(57)【要約】【課題】銅と同等以上の抵抗率の導電層（シード層）を有した基板に対して、より均一な膜厚で、全面に亘って膜質の良好なめっき膜を成膜できるようにする。【解決手段】基板保持部で保持した基板表面の周縁部に当接して該周縁部をシールするシール材９０と、基板保持部で保持した基板の表面に形成した導電層に接触して通電させるカソード接点８８と、内部にめっき液に浸漬させるアノード９８を収納し、基板保持部で保持した基板と対向する開口端部に多孔質構造体１１０を配置してめっき液室１００を区画形成したハウジング９４を有し、めっき液室１００は仕切り板１５０で複数の部屋１５４ａ，１５４ｂに仕切られ、アノード９８は複数に分割された分割アノード９８ａ，９８ｂから構成されて、各分割アノード９８ａ，９８ｂはめっき液室１００の各部屋１５４ａ，１５４ｂの内部に独立しためっき電流が流せるように配置されている。【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、
前記基板保持部で保持した基板表面の周縁部に当接して該周縁部をシールするシール材と、
前記基板保持部で保持した基板の表面に形成した導電層に接触して通電させるカソード接点と、
内部にめっき液に浸漬させるアノードを収納し、前記基板保持部で保持した基板と対向する開口端部に多孔質構造体を配置してめっき液室を区画形成したハウジングを有し、
仕切り板と前記多孔質構造体で前記めっき液室が仕切られており、前記アノードは複数に分割された分割アノードから構成されて、各分割アノードは前記めっき液室の各部屋の内部に独立しためっき電流が流せるように配置されていることを特徴とする電解めっき装置。
【請求項２】
前記多孔質構造体と前記仕切り板と間、及び／または前記仕切り板と前記ハウジングとの間にシールリングが介在されていることを特徴とする請求項１記載の電解めっき装置。
【請求項３】
前記アノードは、同心円状に分割された分割アノードから構成され、中央に位置する分割アノードは円板状で、前記仕切り板は、円筒状に形成され、内方に位置する分割アノードの周囲を包囲するように配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の電解めっき装置。
【請求項４】
前記円板状の分割アノードの直径、及び該円板状の分割アノードの周囲を包囲するように配置された前記仕切り板の内径は、基板の直径の２／３以下であることを特徴とする請求項３記載の電解めっき装置。
【請求項５】
前記導電層は、少なくともＣｕ、Ｒｕ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｗ、ＷＮＣ、ＷＣ、Ｐｔ、ＩＴＯ、Ｔｉ、ＴｉＷのいずれかを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電解めっき装置。
【請求項６】
カソード接点を接触させた基板の導電層と該基板の導電層に対面する位置に同心状に複数に分割されて配置させた分割アノードとの間にめっき液を満たし、
前記めっき液中に多孔質構造体を配置し、
めっき初期に、前記カソード接点と中央部に位置する分割アノードとの間に、前記カソード接点と他の分割アノードとの間よりも高い電流密度の電流を流すことを特徴とする電解めっき方法。
【請求項７】
めっき初期以降に、前記カソード接点と前記中央部に位置する分割アノードとの間に、めっき初期よりも低い電流を流すことを特徴とする請求項６記載の電解めっき方法。
【請求項８】
前記めっき初期に、前記カソード接点と前記他の分割アノードとの間に電流を流さないことを特徴とする請求項６または７記載の電解めっき方法。
【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（被めっき面）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のに使用される電解めっき装置及び電解めっき方法に関する。
【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２２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、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２２（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】
基板の表面の電解めっきを施すには、図２３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接点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、カソード接点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接点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２３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：カソード接点２００における分極抵抗
Ｒ５：導電層の抵抗（シート抵抗）
Ｒ６：カソード接点２００と電源２０６との間の電源線抵抗及び各種接触抵抗
【０００７】
図２３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、カソード接点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。この現象は、ターミナルエフェクトと呼ばれ、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】
