(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を回転可能に保持する保持機構と、
前記基板上の被処理面にめっき処理を施すための処理液を供給するノズルと、
前記保持機構に保持された前記基板を前記被処理面に沿った向きで回転させる基板回転機構と、
前記保持機構に保持された前記基板上の前記被処理面と対向する位置で、前記ノズルを前記被処理面に沿った方向に移動させるノズル移動機構と、
前記ノズルによる前記処理液の供給および前記ノズル移動機構による前記ノズルの移動動作を制御する制御部とを具備し、
前記制御部は、
前記ノズルを前記基板の中央部および周縁部の間を移動させつつ前記ノズルから前記処理液を連続的に供給する第１の制御と、
次いで前記ノズルを所定の位置に停止させて前記ノズルから前記処理液を供給させる第２の制御とを実行すること
を特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記制御部による第２の制御は、前記処理液を前記ノズルから連続的または間欠的に供給させることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記制御部による第２の制御は、前記処理液を前記ノズルから間欠的に供給させることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記第２の制御による前記ノズルからの前記処理液の供給は、該処理液の供給がない期間よりも供給がある期間の方が長いことを特徴とする請求項３記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記第２の制御による前記ノズルからの前記処理液の供給は、該処理液の供給がある期間よりも供給がない期間の方が長いことを特徴とする請求項３記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記第２の制御は、前記ノズルを前記基板の略中央の位置に停止させて前記処理液を供給させることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項７】
前記第２の制御は、前記ノズルを前記基板の略中央から３０ないし１１０ｍｍ離間させた位置に停止させて前記処理液を供給させることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項８】
前記第２の制御は、前記ノズルを前記基板の略中央から３０ないし７０ｍｍ離間させた位置に停止させて前記処理液を供給させることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項９】
前記ノズルは、前記基板の被処理面から４５ないし９０度の傾斜角をもって前記処理液を供給することを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項１０】
前記ノズルは、前記基板の被処理面から５０ないし７０度の傾斜角をもって前記処理液を供給することを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項１１】
基板の被処理面を洗浄する第１の洗浄工程と、
前記第１の洗浄工程で洗浄された前記基板上の前記被処理面の中央部に対向する位置と前記被処理面の縁部に対向する位置との間でノズルを移動させつつ、前記ノズルを通じてめっき液を前記被処理面に連続的に供給する第１のめっき液供給工程と、
前記第１のめっき液供給工程を経た前記基板上の前記被処理面に対向する所定の位置に前記ノズルを停止させた状態で、前記ノズルを通じて前記めっき液を前記被処理面に間欠的に供給する第２のめっき液供給工程と、
前記第１および第２のめっき液供給工程を経た前記基板上の前記被処理面を洗浄する第２の洗浄工程と
を有する半導体製造方法。
【請求項１２】
前記第１のめっき液供給工程による前記ノズルの移動は、前記基板上の前記被処理面の中央部に対向する位置と前記被処理面の縁部に対向する位置との間で、第１の速度での第１の移動と、前記第１の速度より遅い第２の速度での第２の移動とを含むことを特徴とする請求項１１記載の半導体製造方法。
【請求項１３】
前記第１のめっき液供給工程による前記ノズルの移動は、前記第１の移動を少なくとも２回以上含むことを特徴とする請求項１２記載の半導体製造方法。
【請求項１４】
前記第１の移動は、前記基板上の前記被処理面の中央部に対向する位置から前記被処理面の縁部に対向する位置への第３の速度での移動と、前記被処理面の縁部に対向する位置から前記被処理面の中央部に対向する位置への前記第３の速度よりも速い第４の速度での移動とを含むことを特徴とする請求項１２記載の半導体製造方法。
【請求項１５】
前記第２のめっき液供給工程による前記めっき液の間欠的な供給は、前記めっき液の供給がない期間よりも供給がある期間の方が長いことを特徴とする請求項１１記載の半導体製造方法。
【請求項１６】
前記第２のめっき液供給工程による前記めっき液の間欠的な供給は、前記めっき液の供給がある期間よりも供給がない期間の方が長いことを特徴とする請求項１１記載の半導体製造方法。
【請求項１７】
前記第２のめっき液供給工程による前記めっき液の間欠的な供給は、前記ノズルを前記基板の略中央の位置に停止させた状態で行うことを特徴とする請求項１１記載の半導体製造方法。
【請求項１８】
前記第２のめっき液供給工程による前記めっき液の間欠的な供給は、前記ノズルを前記基板の略中央から３０ないし１１０ｍｍ離間させた位置に停止させて行うことを特徴とする請求項１１記載の半導体製造方法。
【請求項１９】
前記第２のめっき液供給工程による前記めっき液の間欠的な供給は、前記ノズルを前記基板の略中央から３０ないし７０ｍｍ離間させた位置に停止させて行うことを特徴とする請求項１１記載の半導体製造方法。
【請求項２０】
前記ノズルは、前記基板の被処理面から４５ないし９０度の傾斜角をもって前記めっき液を供給することを特徴とする請求項１１記載の半導体製造方法。
【請求項２１】
前記ノズルは、前記基板の被処理面から５０ないし７０度の傾斜角をもって前記めっき液を供給することを特徴とする請求項１１記載の半導体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理体たる基板等に形成された配線にキャップメタルを形成する半導体製造装置および半導体製造方法に関し、更に詳しくは、被処理体の表面にキャップメタルを均一な膜厚で形成することができる半導体製造装置および半導体製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの設計・製造においては、動作速度の向上と一層の高集積化が指向されている。その一方で、高速動作や配線の微細化による電流密度の増加により、エレクトロマイグレーション（ＥＭ）が発生しやすくなり、配線の断線を引き起こすことが指摘されている。このことは、信頼性の低下をもたらす原因となる。そのため、半導体デバイスの基板上に形成される配線の材料として、比抵抗の低いＣｕ（銅）やＡｇ（銀）などが用いられるようになってきている。特に銅の比抵抗は１．８μΩ・ｃｍと低く、高いＥＭ耐性が期待できるため、半導体デバイスの高速化のために有利な材料として期待されている。
【０００３】
一般に、Ｃｕ配線を基板上に形成するには、絶縁膜に配線を埋め込むためのビアおよびトレンチをエッチングにより形成し、それらの中にＣｕ配線を埋め込むダマシン法が用いられている。さらには、Ｃｕ配線を有する基板の表面にＣｏＷＢ（コバルト・タングステン・ホウ素）やＣｏＷＰ（コバルト・タングステン・リン）などを含むめっき液を供給し、キャップメタルと称される金属膜を無電解めっきによりＣｕ配線上に被覆して、半導体デバイスのＥＭ耐性の向上を図る試みがなされている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
キャップメタルは、Ｃｕ配線を有する基板の表面に無電解めっき液を供給することによって形成される。例えば、回転保持体に基板を固定し、回転保持体を回転させながら無電解めっき液を供給することで、基板表面上に均一な液流れを形成する。これにより、基板表面全域に均一なキャップメタルを形成することができる（例えば、特許文献２）。
【０００５】
