電解処理装置及び電解処理方法
【課題】たとえ高抵抗の多孔質体を使用することで、電解めっき等の電解処理に伴って、多孔質体が発熱して電解液が上昇したとしても、電解液の液温を所定の値に維持することで、基板面内に均一な電解処理方法を提供する。
【解決手段】アノード５８を内部に収容するとともに、下端開口部を多孔質体５０で閉塞したハウジング４８を有するアノードヘッド４６と、基板保持部３０で保持した基板の被処理面周縁部に接触して該周縁部をシールするシールリング３４及び該周縁部に接触して被処理面に通電するカソード接点３６を有するカソード部３２と、ハウジング４８内に温度が制御された電解液を該電解液が多孔質体５０と接触するように供給して循環させるアノード側液循環ライン７０と、多孔質体５０が基板Ｗと近接した電解処理位置にあるときに該多孔質体５０と基板Ｗとの間に温度が制御された電解液を供給して循環させる基板側液循環ライン７２を有する。
【解決手段】アノード５８を内部に収容するとともに、下端開口部を多孔質体５０で閉塞したハウジング４８を有するアノードヘッド４６と、基板保持部３０で保持した基板の被処理面周縁部に接触して該周縁部をシールするシールリング３４及び該周縁部に接触して被処理面に通電するカソード接点３６を有するカソード部３２と、ハウジング４８内に温度が制御された電解液を該電解液が多孔質体５０と接触するように供給して循環させるアノード側液循環ライン７０と、多孔質体５０が基板Ｗと近接した電解処理位置にあるときに該多孔質体５０と基板Ｗとの間に温度が制御された電解液を供給して循環させる基板側液循環ライン７２を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解液を使用して半導体ウェーハ等の基板の被処理面（表面）に電解処理を施す電解処理装置及び電解処理方法に関する。本発明の電解処理には、電解めっき処理、めっき前処理及び電解エッチング処置等が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化、高速化、及び低消費電力化の進行に伴い、半導体装置内の配線についても、パターンの微細化が進行しており、このパターンの微細化に伴って、配線に用いられる材料も従来のアルミニウム及びアルミニウム合金から銅及び銅合金へと移り変わってきている。銅の抵抗率は、１．６７μΩcmとアルミニウム（２．６５μΩcm）よりも約３７％低い。このため、銅配線はアルミニウム配線に比べ、配線による電力の消費を抑えると同時に、同等の配線抵抗でもその分の微細化が可能であり、更に配線の低抵抗化により信号遅延も抑えることができる。
【０００３】
銅原子は、シリコンや絶縁膜中を容易に移動し、半導体装置の特性を狂わせてしまう。このため、銅配線の周辺をバリアメタルと呼ばれる保護層で被覆する必要がある。また配線全体をバリアメタルで被覆した構造を実現するために、配線形状のトレンチ内に配線材料（銅）を埋込むダマシン法が広く用いられている。ダマシン法では、バリアメタルとして、ＰＶＤ、ＣＶＤまたはＡＬＤで成膜されたＴｉ、ＴｉＮ、ＴａまたはＴａＮが広く用いられており、銅の埋込みは、ＰＶＤやＣＶＤ等の比べて高速で成膜できる電解めっき法で行うのが一般的である。
【０００４】
電解めっき法で銅をトレンチ内に埋込む際には、抵抗の高いバリアメタルの表面に抵抗の低いシード層（給電層）を形成し、シード層表面から銅めっき膜を成長させることが広く行われている。シード層としては、ＰＶＤ法等によって形成された銅薄膜（銅シード層）を用いるのが一般的であるが、配線の微細化に伴い、膜厚のより薄いシード層が求められている。このため、一般に５０ｎｍ程度であったシード層の膜厚が、今後１０〜２０ｎｍ以下になることが予想される。
【０００５】
一方で、銅シード層を無くして、Ｒｕ（ルテニウム）からなるシード層の表面にダイレクトに銅めっきする試みも行われている。この理由の一つとして、銅材料の大気環境下での不安定を挙げることができる。即ち、銅は大気中で容易に酸化され。銅シード層の表面に数オングストロームから数十オングストロームの自然酸化膜（酸化銅）が形成されてしまう。酸化銅は電気を通さず、また酸性めっき液中に溶解しやすい。
【０００６】
出願人は、基板とアノードとの間にイオン交換樹脂または多孔性中性子を配置して、めっき液をアノード側と基板側に隔離するようにしためっき装置を提案している（特許文献１参照）。また、基板とアノードとの間に多孔質体を配置し、この多孔質体で上下に仕切られたアノード側領域と基板（カソード）側領域に異なる組成のめっき液（電解液）を導入するようにしたものを提案している（特許文献２，３参照）。更に、ルテニウム膜表面に形成された不働態層を電解処理により電気化学的に除去し、しかる後、ルテニウム膜表面に電解銅めっきによって銅をダイレクトに成膜するようにしたものを提案している（特許文献４参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−４９４９８号公報
【特許文献２】特開２００４−３５３０６１号公報
【特許文献３】特開２００５−１４６３９８号公報
【特許文献４】特開２００８−９８４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年の基板配線の微細化に伴って、銅やＲｕからなるシード層の膜厚が益々薄くなり、特にＲｕからなるシード層にあっては、銅シード層では１Ω／ｓｑ以下だったシート抵抗が１００Ω／ｓｑ以上となると考えられる。その結果、シード層の表面にめっき膜を成膜する際に、基板の周縁部では電解量が増えてめっき膜の膜厚が厚くなり、基板の中心部では電解量が減ってめっき膜の膜厚が薄くなる、ターミナルエフェクトの影響がより大きくなって、基板面内に均一なめっき処理を行うことが難しくなってきている。
【０００９】
このターミナルエフェクトの影響によるめっき膜厚の基板面内不均一を改善するために、アノードと基板（カソード）の間に抵抗体となる多孔質体を挟んでめっき等の処理を行うことが開発されており、めっき下地膜の電気抵抗の増大化に比例して、多孔質体に求められる抵抗値も大きくなってきている。大きな抵抗値を持つ多孔質体を使用して、例えばめっき処理を行うと、多孔質体が発熱し、この発熱に伴ってめっき液の液温が上昇する。例えば、下記のように、シート抵抗が１００Ω／ｓｑのＲｕからなるシード層をもつ３００ｍｍの基板の表面に、気孔率６％のアルミナ多孔質体を用いて膜厚２μｍのめっき膜を成膜すると、多孔質体から約１００ｋｃａｌの発熱があり、多孔質体を挟んでアノード側に位置するめっき液の液温はめっき処理中に約５０℃上昇する。
【００１０】
このように、めっき液の液温がめっき処理中に上昇すると、めっき膜の埋込み性能への影響やめっき液に一般に含まれる添加剤の分解の影響等が問題となる。
【００１１】
例えば、幅０．１μｍのトレンチが０．１μｍ間隔で形成されたφ３００ｍｍ基板の該トレンチ内に、電解めっきによって、銅めっき膜をボイド無く埋込むためには、液温を２０℃以下に保っためっき液を使用した電解めっきを行う必要がある。つまり、液温が２０℃以下のめっき液を使用して、トレンチ１００を有する基板Ｗの表面に銅めっき膜１０２を成膜して該銅めっき膜１０２をトレンチ１００内に埋込むと、図１（ａ）に示すように、トレンチ１００内に内部にボイドのない銅めっき膜１０２を埋込むことができる。しかし、液温が２５℃のめっき液を使用すると、図１（ｂ）に示すように、トレンチ１００内に埋込まれた銅めっき膜１０２の内部にボイド１０４が発生する。更に、液温が４５℃のめっき液を使用すると、図１（ｃ）に示すように、トレンチ１００の内部に銅めっき膜１０２が届かなくなる。これは、めっき液に含まれる添加剤が曇点を超えて白濁し、めっき液の再使用または連続使用できなくなり、同時に埋込み性能が悪化するためであると考えられる。
【００１２】
めっき初期における埋込み性能について、めっき液温度依存性をクーポン試験で評価した結果を図２に示す。ここで、めっき初期の埋込み性能を判断する目安として、ボイドの発生の他に、オーバープレート比（ＯＰ／ｔ）とボトムアップ性（ＢＵ）がある。オーバープレート比は、配線のないフィールド部に成膜されためっき膜の膜厚（ＯＰ）と配線部に成膜されためっき膜の膜厚（ｔ）の比（ＯＰ／ｔ）であり、ＣＭＰ後のディッシング量を減らすため、１に近いほど良い。ボトムアップ性は、トレンチ外と比較して、トレンチ内にどれだけ厚くめっき膜が成膜されたかを示す指標であり、その値が大きい程よい。
【００１３】
図２から、この試験に使用しためっき液は、液温が１５〜２５℃の範囲でオーバープレート特性がよく、液温が１５±２℃の領域でボトムアップ特性がよく、このことから、初期めっき液に使用するめっき液の液温を１５〜１７℃に保つことで特に埋込み性能が向上することが判る。埋込み特性が最適な液温はめっき液の成分によって変化し、実際の運用にあたっては、一般に１０〜２５℃が適当な液温となる。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みてなされもので、たとえ高抵抗（低気孔率）の多孔質体を使用することで、電解めっき等の電解処理に伴って、多孔質体が発熱したとしても、電解液の液温を所定の値に維持することで、基板面内に均一な電解処理を行うことができるようにした電解処理装置及び電解処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者は鋭意検討の結果、次のような知見を得た。すなわち、高い抵抗を持つ多孔質体を用いてめっき等の電解処理を行うことで、めっき下地膜の電気抵抗が高い基板に対しても基板全面に亘って均一な電解処理を行うことができるが、めっき処理を継続すると、多孔質体が発熱して多孔質体や液温が上昇してしまう。しかし、多孔質体を挟んでアノード側及び基板（カソード）側に位置する領域に、温度を管理した電解液を供給し循環させながら電解処理を行うことで、プロセス性能に影響を与えない範囲の液温の電解液で電解処理を行うことができる。
【００１６】
即ち、気孔率６％のアルミナ多孔質体を用い、該多孔質体を挟んだアノード側と基板（カソード）側に硫酸銅めっき液をそれぞれ循環させながら、１００Ω／ｓｑのシート抵抗を持つＲｕからなるシード層を有するφ３００ｍｍの基板に対して、膜厚２μｍのめっきを行い、その時のアノード側におけるめっき液の液温変化として多孔質体上面の温度測定を行った。アノード側の多孔質体から距離４ｍｍの位置に仕切りを配置し、循環するめっき液の液量を１５Ｌ／ｍｉｎとして、チラーユニットによってめっき液の温度管理を行ったところ、多孔質体からは略１００ｋｃａｌの発熱があった。
【００１７】
この時、図３に示すように、めっき液の循環を行わない場合、多孔質体を挟んでアノード側に位置するめっき液の液温は約５０℃上昇するが、流量５Ｌ／ｍｉｎでアノード側のめっき液を循環させると、アノード側のめっき液の液温は約１８℃上昇し、流量９Ｌ／ｍｉｍでアノード側のめっき液を循環させると、アノード側のめっき液の液温は約４℃上昇する。これらから気孔率６％の多孔質体を使用した場合は、流量約１０Ｌ／ｍｉｎでめっき液を循環させることで、めっき液の液温の上昇を２℃以下に抑えられることが判る。また、気孔率１０％の多孔質体を使用した場合、流量５Ｌ／ｍｉｎでめっき液を循環させることで、めっき液の液温の上昇を２℃以下に抑えることができる。上昇した多孔質体の温度は、めっき液を循環し続けることにより元の温度に戻るが、流量５Ｌ／ｍｉｎでめっき液を循環させた時、多孔質体が元の温度に戻るのに６５秒かかり、流量９Ｌ／ｍｉｎのときは２５秒かかることが確かめられている。
【００１８】
本発明は、以上のような知見に基づいてなされたもので、請求項１に記載の発明は、基板を水平に保持する基板保持部と、前記基板保持部の上方に上下動自在に配置され、電解液に浸漬させてアノードを内部に収容するとともに、下端開口部を多孔質体で閉塞したハウジングを有するアノードヘッドと、前記基板保持部で保持した基板の被処理面周縁部に接触して該周縁部をシールするシールリング及び該周縁部に接触して被処理面に通電するカソード接点を有するカソード部と、前記ハウジング内に温度が制御された電解液を該電解液が前記多孔質体と接触するように供給して循環させるアノード側液循環ラインと、前記多孔質体が前記基板と近接した電解処理位置にあるときに該多孔質体と基板との間に温度が制御された電解液を供給して循環させる基板側液循環ラインを有することを特徴とする電解処理装置である。
【００１９】
多孔質体を挟んでアノード側と基板（カソード）側に位置する領域に温度を管理した電解液を供給し循環させながら電解処理を行うことで、電解処理に伴って発熱した多孔質体を電解液で冷却しつつ、電解液の液温をプロセスに最適な温度に維持することができる。しかも、電解液を循環させることにより、電解処理中にアノードや基板（カソード）から発生する気体を除去することができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、前記アノード側液循環ライン及び前記基板側液循環ラインは、温度調節器を介して個別に温度を調節した電解液を個別に循環させるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の電解処理装置である。
【００２１】
