(57)【要約】【課題】  基板表面に微細溝と大溝が混在しても、めっき膜の平坦性を向上させて、ＣＭＰ加工を短時間で行うことができるようにする。【解決手段】  基板を保持する基板保持部３６と、基板の被処理面に通電させる第１の電極８８と、基板保持部３６に対向して順に配置された第２の電極９８及び高抵抗構造体１１０と基板保持部３６で保持した基板Ｗに対峙する位置に配置された研磨面１２０ａとを有する電極ヘッド２８と、基板保持部３６で保持した基板と第２の電極９８との間に電解液を注入する電解液注入手段と、基板保持部３６と電極ヘッド２８とを相対移動させる相対移動機構と、電極ヘッド２８の研磨面１２０ａを基板保持部３６で保持した基板Ｗに向けて押付ける押圧機構１２２と、第１の電極８８と第２の電極９８との間に電流の方向を選択的に切換えて電圧を印加する電源１１４を有する。【選択図】      図１２
2004197220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する基板保持部と、
基板と接触して基板の被処理面に通電させる第１の電極と、
前記基板保持部に対向して順に配置された第２の電極及び高抵抗構造体と、前記基板保持部で保持した基板の被処理面に対峙する位置に配置された研磨面とを有する電極ヘッドと、
前記基板保持部で保持した基板の被処理面と前記第２の電極との間に電解液を注入する電解液注入手段と、
前記基板保持部と前記電極ヘッドとを相対移動させる相対移動機構と、
前記電極ヘッドの研磨面を前記基板保持部で保持した基板に向けて押付ける押圧機構と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電流の方向を選択的に切換えて電圧を印加する電源を有することを特徴とする電解処理装置。
【請求項２】
前記研磨面は、前記高抵抗構造体の基板対向面に取付けた研磨パッドの露出表面に設けら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】
前記研磨面は、サポートで支持された研磨パッドの露出表面に設けら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４】
前記研磨パッドは、柔軟性を有し、耐久性のある織布、不織布、樹脂または樹脂発泡体からなることを特徴とする請求項２または３記載の電解処理装置。
【請求項５】
前記研磨面は、前記高抵抗構造体の一部または全部に改質または表面処理を施すことによって、前記高抵抗構造体の下面に設けら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６】
前記押圧機構は、ばね要素の付勢力を介して、基板の被処理面に対する押圧力を調整できるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電解処理装置。
【請求項７】
前記電解液は、めっき液、またはめっき液中に酸性液を含む溶液からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電解処理装置。
【請求項８】
被処理面を上方に向けて基板を保持する基板保持部と、
基板と接触して基板の被処理面に通電させる第１の電極と、
前記基板保持部の上方に上下に配置された第２の電極及び高抵抗構造体と、前記基板保持部で保持した基板の被処理面に対峙する位置に配置された研磨面とを有する電極ヘッドと、
前記基板保持部で保持した基板の被処理面と前記第２の電極との間に電解液を注入する電解液注入手段と、
前記基板保持部と前記電極ヘッドとを相対移動させる相対移動機構と、
前記電極ヘッドの研磨面を前記基板保持部で保持した基板に向けて押付ける押圧機構と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電流の方向を選択的に切換えて電圧を印加する電源を有することを特徴とする電解処理装置。
【請求項９】
基板を保持する基板保持部と、
基板と接触して基板の被処理面に通電させる第１の電極と、
前記基板保持部の上方に上下に配置された第２の電極と高抵抗構造体とをそれぞれ有する第１及び第２の電極ヘッドと、
性質の異なる第１及び第２の電解液を個別に保持する電解液トレーを有し、
前記基板保持部で保持した基板の被処理面に、前記第１の電解液と前記第１の電極ヘッドを使用した第１の電解処理と、前記第２の電解液と前記第２の電極ヘッドを使用した第２の電解処理を行うことを特徴とする電解処理装置。
【請求項１０】
前記第１の電極ヘッド及び前記第２の電極ヘッドの少なくとも一方は、
前記基板保持部で保持した基板の被処理面に対峙する位置に配置された研磨面と、
前記研磨面を前記基板保持部で保持した基板に向けて押付ける押圧機構とを更に有することを特徴とする請求項９記載の電解処理装置。
【請求項１１】
前記第１の電極ヘッドと前記第２の電極ヘッドは、単一の共通した電極ヘッドで構成されていることを特徴とする請求項９記載の電解処理装置。
【請求項１２】
前記第１及び第２の電解液は、組成の異なるめっき液であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の電解処理装置。
【請求項１３】
前記第１及び第２の電解液の少なくとも一方は、エッチング液であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の電解処理装置。
【請求項１４】
被処理面を第１の電極に接触させて基板を保持し、この基板に対向して高抵抗構造体と第２の電極とを順に配置し、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電解液を満たしつつ電圧を印加して電解処理を行うに際し、
前記第１の電極をカソード、第２の電極をアノードとし、基板の被処理面の上方あるいは下方に隙間を設けて電解めっきを行い、
前記第１の電極をアノード、第２の電極をカソードとし、基板の被処理面を研磨面で擦り付けながら電解エッチングを行うことを特徴とする電解処理方法。
【請求項１５】
基板と研磨面を相対移動させつつ電解処理を行うことを特徴とする請求項１４記載の電解処理方法。
【請求項１６】
被処理面を第１の電極に接触させて基板を保持し、この基板に対向して高抵抗構造体と第２の電極とを順に配置し、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電解液を満たしつつ電圧を印加して電解処理を行うに際し、
前記第１の電極をカソード、第２の電極をアノードとし、基板の被処理面に研磨面を接触させつつ電解めっきを行い、
前記第１の電極をアノード、第２の電極をカソードとし、基板の被処理面を研磨面で擦り付けながら電解エッチングを行うことを特徴とする電解処理方法。
【請求項１７】
被処理面に第１の電極を接触させて基板を保持し、
前記基板に対向して高抵抗構造体と第２の電極とを順に配置し、前記第１の電極と前記第２の電極との間に第１の電解液を満たしつつ電圧を印加して第１の電解処理を行い、
前記基板に対向して高抵抗構造体と第２の電極とを順に配置し、前記第１の電極と前記第２の電極との間に第２の電解液を満たしつつ電圧を印加して第２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１８】
前記第１の電解処理及び第２の電解処理は、電解液として異なる組成のめっき液を使用しためっき処理であることを特徴とする請求項１７記載の電解処理方法。
【請求項１９】
