、それ以下の場合やバリア層１０５の表面まで研磨する場合は、光学式膜厚測定機１０−９が用いられる。
【００６７】
Ｃｕめっき膜層１０６及びシード層１０７のＣｕ層の研磨が終了した後にバリア層１０５の研磨を行うが、通常最初に用いたスラリーではバリア層１０５が研磨できない場合、組成を変更させる必要がある。よって第２ステップが終了した時点で研磨テーブル１０−１又は１１−１の研磨面上に残った、第１及び第２ステップで使用したスラリーを水ポリッシュ、ウォータージェット、純水と気体とを混合させたアトマイザー、ドレッサーにより除去し、次のステップに移る。
【００６８】
図５は上記研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａを洗浄する洗浄機構の構成を示す図である。図示するように研磨テーブル１０−１の上部には純水と窒素ガスを混合して噴射する混合噴射ノズル１０−１１ａ〜１０−１１ｄが複数個（図では４個）配置されている。各混合噴射ノズル１０−１１ａ〜１０−１１ｄには窒素ガス供給源１４からレギュレータ１６で圧力調整された窒素ガスがエアオペレータバルブ１８を通して供給されると共に、純水供給源１５からレギュレータ１７で圧力を調整された純水がエアオペレータバルブ１９を通して供給される。
【００６９】
混合された気体と液体は噴射ノズルによってそれぞれ液体及び／又は気体の圧力、温度、ノズル形状などのパラメータを変更することによって、供給する液体が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）液体が蒸発して気化体（これら（１）、（２）、（３）をここでは霧状化又はアトマイズと呼ぶ）され、液体由来成分と気体成分の混合体が研磨テーブル１０−１の研磨面に向けて所定の方向性を有して噴射される。
【００７０】
研磨面１０−１ａとドレッサー１０−１０の相対運動により、研磨面１０−１ａを再生（ドレッシング）するとき、混合噴射ノズル１０−１１ａ〜１１−１１ｄから純水と窒素ガスの混合流体を研磨面１０−１ａに噴射して洗浄する。窒素ガスの圧力と純水の圧力は独立して設定できるようになっている。本実施例では純水ライン、窒素ラインともにマニュアル駆動のレギュレータを用いているが外部信号に基づいて設定圧力を変更できるレギュレータをそれぞれ用いても良い。上記洗浄機構を用いて研磨面１０−１ａを洗浄した結果、５〜２０秒の洗浄を行なうことにより、上記第１研磨工程及び第２研磨工程で研磨面上に残ったスラリーを除去することができた。なお、図示は省略するが、研磨テーブル１１−１の研磨面１１−１ａを洗浄するために、図５に示す構成と同一の洗浄機構が設けられている。
【００７１】
第３ステップのバリア層１０５の研磨のスラリーに用いられる砥粒は、上記Ｃｕめっき膜層１０６の研磨の砥粒と同じものを使用することが望ましく、また薬液のＰＨ値も酸性側若しくはアルカリ側のどちらかによっており、研磨面上で混合物を作らないことが条件である。ここでは両方とも同じシリカの粒子を用いており、ケースとして両方ともアルカリのものと酸性のもののどちらもよい結果が得られた。
【００７２】
第３ステップにおける終点検知には、図３の光学式膜厚測定機１０−９を用い、主にＳｉＯ2酸化膜の膜厚やバリア層１０５の残りを検知し信号を送る。また、研磨テーブル１０−１及び１１−１の近傍に設けた画像処理機能付きの膜厚測定機１０−４又は１１−４に画像処理機能つきの膜厚測定機を用い酸化膜の測定を行い、半導体基板Ｗの加工記録として残したり、次の工程に移送できるか否かの判定を行う。第３ステップの研磨で終点に達していない場合は、再研磨を行ったり、なんらかの異常で規定値を超えて研磨された場合は、不良品を増やさないように次の研磨を行わないよう半導体基板製造装置を停止させる。
【００７３】
第３ステップの終了後、トップリング１０−２又は１１−２は半導体基板Ｗをプッシャー１０−５又は１１−５まで移動し載せる。プッシャー１０−５又は１１−５上の半導体基板Ｗは第２ロボット８で取り上げる。この時プッシャー１０−５又は１１−５上で薬液を半導体基板Ｗの表面及び裏面に噴出してパーティクルを除去したり、つきににくすることもある。
【００７４】
第２ロボット８は、半導体基板Ｗを第２洗浄機７又は第１洗浄機９に入れ洗浄を行う。半導体基板Ｗの表面は、主にパーティクルのために純水、界面活性材、キレート材、またＰＨ調整材が用いられ、ＰＶＡスポンジロールによりスクラブ洗浄される。半導体基板Ｗの裏面には、ノズル３−５からＤＨＦ等の強い薬液を噴出し、拡散しているＣｕをエッチングしたり、又は拡散の問題がなければ、表面と同じ薬液を用いてＰＶＡスポンジロールによるスクラブ洗浄をする。
【００７５】
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洗浄機４に入れる。第３洗浄機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、界面活性材、キレート材、またＰＨ調整材を入れ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。
【００７６】
上記のように研磨テーブル１０−１又は１１−１の近傍に設けた膜厚測定機１０−４又は１１−４で膜厚を測定した場合は、そのままロードアンロード部１のアンロードポートに載置するカセット１−１に収容する。
【００７７】
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、一度膜厚測定機１３に入れ、各膜厚の測定を行う。そこで半導体基板Ｗの加工記録として残したり、次の工程に移送できるか否かの判定を行う。また、終点に達していない場合は、この後に加工する半導体基板Ｗにフィードバックを行ったり、何らかの異常で規定値を超えて研磨された場合は、不良を増やさないように次の研磨を行わないように装置を停止する。
【００７８】
図６は第１ロボット３と該ロボットのハンドに設けた乾燥状態膜厚測定機１３の構成例を示す図である。図６（ａ）は第１ロボットの外観を示す図、図６（ｂ）、（ｃ）はそれぞれロボットハンドの平面、断面を示す図である。図示するように第１ロボット３には上下に二つのハンド３−１、３−１を有し、該ハンド３−１、３−１はそれぞれアーム３−２、３−２の先端に取り付けられ、旋回移動できるようになっている。そしてハンド３−１、３−１で半導体基板Ｗを掬い上げ（半導体基板Ｗを落とし込む）、所定の場所に移送することができるようになっている。
【００７９】
ハンド３−１の半導体基板Ｗの落とし込み面には、乾燥状態膜厚測定機１３を構成するうず電流センサ１３ａが複数個（図では４個）設けられ、載置された半導体基板Ｗの膜厚を測定できるようになっている。
【００８０】
図７乃至図９はＣｕめっき膜成膜ユニット２の構成例を示す図である。図７はＣｕめっき膜成膜ユニットの平面構成を示す図、図８は図７のＡ−Ａ断面図、図９は基板保持部及びカソード部の拡大断面図である。Ｃｕめっき成膜ユニット２には、図７に示すように、めっき処理及びその付帯処理を行う基板処理部２−１が設けられ、該基板処理部２−１に隣接して、めっき液を溜めるめっき液トレー２−２が配置されている。また、回転軸２−３を中心に揺動するアーム２−４の先端に保持され、基板処理部２−１とめっき液トレー２−２との間を揺動する電極部２−５を有する電極アーム部２−６が備えられている。
【００８１】
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８及び図９に示すように、めっき面を上にして半導体基板Ｗを保持する基板保持部２−９と、該基板保持部２−９の上方で該基板保持部２−９の周縁部を囲むように配置されたカソード部２−１０が備えられている。更に基板保持部２−９の周囲を囲んで処理中に用いる各種薬液の飛散を防止する有底略円筒状のカップ２−１１が、エアシリンダ２−１２を介して上下動自在に配置されている。
【００８２】
ここで、基板保持部２−９は、エアシリンダ２−１２によって、下方の基板受け渡し位置Ａと上方のめっき位置Ｂと、これらの中間の前処理・洗浄位置Ｃとの間を昇降し、回転モータ２−１４及びベルト２−１５を介して任意の加速度及び速度で前記カソード部２−１０と一体に回転するように構成されている。この基板受け渡し位置Ａに対向して、Ｃｕめっき成膜ユニット２のフレーム側面の第１ロボット３側には、基板搬出入口（図示せず）が設けられ、基板保持部２−９がめっき位置Ｂまで上昇したときに、基板保持部２−９で保持された半導体基板Ｗの周縁部に下記のカソード部２−１０のシール部材２−１６とカソード電極２−１７が当接するようになっている。一方カップ２−１１は、その上端が前記基板搬出入口の下方に位置し、図９の仮想線で示すように、上昇したときにカソード部２−１０の上方に達するようになっている。
【００８３】
基板保持部２−９でめっき位置Ｂまで上昇した時に、この基板保持部２−９で保持した半導体基板Ｗの周縁部にカソード電極２−１７が押し付けられ通電し、同時にシール部材２−１６の内周端部が半導体基板Ｗの周縁上面に圧接し、ここを水密的にシールして、半導体基板Ｗの上面に供給されるめっき液が半導体基板Ｗの端部から染み出すのを防止すると共に、めっき液がカソード電極２−１７を汚染するのを防止している。
【００８４】
電極アーム部２−６の電極部２−５は図１０に示すように、揺動アーム２−４の自由端にハウジング２−１８と、該ハウジング２−１８の周囲を囲む中空の支持枠２−１９と、ハウジング２−１８と支持枠２−１９で周縁部を挟持して固定したアノード２−２０とを有し、このアノード２−２０は、ハウジング２−１８の開口部を覆って、ハウジング２−１８の内部に吸引室２−２１が形成されている。そして該吸引室２−２１にはめっき液を導入排出するめっき液導入管及びめっき液排出管（図示せず）が接続されている。
【００８５】
この実施の形態例であっては、アノード２−２０の下面に該アノード２−２０の全面を覆う保水性材料からなるめっき液含浸材２−２２を取り付け、このめっき液含浸材２−２２にめっき液を含ませて、アノード２−２０の表面を湿潤させることで、ブラックフィルムの半導体基板Ｗのめっき面への脱落を防止し、同時に半導体基板Ｗのめっき面とアノード２−２０との間にめっき液を注入する際に、空気を外部に抜き易くしている。このめっき液含浸材２−２２は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニール、テフロン（登録商標）、ポリビニールアルコール、ポリウレタン及びこれらの誘導体の少なくとも１つの材料からなる織布、不織布又はスポンジ状の構造体、或いはポーラスセラミックスからなる。
【００８６】
めっき液含浸材２−２２のアノード２−２０への取付けは、次のように行っている。即ち、下端に頭部を有する多数の固定ピン２−２５を、この頭部をめっき液含浸材２−２２の内部に上方に脱出不能に収納し軸部をアノード２−２０の内部を貫通させて配置し、この固定ピン２−２５をＵ字状の板ばね２−２６を介して上方に付勢させることで、アノード２−２０の下面にめっき液含浸材２−２２を板ばね２−２６の弾性力を介して密着させて取り付けている。
【００８７】
このように構成することにより、めっきの進行に伴って、アノード２−２０の肉厚が徐々に薄くなってもアノード２−２０の下面にめっき液含浸材２−２２が確実に密着させることができる。従って、アノード２−２０の下面とめっき含浸材２−２２との間に空気が混入してめっき不良の原因となることが防止される。
【００８８】
なお、アノード２−２０の上面側から、例えば径が２ｍｍ程度の円柱状のＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）又はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製のピンアノードを貫通させて配置し、アノード２−２０の下面に現れた該ピンの先端面に接着材を付けてめっき液含浸材２−２２を接着固定するようにしてもよい。
【００８９】
アノード２−２０とめっき液含浸材２−２２は接触させて使用することもできるが、アノード２−２２とめっき液含浸材２−２２との間に隙間を設け、この隙間にめっき液を保持させた状態でめっき処理することもできる。この隙間は２０ｍｍ以下の範囲から選ばれるが、好ましくは０．１〜１０ｍｍ、より好ましくは１〜７ｍｍの範囲から選ばれる。特にアノード２−２０に溶解性アノードを用いた場合には、下からアノード２−２０が溶解していくのでアノード２−２０とめっき液含浸材２−２２の隙間は時間を経るにつれて大きくなるので、０〜２０ｍｍ程度の隙間ができる。
【００９０】
そして、前記電極部２−５は、基板保持部２−９がめっき位置Ｂ（図９参照）にある時に、基板保持部２−９で保持された半導体基板Ｗとめっき液含浸材２−２２との隙間が０．１〜１０ｍｍ程度、好ましくは０．３〜３ｍｍ、より好ましくは０．５〜１ｍｍ程度となるまで下降し、この状態で、めっき液供給管からめっき液を供給して、めっき液含浸材２−２２にめっき液を含ませながら、半導体基板Ｗの上面（被めっき面）とアノード２−２０との間にめっき液を満たして、これによって、半導体基板Ｗの被めっき面にめっきが施される。
【００９１】
基板受け渡し位置Ａにある基板保持部２−９にめっき処理前の半導体基板Ｗを第１ロボット３のハンド３−１で搬入し、該基板保持部２−９上に載置する。次にカップ２−１１を上昇させ、同時に基板保持部２−９を前処理・洗浄位置Ｃに上昇させる。この状態で退避位置にあったプレコート・回収アーム２−７を半導体基板Ｗの対峙位置へ移動させ、その先端に設けたプレコートノズルから、例えば界面活性剤からなるプレコート液を半導体基板Ｗの被めっき面に間欠的に吐出する。この時基板保持部２−９は回転しているため、プレコート液は半導体基板Ｗの全面に渡る。次に、プレコート・回収アーム２−７を退避位置に戻し、基板保持部２−９の回転速度を増して、遠心力により半導体基板Ｗの被めっき面のプレコート液を振り切って乾燥させる。
【００９２】
続いて、電極アーム部２−６をめっき液トレー２−２上方からめっきを施す位置の上方に電極部２−５が位置するように水平方向に旋回させ、この位置で電極２−５をカソード部２−１０に向かって下降させる。電極部２−５の下降が完了した時点で、アノード２−２０とカソード部２−１０にめっき電圧を印加し、めっき液を電極部２−５の内部に供給して、アノード２−２０を貫通しためっき液供給口よりめっき液含浸材２−２２にめっき液を供給する。この時、めっき液含浸材２−２２は半導体基板Ｗの被めっき面に接触せず、０．１〜１０ｍｍ程度、好ましくは０．３〜３ｍｍ、より好ましくは０．５〜１ｍｍ程度に接近した状態となっている。
【００９３】
めっき液の供給が続くと、めっき液含浸材２−２２から染み出したＣｕイオンを含んだめっき液が、めっき液含浸材２−２２と半導体基板Ｗの被めっき面との間の隙間に満たされ、半導体基板Ｗの被めっき面にＣｕめっきが施される。この時、基板保持部２−９を低速で回転させても良い。
【００９４】
めっき処理が完了すると、電極アーム部２−６を上昇させて旋回させてめっき液トレー２−２上方へ戻し、通常位置へ下降させる。次に、プレコート・回収アーム２−７を退避位置から半導体基板Ｗに対峙する位置へ移動させて下降させ、めっき液回収ノズル（図示せず）から半導体基板Ｗ上のめっき液の残部を回収する。このめっき液の残部の回収が終了した後、プレコート・回収アーム２−７を待避位置に戻し、半導体基板Ｗの中央部に純水を吐出し、同時に基板保持部２−９を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。
【００９５】
上記リンス終了後、基板保持部２−９をめっき位置Ｂから処理・洗浄位置Ｃへ下降させ、純水用の固定ノズル２−８から純水を供給しつつ基板保持部２−９及びカソード部２−１０を回転させて水洗を実施する。この時、カソード部２−１０に直接供給した純水、又は半導体基板Ｗの面から飛散した純水によってシール部材２−１６、カソード電極２−１７も半導体基板Ｗと同時に洗浄することができる。
【００９６】
水洗完了後に、固定ノズル２−８からの純水の供給を停止し、更に基板保持部２−９及びカソード部２−１０の回転スピードを増して、遠心力により半導体基板Ｗの表面の純水を振り切って乾燥させる。併せて、シール部材２−１６及びカソード電極２−１７も乾燥される。上記乾燥が終了すると基板保持部２−９及びカソード部２−１０の回転を停止させ、基板保持部２−９を基板受渡し位置Ａまで下降させる。
【００９７】
図１１及び図１２は、本発明の他の実施の形態におけるアノード２−２０とめっき液含浸材２−２２を示すものである。即ち、この例において、めっき液含浸材２−２２は、アルミナ、ＳｉＣ、ムライト、ジルコニア、チタニア、コーディライト等の多孔質セラミックス又はポリプロピレンやポリエチレン等の結燒結体等の硬質の多孔質体、或いはこれらの複合材料で構成されている。例えば、アルミナ系セラミックスにあっては、ポア径３０〜２００μｍ、気孔率２０〜９５％、厚み５〜２０ｍｍ、好ましくは８〜１５ｍｍ程度のものが使用される。
【００９８】
そして、このめっき液含浸材２−２２は、その上部にフランジ部２−２２ａが設けられ、このフランジ部２−２２ａをハウジング２−１８と支持枠２−１９（図１０参照）で挟持することで固定されており、このめっき液含浸材２−２２の上面にアノード２−２０が載置保持されている。なお、この実施の形態の場合、多孔質体又はメッシュ状等、様々な形状のアノード２−２０を載置することが可能となる。
【００９９】
このように、めっき液含浸材２−２２を多孔質体で構成することで、この内部に複雑に入り込んだめっき液を介してめっき液含浸材２−２２の内部の電気抵抗を増大させて、めっき膜厚の均一化を図ると共に、パーティクルの発生を防止することができる。即ち、めっき液含浸材２−２２が多孔質セラミックスからなる高抵抗体の一種であるために、めっき膜厚の均一化を図る点において好ましい。また、めっき液含浸材２−２２の上にアノード２−２０を載置保持することで、めっきの進行に伴ってアノード２−２０の下面のめっき液含浸材２−２２と接触している側が溶解しても、アノード２−２０を固定するための治具を使用することなく、アノード２−２０自体の重量でアノード２−２０の下面と基板Ｗとの距離を一定に保ち、且つここに空気が混入して空気溜まりが生じてしまうことを防止できる。
【０１００】
なお、アノード２−２０とめっき液含浸材２−２２との間に隙間を設け、この隙間にめっき液を保持させた状態でめっき処理することもでき、この隙間は２０ｍｍ以下、好ましくは０．１〜１０ｍｍ、より好ましくは１〜７ｍｍの範囲で選ばれる。
【０１０１】
このめっき液含浸材２−２２である高抵抗構造体の抵抗値は、例えば２００ｍｍウエハの場合は０．０１Ω以上、好ましくは０．０１〜２Ωの範囲、より好ましくは０．０３〜１Ωの範囲、更に好ましくは０．０５〜０．５Ωの範囲である。この高抵抗構造の抵抗値は以下の手順で測定する。先ず、めっき装置内において、所定距離だけ離間したアノード２−２０と半導体基板Ｗからなる両極間に所定値の直流（Ｉ）を流してめっき処理を行い、このときの直流電源の電圧（Ｖ１）を測定する。次に、同一のめっき装置において、両極間に所定の厚さの高抵抗構造体を配置し、同一の値の直流（Ｉ）を流してめっきを行い、このときの直流電源の電圧（Ｖ２）を測定する。これにより、高抵抗構造体の抵抗値Ｒｐ＝（Ｖ２−Ｖ１）／Ｉより求めることができる。
【０１０２】
この場合、アノード２−２０を構成する銅の純度は９９．９９％以上であることが好ましい。また、アノード２−２０と半導体基板Ｗからなる両極板の距離は直径２００ｍｍの基板Ｗの場合には５〜２５ｍｍであり、直径３００ｍｍの半導体基板Ｗの場合には１５〜７５ｍｍであることが好ましい。なお、半導体基板Ｗ上の導電層の抵抗値は、半導体基板Ｗの外周と中心との間の抵抗値をテスタにより測定するか或いは導電層の材料と比抵抗と厚みから計算値により求めることができる。
【０１０３】
そして、この例では、アノード２−２０の上面に、内部にめっき液導入路２−２８ａを有すると共に、直径方向に延びる一文字形状のめっき液導入管２−２８が設置されている。アノード２−２０には、該めっき液導入管２−２８に設けられためっき液導入孔２−２８ｂに対向する位置にめっき液注入孔２−２０ａが設けられている。また、アノード２−２０には、多数の通孔２−２０ｂが設けられている。そして図１３（ａ）に示すように、めっき液の供給の継続に伴って、めっき液柱が徐々に成長した後、めっき液導入管２−２８で区画された両側に広がるめっき液Ｑの流れが生じて、めっき液Ｑが半導体基板Ｗのめっき面に拡がる。
【０１０４】
ここで、図１３（ｂ）に示すように、めっき液導入管２−２８として、十字状に互いに直交する方向に延びる翼部を有し、この各翼部の長さ方向に沿って所定の位置にめっき液導入孔２−２８ｂを有するものをアノード（図示せず）として、このめっき液導入孔２−２８ｂに対応する位置にめっき液注入孔２−２０ａを有するものをそれぞれ使用してもよい。この場合、前述と同様に、アノード２−２０のめっき液注入孔２−２０ａにおおよそ対応する位置で、めっき液含浸材２−２２と半導体基板Ｗのめっき面を架橋するめっき液柱が形成され、めっき液の供給の継続に伴って、めっき液柱が徐々に成長した後、めっき液導入管２−２８で区画された各象限内を放射状に広がるめっき液Ｑの流れが生じて、めっき液Ｑが半導体基板Ｗのめっき面に拡がる。
【０１０５】
また、図１３（ｃ）に示すように、めっき液導入管２−２８を円周状に配置し、所定の位置にめっき液導入孔２−２８ｂを設けた場合も同様のめっき液Ｑの流れが生じる。めっき液導入管２−２８のめっき液導入管２−２８のめっき液導入孔２−２８ｂは等ピッチで等径の孔を設ける場合が多いが、ピッチと孔径を調整して液の吐出をコントロールすることも可能である。
【０１０６】
この実施の形態によれば、アノード２−２０のめっき液注入孔２−２０ａにおおよそ対応する位置で、めっき液含浸材２−２２の下面からめっき液が半導体基板Ｗの上面（被めっき面）に達し、めっき液含浸材２−２２と半導体基板Ｗの被めっき面を架橋するめっき液柱２−３０が形成される。この時、めっき液はめっき液含浸材２−２２の内部を流れる際に、その流れ方向に沿って僅かに拡散され、これによってめっき液が半導体基板Ｗに到達した時のシード層１０５（図１参照）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１０５の減少を軽減して、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、アノード２−２０の通孔２−２０ｂの内面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Ｑが拡がる効果がある。
【０１０７】
なお、図１２に仮想線で示すように、めっき液含浸材２−２２の下面からめっき液が半導体基板Ｗの上面（被めっき面）に達するめっき液柱２−３０が形成された後、例えば基板Ｗを瞬時に上昇させて、めっき液含浸材２−２２と半導体基板Ｗとを瞬時に近接させるようにしてもよい。また、半導体基板Ｗのエッジに僅かに圧力をかけて凹状に湾曲させた状態で、同じくめっき液柱２−３０が形成された後、圧力を開放して基板Ｗの形状を元に戻させることで、めっき液含浸材２−２２と基板Ｗとを瞬時に接近させることも可能である。
【０１０８】
例えば、めっき液含浸材２−２２の厚さが厚い場合や密度が高い（気孔率が低い）場合には、めっき液Ｑがめっき液含浸材２−２２の内部を流れる際の抵抗が大きくなる。これによって、所定量のめっき液Ｑが出ずにめっき液柱２−３０の結合が乱れ、この時に空気を巻き込んだとしても、めっき液含浸材２−２２と半導体基板Ｗとを瞬間に接近させることで、めっき液Ｑに外方への急激な流れを生じさせて、このめっき液Ｑと共に気泡を外方に追い出し、同時に、めっき液含浸材２−２２と基板Ｗとの間へのめっき液Ｑの供給を短時間で行なうことができる。
【０１０９】
なお、無通電状態でめっき液とシード層１０７の接触はシード層１０７の減少を招き、通電状態で半導体基板Ｗの表面にめっき液が短時間で拡がらないと、めっき初期に膜厚にバラツキが生じ、これらはその後のめっき膜厚の均一性を損う原因となる。しかしながら、このように、めっき液含浸材２−２２と半導体基板Ｗとの間へのめっき液の供給を短時間に行うことで、これらの弊害を防止できる。
【０１１０】
また、図１４には、他の実施形態例が示されている。めっき液導入管４１自体にこれに連通する管４５を設け、この管４５をアノード３８のめっき液導通孔３９に挿入してその先端を多孔体（めっき液含浸材）４０の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Ｑをアノード３８に全く触れることなく多孔体４０の表面に供給できるようにしている。このめっき液導入管４１と管４５とはめっき液Ｑによって何等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、図１４において、３２は保持部材、３４はリップシール、３６は接点（カソード）である。
【０１１１】
そしてめっき液導入管４１から管４５を通して直接多孔体４０の表面に供給されためっき液は、多孔体４０内を僅かに拡散しながら半導体基板Ｗの表面に達し、半導体基板Ｗと多孔体４０の表面間に円形の液柱Ｒを複数形成し、複数の液柱Ｒが基板Ｗ上で互いに結合し基板Ｗ上をめっき液で満たしていく。
【０１１２】
このめっき工程を繰返しても、経時的に管４５の先端の内径が広がることがないので、理想的な液柱Ｒが経時的に崩れることがなく、従って液柱Ｒの結合の乱れによる空気の巻き込みは生じず、気泡が多孔体４０と半導体基板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。
【０１１３】
図１５には本発明の他の実施形態例が示されている。本実施形態例の電解めっき装置が図１４に示す実施形態例と相違する点は、めっき液導入管４１にこれと一体に管４５を形成する代わりに、アノード３８のめっき液導通孔３９内に別途製作した管４７を挿入した点である。この場合も管４７をめっき液によって何等影響を受けない材質のもので構成し、その先端（下端）を多孔体４０の上面に当接するようにする。
【０１１４】