しかし、無電解めっきは、めっき液の組成、温度などの反応条件によって金属の析出レートに大きな影響を与えることが知られている。また、めっき反応による副生成物（残渣）がスラリー状に発生して基板表面に滞留することで、均一なめっき液流れが阻害され、劣化した無電解めっき液を新しい無電解めっき液に置き換えることができないという問題も指摘されている。これは、基板上での反応条件が局所的に異なるために、基板面内で均一な膜厚を有するキャップメタルを形成することを難しくする。また、キャップメタルを施す基板表面は、形成される配線の粗密や表面材質の違い等に起因する局所的な親水性領域若しくは疎水性領域が生じ、基板全体において均一に無電解めっき液を供給することができず、基板面内で均一な膜厚を有するキャップメタルを形成することができないという問題を生じている。
【特許文献１】特開２００６−１１１９３８号公報
【特許文献２】特開２００１−０７３１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、従来のめっき方法では、基板全体において均一に無電解めっき液を供給することができず、基板面内で均一な膜厚形成を行うことが難しいという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、無電解めっき液の使用量を減らすことができると共に、めっき反応で生じる反応副生成物の影響を抑制して基板の面内で均一な膜厚を有するキャップメタルを形成することができる半導体製造装置および半導体の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る半導体製造装置は、基板を回転可能に保持する保持機構と、基板上の被処理面にめっき処理を施すための処理液を供給するノズルと、保持機構に保持された基板を被処理面に沿った向きで回転させる基板回転機構と、保持機構に保持された基板上の被処理面と対向する位置で、ノズルを被処理面に沿った方向に移動させるノズル移動機構と、ノズルによる処理液の供給およびノズル移動機構によるノズルの移動動作を制御する制御部とを具備し、制御部は、ノズルを基板の中央部および周縁部の間を移動させつつノズルから処理液を連続的に供給する第１の制御と、次いでノズルを所定の位置に停止させてノズルから処理液を間欠的に供給させる第２の制御とを実行することを特徴とする。
【０００９】
本発明の他の態様に係る半導体製造方法は、基板の被処理面を洗浄する第１の洗浄工程と、第１の洗浄工程で洗浄された基板上の被処理面の中央部に対向する位置と被処理面の縁部に対向する位置との間でノズルを移動させつつ、ノズルを通じてめっき液を被処理面に連続的に供給する第１のめっき液供給工程と、第１のめっき液供給工程を経た基板上の被処理面に対向する所定の位置に前記ノズルを停止させた状態で、ノズルを通じてめっき液を被処理面に間欠的に供給する第２のめっき液供給工程と、第１および第２のめっき液供給工程を経た基板上の被処理面を洗浄する第２の洗浄工程と、を有している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基板面内で均一な膜厚形成を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
一般的な無電解めっきプロセスは、前洗浄、めっき処理、後洗浄、裏面・端面洗浄、および乾燥の各工程を有している。ここで、前洗浄は、被処理対象たる基板の親水化処理もしくは酸化膜除去・防錆膜除去・絶縁膜上のメタル除去などの基板表面処理を行う工程である。めっき処理は、基板上にめっき液を供給してめっき処理を行う工程である。後洗浄は、めっき析出反応により生成した残渣物等を除去する工程である。裏面・端面洗浄は、基板の裏面および端面におけるめっき処理に伴う残渣物を除去する工程である。乾燥は、基板を乾燥させる工程である。これらの各工程は、基板の回転、洗浄液やめっき液の基板上への供給などを組み合わせることで実現している。
【００１２】
ところで、めっき液などの処理液を基板上に供給するめっき処理工程では、処理液の供給ムラなどに起因して、めっき処理により生成される膜（めっき処理膜）の膜厚が不均一となることがある。特に、処理対象たる基板のサイズが大きい場合に膜厚の不均一が顕著となる。本発明の実施形態に係る半導体製造装置は、かかる無電解めっきプロセスの各工程のうち、特にめっき処理工程における膜厚ムラ・ばらつきの問題を改善するものである。
【００１３】
以下、本発明の一つの実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一つの実施形態に係る半導体製造装置の構成を示す平面図、図２はこの実施形態の半導体製造装置の無電解めっきユニットを示す断面図、図３は同じく無電解めっきユニットを示す平面図、図４はこの実施形態の半導体製造装置における流体供給装置の構成を示す図である。
【００１４】
図１に示すように、この実施形態の半導体製造装置は、搬出部１と、処理部２と、搬送部３と、制御装置５とを備えている。
【００１５】
搬出部１は、フープ（FOUP: Front Opening Unified Pod）Ｆを介して複数枚の基板Ｗを半導体製造装置内外に搬出入する機構である。図１に示すように、搬出入部１には、装置正面（図１のＸ方向の側面）に沿ってＹ方向に配列された３箇所の出入口ポート４が形成されている。出入口ポート４は、それぞれフープＦを載置する載置台６を有している。出入口ポート４の背面には隔壁７が形成される。隔壁７には、フープＦに対応する窓７Ａが載置台６の上方にそれぞれ形成されている。窓７Ａには、それぞれフープＦの蓋を開閉するオープナ８が設けられており、オープナ８を介してフープＦの蓋が開閉される。
【００１６】
処理部２は、前述した各工程を基板Ｗに一枚ずつ実行する処理ユニット群である。処理部２は、搬送部３との間で基板Ｗの受け渡しを行う受け渡しユニット（ＴＲＳ）１０と、基板Ｗに無電解めっきおよびその前後処理を実行する無電解めっきユニット（ＰＷ）１１と、めっき処理前後において基板Ｗを加熱する加熱ユニット（ＨＰ）１２と、加熱ユニット１２で加熱された基板Ｗを冷却する冷却ユニット（ＣＯＬ）１３と、これらのユニット群に囲まれて処理部２の略中央に配置され各ユニット間で基板Ｗを移動させる第２の基板搬送機構１４とを備えている。
【００１７】
受け渡しユニット１０は、例えば、上下二段に形成された基板受け渡し部（図示せず）を有している。上下段の基板受け渡し部は、例えば、下段を、出入口ポート４から搬入された基板Ｗの一時的な載置用、上段を、出入口ポート４へ搬出する基板Ｗの一時的な載置用のように目的別に使い分けることができる。
【００１８】
加熱ユニット１２は、受け渡しユニット１０のＹ方向に隣接した位置に２台配置されている。加熱ユニット１２は、例えばそれぞれ上下４段に渡って配置された加熱プレートを有している。冷却ユニット１３は、第２の基板搬送機構１４のＹ方向に隣接した位置に２台配置されている。冷却ユニット１３は、例えばそれぞれ上下４段に渡って形成された冷却プレートを有している。無電解めっきユニット１１は、Ｙ方向に隣接する位置に配置された冷却ユニット１３および第２の基板搬送機構１４に沿って２台配置されている。
【００１９】
第２の基板搬送機構１４は、例えば上下に２段の搬送アーム１４Ａを有している。上下の搬送アーム１４Ａは、それぞれ上下方向に昇降可能であり、且つ水平方向に旋回可能に構成されている。これにより、第２の基板搬送機構１４は、搬送アーム１４Ａを介して受け渡しユニット１０、無電解めっきユニット１１、加熱ユニット１２および冷却ユニット１３の間で基板Ｗを搬送する。
【００２０】
搬送部３は、搬出入部１と処理部２との間に位置し、基板Ｗを一枚ずつ搬送する搬送機構である。搬送部３には、基板Ｗを一枚ずつ搬送する第１の基板搬送機構９が配置されている。基板搬送機構９は、例えば、Ｙ方向に移動可能な上下二段の搬送アーム９Ａを有しており、搬出入部１と処理部２との間で基板Ｗの受け渡しを行う。同様に、搬送アーム９Ａは、上下方向に昇降可能であり、且つ水平方向に旋回可能に構成されている。これにより、第１の基板搬送機構９は、搬送アーム９Ａを介して任意のフープＦと処理部２との間で基板Ｗを搬送する。
【００２１】
