(57)【要約】【課題】特に大面積で、表面に薄く電気抵抗が大きな導電層が形成された基板であっても、この表面に、膜厚の面内均一性の高いめっき膜を形成できるようにする。【解決手段】基板Ｗを保持する基板保持部と、基板Ｗと接触して基板の表面に通電させる第１の電極８８と、基板保持部で保持した基板Ｗの表面に対面する位置に配置される第２の電極９８と、基板保持部で保持した基板Ｗと第２の電極９８との間に配置される圧力損失が５００ｋＰａ以上または見掛気孔率が１９％以下の多孔質構造体１１０と、基板保持部で保持した基板Ｗと第２の電極９８との間に電解液を注入する電解液注入部１０４と、第１の電極８８と第２の電極９８との間に電圧を印加する電源１１４を有する。【選択図】      図１１
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【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表面に通電させる第１の電極と、
前記基板保持部で保持した基板の表面に対面する位置に配置される第２の電極と、
前記基板保持部で保持した基板と前記第２の電極との間に配置される圧力損失が５００ｋＰａ以上の多孔質構造体と、
前記基板保持部で保持した基板と前記第２の電極との間に電解液を注入する電解液注入部と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に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】
前記多孔質構造体は、圧力損失が１０００ｋＰａ以上であ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】
基板を保持する基板保持部と、
基板と接触して基板の表面に通電させる第１の電極と、
前記基板保持部で保持した基板の表面に対面する位置に配置される第２の電極と、
前記基板保持部で保持した基板と前記第２の電極との間に配置される見掛気孔率が１９％以下の多孔質構造体と、
前記基板保持部で保持した基板と前記第２の電極との間に電解液を注入する電解液注入部と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に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４】
前記多孔質構造体の見掛気孔率は、１５％以下であることを特徴とする請求項３記載の電解処理装置。
【請求項５】
基板を保持する基板保持部と、
基板と接触して基板の表面に通電させる第１の電極と、
前記基板保持部で保持した基板の表面に対面する位置に配置される第２の電極と、
前記基板保持部で保持した基板と前記第２の電極との間に配置され、内部を電解液で満たした状態での上下両面間における全体の電気抵抗値が基板表面の導電層のシート抵抗値に対して０．０２倍以上の多孔質構造体と、
前記基板保持部で保持した基板と前記第２の電極との間に電解液を注入する電解液注入部と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に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６】
前記多孔質構造体は、抵抗率が１．０×１０５Ω・ｃｍ以上であ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】
前記多孔質構造体は、炭化ケイ素、表面を酸化処理した炭化ケイ素、アルミナまたはプラスチックのいずれか一つ、またはそれらの組合せ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】
電解処理が、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｈｇ，Ｔｌ，ＰｂまたはＢｉ、またはこれらの合金の電解めっき、または電解エッチング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】
第１の電極に接触させた基板の表面と該基板の表面に対面する位置に配置させた第２の電極との間に電解液を満たし、
前記電解液中に、見掛気孔率を１９％以下に調整するか、圧力損出を５００ｋＰａ以上に調整するか、または比重及び吸水率の少なくとも一方を調整した多孔質構造体を配置し、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することを特徴とする電解処理方法。
【請求項１０】
前記多孔質構造体の見掛気孔率を１９％以下に調整するに際し、該見掛気孔率を１５％以下に調整する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】
前記多孔質構造体の圧力損失を５００ｋＰａ以上に調整するに際し、該圧力損失を１０００ｋＰａ以上に調整することを特徴とする請求項９記載の電解処理方法。
【請求項１２】
第１の電極に接触させた基板の表面と該基板の表面に対面する位置に配置させた第２の電極との間に電解液を満たし、
前記電解液中に、見掛気孔率を１９％以下に調整するか、または内部を電解液で満たした状態での上下両面間における全体の電気抵抗値が基板表面の導電層のシート抵抗値に対して０．０２倍以上となるように調整するか、または比重及び吸水率の少なくとも一方を調整した多孔質構造体を配置し、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することを特徴とする電解処理方法。
【請求項１３】
前記多孔質構造体は、抵抗率が１．０×１０５Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記載の電解処理方法。
【請求項１４】
前記多孔質構造体は、炭化ケイ素、表面を酸化処理した炭化ケイ素、アルミナまたはプラスチック、またはそれらの組合せからなることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれかに記載の電解処理方法。
【請求項１５】
電解処理が、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｈｇ，Ｔｌ，ＰｂまたはＢｉ、またはこれらの合金の電解めっき、または電解エッチングであることを特徴とする請求項９乃至１４のいずれかに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、例えば半導体ウエハ等の基板の表面（被処理面）に形成された微細配線パターンに銅等の金属を埋込んで埋込み配線を形成する電解めっき装置に使用される電解処理装置及び電解処理方法に関する。