このように構成しても図１４に示す実施形態例と同様に、めっき液はアノード３８に直接触れることなく、たとえめっき工程を繰返して行っても、経時的に管４７の先端の内径が広がることがない。従って、多孔体４０から供給される液柱Ｒが経時的に崩れることがなく、常に理想的な状態に保て、空気の巻き込みは生じない。
【０１１５】
図１６には本発明の他の実施形態例が示されている。本実施形態例の電解めっき装置が図１５に示す実施形態と相違する点は、めっき液導入管４１にこれと一体に管４５を設ける代わりに、アノード３８のめっき液導通孔３９と多孔体４０に設けた電解液通路部５９内に別途製作した管４７を挿入した点である。この場合も管４７をめっき液によって何等影響を受けない材質で構成する。
【０１１６】
上記のような構成とすると、たとえめっき工程を繰返して行っても、経時的に管４７の先端の内径が広がることはなく、理想的な液柱Ｒが経時的に崩れることはなく、従って液柱Ｒの結合の乱れによる空気の巻き込みが生じず、気泡が多孔体４０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４７が多孔体４０内に突入しているので、多孔体４０をめっき液が通過する際の抵抗が減り、たとえ多孔体４０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、多孔体４０の所定位置から適量のめっき液が供給され、液柱Ｒの結合の乱れによる空気の巻き込みは生じず、気泡が多孔体４０と半導体基板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。
【０１１７】
また、図１２に示すように、めっき処理の最中に、めっき液注入孔２−２０ａよりめっき液含浸材２−２２にめっき液Ｑを供給してめっき液含浸材２−２２と半導体基板Ｗの被めっき面との間にめっき液Ｑを注入し、同時に、通孔２−２０ｂに接続されためっき液排出管（図示せず）からこの注入されためっき液と同量のめっき液を吸引排出することができる。
【０１１８】
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。
【０１１９】
また、本発明のめっき装置にあっては、めっき液含浸材２−２２の外形状、内部構造、又は電気伝導率の異なる部材の装着の内の少なくとも一つの調整により、被処理基板表面の電場を制御することもできる。このように半導体基板Ｗの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、半導体基板Ｗの電解処理による処理状態を目的とする面内分布の処理状態とすることができる。電解処理がめっき処理の場合は、被処理基板上に形成されるめっき膜厚の均一化を図ったり、被処理基板上のめっき膜厚に任意に分布を持たせたりすることができる。
【０１２０】
ここで前記外形の調整は、めっき液含浸材２−２２の厚みの調整、めっき液含浸材２−２２の平面上での形状の調整等により行われる。
【０１２１】
また、前記めっき液含浸材２−２２は、多孔質物質で構成されており、多孔質物質の内部構造の調整は、多孔質物質の気孔径分布の調整、気孔率分布の調整、屈曲率分布の調整、材料の組合せの調整等により行われる。
【０１２２】
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部材２−２２の遮断面積を調整することにより行われる。
【０１２３】
また、アノードとカソードの一方の電極との接点を持つ半導体基板Ｗと、該半導体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半導体基板Ｗ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、該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ながれるのを防止するシール部材が設けられている。
【０１２４】
本実施形態においては、図１７に示すように、多孔体４０（多孔質セラミックス等多孔質物質）の外周側面にこれを囲むようにバンド状の絶縁性部材５０を巻きつけている。この絶縁性部材５０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。
【０１２５】
そしてめっき液導入管４１からアノード３８のめっき液導入孔３９を通して多孔体４０に加圧供給されためっき液は、多孔体４０内に浸透してその内部をめっき液で満たすと共に、その下面から吐出して基板Ｗと多孔体４０内に浸透してその内部をめっき液Ｑで満たすと共に、その下面から吐出して半導体基板Ｗと多孔体４０の間の空間をめっき液Ｑで満たす。なおめっき液Ｑの導入はリップシール３４と多孔体４０の端面との隙間から行ってもよい。この場合はめっき液導入管４１やアノード３８のめっき液導入孔３９は不要である。
【０１２６】
そしてアノード３８と半導体基板Ｗ間に所定の電圧を印加して直流電流を流すと、半導体基板Ｗの導電層の表面全体にめっき（例えば銅めっき）が行われていく。本実施形態例によれば、アノード３８と半導体基板Ｗの間の多孔体４０を介しているので、半導体基板Ｗの接点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、半導体基板Ｗの導電層の表面全体に均一なめっき（例えば銅めっき）が行われていく。
【０１２７】
しかしながら接点３６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がある。
【０１２８】
そこで本実施形態においては、多孔体４０の外周側面に絶縁性部材５０を巻き付けることで、図１７に点線で示すように、半導体基板Ｗの外周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、半導体基板Ｗの他の部分に向かう電流密度と略同じになるようにしたものである。
【０１２９】
図１８は図１７に示す同様の構造の電解めっき装置の多孔体４０の外周部分を示す要部概略図である。但しこの電解めっき装置には図１７に示す絶縁部材５０は記載されていない。この電解めっき装置においては保持部材３２と多孔体４０の間の隙間がシールされていないので、矢印で示すようにこの隙間部分を通してアノード３８からめっき液Ｑが流れ出し、電流の通路を生じる。この電流通路は多孔体４０の内部を通らない通路なので抵抗値は低く、従って電流密度が高くなって半導体基板Ｗの外周近傍のめっき膜厚を薄くしようとする制御ができなくなる恐れがある。
【０１３０】
そこでこの実施形態においては、図１９に示すように前記多孔体４０と保持部材３２の間にシール部材６０を設けることで、この部分からのめっき液Ｑの漏れを防止して半導体基板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。
【０１３１】
なお、この実施形態におけるシール部材６０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１７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６０は図１９（ｂ）に示すように、保持部材３２と多孔体４０の下面とが接する部分をシールする環境のシール部材部６０−１と図１７に示すバンド状の絶縁部材５０と同様の機能を発揮する絶縁性部材６０−２とを、別部品として各々取り付けるように構成してもよい。
【０１３２】
なお、この実施形態例におけるシール部材６０は、図１７以外の各実施形態にも適用できることは言うまでもない。即ち、高抵抗構造体である多孔体４０の外周面側面と保持部材３２の間からのめっき液の漏れを防止するシール部材６０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、更に効果的に電場制御が行える。
【０１３３】
また、本めっき装置では、半導体基板Ｗの被めっき面とアノード２−２０との間隔が狭く、使用するめっき液が少量で済む反面、めっき液中の添加剤やイオンが限られた量となるため、短時間で効率的なめっきを行うためには、それらの添加剤等をめっき液中に均一に分布する必要がある。この点、この実施形態例によれば、めっき処理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。
【０１３４】
本めっき装置にあっては、半導体基板Ｗを陰極に、アノードを陽極に接続することにより、半導体基板Ｗ上にめっきが施されるが、逆電圧をかけることにより、半導体基板Ｗに設けられためっき膜のエッチングもできる。めっき膜が半導体基板Ｗ面上に形成された穴への埋め込みが略完了した状態で（０．１〜２０Ａのめっき電流４０〜４００秒、例えば７０秒経過）、僅かな時間（１〜６０秒、例えば３秒）逆電圧をかけた後、再度順電圧をかける（０．１〜２０Ａのめっき電流、０．１〜２００秒、例えば５０秒）と、逆電圧をかけることにより、添加剤の働きを抑え穴の上のみに盛り上がりができるのを防ぎ、めっき膜の均一化ができる。
【０１３５】
図２０は本発明に係る半導体基板製造装置の他の平面配置構成例を示す図である。図２０において、図２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２１、図２２においても同様とする。本基板研磨装置は第１ポリッシング装置１０と第２ポリッシング装置１１に接近してプッシャーインデクサー２５を配置し、第３洗浄機４とＣｕめっき膜成膜ユニット２の近傍にそれぞれ基板載置台２１、２２を配置し、第１洗浄機９と第３洗浄機４の近傍にロボット２３（以下、「第２ロボット２３」と記す）を配置し、第２洗浄機７とＣｕめっき膜成膜ユニット２の近傍にロボット２４（以下、「第３ロボット２４」と記す）を配置し、更にロードアンロード部１と第１ロボット２の近傍に乾燥状態膜厚測定機１３が配置されている。
【０１３６】
上記構成の半導体基板製造装置において、第１ロボット３は、ロードアンロード部１のロードポートに載置されているカセット１−１から半導体基板Ｗを取り出し、乾燥状態膜厚測定機１３でバリア層１０５及びシード層１０７の膜厚を測定した後、該半導体基板Ｗを基板載置台２１に載せる。なお、乾燥状態膜厚測定機１３が図６に示すように、第１ロボット３のハンド３−１に設けられている場合はそこで膜厚を測定し、基板載置台２１に載せる。第２ロボット２３で基板載置台２１上の半導体基板ＷをＣｕめっき膜成膜ユニット２に移送し、Ｃｕめっき膜層１０６を成膜する。Ｃｕめっき膜層１０６の成膜後、めっき前後膜厚測定機１２でＣｕめっき膜層１０６の膜厚を測定する。その後、第２ロボット２３は半導体基板Ｗをプッシャーインデクサー２５に移送し搭載する。
【０１３７】
〔シリーズモード〕
シリーズモードでは、トップリングヘッド１０−２がプッシャーインデクサー２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１０−１に移送し、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１０−２でプッシャーインデクサー２５に移送され搭載される。第２ロボット２３で半導体基板Ｗを取り出し、第１洗浄機９に搬入し洗浄し、続いてプッシャーインデクサー２５に移送し搭載する。
【０１３８】
トップリングヘッド１１−２がプッシャーインデクサー２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１１−１に移送し、その研磨面に該半導体基板Ｗを押圧して研磨を行なう。研磨の終点検知は上記と同様な方法で行い、研磨終了後の半導体基板Ｗはトップリングヘッド１１−２でプッシャーインデクサー２５に移送され搭載される。第３ロボット２４は半導体基板Ｗを取り上げ、膜厚測定機２６で膜厚を測定した後、第２洗浄機７に搬入し洗浄する。続いて第３洗浄機４に搬入し、ここて洗浄・スピンドライで乾燥を行い、その後、第３ロボット２４で半導体基板Ｗを取り上げ、基板載置台２２上に載せる。
【０１３９】
〔パラレルモード〕
パラレルモードでは、トップリングヘッド１０−２又は１１−２がプッシャーインデクサー２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１０−１又は１１−１に移送し、その研磨面に該半導体基板Ｗを押圧してそれぞれ研磨を行う。膜厚を測定した後、第３ロボット２４で半導体基板Ｗを取り上げ、基板載置台２２上に載せる。
【０１４０】
第１ロボット３は基板載置台２２上の半導体基板Ｗを乾燥状態膜厚測定機１３に移送し、膜厚を測定した後、ロードアンロード部１のカセット１−１に戻す。
【０１４１】
図２１は本発明に係る半導体基板製造装置の他の平面配置構成を示す図である。本半導体基板製造装置はシード層１０７が形成されていない半導体基板Ｗにシード層１０７及びＣｕめっき膜層１０６を形成し研磨除去し回路配線を形成する半導体基板製造装置である。本半導体基板製造装置が図２に示す半導体基板製造装置と相違する点は、図２の第３洗浄機４に替えてシード層成膜ユニット２７を設けた点である。
【０１４２】
シード層１０７の形成前の半導体基板Ｗを収容したカセット１−１をロードアンロード部１のロードポートに載置する。第１ロボット３でシード層１０７の形成前の半導体基板Ｗをカセット１−１から取り出し、シード層成膜ユニット２７でシード層（Ｃｕシード層）１０７の成膜を行う。シード層１０７は無電解めっきで行い、成膜後熱を加えてシード層１０７の密着性をよくする。シード層１０７の膜厚をめっき前後膜厚測定機１２で測定する。
【０１４３】
第１ロボット３で半導体基板を取り出し、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２でＣｕめっき膜層１０６の成膜を行う。Ｃｕめっき膜層１０６の成膜は、先ず半導体基板Ｗの表面の親水処理を行い、その後にＣｕめっきを行う。その後リンス若しくは洗浄を行う。時間に余裕があれば、乾燥してもよい。第１ロボット３で半導体基板Ｗを取り出す時にめっき前後膜厚測定機１２でＣｕめっき膜層１０６の膜厚を測定する。上記測定方法はシード層１０７の膜厚測定とおなじであり、その測定結果は、半導体基板Ｗの記録データとして記録され、なお且つＣｕめっき膜成膜ユニット２の異常判定にも使用される。膜厚測定後、第１ロボット３が半導体基板Ｗを反転機５に渡し、半導体基板Ｗを反転させる。
【０１４４】
次に、第２ロボット８で反転機５から半導体基板Ｗを取り上げプッシャー１０−５又は１１−５に載せる。続いて，トップリング１０−２又は１１−２で半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１０−１又１１−１上に移送し、その研磨面に押圧して研磨を行う。ここでの研磨は図２に示す半導体基板製造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。
【０１４５】
研磨終了後、トップリング１０−２又は１１−２は半導体基板Ｗをプッシャー１０−５又は１１−５に戻し、第２ロボット８で半導体基板Ｗを取り上げ第１洗浄機９に搬入する。この時プッシャー１０−５又は１１−５上で薬液を半導体基板Ｗの表面、裏面に噴出し、パーティクルを除去したり、つきにくくすることもある。
【０１４６】
第１洗浄機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に純水、界面活性材、キレート材、又はＰＨ調整材が用いられＰＶＡロールスポンジでスクラブ洗浄される。半導体基板Ｗの裏面には、ＤＨＦ等の強い薬液を噴射し、拡散しているＣｕをエッチングしたり、又はＣｕ拡散の問題がなければ、表面と同じ薬液を用いＰＶＡロールスポンジでスクラブ洗浄する。
【０１４７】
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洗浄機７に搬入する。第２洗浄機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、界面活性材、キレート材、又はＰＨ調整材を入れペンシル型スポンジで表面を洗浄してもよい。その後半導体基板Ｗをスピンドライにより乾燥させる。
【０１４８】
その後、第２ロボット８で半導体基板Ｗを取り上げ、そのまま反転機６に渡す。第１ロボット３は反転機６上の半導体基板を取り上げ、上記研磨テーブル１０−１、１１−１の近傍に配置した膜厚測定機１０−４、１１−４で膜厚を測定している場合は、そのままロードアンロード部１のアンロードポートに載置したカセット１−１に収納する。多層膜の膜厚を測定する場合は、乾燥状態での測定を行う必要があるので一度乾燥状態膜厚測定機１３で膜厚を測定する。この場合図６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機１３が付いている場合は、ロボットハンド上で膜厚を測定できる。この膜厚測定結果は半導体基板Ｗの加工記録として残したり、次の工程に持っていけるか否かの判定を行う。
【０１４９】
図２２は本発明に係る半導体基板製造装置の他の平面配置構成を示す図である。本半導体基板製造装置では図１２に示す半導体基板製造装置と同様、シード層１０７が形成されていない半導体基板Ｗにシード層１０７及びＣｕめっき膜層１０６を形成し研磨除去し回路配線を形成する半導体基板製造装置である。
【０１５０】
本基板研磨装置は第１ポリッシング装置１０と第２ポリッシング装置１１に接近してプッシャーインデクサー２５を配置し、第２洗浄機７とシード層成膜ユニット２７の近傍にそれぞれ基板載置台２１、２２を配置し、シード層成膜ユニット２７とＣｕめっき膜成膜ユニット２に接近してロボット２３（以下、「第２ロボット２３」と記す）を配置し、第１洗浄機９と第２洗浄機７の近傍にロボット２４（以下、「第３ロボット２４」と記す）を配置し、更にロードアンロード部１と第１ロボット３の近傍に乾燥膜厚測定機１３が配置されている。
【０１５１】
第１ロボット３でロードアンロード部１のロードポートに載置されているカセット１−１から、バリア層１０５が形成されている半導体基板Ｗを取り出して基板載置台２１に載せる。次に第２ロボット２３は半導体基板Ｗをシード層成膜ユニット２７に搬送し、シード層１０７を成膜する。このシード層１０７の成膜は無電解めっきで行う。第２ロボット２３はシード層１０７の形成された半導体基板をめっき前後膜厚測定機１２でシード層１０７の膜厚を測定する。膜厚測定後、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２に搬入し、Ｃｕめっき膜層１０６を形成する。
【０１５２】
Ｃｕめっき膜層１０６を形成後、その膜厚を測定し、プッシャーインデクサー２５に移送する。トップリング１０−２又は１１−２はプッシャーインデクサー２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１０−１又は１１−１に移送し研磨する。研磨後、トップリング１０−２又は１１−２は半導体基板Ｗを膜厚測定機１０−４又は１１−４に移送し、膜厚を測定し、プッシャーインデクサー２５に移送して載せる。
【０１５３】
次に、第３ロボット２４はプッシャーインデクサー２５から半導体基板Ｗを取り上げ、第１洗浄機９に搬入する。第３ロボット２４は第１洗浄機９から洗浄された半導体基板Ｗを取り上げ、第２洗浄機７に搬入し、洗浄し乾燥した半導体基板を基板載置台２２上に載置する。次に、第１ロボット３は半導体基板Ｗを取り上げ乾燥状態膜厚測定機１３で膜厚を測定し、ロードアンロード部１のアンロードポートに載置されているカセット１−１に収納する。
【０１５４】
上記例では図１２に示す構成の半導体基板製造装置でシード層１０７及びＣｕめっき膜層１０６を成膜する例を示したが、この半導体基板製造装置では、回路パターンのコンタクトホール１０３又は溝１０４が形成された半導体基板Ｗ上にバリア層１０５、シード層１０７及びＣｕめっき膜層１０６を形成して、研磨して回路配線を形成することができる。
【０１５５】
バリア層１０５の形成前の半導体基板Ｗを収容したカセット１−１をロードアンロード部１のロードポートに載置する。第１ロボット３でカセット１−１から半導体基板Ｗを取り出し、シード層成膜ユニット２７に搬入し、バリア層１０５とシード層１０７の成膜を行う。バリア層１０５とシード層１０７の成膜は無電解めっき法で行い、めっき後加熱し、バリア層１０５及びシード層１０７の密着性をよくする。その後Ｃｕめっき膜成膜ユニット２でＣｕめっき膜層１０６を成膜する。その時、めっき前後膜厚測定機１２でバリア層１０５、シード層１０７の膜厚を測定する。Ｃｕめっき膜層１０６の形成後の処理は、上記の図１２に示す半導体基板製造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。
【０１５６】
図２２に示す半導体基板製造装置においても、上記のように回路パターンのコンタクトホール１０３又は溝１０４が形成された半導体基板Ｗ上にバリア層１０５、シード層１０７及びＣｕめっき膜層１０６を形成して、研磨して回路配線を形成することができる。
【０１５７】
バリア層１０５形成前の半導体基板Ｗを収容したカセット１−１をロード・アンロード部１のロードポートに載置する。第１ロボット３でロードアンロード部１のロードポートに載置されているカセット１−１から、半導体基板Ｗを取り出して基板載置台２１に載せる。次に第２ロボット２３は半導体基板Ｗをシード層成膜ユニット２７に搬送し、バリア層１０５とシード層１０７を成膜する。このバリア層１０５とシード層１０７の成膜は無電解めっきで行う。第２ロボット２３はバリア層とシード層１０７の形成された半導体基板Ｗをめっき前後膜厚測定機１２でバリア層１０５とシード層１０７の膜厚を測定する。膜厚測定後、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２に搬入し、Ｃｕめっき膜層１０６を形成する。Ｃｕめっき膜層１０６の形成後の処理は、上記の図２２に示す半導体基板製造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。
【０１５８】
なお、上記実施形態例では、Ｃｕめっき膜層１０６を形成して回路配線を形成する例を示したが、Ｃｕめっきに限定されるものではなく、Ｃｕ合金又はその他の金属でもよい。
【０１５９】
図２３は、本発明に係る半導体基板製造装置の他の実施形態例の平面配置構成を示す図である。本半導体基板製造装置は、バリア層成膜ユニット１１１、シード層成膜ユニット１１２、めっき膜成膜ユニット１１３、アニールユニット１１４、第１洗浄ユニット１１５、ベベル・裏面洗浄ユニット１１６、蓋めっきユニット１１７、第２洗浄ユニット１１８、第１アライナ兼膜厚測定ユニット１４１、第２アライナ兼膜厚測定ユニット１４２、第１基板反転機１４３、第２基板反転機１４４、基板仮置き台１４５、第３膜厚測定ユニット１４６、ロード／アンロード部１２０、第１ポリッシング装置１２１、第２ポリッシング装置１２２、第１ロボット１３１、第２ロボット１３２、第３ロボット１３３、第４ロボット１３４を配置した構成である。
【０１６０】
この実施形態例では、バリア層成膜ユニット１１１は無電解Ｒｕめっき装置、シード層成膜ユニット１１２は無電解Ｃｕめっき装置、めっき膜成膜ユニット１１３は電解めっき装置を用いることができる。
【０１６１】
図２４は、本半導体基板製造装置内での各工程の流れを示すフローチャートである。このフローチャートに従って、この装置内での各工程について説明する。先ず、第１ロボット１３１によりロード・アンロードユニット１２０に載置されたカセット１２０ａから取り出された半導体基板は、第１アライナ兼膜厚測定ユニット１４１内に被めっき面を上にして配され、膜厚計測を行うポジションの基準点を定めるために、膜厚計測用のノッチアライメントを行った後、Ｃｕ膜形成前の半導体基板の膜厚データを得る。
【０１６２】
次に、半導体基板は、第１ロボット１３１により、バリア層成膜ユニット１１１へ搬送される。このバリア層成膜ユニット１１１は、無電解Ｒuめっきにより半導体基板上にバリア層を形成する装置で、半導体装置の層間絶縁膜（例えば、ＳｉＯ2）へのＣｕ拡散防止膜としてＲｕを成膜する。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第１ロボット１３１により第１アライナ兼膜厚測定ユニット１４１に搬送され、半導体基板の膜厚、即ちバリア層の膜厚を測定される。
【０１６３】
膜厚測定された半導体基板は、第２ロボット１３２でシード層成膜ユニット１１２へ搬入され、前記バリア層上に無電解Ｃuめっきによりシード層が成膜される。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第２ロボット１３２により含浸めっきユニットであるめっき膜成膜ユニット１１３に搬送される前に、ノッチ位置を定めるために第２アライナ兼膜厚測定ユニット１４２に搬送され、Ｃuめっき用のノッチのアライメントを行う。ここで、必要に応じてＣｕ膜形成前の半導体基板の膜厚を再計測してもよい。
【０１６４】
ノッチアライメントが完了した半導体基板は、第３ロボット１３３によりめっき膜成膜ユニット１１３へ搬送され、Ｃｕめっきが施される。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第３ロボット１３３により半導体基板端部の不要なＣｕ膜（シード層）を除去するためにベベル・裏面洗浄ユニット１１６へ搬送される。ベベル・裏面洗浄ユニット１１６では、予め設定された時間でベベルのエッチングを行うとともに、半導体基板裏面に付着したＣｕをフッ酸等の薬液により洗浄する。この時、ベベル・裏面洗浄ユニット１１６へ搬送する前に第２アライナ兼膜厚測定ユニット１４２にて半導体基板の膜厚測定を実施してめっきにより形成されたＣｕ膜厚の値を得ておき、その結果により、べべ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。
【０１６５】
ベベル・裏面洗浄ユニット１１６で洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第３ロボット１３３で基板反転機１４３に搬送され、該基板反転機１４３にて反転され、被めっき面を下方に向けた後、第４ロボット１３４により配線部を安定化させるためにアニールユニット１１４へ投入される。アニール処理前及び／又は処理後、第２アライナ兼膜厚測定ユニット１４２に搬入し、半導体基板に形成された、銅膜の膜厚を計測する。この後、半導体基板は第４ロボット１３４により、第１ポリッシング装置１２１に搬入され、半導体基板のＣｕ層、シード層の研磨を行う。