制御装置５は、マイクロプロセッサを有するプロセスコントローラ５１、プロセスコントローラ５１に接続されたユーザーインターフェース５２、およびこの実施形態に係る半導体製造装置の動作を規定するコンピュータプログラムなどを格納する記憶部５３を備え、処理部２や搬送部３などを制御する。制御装置５は、図示しないホストコンピュータとオンライン接続され、ホストコンピュータからの指令に基づいて半導体製造装置を制御する。ユーザーインターフェース５２は、例えばキーボードやディスプレイなどを含むインタフェースであり、記憶部５３は、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、不揮発メモリなどを含んでいる。
【００２２】
ここで、この実施形態に係る半導体製造装置１の動作を説明する。処理対象である基板Ｗは、あらかじめフープＦ内に収納されている。まず、第１の基板搬送機構９は、窓７Ａを介してフープＦから基板Ｗを取り出し、受け渡しユニット１０へ搬送する。基板Ｗが受け渡しユニット１０に搬送されると、第２の基板搬送機構１４は、搬送アーム１４Ａを用いて、基板Ｗを受け渡しユニット１０から加熱ユニット１２のホットプレートへ搬送する。
【００２３】
加熱ユニット１２は、基板Ｗを所定の温度まで加熱（プレベーク）して基板Ｗ表面に付着した有機物を除去する。加熱処理の後、第２の基板搬送機構１４は、基板Ｗを加熱ユニット１２から冷却ユニット１３へ搬送する。冷却ユニット１３は、基板Ｗを冷却処理する。
【００２４】
冷却処理が終わると、第２の基板搬送機構１４は、搬送アーム１４Ａを用いて、基板Ｗを無電解めっきユニット１１へ搬送する。無電解めっきユニット１１は、基板Ｗの表面に形成された配線などに無電解めっき処理等を施す。
【００２５】
無電解めっき処理等が終わると、第２の基板搬送機構１４は、基板Ｗを無電解めっきユニット１１から加熱ユニット１２のホットプレートへ搬送する。加熱ユニット１２は、基板Ｗにポストベーク処理を実行して、無電解めっきによるめっき（キャップメタル）に含有される有機物を除去するとともに、配線等とめっきとの密着性を高めさせる。ポストベーク処理が終わると、第２の基板搬送機構１４は、基板Ｗを加熱ユニット１２から冷却ユニット１３へ搬送する。冷却ユニット１３は、基板Ｗを再度冷却処理する。
【００２６】
冷却処理が終わると、第２の基板搬送機構１４は、基板Ｗを受け渡しユニット１０へ搬送する。その後、第１の基板搬送機構９は、搬送アーム９Ａを用いて受け渡しユニット１０に載置された基板ＷをフープＦの所定の場所へ戻す。
【００２７】
続いて、図２ないし図４を参照して、この実施形態の半導体製造装置における無電解めっきユニット１１について詳細に説明する。図２に示すように、無電解めっきユニット１１（以下「めっきユニット１１」と称することがある。）は、アウターチャンバ１１０、インナーチャンバ１２０、スピンチャック１３０、第１・第２の流体供給部１４０・１５０、ガス供給部１６０、バックプレート１６５を備えている。
【００２８】
アウターチャンバ１１０は、ハウジング１００の中に配設され、めっき処理を実行する処理容器である。アウターチャンバ１１０は、基板Ｗの収納位置を囲むような筒状に形成され、ハウジング１００の底面に固定されている。アウターチャンバ１１０の側面には、基板Ｗを搬出入する窓１１５が設けられ、シャッター機構１１６により開閉可能とされている。また、アウターチャンバ１１０の窓１１５が形成された側と対向する側面には、第１・第２の流体供給部１４０・１５０の動作のためのシャッター機構１１９が開閉可能に形成されている。アウターチャンバ１１０の上面には、ガス供給部１６０が設けられている。アウターチャンバ１１０の下部には、ガスや処理液等を逃がすドレン抜き１１８が備えられている。
【００２９】
インナーチャンバ１２０は、基板Ｗから飛散する処理液を受ける容器であり、アウターチャンバ１１０の中に配設されている。インナーチャンバ１２０は、アウターチャンバ１１０と基板Ｗの収納位置の間の位置に筒状に形成され、排気、排液用のドレン抜き１２４を備えている。インナーチャンバ１２０は、例えばガスシリンダなどの図示しない昇降機構を用いてアウターチャンバ１１０の内側で昇降可能とされており、上端部１２２の端部が基板Ｗの収納位置よりもやや高い位置（処理位置）と、当該処理位置よりも下方の位置（退避位置）との間で昇降する。ここで処理位置とは、基板Ｗに無電解めっきを施す時の位置であり、退避位置とは、基板Ｗの搬出入時や基板Ｗの洗浄等を行う時の位置である。
【００３０】
スピンチャック１３０は、基板Ｗを実質的に水平に保持する基板固定機構である。スピンチャック１３０は、回転筒体１３１、回転筒体１３１の上端部から水平に広がる環状の回転プレート１３２、回転プレート１３２の外周端に周方向に等間隔を空けて設けられた基板Ｗの外周部を支持する支持ピン１３４ａ、同じく基板Ｗの外周面を押圧する複数の押圧ピン１３４ｂを有している。図３に示すように、支持ピン１３４ａと押圧ピン１３４ｂは、互いに周方向にずらされ、例えば３つずつ配置されている。支持ピン１３４ａは、基板Ｗを保持して所定の収容位置に固定する固定具であり、押圧ピン１３４ｂは、基板Ｗを下方に押圧する押圧機構である。回転筒体１３１の側方には、モータ１３５が設けられており、モータ１３５の駆動軸と回転筒体１３１との間には無端状ベルト１３６が掛け回されている。すなわち、モータ１３５によって回転筒体１３１が回転するように構成される。支持ピン１３４ａおよび押圧ピン１３４ｂは水平方向（基板Ｗの面方向）に回転し、これらにより保持される基板Ｗも水平方向に回転する。
【００３１】
ガス供給部１６０は、アウターチャンバ１１０の中に窒素ガスまたはクリーンエアを供給して基板Ｗを乾燥させる。供給された窒素ガスやクリーンエアは、アウターチャンバ１１０の下端に設けられたドレン抜き１１８または１２４を介して回収される。
【００３２】
バックプレート１６５は、スピンチャック１３０が保持した基板Ｗの下面に対向し、スピンチャック１３０による基板Ｗの保持位置と回転プレート１３２との間に配設されている。バックプレート１６５は、ヒータを内蔵しており、回転筒体１３１の軸心を貫通するシャフト１７０と連結されている。バックプレート１６５の中には、その表面の複数個所で開口する流路１６６が形成されており、この流路１６６とシャフト１７０の軸心を貫通する流体供給路１７１とが連通している。流体供給路１７１には熱交換器１７５が配置されている。熱交換器１７５は、純水や乾燥ガス等の処理流体を所定の温度に調整する。すなわち、バックプレート１６５は、温度調整された処理流体を基板Ｗの下面に向けて供給する作用をする。シャフト１７０の下端部には連結部材１８０を介して、エアシリンダ等の昇降機構１８５が連結されている。すなわち、バックプレート１６５は、昇降機構１８５およびシャフト１７０により、スピンチャック１３０で保持された基板Ｗと回転プレート１３２との間を昇降するように構成されている。
【００３３】
図３に示すように、第１・第２の流体供給部１４０・１５０は、スピンチャック１３０により保持された基板Ｗの上面に処理液を供給する。第１・第２の流体供給部１４０・１５０は、処理液などの流体を貯留する流体供給装置２００と、供給用ノズルを駆動するノズル駆動装置２０５とを備えている。第１・第２の流体供給部１４０・１５０は、ハウジング１００の中でアウターチャンバ１１０を挟むようにしてそれぞれ配置されている。
【００３４】
第１の流体供給部１４０は、流体供給装置２００と接続された第１の配管１４１と、第１の配管１４１を支持する第１のアーム１４２と、第１のアーム１４２の基部に備えられステッピングモータなどを用いて当該基部を軸に第１のアーム１４２を旋回させる第１の旋回駆動機構１４３とを備えている。第１の流体供給部１４０は、無電解めっき処理液などの処理流体を供給する機能を有する。第１の配管１４１は、三種の流体を個別に供給する配管１４１ａ・１４１ｂ・１４１ｃを含み、それぞれ第１のアーム１４２の先端部においてノズル１４４ａ・１４４ｂ・１４４ｃと接続されている。
【００３５】
同様に、第２の流体供給部１５０は、流体供給装置２００と接続された第２の配管１５１と、第２の配管１５１を支持する第２のアーム１５２と、第２のアーム１５２の基部に備えられ第２のアーム１５２を旋回させる第２の旋回駆動機構１５３とを備えている。第２の配管１５１は、第２のアーム１５２の先端部においてノズル１５４と接続されている。第２の流体供給部１５０は、基板Ｗの外周部（周縁部）の処理を行う処理流体を供給する機能を有する。第１および第２のアーム１４２および１５２は、アウターチャンバ１１０に設けられたシャッター機構１１９を介して、スピンチャック１３０に保持された基板Ｗの上方を旋回する。
【００３６】