このように、アノード側液循環ラインと基板側液循環ラインとを互いに独立させることで、アノード側液循環ラインと基板側液循環ラインに同じ温度の電解液を流して循環させることは勿論、必要に応じて、異なる温度の電解液を流して循環させることもできる。また、アノード側循環ラインに沿って流れる電解液と基板側循環ラインに沿って流れる電解液が互いに混じることがないため、例えばめっきを行う際は、めっきに影響のないアノード側循環ラインに沿って流れる電解液として、めっき液以外の任意の電解液、例えば硫酸を用いることができ、これによって、めっき液に含まれている添加剤がアノード上で消耗されることをなくして、電解液管理を容易となすとともに、コストダウンを図ることができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、前記アノード側液循環ライン及び前記基板側液循環ラインの前記多孔質体の下流側に位置する位置に、前記アノード側液循環ライン及び前記基板側液循環ラインに沿って流れる電解液の温度を検知する温度センサを設置したことを特徴とする請求項１または２記載の電解処理装置である。
【００２３】
液循環ラインに沿って流れる電解液は、発熱体である多孔質体の近傍を通過することで加熱されて温度が上昇する。このため、温度センサを多孔質体の下流側に配置することで、多孔質体で加熱された電解液の温度を効率よく測定し、この液温センサの測定値を基に温度調節器または流量をフィードバック制御して電解液の液温管理を行うことができる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、前記アノード側液循環ライン及び前記基板側液循環ラインに気液分離槽をそれぞれ設置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電解処理装置である。
これにより、アノード及び基板（カソード）から発生した気体を電解液中に溶解させて回収し、気液分離槽で分離して外部に排出することができる。
【００２５】
請求項５に記載の発明は、前記アノードは、不溶解アノードであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電解処理装置である。
アノードとして不溶解アノードを用いることで、ブラックフィルムの影響を排除し、しかも長期使用によるコストダウンを図ることができる。
【００２６】
請求項６に記載の発明は、前記ハウジングの内部には、該ハウジング内の空間を上下に仕切る整流板が配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電解処理装置である。
【００２７】
ハウジングの内部に、該ハウジング内の空間を上下に仕切る整流板を配置し、ハウジング内の流路を狭くすることで、ハウジング内に供給されて循環する電解液が発熱体である多孔質体のより近傍を流れるようにして、電解液の発熱体（多孔質体）に対する冷却効果を上昇させて、電解液の循環流量を少なく抑えることができる。また、例えばハウジングの高さをできるだけ低くしたり、ハウジングの電解液入口と電解液出口を互いに対向する位置に配置したりすることによっても、電解液が多孔質体近傍を流れるようにすることができる。
【００２８】
請求項７に記載の発明は、前記多孔質体が前記基板と近接した電解処理位置にあるときの該多孔質体と基板との間隔は、０．１〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電解処理装置である。
【００２９】
基板と多孔質体の間隔を変化させることで電解特性に影響を与えることができ、多孔質体と基板との間隔を０．１〜３０ｍｍとすることで、電解特性と基板側液循環ラインに沿って流れる電解液の温度調節を両立させることができる。多孔質体と基板との間隔が狭い程、基板側液循環ラインに沿って流れる電解液の多孔質体に対する冷却効果が高い。
【００３０】
請求項８に記載の発明は、前記基板の被処理面には白金属元素であるシード層が設けられており、前記多孔質体の気孔率は１９％以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電解処理装置である。
【００３１】
例えば、Ｒｕ（ルテニウム）等の白金属元素をシード層として使用すると、シード層のシート抵抗がかなり高くなるが、気孔率が１９％以下、好ましくは１０％以下の多孔質体を使用することで、内部に電解液を含有した時における多孔質体の電気抵抗をシード層のシート抵抗が無視できる程度に高めてターミナルエフェクトの影響を低減させることができる。
【００３２】
請求項９に記載の発明は、電解液に浸漬させてアノードを内部に収容し下端開口部を多孔質体で閉塞したハウジングを有するアノードヘッドを、前記多孔質体が基板に近接した電解処理位置に位置するように配置し、前記ハウジング内に温度が制御された電解液を該電解液が前記多孔質体に接触するように供給して循環させ、前記多孔質体と基板との間に温度が制御された電解液を供給して循環させながら、基板とアノードとの間に電圧を印加して基板の電解処理を行うことを特徴とする電解処理方法である。
【００３３】
請求項１０に記載の発明は、前記多孔質体と基板との間に供給して循環させる電解液としてめっき液を、前記ハウジング内に供給して循環させる電解液としてめっき液またはめっき液以外の電解液をそれぞれ使用してめっき処理を行うことを特徴とする請求項９記載の電解処理方法である。
【００３４】
ハウジング内に供給して循環させる電解液として、めっき液以外の電解液、例えば硫酸を使用してめっき処理を行うことで、めっき液に含まれている添加剤がアノード上で消耗されることをなくして、電解液管理を容易となすととも、コストダウンを図ることができる。
【００３５】
請求項１１に記載の発明は、前記多孔質体と基板との間に供給して循環させるめっき液の液温Ｔを、めっき初期に１０℃＜Ｔ≦２５℃に維持し、該めっき液の液温をめっき液に含まれる添加剤の曇点以下に保持しながらめっき処理を継続することを特徴とする請求項１０記載の電解処理方法である。
【００３６】
これにより、めっき初期における埋込み特性を向上させ、しかもめっき液に含まれる界面活性剤等の添加剤が曇点以下となることを防止しながら、めっき処理を継続することで、めっきの進行に伴って、埋込み特性が悪化することを防止することができる。めっき初期にめっき液の液温は、１３〜２０℃であることが好ましく、１５〜１７℃であることがより好ましい。めっき液に含まれる界面活性剤等の添加剤の曇点は、添加剤の種類によって異なり、３０℃の場合もあれば２５℃の場合もある。
【発明の効果】
【００３７】
この発明によれば、アノード側及び基板（カソード）側の電解液を電解処理中に循環させることにより、たとえ高抵抗の多孔質体を使用することで多孔質体が発熱しても、多孔質体を電解液で冷却しつつ、電解液の温度をプロセス性能に影響を与えることがない温度に管理することで、安定した電解処理を行うことができる。しかも、電解液を循環させることで、電解処理時にアノードもしくは基板（カソード）上に発生する気体を電解液で除去することができる。特に、めっき処理に使用し、めっき初期におけるめっき液の液温を、最も好ましくは１５〜１７℃に維持することで、埋込み特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、電解液としてめっき液を使用した電解めっき装置に適用した本発明の実施の形態の電解処理装置について説明する。この電解めっき装置（電解処理装置）は、例えば基板表面に形成されたＲｕ（ルテニウム）からなるシード層の表面に銅めっきを施して、銅からなる配線を形成するのに使用される。なお、本発明の電解処理装置は、使用する電解液を任意に選択することで、めっき前処理を行うめっき前処理装置や電解エッチングを行う電解エッチング装置等に適用することもできる。
【００３９】
図４を参照して、Ｒｕをシード層として、銅配線を形成するようにした例を説明する。先ず、図４（ａ）に示すように、半導体素子を形成した半導体基材１上の導電層１ａの上にＳｉＯ２やＬｏｗ−Ｋ材からなる絶縁膜（層間絶縁膜）２を堆積し、絶縁膜２の内部に、リソグラフィ・エッチング技術により、配線用凹部としてのビアホール３とトレンチ４を形成し、その上にＲｕからなるシード層５を形成した基板Ｗを用意する。
【００４０】
そして、図４（ｂ）に示すように、基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、ビアホール３及びトレンチ４内に銅を充填するとともに、絶縁膜２上に銅めっき膜６を堆積する。その後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜２上の銅めっき膜６及びシード層５を除去して、ビアホール３及びトレンチ４内に充填させた銅めっき膜６の表面と絶縁膜２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図４（ｃ）に示すように、絶縁膜２の内部に銅めっき膜６からなる配線を形成する。
【００４１】
図５は、本発明の実施の形態の電解めっき装置（電解処理装置）を備えた基板処理装置の平面配置図を示す。図５に示すように、この基板処理装置には、コントロールパネル１０を有する矩形状の装置フレーム１２が備えられている。装置フレーム１２の内部には、複数の基板を内部に収納した基板カセットを搬入する２つのロード・アンロード部１４、２つのベベルエッチング・裏面洗浄装置１６、基板ステーション１８、リンス・乾燥装置２０、１基のめっき前処理装置２２及び４基の電解めっき装置２４が配置されている。更に、ロード・アンロード部１４、ベベルエッチング・裏面洗浄装置１６、基板ステーション１８及びリンス・乾燥装置２０に挟まれた位置に第１搬送ロボット２６が、基板ステーション１８、リンス・乾燥装置２０、めっき前処理装置２２及び電解めっき装置２４に挟まれた位置に第２搬送ロボット２８がそれぞれ走行自在に配置されている。
【００４２】
めっき前処理装置２２は、電解めっき装置２４による電解銅めっきに先立って、電解銅めっき時にシード層の役割をするルテニウム膜表面の不動態膜（酸化ルテニウム）を電解処理により電気化学的に除去するためのものである。
【００４３】
図６及び図７は、電解めっき装置２４の概要を示す。図６及び図７に示すように、電解めっき装置２４は、表面（被処理面）を上向きにして基板Ｗを着脱自在に水平に保持する、上下動及び回転自在な基板保持部３０と、この基板保持部３０の上方に配置されたカソード部３２を有している。カソード部３２は、基板保持部３０で保持した基板Ｗを上昇させた時に、基板Ｗの周縁部上面に圧接して、ここをシールするリング状のシールリング３４と、シールリング３４の外方で基板Ｗの周縁部上面のシード層５（図４参照）と接触して該シード層５に通電するカソード接点３６とを有している。これにより、基板Ｗを保持した基板保持部３０を上昇させて基板Ｗの周縁部上面をシールリング３４でシールした時に、カソード接点３６がシールリング３４の外方に位置することで、カソード接点３６がめっき液に接触しないようになっている。このカソード接点３６は、めっき電源３８の陰極から延びる導線４０ａに接続される。
【００４４】
この例では、シールリング３４及びカソード接点３６は、基板保持部３０で保持した基板Ｗの周縁部上面に接触した状態で、基板保持部３０と一体に回転するように構成されている。カソード部３２のシールリング３６の上面には、下記のカソードヘッド４６の下降を機械的に規制するストッパ４２と、ストッパ４２の外方に位置してストッパ４２の上面に達しためっき液の流出を堰き止めるリング状の堰部材４４が取付けられている。
【００４５】
カソード部３２の上方に位置して、アノードヘッド４６が基板保持部３０の直上方の位置と側方の待避位置との間を移動自在でかつ上下動自在に配置されている。アノードヘッド４６は、下方に開口した有底円筒状のハウジング４８と、このハウジング４８の下端開口部内に嵌入させて該開口部を塞ぐように配置固定された多孔質体５０を有しており、ハウジング４８と多孔質体５０との間には、めっき液の漏れを防止する、例えばＯリングからなるシール部材５２が介装されている。このように、ハウジング４８の下端開口部を多孔質体５０で塞ぐことで、ハウジング４８の内部にアノード室５４が区画形成されている。
【００４６】
多孔質体５０の外周側面には、これを囲むようにバンド状のシールドリング５６が巻き付けられており、電流が多孔質体５０の外周側面から流れることを防いでいる。シールドリング５６の材質としては、例えばフッ素ゴムのような伸縮性材料が挙げられる。
【００４７】
アノードヘッド４６のアノード室５４の内部には、例えばチタン上に酸化イリジウムをコーティングした不溶解アノードからなるアノード５８が配置されている。アノード５８は、めっき電源３８の陽極から延びる導線４０ｂに接続される。このようにアノード５８として、不溶解アノードを使用することで、ブラックフィルムの影響を排除し、しかも長期使用によるコストダウンを図ることができる。
【００４８】
多孔質体５０は、例えばアルミナ、ＳｉＣ、ムライト、ジルコニア、チタニア、コージライト等の多孔質セラミックスまたはポリプロピレンやポリエチレンの焼結体等の硬質多孔質体、あるいはこれらの複合体で構成されている。多孔質体５０の気孔率は、一般的には３０％以下であるが、１９％以下であることが好ましく、１０％以下であることが更に好ましい。そして、多孔質体５０の内部にめっき液を含有させることで、つまり多孔質体５０自体は絶縁体であるが、この内部にめっき液を複雑に入り込ませ、厚さ方向にかなり長い経路を辿らせることで、めっき液の電気伝導率より小さい電気伝導率を有するように構成されている。
【００４９】
このように多孔質体５０をハウジング４８の開口部に配置し、この多孔質体５０によって大きな抵抗を発生させることで、シード層の表面に銅めっき膜を成膜する時、シード層のシート抵抗の影響を低減させ、シード層の表面の電気抵抗による電流密度の面内差を小さくして、面内均一性を向上させためっき膜を成膜することができる。