前記第１の電解処理及び第２の電解処理の少なくとも一方は、電解液としてエッチング液を使用したエッチング処理であることを特徴とする請求項１７記載の電解処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解処理装置及びその方法に係り、特に半導体基板に形成された微細配線パターン（窪み）に銅（Ｃｕ）等の金属を埋込んで配線を形成するのに使用される電解処理装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体基板上に配線回路を形成するための金属材料として、アルミニウムまたはアルミニウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロマイグレーション耐性が高い銅（Ｃｕ）を用いる動きが顕著になっている。この種の銅配線は、基板の表面に設けた微細凹みの内部に銅を埋込むことによって一般に形成される。この銅配線を形成する方法としては、ＣＶＤ、スパッタリング及びめっきといった手法があるが、いずれにしても、基板のほぼ全表面に銅を成膜し、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により不要の銅を除去するようにしている。
【０００３】
図２２は、この種の銅配線基板Ｗの製造例を工程順に示すもので、先ず、図２２（ａ）に示すように、半導体素子を形成した半導体基材１上の導電層１ａの上にＳｉＯ２からなる酸化膜２を堆積し、リソグラフィ・エッチング技術によりコンタクトホール３と配線溝４を形成し、その上にＴａＮ等からなるバリア層５、更にその上に電解めっきの給電層としてシード層７を形成する。
【０００４】
そして、図２２（ｂ）に示すように、基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、半導体基材１のコンタクトホール３及び配線溝４内に銅を充填するとともに、酸化膜２上に銅膜６を堆積する。その後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により、酸化膜２上の銅膜６及びバリア層５を除去して、コンタクトホール３及び配線溝４に充填させた銅膜６の表面と酸化膜２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図２２（ｃ）に示すように銅膜６からなる配線が形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図２３に示すように、例えば、幅ｄ１が０．１μｍ以下の微細溝８と、幅ｄ２が１００μｍ程度の大溝９とが混在する基板Ｗの表面に銅めっきを施して銅膜６を形成すると、めっき液や該めっき液に含有される添加剤の働きを最適化したとしても、微細溝８の上ではめっきの成長が促進されて銅膜６が盛り上がる傾向がある。一方、大溝９の内部ではレベリング性を高めためっきの成長を行うことができないため、結果として、基板Ｗ上に堆積した銅膜６には、微細溝８上の盛り上がり高さａと、大溝９上の凹み深さｂとをプラスした段差ａ＋ｂが残る。このため、微細溝８及び大溝９の内部に銅を埋込んだ状態で、基板Ｗの表面を平坦化させるには、銅膜６の膜厚を十分に厚くし、しかもＣＭＰで前記段差ａ＋ｂ分余分に研磨する必要があった。
【０００６】
しかし、めっき膜のＣＭＰ工程を考えた時、めっき膜厚を厚くして研磨量を多くすればする程、ＣＭＰの加工時間が延びてしまい、これをカバーするためにＣＭＰレートを上げれば、ＣＭＰ加工時に大溝でのディッシングが生じるといった問題があった。
【０００７】
つまり、これらを解決するには、めっき膜厚を極力薄くし、基板表面に微細溝と大溝が混在しても、めっき膜の盛り上がりや凹みを無くして、平坦性を上げる必要があるが、例えば電解硫酸銅浴でめっき処理を行った場合、めっき液や添加剤の作用だけで盛り上がりを減らすことと、凹みを減らすことを両立することができないのが現状であった。また、積層中のめっき電源を一時逆電圧としたり、ＰＲパルス電源としたりすることで盛り上がりを少なくすることは可能であるが、凹部の解消にはならず、加えて表面の膜質を劣とすることになっていた。
【０００８】
さらに、化学的、機械的、電気的ポリッシングのように、めっきをしながらＣＭＰで削るというプロセスも発表されているが、めっき成長面に機械加工が付加されることで、めっきの異常成長を促すことにもなり、膜質に問題を起こしていた。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、基板表面に微細溝と大溝が混在しても、めっき膜の平坦性を向上させて、その後のＣＭＰ加工をディッシングの発生を防止しつつ短時間で行うことができるようにした電解処理装置及びその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】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、基板を保持する基板保持部と、基板と接触して該基板の被処理面に通電させる第１の電極と、前記基板保持部に対向して順に配置された第２の電極及び高抵抗構造体と、前記基板保持部で保持した基板の被処理面に対峙する位置に配置された研磨面とを有する電極ヘッドと、前記基板保持部で保持した基板の被処理面と前記第２の電極との間に電解液を注入する電解液注入手段と、前記基板保持部と前記電極ヘッドとを相対移動させる相対移動機構と、前記電極ヘッドの研磨面を前記基板保持部で保持した基板に向けて押付ける押圧機構と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電流の方向を選択的に切換えて電圧を印加する電源を有することを特徴とする電解処理装置である。
【００１１】
これにより、第１の電極をカソード、第２の電極をアノードとして電解めっきを行い、電源を介して電流の方向を逆にして、つまり第１の電極をアノード、第２の電極をカソードとして電解エッチングを行うことができる。この電解エッチングを、研磨面を基板の被処理面（めっき面）に押付けながら、研磨面と基板とを相対的に移動させて行うことで、例えば微細溝の上部に形成されるめっき膜の盛り上がった部分の最上層の薄膜をこすり取り、露出しためっき膜を選択的にエッチング除去して、めっき膜の平坦性を向上させることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記研磨面は、前記高抵抗構造体の基板対向面に取付けた研磨パッドの露出表面に設けら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。
請求項３に記載の発明は、前記研磨面は、サポートで支持された研磨パッドの露出表面に設けら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。
これにより、材質や形状が問われないサポートを介して研磨パッドを保持することで、研磨パッドを容易に保持して所定の位置に配置することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記研磨パッドは、柔軟性を有し、耐久性のある織布、不織布、樹脂または樹脂発泡体からなることを特徴とする請求項２または３記載の電解処理装置である。
この織布または不織布としては、重力に対しパッド内で液保持ができ、且つ電解液が通り抜けて電気を通す微細な連続気孔（連続気泡）を有するものが望ましいが、連続気孔を有していない場合は、上下に連通する細孔を設けることで、これに対処することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、前記研磨面は、前記高抵抗構造体の一部または全部を改質または表面処理を施すことによって、前記高抵抗構造体の下面に設けら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。