【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配線用凹部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２４は、この種の銅配線基板Ｗの製造例を工程順に示す。先ず、図２４（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コンタクトホール３とトレンチ４を形成する。そして、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２４（ｂ）に示すように、基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、コンタクトホール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上の銅膜６、シード層７及びバリア層５を除去して、コンタクトホール３及びトレンチ４内に充填させた銅膜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２４（ｃ）に示すように、絶縁膜２の内部に銅膜６からなる配線を形成する。
【０００５】
基板の表面に電解めっきを施すには、図２５に示すように、基板Ｗの表面に形成したシード層７等の導電層の外周部にカソード２００を接触させ、基板Ｗと該基板Ｗに対向する位置に配置したアノード２０２との間にめっき液２０４を満たす。そして、カソード２００とアノード２０２との間に電源２０６によりめっき電流を流すことで、基板Ｗの導電層上にめっき膜を成膜する。
【０００６】
ＬＳＩ用の半導体ウエハや液晶基板は、年々大面積となる傾向にあり、それに伴う弊害も生じてきた。つまり、大面積の基板Ｗの場合、基板Ｗの外周近傍のカソード２００から基板Ｗの中央までのシード層７等の導電層の電気抵抗（シート抵抗）が大きくなり、基板Ｗの面内で電位差が生じて、各部のめっき速度に差が生じてしまう。図２５は、代表的な電解めっきの等価回路を示しており、回路中には、以下のような抵抗成分が存在する。
Ｒ１：電源２０６とアノード２０２との間の電源線抵抗及び各種接触抵抗
Ｒ２：アノード２０２における分極抵抗
Ｒ３：めっき液２０４の抵抗
Ｒ４：カソード２００における分極抵抗
Ｒ５：導電層の抵抗（シート抵抗）
Ｒ６：カソード２００と電源２０６との間の電源線抵抗及び各種接触抵抗
【０００７】
図２５から明らかなように、導電層の抵抗Ｒ５が他の電気抵抗Ｒ１〜Ｒ４及びＲ６に比して大きくなると、この抵抗Ｒ５の両端に生じる電位差が大きくなり、それに伴ってめっき電流に差が生じる。このため、カソード２００から遠い位置ではめっき膜の成長速度が低下する。導電層の膜厚が薄いと抵抗Ｒ５が更に大きくなって、この現象が顕著に表れてしまう。この事実は、基板Ｗの面内で電流密度が異なることを意味し、めっき膜の特性自体（めっき膜の抵抗率、純度、埋込特性など）が面内で均一とならない。
【０００８】
なお基板Ｗが陽極になる電解エッチングにおいても、電流方向が反対となるだけで同様の問題が生じる。例えば大口径のウエハプロセスではウエハ中央部のエッチング速度が周縁部に比して遅くなる。
【０００９】
以上の問題を回避する方法として、導電層の厚さを厚くしたり、導電層の電気導電率を大きくしたりすることが考えられる。しかしながら、基板は、めっき以外の製造工程でも様々な制約を受けるばかりでなく、例えば微細パターン上にスパッタ法で厚い導電層を形成すると、パターン内部にボイドが発生し易くなってしまう。このため、容易に導電層の厚みを厚くしたり、導電層の膜種を変更したりすることはできない。
【００１０】
この欠点を防止するため、発明者は、図２６に示すように、アノード２０２と基板Ｗの間に、めっき液２０４の電気伝導率よりも小さい電気伝導率の高抵抗構造体２０８を配置することを提案した。このように構成すると、図２６に示すような等価回路となり、図２５に示す等価回路に比べて、高抵抗構造体２０８による抵抗Ｒｐが追加される。このため、高抵抗構造体２０８による抵抗Ｒｐが大きな値になると、（Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒｐ＋Ｒ４）／（Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒｐ＋Ｒ４＋Ｒ５）は１に近づき、抵抗Ｒ５、即ち導電層の抵抗成分（シート抵抗）の影響を受けにくくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、近年の半導体装置の更なる微細化に伴って、半導体ウエハ等の基板の表面に形成されるシード層等の導電層の膜厚が益々薄くなってきており、それとともに、導電層の電気抵抗（シート抵抗）も益々増加する傾向にある。このため、基板の表面に、全面に亘って膜厚が均一なめっき膜を形成することが困難になってきている。例えば、図２６に示す高抵抗構造体２０８として、見掛気孔率（ＪＩＳ  Ｒ  ２２０５の規定による）が２０％の多孔質構造体を使用することで、図２７に示すように、６５ｎｍノードの現世代にあっては、十分な膜厚の面内均一性を有するめっき膜を形成できたとしても、４５ｎｍノードの次世代、更には３２ｎｍノードの次々世代と進むにつれて、基板の表面に形成されるめっき膜の膜厚のばらつきが大きくなって、十分な膜厚の面内均一性を有するめっき膜を形成することが困難となると考えられる。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、特に大面積で、表面に薄く電気抵抗が大きな導電層が形成された基板であっても、例えば電解めっき装置に適用した場合に、表面に、膜厚の面内均一性のより高いめっき膜を形成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】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、基板を保持する基板保持部と、基板と接触して基板の表面に通電させる第１の電極と、前記基板保持部で保持した基板の表面に対面する位置に配置される第２の電極と、前記基板保持部で保持した基板と前記第２の電極との間に配置される圧力損失が５００ｋＰａ以上の多孔質構造体と、前記基板保持部で保持した基板と前記第２の電極との間に電解液を注入する電解液注入部と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に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。
【００１４】
圧力損失が５００ｋＰａ以上の多孔質構造体を基板（第１の電極）と第２の電極との間に配置することで、基板（第１の電極）と第２の電極との間の電気抵抗をより大きくすることができる。これによって、基板の表面に形成された導電層の電気抵抗の影響をより小さくし、基板の表面における電場の状態を全面に亘ってより均一にして、例えば電解めっき装置に適用した場合に、基板の表面に、膜厚のばらつきが２％程度以上の、実用上利用可能な面内均一性の高い膜厚のめっき膜を形成することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記多孔質構造体は、圧力損失が１０００ｋＰａ以上であ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、基板の表面に、膜厚のばらつきが１．２％程度以上の、より面内均一性の高い膜厚のめっき膜を形成することができる。多孔質構造体の圧力損失は、１５００ｋＰａ以上であることが更に好ましい。