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。
【０００９】
この欠点を防止するため、発明者は、図２４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２４に示すような等価回路となり、図２３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。
【００１０】
出願人は、アノードとして、任意の形状に分割された分割アノードを用いることを提案した（特許文献１参照）。また、基板入槽時に、基板の表面（導電層）とアノードとの間に、基板の表面（導電層）に対する平均陰極電流密度で１〜３０ｍＡ／ｃｍ２となるような電圧を印加することも提案した（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００５−２１３６１０号公報
【特許文献２】特開２００４−２１８０８０号公報
【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、アノードとして分割アノードを使用したとしても、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。特に、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】
更に、シード層の薄膜化に対応するため、シード層を、例えばルテニウムとすると、基板自体の抵抗は一層大きくなる。また、シード層の高抵抗化により、従来使用していた電流レシピでは良好な膜質を得られない問題も発生している。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、銅と同等以上の抵抗率の導電層（シード層）を有した基板に対して、より均一な膜厚で、全面に亘って膜質の良好なめっき膜を成膜できるようにした電解めっき装置及び電解めっき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】
【００１４】
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表面の周縁部に当接して該周縁部をシールするシール材と、前記基板保持部で保持した基板の表面に形成した導電層に接触して通電させるカソード接点と、内部にめっき液に浸漬させるアノードを収納し、前記基板保持部で保持した基板と対向する開口端部に多孔質構造体を配置してめっき液室を区画形成したハウジングを有し、仕切り板と前記多孔質構造体で前記めっき液室が仕切られており、前記アノードは複数に分割された分割アノードから構成されて、各分割アノードは前記めっき液室の各部屋の内部に独立しためっき電流が流せるように配置されていることを特徴とする電解めっき装置である。
【００１５】
これにより、例えば、基板上に初期めっき膜を形成する一定期間だけ、中央部側に位置する分割アノードの電流密度をその周辺より高め、基板外周部にめっき電流が集中することを防止して基板の中央部側にもめっき電流が流れるようにし、これによって、より高いシート抵抗をもつ基板に対しても、基板表面のシート抵抗による電流密度の面内差を小さくして、より均一な膜厚のめっき膜を確実に形成することができる。これは、ターミナルエフェクトに対して効果的なため、より均一な膜厚のめっき膜を得ることができる。しかも、各分割アノードのそれぞれの電場が互いに干渉してしまうことを防止して、分割アノードを用いた効果が薄れてしまうことを防止することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、前記多孔質構造体と前記仕切り板と間、及び／または前記仕切り板と前記ハウジングとの間にシールリングが介在されていることを特徴とする請求項１記載の電解めっき装置である。
これにより、多孔質構造体と仕切り板と間、及び／または仕切り板とハウジングとの間をシールリングでシールして、めっき液を通して電流が漏れてしまうことを確実に防止することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、前記アノードは、同心円状に分割された分割アノードから構成され、中央に位置する分割アノードは円板状で、前記仕切り板は、円筒状に形成され、内方に位置する分割アノードの周囲を包囲するように配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の電解めっき装置である。
これにより、電場が分散されることを防止し、中央に位置する円板状の分割アノードに対面する基板の中央部に特化した電流を流すことができるようにして、導電層のシート抵抗の影響を緩和しつつ、基板の中央部にめっきが付き易くすることができる。アノードは、溶解アノードと不溶解アノードのどちらでもよい。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、前記円板状の分割アノードの直径、及び該円板状の分割アノードの周囲を包囲するように配置された前記仕切り板の内径は、基板の直径の２／３以下であることを特徴とする請求項３記載の電解めっき装置である。
例えば、直径が３００ｍｍのウエハの表面にめっき膜を成膜する場合、中央に位置する円板状の分割アノードの直径、及び円板状の分割アノードの周囲を包囲する仕切り板の内径は、いずれも２００ｍｍ以下で、６０ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１９】
前記各分割アノードと前記多孔質構造体との距離は、１０ｍｍ以内に設定されていることが好ましい。