【０１６６】
この際、砥粒等は所望のものが用いられるが、ディッシングを防ぎ、表面の平面度を出すために、固定砥粒を用いることもできる。第１ポリッシング終了後、半導体基板は第４ロボット１３４により第１洗浄ユニット１１５に搬送され、洗浄される。この洗浄は、半導体基板直径とほぼ同じ長さを有するロールを半導体基板の表面と裏面に配し、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。
【０１６７】
第１の洗浄終了後、半導体基板は第４ロボット１３４により第２ポリッシング装置１２２に搬入され、半導体基板上のバリア層が研磨される。この際、砥粒等は所望のものが用いられるが、ディッシングを防ぎ、表面の平面度を出すために、固定砥粒を用いることもできる。第２ポリッシング終了後、半導体基板は第４ロボット１３４により、再度第１洗浄ユニット１１５に搬送され、スクラブ洗浄される。洗浄終了後、半導体基板は第４ロボット１３４により第２基板反転機１４４に搬送され反転されて、被めっき面を上方に向けられ、更に第３ロボットにより基板仮置き台１４５に置かれる。
【０１６８】
半導体基板は、第２ロボット１３２により基板仮置き台１４５から蓋めっきユニット１１７に搬送され、Ｃｕの大気による酸化防止を目的にＣｕ面上にニッケル・ボロンめっきを行う。蓋めっきが施された半導体基板は、第２ロボット１３２により蓋めっきユニット１１７から第３膜厚測定ユニット１４６に搬入され、銅膜厚が測定される。その後、半導体基板は第１ロボット１３１により第２洗浄ユニット１１８に搬入され、純水又は脱イオン水により洗浄される。洗浄が終了した半導体基板はロードアンロード部１２０に載置されたカセット１２０ａ内に戻される。
【０１６９】
アライナ兼膜厚測定ユニット１４１及びアライナ兼膜厚測定ユニット１４２は、基板ノッチ部分の位置決め及び膜厚の測定を行う。このアライナ兼膜厚測定ユニット１４２の概略図を図２５、図２６に示す。このアライナ兼膜厚測定ユニット１４２における半導体基板の動きを示すフローチャートを図２７に示す。
【０１７０】
アライナ兼膜厚測定器１４２では、半導体基板Ｗを回転させながら、フォトマイクロセンサ１４２−１によりノッチＷａを検出し、任意の位置へノッチＷａの位置決めを行う。例えば、ノッチＷａ位置を検出することで膜厚計測ポイントの基準位置を定めて、処理前と処理後の計測ポイントがずれないようにしたり、めっき装置搬入時の、半導体基板の載置方向を揃えることができる。
【０１７１】
装置構成としては、回転可能真空チャック１４２−４、リフト１４２−２及びノッチ検出用のフォトマイクロセンサ１４２−１、膜厚計測用の渦電流センサ１４２−３等を具備する。第２ロボットハンド１３２のハンド１３２−１により半導体基板Ｗを搬入する。アライナ兼膜厚測定ユニット１４２はリフト１４２−２を上昇させその半導体基板をリフト１４２−２に移載する。第２ロボット１３２のハンド１３２−１を退避させ、リフトを下降させる。これにより半導体基板Ｗを真空チャック上１４２−４上に搭載する。
【０１７２】
その後、真空チャック１４２−４は、回転しながら、フォトマイクロセンサ１４２−１によりノッチＷａを検出し、その後の処理に応じた任意の位置へノッチＷａを位置決めする。また、必要に応じて渦電流センサ１４２−３で半導体基板Ｗの任意ポイントの膜厚を計測する。その後、めっき処理装置投入時に、めっきユニット１１３内での半導体基板ＷのノッチＷａ位置が定位置になる位置に位置決めする。その後、真空チャックをＯＦＦとし、リフト１４２−２を上昇させることにより半導体基板Ｗを移載させ、第３ロボット１３３のハンド１３３−１を挿入し、リフト１４２−２を下降させ、該半導体基板Ｗをハンド１３３−１に移載し、半導体基板Ｗを取り出す。
【０１７３】
なお、図２５、図２６において、１４２−６は真空ポンプであり、ロータリージョイント１４２−５を介して真空チャック１４２−４の吸着穴に接続されている。１４２−７は真空チャック１４２−４を回転するモータ、１４２−９は渦電流センサ１４２−３が取付けられたアーム１４２−８を回動させるモータ、１４２−１０はリフタ１４２−２を上下動させるアクチュエータである。また、１４２−１１は半導体基板Ｗの仮置台である。また、アライナ兼膜厚測定ユニット１４１の構成及び動作はアライナ兼膜厚測定ユニット１４２と同じなのでその説明は省略する。
【０１７４】
無電解Ｒｕめっき装置であるバリア層成膜ユニット１１１へ受け渡された半導体基板Ｗは、まず、触媒としてＰｄが付与される。Ｐｄは半導体基板Ｗに３０ｍｌ程度付与され、処理時間は約１分間程度である。半導体基板Ｗを水洗した後、活性化処理のため、半導体基板Ｗは塩酸で処理される。この際、塩酸は１００ｍｌ／L程度の濃度で、液量３０ｍｌ程度、処理時間約１分程度である。再度半導体基板Ｗを水洗した後、無電解Ｒｕめっきを行う。ルテニウムめっき液は、ＲｕＣｌ3・ｘＨ2Ｏが用いられる。基板面温度約８５℃で、約１０分程度処理される。その時の成膜レートは約２ｎｍ／分となる。こうして、バリア層が形成し、水洗、スピン乾燥工程を経て完了となる。上記の工程でＳｉＯ2上に約２０ｎｍのＲｕを無電解めっきで得られる。
【０１７５】
なお、バリア層１０５の形成は、無電解めっきのみではなく、ＣＶＤ、スパッタ又は電解めっきを用いても形成することができる。また、バリア層はＲｕに限らず、ＴｉＮ等の層間絶縁膜へのＣｕの拡散防止を達成できる材料であれば、いずれの材料を用いてもよい。
【０１７６】
シード層成膜ユニット１１２である無電解Ｃｕめっきは、上記無電解Ｒｕめっきユニットと同様の装置を用いることができる。図２８は無電解Ｃｕめっきユニットの構成例を示す図である。図示するように、無電解Ｃｕめっきユニットであるシード層成膜ユニット１１２は回転可能な基板保持手段１１２−１を具備し、該基板保持手段１１２−１の上面には半導体基板Ｗが被めっき面を上向きに、その外周部をめっき液保持部材１１２−２でシールされて保持されている。また、半導体基板Ｗに被めっき面に対向して無電解めっき液を供給するシャワーヘッド１１２−３が配置されている。また、洗浄液供給ノズル１１２−４、めっき液回収ノズル１１２−５が配置されている。また、１１２−６は回収容器、１１２−７は基板保持手段１１２−１を回転させるモータである。
【０１７７】
上記構成のシード層成膜ユニット１１２において、裏面ヒータ１１２−８によって半導体基板Ｗ自体を直接加熱し、例えば７０℃に維持する。シャワーヘッド１１２−３から例えば５０℃に加熱されためっき液を噴出して半導体基板Ｗの表面の略全体にめっき液を注ぐ。供給するめっき液の量は半導体基板Ｗの表面に１ｍｍ厚となる程度とする。そしてモータ１１２−７により半導体基板Ｗを瞬時回転させて被めっき面に均一な液濡れを行い、その後半導体基板Ｗを静止した状態で被めっき面にめっき膜を形成する。
【０１７８】
シード層の成膜処理が完了した後、めっき回収ノズル１１２−５の先端を半導体基板Ｗの表面周縁部のめっき液保持部材１１２−２内側近傍に下降し、めっき液を吸込む。この時半導体基板Ｗを例えば１００ｒｐｍ以下の回転速度で回転させれば、半導体基板Ｗ上面残った液を遠心力によりめっき液保持部材１１２−２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。
【０１７９】
そして基板保持手段１１２−１を下降して半導体基板Ｗをめっき液保持部材１１２−２から離し、半導体基板Ｗの回転を開始し、洗浄液供給ノズル１１２−４から洗浄液（超純水）を半導体基板Ｗの被めっき面に噴射して被めっき面を冷却すると同時に希釈化・洗浄することで無電解めっき反応を停止させる。次に、モータ１１２−７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を基板保持手段１１２−１から取出す。
【０１８０】
上記無電解めっき液としては、ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏに錯化剤としてＥＤＴＡ・４Ｎａ、還元剤としてＨＣＨＯを含み、ｐＨ調整用のアルカリとしてＮａＯＨをｐＨが１２．５になるように含み、さらにα，α’−ジピリジルを含んでいる。めっき温度は４０〜８０℃程度である。なお、シード層の形成は、無電解めっきのみではなく、ＣＶＤ、スパッタ又は電解めっきにより形成することも可能である。
【０１８１】
ベベル・裏面洗浄ユニット１１６は、エッジ（ベベル）Ｃｕエッチングと裏面洗浄が同時に行え、また基板表面の回路形成部の銅の自然酸化膜の成長を抑えることが可能である。図２９に、ベベル・裏面洗浄ユニット１１６の概略図を示す。図２９に示すように、有底円筒状の防水カバー２２０の内部に位置して基板Ｗをフェイスアップでその周縁部の円周方向に沿った複数箇所でスピンチャック２２１により水平に保持して高速回転させる基板保持部２２２と、この基板保持部２２２で保持された基板Ｗの表面側のほぼ中央部上方に位置してセンタノズル２２４が、周縁部の上方に位置してエッジノズル２２６がそれぞれ下向きで配置され、更に基板Ｗの裏面側のほぼ中央部の下方に位置してバックノズル２２８がそれぞれ上向きで配置されている。前記エッジノズル２２６は基板Ｗの直径方向及び高さ方向を移動自在に構成されている。
【０１８２】
このエッジノズル２２６の移動幅Ｌは、基板の外周端面から中心部方向に任意の位置決めが可能になっていて、基板ｗの大きさや使用目的等に合わせて、設定値の入力を行う。通常、２ｍｍから５ｍｍの範囲でエッジカット幅Ｃを設定し、裏面から表面への液の回り込み量が問題にならない回転数以上であれば、その設定されたカット幅Ｃ内の銅膜を除去することができる。
【０１８３】
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２２１を介して基板保持部２２２で水平に保持した状態で、半導体基板Ｗを基板保持部２２２と一体に水平回転させる。この状態で、センタノズル２２４から基板Ｗの表面側の中央部に酸溶液を供給する。この酸溶液としては非酸化性の酸であればよく、例えばフッ酸、塩酸、硫酸、クエン酸、蓚酸等を用いる。一方、エッジノズル２２６から基板Ｗの周縁部に酸化剤溶液を連続的または間欠的に供給する。この酸化剤溶液としては、オゾン水、過酸化水素水、硝酸水、次亜塩素酸ナトリウム水等のいずれかか、それらの組み合わせを用いる。
【０１８４】
これにより、半導体基板Ｗの周縁部Ｃの領域では上面及び端面に成膜された銅膜等は酸化剤溶液で急速に酸化され、同時にセンタノズル２２４から供給されて基板の表面全面に拡がる酸溶液によってエッチングされ溶解除去される。このように、基板周縁部で酸溶液と酸化剤溶液を混合させることで、予めそれらの混合水をノズルから供給するのに比べて急峻なエッチングプロフィールを得ることができる。このときそれらの濃度により銅のエッチングレートが決定される。また、基板の表面の回路形成部に銅の自然酸化膜が形成されていた場合、この自然酸化物は基板の回転に伴って基板の表面全面に亘って広がる酸溶液で直ちに除去されて成長することはない。なお、センタノズル２２４からの酸溶液の供給を停止した後、エッジノズル２２６からの酸化剤溶液の供給を停止することで、表面に露出しているシリコンを酸化して、銅の付着を抑制することができる。
【０１８５】
一方、バックノズル２２８から基板の裏面中央部に酸化剤溶液とシリコン酸化膜エッチング剤とを同時または交互に供給する。これにより半導体基板Ｗの裏面側に金属状で付着している銅等を基板のシリコンごと酸化剤溶液で酸化しシリコン酸化膜エッチング剤でエッチングして除去することができる。なおこの酸化剤溶液としては表面に供給する酸化剤溶液と同じものにする方が薬品の種類を少なくする上で好ましい。またシリコン酸化膜エッチング剤としては、フッ酸を用いることができ、基板の表面側の酸溶液もフッ酸を用いると薬品の種類を少なくすることができる。これにより、酸化剤供給を先に停止すれば疎水面が得られ、エッチング剤溶液を先に停止すれば飽水面（親水面）が得られて、その後のプロセスの要求に応じた裏面に調整することもできる。
【０１８６】
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表面に残留する金属イオンを除去した後、更に純水を供給して、純水置換を行ってエッチング液を除去し、その後、スピン乾燥を行う。このようにして半導体基板表面の周縁部のエッジカット幅Ｃ内の銅膜の除去と裏面の銅汚染除去を同時に行って、この処理を例えば８０秒以内に完了させることができる。なお、エッジのエッチングカット幅が任意（２ｍｍ〜５ｍｍ）に設定することが可能であるが、エッチングに要する時間はカット幅に依存しない。
【０１８７】
めっき後のＣＭＰ工程前に、アニール処理を行うことが、この後のＣＭＰ処理や配線の電気特性に対して良い効果を示す。アニール無しでＣＭＰ処理後に幅の広い配線（数μｍ単位）の表面を観察するとマイクロボイドのような欠陥が多数見られ、配線全体の電気抵抗を増加させたが、アニールを行うことでこの欠陥は減少し、電気抵抗の増加は改善された。アニール無しの場合に、細配線にはボイドが見られなかったことより、粒成長の度合いが関わっていることが考えられる。つまり、細い配線では粒成長が起こりにくいが、幅の広い配線では粒成長に伴い、アニール処理に伴うグレン成長の過程で、めっき膜中のＳＥＭでも見えないほどの超微細ポアが集結しつつ上へ移動することで配線上部にマイクロボイド様の凹みが生じたという推測ができる。アニールユニット１１４のアニール条件としては、ガスの雰囲気は水素を添加（２％以下）、温度は３００〜４００℃程度で１〜５分間で上記の効果が得られた。
【０１８８】
上記構成の半導体基板製造装置の特徴を列記すると下記のようになる。
各成膜ユニット内で、前処理・洗浄・乾燥までが行え、次の工程に汚染物質を持ち込まない。
【０１８９】
本装置に搭載している各ユニットでは、さまざまな薬液を使用している。また、同一ユニットであっても、プロセスの違いによって、異なる薬液が選択されることもある。異なった薬液が混合すると、薬液の処理効果が変化したり、化合物の結晶が析出して、処理中の基板に影響するばかりでなく、その後に入ってくる次半導体基板のプロセス処理に影響を及ぼすことも考えられる。また、搬送手段がロボットハンドであった場合においては、ハンドが汚染されるので、基板には搬送のたびに、さまざまな薬液が付着することになる。
【０１９０】
そのため、本装置においては、次のユニット、つまり、半導体基板製造装置の次工程に移る前に、ユニット内で、半導体基板に処理薬液を残さない処理を施してから搬出することで、薬液を別ユニットへ持ち込まないことを特徴としている。例えば、バリア層の成膜工程である無電解めっきユニットから、配線埋め込みのためのめっき工程を実施する電解めっきユニットへ基板を移す際は、無電解めっきユニット内で、洗浄処理、乾燥処理を経ることで、アルカリ性の無電解めっき液を酸性のめっき液を扱う電解めっきユニットへは持ち込まないようにしている。
【０１９１】
また、めっき工程からＣＭＰ工程へ移る際は、電解めっきユニット内で、ＣＭＰへ酸性のめっき液を持ち込まないようにめっきユニット内では、めっき処理のほか、洗浄処理、乾燥処理の実施を行っている。
【０１９２】
また、配線埋め込みのためのめっき工程を実施するめっき膜成膜ユニット１１３にあっては、界面活性材や、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、めっき膜成膜ユニット１１３内（単一のユニット内）で、電解めっき直前に前処理が行えるため、微細孔への液入れが改善される。また、めっき膜成膜ユニット１１３内（単一のユニット内）に洗浄機構やスピンドライ機構を有しているため、セル間移動のときの半導体基板Ｗを液きりあるいは乾燥といった所望の湿潤状態にできる。とくに、この洗浄機構とスピンドライ機構は、半導体基板の洗浄と乾燥のみならず、シール材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。
【０１９３】
フレキシブルなユニットの搭載、プロセスの構築が短期間で可能である。図３０、図３１、図３２は半導体基板製造装置の各搭載ユニットの相互に入れ替え自在にした構成例を示す図である。図３０（ａ）、（ｂ）は本半導体基板製造装置を構成する各ユニットを搭載する台板の平面図、同図（ｃ）は正面図、同図（ｄ）は（ｂ）のＡ−Ａ断正面図であり、図３１（ａ）は本半導体基板製造装置の各ユニット正面図、同図（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断正面図であり、図３２（ａ）は本半導体基板製造装置の各ユニットを台板に搭載した状態を示す正面図、同図（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断正面図である。
【０１９４】
図示するように、本半導体基板製造装置の各ユニット３０１を搭載する台板３００の上面には各ユニット３０１の間口寸法Ｄより狭い間隔で、２本のレール（例えば、ＳＵＳ材からなる）３０２、３０２が平行に台板３００に埋め込み配置（台板３００の上面とレール３０２、３０２の上面が略同一高さ）されており、その中間に１本のガイド棒（例えばナイロン樹脂材からなる）３０３が台板３００上面より突出して配置されている。また、各ユニット３０１の底は２重底のようになっていて、上底部３０５には４個のローラ３０４がねじ３０８で取付けられていると共に、下底部３０６にはガイド棒３０３に係合する溝３０７が設けられている。各ローラ３０４はねじ３０８でその高さが調整できるようになっている。
【０１９５】
ねじ３０８を調整し、各ローラ３０４の底部が下底部３０６から若干（例えば１ｍｍ程度）突出する状態に調整する。この状態でユニット３０１の下底部３０６の溝３０７にガイド棒３０３が係合するようにユニット３０１を挿入するとユニット３０１はガイド棒に案内されて所定の位置に収まる。この状態では図３２（ａ）に示すように下底部３０６と台板３００の上面の間にはローラ３０４の突出分に相当する間隙ｄがある。各ユニット３０１が所定の位置に収まった状態で各ねじ３０８を緩め、各ローラ３０４を引っ込めることにより、ユニット３０１の下底部３０６は台板３００上面に当接する（図示は省略）。この状態で図示しない固定ビスで、各ユニット３０１を台板３００に固定する。
【０１９６】
各ユニットは搬送ロボット１３１〜１３４（図２３参照）の方向におのおのの搬入、搬出口が向かうように搭載されている。その時のユニット３００の、ロボット面側の幅即ち、間口寸法Ｄは同一サイズとなっている。搭載時は、上記のように本装置の台板３００のユニット搭載面にレール３０２、３０２に沿って挿入することにより、容易に搭載することができる。また、搭載されたユニット３０１を装置本体から取り外す際は逆方向へ引くようにすれば良い。
【０１９７】
半導体製造の分野においては、技術の革新は日進月歩であるが、上記のように装置を構成する各ユニット３０１を容易に交換できる構造にすることによって、装置全体を入れ替えること無く、一部のユニット３０１を新たなユニットと容易に交換することで、装置全体の機能の更新が短期間、低コストで対応できる。また、このようなユニット３０１交換を前提に、制御系も容易に対応できるような設計になっている。本装置においては、搭載されたユニット３０１に対して、プロセス処理の実施／未実施（ユニットのスキップ機能）また半導体基板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できることが可能となる。特に、近年の多品種、少量生産に対応して小規模ラインを多種類もつことが重要となってきているため、必要なユニットを容易に自在に組合せることができる上記構造は特に有用である。
【０１９８】
図３３は、本発明に係る半導体基板製造装置の他の実施形態例の平面配置構成を示す図である。本半導体基板製造装置はディジタル情報家電機器に要求されるシステムＬＳＩの製造のように小規模で多品種、少量生産に適用できる半導体基板製造装置である。本半導体基板製造装置は、第１ロボット４０６及び第２ロボット４０７を囲むように、第１めっき膜成膜ユニット４０１、第２めっき膜成膜ユニット４０２、ベベル・裏面洗浄ユニット４０３、アニールユニット４０４、アライナ兼膜厚測定ユニット４０５、ロード／アンロード部４０８が配置された構成である。ロード／アンロード部４０８には２台のインデクサ４０９、４０９が配置され、夫々にカセット４１０が載置されている。なお、図３４において、４１１は薬液供給部、４１２は電装制御盤、４１３はタッチパネル、４１４は給気又は排気用のダクトである。
【０１９９】
上記インデクサ４０９は載置されたカセット４１０を上昇、下降させることができ、第１ロボット４０６が取出す基板に合わせて、高さ方向の位置決めを行う機構であり、第１ロボット４０６は同一の高さ位置にアクセスする。本半導体基板製造装置では、別装置でバリア層、シード層が形成された基板を第１ロボット４０６がインデクサ４０９上のカセット４１０から取り出し、アライナ兼膜厚測定ユニット４０５へ搬送する。該アライナ兼膜厚測定ユニット４０５でノッチのアライメント及び成膜前の膜厚測定を実施後、第２ロボット４０７が該アライナ兼膜厚測定ユニット４０５から基板を取り出し、第１めっき膜成膜ユニット４０１又は第２めっき膜成膜ユニット４０２へ搬送し、ここで銅めっきが施される。
【０２００】
銅めっきの完了した基板は、第２ロボット４０７がアライナ兼膜厚測定ユニット４０５へ搬送し、該アライナ兼膜厚測定ユニット４０５でめっき後の基板の膜厚測定を行う。第１ロボット４０６がアライナ兼膜厚測定ユニット４０５の基板を取り出し、ベベル・裏面洗浄ユニット４０３へ搬送し、該ベベル・裏面洗浄ユニット４０３で洗浄後、アニールユニット４０４へ搬送する。アニールユニット４０４で基板をアニールした後、インデクサ４０９上のカセット４１０に戻す。
【０２０１】
第１めっき膜成膜ユニット４０１と第２めっき膜成膜ユニット４０２を同じプロセスに設定し、複数の基板のめっき処理を並行して実施するようにしてもよい。また、第１めっき膜成膜ユニット４０１と第２めっき膜成膜ユニット４０２に異なったプロセスを使いわけて、あるプロセスの時は片方を休止しておいて、もう一方のみを使用してもよい。また、例えば、一方をシード層を補強するための補強シード層成膜ユニットにしてもよい。該補強シード層成膜ユニットは、例えばめっき成膜ユニット４０１、４０２と略同様な構造を有し、めっき液として通常は銅めっきに硫酸銅を用いるのに対して弱アルカリのピエリン酸銅の高分極液を、使用したものである。また、補強シード層成膜ユニットとして、半導体基板の被めっき面を下に向け、めっき槽に収容されためっき液に接触させてめっきを行う所謂フェースダウン型のめっきユニットを用いてもよい。また、アニールユニット４０４、ベベル・裏面洗浄ユニット４０３等の他のユニットを補強シード層成膜ユニット系の異なったプロセスを行うためのめっき膜成膜ユニットに変更することもできる。
【０２０２】
本基板製造装置において、第１めっき膜成膜ユニット４０１及び第２めっき膜成膜ユニット４０２の第２ロボット４０７に面している側４０１ａ、４０２ａの幅、即ち間口寸法Ｄは、アニールユニット４０４やベベル・裏面洗浄ユニット４０３、アライナ兼膜厚測定ユニット４０５、図２３の洗浄ユニット１１５、１１８、シード層成膜ユニット１１２、バリア層成膜ユニット１１１、蓋めっきユニット１１７、アライナ兼膜厚測定ユニット１４１、１４２、膜厚測定ユニット１４６、基板反転機１４３、１４４、仮置き台１４５等の間口寸法と同一サイズにしているため、新しいプロセスを導入する場合にも容易にこれらのユニットを他のユニットに交換することが可能なため、短時間かつ低コストで装置の更新が可能である。
【０２０３】
図３４は、本発明に係る半導体基板製造装置の他の実施形態例の平面配置構成を示す図である。本半導体基板製造装置が図３３に示す半導体基板製造装置と異なる点は、図３３のアニールユニット４０４が無いだけであり、他は図３３の半導体基板製造装置同一構成であるのでその説明は省略する。
【０２０４】
上記半導体基板製造装置のレイアウトを主にして複数の半導体基板製造装置を工場内に設置し、各々に搭載するユニットの構成を変化させることによって、異なる配線プロセスで用いることも可能である。一時的に多くの生産を要求される場合は、急遽同一のユニットで構成した半導体基板製造装置へ改造して、対応することも可能である。
【０２０５】
半導体基板製造装置を上記のように構成することにより、表面に回路が形成された半導体基板上に金属めっき膜の形成等の各種処理が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半導体基板を製造できる。
【０２０６】
また、アニールユニットを具備することにより、金属めっき膜の接着力が安定し研磨時に剥離するという心配がなくなり、且つ電気特性がよくなる。
【０２０７】
また、蓋めっきユニットを具備することにより、更にＣＭＰによって形成された配線部分上面に酸化や変質を防ぐための蓋めっきを施すことができ、配線部の酸化や変質を防止することができる。
【０２０８】
また、膜厚測定機及び検出センサのいずれか１つ又は両方を有する膜厚測定ユニットを具備することにより、膜厚及び膜の表面状態のいずれか一方又は両方を測定・検出し、所望のめっき膜厚を得るためのめっき時間、研磨時間やアニール時間を調整することができる。
【０２０９】
また、各ユニットの入れ替えが自在となるので、半導体基板製造装置全体の機能更新が短時間に低コストで実現できる。
【０２１０】
また、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ので、上記効果に加え、半導体基板を移動させることなく、めっき処理と洗浄処理を行なうことができ、次の工程に汚染物質を持ちこまない。
【図面の簡単な説明】
【０２１１】
【図１】図１（ａ）乃至（ｃ）は半導体基板上に回路配線を形成する説明図である。
【図２】本発明に係る半導体基板製造装置の平面構成例を示す図である。
【図３】本発明に係る半導体基板製造装置の研磨テーブル及びトップリング部分の概略構成例を示す図である。