【００１６】
請求項３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表面に通電させる第１の電極と、前記基板保持部で保持した基板の表面に対面する位置に配置される第２の電極と、前記基板保持部で保持した基板と前記第２の電極との間に配置される見掛気孔率が１９％以下の多孔質構造体と、前記基板保持部で保持した基板と前記第２の電極との間に電解液を注入する電解液注入部と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に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。
【００１７】
見掛気孔率が１９％以下の多孔質構造体を基板（第１の電極）と第２の電極との間に配置することで、基板（第１の電極）と第２の電極との間の電気抵抗をより大きくすることができる。これによって、基板の表面に形成された導電層の電気抵抗の影響をより小さくし、基板の表面における電場の状態を全面に亘ってより均一にして、例えば電解めっき装置に適用した場合に、基板の表面に、膜厚の面内均一性のより高いめっき膜を形成することができる。めっき膜の膜厚のばらつきを抑えるためには、多孔質構造体の見掛気孔率を１５％以下とすることが好ましく、１０％以下とすることが更に好ましい。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、前記多孔質構造体の見掛気孔率は、１５％以下であることを特徴とする請求項３記載の電解処理装置である。
【００１９】
請求項５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表面に通電させる第１の電極と、前記基板保持部で保持した基板の表面に対面する位置に配置される第２の電極と、前記基板保持部で保持した基板と前記第２の電極との間に配置され、内部を電解液で満たした状態での上下両面間における全体の電気抵抗値が基板表面の導電層のシート抵抗値に対して０．０２倍以上の多孔質構造体と、前記基板保持部で保持した基板と前記第２の電極との間に電解液を注入する電解液注入部と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に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。
【００２０】
これにより、内部を電解液で満たした状態での上下両面間における多孔質抵抗体の全体の電気抵抗値を、基板表面に形成された導電層のシート抵抗（電気抵抗）値に対して充分に大きくし、基板表面における電場の状態を基板の全面に亘ってより均一にして、例えば電解めっき装置に適用した場合に、基板の表面に、膜厚の面内均一性のより高いめっき膜を形成することができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、前記多孔質構造体は、抵抗率が１．０×１０５Ω・ｃｍ以上であ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。
このように、多孔質構造体自体の抵抗率を高めることで、めっき電流に対して常に再現性のある安定した電圧の下でめっきを行うことができる。多孔質構造体の抵抗率は、１．０×１０６Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、前記多孔質構造体は、炭化ケイ素、表面を酸化処理した炭化ケイ素、アルミナまたはプラスチックのいずれか一つ、またはそれらの組合せ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。
請求項８に記載の発明は、電解処理が、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｈｇ，Ｔｌ，ＰｂまたはＢｉ、またはこれらの合金の電解めっき、または電解エッチング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。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、第１の電極に接触させた基板の表面と該基板の表面に対面する位置に配置させた第２の電極との間に電解液を満たし、前記電解液中に、見掛気孔率を１９％以下に調整するか、または圧力損出を５００ｋＰａ以上に調整するか、または比重及び吸水率の少なくとも一方を調整した多孔質構造体を配置し、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することを特徴とする電解処理方法である。
【００２４】
これにより、基板の表面における電場の状態が所望の状態になるようにして電解処理を行って、基板の表面の電解処理による処理状態を目的とする処理状態とすることができる。特に、多孔質構造体の見掛気孔率を１９％以下、好ましくは１５％以下、更に好ましくは１０％以下、または多孔質構造体の圧力損失を５００ｋＰａ以上、好ましくは１０００ｋＰａ以上、更に好ましくは１５００ｋＰａ以上に調整することで、基板の表面における電場の状態を全面に亘ってより均一にして、電解処理がめっき処理の場合は、基板の表面に形成されるめっき膜の膜厚の面内均一性を高めることができる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、前記多孔質構造体の見掛気孔率を１９％以下に調整するに際し、該見掛気孔率を１５％以下に調整することを特徴とする請求項９記載の電解処理方法である。
請求項１１に記載の発明は、前記多孔質構造体の圧力損失を５００ｋＰａ以上に調整するに際し、該圧力損失を１０００ｋＰａ以上に調整することを特徴とする請求項９記載の電解処理方法である。
【００２６】
請求項１２に記載の発明は、第１の電極に接触させた基板の表面と該基板の表面に対面する位置に配置させた第２の電極との間に電解液を満たし、前記電解液中に、見掛気孔率を１９％以下に調整するか、または内部を電解液で満たした状態での上下両面間における全体の電気抵抗値が基板表面の導電層のシート抵抗値に対して０．０２倍以上となるように調整するか、または比重及び吸水率の少なくとも一方を調整した多孔質構造体を配置し、  前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することを特徴とする電解処理方法である。
【００２７】
このように、内部を電解液で満たした状態での上下両面間における全体の電気抵抗値が基板表面の導電層のシート抵抗値に対して０．０２倍以上となるように調整することによっても、基板の表面における電場の状態を全面に亘ってより均一にして、電解処理がめっき処理の場合は、基板の表面に形成されるめっき膜の膜厚の面内均一性を高めることができる。
【００２８】