各分割アノードは多孔質構造体にできる限り近づけることによって、基板の中央部に特化した電流を流すことが容易となる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、前記導電層は、少なくともＣｕ、Ｒｕ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｗ、ＷＮＣ、ＷＣ、Ｐｔ、ＩＴＯ、Ｔｉ、ＴｉＷのいずれかを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電解めっき装置である。
このような導電層は、銅と同等以上の抵抗率を持ち、通常では銅よりも均一なめっきを行うことが難しい。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、カソード接点を接触させた基板の導電層と該基板の導電層に対面する位置に同心状に複数に分割されて配置させた分割アノードとの間にめっき液を満たし、前記めっき液中に多孔質構造体を配置し、めっき初期に、前記カソード接点と中央部に位置する分割アノードとの間に、前記カソード接点と他の分割アノードとの間よりも高い電流密度の電流を流すことを特徴とする電解めっき方法である。
これにより、ターミナルエフェクトに対してより効果的なめっきを行って、より膜厚の均一なめっき膜を成膜することができる。
めっき初期に、前記カソード接点と中央部に位置する分割アノードとの間に流す電流は、前記基板の導電層に対する平均陰極電流密度で４０ｍＡ／ｃｍ２以上で、６０ｍＡ/ｃｍ２以下あることが好ましい。
【００２２】
前記めっき初期は、めっき開始後、例えば５０００ｍｓｅｃ以内、好ましくは、めっきを開始してから０〜３０００ｍｓｅｃ経過するまでの間である。
めっき初期の時間に幅を持たせることにより、種々の微細電気回路パターンに対して優れた埋め込み性を得ることができる。めっき開始後、５０００ｍｓｅｃ以内に、基板の導電層に対する平均陰極電流密度が４０ｍＡ／ｃｍ２以上の電流を複数回流すようにしても良い。基板がめっき液に対してホットエントリーでもコールドエントリーでも適用できる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、めっき初期以降に、前記カソード接点と前記中央部に位置する分割アノードとの間に、めっき初期よりも低い電流を流すことを特徴とする請求項６記載の電解めっき方法である。
【００２４】
めっき初期に、カソード接点と中央部に位置する分割アノードとの間に高い電流密度の電流を流し、続いて該第１の電流よりも低い（通常の）第２の電流を流すことにより、基板の全面に亘り膜厚の均一なめっき膜を形成することができ、また接点から距離のある基板中心部までも細かい結晶粒子のめっき膜を成膜して、光沢のある膜質の良いめっき膜を全面に亘って成膜することができる。これ以降は、めっき初期の電流密度より高い電流を流しても問題はない。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、前記めっき初期に、前記カソード接点と前記他の分割アノードとの間に電流を流さないことを特徴とする請求項６または７記載の電解めっき方法である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、アノードを複数に分割した分割アノードで構成し、各分割アノードに、それぞれ互いに絶縁した状態で、異なる電流を流すことで、より良好な面内均一性を持っためっき膜を成膜することができる。また、成膜初期の電流密度を、例えば４０ｍＡ／ｃｍ２以上と高くすることで、銅と同等以上の抵抗率の導電層を保有した基板に光沢のある良好な膜質を持っためっきを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。この例は、図２２に示すように、銅と同等以上の抵抗率を持つ、例えばＣｕ、Ｒｕ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｗ、ＷＮＣ、ＷＣ、Ｐｔ、ＩＴＯ、Ｔｉ、ＴｉＷのいずれかを有するシード層（導電層）７を有する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例を示している。
【００２８】
図１は、本発明の実施の形態の電解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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、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の周縁部に下記のカソード部３８のシール材９０とカソード接点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カソード部３８の上方に達する。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
カソード部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接点８８と、このカソード接点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。
【００３８】
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接点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接点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、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よい。
