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JP2004515918A - 基板処理装置及びその方法 - Google Patents

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JP2004515918A
JP2004515918A JP2002548766A JP2002548766A JP2004515918A JP 2004515918 A JP2004515918 A JP 2004515918A JP 2002548766 A JP2002548766 A JP 2002548766A JP 2002548766 A JP2002548766 A JP 2002548766A JP 2004515918 A JP2004515918 A JP 2004515918A
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Japan
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plating
polishing
film
copper
Prior art date
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文雄 近藤
浩二 三島
亮 田中
庸子 鈴木
哲二 戸川
裕章 井上
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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Abstract

基板処理装置は、基板表面に銅膜を形成する複数の工程からなる。この工程は、仮想アノードによって、基板の中心部と周縁部におけるめっき膜の膜厚の差が最少となるように電磁界を調整した電解めっきによって、トレンチの内部に第１金属を埋込むとともに、基板の全表面に該第１金属からなるめっき膜を形成する工程と、基板の中心部を研磨面に押し付ける圧力と基板の周縁部を研磨面に押し付ける圧力を調整しつつ、基板を研磨面に押し付けてめっき膜を研磨除去する工程を含む。

Description

【０００１】
技術分野
本発明は、基板処理方法に関し、特に半導体基板の表面に形成した微細凹みの内部に銅を埋め込んで銅配線パターンを形成するのに使用される基板処理方法に関する。
【０００２】
背景技術
近年、半導体チップの高速化、高集積化に伴い、半導体基板上に配線回路を形成するための金属材料として、アルミニウムまたはアルミニウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロマイグレーション耐性が高い銅（Ｃｕ）を用いる動きが顕著になっている。この種の銅配線は、基板の表面に設けた微細凹みの内部に銅を埋込むことによって一般に形成される。この銅配線を形成する方法としては、ＣＶＤ、スパッタリング及びめっきといった手法がある。
【０００３】
図６２Ａ乃至図６２Ｃは、銅めっきによって銅配線を形成する例を工程順に示す。先ず、図６２Ａに示すように、半導体素子を形成した半導体基材１上の導電層１ａの上にＳｉＯ２からなる絶縁膜２を堆積する。リソグラフィ・エッチング技術によりコンタクトホール３と配線用のトレンチ４を形成する。そのコンタクトホール３とトレンチ４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銅シード層７を形成する。
【０００４】
そして、図６２Ｂに示すように、半導体基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、半導体基材１のコンタクトホール３及びトレンチ４の内部に銅を充填させるとともに、絶縁膜２上に銅層６を堆積させる。その後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜２上の銅層６とバリア層５を除去して、コンタクトホール３および配線用のトレンチ４内に充填させた銅層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６２Ｃに示すように銅層６からなる配線が形成される。
【０００５】
図６３は、この一連の配線形成処理をクリーンルーム内で行う基板処理装置の全体構成を示す。クリーンルーム内には、絶縁膜形成装置１０，リソグラフィ・エッチング装置１２，バリア層形成装置１４，銅シード層形成装置１６，銅めっき装置１８及びＣＭＰ装置２０が配置されている。そして、絶縁膜形成装置１０で絶縁膜２を形成した基板Ｗを基板カセット２２に収納して、次工程であるリソグラフィ・エッチング装置１２に搬送する。このリソグラフィ・エッチング装置１２でコンタクトホール３と配線用のトレンチ４を形成した基板Ｗを基板カセット２２に収納して次工程であるバリア層形成装置１４に搬送する。このように、各装置で処理を施した基板Ｗを基板カセット２２に収納して次工程に搬送することで、一連の配線形成処理を順次行うようにしていた。
【０００６】
図６４は、この種の銅めっきに使用される銅めっき装置の従来の一般的な構成を概略的に示すものである。このめっき装置は、上方に開口し内部にめっき液６００を保持する円筒状のめっき槽６０２と、半導体ウエハ等の基板Ｗを着脱自在に下向きに保持して該基板Ｗを前記めっき槽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。めっき槽６０２の内部にはめっき液６００中に浸積されて陽極電極となる平板状の陽極板（アノード）６０６が水平に配置され、前記基板Ｗのシード層が陰極電極となるようになっている。この陽極板６０６は、銅の板あるいは、銅の球の集合体よりなる。
【０００７】
めっき槽６０２の底部中央には、内部にポンプ６０８を設置しためっき液供給管６１０が接続されている。めっき槽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。
【０００８】
これにより、めっき槽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た状態で回転させる。そして、陽極板６０６（陽極電極）と基板Ｗのシード層（陰極電極）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をめっき槽６０２内に導入することで、陽極板６０６と基板Ｗのシード層の間にめっき電流を流して、基板Ｗの下面に銅めっき膜を形成する。この時、めっき槽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。
【０００９】
銅は、半導体製造工程においてシリコン酸化膜中に容易に拡散し、その絶縁性を劣化させる等の問題があり、基板の搬送、保管・処理の工程において、クロスコンタミネーションの原因ともなる。また、クリーンルーム内を汚染するおそれもある。
【００１０】
つまり、従来例にあっては、銅シード層を形成した基板は、基板カセットに入れられて銅めっき装置に搬送され、この銅めっき装置で銅層を形成した基板は、基板カセットに入れられてＣＭＰ装置に搬送されていた。このため、非常に活性で、他のプロセスに有害である、基板に付着した銅粒子や銅イオンがクリーンルーム内に拡散するおそれがあった。
【００１１】
電解銅めっき装置を使用して基板の表面に銅めっき膜を堆積させると、基板表面に形成した銅シード層の電気抵抗の関係で、基板のシード層中央部とアノードとの間の電圧と、基板のシード層周辺部とアノードとの間の電圧に差が生じてしまう。このため、基板の周辺部における銅めっき膜の膜厚が基板の中央における銅めっき膜の膜厚より厚くなる現象が生じる。
【００１２】
基板の周辺部における膜厚が中心部より厚い銅めっき膜を研磨装置で研磨すると、基板の周辺部に銅めっき膜が研磨されずに残ったり、中央部の銅めっき膜が削れすぎてしまう、いわゆるディシングという現象が生じたりしてしまう。
【００１３】
アノードと基板との距離を十分に長くして、めっき液自体の電気抵抗を高くすることことで、銅シード層の電気抵抗の影響を小さすることができる。この方法では、銅めっき膜の膜厚をより均一化することができるものの、装置の大型化に繋がってしまう。
【００１４】
発明の開示
本発明は上記に鑑みて為されたもので、基板の表面に銅めっき膜をより均一に堆積させ、余分な銅めっき膜を、削り残しやディシングを生じさせることなく研磨除去でき、更には基板の表面に形成した銅シード層や銅層等の銅膜によって、クリーンルーム内が有害な銅で汚染されてしまうことを防止することができるようにした基板処理方法を提供することを目的とする。
【００１５】
本発明の１態様によれば、基板表面の微細なトレンチの内部に金属を埋込むにあたり、基板上にバリア層を、該バリア層上にシード層をそれぞれ形成し、基板を保持する第１基板ホルダと、めっき液を有するめっき浴と、アノードと、電磁界を調整する仮想アノードを有する電解めっき装置を用意し、基板を保持して該基板を基板の中心部と周縁部で異なる圧力となるように研磨面に押圧する第２基板ホルダを有する研磨装置を用意し、バリア層とシード層を形成した基板を前記電解めっき装置に搬送し、前記第１基板ホルダで基板を保持して該基板を前記めっき液中に配置し、電磁界を発生させ、前記仮想アノードによって、基板の中心部と周縁部におけるめっき膜の膜厚の差が最少となるように、前記電磁界を調整した電解めっきによって、トレンチの内部に第１金属を埋込むとともに、基板の全表面に該第１金属からなるめっき膜を形成し、基板を前記めっき浴から取出し、前記電解めっき装置内で基板を洗浄し乾燥させ、基板を前記研磨装置に搬送し、基板を前記第２基板ホルダで保持し、基板の中心部を研磨面に押し付ける圧力と基板の周縁部を研磨面に押し付ける圧力を調整しつつ、基板を研磨面に押し付けてめっき膜を研磨除去し、前記研磨装置内で基板を洗浄し乾燥させ、基板を前記研磨装置から移送することを特徴とする基板処理方法が提供できる。
【００１６】
本発明の他の態様によれば、基板表面のトレンチの内部に金属を埋込むにあたり、電解めっき装置を用意し、基板を保持して該基板を基板の中心部と周縁部で異なる圧力となるように研磨面に押圧する基板ホルダを有する研磨装置を用意し、基板上にバリア層と形成し、該バリア層を有する基板を前記電解めっき装置に搬送し、前記電解めっき装置内で基板を第１めっき液中に保持し、前記第１めっき液を使用して前記シード層の全表面に第１膜を電解めっきで成膜し、前記電解めっき装置内で基板を第２めっき液中に保持し、前記第２めっき液を使用して前記第１層で覆われたトレンチの内部に金属を埋込むとともに、基板の表面に該金属からなる第２めっき膜を形成し、前記電解めっき装置内で基板を洗浄し乾燥させ、基板を前記研磨装置に搬送し、基板を前記基板ホルダで保持し、基板の中心部を研磨面に押し付ける圧力と基板の周縁部を研磨面に押し付ける圧力を調整しつつ、基板を研磨面に押し付けて第２めっき膜を研磨除去し、前記研磨装置内で基板を洗浄し乾燥させ、基板を前記研磨装置から移送することを特徴とする基板処理方法が提供できる。
【００１７】
本発明の更に他の態様によれば、基板表面のトレンチの内部に金属を埋込むにあたり、基板上にバリア層を、該バリア層上にシード層をそれぞれ形成し、基板を保持する第１基板ホルダと、めっき液を有するめっき浴と、アノードを有する電解めっき装置を用意し、基板を保持して該基板を基板の中心部と周縁部で異なる圧力となるように研磨面に押圧する第２基板ホルダを有する研磨装置を用意し、バリア層とシード層を形成した基板を前記電解めっき装置に搬送し、電解めっきユニットまたは無電解めっきユニットにより付加金属を堆積させてシード層を補強し、前記第１基板ホルダで基板を保持して該基板をめっき液中に保持し、電磁界を発生させ、電解めっきによって、トレンチの内部に第１金属を埋込むとともに、基板の全表面に該第１金属からなるめっき膜を形成し、基板を前記めっき浴から取出し、前記電解めっき装置内で基板を洗浄し乾燥させ、基板を前記研磨装置に搬送し、基板を前記第２基板ホルダで保持し、基板を研磨面に押し付けてめっき膜を研磨除去し、研磨された基板のめっき膜上に保護めっき膜を形成するために第２金属を蓋めっきし、基板を洗浄し乾燥させることを特徴とする基板処理方法が提供できる。
【００１８】
本発明の更に他の態様によれば、基板表面のトレンチの内部に金属を埋込むにあたり、めっき装置を用意し、基板を保持して該基板を基板の中心部と周縁部で異なる圧力となるように研磨面に押圧する基板ホルダを有する研磨装置を用意し、基板上にバリア層と形成し、該バリア層を有する基板を前記めっき装置に搬送し、前記めっき装置内で基板を第１めっき液中に保持し、前記第１めっき液を使用して前記シード層の全表面に第１膜を無電解めっきで成膜し、前記めっき装置内で基板を第２めっき液中に保持し、基板とアノードとの間に電磁界を発生させ、前記第２めっき液を使用して前記第１層で覆われたトレンチの内部に金属を埋込むとともに、基板の表面に該金属からなる第２めっき膜を形成し、前記めっき装置内で基板を洗浄し乾燥させ、基板を前記研磨装置に搬送し、基板を前記第２基板ホルダで保持し、基板の中心部を研磨面に押し付ける圧力と基板の周縁部を研磨面に押し付ける圧力を調整しつつ、基板を研磨面に押し付けて第２めっき膜を研磨除去し、前記研磨装置内で基板を洗浄し乾燥させ、基板を前記研磨装置から移送することを特徴とする基板処理方法が提供できる。
【００１９】
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明するが、本発明を限定するものではない。
図１は、本発明の実施の形態の基板処理装置の全体構成を示す。クリーンルーム内に位置して、絶縁膜形成装置１０，リソグラフィ・エッチング装置１２，バリア層形成装置１４，銅シード層形成装置１６，銅めっき装置１８及びＣＭＰ装置２０が配置されている。そして、基板Ｗの表面に、図６２Ａに示すように、絶縁膜形成装置１０で絶縁膜２を、リソグラフィ・エッチング装置１２でコンタクトホール３と配線用のトレンチ４を、バリア層形成装置１４でバリア層５を、銅シード層形成装置１６で銅シード層７を順次形成する。そして、銅めっき装置１８で、図６２Ｂに示すように、基板Ｗの表面に銅めっきを施して銅層６を形成する。しかる後、ＣＭＰ装置２０で基板Ｗの表面に化学機械的研磨を施して、図６２Ｃに示す銅層６からなる配線を形成する。
【００２０】
基板Ｗの表面に銅シード層７を形成する銅シード層形成装置１６、基板Ｗの表面に銅めっきを施して銅層６を形成する銅めっき装置１８及び銅層６が露出して基板Ｗを処理するＣＭＰ装置２０は、クリーンルーム内において、隔壁で仕切られ、クリーンルームから隔離されている。表面に銅シード層７または銅層６が露出している基板Ｗは、基板カセット２２に収納される。基板カセット２２は基板搬送箱２４の内部に入れられ、基板Ｗは密閉された状態で基板カセット２２ごと基板搬送箱２４で次工程に搬送される。つまり、銅シード層形成装置１６から銅めっき装置１８への基板Ｗの搬送、銅めっき装置１８からＣＭＰ装置２０への基板Ｗの搬送、並びにＣＭＰ装置２０からの基板Ｗの搬送は、これらの基板Ｗを基板カセット２２内に収納し、この基板カセット２２を基板搬送箱２４の中に入れて密閉した状態で行われる。すなわち、これらの搬送は、基板Ｗがクリーンルームから隔離された状態で行われる。
【００２１】
図２は、銅めっき装置１８の全体構成を示す。このめっき装置１８は、隔壁で仕切られた矩形状の設備２６内に配置されて、半導体基板の銅めっきを連続的に行うように構成されている。この設備２６は、仕切壁２８によってめっき空間３０と清浄空間３２に仕切られ、これらの各めっき空間３０と清浄空間３２は、それぞれ独自に給排気できるようになっている。仕切壁２８には、開閉自在なシャッタ（図示せず）が設けられている。清浄空間３２の圧力は、大気圧より低く、且つめっき空間３０の圧力よりも高い。これにより、清浄空間３２内の空気が設備２６の外部のクリーンルーム内に流出することがなく、且つめっき空間３０内の空気が清浄空間３２内に流入することがない。
【００２２】
清浄空間３２内には、基板カセット２２を内部に収納した基板搬送箱２４を収容するロード・アンロード部３５と、めっき処理後の基板を純水で洗浄（リンス）し乾燥する２基の洗浄・乾燥装置２７が配置されている。更に、基板の搬送を行う固定タイプで回転自在な第１搬送装置（４軸ロボット）２９が備えられている。この洗浄・乾燥装置２７は、例えば、基板の表裏両面に超純水を供給する洗浄液供給ノズルを有し、基板を高速でスピンさせて脱水、乾燥させる形式のものが用いられる。
【００２３】
めっき空間３０内には、基板のめっきの前処理を行い、前処理後の基板を反転機３１で反転させる２基の前処理ユニット３３と、基板の表面に該表面を下向きにして銅めっき処理を施す４基のめっき処理ユニット３４と、基板を載置保持する２基の第１基板ステージ３６ａ，３６ｂが配置されている。更に、基板の搬送を行う自走タイプで回転自在な第２搬送装置（４軸ロボット）３８が備えられている。
【００２４】
清浄空間３２内に位置して、めっき後の基板を酸溶液、酸化剤溶液などの薬液で洗浄する２基の基板洗浄装置４０と、この基板洗浄装置４０と洗浄・乾燥装置２７との間に位置する第２基板ステージ４２ａ，４２ｂが配置されている。２基の基板洗浄装置４０に挟まれた位置に、基板の搬送を行う固定タイプで回転自在な第３搬送装置（４軸ロボット）４４が備えられている。
一方の第１基板ステージ３６ｂ及び一方の第２基板ステージ４２ｂは、基板を水洗い可能に構成されているとともに、基板を反転させる反転機３１がそれぞれ備えられている。
【００２５】
第１搬送装置２９は、ロード・アンロード部３５に載置収容された基板カセット２２、洗浄・乾燥装置２７及び第２基板ステージ４２ａ，４２ｂ間で基板を搬送する。第２搬送装置３８は、第１基板ステージ３６ａ，３６ｂ、前処理ユニット３３及びめっき処理ユニット３４間で基板を搬送する。第３搬送装置４４は、第１基板ステージ３６ａ，３６ｂ、基板洗浄装置４０及び第２基板ステージ４２ａ，４２ｂ間で基板を搬送する。
【００２６】
設備２６の内部には、第１基板ステージ３６ａの下方に位置して、調整運転用基板を収納する容器４６が内蔵されている。第２搬送装置３８は、調整運転用基板を容器４６から取出し、調整運転終了後に再び容器４６に戻すようになっている。このように、調整運転用基板を収容する容器４６を設備２６の内部に内蔵することで、調整運転の際に調整運転用基板を外部から導入することに伴う汚染やスループットの低下を防止することができる。
【００２７】
なお、容器４６の配置位置は、いずれかの搬送装置で調整運転用基板の取出し及び収納が可能な位置であれば、設備２６内の何処でも良い。容器４６を第１基板ステージ３６ａの近傍に配置することで、調整運転用基板を使用した調整運転を前処理からめっき処理と始め、洗浄し乾燥させた後に容器４６内に収容することができる。
【００２８】
基板に対するめっきの濡れ性を良くする前処理を施す前処理ユニットを省略することもできる。また、めっきを施す前に基板に形成した銅シード層を補強するためのプレプレーティングを行うためのプレプレーティングユニットをめっきユニットの１つに代えて、または、前処理ユニットの１つに代えて設置することもできる。この場合には、前処理ユニットの代わりに、プレプレーティングとめっきの間に、及び／または、めっき後に水洗が行われるための水洗ユニットが設置される。
【００２９】
ここで、搬送装置２９として、落し込みタイプの２本のハンドを有し、上側をドライハンド、下側をウェットハンドとしたものを使用している。搬送装置３８，４４として、落し込みタイプの２本のハンドを有し、双方をウェットハンドとしたものを使用している。しかし、これらの搬送装置に限定されないことは勿論である。
【００３０】
次に、このめっき装置１８における基板の流れの概要を説明する。基板は、その表面（素子形成面、処理面）を上に向けて基板カセット２２内に収納され、基板カセット２２は、基板搬送箱２４に収容されている。この状態で、基板は、ロード・アンロード部３５に搬送され収容される。第１搬送装置２９は、基板を基板カセット２２から取出し、これを第２基板ステージ４２ａ上に移動させて該第２基板ステージ４２ａ上に載置する。第３搬送装置４４は、第２基板ステージ４２ａ上にあった基板を第１基板ステージ３６ａに移す。次に、第２搬送装置３８は、第１基板ステージ３６ａから基板を受け取って前処理ユニット３３に渡す。前処理ユニット３３での前処理終了後、反転機３１は、基板を該基板の表面が下に向くように反転させる。反転後の基板は、再び第２搬送装置３８に渡される。第２搬送装置３８は、基板をめっき処理ユニット３４のヘッド部に渡す。
【００３１】
めっき処理ユニット３４で基板のめっき処理及び液切りを行った後、基板を第２搬送装置３８に渡し、第２搬送装置３８は基板を第１基板ステージ３６ｂへ渡す。基板は、第１基板ステージ３６ｂの反転機３１によって、表面が上に向くように反転させられる。反転させられた状態で、基板は、第３搬送装置４４によって基板洗浄装置４０に移される。基板洗浄装置４０において薬液洗浄、純水リンス、スピン液切りされた基板は、第３搬送装置４４により第１基板ステージ４２ｂへ運ばれる。次に、第１搬送装置２９が第１基板ステージ４２ｂから基板を受取り、洗浄・乾燥装置２７に基板を移送し、洗浄・乾燥装置２７で純水によるリンスとスピン乾燥を行う。乾燥された基板は、第１搬送装置２９によりロード・アンロード部３５に搬送された基板搬送箱２４の内部の基板カセット２２内に搬送されて戻される。
【００３２】
ここで、前処理ユニットでの前処理を省略することもできる。プレプレーティングユニットを設置した場合は、基板カセットから取出された基板は、プレプレーティングユニットでプレプレーティングを施され、水洗工程を経て、または、水洗工程を経ずに、めっき処理ユニットでめっき処理が施される。めっき後に水洗工程を経て、または水洗工程を経ずに、第１の洗浄装置に搬送される。
【００３３】
図３は、ロード・アンロード部３５を示す図である。このロード・アンロード部３５には、内部に基板カセット２２を収納した基板搬送箱２４を載置するステージ５０が備えられている。基板搬送箱２４がステージ５０の昇降台５２上に載置されると、昇降台５２と基板搬送箱２４の底板２４ａは互いにロックされる。この底板２４ａは、基板搬送箱２４の底部に該底部開口部を密閉するように取付けられている。しかし、昇降台５２と底板２４ａがロックされると同時にステージ５０と基板搬送箱２４とが密着し、底板２４ａは基板搬送箱２４から解放されて自由な状態となる。
【００３４】
昇降台５２は昇降機構５４に連結され、基板カセット２２を載せた底板２４ａは、基板搬送箱２４から解放されて自由な状態となると昇降台５２と一体となって昇降する。昇降台５２と底板２４ａがロックされたことを確認すると、昇降台５２は下降して、基板カセット２２を載せた底板２４ａは下方に移動し、これによって、基板カセット２２から基板Ｗの取出しが可能となる。
【００３５】
図４は、めっき処理ユニット３４を示すもので、これは、略円筒状で内部にめっき液６０を収容するめっき処理槽６２と、このめっき処理槽６２の上方に配置されて基板Ｗを保持するヘッド部６４とから主に構成されている。なお、図４は、ヘッド部６４で基板Ｗを保持してめっき液６０の液面を上昇させためっき位置にある時の状態を示している。
【００３６】
めっき処理槽６２には、上方に開放し、アノード６６を底部に配置しためっき室６８と、このめっき室６８内にめっき液６０を保有するめっき槽７０が備えられている。めっき槽７０の内周壁には、めっき室６８の中心に向かって水平に突出するめっき液噴出ノズル７２が円周方向に沿って等間隔で配置されている。これらのめっき液噴出ノズル７２は、めっき槽７０の内部を上下に延びるめっき液供給路に連通している。
【００３７】
めっき室６８内のアノード６６の上方位置に、例えば３ｍｍ程度の多数の穴を設けたパンチプレート７４が配置され、これによって、アノード６６の表面に形成されたブラックフィルムがめっき液６０によって巻き上げられ、流れ出すことを防止するようになっている。
【００３８】
めっき槽７０には、めっき室６８内のめっき液６０を該めっき室６８の底部周縁から引抜く第１めっき液排出口７６と、めっき槽７０の上端部に設けた堰部材７８をオーバーフローしためっき液６０を排出する第２めっき液排出口８０と、この堰部材７８をオーバーフローする前のめっき液を排出する第３めっき液排出口８２が設けられている。第２めっき液排出口８０と第３めっき液排出口８２を流れるめっき液は、めっき槽７０の下端部で一緒になって排出される。
【００３９】
これによって、めっき処理時にあって、供給めっき量が多い時には、めっき液を第３めっき液排出口８２から外部に排出し、同時に、堰部材７８をオーバーフローさせて第２めっき液排出口８０からも外部に排出する。めっき処理時にあって、供給めっき量が少ない時には、めっき液を第３めっき液排出口８２から外部に排出し、同時に、堰部材７８に設けた開口（図示せず）を通過させて第２めっき液排出口８０からも外部に排出する。これによって、めっき量の大小に容易に対処できるようになっている。
【００４０】
また、めっき室６８の内部の周辺近傍に位置して、鉛直整流リング８４と水平整流リング８６が該水平整流リング８６の外周端をめっき槽７０に固着して配置されている。これらの鉛直整流リング８４と水平整流リング８６は、めっき室６８内のめっき液６０の上下に分かれた上方の流れでめっき液面の中央部を上方に押上げ、下方の流れをスムーズにするとともに、電流密度の分布をより均一にする。