請求項１３に記載の発明は、前記多孔質構造体は、抵抗率が１．０×１０５Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記載の電解処理方法である。
請求項１４に記載の発明は、前記多孔質構造体は、炭化ケイ素、表面を酸化処理した炭化ケイ素、アルミナまたはプラスチック、またはそれらの組合せからなることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれかに記載の電解処理方法である。
【００２９】
請求項１５に記載の発明は、電解処理が、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｈｇ，Ｔｌ，ＰｂまたはＢｉ、またはこれらの合金の電解めっき、または電解エッチングであることを特徴とする請求項９乃至１４のいずれかに記載の電解処理方法である。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、基板の表面に形成された導電層の電気抵抗（シート抵抗）の影響をより小さくし、基板の表面における電場の状態を全面に亘ってより均一にして、例えば電解めっき装置に適用した場合には、大面積で、表面に薄く電気抵抗が大きな導電層が形成された基板であっても、基板（導電層）の表面に、膜厚の面内均一性の高いめっき膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態の電解処理装置について説明する。この実施の形態は、電解液としてめっき液を使用し、半導体ウエハ等の基板の表面に電解銅めっきを施して、基板表面に設けた微細な配線用凹部に銅を埋込んで銅からなる配線を形成するようにした電解めっき装置に適用した例を示している。電解エッチング装置等、他の電解処理装置にも適用できることは勿論である。
【００３２】
図１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全体配置図を示す。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、電解めっき処理及びその付帯処理を行う２基の電解めっき装置（電解処理装置）１２と、ロード・アンロード部１０と電解めっき装置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。
【００３３】
電解めっき装置１２には、図２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（電解液）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との間を移動する電極ヘッド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、また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。
【００３４】
基板処理部２０には、図３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。
【００３５】
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の周縁部に下記の電極部３８のシール材９０とカソード（第１の電極）８８が当接する。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。
【００３６】
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の下記の多孔質構造体１１０及びアノード（第２の電極）９８をめっき液で湿潤させるためのもので、この多孔質構造体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。
電極アーム部３０は、図示しないサーボモータからなる上下動モータとボールねじを介して上下動し、旋回モータを介して、めっき液トレー２２と基板処理部２０との間を電極ヘッド２８が移動するように旋回（揺動）する。
【００３７】
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る。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。
【００３８】
基板保持部３６は、図５乃至図７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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、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。
【００４１】
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分割されたカソード（第１の電極）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。このカソード（第１の電極）８８は、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。
【００４２】
これにより、図３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Ｗ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。
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の被めっき面に圧接するように構成してもよい。
【００４３】
前記電極アーム部３０の電極ヘッド２８は、図１０及び図１１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多孔質構造体１１０とを有している。すなわち、電極ホルダ９４は、下方に開口した有底カップ状に形成され、この下部内周面には、凹状部９４ａが、多孔質構造体１１０の上部には、この凹状部９４ａに嵌合するフランジ部１１０ａがそれぞれ設けられ、このフランジ部１１０ａを凹状部９４ａに嵌入することで、電極ホルダ９４に多孔質構造体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。
【００４４】
この多孔質構造体１１０は、圧力損失（室温下、厚さ１４ｍｍの多孔質構造体に対して、窒素ガスを線速度０．０１ｍ／ｓｅｃで通気した場合）が５００ｋＰａ以上、好ましくは１０００ｋＰａ以上、更に好ましくは１５００ｋＰａ以上、または見掛気孔率（ＪＩＳ  Ｒ  ２２０５の規定による）が１９％以下、好ましくは１５％以下、更に好ましくは１０％以下で、抵抗率が１．０×１０５Ω・ｃｍ以上の炭化ケイ素、表面を酸化処理した炭化ケイ素、アルミナまたはポリプロピレンやポリエチレンの焼結体等のプラスチック、またはそれらの組合せから構成されている。多孔質構造体１１０の厚みは、一般的には１〜２０ｍｍ程度で、５〜２０ｍｍ程度であることが好ましく、８〜１５ｍｍ程度であることが更に好ましい。この例では、多孔質構造体１１０として、圧力損失が１５００ｋＰａ、または見掛気孔率が１０％で、抵抗率が１．０×１０６Ω・ｃｍの炭化ケイ素（ＳｉＣ）製のものが使用されている。そして、この多孔質構造体１１０の内部にめっき液を含有させることで、つまり多孔質構造体１１０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。