【００３９】
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多孔質構造体１１０とを有している。すなわち、ハウジング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、ハウジング９４に多孔質構造体１１０が保持されている。これによって、ハウジング９４の内部に中空のめっき液室１００が区画形成されている。
【００４０】
このめっき液室１００は、円筒状の絶縁材からなる仕切り板１５０で、同心状の２つの部屋１５２ａ，１５２ｂに仕切られている。そして、仕切り板１５０の上端面とハウジング９４の天井壁下面との間、及び仕切り板１５０の下端面と多孔質構造体１１０の上面との間には、ゴムまたはテフロン（登録商標）等のシールリング１５４ａ，１５４ｂが介装されている。これによって、各部屋１５２ａ，１５２ｂ内にめっき液で満たしても、このめっき液を介して、一方の部屋１５２ａから他方の部屋１５２ｂに電流が流れるのを防止して、各部屋１５２ａ，１５２ｂが電気的に互いに絶縁されるようになっている。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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、たとえ大面積で、表面に薄く電気抵抗が大きなシード層７（図２２参照）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。
【００４４】
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９８ｃを有するアノード９８が配置されている。このアノード９８は、同心状に分割された、中央部の円板状アノード９８ａと周辺部のリング状アノード９８ｂの２つの分割アノードから構成されている。そして、この円板状アノード（分割アノード）９８ａは、めっき液室１００の中央に位置する部屋１５２ａ内に配置され、リング状アノード（分割アノード）９８ｂは、めっき液室１００の周囲に位置する部屋１５２ｂ内に配置されている。
【００４５】
なお、この例では、めっき液室１００を同心状に２つの部屋１５２ａ，１５２ｂに区分し、同心状に２つに分割した分割アノード９８ａ，９８ｂを各部屋１５２ａ，１５２ｂにそれぞれ配置した例を示しているが、めっき液室１００を同心状に３つ以上の部屋に区分し、同心状に３つ以上に分割した分割アノードを各部屋にそれぞれ配置してもよい。まためっき液室１００を任意の形状の部屋に区分し、任意の形状に分割した分割アノードを各部屋に配置するようにしてもよい。
【００４６】
ここに、この円板状アノード９８ａの直径、及び仕切り板１５０の内径は、それぞれ基板Ｗの直径の２／３以下で１／５以上の、例えば直径３００ｍｍのウエハの表面にめっき膜を形成する場合には、２００ｍｍ以下で６０ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、電場が分散されることを防止し、中央に位置する円板状アノード９８ａに対面する基板の中央部に特化した電流を流すことができるようにして、導電層（シード層７）のシート抵抗の影響を緩和しつつ、基板の中央部にめっきが付き易くすることができる。
【００４７】
これによって、この例では、仕切り板１５０の下端に取付けられたシールリング１５４ｂと多孔質構造体１１０の表面が、基板Ｗの直径の２／３以下で１／５以上の、例えば直径３００ｍｍのウエハの表面にめっき膜を形成する場合には、２００ｍｍ以下で６０ｍｍ以上の円に沿って互いに接触するようになっている。なお、仕切り板１５０の内径と円板状アノード９８ａの外径は、必ずしも一致しなくてもよいことは勿論である。
【００４８】
また、各分割アノード９８ａ，９８ｂと多孔質構造体１１０との距離は、１０ｍｍ以内であることが好ましい。このように、各分割アノード９８ａ，９８ｂを多孔質構造体１１０にできる限り近づけることによって、例えば基板の中央部に特化した電流を流すことが容易となる。
【００４９】
そして、ハウジング９４には、めっき液室１００の各部屋１５２ａ，１５２ｂの内部のめっき液を吸引して排出するめっき液排出口１０３ａ，１０３ｂが設けられ、このめっき液排出口１０３ａ，１０３ｂ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、ハウジング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。
【００５０】
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。
【００５１】
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、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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
この例では、円板状アノード（分割アノード）９８ａは、第１めっき電源１１４ａの陽極に、カソード接点８８は第１めっき電源１１４ａの陰極にそれぞれ電気的に接続され、リング状アノード（分割アノード）９８ｂは、第２めっき電源１１４ｂの陽極に、カソード接点８８は第２めっき電源１１４ｂの陰極にそれぞれ電気的に接続されるようになっている。これにより、円板状アノード９８ａとカソード接点８８との間、つまり基板Ｗの表面に形成したシード層（導電層）７（図２２参照）の中央部を流れる電流と、リング状アノード９８ｂとカソード接点８８との間、つまり基板Ｗの表面に形成したシード層（導電層）７（図２２参照）の周辺部を流れる電流とを個別に調整できるようになっている。
