(57)【要約】【課題】  めっき液含浸体を有するめっき装置であって、めっき液の取扱いや、めっき液組成のコントロールが比較的容易な基板のめっき装置を提供する。【解決手段】  基板を保持する基板保持部３６と、基板保持部３６で保持した基板Ｗの被めっき面の周縁部に当接して該周縁部を水密的にシールするシール材９０と、該基板と接触して通電させるカソード８８を備えたカソード部３８と、基板の被めっき面に対面して上下動自在に配置されたアノード９８と、アノード９８と基板Ｗの被めっき面との間に配置された保水性材料からなるめっき液含浸体１１０とを備え、めっき液含浸体１１０の少なくとも基板の被めっき面と対向する基板対向面１１０ｂは、親水性表面であることを特徴とする。【選択図】      図１２
2005082821.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、
前記基板保持部で保持した基板の被めっき面の周縁部に当接して該周縁部を水密的にシールするシール材と、該基板と接触して通電させるカソードを備えたカソード部と、
前記基板の被めっき面に対面して上下動自在に配置されたアノードと、
前記アノードと前記基板の被めっき面との間に配置された保水性材料からなるめっき液含浸体とを備え、
前記めっき液含浸体の少なくとも前記基板の被めっき面と対向する基板対向面は、親水性表面であることを特徴とする基板のめっき装置。
【請求項２】
前記めっき液含浸体は、親水性の材料で構成されていることを特徴とする請求項１記載の基板のめっき装置。
【請求項３】
前記めっき液含浸体の前記基板対向面は、プラズマ処理により表面改質されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の基板のめっき装置。
【請求項４】
前記めっき液含浸体の前記基板対向面は、グロー放電処理により表面改質されたものであることを特徴とする請求項３記載の基板のめっき装置。
【請求項５】
前記めっき液含浸体の前記基板対向面は、コロナ放電処理により表面改質されたものであることを特徴とする請求項３記載の基板のめっき装置。
【請求項６】
前記めっき液含浸体の前記基板対向面は、紫外線照射処理により表面改質されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の基板のめっき装置。
【請求項７】
前記めっき液含浸体の前記基板対向面は、オゾン処理により表面改質されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の基板のめっき装置。
【請求項８】
前記めっき液含浸体の前記基板対向面には、親水性の官能基が付加さていることを特徴とする請求項１または２記載の基板のめっき装置。
【請求項９】
前記親水性の官能基は、分解された時にめっき液組成中に含まれる物質となる官能基からなることを特徴とする請求項８記載の基板のめっき装置。
【請求項１０】
前記めっき液含浸体の前記基板対向面には、親水性の物質が架橋またはコーティングされていることを特徴とする請求項１または２記載の基板のめっき装置。
【請求項１１】
前記親水性の物質は、めっき液組成中に含まれる物質からなることを特徴とする請求項１０記載の基板のめっき装置。
【請求項１２】
前記めっき液含浸体の前記基板対向面には、界面活性剤が架橋またはコーティングさていることを特徴とする請求項１または２記載の基板のめっき装置。
【請求項１３】
前記界面活性剤は、めっき液組成中に含まれる界面活性剤からなることを特徴とする請求項１２記載の基板のめっき装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板のめっき装置に係り、特に半導体基板に形成された微細配線パターンに銅等の金属（配線材料）を埋込んで配線を形成するのに使用される基板のめっき装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、半導体基板上に、回路形状の配線溝（トレンチ）や微孔（ビアホール）等の配線用の微細凹部を形成し、銅めっきによりこれらを銅（配線材料）で埋め、残りの部分の銅層（めっき膜）をＣＭＰ等の手段により除去して回路を形成することが行われている。
【０００３】
この種の微細で高アスペクト比の配線を形成するめっきに使用されるめっき装置としては、表面（被めっき面）を上向き（フェースアップ）にして基板を保持し、この基板の周縁部にカソードを接触させて基板表面をカソードとするとともに、基板の上方にアノードを配置し、基板とアノードとの間をめっき液で満たしながら、基板（カソード）とアノードとの間にめっき電圧を印加して、基板の表面（被めっき面）にめっきを行うようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この種の表面を上向きにして基板を保持して枚葉式でめっきを行うめっき装置にあっては、基板の全面に亘ってめっき電流の分布をより均一にして、めっき膜の面内均一性をより向上させるとともに、基板は、一般に表面を上向きにして搬送されて各種の処理が施されるため、めっきの際に基板を裏返す必要をなくすことができる。
【０００５】