ここで、図４を参照して流体供給装置２００について詳細に説明する。流体供給装置２００は、第１・第２の流体供給部１４０・１５０に処理流体を供給する。図４に示すように、流体供給装置２００は、第１のタンク２１０、第２のタンク２２０、第３のタンク２３０、および、第４のタンク２４０を有している。
【００３７】
第１のタンク２１０は、基板Ｗの無電解めっき処理の前処理に使用される前洗浄処理液Ｌ１を貯留する。また、第２のタンク２２０は、基板Ｗの無電解めっき処理の後処理に使用される後洗浄処理液Ｌ２を貯留する。第１および第２のタンク２１０および２２０は、それぞれ処理液Ｌ１・Ｌ２を所定の温度に調整する温度調節機構（図示せず）を備えており、第１の配管１４１ａと接続された配管２１１および第２の配管１４１ｂと接続された配管２２１が接続されている。配管２１１および２２１には、それぞれポンプ２１２および２２２と、バルブ２１３および２２３とが備えられており、所定温度に調節された処理液Ｌ１・Ｌ２が、それぞれ第１の配管１４１ａ・第２の配管１４１ｂに供給されるように構成されている。すなわち、ポンプ２１２および２２２とバルブ２１３および２２３とをそれぞれ動作させることで、処理液Ｌ１およびＬ２が第１の配管１４１ａおよび第２の配管１４１ｂを通じてノズル１４４ａおよびノズル１４４ｂに送り出される。
【００３８】
第３のタンク２３０は、基板Ｗを処理するめっき液Ｌ３を貯留する。第３のタンク２３０は、第１の配管１４１ｃと接続された配管２３１が接続されている。配管２３１には、ポンプ２３２、バルブ２３３、および、めっき液Ｌ３を加熱する加熱器（例えば、熱交換器）２３４が設けられている。すなわち、めっき液Ｌ３は、加熱器２３４により温度調節され、ポンプ２３２およびバルブ２３３の協働した動作により第１の配管１４１ｃを通じてノズル１４４ｃに送り出される。
【００３９】
第４のタンク２４０は、基板Ｗの外周部の処理に用いる外周部処理液Ｌ４を貯留する。第４のタンク２４０は、第２の配管１５１と接続された配管２４１が接続されている。配管２４１には、ポンプ２４２およびバルブ２４３が設けられている。すなわち、外周部処理液Ｌ４は、ポンプ２４２およびバルブ２４３の協働した動作により第２の配管１５１を通じてノズル１５４に送り出される。
【００４０】
なお、第４のタンク２４０には、例えばフッ酸を供給する配管、過酸化水素水を供給する配管、および、純水Ｌ０を供給する配管なども接続されている。すなわち、第４のタンク２４０は、これらの液を予め設定された所定の比率で混合し調整する作用をもすることになる。
【００４１】
なお、第１の配管１４１ａおよび第２の配管１４１ｂには、それぞれ純水Ｌ０を供給する配管２６５ａおよび２６５ｂが接続され、配管２６５ａにはバルブ２６０ａが設けられ、配管２６５ｂにはバルブ２６０ｂが設けられている。すなわち、ノズル１４４ａおよび１４４ｂは、純粋Ｌ０をも供給することができる。
【００４２】
続いて、図１ないし図５を参照して、この実施形態におけるめっきユニット１１の動作を説明する。図５は、この実施形態に係るめっきユニット１１の動作を示すフローチャート、図６は、この実施形態に係るめっきユニット１１のプロセスの流れを示す図、図７は、同じくめっき液処理のプロセスの流れを示す図である。図５に示すように、この実施形態のめっきユニット１１は、前洗浄工程（図中「Ａ」）、めっき処理工程（同「Ｂ」）、後洗浄工程（同「Ｃ」）、裏面・端面洗浄工程（同「Ｄ」）、および乾燥工程（同「Ｅ」）の５つの工程を実現する。また、図６に示すように、この実施形態のめっきユニット１１は、基板裏面に加温された純水を供給する裏面純水供給ａ、基板端面を洗浄する端面洗浄ｂ、基板裏面を洗浄する裏面洗浄ｃ、めっき処理に続いて基板を洗浄する後洗浄ｄ、めっき処理ｅ、めっき処理に先立って基板を洗浄する前洗浄ｆ、および基板の親水度を調整する純水供給ｇの７つの処理液供給プロセスを実行する。
【００４３】
第１の基板搬送機構９は、搬出入部１のフープＦから基板Ｗを一枚ずつ搬出し、処理部２の受け渡しユニット１０に基板Ｗを搬入する。基板Ｗが搬入されると、第２の基板搬送機構１４は、基板Ｗを加熱ユニット１２および冷却ユニット１３に搬送し、基板Ｗは所定の熱処理が行われる。熱処理が終了すると、第２の基板搬送機構１４は、無電解めっきユニット１１内へ基板Ｗを搬入する。
【００４４】
第２の基板搬送機構１４の搬送アーム１４Ａは、窓１１５を介して基板Ｗをスピンチャック１３０に渡す。スピンチャック１３０は、基板Ｗを支持ピン１３４ａおよび押圧ピン１３４ｂにより保持する。基板Ｗが搬送されると、シャッター機構１１６が閉鎖されてアウターチャンバ１１０は処理待機状態となる。
【００４５】
ます、プロセスコントローラ５１は、前洗浄工程Ａを実行する。前洗浄工程Ａは、親水化処理、前洗浄処理、純水処理を含んでいる。
【００４６】
プロセスコントローラ５１は、モータ１３５を駆動してスピンチャック１３０に保持された基板Ｗを回転させる（ステップ３００。以下「Ｓ３００」のように称する。）。スピンチャック１３０は、例えば１００〜５００ｒｐｍ程度、好ましくは２５０ｒｐｍ程度で回転させる。
【００４７】
スピンチャック１３０が回転すると、プロセスコントローラ５１は、ノズル駆動装置２０５に第１の流体供給部１４０の駆動を指示する。ノズル駆動装置２０５は、第１の旋回駆動機構１４３を動作させて第１のアーム１４２を基板Ｗの上の所定位置（例えばノズル１４４ａが基板Ｗの中心部となる位置）に移動させる（Ｓ３０１）。併せて、ノズル駆動装置２０５は、第２の旋回駆動機構１５３を動作させて第２のアーム１５２を基板Ｗの上の周縁部に移動させる。それぞれ所定位置に達すると、プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００に親水化処理を指示する。流体供給装置２００は、バルブ２６０ａを開いて所定量の純水Ｌ０をノズル１４４ａに送る（図６中供給プロセスｇ）。このとき、ノズル１４４ａは、例えば基板Ｗの上方０．１〜２０ｍｍ程度の位置としておく（Ｓ３０２）。同様に、流体供給装置２００は、バルブ２４３を開いて処理液Ｌ４をノズル１５４に送る。この処理での処理液Ｌ４は、純水Ｌ０との関係で異なる親水化効果が得られるものを用いる。
【００４８】
この親水化処理は、続く前洗浄液が基板Ｗ表面ではじかれることを防ぐとともに、めっき液が基板Ｗ表面から落ちにくくする作用をする。純水Ｌ０の供給速度は、基板Ｗの表面の疎水性によって調整され、０．５〜２．０［Ｌ／分］とするのが有効である。特に疎水性の強い絶縁膜（例えばＳｉＯＣＨなどの有機系の低誘電率膜）では、１．５［Ｌ／分］程度とすることがより好ましい。基板Ｗの回転速度は、例えば１０００ｒｐｍ以上の回転数ではうまく親水化が図れないため、例えば１００〜５００ｐｐｍの回転数とするのが有効である。この親水化処理の処理時間は基板Ｗの種類に応じて適宜設定され、例えば５〜３０秒間程度とすることができる。第１の流体供給部１４０と第２の流体供給部１５０は、協働して基板Ｗの中心部付近および周縁部付近それぞれの親水度を調整し、基板Ｗ全体で均一なめっき処理が行われるようにする。ノズル１４４ａおよびノズル１５４それぞれの位置は、めっき処理の条件などに応じて変更することができ、基板Ｗの中心部および周縁部それぞれの親水度の大小も任意に変更することができる。
【００４９】
図８Ａおよび図８Ｂは、かかる親水化処理の様子を示している。図８Ａは、第１の流体供給部１４０および第２の流体供給部１５０を側面から見た概念図、図８Ｂは、第１の流体供給部１４０が純水Ｌ０を供給し、第２の流体供給部１５０が処理液Ｌ４を供給して親水化処理を行う様子を示す図である。図８Ａおよび図８Ｂに示すように、第１のアーム１４２は基板Ｗの略中央部、第２のアーム１５２は基板Ｗの周縁部に配置され、純水Ｌ０がノズル１４４ａから、処理液Ｌ４がノズル１５４から基板Ｗ表面に供給される。ここで、図８Ａに示すように、第１の流体供給部１４０および第２の流体供給部１５０は、純水Ｌ０や処理液Ｌ４などの温度を調節する温度調節器１４５・１５５と、純水Ｌ０や処理液Ｌ４などをノズル１４４ａ・１５４に送り出すポンプ機構１４６・１５６を有していてもよい。ポンプ機構１４６・１５６は、純水Ｌ０などをノズル１４４ａに送り出すだけではなく、逆にノズル１４４ａから純水Ｌ０を引き込む機能をも有している。すなわち、ポンプ機構１４６・１５６は、所定量の純水Ｌ０などが供給された後、ノズル１４４ａ・１５４の先端から純水Ｌ０・処理液Ｌ４などが垂れないよう、残った純水Ｌ０・処理液Ｌ４などを吸い戻す作用をする。この構成を備えることで、基板Ｗ上に生じる流体のむらを防ぐことができる。