【００５５】
なお、共通のめっき電源を使用して、円板状アノード９８ａとカソード接点８８との間を流れる電流と、リング状アノード９８ｂとカソード接点８８との間を流れる電流とを個別に調整するようにしてもよい。
【００５６】
そして、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。
【００５７】
次に、この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。
【００５８】
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。
【００５９】
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またはアノード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を通じためっき液の吸引を行って、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。
【００６０】
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。
【００６１】
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、カソード接点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。
【００６２】
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をカソード部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。そして、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す。
【００６３】
この状態で、図１３に示すように、めっき初期（ｔ１〜ｔ２）にあっては、カソード接点８８と中央部に位置する円板状アノード９８ａとの間に、基板の中央部の導電層（シード層７）に対する平均陰極電極密度がＡ１となるように、めっき電源１１４ａから第１の電流を流し、カソード接点８８と外周部に位置するリング状アノード９８ｂとの間には、基板の外周部の導電層（シード層７）に対する平均陰極電極密度がＡ２となるように、めっき電源１１４ｂから第１の電流を流す。この時、基板中央部における平均陰極電極密度がＡ１の方が、基板外周部における平均陰極電極密度がＡ２より高く（Ａ１＞Ａ２）なるようにする。
【００６４】
これにより、基板外周部にめっき電流が集中することを防止して基板の中央部側にもめっき電流が流れるようにし、これによって、より高いシート抵抗をもつ基板に対しても、基板表面のシート抵抗による電流密度の面内差を小さくして、より均一な膜厚のめっき膜を確実に形成することができる。しかも、分割アノード９８ａ，９８ｂの間に仕切り板１５０を配置し、この仕切り板１５０の上端面とハウジング９４の天井壁下面との間、及び仕切り板１５０の下端面と多孔質構造体１１０の上面との間にゴムまたはテフロン（登録商標）等のシールリング１５４ａ，１５４ｂを介装してシールすることで、各分割アノード９８ａ，９８ｂのそれぞれの電場がめっき液を通して互いに干渉してしまうことを防止して、分割アノード９８ａ，９８ｂを用いた効果が薄れてしまうことを防止することができる。
【００６５】
そして、めっき中期（ｔ２〜ｔ３）にあっては、カソード接点８８と中央部に位置する円板状アノード９８ａとの間に、基板の中央部の導電層（シード層７）に対する平均陰極電極密度がＡ３（＝Ａ２）となるように、めっき電源１１４ａから第２の電流を流し、カソード接点８８と外周部に位置するリング状アノード９８ｂとの間には、基板の外周部の導電層（シード層７）に対する平均陰極電極密度が引き続きＡ２となるようにめっき電源１１４ｂから第２の電流を流す。これによって、基板の全面にほぼ均一のめっき速度でめっき膜を成膜する。
【００６６】
めっき後期（ｔ３〜ｔ４）にあっては、カソード接点８８と中央部に位置する円板状アノード９８ａとの間、及びカソード接点８８と外周部に位置するリング状アノード９８ｂとの間に、基板の導電層（シード層７）に対する平均陰極電極密度が共にＡ４（＞Ａ２＝Ａ３）となるように、めっき電源１１４ａ，１１４ｂから第２の電流より高い第３の電流を流す。これによって、基板の全面に、ほぼ均一なより早いめっき速度でめっき膜を成膜する。
【００６７】
これにより、図１４に示すように、めっき初期に基板の表面に均一な膜厚のめっき膜を成膜し、めっき中期から後期にかけて、めっき膜を膜厚が均一なまま、均一なめっき速度で成長させて、表面が均一な、目標の膜厚を持っためっき膜を得ることができる。
【００６８】
ここで、めっき初期（ｔ１〜ｔ２）に、基板の中央部の導電層（シード層７）に対する平均陰極電極密度Ａ１が、４０ｍＡ／ｃｍ２以上で６０ｍＡ／ｃｍ２以下（６０＞Ａ１＞４０（ｍＡ／ｃｍ２））とるように、カソード接点８８と中央部に位置する円板状アノード９８ａとの間に高い第１の電流を流し、めっき中期（ｔ２〜ｔ３）に、基板の中央部の導電層（シード層７）に対する平均陰極電極密度Ａ３が、４０ｍＡ／ｃｍ２以下の、例えば１０ｍＡ／ｃｍ２（Ａ３＝１０ｍＡ／ｃｍ２）となるように、第１の電流より低い第２の電流を流すことが好ましい。
【００６９】
これにより、カソード接点８８から距離のある基板中心部までも細かい結晶粒子のめっき膜を成膜して、光沢のある膜質の良いめっき膜を基板の全面に亘って成膜することができる。これ以降のめっき後期（ｔ３〜ｔ４）にあっては、めっき初期の電流密度より高い電流を流しても問題はない。