【００５０】
アノードヘッド４６のハウジング４８の下面には、アノードヘッド４６を所定の位置まで下降させ、ハウジング４８をストッパ４２に当接させてアノードヘッド４６を停止させた時、ハウジング４８とストッパ４２との間をシールする、例えばＯリングからなるシール部材６０が取付けられている。
【００５１】
このような内部にめっき液を含有させることで電気抵抗を高める目的に用いられる多孔質体５０の気孔率は、一般に３０％以下であるが、図４に示すように、Ｒｕ（ルテニウム）からなるシード層５の表面に銅めっき膜を成膜しようとすると、シード層５のシート抵抗が銅シード層の場合に比べかなり高くなる。このような場合、多孔質体５０として、気孔率が１９％以下のもの、好ましくは１０％以下のものを使用することで、内部にめっき液を含有した時における多孔質体５０の電気抵抗をシード層５のシート抵抗が無視できる程度に高めてターミナルエフェクトの影響を低減させることができる。
【００５２】
気孔率が１９％以下、好ましくは１０％以下の多孔質体５０を使用してめっき処理を行うと、めっき処理中に多孔質体５０が発熱し、この多孔質体５０の発熱に伴ってめっき液の液温が上昇する。そこで、この例では、多孔質体５０を挟んで上下に供給されるめっき液で多孔質体５０を冷却しつつ、めっき液の液温をプロセスに最適な温度に維持するようにしている。
【００５３】
即ち、この例では、アノード室５４の内部に該アノード室５４を上下に仕切る、例えば多孔質体からなる調整板６２が多孔質体５０とアノード５８との間に位置して配置されており、多孔質体５０と調整板６２との間にアノード側めっき液Ｑ１を供給し循環させるアノード側液循環ライン７０が備えられている。更に、カソードヘッド４６を下降させて多孔質体５０を該多孔質体５０が基板Ｗに近接するめっき位置に位置させた時に、基板Ｗと多孔質体５０との間に基板側めっき液Ｑ２を供給し循環させる基板（アノード）側液循環ライン７２が備えられている。
【００５４】
つまり、アノードヘッド４６のハウジング４８の一端部側には、ハウジング４８の上面に開口し鉤状に屈曲して多孔質体５０と調整板６２で挟まれた空間に繋がる入口側ポート４８ａが、他端部側には、ハウジング４８の上面に開口し鉤状に屈曲して多孔質体５０と調整板６２で挟まれた空間に繋がる出口側ポート４８ｂがそれぞれ設けられている。そして、めっき液タンク７４と入口側ポート４８ａは、途中に送液ポンプ７６を設置したアノード側液供給ライン７８で接続され、めっき液タンク７４と出口側ポート４８ｂは、内部に気液分離槽８０を設置したアノード側液戻りライン８２で接続されている。アノード側液戻りライン８２には、気液分離槽８０の上流側で、排気口４８ｃから延びてアノード室５４内の酸素を排気する酸素ガス排気管８４が接続されている。そして、めっき液タンク７４には、この内部のめっき液の液温を調整する温度調節器としてのチラーユニット８６が接続されている。
【００５５】
これによって、送液ポンプ７６の駆動に伴って、チラーユニット８６で温度を例えば一定に調節しためっき液タンク７４内のめっき液をアノード側めっき液Ｑ１として多孔質体５０と調整板６２で挟まれた領域に供給して循環させるアノード側液循環ライン７０が構成されている。
【００５６】
一方、アノードヘッド４６のハウジング４８の一端部側には、ハウジング４８の周壁を入口側ポート４８ｄが、他端部側には、ハウジング４８の周壁を上下に貫通して延びる出口側ポート４８ｄがそれぞれ設けられている。そして、めっき液タンク７４と入口側ポート４８ｃは、途中に第１送液ポンプ８８ａを設置した基板側液供給ライン９０で接続され、めっき液タンク７４と出口側ポート４８ｄは、内部に第２送液ポンプ８８ｂ及び気液分離槽９２を設置した基板側液戻りライン９４で接続されている。
【００５７】
これによって、第１送液ポンプ８８ａ、更には必要に応じて第２送液ポンプ８８ｂの駆動に伴って、チラーユニット８６で温度を例えば一定に調節しためっき液タンク７４内のめっき液を基板側めっき液Ｑ２として基板Ｗと多孔質体５０で挟まれた領域に供給して循環させる基板（カソード）側液循環ライン７２が構成されている。
【００５８】
このように、アノード側液循環ライン７０と基板側液循環ライン７２とを備え、多孔質体５０を挟んだアノード側と基板（カソード）側の各領域に温度を管理しためっき液を供給し循環させながらめっき処理を行うことで、めっき処理に伴って発熱した多孔質体５０をめっき液で冷却しつつ、めっき液の液温をプロセスに最適な温度に維持することができる。しかも、アノード側液循環ライン７０及び基板側液循環ライン７２に気液分離槽８０，９２をそれぞれ設けることで、めっき処理中にアノード５８や基板（カソード）Ｗから発生する気体をめっき液中に溶解させて回収し、気液分離槽８０，９２で分離して外部に排出することができる。
【００５９】
この時、アノード側液循環ライン７０と基板側液循環ライン７２の双方で循環させるめっき液の流量は、多孔質体５０として気孔率６％のアルミナ多孔質体を使用し、１００Ω／ｓｑのシート抵抗を持つＲｕシード層を有するφ３００ｍｍ基板に対してめっきを行う場合は、約１０Ｌ／ｍｉｎ以上、例えば１５Ｌ／ｍｉｎであり、多孔質体５０として気孔率１０％のアルミナ多孔質体を使用した場合は、約５Ｌ／ｍｉｎ以上である。
【００６０】
めっき液タンク７４には、この内部のめっき液の液温を検知する温度センサ９６ａを設置されている。更に、アノード側液循環ライン７０及び基板側液循環ライン７２には、多孔質体５０の下流側に位置して該アノード側液循環ライン７０及び基板側液循環ライン７２に沿って流れるめっき液の液温を検知する温度センサ９６ｂ、９６ｃがそれぞれ設置されている。これらの温度センサ９６ａ，９６ｂ，９６ｃは、例えば熱電対からなる。そして、この温度センサ９６ａ，９６ｂ，９６ｃの測定値を基に、チラーユニット（温度調節器）８６及び送液ポンプ７６，８８ａ，８８ｂをフィードバック制御して、めっき液の温度管理を行うようになっている。
【００６１】
アノード側液循環ライン７０及び基板側液循環ライン７２に沿って流れるめっき液は、発熱体である多孔質体５０の近傍を通過することで加熱されて温度が上昇する。このため、アノード側液循環ライン７０及び基板側液循環ライン７２の多孔質体５０の下流側に配置する位置に温度センサ９６ｂ，９６ｃを設置することで、多孔質体５０で加熱されためっき液の温度を効率よく測定することができる。
【００６２】
この例では、ハウジング４８の内部に、該ハウジング４８内の空間を上下に仕切る整流板６２を配置し、ハウジング４８の内部のアノード側液循環ライン７０を構成する流路を狭くするようにしている。これにより、ハウジング４８内に供給されて循環するめっき液が発熱体である多孔質体５０のより近傍を流れるようにして、めっき液の多孔質体（発熱体）５０に対する冷却効果を上昇させて、めっき液の循環流量を少なく抑えることができる。
【００６３】
この例において、アノード側液循環ライン７０のハウジング４８に設けられる入口ポート４８ａと出口ポート４８ｂは、ハウジング４８内に供給されためっき液が多孔質体５０の表面に沿って均一に流れて、多孔質体５０を効率よく冷却するようにするため、図８に示すように、多孔質体５０の中心を挟んで該多孔質体５０の周縁部に位置する位置に各２個備えられている。
【００６４】
なお、図９に示すように、多孔質体５０の中心を挟んで該多孔質体５０の周縁部に位置する位置に、１個の例えば円形の入口ポート４８ａと、多孔質体５０の周縁部に沿ってスリット状に延びる出口ポート４８ｂを設けるようにしてもよい。
【００６５】
次に、電解めっき装置２４の操作について説明する。
先ず、基板保持部３０が下降した位置にある時に、表面（被処理面）を上向きとして、基板保持部３０の上面に基板Ｗを水平に保持する。そして、基板保持部３０を上昇させ、基板Ｗの上面周縁部をシールリング３４に圧接させ、同時にカソード接点３６を基板Ｗの上面周縁部において、シード層５（図４参照）に接触させる。
【００６６】
一方、カソードヘッド４６側にあっては、アノード室５４内にめっき液（アノード側めっき液Ｑ１）を入れ、必要に応じて、アノード側液循環ライン７０を通して、めっき液（アノード側めっき液Ｑ１）を循環させておく。そして、待避位置にあったアノードヘッド４６を基板保持部３０の直上方位置に移動させる。この状態で、アノードヘッド４６を下降させ、ハウジング４８の下面に取付けたシール部材６０をストッパ４２の上面に圧接させてアノードヘッド４６を停止させる。この時の基板Ｗと多孔質体５０との間隔は、例えば０．１〜３ｍｍ、好ましくは０．５〜２ｍｍ程度である。
【００６７】
この状態で、チラーユニット８６で液温を例えば１５℃の一定に制御しためっき液（アノード側めっき液Ｑ１）を、アノード側液循環ライン７０を通して、多孔質体５０と調整板６２で挟まれた領域に供給して循環させ、チラーユニット８６で液温を例えば１５℃の一定に制御しためっき液（基板側めっき液Ｑ２）を、基板側液循環ライン７２を通して、基板Ｗと多孔質体５０で挟まれた領域に供給して循環させる。このようにして、温度を制御しためっき液を循環させながら、めっき電源３８の陰極をカソード接点３６に陽極をアノード５８にそれぞれ接続して、Ｒｕからなるシード層５をカソードとした初期めっきを行う。この初期めっきを行っている状態を図６に示す。
【００６８】
この初期めっき中にあっては、前述のように、めっき液の液温を１５〜１７℃に維持することが埋込み特性を向上させる上で最も好ましく、めっき液の液温を１５℃の一定に制御し、アノード側液循環ライン７０及び基板側循環ライン７２におけるめっき液の循環流量を共に５Ｌ／ｍｉｎ程度に設定して、めっき処理中におけるめっき液に液温の上昇を２℃以下に抑えることで、この要請に応えることができる。
【００６９】
つまり、基板Ｗと多孔質体５０との間隔を０．５ｍｍに設定し、気孔率６％の多孔質体を用いて、めっき液を循環させることなく、１００Ω／ｓｑのシート抵抗を持つＲｕからなるシード層を有するφ３００ｍｍの基板に８０ｎｍの膜厚の初期めっきを行うと、図１０に点Ａで示すように、めっき液の液温は約５．３℃上昇する。基板Ｗと多孔質体５０との間隔を０．５〜２ｍｍに設定し、気孔率７％の多孔質体を用いて、同様なめっきを行うと、図１０に曲線Ｂで示すように、めっき液の液温は約２．２〜４．５℃上昇する。
【００７０】
これに対して、基板Ｗと多孔質体５０との間隔を０．５ｍｍに設定し、気孔率６％の多孔質体を用いて、多孔質体を挟んでアノード及び基板（カソード）側のめっき液を５Ｌ／ｍｉｎの液量で循環させながら、１００Ω／ｓｑのシート抵抗を持つＲｕからなるシード層を有するφ３００ｍｍの基板に８０ｎｍの膜厚の初期めっきを行うと、図１０に点Ｃで示すように、めっき液の液温は約１．４℃上昇する。基板Ｗと多孔質体５０との間隔を０．５〜２ｍｍに設定し、気孔率７％の多孔質体を用いて、同様なめっきを行うと、図１０に曲線Ｄで示すように、めっき液の液温は約０．１〜１．０℃上昇する。これにより、めっき液の液温の上昇を２℃以下に抑えることができる。
【００７１】
なお、Ｒｕのような高抵抗基板上へめっきする際には、初期めっきの均一性を保つため、基板Ｗと多孔質体５０の距離は狭いほうが良い。また、実際のφ３００ｍｍ基板へめっきする際には、基板の表面温度を直接測定することはできないが、基板上を通過した直後のめっき液の温度をモニタすることで、間接的に基板の表面温度を測定することができる。
【００７２】
この初期めっきでＲｕからなるシード層５の表面に１００ｎｍ以内、例えば８０ｎｍの膜厚の初期めっき膜を成膜した後、基板Ｗと多孔質体５０との間隔が、例えば３〜３０ｍｍとなるように、カソードヘッド４６を上昇させる。そして、この状態で、前述の同様に、アノード側液循環ライン７０を通して、多孔質体５０と調整板６２で挟まれた領域に温度が制御されためっき液を供給して循環させ、基板側液循環ライン７２を通して、基板Ｗと多孔質体５０で挟まれた領域に温度が制御されためっき液を供給して循環させながら、めっき電源３８の陰極をカソード接点３６に陽極をアノード５８にそれぞれ接続して、初期めっき膜の表面に後期めっきを行う。この後期めっきを行っている状態を図７に示す。
【００７３】
このように、基板Ｗと多孔質体５０との間隔を、例えば３〜３０ｍｍに拡げて後期めっきを行うことで、基板Ｗの表面に成膜されるめっき膜の面内均一性を調整することができる。
【００７４】
この後期めっきを行う時には、めっき液に含まれる界面活性剤等の添加剤の曇点以下となるようにめっき液の液温を制御する。つまり、めっき液の液温がめっき液に含まれる界面活性剤等の添加剤の曇点を超えるとめっき液が白濁し、めっき液の再使用または連続使用できなくなり、同時に埋込み性能が特に悪化する。添加剤の曇天の温度はめっき液の種類によって異なる、例えば３０℃の場合もあれば２５℃の場合もある。このように、めっき液に含まれる界面活性剤等の添加剤の曇点以下となるようにめっき液の液温を制御することで、めっき液の劣化を防ぎめっき液の連続使用が可能となる。
【００７５】
そして、めっき膜の膜厚が所定の膜厚に達した時に、基板のシード層５とアノード５８との間のめっき電圧の印加を解いて、めっき処理を終了する。そして、アノードヘッド４６を上昇させ、基板Ｗの表面に残っためっき液を吸引等で除去した後、基板保持部３０を下降させ、めっき処理後の基板を次工程に搬送する。
【００７６】
次に、図５に示す基板処理装置の一連の処理について説明する。先ず、複数の基板を収納した基板カセットを装置フレーム１２内のロード・アンロード部１４に搬入する。第１搬送ロボット２６は、ロード・アンロード部１４内に搬入した基板カセットから、１枚の基板を取出し、基板ステーション１８に搬送する。第２搬送ロボット２８は、基板ステーション１８から基板を受取り、めっき前処理２２に基板を受渡す。