この改質または表面処理としては、例えば、高抵抗構造体の一部及び全部に対するコーティング、焼成または封孔処理等が挙げられる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記押圧機構は、ばね要素の付勢力を介して、基板の被処理面に対する押圧力を調整できるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電解処理装置である。
このばね要素としては、コイルばね等の固体弾性体の他に、圧縮空気を使用した流体弾性体が挙げられる。つまり、コイルばね及びサーボモータで押圧機構を構成してもよく、これらに代わり、空気圧を調整するアクチュエータを使用して押圧機構を構成しても良い。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、前記電解液は、めっき液、またはめっき液中に酸性液を含む溶液からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電解処理装置である。
これにより、電解液を変えることなく、例えば硫酸銅めっき液等のめっき液を用いためっき、このめっき液をエッチング液とした電解エッチングを行うことができる。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、被処理面を上方に向けて基板を保持する基板保持部と、基板と接触して基板の被処理面に通電させる第１の電極と、前記基板保持部の上方に上下に配置された第２の電極及び高抵抗構造体と、前記基板保持部で保持した基板の被処理面に対峙する位置に配置された研磨面とを有する電極ヘッドと、前記基板保持部で保持した基板の被処理面と前記第２の電極との間に電解液を注入する電解液注入手段と、前記基板保持部と前記電極ヘッドとを相対移動させる相対移動機構と、前記電極ヘッドの研磨面を前記基板保持部で保持した基板に向けて押付ける押圧機構と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電流の方向を選択的に切換えて電圧を印加する電源を有することを特徴とする電解処理装置である。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、基板を保持する基板保持部と、基板と接触して基板の被処理面に通電させる第１の電極と、前記基板保持部の上方に上下に配置された第２の電極と高抵抗構造体とをそれぞれ有する第１及び第２の電極ヘッドと、性質の異なる第１及び第２の電解液を個別に保持する電解液トレーを有し、前記基板保持部で保持した基板の被処理面に、前記第１の電解液と前記第１の電極ヘッドを使用した第１の電解処理と、前記第２の電解液と前記第２の電極ヘッドを使用した第２の電解処理を行うことを特徴とする電解処理装置である。
これにより、基板を搬送することなく、基板保持部で基板を保持した状態のままで、第１の電解液を使用した第１の電解処理と、第２の電解液を使用した第２の電解処理を連続して行うことができる。
【００１９】
請求項１０に記載の発明は、前記第１の電極ヘッド及び前記第２の電極ヘッドの少なくとも一方は、前記基板保持部で保持した基板の被処理面に対峙する位置に配置された研磨面と、前記研磨面を前記基板保持部で保持した基板に向けて押付ける押圧機構とを更に有することを特徴とする請求項９記載の電解処理装置である。
【００２０】
請求項１１に記載の発明は、前記第１の電極ヘッドと前記第２の電極ヘッドは、単一の共通した電極ヘッドで構成されていることを特徴とする請求項９記載の電解処理装置である。
このように、第１の電極ヘッドと第２の電極ヘッドを共通化することで、構造の簡素化を図ることができる。
【００２１】
請求項１２に記載の発明は、前記第１及び第２の電解液は、組成の異なるめっき液であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の電解処理装置である。
これにより、例えば、第１の電解液として、埋込み性に優れた、硫酸銅濃度が高く硫酸濃度が低いめっき液を使用し、第２の電解液として、めっき膜の平坦性に優れた、硫酸銅濃度が低く硫酸濃度が高いめっき液を使用することで、特性の異なる２種類のめっき液を用いためっきを、基板保持部で基板を保持したまま連続して行うことができる。
【００２２】
請求項１３に記載の発明は、前記第１及び第２の電解液の少なくとも一方は、エッチング液であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の電解処理装置である。
これにより、めっき処理とエッチング処理、または異なる電解液（エッチング液）を使用したエッチング処理を、基板保持部で基板を保持したまま連続して行うことができる。
【００２３】
請求項１４に記載の発明は、被処理面を第１の電極に接触させて基板を保持し、この基板に対向して高抵抗構造体と第２の電極とを順に配置し、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電解液を満たしつつ電圧を印加して電解処理を行うに際し、前記第１の電極をカソード、第２の電極をアノードとし、基板の被処理面の上方あるいは下方に隙間を設けて電解めっきを行い、前記第１の電極をアノード、第２の電極をカソードとし、基板の被処理面を研磨面で擦り付けながら電解エッチングを行うことを特徴とする電解処理方法である。
請求項１５に記載の発明は、基板と研磨面を相対移動させつつ電解処理を行うことを特徴とする請求項１４記載の電解処理方法である。
【００２４】
請求項１６に記載の発明は、被処理面を第１の電極に接触させて基板を保持し、この基板に対向して高抵抗構造体と第２の電極とを順に配置し、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電解液を満たしつつ電圧を印加して電解処理を行うに際し、前記第１の電極をカソード、第２の電極をアノードとし、基板の被処理面に研磨面を接触させつつ電解めっきを行い、前記第１の電極をアノード、第２の電極をカソードとし、基板の被処理面を研磨面で擦り付けながら電解エッチングを行うことを特徴とする電解処理方法である。
【００２５】
請求項１７に記載の発明は、被処理面に第１の電極を接触させて基板を保持し、前記基板に対向して高抵抗構造体と第２の電極とを順に配置し、前記第１の電極と前記第２の電極との間に第１の電解液を満たしつつ電圧を印加して第１の電解処理を行い、前記基板に対向して高抵抗構造体と第２の電極とを順に配置し、前記第１の電極と前記第２の電極との間に第２の電解液を満たしつつ電圧を印加して第２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。
【００２６】
請求項１８に記載の発明は、前記第１の電解処理及び第２の電解処理は、電解液として異なる組成のめっき液を使用しためっき処理であることを特徴とする請求項１７記載の電解処理方法である。