一方、回路形状の配線溝等の中に選択的に銅めっき膜を析出させるための技術としては、多孔質体（めっき液含浸体）を半導体ウエハ等の基板に接触させ、また接触方向に相対的に動かしながらめっきを行うという方法が知られている。この技術で用いる多孔質体としては、ＰＶＡ、多孔質テフロン（登録商標）、ポリプロピレン等を繊維状に編んだり、漉いて紙状に加工したりしたもの、あるいはゲル化シリコン酸化物や寒天質等の不定形物などが一般に使用される（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特表２００２−５０６４８９号公報
【特許文献２】特開２０００−２３２０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、めっき液を内部に含浸させる多孔質体（めっき液含浸体）を使用してめっきを行うめっき装置にあっては、めっき液含浸体は、疎水性材質からなる材料で構成されており、このため、めっき液がめっき液含浸体の内部に浸透しにくく、めっき液の取扱いに手間がかかる。また、めっき液をめっき液含浸体内に完全に含浸させた状態でも、めっき液含浸体をめっき槽内のめっき液中に挿入したり、めっき液含浸体と基板の間にめっき液を注入したりする時に、めっき液含浸体内に気泡を巻き込みやすいという問題があった。そして、一度めっき液含浸体内に巻き込まれた気泡は、疎水性表面に吸着しやすく抜け難くなる。更に、めっき液中に添加されている添加剤や界面活性剤は、疎水性材質の表面に吸着されやすく、めっき液の組成のコントロールも困難になる。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、めっき液含浸体を有するめっき装置であって、めっき液の取扱いや、めっき液組成のコントロールが比較的容易な基板のめっき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】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部で保持した基板の被めっき面の周縁部に当接して該周縁部を水密的にシールするシール材と、該基板と接触して通電させるカソードを備えたカソード部と、前記基板の被めっき面に対面して上下動自在に配置されたアノードと、前記アノードと前記基板の被めっき面との間に配置された保水性材料からなるめっき液含浸体とを備え、前記めっき液含浸体の少なくとも前記基板の被めっき面と対向する基板対向面は、親水性表面であることを特徴とする基板のめっき装置である。
【００１０】
このように、めっき液含浸体の少なくとも基板の被めっき面と対向する基板対向面を親水性表面とすることで、めっき液がめっき液含浸体内に浸透し易くなるばかりでなく、接液時にめっき液含浸体内に気泡が巻き込まれ難くなり、また例え気泡が巻き込まれたとしても抜け易くなる。これにより、めっき液の取扱いが容易となる。また、めっき液含浸体の基板対向面が疎水性表面の場合、めっき液中の添加剤は疎水性表面に非常に吸着されやすいため、めっき液含浸体がめっき液中の添加剤を大量に吸着してしまい、しかもその吸着量の経時変化が大きいという問題があり、めっき液組成のコントロールが困難となるが、めっき液含浸体の基板対向面が親水性表面とすることで、このような問題が改善される。
【００１１】
前記めっき液含浸体は、めっき液の取り扱いという点を考慮すると、内部も親水性であることがより効果的で望ましいが、最低限基板対向面の表面が親水性であればその効果は十分にあり、また、気泡の巻き込み、めっき液組成のコントロールといった点に関しては、遜色無い効果が得られる。このことは、以下同様である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記めっき液含浸体は、親水性の材料で構成されていることを特徴とする請求項１記載の基板のめっき装置である。このように、めっき液含浸体自体を親水性の材料で構成することで、めっき液含浸体の基板対向面を親水性表面とすることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記めっき液含浸体の前記基板対向面は、プラズマ処理により表面改質されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の基板のめっき装置である。プラズマ処理により表面改質することで、めっき液含浸体の基板対向面を親水化することができる。プラズマ処理は、プラズマ接触処理とも呼ばれ、この中にはグロー放電処理とコロナ放電処理も含まれる。
なお、このプラズマ処理や、下記のグロー放電処理、コロナ放電処理、紫外線照射処理及びオゾン処理は、触媒を必要としない処理のため、金属汚染の心配がない。また、親水化の処理は、材料の時点で行っても、成形後に行ってもどちらでも良く、母材となる材質は、疎水性でも親水性でもどちらでも良い。このことは、以下同様である。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記めっき液含浸体の前記基板対向面は、グロー放電処理により表面改質されたものであることを特徴とする請求項３記載の基板のめっき装置である。グロー放電処理は、プラズマ接触処理の一種で、グロー放電によりプラズマを生成するようにしたもので、例えば、テフロン（登録商標）製のめっき液含浸体の表面を、圧力０．１ｍｍＨｇの基で１０秒間グロー放電処理することで、親水化することができる。