【００４１】
ヘッド部６４には、回転自在な下方に開口した有底円筒状で周壁に開口８８を有するハウジング９０と、下端に押圧リング９２を取付けた上下動自在な押圧ロッド９４が備えられている。
ハウジング９０は、モータ９６の出力軸９８に連結されて、モータ９６の駆動によって回転するように構成されている。押圧ロッド９４は、モータ９６を囲繞する支持体１００に固着したガイド付きシリンダ１０２の作動によって上下動するスライダ１０４の下端にベアリング１０６を介して回転自在に支承したリング状の支持枠１０８の円周方向に沿った所定位置に垂設されている。これによって、押圧ロッド９４は、シリンダ１０２の作動によって上下動し、しかも基板Ｗを保持した時にハウジング９０と一体に回転するようになっている。
【００４２】
支持体１００は、モータ１１０の駆動に伴って回転するボールねじ１１２と螺合して上下動するスライドベース１１４に取付けられている。更に、支持体１００は、上部ハウジング１１６で囲繞されて、モータ１１０の駆動に伴って、上部ハウジング１１６と共に上下動するようになっている。また、めっき槽７０の上面には、めっき処理時にハウジング９０の周囲を囲繞する下部ハウジング１１８が取付けられている。
【００４３】
図８４乃至図９３に、他の例のめっきユニット２０１２を示す。このめきユニット２０１２には、図８４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２０２０が備えられている。この基板処理部２０２０に隣接して、めっき液を溜めるめっき液トレー２０２２が配置されている。回転軸２０２４を中心に揺動する揺動アーム２０２６の先端に保持されて基板処理部２０２０とめっき液トレー２０２２との間を揺動する電極部２０２８を有する電極アーム部２０３０が備えられている。更に、基板処理部２０２０の側方に位置して、プレコート・回収アーム２０３２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２０３４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２０３４が備えられ、その内の１個を純水の供給用に用いている。
【００４４】
前記基板処理部２０２０には、図８５及び図８６に示すように、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２０３６と、この基板保持部２０３６の上方に該基板保持部２０３６の周縁部を囲繞するように配置されたカソード部２０３８が備えられている。更に、基板保持部２０３６の周囲を囲繞して処理中に用いる各種薬液の飛散を防止する有底略円筒状のカップ２０４０が、エアシリンダ２０４２を介して上下動自在に配置されている。
【００４５】
ここで、基板保持部２０３６は、エアシリンダ２０４４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との間を昇降するよう構成されている。更に、基板保持部２０３６は、回転モータ２０４６及びベルト２０４８を介して、任意の加速度及び速度で前記カソード部２０３８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、めっきユニット２０１２のフレーム側面には、基板搬出入口（図示せず）が設けられている。基板保持部２０３６がめっき位置Ｂまで上昇した時に、基板保持部２０３６で保持された基板Ｗの周縁部に下記のカソード部２０３８のシール材２０９０とカソード部２０３８が当接するようになっている。一方、前記カップ２０４０は、その上端が基板搬出入口の下方に位置し、図８６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２０３８の上方に達するようになっている。
【００４６】
めっき液トレー２０２２は、めっきを実施していない時に、電極アーム部２０３０の下記のめっき液含浸材２１１０及びアノード２０９８をめっき液で湿潤させるためのものである。
【００４７】
基板保持部２０３６は、図８７に示すように、円板状のステージ２０６８を備え、このステージ２０６８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２０７０が立設されている。この支持腕２０７０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て把持するチャック爪２０７６が回動自在に支承されている。
【００４８】
チャック爪２０７６の下端は、コイルばね２０７８を介して下方に付勢した押圧棒２０８０の上端に連結されている。この押圧棒２０８０が下動した時、チャック爪２０７６は内方に回動して閉じる。ステージ２０６８の下方には、押圧棒２０８０に下面に当接してこれを上方に押上げる支持板２０８２が配置されている。
【００４９】
基板保持部２０３６が図８５に示す基板受渡し位置Ａに位置する時、押圧棒２０８０は支持板２０８２に当接し上方に押上げられて、チャック爪２０７６が外方に回動して開く。ステージ２０６８を上昇させると、押圧棒２０８０がコイルばね２０７８の弾性力で下降し、チャック爪２０７６が内方に回転して閉じる。
【００５０】
カソード部２０３８は、図８８に示すように、支持板２０８２（図８７参照）の周縁部に立設した支柱２０８４の上端に固着した環状の枠体２０８６と、この枠体２０８６の下面に内方に突出させて取付けたカソード電極２０８８と、このカソード電極２０８８の上方を覆うように枠体２０８６の上面に取付けた環状のシール材２０９０とを有している。このシール材２０９０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。
【００５１】
図８６に示すように、基板保持部２０３６がめっき位置Ｂまで上昇した時に、この基板保持部２０３６で保持した基板Ｗの周縁部にカソード電極２０８８が押付けられて通電する。同時に、シール材２０９０の内周端部が基板Ｗの周縁部上面に圧接して、ここを水密的にシールする。この結果、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が防止されるとともに、めっき液がカソード電極２０８８を汚染することが防止される。
【００５２】
電極アーム部２０３０の電極部２０２８は、図８９乃至図９３に示すように、揺動アーム２０２６の自由端にボールベアリング２０９２を介して連結したハウジング２０９４と、このハウジング２０９４の周囲を囲繞する中空の支持枠２０９６と、ハウジング２０９４と支持枠２０９６で周縁部を狭持して固定したアノード２０９８とを有している。このアノード２０９８は、ハウジング２０９４の開口部を覆って、ハウジング２０９４の内部に吸引室２１００が形成されている。この吸引室２１００の内部には、めっき液供給設備（図示せず）から延びるめっき液供給管２１０２に接続され直径方向に延びるめっき液導入管２１０４がアノード２０９８の上面に当接して配置されている。ハウジング２０９４には、吸引室２１００に連通するめっき液排出管２１０６が接続されている。
【００５３】
めっき液導入管２１０４は、該めっき液導入管２１０４をマニホールド構造とすると被めっき面に均一なめっき液を供給するのに有効である。即ち、めっき液導入管２１０４は、その長手方向に連続して延びるめっき液導入路２１０４ａと該導入路２１０４ａに沿った所定のピッチで、下方に連通する複数のめっき液導入口２１０４ｂが設けられている。アノード２０９８の該めっき液導入口２１０４ｂに対応する位置に、めっき液供給口２０９８ａが設けられている。アノード２０９８には、その全面に亘って上下に連通する多数の通孔２０９８ｂが設けられている。これにより、めっき液供給管２１０２からめっき液導入管２１０４に導入されためっき液は、めっき液導入口２１０４ｂ及びめっき液供給口２０９８ａからアノード２０９８の下方に達する。アノード２０９８をめっき液中に浸した状態で、めっき液排出管２１０６を吸引することで、アノード２０９８の下方のめっき液は、通孔２０９８ｂから吸引室２１００を通過して該めっき液排出管２１０６から排出される。
【００５４】
この実施の形態にあっては、アノード２０９８の下面に該アノード２０９８の全面を覆う保水性材料からなるめっき液含浸材２１１０を取付けている。このめっき液含浸材２１１０にめっき液を含ませて、アノード２０９８の表面を湿潤させることで、ブラックフィルムの基板の被めっき面への乾燥による脱落及び酸化を防止し、同時に基板の被めっき面とアノード２０９８との間にめっき液を注入する際に、空気を外部に抜きやすくしている。
【００５５】
このめっき液含浸材２１１０は、保水性と透過性を有し、耐薬品性に優れたものである。特に、めっき液含浸材２１１０は、高濃度の硫酸を含む酸性めっき液に対して耐久性を有している。めっき液含浸材２１１０は、硫酸溶液中での不純物の溶出がめっき性能（成膜速度、比抵抗、パターン埋込み性）に悪影響を及ぼさないよう、例えばポリプロピレン製の繊維からなる織布で構成されている。なお、めっき液含浸材２１１０の材料としては、ポリプロピレンの他にポリエチレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、テフロン、ポリビニルアルコール、ポリウレタン及びこれらの誘導体が挙げられ、また織布の代わりに不織布またはスポンジ状の構造体であっても良い。また、アルミナやＳｉＣからなるポーラスセラミックス、焼結ポリプロピレンなども有効である。
【００５６】
下端に頭部を有する多数の固定ピン２１１２を、この頭部をめっき液含浸材２１１０の内部に上方に脱出不能に収納し軸部をアノード２０９８の内部を貫通させて配置し、この固定ピン２１１２をＵ字状の板ばね２１１４を介して上方に付勢させることで、アノード２０９８の下面にめっき液含浸材２１１０を板ばね２１１４の弾性力を介して密着させて取付けている。このように構成することにより、めっきの進行に伴って、アノード２０９８の肉厚が徐々に薄くなっても、アノード２０９８の下面にめっき液含浸材２１１０を確実に密着させることができる。従って、アノード２０９８の下面とめっき液含浸材２１１０との間に空気が混入してめっき不良の原因となることが防止される。
めっき液含浸材２１１０がポーラスセラミックスのように十分な剛性を有する場合は、めっき含浸材を固定するピンなどは必要なく、めっき液含浸材上にアノードを載置するのみでも良い。
【００５７】
電極部２０２８は、基板保持部２０３６がめっき位置Ｂ（図８６参照）にある時に、基板保持部２０３６で保持された基板Ｗとめっき液含浸材２１１０との隙間が、例えば０．５〜３ｍｍ程度となるまで下降する。この状態で、めっき液供給管２１０２からめっき液を供給して、めっき液含浸材２１１０にめっき液を含ませながら、基板Ｗの上面（被めっき面）とアノード２０９８との間にめっき液を満たして、これによって、基板Ｗの被めっき面にめっきが施される。
【００５８】
図５は、基板洗浄装置４０の概略図である。図５に示すように、表面の周縁部を除く領域に回路を形成した半導体ウエハ等の基板Ｗは、その周縁部の円周方向に沿った複数箇所でスピンチャック１２０で把持されて基板保持部１２２に水平に保持される。これにより、基板Ｗは、高速で水平回転するようになっている。なお、保持機構により基板を垂直に保持するようにしても良いが、ここでは水平に保持した場合について説明する。この基板保持部１２２で保持された基板Ｗの表面側のほぼ中央部の上方に位置してセンタノズル１２４が、周縁部の上方に位置してエッジノズル１２６がそれぞれ下向きで配置されている。更に、基板Ｗの裏面側のほぼ中央部の下方に位置して、２個のバックノズル１２８，１３０がそれぞれ上向きで配置されている。基板の周縁部とは、基板の周縁で回路が形成されていない領域、または基板の周縁で、回路が形成されていても最終的にチップとして使用されない領域をいう。センタノズル１２４は、基板表面側の中央部から周縁部の間に所望の位置に設置できるが、ノズルからの供給液は基板中央部に供給される。基板中央部とは、好ましくは基板直径の２０％以内をいい、更に好ましくは基板直径の１０％以内をいう。同様に、バックノズル１２８，１３０の設置位置も基板裏面側の中央部から周縁部の間の所望の位置に設置できるが、ノズルからの供給液は基板中央部に供給されることが好ましい。
【００５９】
図６に示すように、１個のバックノズル１２８を備えるようにしても良く、またエッジノズル１２６を上下方向及び基板Ｗの直径方向に沿った水平方向に移動自在として、基板Ｗからの高さＨや水平方向の移動幅Ｌを調節可能としても良い。更には、基板保持部１２２の周囲を防水カバー１３２で囲繞しても良い。更に、この防水カバー１３２等の装置内側面に固定ノズルを設置し（図示せず）、この固定ノズルから、目的に応じて純水、脱イオン水や他の薬液（酸溶液、アルカリ溶液、界面活性剤または防食剤等）を基板に供給するようにしても良い。
【００６０】
次に、この洗浄装置による洗浄方法について説明する。
先ず、基板Ｗをスピンチャック１２０を介して基板保持部１２２で水平に保持した状態で、基板Ｗを基板保持部１２２と一体に水平回転させる。この状態で、センタノズル１２４から基板Ｗの表面側の中央部に酸溶液を供給する。これにより、基板Ｗの表面の回路形成部に銅の自然酸化膜が形成されていても、この自然酸化膜は、基板Ｗの回転に伴って該基板Ｗの表面全面に亘って拡がる酸溶液で直ちに除去される。これにより、自然酸化膜が成長することはない。この酸溶液としては、例えば半導体装置製造プロセスにおける洗浄工程で一般に使用されている塩酸、ふっ酸、硫酸、クエン酸、蓚酸のいずれか或いはその組合せを挙げることができるが、非酸化性の酸であればいずれでもよい。なお、ふっ酸であれば後述する基板Ｗの裏面側の洗浄にも使えるので、薬品を共通化する上で好ましい。また、ふっ酸の場合であれば、酸化膜除去の効果を考慮し、濃度は０．１重量％以上が好ましい。また、銅表面のあれを生じさせないため５重量％以下であることが好ましい。
【００６１】
一方、エッジノズル１２６から基板Ｗの周縁部に酸化剤溶液を連続的または間欠的に供給する。これにより、基板Ｗの周縁部の上面及び端面に成膜された銅膜等は、酸化剤溶液で急速に酸化され、同時に前記センタノズル１２４から供給されて基板Ｗの表面全面に拡がる酸溶液によってエッチングされる。この結果、銅膜等は、溶解除去される。なお、酸溶液によるエッチングは、酸化剤溶液の供給点以外でも起きるので、酸溶液の濃度及び供給量を高くする必要はない。この酸化剤溶液としては、例えば半導体装置製造プロセスにおける洗浄工程で一般に使用されているオゾン、過酸化水素、硝酸、次亜塩素酸塩のいずれか或いはその組合せを挙げることができる。オゾン水を使う場合であれば、その量は２０ｐｐｍ以上で２００ｐｐｍ以下が好ましい。過酸化水素を使用する場合であれは、その濃度は１０重量％以上で８０重量％以下が好ましい。次亜塩素酸塩を使用する場合であれば、その濃度は１重量％以上で５０重量％以下が好ましい。
【００６２】
同時に、バックノズル１２８，１３０から基板Ｗの裏面側中央部に酸化剤溶液とふっ酸のような酸溶液とを同時または交互に供給する。これにより、基板Ｗの裏面側に付着している銅等を基板のシリコンごと酸化剤溶液で酸化し酸溶液でエッチングして除去することができる。
なお、２個のバックノズル１２８，１３０から酸化剤溶液と酸溶液を別個に、同時または交互に供給することで、酸化剤溶液の供給を先に停止すれば疎水面が得られ、酸溶液を先に停止すれば親水面が得られる。どちらの場合にも、その後のプロセスの要求に応じた裏面に調整することができる。
【００６３】
この酸化剤溶液としては、前述と同様、例えばオゾン、過酸化水素、硝酸、次亜塩素酸塩のいずれか或いはその組合せを挙げることができる。また、酸溶液としては、前述の塩酸、ふっ酸、硫酸、クエン酸、蓚酸などの非酸化性が挙げられる。更に、基板Ｗの裏面側には表面側のような回路がないため、硝酸などの酸化性の酸を用いて銅を除去することもできる。また、硝酸などの酸化性の酸溶液を用いる場合には、この酸溶液自体が酸化剤溶液の役割をするため、酸化剤溶液を使用することなく、酸化性の酸溶液単独で使用することも可能である。なお、上記基板Ｗの周縁部に供給する酸化剤溶液と同じものにする方が、薬品の種類を少なくする上で好ましい。
【００６４】
図７は、ＣＭＰ装置２０の全体構成図を示す。図７に示すように、このＣＭＰ装置２０は、多数の基板を収納した基板カセット２２を内部に収納した基板搬送箱２４を載置するロード・アンロード部１４０を備えている。このロード・アンロード部１４０は、図３に示すステージ５０を４つ備えている。このロード・アンロードステージ５０上の各基板カセット２２に到達可能となるように、走行機構１４２の上に２つのハンドを有した搬送ロボット１４４が配置されている。
【００６５】
搬送ロボット１４４は、上下に間隔を置いて配置された２つのハンドを有し、下側のハンドは基板カセット２２より基板を受け取るときのみに使用され、上側のハンドは基板カセット２２に基板を戻すときのみに使用される。これは、洗浄した後のクリーンな基板を上側にして、それ以上基板を汚さないための配置である。下側のハンドは基板を真空吸着する吸着型ハンドであり、上側のハンドは基板の周縁部を保持する落し込み型ハンドである。吸着型ハンドは、基板カセット２２内の基板のずれに関係なく基板を正確に保持して搬送し、落し込み型ハンドは、真空吸着のようにごみを集めてこないので基板の裏面のクリーン度を保って搬送できる。搬送ロボット１４４の走行機構１４２を対称軸に、基板カセット２２とは反対側に２台の洗浄機１４６，１４８が配置されている。各洗浄機１４６，１４８は、搬送ロボット１４４のハンドが到達可能な位置に配置されている。また２台の洗浄機１４６，１４８の間で、搬送ロボット１４４が到達可能な位置に、４つの基板載置台１５０，１５２，１５４，１５６を備えた基板ステーション１５８が配置されている。洗浄機１４６，１４８は、基板を高速回転させて乾燥させるスピンドライ機能を有しており、これにより基板の２段洗浄及び３段洗浄にモジュール交換することなく対応することができる。
【００６６】
洗浄機１４６，１４８と基板載置台１５０，１５２，１５４，１５６を備えた基板ステーション１５８が配置されている領域Ｂと、基板カセット２２と搬送ロボット１４４が配置されている領域Ａのクリーン度を分けるために隔壁１６０が配置されている。隔壁１６０には、互いの領域の間で基板を搬送するため開口部が設けられ、この開口部にシャッタ１６２が備えられている。洗浄機１４６と３つの載置台１５０，１５４，１５６に到達可能な位置に２つのハンドを有した搬送ロボット１６４が配置されており、洗浄機１４８と３つの載置台１５２，１５４，１５６に到達可能な位置に２つのハンドを有した搬送ロボット１６６が配置されている。
【００６７】
載置台１５０は、搬送ロボット１４４と搬送ロボット１６４との間で基板を互いに受渡すために使用され、基板の有無検知用センサ１６８を具備している。載置台１５２は、搬送ロボット１４４と搬送ロボット１６６との間で基板を受渡すために使用され、基板の有無検知用センサ１７０を具備している。載置台１５４は、搬送ロボット１６６から搬送ロボット１６４へ基板を搬送するために使用され、基板の有無検知用センサ１７２と、基板の乾燥を防止するか、または基板のリンスを行うためにリンス液を供給するリンスノズル１７４を具備している。載置台１５６は、搬送ロボット１６４から搬送ロボット１６６へ基板を搬送するために使用され、基板の有無検知用センサ１７６と、基板の乾燥を防止するか、または基板のリンスを行うためにリンス液を供給するリンスノズル１７８を具備している。載置台１５４及び１５６は共通の防水カバーの中に配置されていて、搬送用のカバー開口部にはシャッタ１８０を設けている。載置台１５４は載置台１５６の上にあり、洗浄後の基板を載置台１５４に、洗浄前の基板を載置台１５６に置くことにより、リンス水の落下による汚染を防止している。なお、図７においては、センサ１６８，１７０，１７２，１７６、リンスノズル１７４，１７８、およびシャッタ１８０は模式的に示したものであって、位置および形状は正確に図示されていない。
【００６８】
搬送ロボット１６４及び搬送ロボット１６６は、上下方向に空間を置いて配置した２つのハンドをそれぞれ有している。搬送ロボット１６４および搬送ロボット１６６の上側のハンドは、一度洗浄された基板を洗浄機もしくは基板ステーション１５８の載置台へ搬送するのに使用され、下側のハンドは１度も洗浄されていない基板、及び研磨される前の基板を搬送するのに使用される。下側のハンドで反転機への基板の出し入れを行うことにより、反転機上部の壁からのリンス水の滴により上側のハンドを汚染することがない。
【００６９】
洗浄機１４６と隣接し、かつ搬送ロボット１６４のハンドが到達可能な位置に洗浄機１８２が配置されている。また、洗浄機１４８と隣接し、かつ搬送ロボット１６６のハンドが到達可能な位置に他の洗浄機１８４が配置されている。
洗浄機１４６，１４８，１８２，１８４と基板ステーション１５８の載置台１５０，１５２，１５４，１５６と搬送ロボット１６４，１６６は、全て領域Ｂの中に配置されている。領域Ａ内の気圧は、領域Ａ内の気圧よりも低い気圧に調整されている。洗浄機１８２，１８４は、両面洗浄可能な洗浄機である。
【００７０】
このＣＭＰ装置２０は、各機器を囲むように、クリーンルームと隔離する隔壁としてのハウジング１９０を有している。このハウジング１９０は、隔壁１６０，１９２，１９４，１９６，１９８により複数の部屋（領域Ａ、領域Ｂを含む）に区画されている。
【００７１】
隔壁１９６によって領域Ｂと区分されたポリッシング室が形成され、ポリッシング室は更に隔壁１９８によって２つの領域ＣとＤに区分されている。２つの領域Ｃ，Ｄには、それぞれ２つの研磨テーブルと、１枚の基板を保持しかつ基板を研磨テーブルに対して押し付けながら研磨するための１つのトップリングが配置されている。即ち、領域Ｃには研磨テーブル２００，２０２、領域Ｄには研磨テーブル２０４，２０６がそれぞれ配置されている。更に、領域Ｃにはトップリング２０８、領域Ｄにはトップリング２１０がそれぞれ配置されている。
領域Ｃ内には、領域Ｃ内の研磨テーブル２００に研磨砥液を供給するための砥液ノズル２１２と、研磨テーブル２００のドレッシングを行うためのドレッサ２１４とが配置されている。領域Ｄ内には、領域Ｄ内の研磨テーブル２０４に研磨砥液を供給するための砥液ノズル２１６と、研磨テーブル２０４のドレッシングを行うためのドレッサ２１８とが配置されている。さらに、領域Ｃ内には、領域Ｃ内の研磨テーブル２０２のドレッシングを行うためのドレッサ２２０が、領域Ｄ内には、領域Ｄ内の研磨テーブル２０６のドレッシングを行うためのドレッサ２２２が配置されている。なお、研磨テーブル２０２，２０６の替わりに、基板上の膜厚を測定する湿式タイプの基板膜厚測定機を設置してもよい。このように、湿式タイプの基板膜厚測定機を設置することで、研磨直後の基板の膜厚を測定することができ、基板の削り増しや、測定値を利用して次の基板への研磨プロセスの制御を行うこともできる。
【００７２】
図８はトップリング２０８と研磨テーブル２００，２０２との関係を示す。トップリング２１０と研磨テーブル２０４，２０６の関係は、トップリング２０８と研磨テーブル２００，２０２との関係と同様になっている。図８に示すように、トップリング２０８は回転可能なトップリング駆動軸２３０によってトップリングヘッド２３２から吊下されている。トップリングヘッド２３２は、位置決め可能な揺動軸２３５によって支持されており、トップリング２１０は研磨テーブル２００，２０２にアクセス可能になっている。また、ドレッサ２１４は、回転可能なドレッサ駆動軸２３４によってドレッサヘッド２３６から吊下されている。ドレッサヘッド２３６は、位置決め可能な揺動軸２３８によって支持されており、ドレッサ２１４は待機位置と研磨テーブル２０４上のドレッサ位置との間を移動可能になっている。ドレッサ２２０も同様に、回転可能なドレッサ駆動軸２４０によってドレッサヘッド２４２から吊下されている。ドレッサヘッド２４２は位置決め可能な揺動軸２４４によって支持されており、ドレッサ２２０は待機位置と研磨テーブル２０２上のドレッサ位置との間を移動可能になっている。
【００７３】
図７に示すように、隔壁１９６によって領域Ｂとは区切られた領域Ｃの中にあって、搬送ロボット１６４のハンドが到達可能な位置に基板を反転させる反転機２５０が、搬送ロボット１６６のハンドが到達可能な位置に基板を反転させる反転機２５２がそれぞれ配置されている。また、領域Ｂと領域Ｃ，Ｄを区切る隔壁１９６には、２つの基板搬送用の開口部が設けられ、１つの開口部は反転機２５０への基板の出し入れに使用され、もう１つの開口部は反転機２５２への基板の出し入れに使用される。隔壁１９６の各開口部には、シャッタ２５４，２５６がそれぞれ設けられている。
【００７４】
反転機２５０，２５２は、基板をチャックするチャック機構と、基板を反転させる反転機構と、基板を前記チャック機構によりチャックしているかどうかを確認する基板有無検知センサとをそれぞれ備えている。また、反転機２５０には搬送ロボット１６４によって基板が搬送され、反転機２５２には搬送ロボット１６６によって基板が搬送される。
【００７５】