【図４】本発明に係る半導体基板製造装置の洗浄機の概略構成例を示す図である。
【図５】本発明に係る半導体基板製造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６】本発明に係る半導体基板製造装置のロボットを示す図で、図６（ａ）は外観を示す図、図６（ｂ）、（ｃ）はロボットハンドの平面、断面を示す図である。
【図７】本発明に係る半導体基板製造装置のＣｕめっき膜成膜ユニットの平面構成を示す図である。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。
【図９】本発明に係る半導体基板製造装置のＣｕめっき膜成膜ユニットの基板保持部及びカソード部の断面構成を示す図である。
【図１０】本発明に係る半導体基板製造装置のＣｕめっき膜成膜ユニットの電極アーム部の断面構成を示す図である。
【図１１】本発明に係る半導体基板製造装置の電解めっき装置のアノード及びめっき液含浸部材部分の概略構成例を示す外観図である。
【図１２】本発明に係る半導体基板製造装置の電解めっき装置のアノード及びめっき液含浸部材部分の概略構成例を示す断面図である。
【図１３】本発明に係る半導体基板製造装置の電解めっき装置の半導体基板面上へのめっき液の流れを説明するための図である。
【図１４】本発明に係る半導体基板製造装置の電解めっき装置のアノード及びめっき液含浸部材部分の概略構成例を示す断面図である。
【図１５】本発明に係る半導体基板製造装置の電解めっき装置のアノード及びめっき液含浸部材部分の概略構成例を示す断面図である。
【図１６】本発明に係る半導体基板製造装置の電解めっき装置のアノード及びめっき液含浸部材部分の概略構成例を示す断面図である。
【図１７】本発明に係る半導体基板製造装置の電解めっき装置のアノード及びめっき液含浸部材部分の概略構成例を示す断面図である。
【図１８】本発明に係る半導体基板製造装置のめっき液含浸部材の外周部の概略構成例を示す断面図である。
【図１９】本発明に係る半導体基板製造装置の電解めっき装置のアノード及びめっき液含浸部材部分の概略構成例を示す断面図である。
【図２０】本発明に係る半導体基板製造装置の平面構成例を示す図である。
【図２１】本発明に係る半導体基板製造装置の平面構成例を示す図である。
【図２２】本発明に係る半導体基板製造装置の平面構成例を示す図である。
【図２３】本発明に係る半導体基板製造装置の平面構成例を示す図である。
【図２４】図２３に示す半導体基板製造装置内での各工程の流れを示す図である。
【図２５】本発明に係る半導体基板製造装置のアライナ兼膜厚測定ユニットの概略平面構成例を示す図である。
【図２６】本発明に係る半導体基板製造装置のアライナ兼膜厚測定ユニットの側面構成例を示す図である。
【図２７】図２５、図２６に示すアライナ兼膜厚測定ユニットにおける半導体基板の動きを示す図である。
【図２８】本発明に係る半導体基板製造装置のシード層成膜ユニットの構成例を示す図である。
【図２９】本発明に係る半導体基板製造装置のベベル・裏面洗浄ユニットの概略構成例を示す図である。
【図３０】本発明に係る半導体基板製造装置の各搭載ユニットを載置する台板構成例を示す図である。
【図３１】本発明に係る半導体基板製造装置の各搭載ユニットの概略正面構成例を示す図である。
【図３２】本発明に係る半導体基板製造装置の各搭載ユニットの搭載概略正面構成例を示す図である。
【図３３】本発明に係る半導体基板製造装置の平面構成例を示す図である。
【図３４】本発明に係る半導体基板製造装置の平面構成例を示す図である。
【図３５】半導体基板のベベルエッチング処理をせずにＣＭＰを行いベベル部にシード層やバリア層が残った状態を示す図である。
【符号の説明】
【０２１２】
１ ロードアンロード部
２ Ｃｕめっき膜成膜ユニット
２−１ 基板処理部
２−２ めっき液トレー
２−３ 回転軸
２−４ アーム
２−６ 電極アーム
２−７ プレコート・回収アーム
２−８ 固定ノズル
２−９ 基板保持部
２−１０ カソード
２−２０ アノード
２−２２ めっき液含浸材
２−２８ めっき液導入管
３ 第１ロボット
４ 第３洗浄機
５ 反転機
６ 反転機
７ 第２洗浄機
８ 第２ロボット
９ 第１洗浄機
１０ 第１ポリッシング装置
１１ 第２ポリッシング装置
１２ めっき前後膜厚測定機
１３ 乾燥状態膜厚測定機
１４ 窒素ガス供給源
１５ 純水供給源
１６ レギュレータ
１７ レギュレータ
１８ エアオペレータバルブ
１９ エアオペレータバルブ
２１ 基板載置台
２２ 基板載置台
２３ 第２ロボット
２４ 第３ロボット
２５ プッシャーインデクサー
２６ 膜厚測定機
２７ シード層成膜ユニット
２８ 調温流体配管
３２ 保持部材
３４ リップシール
３６ 接点
３８ アノード
３９ めっき液導通孔
４０ 多孔体
４１ めっき液導入管
４５ 管
４７ 管
５９ 電解液通路部
６０ シール部材
１１１ バリア層成膜ユニット
１１２ シード層成膜ユニット
１１３ めっき膜成膜ユニット
１１４ アニールユニット
１１５ 第１洗浄ユニット
１１６ ヘベル・裏面洗浄ユニット
１１７ 蓋めっきユニット
１１８ 第２洗浄ユニット
１２０ ロード／アンロード部
１２１ 第１ポリッシング装置
１２２ 第２ポリッシング装置
１３１ 第１ロボット
１３２ 第２ロボット
１３３ 第３ロボット
１３４ 第４ロボット
１４１ 第１アライナ兼膜厚測定ユニット
１４２ 第２アライナ兼膜厚測定ユニット
１４３ 第１基板反転機
１４４ 第２基板反転機
１４５ 基板仮置き台
１４６ 膜厚測定器
２２０ 防水カバー
２２１ スピンチャック
２２２ 基板保持部
２２４ センタノズル
２２６ エッジノズル
２２８ バックノズル
３００ 台板
３０１ ユニット
３０２ レール
３０３ ガイド棒
３０４ ローラ
３０５ 上底部
３０６ 下底部
３０７ 溝
４０１ 第１めっき膜成膜ユニット
４０２ 第２めっき膜成膜ユニット
４０３ ベベル・裏面洗浄ユニット
４０４ アニールユニット
４０５ アライナ兼膜厚測定ユニット
４０６ 第１ロボット
４０７ 第２ロボット
４０８ ロードアンロード
４０９ インデクサ
４１０ カセット
４１１ 薬液供給部
４１２ 電装制御盤
４１３ タッチパネル
４１４ 給気又は排気用
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体基板面上に形成された回路パターン溝及び／又は穴を金属めっき膜で充填し、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製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板上に配線回路を形成するための材料としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金が一般に用いられているが、半導体デバイスの集積度の向上に伴い、より導電率の高い材料を配線材料に採用することが要求されている。このため、回路パターン溝及び／又は穴が形成された半導体基板面にめっき処理を施して、該回路パターン溝及び／又は穴にＣｕ（銅）又はその合金を充填し、該充填した部分を除いて該Ｃｕ又はその合金を除去し、回路配線を形成する方法が提案されている。
【０００３】
上記回路配線を形成する方法を図１に基づいて説明する。半導体基板Ｗには、図１（ａ）に示すように、半導体素子が形成された半導体基体１０１上に導電層１０１ａが形成され、該導電層１０１ａの上にＳｉＯ2からなる絶縁膜１０２が堆積され、リソグラフィ・エッチング技術によりコンタクトホール１０３と配線用の溝１０４が形成され、その上にＴｉＮ等からなるバリア層１０５、更にその上に電解めっきの給電層としてシード層１０７が形成されている。
【０００４】
そして、図１（ｂ）に示すように、半導体基板Ｗの表面にＣｕめっきを施すことで、半導体基体１０１のコンタクトホール１０３又は溝１０４内にＣｕを充填させると共に、絶縁膜１０２上にＣｕめっき膜層１０６を堆積させる。その後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜１０２上のＣｕめっき膜層１０６及びバリア層１０５を除去し、コンタクトホール１０３及び配線用の溝１０４に充填させたＣｕめっき膜層１０６の表面と絶縁膜１０２の表面とを略同一平面にする。これにより、図１（ｃ）に示すようにＣｕめっき膜層１０６からなる配線が形成される。
【０００５】
ここで、バリア層１０５は絶縁膜１０２のほぼ全面を、シード層１０７はバリア層１０５のほぼ全面をそれぞれ覆うように形成されるため、図３５に示すように半導体基板Ｗのベベル（外周部）にシード層１０７である銅膜が存在したり、また図示しないが、半導体基板Ｗのベベルの内側のエッジ（外周部）に銅が成膜され研磨されずに残ることがある。
【０００６】
銅は、例えばアニール等の半導体製造工程において、絶縁膜１０２中に容易に拡散し、その絶縁性を劣化させたり、次に成膜する膜との接着性が損なわれ、そこから剥離する原因ともなり得るので少なくとも成膜前に、基板から完全に除去することが要求されている。しかも、回路形成以外の基板の外周部（ここで外周部とは、半導体基板Ｗのエッジ及びベベルを合わせた領域、若しくはエッジ・ベベルのいずれかの部分をいう。エッジ：基板の外周端から５ｍｍ位の半導体基板Ｗの表裏面の部分、ベベル：半導体基板Ｗの側面部及び外周端から０．５ｍｍ以内の断面が曲線を有する部分）に成膜乃至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、クロスコンタミの原因ともなり得るので銅の成膜工程やＣＭＰ工程直後に完全に除去する必要がある。
【０００７】
最近の銅配線用のＣｕめっきを行なうめっき装置及び化学的機械的研磨を行うポリッシング装置において、それぞれ基板を乾燥状態で入れ乾燥状態で出す、所謂ドライイン・ドライアウトの構成が採用されている。装置の構成としては、それぞれの加工工程、例えばめっきや研磨を行った後に、洗浄ユニット及びスピン乾燥ユニットにより、パーティクルを除去し、乾燥した状態で半導体基板を取り出すようにしている。このように、めっき装置及びポリッシング装置には、共通した工程が多く本来連続した工程であるため、装置のイニシャルコスト、ランニングコストが高くなり、両装置を設置するための設置スペースを広く必要とし、長い処理時間を必要とするという問題があった。
【０００８】
現在、半導体デバイスの牽引役は、ワークステーションやパソコンなどからディジタル情報家電機器（ゲーム機、携帯電話機、ディジタルスチルカメラ、ＤＶＤ、カーナビゲーション機器、ディジタルビデオカメラ等）に変化しつつある。そこで、ＬＳＩ製造においても、パソコン等で使われている汎用ＬＳＩからディジタル情報家電機器が要求されるシステムＬＳＩへの変化に対応していく必要がある。
【０００９】
これらのシステムＬＳＩは、汎用ＬＳＩに比べて、多品種、少量生産、生産台数の変動が大きく、製品寿命が短いという特徴がある。また、ディジタル情報家電機器の機器コストを抑えるためには、ＬＳＩの製造コストの削減は必須である。半導体製造工場においても、大規模ラインの発想から小規模ラインを多種類もつこと、生産量より、生産工期を最小にすることが求められる。これに対応して、今後の半導体デバイスの製造には機器メーカのニーズにすばやく対応し、なるべく速く生産ラインに乗せること、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、或いは装置の更新ができることが要求される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、装置のイニシャルコスト、ランニングコストを低くでき、広い設置スペースを必要とせず、短い処理時間で回路配線を形成でき、且つクロスコンタミ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製造装置及び処理方法を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明はディジタル情報家電機器に使用されるシステムＬＳＩのように、多品種、少量生産、生産台数の変動が大きく、製品寿命が短いものを製造する小規模で且つフレキシブルに機能の変更、或いは装置の更新ができる製造ラインに好適な半導体基板製造装置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】
【００１２】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、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っき膜を形成する金属めっき膜成膜ユニットと、めっき膜成膜後の半導体基板のベベルや裏面を洗浄するベベル・裏面洗浄ユニットと、前記半導体基板上に蓋めっき膜層を形成するための蓋めっきユニット、前記半導体基板の表面を洗浄する洗浄ユニットと、前記半導体基板にバリア層を形成するバリア層成膜ユニットと、前記基板にシード層を形成するシード層成膜ユニットと、前記半導体基板の膜厚測定と該膜厚測定用のノッチアライメントを行うアライナ兼膜厚測定ユニットと、前記半導体基板をアニールするためのアニールユニットからなる各ユニットを選択的に搭載可能であって、前記半導体基板を前記ユニット間で搬送する搬送機構を具備する半導体基板製造装置において、前記各ユニットの搭載部分にはガイドを有し、前記各ユニットは前記ガイドに沿って移動することにより、前記半導体製造装置へ搭載又は半導体製造装置から取り外し、他のユニットと交換することができるようになっており、半導体製造工程で必要なユニットを自在に組み合わせて半導体製造装置を構成し、また半導体製造装置内の異なる処理を行うユニットどうしの交換をできるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の半導体基板製造装置において、前記各ユニットは、前記搬送機構に面する間口寸法が同一サイズに構成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の半導体基板製造装置において、前記各ユニットの搭載部分にはレールを有し、前記各ユニットの下面にはローラを有し、前記ローラを前記レールに沿って移動させることにより前記各ユニットを搭載又は取り外すようにしたことを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体基板製造装置において、前記各ユニットは、その底部にローラとねじを有し、前記ねじを調整することにより前記ユニットを移動させるときだけ前記ローラを前記ユニットの底部から突出した状態とし、前記ユニットを固定する際は前記ローラを引っ込めることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体基板製造装置において、制御手段を備え、該制御手段は、搭載された前記各ユニットに対して、プロセス処理の実施／未実施又は半導体基板の処理経路を自在に設定することができることを特徴とする。
【００１７】
また、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機及び膜の表面状態を検出する検出センサのいずれか１つ又は両方を有する膜厚測定ユニットを具備することを特徴とする。
【００１８】
上記の膜厚測定機及び検出センサのいずれか１つ又は両方を有する膜厚測定ユニットを具備することにより、膜厚及び膜の表面状態のいずれか一方又は両方を測定・検出し、所望のめっき膜厚を得るためのめっき時間、研磨時間やアニール時間を調整することができる。
【００１９】
また、各ユニットの入れ替えが自在とすることにより、半導体基板製造装置全体の機能更新が短時間に低コストで実現できる。
【００２０】
また、金属めっき膜成膜ユニットは、半導体基板を基板保持部で保持した状態で、めっき処理と洗浄処理を行うことにより、半導体基板を移動させることなく、めっき処理と洗浄処理を行なうことができ、次の工程に汚染物質を持ちこまない。
【００２１】
また、本発明に係る半導体基板製造装置は、表面に配線パターン用の溝及び／又は穴が形成されその上にバリア層が形成された半導体基板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給電シード層を無電解めっきで形成するシード層成膜部と、該給電シード層が形成された半導体基板に金属めっき膜層を電解めっきで形成する金属めっき膜成膜部と、金属めっき膜層が形成された半導体基板の溝及び／又は穴に充填された部分を残して金属めっき膜層、給電シード層及びバリア層を研磨除去するポリッシング部と、各層が除去された半導体基板を洗浄し乾燥させる洗浄部と、半導体基板を各部間を移送する移送機構を具備することを特徴とする。
【００２２】
半導体基板製造装置を上記のように構成することにより、表面に配線パターン用の溝及び／又は穴が形成されその上にバリア層が形成された半導体基板に、給電シード層及び金属めっき膜層を施し、該給電シード層及び金属めっき膜層を研磨除去し、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。
【００２３】
また、本発明に係る半導体基板製造装置は、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を乾燥状態で搬出入する搬出入部と、搬入されて半導体基板上にバリア層を形成するバリア層成膜部と、バリア層が形成された半導体基板上に給電シード層を無電解めっきで形成するシード層成膜部と、該給電シード層が形成された半導体基板に金属めっき膜層を電解めっきで形成する金属めっき膜成膜部と、金属めっき膜層が形成された半導体基板の溝及び／又は穴に充填された部分を残して金属めっき膜層、給電シード層及びバリア層を研磨除去するポリッシング部と、各層が除去された半導体基板を洗浄し乾燥させる洗浄部と、半導体基板を各部間を移送する移送機構を具備することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明に係る半導体基板製造装置は、金属めっき膜層の形成後の該金属めっき膜層の膜厚を測定する膜厚測定部及び研磨除去後の残膜を測定する残膜測定部を設け、該膜厚測定部及び残膜測定部で測定した結果を記録する記録手段を設けたことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係る半導体基板製造装置は、各層の膜厚を測定する膜厚測定部を設け、該各層のイニシャルの膜厚を測定しその測定結果を前記記録手段に記録することを特徴とする。
【００２６】
上記のように記録手段を設け、膜厚測定部及び残膜測定部で測定した膜厚、残膜や、各層のイニシャルの膜厚の測定結果を記録することにより、次工程の処理時間を制御したり、各処理工程の良否状態や、回路配線形成処理の終了した半導体基板の良否等を判断するデータとして利用することができる。
【００２７】
また、本発明に係る半導体基板製造装置は、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に金属めっき膜層を形成する金属めっきユニットと、半導体基板上の該金属めっき膜を研磨する研磨ユニットと、該金属めっき膜が研磨された該半導体基板を洗浄し乾燥させる洗浄ユニットと、半導体基板を搬送する搬送機構を具備し、金属めっきユニットと洗浄ユニットの入れ替えが自在に構成されていることを特徴とする。
【００２８】
上記のように金属めっきユニットと洗浄ユニットの入れ替えが自在に構成されているので、基板処理プロセスの変更に容易に対応でき、半導体基板製造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。
【００２９】
また、本発明に係る半導体基板製造装置は、半導体基板のエッジ（ベベル）部に形成された金属めっき膜をエッチング除去するベベルエッチングユニットを具備し、金属めっきユニットと洗浄ユニットとベベルエッチングユニットの入れ替えが自在に構成されていることを特徴とする。
【００３０】
ベベルエッチングユニットを具備することにより、クロスコンタミの原因となるエッジ及びベベル部分の金属めっき膜を除去できると共に、金属めっきユニットと洗浄ユニットとベベルエッチングユニットの入れ替えが自在に構成されているため、上記と同様、半導体基板製造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。
【００３１】
また、本発明に係る半導体基板製造装置は、シード層成膜ユニットをめっきユニットと一体化することにより装置間移動の時間を節約でき、スループットを向上させることができると共に、汚染のない膜付けが可能とする構成とする。
【００３２】
また、本発明に係る半導体基板製造装置は、バリア層成膜ユニットをめっきユニットと一体化することにより、装置間移動の時間を節約でき、スループットを向上させる構成とする。
【００３３】
また、本発明に係る半導体基板製造装置は、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を乾燥状態で搬出入する搬出入部と、搬入された半導体基板上に金属めっき膜を形成する金属めっきユニットと、半導体基板上の該金属めっき膜を研磨する研磨ユニットと、金属めっき膜が研磨された該半導体基板を洗浄し、乾燥させる洗浄ユニットと、半導体基板を搬送する搬送機構を具備するとともに、金属めっきユニットは、被めっき面を上方に向けて基板を保持する基板保持部を有するカソード部と、該カソード部の上方に配置され、アノードを備えた電極アーム部と、基板保持部で保持された基板の被めっき面と該被めっき面に近接させた電極アーム部のアノードとの間の空間にめっき液を注入するめっき液注入手段とを有することを特徴とする。
【００３４】
金属めっきユニットのカソード部は、被めっき面を上方に向けて基板を水平に保持する基板保持部を有するので、めっき処理とめっき処理に付帯した前処理や洗浄・乾燥処理といった他の処理をめっき処理に前後して行うことができる。
【００３５】
また、本発明に係る半導体基板製造装置は、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を乾燥状態で搬出入する搬出入部と、搬入された半導体基板上に金属めっき膜を形成する金属めっきユニットと、半導体基板上の該金属めっき膜を研磨する研磨ユニットと、金属めっき膜が研磨された該半導体基板を洗浄し、乾燥させる洗浄ユニットと、半導体基板を搬送する搬送機構を具備するとともに、金属めっきユニットは、プレコート処理、めっき処理、水洗処理を行うことができることを特徴とする。
【００３６】
上記のように金属めっきユニットは、プレコート処理、めっき処理及び水洗処理ができ、特にめっき処理後の水洗処理を金属めっきユニット内で行うので、めっき液を他のユニットに持ち込むことがない。
【００３７】
また、本発明に係る半導体基板製造装置は、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を乾燥状態で搬出入する搬出入部と、搬入された前記半導体基板上にバリア層膜を形成するバリア層成膜ユニットと、バリア層膜上にシード層膜を形成するシード層成膜ユニットと、シード層膜上に金属めっき膜を形成する金属めっきユニットと、半導体基板のエッジ部に形成された金属膜をエッチング除去するベベルエッチングユニットと、金属めっき膜を焼鈍するアニールユニットと、半導体基板上の該金属めっき膜及び／又はシード層膜を研磨する研磨ユニットと、金属めつき膜が研磨された半導体基板を洗浄し、乾燥させる洗浄乾燥ユニットと、金属めっき膜上に蓋めっき膜を形成するめっきユニットと、半導体基板を搬送する搬送機構を具備し、バリア層成膜ユニット、シード層成膜ユニット、金属めっきユニットと、ベベルエッチングユニットと、アニールユニットと、研磨ユニットと、洗浄ユニットと、蓋めっきユニットの各ユニットの入れ替えが自在であることを特徴とする。
【００３８】
上記のように、各ユニットの入れ替えが自在に構成されているので、基板処理プロセスの各種変更に容易に対応でき、半導体基板製造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。
【００３９】
また、本発明に係る半導体基板製造装置における半導体基板製造方法は、表面に配線パターン用の溝及び／又は穴が形成されその上にバリア層が形成された半導体基板を乾燥状態で搬出入機構により搬入し、該搬入された半導体基板上に給電シード層を形成し、その上に金属めっき膜層を形成し、該金属めっき膜層が形成された半導体基板の溝及び／又は穴に充填された部分を残して金属めっき膜層、給電シード層及びバリア層を研磨除去し、該各層が除去された半導体基板を洗浄し乾燥させた後、乾燥状態で前記搬出入機構に渡すことを特徴とする。
【００４０】
半導体基板製造方法を上記のように行なうことにより、表面に配線パターン用の溝及び／又は穴が形成されその上にバリア層が形成された半導体基板に、給電シード層及び金属めっき膜層を施し、該給電シード層及び金属めっき膜層を研磨除去し、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。
【００４１】
また、本発明に係る半導体基板製造装置における半導体基板の製造方法は、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を乾燥状態で搬出入機構で搬入し、該搬入されて半導体基板上にバリア層を形成し、その上に給電シード層を形成し、更にその上に金属めっき膜層を形成し、金属めっき膜層が形成された半導体基板の溝及び／又は穴に充填された部分を残して金属めっき膜層、給電シード層及びバリア層を研磨除去し、該各層が除去された半導体基板を洗浄し乾燥させた後、乾燥状態で前記搬出入機構に渡すことを特徴とする。
【００４２】
半導体基板製造方法を上記のように行なうことにより、表面に配線パターン用の溝及び／又は穴が形成された半導体基板に、バリア層、給電シード層及び金属めっき膜層を施し、該給電シード層及び金属めっき膜層を研磨除去し、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。