【００４５】
このように、圧力損失が５００ｋＰａ以上、好ましくは１０００ｋＰａ以上、更に好ましくは１５００ｋＰａ以上、または見掛気孔率が１９％以下、好ましくは１５％以下、更に好ましくは１０％以下で、抵抗率が１．０×１０５Ω・ｃｍ以上の炭化ケイ素製等の多孔質構造体１１０をめっき液室１００内に配置し、この多孔質構造体１１０によって大きな抵抗を発生させることで、例え大面積で、表面に薄く電気抵抗が大きなシード層７（図２４参照）が形成された基板であっても、シード層７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。
【００４６】
前記めっき液室１００内には、多孔質構造体１１０の上方に位置して、内部に上下に貫通する多数の通孔９８ａを有するアノード（第２の電極）９８が配置されている。このアノード（第２の電極）９８は、電解エッチングの時はカソードとなる。そして、電極ホルダ９４には、めっき液室１００の内部のめっき液を吸引して排出するめっき液排出口１０３が設けられ、このめっき液排出口１０３は、めっき液供給設備１８（図１参照）から延びるめっき液排出管１０６に接続されている。更に、電極ホルダ９４の周壁内部には、アノード９８及び多孔質構造体１１０の側方に位置して上下に貫通するめっき液注入部１０４が設けられている。このめっき液注入部１０４は、この例では、下端をノズル形状としたチューブで構成され、めっき液供給設備１８（図１参照）から延びるめっき液供給管１０２に接続されている。
【００４７】
このめっき液注入部１０４は、基板保持部３６がめっき位置Ｂ（図３参照）にある時に、基板保持部３６で保持した基板Ｗと多孔質構造体１１０の隙間が、例えば０．５〜３ｍｍ程度となるまで電極ヘッド２８を下降させ、この状態で、アノード９８及び多孔質構造体１１０の側方から、基板Ｗと多孔質構造体１１０との間の領域にめっき液を注入するためのもので、シール材９０と多孔質構造体１１０に挟まれた領域で下端のノズル部が開口するようになっている。また、多孔質構造体１１０の外周部には、ここを電気的にシールドするゴム製のシールドリング１１２が装着されている。
【００４８】
このめっき液注入時には、めっき液注入部１０４から注入されためっき液は、図１２に示すように、基板Ｗの表面に沿って一方向に流れ、このめっき液の流れによって、基板Ｗと多孔質構造体１１０との間の領域の空気が外方に押し出されて外部に排出され、この領域がめっき液注入部１０４から注入された新鮮で組成が調整されためっき液で満たされて、基板Ｗとシール材９０で区画された領域に溜められる。
【００４９】
このように、アノード９８及び多孔質構造体１１０の側方から、基板Ｗと多孔質構造体１１０との間の領域にめっき液を注入することにより、多孔質構造体１１０の内部に、絶縁体からなる電解液供給チューブ等の電界分布を乱す要因となるものを設けることなく、めっき液の液張りを行うことができる。これによって、特に大面積の基板であっても、基板の表面全面に亘る電界分布をより均一にするとともに、めっき液を注入する際に、多孔質構造体１１０で保持しためっき液が多孔質構造体１１０から漏れてしまうことを防止して、基板保持部３６で保持した基板Ｗと多孔質構造体１１０が対向する領域内に新鮮で組成が調整されためっき液を供給することができる。
【００５０】
ここで、この電解めっき装置１２にあっては、液張り時に反応が起こり、この反応による影響によって、例えばめっき膜の埋込みが不能となったり、めっき膜の特性が部分的に変化したりすることがあり、これを防止するためには、めっき液を０．１〜１０ｍ／ｓｅｃの線速度で注入し、例えば３００ｍｍのウエハにあっては、５秒以内に液張り完了することが望ましい。めっき液注入部１０４として、このような要求に満たすような任意の形状のものを使用することが好ましい。
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、不溶解の不溶性アノードを使用するようにしてもよい。
【００５１】
また、この例では、カソード（第１の電極）８８はめっき電源１１４の陰極に、アノード（第２の電極）９８はめっき電源１１４の陽極にそれぞれ電気的に接続されるが、電解エッチング装置として使用する場合には、第１の電極８８は電源の陽極に、第２の電極９８は電源の陰極にそれぞれ接続される。
【００５２】
そして、前述のように、めっき電源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、基板保持部３６がめっき位置Ｂ（図３参照）にある時に、基板保持部３６で保持した基板Ｗと多孔質構造体１１０との隙間が、例えば０．５〜３ｍｍ程度となるまで電極ヘッド２８を下降させる。この状態で、基板Ｗと多孔質構造体１１０との領域にめっき液注入部１０４からめっき液を注入してめっき液で満たし、このめっき液を基板Ｗとシール材９０で区画された領域に溜めてめっき処理を行う。
【００５３】
ここで、この状態で、めっき液の代わりに電解エッチング液を使用し、電源１１４を介して、第１の電極８８をアノード、第２の電極９８をカソードとなすことで電解エッチングを行うことができる。
【００５４】
この例によれば、カソード（第１の電極）８８とアノード（第２の電極）９８との間に配置される多孔質構造体１１０として、圧力損失が５００ｋＰａ以上、好ましくは１０００ｋＰａ以上、更に好ましくは１５００ｋＰａ以上、または見掛気孔率が１９％以下、好ましくは１５％以下、更に好ましくは１０％以下のものを使用することで、カソード（第１の電極）８８と接触する基板Ｗとアノード（第２の電極）９８との間の電気抵抗をより大きくすることができる。これによって、特に大面積で、表面に薄く電気抵抗が大きなシード層７が形成された基板であっても、シード層７の電気抵抗の影響をより小さくし、基板Ｗの表面における電場の状態を全面に亘ってより均一にして、基板Ｗの表面に、膜厚の面内均一性の高いめっき膜を形成することができる。
【００５５】
これは、以下の理由による。すなわち、図１３は、多孔質構造体１１０として、圧力損失が１００〜２８００ｋＰａの炭化ケイ素製のものを使用し、カソード（第１の電極）８８とアノード（第２の電極）９８との間に所定の電流を流した時のカソード（第１の電極）８８とアノード（第２の電極）９８との間の電圧を測定し、得られた電圧と電流との関係から多孔質構造体１１０の電気抵抗率を算出した時の圧力損失（ｋＰａ）と電気抵抗率（Ω・ｃｍ）の関係を示す。ここで、電気抵抗率は、内部がめっき液で満たされた状態での多孔質構造体の電気抵抗率で、下記の式１によって与えられる値である。
電気抵抗率＝（Ａ１−Ａ０）×Ｓ／Ｌ  （Ω・ｃｍ）    （式１）