反転機２５０，２５２とトップリング２０８，２１０の下方に、洗浄室（領域Ｂ）とポリッシング室（領域Ｃ，Ｄ）の間で基板を搬送するロータリトランスポータ２５８が配置されている。ロータリトランスポータ２５８には、基板を載せるステージが４ヶ所等配に設けてあり、同時に複数の基板が搭載可能になっている。反転機２５０または２５２に搬送された基板は、ロータリトランスポータ２５８のステージの中心と、反転機２５０または２５２でチャックされた基板の中心の位相が合った時に、ロータリトランスポータ２５８の下方に設置されたリフタ２６０または２６２が昇降することで、ロータリトランスポータ２５８上に搬送される。ロータリトランスポータ２５８のステージ上に載せられた基板は、ロータリトランスポータ２５８の位置を９０°変えることで、トップリング２０８または２１０の下方へ搬送される。このとき、トップリング２０８または２１０は予めロータリトランスポータ２５８の上方位置に揺動している。トップリング２０８または２１０の中心がロータリトランスポータ２５８に搭載された基板の中心と位相が合ったとき、ロータリトランスポータ２５８の下方に配置されたプッシャー２６４または２６６が昇降することで、基板はロータリトランスポータ２５８からトップリング２０８または２１０へ移送される。
【００７６】
トップリング２０８または２１０に移送された基板は、トップリング２０８または２１０の真空吸着機構により吸着保持され、研磨テーブル２００または２０４まで搬送される。そして、基板は研磨テーブル２００，２０４上に取付けられた研磨布または砥石（または固定砥粒板）等からなる研磨面で研磨される。トップリング２０８及び２１０がそれぞれに到達可能な位置に、前述した第２の研磨テーブル２０２と２０６が配置されている。これにより、第１の研磨テーブル２００または２０４で基板の初期研磨が終了した後、第２の研磨テーブル２０２または２０６で第２研磨ができるようになっている。しかしながら、基板に付けられた膜種によっては、第２の研磨テーブル２０２または２０６で基板の初期研磨を行った後、第１の研磨テーブル２００または２０４で第２の研磨を行なうようにしてもよい。この場合、第２の研磨テーブル２０２または２０６の研磨面は第１の研磨テーブル２００または２０４の研磨面よりも小径であることから、研磨パッドに比べて値段の高い砥石（または固定砥粒板）を第２の研磨テーブル２０２または２０６に張り付けて基板の第１の研磨を行なう。一方、砥石（または固定砥粒板）に比べて寿命は短いが安価な研磨布を第１の研磨テーブル２００または２０４に貼り付けて基板の仕上げ研磨を行なう。これにより、ポリッシング装置のランニングコストを低減することができる。このように、第１の研磨テーブルを研磨パッド、第２の研磨テーブルを砥石（または固定砥粒板）とすることにより、安価な研磨テーブルを供給できる。これは、砥石（または固定砥粒板）の価格は研磨布より高く、径にほぼ比例して高くなるからである。更に、砥石（または固定砥粒板）より研磨布の方が寿命が短いので、研磨布を仕上げ研磨のように軽荷重で行うことで、研磨布の寿命を延ばすことができる。また、研磨布の径が大きいと基板との接触頻度が分散でき、寿命が延びる。よって、メンテナンス周期が延び、半導体装置の生産性が向上する。
【００７７】
第１の研磨テーブル２００で基板を研磨した後に、第２の研磨テーブル２０２にトップリング２０８が移動する前に、トップリング２０８が研磨テーブル２００から離間した位置で、研磨テーブル２００に隣接して設置された洗浄液ノズル２７０によりトップリング２０８に保持された基板に向けて洗浄液が噴射される。これにより、第２の研磨テーブル２０２へ移動する前に基板が一旦リンスされるので、複数の研磨テーブル相互間の汚染が防止される。
【００７８】
また、第１の研磨面にロデールニッタ社製の研磨パッドＩＣ１０００／ＳＵＢＡ４００を張り付け、第２の研磨面に同じくロデールニッタ社製の研磨パッドＰＯＬＩＴＥＸを張り付けるような２段研磨の方法もあり、基板は第１の研磨面により第１研磨され、その後、第２の研磨面により研磨される。この２段研磨は、小径の第２の研磨テーブルを使用しなくても、大径の研磨テーブル２つを使って順次研磨することもできる。上記ではそれぞれ異なる研磨布を使用して２段研磨をする方法を述べたが、同一の研磨布、もしくは砥石を使用しても良い。第１の研磨面および第２の研磨面で研磨が終了した後、ドレッサ２１４，２１８，２２０，２２２によって第１の研磨面及び第２の研磨面それぞれのドレッシングを行う。ドレッシングとは、研磨テーブルの研磨面が基板の研磨によって劣化したことに対して、その回復を図るための処置である。この処置は、コンディショニング、修正などとも呼ばれる。
【００７９】
研磨が終了した基板は、前述と逆のルートで反転機２５０または２５２まで戻される。反転機２５０または２５２まで戻された基板は、リンスノズルから供給される純水もしくは薬液によってリンスされる。また、基板を離脱したトップリング２０８または２１０の基板保持面は、洗浄ノズルから供給される純水もしくは薬液によって洗浄され、場合によっては、基板保持面の乾燥を防止するためにリンスされる。そして、隔壁には洗浄ノズルまたはプッシャー洗浄ノズルが取付けてある。また、基板の歩留まり、洗浄効果の向上のため、基板をトップリング２０８または２１０に保持させた状態で薬液リンスすることもできる。また、ロータリトランスポータ２５８に保持された状態で基板を薬液リンスすることもできる。また後述するノズルでリフタ２６０または２６２を洗浄することもできる。
【００８０】
図８の右側部分には、ロータリトランスポータ２５８と、反転機２５０または２５２と、リフタ２６０または２６２と、プッシャー２６４または２６６との関係が示されている。図８に示すように、ロータリトランスポータ２５８の上方に反転機２５０または２５２が配置され、ロータリトランスポータ２５８の下方にリフタ２６０または２６２およびプッシャー２６４または２６６がそれぞれ配置されている。
【００８１】
次に、基板を搬送する搬送ルートを説明する。
本装置の通常処理ルートは、全てのユニットを自由に組合せ、設定できるようにソフトウェアが組まれている。例えば、以下の方法がある。
１）２つの領域ＣおよびＤのうち片側で１つの基板カセット２２内の基板を処理し、もう片側の領域で別の基板カセット２２内の基板の処理に使用する方法（２カセットパラレル運転）
２）１つの基板カセット２２内の基板を任意に領域Ｃおよび領域Ｄに振り分けて処理を行う方法（１カセットパラレル運転）
３）１つの基板カセット２２からでた基板を領域Ｃおよび領域Ｄのうちの１つで処理した後、もう一方の領域Ｃ及び領域Ｄで処理をする方法（シリーズ運転）
【００８２】
また、洗浄室側では、ポリッシング室より処理を終えて出てきた基板を、以下の６通りの方法の内の一つの方法で処理する。
Ａ）洗浄機１８２→洗浄機１４６と洗浄機１８４→洗浄機１４８の２列の２段洗浄で払い出す方法
Ｂ）洗浄機１８４→洗浄機１４８→洗浄機１４６の１列の３段洗浄で払い出す方法、または洗浄機１８２→洗浄機１８４または１４８→洗浄機１４６の１列の３段洗浄で払い出す方法
Ｃ）洗浄機１８２と洗浄機１８４のどちらか洗浄の行われていない方で洗浄する２列の１段洗浄と洗浄機１４８→洗浄機１４６の１列の２段洗浄を組合せた３段洗浄で払い出す方法
Ｄ）洗浄機１８４→洗浄機１４８→洗浄機１８２→洗浄機１４６の１列の４段洗浄で払い出す方法
Ｅ）洗浄機１８２→洗浄機１８４→洗浄機１４８→洗浄機１４６の１列の４段洗浄で払い出す方法
Ｆ）１段目のポリッシングを終えた基板を洗浄機１８２で洗浄した後に再び２段目のポリッシングを行い、その後洗浄機１８４→洗浄機１４８→洗浄機１４６の１列の３段洗浄で払い出す方法
【００８３】
上記１）〜３）およびＡ）〜Ｆ）を適宜組み合わせれば、組合せ方により以下の特徴がある。
（１−Ａ）：
この組み合わせでは、２つの基板カセット間でプロセスが異なる場合と複数のロットを高スループットで払い出す場合にそれぞれ有効である。２つの基板カセット間でプロセスが異なる場合には、例えば、２台のドライイン／ドライアウトの装置が１台にまとまったような装置となる。また、この組み合わせが最もスループットが高いので、２つの基板カセットが同一のプロセスで、生産能力がより求められる場合に使用される。
【００８４】
（２−Ａ）：
この組み合わせでは、１つの基板カセット内の基板を短時間に処理する場合に有効である。また、１つの基板カセット内の基板を任意に２種類のプロセスに分けて処理することも可能である。
（３−Ａ）：
２段洗浄工程のうち少なくとも１ヶ所の洗浄時間が２段研磨のどちらの研磨時間よりも長い場合には、２段洗浄工程が１列だけであると、長い方の洗浄時間によって研磨の処理能力が低下してしまう。この場合に２段洗浄工程が２列あると、研磨終了後の基板が長い方の洗浄時間の影響されることなく払い出される。このようなケースでは、この組み合わせがきわめて有効である。
【００８５】
（１−Ｂ）：
研磨終了後の洗浄工程で、３種類以上の洗浄工程が必要な場合にこの組み合わせが取られる。また、この組み合わせでは、洗浄工程が１列で処理されるために洗浄の処理能力が落ちるので、研磨時間が洗浄時間に比べて長くなる時に極めて有効となる。
（２−Ｂ）：
（１−Ｂ）の組み合わせのように複数のロットを１度に処理せずに、１つのロットだけを処理する場合に使用され、（１−Ｂ）の組み合わせと同じ効果が得られる。
（３−Ｂ）：
（１−Ｂ）の組み合わせと同じように、洗浄段数を３段要する時にこの組み合わせで処理を行う。
【００８６】
（１−Ｃ）：
この組み合わせは、（１−Ｂ）の組み合わせと同じ効果が得られる。１段目の洗浄工程での洗浄時間が他の基板処理ユニットに比べ長い場合に、１段目の洗浄工程を２台の洗浄機を使用することで、基板が搬送ルート上の１段目の洗浄機で渋滞するのを緩和させ、処理能力を上げることができる。
（２−Ｃ）：
（１−Ｃ）の組み合わせと同様で（２−Ｂ）の組み合わせと同じ理由からこの組み合わせが使われる。
【００８７】
（３−Ｃ）：
（１−Ｃ）の組み合わせと同様で（３−Ｂ）の組み合わせと同じ理由からこの組み合わせが使われる。
（１，２，３−Ｄ，Ｅ）：
それぞれのポリッシング室の使い方に加え、洗浄工程が４段必要な場合に使用される。
（３−Ｆ）：
２段研磨を行う上で、２段目の研磨で基板に１段目の研磨液が付着したまま研磨を行うのを防ぐために、２段目の研磨に入る前に洗浄工程を入れて搬送させるのにこの組み合わせを使用する。
【００８８】
上述したように、本発明に係る研磨装置は、研磨テーブル２００，２０４をそれぞれ有した２つの研磨部を備えているため、研磨部の少なくとも１つを使用した研磨装置を運転中に他の研磨部のメンテナンスが可能である。
【００８９】
洗浄部は、基板を洗浄する複数の洗浄機１４６，１４８，１８２，１８４を備えている。前記洗浄機の少なくとも１つを使用した研磨装置の運転中に他の洗浄機のメンテナンスが可能である。
【００９０】
図９は、ＣＭＰ装置におけるトップリングと研磨テーブルとの関係を示す断面図である。図９に示すように、トップリング３００の下方に、上面に研磨パッド３０２を貼付した研磨テーブル３０４が設置されている。研磨テーブル３０４の上方に研磨液供給ノズル３０６が設置されており、この研磨液供給ノズル３０６によって研磨テーブル３０４上の研磨パッド３０２上に研磨液Ｑが供給される。
【００９１】
なお、市場で入手できる研磨パッドとしては種々のものがある。例えば、ロデール社製のＳＵＢＡ８００、ＩＣ−１０００、ＩＣ−１０００／ＳＵＢＡ４００（二層クロス）、フジミインコーポレイテッド社製のＳｕｒｆｉｎ ｘｘｘ−５、Ｓｕｒｆｉｎ ０００等がある。ＳＵＢＡ８００、Ｓｕｒｆｉｎ ｘｘｘ−５、Ｓｕｒｆｉｎ ０００は繊維をウレタン樹脂で固めた不織布であり、ＩＣ−１０００は硬質の発泡ポリウレタン（単層）である。発泡ポリウレタンは、ポーラス（多孔質状）になっており、その表面に多数の微細なへこみまたは孔を有している。
【００９２】
トップリング３００は、自在継手部３０８を介してトップリング駆動軸３１０に接続されている。トップリング駆動軸３１０は、トップリングヘッド３１２に固定されたトップリング用エアシリンダ３１４に連結されている。このトップリング用エアシリンダ３１４によって、トップリング駆動軸３１０は上下動し、トップリング３００の全体を昇降させる。トップリング用エアシリンダ３１４は、トップリング本体３１６の下端に固定されたリテーナリング３１８を研磨テーブル３０４に押圧するようにも作用する。トップリング用エアシリンダ３１４は、レギュレータＲ１を介して圧縮空気源（流体源）３２０に接続されており、レギュレータＲ１によってトップリング用エアシリンダ３１４に供給される加圧空気の空気圧等を調整することで、リテーナリング３１８が研磨パッド３０２を押圧する押圧力を調整することができる。
【００９３】
トップリング駆動軸３１０は、キー（図示せず）を介して回転筒３２２に連結されている。この回転筒３２２は、その外周部にタイミングプーリ３２４を備えている。トップリングヘッド３１２の上面には、駆動軸を有するトップリング用モータ３２６が固定されている。タイミングプーリ３２４は、タイミングベルト３２８を介してトップリング用モータ３２６の駆動軸に設けられたタイミングプーリ３３０に接続されている。これによって、トップリング用モータ３２６を回転駆動することによって、タイミングプーリ３３０、タイミングベルト３２８、及びタイミングプーリ３２４を介して回転筒３２２及びトップリング駆動軸３１０が一体に回転し、トップリング３００が回転する。トップリングヘッド３１２は、フレーム（図示せず）に固定支持されたトップリングヘッドシャフト３３２によって支持されている。
【００９４】
図１０は、トップリング３００の拡大縦断面図、図１１は図１０に示すトップリング３００の底面図である。図１０に示すように、トップリング３００は、内部に収容空間を有する円筒容器状のトップリング本体３１６と、トップリング本体３１６の下端に固定されたリテーナリング３１８とを備えている。トップリング本体３１６は、金属やセラミックス等の強度及び剛性が高い材料から形成されている。リテーナリング３１８は、剛性の高い樹脂材またはセラミックス等から形成されている。
【００９５】
トップリング本体３１６は、円筒容器状のハウジング部３１６ａと、ハウジング部３１６ａの円筒部の内側に嵌合される環状の加圧シート支持部３１６ｂと、ハウジング部３１６ａの上面の外周縁部に嵌合された環状のシール部３１６ｃとを備えている。ハウジング部３１６ａの下端にはリテーナリング３１８が固定され、このリテーナリング３１８の下部は内方に突出している。リテーナリング３１８をトップリング本体３１６と一体的に形成してもよい。
【００９６】
トップリング本体３１６のハウジング部３１６ａの中央部上方には、トップリング駆動軸３１０が配設されている。トップリング本体３１６は、自在継手３０８を介してトップリング駆動軸３１０に連結されている。この自在継手３０８は、トップリング本体３１６及びトップリング駆動軸３１０とを互いに傾動可能とする球面軸受け機構と、トップリング駆動軸３１０の回転をトップリング本体３１６に伝達する回転伝達機構とを備えている。回転伝達機構と球面軸受け機構は、トップリング駆動軸３１０からトップリング本体３１６に対して互いの傾動を許容しつつ押圧力及び回転力を伝達する。
【００９７】
球面軸受機構は、トップリング駆動軸３１０の下面の中央に形成された球面状凹部３１０ａと、ハウジング部３１６ａの上面の中央に形成された球面状凹部３１６ｄと、両凹部３１０ａ，３１６ｄの間に介装されたセラミックスのような高硬度材料からなるベアリングボール３３４とから構成されている。回転伝達機構は、トップリング駆動軸３１０に固定された駆動ピン（図示せず）とハウジング部３１６ａに固定された被駆動ピン（図示せず）とから構成されている。駆動ピンは、駆動ピンと被駆動ピンが互いに上下方向に相対的に移動しながら、被駆動ピンと動力伝達可能に係合している。トップリング駆動軸３１０の回転は、駆動ピン及び被駆動ピンを介してトップリング本体３１６に伝達される。トップリング本体３１６が傾いても被駆動ピンと駆動ピンは相対的に上下方向に移動可能であるため、これらは互いの接触点をずらして係合し、回転伝達機構がトップリング駆動軸３１０の回転トルクをトップリング本体３１６に確実に伝達する。
【００９８】
トップリング本体３１６及びトップリング本体３１６に一体に固定されたリテーナリング３１８の内部に画成された空間内には、トップリング３００によって保持される基板Ｗの上面に当接する弾性膜３３６と、環状のホルダーリング３４０と、弾性膜３３６を支持する概略円盤状のチャッキングプレート３４２（支持部材）とが収容されている。弾性膜３３６は、その外周部がホルダーリング３４０とホルダーリング３４０の下端に固定されたチャッキングプレート３４２との間に挟み込まれており、チャッキングプレート３４２の下面を覆っており、これにより、弾性膜３３６とチャッキングプレート３４２との間には空間が形成されている。
【００９９】
チャッキングプレート３４２は、金属材料から形成されていてもよい。しかし、研磨すべき基板がトップリングに保持された状態で、渦電流を用いた膜厚測定方法でその表面に形成された薄膜の膜厚を測定する場合などにおいては、磁性を持たない材料、例えば、フッ素系樹脂やセラミックスなどの絶縁性の材料から形成されていることが好ましい。
【０１００】
ホルダーリング３４０とトップリング本体３１６との間には、弾性膜からなる加圧シート３４４が張設されている。この加圧シート３４４は、外周縁をトップリング本体３１６のハウジング部３１６ａと加圧シート支持部３１６ｂとの間に挟み込み、内周縁をホルダーリング３４０の上端部３４０ａとストッパ部３４０ｂとの間に挟み込んで固定されている。トップリング本体３１６、チャッキングプレート３４２、ホルダーリング３４０、及び加圧シート３４４によってトップリング本体３１６の内部に圧力室３４６が形成されている。図１０に示すように、圧力室３４６にはチューブやコネクタからなる流体路３４８が連通しており、圧力室３４６は流体路３４８に接続されたレギュレータＲ２を介して圧縮空気源３２０に接続されている。加圧シート３４４は、例えばエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリウレタンゴム、シリコンゴムなどの強度及び耐久性に優れたゴム材によって形成されている。
【０１０１】
加圧シート３４４がゴムなどの弾性体で構成され、加圧シート３４４をリテーナリング３１８とトップリング本体３１６との間に挟み込んで固定した場合には、弾性体としての加圧シート３４４の弾性変形によってリテーナリング３１８の下面において好ましい平面が得られなくなってしまう。リテーナリング３１８の下面を好ましい平面に維持するため、この例では、加圧シート３４４をトップリング本体３１６のハウジング部３１６ａと別部材として設けられた加圧シート支持部３１６ｂとの間に挟み込んで固定している。リテーナリング３１８をトップリング本体３１６に対して上下動可能としたり、リテーナリング３１８をトップリング本体３１６とは独立に研磨面を押圧可能な構造としたりしてもよい。このような場合には、必ずしも上述した加圧シート３４４の固定方法が用いられるとは限らない。
【０１０２】
トップリング本体３１６のシール部３１６ｃが嵌合されるハウジング部３１６ａの上面の外周縁付近には、環状の溝からなる洗浄液路３５０が形成されている。この洗浄液路３５０は、シール部３１６ｃに形成された貫通孔３５２を介して流体路３５４に連通されており、この流体路３５４を介して洗浄液（純水）が洗浄液路３５０に供給される。洗浄液路３５０からハウジング部３１６ａ、加圧シート支持部３１６ｂを貫通する連通孔３５６が複数箇所設けられている。この連通孔３５６は、弾性膜３３６の外周面とリテーナリング３１８との間のわずかな間隙Ｇへ連通している。流体路３５４はロータリジョイント（図示せず）を介して洗浄液源（図示せず）に接続されている。
【０１０３】
弾性膜３３６とチャッキングプレート３４２との間に形成される空間の内部には、弾性膜３３６に当接する中心当接部材としてのセンターバッグ３６０及び外側当接部材としてのリングチューブ３６２が配置されている。これらの当接部材は弾性膜３３６に橋台状に接触する。この例においては、図１０及び図１１に示すように、円形の当接面を有するセンターバッグ３６０は、チャッキングプレート３４２の下面の中心部に配置され、環状の当接面を有するリングチューブ３６２は、このセンターバッグ３６０の周囲を取り囲むようにセンターバッグ３６０の外側に配置されている。即ち、センターバッグ３６０とリングチューブ３６２は、所定の間隔をおいて配置されている。弾性膜３３６、センターバッグ３６０及びリングチューブ３６２は、例えばエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリウレタンゴム、シリコンゴム等の強度及び耐久性に優れたゴム材によってそれぞれ形成されている。
【０１０４】
チャッキングプレート３４２と弾性膜３３６との間に形成される空間は、センターバッグ３６０及びリングチューブ３６２によって複数の空間（第２の圧力室）に区画されている。すなわち、センターバッグ３６０とリングチューブ３６２の間には圧力室３６４が、リングチューブ３６２の外側には圧力室３６６がそれぞれ形成されている。
【０１０５】
センターバッグ３６０は、弾性膜３３６の上面に当接する弾性膜３６８と、弾性膜３６８を着脱可能に保持するセンターバッグホルダ（支持部材）３７０とから構成されている。センターバッグホルダ３７０にはねじ穴３７０ａが形成されており、このねじ穴３７０ａにねじ３７２を螺合することにより、センターバッグホルダ３７０がチャッキングプレート３４２の下面の中心部に着脱可能に取付けられている。センターバッグ３６０の内部には、弾性膜３６８とセンターバッグホルダ３７０とによって中心部圧力室３７４（第１の圧力室）が形成されている。
【０１０６】
同様に、リングチューブ３６２は、弾性膜３３６の上面に当接する弾性膜３７６と、弾性膜３７６を着脱可能に保持するリングチューブホルダ（支持部材）３７８とから構成されている。リングチューブホルダ３７８にはねじ穴３７８ａが形成されており、このねじ穴３７８ａにねじ３８０を螺合することにより、リングチューブホルダ３７８がチャッキングプレート３４２の下面に着脱可能に取付けられている。リングチューブ３６２の内部には、弾性膜３７６とリングチューブホルダ３７８とによって中間部圧力室３８２（第１の圧力室）が形成されている。
【０１０７】
圧力室３６４，３６６、中心部圧力室３７４及び中間部圧力室３８２には、チューブ、コネクタ等からなる流体路３８４，３８６，３８８，３９０がそれぞれ連通されている。圧力室３６４，３６６，３７４，３８２は、それぞれの流体路３８４，３８６，３８８，３９０に接続されたレギュレータＲ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６を介して圧縮空気源３２０に接続されている。各流体路３８４，３８６，３８８，３９０は、トップリング駆動軸３１０の上端部に設けられたロータリジョイント（図示せず）を介して各レギュレータＲ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６にそれぞれ接続されている。
【０１０８】
前記圧力室３４６，３６４，３６６，３７４，３８２には、流体路３４８，３８４，３８６，３８８，３９０を介して加圧空気等の加圧流体または大気圧や真空が供給される。図９に示すように、各圧力室３４６，３６４，３６６，３７４，３８２の流体路３４８，３８４，３８６，３８８，３９０に接続されたレギュレータＲ２〜Ｒ６によってそれぞれの圧力室３４６，３６４，３６６，３７４，３８２に供給される加圧流体の圧力を調整することができ、これにより各圧力室３４６，３６４，３６６，３７４，３８２の内部の圧力を各々独立に制御する、または大気圧や真空にすることができるようになっている。このように、レギュレータＲ２〜Ｒ６によって各圧力室３４６，３６４，３６６，３７４，３８２の内部の圧力を独立に可変とすることにより、弾性膜３３６を介して基板Ｗを研磨パッド３０２に押圧する押圧力を基板Ｗの部分ごとに調整することができる。場合によっては、これらの圧力室３４６，３６４，３６６，３７４，３８２を真空源３９２に接続してもよい。
【０１０９】
この場合において、各圧力室３４６，３６４，３６６，３７４，３８２に供給される加圧流体や大気圧の温度をそれぞれ独立に制御してもよく、これにより、基板の被研磨面の裏側から基板の温度を直接制御することができる。特に、各圧力室の温度を独立に制御すれば、ＣＭＰにおける化学的研磨の化学反応速度を制御することが可能となる。
【０１１０】
弾性膜３３６には、図１１に示すように、複数の開口部４００が設けられている。チャッキングプレート３４２は、下方に突出する内周部吸着部４０２及び外周部吸着部４０４を有している。センターバッグ３６０とリングチューブ３６２との間に位置する開口部４００から露出するようにチャッキングプレート３４２から下方に突出する内周部吸着部４０２が設けられており、また、リングチューブ３６２の外側に位置する開口部４００から露出するように外周部吸着部４０４が設けられている。この例においては、弾性膜３３６には、８個の吸着部４０２及び４０４が露出するように８個の開口部４００が設けられている。
【０１１１】
各内周部吸着部４０２には、流体路４０６に連通する連通孔４０２ａが形成されており、各外周部吸着部４０４には、流体路４０８に連通する連通孔４０４ａが形成されている。内周部吸着部４０２及び外周部吸着部４０４は、それぞれ流体路４０６，４０８及びバルブＶ１、Ｖ２を介して真空ポンプ等の真空源３９２に接続されている。内周部吸着部４０２及び外周部吸着部４０４が真空源３９２により吸引されると、連通孔４０２ａ，４０４ａの開口端に負圧が形成され、この負圧によって、内周部吸着部４０２及び外周部吸着部４０４に基板Ｗが吸着される。内周部吸着部４０２及び外周部吸着部４０４の下端面には、薄いゴムシート等からなる弾性シート４０２ｂ，４０４ｂが貼着されており、内周部吸着部４０２及び外周部吸着部４０４は、基板Ｗを柔軟に吸着保持するようになっている。