【発明の効果】
【００４３】
各請求項に記載の発明によれば、上記の半導体基板製造装置は、各ユニットの搭載部分にはガイドを有し、各ユニットは前記ガイドに沿って移動することにより、半導体製造装置へ搭載又は半導体製造装置から取り外し、他のユニットと交換することができるようになっており、半導体製造工程で必要なユニットを自在に組み合わせて半導体製造装置を構成し、また半導体製造装置内の異なる処理を行うユニットどうしの交換をできるようにしたので、下記のような優れた効果を有する。
【００４４】
・装置全体を入れ替えることなく、一部ユニットを新たなユニットと容易に交換することで、新しいプロセスを導入する場合にも、装置全体の機能の更新が短時間、低コストで対応することができる。特に、近年の多品種、少量生産の半導体デバイスの製造に対応して小規模ラインを多種類もつことが重要になってきている現状において、必要なユニットを容易に自在に組み合わせることができる。
【００４５】
・半導体基板製造装置のレイアウトを主にして複数の半導体基板製造装置を工場内に設置し、各々に搭載するユニットの構成を変化させることによって、異なる配線プロセスで用いることも可能である。一時的に多くの生産を要求される場合は、急遽同一のユニットで構成した半導体基板製造装置へ改造して、対応することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図２は本発明に係る半導体基板製造装置の平面構成を示す図である。本半導体基板製造装置は、ロードアンロード部１、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２、第１ロボット３、第３洗浄機４、反転機５、反転機６、第２洗浄機７、第２ロボット８、第１洗浄機９、第１ポリッシング装置１０及び第２ポリッシング装置１１を配置した構成である。第１ロボット３の近傍にはめっき前後の膜厚を測定するめっき前後膜厚測定機１２、研磨後で乾燥状態の半導体基板Ｗの膜厚を測定する乾燥状態膜厚測定機１３が配置されている。
【００４７】
なお、このめっき前後膜厚測定機１２及び乾燥状態膜厚測定機１３、特に乾燥状態膜厚測定機１３は後に詳述するように、第１ロボット３のハンドに設けてもよい。また、めっき前後膜厚測定機１２は図示は省略するが、Ｃｕめっき膜ユニット２の半導体板搬出入口に設け、搬入される半導体基板Ｗの膜厚と搬出される膜厚を測定するようにしてもよい。
【００４８】
第１ポリッシング装置１０は、研磨テーブル１０−１、トップリング１０−２、トップリングヘッド１０−３、膜厚測定機１０−４、プッシャー１０−５を具備し、第２ポリッシング装置１１は、研磨テーブル１１−１、トップリング１１−２、トップリングヘッド１１−３、膜厚測定機１１−４、プッシャー１１−５を具備する。
【００４９】
図１に示すように、コンタクトホール１０３と配線用の溝１０４が形成され、その上にシード層１０７が形成された半導体基板Ｗを収容したカセット１−１をロードアンロード部１のロードポートに載置する。第１ロボット３は半導体基板Ｗをカセット１−１から取り出しＣｕめっき膜成膜ユニット２に搬入しＣｕめっき膜層１０６を形成する。その時めっき前後膜厚測定機１２でシード層１０７の膜厚を測定する。Ｃｕめっき膜層１０６の成膜は、先ず半導体基板Ｗの表面の親水処理を行い、その後Ｃｕめっきを行なって形成する。Ｃｕめっき膜層１０６の形成後、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２でリンス若しくは洗浄を行なう。時間に余裕があれば、乾燥してもよい。なお、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２の構成例とその動作は後に詳述する。
【００５０】
第１ロボット３でＣｕめっき膜成膜ユニット２から半導体基板Ｗを取り出したとき、めっき前後膜厚測定機１２でＣｕめっき膜層１０６の膜厚を測定する。測定方法は前記シード層１０７の測定と同じであるが、その測定結果は記録装置（図示せず）に半導体基板の記録データとして記録され、なお且つＣｕめっき膜成膜ユニット２の異常の判定にも使用される。膜厚測定後、第１ロボット３が反転機５に半導体基板Ｗを渡し、該反転機５で反転させる（Ｃｕめっき膜層１０６が形成された面が下になる）。第１ポリッシング装置１０、第２ポリッシング装置１１による研磨にはシリーズモードとパラレルモードがある。以下、シリーズモード及びパラレルモードの研磨について説明する。
【００５１】
〔シリーズモード研磨〕
シリーズモード研磨は、１次研磨をポリッシング装置１０で行い、２次研磨をポリッシング装置１１で行う研磨である。第２ロボット８で反転機５上の半導体基板Ｗを取り上げ、ポリッシング装置１０のプッシャー１０−５上に半導体基板Ｗを載せる。トップリング１０−２はプッシャー１０−５上の該半導体基板Ｗを吸着し、図３に示すように、研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａに半導体基板ＷのＣｕめっき膜層１０６形成面を当接押圧し、１次研磨を行う。該１次研磨では基本的にＣｕめっき膜層１０６が研磨される。研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａはＩＣ１０００のような発泡ポリウレタン、又は砥粒を固定若しくは含浸させたもので構成されている。該研磨面１０−１ａと半導体基板Ｗの相対運動でＣｕめっき膜層１０６が研磨される。
【００５２】
上記Ｃｕめっき膜層１０６の研磨の砥粒、若しくはスラリーノズル１０−６から噴出されるスラリーには、シリカ、アルミナ、セリア等が用いられ、酸化材としては、過酸化水素等の主に酸性の材料でＣｕを酸化させる材料を用いる。研磨テーブル１０−１内には温度を所定の値に保つため、所定の温度に調温された液体を通すため調温流体配管２８が接続されている。スラリーの温度も所定の値に保つため、スラリーノズル１０−６には温度調整器１０−７が設けられている。又は図示は省略するが、ドレッシング時の水等は、調温されている。このように、研磨テーブル１０−１の温度、スラリーの温度、ドレッシング時の水等の温度を所定の値に保つことにより、化学反応速度を一定に保っている。特に研磨テーブル１０−１は、熱伝導性のよいアルミナやＳｉＣ等のセラミックが用いられる。
【００５３】
１次研磨の終点の検知には、研磨テーブル１０−１に設けた渦電流式の膜厚測定機１０−８若しくは光学式の膜厚測定機１０−９を使用しＣｕめっき膜層１０６の膜厚測定、若しくはバリア層１０５の表面検知を行って、Ｃｕめっき膜層１０６の膜厚が０又はバリア層１０５の表面を検知したら研磨の終点とする。
【００５４】
Ｃｕめっき膜層１０６の研磨終了後、トップリング１０−２で半導体基板Ｗをプッシャー１０−５上に戻す。第２ロボット８は該半導体基板Ｗを取り上げ、第１洗浄機９に入れる。この時プッシャー１０−５上にある半導体基板Ｗの表面及び裏面に薬液を噴射しパーティクルを除去したり、つきにくくすることもある。
【００５５】
第１洗浄機９では図４に示すような構成の洗浄機９を用い半導体基板Ｗの表面及び裏面をＰＶＡ（ポリ塩化ビニル）スポンジロール９−２、９−２でスクラブ洗浄する。ノズル９−４から噴出する洗浄水としては、純水が主であるが、界面活性材やキレート材若しくは両者を混合した後にＰＨ調整を行い酸化銅のゼーター電位にあわせたものを使用してもよい。また、ノズル９−４には超音波振動素子９−３を設け、噴出する洗浄水に超音波振動を加えてもよい。なお、９−１は半導体基板Ｗを水平面内で回転させるための回転用コロである。
【００５６】
上記洗浄終了後、第２ロボット８で半導体基板Ｗを取り上げ、第２ポリッシング装置１１のプッシャー１１−５上に半導体基板Ｗを載せる。トップリング１１−２でプッシャー１１−５上の半導体基板Ｗを吸着し、該半導体基板Ｗのバリア層１０５を形成した面を研磨テーブル１１−１の研磨面に当接押圧して２次研磨を行う。なお、研磨テーブル１１−１及びトップリング１１−２等の構成は図２に示す構成と同一である。この２次研磨ではバリア層１０５が研磨される。但し、上記１次研磨で残ったＣｕ膜や酸化膜も研磨されるケースもある。
【００５７】
研磨テーブル１１−１の研磨面１１−１ａはＩＣ１０００のような発泡ポリウレタン、又は砥粒を固定若しくは含浸させたもので構成され、該研磨面１１−１ａと半導体基板Ｗの相対運動で研磨される。このとき砥粒若しくはスラリーには、シリカ、アルミナ、セリア等が用いられる。薬液は、研磨したい膜種により調整される。
【００５８】
２次研磨の終点の検知は、主に図３に示す光学式の膜厚測定機１０−９を用いてバリア層１０５の膜厚を測定し、膜厚が０になったこと又はＳｉＯ2からなる絶縁膜１０２の表面検知で行う。また、研磨テーブル１１−１の近傍に設けた膜厚測定機１１−４に画像処理機能付きの膜厚測定機を用い、酸化膜の測定を行い、半導体基板Ｗの加工記録として残したり、２次研磨の終了した半導体基板Ｗを次の工程に移送できるか否かの判定を行う。また、２次研磨終点に達していない場合は、再研磨を行ったり、なんらかの異常で規定値を超えて研磨された場合は、不良品を増やさないように次の研磨を行わないよう半導体基板製造装置を停止させる。
【００５９】
２次研磨終了後、トップリング１１−２で半導体基板Ｗをプッシャー１１−５まで移動させる。プッシャー１１−５上の半導体基板Ｗは第２ロボット８で取り上げる。この時プッシャー１１−５上で薬液を半導体基板Ｗの表面及び裏面に噴射してパーティクルを除去したり、つきにくくすることがある。
【００６０】
第２ロボット８は、半導体基板Ｗを第２洗浄機７に搬入し、洗浄を行う。第２洗浄機７の構成も図４に示す第１洗浄機９と同じ構成である。半導体基板Ｗの表面は、主にパーティクルのために純水、界面活性材、キレート材、またＰＨ調整材が用いられ、ＰＶＡスポンジロール９−２によりスクラブ洗浄される。半導体基板Ｗの裏面には、ノズル９−５からＤＨＦ等の強い薬液を噴出し、拡散しているＣｕをエッチングしたり、又は拡散の問題がなければ、表面と同じ薬液を用いてＰＶＡスポンジロール９−２によるスクラブ洗浄をする。
【００６１】
上記洗浄の終了後、半導体基板Ｗを第２ロボット８で取り上げ、反転機６に移し、該反転機６で反転させる。該反転させた半導体基板Ｗを第１ロボット３で取り上げ第３洗浄機４に入れる。第３洗浄機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、界面活性材、キレート材、またＰＨ調整材を入れ公知のペンシル型スポンジで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。
【００６２】
上記のように研磨テーブル１１−１の近傍に設けた膜厚測定機１１−４で膜厚を測定した場合は、そのままロードアンロード部１のアンロードポートに載置するカセットに収容する。
【００６３】
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、一度膜厚測定機１３に入れ、各膜厚の測定を行う。そこで半導体基板Ｗの加工記録として残したり、次の工程に持っていけるかどうかの判定を行う。また、終点に達していない場合は、この後に加工する半導体基板Ｗにフィードバックを行ったり、何らかの異常で規定値を超えて研磨された場合は、不良を増やさないように次の研磨を行わないように装置を停止する。
【００６４】
〔パラレルモード研磨〕
パラレルモード研磨は、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２でＣｕめっき膜層１０６を形成した半導体基板Ｗをポリッシング装置１０、１１のそれぞれで並行して研磨する場合である。第２ロボット８で上記のように反転機５で反転させた半導体基板Ｗを取り上げ、プッシャー１０−５又は１１−５上に該半導体基板Ｗを載せる。トップリング１０−２又は１１−２は半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１０−１又は１１−１の研磨面に半導体基板ＷのＣｕめっき膜層１０６形成面を当接押圧し、１次研磨を行う。研磨テーブル１０−１及び１１−１の研磨面１０−１ａは上記と同様、ＩＣ１０００のような発泡ポリウレタン、又は砥粒を固定若しくは含浸させたもので構成され、該研磨面と半導体基板Ｗの相対運動で研磨される。
【００６５】
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、酸化材としては、過酸化水素等の主に酸性の材料でＣｕを酸化させる材料を用いる。研磨テーブル１０−１及び１１−１やスラリー又はドレッシング時の水等は、上記と同様、調温され化学反応速度を一定に保っている。特に研磨テーブル１０−１及び１１−１は、熱伝導性のよいアルミナやＳｉＣ等のセラミックが用いられる。
【００６６】
研磨テーブル１０−１又は１１−１での研磨は複数のステップを経て行われる。第１ステップではＣｕめっき膜層１０６を研磨する。この時の主目的は、Ｃｕめっき膜層１０６の表面の段差の除去で、段差特性に優れたスラリーを用いる。例えば１００μｍラインの当初の段差７００ｎｍを２０ｎｍ以下にできるものを用いる。このとき第２ステップとして半導体基板Ｗを押圧する押圧荷重を上記第１ステップの半分以下にし、段差特性をよくする研磨条件を付加する。第２ステップにおける終点検知には、Ｃｕめっき膜層１０６を５００ｎｍ残す場合は図３に示す渦電流式測定機１０−８が用いられ、それ以下の場合やバリア層１０５の表面まで研磨する場合は、光学式膜厚測定機１０−９が用いられる。
【００６７】
Ｃｕめっき膜層１０６及びシード層１０７のＣｕ層の研磨が終了した後にバリア層１０５の研磨を行うが、通常最初に用いたスラリーではバリア層１０５が研磨できない場合、組成を変更させる必要がある。よって第２ステップが終了した時点で研磨テーブル１０−１又は１１−１の研磨面上に残った、第１及び第２ステップで使用したスラリーを水ポリッシュ、ウォータージェット、純水と気体とを混合させたアトマイザー、ドレッサーにより除去し、次のステップに移る。
【００６８】
図５は上記研磨テーブル１０−１の研磨面１０−１ａを洗浄する洗浄機構の構成を示す図である。図示するように研磨テーブル１０−１の上部には純水と窒素ガスを混合して噴射する混合噴射ノズル１０−１１ａ〜１０−１１ｄが複数個（図では４個）配置されている。各混合噴射ノズル１０−１１ａ〜１０−１１ｄには窒素ガス供給源１４からレギュレータ１６で圧力調整された窒素ガスがエアオペレータバルブ１８を通して供給されると共に、純水供給源１５からレギュレータ１７で圧力を調整された純水がエアオペレータバルブ１９を通して供給される。
【００６９】
混合された気体と液体は噴射ノズルによってそれぞれ液体及び／又は気体の圧力、温度、ノズル形状などのパラメータを変更することによって、供給する液体が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）液体が蒸発して気化体（これら（１）、（２）、（３）をここでは霧状化又はアトマイズと呼ぶ）され、液体由来成分と気体成分の混合体が研磨テーブル１０−１の研磨面に向けて所定の方向性を有して噴射される。
【００７０】
研磨面１０−１ａとドレッサー１０−１０の相対運動により、研磨面１０−１ａを再生（ドレッシング）するとき、混合噴射ノズル１０−１１ａ〜１１−１１ｄから純水と窒素ガスの混合流体を研磨面１０−１ａに噴射して洗浄する。窒素ガスの圧力と純水の圧力は独立して設定できるようになっている。本実施例では純水ライン、窒素ラインともにマニュアル駆動のレギュレータを用いているが外部信号に基づいて設定圧力を変更できるレギュレータをそれぞれ用いても良い。上記洗浄機構を用いて研磨面１０−１ａを洗浄した結果、５〜２０秒の洗浄を行なうことにより、上記第１研磨工程及び第２研磨工程で研磨面上に残ったスラリーを除去することができた。なお、図示は省略するが、研磨テーブル１１−１の研磨面１１−１ａを洗浄するために、図５に示す構成と同一の洗浄機構が設けられている。
【００７１】
第３ステップのバリア層１０５の研磨のスラリーに用いられる砥粒は、上記Ｃｕめっき膜層１０６の研磨の砥粒と同じものを使用することが望ましく、また薬液のＰＨ値も酸性側若しくはアルカリ側のどちらかによっており、研磨面上で混合物を作らないことが条件である。ここでは両方とも同じシリカの粒子を用いており、ケースとして両方ともアルカリのものと酸性のもののどちらもよい結果が得られた。
【００７２】
第３ステップにおける終点検知には、図３の光学式膜厚測定機１０−９を用い、主にＳｉＯ2酸化膜の膜厚やバリア層１０５の残りを検知し信号を送る。また、研磨テーブル１０−１及び１１−１の近傍に設けた画像処理機能付きの膜厚測定機１０−４又は１１−４に画像処理機能つきの膜厚測定機を用い酸化膜の測定を行い、半導体基板Ｗの加工記録として残したり、次の工程に移送できるか否かの判定を行う。第３ステップの研磨で終点に達していない場合は、再研磨を行ったり、なんらかの異常で規定値を超えて研磨された場合は、不良品を増やさないように次の研磨を行わないよう半導体基板製造装置を停止させる。
【００７３】
第３ステップの終了後、トップリング１０−２又は１１−２は半導体基板Ｗをプッシャー１０−５又は１１−５まで移動し載せる。プッシャー１０−５又は１１−５上の半導体基板Ｗは第２ロボット８で取り上げる。この時プッシャー１０−５又は１１−５上で薬液を半導体基板Ｗの表面及び裏面に噴出してパーティクルを除去したり、つきににくすることもある。
【００７４】
第２ロボット８は、半導体基板Ｗを第２洗浄機７又は第１洗浄機９に入れ洗浄を行う。半導体基板Ｗの表面は、主にパーティクルのために純水、界面活性材、キレート材、またＰＨ調整材が用いられ、ＰＶＡスポンジロールによりスクラブ洗浄される。半導体基板Ｗの裏面には、ノズル３−５からＤＨＦ等の強い薬液を噴出し、拡散しているＣｕをエッチングしたり、又は拡散の問題がなければ、表面と同じ薬液を用いてＰＶＡスポンジロールによるスクラブ洗浄をする。
【００７５】
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洗浄機４に入れる。第３洗浄機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、界面活性材、キレート材、またＰＨ調整材を入れ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。
【００７６】
上記のように研磨テーブル１０−１又は１１−１の近傍に設けた膜厚測定機１０−４又は１１−４で膜厚を測定した場合は、そのままロードアンロード部１のアンロードポートに載置するカセット１−１に収容する。
【００７７】
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、一度膜厚測定機１３に入れ、各膜厚の測定を行う。そこで半導体基板Ｗの加工記録として残したり、次の工程に移送できるか否かの判定を行う。また、終点に達していない場合は、この後に加工する半導体基板Ｗにフィードバックを行ったり、何らかの異常で規定値を超えて研磨された場合は、不良を増やさないように次の研磨を行わないように装置を停止する。
【００７８】
図６は第１ロボット３と該ロボットのハンドに設けた乾燥状態膜厚測定機１３の構成例を示す図である。図６（ａ）は第１ロボットの外観を示す図、図６（ｂ）、（ｃ）はそれぞれロボットハンドの平面、断面を示す図である。図示するように第１ロボット３には上下に二つのハンド３−１、３−１を有し、該ハンド３−１、３−１はそれぞれアーム３−２、３−２の先端に取り付けられ、旋回移動できるようになっている。そしてハンド３−１、３−１で半導体基板Ｗを掬い上げ（半導体基板Ｗを落とし込む）、所定の場所に移送することができるようになっている。
【００７９】
ハンド３−１の半導体基板Ｗの落とし込み面には、乾燥状態膜厚測定機１３を構成するうず電流センサ１３ａが複数個（図では４個）設けられ、載置された半導体基板Ｗの膜厚を測定できるようになっている。
【００８０】
図７乃至図９はＣｕめっき膜成膜ユニット２の構成例を示す図である。図７はＣｕめっき膜成膜ユニットの平面構成を示す図、図８は図７のＡ−Ａ断面図、図９は基板保持部及びカソード部の拡大断面図である。Ｃｕめっき成膜ユニット２には、図７に示すように、めっき処理及びその付帯処理を行う基板処理部２−１が設けられ、該基板処理部２−１に隣接して、めっき液を溜めるめっき液トレー２−２が配置されている。また、回転軸２−３を中心に揺動するアーム２−４の先端に保持され、基板処理部２−１とめっき液トレー２−２との間を揺動する電極部２−５を有する電極アーム部２−６が備えられている。
【００８１】
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８及び図９に示すように、めっき面を上にして半導体基板Ｗを保持する基板保持部２−９と、該基板保持部２−９の上方で該基板保持部２−９の周縁部を囲むように配置されたカソード部２−１０が備えられている。更に基板保持部２−９の周囲を囲んで処理中に用いる各種薬液の飛散を防止する有底略円筒状のカップ２−１１が、エアシリンダ２−１２を介して上下動自在に配置されている。
【００８２】
ここで、基板保持部２−９は、エアシリンダ２−１２によって、下方の基板受け渡し位置Ａと上方のめっき位置Ｂと、これらの中間の前処理・洗浄位置Ｃとの間を昇降し、回転モータ２−１４及びベルト２−１５を介して任意の加速度及び速度で前記カソード部２−１０と一体に回転するように構成されている。この基板受け渡し位置Ａに対向して、Ｃｕめっき成膜ユニット２のフレーム側面の第１ロボット３側には、基板搬出入口（図示せず）が設けられ、基板保持部２−９がめっき位置Ｂまで上昇したときに、基板保持部２−９で保持された半導体基板Ｗの周縁部に下記のカソード部２−１０のシール部材２−１６とカソード電極２−１７が当接するようになっている。一方カップ２−１１は、その上端が前記基板搬出入口の下方に位置し、図９の仮想線で示すように、上昇したときにカソード部２−１０の上方に達するようになっている。
【００８３】
基板保持部２−９でめっき位置Ｂまで上昇した時に、この基板保持部２−９で保持した半導体基板Ｗの周縁部にカソード電極２−１７が押し付けられ通電し、同時にシール部材２−１６の内周端部が半導体基板Ｗの周縁上面に圧接し、ここを水密的にシールして、半導体基板Ｗの上面に供給されるめっき液が半導体基板Ｗの端部から染み出すのを防止すると共に、めっき液がカソード電極２−１７を汚染するのを防止している。
【００８４】
電極アーム部２−６の電極部２−５は図１０に示すように、揺動アーム２−４の自由端にハウジング２−１８と、該ハウジング２−１８の周囲を囲む中空の支持枠２−１９と、ハウジング２−１８と支持枠２−１９で周縁部を挟持して固定したアノード２−２０とを有し、このアノード２−２０は、ハウジング２−１８の開口部を覆って、ハウジング２−１８の内部に吸引室２−２１が形成されている。そして該吸引室２−２１にはめっき液を導入排出するめっき液導入管及びめっき液排出管（図示せず）が接続されている。
【００８５】
この実施の形態例であっては、アノード２−２０の下面に該アノード２−２０の全面を覆う保水性材料からなるめっき液含浸材２−２２を取り付け、このめっき液含浸材２−２２にめっき液を含ませて、アノード２−２０の表面を湿潤させることで、ブラックフィルムの半導体基板Ｗのめっき面への脱落を防止し、同時に半導体基板Ｗのめっき面とアノード２−２０との間にめっき液を注入する際に、空気を外部に抜き易くしている。このめっき液含浸材２−２２は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニール、テフロン（登録商標）、ポリビニールアルコール、ポリウレタン及びこれらの誘導体の少なくとも１つの材料からなる織布、不織布又はスポンジ状の構造体、或いはポーラスセラミックスからなる。
【００８６】
めっき液含浸材２−２２のアノード２−２０への取付けは、次のように行っている。即ち、下端に頭部を有する多数の固定ピン２−２５を、この頭部をめっき液含浸材２−２２の内部に上方に脱出不能に収納し軸部をアノード２−２０の内部を貫通させて配置し、この固定ピン２−２５をＵ字状の板ばね２−２６を介して上方に付勢させることで、アノード２−２０の下面にめっき液含浸材２−２２を板ばね２−２６の弾性力を介して密着させて取り付けている。
【００８７】
このように構成することにより、めっきの進行に伴って、アノード２−２０の肉厚が徐々に薄くなってもアノード２−２０の下面にめっき液含浸材２−２２が確実に密着させることができる。従って、アノード２−２０の下面とめっき含浸材２−２２との間に空気が混入してめっき不良の原因となることが防止される。
【００８８】
なお、アノード２−２０の上面側から、例えば径が２ｍｍ程度の円柱状のＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）又はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製のピンアノードを貫通させて配置し、アノード２−２０の下面に現れた該ピンの先端面に接着材を付けてめっき液含浸材２−２２を接着固定するようにしてもよい。
【００８９】
アノード２−２０とめっき液含浸材２−２２は接触させて使用することもできるが、アノード２−２２とめっき液含浸材２−２２との間に隙間を設け、この隙間にめっき液を保持させた状態でめっき処理することもできる。この隙間は２０ｍｍ以下の範囲から選ばれるが、好ましくは０．１〜１０ｍｍ、より好ましくは１〜７ｍｍの範囲から選ばれる。特にアノード２−２０に溶解性アノードを用いた場合には、下からアノード２−２０が溶解していくのでアノード２−２０とめっき液含浸材２−２２の隙間は時間を経るにつれて大きくなるので、０〜２０ｍｍ程度の隙間ができる。
【００９０】
そして、前記電極部２−５は、基板保持部２−９がめっき位置Ｂ（図９参照）にある時に、基板保持部２−９で保持された半導体基板Ｗとめっき液含浸材２−２２との隙間が０．１〜１０ｍｍ程度、好ましくは０．３〜３ｍｍ、より好ましくは０．５〜１ｍｍ程度となるまで下降し、この状態で、めっき液供給管からめっき液を供給して、めっき液含浸材２−２２にめっき液を含ませながら、半導体基板Ｗの上面（被めっき面）とアノード２−２０との間にめっき液を満たして、これによって、半導体基板Ｗの被めっき面にめっきが施される。