請求項５に記載の発明は、前記めっき液含浸体の前記基板対向面は、コロナ放電処理により表面改質されたものであることを特徴とする請求項３記載の基板のめっき装置である。コロナ放電処理は、プラズマ接触処理の一種で、コロナ放電によりプラズマを生成するようにしたものである。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記めっき液含浸体の前記基板対向面は、紫外線照射処理により表面改質されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の基板のめっき装置である。例えば、ＰＥＴ製のめっき液含浸体の表面に、波長２５３７Åに最大強度を持つ紫外線を２０分間照射することで、該表面を親水化することができる。
請求項７に記載の発明は、前記めっき液含浸体の前記基板対向面は、オゾン処理により表面改質されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の基板のめっき装置である。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、前記めっき液含浸体の前記基板対向面には、親水性の官能基が付加さていることを特徴とする請求項１または２記載の基板のめっき装置である。親水性の官能基としては、例えば、−ＯＨ、＝Ｏ、−ＣＯＨ、−ＳＯ３Ｈなどが挙げられる。親水性の官能基を付加する方法としては、化学反応、プラズマ処理、オゾン処理などの任意の方法が採用される。例えば、ポリエチレン製のめっき液含浸体の表面を、液温が７０℃の硫酸−クロム酸混合液（Ｋ３Ｃｒ２Ｏ７：Ｈ２Ｏ：Ｈ２ＳＯ４＝４．４：８８．５：７．１（重量比））で２分間処理することで、親水性の官能基を付与（親水化）することができる。また、テフロン（登録商標）製のめっき液含浸体の表面を、Ｎａ−ナフタレン処理することによっても、親水化することができる。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、前記親水性の官能基は、分解された時にめっき液組成中に含まれる物質となる官能基からなることを特徴とする請求項８記載の基板のめっき装置である。これにより、めっき液含浸体の基板対向面に付加された親水性の官能基が分解しても、この分解した官能基がめっき液に対して不純物とならないようにすることができる。
請求項１０に記載の発明は、前記めっき液含浸体の前記基板対向面には、親水性の物質が架橋またはコーティングされていることを特徴とする請求項１または２記載の基板のめっき装置である。親水性の物質を表面に架橋させる方法としては、グラフト重合法やプラズマ重合法などの任意の方法が採用される。
【００１８】
請求項１１に記載の発明は、前記親水性の物質は、めっき液組成中に含まれる物質からなることを特徴とする請求項１０記載の基板のめっき装置である。これにより、めっき液含浸体の基板対向面に架橋またはコーティングされた親水性の物質が剥がれても、めっき液に対して不純物とならないようにすることができる。
請求項１２に記載の発明は、前記めっき液含浸体の前記基板対向面には、界面活性剤が架橋またはコーティングさていることを特徴とする請求項１または２記載の基板のめっき装置である。界面活性剤を表面に架橋させる方法としては、グラフト重合法やプラズマ重合法などの任意の方法が採用される。
【００１９】
請求項１３に記載の発明は、前記界面活性剤は、めっき液組成中に含まれる界面活性剤からなることを特徴とする請求項１２記載の基板のめっき装置である。これにより、めっき液含浸体の基板対向面に架橋またはコーティングされている界面活性剤が剥がれても、めっき液に対して不純物とならないようにするとともに、添加剤（界面活性剤）の効果をめっき液含浸体の基板対向面に持たせて、その効果を基板の被めっき面の対向する部分に限定することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、めっき液含浸体がめっき液に濡れやすくなるとともに、接液時にめっき液含浸体の内部に巻き込まれる気泡の量が減るばかりでなく、巻き込んだ気泡が抜け易くなって、めっき液の取扱いが容易となる。しかも、めっき液中の添加物がめっき液含浸体に吸着され難くして、めっき液組成のコントロールが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。この実施の形態は、半導体ウエハ等の基板の表面に設けた配線用の微細凹部に、配線材料としての銅を埋込んで銅層からなる配線を形成するようにした例を示しているが、他の配線材料を使用しても良いことは勿論である。
【００２２】
図１を参照して、半導体装置における銅配線形成例を説明する。図１（ａ）に示すように、半導体素子を形成した半導体基材１上の導電層１ａの上に、例えばＳｉＯ２からなる酸化膜やＬｏｗ−ｋ材膜等の絶縁膜２を堆積し、この絶縁膜２の内部に、例えばリソグラフィ・エッチング技術により、配線用の微細凹部としての微孔（ビアホール）３と配線溝（トレンチ）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のシード層６をスパッタリング等により形成する。
【００２３】
そして、図１（ｂ）に示すように、基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、基板Ｗの微孔３及び配線溝４内に銅を充填させるとともに、絶縁膜２上に銅層７を堆積させる。その後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）などにより、絶縁膜２上のバリア層５，シード層６及び銅層７を除去して、微孔３及び配線溝４内に充填させた銅層７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１（ｃ）に示すように、絶縁膜２の内部にシード層６と銅層７からなる配線（銅配線）８を形成する。