ここに、Ａ０：めっき液のみの時の電流・電圧力線の傾き（Ω）
Ａ１：多孔質構造体を設置した時の電流・電圧曲線の傾き（Ω）
Ｓ ：シールドリングの開口部面積（ｃｍ２）
Ｌ ：多孔質構造体の厚さ（ｃｍ）
【００５６】
一方、多孔質構造体１１０の電気抵抗率と基板（ウエハ）面内（半径方向）のめっき膜厚のばらつき（相対標準偏差）についてシミュレーションにより計算を行った時の電気抵抗率（Ω・ｃｍ）とめっき膜厚のばらつき（％）の関係を図１４に示す。この図１３と図１４から得られた、多孔質構造体１１０の圧力損失とめっき膜厚のばらつきとの関係を図１５に示す。
【００５７】
このシミュレーションは、直径３００ｍｍのシリコン基板を、いわゆるフェイスアップ方式で保持して、基板表面（上面）に銅めっきを施すようにしたものである。基板として、その上面（めっき面）に導電層（シード層）としてルテニウム（Ｒｕ）の薄膜が形成されたものを想定し、めっき液は、銅イオン、硫酸、塩素イオンおよび添加剤（抑制剤・促進剤・平滑化剤）から調製され電気伝導度が２３Ｓ／ｍであるものを想定している。このことは、以下の例においても同様である。
【００５８】
めっき膜厚には、めっき膜厚のばらつき（相対標準偏差）が２％以下の面内均一性が要求される。図１５から、多孔質構造体１１０として、圧力損失が５００ｋＰａ以上のものを使用することで、めっき膜厚のばらつき（相対標準偏差）を２．０％以下に抑えて、めっき膜厚に要求される面内均一性を満足できることが判る。特に、圧力損失が１０００ｋＰａ以上のものを使用することで、めっき膜厚のばらつき（相対標準偏差）を１．２％以下に抑えて、膜厚の面内均一性を更に向上させることができる。めっき膜厚のばらつきを更に抑えるためには、多孔質構造体１１０として、圧力損失が１５００ｋＰａ以上のものを使用することが好ましい。
【００５９】
図１６は、多孔質構造体１１０として、見掛気孔率が１〜３０％のアルミナ製のものを使用し、カソード（第１の電極）８８とアノード（第２の電極）９８との間に所定の電流を流した時のカソード（第１の電極）８８とアノード（第２の電極）９８との間の電圧を測定し、前述と同様にして、得られた電圧と電流との関係から多孔質構造体１１０の電気抵抗率を算出した時の見掛気孔率（％）と電気抵抗率（Ω・ｃｍ）の関係を示す。この図１６と、前述の図１４から得られた、多孔質構造体１１０の見掛気孔率とめっき膜厚の関係を図１７に示す。
【００６０】
めっき膜厚には、めっき膜厚のばらつき（相対標準偏差）が２％以下の面内均一性が要求される。図１７から、多孔質構造体１１０として、見掛気孔率が１９％以下のものを使用することで、めっき膜厚のばらつき（相対標準偏差）を２％以下に抑えて、めっき膜厚に要求される面内均一性を満足できることが判る。更に、めっき膜厚のばらつきを更に抑えるためには、多孔質構造体１１０として、見掛気孔率が１５％以下のものを使用することが好ましく、見掛気孔率が１０％以下のものを使用することが更に好ましい。
【００６１】
また、多孔質構造体１１０を構成する物質の抵抗率を１．０×１０５Ω・ｃｍ以上としたのは以下の理由による。すなわち、図１８は、多孔質構造体１１０として、見掛気孔率が１５％で、抵抗率が１．０×１０３〜１．０×１０６Ω・ｃｍの炭化ケイ素製のものを使用し、カソード（第１の電極）８８とアノード（第２の電極）９８との間に所定の電流を流して、基板に銅めっきを行った時の電流と電圧の関係を示す。図１８より、多孔質構造体１１０を形成している物質の抵抗率が１．０×１０５Ω・ｃｍ以上であれば、電流と電圧が比例関係にあることが判る。また、その比例関係は、再現性があることが確かめられている。一方、多孔質構造体１１０を形成している物質の抵抗率が１．０×１０４以下の場合、ある電流以上で電圧が急激に上昇しており、更に電流と電圧の関係に再現性がなかった。
【００６２】
従って、多孔質構造体１１０として、抵抗率が１．０×１０５以上のものを使用することで、めっき電流に対して常に再現性のある安定した電圧の下でめっきを行うことができる。更に、高電流でのめっきを考慮すると、多孔質構造体１１０として、抵抗率が１．０×１０６以上のものを使用することが好ましい。
【００６３】
なお、多孔質構造体１１０として、内部をめっき液（電解液）で満たした状態での上下両面間における多孔質構造体１１０の全体の電気抵抗値Ａ（Ω）が基板Ｗの表面のシード層（導電層）７のシート抵抗（電気抵抗）値Ｂ（Ω／□）に対して０．０２倍以上（Ａ／Ｂ≧０．０２）に調整したものを使用してもよい。
これによっても、内部をめっき液（電解液）で満たした状態での上下両面間における多孔質抵抗体１１０の全体の電気抵抗値Ａ（Ω）を、基板Ｗの表面に形成されたシード層７のシート抵抗値Ｂ（Ω／□）を無視できるよう、該シート抵抗値Ｂに対して充分に大きくし、基板表面における電場の状態を基板の全面に亘ってより均一にして、基板の表面に、膜厚の面内均一性のより高いめっき膜を形成することができる。これは、以下の理由による。
【００６４】
図１９は、シミュレーションにより、直径３００ｍｍのシリコン基板の表面に形成したルテニウムからなるシード層（導電層）のシート抵抗値Ｂ（Ω／□）に対する、内部をめっき液で満たした状態での上下両面間における多孔質抵抗体の全体の電気抵抗値Ａ（Ω）の倍率Ｒ（＝Ａ／Ｂ）を０．００２〜１倍（Ｒ０＜Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３）とした時の基板面内（半径方向）のめっき膜厚を解析した結果を示す。図２０は、この解析結果から算出した、各電気抵抗の倍率Ｒにおけるめっき膜厚のばらつき（相対標準偏差）を示す。
【００６５】
めっき膜厚には、めっき膜厚のばらつき（相対標準偏差）が２％以下の面内均一性が要求される。図２０から、内部をめっき液で満たした多孔質構造体の上下面間における全体の電気抵抗値Ａをシード層のシート抵抗（電気抵抗）値Ｂに対して０．０２倍以上（Ａ／Ｂ≧０．０２）に調整することで、めっき膜厚のばらつき（相対標準偏差）を２％以下に抑えて、めっき膜厚に要求される面内均一性を満足できることが判る。めっき膜厚のばらつきを更に抑えるためには、内部をめっき液で満たした多孔質構造体の上下面間における全体の電気抵抗値Ａをシード層のシート抵抗（電気抵抗）値Ｂに対して０．０４倍以上に調整することが望ましい。
【００６６】
次に、前記実施の形態の電解めっき装置１２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電解めっき装置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。
【００６７】
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。
【００６８】
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、多孔質構造体１１０あるいはアノード（第２の電極）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、多孔質構造体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。