【００５０】
続いて、プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００に前洗浄処理（図６中供給プロセスｆ）および裏面温純水供給（同ａ）を指示する。流体供給装置２００は、バルブ２６０ａを閉じて純水Ｌ０の供給を止めるとともにバルブ２４３を閉じて処理液Ｌ４の供給を止め、ポンプ２１２およびバルブ２１３を駆動させて前洗浄処理液Ｌ１をノズル１４４ａに供給する（Ｓ３０３）。ここで、ノズル１４４ａは基板Ｗの略中央部に移動した状態であるから、ノズル１４４ａは、基板Ｗの略中央部に前洗浄処理液Ｌ１を供給することになる。前洗浄処理液は有機酸などを用いるから、ガルバニックコロージョンを発生させることなく、銅配線上から酸化銅を除去し、めっき処理の際の核形成密度を上昇させることができる。前洗浄処理液Ｌ１の供給速度は、基板Ｗの表面に付着した純水Ｌ０を置換する必要から、０．５〜２．０［Ｌ／分］とするのが好ましい。基板Ｗの回転速度については、遅すぎると除去すべき金属種を基板Ｗの表面から振り切ることができない。一方、基板Ｗの回転速度が早すぎると基板Ｗの表面に乾燥する箇所が生じてしまい、銅配線の表面が酸化してしまうおそれがある。そのため、例えば１００〜５００ｒｐｍ程度の回転速度とすることが望ましい。前洗浄処理の処理時間は、あまり長くしすぎると銅領域を溶解しすぎてしまうため、例えば１０〜６０秒程度が望ましい。
【００５１】
次いで、流体供給装置２００は、流体供給路１７１に純水を供給する。熱交換器１７５は、流体供給路１７１に送られる純水を温度調節し、バックプレート１６５に設けられた流路１６６を介して温度調節された純水を基板Ｗの下面に供給する（Ｓ３０４）。これにより、基板Ｗの温度がめっき処理に適した温度に維持される。なお、流体供給路１７１への純水の供給は、前述のステップ３００と同時に開始しても同様の効果を得ることができる。
【００５２】
前洗浄処理が終了すると、プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００に純水処理（図６中供給プロセスｇ）を指示する（Ｓ３０５）。流体供給装置２００は、ポンプ２１２およびバルブ２１３を動作させて前洗浄処理液Ｌ１の供給を止めるとともに、バルブ２６０を開いて所定量の純水Ｌ０をノズル１４４ａに送る。ノズル１４４ａからの純水Ｌ０の供給により、前洗浄処理液を純水に置換することになる。これは、酸性である前洗浄処理液Ｌ１とアルカリ性のめっき処理液とが混合してプロセス不良が発生することを防ぐものである。この純水処理は、基板Ｗ上の銅配線が酸化しないよう、基板Ｗを乾燥させないように連続的に実行することが望ましい。純水処理は、純水供給量を０．５〜２．０［Ｌ／分］、基板Ｗの回転速度を１００〜５００ｒｐｍ、処理時間を１０〜６０秒程度とすることが望ましい。
【００５３】
前洗浄工程Ａに続いて、プロセスコントローラ５１は、めっき処理工程Ｂを実行する。めっき処理工程Ｂは、めっき液置換処理、めっき液盛り付け処理、めっき液処理、純水処理を含んでいる。図７において、Ｘに示す処理がめっき液置換処理、Ｙに示す処理がめっき液盛り付け処理、Ｚに示す処理がめっき液処理に対応する。
【００５４】
プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００およびノズル駆動装置２０５にめっき液置換処理を指示する（図６中供給プロセスｅ）。流体供給装置２００は、バルブ２６０ａを閉じて純水Ｌ０の供給を止めるとともに（Ｓ３１０）、ポンプ２３２とバルブ２３３を動作させてめっき液Ｌ３をノズル１４４ｃに供給する（Ｓ３１１）。一方、ノズル駆動装置２０５は、第１の旋回駆動機構１４３を動作させて、ノズル１４４ｃが基板Ｗの中央部〜周縁部〜中央部と移動（スキャン）するように第１のアーム１４２を旋回させる（Ｓ３１２）。すなわち図７に示すように、めっき液置換処理Ｘでは、めっき液供給ノズルが中央部〜周縁部〜中央部を移動し、基板Ｗが比較的高い回転数で回転する。この動作により、めっき液Ｌ３が基板Ｗ上を拡散して、基板Ｗの表面上の純水を迅速にめっき液に置換することができる。ここで、基板Ｗの回転数は１００〜３００ｒｐｍ程度、第１のアーム１４２の旋回速度はノズル１４４ｃが１５０［ｍｍ／秒］程度で移動する速度とすることが望ましい。このとき、ノズル１４４ｃが中央部から周縁部へ移動する速度と周縁部から中央部へ移動する速度とが異なるものであってもよい。この処理は、基板Ｗ上の純水が残ることによる淀みを解消することができる。特に、第１のアーム１４２の旋回（ノズル１４４ｃの移動）とめっき液Ｌ３の供給を同時に行うことで、基板Ｗ上のめっき液Ｌ３の温度低下を防ぐとともに、基板Ｗ全体の温度上昇効率を高めることを可能にする。
【００５５】
めっき液置換処理が終わると、プロセスコントローラ５１は、スピンチャック１３０に保持された基板Ｗの回転速度を減速させ（Ｓ３１３）、流体供給装置２００およびノズル駆動装置２０５にめっき液盛り付け処理を指示する。この時点での基板Ｗの回転速度は、５０〜１００ｒｐｍ程度が好ましい。流体供給装置２００は、継続してめっき液Ｌ３を供給し、ノズル駆動装置２０５は、第１の旋回駆動機構１４３を動作させて、ノズル１４４ｃが基板Ｗの中央部から周縁部に向けて徐々に移動させる（Ｓ３１４）。めっき液置換処理された基板Ｗの表面は、十分な量のめっき液Ｌ３が盛り付けられる。すなわち図７に示すように、めっき液盛り付け処理においては、ノズルが中央から周縁部に向けて移動しつつめっき液が連続供給される。これにより、基板Ｗ全域で均一なめっき処理が実現される。
【００５６】
さらに、ノズル１４４ｃが基板Ｗの周縁部近傍に近づいた段階で、プロセスコントローラ５１は、基板Ｗの回転速度をさらに減速させる（Ｓ３１５）。この段階（たとえば１〜２秒間程度）においては、基板Ｗの回転速度は、通常のめっき処理と同等の５〜２０ｒｐｍ程度とすることが好ましい。めっき処理を安定的に行うためである。
【００５７】
続いて、プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００およびノズル駆動装置２０５にめっき処理を指示する。ノズル駆動装置２０５は、第１の旋回駆動機構１４３を動作させて、ノズル１４４ｃが基板Ｗの中央部と周縁部の略中間位置に位置するように第１のアーム１４２を旋回させる（Ｓ３１６）。ノズル１４４ｃの位置は、たとえば基板Ｗの中心から３０〜１００［ｍｍ］程度、より望ましくは３０〜７０［ｍｍ］程度、半径方向にずらした場所とすることが望ましい。図９は、かかるノズル１４４ｃの様子を示している。図９は、第１の流体供給部１４０を上面から見た概念図である。図９に示すように、第１のアーム１４２は、ノズル１４４ｃが基板Ｗの中央部と周縁部との中間（基板Ｗの中央から距離ｄ離間した位置）に移動し、めっき液Ｌ３が基板Ｗ上に間欠的に供給される。こうした構成および動作により、めっき液が基板Ｗの全面に満遍なく拡がる。
【００５８】
次いで、流体供給装置２００は、ポンプ２３２とバルブ２３３を動作させてめっき液Ｌ３をノズル１４４ｃに断続的・間欠的に供給する（Ｓ３１７）。すなわち図７に示すように、ノズルが所定位置に配置されてめっき液が断続的・間欠的に供給される。基板Ｗは回転しているから、めっきＬ３を断続的（間欠的）に供給しても基板Ｗの全域にまんべんなくめっき液Ｌ３を行き渡らせることができる。なお、上記ステップ３１１ないし３１７の処理は、繰り返して行ってもよい。めっき液Ｌ３を供給して所定時間経過後、流体供給装置２００は、めっき液Ｌ３の供給を停止し、プロセスコントローラ５１は、基板Ｗの裏面への温純水の供給を停止する（Ｓ３１８）。めっき液の供給量は、基板Ｗの表面に供給されるめっき液が乾かない程度であればよく、例えば１００〜４００［ｍＬ／分］程度とすればよい。また、基板Ｗの回転数は、加熱ムラや遠心力による乾きを防ぐため、１〜２５ｒｐｍ程度とすることが好ましい。めっき液Ｌ３の供給時間は、生成するめっき膜の厚さによって適宜決定することができる。めっき液供給の間欠の度合い（供給オンオフの比）は、供給される期間（オン）が長くてもよいし、供給されない期間（オフ）が長くてもよい。
【００５９】