【０１１２】
図１０に示すように、基板Ｗの研磨中には、内周部吸着部４０２及び外周部吸着部４０４の下端は弾性膜３３６の下端面より上方に位置して、弾性膜３３６の下端面より突出することはない。基板Ｗが内周部吸着部４０２及び外周部吸着部４０４に吸着される際には、内周部吸着部４０２及び外周部吸着部４０４の下端面は弾性膜３３６の下端面と略同一面になる。
【０１１３】
弾性膜３３６の外周面とリテーナリング３１８の外周面との間には、僅かな間隙Ｇがあるので、ホルダーリング３４０、チャッキングプレート３４２及びチャッキングプレート３４２に取付けられた弾性膜３３６は、トップリング本体３１６及びリテーナリング３１８に対して上下方向に移動可能で、フローティングする構造となっている。ホルダーリング３４０のストッパ部３４０ｂには、その外周縁部から外方に突出する複数の突起３４０ｃが設けられている。この突起３４０ｃがリテーナリング３１８の内方に突出している部分の上面に係合することにより、ホルダーリング３４０の下方への移動が所定の位置までに制限される。
【０１１４】
次に、このように構成されたトップリング３００の作用について詳細に説明する。
基板Ｗがポリッシング装置へ搬送される時には、トップリング３００の全体を基板Ｗの移送位置に位置させ、内周部吸着部４０２及び外周部吸着部４０４の連通孔４０２ａ，４０４ａを、流体路４０６，４０８を介して真空源３９２により吸引する。基板Ｗは、この連通孔４０２ａ，４０４ａの吸引作用により、内周部吸着部４０２及び外周部吸着部４０４の下端面に真空吸着される。基板Ｗを吸着した状態でトップリング３００を移動させ、トップリング３００の全体を研磨面（研磨パッド３０２）を有する研磨テーブル３０４の上方に位置させる。基板Ｗの外周縁は、リテーナリング３１８によって保持され、基板Ｗがトップリング３００から飛び出さないようになっている。
【０１１５】
基板Ｗの下面の研磨時には、トップリング３００の下面に基板Ｗを保持させると共に、トップリング駆動軸３１０に連結されたトップリング用エアシリンダ３１４を作動させてトップリング３００の下端に固定されたリテーナリング３１８を所定の押圧力で研磨テーブル３０４の研磨面に押圧する。この状態で、圧力室３６４，３６６、中心部圧力室３７４及び中間部圧力室３８２にそれぞれ所定の圧力の加圧流体を供給し、基板Ｗを研磨テーブル３０４の研磨面に押圧する。そして、研磨液供給ノズル３０６から研磨パッド３０２に研磨液Ｑを供給する。これにより、基板Ｗの研磨される下面（被研磨面）と研磨パッド３０２との間に研磨液Ｑが存在した状態で、基板を研磨する。
【０１１６】
ここで、基板Ｗの圧力室３６４，３６６の下方に位置する部分は、それぞれ圧力室３６４，３６６に供給される加圧流体の圧力で研磨パッド３０２に押圧される。また、基板Ｗの中心部圧力室３７４の下方に位置する部分は、センターバッグ３６０の弾性膜３６８及び弾性膜３３６を介して、中心部圧力室３７４に供給される加圧流体の圧力で研磨パッド３０２に押圧される。基板Ｗの中間部圧力室３８２の下方に位置する部分は、リングチューブ３６２の弾性膜３７６及び弾性膜３３６を介して、中間部圧力室３８２に供給される加圧流体の圧力で研磨パッド３０２に押圧される。
【０１１７】
従って、基板Ｗに加わる研磨圧力は、各圧力室３６４，３６６，３７４，３８２に供給される加圧流体の圧力をそれぞれ制御することにより、基板Ｗの部分ごとに調整することができる。即ち、レギュレータＲ３〜Ｒ６は、各圧力室３６４，３６６，３７４，３８２に供給される加圧流体の圧力をそれぞれ独立に調整し、基板Ｗを研磨テーブル３０４上の研磨パッド３０２に押圧する押圧力を基板Ｗの部分ごとに調整している。このように、基板Ｗの部分ごとに研磨圧力が所望の値に調整された状態で、回転している研磨テーブル３０４の上面の研磨パッド３０２に基板Ｗが押圧される。同様に、レギュレータＲ１によって、トップリング用エアシリンダ３１４に供給される加圧流体の圧力を調整し、リテーナリング３１８が研磨パッド３０２を押圧する押圧力を変更することができる。このように、基板Ｗの研磨中に、リテーナリング３１８が研磨パッド３０２を押圧する押圧力と基板Ｗを研磨パッド３０２に押圧する押圧力を適宜調整することにより、基板Ｗの中心部（Ｃ１）、中心部から中間部（Ｃ２）、中間部（Ｃ３）、そして周縁部（Ｃ４）における研磨圧力の分布を所望の分布とすることができる（図１１参照）。
【０１１８】
なお、基板Ｗの圧力室３６４，３６６の下方に位置する部分には、弾性膜３３６を介して流体から押圧力が加えられる部分と、開口部４００の下方に位置する箇所のように、加圧流体の圧力そのものが基板Ｗに加わる部分とがある。しかし、これらの部分に加えられる押圧力は同一圧力である。また、基板Ｗの研磨時には、弾性膜３３６は、開口部４００の周囲において基板Ｗの裏面に密着するため、圧力室３６４，３６６に供給された加圧流体が外部に漏れることはほとんどない。
【０１１９】
このように、基板Ｗを同心の４つの円及び円環部分Ｃ１〜Ｃ４に区切り、それぞれの部分を独立した押圧力で押圧することができる。円及び円環部分Ｃ１〜Ｃ４の研磨レートは、基板Ｗの研磨面に対する押圧力に依存するが、上述したように各部分の押圧力を独立に制御することができるので、基板Ｗの４つの部分（Ｃ１〜Ｃ４）の研磨レートを独立に制御することが可能となる。従って、基板Ｗの表面の研磨すべき薄膜の膜厚に半径方向の分布があっても、基板Ｗの全面に亘って研磨の不足や過研磨をなくすことができる。即ち、基板Ｗの表面の研磨すべき薄膜が、基板Ｗの半径方向の位置によって膜厚が異なっている場合であっても、基板Ｗの表面の膜厚の厚い部分の上方に位置する圧力室の圧力を他の圧力室の圧力よりも高くすることにより、あるいは、基板Ｗの表面の膜厚の薄い部分の上方に位置する圧力室の圧力を他の圧力室の圧力よりも低くする。これにより、膜厚の厚い部分の研磨面への押圧力を膜厚の薄い部分の研磨面への押圧力より大きくすることが可能となり、その部分の研磨レートを選択的に高めることができる。これにより、成膜時の膜厚分布に依存せずに基板Ｗの全面に亘って過不足のない研磨が可能となる。
【０１２０】
基板Ｗの周縁部に起こる縁だれは、リテーナリング３１８の押圧力を制御することにより防止することができる。また、基板Ｗの周縁部において研磨すべき薄膜の膜厚に大きな変化がある場合には、リテーナリング３１８の押圧力を意図的に大きく、あるいは、小さくすることで、基板Ｗの周縁部の研磨レートを制御することができる。なお、前記各圧力室３６４，６６，３７４，３８２に加圧流体を供給すると、チャッキングプレート３４２は上向きの力を受ける。この例では、圧力室３４６に流体路３４８を介して圧力流体を供給し、各圧力室３６４，３６６，３７４，３８２からの力によりチャッキングプレート３４２が上方に持ち上げられるのを防止している。
【０１２１】
上述のようにして、トップリング用エアシリンダ３１４によるリテーナリング３１８の研磨パッド３０２への押圧力と、各圧力室３６４，３６６，３７４，３８２に供給する加圧流体による基板Ｗの部分ごとの研磨パッド３０２への押圧力とを適宜調整して基板Ｗの研磨が行われる。そして、基板Ｗの研磨が終了した際は、基板Ｗを内周部吸着部４０２及び外周部吸着部４０４の下端面に上述のように真空吸着する。この時、各圧力室３６４，３６６，３７４，３８２への加圧流体の供給を止め、大気圧に開放する。これにより、内周部吸着部４０２及び外周部吸着部４０４の下端面を基板Ｗに当接させる。また、圧力室３４６内の圧力を大気圧に開放するか、もしくは大気圧より低くする。圧力室３４６の圧力を高いままにしておくと、基板Ｗの内周部吸着部４０２及び外周部吸着部４０４に当接している部分のみが、研磨面に強く押圧されることになる。そのため、圧力室３４６の圧力を速やかに下げる必要がある。従って、図１０に示すように、圧力室３４６からトップリング本体３１６を貫くようにリリーフポート４１０を設けて、圧力室３４６の圧力が速やかに下がるようにしてもよい。この場合、圧力室３４６に圧力をかける際には流体路３４８から常に圧力流体を供給し続ける必要がある。リリーフポート４１０は、逆止弁（図示せず）を備えており、圧力室３４６内を大気圧より低くする際に外気が圧力室３４６に入らないようにしている。
【０１２２】
基板Ｗを内周部吸着部４０２及び外周部吸着部４０４の下端面に吸着させた後、トップリング３００の全体を基板Ｗの移送位置に位置させる。そして、内周部吸着部４０２及び外周部吸着部４０４の連通孔４０２ａ，４０４ａを介して基板Ｗに流体（例えば、圧縮空気もしくは窒素と純水を混合したもの）を噴射して、トップリング３００から基板Ｗをリリースする。
【０１２３】
弾性膜３３６の外周面とリテーナリング３１８との間の間隙Ｇには、基板Ｗの研磨に用いられる研磨液Ｑが侵入してくる。この研磨液Ｑが間隙Ｇに固着すると、ホルダーリング３４０、チャッキングプレート３４２及び弾性膜３３６のトップリング本体３１６及びリテーナリング３１８に対する円滑な上下動が妨げられる。これを防止するため、流体路３５４を介して洗浄液路３５０に洗浄液（純水）を供給する。これにより、複数の連通孔３５６を介して間隙Ｇの上方に純水が供給され、純水が間隙Ｇを洗い流して研磨液Ｑの固着が防止される。この純水の供給は、研磨後の基板Ｗがリリースされ、次に研磨される基板がトップリング３００に吸着されるまでの間に行うことが好ましい。また、次の研磨までに供給された純水が全てトップリング３００の外部に排出されるように、リテーナリング３１８に、図１０に示すような複数の貫通孔３１８ａを設けるのが好ましい。更に、リテーナリング３１８、ホルダーリング３４０及び加圧シート３４４により形成される空間４１２内に圧力がこもっていると、チャッキングプレート３４２がトップリング本体３１６へ上昇するのを妨げることとなる。このため、スムーズにチャッキングプレート３４２を上昇させるためにも、リテーナリング３１８に貫通孔３１８ａを設け、空間４１２を大気と同圧にすることが好ましい。
【０１２４】
以上説明したように、この例によれば、圧力室３６４，３６６、センターバッグ３６０の内部圧力室３７４及びリングチューブ３６２の内部圧力室３８２の圧力を独立に制御することにより、基板Ｗに対する押圧力を制御することができる。更に、この例によれば、センターバッグ３６０及びリングチューブ３６２の位置や大きさなどを変更することによって、基板Ｗを押圧する押圧力の制御を行う範囲を簡単に変更することができる。以下、基板Ｗを押圧する押圧力の制御を行う範囲を変更する場合について説明する。
【０１２５】
図１２Ａ乃至図１２Ｅ及び図１３は、ＣＭＰ装置における基板保持部の当接部材（センターバッグ３６０及びリングチューブ３６２）の例を示す部分縦断面図である。
図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、センターバッグ３６０を大きさの異なるセンターバッグ３６０に取り替えれば、基板の押圧力を制御する範囲Ｃ１の大きさを変えることができる。この場合において、センターバッグ３６０の内部圧力室３７４と流体路３８８とを連通する連通孔３７０ｂの大きさ及び形状、及びセンターバッグホルダ３７０をチャッキングプレート３４２に取付けるためのねじ穴３７０ａの大きさ及び位置を予め決めておけば、大きさの違うセンターバッグホルダ３７０を用意するだけで基板の押圧力の制御を行う範囲を変更することができる。この場合、チャッキングプレート３４２を加工する必要がない。
【０１２６】
また、図１２Ｃ及び図１２Ｄに示すように、リングチューブ３６２を大きさ及び／または形状の異なるリングチューブ３６２に取り替えれば、基板の中間部の押圧力を制御する範囲Ｃ３の幅及び／または位置を変更することができる。更に、図１２Ｅに示すように、チャッキングプレート３４２に、半径方向の位置を変えて予め複数の連通孔４１４及びねじ穴（図示せず）を設けておき、そのうちの１つの連通孔４１４にリングチューブ３６２の連通孔３７８ｂを合わせて取付け、それ以外の連通孔（及びねじ穴）を流体シール用のねじ４１６などで塞ぐようにしてもよい。これにより、リングチューブ３６２を半径方向に対して柔軟に取付けることができ、押圧力の制御を行う範囲も柔軟に変更することが可能となる。
【０１２７】
図１３に示すように、センターバッグ３６０の弾性膜３６８に、その下面の外周縁から外側に張り出したつば３６８ａを設けてもよく、リングチューブ３６２の弾性膜３７６に、その下面の外周縁から外側に張り出したつば３７６ａを設けてもよい。つば３６８ａ，３７６ａは、センターバッグ３６０及びリングチューブ３６２と同一の材料で形成されている。上述したように、基板を研磨する際、センターバッグ３６０とリングチューブ３６２に挟まれた圧力室３６４及びリングチューブ３６２を取り囲む圧力室３６６には加圧流体が供給される。これにより、つば３６８ａ，３７６ａは、それぞれ圧力室３６４，３６６に供給される加圧流体によって弾性膜３３６に密着する。このため、センターバッグ３６０の内部圧力室３７４に供給される加圧流体の圧力よりも、センターバッグ３６０の周囲の圧力室３６４に供給される加圧流体の圧力の方がかなり高い場合であっても、センターバッグ３６０の下方に周囲の圧力の高い加圧流体が回り込むことがない。同様に、リングチューブ３６２の内部圧力室３８２に供給される加圧流体の圧力よりも、リングチューブ３６２の周囲の圧力室３６４，３６６に供給される加圧流体の圧力の方がかなり高い場合でも、リングチューブ３６２の下方に周囲の圧力の高い加圧流体が回り込むことがない。従って、上記つば３６８ａ，３７６ａを設けることによって、各圧力室の圧力制御の幅を更に大きくすることができ、基板の押圧をより安定的に行うことが可能となる。
【０１２８】
また、センターバッグ３６０の弾性膜３６８及びリングチューブ３６２の弾性膜３７６の変形が最適になるように、弾性膜３６８，３７６に部分的に異なる膜厚を持たせたり、部分的に非弾性体を含ませたりしてもよい。図１４Ａにリングチューブ３６２の弾性膜３７６の側面３７６ｂの膜厚を弾性膜３３６に当接する面よりも厚くした例を示す。また、図１４Ｂにリングチューブ３６２の弾性膜３７６の側面の一部を非弾性体３７６ｄとした例を示す。これらの例では、各圧力室の圧力による弾性膜の側面の変形が適切に制限される。
【０１２９】
上述したように、基板の表面に形成される薄膜の膜厚分布は、成膜の方法や成膜装置の種類により変化する。この例によれば、センターバッグ３６０及びセンターバッグホルダ３７０、またはリングチューブ３６２及びリングチューブホルダ３７８を交換するだけで、基板保持装置は、基板に押圧力を加える圧力室の位置や大きさを変更することができる。従って、研磨すべき薄膜の膜厚分布に合わせて押圧力を制御すべき位置や範囲を容易かつ低コストで変更することが可能となる。換言すれば、基板ホルダは、研磨すべき基板の表面の薄膜の膜厚分布に変化があった場合にも、容易かつ低コストで対応することができる。なお、センターバッグ３６０またはリングチューブ３６２の形状及び位置を変更すると、結果的にセンターバッグ３６０とリングチューブ３６２に挟まれる圧力室３６４及びリングチューブ３６２を取り囲む圧力室３６６の大きさを変えることにもなる。
【０１３０】
図１５は、ＣＭＰ装置におけるトップリング３００の変形例を示す縦断面図である。このトップリング３００は、弾性膜の代わりにシールリング４２０を備えている。このシールリング４２０は、弾性膜からなり、チャッキングプレート３４２の外縁近傍の下面のみを覆っている。この例では、チャッキングプレート３４２には基板Ｗを吸着する内周部吸着部（図１０中の符号４０２）及び外周部吸着部（図１０中の符号４０４）が設けられておらず、構造が簡素になっている。しかしながら、上述したように、チャッキングプレート３４２に基板を吸着する吸着部を設けても良い。シールリング４２０は、例えばエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリウレタンゴム、シリコンゴム等の強度および耐久性に優れたゴム材によって形成されている。
【０１３１】
シールリング４２０は、下端面が基板Ｗの上面に接するように設けられている。シールリング４２０は、その外周縁をチャッキングプレート３４２とホルダーリング３４０との間に挟み込まれ固定されている。基板Ｗの外周縁には、ノッチやオリエンテーションフラットと呼ばれる、基板の向きを認識または特定するための切り欠きが設けられている。従って、このようなノッチやオリエンテーションフラットよりもチャッキングプレート３４２の内周側にまでシールリング４２０が延出していることが好ましい。
【０１３２】
前述と同様に、チャッキングプレート３４２の下面の中心部にはセンターバッグ３６０が設けられており、このセンターバッグ３６０の周囲を取り囲むようにセンターバッグ３６０の外側にリングチューブ３６２が設けられている。
【０１３３】
この例では、研磨される基板Ｗがシールリング４２０、センターバッグ３６０の弾性膜３６８及びリングチューブ３６２の弾性膜３７６に当接した状態でトップリング３００に保持される。従って、基板Ｗとチャッキングプレート３４２とシールリング４２０によって空間が形成される。この空間は、センターバッグ３６０及びリングチューブ３６２によって複数の空間（第２の圧力室）に分けられる。即ち、センターバッグ３６０とリングチューブ３６２の間の圧力室３６４が形成され、リングチューブ３６２の外側に圧力室３６６が形成されている。
【０１３４】
前記圧力室３６４，３６６、センターバッグ３６０内に形成される中心部圧力室（第１の圧力室）３７４、及びリングチューブ３６２内に形成される中間部圧力室（第１の圧力室）３８２には、チューブ、コネクタ等からなる流体路３８４，３８６，３８８，３９０がそれぞれ連通している。各圧力室３６４，３６６，３７４，３８２は、それぞれの流体路３８４，３８６，３８８，３９０に接続されたレギュレータを介して圧縮空気源に接続されている。これらの圧力室３４６，３６４，３６６，３７４，３８２の流体路３４８，３８４，３８６，３８８，３９０に接続されたレギュレータによって、それぞれの圧力室３４６，３６４，３６６，３７４，３８２に供給される加圧流体の圧力を調整し、これにより、各圧力室３４６，３６４，３６６，３７４，３８２の内部の圧力を各々独立に制御する、または大気圧や真空にすることができるようになっている。このように、各圧力室３４６，３６４，３６６，３７４，３８２の内部の圧力をレギュレータによって独立に可変とすることにより、基板Ｗを押圧する押圧力を基板Ｗの部分ごとに調整することができる。なお、場合によっては、これらの圧力室３４６，３６４，３６６，３７４，３８２を真空源３９２に接続してもよい。
【０１３５】
次に、トップリング３００の作用について説明する。
基板Ｗを研磨装置に搬送する際には、トップリング３００を基板Ｗを搬送する位置に移動させ、センターバッグ３６０及びリングチューブ３６２の内部に所定の圧力の加圧流体を供給して、センターバッグ３６０及びリングチューブ３６２の下端面を基板Ｗに密着させる。その後、圧力室３６４，３６６を、流体路３８４，３８６を介して真空源に接続することにより、圧力室３６４，３６６の内部を大気圧より低くし、圧力室３６４，３６６の吸引作用により基板Ｗを真空吸着する。
【０１３６】
基板Ｗの下面を研磨する際には、トップリング３００の下面に基板Ｗを保持させると共に、トップリング駆動軸３１０に接続されたトップリング用エアシリンダ３１４によりトップリング３００の下端に固定されたリテーナリング３１８を所定の押圧力で研磨テーブル３０４の研磨面に押圧する。この状態で、圧力室３６４，３６６、中心部圧力室３７４及び中間部圧力室３８２にそれぞれ所定の圧力の加圧流体を供給し、基板Ｗを研磨テーブル３０４の研磨面に押圧する。そして、研磨液供給ノズル３０６から研磨パッド３０２の上面に研磨液Ｑを供給する。これにより、研磨液Ｑを基板Ｗの研磨される面（下面）と研磨パッド３０２との間に存在させた状態で研磨パッド３０２により基板Ｗの研磨を行う。
【０１３７】
ここで、基板Ｗの圧力室３６４，３６６の下方に位置する部分は、それぞれ圧力室３６４，３６６に供給される加圧流体の圧力で研磨パッド３０２に押圧される。また、基板Ｗの中心部圧力室３７４の下方に位置する部分は、センターバッグ３６０の弾性膜３６８を介して中心部圧力室３７４に供給される加圧流体の圧力で研磨パッド３０２に押圧される。基板Ｗの中間部圧力室３８２の下方に位置する部分は、リングチューブ３６２の弾性膜３７６を介して中間部圧力室３８２に供給される加圧流体の圧力で研磨パッド３０２に押圧される。
【０１３８】
従って、基板Ｗに加わる研磨圧力は、各圧力室３６４，３６６，３７４，３８２に供給される加圧流体の圧力をそれぞれ制御することにより、基板Ｗの部分ごとに調整することができる。このように、基板Ｗを同心の円及び円環部分に区切り、それぞれの部分を独立した押圧力で押圧することができる。研磨レートは、基板Ｗの研磨面に対する押圧力に依存するが、各部分の押圧力を制御することができるので、基板Ｗの各部分の研磨レートを独立に制御することが可能となる。従って、基板Ｗの表面の研磨すべき薄膜の膜厚に半径方向の分布があっても、基板全面に亘って研磨の不足や過研磨をなくすことができる。即ち、基板Ｗの表面の研磨すべき薄膜の膜厚が、基板Ｗの半径方向の位置によって異なっている場合であっても、基板の表面の膜厚の厚い部分の上方に位置する圧力室の圧力を他の圧力室の圧力よりも高くすることにより、あるいは、基板Ｗの表面の膜厚の薄い部分の上方に位置する圧力室の圧力を他の圧力室の圧力よりも低くする。これにより、膜厚の厚い部分の研磨面への押圧力を膜厚の薄い部分の研磨面への押圧力より大きくすることが可能となり、その部分の研磨レートを選択的に高めることができる。従って、成膜時の膜厚分布に依存せずに、基板Ｗの全面に亘って過不足のない研磨が可能となる。
【０１３９】
基板Ｗの研磨時には、シールリング４２０は、基板の上面の一部に密着する。このため、圧力室３６６内の加圧流体が外部に漏れることはほとんどない。
【０１４０】
研磨の終了後は、上述と同様の吸着方法で基板Ｗを真空吸着し、圧力室３４６内の圧力を大気圧に開放するか、もしくは大気圧より低くする。基板Ｗを吸着させた後、トップリング３００の全体を基板の移送位置に位置させる。そして、流体路３８４，３８６を介して、基板Ｗに流体（例えば、圧縮空気もしくは窒素と純水を混合したもの）を噴射して基板Ｗをトップリング３００からリリースする。センターバッグ３６０の弾性膜３６８及びリングチューブ３６２の弾性膜３７６の下面に貫通孔を設けた場合には、これらの貫通孔からの流体によって基板Ｗに下方向の圧力が加わるため、基板Ｗのリリースがよりスムーズになる。基板Ｗをトップリング３００からリリースした後、トップリング３００の下面の大部分が露出することとなる。このため、基板Ｗの研磨及びリリース終了後のトップリング３００の下面の洗浄を比較的容易にできる。
【０１４１】
上記例では、流体路３４８，３８４，３８６，３８８，３９０をそれぞれ別個に設けている。しかし、例えば、これらの流体路を統合したり、各圧力室同士を連通させたりするなど、基板Ｗに加えるべき押圧力の大きさや加える位置により自由に改変することが可能である。
【０１４２】
圧力室３６４に連通する流体路３８４及び圧力室３６６に連通する流体路３８６をなくし、圧力室３６４及び圧力室３６６を圧力室３４６に連通させ、圧力室３４６，３６４，３６６を１つの圧力室とすることもできる。この場合、圧力室３４６，３６４，３６６の圧力が流体路３４８から供給される加圧流体によって同一の圧力に制御される。圧力室３６４と圧力室３６６の圧力に差を設ける必要がなく、中心部圧力室３７４及び中間部圧力室３８２の圧力が圧力室３４６，３６４，３６６の圧力と比べてそれほど大きくない場合には、このようにすることで、流体路３８４，３８６をなくすことができ流体路の数が減るため、流体路の取り回しが簡素になる。
【０１４３】
図１０及び図１１に示すように、チャッキングプレート３４２に内周部吸着部４０２及び外周部吸着部４０４を設けた場合には、吸着部４０２，４０４に連通する流体路４０６，４０８に真空のみでなく加圧流体も供給できるようにしてもよい。この場合、吸着部４０２，４０４での基板の吸着と圧力室３６４，３６６への加圧流体の供給をそれぞれ１つの流体路で行うことが可能となる。従って、流体路３８４，３８６は必要なくなるので、流体路が２つ必要なくなり流体路の数が減るため、流体路の取り回しが簡素になる。
【０１４４】
チャッキングプレート３４２の外周縁部には、弾性膜３３６またはシールリング４２０の下部周縁の形状を保持するために、下方に突出する突起４２２が設けられている（図１０及び図１５参照）。しかし、弾性膜３３６またはシールリング４２０がその材質等により形状の保持を必要としない場合には、このような突起を設けずにチャッキングプレート３４２を構成することも可能である。図１６は、図１０及び図１１に示す例におけるチャッキングプレート３４２の突起４２２を削除した場合のトップリング３００を示す縦断面図である。このようにすることで、基板Ｗを中心部から外周縁部までより一様に加圧することができる。また突起４２２をなくすことにより、基板は、研磨面に存在する大きなうねりに対してより容易に従うことが可能となる。
【０１４５】