【００６９】
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の表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。
【００７０】
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（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。
【００７１】
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上方からめっき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、しかる後、電極ヘッド２８を電極部３８に向かって下降させる。この時、多孔質構造体１１０を基板Ｗの表面に接触することなく、０．５ｍｍ〜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、 カソード８８とアノード９８との間にめっき電源１１４を投入し、めっき液注入部１０４から基板Ｗと多孔質構造体１１０との間の領域にめっき液を注入して該領域をめっき液で満たし、これによって、基板Ｗの表面（被めっき面）にめっき処理を施す。
【００７２】
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、電極部３８のカソード８８が汚染されることが防止される。
【００７３】
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及びカソード（第１の電極）８８も基板Ｗと同時に洗浄することができる。
【００７４】
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、飛散防止カップ４０も下降させる。
【００７５】
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。
【００７６】
この実施の形態では、電解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り、この場合、エッチングの均一性を向上させることができる。ＬＳＩにおける銅配線用のめっきプロセスでは、めっきプロセスの前後に逆電解をかけて電解エッチングを行うことが知られており、例えば、この装置を使用し、２０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で７．５秒めっきを施して５０ｎｍの銅めっき膜を形成し、電源の極性を反転させ、５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で２０秒エッチングを施して、３３ｎｍの銅めっき膜をエッチングし、しかる後、最終めっきを施すことで、均一にエッチングが行われて埋込み特性が向上することが確かめられている。
【００７７】
なお、上記の例では、多孔質構造体１１０として、圧力損失が１５００ｋＰａ、または見掛気孔率が１０％で、抵抗率が１．０×１０６Ω・ｃｍの炭化ケイ素製のものを使用した例を示しているが、圧力損失が５００ｋＰａ以上、好ましくは１０００ｋＰａ以上、更に好ましくは１５００ｋＰａ以上、または見掛気孔率が１９％以下、好ましくは１５％以下、更に好ましくは１０％以下で、抵抗率が、好ましくは１．０×１０５Ω・ｃｍ以上に調整した炭化ケイ素等の任意のもの、または、かさ比重及び吸水率の少なくとも一つを調整した任意のものを使用し、カソード（第１の電極）８８とアノード（第２の電極）９８との間に電圧を印加して、めっきを行うようにしてもよい。これにより、基板の表面における電場の状態が所望の状態になるようにして、電解めっき等の電解処理を行って、基板の表面の電解処理による処理状態を目的とする処理状態とすることができる。
【００７８】
また、多孔質構造体１１０として、内部をめっき液（電解液）で満たした状態での上下両面間における多孔質構造体１１０の全体の電気抵抗値Ａ（Ω）が基板Ｗの表面のシード層（導電層）７のシート抵抗（電気抵抗）値Ｂ（Ω／□）に対して０．０２倍以上（Ａ／Ｂ≧０．０２）に調整したものを使用してもよい。
【００７９】
図２１は、それぞれ異なる電極ヘッドの変形例を示す。すなわち、図２１（ａ）は、前述のめっき液供給管１０２（図１０参照）に接続されて、めっき位置にある基板Ｗと多孔質構造体１１０で挟まれた領域にめっき液を注入するめっき液注入部１０４として、下部が矩形状に内方に屈曲したものを使用して、めっき液を基板Ｗの直径方向の内方に向けて噴出させて、多孔質構造体１１０の外周面に衝突させるようにした例を示す。また、図２１（ｂ）は、めっき液注入部１０４を、多孔質構造体１１０の側方に、内方に向け下方に傾斜させて配置し、このめっき液注入部１０４から噴出されるめっき液で該めっき液の一方向に向けた流れを積極的に作り出すようにした例を示す。
【００８０】
図２２は、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。この電解めっき装置は、前記の図１乃至図１２（主に図１１）に示す実施の形態の電解めっき装置に下記の構成を付加したものである。
【００８１】
即ち、電極ホルダ９４には、基板Ｗを挟んで対向する位置に位置して、基板Ｗと多孔質構造体１１０との間に注入されためっき液を吸引するめっき液吸引部１３０がアノード９８及び多孔質構造体１１０の側方に位置して設けられている。そして、めっき液タンク１６（図１参照）には、内部に吐出側ポンプ１３２とフィルタ１３４を設置しためっき液供給ライン１３６の一端が接続され、このめっき液供給ライン１３６の他端はめっき液注入部１０４に接続されている。更に、めっき液タンク１６には、内部に吸引側ポンプ１３８を設置しためっき液排出ライン１４０の一端が接続され、このめっき液排出ライン１４０の他端はめっき液吸引部１３０に接続されている。これによって、ポンプ１３２，１３８の駆動に伴って、めっき液タンク１６内のめっき液が基板Ｗと多孔質構造体１１０とが対面する領域に供給され、この基板Ｗと多孔質構造体１１０とが対面する領域に供給されて基板Ｗとシール材９０で区画された領域に溜められためっき液が再びめっき液タンク１６に戻されるめっき液循環系１４２が構成されている。
【００８２】
この例によれば、前述の実施の形態とほぼ同様に、基板保持部３６がめっき位置Ｂ（図３参照）にある時に、基板保持部３６で保持した基板Ｗと多孔質構造体１１０との隙間が、例えば０．５〜３ｍｍ程度となるまで電極ヘッド２８を下降させ、この状態で、基板Ｗと多孔質構造体１１０との領域にめっき液注入部１０４からめっき液を注入して該領域をめっき液で満たしつつ基板Ｗとシール材９０で区画された領域にめっき液を溜め、このめっき液をめっき液吸引部１３０から吸引して、つまり図２３に示すように、基板Ｗと多孔質構造体１１０との間の領域を一方向に流れるめっき液で満たしながら、基板Ｗの表面（下面）にめっきを施す。