【００２４】
図２は、本発明の実施の形態のめっき装置を備えた基板処理装置の全体配置図を示す。図２に示すように、この基板処理装置には、同一設備内に位置して、内部に複数の基板Ｗを収納する２基のロード・アンロード部１０と、めっき処理及びその付帯処理を行う２基のめっき装置１２と、ロード・アンロード部１０とめっき装置１２との間で基板Ｗの受渡しを行う搬送ロボット１４と、めっき液タンク１６を有するめっき液供給設備１８が備えられている。
【００２５】
めっき装置１２には、図３に示すように、めっき処理及びその付帯処理を行う基板処理部２０が備えられ、この基板処理部２０に隣接して、めっき液を溜めるめっき液トレー２２が配置されている。また、回転軸２４を中心に揺動する揺動アーム２６の先端に保持されて基板処理部２０とめっき液トレー２２との間を揺動する電極ヘッド２８を有する電極アーム部３０が備えられている。更に、基板処理部２０の側方に位置して、プレコート・回収アーム３２と、純水やイオン水等の薬液、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。この例にあっては、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。
【００２６】
基板処理部２０には、図４に示すように、表面（被めっき面）を上向きにして基板Ｗを保持する基板保持部３６と、この基板保持部３６の上方に該基板保持部３６の周縁部を囲繞するように配置されたカソード部３８が備えられている。更に、基板保持部３６の周囲を囲繞して処理中に用いる各種薬液の飛散を防止する有底略円筒状の飛散防止カップ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。
【００２７】
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、上方のめっき位置Ｂと、これらの中間の前処理・洗浄位置Ｃとの間を昇降し、図示しない回転モータ及びベルトを介して、任意の加速度及び速度でカソード部３８と一体に回転する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、めっき装置１２のフレーム側面の搬送ロボット１４側には、基板搬出入口（図示せず）が設けられ、また基板保持部３６がめっき位置Ｂまで上昇した時に、基板保持部３６で保持された基板Ｗの周縁部に下記のカソード部３８のシール材９０とカソード８８が当接するようになっている。一方、飛散防止カップ４０は、その上端が基板搬出入口下方に位置し、図４に仮想線で示すように、上昇した時に基板搬出入口を塞いでカソード部３８の上方に達するようになっている。
【００２８】
めっき液トレー２２は、めっき処理を実施していない時に、電極アーム部３０の下記のめっき液含浸体１１０及びアノード９８をめっき液で湿潤させるためのもので、このめっき液含浸体１１０が収容できる大きさに設定され、図示しないめっき液供給口とめっき液排水口を有している。また、フォトセンサがめっき液トレー２２に取付けられており、めっき液トレー２２内のめっき液の満水、即ちオーバーフローと排水の検出が可能になっている。
【００２９】
電極アーム部３０は、下記のように、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、めっき液トレー２２と基板処理部２０との間を旋回（揺動）するようになっているが、空気圧アクチュエータを使用してもよい。
【００３０】
また、プレコート・回収アーム３２は、図５に示すように、上下方向に延びる支持軸５８の上端に連結されて、ロータリアクチュエータ６０を介して旋回（揺動）し、エアシリンダ（図示せず）を介して上下動する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、基端側にめっき液回収用のめっき液回収ノズル６６がそれぞれ保持されている。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、めっき液回収ノズル６６は、例えばシリンダポンプまたはアスピレータに接続されて、基板上のめっき液がめっき液回収ノズル６６から吸引されるようになっている。
【００３１】
前記基板保持部３６は、図６乃至図８に示すように、円板状の基板ステージ６８を備え、この基板ステージ６８の周縁部の円周方向に沿った６カ所に、上面に基板Ｗを水平に載置して保持する支持腕７０が立設されている。この支持腕７０の１つの上端には、基板Ｗの端面に当接して位置決めする位置決め板７２が固着され、この位置決め板７２を固着した支持腕７０に対向する支持腕７０の上端には、基板Ｗの端面に当接し回動して基板Ｗを位置決め板７２側に押付ける押付け片７４が回動自在に支承されている。また、他の４個の支持腕７０の上端には、回動して基板Ｗをこの上方から下方に押付けるチャック爪７６が回動自在に支承されている。
【００３２】
ここで、押付け片７４及びチャック爪７６の下端は、コイルばね７８を介して下方に付勢した押圧棒８０の上端に連結されて、この押圧棒８０の下動に伴って押付け片７４及びチャック爪７６が内方に回動して閉じるようになっており、基板ステージ６８の下方には、押圧棒８０に下面に当接してこれを上方に押上げる支持板８２が配置されている。