【００７７】
基板を受取っためっき前処理装置２２は、基板に対する電解処理を行って、Ｒｕからなるシード層の表面の不動態膜（酸化ルテニウム）を電解処理により電気化学的に除去する。そして、このめっき前処理装置２２にめっき前処理後の基板の表面に純水を供給して基板をリンスし、高速回転させて乾燥させる機能を有する場合には、めっき前処理装置２２で基板に対するリンス及び乾燥処理を施し、その他の場合には、めっき前処理後の基板を第２搬送ロボット２８でリンス・乾燥装置２０に搬送し、ここで、基板に対するリンス及び乾燥処理を施す。なお、場合によっては、乾燥処理を省略したり、リンス及び乾燥処理の双方を省略したりしても良い。
【００７８】
第２搬送ロボット２８は、めっき前処理装置２２またはリンス・乾燥装置２０から基板を受取り、電解めっき装置２４の基板保持部３０に搬送する。基板保持部３０で基板を受取った電解めっき銅装置２４は、Ｒｕからなるシード層表面に電解銅めっきを行って、シード層表面に銅めっき膜を成膜する。そして、めっき後の基板を第２搬送ロボット２８でリンス・乾燥装置２０に搬送し、ここで、基板に対するリンス及び乾燥処理を施す。なお、電解めっき装置２４にめっき後の基板の表面に純水を供給して基板をリンスし、高速回転させて乾燥させる機能を有する場合には、電解めっき装置２４で基板に対するリンス及び乾燥処理を施してもよい。
【００７９】
第１搬送ロボット２６は、リンス・乾燥装置２０から乾燥後の基板を受取り、ベベルエッチング・裏面洗浄装置１６に受渡す。ベベルエッチング・裏面洗浄装置１６は、基板のベベル部に付着した銅めっき膜等をエッチング除去するベベルエッチング及び基板の裏面を洗浄する裏面洗浄を行う。第１搬送ロボット２６は、ベベルエッチング・裏面洗浄装置１６から基板を受取り、ロード・アンロード部１４の基板カセットに戻す。
これにより、一連のめっき処理を終了する。
【００８０】
図１１は、電解めっき装置に適用した本発明の他の実施の形態の電解処理装置の概要を示す。この図１１に示す電解めっき装置（電解処理装置）の図６乃至図８に示す電解めっき装置（電解処理装置）と異なる点は、アノード側液循環ライン７０と基板（カソード）側液循環ライン７２をそれぞれ独立させた点にある。つまり、アノード側循環ライン７０には、めっき液タンク７４ａと該タンク７４ａ内のめっき液の温度を調節する温度調節器としてのチラーユニット８６ａが、基板側循環ライン７２には、めっき液タンク７４ｂと該タンク７４ｂ内のめっき液の温度を調節する温度調節器としてのチラーユニット８６ｂがそれぞれ設けられ、これによって、アノード側循環ライン７０に沿って流れるめっき液と基板側液循環ラインに沿って流れるめっき液が互いに混じらないようになっている。そして、各めっき液タンク７４ａ，７４ｂには、温度センサ９６ｄ，９６ｅが個別に設けられて、この例では、ストッパ４２が省略されている。その他の構成は、図６乃至図８に示す電解めっき装置と同様である。
【００８１】
このように、アノード側液循環ライン７０と基板側液循環ライン７２とを互いに独立させることで、アノード側液循環ライン７０と基板側液循環ライン７２に同じ温度のめっき液を流して循環させることは勿論、必要に応じて、異なる温度のめっき液を流して循環させることもできる。また、アノード側循環ライン７０に沿って流れるめっき液はめっきに影響が無く、このため、任意の電解液、例えば硫酸をアノード側循環ライン７０に沿って流するようにしてもよく、これによって、めっき液に含まれている添加剤がアノード上で消耗されることをなくして、めっき液管理を容易となすととも、コストダウンを図ることができる。
【００８２】
図１２は、電解めっき装置に適用した本発明の更に他の実施の形態の電解処理装置の概要を示す。この図１２に示す電解めっき装置（電解処理装置）の図１１に示す電解めっき装置（電解処理装置）と異なる点は、整流板６２を省略するとともに、アノード室５４の高さを可能な限り低してアノード室５４を狭くし、更に酸素ガス排気管８４も省略した点にある。その他の構成は、図１１に示す電解めっき装置と同様である。
【００８３】
この例によれば、整流板６２を省略することで構造の簡素化を図り、しかもアノード室５４の高さを低くし、ハウジング４８の内部のアノード側液循環ライン７０を構成する流路を狭くすることで、めっき液の多孔質体（発熱体）５０に対する冷却効果を上昇させることができる。
【００８４】
図１３は、電解めっき装置に適用した本発明の他の実施の形態の電解処理装置の概要を示す。この図１３に示す電解めっき装置（電解処理装置）の図１２に示す電解めっき装置（電解処理装置）と異なる点は、アノード室５４を構成するハウジング４８の天井壁下面を一部に頂部を有するように傾斜させ、この頂部に排気口４８ｃを設け、この排気口４８ｃに、酸素ガス排気管８４の一端を接続し、酸素ガス排気管８４の他端をアノード側液循環ライン７０のアノード側液戻りライン７８に接続した点にある。その他の構成は、図１２に示す例と同様である。このような構成により、アノード５８の表面で発生する酸素の排気を促進させることができる。
【００８５】
なお、上記の例では、本発明の電解処理装置を電解めっき装置に適用した例を示しているが、例えば図６乃至図８に示す電解めっき装置において、めっき液の代わりに硫酸等の電解液を使用し、アノード側液循環ライン７０及び基板側液循環ライン７２に沿って電解液を供給し循環させるようにすることで、図５に示すめっき前処理装置２２に適用することができる。このことは、図１１乃至図１３に示す各電解めっき装置においても同様である。
【００８６】
つまり、図５に示すめっき前処理装置は、基板に硫酸等の電解液を接触させた状態で、基板がカソードになるように電流を流すことによって、Ｒｕからなるシード層の表面の不動態膜（酸化ルテニウム）を電解処理により電気化学的に除去する装置であり、めっき前処理に行う時、めっき処理を行う時と同様にターミナルエフェクト効果が問題になる。そして、このターミナルエフェクト効果を低減させて、基板面内で均一な処理を行うために、気孔率の低い多孔質体を使用すると、電解めっき装置の場合と同様に、多孔質体からの発熱が問題となる。
【００８７】
例えば、図６乃至図８に示す電解めっき装置において、めっき液の代わりに硫酸等の電解液を使用してめっき前処理装置を構成し、多孔質体５０として気孔率６％のアルミナ多孔質体を使用し、アノード側液循環ライン７０及び基板（カソード）側液循環ライン７２にそれぞれ電解液として８０ｇ／Ｌの硫酸を１０Ｌ／ｍｉｎの流量で供給し循環させながら、４０ｍＡ／ｃｍ２で６０秒の電解処理を行うと、多孔質体５０から約４０ｋｃａｌの発熱がある。
【００８８】
このため、図６乃至図８に示す電解めっき装置において、めっき液の代わりに硫酸等の電解液を使用してめっき前処理装置を構成することで、温度管理された硫酸を循環させて多孔質体５０を冷却することができる。また、基板（カソード）からは約２００ｍＬの水素が発生し、電解液（硫酸）の循環を行わないと基板と多孔質体の間に水素が溜まって電解処理に影響を及ぼしてしまうが、電解液（硫酸）を循環させることで、基板から発生する水素を常に外部に押し流すことができる。
【００８９】
これまで本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。例えば、配線材料として銅を使用しているが、銅の代わりに銅合金を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】（ａ）は液温が２０℃のめっき液を使用して埋込みめっきを行った時のトレンチとめっき膜との概要を示す図で、（ｂ）は液温が２５℃のめっき液を使用して埋込みめっきを行った時のトレンチとめっき膜との概要を示す図で、（ｃ）は液温が４５℃のめっき液を使用して埋込みめっきを行った時のトレンチとめっき膜との概要を示す図である。
【図２】めっき初期における埋込み性能についてのめっき液温度依存性をクーポン試験で評価した結果を示すグラフである。
【図３】アノード側液循環流量とアノード側めっき液液温の上昇温度との関係を示すグラフである。
【図４】Ｒｕをシード層として銅配線を形成するようにした銅配線形成例を工程順に示す図である。
【図５】本発明の実施の形態の電解めっき装置に適用した電解処理装置を備えた基板処理装置の平面配置図である。
【図６】本発明の実施の形態の電解めっき装置（電解処理装置）の初期めっき時における概要図である。
【図７】本発明の実施の形態の電解めっき装置の後期めっき時における概要図である。
【図８】本発明の実施の形態の電解めっき装置のアノード側液循環ラインのハウジングに設けられる入口ポート及び出口ポートと多孔質体との関係を示す図である。
【図９】アノード側液循環ラインのハウジングに設けられる入口ポート及び出口ポートと多孔質体との他の関係を示す図である。
【図１０】多孔質体を挟んでアノード及び基板側にめっき液を循環させることなくめっきを行った場合（点Ａ及び曲線Ｂ）、及び多孔質体を挟んでアノード及び基板側にめっき液を循環させながらめっきを行った場合（点Ｃ及び曲線Ｄ）における、基板と多孔質体との間隔とめっき液液温の温度変化との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の他の実施の形態の電解めっき装置に適用した電解処理装置を示す概要図である。
【図１２】本発明の更に他の実施の形態の電解めっき装置に適用した電解処理装置を示す概要図である。
【図１３】本発明の更に他の実施の形態の電解めっき装置に適用した電解処理装置を示す概要図である。
【符号の説明】
【００９１】
１２ 装置フレーム
１４ ロード・アンロード部
１６ ベベルエッチング・裏面洗浄装置
２０ リンス・乾燥装置
２２ めっき前処理装置
２４ 電解めっき装置
３０ 基板保持部
３２ カソード部
３４ シールリング
３６ カソード接点
３８ めっき電源
４６ アノードヘッド
４８ ハウジング
５０ 多孔質体
５４ アノード室
５８ アノード
６２ 調整板
７０ アノード側液循環ライン
７２ 基板（カソード）側液循環ライン
７４，７４ａ，７４ｂ めっき液タンク
７６，８８ａ，８８ｂ 送液ポンプ
７８ アノード側液供給ライン
８０，９２ 気液分離槽
８２ アノード側液戻りライン
８４ 酸素ガス排気管
８６，８６ａ，８６ｂ チラーユニット（温度調節器）
９０ 基板側液供給ライン
９４ 基板側液戻りライン
９６ａ，９６ｂ，９６ｃ，９６ｄ，９６ｅ 温度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解液を使用して半導体ウェーハ等の基板の被処理面（表面）に電解処理を施す電解処理装置及び電解処理方法に関する。本発明の電解処理には、電解めっき処理、めっき前処理及び電解エッチング処置等が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化、高速化、及び低消費電力化の進行に伴い、半導体装置内の配線についても、パターンの微細化が進行しており、このパターンの微細化に伴って、配線に用いられる材料も従来のアルミニウム及びアルミニウム合金から銅及び銅合金へと移り変わってきている。銅の抵抗率は、１．６７μΩcmとアルミニウム（２．６５μΩcm）よりも約３７％低い。このため、銅配線はアルミニウム配線に比べ、配線による電力の消費を抑えると同時に、同等の配線抵抗でもその分の微細化が可能であり、更に配線の低抵抗化により信号遅延も抑えることができる。
【０００３】
銅原子は、シリコンや絶縁膜中を容易に移動し、半導体装置の特性を狂わせてしまう。このため、銅配線の周辺をバリアメタルと呼ばれる保護層で被覆する必要がある。また配線全体をバリアメタルで被覆した構造を実現するために、配線形状のトレンチ内に配線材料（銅）を埋込むダマシン法が広く用いられている。ダマシン法では、バリアメタルとして、ＰＶＤ、ＣＶＤまたはＡＬＤで成膜されたＴｉ、ＴｉＮ、ＴａまたはＴａＮが広く用いられており、銅の埋込みは、ＰＶＤやＣＶＤ等の比べて高速で成膜できる電解めっき法で行うのが一般的である。
【０００４】
電解めっき法で銅をトレンチ内に埋込む際には、抵抗の高いバリアメタルの表面に抵抗の低いシード層（給電層）を形成し、シード層表面から銅めっき膜を成長させることが広く行われている。シード層としては、ＰＶＤ法等によって形成された銅薄膜（銅シード層）を用いるのが一般的であるが、配線の微細化に伴い、膜厚のより薄いシード層が求められている。このため、一般に５０ｎｍ程度であったシード層の膜厚が、今後１０〜２０ｎｍ以下になることが予想される。
【０００５】
一方で、銅シード層を無くして、Ｒｕ（ルテニウム）からなるシード層の表面にダイレクトに銅めっきする試みも行われている。この理由の一つとして、銅材料の大気環境下での不安定を挙げることができる。即ち、銅は大気中で容易に酸化され。銅シード層の表面に数オングストロームから数十オングストロームの自然酸化膜（酸化銅）が形成されてしまう。酸化銅は電気を通さず、また酸性めっき液中に溶解しやすい。
【０００６】
出願人は、基板とアノードとの間にイオン交換樹脂または多孔性中性子を配置して、めっき液をアノード側と基板側に隔離するようにしためっき装置を提案している（特許文献１参照）。また、基板とアノードとの間に多孔質体を配置し、この多孔質体で上下に仕切られたアノード側領域と基板（カソード）側領域に異なる組成のめっき液（電解液）を導入するようにしたものを提案している（特許文献２，３参照）。更に、ルテニウム膜表面に形成された不働態層を電解処理により電気化学的に除去し、しかる後、ルテニウム膜表面に電解銅めっきによって銅をダイレクトに成膜するようにしたものを提案している（特許文献４参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−４９４９８号公報