さらに、プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００およびノズル駆動装置２０５に純水処理を指示する（図６中供給プロセスｇ）。プロセスコントローラ５１は、スピンチャック１３０に保持された基板Ｗの回転速度を増速させ（Ｓ３１９）、ノズル駆動装置２０５は、第１の旋回駆動機構１４３を動作させてノズル１４４ｃが基板Ｗの中央部に位置するように第１のアーム１４２を旋回させる（Ｓ３２０）。その後、流体供給装置２００は、バルブ２６０ａを開いて純水Ｌ０を供給する（Ｓ３２１）。これにより、基板Ｗ表面に残っためっき液を除去して後処理液とめっき液とが混ざることを防ぐことができる。この処理は、銅配線が酸化しないよう基板Ｗを乾燥させない状態で行う必要がある。純水の供給量としては、例えば０．５〜２．０［Ｌ／分］とするのが好ましく、基板Ｗの回転数は、例えば１００〜５００ｒｐｍ程度が好ましい。また、処理時間は、めっき液が基板Ｗの表面から除去できればよく、例えば１０〜６０秒程度とすることができる。
【００６０】
図１０Ａないし図１０Ｄは、基板Ｗ表面のめっき処理の様子を示す図である。図１０Ａに示すように、基板Ｗには、その表面に絶縁膜Ｉと、絶縁膜Ｉの表層部に形成されたバリアメタルＶと、バリアメタルＶを介して絶縁膜Ｉの表層に形成された銅配線Ｃｕとが形成されている。この実施形態のめっきユニット１１では、基板Ｗを回転させるとともにノズル１４４ｃを基板Ｗの中央部と周縁部との略中間の位置としてめっき液を供給するから、遠心力によりめっき液Ｌ３が基板Ｗの表面を流れるように供給される（図１０Ｂ）。めっき処理が進行すると、配線銅Ｃｕの表面にキャップメタルＣＭが形成される。併せて、基板Ｗの表面に反応副生成物ＢＰが生成する（図１０Ｃ）。また、このめっき液Ｌ３の流れにより、基板Ｗの表面におけるめっき反応による反応副生成物ＢＰを含む古いめっき液Ｌ３が基板Ｗの外側へ連続的に排出される。そのため、基板Ｗ表面に反応副生成物ＢＰを留めることなく常に新しいめっき液Ｌ３でキャップメタル（めっき処理膜）を成長させることができる（図１０Ｄ）。
【００６１】
めっき処理工程Ｂに続いて、プロセスコントローラ５１は、後洗浄工程Ｃを実行する。後洗浄工程Ｃは、後薬液処理および純水処理を含んでいる。
【００６２】
プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００に後薬液処理を指示する（図６中供給プロセスｄ）。流体供給装置２００は、バルブ２６０ａを閉じて純水Ｌ０の供給を停止させるとともに、ポンプ２２２およびバルブ２２３を動作させて後洗浄処理液Ｌ２をノズル１４４ｂに供給する（Ｓ３３０）。後洗浄処理液Ｌ２は、基板Ｗの表面の残渣物や異常析出しためっき膜を除去する作用をする。後洗浄処理液Ｌ２の供給量は、表面が乾かない程度の量であればよいから、例えば０．５〜２．０［Ｌ／分］程度の量とすることができる。また、基板Ｗの回転数は、基板Ｗの表面を乾燥させず、かつ後洗浄処理液Ｌ２が基板Ｗの表面に十分に行き渡る必要があるから、例えば１００〜５００ｒｐｍ程度とすることが望ましい。
【００６３】
後薬液処理に続いて、プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００に純水処理を指示する（図６中供給プロセスｇ）。流体供給装置２００は、ポンプ２２２およびバルブ２２３を動作させて後洗浄処理液Ｌ２の供給を停止させるとともに、バルブ２６０ｂを開いて純水Ｌ０を供給する（Ｓ３３１）。純水の供給量としては、例えば０．５〜２．０［Ｌ／分］とするのが好ましく、基板Ｗの回転数は、例えば１００〜５００ｒｐｍ程度が好ましい。また、処理時間は、めっき液が基板Ｗの表面から除去できればよく、例えば１０〜６０秒程度とすることができる。
【００６４】
後洗浄工程Ｃに続いて、プロセスコントローラ５１は、裏面・端面洗浄工程Ｄを実行する。裏面・端面洗浄工程Ｄは、液除去処理、裏面洗浄処理、端面洗浄処理を含んでいる。
【００６５】
プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００に液除去処理を指示する。流体供給装置２００は、バルブ２６０ｂを閉じて純水Ｌ０の供給を停止し、プロセスコントローラ５１は、スピンチャック１３０に保持された基板Ｗの回転速度を増速する（Ｓ３４０）。この処理は、基板Ｗの表面を乾燥させて基板Ｗの表面の液除去を目的としている。基板Ｗの回転速度は、例えば８００〜１０００ｒｐｍ程度に高速回転される。処理時間は、基板Ｗの表面が親水性を有することから、１０〜３０秒程度とすることが好ましい。
【００６６】
液除去処理が終わると、プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００に裏面洗浄処理を指示する。まず、プロセスコントローラ５１は、まずスピンチャック１３０に保持された基板Ｗの回転速度を減速させる（Ｓ３４１）。このときの回転速度は、処理液の跳ね返りを防ぐため、例えば５〜２０ｒｐｍ程度の比較的低い速度とする。続いて、流体供給装置２００は、流体供給路１７１に純水を供給する（図６中供給プロセスａ）。熱交換器１７５は、流体供給路１７１に送られる純水を温度調節し、バックプレート１６５に設けられた流路を介して温度調節された純水を基板Ｗの裏面に供給する（Ｓ３４２）。純水は、基板Ｗの裏面側を親水化する作用をする。次いで、流体供給装置２００は、流体供給路１７１への純水供給を停止させ、代わりに裏面洗浄液を流体供給路１７１へ供給する（Ｓ３４３）。裏面洗浄液は、めっき処理における基板Ｗの裏面側の残渣物を洗浄除去する作用をする（図６中供給プロセスｃ）。
【００６７】
その後、プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００およびノズル駆動装置２０５に端面洗浄処理を指示する。流体供給装置２００は、基板Ｗの裏面へ裏面洗浄液の供給を停止し、替わりに熱交換器１７５により温度調節された純水を流体供給路１７１へ供給する（Ｓ３４４）。このとき、基板Ｗの回転数を比較的低い５〜２０ｒｐｍとしておき、跳ね返りを防ぐことが好ましい（図６中供給プロセスａ）。
【００６８】
続いて、ノズル駆動装置２０５は、第２の旋回駆動機構１５３を動作させてノズル１５４が基板Ｗの端部に位置するように第２のアーム１５２を旋回させ、プロセスコントローラ５１は、基板Ｗの回転数を１５０〜３００ｒｐｍ程度に増速させる（Ｓ３４５）。同様に、ノズル駆動装置２０５は、第１の旋回駆動機構１４３を動作させてノズル１４４ｂが基板Ｗの中央部に位置するように第１のアーム１４２を旋回させる。流体供給装置２００は、ノズル２６０ｂを開いて純水Ｌ０をノズル１４４ｂに供給するとともに、ポンプ２４２およびノズル２４３を動作させて外周部処理液Ｌ４をノズル１５４に供給する（図６中供給プロセスａ・ｇ）。すなわち、この状態では、基板Ｗの中央部に純粋Ｌ０、同じく端部に外周部処理液Ｌ４が供給され、基板Ｗの裏面に温度調節された純水が供給されていることになる（Ｓ３４６）。
【００６９】
図１１Ａおよび図１１Ｂは、かかる端面洗浄処理の様子を示している。図１１Ａは、第１・第２の流体供給部１４０・１５０を上面から見た概念図、図１１Ｂは、第１・第２の流体供給部１４０・１５０が純水Ｌ０および外周部処理液Ｌ４を供給して端面洗浄処理を行う様子を示す図である。図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、第１のアーム１４２はノズル１４４ｂが基板Ｗ中央部に位置するように移動し、第２のアーム１５２はノズル１５４が基板Ｗの周縁部に位置するように移動する。そして、純水Ｌ０および外周部処理液Ｌ４がノズル１４４ｂおよびノズル１５４から基板Ｗ表面にそれぞれ供給される。こうした構成および動作により、基板Ｗの表面および端面に残った残渣物を除去することが可能になる。この端面洗浄処理における外周部処理液Ｌ４としては、たとえばフッ酸などを用いることができる。
【００７０】
裏面・端面洗浄工程Ｄに続いて、プロセスコントローラ５１は、乾燥工程Ｅを実行する。乾燥工程Ｅは、乾燥処理を含んでいる。
【００７１】
プロセスコントローラ５１は、流体供給装置２００およびノズル駆動装置２０５に乾燥処理を指示する。流体供給装置２００は、全ての処理液供給を停止させ（Ｓ３５０）、ノズル駆動装置２０５は、第１のアーム１４２および第２のアーム１５２を基板Ｗの上方から退避させる。また、プロセスコントローラ５１は、基板Ｗの回転速度を８００〜１０００ｒｐｍ程度まで増速して基板Ｗを乾燥させる（Ｓ３５１）。乾燥のための時間は、例えば１０〜３０秒程度が望ましい。乾燥処理が終わると、プロセスコントローラ５１は、基板Ｗの回転を停止させる（Ｓ３５２）。