請求項１９に記載の発明は、前記第１の電解処理及び第２の電解処理の少なくとも一方は、電解液としてエッチング液を使用したエッチング処理であることを特徴とする請求項１７記載の電解処理方法である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、第１の電極をカソード、第２の電極をアノードとして電解めっきを行い、電源を介して電流の方向を逆して、つまり第１の電極をアノード、第２の電極をカソードとして電解エッチングを行うことができ、この電解エッチングを、研磨面を基板の被処理面（めっき面）に押付けながら、研磨面と基板と相対的に移動させて行うことで、例えば微細溝の上部に形成されるめっき膜の盛り上がった部分を選択的にエッチング除去して、めっき膜の平坦性を向上させることができる。これによって、その後のＣＭＰ加工をディッシングの発生を防止しつつ短時間で行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について説明する。この実施の形態は、半導体基板の表面に電解銅めっきと電解エッチングを任意に施して、基板表面に設けた配線用の微細窪みに銅を埋込んで銅層からなる配線を形成するようにした基板処理装置に適用した例を示しているが、他の基板処理装置にも適用できることは勿論である。
【００２９】
図１は、本発明の実施の形態の電解処理装置を備えた基板処理装置の全体を示す平面図で、図１に示すように、この基板処理装置には、同一設備内に位置して、内部に複数の基板Ｗを収納する２基のロード・アンロード部１０と、電解処理及びその付帯処理を行う２基の電解処理装置１２と、ロード・アンロード部１０と電解処理装置１２との間で基板Ｗの受渡しを行う搬送ロボット１４と、電解液タンク１６を有する電解液供給設備１８が備えられている。
【００３０】
前記電解処理装置１２には、図２に示すように、電解処理及びその付帯処理を行う基板処理部２０が備えられ、この基板処理部２０に隣接して、電解液を溜める電解液トレー２２が配置されている。また、回転軸２４を中心に揺動する揺動アーム２６の先端に保持されて基板処理部２０と電解液トレー２２との間を揺動する電極ヘッド２８を有する電極アーム部３０が備えられている。更に、基板処理部２０の側方に位置して、プレコート・回収アーム３２と、純水やイオン水等の薬液、更には気体等を基板に向けて噴射する固定ノズル３４が配置されている。この実施の形態にあっては、３個の固定ノズル３４が備えられ、その内の１個を純水の供給用に用いている。
【００３１】
基板処理部２０には、図３に示すように、基板の表面（被処理面）を上向きにして基板Ｗを保持する基板保持部３６と、この基板保持部３６の上方に該基板保持部３６の周縁部を囲繞するように配置された電極部３８が備えられている。更に、基板保持部３６の周囲を囲繞して処理中に用いる各種薬液の飛散を防止する有底略円筒状のカップ４０が、エアシリンダ（図示せず）を介して上下動自在に配置されている。
【００３２】
ここで、基板保持部３６は、エアシリンダ４４によって、下方の基板受渡し位置Ａと、上方の電解処理位置Ｂと、これらの中間の前処理・洗浄位置Ｃとの間を昇降し、図示しない回転モータ及びベルトを介して、任意の加速度及び速度で第１の電極部３８と一体に回転するように構成されている。この基板受渡し位置Ａに対向して、電解処理装置１２のフレーム側面の搬送ロボット１４側には、基板搬出入口（図示せず）が設けられ、また基板保持部３６が電解処理位置Ｂまで上昇した時に、基板保持部３６で保持された基板Ｗの周縁部に下記の電極部３８のシール材９０と第１の電極８８が当接するようになっている。一方、カップ４０は、その上端が基板搬出入口下方に位置し、図３に仮想線で示すように、上昇した時に基板搬出入口を塞いで電極部３８の上方に達するようになっている。
【００３３】
電解液トレー２２は、電解処理を実施していない時に、電極アーム部３０の下記の高抵抗構造体１１０及び第２の電極９８を電解液で湿潤させるためのもので、この高抵抗構造体１１０が収容できる大きさに設定され、図示しない電解液供給口と電解液排水口を有している。また、フォトセンサが電解液トレー２２に取付けられており、電解液トレー２２内の電解液の満水、即ちオーバーフローと排水の検出が可能になっている。
【００３４】
電極アーム部３０は、下記のように本実施例では、サーボモータからなる上下動モータ１３２とボールねじ１３４を介して上下動し、旋回モータを介して、電解液トレー２２と基板処理部２０との間を旋回（揺動）するようになっているが、空気圧アクチュエータを使用しても良い。
【００３５】
また、プレコート・回収アーム３２は、図４に示すように、上下方向に延びる支持軸５８の上端に連結されて、ロータリアクチュエータ６０を介して旋回（揺動）し、エアシリンダ（図示せず）を介して上下動するよう構成されている。このプレコート・回収アーム３２には、その自由端側にプレコート液吐出用のプレコートノズル６４が、基端側に電解液回収用の電解液回収ノズル６６がそれぞれ保持されている。そして、プレコートノズル６４は、例えばエアシリンダによって駆動するシリンジに接続されて、プレコート液がプレコートノズル６４から間欠的に吐出され、また、電解液回収ノズル６６は、例えばシリンダポンプまたはアスピレータに接続されて、基板上の電解液が電解液回収ノズル６６から吸引されるようになっている。
【００３６】
前記基板保持部３６は、図５乃至図７に示すように、円板状のステージ６８を備え、このステージ６８の周縁部の円周方向に沿った６カ所に、上面に基板Ｗを水平に載置して保持する支持腕７０が立設されている。この支持腕７０の１つの上端には、基板Ｗの端面に当接して位置決めする位置決め板７２が固着され、この位置決め板７２を固着した支持腕７０に対向する支持腕７０の上端には、基板Ｗの端面に当接し回動して基板Ｗを位置決め板７２側に押付ける押付け片７４が回動自在に支承されている。また、他の４個の支持腕７０の上端には、回動して基板Ｗをこの上方から下方に押付けるチャック爪７６が回動自在に支承されている。
【００３７】
ここで、押付け片７４及びチャック爪７６の下端は、コイルばね７８を介して下方に付勢した押圧棒８０の上端に連結されて、この押圧棒８０の下動に伴って押付け片７４及びチャック爪７６が内方に回動して閉じるようになっており、ステージ６８の下方には、押圧棒８０に下面に当接してこれを上方に押上げる支持板８２が配置されている。
【００３８】
これにより、基板保持部３６が図３に示す基板受渡し位置Ａに位置する時、押圧棒８０は支持板８２に当接し上方に押上げられて、押付け片７４及びチャック爪７６が外方に回動して開き、ステージ６８を上昇させると、押圧棒８０がコイルばね７８の弾性力で下降して、押付け片７４及びチャック爪７６が内方に回転して閉じるようになっている。
【００３９】
前記電極部３８は、図８及び図９に示すように、支持板８２（図７等参照）の周縁部に立設した支柱８４の上端に固着した環状の枠体８６と、この枠体８６の下面に内方に突出させて取付けた、この例では６分割された第１の電極８８と、この第１の電極８８の上方を覆うように枠体８６の上面に取付けた環状のシール材９０とを有している。この第１の電極８８は、電解めっきを行うときにはカソードとなり、電解エッチングを行うときにはアノードとなる。シール材９０は、その内周縁部が内方に向け下方に傾斜し、かつ徐々に薄肉となって、内周端部が下方に垂下するように構成されている。
【００４０】
これにより、図３に示すように、基板保持部３６が電解処理位置Ｂまで上昇した時に、この基板保持部３６で保持した基板Ｗの周縁部に第１の電極８８が押付けられて通電し、同時にシール材９０の内周端部が基板Ｗの周縁部上面に圧接し、ここを水密的にシールして、基板の上面（被処理面）に供給された電解液が基板Ｗの端部から染み出すのを防止するとともに、電解液が第１の電極８８を汚染することを防止するようになっている。