【００３３】
これにより、基板保持部３６が図４に示す基板受渡し位置Ａに位置する時、押圧棒８０は支持板８２に当接し上方に押上げられて、押付け片７４及びチャック爪７６が外方に回動して開き、基板ステージ６８を上昇させると、押圧棒８０がコイルばね７８の弾性力で下降して、押付け片７４及びチャック爪７６が内方に回転して閉じるようになっている。
【００３４】
前記カソード部３８は、図９及び図１０に示すように、支持板８２（図８等参照）の周縁部に立設した支柱８４の上端に固着した環状の枠体８６と、この枠体８６の下面に内方に突出させて取付けた、この例では６分割されたカソード８８と、このカソード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。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。
【００３５】
これにより、図４に示すように、基板保持部３６がめっき位置Ｂまで上昇した時に、この基板保持部３６で保持した基板Ｗの周縁部にカソード８８が押付けられて通電し、同時にシール材９０の内周端部が基板Ｗの周縁部上面に圧接し、ここを水密的にシールして、基板の上面（被めっき面）に供給されためっき液が基板Ｗの端部から染み出すのを防止するとともに、めっき液がカソード８８を汚染することを防止するようになっている。
なお、この例において、カソード部３８は、上下動不能で基板保持部３６と一体に回転するようになっているが、上下動自在で、下降した時にシール材９０が基板Ｗの被めっき面に圧接するように構成しても良い。
【００３６】
前記電極アーム部３０の電極ヘッド２８は、図１１及び図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を介して連結した電極ホルダ９４と、この電極ホルダ９４の下端開口部を塞ぐように配置されためっき液含浸体１１０とを有している。すなわち、この電極ホルダ９４の下部には、内方に突出した内方突出部９４ａが、めっき液含浸体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、電極ホルダ９４にめっき液含浸体１１０が保持されている。これによって、電極ホルダ９４の内部に中空のめっき液室１００が区画形成されている。
【００３７】
このめっき液含浸体１１０は、親水性の材料で構成されているか、または少なくとも基板の被めっき面と対向する基板対向面１１０ｂは、親水性表面となっている。つまり、このめっき液含浸体１１０の母材として、疎水性の材料を使用した場合にあっては、少なくともこの基板対向面を（１）表面改質して親水化するか、（２）親水性の官能基を付与して親水化するか、または（３）親水性の物質または界面活性剤を架橋またはコーティングして親水化するようにしている。なお、めっき液含浸体１１０の母材として、親水性の材料を使用した場合にあっても、前述のような親水化処理を行って、めっき液含浸体の基板の被めっき面と対向する基板対向面の親水性を高めるようにしてもよい。
【００３８】
めっき液含浸体１１０は、例えば、アルミナ，ＳｉＣ，ムライト，ジルコニア，チタニア，コージライト等の多孔質セラミックスまたはポリプロピレンやポリエチレンの焼結体等の硬質多孔質体、あるいはこれらの複合体、更には織布や不織布で構成される。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。この内部にめっき液を含有させることで、つまり多孔質セラミックス板等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。
【００３９】
このようにめっき液含浸体１１０をめっき液室１００内に配置し、このめっき液含浸体１１０によって大きな抵抗を発生させることで、シード層６（図１参照）の抵抗の影響を無視できる程度となし、基板Ｗの表面の電気抵抗による電流密度の面内差を小さくして、めっき膜の面内均一性を向上させることができる。
【００４０】
この例では、めっき液含浸体１１０として、図１３に示すように、例えばポリエチレン焼結体等の疎水性材料からなる母材１４０の基板の被めっき面と対向する基板対向面（表面）１１０ｂに、水酸基（−ＯＨ）からなる親水性の官能基１４２を付加して該表面を親水化したものを使用している。親水性の官能基としては、この他に、＝Ｏ，−ＣＯＨ，−ＳＯ３Ｈなどが挙げられる。親水性の官能基を付加する方法としては、化学反応、プラズマ処理、オゾン処理などの任意の方法が採用される。例えば、ポリエチレン製のめっき液含浸体の表面を、液温が７０℃の硫酸−クロム酸混合液（Ｋ３Ｃｒ２Ｏ７：Ｈ２Ｏ：Ｈ２ＳＯ４＝４．４：８８．５：７．１（重量比））で２分間処理したり、テフロン（登録商標）製のめっき液含浸体の表面を、Ｎａ−ナフタレン処理したりすることによって、親水化することができる。
【００４１】
ここで、親水性の官能基として、分解された時にめっき液組成中に含まれる物質となる官能基を使用することが好ましく、これによって、めっき液含浸体の基板対向面に付加された親水性の官能基が分解しても、この分解した官能基がめっき液に対して不純物とならないようにすることができる。
【００４２】