上述した例においては、研磨パッドにより研磨面が形成されることとしたが、これに限られるものではない。例えば、固定砥粒により研磨面を形成してもよい。固定砥粒は、砥粒をバインダ中に固定し板状に形成されたものである。固定砥粒を用いた研磨においては、固定砥流から自生した砥粒により研磨が進行する。固定砥粒は、砥粒とバインダと気孔により構成されている。例えば砥粒には平均粒径０．５μｍ以下の酸化セリウム（ＣｅＯ２）、バインダにはエポキシ樹脂を用いる。このような固定砥粒は、硬質の研磨面を構成する。固定砥粒には、上述した板状のものの他に、薄い固定砥粒層の下に弾性を有する研磨パッドを貼付して二層構造とした固定砥粒パッドも含まれる。その他の硬質の研磨面としては、上述したＩＣ−１０００がある。
【０１４６】
図１７及び図１８は、表面に銅膜が露出している基板Ｗを収納した基板カセット２２を入れて密閉し、密閉した状態で基板カセット２２ごと搬送する基板搬送箱２４の一例を示す。この基板搬送箱２４は、一般的なＳＭＩＦまたはＨＯＯＰで構成されている。基板搬送箱２４の内部に粒子除去フィルタとファンモータを設置して、基板搬送箱２４の内部の気体を循環させ清浄化させることで、基板間のクロスコンタミネーションを防ぐことができる。また、基板搬送箱２４の内部に化学吸着フィルタと粒子フィルタの両方を設置することで、粒子及びイオンを除去することができる。なお、粒子フィルタのみを設置したり、化学フィルタとしてイオン除去フィルタのみを使用したりしても良いことは勿論である。また、基板搬送箱２４の内部にファンモータ等を設置した場合には、基板搬送箱２４の内部に電池を備えることなく、基板搬送箱２４をベース部材等に設置した時に該ベース部材等に設けたコンセントと通電してファンモータが回転するようにしても良い。
【０１４７】
更に、基板搬送箱２４の内部に、除湿剤等の除湿手段を設けて基板搬送箱２４の内部の湿度を制御することで、酸化膜発生を防ぐことができる。この場合、基板搬送箱２４の内部の湿度を１０％以下に抑えるのが好ましく、５％以下に抑えるのが更に好ましい。湿度が少ない場合に、静電気発生により半導体素子が破壊されるおそれがある場合は、各基板の銅表面にアースをとり、その静電気を逃がして基板を搬送及び／または保管するのが望ましい。
【０１４８】
基板搬送箱２４の内部は、通常空気で満たされるが、酸素量を制限した不活性ガス等を使用することで、銅の酸化を防止することができる。その酸素量としては、１００００ｐｐｍ以下であることが好ましく、１０００ｐｐｍ以下であることが更に好ましい。
【０１４９】
図１９乃至図２２は、基板搬送箱２４の他の例を示す。この基板搬送箱２４は、例えば、複数の３００ｍｍ基板Ｗを箱本体５０１の内側に固定した溝型ポケット５０４に収納した状態で収容し、搬送・保管等を行うものである。この基板搬送箱２４は、角筒状の箱本体５０１と、基板搬出入ドア自動開閉装置に連結されて箱本体５０１の側面の開口部を機械により開閉可能な基板搬出入ドア５０２と、開口部と反対側に位置し、フィルタ類及びファンモータの着脱を行うための開口部を覆う蓋体５０３と、基板Ｗを保持するための溝型ポケット５０４と、ＵＬＰＡフィルタ５０５、ケミカルフィルタ５０６、ファンモータ５０７とから構成されている。
【０１５０】
基板搬出入ドア５０２は、機械による開閉が可能である。箱本体５０１の底部には、基板搬出入ドア自動開閉装置への精度の高い位置決めを行うためのキネマティックカップリングピン５０８（図２３参照）と係合するＶグローブ５０９が設けられている。基板搬出入ドア５０２には、基板搬出入ドア自動開閉装置側から自動開閉できるように、位置決めピン受け部５１０と、ドア開閉用のラッチキーが挿入される受容部５１１が設けられている。また、ＯＨＴ（Ｏｖｅｒｈｅａｄ Ｈｏｉｓｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）やＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）といった搬送装置で搬送できるように、ロボティック・ハンドリング・フランジ５１２が装備されている。Ｖグローブ５０９、位置決めピン受け部５１０とドア開閉用のラッチキーが挿入される受容部５１１、ロボティック・ハンドリング・フランジ５１２、その他自動化インターフェイスに関する事項は、ＳＥＭＩスタンダードＥ１．９、Ｅ４７．１、Ｅ５７、Ｅ６２に準拠した設計になっている。
【０１５１】
箱本体５０１の内部は、仕切板５３０によって、中央の中央室５１３ａと該中央室５１３ａの両側に位置する一対の側室５１３ｂに区画されている。仕切板５３０は、基板搬出入ドア５０２及び蓋体５０３の間に隙間を有する左右一対の溝型ポケット５０４と一体化されている。仕切板５３０の基板搬出入ドア５０２側には、基板Ｗに係合するようにドア側に広がるテーパ部を有する溝型ポケット５０４が一体に設けられている。
【０１５２】
中央室５１３ａの蓋体５０３側には、主に粒子を除去することを目的とする粒子除去フィルタを構成するＵＬＰＡフィルタ５０５と不純物ガスを除去するガス状不純物捕捉フィルタを構成するケミカルフィルタ５０６が、蓋体５０３側から基板搬出入ドア５０２側に空気を流通可能なように配置されている。捕捉フィルタ５０６の上流側には、ファンモータ５０７が基板搬出入ドア５０２側に空気を送り出すように配置されている。
【０１５３】
基板搬出入ドア５０２の両端部は、内向きに滑らかに湾曲した形状に形成されているとともに、その中央部には、三角形状の整流板５１４が設けられている。また、基板搬出入ドア５０２には、基板位置ズレ防止用の固定具５１５が装備されている。同様に、蓋体５０３の内面も内向きに湾曲した形状に形成されているとともに、その中央部には、三角形状の整流板５１６が設けられている。また、複数枚の基板Ｗに対して均一に清浄空気を供給することを目的とした整流板５１７が、内側の清浄空気吹出し開口部に隣接して２箇所取付けられている。
【０１５４】
例えば、２５枚の基板Ｗを収納した場合、１枚目と２５枚目の基板Ｗと基板搬送箱２４の箱内壁面との隙間は、他の基板Ｗどうしの間隔よりも広く設定されている。このように広く設定すると、基板Ｗへの均一な流量供給を阻害するが、清浄空気吹出し開口部に整流板５１７を設けることにより、空気入口部において１枚目と２５枚目の基板Ｗとキャリア本体の間の隙間との流量の均一化を図り、効率的に清浄化を行うことができる。
【０１５５】
蓋体５０３の底部には、二次電池を内蔵した電源ユニット５１８が配設されており、これにはファンモータ５０７の端子５１９と接続する接点が設けられている。電源ユニット５１８の内部には、ファンモータ５０７の運転制御基板が内蔵されている。ファンモータ５０７は、この制御基板に予め入力された制御プログラムに沿って運転・停止のタイミングや回転数が制御される。電源ユニット５１８の底部には充電用端子５２０が設けてある。基板搬送装置２４を基板搬出入ドア自動開閉装置上や充電ステーションに着座させた時、装置側の端子と接続されて、二次電池が自動的に充電される。
【０１５６】
ガス状不純物捕捉フィルタ５０６は、この実施の形態においては、有機物除去用の粒状活性炭を無機イオン除去用のイオン交換不織布で包んで構成されている。メディアとしては、破砕活性炭、活性炭素繊維、高純度シリコン、ゼオライト、セラミックや添着活性炭等を用いてもよい。活性炭素繊維は、レーヨン、カイノール、ポリアクリロニトリルや石油、石油ピッチを原料とし、繊維状に賦形された炭素を水蒸気、炭酸ガス等で８００℃以上の高温下においてガス化反応、いわゆる賦活反応させることにより得ることができる。活性炭素繊維には、強度維持と発塵防止の目的で吸着に寄与しないバインダ等を入れたものもある。しかし、素材的にはバインダ等の含有量が少ないほうが望ましい。
【０１５７】
活性炭は、賦活の過程で未組織炭素等が除去されることにより、基本結晶間に多数の細孔を有している。この細孔と大きな比表面積により、活性炭は、大きな物理吸着性を持つ。この性質を利用して、粒状の活性炭を充填した活性炭フィルタが市販されている。また、エアフィルタ用膜材として、発塵が少なく、加工性が良く、粒状活性炭よりも細孔が微少で、比表面積の大きな活性炭素繊維を使用したフィルタや、オープンポーラス構造のウレタン発泡体に直径約０．５ｍｍの粒状活性炭を担持したフィルタも市販されている。
【０１５８】
半導体基板と同一材料である高純度シリコンを吸着剤として使用することもできる。高純度シリコンの表面状態は親水性と疎水性の２種類あり、それぞれ吸着特性が異なる。一般的に希フッ酸で洗浄した疎水性表面の方が環境に敏感であり、炭化水素に対して極低濃度でも高い吸着特性を示す。しかし、疎水表面シリコンは、酸化膜が成長すると親水表面に変わる。このため、疎水表面シリコンには、時間と共に吸着特性が変わる欠点がある。親水表面は極性を持った有機物、例えばＢＨＴ（２，６−ｄｉ−ｔ−ｂｕｔｙｌ−ｐ−ｃｒｅｓｏｌ）やＤＢＰ（ｄｉｂｕｔｙｌ ｐｈｔｈａｌａｔｅ）をよく吸着する。いずれも、高純度シリコン単独ではなく、活性炭と組み合わせて使用するのが効果的である。
【０１５９】
イオン交換不織布や繊維は、例えば、放射線グラフト重合反応によりイオン交換基を導入することによって得ることができる。すなわち、有機高分子で構成される基材、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリマーや綿、羊毛等の天然高分子繊維や織布に、まず電子線やガンマ線等の放射線を照射して多くの活性点を発生させる。この活性点は、非常に反応性が高くラジカルといわれる。このラジカルに単量体を化学結合させることによって、基材の性質とは別の単量体の持つ性質を付与することができる。
【０１６０】
この技術は、基材に単量体を接ぎ足すようになるため、グラフト（接ぎ木）重合と呼ばれる。放射線グラフト重合によって、ポリエチレン不織布基材にイオン交換基であるスルホン基、カルボキシル基、アミノ基等を持つ単量体、例えばスチレンスルホン酸ナトリウム、アクリル酸、アリールアミンなどを結合させると、通常イオン交換樹脂と呼ばれるイオン交換ビーズよりも格段にイオン交換速度の速い不織布のイオン交換体を得ることができる。
【０１６１】
同様に、イオン交換基を導入可能な単量体であるスチレン、クロルメチルスチレン、グリシジルメタクリレート、アクリロニトリル、アクロレイン等を基材に放射線グラフト重合させた後、イオン交換基を導入する。この場合も、基材の形状のままでイオン交換体とすることができる。
【０１６２】
ＵＬＰＡフィルタやＨＥＰＡフィルタの濾材には、ガラス繊維を使用していた。しかし、ガラス繊維は、半導体素子の製造プロセスで使用するフッ化水素（ＨＦ）蒸気と反応してＢＦ３を生成することが判明し、問題になってきた。近年、ボロンや金属等の不純物がなく、酸、アルカリ、有機溶剤等に侵されないＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を濾材に使用したＵＬＰＡフィルタやＨＥＰＡフィルタが製品化されている。必要に応じてガラス繊維とＰＴＦＥを使い分ければよい。
【０１６３】
この基板搬送箱２４を、内部に複数の基板Ｗを収納した状態で、例えば図１に示す銅めっき装置１８の内部に搬入した時の動作を、図２３を参照して説明する。
【０１６４】
銅めっき装置１８には、基板搬出入ドア自動開閉装置が備えられている。基板搬送箱２４は、銅めっき装置１８の内部に搬送されて所定の位置に載置される。基板搬送箱２４が、ゲートバルブ等を介してクリーンルームと遮断されると、基板搬出入ドア自動開閉装置は、基板搬出入ドア５０２を開放する。その後、めっき装置１８内の基板・ハンドリングロボット５２１により基板Ｗを取出して処理し、処理の終了した基板Ｗは、基板搬送箱２４に戻される。全ての基板Ｗの処理が終了すると、基板搬出入ドア自動開閉装置により基板搬出入ドア５０２が閉じられて密閉される。この時点からファンモータ５０７の運転を開始し、基板搬送箱２４内の空気を清浄化する。基板搬出入ドア５０２が閉じられると、基板搬送箱２４は、次プロセス装置または保管庫にＯＨＴやＡＧＶ等によって搬送される。
【０１６５】
ファンモータ５０７は、予め設定されたプログラムに従って運転され、これにより、ファンモータ５０７からガス状不純物捕捉フィルタ（ケミカルフィルタ）５０６、ＵＬＰＡフィルタ５０５、中央室５１３ａまで空気の流れが生じる。中央室５１３ａに流れた空気は、基板搬出入ドア５０２に設けた整流板５１４によって滑らかに２つに分岐し、それぞれ側室５１３ｂを通ってファンモータ５０７に戻る空気の循環経路が形成される。
【０１６６】
空気は、ガス状不純物捕捉フィルタ５０６とＵＬＰＡフィルタ５０５を通過して清浄化され、溝型ポケット５０４と一体化した仕切板５３０内側の開口部に設置された入口整流板５１７によって基板Ｗの隙間に導かれる。入口整流板５１７を設けることにより、基板Ｗと溝型ポケット５０４と一体化した仕切板５３０の隙間に空気が過剰に流れることが防止される。基板Ｗの間を通過した空気は、整流板５１４及び基板搬出入ドア５０２の内面に沿って流れて反転し、側室５１３ｂを通ってファンモータ５０７に戻る。
【０１６７】
この過程で、各部に付着した粒子等の固形物質あるいはこれから生成するガス状物質は循環気流に運ばれる。循環気流は、基板Ｗの上流側の２種類のフィルタ５０５，５０６で清浄化されてから基板Ｗに流れる。従って、外部からの汚染のみならず、基板搬送箱２４の内部にある物体からのいわゆる自己汚染も防止される。
【０１６８】
ファンモータ５０７の運転パターンとしては、基板搬送箱２４の使用状況に応じて適宜の態様が考えられる。一般に、初期には連続的にあるいは流速を大きくして運転し、積極的に基板搬送箱２４内部に持ち込まれた汚染を除去する。ある程度の時間が経過した後には、流速を小さくしたり、運転を間欠的に行ったりして、基板搬送箱２４に収容された基板Ｗや基板搬送箱２４内の構成部品から生成する汚染を防止する運転を行う。これにより、ファンモータ５０７の消費電力が節約でき、結果として二次電池の充電頻度を少なくすることができる。
【０１６９】
基板搬送箱２４の幅Ｗを３８９．５ｍｍ、奥行きＤを４５０ｍｍ、高さＨを３３５ｍｍにそれぞれ設定し、３００ミリ基板２５枚を収納した場合に、基板Ｗを含む全重量は約１０ｋｇである。この例では、ファンモータ５０７を動作させることにより、基板搬送箱２４内において、風量０．１２ｍ３／ｍｉｎの循環空気を基板Ｗの隙間中心部の通過風速が０．０３ｍ／ｓになるように流すことができる。循環風量はファンモータ５０７を変更することにより増減可能である。
【０１７０】
図２４及び図２５は、基板搬送箱２４の更に他の例を示すもので、前記図１９乃至図２２に示す例と異なる点は、基板Ｗのサイズが２００ｍｍであること、機械化インターフェイス用のドア５２３が箱底部に位置すること、及び基板Ｗが基板カセット２２に収納した状態で基板搬送箱２４に収容されることである。基板搬送箱２４内の空気清浄方法は、図１９乃至図２２に示す例と同様である。なお、この例では、ファンモータ５０７の駆動用二次電池及びファンモータ制御回路をボックスドア５２３に内蔵している。
【０１７１】
基板搬送箱２４の幅Ｗを２８３ｍｍ、奥行きＤを３４２ｍｍ、高さＨを２５４ｍｍにそれぞれ設定し、２００ミリ基板２５枚を収納した場合に、基板Ｗ及び基板カセット２２を含む全重量は約６ｋｇである。この例では、ファンモータ５０７を動作させることにより、基板搬送箱２４内において、風量０．０５ｍ３／ｍｉｎの循環空気を基板Ｗの隙間中心部の通過風速が０．０３ｍ／ｓになるように流すことができる。
【０１７２】
図２６は、本発明の他の基板処理装置の全体構成を示す。膜厚分布調整機能を有する銅めっき装置６２０を使用して、図６２Ｂに示す銅層（銅めっき膜）６を形成する。基板表面の銅層（銅めっき膜）６の膜厚は、通常、２μｍ以下、好ましくは１μｍ以下である。この銅層６の面内膜厚分布を膜厚分布計測装置６２２で測定し、研磨量調整機能を有する研磨装置（ＣＭＰ装置）６２４を使用して、基板の表面に化学機械的研磨を施すことで、図６２Ｃに示す銅層６からなる銅配線を形成する。この時、膜厚分布計測装置６２２の測定結果を基に、銅めっき装置６２０に、電界コントロール信号、めっき時間コントロール信号等の制御信号を入力して該銅めっき装置６２０を制御し、ＣＭＰ装置６２４に、押圧コントロール信号等の制御信号を入力して該ＣＭＰ装置６２４をそれぞれ制御する。
【０１７３】
制御の詳細は以下の通りである。銅めっき装置６２０においては、基板上に形成された銅層（銅めっき膜）６の面内膜厚分布を、例えば渦電流式等の原理を利用した膜厚分布計測装置６２２で測定し、基板中央部と周辺部における銅層（めっき膜）６の膜厚の違いを得る。この得られた結果に基づき、計測を行った対象の基板の後に続いて処理される基板の表面に、より均一な厚さの銅めっき膜が堆積されるように、即ち基板中央部と周辺部における銅めっき膜の膜厚の違いができるだけ少なくするように銅めっき装置６２０をフィードバック制御する。次の処理工程であるＣＭＰ装置６２４にあっては、前記面内膜厚分布の測定結果を基に、基板の中央部と周辺部における研磨量を、例えば基板の中央部と周辺部の押圧力を調整すること等により調整して、最終的に研磨後に平坦な銅膜（銅めっき膜）６を得るようにする。
【０１７４】
上述したように、銅めっき装置６２０として、膜厚分布調整機能を有するものを使用し、これをフィードバック制御することで、基板の表面に銅めっき膜をより均一に堆積させる。しかも、ＣＭＰ装置６２４として、研磨量調整機能を有するものを使用し、実際に計測した膜厚分布に基づいて銅めっき膜の研磨量を調整することで、最終的に平坦な銅めっき膜を得ることができる。
【０１７５】
図２７に示すように、ＣＭＰ装置６２４で研磨した後の銅めっき膜の中央部と周辺部における面内膜厚分布を膜厚分布計測装置６２６で計測し、この計測結果を基に、ＣＭＰ装置６２４をフィードバック制御（基板の押圧力の微調整）するようにしても良い。
【０１７６】
図２８乃至図４０は、膜厚分布調整機構を有する銅めっき装置６２０のそれぞれ異なる例を示す。なお、図６４に示す従来例と同一または相当部材には、同一符号を付してその説明を一部省略する。
【０１７７】
図２８は、めっき槽６０２内のめっき液６００に浸漬された陽極板（アノード）６０６と基板保持部６０４で保持されてめっき槽６０２の上部に配置される基板Ｗとの間に、平板状の高抵抗構造体（仮想アノード）６３０を配置した銅めっき装置６２０を示す。この高抵抗構造体６３０は、めっき液６００よりも電気抵抗が高い、例えば膜やセラミックス板などからなり、めっき槽６０２の横断面の全域に亘って陽極板６０６と平行に配置されている。
【０１７８】
これにより、陽極板６０６と基板Ｗの表面（下面）に形成した銅シード層７（図６２Ａ参照）との間の電気抵抗を、高抵抗構造体６３０を介して、銅めっき液６００のみからなる場合よりも高くして、基板Ｗの表面に形成した銅シード層７の電気抵抗の影響による電流密度の面内差を小さくすることができる。従って、陽極板６０６と基板Ｗとの距離を十分に長くすることなく、銅シード層の電気抵抗の影響を小さくして、銅めっき膜の膜厚をより均一化することができる。
【０１７９】
図２９は、図２８における高抵抗構造体６３０の代わりに、陽極板６０６と基板Ｗとの間に平行に配置された平板状の絶縁体（仮想アノード）６３２を使用した銅めっき装置６２０を示す。絶縁体６３２は、中央に中央孔６３２ａを有し、めっき槽６０２の横断面より一回り小さい大きさになっている。この絶縁体６３２により、絶縁体６３２の中央孔６３２ａの内部と絶縁体６３２の外周端面とめっき槽６０２の内周面との間の隙間のみからめっき電流が流れるようにして、特に基板Ｗの中央部に堆積する銅めっき膜の膜厚が厚くなるようにしている。
【０１８０】
図３０は、図２９における絶縁体６３２の大きさを大きくして、その外周端面をめっき槽６０２の内周面に当接させた銅めっき装置６２０を示す。これによって、絶縁体６３２の中央孔６３２ａの内部のみからめっき電流が流れるようにして、基板Ｗの中央部に堆積する銅めっき膜の膜厚がより厚くなるようにしている。
【０１８１】
図３１は、陽極板６０６と基板Ｗとの間の該基板Ｗの中央部に位置する位置に配置された導電体（仮想アノード）６３４を使用した銅めっき装置６２０を示す。導電体６３４はめっき液６００よりも電気抵抗が低く、この導電体６３４内をより多くのめっき電流が流れて、基板Ｗの中央部により膜厚の厚い銅めっき膜が堆積するようにしている。
【０１８２】
図３２は、図２９の変形例で、絶縁体６３２の任意の位置に、任意の大きさ（内径）の貫通孔６３２ｂを複数個設けた銅めっき装置６２０を示す。これにより、貫通孔６３２ｂの内部のみをめっき電流が流れて、基板の任意に位置における銅めっき膜の膜厚がより厚くなる。
【０１８３】
図３３は、図３２の変形例で、絶縁体の任意の位置に、任意の大きさの貫通孔６３２ｂを複数個設け、更に任意の貫通孔６３２ｂの内部に導電体６３６を埋め込みんだ銅めっき装置６２０を示す。これにより、この導電体６３６の内部を導電体のない貫通孔６３２ｂ内より大きなめっき電流が流れて、基板Ｗの任意の位置により膜厚の厚いめっき膜が堆積する。
【０１８４】
図３４は、図２８の変形例で、めっき液６００よりも電気抵抗が高い、例えば膜やセラミックス板などからなる高抵抗構造体６３０を使用した銅めっき装置６２０を示す。高抵抗構造体６３０は、中央部から周辺部に向け徐々に肉厚となっており、この高抵抗構造体６３０における電気抵抗がその中央部よりも周辺部の方が高くなり、銅シード層の電気抵抗の影響がより小さくなるようにしている。この結果、基板Ｗの表面により均一な膜厚の銅めっき膜が堆積する。
【０１８５】
図３５は、図３２の変形例で、絶縁体６３２の内部に同一の大きさ（内径）の複数の貫通孔６３２ｃを任意の位置に設けて、基板Ｗの面内に同一の大きさの貫通孔６３２ｃを任意に分布させた銅めっき装置６２０を示す。これにより、絶縁体６３２の加工が容易となる。
【０１８６】
図３６は、中央部が周縁部より山形に上方に出っ張った陽極板６０６を使用した銅めっき装置６２０を示すものである。これにより、陽極板６０６の中央部における基板Ｗとの距離が周辺部における基板Ｗとの距離よりも短くなる。個の結果、基板の中央部に通常よりより多くのめっき電流が流れて、基板に均一な膜厚の銅めっき膜が堆積する。
【０１８７】
図３７は、図３６の変形例で、平板状で球殻状に上方に湾曲した形状の陽極板６０６を使用して、陽極板６０６の中央部における基板Ｗとの距離が陽極板６０６の周辺部における基板Ｗとの距離よりも短くなるようにした銅めっき装置６２０を示す。
【０１８８】
陽極板（アノード）６０６の表面には、いわゆるブラックフィルムが生成される。このブラックフィルムの剥離片が基板Ｗの処理面（表面）に接近し付着すると、銅めっき膜に悪影響を与える。そのため、図３８に示すように、陽極板６０６をフィルタ膜６３８で包囲して、このフィルタ膜６３８でブラックフィルムの剥離片の流出を防止することが好ましい。この例では、フィルタ膜６３８を図３０に示す例に適用しているが、他の例においても同様であることは勿論である。
【０１８９】
図３９は、図２９に示す中央孔６３２ａを有する絶縁体６３２を使用した銅めっき装置６２０を示す。絶縁体６３２は、上下動機構６４０の上下動ロッド６４２に連結され、この上下動機構６４０の駆動に伴って、陽極板６０６及び基板Ｗに対する絶縁体６３２の相対位置を変更する。これによって、この絶縁体６３２を介して陽極板６０６と基板Ｗとの間の電界を調整することができる。
【０１９０】
図４０は、内部に複数の貫通孔６４４ａを有した円板状の絶縁体（仮想アノード）６４４と、同じく複数の貫通孔６４６ａを有し絶縁体６４４の上に回転自在に重ね合わせた円板状の絶縁体（仮想アノード）６４６を使用した銅めっき装置６３０を示す。一方の絶縁体６４６を回転機構６４８の回転用ロッド６５０を介して回転させて両絶縁体６４４，６４６の位相を変え、この位相の変化に伴って、互いに連通する絶縁体６４４，６４６の貫通孔６４４ａ，６４６ａの数が異なるようにしたものである。これにより、絶縁体６４６の回転角度を調整することで、陽極板６０６と基板Ｗとの間の電界を調整することができる。
【０１９１】
図４１乃至図４６は、研磨量調整機構を備えたＣＭＰ装置（研磨装置）６２４を示す。
図４１及び図４２は、研磨布または研磨砥粒を固定した布からなる研磨ベルト６５２を有したＣＭＰ装置６２４を示す。研磨ベルト６５２は、その研磨面を外側にした状態で一対のローラ６５４，６５４間に掛け渡されている。研磨ヘッド６５６で吸着保持した基板Ｗは、回転しながら走行中の研磨ベルト６５２に押付けられる。研磨ベルト６５２の研磨面には、砥液供給ノズル６５８から研磨液または純水（ｐＨ調整剤を含む）が供給される。
【０１９２】
研磨ヘッド６５６の下方で上方を走行する研磨ベルト６５２を挟んだ位置には、押圧装置６６８が配置されている。この押圧装置６６８は、ハウジング６６０内に収容され、アクチュエータ６６２ａ，６６２ｂを介して個別に昇降可能な中央円板６６４と該中央円板６６４の周囲を囲繞する環状板６６６とを有している。押圧装置６６８によって、例えば環状板６６６の上面の方が中央円板６６４の上面より上方の突出するようにすることで、基板Ｗの周縁部の研磨量を中央部より多くすることができる。
【０１９３】
この場合、研磨ヘッド６５６として、基板全面に対して１つの圧力を与えるようにしたものを使用しても良く、また図９乃至図１６に示すトップリング３００を使用しても良い。
【０１９４】
なお、図４３Ａ及び図４３Ｂに示すように、中央円板６６４と環状板６６６の上面にテフロン６７０（登録商標）を貼着することで、研磨ベルト６５２と中央円板６６４及び研磨ベルト６５２と環状板６６６との間に生じる摩擦を低減することができる。