なお、この実施の形態において、電極部３８は、上下動不能で基板保持部３６と一体に回転するようになっているが、上下動自在で、下降した時にシール材９０が基板Ｗの被処理面に圧接するように構成しても良い。
【００４１】
前記電極アーム部３０の電極ヘッド２８は、図１０乃至図１２に示すように、揺動アーム２６の自由端にボールベアリング９２を介して連結したハウジング９４と、このハウジング９４の下端開口部を塞ぐように配置された高抵抗構造体１１０とを有している。すなわち、このハウジング９４の下部には、内方に突出した内方突出部９４ａが、高抵抗構造体１１０の上部にはフランジ部１１０ａがそれぞれ設けられ、このフランジ部１１０ａを内方突出部９４ａに引っ掛け、更にスペーサ９６を介装することで、ハウジング９４に高抵抗構造体１１０が保持されている。これによって、ハウジング９４の内部に中空の電解液室１００が区画形成されている。
【００４２】
この高抵抗構造体１１０は、アルミナ，ＳｉＣ，ムライト，ジルコニア，チタニア，コージライト等の多孔質セラミックスまたはポリプロピレンやポリエチレンの焼結体等の硬質多孔質体、あるいはこれらの複合体、更には織布や不織布で構成される。例えば、アルミナ系セラミックスにあっては、ポア径３０〜２００μｍ、ＳｉＣにあっては、ポア径３０μｍ以下、気孔率２０〜９５％、厚み１〜２０ｍｍ、好ましくは５〜２０ｍｍ、更に好ましくは８〜１５ｍｍ程度のものが使用される。この例では、例えば気孔率３０％、平均ポア径１００μｍでアルミナ製の多孔質セラミックス板から構成されている。そして、この内部に電解液を含有させることで、つまり多孔質セラミックス板自体は絶縁体であるが、この内部に電解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、電解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。
【００４３】
このように高抵抗構造体１１０を電解液室１００内に配置し、この高抵抗構造体１１０によって大きな抵抗を発生させることで、シード層７（図２２参照）の抵抗の影響を無視できる程度となし、基板Ｗの表面の電気抵抗による電流密度の面内差を小さくして、めっき膜の面内均一性を向上させることができる。
【００４４】
前記電解液室１００内には、電解めっきのときはアノードとなり、電解エッチングのときはカソードとなる第２の電極９８が、この上方に配置した電解液導入管１０４の下面に取付けられて配置されている。そして、この電解液導入管１０４には、電解液導入口１０４ａが設けられ、この電解液導入口１０４ａに電解液供給設備１８（図１参照）から延びる電解液供給管１０２が接続され、更に、ハウジング９４の上面に設けられた電解液排出口９４ｂに電解液室１００に連通する電解液排出管１０６が接続されている。
【００４５】
電解液導入管１０４は、基板の被処理面に均一に電解液を供給できるように、マニホールド構造が採用されている。即ち、その長手方向に沿った所定の位置に、この内部に連通する多数の細管１１２を連結している。そして、第２の電極９８及び高抵抗構造体１１０のこの細管１１２に対応する位置には細孔が設けられ、細管１１２は、これらの細孔内を下方に延びて、高抵抗構造体１１０の下面乃至該下面付近に達するように構成されている。
【００４６】
これにより、電解液供給管１０２から電解液導入管１０４に導入された電解液は、細管１１２を通過して高抵抗構造体１１０の下方に達し、この高抵抗構造体１１０の内部を通過して電解液室１００内を満たして第２の電極９８を電解液中に浸漬させ、電解液排出管１０６を吸引することで、電解液排出管１０６から排出されるようになっている。
【００４７】
ここで、第２の電極９８は、スライムの生成を抑制するため、含有量が０．０３〜０．０５％のリンを含む銅（含リン銅）で構成されているが、不溶解のものを使用してもよい。
また、第１の電極８８は電源１１４の一方の電極に、第２の電極９８は電源１１４の他方の電極にそれぞれ電気的に接続されており、この電源１１４は、流れる電流の向きを任意に変更できるようになっている。
【００４８】
高抵抗構造体１１０の下面には、下面を研磨面１２０ａとした研磨パッド１２０が、貼着等により取付けられている。この研磨パッド１２０は、電解エッチングの際に、この研磨面１２０ａを基板の被処理面（めっき面）に向けて押圧しつつ擦り付けるためのもので、柔軟性を有し、耐久性のある織布、不織布、樹脂または樹脂発泡体からなり、電解液が通り抜ける連続気孔（連続気泡）を有するものが望ましい。この研磨パッド１２０としては、例えばＣＭＰなどで広く使用されるロデール社製のポリテックス（Ｐｏｌｉｔｅｘ）等の不織布やＩＣ１０００のような発泡ウレタン等や、さらに柔軟性を持ったＰＶＡやスポンジ等が用いられる。なお、連続気孔を有していない場合には、例えば０．５〜１ｍｍ間隔で、上下に連通する多数の細孔を設けることで、電解液が研磨パッド１２０の内部を通り抜け、電流が流れるようにすることができる。
【００４９】
更に、ボールベアリング９２と揺動アーム２６との間には、研磨パッド１２０の研磨面１２０ａを基板Ｗの被処理面に向けて押付ける押圧機構１２２が設けられている。つまり、この押圧機構１２２は、互いに離間した位置に配置される一対の板体１２４，１２６間に配置される圧縮コイルばね１２８と、一端を一方の板体１２４に固着し、他端に設けた頭部１３０ａを他方の板体１２６に当接させて、一対の板体１２４，１２６間の間隔が拡がることを規制するストッパ１３０とを有している。一方、揺動アーム２６は、サーボモータからなる上下動モータ１３２とボールねじ１３４を介して上下動するように構成されている。この上下機構は空気圧アクチュエータであってもよい。
【００５０】
これにより、研磨パッド１２０の研磨面１２０ａが基板Ｗの表面に当接しない間は、圧縮コイルばね１２８の弾性力を介して、電極ヘッド２８は、揺動アーム２６と一体に上下動（及び揺動）し、研磨パッド１２０の研磨面１２０ａが基板Ｗの表面に当接した後、揺動アーム２６を更に下降させると、この下降に伴って、圧縮コイルばね１２８が更に縮み、この圧縮コイルばね１２８の弾性力を研磨パッド１２０に作用させて、研磨面１２０ａを基板の表面に押付け、しかも圧縮コイルばね１２８の縮み量（変位量）を制御することで、この押圧力を調整できるようになっている。この押圧力は、一般的には２００ｇ／ｃｍ２以下、特に７０ｇ／ｃｍ２程度が好ましい。この変位とばねの力は、空気圧アクチュエータを使用して上下動させるようにしたものから得るようにしても良い。なお、上記の例では、研磨パッド１２０を上下動させるようにしているが、基板保持部３６側、または双方を上下動させるようにしても良い。
【００５１】
そして、電解めっきを行うときには、電源１１４を介して、第１の電極８８をカソード、第２の電極９８をアノードとなし、図１１に示すように、基板保持部３６が電解処理位置Ｂ（図３参照）にある時に、基板保持部３６で保持した基板Ｗと研磨パッド１２０との隙間が、例えば０．１〜３ｍｍ程度となるまで電極ヘッド２８を下降させ、この状態で、電解液供給管１０２から電解液（めっき液）を供給して、高抵抗構造体１１０に電解液を含ませながら、基板Ｗの上面（被処理面）から電解液室１００の内部を電解液で満たす。これによって、基板Ｗの被処理面にめっきを施す。
【００５２】