【００７２】
めっき処理工程が終了すると、第２の基板搬送機構１４の搬送アーム１４Ａは、窓１１５を介して基板Ｗをスピンチャック１３０から取り出す。
【００７３】
この実施形態のめっき液ユニット１１によれば、めっき処理工程Ｂにおいて、めっき液置換処理によりめっき液供給ノズルを、基板Ｗ上を移動させながらめっき液を供給したので、めっき液の温度低下を防ぎつつ基板Ｗ上の液ムラを抑えることができる。また、この実施形態のめっき液ユニット１１によれば、めっき液ノズルを基板Ｗの中央部と端部との間の位置としてめっき液を断続供給（間欠供給）したので、めっき液供給量を抑えつつ基板Ｗの表面にまんべんなくめっき液を供給することができる。
【００７４】
ここで、この実施形態の半導体製造装置におけるノズル１４４の変形例について説明する。図１２Ａおよび図１２Ｂは、この実施形態の第１の流体供給部１４０の変形例を示す図、図１２Ｃは、第１の流体供給部１４０の変形例によるめっき処理の様子を示す図である。図１２Ａに示すように、この変形例では、第１の流体供給部１４０のノズル１４４ａ／１４４ｂ／１４４ｃが、基板Ｗの被処理面の方向からノズル傾斜角θの方向を向いたノズル１４４ｄ／１４４ｅ／１４４ｆと置き換わっている。この変形例によれば、めっき液Ｌ３などを供給するノズルを基板Ｗの処理面に対して所定のノズル傾斜角θに傾斜させたので、めっき液Ｌ３のはねを抑えるとともに基板Ｗ上により均一にめっき液Ｌ３を供給することができる。
【００７５】
なお、第１の流体供給部１４０のノズル１４４ａ／１４４ｂ／１４４ｃ（またはノズル１４４ｄ／１４４ｅ／１４４ｆ）は、基板Ｗの中心である必要はない。この実施形態の半導体製造装置では、基板Ｗを回転させながらめっき液を基板Ｗ上に供給する。そのため、使用するめっき液の節約やめっき液供給に伴う液はねを抑える観点から、図１２Ｂに示すようにノズル１４４を基板中心から周縁部方向に距離ｄ離間させることも可能である。すなわち、図１２Ｃに示すように、基板Ｗの回転との相乗効果により、めっき液を基板Ｗ上によりまんべんなく供給することが期待できる。
【００７６】
続いて、図１３ないし図１５を参照して、この実施形態に係るめっき液ユニット１１の動作例を説明する。図１３は、上述しためっき処理工程Ｂにおけるめっき処理液の吐出間隔とめっき処理膜の厚さとの関係を示す図、図１４は、同じくノズル１４４ｃのノズル傾斜角とめっき処理膜の厚さとの関係を示す図、図１５は、同じくノズル１４４ｃによるめっき液の吐出位置とめっき処理膜の厚さとの関係を示す図である。
【００７７】
図１３に示す例では、基板Ｗとして３００ｍｍ半導体ウェハを用い、ノズル１４４ｃの傾斜角を６０度に設定した。このとき、ノズル１４４ｃの位置は基板Ｗ上方で基板Ｗ中央部と周縁部の略中間位置とした。この状態でめっき処理工程Ｂのめっき処理を実行し、基板Ｗ上のめっき処理膜の厚さを計測した。比較のため、ノズル１４４ｃからのめっき液Ｌ３の吐出間隔（供給間隔）を、めっき液供給１に対し非供給９（１：９）、同じく供給３に対して非供給７（３：７）、同じく供給１０に対して非供給なし（１０：０、連続供給）とした。
【００７８】
その結果、図１３に示すように、めっき液の吐出間隔とめっき処理膜の膜厚との相関は認められなかった。このことは、めっき液を連続供給せず間欠供給したとしても膜厚の均一性に問題がないことを意味している。すなわち、めっき液を間欠供給することにより、めっき液供給量を節約することが可能となる。
【００７９】
また、図１４に示す例では、基板Ｗとして３００ｍｍの半導体ウェハを用い、ノズル１４４ｃの位置を基板Ｗ上方で基板Ｗ中央部と周縁部との略中間位置としたまま、ノズル１４４ｃのノズル傾斜角を４５度、６０度、９０度とした３つの場合について、ノズル傾斜角とめっき処理膜の厚さとの関係を調べた。ここで、傾斜角とは、図１０Ａに示すように、基板Ｗ処理面を基準としたノズルの傾斜角θである。
【００８０】
その結果、傾斜角９０度および４５度の場合で基板Ｗ周縁部の膜厚が厚くなる傾向が認められた。特に、傾斜角９０度（基板Ｗに対して垂直にめっき液を供給）の場合、基板Ｗの中心から５０ｍｍまでは均一な膜厚が得られたが、５０ｍｍを超え周縁部になると膜厚が急激に厚くなる結果となった。これは、基板Ｗ外周部の液盛り効果によりめっき液が基板Ｗ上から円滑に排出されず、反応副生成物が外周部に留まった結果当該部分の膜厚が厚くなったものと考えられる。従って、ノズル傾斜角は基板Ｗ処理面に対して、ある一定の範囲の角度を持つことが望ましい。また、傾斜角４５度の場合、ノズル１４４ｃから供給されるめっき液が基板Ｗ上で十分に拡散せず、基板Ｗ外周部の一部の膜厚が厚くなったものと考えられる。これらの傾向から、ノズル１４４ｃの傾斜角は基板に対して４５度以上、より好ましくは６０度前後（誤差を±１０度とすれば５０〜７０度程度）とすることが望ましい。
【００８１】
さらに、図１５に示す例では、基板Ｗとして３００ｍｍの半導体ウェハを用い、ノズル１４４ｃの傾斜角を４５度として、ノズル１４４ｃの位置を基板Ｗ中心から３０ｍｍ、５０ｍｍ、１１０ｍｍの３つの場合について、ノズルの位置とめっき処理膜の厚さとの関係を調べた。めっき処理液の供給位置、すなわちノズルの位置は、図１２Ｃに示す基板Ｗの中心からの距離ｄの位置である。めっき液の噴射は基板Ｗの回転に沿った方向に行った。
【００８２】
その結果、ノズル１４４ｃのめっき液吐出位置を基板Ｗ中心から１１０ｍｍ離間した位置とした場合に、基板Ｗ中央部と周縁部との間でめっき処理膜の膜厚に大きな差（中央部の方が膜厚が厚い）が認められた。これは、基板Ｗ周縁部での液盛り処理の効果が損なわれ、基板Ｗ内周部に広がっためっき液が乾燥したため、内周部のめっき液が塗り重なって膜厚が厚くなったものと考えられる。また、ノズル１４４ｃのめっき液吐出位置を基板Ｗ中心から３０ｍｍ離間した位置とした場合に、わずかながら基板Ｗ中央部と周縁部との間で膜厚に差（周縁部の方が膜厚が厚い）が認められた。一方、ノズル１４４ｃのめっき液吐出位置を基板Ｗ中心から５０ｍｍ離間した位置とした場合、概ね均一な膜厚が得ることができた。このことから、めっき処理を行う際のノズル１４４ｃの位置は、基板Ｗ上の中央部に寄り過ぎても周縁部に寄り過ぎても均一性が損なわれるため、両者の略中間点とすることが好ましいことがわかる。具体的には、距離ｄが３０〜１１０［ｍｍ］、より好ましくは距離ｄが５０［ｍｍ］程度（誤差±２０度として３０〜７０度程度）とすることが望ましい。
【００８３】
ここで説明したノズル傾斜角は、基板Ｗに供給され実際に反応に寄与するめっき液の温度の維持と、基板Ｗに供給されるめっき液の鮮度に影響を与える。めっき処理プロセスにおいては、めっき液がノズルから供給され基板Ｗの表面に到達して反応する際に所定の条件の温度となることが望ましく、この温度を維持することが大きな課題となる。この実施形態におけるノズルの傾斜は、基板Ｗ上にめっき液を滞留させることを防ぐので、基板Ｗの表面でのめっき液温度を適切な温度に維持することが可能となる。また、基板Ｗの表面上にめっき液が滞留を抑えることにより、基板Ｗ上に反応に寄与し終わった古いめっき液が留まることを防ぎ、常に新しいめっき液が基板Ｗ上でめっき処理に寄与することが可能となる。
【００８４】
同様に、めっき液供給の間欠比についても、基板Ｗに供給され実際に反応に寄与するめっき液の温度の維持と、基板Ｗに供給されるめっき液の鮮度に影響を与える。ノズル傾斜角におけるめっき処理プロセスに対する作用と同様に、めっき液を連続供給する場合と比較して、間欠供給とすることで基板Ｗの表面上にめっき液が滞留することを防ぐことが可能となり、めっき液温度の維持とめっき液のリフレッシュに効果が期待できる。
【００８５】
次に、図１６Ａないし図１６Ｃを参照して、本発明の他の実施形態に係る半導体製造装置について説明する。図１６Ａは、この実施形態に係る半導体製造装置の無電解めっきユニットの断面図、図１６Ｂおよび図１６Ｃは、この実施形態に係る無電解めっきユニットによるめっき処理の様子を示す図である。この実施形態に係る半導体製造装置は、図１ないし図３に示す実施形態に係る半導体製造装置と同様の構成を有しており、めっき液Ｌ３が第１の流体供給部１４０ではなく、シャフト１７０に設けられた流体供給路１７１を通じて供給される点が異なっている。そこで、図１ないし図３に示す実施形態と共通する構成について同一の符号を付して示し、重複する説明を省略する。この実施形態は、基板Ｗの下面にめっき処理を施す、いわゆるフェイスダウン方式を適用した例である。