【０１９５】
銅を研磨する場合、銅は軟らかいため、研磨面に研磨布を用いて砥液を供給して研磨するよりも、研磨砥粒がベルトに固定されている固定砥粒を用いる方が、ディシングを少なくできるので好ましい。
【０１９６】
図４４乃至４６は、ＣＭＰ装置６２４の他の例を示す。このＣＭＰ装置６２４にあっては、モータ６７２の回転によって回転する回転軸６７４の上端に基板Ｗより大径の回転テーブル６７６を連結し、この回転テーブル６７６の上面に基板Ｗを素子形成面（表面）を上向きにして固定して、基板Ｗを回転させる。そして、固定砥粒または砥布を固定した基板Ｗの半径より小さな直径を有する研磨具６７８を回転させつつ基板Ｗに押し付け、同時に砥液供給ノズル６８０から砥液または純水を基板Ｗの表面に供給して、基板Ｗを研磨する。研磨後のめっき膜の膜厚は、研磨具６７８の側方において、膜厚センサ６８２で計測される。
【０１９７】
ここで、研磨具６７８は、基板の直径方向に移動することで、基板全面の研磨が行われる。基板の周辺部における銅めっき膜の膜厚が中心部より厚い場合には、その部分での半径方向の移動速度を遅くすればよい。また、光学センサ等の膜厚センサ６８２をつけて、基板の研磨されているリング部分のめっき膜厚を計測しながら、研磨具６７８の半径方向移動速度を制御する。これにより、膜厚が基板中央部と周辺部で異なる銅めっき膜をより平坦化することが可能となる。この場合、図４６に示すように、膜厚センサ６８２の位置は、基板の回転方向に対して研磨具６７８の下流側の方が好ましく、また砥液の供給位置は、基板の回転方向に対して研磨具６７８の上流側が望ましい。
【０１９８】
基板Ｗの中央部と周辺部における銅めっき膜の膜厚調整機構をもつ銅めっき装置６２０と、膜厚分布計測装置６２２と、基板Ｗの中央部と周辺部の研磨量を調整できるＣＭＰ装置（研磨装置）６２４の一部または全部を一体型の装置にしてもよい。
【０１９９】
以下の実施例では一体型の装置の例を示す。図４７に示す一体化装置に、シード層形成室を追加してもよい。シード層の形成は、通常のＣＶＤ装置、スパッタリング装置、さらには無電解めっきを用いて行うことができる。更には、バリア層形成装置も一体型に形成してもよい。
【０２００】
図４７は半導体基板処理装置の平面構成を示す図である。この半導体基板処理装置は、ロード・アンロード部７０１、銅めっき装置６２０、第１ロボット７０３、第３洗浄機７０４、反転機７０５、反転機７０６、第２洗浄機７０７、第２ロボット７０８、第１洗浄機７０９、第１ＣＭＰ装置６２４ａ及び第２ＣＭＰ装置６２４ｂを配置した構成である。第１ロボット７０３の近傍にはめっき前後のめっき膜の膜厚を測定する膜厚分布計測装置６２２と、研磨後で乾燥状態の半導体基板Ｗのめっき膜の膜厚を測定する膜厚分布計測装置６２６が配置されている。
【０２０１】
なお、この膜厚分布計測装置６２２，６２６、特に研磨後の膜厚分布を計測する膜厚分布計測装置６２６は、第１ロボット７０３のハンドに設けてもよい。また、膜厚分布計測装置６２２は、図示は省略するが、銅めっき装置６２０の半導体基板搬出入口に設け、搬入される半導体基板Ｗの膜厚と搬出される半導体基板Ｗの膜厚を測定するようにしてもよい。
【０２０２】
第１ＣＭＰ装置６２４ａは、研磨テーブル７１０ａ、トップリング７１０ｂ、トップリングヘッド７１０ｃ、膜厚分布計測装置６２６ａ、プッシャー７１０ｅを具備している。第２ＣＭＰ装置６２４ｂは、研磨テーブル７１１ａ、トップリング７１１ｂ、トップリングヘッド７１１ｃ、膜厚分布計測装置６２６ｂ、プッシャー７１１ｅを具備している。
【０２０３】
コンタクトホール３と配線用のトレンチ４が形成され、その上にシード層７が形成された半導体基板Ｗを収容した基板カセット２２を内部に入れた箱をロード・アンロード部７０１のステージに載置する。箱開閉機構により箱を開いた後、第１ロボット７０３により半導体基板Ｗを基板カセット２２から取出し、銅めっき装置６２０に搬入し銅層６を形成する。この銅層６の形成前に、膜厚分布計測装置６２６でシード層７の膜厚を測定する。銅層６の成膜は、銅めっき装置６２０により行われる。銅層６の形成後、銅めっき装置６２０でリンス若しくは洗浄を行う。なお、時間に余裕があれば、基板を乾燥してもよい。
【０２０４】
第１ロボット７０３により銅めっき装置６２０から半導体基板Ｗを取出したとき、膜厚分布計測装置６２６で銅層（銅めっき膜）６の膜厚分布を測定する。測定方法は、前記シード層７の測定と同じであるが、その測定結果は、記録装置（図示せず）に半導体基板の記録データとして記録され、なお且つ銅めっき装置６２０の異常の判定にも使用される。膜厚測定後、第１ロボット７０３が反転機７０５に半導体基板Ｗを渡し、該反転機７０５で半導体基板Ｗを反転させる（銅層６が形成された面が下になる）。
【０２０５】
第２ロボット７０８で反転機７０５上の半導体基板Ｗを取上げ、ＣＭＰ装置６２４ａのプッシャー７１０ｅ上に半導体基板Ｗを載せる。トップリング７１０ｂは、プッシャー７１０ｅ上の該半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル７１０ａの研磨面に半導体基板Ｗの銅層６を形成した面を当接押圧し、研磨を行う。
【０２０６】
上記銅層６を研磨するための砥粒には、シリカ、アルミナ、セリア等が用いられ、酸化材としては、過酸化水素等の主に酸性の材料で銅を酸化させる材料が用いられる。研磨テーブル７１０ａ内には、温度を所定の値に保つため、所定の温度に調温された液体を通すため調温流体配管が接続されている。前記砥粒および酸化剤等を含むスラリーの温度も所定の値に保つため、スラリーを噴出するスラリーノズルには温度調整器が設けられている。また図示は省略するが、ドレッシング時の水等も調温されている。このように、研磨テーブル７１０ａの温度、スラリーの温度、ドレッシング時の水等の温度を所定の値に保つことにより、化学反応速度を一定に保っている。特に研磨テーブル７１０ａは、熱伝導性のよいアルミナやＳｉＣ等のセラミックが用いられる。
【０２０７】
研磨の終点の検知するため、研磨テーブル７１０ａに設けた渦電流式の膜厚測定機若しくは光学式の膜厚測定機を使用して銅層６の膜厚測定、若しくはバリア層５の表面検知を行う。銅層６の膜厚が０またはバリア層５の表面を検知したら研磨の終点とする。
【０２０８】
銅層６の研磨終了後、トップリング７１０ｂで半導体基板Ｗをプッシャー７１０ｅ上に戻す。第２ロボット７０８は該半導体基板Ｗを取上げ、第１洗浄機７０９に入れる。この時、プッシャー７１０ｅ上にある半導体基板Ｗの表面及び裏面に薬液を噴射し、パーティクルを除去するか、または付き難くする。
第１洗浄機７０９では、半導体基板Ｗの表面及び裏面を、例えば、ＰＶＡスポンジロールでスクラブ洗浄する。第１洗浄機７０９において、ノズルから噴出する洗浄水としては、純水が主であるが、界面活性剤やキレート剤若しくは両者を混合した後にｐＨ調整を行い酸化銅のゼーター電位に合わせたものを使用してもよい。また、ノズルには超音波振動素子を設け、噴出する洗浄水に超音波振動を加えてもよい。スクラブ洗浄時に、半導体基板Ｗを回転用コロにより把持して水平面内で回転させる。
【０２０９】
洗浄終了後、第２ロボット７０８により半導体基板Ｗを第２ＣＭＰ装置６２４ｂに搬送し、プッシャー７１１ｅ上に半導体基板Ｗを載せる。トップリング７１１ｂによりプッシャー７１１ｅ上の半導体基板Ｗを吸着し、該半導体基板Ｗのバリア層５を形成した面を研磨テーブル７１１ａの研磨面に当接押圧して研磨を行う。研磨テーブル７１１ａ及びトップリング７１１ｂ等の構成は、研磨テーブル７１０ａ及びトップリング７１０ｂの構成と同一である。
【０２１０】
研磨テーブル７１１ａの上面の研磨面は、ＩＣ１０００のような発泡ポリウレタン、または砥粒を固定若しくは含浸させたもので構成され、該研磨面と半導体基板Ｗの相対運動で研磨される。この時、砥粒若しくはスラリーには、シリカ、アルミナ、セリア等が用いられる。薬液は、研磨したい膜種により調整される。
【０２１１】
研磨終了後、トップリング７１１ｂにより半導体基板Ｗをプッシャー７１１ｅまで移動させる。プッシャー７１１ｅ上の半導体基板Ｗは第２ロボット７０８で取上げる。この時、プッシャー７１１ｅ上で半導体基板Ｗの表面及び裏面に薬液を噴射して、パーティクルを除去するか、または付き難くする。
【０２１２】
第２ロボット７０８は、半導体基板Ｗを第２洗浄機７０７に搬入し、洗浄を行う。第２洗浄機７０７の構成も前記第１洗浄機７０９と同じ構成である。洗浄液には、パーティクル除去のために主に純水が用いられ、界面活性剤、キレート剤、またｐＨ調整剤が用いられる。半導体基板Ｗの表面は、ＰＶＡスポンジロールによりスクラブ洗浄される。半導体基板Ｗの裏面には、ノズルからＤＨＦ等の強い薬液を噴出し、拡散している銅をエッチングしたり、または拡散の問題がなければ、半導体基板Ｗの表面と同じ薬液を用いてＰＶＡスポンジロールによる半導体基板Ｗの裏面のスクラブ洗浄を行う。
【０２１３】
上記洗浄の終了後、半導体基板Ｗを第２ロボット７０８で取上げ、反転機７０６に移し、該反転機７０６で反転させる。該反転させた半導体基板Ｗを第１ロボット７０３で取上げ、第３洗浄機７０４に入れる。第３洗浄機７０４では半導体基板Ｗの表面に超音波振動により励起されたメガソニック水を噴射し、半導体基板Ｗを洗浄する。この時、純水、界面活性剤、キレート剤、またｐＨ調整剤を入れ、公知のペンシル型スポンジで半導体基板Ｗの表面を洗浄してもよい。その後、スピン乾燥により、半導体基板Ｗを乾燥する。
【０２１４】
図４８は、基板処理装置の他の例の平面配置構成を示す図である。この基板処理装置は、バリア層成膜ユニット８１１、シード層成膜ユニット８１２、めっき膜成膜ユニット（めっき装置）８１３、アニールユニット８１４、第１洗浄ユニット８１５、ベベル・裏面洗浄ユニット８１６、蓋めっきユニット８１７、第２洗浄ユニット８１８、第１アライナ兼膜厚測定器８４１、第２アライナ兼膜厚測定器８４２、第１基板反転機８４３、第２基板反転機８４４、基板仮置き台８４５、第３膜厚測定器８４６、ロード・アンロード部８２０、第１ＣＭＰ装置８２１、第２ＣＭＰ装置８２２、第１ロボット８３１、第２ロボット８３２、第３ロボット８３３、第４ロボット８３４を配置した構成である。
【０２１５】
この例では、バリア層成膜ユニット８１１として無電解銅めっき装置、シード層成膜ユニット８１２として無電解銅めっき装置、めっき膜成膜ユニット８１３として電解めっき装置を用いることができる。
【０２１６】
図４９Ａ乃至図４９Ｅは、異なる膜厚分布特性を有する２台の銅めっき装置で膜厚分布をより均一に調整するようにした例を示す。１段目のめっき装置６２０ａとして、図４９Ｂに示すように、膜厚が周辺部で厚くなる膜厚分布特性を有する銅めっき膜Ｐ１を堆積させるようにしたものを使用している。２段目のめっき装置６２０ｂとして、図４９Ｃに示すように、膜厚が中央部で厚くなる膜厚分布特性を有する銅めっき膜Ｐ２を堆積させるようにしたものを使用している。
【０２１７】
これらの２つの銅めっき装置６２０ａ，６２０ｂをシリーズで基板に銅めっきを行い、図４９Ｄに示すように、銅めっき膜Ｐ１を堆積させた後、図４９Ｅに示すように、この上に銅めっき膜Ｐ２を堆積させる。これらのめっき処理時間を調整することによって、より膜厚分布がより均一な銅めっき膜を得ることができる。この方法は、めっき処理中においても、基板の中央部と周辺部の厚さ分布を変更できる。この方法は、めっき時間の変更のみで機械的な調整機構も必要ないため、いわゆるインサイチュ（ｉｎ ｓｉｔｕ）で銅膜厚さ分布の調整が可能となる。
【０２１８】
ここで、２段めっき後の銅めっき膜の膜厚が、中央部の方が厚くなっている場合には、１段目のめっき時間を増やすか、またはめっき電流を増やすように調整するか、または２段目のめっき時間を減少させるか、またはめっき電流を少なくする。このように調整することによって、２段めっき後の銅めっき膜の膜厚の基板の中央部と周辺部でのばらつきを小さくすることができる。
【０２１９】
１段目のめっき装置として、膜厚が中央部で厚くなる膜厚分布特性を有するめっき膜を堆積させるようにしたものを、２段目のめっき装置として、膜厚が周辺部で厚くなる膜厚分布特性を有するものを使用しても良いことは勿論である。
【０２２０】
図５０に示すように、第１段のめっき装置６２０ａで第１段のめっきを行い、この時の銅めっき膜の膜厚分布を膜厚分布計測装置６２２ａで測定し、この測定結果を基に、第２段のめっき装置６２０ｂのめっき時間を調整するようにしても良い。この場合、２段めっき後の銅めっき膜の膜厚の基板中央部と周辺部のばらつきをより小さくすることができる。
【０２２１】
このように、基板の中央部と周辺部の銅めっき膜の膜厚が調整できるめっき装置と、基板の中央部と周辺部の膜厚分布計測装置とを組み合わせて使うことで、めっき後の基板の中央部と周辺部の銅めっき膜の膜厚のばらつきを小さくするように調整することができる。これは単純な調整のみならず、一般的なフィードバック制御やフィードフォワード制御等の手法を用いて制御装置により自動化することもできる。更に、基板の中央部と周辺部の銅めっき膜の膜厚のばらつきを小さくするように調整することのみならず、ＣＭＰ装置の基板の周辺部と中央部の研磨特性に合わせた、基板の中央部と周辺部の銅めっき膜の膜厚の分布を持つ銅めっき膜をめっきすることもできる。例えば、基板の中央部が周辺部よりも多く研磨されてしまう研磨装置と組み合わせる場合、基板の中央部の銅めっき膜の膜厚が基板の周辺部より厚い銅めっき膜をめっきすればよい。
【０２２２】
銅めっき膜を研磨するため、ここで用いられる基板の中央部と周辺部で押圧力が独立して調整できるＣＭＰ装置としては、通常の回転テーブルに張られた研磨布に回転するヘッドに取付けた基板を押し付け、研磨布に供給された砥液により研磨される通常のＣＭＰ装置でも可能であるが、いわゆるディシングを防ぐため、砥粒が固定されたいわゆる固定砥粒型のものが望ましい。ヘッドとしては流体圧によって基板を押圧するものが望ましい。また、固定砥粒型の研磨装置を用いる場合、銅めっき膜の表面に研磨に起因する傷（ｓｃｒａｔｃｈ）が生じる可能性がある。それを除去するため、１段目の固定砥粒で研磨したあと、２段目で研磨布と砥液による通常の研磨を行ってその傷を除去する方が望ましい。
【０２２３】
これら基板の中央部と周辺部の銅めっき膜の膜厚分布調整機構をもつめっき装置と、膜厚分布計測装置と、基板の中央部と周辺部の研磨量を調整できるＣＭＰ装置は、それぞれ別個にクリーンルーム内に設置されていてもよい。その場合、銅めっき膜表面の酸化を防ぐため、先の実施例で述べたＳＭＩＦ，ＨＯＯＰ等の基板搬送箱、更には、基板搬送箱の内部の気体を循環させ、基板搬送箱の内部におかれた粒子フィルタのみまたは粒子フィルタにケミカルフィルタ、更には除湿剤を組み合わせたフィルタによって、基板の雰囲気の気体をクリーンルームから隔離して、粒子量、酸素量または水蒸気量を制御した搬送装置を使用するのが望ましい。また、各装置内部の雰囲気もクリーンルームから隔壁等で隔離し、内部の酸素量または水蒸気量を制御したものが望ましい。
【０２２４】
更に、図５１に示すように、銅めっきする前に基板の表面に形成された銅シード層７の電気抵抗を測定し、その結果に基づいて、銅めっき装置の銅めっき膜の中央部と周辺部の膜厚分布調整機構を調整してもよい。この銅シード層の電気抵抗の測定は、めっき装置と別の装置で行ってもよい。しかし、実際のめっき状態でのカソードと銅シード層との抵抗も加えて測定するのが望ましいので、めっき装置のカソード接点を用いて銅シード層の電気抵抗を測定するのが望ましい。
【０２２５】
図５２乃至図６３に、銅シード層抵抗測定端子とカソードを兼用した電気端子部材の例を示す。図５２及び図５３に示すように、半導体基板Ｗは、銅シード層形成面を下にして、絶縁体でできた基板載置台９００の上に置かれる。この基板載置台９００の基板Ｗを受ける面には複数の電気端子９０２が円周方向に沿って所定のピッチで配置されている。カソードと兼用する場合、少なくともその電気端子９０２がめっき液と接液することを防止する必要がある。このため、この例では、電気端子９０２を挟んだ両側（外側と内側）にシール材９０４，９０６が配置され、更にこのシール材６０９をシール押え９０８で押圧することでシール機構が構成されている。電気端子９０２の内側のシール材９０６のみを設けるようにしても良い。
【０２２６】
電気端子９０２は、この例では、矩形状に形成されているが、図５４Ａに示すように、銅シード層と線接触するナイフエッジ形状に形成しても良い。また、図示していないが、電気端子９０２は銅シード層と点接触するように尖塔状に形成しても良い。このように点接触させることで、電気端子と銅シード層との電気抵抗を少なくすることができる。
【０２２７】
また、図５４Ｂに示すように、各電気端子９０２の下方にスプリング９１０を配置することで、各電気端子９０２がスプリング９１０の弾性力で上方に付勢され、独立して一定の力で銅シード層に押付けられる構造が望ましい。また、図５４Ｃに示すように、電気端子９０２を金属板を屈曲させて構成し、それ自身で銅シード層に対して押圧できる構造としてもよい。電気端子９０２の少なくとも表面は、電気端子と銅シード層との接触抵抗を少なくするため、金または白金でできているのが望ましい。
【０２２８】
基板載置台９００は、電気端子９０２が基板Ｗからはずれないように、センタリング機構を持つものが望ましい。このセンタリング構造としては、図５５Ａに示すように、基板載置台９００の基板Ｗが当たる内周面をテーパ面９００ａとしたものや、図５５Ｂに示すように、金属板を基板のセンタリング機構を持つように折り曲げて電気端子９０２を構成し、この電気端子９０２自体に基板のセンタリング機構を持たせたもの等が挙げられる。
【０２２９】
なお、この例では、銅シード層の抵抗を測定する装置として、銅シード層を下向きにして測定する例を示している。しかし、銅シード層を上にして測定してもよいことは勿論である。
【０２３０】
次に銅シード層の電気抵抗の測定方法について説明する。
銅シード層の抵抗を測定するには、基板Ｗの中心に対して反対側に位置する２つの電気端子９０２，９０２間に直流電圧を加え、その２つの電気端子９０２，９０２間に流れる電流を計測すればよい。図５６に示すように、この計測を基板Ｗの中心を挟む各電気端子９０２，９０２間で行うことにより、複数のデータ（この例では、電気端子が８個あるので４個のデータ）を得ることができる。電気抵抗の測定には誤差があるので、基板全体の抵抗値としては、それらの得られたデータを算術平均、または２乗平均、測定データから最大値と最小値を除いて平均化を行う等、種々の方法をとることができる。
【０２３１】
このようにして得られたシード層電気抵抗の測定値と、シード層電気抵抗の標準値を比較する。測定値が標準値より大きい場合は、基板周辺部の銅めっき膜が基板中央部より厚くなるおそれがある。そこで、銅めっき膜が平坦になるように銅めっき装置の基板中央／周辺膜厚調整機構を調整する。
【０２３２】
更に、図５７に示すように、互いに隣合う２つの電気端子９０２，９０２を１つの電極として用い、基板の中心に対して反対側に位置する互いに隣合う２つの電気端子間の抵抗を計測してもよい。その場合、図５８Ａ及び図５８Ｂに示すように、その電気端子９０２の組合せを隣合う電気端子９０２で順次変えていって測定してもよい。
【０２３３】
さらに、図５９Ａ乃至図５９Ｃに示すように、基板Ｗのエッジ周辺に配置された任意の電気端子９０２，９０２間の電気抵抗を計測し（例えば、この例では電気端子数が８なので、最大７２０）、連立方程式を解くことにより、銅シード層の電気抵抗の平面分布が近似的に得るようにしても良い。これを用いると、下記の図６１に示す基板の中心と基板エッジ周辺との電気抵抗Ｒ１０〜Ｒ８０が近似的に得られる。
【０２３４】
図６０及び図６１は、銅シード層の電気抵抗の分布を計測するための他の例を示す。この例は、中心電気端子９１２を有する電極端子アーム９１４を備え、この中心電気端子９１２が基板Ｗの中心部で銅シード層に接触するようにしている。この例では、電極端子アーム９１４として、可動式のものを使用し、電気抵抗を測定するときのみ基板Ｗの中心に移動して、めっきを行うときには退避する構造を採用している。
【０２３５】
この例にあっては、基板中心の中心電気端子９１２と基板のエッジ周辺に配置された各電気端子９０２との間に順次直流電圧をかけ、その時流れる電流値を計測することにより、図６１に示すように、基板の中心に配置された中心電気端子９１２と基板のエッジ周辺に配置された各電気端子９０２間の銅シード層の電気抵抗Ｒ１０，Ｒ２０…Ｒ８０を計測することができる。
【０２３６】
このようにして得られた銅シード層の電気抵抗分布（例えばＲ１０からＲ８０）を基にして、銅めっきを行う際にカソードの各電気端子にかける電圧を、各々独立に調整制御することにより、基板の半径方向の銅めっき膜の膜厚の分布の調整だけでなく、基板の周方向の銅めっき膜の膜厚の分布の調整も可能となる。これらの調整は、一般のフィードフォワードシーケンス制御を用いた制御装置を用いて、自動的に行えるようにしてもよい。
【０２３７】
図６５は、基板めっき装置の一例の平面図である。図６５に示すように、この基板めっき装置は、半導体基板を収容した基板カセットを収容する搬入・搬出エリア１５２０と、半導体基板の処理を行うプロセスエリア１５３０と、めっき後の半導体基板の洗浄及び乾燥を行う洗浄・乾燥エリア１５４０を具備する。洗浄・乾燥エリア１５４０は、搬入・搬出エリア１５２０とプロセスエリア１５３０の間に配置されている。搬入・搬出エリア１５２０と洗浄・乾燥エリア１５４０には隔壁１５２１を設け、洗浄・乾燥エリア１５４０とプロセスエリア１５３０の間には隔壁１５２３を設けている。
隔壁１５２１には、搬入・搬出エリア１５２０と洗浄・乾燥エリア１５４０との間で半導体基板を受け渡すための通路（図示せず）を設け、該通路を開閉するためのシャッタ１５２２を設けている。また、隔壁１５２３にも洗浄・乾燥エリア１５４０とプロセスエリア１５３０との間で半導体基板を受け渡すための通路（図示せず）を設け、該通路を開閉するためのシャッタ１５２４を設けている。洗浄・乾燥エリア１５４０とプロセスエリア１５３０は独自に給排気できるようになっている。
【０２３８】
図６５に示す基板めっき装置は、半導体製造装置を収容したクリーンルーム内に設置される。搬入・搬出エリア１５２０、洗浄・乾燥エリア１５４０及びプロセスエリア１５３０内の各圧力は、以下のように設定される。
（搬入・搬出エリア１５２０の圧力）＞（洗浄・乾燥エリア１５４０の圧力）＞（プロセスエリア１５３０の圧力）
搬入・搬出エリア１５２０の圧力は、クリーンルーム内圧力より低い。これにより、プロセスエリア１５３０から洗浄・乾燥エリア１５４０に空気が流出しないようにし、洗浄・乾燥エリア１５４０から搬入・搬出エリア１５２０に空気が流出しない。更に搬入・搬出エリア１５２０からクリーンルーム内に空気が流出しない。
【０２３９】
搬入・搬出エリア１５２０には、半導体基板を収容した基板カセットを収納するロードユニット１５２０ａとアンロードユニット１５２０ｂが配置されている。洗浄・乾燥エリア１５４０には、めっき処理後の半導体基板を水で洗浄する２基の水洗部１５４１、めっき後の半導体基板を搬送させる２基の乾燥部１５４２が配置されている。この各水洗部１５４１としては、例えば前端にスポンジがついたペンシル型のものや外周面にスポンジを有するローラ形式のものが用いられる。各乾燥部１５４２としては、例えば半導体基板を高速でスピンさせて脱水、乾燥させる形式のものが用いられる。洗浄・乾燥エリア１５４０には、半導体基板の搬送を行う搬送部（搬送ロボット）１５４３が備えられている。
プロセスエリア１５３０内には、めっきに先立って、半導体基板の前処理を行う複数の前処理槽１５３１と、半導体基板に銅めっき処理を行う複数のめっき槽１５３２が配置されているとともに、半導体基板の搬送を行う搬送部（搬送ロボット）１５３３が備えられている。
【０２４０】
図６６は、基板めっき装置内の気流の流れを示す。図６６に示すように、洗浄・乾燥エリア５４０においては、配管１５４６より新鮮な外部空気が取込まれ、高性能フィルタ１５４４を通してファンにより押込まれ、天井１５４０ａよりダウンフローのクリーンエアとして水洗部１５４１、乾燥部１５４２の周囲に供給される。供給されたクリーンエアの大部分は、床１５４０ｂより循環配管１５４５により天井１５４０ａ側に戻され、再び高性能フィルタ１５４４を通してファンにより押込まれて、洗浄・乾燥エリア１５４０内に循環する。一部の気流は、水洗部１５４１及び乾燥部１５４２内からダクト１５５２を通って洗浄・乾燥エリア５４０から排気される。
【０２４１】
前処理槽１５３１及びめっき槽１５３２を収容したプロセスエリア１５３０は、ウエットゾーンといいながらも、半導体基板表面にパーティクルが付着することは許されない。半導体基板にパーティクルが付着するのを防止するため、前処理槽１５３１及びめっき槽１５３２の周囲には、ダウンフローの新鮮な空気が流れる。新鮮な空気は、ダクト１５３９を通して外部から導入され、ファンにより高性能フィルタ１５３３を通して天井１５３０ａからプロセスエリア１５３０内に押し込まれる。
【０２４２】