一方、電解エッチングを行うときには、電源１１４を介して、第１の電極８８をアノード、第２の電極９８をカソードとなし、図１２に示すように、基板保持部３６が電解処理位置Ｂ（図３参照）にある時に、研磨パッド１２０の研磨面１２０ａが基板保持部３６で保持した基板Ｗを所定の圧力で押圧するまで電極ヘッド２８を下降させ、この状態で、電解液供給管１０２から電解液を供給して、高抵抗構造体１１０に電解液を含ませながら、基板Ｗの上面（被処理面）から電解液室１００の内部を電解液で満たして、更に、基板保持部３６を回転させて、研磨面１２０ａを基板Ｗの被処理面（めっき面）に擦り付けながら、基板Ｗの被処理面（めっき面）にエッチングを施す。
【００５３】
次に、前記実施の形態の電解処理装置を備えた基板処理装置の操作について、図１３及び図１４を更に参照して説明する。なお、この例では、同じ電解液、例えば硫酸銅めっき液等の酸性めっき液や、添加剤を含んだめっき液に硫酸や硝酸などの酸性液を入れた溶液を使って電解めっきと電解エッチングを行うようにした例を示す。なお、電解めっきと電解エッチングとを電解液を変えて行うようにしても良いことは勿論である。その際は、液交換手段、液排出機構などが必要となる。
【００５４】
先ず、ロード・アンロード部１０からめっき処理前の基板Ｗを搬送ロボット１４で取出し、被処理面を上向きにした状態で、フレームの側面に設けられた基板搬出入口から一方の電解処理装置１２の内部に搬送する。この時、基板保持部３６は、下方の基板受渡し位置Ａにあり、搬送ロボット１４は、そのハンドがステージ６８の真上に到達した後に、ハンドを下降させることで、基板Ｗを支持腕７０上に載置する。そして、搬送ロボット１４のハンドを、前記基板搬出入口を通って退去させる。
【００５５】
搬送ロボット１４のハンドの退去が完了した後、カップ４０を上昇させ、同時に基板受渡し位置Ａにあった基板保持部３６を前処理・洗浄位置Ｃに上昇させる。この時、この上昇に伴って、支持腕７０上に載置された基板は、位置決め板７２と押付け片７４で位置決めされ、チャック爪７６で確実に把持される。
【００５６】
一方、電極アーム部３０の電極ヘッド２８は、この時点では電解液トレー２２上の通常位置にあって、高抵抗構造体１１０あるいは第２の電極９８が電解液トレー２２内に位置しており、この状態でカップ４０の上昇と同時に、電解液トレー２２及び電極ヘッド２８に電解液の供給を開始する。そして、基板のめっき工程に移るまで、新しい電解液を供給し、併せて電解液排出管１０６を通じた吸引を行って、高抵抗構造体１１０に含まれる電解液の交換と泡抜きを行う。なお、カップ４０の上昇が完了すると、フレーム側面の基板搬出入口はカップ４０で塞がれて閉じ、フレーム内外の雰囲気が遮断状態となる。
【００５７】
カップ４０が上昇するとプレコート処理に移る。即ち、基板Ｗを受取った基板保持部３６を回転させ、待避位置にあったプレコート・回収アーム３２を基板と対峙する位置へ移動させる。そして、基板保持部３６の回転速度が設定値に到達したところで、プレコート・回収アーム３２の先端に設けられたプレコートノズル６４から、例えば界面活性剤からなるプレコート液を基板の被処理面（被めっき面）に間欠的に吐出する。この時、基板保持部３６が回転しているため、プレコート液は基板Ｗの被処理面の全面に行き渡る。次に、プレコート・回収アーム３２を待避位置へ戻し、基板保持部３６の回転速度を増して、遠心力により基板Ｗの被処理面のプレコート液を振り切って乾燥させる。
【００５８】
プレコート完了後にめっき処理に移る。先ず、基板保持部３６を、この回転を停止、若しくは回転速度をめっき時速度まで低下させた状態で、めっきを施す電解処理位置Ｂまで上昇させる。すると、基板Ｗの周縁部は、第１の電極８８に接触して通電可能な状態となり、同時に基板Ｗの周縁部上面にシール材９０が圧接して、基板Ｗの周縁部が水密的にシールされる。
【００５９】
一方、搬入された基板Ｗのプレコート処理が完了したという信号に基づいて、電極アーム部３０を電解液トレー２２上方から電解処理を施す位置の上方に電極ヘッド２８が位置するように水平方向に旋回させ、この位置に到達した後に、電極ヘッド２８を電極部３８に向かって下降させる。この時、研磨パッド１２０を基板Ｗの被処理面（被めっき面）に接触することなく、０.１ｍｍ〜３ｍｍ程度に近接した位置とする。電極ヘッド２８の下降が完了した時点で、第１の電極８８をカソード、第２の電極９８をアノードとしためっき電流を投入し、電解液供給管１０２から電解液を電極ヘッド２８の内部に供給して、高抵抗構造体１１０に電解液を含ませながら、基板Ｗの上面（被処理面）から電解液室１００の内部を電解液で満たし、これによって、基板Ｗの被処理面にめっきを施す。
【００６０】
この時、例えば図１３及び図１４に示すように、液張りまで（ｔ０〜ｔ１）は、めっき電圧を一定（ＣＶ制御）にしておき、その後、電流を一定（ＣＣ制御）にして、電流を段階的に増加させながら第１段階のめっき（ｔ１〜ｔ２）、第２段階のめっき（ｔ２〜ｔ３）、第３段階のめっき（ｔ３〜ｔ４）を行う。この時、必要に応じて、基板保持部３６を低速で回転させる。
【００６１】
次に、第１の電極８８がアノード、第２の電極９８がカソードとなるように電流（電圧）を切換え、更に、研磨パッド１２０の研磨面１２０ａを基板保持部３６で保持した基板Ｗに向けて所定の圧力で押圧しながら、基板保持部３６を回転させて、研磨パッド１２０の研磨面１２０ａを基板の被処理面（めっき面）に擦り付けながら第１段階の電解エッチングを行う（ｔ４〜ｔ５）。
【００６２】
そして、第１の電極８８がカソード、第２の電極９８がアノードとなるように電流（電圧）を切換え、研磨パッド１２０を基板Ｗの被処理面に接触することのない位置に戻し、更に前述の第３段階のめっきに比べてより増加させた一定電流を流しながら第４段階のめっきを行う（ｔ５〜ｔ６）。
【００６３】
次に、前述と同様に電流（電圧）を切換え、前述の第１段階のエッチングに比べて、より増加させた一定電流を流しながら、押圧力を高めた状態で第２段階の電解エッチングを行う（ｔ６〜ｔ７）。
更に、前述同様に電流（電圧）を切換え、研磨パッド１２０を基板Ｗの被処理面に接触することのない位置に戻し、更に前述の第４段階のめっきに比べてより増加させた一定電流を流しながら第５段階のめっきを行う（ｔ７〜ｔ８）。
【００６４】
そして、前述と同様に電流（電圧）を切換え、前述の第２段階のエッチングに比べて、より減少させた一定電流を流しながら、押圧力を高めた状態で第３段階の電解エッチングを行い（ｔ８〜ｔ９）、これにより電解処理を完了する。
このように、めっき処理の合間に電解エッチングを行い、しかもこの電解エッチングを、研磨面１２０ａを基板の被処理面（めっき面）に押付けながら、研磨面１２０ａと基板Ｗと相対的に移動させて行うことで、例えば微細溝の上部に形成されるめっき膜の盛り上がった部分を選択的にエッチング除去して、めっき膜の平坦性を向上させることができる。
【００６５】
電解処理が完了すると、電極アーム部３０を上昇させ旋回させて電解液トレー２２上方へ戻し、通常位置へ下降させる。次に、プレコート・回収アーム３２を待避位置から基板Ｗに対峙する位置へ移動させて下降させ、電解液回収ノズル６６から基板Ｗ上の電解液の残液を回収する。この残液の回収が終了した後、プレコート・回収アーム３２を待避位置へ戻し、基板のめっき面のリンスのために、純水用の固定ノズル３４から基板Ｗの中央部に純水を吐出し、同時に基板保持部３６をスピードを増して回転させて基板Ｗの表面の電解液を純水に置換する。このように、基板Ｗのリンスを行うことで、基板保持部３６を電解処理位置Ｂから下降させる際に、電解液が跳ねて、電極部３８の第１の電極８８が汚染されることが防止される。
【００６６】
リンス終了後に水洗工程に入る。即ち、基板保持部３６を電解処理位置Ｂから前処理・洗浄位置Ｃへ下降させ、純水用の固定ノズル３４から純水を供給しつつ基板保持部３６及び電極部３８を回転させて水洗を実施する。この時、電極部３８に直接供給した純水、又は基板Ｗの面から飛散した純水によってシール材９０及び第１の電極８８も基板と同時に洗浄することができる。