【００７０】
めっき初期（ｔ１〜ｔ２）は、例えば、めっき開始後５０００ｍｓｅｃ以内、好ましくは、めっきを開始した後、０〜３０００ｍｓｅｃ経過するまでの間である。このように、めっき初期の時間に幅を持たせることにより、種々の微細電気回路パターンに対して優れた埋め込み性を得ることができる。めっき開始後５０００ｍｓｅｃ以内、好ましくは、めっきを開始した後、０〜３０００ｍｓｅｃ経過するまでの間に、基板の導電層に対する平均陰極電流密度が４０ｍＡ／ｃｍ２以上で６０ｍＡ／ｃｍ２以下の電流を複数回流すようにしても良い。
【００７１】
この例では、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た後に、カソード接点８８とアノード９８との間に電圧を印加してめっきを開始する、いわゆるコールドエントリーを採用しているが、カソード接点８８とアノード９８との間に電圧を印加しながら、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めっきを開始する、いわゆるホットエントリーを採用しても良い。また、めっき初期に、カソード接点８８と周辺部に位置するリング状アノード（分割アノード）９８ｂとの間に電流を流さないようにしてよい。
【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、カソード部３８のカソード接点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及びカソード接点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及びカソード接点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。
【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】
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、カソード接点８８とアノード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。
【００７７】
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。
【００７８】
図１５は、カソード接点８８とアノード９８との間に流すめっき電流とめっき時間の他の関係を示すグラフである。
つまり、めっき初期（ｔ５〜ｔ６）にあっては、カソード接点８８と中央部に位置する円板状アノード９８ａとの間に、基板の中央部の導電層（シード層７）に対する平均陰極電極密度がＡ５となるように、めっき電源１１４ａから第１の電流を流し、カソード接点８８と外周部に位置するリング状アノード９８ｂとの間には電流を流さない。
【００７９】
そして、めっき中期から後期（ｔ６〜ｔ７）にあっては、カソード接点８８と中央部に位置する円板状アノード９８ａとの間に、基板の中央部の導電層（シード層７）に対する平均陰極電極密度がＡ６（＜Ａ５）となるように、めっき電源１１４ａから第１の電流より低い第２の電流を流す。同時に、カソード接点８８と外周部に位置するリング状アノード９８ｂとの間には、基板の外周部の導電層（シード層７）に対する平均陰極電極密度がＡ９（Ａ８＜Ａ９＜Ａ７）なるように、めっき電源１１４ｂから、めっき初期（ｔ５〜ｔ６）にカソード接点８８と中央部に位置する円板状アノード９８ａとの間に流す第１の電流より低く、かつめっき中期から後期（ｔ７〜ｔ８）にカソード接点８８と中央部に位置する円板状アノード９８ａとの間に流す第２の電流より高い電流を流す。
【００８０】
これによって、めっき初期に、基板の周縁部にめっき膜が成膜されるのを極力防止しつつ、基板の中央部にもめっき膜が成膜し、めっき中期から後期にかけては、基板の中央部と周辺部に成膜されるめっき膜のめっき速度が等しくなり、より面内均一性の優れためっき膜を成膜することができる。
【００８１】
なお、前述と同様に、めっき初期（ｔ５〜ｔ６）に、基板の中央部の導電層（シード層７）に対する平均陰極電極密度Ａ７が、４０ｍＡ／ｃｍ２以上６０ｍＡ／ｃｍ２以下（６０＞Ａ１＞４０（ｍＡ／ｃｍ２））とるように、カソード接点８８と中央部に位置する円板状アノード９８ａとの間に高い第１の電流を流すことが好ましい。また、めっき初期（ｔ５〜ｔ７）は、例えば、めっき開始後５０００ｍｓｅｃ以内、好ましくは、めっきを開始した後、０〜３０００ｍｓｅｃ経過するまでの間である。
【００８２】
直径が１５０ｍｍの円板状カソード９８ａを使用し、図１５に示す条件（レシピ）で、３００ｍｍウエハに成膜した、シード層としてのルテニウム膜（導電層）の表面に銅膜を成膜した時のウエハ（基板）位置と銅膜の膜厚との関係を図１６に実線で示す。なお、図１６において、参考のため、通常の条件、つまり分割カソードを使用することなく、一枚板からなるカソードとルテニウム膜とを互いに対峙させ、めっき液の存在下で、カソードとルテニウム膜との間に一定電流を所定時間流して該ルテニウム膜の表面に銅膜を成膜した時のウエハ位置と銅膜の膜厚との関係を波線で示している。
【００８３】
この図１６から、３００ｍｍウエハのルテニウム膜の表面に、通常の条件で銅めっきを行うと、ターミナルエフェクトによって、周縁部の膜厚が中央部の膜厚より厚い銅膜が成膜されるが、この例によれば、面内均一性の高い銅膜を成膜できることが判る。
【００８４】