プロセスエリア１５３０内に導入されダウンフローを形成するクリーンエアの全流量を外部からの給排気に依存すると、プロセスエリア１５３０内への膨大な給排気量が必要となる。このため、この例では、プロセスエリア１５３０内の圧力を洗浄・乾燥エリア１５４０内の圧力より低く維持するのに必要な程度の排気のみをダクト１５５３を通したプロセスエリア１５３０からの外部排気とし、プロセスエリア１５３０内に導入されるダウンフローの大部分の気流を、配管５３４，５３５を通した循環気流でまかなうようにしている。瞬間循環ダクト１５３４は、洗浄・乾燥エリア１５４０から延び、天井１５３０ａの上方に配置されたフィルタ１５３３に接続されている。循環ダクト１５３５は、洗浄・乾燥エリア１５４０内に配置され、洗浄・乾燥エリア１５４０内で配管１５３４に接続されている。
【０２４３】
循環気流とした場合に、プロセスエリア５３０を通過したクリーンエアは、溶液浴からの薬液ミストや気体を含む。この薬液ミストや気体は、配管１５３５に接続した配管１５３４内に設置したスクラバ１５３６やミストセパレータ１５３７によって循環気流から除去される。これにより天井１５３０ａ側の循環ダクト１５３４に戻ったエアは、薬液ミストや気体を含まないものとなり、再びファンにより押込まれて高性能フィルタ１５３３を通ってプロセスエリア１５３０内にクリーンエアとして循環する。
一部の空気は、プロセスエリア１５３０の床１５３０ｂに接続されたダクト１５３３を通って、プロセスエリア１５３から排出される。薬液ミストやガスを含む空気も、ダクト１５５３を通って、プロセスエリア１５３０から排出される。天井１５３０ａのダクト１５３９からは、これらの排気量に見合った新鮮な空気がプロセスエリア１５３０内に負圧に保った程度に供給される。
【０２４４】
上記のように搬入・搬出エリア１５２０の圧力は、洗浄・乾燥エリア１５４０内の圧力より高く、洗浄・乾燥エリア１５４０内の圧力は、プロセスエリア１５３０内の圧力より高く設定されている。シャッタ１５２２，１５２４（図１参照）を開放すると、これらのエリア間の空気の流れは、図６７に示すように、搬入・搬出エリア１５２０、洗浄・乾燥エリア１５４０及びプロセスエリア１５３０の順に流れる。洗浄・乾燥エリア１５４０及びプロセスエリア１５３０から排出された空気は、ダクト１５５２，１５５３に沿って流れ、クリーンルームから延出する集合排気ダクト５５４（図６８参照）に集められる。
【０２４５】
図６８は、図６５に示す基板めっき装置がクリーンルーム内に配置された一例を示す外観図である。搬入・搬出エリア１５２０のカセット受渡し口１５５５と操作パネル１５５６のある側面が仕切壁１５５７で仕切られたクリーンルームのクリーン度の高いワーキングゾーン１５５８に露出しており、その他の側面は、クリーン度の低いユーティリティゾーン１５５９に収納されている。
上記のように、洗浄・乾燥エリア１５４０を搬入・搬出エリア１５２０とプロセスエリア１５３０の間に配置し、搬入・搬出エリア１５２０と洗浄・乾燥エリア１５４０の間に隔壁１５２１を、洗浄・乾燥エリア１５４０とプロセスエリア１５３０の間に隔壁１５２３をそれぞれ設けている。ワーキングゾーン１５５８から乾燥した状態でカセット受渡し口１５５５を通して半導体基板配線用の基板処理装置内に搬入される半導体基板は、基板めっき装置内でめっき処理され、洗浄・乾燥した状態でカセット受渡し口１５５５を通してワーキングゾーン１５５８に搬出される。従って、半導体基板面にはパーティクルやミストが付着することなく、且つクリーンルーム内のユーティリティゾーン１５５９よりクリーン度の高いワーキングゾーン１５５８をパーティクルや薬液や洗浄液ミストで汚染することはない。
【０２４６】
図６５及び図６６に示す例では、基板めっき装置が搬入・搬出エリア１５２０、洗浄・乾燥エリア１５４０、プロセスエリア１５３０を具備する例を示している。しかし、プロセスエリア１５３０内に又はプロセスエリア１５３０に隣接してＣＭＰ装置を配置するエリアを設け、該プロセスエリア１５３０又はＣＭＰ装置を配置するエリアと搬入・搬出エリア１５２０の間に洗浄・乾燥エリア１５４０を配置するように構成しても良い。要は基板めっき装置に半導体基板が乾燥状態で搬入され、めっき処理の終了した半導体基板が洗浄され、乾燥した状態で基板めっき装置から排出される構成であればよい。
【０２４７】
図６９は、他の基板めっき装置の平面図である。図６９に示す基板めっき装置は、半導体基板を搬入する搬入部１６０１、半導体基板に銅めっきを行う銅めっき槽１６０２、半導体基板を水で洗浄する一対の水洗槽１６０３，１６０４、半導体基板に科学機械研磨（ＣＭＰ）を行うＣＭＰ部１６０５、半導体基板を水で洗浄する一対の水洗槽１６０６，１６０７、半導体基板を乾燥させる乾燥槽１６０８及び配線層形成が終了した半導体基板を搬出する搬出部１６０９を具備している。基板めっき装置は、これら各槽に半導体基板を移送する図示しない基板移送手段が備えられ、これらを含め１つの装置として構成されている。
上記配置構成の基板処理装置において、基板移送手段により、搬入部１６０１に載置された基板カセット１６０１−１から、配線層が形成されていない半導体基板を取り出し、銅めっき槽１６０２に移送する。該銅めっき槽１６０２において、配線溝や配線孔（コンタクトホール）からなる配線部を含む半導体基板Ｗの表面上に銅めっき層を形成する。
【０２４８】
銅めっき層１６０２で銅めっき層の形成が終了した半導体基板Ｗを、基板移送手段で水洗槽１６０３，１６０４の一方に移送し、この水洗槽１６０３，１６０４の一方で水洗を行う。該水洗後の半導体基板Ｗを基板移送手段でＣＭＰ部１６０５に移送し、該ＣＭＰ部１６０５で、銅めっき層から配線溝や配線孔に形成した銅めっき層を残して半導体基板Ｗの表面上の銅めっき層を除去する。半導体基板Ｗの表面には、銅めっき層を形成する前に、配線溝や配線孔の内周面を含めて、ＴｉＮ等からなるバリア層が形成されている。
銅めっき層を残した半導体基板Ｗを、基板移送手段で水洗槽１６０６，１６０７の一方に送り、この水洗槽１６０６，１６０７で水洗浄し、更に水洗浄の終了した半導体基板Ｗを乾燥槽１６０８で乾燥させ、乾燥の終了した半導体基板Ｗを配線層の形成の終了した半導体基板として、搬出部１６０９の基板カセット１６０９−１に格納する。
【０２４９】
図７０は、他の基板めっき装置の平面図である。図７０に示す基板めっき装置の図６９に示す基板めっき装置と異なる点は、銅めっき槽１６０２、水洗槽１６０３、前処理槽１６１１、半導体基板上の銅めっき膜の表面に保護膜を形成する蓋めっき槽１６１２、水洗槽１６１３，１６１４、ＣＭＰ部１６１５を追加し、これらを含め１つの装置として構成した点である。
図７０に示す基板めっき装置の操作は、以下の通りである。搬入部１６０１に載置された基板カセット１６０１−１に収容された半導体基板Ｗは、一枚ずつ連続的に銅めっき槽１６０２，１６０２のいずれかに供給される。この銅めっき槽１６０２，１６０２のいずれかで、配線溝や配線孔（コンタクトホール）からなる配線部を含む半導体基板Ｗの表面上に銅めっき層を形成する。２つのめっき槽１６０２，１６０２は、半導体基板Ｗに長い時間に亘って銅めっきを行うときに使用される。つまり、半導体基板Ｗには、一方の銅めっき槽１６０２による電解銅めっきによって、初期の銅めっき膜が形成され、しかる後、他の銅めっき槽１６０２により無電解めっきによって、二次めっき膜が形成される。基板めっき装置は。２以上の銅めっき槽を備えるようにしてもよい。
銅めっき層を形成した半導体基板Ｗは、水洗槽１６０３，１６０４の一方で水洗される。その後、ＣＭＰ部１６０５で配線溝や配線孔に形成した銅めっき層を残して、半導体基板Ｗの表面上の不要な銅めっき層の不要な部分を除去する。
【０２５０】
続いて、銅めっき層を残した半導体基板Ｗを水洗槽１６１０に移送し、ここで水洗浄する。続いて、基板を前処理槽１６１１に搬送して、保護めっき膜を形成するための前処理を行う。該前処理の終了した半導体基板Ｗを蓋めっき槽１６１２に移送し、蓋めっき槽１６１２で半導体基板Ｗの配線部に形成した銅めっき層の上に保護膜を形成する。この保護膜としては、例えばニッケル（Ｎｉ）−ボロン（Ｂ）無電解めっき槽を用いる。
【０２５１】
半導体基板Ｗを水洗槽１６１３，１６１４の一方で水洗浄した後、銅めっき層上に形成した保護膜の上部をＣＭＰ部１６１５で研磨し、平坦化する。
保護膜を研磨した後、半導体基板Ｗを水洗槽１６０６，１６０７の一方で水洗浄し、乾燥槽１６０８で乾燥させ、半導体基板Ｗを搬出部１６０９の基板カセット１６０９−１に格納する。
【０２５２】
図７１は、他の基板めっき装置の平面図である。図７１に示すように、この基板めっき装置は、ロボットアーム１６１６−１を有したロボット１６１６を中央に配置し、ロボット１６１６の周囲のロボットアーム１６１６−１が到達する範囲に、銅めっき槽１６０２，一対の水洗槽１６０３，１６０４、ＣＭＰ部１６０５、前処理槽１６１１、蓋めっき槽１６１２、乾燥槽１６０８及びロード・アンロード部１６１７を配置している。ロード・アンロード部１６１７に隣接して半導体基板の搬入部１６０１及び搬出部１６０９が配置されている。ロボット１６１６、各槽１６０２，１６０３，１６０４、ＣＭＰ部１６０５、各槽１６０８，１６１１，１６１２、ロード・アンロード部１６１７、搬入部１６０１、搬出部１６０９は１つの装置として構成されている。
【０２５３】
図７１に示す基板めっき装置において、半導体基板の搬入部１６０１から配線めっきの済んでいない半導体基板がロード・アンロード部１６１７に移送され、該半導体基板をロボットアーム１６１６−１が受け取り、銅めっき槽１６０２に移送し、該めっき槽１６０２で配線溝や配線孔からなる配線部を含む半導体基板の表面上に銅めっき層を形成する。該銅めっき層の形成された半導体基板をロボットアーム１６１６−１によりＣＭＰ部１６０５に移送し、該ＣＭＰ部１６０５で銅めっき層から配線溝や配線孔からなる配線部に形成した銅めっき層を残して半導体基板Ｗの表面上の余分な銅めっき層を除去する。
【０２５４】
表面の余分な銅めっき層が除去された半導体基板は、ロボットアーム１６１６−１により水洗槽１６０４に移送され、水洗処理された後、前処理槽１６１１に移送され、該前処理槽１６１１で保護めっき膜を形成するための前処理が行われる。該前処理の終了した半導体基板は、ロボットアーム１６１６−１により、保護膜めっき槽１６１２に移送され、該保護膜めっき槽１６１２で、半導体基板Ｗの配線部に形成した銅めっき層の上に保護膜を形成する。保護膜が形成された半導体基板は、ロボットアーム１６１６−１により水洗槽１６０４に移送され、ここで水洗処理された後、乾燥槽１６０８に移送され、乾燥した後、ロード・アンロード部１６１７に移送される。該配線めっきの終了した半導体基板は搬出部１６０９に移送される。
【０２５５】
図７２は、他の半導体基板処理装置の平面構成を示す図である。この半導体基板処理装置は、ロード・アンロード部１７０１、銅めっきユニット１７０２、第１ロボット１７０３、第３洗浄機１７０４、反転機１７０５、反転機１７０６、第２洗浄機１７０７、第２ロボット１７０８、第１洗浄機１７０９、第１ポリッシング装置１７１０及び第２ポリッシング装置１７１１を配置した構成である。第１ロボット１７０３の近傍には、めっき前後の膜厚を測定するめっき前後膜厚測定機１７１２と、研磨後で乾燥状態の半導体基板Ｗの膜厚を測定する乾燥状態膜厚測定機１７１３が配置されている。
【０２５６】
第１ポリッシング装置（研磨ユニット）１７１０は、研磨テーブル１７１０−１、トップリング１７１０−２、トップリングヘッド１７１０−３、膜厚測定機１７１０−４、プッシャー１７１０−５を具備している。第２ポリッシング装置（研磨ユニット）１７１１は、研磨テーブル１７１１−１、トップリング１７１１−２、トップリングヘッド１７１１−３、膜厚測定機１７１１−４、プッシャー１７１１−５を具備している。
【０２５７】
コンタクトホールと配線用のトレンチが形成され、その上にシード層が形成された半導体基板Ｗを収容したカセット１７０１−１をロード・アンロード部１７０１のロードポートに載置する。第１ロボット１７０３は、半導体基板Ｗをカセット１７０１−１から取出し、銅めっきユニット１７０２に搬入し、銅めっき膜を形成する。その時、めっき前後膜厚測定機１７１２でシード層の膜厚を測定する。銅めっき膜の成膜は、まず半導体基板Ｗの表面の親水処理を行い、その後銅めっきを行って形成する。銅めっき膜の形成後、銅めっきユニット１７０２でリンス若しくは洗浄を行う。
【０２５８】
第１ロボット１７０３で銅めっきユニット１７０２から半導体基板Ｗを取出したとき、めっき前後膜厚測定機１７１２で銅めっき膜の膜厚を測定する。その測定結果は、記録装置（図示せず）に半導体基板の記録データとして記録され、なお且つ、銅めっきユニット１７０２の異常の判定にも使用される。膜厚測定後、第１ロボット１７０３が反転機１７０５に半導体基板Ｗを渡し、該反転機１７０５で反転させる（銅めっき膜が形成された面が下になる）。第１ポリッシング装置１７１０、第２ポリッシング装置１７１１による研磨には、シリーズモードとパラレルモードがある。以下、シリーズモードの研磨について説明する。
【０２５９】
シリーズモード研磨にあっては、１次研磨をポリッシング装置１７１０で行い、２次研磨をポリッシング装置１７１１で行う。第２ロボット１７０８で反転機１７０５上の半導体基板Ｗを取上げ、ポリッシング装置１７１０のプッシャー１７１０−５上に半導体基板Ｗを載せる。トップリング１７１０−２は、プッシャー１７１０−５上の該半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１７１０−１の研磨面に半導体基板Ｗの銅めっき膜形成面を当接押圧し、１次研磨を行う。該１次研磨では、基本的に銅めっき膜が研磨される。研磨テーブル１７１０−１の研磨面は、ＩＣ１０００のような発泡ポリウレタン、または砥粒を固定若しくは含浸させたもので構成されている。該研磨面と半導体基板Ｗの相対運動で銅めっき膜が研磨される。
【０２６０】
銅めっき膜の研磨終了後、トップリング１７１０−２で半導体基板Ｗをプッシャー１７１０−５上に戻す。第２ロボット１７０８は、該半導体基板Ｗを取上げ、第１洗浄機１７０９に入れる。この時、プッシャー１７１０−５上にある半導体基板Ｗの表面及び裏面に薬液を噴射することで、パーティクルを除去したり、付き難くしたりすることができる。
【０２６１】
第１洗浄機１７０９において洗浄終了後、第２ロボット１７０８で半導体基板Ｗを取上げ、第２ポリッシング装置１７１１のプッシャー１７１１−５上に半導体基板Ｗを載せる。トップリング１７１１−２でプッシャー１７１１−５上の半導体基板Ｗを吸着し、該半導体基板Ｗのバリア層を形成した面を研磨テーブル１７１１−１の研磨面に当接押圧して２次研磨を行う。この２次研磨ではバリア層が研磨される。但し、上記１次研磨で残った銅膜や酸化膜も研磨されるケースもある。
【０２６２】
研磨テーブル１７１１−１の研磨面は、ＩＣ１０００のような発泡ポリウレタン、または砥粒を固定若しくは含浸させたもので構成され、該研磨面と半導体基板Ｗの相対運動で研磨される。このとき、砥粒若しくはスラリーには、シリカ、アルミナ、セリア等が用いられる。薬液は、研磨したい膜種により調整される。
【０２６３】
２次研磨の終点の検知は、光学式の膜厚測定機を用いてバリア層の膜厚を測定し、膜厚が０になったことまたはＳｉＯ２ からなる絶縁膜の表面検知で行う。また、研磨テーブル１７１１−１の近傍に設けた膜厚測定機１７１１−４として画像処理機能付きの膜厚測定機を用い、酸化膜の測定を行い、半導体基板Ｗの加工記録として残したり、２次研磨の終了した半導体基板Ｗを次の工程に移送できるか否かの判定を行ったりしてもよい。また、２次研磨終点に達していない場合は、再研磨を行う。なんらかの異常で規定値を超えて研磨された場合は、不良品を増やさないように、次の研磨を行わないよう半導体基板処理装置を停止させる。
【０２６４】
２次研磨終了後、トップリング１７１１−２で半導体基板Ｗをプッシャー１１７１１−５まで移動させる。プッシャー１７１１−５上の半導体基板Ｗを第２ロボット１７０８で取上げる。この時、プッシャー１７１１−５上で薬液を半導体基板Ｗの表面及び裏面に噴射することで、パーティクルを除去したり、付く難くしたりすることができる。
【０２６５】
第２ロボット１７０８は、半導体基板Ｗを第２洗浄機１７０７に搬入し、ここで半導体基板Ｗの洗浄を行う。第２洗浄機１７０７の構成も第１洗浄機１７０９と同じ構成である。半導体基板Ｗの表面は、主にパーティクル除去のために、純水に界面活性剤、キレート剤、またｐＨ調整剤を加えた洗浄液を用いて、ＰＶＡスポンジロールによりスクラブ洗浄される。半導体基板Ｗの裏面には、ノズルからＤＨＦ等の強い薬液を噴出し、拡散している銅をエッチングしたり、または拡散の問題がなければ、表面と同じ薬液を用いてＰＶＡスポンジロールによるスクラブ洗浄をする。
【０２６６】
上記洗浄の終了後、半導体基板Ｗを第２ロボット１７０８で取上げ、反転機１７０６に移し、該反転機１７０６で反転させる。該反転させた半導体基板Ｗを第１ロボット１７０３で取上げ第３洗浄機１７０４に入れる。第３洗浄機１７０４では、半導体基板Ｗの表面に超音波振動により励起されたメガソニック水を噴射して洗浄する。そのとき純水に界面活性剤、キレート剤、またｐＨ調整剤を加えた洗浄液を用いて公知のペンシル型スポンジで半導体基板Ｗの表面を洗浄してもよい。その後、スピン乾燥により、半導体基板Ｗを乾燥させる。
【０２６７】
上記のように研磨テーブル１７１１−１の近傍に設けた膜厚測定機１７１１−４で膜厚を測定した場合は、半導体基板Ｗは、更に処理を施すことなく、そのままロード・アンロード部１７１１のアンロードポートに載置されたカセットに収容される。
【０２６８】
図７３は、他の半導体基板処理装置の平面構成を示す図である。この半導体基板処理装置が図７２に示す半導体基板処理装置と異なる点は、図７２に示す銅めっきユニット１７０２の代わりに蓋めっきユニット１７５０を設けた点である。
銅膜を形成した半導体基板Ｗを収容したカセット１７０１−１は、ロード・アンロード部１７０１に載置される。半導体基板Ｗは、カセット１７０１−１から取出され、第１ポリッシング装置１７１０または第２ポリッシング装置１７１１に搬送されて、ここで銅めっき膜の表面が研磨される。この研磨終了後、半導体基板Ｗは、第１洗浄機１７０９で洗浄される。
【０２６９】
第１洗浄機１７０９で洗浄された半導体基板Ｗは、蓋めっきユニット１７５０に搬送され、ここで銅めっき膜の表面に保護膜が形成され、これによって、銅めっき膜が大気中で酸化することが防止される。蓋めっきを施した半導体基板Ｗは、第２ロボット１７０８によって蓋めっきユニット１７５０から第２洗浄機１７０７に搬送され、ここで純水または脱イオン水で洗浄される。洗浄後の半導体基板Ｗは、ロード・アンロード部１７０１に載置されたカセット１７０１−１に戻される。
【０２７０】
図７４は、更に他の半導体基板処理装置の平面構成を示す図である。この半導体基板処理装置の図７３に示す半導体基板処理装置と異なる点は、図７３に示す第１洗浄機１７０９の代わりにアニールユニット１７５１を設けた点である。
前述のようにして、ポリッシング装置１７１０または１７１１で研磨され、第１洗浄機１７０９で洗浄された半導体基板Ｗは、蓋めっきユニット１７５０に搬送され、ここで銅めっき膜の表面に蓋めっきが施される。この蓋めっきが施された半導体基板Ｗは、第２ロボット１７３２によって、蓋めっきユニット１７５０から第１洗浄機１７０７に搬送され、ここで洗浄される。
【０２７１】
第１洗浄機１７０９で洗浄された半導体基板Ｗは、アニールユニット１７５１に搬送され、ここでアニールされる。これによって、銅めっき膜が合金化されて銅めっき膜のエレクトロンマイグレーション耐性が向上する。アニールが施された半導体基板Ｗは、アニールユニット１７５１から第２洗浄機１７０７に搬送され、ここで純水または脱イオン水で洗浄される。洗浄後の半導体基板Ｗは、ロード・アンロード部１７０１に載置されたカセット１７０１−１に戻される。
【０２７２】
図７５は、他の基板処理装置の平面配置構成を示す図である。図７５において、図７２と同一符号を付した部分は、同一または相当部分を示す。この基板研磨装置は、第１ポリッシング装置１７１０と第２ポリッシング装置１７１１に接近してプッシャーインデクサー１７２５を配置し、第３洗浄機１７０４と銅めっきユニット１７０２の近傍にそれぞれ基板載置台１７２１，１７２２を配置し、第１洗浄機１７０９と第３洗浄機１７０４の近傍にロボット１７２３を配置し、第２洗浄機１７０７と銅めっきユニット１７０２の近傍にロボット１７２４を配置し、更にロード・アンロード部１７０１と第１ロボット１７０３の近傍に乾燥状態膜厚測定機１７１３を配置している。
【０２７３】
上記構成の基板処理装置において、第１ロボット１７０３は、ロード・アンロード部１７０１のロードポートに載置されているカセット１７０１−１から半導体基板Ｗを取出し、乾燥状態膜厚測定機１７１３でバリア層及びシード層の膜厚を測定した後、該半導体基板Ｗを基板載置台１７２１に載せる。乾燥状態膜厚測定機１７１３が、第１ロボット１７０３のハンドに設けられている場合は、そこで膜厚を測定し、基板を基板載置台１７２１に載せる。第２ロボット１７２３で基板載置台１７２１上の半導体基板Ｗを銅めっきユニット１７０２に移送し、銅めっき膜を成膜する。銅めっき膜の成膜後、めっき前後膜厚測定機１７１２で銅めっき膜の膜厚を測定する。その後、第２ロボット１７２３は、半導体基板Ｗをプッシャーインデクサー１７２５に移送し搭載する。
【０２７４】
〔シリーズモード〕
シリーズモードでは、トップリングヘッド１７１０−２がプッシャーインデクサー１７２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１７１０−１に移送し、研磨テーブル１７１０−１上の研磨面に該半導体基板Ｗを押圧して研磨を行う。研磨の終点検知は、上記と同様な方法で行い、研磨終了後の半導体基板Ｗは、トップリングヘッド１７１０−２でプッシャーインデクサー１７２５に移送され搭載される。第２ロボット１７２３で半導体基板Ｗを取出し、第１洗浄機１７０９に搬入し洗浄し、続いてプッシャーインデクサー１７２５に移送し搭載する。
【０２７５】
トップリングヘッド１７１１−２がプッシャーインデクサー１７２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１７１１−１に移送し、その研磨面に該半導体基板Ｗを押圧して研磨を行う。研磨の終点検知は上記と同様な方法で行い、研磨終了後の半導体基板Ｗは、トップリングヘッド１７１１−２でプッシャーインデクサー１７２５に移送され搭載される。第３ロボット１７２４は、半導体基板Ｗを取上げ、膜厚測定機１７２６で膜厚を測定した後、第２洗浄機１７０７に搬入し洗浄する。続いて第３洗浄機１７０４に搬入し、ここで洗浄した後にスピンドライで乾燥を行い、その後、第３ロボット１７２４で半導体基板Ｗを取上げ、基板載置台１７２２上に載せる。
【０２７６】
〔パラレルモード〕
パラレルモードでは、トップリングヘッド１７１０−２または１７１１−２がプッシャーインデクサー１７２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１７１０−１または１７１１−１に移送し、研磨テーブル１７１０−１または１７１１−１上の研磨面に該半導体基板Ｗを押圧して研磨を行う。膜厚を測定した後、第３ロボット１７２４で半導体基板Ｗを取上げ、基板載置台１７２２上に載せる。
第１ロボット１７０３は、基板載置台１７２２上の半導体基板Ｗを乾燥状態膜厚測定機１７１３に移送し、膜厚を測定した後、ロード・アンロード部１７０１のカセット１７０１−１に戻す。
【０２７７】
図７６は、他の基板処理装置の平面配置構成を示す図である。この基板処理装置は、シード層が形成されていない半導体基板Ｗに、シード層及び銅めっき膜を形成し、研磨して回路配線を形成する基板処理装置である。
この基板研磨装置では、第１ポリッシング装置１７１０と第２ポリッシング装置１７１１に接近してプッシャーインデクサー１７２５を配置し、第２洗浄機１７０７とシード層成膜ユニット１７２７の近傍にそれぞれ基板載置台１７２１，１７２２を配置し、シード層成膜ユニット１７２７と銅めっきユニット１７０２に接近してロボット１７２３を配置し、第１洗浄機１７０９と第２洗浄機１７０７の近傍にロボット１７２４を配置し、更にロード・アンロード部１７０１と第１ロボット１７０３の近傍に乾燥膜厚測定機１７１３を配置している。
【０２７８】
第１ロボット１７０３は、ロード・アンロード部１７０１のロードポートに載置されているカセット１７０１−１から、バリア層が形成されている半導体基板Ｗを取出して基板載置台１７２１に載せる。次に、第２ロボット１７２３は、半導体基板Ｗをシード層成膜ユニット１７２７に搬送し、ここでシード層を成膜する。このシード層の成膜は無電解めっきで行う。第２ロボット１７２３は、シード層の形成された半導体基板をめっき前後膜厚測定機１７１２でシード層の膜厚を測定する。膜厚測定後、銅めっきユニット１７０２に搬入し、ここで銅めっき膜を形成する。
【０２７９】
銅めっき膜を形成後、その膜厚を測定し、半導体基板をプッシャーインデクサー１７２５に移送する。トップリング１７１０−２または１７１１−２は、プッシャーインデクサー１７２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル１７１０−１または１７１１−１に移送し研磨する。研磨後、トップリング１７１０−２または１７１１−２は、半導体基板Ｗを膜厚測定機１７１０−４または１７１１−４に移送して膜厚を測定し、プッシャーインデクサー１７２５に移送して載せる。
【０２８０】