このように、めっき液含浸体１１０の少なくとも基板の被めっき面と対向する基板対向面１１０ｂを親水性表面とすることで、めっき液がめっき液含浸体１１０内に浸透し易くなるばかりでなく、接液時にめっき液含浸体１１０内に気泡が巻き込まれ難くなり、また例え気泡が巻き込まれたとしても抜け易くなる。これにより、めっき液の取扱いが容易となる。また、めっき液含浸体の基板対向面が疎水性表面の場合、めっき液中の添加剤は疎水性表面に非常に吸着されやすいため、めっき液含浸体がめっき液中の添加剤を大量に吸着してしまい、しかもその吸着量の経時変化が大きいという問題があり、めっき液組成のコントロールが困難となるが、めっき液含浸体の基板対向面を親水性表面とすることで、このような問題が改善される。
【００４３】
前記めっき液含浸体は、めっき液の取り扱いという点を考慮すると、内部も親水性であることがより効果的で望ましいが、最低限基板対向面の表面が親水性であればその効果は十分にあり、また、気泡の巻き込み、めっき液組成のコントロールといった点に関しては、遜色無い効果が得られる。このことは、以下同様である。
【００４４】
なお、この例では、めっき液含浸体１１０として、基板対向面（表面）１１０ｂに水酸基（−ＯＨ）からなる親水性の官能基１４２を付加して該表面を親水化した例を示しているが、図１４に示すように、例えばテフロン（登録商標）等の疎水性材料からなる母材１４０の表面に、親水性の物質または界面活性剤１４４を架橋させて、めっき液含浸体１１０の基板対向面（表面）１１０ｂを親水化してもよい。また、図１５に示すように、例えばテフロン（登録商標）等の疎水性材料からなる母材１４０の表面に、親水性の物質または界面活性剤１４４をコーティングして、めっき液含浸体１１０基板対向面（表面）１１０ｂを親水化してもよい。
【００４５】
親水性の物質を表面に架橋させる方法としては、グラフト重合法やプラズマ重合法などの任意の方法が採用される。親水性の物質または界面活性剤１４４として、めっき液組成中に含まれる物質または界面活性剤を使用することが好ましく、これにより、めっき液含浸体１１０の基板対向面１１０ｂに架橋またはコーティングされた親水性の物質または界面活性剤１４４が剥がれても、めっき液に対して不純物とならないようにすることができる。特に、めっき液組成中に含まれる界面活性剤を使用することで、添加剤（界面活性剤）の効果をめっき液含浸体１１０の基板対向面１１０ｂに持たせて、その効果を基板の被めっき面の対向する部分に限定することができる。
【００４６】
なお、プラズマ処理により表面改質することで、めっき液含浸体１１０の基板対向面１１０ｂを親水化してもよい。プラズマ処理は、プラズマ接触処理とも呼ばれ、この中にはグロー放電処理とコロナ放電処理も含まれる。
グロー放電処理は、プラズマ接触処理の一種で、グロー放電によりプラズマを生成するようにしたもので、例えば、テフロン（登録商標）製のめっき液含浸体の表面を、圧力０．１ｍｍＨｇの基で１０秒間グロー放電処理することで、親水化することができる。コロナ放電処理は、プラズマ接触処理の一種で、コロナ放電によりプラズマを生成するようにしたものである。
【００４７】
また、紫外線照射処理により表面改質することで、めっき液含浸体１１０の基板対向面１１０ｂを親水化してもよい。例えば、ＰＥＴ製のめっき液含浸体の表面に、波長２５３７Åに最大強度を持つ紫外線を２０分間照射することで、該表面を親水化することができる。更に、オゾン処理により表面改質することで、めっき液含浸体１１０の基板対向面１１０ｂを親水化してもよい。
【００４８】
前述のプラズマ処理、グロー放電処理、コロナ放電処理、紫外線照射処理及びオゾン処理は、触媒を必要としない処理のため、金属汚染の心配がない。また、親水化の処理は、材料の時点で行っても、成形後に行ってもどちらでも良く、母材となる材質は、疎水性でも親水性でもどちらでも良い。
【００４９】
前記めっき液室１００内には、アノード９８が、この上方に配置しためっき液導入管１０４の下面に取付けられて配置されている。そして、このめっき液導入管１０４には、めっき液導入口１０４ａが設けられ、このめっき液導入口１０４ａにめっき液供給設備１８（図２参照）から延びるめっき液供給管１０２が接続され、更に、電極ホルダ９４の上面に設けられためっき液排出口９４ｂにめっき液室１００に連通するめっき液排出管１０６が接続されている。
【００５０】
めっき液導入管１０４は、被めっき面に均一にめっき液を供給できるように、マニホールド構造が採用されている。即ち、その長手方向に沿った所定の位置に、この内部に連通する多数の細管１１２を連結している。そして、アノード９８及びめっき液含浸体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、めっき液含浸体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。
【００５１】
これにより、めっき液供給管１０２からめっき液導入管１０４に導入されためっき液は、細管１１２を通過してめっき液含浸体１１０の下方に達し、このめっき液含浸体１１０の内部を通過してめっき液室１００内を満たしてアノード９８をめっき液中に浸漬させ、めっき液排出管１０６を吸引することで、めっき液排出管１０６から排出されるようになっている。
【００５２】
ここで、アノード９８は、スライムの生成を抑制するため、含有量が０．０３〜０．０５％のリンを含む銅（含リン銅）で構成されているが、不溶解のものを使用してもよい。