【００６７】
水洗完了後にドライ工程に入る。即ち、固定ノズル３４からの純水の供給を停止し、更に基板保持部３６及び電極部３８の回転スピードを増して、遠心力により基板表面の純水を振り切って乾燥させる。併せて、シール材９０及び第１の電極８８も乾燥される。ドライ工程が完了すると基板保持部３６及び電極部３８の回転を停止させ、基板保持部３６を基板受渡し位置Ａまで下降させる。すると、チャック爪７６による基板Ｗの把持が解かれ、基板Ｗは、支持腕７０の上面に載置された状態となる。これと同時に、カップ４０も下降させる。
【００６８】
以上でめっき処理及びそれに付帯する前処理や洗浄・乾燥工程の全て工程を終了し、搬送ロボット１４は、そのハンドを基板搬出入口から基板Ｗの下方に挿入し、そのまま上昇させることで、基板保持部３６から処理後の基板Ｗを受取る。そして、搬送ロボット１４は、この基板保持部３６から受取った処理後の基板Ｗをロード・アンロード部１０に戻す。
【００６９】
なお、上記の例では、研磨パッド１２０の研磨面１２０ａを基板Ｗの被処理面（被めっき面）に接触させることなく、両者の間に０.１ｍｍ〜３ｍｍ程度の隙間を設けた状態で、液張り及び各段階のめっきを行うようにした例を示しているが、図１５に示すように、研磨パッド１２０の研磨面１２０ａを基板Ｗの被処理面（被めっき面）に低圧力で接触させた状態で、液張り及び各段階のめっきを行うようにしてもよい。つまり、この例では、研磨パッド１２０の研磨面１２０ａと基板Ｗの被処理面（被めっき面）とを低圧で互いに接触させた状態で、液張り（ｔ０〜ｔ１）、第１段階から第３段階のめっき（ｔ１〜ｔ４）、第４段階のめっき（ｔ５〜ｔ６）及び第５段階のめっき（ｔ７〜ｔ８）を行い、更に、第３段階の電解エッチング（ｔ８〜ｔ９）を終了した後、研磨パッド１２０の研磨面１２０ａと基板Ｗの被処理面との間の圧力を低圧に戻し（ｔ９〜ｔ１０）、しかる後、研磨パッド１２０を基板Ｗから離すようにしている。
【００７０】
このように、研磨パッド１２０の研磨面１２０ａを基板Ｗの被処理面（被めっき面）に低圧力で接触させた状態で、液張り及び各段階のめっきを行うことで、めっきによって形成されるめっき膜の表面に生じる盛り上がりをより小さくすることができる。
【００７１】
図１６は、本発明の他の実施の形態の電解処理装置の要部を示す。この例の、前記例と異なる点は、高抵抗構造体１１０をその周縁部をハウジング９４で保持して、電解液室１００の内部を横方向に跨るように配置し、更にフランジ１４０ａを有するサポート１４０を備え、このサポート１４０をそのフランジ１４０ａをハウジング９４の内方突出部９４ａに引っ掛けて保持し、このサポート１４０の下面に、下面を研磨面１２０ａとした研磨パッド１２０を取付けた点にある。なお、細管１１２は、サポート１４０の内部を貫通して延びており、更にサポート１４０には、多数の貫通孔が設けられている。
【００７２】
このように、材質や形状に影響されないサポート１４０を介して研磨パッド１２０を保持することで、この研磨パッド１２０を容易に保持して所定の位置に配置することができる。
なお、前記の各例では、下面を研磨面１２０ａとした研磨パッド１２０を備えた例を示しているが、高抵抗構造体の一部に、例えばコーティング、焼成または封孔処理等の表面処理を施して、高抵抗構造体の下面を研磨面とするようにしてもよい。
【００７３】
図１７乃至図２０は、本発明の更に他の実施の形態の電解加工装置を示す。この例の電解加工装置は、前述とほぼ同様な構成の、基板Ｗを着脱自在に保持する基板保持部３６と、第１の電極８８及びシール材９０を備えた電極部３８とを有する基板処理部２０を備えている。そして、この基板処理部２０を挟んだ両側に、例えばめっき液からなる第１の電解液（以下、めっき液と総称という）２００を保持する第１の電解液トレー（同じく、めっき液トレー）２０２と、エッチング液からなる第２の電解液（同じく、エッチング液）２０４を保持する第２の電解液トレー（同じく、エッチング液トレー）２０６とが配置されている。
【００７４】
更に、上下動及び揺動自在な揺動アーム２０８の先端に保持されて、基板処理部２０とめっき液トレー２０２との間を揺動する第１の電極ヘッド２１０と、同じく、上下動及び揺動自在な揺動アーム２１２の先端に保持されて、基板処理部２０とエッチング液トレー２０６との間を揺動する第２の電極ヘッド２１４が備えられている。
【００７５】
この第１の電極ヘッド２１０は、前述とほぼ同様に、ハウジング２１６と、該ハウジング２１６の下方開口端を閉塞して電解液室（めっき液室）２１８を区画形成する高抵抗構造体２２０を有しており、この電解液室２１８の内部に第２の電極２２２が収容され、めっき液２００を第２の電極２２２を浸漬させた状態で保持するようになっている。一方、第２の電極ヘッド２１４も前述とほぼ同様に、ハウジング２２４と、該ハウジング２２４の下方開口端を閉塞して電解液室（エッチング液室）２２６を区画形成する高抵抗構造体２２８を有しており、この電解液室２２６の内部に第２の電極２３０が収容され、エッチング液２０４を第２の電極２３０を浸漬させた状態で保持するようになっている。更に、この第２の電極ヘッド２１４の高抵抗構造体２２８の下面には、下面を研磨面２３２ａとした研磨パッド２３２が貼着され、更に、図示しないが、第２の電極ヘッド２１４には、高抵抗構造体２２８を下方に押圧する押圧機構が備えられている。
【００７６】
この例では、第１の電極ヘッド２１０として、基板の被処理面（被めっき面）に電解めっきを行うのに使用するため、電解エッチングを行うようにした第２の電極ヘッド２１４とは異なり、研磨パッド等を有さないものを使用しているが、第２の電極ヘッド２１４と同様な構成のものを使用して、例えば電解エッチングを行うのに使用したり、研磨面を基板の被処理面に接触させて電解めっき行うのに使用したりしてもよい。第２の電極ヘッド２１４にあっても同様に、第１の電極ヘッド２１０と同様な構成のものを使用して、例えば電解めっきを行うにの使用してもよい。
【００７７】
また、電解液が互いに混じるのを防止するため、第１の電極ヘッド２１０と第２の電極ヘッド２１４を備えた例を示しているが、例えば第２の電極ヘッド２１４と同様な構成の電極ヘッドを単一の共通したものとして使用してもよく、これにより、構造の簡素化を図ることができる。なお、３個以上の電解液トレーと、この各電解液トレーに対応した数の電極ヘッドを有するようにしてもよいことは勿論である。
【００７８】
次に、この電解処理装置による電解処理について、図２１を更に参照して説明する。
先ず、前述と同様にして、基板処理部２０の基板保持部３６で、被処理面を上向きにして基板Ｗを保持し、必要に応じて、めっき前処理を施した後、基板Ｗの周縁部に第１の電極８８に接触させて通電可能な状態となし、同時に基板Ｗの周縁部上面にシール材９０を圧接させて、基板Ｗの周縁部を水密的にシールする。
【００７９】
この時、図１８に示すように、第１の電極ヘッド２１０は、めっき液トレー２０２内の通常の位置にあり、高抵抗構造体２２０がめっき液トレー２０２内のめっき液２００に接触し、電解液室２１８の内部を吸引することで、高抵抗構造体２２０及び電解液室２１８の内部にめっき液２００が保持される。第２の電極ヘッド２１４にあってもほぼ同様に、エッチング液トレー２０６内の通常に位置にあり、高抵抗構造体２２８がエッチング液トレー２０６内のエッチング液２０４に接触し、電解液室２２６の内部を吸引することで、高抵抗構造体２２８及び電解液室２２６の内部にエッチング液が保持される。
【００８０】