直径が１５０ｍｍの円板状カソード９８ａを使用し、３００ｍｍウエハに成膜した、シード層としてのルテニウム膜（導電層）の表面に、カソード接点８８と外周部に位置するリング状アノード９８ｂとの間にはめっき電流を流すことなく、カソード接点８８と中央部に位置する円板状アノード９８ａとの間にのみめっき電流を流して初期銅めっきを行った時のウエハ（基板）位置と銅膜の膜厚の関係を図１７に（●）で示す。なお、参考として、仕切り板１５０の上端面とハウジング９４の天井壁下面との間、及び仕切り板１５０の下端面と多孔質構造体１１０の上面との間のシールリング１５４ａ，１５４ｂを除いて、上記と同様に初期銅めっきを行った時のウエハ（基板）位置と銅膜の膜厚の関係を図１７に（×）で示している。
【００８５】
この図１７から、仕切り板１５０の上端面とハウジング９４の天井壁下面との間、及び仕切り板１５０の下端面と多孔質構造体１１０の上面との間にシールリング１５４ａ，１５４ｂを介在させ、仕切り板１５０の上端面とハウジング９４の天井壁下面との間、及び仕切り板１５０の下端面と多孔質構造体１１０の上面との間をシールリング１５４ａ，１５４ｂでシールしてめっき液の流通を確実に阻止することにより、初期めっきで基板の中央部に選択的に銅膜を成膜でき、これによって、分割アノード９８ａ，９８ｂを用いた効果を最大限に発揮させ得ることが判る。
【００８６】
なお、例えば仕切り板１５０の上端面をハウジング９４の天井壁下面に、仕切り板１５０の下端面と多孔質構造体１１０の上面にそれぞれ圧接させて、仕切り板１５０の上端面とハウジング９４の天井壁下面との間、及び仕切り板１５０の下端面と多孔質構造体１１０の上面との間をシールできる場合には、シールリングは必ずしも必要ではないことは勿論である。
【００８７】
図１８は、他の電解めっき装置の電極ヘッド及び基板保持部で保持した基板を概略的に示す電解めっき時における断面図である。この図１８に示す電解めっき装置と、前述の図２乃至図１２に示す電解めっき装置１２と異なる点は、めっき液室１００内に仕切り板１５０を設けることなく、めっき液室１００の内部に、円板状のアノード９８を配置し、更に、アノード９８とカソード接点８８との間に、めっき電源１１４からめっき電圧を印加するとともに、めっき液室１００内のめっき液をめっき液排出口１０３から外部に排出するようにした点にある。その他の構成は、前述の図２乃至図１２に示す電解めっき装置１２とほぼ同様である。
【００８８】
この図１８に示す電解めっき装置を使用して、図１９（ａ）に示すように、めっき初期から中期（ｔ８〜ｔ１０）に、基板の導電層（シード層７）に対する平均陰極電極密度Ａ１０が、通常の、例えば１０ｍＡ／ｃｍ２（Ａ１０＝１０ｍＡ／ｃｍ２）とるように、めっき後期（ｔ１０〜ｔ１１）には、基板の導電層（シード層７）に対する平均陰極電極密度Ａ１１が、めっき初期から中期の平均陰極電極密度Ａ１０よりも高く（Ａ１１＞Ａ１０）なるように、カソード接点８８とアノード９８との間にめっき電流を流して、ルテニウム膜からなるシード層７の表面にめっきを行った。この時、図２０（ａ）に示すように、ルテニウム膜の表面に成膜されためっき膜の周縁部に曇り（Ｈａｚｅ）Ｈが見られた。
【００８９】
これに対して、図１９（ｂ）に示すように、めっき初期（ｔ８〜ｔ９）に、基板の導電層（シード層７）に対する平均陰極電極密度Ａ１２が、通常の、例えば１０ｍＡ／ｃｍ２より高い、例えば４０ｍＡ／ｃｍ２（Ａ12≧４０ｍＡ／ｃｍ２）となり、めっき中期から後期（ｔ９〜ｔ１１）に、通常のめっき電流となるようにカソード接点８８とアノード９８との間にめっき電流を流して、ルテニウム膜からなるシード層７の表面にめっきを行った。この時、図２０（ｂ）に示すように、ルテニウム膜の表面に成膜されためっき膜の周縁部に曇り（Ｈａｚｅ）は見られず、全面に亘る光沢面が得られたことが確かめられている。
【００９０】
めっき初期（ｔ８〜ｔ９）は、例えば、めっき開始後５０００ｍｓｅｃ以内である。めっき開始後、５０００ｍｓｅｃ以内に、基板の導電層に対する平均陰極電流密度が４０ｍＡ／ｃｍ２以上の電流を複数回流すようにしても良い。
【００９１】
図２１は、本発明の他の実施の形態の電解めっき装置を示す。この電解めっき装置は、上方に開口し内部にめっき液６００を保持する円筒状のハウジング（めっき槽）６０２と、表面を下向きにして半導体ウエハ等の基板Ｗを着脱自在に保持して該基板Ｗをハウジング６０２の上端開口部を塞ぐ位置に配置する回転自在な基板保持部６０４とを有している。この例にあっては、基板Ｗは、基板保持部６０４に設けたカソード接点（図示せず）に接触して通電し、シール材（図示せず）で周縁部をシールされた状態で基板保持部６０４に保持される。
【００９２】
ハウジング６０２の上端開口部には、多孔質構造体６３２が配置され、これによって、ハウジング６０２の内部にめっき液室６５０が区画形成されている。めっき液室６５０は、円筒状の絶縁材からなる仕切り板６５２で、同心状の２つの部屋６５４ａ，６５４ｂに仕切られている。そして、仕切り板６５２の下端面とハウジング６０２の底壁上面との間、及び仕切り板６５２の上端面と多孔質構造体６３２の下面との間には、ゴムまたはテフロン（登録商標）等のシールリング６５６ａ，６５６ｂが介装されている。なお、ハウジング６０２と仕切り板６５２は、一体となっていても良い。
【００９３】
めっき液室６５０内には、多孔質構造体６３２の下方に位置して、アノード６０６が水平に配置されている。このアノード６０６は、同心状に分割された、中央部の円板状アノード６０６ａと周辺部のリング状アノード６０６ｂの２つの分割アノードから構成されている。そして、この円板状アノード（分割アノード）６０６ａは、めっき液室６５０の中央に位置する部屋６５４ａ内に配置され、リング状アノード（分割アノード）６０６ｂは、めっき液室６５０の周囲に位置する部屋６５４ｂ内に配置されている。このアノード６０６は、例えば銅の板あるいは、銅の球の集合体よりなる。
【００９４】