【００８３】
このように、この例によれば、多孔質構造体１１０の内部に、絶縁体からなる電解液供給チューブ等の電界分布を乱す要因となるものを設ける必要をなくして、基板Ｗの全表面に亘る電界分布をより均一にするとともに、めっき液を注入する際に、多孔質構造体１１０で保持しためっき液が多孔質構造体１１０から漏れてしまうことを防止することができる。更に、基板保持部３６で保持した基板Ｗと多孔質構造体１１０で挟まれた領域内に該多孔質構造体１１０の側方からめっき液を注入して循環させ、基板Ｗと多孔質構造体１１０との間を常にめっき液が流れるようにすることで、例えば電解めっきを行うときに、めっき液流れが止まってめっき膜が成膜されないめっき欠陥の発生を防止し、しかも基板を必要に応じて回転させることで、基板Ｗの中心部と周縁部をめっき液がより均一な速度で流れるようにすることができる。
【００８４】
更に、この例では、前述のようにして循環させて使用されるめっき液中の溶存気体を除去する脱気装置が備えられている。すなわち、めっき液タンク１６には、循環ポンプ１４１の駆動に伴ってめっき液タンク１６内のめっき液を循環させる補助循環系路１４４が付設され、この補助循環系路１４４内に脱気装置１４６が設置されている。このように、脱気装置１４６で脱気した後のめっき液を循環させてめっき処理に使用することで、めっき液中の溶存気体がめっき液の注入に伴って気泡となってめっき液中に混入し、めっき液中に残ってしまうことを防止することができる。
【００８５】
なお、このことは、前述の各実施の形態における基板と多孔質構造体の間に注入されてめっき処理に使用されるめっき液においても同様である。
上記の例では、銅めっきを行う電解銅めっき装置に適用した例を示しているが、銅の他に、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｈｇ，Ｔｌ，ＰｂまたはＢｉ、またはこれらの合金の電解めっきに適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】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全体を示す平面図である。
【図２】図１に示す電解めっき装置の平面図である。
【図３】図１に示す電解めっき装置の基板保持部及び電極部の拡大断面図である。
【図４】図１に示す電解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５】図１に示す電解めっき装置の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】図１に示す電解めっき装置の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】図１に示す電解めっき装置の電極アーム部の平面図である。
【図１１】図１に示す電解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１２】図１に示す電解めっき装置におけるめっき処理時の基板とシール材と電解液注入部との位置関係を示す図である。
【図１３】圧力損失が１００〜２８００ｋＰａの炭化ケイ素製の多孔質構造体を使用し、第１の電極と第２の電極との間に所定の電流を流した時の両電極間の電圧を測定し、得られた電圧と電流との関係から多孔質構造体の電気抵抗率を算出した時の圧力損失と電気抵抗率の関係を示すグラフである。
【図１４】多孔質構造体の電気抵抗率と基板面内（半径方向）のめっき膜厚のばらつき（相対標準偏差）についてシミュレーションにより計算を行った時の電気抵抗率とめっき膜厚のばらつきの関係を示すグラフである。
【図１５】図１３と図１４から得られた、多孔質構造体の圧力損失とめっき膜厚の関係を示すグラフである。
【図１６】見掛気孔率が１〜３０％のアルミナ製の多孔質構造体を使用し、第１の電極と第２の電極との間に所定の電流を流した時の両電極間の電圧を測定し、得られた電圧と電流との関係から多孔質構造体の電気抵抗率を算出した時の見掛気孔率と電気抵抗率の関係を示すグラフである。
【図１７】図１４と図１６から得られた、多孔質構造体の見掛気孔率とめっき膜厚の関係を示すグラフである。
【図１８】見掛気孔率が１５％で、抵抗率が１．０×１０３〜１．０×１０６Ω・ｃｍの炭化ケイ素製の多孔質構造体を使用し、第１の電極と第２の電極との間に所定の電流を流して、基板に銅めっきを行った時の電流と電圧の関係を示すグラフである。
【図１９】シリコン基板の表面に形成したルテニウムからなるシード層（導電層）のシート抵抗値に対する、内部をめっき液で満たした状態での上下両面間における多孔質抵抗体の全体の電気抵抗値の倍率Ｒを０．００２〜１倍（Ｒ０＜Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３）とした時の基板面内（半径方向）のめっき膜厚を解析した結果を示すグラフである。
【図２０】図１９の解析結果から算出した、各電気抵抗の倍率Ｒとめっき膜厚のばらつきの関係を示すグラフである。
【図２１】電極ヘッドのそれぞれ異なる変形例を示す図である。
【図２２】本発明の他の実施の形態の電解めっき装置（電解処理装置）の要部をめっき液（電解液）循環系とともに示す図である。
【図２３】図２２に示す電解めっき装置におけるめっき処理時の基板、シール材、電解液注入部及び電解液吸引部の位置関係を示す図である。
【図２４】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２５】従来の電解めっき装置を示す図である。
【図２６】本発明に用いられる電解めっき装置の基本構成を示す図である。
【図２７】図２６に示す電解めっき装置の高抵抗構造体として、見掛気孔率が２０％の多孔質構造体を使用して、現世代、次世代及び次々世代の半導体装置おける基板にめっきを行った時に予想されるめっき膜の膜厚分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８７】
７  シード層（導電層）
１０  ロード・アンロード部
１２  電解めっき装置（電解処理装置）
１６  めっき液タンク
１８  めっき液供給設備
２０  基板処理部
２８  電極ヘッド
３０  電極アーム部
３６  基板保持部
３８  電極部
６８  基板ステージ
７０  支持腕
７６  チャック爪
８０  押圧棒
８８  カソード（第１の電極）
９０  シール材
９４  電極ホルダ
９８  アノード（第２の電極）
１０２  めっき液供給管
１０４  めっき液注入部
１０６  めっき液排出管
１１０  多孔質構造体
１１２  シールドリング
１１４  電源
１３０  めっき液吸引部
１３６  めっき液供給ライン
１４０  めっき液排出ライン
１４２  めっき液循環系
１４４  補助循環系路
１４６  脱気装置
【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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