そして、基板Ｗが所定に位置にセットされたという信号に基づいて、内部にめっき液２００を保持した第１の電極ヘッド２１０を一端上昇させ、更に揺動させて、基板保持部３６の直上方に位置させる。次に、第１の電極ヘッド２１０を基板保持部３６に向かって下降させ、この高抵抗構造体２２０が基板Ｗの被処理面（被めっき面）に接触することなく、０.１ｍｍ〜３ｍｍ程度に近接した位置に達した時に、第１の電極ヘッド２１０の下降を停止させる。この下降が完了した時点で、図１９に示すように、高抵抗構造体２２０と基板Ｗとの間にめっき液２００を満たし、同時に、電源２３４を介して、第１の電極８８をカソード、第２の電極２２２をアノードとしためっき電流を投入し、必要に応じて、基板Ｗを低速で回転させて、基板Ｗの被処理面（被めっき面）に電解めっきを施す。
【００８１】
このめっき終了後、第１の電極ヘッド２１０を上昇させ旋回させて、めっき液トレー２０２の上方へ戻し、通常位置へ下降させる。次に、前述と同様に、電解液回収ノズルから基板Ｗ上のめっき液の残液を回収し、しかる後、基板Ｗのめっき面に純水を供給してめっき面をリンス（洗浄）してめっき液を純水に置換し、更に、基板Ｗのめっき面に純水を供給しつつ基板Ｗを回転させて水洗した後、純水の供給を停止し、基板Ｗの回転スピードを増し、遠心力により基板表面の純水を振り切って基板Ｗを乾燥させる。
【００８２】
次に、内部にエッチング液２０４を保持した第２の電極ヘッド２１４を一端上昇させ、更に揺動させて、基板保持部３６の直上方に位置させる。次に、第２の電極ヘッド２１４を基板保持部３６に向かって下降させ、この研磨パッド２３２の下面の研磨面２３２ａを基板Ｗの被処理面（めっき面）に接触させ、所定の押圧力で押圧した時に第２の電極ヘッド２１４の下降を停止させる。この下降が完了した時点で、図２０に示すように、高抵抗構造体２２８と基板Ｗとの間にエッチング液２０４を満たし、同時に、電源２３４を介して、第１の電極８８をアノード、第２の電極２３０をカソードとした電流を投入し、基板Ｗを回転させて、被処理面（めっき面）に電解エッチングを施す。
【００８３】
このエッチング終了後、第２の電極ヘッド２１４を上昇させ旋回させて、エッチング液トレー２０６の上方へ戻し、通常位置へ下降させる。次に、前述と同様に、電解液回収ノズルから基板Ｗ上のエッチング液の残液を回収し、しかる後、基板Ｗのめっき面に純水を供給してめっき面をリンス（洗浄）してエッチング液を純水に置換し、更に、基板Ｗのめっき面に純水を供給しつつ基板Ｗを回転させて水洗した後、純水の供給を停止し、基板Ｗの回転スピードを増し、遠心力により基板表面の純水を振り切って基板Ｗを乾燥させる。
前記の電解めっき及び電解エッチングを、必要に応じて繰返し、めっき膜が所定の膜厚に達した時に、基板を次工程に搬送する。
【００８４】
この例によれば、基板Ｗを搬送することなく、基板保持部３６で基板Ｗを保持した状態のままで、第１の電解液を使用した第１の電解処理（例えば、めっき処理）と、第２の電解液を使用した第２の電解処理（例えば、エッチング処理）を、電解液が混じることなく、連続して行うことができる。
【００８５】
なお、この例では、第１の電解液としてめっき液を、第２の電解液としてエッチング液をそれぞれ使用して、めっき処理とエッチング処理を連続して行うようにした例を示しているが、例えば、第１の電解液として、埋込み性に優れた、硫酸銅濃度が高く硫酸濃度が低いめっき液を使用し、第２の電解液として、めっき膜の平坦性に優れた、硫酸銅濃度が低く硫酸濃度が高いめっき液を使用するようにしてもよい。これにより、特性の異なる２種類のめっき液を用いためっきを、基板保持部で基板を保持したまま連続して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施の形態の電解処理装置を備えた基板処理装置の全体を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態の電解処理装置を示す平面図である。
【図３】基板保持部及び電極部の拡大断面図である。
【図４】プレコート・回収アームを示す正面図である。
【図５】基板保持部の平面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】図５のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】電極部の平面図である。
【図９】図８のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１０】電極アーム部の平面図である。
【図１１】電極ヘッド及び基板保持部を概略的に示す電解めっき時における断面図である。
【図１２】電極ヘッド及び基板保持部を概略的に示す電解エッチング時における断面図である。
【図１３】電解めっきと電解エッチングを行う時の電流（電圧）と時間との関係の一例を示す図である。
【図１４】図１３における電解エッチング時の押圧力と時間との関係の一例を示す図である。
【図１５】図１３において、電解めっき時にも押圧力をかけた時の押圧力と時間との関係の一例を示す図である。
【図１６】本発明の他の実施の形態の電解処理装置の要部を示す断面図（図１１相当図）である。
【図１７】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電解めっき時の平面図である。
【図１８】図１７に示す電解処理装置の電解めっき及び電解エッチングを行う前の状態を示す縦断面図である。
【図１９】図１７に示す電解処理装置の電解めっき時の縦断面図である。
【図２０】図１７に示す電解処理装置の電解エッチング時の縦断面図である。
【図２１】図１７に示す電解処理装置で電解処理を行う時のブロック図である。
【図２２】めっき処理によって銅配線を形成する例を工程順に示す図である。
【図２３】従来の基板に銅めっきを行って埋込み配線を形成するときの問題点の説明に付する断面図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０  ロード・アンロード部
１２  電解処理装置
１４  搬送ロボット
１６  電解液タンク
１８  電解液供給設備
２０  基板処理部
２２  電解液トレー
２６  揺動アーム
２８  電極ヘッド
３０  電極アーム部
３２  プレコート・回収アーム
３４  固定ノズル
３６  基板保持部
３８  電極部
６４  プレコートノズル
６６  電解液回収ノズル
６８  ステージ
７０  支持腕
７６  チャック爪
８０  押圧棒
８２  支持板
８６  枠体
８８  第１の電極
９０  シール材
９４  ハウジング
９８  第２の電極
１００  電解液室
１０２  電解液供給管
１０４  電解液導入管
１０６  電解液排出管
１１０  高抵抗構造体
１１２  細管
１１４  めっき電源
１２０  研磨パッド
１２０ａ  研磨面
１２２  押圧機構
１３０  ストッパ
１３２  上下動モータ
１４０  サポート
２００  めっき液（第１の電解液）
２０２  めっき液トレー
２０４  エッチング液（第２の電解液）
２０６  エッチング液トレー
２１０  第１の電極ヘッド
２１４  第２の電極ヘッド
２１８，２２６  電解液室
２２０，２２８  高抵抗構造体
２２２，２３０  第２の電極
２３２  研磨パッド
２３２ａ  研磨面
２３４  電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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