【００８６】
図１６Ａに示すように、この実施形態の無電解めっきユニット４１０は、第１の流体供給部４４０と、バックプレート４６５とを備えている。第１の流体供給部４４０は、スピンチャック１３０により保持された基板Ｗの上面に処理液や純水などを供給する。バックプレート４６５は、スピンチャック１３０が保持した基板Ｗの下面に対向し、スピンチャック１３０による基板Ｗの保持位置と回転プレート１３２との間に配設されている。この実施形態においては、スピンチャック１３０は、基板Ｗの被処理面をバックプレート４６５に対向させて基板Ｗを保持する。
【００８７】
バックプレート４６５の中には、その表面の複数個所で開口する流路４６６が形成されており、この流路４６６とシャフト４７０の軸心を貫通する流体供給路４７１とが連通している。流体供給路４７１には図示しない熱交換器が配置されており、めっき液等の処理流体を所定の温度に調整する。すなわち、バックプレート１６５は、温度調整された処理流体を基板Ｗの下面に向けて供給する作用をする。めっき処理の際、流体供給装置２００は、前処理液Ｌ１、後処理液Ｌ２、めっき液Ｌ３を流体供給路４７１を介して基板Ｗの被処理面（下面）に供給する。一方、基板Ｗの温度を調節する純水Ｌ０は、第１の流体供給部４４０により基板Ｗの上面に供給される。
【００８８】
この実施形態におけるめっき処理工程では、流体供給路４７１が純粋Ｌ０、前洗浄処理液Ｌ１、後洗浄処理液Ｌ２、めっき液Ｌ３を基板Ｗの下面に供給し、第１の流体供給部４４０が温度調節された純水Ｌ０を基板Ｗの上面に供給する点を除いて、図５に示す第１の実施形態の工程とほぼ共通する。すなわち、めっき処理の対象が基板Ｗの下面である点のみ相違する。バックプレート４６５は、前洗浄処理液Ｌ１、後洗浄処理液Ｌ２、めっき液Ｌ３を基板Ｗの下面に供給する際に上昇し、基板Ｗと接近した状態とする。すなわち、これらの処理流体は、基板Ｗとバックプレート４６５との間の隙間を基板Ｗの周縁部に向けて流れることになる。この実施形態の半導体製造装置によれば、めっき液等の処理液を基板Ｗに接近させたバックプレート４６５と基板Ｗとの間を流すことで基板Ｗを処理するので、めっき液等の使用量を節約することができる。
【００８９】
ここで、この実施形態の無電解めっきユニット４１０のバックプレート４６５について詳細に説明する。図１６Ｂおよび図１６Ｃに示すように、この実施形態のバックプレート４６５は、その表面のめっき液等処理流体に対する濡れ性が中央部と周縁部とで異なるように設計されている。すなわち、バックプレート４６５の周縁部αは、中央部βよりも処理流体に対する濡れ性が低くなるように構成している。
【００９０】
一般に、バックプレート４６５のようなプレートの表面の処理流体に対する濡れ性が低い場合は、当該プレート表面上での処理流体の表面張力が強く働く傾向があり、濡れ性が高い場合は、処理流体が当該プレート表面を広がって流れやすくなる性質があることが知られている。この実施形態のバックプレート４６５では、プレートの周縁部について処理流体に対する濡れ性を中央部よりも低くしたので、プレート周縁部においては、処理流体の表面張力により処理流体がプレート中央部に向けて閉じ込められる方向に力が働く。また、プレート中央部においてはプレート表面上を拡散する方向に力が働く。すなわち、図１６Ｂおよび図１６Ｃに示す矢印の方向に力が働くため、処理流体がバックプレート４６５の面内でまんべんなく広がり、基板Ｗの表面全面を均一に濡らすことが可能となる。これにより、基板Ｗ上のめっき処理をより均一にすることができる。
【００９１】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００９２】
たとえば、バックプレート表面の濡れ性を中心部と周縁部とで異なるものとする手段として、バックプレートに段差を設けてバックプレート表面が処理流体に与える力を調節することもできる。図１７Ａおよび図１７Ｂは、かかるバックプレートの例を示す図である。図１７Ａおよび図１７Ｂに示すように、段差α’や段差β’をバックプレート表面に設けて、バックプレート表面の中心部および周縁部それぞれの処理流体に対する抵抗、すなわち濡れ性を調節してもよい。
【００９３】
同様に、図１６Ｂおよび図１６Ｃに示すバックプレート表面の濡れ性を中心部と周縁部とで異なるものとする技術的思想は、図１ないし図３に示す実施形態にも適用することができる。前述したとおり、前洗浄工程Ａにおいて、第１の流体供給部１４０のノズル１４４ａを基板Ｗの中央に移動させ、第２の流体供給部１５０のノズル１５４を基板Ｗの周縁部に移動させて、それぞれ純水Ｌ０と外周部処理液Ｌ４とを供給する。このとき、外周部処理液Ｌ４を適宜調整することで、基板Ｗの中央部と周縁部とで濡れ性を異なるものとすることが可能となる。こうした処理により、前洗浄工程Ａに続くめっき処理工程Ｂにおいて、めっき液が基板Ｗ上に均一に留まらせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、半導体製造業に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明に係る一つの実施形態の半導体製造装置の構成を示す平面図である。
【図２】この実施形態の半導体製造装置における無電解めっきユニットを示す断面図である。
【図３】この実施形態の半導体製造装置における無電解めっきユニットを示す平面図である。
【図４】この実施形態の半導体装置における流体供給装置の構成を示す図である。
【図５】この実施形態のめっきユニットの動作を示すフローチャートである。
【図６】この実施形態に係るめっきユニットのプロセスの流れを示す図である。
【図７】この実施形態に係るめっきユニットのめっき液処理のプロセスの流れを示す図である。
【図８Ａ】第１の流体供給部を側面から見た概念図である。
【図８Ｂ】第１の流体供給部が純水を供給して親水化処理を行う様子を示す図である。
【図９】第１の流体供給部を上面から見た概念図である。
【図１０Ａ】基板表面のめっき処理の様子を示す図である。
【図１０Ｂ】基板表面のめっき処理の様子を示す図である。
【図１０Ｃ】基板表面のめっき処理の様子を示す図である。
【図１０Ｄ】基板表面のめっき処理の様子を示す図である。
【図１１Ａ】第１・第２の流体供給部を上面から見た概念図である。
【図１１Ｂ】第１・第２の流体供給部を上面から見た概念図である。
【図１２Ａ】第１の流体供給部の変形例を示す図である。
【図１２Ｂ】第１の流体供給部の変形例を示す図である。
【図１２Ｃ】第１の流体供給部の変形例によるめっき処理の様子を示す図である。
【図１３】めっき処理工程におけるめっき処理液の吐出間隔とめっき処理膜の厚さとの関係を示す図である。
【図１４】ノズルの傾斜角とめっき処理膜の厚さとの関係を示す図である。
【図１５】ノズルによるめっき液の吐出位置とめっき処理膜の厚さとの関係を示す図である。
【図１６Ａ】他の実施形態の半導体装置の無電解めっきユニットの構成を示す断面図である。
【図１６Ｂ】この実施形態の無電解めっきユニットによるめっき処理の様子を示す図である。
【図１６Ｃ】この実施形態の無電解めっきユニットによるめっき処理の様子を示す図である。
【図１７Ａ】この実施形態の無電解めっきユニットにおけるバックプレートの変形例を示す図である。
【図１７Ｂ】この実施形態の無電解めっきユニットにおけるバックプレートの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００９６】
１…搬出部、２…処理部、３…搬送部、５…制御装置、１１…無電解めっきユニット、５１…プロセスコントローラ、１１０…アウターチャンバ、１２０…インナーチャンバ、１３０…スピンチャック、１３２…回転プレート、１３４ａ…支持ピン、１３４ｂ…押圧ピン、１４０…第１の流体供給部、１４２…第１のアーム、１４３…第１の旋回駆動機構、１４４ａ・１４４ｂ・１４４ｃ…ノズル、１５０…第２の流体供給部、１５２…第２のアーム、１５３…第２の旋回駆動機構、１５４…ノズル、１６０…ガス供給部、１６５…バックプレート、１６６…流路、１７０…シャフト、１７１…流体供給路、１７５…熱交換器、２００…流体供給装置、２０５…ノズル駆動装置。
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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