【特許文献２】特開２００４−３５３０６１号公報
【特許文献３】特開２００５−１４６３９８号公報
【特許文献４】特開２００８−９８４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年の基板配線の微細化に伴って、銅やＲｕからなるシード層の膜厚が益々薄くなり、特にＲｕからなるシード層にあっては、銅シード層では１Ω／ｓｑ以下だったシート抵抗が１００Ω／ｓｑ以上となると考えられる。その結果、シード層の表面にめっき膜を成膜する際に、基板の周縁部では電解量が増えてめっき膜の膜厚が厚くなり、基板の中心部では電解量が減ってめっき膜の膜厚が薄くなる、ターミナルエフェクトの影響がより大きくなって、基板面内に均一なめっき処理を行うことが難しくなってきている。
【０００９】
このターミナルエフェクトの影響によるめっき膜厚の基板面内不均一を改善するために、アノードと基板（カソード）の間に抵抗体となる多孔質体を挟んでめっき等の処理を行うことが開発されており、めっき下地膜の電気抵抗の増大化に比例して、多孔質体に求められる抵抗値も大きくなってきている。大きな抵抗値を持つ多孔質体を使用して、例えばめっき処理を行うと、多孔質体が発熱し、この発熱に伴ってめっき液の液温が上昇する。例えば、下記のように、シート抵抗が１００Ω／ｓｑのＲｕからなるシード層をもつ３００ｍｍの基板の表面に、気孔率６％のアルミナ多孔質体を用いて膜厚２μｍのめっき膜を成膜すると、多孔質体から約１００ｋｃａｌの発熱があり、多孔質体を挟んでアノード側に位置するめっき液の液温はめっき処理中に約５０℃上昇する。
【００１０】
このように、めっき液の液温がめっき処理中に上昇すると、めっき膜の埋込み性能への影響やめっき液に一般に含まれる添加剤の分解の影響等が問題となる。
【００１１】
例えば、幅０．１μｍのトレンチが０．１μｍ間隔で形成されたφ３００ｍｍ基板の該トレンチ内に、電解めっきによって、銅めっき膜をボイド無く埋込むためには、液温を２０℃以下に保っためっき液を使用した電解めっきを行う必要がある。つまり、液温が２０℃以下のめっき液を使用して、トレンチ１００を有する基板Ｗの表面に銅めっき膜１０２を成膜して該銅めっき膜１０２をトレンチ１００内に埋込むと、図１（ａ）に示すように、トレンチ１００内に内部にボイドのない銅めっき膜１０２を埋込むことができる。しかし、液温が２５℃のめっき液を使用すると、図１（ｂ）に示すように、トレンチ１００内に埋込まれた銅めっき膜１０２の内部にボイド１０４が発生する。更に、液温が４５℃のめっき液を使用すると、図１（ｃ）に示すように、トレンチ１００の内部に銅めっき膜１０２が届かなくなる。これは、めっき液に含まれる添加剤が曇点を超えて白濁し、めっき液の再使用または連続使用できなくなり、同時に埋込み性能が悪化するためであると考えられる。
【００１２】
めっき初期における埋込み性能について、めっき液温度依存性をクーポン試験で評価した結果を図２に示す。ここで、めっき初期の埋込み性能を判断する目安として、ボイドの発生の他に、オーバープレート比（ＯＰ／ｔ）とボトムアップ性（ＢＵ）がある。オーバープレート比は、配線のないフィールド部に成膜されためっき膜の膜厚（ＯＰ）と配線部に成膜されためっき膜の膜厚（ｔ）の比（ＯＰ／ｔ）であり、ＣＭＰ後のディッシング量を減らすため、１に近いほど良い。ボトムアップ性は、トレンチ外と比較して、トレンチ内にどれだけ厚くめっき膜が成膜されたかを示す指標であり、その値が大きい程よい。
【００１３】
図２から、この試験に使用しためっき液は、液温が１５〜２５℃の範囲でオーバープレート特性がよく、液温が１５±２℃の領域でボトムアップ特性がよく、このことから、初期めっき液に使用するめっき液の液温を１５〜１７℃に保つことで特に埋込み性能が向上することが判る。埋込み特性が最適な液温はめっき液の成分によって変化し、実際の運用にあたっては、一般に１０〜２５℃が適当な液温となる。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みてなされもので、たとえ高抵抗（低気孔率）の多孔質体を使用することで、電解めっき等の電解処理に伴って、多孔質体が発熱したとしても、電解液の液温を所定の値に維持することで、基板面内に均一な電解処理を行うことができるようにした電解処理装置及び電解処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者は鋭意検討の結果、次のような知見を得た。すなわち、高い抵抗を持つ多孔質体を用いてめっき等の電解処理を行うことで、めっき下地膜の電気抵抗が高い基板に対しても基板全面に亘って均一な電解処理を行うことができるが、めっき処理を継続すると、多孔質体が発熱して多孔質体や液温が上昇してしまう。しかし、多孔質体を挟んでアノード側及び基板（カソード）側に位置する領域に、温度を管理した電解液を供給し循環させながら電解処理を行うことで、プロセス性能に影響を与えない範囲の液温の電解液で電解処理を行うことができる。
【００１６】
即ち、気孔率６％のアルミナ多孔質体を用い、該多孔質体を挟んだアノード側と基板（カソード）側に硫酸銅めっき液をそれぞれ循環させながら、１００Ω／ｓｑのシート抵抗を持つＲｕからなるシード層を有するφ３００ｍｍの基板に対して、膜厚２μｍのめっきを行い、その時のアノード側におけるめっき液の液温変化として多孔質体上面の温度測定を行った。アノード側の多孔質体から距離４ｍｍの位置に仕切りを配置し、循環するめっき液の液量を１５Ｌ／ｍｉｎとして、チラーユニットによってめっき液の温度管理を行ったところ、多孔質体からは略１００ｋｃａｌの発熱があった。
【００１７】
この時、図３に示すように、めっき液の循環を行わない場合、多孔質体を挟んでアノード側に位置するめっき液の液温は約５０℃上昇するが、流量５Ｌ／ｍｉｎでアノード側のめっき液を循環させると、アノード側のめっき液の液温は約１８℃上昇し、流量９Ｌ／ｍｉｍでアノード側のめっき液を循環させると、アノード側のめっき液の液温は約４℃上昇する。これらから気孔率６％の多孔質体を使用した場合は、流量約１０Ｌ／ｍｉｎでめっき液を循環させることで、めっき液の液温の上昇を２℃以下に抑えられることが判る。また、気孔率１０％の多孔質体を使用した場合、流量５Ｌ／ｍｉｎでめっき液を循環させることで、めっき液の液温の上昇を２℃以下に抑えることができる。上昇した多孔質体の温度は、めっき液を循環し続けることにより元の温度に戻るが、流量５Ｌ／ｍｉｎでめっき液を循環させた時、多孔質体が元の温度に戻るのに６５秒かかり、流量９Ｌ／ｍｉｎのときは２５秒かかることが確かめられている。
【００１８】
本発明は、以上のような知見に基づいてなされたもので、請求項１に記載の発明は、基板を水平に保持する基板保持部と、前記基板保持部の上方に上下動自在に配置され、電解液に浸漬させてアノードを内部に収容するとともに、下端開口部を多孔質体で閉塞したハウジングを有するアノードヘッドと、前記基板保持部で保持した基板の被処理面周縁部に接触して該周縁部をシールするシールリング及び該周縁部に接触して被処理面に通電するカソード接点を有するカソード部と、前記ハウジング内に温度が制御された電解液を該電解液が前記多孔質体と接触するように供給して循環させるアノード側液循環ラインと、前記多孔質体が前記基板と近接した電解処理位置にあるときに該多孔質体と基板との間に温度が制御された電解液を供給して循環させる基板側液循環ラインを有することを特徴とする電解処理装置である。
【００１９】
多孔質体を挟んでアノード側と基板（カソード）側に位置する領域に温度を管理した電解液を供給し循環させながら電解処理を行うことで、電解処理に伴って発熱した多孔質体を電解液で冷却しつつ、電解液の液温をプロセスに最適な温度に維持することができる。しかも、電解液を循環させることにより、電解処理中にアノードや基板（カソード）から発生する気体を除去することができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、前記アノード側液循環ライン及び前記基板側液循環ラインは、温度調節器を介して個別に温度を調節した電解液を個別に循環させるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の電解処理装置である。
【００２１】
このように、アノード側液循環ラインと基板側液循環ラインとを互いに独立させることで、アノード側液循環ラインと基板側液循環ラインに同じ温度の電解液を流して循環させることは勿論、必要に応じて、異なる温度の電解液を流して循環させることもできる。また、アノード側循環ラインに沿って流れる電解液と基板側循環ラインに沿って流れる電解液が互いに混じることがないため、例えばめっきを行う際は、めっきに影響のないアノード側循環ラインに沿って流れる電解液として、めっき液以外の任意の電解液、例えば硫酸を用いることができ、これによって、めっき液に含まれている添加剤がアノード上で消耗されることをなくして、電解液管理を容易となすとともに、コストダウンを図ることができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、前記アノード側液循環ライン及び前記基板側液循環ラインの前記多孔質体の下流側に位置する位置に、前記アノード側液循環ライン及び前記基板側液循環ラインに沿って流れる電解液の温度を検知する温度センサを設置したことを特徴とする請求項１または２記載の電解処理装置である。
【００２３】
液循環ラインに沿って流れる電解液は、発熱体である多孔質体の近傍を通過することで加熱されて温度が上昇する。このため、温度センサを多孔質体の下流側に配置することで、多孔質体で加熱された電解液の温度を効率よく測定し、この液温センサの測定値を基に温度調節器または流量をフィードバック制御して電解液の液温管理を行うことができる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、前記アノード側液循環ライン及び前記基板側液循環ラインに気液分離槽をそれぞれ設置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電解処理装置である。
これにより、アノード及び基板（カソード）から発生した気体を電解液中に溶解させて回収し、気液分離槽で分離して外部に排出することができる。
【００２５】
請求項５に記載の発明は、前記アノードは、不溶解アノードであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電解処理装置である。
アノードとして不溶解アノードを用いることで、ブラックフィルムの影響を排除し、しかも長期使用によるコストダウンを図ることができる。
【００２６】
請求項６に記載の発明は、前記ハウジングの内部には、該ハウジング内の空間を上下に仕切る整流板が配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電解処理装置である。
【００２７】
ハウジングの内部に、該ハウジング内の空間を上下に仕切る整流板を配置し、ハウジング内の流路を狭くすることで、ハウジング内に供給されて循環する電解液が発熱体である多孔質体のより近傍を流れるようにして、電解液の発熱体（多孔質体）に対する冷却効果を上昇させて、電解液の循環流量を少なく抑えることができる。また、例えばハウジングの高さをできるだけ低くしたり、ハウジングの電解液入口と電解液出口を互いに対向する位置に配置したりすることによっても、電解液が多孔質体近傍を流れるようにすることができる。
【００２８】
請求項７に記載の発明は、前記多孔質体が前記基板と近接した電解処理位置にあるときの該多孔質体と基板との間隔は、０．１〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電解処理装置である。
【００２９】
基板と多孔質体の間隔を変化させることで電解特性に影響を与えることができ、多孔質体と基板との間隔を０．１〜３０ｍｍとすることで、電解特性と基板側液循環ラインに沿って流れる電解液の温度調節を両立させることができる。多孔質体と基板との間隔が狭い程、基板側液循環ラインに沿って流れる電解液の多孔質体に対する冷却効果が高い。
【００３０】
請求項８に記載の発明は、前記基板の被処理面には白金属元素であるシード層が設けられており、前記多孔質体の気孔率は１９％以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電解処理装置である。
【００３１】
例えば、Ｒｕ（ルテニウム）等の白金属元素をシード層として使用すると、シード層のシート抵抗がかなり高くなるが、気孔率が１９％以下、好ましくは１０％以下の多孔質体を使用することで、内部に電解液を含有した時における多孔質体の電気抵抗をシード層のシート抵抗が無視できる程度に高めてターミナルエフェクトの影響を低減させることができる。
【００３２】
請求項９に記載の発明は、電解液に浸漬させてアノードを内部に収容し下端開口部を多孔質体で閉塞したハウジングを有するアノードヘッドを、前記多孔質体が基板に近接した電解処理位置に位置するように配置し、前記ハウジング内に温度が制御された電解液を該電解液が前記多孔質体に接触するように供給して循環させ、前記多孔質体と基板との間に温度が制御された電解液を供給して循環させながら、基板とアノードとの間に電圧を印加して基板の電解処理を行うことを特徴とする電解処理方法である。
【００３３】