【００９１】
基板受け渡し位置Ａにある基板保持部２−９にめっき処理前の半導体基板Ｗを第１ロボット３のハンド３−１で搬入し、該基板保持部２−９上に載置する。次にカップ２−１１を上昇させ、同時に基板保持部２−９を前処理・洗浄位置Ｃに上昇させる。この状態で退避位置にあったプレコート・回収アーム２−７を半導体基板Ｗの対峙位置へ移動させ、その先端に設けたプレコートノズルから、例えば界面活性剤からなるプレコート液を半導体基板Ｗの被めっき面に間欠的に吐出する。この時基板保持部２−９は回転しているため、プレコート液は半導体基板Ｗの全面に渡る。次に、プレコート・回収アーム２−７を退避位置に戻し、基板保持部２−９の回転速度を増して、遠心力により半導体基板Ｗの被めっき面のプレコート液を振り切って乾燥させる。
【００９２】
続いて、電極アーム部２−６をめっき液トレー２−２上方からめっきを施す位置の上方に電極部２−５が位置するように水平方向に旋回させ、この位置で電極２−５をカソード部２−１０に向かって下降させる。電極部２−５の下降が完了した時点で、アノード２−２０とカソード部２−１０にめっき電圧を印加し、めっき液を電極部２−５の内部に供給して、アノード２−２０を貫通しためっき液供給口よりめっき液含浸材２−２２にめっき液を供給する。この時、めっき液含浸材２−２２は半導体基板Ｗの被めっき面に接触せず、０．１〜１０ｍｍ程度、好ましくは０．３〜３ｍｍ、より好ましくは０．５〜１ｍｍ程度に接近した状態となっている。
【００９３】
めっき液の供給が続くと、めっき液含浸材２−２２から染み出したＣｕイオンを含んだめっき液が、めっき液含浸材２−２２と半導体基板Ｗの被めっき面との間の隙間に満たされ、半導体基板Ｗの被めっき面にＣｕめっきが施される。この時、基板保持部２−９を低速で回転させても良い。
【００９４】
めっき処理が完了すると、電極アーム部２−６を上昇させて旋回させてめっき液トレー２−２上方へ戻し、通常位置へ下降させる。次に、プレコート・回収アーム２−７を退避位置から半導体基板Ｗに対峙する位置へ移動させて下降させ、めっき液回収ノズル（図示せず）から半導体基板Ｗ上のめっき液の残部を回収する。このめっき液の残部の回収が終了した後、プレコート・回収アーム２−７を待避位置に戻し、半導体基板Ｗの中央部に純水を吐出し、同時に基板保持部２−９を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。
【００９５】
上記リンス終了後、基板保持部２−９をめっき位置Ｂから処理・洗浄位置Ｃへ下降させ、純水用の固定ノズル２−８から純水を供給しつつ基板保持部２−９及びカソード部２−１０を回転させて水洗を実施する。この時、カソード部２−１０に直接供給した純水、又は半導体基板Ｗの面から飛散した純水によってシール部材２−１６、カソード電極２−１７も半導体基板Ｗと同時に洗浄することができる。
【００９６】
水洗完了後に、固定ノズル２−８からの純水の供給を停止し、更に基板保持部２−９及びカソード部２−１０の回転スピードを増して、遠心力により半導体基板Ｗの表面の純水を振り切って乾燥させる。併せて、シール部材２−１６及びカソード電極２−１７も乾燥される。上記乾燥が終了すると基板保持部２−９及びカソード部２−１０の回転を停止させ、基板保持部２−９を基板受渡し位置Ａまで下降させる。
【００９７】
図１１及び図１２は、本発明の他の実施の形態におけるアノード２−２０とめっき液含浸材２−２２を示すものである。即ち、この例において、めっき液含浸材２−２２は、アルミナ、ＳｉＣ、ムライト、ジルコニア、チタニア、コーディライト等の多孔質セラミックス又はポリプロピレンやポリエチレン等の結燒結体等の硬質の多孔質体、或いはこれらの複合材料で構成されている。例えば、アルミナ系セラミックスにあっては、ポア径３０〜２００μｍ、気孔率２０〜９５％、厚み５〜２０ｍｍ、好ましくは８〜１５ｍｍ程度のものが使用される。
【００９８】
そして、このめっき液含浸材２−２２は、その上部にフランジ部２−２２ａが設けられ、このフランジ部２−２２ａをハウジング２−１８と支持枠２−１９（図１０参照）で挟持することで固定されており、このめっき液含浸材２−２２の上面にアノード２−２０が載置保持されている。なお、この実施の形態の場合、多孔質体又はメッシュ状等、様々な形状のアノード２−２０を載置することが可能となる。
【００９９】
このように、めっき液含浸材２−２２を多孔質体で構成することで、この内部に複雑に入り込んだめっき液を介してめっき液含浸材２−２２の内部の電気抵抗を増大させて、めっき膜厚の均一化を図ると共に、パーティクルの発生を防止することができる。即ち、めっき液含浸材２−２２が多孔質セラミックスからなる高抵抗体の一種であるために、めっき膜厚の均一化を図る点において好ましい。また、めっき液含浸材２−２２の上にアノード２−２０を載置保持することで、めっきの進行に伴ってアノード２−２０の下面のめっき液含浸材２−２２と接触している側が溶解しても、アノード２−２０を固定するための治具を使用することなく、アノード２−２０自体の重量でアノード２−２０の下面と基板Ｗとの距離を一定に保ち、且つここに空気が混入して空気溜まりが生じてしまうことを防止できる。
【０１００】
なお、アノード２−２０とめっき液含浸材２−２２との間に隙間を設け、この隙間にめっき液を保持させた状態でめっき処理することもでき、この隙間は２０ｍｍ以下、好ましくは０．１〜１０ｍｍ、より好ましくは１〜７ｍｍの範囲で選ばれる。
【０１０１】
このめっき液含浸材２−２２である高抵抗構造体の抵抗値は、例えば２００ｍｍウエハの場合は０．０１Ω以上、好ましくは０．０１〜２Ωの範囲、より好ましくは０．０３〜１Ωの範囲、更に好ましくは０．０５〜０．５Ωの範囲である。この高抵抗構造の抵抗値は以下の手順で測定する。先ず、めっき装置内において、所定距離だけ離間したアノード２−２０と半導体基板Ｗからなる両極間に所定値の直流（Ｉ）を流してめっき処理を行い、このときの直流電源の電圧（Ｖ１）を測定する。次に、同一のめっき装置において、両極間に所定の厚さの高抵抗構造体を配置し、同一の値の直流（Ｉ）を流してめっきを行い、このときの直流電源の電圧（Ｖ２）を測定する。これにより、高抵抗構造体の抵抗値Ｒｐ＝（Ｖ２−Ｖ１）／Ｉより求めることができる。
【０１０２】
この場合、アノード２−２０を構成する銅の純度は９９．９９％以上であることが好ましい。また、アノード２−２０と半導体基板Ｗからなる両極板の距離は直径２００ｍｍの基板Ｗの場合には５〜２５ｍｍであり、直径３００ｍｍの半導体基板Ｗの場合には１５〜７５ｍｍであることが好ましい。なお、半導体基板Ｗ上の導電層の抵抗値は、半導体基板Ｗの外周と中心との間の抵抗値をテスタにより測定するか或いは導電層の材料と比抵抗と厚みから計算値により求めることができる。
【０１０３】
そして、この例では、アノード２−２０の上面に、内部にめっき液導入路２−２８ａを有すると共に、直径方向に延びる一文字形状のめっき液導入管２−２８が設置されている。アノード２−２０には、該めっき液導入管２−２８に設けられためっき液導入孔２−２８ｂに対向する位置にめっき液注入孔２−２０ａが設けられている。また、アノード２−２０には、多数の通孔２−２０ｂが設けられている。そして図１３（ａ）に示すように、めっき液の供給の継続に伴って、めっき液柱が徐々に成長した後、めっき液導入管２−２８で区画された両側に広がるめっき液Ｑの流れが生じて、めっき液Ｑが半導体基板Ｗのめっき面に拡がる。
【０１０４】
ここで、図１３（ｂ）に示すように、めっき液導入管２−２８として、十字状に互いに直交する方向に延びる翼部を有し、この各翼部の長さ方向に沿って所定の位置にめっき液導入孔２−２８ｂを有するものをアノード（図示せず）として、このめっき液導入孔２−２８ｂに対応する位置にめっき液注入孔２−２０ａを有するものをそれぞれ使用してもよい。この場合、前述と同様に、アノード２−２０のめっき液注入孔２−２０ａにおおよそ対応する位置で、めっき液含浸材２−２２と半導体基板Ｗのめっき面を架橋するめっき液柱が形成され、めっき液の供給の継続に伴って、めっき液柱が徐々に成長した後、めっき液導入管２−２８で区画された各象限内を放射状に広がるめっき液Ｑの流れが生じて、めっき液Ｑが半導体基板Ｗのめっき面に拡がる。
【０１０５】
また、図１３（ｃ）に示すように、めっき液導入管２−２８を円周状に配置し、所定の位置にめっき液導入孔２−２８ｂを設けた場合も同様のめっき液Ｑの流れが生じる。めっき液導入管２−２８のめっき液導入管２−２８のめっき液導入孔２−２８ｂは等ピッチで等径の孔を設ける場合が多いが、ピッチと孔径を調整して液の吐出をコントロールすることも可能である。
【０１０６】
この実施の形態によれば、アノード２−２０のめっき液注入孔２−２０ａにおおよそ対応する位置で、めっき液含浸材２−２２の下面からめっき液が半導体基板Ｗの上面（被めっき面）に達し、めっき液含浸材２−２２と半導体基板Ｗの被めっき面を架橋するめっき液柱２−３０が形成される。この時、めっき液はめっき液含浸材２−２２の内部を流れる際に、その流れ方向に沿って僅かに拡散され、これによってめっき液が半導体基板Ｗに到達した時のシード層１０５（図１参照）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１０５の減少を軽減して、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、アノード２−２０の通孔２−２０ｂの内面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Ｑが拡がる効果がある。
【０１０７】
なお、図１２に仮想線で示すように、めっき液含浸材２−２２の下面からめっき液が半導体基板Ｗの上面（被めっき面）に達するめっき液柱２−３０が形成された後、例えば基板Ｗを瞬時に上昇させて、めっき液含浸材２−２２と半導体基板Ｗとを瞬時に近接させるようにしてもよい。また、半導体基板Ｗのエッジに僅かに圧力をかけて凹状に湾曲させた状態で、同じくめっき液柱２−３０が形成された後、圧力を開放して基板Ｗの形状を元に戻させることで、めっき液含浸材２−２２と基板Ｗとを瞬時に接近させることも可能である。
【０１０８】
例えば、めっき液含浸材２−２２の厚さが厚い場合や密度が高い（気孔率が低い）場合には、めっき液Ｑがめっき液含浸材２−２２の内部を流れる際の抵抗が大きくなる。これによって、所定量のめっき液Ｑが出ずにめっき液柱２−３０の結合が乱れ、この時に空気を巻き込んだとしても、めっき液含浸材２−２２と半導体基板Ｗとを瞬間に接近させることで、めっき液Ｑに外方への急激な流れを生じさせて、このめっき液Ｑと共に気泡を外方に追い出し、同時に、めっき液含浸材２−２２と基板Ｗとの間へのめっき液Ｑの供給を短時間で行なうことができる。
【０１０９】
なお、無通電状態でめっき液とシード層１０７の接触はシード層１０７の減少を招き、通電状態で半導体基板Ｗの表面にめっき液が短時間で拡がらないと、めっき初期に膜厚にバラツキが生じ、これらはその後のめっき膜厚の均一性を損う原因となる。しかしながら、このように、めっき液含浸材２−２２と半導体基板Ｗとの間へのめっき液の供給を短時間に行うことで、これらの弊害を防止できる。
【０１１０】
また、図１４には、他の実施形態例が示されている。めっき液導入管４１自体にこれに連通する管４５を設け、この管４５をアノード３８のめっき液導通孔３９に挿入してその先端を多孔体（めっき液含浸材）４０の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Ｑをアノード３８に全く触れることなく多孔体４０の表面に供給できるようにしている。このめっき液導入管４１と管４５とはめっき液Ｑによって何等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、図１４において、３２は保持部材、３４はリップシール、３６は接点（カソード）である。
【０１１１】
そしてめっき液導入管４１から管４５を通して直接多孔体４０の表面に供給されためっき液は、多孔体４０内を僅かに拡散しながら半導体基板Ｗの表面に達し、半導体基板Ｗと多孔体４０の表面間に円形の液柱Ｒを複数形成し、複数の液柱Ｒが基板Ｗ上で互いに結合し基板Ｗ上をめっき液で満たしていく。
【０１１２】
このめっき工程を繰返しても、経時的に管４５の先端の内径が広がることがないので、理想的な液柱Ｒが経時的に崩れることがなく、従って液柱Ｒの結合の乱れによる空気の巻き込みは生じず、気泡が多孔体４０と半導体基板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。
【０１１３】
図１５には本発明の他の実施形態例が示されている。本実施形態例の電解めっき装置が図１４に示す実施形態例と相違する点は、めっき液導入管４１にこれと一体に管４５を形成する代わりに、アノード３８のめっき液導通孔３９内に別途製作した管４７を挿入した点である。この場合も管４７をめっき液によって何等影響を受けない材質のもので構成し、その先端（下端）を多孔体４０の上面に当接するようにする。
【０１１４】
このように構成しても図１４に示す実施形態例と同様に、めっき液はアノード３８に直接触れることなく、たとえめっき工程を繰返して行っても、経時的に管４７の先端の内径が広がることがない。従って、多孔体４０から供給される液柱Ｒが経時的に崩れることがなく、常に理想的な状態に保て、空気の巻き込みは生じない。
【０１１５】
図１６には本発明の他の実施形態例が示されている。本実施形態例の電解めっき装置が図１５に示す実施形態と相違する点は、めっき液導入管４１にこれと一体に管４５を設ける代わりに、アノード３８のめっき液導通孔３９と多孔体４０に設けた電解液通路部５９内に別途製作した管４７を挿入した点である。この場合も管４７をめっき液によって何等影響を受けない材質で構成する。
【０１１６】
上記のような構成とすると、たとえめっき工程を繰返して行っても、経時的に管４７の先端の内径が広がることはなく、理想的な液柱Ｒが経時的に崩れることはなく、従って液柱Ｒの結合の乱れによる空気の巻き込みが生じず、気泡が多孔体４０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４７が多孔体４０内に突入しているので、多孔体４０をめっき液が通過する際の抵抗が減り、たとえ多孔体４０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、多孔体４０の所定位置から適量のめっき液が供給され、液柱Ｒの結合の乱れによる空気の巻き込みは生じず、気泡が多孔体４０と半導体基板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。
【０１１７】
また、図１２に示すように、めっき処理の最中に、めっき液注入孔２−２０ａよりめっき液含浸材２−２２にめっき液Ｑを供給してめっき液含浸材２−２２と半導体基板Ｗの被めっき面との間にめっき液Ｑを注入し、同時に、通孔２−２０ｂに接続されためっき液排出管（図示せず）からこの注入されためっき液と同量のめっき液を吸引排出することができる。
【０１１８】
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。
【０１１９】
また、本発明のめっき装置にあっては、めっき液含浸材２−２２の外形状、内部構造、又は電気伝導率の異なる部材の装着の内の少なくとも一つの調整により、被処理基板表面の電場を制御することもできる。このように半導体基板Ｗの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、半導体基板Ｗの電解処理による処理状態を目的とする面内分布の処理状態とすることができる。電解処理がめっき処理の場合は、被処理基板上に形成されるめっき膜厚の均一化を図ったり、被処理基板上のめっき膜厚に任意に分布を持たせたりすることができる。
【０１２０】
ここで前記外形の調整は、めっき液含浸材２−２２の厚みの調整、めっき液含浸材２−２２の平面上での形状の調整等により行われる。
【０１２１】
また、前記めっき液含浸材２−２２は、多孔質物質で構成されており、多孔質物質の内部構造の調整は、多孔質物質の気孔径分布の調整、気孔率分布の調整、屈曲率分布の調整、材料の組合せの調整等により行われる。
【０１２２】
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部材２−２２の遮断面積を調整することにより行われる。
【０１２３】
また、アノードとカソードの一方の電極との接点を持つ半導体基板Ｗと、該半導体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半導体基板Ｗ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、該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ながれるのを防止するシール部材が設けられている。
【０１２４】
本実施形態においては、図１７に示すように、多孔体４０（多孔質セラミックス等多孔質物質）の外周側面にこれを囲むようにバンド状の絶縁性部材５０を巻きつけている。この絶縁性部材５０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。
【０１２５】
そしてめっき液導入管４１からアノード３８のめっき液導入孔３９を通して多孔体４０に加圧供給されためっき液は、多孔体４０内に浸透してその内部をめっき液で満たすと共に、その下面から吐出して基板Ｗと多孔体４０内に浸透してその内部をめっき液Ｑで満たすと共に、その下面から吐出して半導体基板Ｗと多孔体４０の間の空間をめっき液Ｑで満たす。なおめっき液Ｑの導入はリップシール３４と多孔体４０の端面との隙間から行ってもよい。この場合はめっき液導入管４１やアノード３８のめっき液導入孔３９は不要である。
【０１２６】
そしてアノード３８と半導体基板Ｗ間に所定の電圧を印加して直流電流を流すと、半導体基板Ｗの導電層の表面全体にめっき（例えば銅めっき）が行われていく。本実施形態例によれば、アノード３８と半導体基板Ｗの間の多孔体４０を介しているので、半導体基板Ｗの接点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、半導体基板Ｗの導電層の表面全体に均一なめっき（例えば銅めっき）が行われていく。
【０１２７】
しかしながら接点３６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がある。
【０１２８】
そこで本実施形態においては、多孔体４０の外周側面に絶縁性部材５０を巻き付けることで、図１７に点線で示すように、半導体基板Ｗの外周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、半導体基板Ｗの他の部分に向かう電流密度と略同じになるようにしたものである。
【０１２９】
図１８は図１７に示す同様の構造の電解めっき装置の多孔体４０の外周部分を示す要部概略図である。但しこの電解めっき装置には図１７に示す絶縁部材５０は記載されていない。この電解めっき装置においては保持部材３２と多孔体４０の間の隙間がシールされていないので、矢印で示すようにこの隙間部分を通してアノード３８からめっき液Ｑが流れ出し、電流の通路を生じる。この電流通路は多孔体４０の内部を通らない通路なので抵抗値は低く、従って電流密度が高くなって半導体基板Ｗの外周近傍のめっき膜厚を薄くしようとする制御ができなくなる恐れがある。
【０１３０】
そこでこの実施形態においては、図１９に示すように前記多孔体４０と保持部材３２の間にシール部材６０を設けることで、この部分からのめっき液Ｑの漏れを防止して半導体基板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。
【０１３１】
なお、この実施形態におけるシール部材６０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１７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６０は図１９（ｂ）に示すように、保持部材３２と多孔体４０の下面とが接する部分をシールする環境のシール部材部６０−１と図１７に示すバンド状の絶縁部材５０と同様の機能を発揮する絶縁性部材６０−２とを、別部品として各々取り付けるように構成してもよい。
【０１３２】
なお、この実施形態例におけるシール部材６０は、図１７以外の各実施形態にも適用できることは言うまでもない。即ち、高抵抗構造体である多孔体４０の外周面側面と保持部材３２の間からのめっき液の漏れを防止するシール部材６０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、更に効果的に電場制御が行える。
【０１３３】
また、本めっき装置では、半導体基板Ｗの被めっき面とアノード２−２０との間隔が狭く、使用するめっき液が少量で済む反面、めっき液中の添加剤やイオンが限られた量となるため、短時間で効率的なめっきを行うためには、それらの添加剤等をめっき液中に均一に分布する必要がある。この点、この実施形態例によれば、めっき処理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。
【０１３４】
本めっき装置にあっては、半導体基板Ｗを陰極に、アノードを陽極に接続することにより、半導体基板Ｗ上にめっきが施されるが、逆電圧をかけることにより、半導体基板Ｗに設けられためっき膜のエッチングもできる。めっき膜が半導体基板Ｗ面上に形成された穴への埋め込みが略完了した状態で（０．１〜２０Ａのめっき電流４０〜４００秒、例えば７０秒経過）、僅かな時間（１〜６０秒、例えば３秒）逆電圧をかけた後、再度順電圧をかける（０．１〜２０Ａのめっき電流、０．１〜２００秒、例えば５０秒）と、逆電圧をかけることにより、添加剤の働きを抑え穴の上のみに盛り上がりができるのを防ぎ、めっき膜の均一化ができる。
【０１３５】
図２０は本発明に係る半導体基板製造装置の他の平面配置構成例を示す図である。図２０において、図２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２１、図２２においても同様とする。本基板研磨装置は第１ポリッシング装置１０と第２ポリッシング装置１１に接近してプッシャーインデクサー２５を配置し、第３洗浄機４とＣｕめっき膜成膜ユニット２の近傍にそれぞれ基板載置台２１、２２を配置し、第１洗浄機９と第３洗浄機４の近傍にロボット２３（以下、「第２ロボット２３」と記す）を配置し、第２洗浄機７とＣｕめっき膜成膜ユニット２の近傍にロボット２４（以下、「第３ロボット２４」と記す）を配置し、更にロードアンロード部１と第１ロボット２の近傍に乾燥状態膜厚測定機１３が配置されている。
【０１３６】
上記構成の半導体基板製造装置において、第１ロボット３は、ロードアンロード部１のロードポートに載置されているカセット１−１から半導体基板Ｗを取り出し、乾燥状態膜厚測定機１３でバリア層１０５及びシード層１０７の膜厚を測定した後、該半導体基板Ｗを基板載置台２１に載せる。なお、乾燥状態膜厚測定機１３が図６に示すように、第１ロボット３のハンド３−１に設けられている場合はそこで膜厚を測定し、基板載置台２１に載せる。第２ロボット２３で基板載置台２１上の半導体基板ＷをＣｕめっき膜成膜ユニット２に移送し、Ｃｕめっき膜層１０６を成膜する。Ｃｕめっき膜層１０６の成膜後、めっき前後膜厚測定機１２でＣｕめっき膜層１０６の膜厚を測定する。その後、第２ロボット２３は半導体基板Ｗをプッシャーインデクサー２５に移送し搭載する。
【０１３７】
〔シリーズモード〕
シリーズモードでは、トップリングヘッド１０−２がプッシャーインデクサー２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１０−１に移送し、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１０−２でプッシャーインデクサー２５に移送され搭載される。第２ロボット２３で半導体基板Ｗを取り出し、第１洗浄機９に搬入し洗浄し、続いてプッシャーインデクサー２５に移送し搭載する。
【０１３８】
トップリングヘッド１１−２がプッシャーインデクサー２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１１−１に移送し、その研磨面に該半導体基板Ｗを押圧して研磨を行なう。研磨の終点検知は上記と同様な方法で行い、研磨終了後の半導体基板Ｗはトップリングヘッド１１−２でプッシャーインデクサー２５に移送され搭載される。第３ロボット２４は半導体基板Ｗを取り上げ、膜厚測定機２６で膜厚を測定した後、第２洗浄機７に搬入し洗浄する。続いて第３洗浄機４に搬入し、ここて洗浄・スピンドライで乾燥を行い、その後、第３ロボット２４で半導体基板Ｗを取り上げ、基板載置台２２上に載せる。
【０１３９】
〔パラレルモード〕
パラレルモードでは、トップリングヘッド１０−２又は１１−２がプッシャーインデクサー２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１０−１又は１１−１に移送し、その研磨面に該半導体基板Ｗを押圧してそれぞれ研磨を行う。膜厚を測定した後、第３ロボット２４で半導体基板Ｗを取り上げ、基板載置台２２上に載せる。
【０１４０】
第１ロボット３は基板載置台２２上の半導体基板Ｗを乾燥状態膜厚測定機１３に移送し、膜厚を測定した後、ロードアンロード部１のカセット１−１に戻す。
【０１４１】
図２１は本発明に係る半導体基板製造装置の他の平面配置構成を示す図である。本半導体基板製造装置はシード層１０７が形成されていない半導体基板Ｗにシード層１０７及びＣｕめっき膜層１０６を形成し研磨除去し回路配線を形成する半導体基板製造装置である。本半導体基板製造装置が図２に示す半導体基板製造装置と相違する点は、図２の第３洗浄機４に替えてシード層成膜ユニット２７を設けた点である。
【０１４２】