また、カソード８８はめっき電源１１４の陽極に、アノード９８はめっき電源１１４の陰極にそれぞれ電気的に接続されるのであるが、このめっき電源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。
【００５３】
更に、ボールベアリング９２は、保持部１２４を介して揺動アーム２６に吊下げ保持されている。また、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。
【００５４】
そして、めっきを行うときには、基板保持部３６がめっき位置Ｂ（図４参照）にある時に、基板保持部３６で保持した基板Ｗとめっき液含浸体１１０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、めっき液供給管１０２からめっき液を供給して、めっき液含浸体１１０にめっき液を含ませながら、基板Ｗの上面（被めっき面）からめっき液室１００の内部をめっき液で満たす。これによって、基板Ｗの被めっき面にめっきを施す。
【００５５】
次に、前記のめっき装置を備えた基板処理装置の操作について説明する。
先ず、ロード・アンロード部１０からめっき処理前の基板Ｗを搬送ロボット１４で取出し、表面（被めっき面）を上向きにした状態で、フレームの側面に設けられた基板搬出入口から一方のめっき装置１２の内部に搬送する。この時、基板保持部３６は、下方の基板受渡し位置Ａにあり、搬送ロボット１４は、そのハンドが基板ステージ６８の真上に到達した後に、ハンドを下降させることで、基板Ｗを支持腕７０上に載置する。そして、搬送ロボット１４のハンドを、前記基板搬出入口を通って退去させる。
【００５６】
搬送ロボット１４のハンドの退去が完了した後、飛散防止カップ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。
【００５７】
一方、電極アーム部３０の電極ヘッド２８は、この時点ではめっき液トレー２２上の通常位置にあって、めっき液含浸体１１０あるいはアノード９８がめっき液トレー２２内に位置しており、この状態で飛散防止カップ４０の上昇と同時に、めっき液トレー２２及び電極ヘッド２８にめっき液の供給を開始する。そして、基板のめっき工程に移るまで、新しいめっき液を供給し、併せてめっき液排出管１０６を通じた吸引を行って、めっき液含浸体１１０に含まれるめっき液の交換と泡抜きを行う。なお、飛散防止カップ４０の上昇が完了すると、フレーム側面の基板搬出入口は飛散防止カップ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。
【００５８】
飛散防止カップ４０が上昇するとプレコート処理に移る。即ち、基板Ｗを受取った基板保持部３６を回転させ、待避位置にあったプレコート・回収アーム３２を基板と対峙する位置へ移動させる。そして、基板保持部３６の回転速度が設定値に到達したところで、プレコート・回収アーム３２の先端に設けられたプレコートノズル６４から、例えば界面活性剤からなるプレコート液を基板の表面（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の被めっき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の被めっき面のプレコート液を振り切って乾燥させる。
【００５９】
プレコート完了後にめっき処理に移る。先ず、基板保持部３６を、この回転を停止、若しくは回転速度をめっき時速度まで低下させた状態で、めっきを施すめっき位置Ｂまで上昇させる。すると、基板Ｗの周縁部は、カソード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。
【００６０】
一方、搬入された基板Ｗのプレコート処理が完了したという信号に基づいて、電極アーム部３０をめっき液トレー２２上方から電解処理を施す位置の上方に電極ヘッド２８が位置するように水平方向に旋回させ、この位置に到達した後に、電極ヘッド２８をカソード部３８に向かって下降させる。この時、めっき液含浸体１１０を基板Ｗの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し、電極ヘッド２８の下降が完了した時点で、めっき処理を開始する。
【００６１】
つまり、めっき電源１１４の陰極をカソード８８に、陽極をアノード９８にそれぞれ接続し、例えば、カソード８８とアノード９８との間に一定の電圧を印加する定電圧制御を行いながら、めっき液供給管１０２からめっき液を電極ヘッド２８の内部に供給して、めっき液含浸体１１０にめっき液を含ませながら、基板Ｗの上面（被めっき面）からめっき液室１００の内部をめっき液で満たす。
【００６２】
この時、めっき液含浸体１１０の基板保持部３６で保持した基板Ｗの被めっき面と対向する基板対向面１１０ｂは、前述のように、親水化表面となっており、これによって、疎水化表面の場合と異なり、めっき液がめっき液含浸体１１０内に浸透し易くなるばかりでなく、接液時にめっき液含浸体１１０内に気泡が巻き込まれ難くなり、また例え気泡が巻き込まれたとしても抜け易くなる。これにより、めっき液の取扱いが容易となる。しかも、めっき液含浸体がめっき液中の添加剤を大量に吸着してしまうことはなく、これによって、めっき液組成のコントロールが容易となる。
【００６３】
そして、液張りの終了後に、例えば、カソード８８とアノード９８との間に一定の電流を流す定電流制御を行いながら、基板の表面（シード層６）にめっき膜を成長させる。この時、必要に応じて、基板保持部３６を低速で回転させる。