請求項１０に記載の発明は、前記多孔質体と基板との間に供給して循環させる電解液としてめっき液を、前記ハウジング内に供給して循環させる電解液としてめっき液またはめっき液以外の電解液をそれぞれ使用してめっき処理を行うことを特徴とする請求項９記載の電解処理方法である。
【００３４】
ハウジング内に供給して循環させる電解液として、めっき液以外の電解液、例えば硫酸を使用してめっき処理を行うことで、めっき液に含まれている添加剤がアノード上で消耗されることをなくして、電解液管理を容易となすととも、コストダウンを図ることができる。
【００３５】
請求項１１に記載の発明は、前記多孔質体と基板との間に供給して循環させるめっき液の液温Ｔを、めっき初期に１０℃＜Ｔ≦２５℃に維持し、該めっき液の液温をめっき液に含まれる添加剤の曇点以下に保持しながらめっき処理を継続することを特徴とする請求項１０記載の電解処理方法である。
【００３６】
これにより、めっき初期における埋込み特性を向上させ、しかもめっき液に含まれる界面活性剤等の添加剤が曇点以下となることを防止しながら、めっき処理を継続することで、めっきの進行に伴って、埋込み特性が悪化することを防止することができる。めっき初期にめっき液の液温は、１３〜２０℃であることが好ましく、１５〜１７℃であることがより好ましい。めっき液に含まれる界面活性剤等の添加剤の曇点は、添加剤の種類によって異なり、３０℃の場合もあれば２５℃の場合もある。
【発明の効果】
【００３７】
この発明によれば、アノード側及び基板（カソード）側の電解液を電解処理中に循環させることにより、たとえ高抵抗の多孔質体を使用することで多孔質体が発熱しても、多孔質体を電解液で冷却しつつ、電解液の温度をプロセス性能に影響を与えることがない温度に管理することで、安定した電解処理を行うことができる。しかも、電解液を循環させることで、電解処理時にアノードもしくは基板（カソード）上に発生する気体を電解液で除去することができる。特に、めっき処理に使用し、めっき初期におけるめっき液の液温を、最も好ましくは１５〜１７℃に維持することで、埋込み特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、電解液としてめっき液を使用した電解めっき装置に適用した本発明の実施の形態の電解処理装置について説明する。この電解めっき装置（電解処理装置）は、例えば基板表面に形成されたＲｕ（ルテニウム）からなるシード層の表面に銅めっきを施して、銅からなる配線を形成するのに使用される。なお、本発明の電解処理装置は、使用する電解液を任意に選択することで、めっき前処理を行うめっき前処理装置や電解エッチングを行う電解エッチング装置等に適用することもできる。
【００３９】
図４を参照して、Ｒｕをシード層として、銅配線を形成するようにした例を説明する。先ず、図４（ａ）に示すように、半導体素子を形成した半導体基材１上の導電層１ａの上にＳｉＯ２やＬｏｗ−Ｋ材からなる絶縁膜（層間絶縁膜）２を堆積し、絶縁膜２の内部に、リソグラフィ・エッチング技術により、配線用凹部としてのビアホール３とトレンチ４を形成し、その上にＲｕからなるシード層５を形成した基板Ｗを用意する。
【００４０】
そして、図４（ｂ）に示すように、基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、ビアホール３及びトレンチ４内に銅を充填するとともに、絶縁膜２上に銅めっき膜６を堆積する。その後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜２上の銅めっき膜６及びシード層５を除去して、ビアホール３及びトレンチ４内に充填させた銅めっき膜６の表面と絶縁膜２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図４（ｃ）に示すように、絶縁膜２の内部に銅めっき膜６からなる配線を形成する。
【００４１】
図５は、本発明の実施の形態の電解めっき装置（電解処理装置）を備えた基板処理装置の平面配置図を示す。図５に示すように、この基板処理装置には、コントロールパネル１０を有する矩形状の装置フレーム１２が備えられている。装置フレーム１２の内部には、複数の基板を内部に収納した基板カセットを搬入する２つのロード・アンロード部１４、２つのベベルエッチング・裏面洗浄装置１６、基板ステーション１８、リンス・乾燥装置２０、１基のめっき前処理装置２２及び４基の電解めっき装置２４が配置されている。更に、ロード・アンロード部１４、ベベルエッチング・裏面洗浄装置１６、基板ステーション１８及びリンス・乾燥装置２０に挟まれた位置に第１搬送ロボット２６が、基板ステーション１８、リンス・乾燥装置２０、めっき前処理装置２２及び電解めっき装置２４に挟まれた位置に第２搬送ロボット２８がそれぞれ走行自在に配置されている。
【００４２】
めっき前処理装置２２は、電解めっき装置２４による電解銅めっきに先立って、電解銅めっき時にシード層の役割をするルテニウム膜表面の不動態膜（酸化ルテニウム）を電解処理により電気化学的に除去するためのものである。
【００４３】
図６及び図７は、電解めっき装置２４の概要を示す。図６及び図７に示すように、電解めっき装置２４は、表面（被処理面）を上向きにして基板Ｗを着脱自在に水平に保持する、上下動及び回転自在な基板保持部３０と、この基板保持部３０の上方に配置されたカソード部３２を有している。カソード部３２は、基板保持部３０で保持した基板Ｗを上昇させた時に、基板Ｗの周縁部上面に圧接して、ここをシールするリング状のシールリング３４と、シールリング３４の外方で基板Ｗの周縁部上面のシード層５（図４参照）と接触して該シード層５に通電するカソード接点３６とを有している。これにより、基板Ｗを保持した基板保持部３０を上昇させて基板Ｗの周縁部上面をシールリング３４でシールした時に、カソード接点３６がシールリング３４の外方に位置することで、カソード接点３６がめっき液に接触しないようになっている。このカソード接点３６は、めっき電源３８の陰極から延びる導線４０ａに接続される。
【００４４】
この例では、シールリング３４及びカソード接点３６は、基板保持部３０で保持した基板Ｗの周縁部上面に接触した状態で、基板保持部３０と一体に回転するように構成されている。カソード部３２のシールリング３６の上面には、下記のカソードヘッド４６の下降を機械的に規制するストッパ４２と、ストッパ４２の外方に位置してストッパ４２の上面に達しためっき液の流出を堰き止めるリング状の堰部材４４が取付けられている。
【００４５】
カソード部３２の上方に位置して、アノードヘッド４６が基板保持部３０の直上方の位置と側方の待避位置との間を移動自在でかつ上下動自在に配置されている。アノードヘッド４６は、下方に開口した有底円筒状のハウジング４８と、このハウジング４８の下端開口部内に嵌入させて該開口部を塞ぐように配置固定された多孔質体５０を有しており、ハウジング４８と多孔質体５０との間には、めっき液の漏れを防止する、例えばＯリングからなるシール部材５２が介装されている。このように、ハウジング４８の下端開口部を多孔質体５０で塞ぐことで、ハウジング４８の内部にアノード室５４が区画形成されている。
【００４６】
多孔質体５０の外周側面には、これを囲むようにバンド状のシールドリング５６が巻き付けられており、電流が多孔質体５０の外周側面から流れることを防いでいる。シールドリング５６の材質としては、例えばフッ素ゴムのような伸縮性材料が挙げられる。
【００４７】
アノードヘッド４６のアノード室５４の内部には、例えばチタン上に酸化イリジウムをコーティングした不溶解アノードからなるアノード５８が配置されている。アノード５８は、めっき電源３８の陽極から延びる導線４０ｂに接続される。このようにアノード５８として、不溶解アノードを使用することで、ブラックフィルムの影響を排除し、しかも長期使用によるコストダウンを図ることができる。
【００４８】
多孔質体５０は、例えばアルミナ、ＳｉＣ、ムライト、ジルコニア、チタニア、コージライト等の多孔質セラミックスまたはポリプロピレンやポリエチレンの焼結体等の硬質多孔質体、あるいはこれらの複合体で構成されている。多孔質体５０の気孔率は、一般的には３０％以下であるが、１９％以下であることが好ましく、１０％以下であることが更に好ましい。そして、多孔質体５０の内部にめっき液を含有させることで、つまり多孔質体５０自体は絶縁体であるが、この内部にめっき液を複雑に入り込ませ、厚さ方向にかなり長い経路を辿らせることで、めっき液の電気伝導率より小さい電気伝導率を有するように構成されている。
【００４９】
このように多孔質体５０をハウジング４８の開口部に配置し、この多孔質体５０によって大きな抵抗を発生させることで、シード層の表面に銅めっき膜を成膜する時、シード層のシート抵抗の影響を低減させ、シード層の表面の電気抵抗による電流密度の面内差を小さくして、面内均一性を向上させためっき膜を成膜することができる。
【００５０】
アノードヘッド４６のハウジング４８の下面には、アノードヘッド４６を所定の位置まで下降させ、ハウジング４８をストッパ４２に当接させてアノードヘッド４６を停止させた時、ハウジング４８とストッパ４２との間をシールする、例えばＯリングからなるシール部材６０が取付けられている。
【００５１】
このような内部にめっき液を含有させることで電気抵抗を高める目的に用いられる多孔質体５０の気孔率は、一般に３０％以下であるが、図４に示すように、Ｒｕ（ルテニウム）からなるシード層５の表面に銅めっき膜を成膜しようとすると、シード層５のシート抵抗が銅シード層の場合に比べかなり高くなる。このような場合、多孔質体５０として、気孔率が１９％以下のもの、好ましくは１０％以下のものを使用することで、内部にめっき液を含有した時における多孔質体５０の電気抵抗をシード層５のシート抵抗が無視できる程度に高めてターミナルエフェクトの影響を低減させることができる。
【００５２】
気孔率が１９％以下、好ましくは１０％以下の多孔質体５０を使用してめっき処理を行うと、めっき処理中に多孔質体５０が発熱し、この多孔質体５０の発熱に伴ってめっき液の液温が上昇する。そこで、この例では、多孔質体５０を挟んで上下に供給されるめっき液で多孔質体５０を冷却しつつ、めっき液の液温をプロセスに最適な温度に維持するようにしている。
【００５３】
即ち、この例では、アノード室５４の内部に該アノード室５４を上下に仕切る、例えば多孔質体からなる調整板６２が多孔質体５０とアノード５８との間に位置して配置されており、多孔質体５０と調整板６２との間にアノード側めっき液Ｑ１を供給し循環させるアノード側液循環ライン７０が備えられている。更に、カソードヘッド４６を下降させて多孔質体５０を該多孔質体５０が基板Ｗに近接するめっき位置に位置させた時に、基板Ｗと多孔質体５０との間に基板側めっき液Ｑ２を供給し循環させる基板（アノード）側液循環ライン７２が備えられている。
【００５４】
つまり、アノードヘッド４６のハウジング４８の一端部側には、ハウジング４８の上面に開口し鉤状に屈曲して多孔質体５０と調整板６２で挟まれた空間に繋がる入口側ポート４８ａが、他端部側には、ハウジング４８の上面に開口し鉤状に屈曲して多孔質体５０と調整板６２で挟まれた空間に繋がる出口側ポート４８ｂがそれぞれ設けられている。そして、めっき液タンク７４と入口側ポート４８ａは、途中に送液ポンプ７６を設置したアノード側液供給ライン７８で接続され、めっき液タンク７４と出口側ポート４８ｂは、内部に気液分離槽８０を設置したアノード側液戻りライン８２で接続されている。アノード側液戻りライン８２には、気液分離槽８０の上流側で、排気口４８ｃから延びてアノード室５４内の酸素を排気する酸素ガス排気管８４が接続されている。そして、めっき液タンク７４には、この内部のめっき液の液温を調整する温度調節器としてのチラーユニット８６が接続されている。
【００５５】
これによって、送液ポンプ７６の駆動に伴って、チラーユニット８６で温度を例えば一定に調節しためっき液タンク７４内のめっき液をアノード側めっき液Ｑ１として多孔質体５０と調整板６２で挟まれた領域に供給して循環させるアノード側液循環ライン７０が構成されている。
【００５６】
一方、アノードヘッド４６のハウジング４８の一端部側には、ハウジング４８の周壁を入口側ポート４８ｄが、他端部側には、ハウジング４８の周壁を上下に貫通して延びる出口側ポート４８ｄがそれぞれ設けられている。そして、めっき液タンク７４と入口側ポート４８ｃは、途中に第１送液ポンプ８８ａを設置した基板側液供給ライン９０で接続され、めっき液タンク７４と出口側ポート４８ｄは、内部に第２送液ポンプ８８ｂ及び気液分離槽９２を設置した基板側液戻りライン９４で接続されている。
【００５７】
これによって、第１送液ポンプ８８ａ、更には必要に応じて第２送液ポンプ８８ｂの駆動に伴って、チラーユニット８６で温度を例えば一定に調節しためっき液タンク７４内のめっき液を基板側めっき液Ｑ２として基板Ｗと多孔質体５０で挟まれた領域に供給して循環させる基板（カソード）側液循環ライン７２が構成されている。
【００５８】
このように、アノード側液循環ライン７０と基板側液循環ライン７２とを備え、多孔質体５０を挟んだアノード側と基板（カソード）側の各領域に温度を管理しためっき液を供給し循環させながらめっき処理を行うことで、めっき処理に伴って発熱した多孔質体５０をめっき液で冷却しつつ、めっき液の液温をプロセスに最適な温度に維持することができる。しかも、アノード側液循環ライン７０及び基板側液循環ライン７２に気液分離槽８０，９２をそれぞれ設けることで、めっき処理中にアノード５８や基板（カソード）Ｗから発生する気体をめっき液中に溶解させて回収し、気液分離槽８０，９２で分離して外部に排出することができる。