シード層１０７の形成前の半導体基板Ｗを収容したカセット１−１をロードアンロード部１のロードポートに載置する。第１ロボット３でシード層１０７の形成前の半導体基板Ｗをカセット１−１から取り出し、シード層成膜ユニット２７でシード層（Ｃｕシード層）１０７の成膜を行う。シード層１０７は無電解めっきで行い、成膜後熱を加えてシード層１０７の密着性をよくする。シード層１０７の膜厚をめっき前後膜厚測定機１２で測定する。
【０１４３】
第１ロボット３で半導体基板を取り出し、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２でＣｕめっき膜層１０６の成膜を行う。Ｃｕめっき膜層１０６の成膜は、先ず半導体基板Ｗの表面の親水処理を行い、その後にＣｕめっきを行う。その後リンス若しくは洗浄を行う。時間に余裕があれば、乾燥してもよい。第１ロボット３で半導体基板Ｗを取り出す時にめっき前後膜厚測定機１２でＣｕめっき膜層１０６の膜厚を測定する。上記測定方法はシード層１０７の膜厚測定とおなじであり、その測定結果は、半導体基板Ｗの記録データとして記録され、なお且つＣｕめっき膜成膜ユニット２の異常判定にも使用される。膜厚測定後、第１ロボット３が半導体基板Ｗを反転機５に渡し、半導体基板Ｗを反転させる。
【０１４４】
次に、第２ロボット８で反転機５から半導体基板Ｗを取り上げプッシャー１０−５又は１１−５に載せる。続いて，トップリング１０−２又は１１−２で半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１０−１又１１−１上に移送し、その研磨面に押圧して研磨を行う。ここでの研磨は図２に示す半導体基板製造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。
【０１４５】
研磨終了後、トップリング１０−２又は１１−２は半導体基板Ｗをプッシャー１０−５又は１１−５に戻し、第２ロボット８で半導体基板Ｗを取り上げ第１洗浄機９に搬入する。この時プッシャー１０−５又は１１−５上で薬液を半導体基板Ｗの表面、裏面に噴出し、パーティクルを除去したり、つきにくくすることもある。
【０１４６】
第１洗浄機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に純水、界面活性材、キレート材、又はＰＨ調整材が用いられＰＶＡロールスポンジでスクラブ洗浄される。半導体基板Ｗの裏面には、ＤＨＦ等の強い薬液を噴射し、拡散しているＣｕをエッチングしたり、又はＣｕ拡散の問題がなければ、表面と同じ薬液を用いＰＶＡロールスポンジでスクラブ洗浄する。
【０１４７】
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洗浄機７に搬入する。第２洗浄機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、界面活性材、キレート材、又はＰＨ調整材を入れペンシル型スポンジで表面を洗浄してもよい。その後半導体基板Ｗをスピンドライにより乾燥させる。
【０１４８】
その後、第２ロボット８で半導体基板Ｗを取り上げ、そのまま反転機６に渡す。第１ロボット３は反転機６上の半導体基板を取り上げ、上記研磨テーブル１０−１、１１−１の近傍に配置した膜厚測定機１０−４、１１−４で膜厚を測定している場合は、そのままロードアンロード部１のアンロードポートに載置したカセット１−１に収納する。多層膜の膜厚を測定する場合は、乾燥状態での測定を行う必要があるので一度乾燥状態膜厚測定機１３で膜厚を測定する。この場合図６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機１３が付いている場合は、ロボットハンド上で膜厚を測定できる。この膜厚測定結果は半導体基板Ｗの加工記録として残したり、次の工程に持っていけるか否かの判定を行う。
【０１４９】
図２２は本発明に係る半導体基板製造装置の他の平面配置構成を示す図である。本半導体基板製造装置では図１２に示す半導体基板製造装置と同様、シード層１０７が形成されていない半導体基板Ｗにシード層１０７及びＣｕめっき膜層１０６を形成し研磨除去し回路配線を形成する半導体基板製造装置である。
【０１５０】
本基板研磨装置は第１ポリッシング装置１０と第２ポリッシング装置１１に接近してプッシャーインデクサー２５を配置し、第２洗浄機７とシード層成膜ユニット２７の近傍にそれぞれ基板載置台２１、２２を配置し、シード層成膜ユニット２７とＣｕめっき膜成膜ユニット２に接近してロボット２３（以下、「第２ロボット２３」と記す）を配置し、第１洗浄機９と第２洗浄機７の近傍にロボット２４（以下、「第３ロボット２４」と記す）を配置し、更にロードアンロード部１と第１ロボット３の近傍に乾燥膜厚測定機１３が配置されている。
【０１５１】
第１ロボット３でロードアンロード部１のロードポートに載置されているカセット１−１から、バリア層１０５が形成されている半導体基板Ｗを取り出して基板載置台２１に載せる。次に第２ロボット２３は半導体基板Ｗをシード層成膜ユニット２７に搬送し、シード層１０７を成膜する。このシード層１０７の成膜は無電解めっきで行う。第２ロボット２３はシード層１０７の形成された半導体基板をめっき前後膜厚測定機１２でシード層１０７の膜厚を測定する。膜厚測定後、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２に搬入し、Ｃｕめっき膜層１０６を形成する。
【０１５２】
Ｃｕめっき膜層１０６を形成後、その膜厚を測定し、プッシャーインデクサー２５に移送する。トップリング１０−２又は１１−２はプッシャーインデクサー２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１０−１又は１１−１に移送し研磨する。研磨後、トップリング１０−２又は１１−２は半導体基板Ｗを膜厚測定機１０−４又は１１−４に移送し、膜厚を測定し、プッシャーインデクサー２５に移送して載せる。
【０１５３】
次に、第３ロボット２４はプッシャーインデクサー２５から半導体基板Ｗを取り上げ、第１洗浄機９に搬入する。第３ロボット２４は第１洗浄機９から洗浄された半導体基板Ｗを取り上げ、第２洗浄機７に搬入し、洗浄し乾燥した半導体基板を基板載置台２２上に載置する。次に、第１ロボット３は半導体基板Ｗを取り上げ乾燥状態膜厚測定機１３で膜厚を測定し、ロードアンロード部１のアンロードポートに載置されているカセット１−１に収納する。
【０１５４】
上記例では図１２に示す構成の半導体基板製造装置でシード層１０７及びＣｕめっき膜層１０６を成膜する例を示したが、この半導体基板製造装置では、回路パターンのコンタクトホール１０３又は溝１０４が形成された半導体基板Ｗ上にバリア層１０５、シード層１０７及びＣｕめっき膜層１０６を形成して、研磨して回路配線を形成することができる。
【０１５５】
バリア層１０５の形成前の半導体基板Ｗを収容したカセット１−１をロードアンロード部１のロードポートに載置する。第１ロボット３でカセット１−１から半導体基板Ｗを取り出し、シード層成膜ユニット２７に搬入し、バリア層１０５とシード層１０７の成膜を行う。バリア層１０５とシード層１０７の成膜は無電解めっき法で行い、めっき後加熱し、バリア層１０５及びシード層１０７の密着性をよくする。その後Ｃｕめっき膜成膜ユニット２でＣｕめっき膜層１０６を成膜する。その時、めっき前後膜厚測定機１２でバリア層１０５、シード層１０７の膜厚を測定する。Ｃｕめっき膜層１０６の形成後の処理は、上記の図１２に示す半導体基板製造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。
【０１５６】
図２２に示す半導体基板製造装置においても、上記のように回路パターンのコンタクトホール１０３又は溝１０４が形成された半導体基板Ｗ上にバリア層１０５、シード層１０７及びＣｕめっき膜層１０６を形成して、研磨して回路配線を形成することができる。
【０１５７】
バリア層１０５形成前の半導体基板Ｗを収容したカセット１−１をロード・アンロード部１のロードポートに載置する。第１ロボット３でロードアンロード部１のロードポートに載置されているカセット１−１から、半導体基板Ｗを取り出して基板載置台２１に載せる。次に第２ロボット２３は半導体基板Ｗをシード層成膜ユニット２７に搬送し、バリア層１０５とシード層１０７を成膜する。このバリア層１０５とシード層１０７の成膜は無電解めっきで行う。第２ロボット２３はバリア層とシード層１０７の形成された半導体基板Ｗをめっき前後膜厚測定機１２でバリア層１０５とシード層１０７の膜厚を測定する。膜厚測定後、Ｃｕめっき膜成膜ユニット２に搬入し、Ｃｕめっき膜層１０６を形成する。Ｃｕめっき膜層１０６の形成後の処理は、上記の図２２に示す半導体基板製造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。
【０１５８】
なお、上記実施形態例では、Ｃｕめっき膜層１０６を形成して回路配線を形成する例を示したが、Ｃｕめっきに限定されるものではなく、Ｃｕ合金又はその他の金属でもよい。
【０１５９】
図２３は、本発明に係る半導体基板製造装置の他の実施形態例の平面配置構成を示す図である。本半導体基板製造装置は、バリア層成膜ユニット１１１、シード層成膜ユニット１１２、めっき膜成膜ユニット１１３、アニールユニット１１４、第１洗浄ユニット１１５、ベベル・裏面洗浄ユニット１１６、蓋めっきユニット１１７、第２洗浄ユニット１１８、第１アライナ兼膜厚測定ユニット１４１、第２アライナ兼膜厚測定ユニット１４２、第１基板反転機１４３、第２基板反転機１４４、基板仮置き台１４５、第３膜厚測定ユニット１４６、ロード／アンロード部１２０、第１ポリッシング装置１２１、第２ポリッシング装置１２２、第１ロボット１３１、第２ロボット１３２、第３ロボット１３３、第４ロボット１３４を配置した構成である。
【０１６０】
この実施形態例では、バリア層成膜ユニット１１１は無電解Ｒｕめっき装置、シード層成膜ユニット１１２は無電解Ｃｕめっき装置、めっき膜成膜ユニット１１３は電解めっき装置を用いることができる。
【０１６１】
図２４は、本半導体基板製造装置内での各工程の流れを示すフローチャートである。このフローチャートに従って、この装置内での各工程について説明する。先ず、第１ロボット１３１によりロード・アンロードユニット１２０に載置されたカセット１２０ａから取り出された半導体基板は、第１アライナ兼膜厚測定ユニット１４１内に被めっき面を上にして配され、膜厚計測を行うポジションの基準点を定めるために、膜厚計測用のノッチアライメントを行った後、Ｃｕ膜形成前の半導体基板の膜厚データを得る。
【０１６２】
次に、半導体基板は、第１ロボット１３１により、バリア層成膜ユニット１１１へ搬送される。このバリア層成膜ユニット１１１は、無電解Ｒuめっきにより半導体基板上にバリア層を形成する装置で、半導体装置の層間絶縁膜（例えば、ＳｉＯ2）へのＣｕ拡散防止膜としてＲｕを成膜する。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第１ロボット１３１により第１アライナ兼膜厚測定ユニット１４１に搬送され、半導体基板の膜厚、即ちバリア層の膜厚を測定される。
【０１６３】
膜厚測定された半導体基板は、第２ロボット１３２でシード層成膜ユニット１１２へ搬入され、前記バリア層上に無電解Ｃuめっきによりシード層が成膜される。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第２ロボット１３２により含浸めっきユニットであるめっき膜成膜ユニット１１３に搬送される前に、ノッチ位置を定めるために第２アライナ兼膜厚測定ユニット１４２に搬送され、Ｃuめっき用のノッチのアライメントを行う。ここで、必要に応じてＣｕ膜形成前の半導体基板の膜厚を再計測してもよい。
【０１６４】
ノッチアライメントが完了した半導体基板は、第３ロボット１３３によりめっき膜成膜ユニット１１３へ搬送され、Ｃｕめっきが施される。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第３ロボット１３３により半導体基板端部の不要なＣｕ膜（シード層）を除去するためにベベル・裏面洗浄ユニット１１６へ搬送される。ベベル・裏面洗浄ユニット１１６では、予め設定された時間でベベルのエッチングを行うとともに、半導体基板裏面に付着したＣｕをフッ酸等の薬液により洗浄する。この時、ベベル・裏面洗浄ユニット１１６へ搬送する前に第２アライナ兼膜厚測定ユニット１４２にて半導体基板の膜厚測定を実施してめっきにより形成されたＣｕ膜厚の値を得ておき、その結果により、べべ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。
【０１６５】
ベベル・裏面洗浄ユニット１１６で洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第３ロボット１３３で基板反転機１４３に搬送され、該基板反転機１４３にて反転され、被めっき面を下方に向けた後、第４ロボット１３４により配線部を安定化させるためにアニールユニット１１４へ投入される。アニール処理前及び／又は処理後、第２アライナ兼膜厚測定ユニット１４２に搬入し、半導体基板に形成された、銅膜の膜厚を計測する。この後、半導体基板は第４ロボット１３４により、第１ポリッシング装置１２１に搬入され、半導体基板のＣｕ層、シード層の研磨を行う。
【０１６６】
この際、砥粒等は所望のものが用いられるが、ディッシングを防ぎ、表面の平面度を出すために、固定砥粒を用いることもできる。第１ポリッシング終了後、半導体基板は第４ロボット１３４により第１洗浄ユニット１１５に搬送され、洗浄される。この洗浄は、半導体基板直径とほぼ同じ長さを有するロールを半導体基板の表面と裏面に配し、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。
【０１６７】
第１の洗浄終了後、半導体基板は第４ロボット１３４により第２ポリッシング装置１２２に搬入され、半導体基板上のバリア層が研磨される。この際、砥粒等は所望のものが用いられるが、ディッシングを防ぎ、表面の平面度を出すために、固定砥粒を用いることもできる。第２ポリッシング終了後、半導体基板は第４ロボット１３４により、再度第１洗浄ユニット１１５に搬送され、スクラブ洗浄される。洗浄終了後、半導体基板は第４ロボット１３４により第２基板反転機１４４に搬送され反転されて、被めっき面を上方に向けられ、更に第３ロボットにより基板仮置き台１４５に置かれる。
【０１６８】
半導体基板は、第２ロボット１３２により基板仮置き台１４５から蓋めっきユニット１１７に搬送され、Ｃｕの大気による酸化防止を目的にＣｕ面上にニッケル・ボロンめっきを行う。蓋めっきが施された半導体基板は、第２ロボット１３２により蓋めっきユニット１１７から第３膜厚測定ユニット１４６に搬入され、銅膜厚が測定される。その後、半導体基板は第１ロボット１３１により第２洗浄ユニット１１８に搬入され、純水又は脱イオン水により洗浄される。洗浄が終了した半導体基板はロードアンロード部１２０に載置されたカセット１２０ａ内に戻される。
【０１６９】
アライナ兼膜厚測定ユニット１４１及びアライナ兼膜厚測定ユニット１４２は、基板ノッチ部分の位置決め及び膜厚の測定を行う。このアライナ兼膜厚測定ユニット１４２の概略図を図２５、図２６に示す。このアライナ兼膜厚測定ユニット１４２における半導体基板の動きを示すフローチャートを図２７に示す。
【０１７０】
アライナ兼膜厚測定器１４２では、半導体基板Ｗを回転させながら、フォトマイクロセンサ１４２−１によりノッチＷａを検出し、任意の位置へノッチＷａの位置決めを行う。例えば、ノッチＷａ位置を検出することで膜厚計測ポイントの基準位置を定めて、処理前と処理後の計測ポイントがずれないようにしたり、めっき装置搬入時の、半導体基板の載置方向を揃えることができる。
【０１７１】
装置構成としては、回転可能真空チャック１４２−４、リフト１４２−２及びノッチ検出用のフォトマイクロセンサ１４２−１、膜厚計測用の渦電流センサ１４２−３等を具備する。第２ロボットハンド１３２のハンド１３２−１により半導体基板Ｗを搬入する。アライナ兼膜厚測定ユニット１４２はリフト１４２−２を上昇させその半導体基板をリフト１４２−２に移載する。第２ロボット１３２のハンド１３２−１を退避させ、リフトを下降させる。これにより半導体基板Ｗを真空チャック上１４２−４上に搭載する。
【０１７２】
その後、真空チャック１４２−４は、回転しながら、フォトマイクロセンサ１４２−１によりノッチＷａを検出し、その後の処理に応じた任意の位置へノッチＷａを位置決めする。また、必要に応じて渦電流センサ１４２−３で半導体基板Ｗの任意ポイントの膜厚を計測する。その後、めっき処理装置投入時に、めっきユニット１１３内での半導体基板ＷのノッチＷａ位置が定位置になる位置に位置決めする。その後、真空チャックをＯＦＦとし、リフト１４２−２を上昇させることにより半導体基板Ｗを移載させ、第３ロボット１３３のハンド１３３−１を挿入し、リフト１４２−２を下降させ、該半導体基板Ｗをハンド１３３−１に移載し、半導体基板Ｗを取り出す。
【０１７３】
なお、図２５、図２６において、１４２−６は真空ポンプであり、ロータリージョイント１４２−５を介して真空チャック１４２−４の吸着穴に接続されている。１４２−７は真空チャック１４２−４を回転するモータ、１４２−９は渦電流センサ１４２−３が取付けられたアーム１４２−８を回動させるモータ、１４２−１０はリフタ１４２−２を上下動させるアクチュエータである。また、１４２−１１は半導体基板Ｗの仮置台である。また、アライナ兼膜厚測定ユニット１４１の構成及び動作はアライナ兼膜厚測定ユニット１４２と同じなのでその説明は省略する。
【０１７４】
無電解Ｒｕめっき装置であるバリア層成膜ユニット１１１へ受け渡された半導体基板Ｗは、まず、触媒としてＰｄが付与される。Ｐｄは半導体基板Ｗに３０ｍｌ程度付与され、処理時間は約１分間程度である。半導体基板Ｗを水洗した後、活性化処理のため、半導体基板Ｗは塩酸で処理される。この際、塩酸は１００ｍｌ／L程度の濃度で、液量３０ｍｌ程度、処理時間約１分程度である。再度半導体基板Ｗを水洗した後、無電解Ｒｕめっきを行う。ルテニウムめっき液は、ＲｕＣｌ3・ｘＨ2Ｏが用いられる。基板面温度約８５℃で、約１０分程度処理される。その時の成膜レートは約２ｎｍ／分となる。こうして、バリア層が形成し、水洗、スピン乾燥工程を経て完了となる。上記の工程でＳｉＯ2上に約２０ｎｍのＲｕを無電解めっきで得られる。
【０１７５】
なお、バリア層１０５の形成は、無電解めっきのみではなく、ＣＶＤ、スパッタ又は電解めっきを用いても形成することができる。また、バリア層はＲｕに限らず、ＴｉＮ等の層間絶縁膜へのＣｕの拡散防止を達成できる材料であれば、いずれの材料を用いてもよい。
【０１７６】
シード層成膜ユニット１１２である無電解Ｃｕめっきは、上記無電解Ｒｕめっきユニットと同様の装置を用いることができる。図２８は無電解Ｃｕめっきユニットの構成例を示す図である。図示するように、無電解Ｃｕめっきユニットであるシード層成膜ユニット１１２は回転可能な基板保持手段１１２−１を具備し、該基板保持手段１１２−１の上面には半導体基板Ｗが被めっき面を上向きに、その外周部をめっき液保持部材１１２−２でシールされて保持されている。また、半導体基板Ｗに被めっき面に対向して無電解めっき液を供給するシャワーヘッド１１２−３が配置されている。また、洗浄液供給ノズル１１２−４、めっき液回収ノズル１１２−５が配置されている。また、１１２−６は回収容器、１１２−７は基板保持手段１１２−１を回転させるモータである。
【０１７７】
上記構成のシード層成膜ユニット１１２において、裏面ヒータ１１２−８によって半導体基板Ｗ自体を直接加熱し、例えば７０℃に維持する。シャワーヘッド１１２−３から例えば５０℃に加熱されためっき液を噴出して半導体基板Ｗの表面の略全体にめっき液を注ぐ。供給するめっき液の量は半導体基板Ｗの表面に１ｍｍ厚となる程度とする。そしてモータ１１２−７により半導体基板Ｗを瞬時回転させて被めっき面に均一な液濡れを行い、その後半導体基板Ｗを静止した状態で被めっき面にめっき膜を形成する。
【０１７８】
シード層の成膜処理が完了した後、めっき回収ノズル１１２−５の先端を半導体基板Ｗの表面周縁部のめっき液保持部材１１２−２内側近傍に下降し、めっき液を吸込む。この時半導体基板Ｗを例えば１００ｒｐｍ以下の回転速度で回転させれば、半導体基板Ｗ上面残った液を遠心力によりめっき液保持部材１１２−２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。
【０１７９】
そして基板保持手段１１２−１を下降して半導体基板Ｗをめっき液保持部材１１２−２から離し、半導体基板Ｗの回転を開始し、洗浄液供給ノズル１１２−４から洗浄液（超純水）を半導体基板Ｗの被めっき面に噴射して被めっき面を冷却すると同時に希釈化・洗浄することで無電解めっき反応を停止させる。次に、モータ１１２−７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を基板保持手段１１２−１から取出す。
【０１８０】
上記無電解めっき液としては、ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏに錯化剤としてＥＤＴＡ・４Ｎａ、還元剤としてＨＣＨＯを含み、ｐＨ調整用のアルカリとしてＮａＯＨをｐＨが１２．５になるように含み、さらにα，α’−ジピリジルを含んでいる。めっき温度は４０〜８０℃程度である。なお、シード層の形成は、無電解めっきのみではなく、ＣＶＤ、スパッタ又は電解めっきにより形成することも可能である。
【０１８１】
ベベル・裏面洗浄ユニット１１６は、エッジ（ベベル）Ｃｕエッチングと裏面洗浄が同時に行え、また基板表面の回路形成部の銅の自然酸化膜の成長を抑えることが可能である。図２９に、ベベル・裏面洗浄ユニット１１６の概略図を示す。図２９に示すように、有底円筒状の防水カバー２２０の内部に位置して基板Ｗをフェイスアップでその周縁部の円周方向に沿った複数箇所でスピンチャック２２１により水平に保持して高速回転させる基板保持部２２２と、この基板保持部２２２で保持された基板Ｗの表面側のほぼ中央部上方に位置してセンタノズル２２４が、周縁部の上方に位置してエッジノズル２２６がそれぞれ下向きで配置され、更に基板Ｗの裏面側のほぼ中央部の下方に位置してバックノズル２２８がそれぞれ上向きで配置されている。前記エッジノズル２２６は基板Ｗの直径方向及び高さ方向を移動自在に構成されている。
【０１８２】
このエッジノズル２２６の移動幅Ｌは、基板の外周端面から中心部方向に任意の位置決めが可能になっていて、基板ｗの大きさや使用目的等に合わせて、設定値の入力を行う。通常、２ｍｍから５ｍｍの範囲でエッジカット幅Ｃを設定し、裏面から表面への液の回り込み量が問題にならない回転数以上であれば、その設定されたカット幅Ｃ内の銅膜を除去することができる。
【０１８３】
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２２１を介して基板保持部２２２で水平に保持した状態で、半導体基板Ｗを基板保持部２２２と一体に水平回転させる。この状態で、センタノズル２２４から基板Ｗの表面側の中央部に酸溶液を供給する。この酸溶液としては非酸化性の酸であればよく、例えばフッ酸、塩酸、硫酸、クエン酸、蓚酸等を用いる。一方、エッジノズル２２６から基板Ｗの周縁部に酸化剤溶液を連続的または間欠的に供給する。この酸化剤溶液としては、オゾン水、過酸化水素水、硝酸水、次亜塩素酸ナトリウム水等のいずれかか、それらの組み合わせを用いる。
【０１８４】
これにより、半導体基板Ｗの周縁部Ｃの領域では上面及び端面に成膜された銅膜等は酸化剤溶液で急速に酸化され、同時にセンタノズル２２４から供給されて基板の表面全面に拡がる酸溶液によってエッチングされ溶解除去される。このように、基板周縁部で酸溶液と酸化剤溶液を混合させることで、予めそれらの混合水をノズルから供給するのに比べて急峻なエッチングプロフィールを得ることができる。このときそれらの濃度により銅のエッチングレートが決定される。また、基板の表面の回路形成部に銅の自然酸化膜が形成されていた場合、この自然酸化物は基板の回転に伴って基板の表面全面に亘って広がる酸溶液で直ちに除去されて成長することはない。なお、センタノズル２２４からの酸溶液の供給を停止した後、エッジノズル２２６からの酸化剤溶液の供給を停止することで、表面に露出しているシリコンを酸化して、銅の付着を抑制することができる。
【０１８５】
一方、バックノズル２２８から基板の裏面中央部に酸化剤溶液とシリコン酸化膜エッチング剤とを同時または交互に供給する。これにより半導体基板Ｗの裏面側に金属状で付着している銅等を基板のシリコンごと酸化剤溶液で酸化しシリコン酸化膜エッチング剤でエッチングして除去することができる。なおこの酸化剤溶液としては表面に供給する酸化剤溶液と同じものにする方が薬品の種類を少なくする上で好ましい。またシリコン酸化膜エッチング剤としては、フッ酸を用いることができ、基板の表面側の酸溶液もフッ酸を用いると薬品の種類を少なくすることができる。これにより、酸化剤供給を先に停止すれば疎水面が得られ、エッチング剤溶液を先に停止すれば飽水面（親水面）が得られて、その後のプロセスの要求に応じた裏面に調整することもできる。
【０１８６】
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表面に残留する金属イオンを除去した後、更に純水を供給して、純水置換を行ってエッチング液を除去し、その後、スピン乾燥を行う。このようにして半導体基板表面の周縁部のエッジカット幅Ｃ内の銅膜の除去と裏面の銅汚染除去を同時に行って、この処理を例えば８０秒以内に完了させることができる。なお、エッジのエッチングカット幅が任意（２ｍｍ〜５ｍｍ）に設定することが可能であるが、エッチングに要する時間はカット幅に依存しない。
【０１８７】