【００６４】
めっき処理が完了すると、電極アーム部３０を上昇させ旋回させてめっき液トレー２２上方へ戻し、通常位置へ下降させる。次に、プレコート・回収アーム３２を待避位置から基板Ｗに対峙する位置へ移動させて下降させ、めっき液回収ノズル６６から基板Ｗ上のめっき液の残液を回収する。この残液の回収が終了した後、プレコート・回収アーム３２を待避位置へ戻し、基板のめっき面のリンスのために、純水用の固定ノズル３４から基板Ｗの中央部に純水を吐出し、同時に基板保持部３６をスピードを増して回転させて基板Ｗの表面のめっき液を純水に置換する。このように、基板Ｗのリンスを行うことで、基板保持部３６をめっき位置Ｂから下降させる際に、めっき液が跳ねて、カソード部３８のカソード８８が汚染されることが防止される。
【００６５】
リンス終了後に水洗工程に入る。即ち、基板保持部３６をめっき位置Ｂから前処理・洗浄位置Ｃへ下降させ、純水用の固定ノズル３４から純水を供給しつつ基板保持部３６及びカソード部３８を回転させて水洗を実施する。この時、カソード部３８に直接供給した純水、又は基板Ｗの面から飛散した純水によってシール材９０及びカソード８８も基板と同時に洗浄することができる。
【００６６】
水洗完了後にドライ工程に入る。即ち、固定ノズル３４からの純水の供給を停止し、更に基板保持部３６及びカソード部３８の回転スピードを増して、遠心力により基板表面の純水を振り切って乾燥させる。併せて、シール材９０及びカソード８８も乾燥される。ドライ工程が完了すると基板保持部３６及びカソード部３８の回転を停止させ、基板保持部３６を基板受渡し位置Ａまで下降させる。すると、チャック爪７６による基板Ｗの把持が解かれ、基板Ｗは、支持腕７０の上面に載置された状態となる。これと同時に、飛散防止カップ４０も下降させる。
【００６７】
以上でめっき処理及びそれに付帯する前処理や洗浄・乾燥工程の全ての工程を終了し、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。
【００６８】
この例では、めっきについて説明したが、電流方向を逆転させれば、つまりこの装置をそのまま用い、電源の極性を反転させることで電解エッチングが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】めっき処理によって銅配線を形成する例を工程順に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態のめっき装置を備えた基板処理装置の全体を示す平面図である。
【図３】図２に示すめっき装置を示す平面図である。
【図４】図２に示すめっき装置の基板保持部及びカソード部の拡大断面図である。
【図５】図２に示すめっき装置のプレコート・回収アームを示す正面図である。
【図６】図２に示すめっき装置の基板保持部の平面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】図６のＣ−Ｃ線断面図である。
【図９】図２に示すめっき装置のカソード部の平面図である。
【図１０】図９のＤ−Ｄ線拡大断面図である。
【図１１】図２に示すめっき装置の電極アーム部の平面図である。
【図１２】図２に示すめっき装置の電極ヘッド及び基板保持部を概略的に示す電解めっき時における断面図である。
【図１３】めっき液含浸体の基板対向面（表面）を拡大して模式的に示す図である。
【図１４】めっき液含浸体の他の例を示す図１３相当図である。
【図１５】めっき液含浸体の更に他の例を示す図１３相当図である。
【符号の説明】
【００７０】
３  微孔
４  配線溝
７  銅層
１０  ロード・アンロード部
１２  めっき装置
１４  搬送ロボット
１８  めっき液供給設備
２０  基板処理部
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
３６  基板保持部
３８  カソード部
４０  飛散防止カップ
６８  基板ステージ
８２  支持板
８６  枠体
８８  カソード
９０  シール材
９４  電極ホルダ
９８  アノード
１００  めっき液室
１０２  めっき液供給管
１０４  めっき液導入管
１０６  めっき液排出管
１１０  めっき液含浸体
１１０ｂ  基板対向面
１１２  細管
１１４  電源
１４０  母材
１４２  親水性の官能基
１４４  親水性の物質または界面活性剤
【図１】
2005082821.tif 000003
【図２】
2005082821.tif 000004
【図３】
2005082821.tif 000005
【図４】
2005082821.tif 000006
【図５】
2005082821.tif 000007
【図６】
2005082821.tif 000008
【図７】
2005082821.tif 000009
【図８】
2005082821.tif 000010
【図９】
2005082821.tif 000011
【図１０】
2005082821.tif 000012
【図１１】
2005082821.tif 000013
【図１２】
2005082821.tif 000014
【図１３】
2005082821.tif 000015
【図１４】
2005082821.tif 000016
【図１５】
2005082821.tif 000017