【００５９】
この時、アノード側液循環ライン７０と基板側液循環ライン７２の双方で循環させるめっき液の流量は、多孔質体５０として気孔率６％のアルミナ多孔質体を使用し、１００Ω／ｓｑのシート抵抗を持つＲｕシード層を有するφ３００ｍｍ基板に対してめっきを行う場合は、約１０Ｌ／ｍｉｎ以上、例えば１５Ｌ／ｍｉｎであり、多孔質体５０として気孔率１０％のアルミナ多孔質体を使用した場合は、約５Ｌ／ｍｉｎ以上である。
【００６０】
めっき液タンク７４には、この内部のめっき液の液温を検知する温度センサ９６ａを設置されている。更に、アノード側液循環ライン７０及び基板側液循環ライン７２には、多孔質体５０の下流側に位置して該アノード側液循環ライン７０及び基板側液循環ライン７２に沿って流れるめっき液の液温を検知する温度センサ９６ｂ、９６ｃがそれぞれ設置されている。これらの温度センサ９６ａ，９６ｂ，９６ｃは、例えば熱電対からなる。そして、この温度センサ９６ａ，９６ｂ，９６ｃの測定値を基に、チラーユニット（温度調節器）８６及び送液ポンプ７６，８８ａ，８８ｂをフィードバック制御して、めっき液の温度管理を行うようになっている。
【００６１】
アノード側液循環ライン７０及び基板側液循環ライン７２に沿って流れるめっき液は、発熱体である多孔質体５０の近傍を通過することで加熱されて温度が上昇する。このため、アノード側液循環ライン７０及び基板側液循環ライン７２の多孔質体５０の下流側に配置する位置に温度センサ９６ｂ，９６ｃを設置することで、多孔質体５０で加熱されためっき液の温度を効率よく測定することができる。
【００６２】
この例では、ハウジング４８の内部に、該ハウジング４８内の空間を上下に仕切る整流板６２を配置し、ハウジング４８の内部のアノード側液循環ライン７０を構成する流路を狭くするようにしている。これにより、ハウジング４８内に供給されて循環するめっき液が発熱体である多孔質体５０のより近傍を流れるようにして、めっき液の多孔質体（発熱体）５０に対する冷却効果を上昇させて、めっき液の循環流量を少なく抑えることができる。
【００６３】
この例において、アノード側液循環ライン７０のハウジング４８に設けられる入口ポート４８ａと出口ポート４８ｂは、ハウジング４８内に供給されためっき液が多孔質体５０の表面に沿って均一に流れて、多孔質体５０を効率よく冷却するようにするため、図８に示すように、多孔質体５０の中心を挟んで該多孔質体５０の周縁部に位置する位置に各２個備えられている。
【００６４】
なお、図９に示すように、多孔質体５０の中心を挟んで該多孔質体５０の周縁部に位置する位置に、１個の例えば円形の入口ポート４８ａと、多孔質体５０の周縁部に沿ってスリット状に延びる出口ポート４８ｂを設けるようにしてもよい。
【００６５】
次に、電解めっき装置２４の操作について説明する。
先ず、基板保持部３０が下降した位置にある時に、表面（被処理面）を上向きとして、基板保持部３０の上面に基板Ｗを水平に保持する。そして、基板保持部３０を上昇させ、基板Ｗの上面周縁部をシールリング３４に圧接させ、同時にカソード接点３６を基板Ｗの上面周縁部において、シード層５（図４参照）に接触させる。
【００６６】
一方、カソードヘッド４６側にあっては、アノード室５４内にめっき液（アノード側めっき液Ｑ１）を入れ、必要に応じて、アノード側液循環ライン７０を通して、めっき液（アノード側めっき液Ｑ１）を循環させておく。そして、待避位置にあったアノードヘッド４６を基板保持部３０の直上方位置に移動させる。この状態で、アノードヘッド４６を下降させ、ハウジング４８の下面に取付けたシール部材６０をストッパ４２の上面に圧接させてアノードヘッド４６を停止させる。この時の基板Ｗと多孔質体５０との間隔は、例えば０．１〜３ｍｍ、好ましくは０．５〜２ｍｍ程度である。
【００６７】
この状態で、チラーユニット８６で液温を例えば１５℃の一定に制御しためっき液（アノード側めっき液Ｑ１）を、アノード側液循環ライン７０を通して、多孔質体５０と調整板６２で挟まれた領域に供給して循環させ、チラーユニット８６で液温を例えば１５℃の一定に制御しためっき液（基板側めっき液Ｑ２）を、基板側液循環ライン７２を通して、基板Ｗと多孔質体５０で挟まれた領域に供給して循環させる。このようにして、温度を制御しためっき液を循環させながら、めっき電源３８の陰極をカソード接点３６に陽極をアノード５８にそれぞれ接続して、Ｒｕからなるシード層５をカソードとした初期めっきを行う。この初期めっきを行っている状態を図６に示す。
【００６８】
この初期めっき中にあっては、前述のように、めっき液の液温を１５〜１７℃に維持することが埋込み特性を向上させる上で最も好ましく、めっき液の液温を１５℃の一定に制御し、アノード側液循環ライン７０及び基板側循環ライン７２におけるめっき液の循環流量を共に５Ｌ／ｍｉｎ程度に設定して、めっき処理中におけるめっき液に液温の上昇を２℃以下に抑えることで、この要請に応えることができる。
【００６９】
つまり、基板Ｗと多孔質体５０との間隔を０．５ｍｍに設定し、気孔率６％の多孔質体を用いて、めっき液を循環させることなく、１００Ω／ｓｑのシート抵抗を持つＲｕからなるシード層を有するφ３００ｍｍの基板に８０ｎｍの膜厚の初期めっきを行うと、図１０に点Ａで示すように、めっき液の液温は約５．３℃上昇する。基板Ｗと多孔質体５０との間隔を０．５〜２ｍｍに設定し、気孔率７％の多孔質体を用いて、同様なめっきを行うと、図１０に曲線Ｂで示すように、めっき液の液温は約２．２〜４．５℃上昇する。
【００７０】
これに対して、基板Ｗと多孔質体５０との間隔を０．５ｍｍに設定し、気孔率６％の多孔質体を用いて、多孔質体を挟んでアノード及び基板（カソード）側のめっき液を５Ｌ／ｍｉｎの液量で循環させながら、１００Ω／ｓｑのシート抵抗を持つＲｕからなるシード層を有するφ３００ｍｍの基板に８０ｎｍの膜厚の初期めっきを行うと、図１０に点Ｃで示すように、めっき液の液温は約１．４℃上昇する。基板Ｗと多孔質体５０との間隔を０．５〜２ｍｍに設定し、気孔率７％の多孔質体を用いて、同様なめっきを行うと、図１０に曲線Ｄで示すように、めっき液の液温は約０．１〜１．０℃上昇する。これにより、めっき液の液温の上昇を２℃以下に抑えることができる。
【００７１】
なお、Ｒｕのような高抵抗基板上へめっきする際には、初期めっきの均一性を保つため、基板Ｗと多孔質体５０の距離は狭いほうが良い。また、実際のφ３００ｍｍ基板へめっきする際には、基板の表面温度を直接測定することはできないが、基板上を通過した直後のめっき液の温度をモニタすることで、間接的に基板の表面温度を測定することができる。
【００７２】
この初期めっきでＲｕからなるシード層５の表面に１００ｎｍ以内、例えば８０ｎｍの膜厚の初期めっき膜を成膜した後、基板Ｗと多孔質体５０との間隔が、例えば３〜３０ｍｍとなるように、カソードヘッド４６を上昇させる。そして、この状態で、前述の同様に、アノード側液循環ライン７０を通して、多孔質体５０と調整板６２で挟まれた領域に温度が制御されためっき液を供給して循環させ、基板側液循環ライン７２を通して、基板Ｗと多孔質体５０で挟まれた領域に温度が制御されためっき液を供給して循環させながら、めっき電源３８の陰極をカソード接点３６に陽極をアノード５８にそれぞれ接続して、初期めっき膜の表面に後期めっきを行う。この後期めっきを行っている状態を図７に示す。
【００７３】
このように、基板Ｗと多孔質体５０との間隔を、例えば３〜３０ｍｍに拡げて後期めっきを行うことで、基板Ｗの表面に成膜されるめっき膜の面内均一性を調整することができる。
【００７４】
この後期めっきを行う時には、めっき液に含まれる界面活性剤等の添加剤の曇点以下となるようにめっき液の液温を制御する。つまり、めっき液の液温がめっき液に含まれる界面活性剤等の添加剤の曇点を超えるとめっき液が白濁し、めっき液の再使用または連続使用できなくなり、同時に埋込み性能が特に悪化する。添加剤の曇天の温度はめっき液の種類によって異なる、例えば３０℃の場合もあれば２５℃の場合もある。このように、めっき液に含まれる界面活性剤等の添加剤の曇点以下となるようにめっき液の液温を制御することで、めっき液の劣化を防ぎめっき液の連続使用が可能となる。
【００７５】
そして、めっき膜の膜厚が所定の膜厚に達した時に、基板のシード層５とアノード５８との間のめっき電圧の印加を解いて、めっき処理を終了する。そして、アノードヘッド４６を上昇させ、基板Ｗの表面に残っためっき液を吸引等で除去した後、基板保持部３０を下降させ、めっき処理後の基板を次工程に搬送する。
【００７６】
次に、図５に示す基板処理装置の一連の処理について説明する。先ず、複数の基板を収納した基板カセットを装置フレーム１２内のロード・アンロード部１４に搬入する。第１搬送ロボット２６は、ロード・アンロード部１４内に搬入した基板カセットから、１枚の基板を取出し、基板ステーション１８に搬送する。第２搬送ロボット２８は、基板ステーション１８から基板を受取り、めっき前処理２２に基板を受渡す。
【００７７】
基板を受取っためっき前処理装置２２は、基板に対する電解処理を行って、Ｒｕからなるシード層の表面の不動態膜（酸化ルテニウム）を電解処理により電気化学的に除去する。そして、このめっき前処理装置２２にめっき前処理後の基板の表面に純水を供給して基板をリンスし、高速回転させて乾燥させる機能を有する場合には、めっき前処理装置２２で基板に対するリンス及び乾燥処理を施し、その他の場合には、めっき前処理後の基板を第２搬送ロボット２８でリンス・乾燥装置２０に搬送し、ここで、基板に対するリンス及び乾燥処理を施す。なお、場合によっては、乾燥処理を省略したり、リンス及び乾燥処理の双方を省略したりしても良い。
【００７８】
第２搬送ロボット２８は、めっき前処理装置２２またはリンス・乾燥装置２０から基板を受取り、電解めっき装置２４の基板保持部３０に搬送する。基板保持部３０で基板を受取った電解めっき銅装置２４は、Ｒｕからなるシード層表面に電解銅めっきを行って、シード層表面に銅めっき膜を成膜する。そして、めっき後の基板を第２搬送ロボット２８でリンス・乾燥装置２０に搬送し、ここで、基板に対するリンス及び乾燥処理を施す。なお、電解めっき装置２４にめっき後の基板の表面に純水を供給して基板をリンスし、高速回転させて乾燥させる機能を有する場合には、電解めっき装置２４で基板に対するリンス及び乾燥処理を施してもよい。
【００７９】
第１搬送ロボット２６は、リンス・乾燥装置２０から乾燥後の基板を受取り、ベベルエッチング・裏面洗浄装置１６に受渡す。ベベルエッチング・裏面洗浄装置１６は、基板のベベル部に付着した銅めっき膜等をエッチング除去するベベルエッチング及び基板の裏面を洗浄する裏面洗浄を行う。第１搬送ロボット２６は、ベベルエッチング・裏面洗浄装置１６から基板を受取り、ロード・アンロード部１４の基板カセットに戻す。
これにより、一連のめっき処理を終了する。
【００８０】
図１１は、電解めっき装置に適用した本発明の他の実施の形態の電解処理装置の概要を示す。この図１１に示す電解めっき装置（電解処理装置）の図６乃至図８に示す電解めっき装置（電解処理装置）と異なる点は、アノード側液循環ライン７０と基板（カソード）側液循環ライン７２をそれぞれ独立させた点にある。つまり、アノード側循環ライン７０には、めっき液タンク７４ａと該タンク７４ａ内のめっき液の温度を調節する温度調節器としてのチラーユニット８６ａが、基板側循環ライン７２には、めっき液タンク７４ｂと該タンク７４ｂ内のめっき液の温度を調節する温度調節器としてのチラーユニット８６ｂがそれぞれ設けられ、これによって、アノード側循環ライン７０に沿って流れるめっき液と基板側液循環ラインに沿って流れるめっき液が互いに混じらないようになっている。そして、各めっき液タンク７４ａ，７４ｂには、温度センサ９６ｄ，９６ｅが個別に設けられて、この例では、ストッパ４２が省略されている。その他の構成は、図６乃至図８に示す電解めっき装置と同様である。
【００８１】
このように、アノード側液循環ライン７０と基板側液循環ライン７２とを互いに独立させることで、アノード側液循環ライン７０と基板側液循環ライン７２に同じ温度のめっき液を流して循環させることは勿論、必要に応じて、異なる温度のめっき液を流して循環させることもできる。また、アノード側循環ライン７０に沿って流れるめっき液はめっきに影響が無く、このため、任意の電解液、例えば硫酸をアノード側循環ライン７０に沿って流するようにしてもよく、これによって、めっき液に含まれている添加剤がアノード上で消耗されることをなくして、めっき液管理を容易となすととも、コストダウンを図ることができる。
【００８２】
図１２は、電解めっき装置に適用した本発明の更に他の実施の形態の電解処理装置の概要を示す。この図１２に示す電解めっき装置（電解処理装置）の図１１に示す電解めっき装置（電解処理装置）と異なる点は、整流板６２を省略するとともに、アノード室５４の高さを可能な限り低してアノード室５４を狭くし、更に酸素ガス排気管８４も省略した点にある。その他の構成は、図１１に示す電解めっき装置と同様である。
【００８３】
この例によれば、整流板６２を省略することで構造の簡素化を図り、しかもアノード室５４の高さを低くし、ハウジング４８の内部のアノード側液循環ライン７０を構成する流路を狭くすることで、めっき液の多孔質体（発熱体）５０に対する冷却効果を上昇させることができる。
【００８４】
図１３は、電解めっき装置に適用した本発明の他の実施の形態の電解処理装置の概要を示す。この図１３に示す電解めっき装置（電解処理装置）の図１２に示す電解めっき装置（電解処理装置）と異なる点は、アノード室５４を構成するハウジング４８の天井壁下面を一部に頂部を有するように傾斜させ、この頂部に排気口４８ｃを設け、この排気口４８ｃに、酸素ガス排気管８４の一端を接続し、酸素ガス排気管８４の他端をアノード側液循環ライン７０のアノード側液戻りライン７８に接続した点にある。その他の構成は、図１２に示す例と同様である。このような構成により、アノード５８の表面で発生する酸素の排気を促進させることができる。