めっき後のＣＭＰ工程前に、アニール処理を行うことが、この後のＣＭＰ処理や配線の電気特性に対して良い効果を示す。アニール無しでＣＭＰ処理後に幅の広い配線（数μｍ単位）の表面を観察するとマイクロボイドのような欠陥が多数見られ、配線全体の電気抵抗を増加させたが、アニールを行うことでこの欠陥は減少し、電気抵抗の増加は改善された。アニール無しの場合に、細配線にはボイドが見られなかったことより、粒成長の度合いが関わっていることが考えられる。つまり、細い配線では粒成長が起こりにくいが、幅の広い配線では粒成長に伴い、アニール処理に伴うグレン成長の過程で、めっき膜中のＳＥＭでも見えないほどの超微細ポアが集結しつつ上へ移動することで配線上部にマイクロボイド様の凹みが生じたという推測ができる。アニールユニット１１４のアニール条件としては、ガスの雰囲気は水素を添加（２％以下）、温度は３００〜４００℃程度で１〜５分間で上記の効果が得られた。
【０１８８】
上記構成の半導体基板製造装置の特徴を列記すると下記のようになる。
各成膜ユニット内で、前処理・洗浄・乾燥までが行え、次の工程に汚染物質を持ち込まない。
【０１８９】
本装置に搭載している各ユニットでは、さまざまな薬液を使用している。また、同一ユニットであっても、プロセスの違いによって、異なる薬液が選択されることもある。異なった薬液が混合すると、薬液の処理効果が変化したり、化合物の結晶が析出して、処理中の基板に影響するばかりでなく、その後に入ってくる次半導体基板のプロセス処理に影響を及ぼすことも考えられる。また、搬送手段がロボットハンドであった場合においては、ハンドが汚染されるので、基板には搬送のたびに、さまざまな薬液が付着することになる。
【０１９０】
そのため、本装置においては、次のユニット、つまり、半導体基板製造装置の次工程に移る前に、ユニット内で、半導体基板に処理薬液を残さない処理を施してから搬出することで、薬液を別ユニットへ持ち込まないことを特徴としている。例えば、バリア層の成膜工程である無電解めっきユニットから、配線埋め込みのためのめっき工程を実施する電解めっきユニットへ基板を移す際は、無電解めっきユニット内で、洗浄処理、乾燥処理を経ることで、アルカリ性の無電解めっき液を酸性のめっき液を扱う電解めっきユニットへは持ち込まないようにしている。
【０１９１】
また、めっき工程からＣＭＰ工程へ移る際は、電解めっきユニット内で、ＣＭＰへ酸性のめっき液を持ち込まないようにめっきユニット内では、めっき処理のほか、洗浄処理、乾燥処理の実施を行っている。
【０１９２】
また、配線埋め込みのためのめっき工程を実施するめっき膜成膜ユニット１１３にあっては、界面活性材や、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、めっき膜成膜ユニット１１３内（単一のユニット内）で、電解めっき直前に前処理が行えるため、微細孔への液入れが改善される。また、めっき膜成膜ユニット１１３内（単一のユニット内）に洗浄機構やスピンドライ機構を有しているため、セル間移動のときの半導体基板Ｗを液きりあるいは乾燥といった所望の湿潤状態にできる。とくに、この洗浄機構とスピンドライ機構は、半導体基板の洗浄と乾燥のみならず、シール材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。
【０１９３】
フレキシブルなユニットの搭載、プロセスの構築が短期間で可能である。図３０、図３１、図３２は半導体基板製造装置の各搭載ユニットの相互に入れ替え自在にした構成例を示す図である。図３０（ａ）、（ｂ）は本半導体基板製造装置を構成する各ユニットを搭載する台板の平面図、同図（ｃ）は正面図、同図（ｄ）は（ｂ）のＡ−Ａ断正面図であり、図３１（ａ）は本半導体基板製造装置の各ユニット正面図、同図（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断正面図であり、図３２（ａ）は本半導体基板製造装置の各ユニットを台板に搭載した状態を示す正面図、同図（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断正面図である。
【０１９４】
図示するように、本半導体基板製造装置の各ユニット３０１を搭載する台板３００の上面には各ユニット３０１の間口寸法Ｄより狭い間隔で、２本のレール（例えば、ＳＵＳ材からなる）３０２、３０２が平行に台板３００に埋め込み配置（台板３００の上面とレール３０２、３０２の上面が略同一高さ）されており、その中間に１本のガイド棒（例えばナイロン樹脂材からなる）３０３が台板３００上面より突出して配置されている。また、各ユニット３０１の底は２重底のようになっていて、上底部３０５には４個のローラ３０４がねじ３０８で取付けられていると共に、下底部３０６にはガイド棒３０３に係合する溝３０７が設けられている。各ローラ３０４はねじ３０８でその高さが調整できるようになっている。
【０１９５】
ねじ３０８を調整し、各ローラ３０４の底部が下底部３０６から若干（例えば１ｍｍ程度）突出する状態に調整する。この状態でユニット３０１の下底部３０６の溝３０７にガイド棒３０３が係合するようにユニット３０１を挿入するとユニット３０１はガイド棒に案内されて所定の位置に収まる。この状態では図３２（ａ）に示すように下底部３０６と台板３００の上面の間にはローラ３０４の突出分に相当する間隙ｄがある。各ユニット３０１が所定の位置に収まった状態で各ねじ３０８を緩め、各ローラ３０４を引っ込めることにより、ユニット３０１の下底部３０６は台板３００上面に当接する（図示は省略）。この状態で図示しない固定ビスで、各ユニット３０１を台板３００に固定する。
【０１９６】
各ユニットは搬送ロボット１３１〜１３４（図２３参照）の方向におのおのの搬入、搬出口が向かうように搭載されている。その時のユニット３００の、ロボット面側の幅即ち、間口寸法Ｄは同一サイズとなっている。搭載時は、上記のように本装置の台板３００のユニット搭載面にレール３０２、３０２に沿って挿入することにより、容易に搭載することができる。また、搭載されたユニット３０１を装置本体から取り外す際は逆方向へ引くようにすれば良い。
【０１９７】
半導体製造の分野においては、技術の革新は日進月歩であるが、上記のように装置を構成する各ユニット３０１を容易に交換できる構造にすることによって、装置全体を入れ替えること無く、一部のユニット３０１を新たなユニットと容易に交換することで、装置全体の機能の更新が短期間、低コストで対応できる。また、このようなユニット３０１交換を前提に、制御系も容易に対応できるような設計になっている。本装置においては、搭載されたユニット３０１に対して、プロセス処理の実施／未実施（ユニットのスキップ機能）また半導体基板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できることが可能となる。特に、近年の多品種、少量生産に対応して小規模ラインを多種類もつことが重要となってきているため、必要なユニットを容易に自在に組合せることができる上記構造は特に有用である。
【０１９８】
図３３は、本発明に係る半導体基板製造装置の他の実施形態例の平面配置構成を示す図である。本半導体基板製造装置はディジタル情報家電機器に要求されるシステムＬＳＩの製造のように小規模で多品種、少量生産に適用できる半導体基板製造装置である。本半導体基板製造装置は、第１ロボット４０６及び第２ロボット４０７を囲むように、第１めっき膜成膜ユニット４０１、第２めっき膜成膜ユニット４０２、ベベル・裏面洗浄ユニット４０３、アニールユニット４０４、アライナ兼膜厚測定ユニット４０５、ロード／アンロード部４０８が配置された構成である。ロード／アンロード部４０８には２台のインデクサ４０９、４０９が配置され、夫々にカセット４１０が載置されている。なお、図３４において、４１１は薬液供給部、４１２は電装制御盤、４１３はタッチパネル、４１４は給気又は排気用のダクトである。
【０１９９】
上記インデクサ４０９は載置されたカセット４１０を上昇、下降させることができ、第１ロボット４０６が取出す基板に合わせて、高さ方向の位置決めを行う機構であり、第１ロボット４０６は同一の高さ位置にアクセスする。本半導体基板製造装置では、別装置でバリア層、シード層が形成された基板を第１ロボット４０６がインデクサ４０９上のカセット４１０から取り出し、アライナ兼膜厚測定ユニット４０５へ搬送する。該アライナ兼膜厚測定ユニット４０５でノッチのアライメント及び成膜前の膜厚測定を実施後、第２ロボット４０７が該アライナ兼膜厚測定ユニット４０５から基板を取り出し、第１めっき膜成膜ユニット４０１又は第２めっき膜成膜ユニット４０２へ搬送し、ここで銅めっきが施される。
【０２００】
銅めっきの完了した基板は、第２ロボット４０７がアライナ兼膜厚測定ユニット４０５へ搬送し、該アライナ兼膜厚測定ユニット４０５でめっき後の基板の膜厚測定を行う。第１ロボット４０６がアライナ兼膜厚測定ユニット４０５の基板を取り出し、ベベル・裏面洗浄ユニット４０３へ搬送し、該ベベル・裏面洗浄ユニット４０３で洗浄後、アニールユニット４０４へ搬送する。アニールユニット４０４で基板をアニールした後、インデクサ４０９上のカセット４１０に戻す。
【０２０１】
第１めっき膜成膜ユニット４０１と第２めっき膜成膜ユニット４０２を同じプロセスに設定し、複数の基板のめっき処理を並行して実施するようにしてもよい。また、第１めっき膜成膜ユニット４０１と第２めっき膜成膜ユニット４０２に異なったプロセスを使いわけて、あるプロセスの時は片方を休止しておいて、もう一方のみを使用してもよい。また、例えば、一方をシード層を補強するための補強シード層成膜ユニットにしてもよい。該補強シード層成膜ユニットは、例えばめっき成膜ユニット４０１、４０２と略同様な構造を有し、めっき液として通常は銅めっきに硫酸銅を用いるのに対して弱アルカリのピエリン酸銅の高分極液を、使用したものである。また、補強シード層成膜ユニットとして、半導体基板の被めっき面を下に向け、めっき槽に収容されためっき液に接触させてめっきを行う所謂フェースダウン型のめっきユニットを用いてもよい。また、アニールユニット４０４、ベベル・裏面洗浄ユニット４０３等の他のユニットを補強シード層成膜ユニット系の異なったプロセスを行うためのめっき膜成膜ユニットに変更することもできる。
【０２０２】
本基板製造装置において、第１めっき膜成膜ユニット４０１及び第２めっき膜成膜ユニット４０２の第２ロボット４０７に面している側４０１ａ、４０２ａの幅、即ち間口寸法Ｄは、アニールユニット４０４やベベル・裏面洗浄ユニット４０３、アライナ兼膜厚測定ユニット４０５、図２３の洗浄ユニット１１５、１１８、シード層成膜ユニット１１２、バリア層成膜ユニット１１１、蓋めっきユニット１１７、アライナ兼膜厚測定ユニット１４１、１４２、膜厚測定ユニット１４６、基板反転機１４３、１４４、仮置き台１４５等の間口寸法と同一サイズにしているため、新しいプロセスを導入する場合にも容易にこれらのユニットを他のユニットに交換することが可能なため、短時間かつ低コストで装置の更新が可能である。
【０２０３】
図３４は、本発明に係る半導体基板製造装置の他の実施形態例の平面配置構成を示す図である。本半導体基板製造装置が図３３に示す半導体基板製造装置と異なる点は、図３３のアニールユニット４０４が無いだけであり、他は図３３の半導体基板製造装置同一構成であるのでその説明は省略する。
【０２０４】
上記半導体基板製造装置のレイアウトを主にして複数の半導体基板製造装置を工場内に設置し、各々に搭載するユニットの構成を変化させることによって、異なる配線プロセスで用いることも可能である。一時的に多くの生産を要求される場合は、急遽同一のユニットで構成した半導体基板製造装置へ改造して、対応することも可能である。
【０２０５】
半導体基板製造装置を上記のように構成することにより、表面に回路が形成された半導体基板上に金属めっき膜の形成等の各種処理が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半導体基板を製造できる。
【０２０６】
また、アニールユニットを具備することにより、金属めっき膜の接着力が安定し研磨時に剥離するという心配がなくなり、且つ電気特性がよくなる。
【０２０７】
また、蓋めっきユニットを具備することにより、更にＣＭＰによって形成された配線部分上面に酸化や変質を防ぐための蓋めっきを施すことができ、配線部の酸化や変質を防止することができる。
【０２０８】
また、膜厚測定機及び検出センサのいずれか１つ又は両方を有する膜厚測定ユニットを具備することにより、膜厚及び膜の表面状態のいずれか一方又は両方を測定・検出し、所望のめっき膜厚を得るためのめっき時間、研磨時間やアニール時間を調整することができる。
【０２０９】
また、各ユニットの入れ替えが自在となるので、半導体基板製造装置全体の機能更新が短時間に低コストで実現できる。
【０２１０】
また、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ので、上記効果に加え、半導体基板を移動させることなく、めっき処理と洗浄処理を行なうことができ、次の工程に汚染物質を持ちこまない。
【図面の簡単な説明】
【０２１１】
【図１】図１（ａ）乃至（ｃ）は半導体基板上に回路配線を形成する説明図である。
【図２】本発明に係る半導体基板製造装置の平面構成例を示す図である。
【図３】本発明に係る半導体基板製造装置の研磨テーブル及びトップリング部分の概略構成例を示す図である。
【図４】本発明に係る半導体基板製造装置の洗浄機の概略構成例を示す図である。
【図５】本発明に係る半導体基板製造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６】本発明に係る半導体基板製造装置のロボットを示す図で、図６（ａ）は外観を示す図、図６（ｂ）、（ｃ）はロボットハンドの平面、断面を示す図である。
【図７】本発明に係る半導体基板製造装置のＣｕめっき膜成膜ユニットの平面構成を示す図である。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。
【図９】本発明に係る半導体基板製造装置のＣｕめっき膜成膜ユニットの基板保持部及びカソード部の断面構成を示す図である。
【図１０】本発明に係る半導体基板製造装置のＣｕめっき膜成膜ユニットの電極アーム部の断面構成を示す図である。
【図１１】本発明に係る半導体基板製造装置の電解めっき装置のアノード及びめっき液含浸部材部分の概略構成例を示す外観図である。
【図１２】本発明に係る半導体基板製造装置の電解めっき装置のアノード及びめっき液含浸部材部分の概略構成例を示す断面図である。
【図１３】本発明に係る半導体基板製造装置の電解めっき装置の半導体基板面上へのめっき液の流れを説明するための図である。
【図１４】本発明に係る半導体基板製造装置の電解めっき装置のアノード及びめっき液含浸部材部分の概略構成例を示す断面図である。
【図１５】本発明に係る半導体基板製造装置の電解めっき装置のアノード及びめっき液含浸部材部分の概略構成例を示す断面図である。
【図１６】本発明に係る半導体基板製造装置の電解めっき装置のアノード及びめっき液含浸部材部分の概略構成例を示す断面図である。
【図１７】本発明に係る半導体基板製造装置の電解めっき装置のアノード及びめっき液含浸部材部分の概略構成例を示す断面図である。
【図１８】本発明に係る半導体基板製造装置のめっき液含浸部材の外周部の概略構成例を示す断面図である。
【図１９】本発明に係る半導体基板製造装置の電解めっき装置のアノード及びめっき液含浸部材部分の概略構成例を示す断面図である。
【図２０】本発明に係る半導体基板製造装置の平面構成例を示す図である。
【図２１】本発明に係る半導体基板製造装置の平面構成例を示す図である。
【図２２】本発明に係る半導体基板製造装置の平面構成例を示す図である。
【図２３】本発明に係る半導体基板製造装置の平面構成例を示す図である。
【図２４】図２３に示す半導体基板製造装置内での各工程の流れを示す図である。
【図２５】本発明に係る半導体基板製造装置のアライナ兼膜厚測定ユニットの概略平面構成例を示す図である。
【図２６】本発明に係る半導体基板製造装置のアライナ兼膜厚測定ユニットの側面構成例を示す図である。
【図２７】図２５、図２６に示すアライナ兼膜厚測定ユニットにおける半導体基板の動きを示す図である。
【図２８】本発明に係る半導体基板製造装置のシード層成膜ユニットの構成例を示す図である。
【図２９】本発明に係る半導体基板製造装置のベベル・裏面洗浄ユニットの概略構成例を示す図である。
【図３０】本発明に係る半導体基板製造装置の各搭載ユニットを載置する台板構成例を示す図である。
【図３１】本発明に係る半導体基板製造装置の各搭載ユニットの概略正面構成例を示す図である。
【図３２】本発明に係る半導体基板製造装置の各搭載ユニットの搭載概略正面構成例を示す図である。
【図３３】本発明に係る半導体基板製造装置の平面構成例を示す図である。
【図３４】本発明に係る半導体基板製造装置の平面構成例を示す図である。
【図３５】半導体基板のベベルエッチング処理をせずにＣＭＰを行いベベル部にシード層やバリア層が残った状態を示す図である。
【符号の説明】
【０２１２】
１ ロードアンロード部
２ Ｃｕめっき膜成膜ユニット
２−１ 基板処理部
２−２ めっき液トレー
２−３ 回転軸
２−４ アーム
２−６ 電極アーム
２−７ プレコート・回収アーム
２−８ 固定ノズル
２−９ 基板保持部
２−１０ カソード
２−２０ アノード
２−２２ めっき液含浸材
２−２８ めっき液導入管
３ 第１ロボット
４ 第３洗浄機
５ 反転機
６ 反転機
７ 第２洗浄機
８ 第２ロボット
９ 第１洗浄機
１０ 第１ポリッシング装置
１１ 第２ポリッシング装置
１２ めっき前後膜厚測定機
１３ 乾燥状態膜厚測定機
１４ 窒素ガス供給源
１５ 純水供給源
１６ レギュレータ
１７ レギュレータ
１８ エアオペレータバルブ
１９ エアオペレータバルブ
２１ 基板載置台
２２ 基板載置台
２３ 第２ロボット
２４ 第３ロボット
２５ プッシャーインデクサー
２６ 膜厚測定機
２７ シード層成膜ユニット
２８ 調温流体配管
３２ 保持部材
３４ リップシール
３６ 接点
３８ アノード
３９ めっき液導通孔
４０ 多孔体
４１ めっき液導入管
４５ 管
４７ 管
５９ 電解液通路部
６０ シール部材
１１１ バリア層成膜ユニット
１１２ シード層成膜ユニット
１１３ めっき膜成膜ユニット
１１４ アニールユニット
１１５ 第１洗浄ユニット
１１６ ヘベル・裏面洗浄ユニット
１１７ 蓋めっきユニット
１１８ 第２洗浄ユニット
１２０ ロード／アンロード部
１２１ 第１ポリッシング装置
１２２ 第２ポリッシング装置
１３１ 第１ロボット
１３２ 第２ロボット
１３３ 第３ロボット
１３４ 第４ロボット
１４１ 第１アライナ兼膜厚測定ユニット
１４２ 第２アライナ兼膜厚測定ユニット
１４３ 第１基板反転機
１４４ 第２基板反転機
１４５ 基板仮置き台
１４６ 膜厚測定器
２２０ 防水カバー
２２１ スピンチャック
２２２ 基板保持部
２２４ センタノズル
２２６ エッジノズル
２２８ バックノズル
３００ 台板
３０１ ユニット
３０２ レール
３０３ ガイド棒
３０４ ローラ
３０５ 上底部
３０６ 下底部
３０７ 溝
４０１ 第１めっき膜成膜ユニット
４０２ 第２めっき膜成膜ユニット
４０３ ベベル・裏面洗浄ユニット
４０４ アニールユニット
４０５ アライナ兼膜厚測定ユニット
４０６ 第１ロボット
４０７ 第２ロボット
４０８ ロードアンロード
４０９ インデクサ
４１０ カセット
４１１ 薬液供給部
４１２ 電装制御盤
４１３ タッチパネル
４１４ 給気又は排気用
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に回路が形成された半導体基板を乾燥状態で搬出入する搬出入部と、搬入された半導体基板上に金属めっき膜を形成する金属めっき膜成膜ユニットと、めっき膜成膜後の半導体基板のベベルや裏面を洗浄するベベル・裏面洗浄ユニットと、前記半導体基板上に蓋めっき膜層を形成するための蓋めっきユニット、前記半導体基板の表面を洗浄する洗浄ユニットと、前記半導体基板にバリア層を形成するバリア層成膜ユニットと、
前記基板にシード層を形成するシード層成膜ユニットと、前記半導体基板の膜厚測定と該膜厚測定用のノッチアライメントを行うアライナ兼膜厚測定ユニットと、前記半導体基板をアニールするためのアニールユニットからなる各ユニットを選択的に搭載可能であって、前記半導体基板を前記ユニット間で搬送する搬送機構を具備する半導体基板製造装置において、
前記各ユニットの搭載部分にはガイドを有し、前記各ユニットは前記ガイドに沿って移動することにより、前記半導体製造装置へ搭載又は半導体製造装置から取り外し、他のユニットと交換することができるようになっており、半導体製造工程で必要なユニットを自在に組み合わせて半導体製造装置を構成し、また半導体製造装置内の異なる処理を行うユニットどうしの交換をできるようにしたことを特徴とする半導体基板製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体基板製造装置において、
前記各ユニットは、前記搬送機構に面する間口寸法が同一サイズに構成されていることを特徴とする半導体基板製造装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体基板製造装置において、
前記各ユニットの搭載部分にはレールを有し、前記各ユニットの下面にはローラを有し、前記ローラを前記レールに沿って移動させることにより前記各ユニットを搭載又は取り外すようにしたことを特徴とする半導体基板製造装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体基板製造装置において、
前記各ユニットは、その底部にローラとねじを有し、前記ねじを調整することにより前記ユニットを移動させるときだけ前記ローラを前記ユニットの底部から突出した状態とし、前記ユニットを固定する際は前記ローラを引っ込めることを特徴とする半導体基板製造装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体基板製造装置において、
制御手段を備え、該制御手段は、搭載された前記各ユニットに対して、プロセス処理の実施／未実施又は半導体基板の処理経路を自在に設定することができることを特徴とする半導体基板製造装置。
【請求項１】
表面に回路が形成された半導体基板を乾燥状態で搬出入する搬出入部と、搬入された半導体基板上に金属めっき膜を形成する金属めっき膜成膜ユニットと、めっき膜成膜後の半導体基板のベベルや裏面を洗浄するベベル・裏面洗浄ユニットと、前記半導体基板上に蓋めっき膜層を形成するための蓋めっきユニット、前記半導体基板の表面を洗浄する洗浄ユニットと、前記半導体基板にバリア層を形成するバリア層成膜ユニットと、
前記基板にシード層を形成するシード層成膜ユニットと、前記半導体基板の膜厚測定と該膜厚測定用のノッチアライメントを行うアライナ兼膜厚測定ユニットと、前記半導体基板をアニールするためのアニールユニットからなる各ユニットを選択的に搭載可能であって、前記半導体基板を前記ユニット間で搬送する搬送機構を具備する半導体基板製造装置において、
前記各ユニットの搭載部分にはガイドを有し、前記各ユニットは前記ガイドに沿って移動することにより、前記半導体製造装置へ搭載又は半導体製造装置から取り外し、他のユニットと交換することができるようになっており、半導体製造工程で必要なユニットを自在に組み合わせて半導体製造装置を構成し、また半導体製造装置内の異なる処理を行うユニットどうしの交換をできるようにしたことを特徴とする半導体基板製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体基板製造装置において、
前記各ユニットは、前記搬送機構に面する間口寸法が同一サイズに構成されていることを特徴とする半導体基板製造装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体基板製造装置において、
前記各ユニットの搭載部分にはレールを有し、前記各ユニットの下面にはローラを有し、前記ローラを前記レールに沿って移動させることにより前記各ユニットを搭載又は取り外すようにしたことを特徴とする半導体基板製造装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体基板製造装置において、
前記各ユニットは、その底部にローラとねじを有し、前記ねじを調整することにより前記ユニットを移動させるときだけ前記ローラを前記ユニットの底部から突出した状態とし、前記ユニットを固定する際は前記ローラを引っ込めることを特徴とする半導体基板製造装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体基板製造装置において、
制御手段を備え、該制御手段は、搭載された前記各ユニットに対して、プロセス処理の実施／未実施又は半導体基板の処理経路を自在に設定することができることを特徴とする半導体基板製造装置。
【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２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【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２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【公開番号】特開２００６−３３９６６５（Ｐ２００６−３３９６６５Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６９４３２（Ｐ２００６−１６９４３２）
【出願日】平成１８年６月１９日（２００６．６．１９）
【分割の表示】特願２００１−５０９１６（Ｐ２００１−５０９１６）の分割
【原出願日】平成１３年２月２６日（２００１．２．２６）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月１９日（２００６．６．１９）
【分割の表示】特願２００１−５０９１６（Ｐ２００１−５０９１６）の分割
【原出願日】平成１３年２月２６日（２００１．２．２６）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]