円板状アノード（分割アノード）６０６ａは、第１めっき電源６５８ａの陽極に、リング状アノード（分割アノード）６０６ｂは、第２めっき電源６５８ｂの陽極にそれぞれ電気的に接続され、これらのめっき電源６５８ａ，６５８ｂの陰極は、基板保持部６０４に設けたカソード接点（図示せず）にそれぞれ電気的に接続されるようになっている。
【００９５】
ハウジング６０２の底部は、内部にポンプ６０８を設置し、２つに分岐してめっき液室６５０の各部屋６５４ａ，６５４ｂにめっき液６００を供給するめっき液供給管６１０ａ，６１０ｂにそれぞれ接続されている。ハウジング６０２の外側には、めっき液受け６１２が配置されている。更に、このめっき液受け６１２内に流入しためっき液は、めっき液戻り管６１４からポンプ６０８に戻されるようになっている。
【００９６】
これにより、ハウジング６０２の上部に基板Ｗを基板保持部６０４で下向きに保持して配置して回転させ、各分割アノード６０６ａ，６０６ｂと基板Ｗの導電層（シード層７）の間に所定の電圧を印加しつつ、ポンプ６０８を駆動してめっき液６００をハウジング６０２内に導入することで、各分割アノード６０６ａ，６０６ｂと基板Ｗの導電層（シード層）の間にめっき電流を流して、基板Ｗの下面にめっき膜を形成するようにしている。この時、ハウジング６０２をオーバーフローしためっき液６００は、めっき液受け６１２で回収されて循環する。
この例にあっても、前述と同様な制御を行うことで、基板の表面に均一な膜厚のめっき膜を成膜することができる。
【００９７】
これまで本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。例えば、本発明は、３００ｍｍのウエハのみではなく、次世代のウエハにも対応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の実施の形態の電解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カソード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カソード部の平面図である。
【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で保持した基板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のアノードを示す平面図である。
【図１３】図１に示す電解めっき装置において、カソード接点とアノードとの間に流すめっき電流とめっき時間の関係を示すグラフである。
【図１４】図１３に示すめっき電流を流した時にめっき膜が成長する様子を模式的に示すグラフである。
【図１５】図１に示す電解めっき装置において、カソード接点とアノードとの間に流すめっき電流とめっき時間の他の関係を示すグラフである。
【図１６】図１５に示す条件（レシピ）でルテニウム膜（導電層）の表面に銅膜を成膜した時のウエハ（基板）位置と銅膜の膜厚との関係を実線で、通常の電解めっきでルテニウム膜（導電層）の表面に銅膜を成膜した時のウエハ（基板）位置と銅膜の膜厚との関係を波線でそれぞれ示すグラフである。
【図１７】図１に示す電解めっき装置でルテニウム膜（導電層）の表面に初期銅めっきを行った時のウエハ（基板）位置と銅膜の膜厚の関係を（●）で、図１に示す電解めっき装置からはシールリングの除いた装置でルテニウム膜（導電層）の表面に初期銅めっきを行った時のウエハ（基板）位置と銅膜の膜厚の関係を（×）でそれぞれ示すグラフである。
【図１８】他の電解めっき装置の電極ヘッド及び基板保持部で保持した基板を概略的に示す電解めっき時における断面図である。
【図１９】図１８に示す電解めっき装置において、めっき初期に高電流を流して電解めっきを行った場合（ａ）と、めっき初期に高電流を流さないで電解めっきを行った場合（ｂ）における、めっき時間とめっき電流の関係を示すグラフである。
【図２０】図１８に示す電解めっき装置において、めっき初期に高電流を流して電解めっきを行った場合（ａ）と、めっき初期に高電流を流さないで電解めっきを行った場合（ｂ）における、めっき膜の表面を模式的に示す図である。
【図２１】本発明の他の実施の形態の電解めっき装置を示す概要図である。
【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】従来の電解めっき装置を示す図である。
【図２４】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。
【符号の説明】
【００９９】
６  銅膜
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
２０  基板処理部
２６  揺動アーム
２８  電極ヘッド
３６，６０４  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
７０  支持腕
８６  枠体
８８  カソード接点
９０  シール材
９４，６０２  ハウジング
９８，６０６  アノード
９８ａ，６０６ａ  円板状アノード（分割アノード）
９８ｂ，６０６ｂ  リング状アノード（分割アノード）
１００，６５０  めっき液室
１０２  めっき液供給管
１０３ａ，１０３ｂ  めっき液排出口
１０４  めっき液注入部
１０６  めっき液排出管
１１０，６３２  多孔質構造体
１１２  シールドリング
１１４ａ，１１４ｂ，６５８ａ，６５８ｂ  電源
１５０，６５２  仕切り板
１５２ａ，１５２ｂ，６５４ａ，６５４ｂ  部屋
１５４ａ，１５４ｂ，６５６ａ，６５６ｂ  シールリング
【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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