【００８５】
なお、上記の例では、本発明の電解処理装置を電解めっき装置に適用した例を示しているが、例えば図６乃至図８に示す電解めっき装置において、めっき液の代わりに硫酸等の電解液を使用し、アノード側液循環ライン７０及び基板側液循環ライン７２に沿って電解液を供給し循環させるようにすることで、図５に示すめっき前処理装置２２に適用することができる。このことは、図１１乃至図１３に示す各電解めっき装置においても同様である。
【００８６】
つまり、図５に示すめっき前処理装置は、基板に硫酸等の電解液を接触させた状態で、基板がカソードになるように電流を流すことによって、Ｒｕからなるシード層の表面の不動態膜（酸化ルテニウム）を電解処理により電気化学的に除去する装置であり、めっき前処理に行う時、めっき処理を行う時と同様にターミナルエフェクト効果が問題になる。そして、このターミナルエフェクト効果を低減させて、基板面内で均一な処理を行うために、気孔率の低い多孔質体を使用すると、電解めっき装置の場合と同様に、多孔質体からの発熱が問題となる。
【００８７】
例えば、図６乃至図８に示す電解めっき装置において、めっき液の代わりに硫酸等の電解液を使用してめっき前処理装置を構成し、多孔質体５０として気孔率６％のアルミナ多孔質体を使用し、アノード側液循環ライン７０及び基板（カソード）側液循環ライン７２にそれぞれ電解液として８０ｇ／Ｌの硫酸を１０Ｌ／ｍｉｎの流量で供給し循環させながら、４０ｍＡ／ｃｍ２で６０秒の電解処理を行うと、多孔質体５０から約４０ｋｃａｌの発熱がある。
【００８８】
このため、図６乃至図８に示す電解めっき装置において、めっき液の代わりに硫酸等の電解液を使用してめっき前処理装置を構成することで、温度管理された硫酸を循環させて多孔質体５０を冷却することができる。また、基板（カソード）からは約２００ｍＬの水素が発生し、電解液（硫酸）の循環を行わないと基板と多孔質体の間に水素が溜まって電解処理に影響を及ぼしてしまうが、電解液（硫酸）を循環させることで、基板から発生する水素を常に外部に押し流すことができる。
【００８９】
これまで本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。例えば、配線材料として銅を使用しているが、銅の代わりに銅合金を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】（ａ）は液温が２０℃のめっき液を使用して埋込みめっきを行った時のトレンチとめっき膜との概要を示す図で、（ｂ）は液温が２５℃のめっき液を使用して埋込みめっきを行った時のトレンチとめっき膜との概要を示す図で、（ｃ）は液温が４５℃のめっき液を使用して埋込みめっきを行った時のトレンチとめっき膜との概要を示す図である。
【図２】めっき初期における埋込み性能についてのめっき液温度依存性をクーポン試験で評価した結果を示すグラフである。
【図３】アノード側液循環流量とアノード側めっき液液温の上昇温度との関係を示すグラフである。
【図４】Ｒｕをシード層として銅配線を形成するようにした銅配線形成例を工程順に示す図である。
【図５】本発明の実施の形態の電解めっき装置に適用した電解処理装置を備えた基板処理装置の平面配置図である。
【図６】本発明の実施の形態の電解めっき装置（電解処理装置）の初期めっき時における概要図である。
【図７】本発明の実施の形態の電解めっき装置の後期めっき時における概要図である。
【図８】本発明の実施の形態の電解めっき装置のアノード側液循環ラインのハウジングに設けられる入口ポート及び出口ポートと多孔質体との関係を示す図である。
【図９】アノード側液循環ラインのハウジングに設けられる入口ポート及び出口ポートと多孔質体との他の関係を示す図である。
【図１０】多孔質体を挟んでアノード及び基板側にめっき液を循環させることなくめっきを行った場合（点Ａ及び曲線Ｂ）、及び多孔質体を挟んでアノード及び基板側にめっき液を循環させながらめっきを行った場合（点Ｃ及び曲線Ｄ）における、基板と多孔質体との間隔とめっき液液温の温度変化との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の他の実施の形態の電解めっき装置に適用した電解処理装置を示す概要図である。
【図１２】本発明の更に他の実施の形態の電解めっき装置に適用した電解処理装置を示す概要図である。
【図１３】本発明の更に他の実施の形態の電解めっき装置に適用した電解処理装置を示す概要図である。
【符号の説明】
【００９１】
１２ 装置フレーム
１４ ロード・アンロード部
１６ ベベルエッチング・裏面洗浄装置
２０ リンス・乾燥装置
２２ めっき前処理装置
２４ 電解めっき装置
３０ 基板保持部
３２ カソード部
３４ シールリング
３６ カソード接点
３８ めっき電源
４６ アノードヘッド
４８ ハウジング
５０ 多孔質体
５４ アノード室
５８ アノード
６２ 調整板
７０ アノード側液循環ライン
７２ 基板（カソード）側液循環ライン
７４，７４ａ，７４ｂ めっき液タンク
７６，８８ａ，８８ｂ 送液ポンプ
７８ アノード側液供給ライン
８０，９２ 気液分離槽
８２ アノード側液戻りライン
８４ 酸素ガス排気管
８６，８６ａ，８６ｂ チラーユニット（温度調節器）
９０ 基板側液供給ライン
９４ 基板側液戻りライン
９６ａ，９６ｂ，９６ｃ，９６ｄ，９６ｅ 温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部の上方に上下動自在に配置され、電解液に浸漬させてアノードを内部に収容するとともに、下端開口部を多孔質体で閉塞したハウジングを有するアノードヘッドと、
前記基板保持部で保持した基板の被処理面周縁部に接触して該周縁部をシールするシールリング及び該周縁部に接触して被処理面に通電するカソード接点を有するカソード部と、
前記ハウジング内に温度が制御された電解液を該電解液が前記多孔質体と接触するように供給して循環させるアノード側液循環ラインと、
前記多孔質体が前記基板と近接した電解処理位置にあるときに該多孔質体と基板との間に温度が制御された電解液を供給して循環させる基板側液循環ラインを有することを特徴とする電解処理装置。
【請求項２】
前記アノード側液循環ライン及び前記基板側液循環ラインは、温度調節器を介して個別に温度を調節した電解液を個別に循環させるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の電解処理装置。
【請求項３】
前記アノード側液循環ライン及び前記基板側液循環ラインの前記多孔質体の下流側に位置する位置に、前記アノード側液循環ライン及び前記基板側液循環ラインに沿って流れる電解液の温度を検知する温度センサを設置したことを特徴とする請求項１または２記載の電解処理装置。
【請求項４】
前記アノード側液循環ライン及び前記基板側液循環ラインに気液分離槽をそれぞれ設置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電解処理装置。
【請求項５】
前記アノードは、不溶解アノードであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電解処理装置。
【請求項６】
前記ハウジングの内部には、該ハウジング内の空間を上下に仕切る整流板が配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電解処理装置。
【請求項７】
前記多孔質体が前記基板と近接した電解処理位置にあるときの該多孔質体と基板との間隔は、０．１〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電解処理装置。
【請求項８】
前記基板の被処理面には白金属元素であるシード層が設けられており、前記多孔質体の気孔率は１９％以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電解処理装置。
【請求項９】
電解液に浸漬させてアノードを内部に収容し下端開口部を多孔質体で閉塞したハウジングを有するアノードヘッドを、前記多孔質体が基板に近接した電解処理位置に位置するように配置し、
前記ハウジング内に温度が制御された電解液を該電解液が前記多孔質体に接触するように供給して循環させ、
前記多孔質体と基板との間に温度が制御された電解液を供給して循環させながら、基板とアノードとの間に電圧を印加して基板の電解処理を行うことを特徴とする電解処理方法。
【請求項１０】
前記多孔質体と基板との間に供給して循環させる電解液としてめっき液を、前記ハウジング内に供給して循環させる電解液としてめっき液またはめっき液以外の電解液をそれぞれ使用してめっき処理を行うことを特徴とする請求項９記載の電解処理方法。
【請求項１１】
前記多孔質体と基板との間に供給して循環させるめっき液の液温Ｔを、めっき初期時に１０℃＜Ｔ≦２５℃に維持し、該めっき液の液温をめっき液に含まれる添加剤の曇点以下に保持しながらめっき処理を継続することを特徴とする請求項１０記載の電解処理方法。
【請求項１】
基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部の上方に上下動自在に配置され、電解液に浸漬させてアノードを内部に収容するとともに、下端開口部を多孔質体で閉塞したハウジングを有するアノードヘッドと、
前記基板保持部で保持した基板の被処理面周縁部に接触して該周縁部をシールするシールリング及び該周縁部に接触して被処理面に通電するカソード接点を有するカソード部と、
前記ハウジング内に温度が制御された電解液を該電解液が前記多孔質体と接触するように供給して循環させるアノード側液循環ラインと、
前記多孔質体が前記基板と近接した電解処理位置にあるときに該多孔質体と基板との間に温度が制御された電解液を供給して循環させる基板側液循環ラインを有することを特徴とする電解処理装置。
【請求項２】
前記アノード側液循環ライン及び前記基板側液循環ラインは、温度調節器を介して個別に温度を調節した電解液を個別に循環させるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の電解処理装置。
【請求項３】
前記アノード側液循環ライン及び前記基板側液循環ラインの前記多孔質体の下流側に位置する位置に、前記アノード側液循環ライン及び前記基板側液循環ラインに沿って流れる電解液の温度を検知する温度センサを設置したことを特徴とする請求項１または２記載の電解処理装置。
【請求項４】
前記アノード側液循環ライン及び前記基板側液循環ラインに気液分離槽をそれぞれ設置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電解処理装置。
【請求項５】
前記アノードは、不溶解アノードであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電解処理装置。
【請求項６】
前記ハウジングの内部には、該ハウジング内の空間を上下に仕切る整流板が配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電解処理装置。
【請求項７】
前記多孔質体が前記基板と近接した電解処理位置にあるときの該多孔質体と基板との間隔は、０．１〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電解処理装置。
【請求項８】
前記基板の被処理面には白金属元素であるシード層が設けられており、前記多孔質体の気孔率は１９％以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電解処理装置。
【請求項９】
電解液に浸漬させてアノードを内部に収容し下端開口部を多孔質体で閉塞したハウジングを有するアノードヘッドを、前記多孔質体が基板に近接した電解処理位置に位置するように配置し、
前記ハウジング内に温度が制御された電解液を該電解液が前記多孔質体に接触するように供給して循環させ、
前記多孔質体と基板との間に温度が制御された電解液を供給して循環させながら、基板とアノードとの間に電圧を印加して基板の電解処理を行うことを特徴とする電解処理方法。
【請求項１０】
前記多孔質体と基板との間に供給して循環させる電解液としてめっき液を、前記ハウジング内に供給して循環させる電解液としてめっき液またはめっき液以外の電解液をそれぞれ使用してめっき処理を行うことを特徴とする請求項９記載の電解処理方法。
【請求項１１】
前記多孔質体と基板との間に供給して循環させるめっき液の液温Ｔを、めっき初期時に１０℃＜Ｔ≦２５℃に維持し、該めっき液の液温をめっき液に含まれる添加剤の曇点以下に保持しながらめっき処理を継続することを特徴とする請求項１０記載の電解処理方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−６５２８７（Ｐ２０１０−６５２８７Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３３３４２（Ｐ２００８−２３３３４２）
【出願日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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