次に、第３ロボット１７２４は、プッシャーインデクサー１７２５から半導体基板Ｗを取上げ、第１洗浄機１７０９に搬入する。第３ロボット１７２４は、第１洗浄機１７０９から洗浄された半導体基板Ｗを取上げ、第２洗浄機１７０７に搬入し、洗浄し乾燥した半導体基板を基板載置台１７２２上に載置する。次に、第１ロボット１７０３は、半導体基板Ｗを取上げ乾燥状態膜厚測定機１７１３で膜厚を測定し、ロード・アンロード部１７０１のアンロードポートに載置されているカセット１７０１−１に収納する。
【０２８１】
図７６に示す基板処理装置においても、回路パターンのコンタクトホールまたはトレンチが形成された半導体基板Ｗ上にバリア層、シード層及び銅めっき膜を形成し、研磨して回路配線を形成する。
バリア層形成前の半導体基板Ｗを収容したカセット１７０１−１を、ロード・アンロード部１７０１のロードポートに載置する。そして、第１ロボット１７０３でロード・アンロード部１７０１のロードポートに載置されているカセット１７０１−１から、半導体基板Ｗを取出して基板載置台１７２１に載せる。次に、第２ロボット１７２３は、半導体基板Ｗをシード層成膜ユニット１７２７に搬送し、ここでバリア層とシード層を成膜する。このバリア層とシード層の成膜は、無電解めっきで行う。第２ロボット１７２３は、バリア層とシード層を形成した半導体基板Ｗをめっき前後膜厚測定機１７１２に搬送し、ここで半導体基板Ｗに形成されたバリア層とシード層の膜厚を測定する。膜厚測定後、半導体基板Ｗを銅めっきユニット１７０２に搬入し、銅めっき膜を形成する。
【０２８２】
図７７は、他の基板処理装置の平面配置構成を示す図である。この基板処理装置は、バリア層成膜ユニット１８１１、シード層成膜ユニット１８１２、めっきユニット１８１３、アニールユニット１８１４、第１洗浄ユニット１８１５、ベベル・裏面洗浄ユニット１８１６、蓋めっきユニット１８１７、第２洗浄ユニット１８１８、第１アライナ兼膜厚測定器１８４１、第２アライナ兼膜厚測定器１８４２、第１基板反転機１８４３、第２基板反転機１８４４、基板仮置き台１８４５、第３膜厚測定器１８４６、ロード・アンロード部１８２０、第１ポリッシング装置１８２１、第２ポリッシング装置１８２２、第１ロボット１８３１、第２ロボット１８３２、第３ロボット１８３３、第４ロボット１８３４を配置した構成である。膜厚測定器１８４１，１８４２，１８４６は、ユニットになっており、他のユニット（めっき、洗浄、アニール等のユニット）の間口寸法と同一サイズにしているため、入れ替え自在である。
この例では、バリア層成膜ユニット１８１１は無電解Ｒｕめっき装置、シード層成膜ユニット１８１２は無電解銅めっき装置、めっきユニット１８１３は電解めっき装置を用いることができる。
【０２８３】
図７８は、この基板処理装置内での各工程の流れを示すフローチャートである。このフローチャートに従って、この装置内での各工程について説明する。先ず、第１ロボット１８３１によりロード・アンロードユニット１８２０に載置されたカセット１８２０ａから取出された半導体基板は、第１アライナ兼膜厚測定ユニット１８４１内に被めっき面を上にして配置される。ここで、膜厚計測を行うポジションの基準点を定めるために、膜厚計測用のノッチアライメントを行った後、銅膜形成前の半導体基板の膜厚データを得る。
【０２８４】
次に、半導体基板は、第１ロボット１８３１により、バリア層成膜ユニット１８１１へ搬送される。このバリア層成膜ユニット１８１１は、無電解Ｒｕめっきにより半導体基板上にバリア層を形成する装置で、半導体装置の層間絶縁膜（例えば、ＳｉＯ２）への銅拡散防止膜としてＲｕを成膜する。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第１ロボット１８３１により第１アライナ兼膜厚測定ユニット１８４１に搬送され、半導体基板の膜厚、即ちバリア層の膜厚を測定される。
【０２８５】
膜厚測定された半導体基板は、第２ロボット１８３２でシード層成膜ユニット１８１２へ搬入され、前記バリア層上に無電解銅めっきによりシード層が成膜される。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第２ロボット１８３２により含浸めっきユニットであるめっきユニット１８１３に搬送される前に、ノッチ位置を定めるために第２アライナ兼膜厚測定器１８４２に搬送され、銅めっき用のノッチのアライメントを行う。この第２アライナ兼膜厚測定器１８４２で、必要に応じて銅膜形成前の半導体基板の膜厚を再計測してもよい。
【０２８６】
ノッチアライメントが完了した半導体基板は、第３ロボット１８３３によりめっきユニット１８１３へ搬送され、銅めっきが施される。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第３ロボット１８３３により半導体基板端部の不要な銅膜（シード層）を除去するためにベベル・裏面洗浄ユニット１８１６へ搬送される。ベベル・裏面洗浄ユニット１８１６では、予め設定された時間でベベルのエッチングを行うとともに、半導体基板裏面に付着した銅をフッ酸等の薬液により洗浄する。この時、ベベル・裏面洗浄ユニット１８１６へ搬送する前に、第２アライナ兼膜厚測定器１８４２にて半導体基板の膜厚測定を実施して、めっきにより形成された銅膜厚の値を得ておき、その結果により、ベベルのエッチング時間を任意に変えてエッチングを行っても良い。なお、ベベルエッチングによりエッチングされる領域は、基板の周縁部であって回路が形成されない領域、または回路が形成されていても最終的にチップとして利用されない領域である。この領域にはベベル部分が含まれる。
【０２８７】
ベベル・裏面洗浄ユニット１８１６で洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第３ロボット１８３３で基板反転機１８４３に搬送され、該基板反転機１８４３にて反転され、被めっき面を下方に向けた後、第４ロボット１８３４により配線部を安定化させるためにアニールユニット１８１４へ投入される。アニール処理前及び／または処理後、半導体基板を第２アライナ兼膜厚測定ユニット１８４２に搬入し、半導体基板に形成された、銅膜の膜厚を計測する。この後、半導体基板は、第４ロボット１８３４により第１ポリッシング装置１８２１に搬入され、半導体基板の銅層、シード層の研磨を行う。
【０２８８】
この時、砥粒等は所望のものが用いられるが、ディッシングを防ぎ、表面の平面度を出すために、固定砥粒を用いることもできる。第１ポリッシング終了後、半導体基板は、第４ロボット１８３４により第１洗浄ユニット１８１５に搬送され、洗浄される。この洗浄は、半導体基板直径とほぼ同じ長さを有するロールを半導体基板の表面と裏面に配置し、半導体基板及びロールを回転させつつ、純水または脱イオン水を流しながら洗浄するスクラブ洗浄である。
【０２８９】
第１の洗浄終了後、半導体基板は、第４ロボット１８３４により第２ポリッシング装置１８２２に搬入され、半導体基板上のバリア層が研磨される。この際、砥粒等は所望のものが用いられるが、ディッシングを防ぎ、表面の平面度を出すために、固定砥粒を用いることもできる。第２ポリッシング終了後、半導体基板は、第４ロボット１８３４により、再度第１洗浄ユニット１８１５に搬送され、スクラブ洗浄される。洗浄終了後、半導体基板は、第４ロボット１８３４により第２基板反転機８４４に搬送され反転されて、被めっき面を上方に向けられ、更に第３ロボット１８３３により基板仮置き台８４５に置かれる。
【０２９０】
半導体基板は、第２ロボット１８３２により基板仮置き台８４５から蓋めっきユニット１８１７に搬送され、銅の大気による酸化防止を目的に銅表面に蓋めっきを行う。蓋めっきが施された半導体基板は、第２ロボット１８３２により蓋めっきユニット１８１７から第３膜厚測定器１８４６に搬入され、銅膜厚が測定される。その後、半導体基板は、第１ロボット１８３１により第２洗浄ユニット１８１８に搬入され、純水または脱イオン水により洗浄される。洗浄が終了した半導体基板は、第１ロボット１８３１によりロード・アンロード部８２０に載置されたカセット１８２０ａ内に戻される。
【０２９１】
このようにして、図９５Ａ至図９５Ｃに示すように、銅からなる配線を形成し、その後、無電解蓋めっきによって、この配線の表面を保護層で選択的に覆って保護する。
すなわち、半導体基板Ｗには、図９５Ａに示すように、半導体素子が形成された基板１の導電層１ａの上にＳｉＯ２からなる絶縁膜２が堆積され、リソグラフィ・エッチング技術によりコンタクトホール３と配線用のトレンチ４が形成され、その上にＴａＮ等からなるバリア層５、更にその上にシード層７が形成される。
【０２９２】
そして、図９５Ｂに示すように、半導体基板Ｗ表面に銅めっきを施すことで、半導体基板Ｗのコンタクトホール３及びトレンチ４内に銅を充填させると共に、絶縁膜２上に銅膜６を堆積させる。その後化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により絶縁膜２上の銅膜６を除去して、図９５Ｃに示すように、コンタクトホール３および配線用のトレンチ４に充填した銅膜６の表面と絶縁膜１０２の表面とを略同一平面にする。配線保護膜８は、露出した金属表面の上に形成される。
【０２９３】
この場合、シード層７は、薄肉部のない完全なものとなるように補強される。図９４は、この補強処理の工程の流れを示すフロー図である。
先ず、表面にシード層７（図９５Ａ参照）を形成した基板Ｗを、シード層７に追加の金属を成膜する電解めっきユニットまたは無電解めっきユニットからなるプリ・プレーティングユニットに搬入する（ステップ１）。
次に、この電解めっきユニットまたは無電解めっきユニットで第１段めっき処理（プリプレーティング）を行って、シード層７の薄肉部を補強しこれを完全なものとする（ステップ２）。
第１段めっき処理終了後、必要に応じて、基板Ｗを水洗部に搬送して水洗し（ステップ３）、しかる後、水洗後の基板Ｗを、トレンチに金属を埋込む電解めっき装置に搬送する。
【０２９４】
次に、この電解めっき装置で、基板Ｗの表面に第２段めっき処理を施して、銅を効果的に埋込む（ステップ４）。この時、第１段めっき処理を施すことで、シード層７が補強されて薄肉部のない完全なものとなっているため、第２段めっき処理の際に、シード層７に均一に電流が流れて、ボイドのない銅の埋込みが可能となる。
第２段めっき処理終了後、必要に応じて、基板Ｗを水洗部に搬送して水洗する（ステップ５）。しかる後、水洗後の基板Ｗをベベルエッチ・薬液洗浄部に搬送し、このベベルエッチ・薬液洗浄部で、銅めっき処理後の基板Ｗを薬液で洗浄するとともに、基板Ｗのベベル部に薄く形成された銅薄膜等をエッチング除去する（ステップ６）。次に、この基板を、洗浄・乾燥処理部に搬送し、ここで基板Ｗの洗浄・乾燥処理を行う（ステップ７）。しかる後、この基板を搬送装置でロード・アンロード部のカセットに戻す（ステップ８）。
【０２９５】
図９５Ａに示す半導体基板Ｗに電解銅めっきを施すプロセスを説明する。
先ず、半導体基板Ｗを、例えばプリント基板用ハイスロー硫酸銅めっき液等の第１めっき液に浸漬さっせて、第１のめっき処理を行う。この処理によって、半導体基板Ｗの表面に形成したトレンチの側面及び底面を含む全表面に均一な初期めっき膜を形成する。ここに、プリント基板用ハイスロー硫酸銅めっき液は、硫酸銅の濃度が低く、硫酸濃度が高い均一電着性及び被覆性に優れた組成の銅めっき液であり、例えば、硫酸銅５〜１００ｇ／ｌ、硫酸１００〜２５０ｇ／ｌの組成のものである。
このめっき液は、硫酸銅濃度が低く、硫酸濃度が高いため、めっき液の伝導率が上がり、分極が大きくなって、均一電着性が向上する。この結果、めっき金属を半導体基板Ｗの表面に均一に付着させて、微細なトレンチの底部や側面にめっきの未着部分が生じてしまうことを防止することができる。
【０２９６】
そして、半導体基板Ｗを水洗いした後、第２のめっき液、例えば、装飾用硫酸銅めっき液に浸漬させて第２段めっき処理を行う。この処理によって、トレンチの内部に銅を埋込むとともに、基板の表面に平坦なめっき膜を形成する。ここに、この硫酸銅めっき液は、硫酸銅の濃度が高く、硫酸濃度が低いレベリング性に優れた組成の銅めっき液であり、例えば、硫酸銅１００〜３００ｇ／ｌ、硫酸１０〜１００ｇ／ｌの組成のものである。
ここに、レベリング性とは、表面平坦度に対する性質を意味する。
【０２９７】
電解めっきユニットまたは無電解めっきユニットからなるプリプレーティングユニットは、電解めっき装置の内部に配置される。
アライナ兼膜厚測定器１８４１及びアライナ兼膜厚測定器１８４２は、基板ノッチ部分の位置決め及び膜厚の測定を行う。
シード層成膜ユニット１８１２を省略することもできる。この場合、めっき膜は、めっき装置１８１３でバリア層の表面に直接形成される。
シード層成膜ユニットは、電解めっきユニットまたは無電解めっき装置から構成される。この場合、例えば銅膜からなるシード層は、電解めっきまたは無電解めっきによってバリア層の表面に形成され、その後、めっきユニット１８１３で４バリア層の上にめっき膜が形成される。
【０２９８】
ベベル・裏面洗浄ユニット１８１６は、エッジ（ベベル）銅エッチングと裏面洗浄が同時に行え、また基板表面の回路形成部の銅の自然酸化膜の成長を抑えることが可能である。図７９に、ベベル・裏面洗浄ユニット１８１６の概略図を示す。図７９に示すように、ベベル・裏面洗浄ユニット１８１６は、有底円筒状の防水カバー１９２０の内部に位置して基板Ｗをフェイスアップでその周縁部の円周方向に沿った複数箇所でスピンチャック１９２１により水平に保持して高速回転させる基板保持部１９２２と、この基板保持部１９２２で保持された基板Ｗの表面側のほぼ中央部上方に配置されたセンタノズル１９２４と、基板Ｗの周縁部の上方に配置されたエッジノズル１９２６とを備えている。センタノズル１９２４及びエッジノズル１９２６は、それぞれ下向きで配置されている。また基板Ｗの裏面側のほぼ中央部の下方に位置して、バックノズル１９２８が上向きで配置されている。エッジノズル１９２６は、基板Ｗの直径方向及び高さ方向を移動自在に構成されている。
【０２９９】
このエッジノズル１９２６の移動幅Ｌは、基板の外周端面から中心部方向に任意の位置決めが可能になっていて、基板Ｗの大きさや使用目的等に合わせて、設定値の入力を行う。通常、２ｍｍから５ｍｍの範囲でエッジカット幅Ｃが設定される。この場合、裏面から表面への液の回り込み量が問題にならない回転数以上であれば、その設定されたカット幅Ｃ内の銅膜が除去される。
【０３００】
次に、この洗浄装置による洗浄方法について説明する。まず、スピンチャック１９２１を介して半導体基板Ｗを基板保持部１９２２で水平に保持した状態で、半導体基板Ｗを基板保持部１９２２と一体に水平回転させる。この状態で、センタノズル１９２４から基板Ｗの表面側の中央部に酸溶液を供給する。この酸溶液としては非酸化性の酸であればよく、例えばフッ酸、塩酸、硫酸、クエン酸、蓚酸等を用いる。一方、エッジノズル１９２６から基板Ｗの周縁部に酸化剤溶液を連続的または間欠的に供給する。この酸化剤溶液としては、オゾン水、過酸化水素水、硝酸水、次亜塩素酸ナトリウム水等のいずれかを用いるか、またはそれらの組み合わせを用いる。
【０３０１】
これにより、半導体基板Ｗの周縁部のエッジカット幅Ｃの領域では、上面及び端面に成膜された銅膜等は酸化剤溶液で急速に酸化され、同時にセンタノズル１９２４から供給されて基板の表面全面に拡がる酸溶液によってエッチングされ溶解除去される。このように、基板周縁部で酸溶液と酸化剤溶液を混合させることで、予めそれらの混合水をノズルから供給するのに比べて急峻なエッチングプロフィールを得ることができる。この時、それらの濃度により銅のエッチングレートが決定される。基板の表面の回路形成部に銅の自然酸化膜が形成されていた場合、この自然酸化物は、基板の回転に伴って基板の表面全面に亘って広がる酸溶液で直ちに除去されて成長することはない。センタノズル１９２４からの酸溶液の供給を停止した後、エッジノズル１９２６からの酸化剤溶液の供給を停止する。これにより、表面に露出しているシリコンを酸化して、銅の付着を抑制することができる。
【０３０２】
一方、バックノズル１９２８から基板の裏面中央部に酸化剤溶液とシリコン酸化膜エッチング剤とを同時または交互に供給する。これにより、半導体基板Ｗの裏面側に金属状に付着している銅等を基板のシリコンごと酸化剤溶液で酸化し、シリコン酸化膜エッチング剤でエッチングして除去することができる。この酸化剤溶液としては、表面に供給する酸化剤溶液と同じものにする方が薬品の種類を少なくする上で好ましい。シリコン酸化膜エッチング剤としては、フッ酸を用いることができ、基板の表面側の酸溶液もフッ酸を用いると薬品の種類を少なくすることができる。これにより、酸化剤供給を先に停止すれば疎水面が得られ、エッチング剤溶液を先に停止すれば飽水面（親水面）が得られて、その後のプロセスの要求に応じた裏面に調整することもできる。
【０３０３】
このように、酸溶液すなわちエッチング液を基板に供給して、基板Ｗの表面に残留する金属イオンを除去した後、更に純水を供給して、純水置換を行ってエッチング液を除去し、その後、スピン乾燥を行う。このようにして、半導体基板表面の周縁部のエッジカット幅Ｃ内の銅膜の除去と裏面の銅汚染除去を同時に行って、この処理を、例えば８０秒以内に完了させることができる。エッジのエッジカット幅を任意（２ｍｍ〜５ｍｍ）に設定することが可能であるが、エッチングに要する時間はカット幅に依存しない。
【０３０４】
めっき後のＣＭＰ工程前に、アニール処理を行うことが、この後のＣＭＰ処理や配線の電気特性に対して良い効果を示す。アニール無しでＣＭＰ処理後に幅の広い配線（数μｍ単位）の表面を観察すると、マイクロボイドのような欠陥が多数見られ、配線全体の電気抵抗を増加させたが、アニールを行うことでこの電気抵抗の増加は改善された。アニール無しの場合に、細い配線にはボイドが見られなかった。これにより、これらの現象には、粒成長の度合いが関わっていることが考えられる。つまり、細い配線では粒成長が起こりにくいが、幅の広い配線では粒成長に伴い、アニール処理に伴うグレン成長の過程で、めっき膜中のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）でも見えないほどの超微細ポアが集結しつつ上へ移動することで、配線上部にマイクロボイド用の凹みが生じたという推測ができる。アニールユニット１８１４のアニール条件としては、水素（２％以下）を添加したガスの雰囲気で、温度を３００〜４００℃程度に設定し、アニール時間は１〜５分間である。このような条件の下で、上記の効果が得られた。
【０３０５】
図８２及び図８３は、アニールユニット１８１４を示す。このアニールユニット１８１４は、半導体基板Ｗを出し入れするゲート１０００を有するチャンバ１００２を備えており、このチャンバ１００２の内部に位置して、半導体基板Ｗを、例えば４００℃に加熱するホットプレート１００４と、例えば冷却水を流して半導体基板Ｗを冷却するクールプレート１００６が上下に配置されている。アニールユニット１８１４には、クールプレート１００６の内部を貫通して上下方向に延び、上端に半導体基板Ｗを載置保持する複数の昇降ピン１００８が昇降自在に配置されている。更に、アニール時に半導体基板Ｗとホットプレート１００８との間に酸化防止用のガスを導入するガス導入管１０１０と、該ガス導入管１０１０から導入され、半導体基板Ｗとホットプレート１００４との間を流れたガスを排気するガス排気管１０１２がホットプレート１００４を挟んで互いに対峙する位置に配置されている。
【０３０６】
ガス導入管１０１０は、内部にフィルタ１０１４ａを有するＮ２ガス導入路１０１６内を流れるＮ２ガスと、内部にフィルタ１０１４ｂを有するＨ２ガス導入路１０１８内を流れるＨ２ガスとを混合器１０２０で混合し、この混合器１０２０で混合したガスが流れる混合ガス導入路１０２２に接続されている。
【０３０７】
これにより、ゲート１０００を通じてチャンバ１００２の内部に搬入した半導体基板Ｗを昇降ピン１００８で保持し、昇降ピン１００８を該昇降ピン１００８で保持した半導体基板Ｗとホットプレート１００４との距離が、例えば０．１〜１．０ｍｍ程度となるまで上昇させる。この状態で、ホットプレート１００４を介して半導体基板Ｗを、例えば４００℃となるように加熱し、同時にガス導入管１０１０から酸化防止用のガスを導入して半導体基板Ｗとホットプレート１００４との間を流してガス排気管１０１２から排気する。これによって、酸化を防止しつつ半導体基板Ｗをアニールし、このアニールを、例えば数十秒〜６０秒程度継続してアニールを終了する。基板の加熱温度は１００〜６００℃が選択される。
【０３０８】
アニール終了後、昇降ピン１００８を該昇降ピン１００８で保持した半導体基板Ｗとクールプレート１００６との距離が、例えば０〜０．５ｍｍ程度となるまで下降させる。この状態で、クールプレート１００６内に冷却水を導入することで、半導体基板Ｗの温度が１００℃以下となるまで、例えば１０〜６０秒程度、半導体基板を冷却し、この冷却終了後の半導体基板を次工程に搬送する。
なお、この例では、酸化防止用のガスとして、Ｎ２ガスと数％のＨ２ガスを混合した混合ガスを流すようにしているが、Ｎ２ガスのみを流すようにしてもよい。
アニールユニットを電解めっき装置の内部に配置してもよい。
【０３０９】
図８０は、無電解めっき装置の概略構成図である。図８０に示すように、この無電解めっき装置は、被めっき部材である半導体基板Ｗを上面に保持する保持手段１９１１と、保持手段１９１１に保持された半導体基板Ｗの被めっき面（上面）の周縁部に当接して該周縁部をシールする堰部材１９３１と、堰部材１９３１でその周縁部をシールされた半導体基板Ｗの被めっき面にめっき液を供給するシャワーヘッド１９４１を備えている。無電解めっき装置は、さらに保持手段１９１１の上部外周近傍に設置されて半導体基板Ｗの被めっき面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段１９５１と、排出された洗浄液等（めっき廃液）を回収する回収容器１９６１と、半導体基板Ｗ上に保持しためっき液を吸引して回収するめっき液回収ノズル１９６５と、前記保持手段１９１１を回転駆動するモータＭとを備えている。以下、各部材について説明する。
【０３１０】
保持手段１９１１は、その上面に半導体基板Ｗを載置して保持する基板載置部１９１３を有している。この基板載置部１９１３は、半導体基板Ｗを載置して固定するように構成されており、具体的には半導体基板Ｗをその裏面側に真空吸着する図示しない真空吸着機構を有している。一方、基板載置部１９１３の裏面側には、面状であって半導体基板Ｗの被めっき面を下面側から暖めて保温する裏面ヒータ１９１５が設置されている。この裏面１ヒータ９１５は、例えばラバーヒータによって構成されている。この保持手段１９１１は、モータＭによって回転駆動されると共に、図示しない昇降手段によって上下動できるように構成されている。
【０３１１】
堰部材１９３１は、筒状であって、その下部に半導体基板Ｗの外周縁をシールするシール部１９３３を有し、図示の位置から上下動しないように設置されている。
シャワーヘッド１９４１は、先端に多数のノズルを設けることで、供給されためっき液をシャワー状に分散して半導体基板Ｗの被めっき面に略均一に供給する構造のものである。また洗浄液供給手段１９５１は、ノズル１９５３から洗浄液を噴出する構造である。
めっき液回収ノズル１９６５は、上下動且つ旋回できるように構成されていて、その先端が半導体基板Ｗの上面周縁部の堰部材１９３１の内側に下降して半導体基板Ｗ上のめっき液を吸引するように構成されている。
【０３１２】
次に、この無電解めっき装置の動作を説明する。まず図示の状態よりも保持手段１９１１を下降して堰部材１９３１との間に所定寸法の隙間を設け、基板載置部１９１３に半導体基板Ｗを載置・固定する。半導体基板Ｗとしては、例えばφ８インチ基板を用いる。
次に、保持手段１９１１を上昇して、図示のようにその上面を堰部材１９３１の下面に当接させ、同時に半導体基板Ｗの外周を堰部材１９３１のシール部１９３３によってシールする。この時、半導体基板Ｗの表面は、開放された状態となっている。
【０３１３】
次に、裏面ヒータ１９１５によって半導体基板Ｗ自体を直接加熱して、例えば半導体基板Ｗの温度を７０℃にする（めっき終了まで維持する）。次に、シャワーヘッド１９４１から、例えば５０℃に加熱されためっき液を噴出して半導体基板Ｗの表面の略全体にめっき液を降り注ぐ。半導体基板Ｗの表面は、堰部材１９３１によって囲まれているので、注入しためっき液は全て半導体基板Ｗの表面に保持される。供給するめっき液の量は、半導体基板Ｗの表面に１ｍｍ厚（約３０ｍｌ）となる程度の少量で良い。なお被めっき面上に保持するめっき液の深さは１０ｍｍ以下であれば良く、この例のように１ｍｍでも良い。この例のように供給するめっき液が少量で済めば、これを加熱する加熱装置も小型のもので良くなる。この例においては、半導体基板Ｗの温度を７０℃に、めっき液の温度を５０℃に加熱しているので、半導体基板Ｗの被めっき面は、例えば６０℃になり、この例におけるめっき反応に最適な温度にできる。
【０３１４】
そして、モータＭによって半導体基板Ｗを瞬時回転させて被めっき面の均一な液濡れを行い、その後半導体基板Ｗを静止した状態で被めっき面のめっきを行う。具体的には、半導体基板Ｗを１ｓｅｃだけ１００ｒｐｍ以下で回転して半導体基板Ｗの被めっき面上をめっき液で均一に濡らし、その後静止させて１ｍｉｎ間無電解めっきを行わせる。なお瞬時回転時間は、長くても１０ｓｅｃ以下とする。
【０３１５】
めっき処理が完了した後、めっき液回収ノズル１９６５の先端を半導体基板Ｗの表面周縁部の堰部材１９３１の内側近傍に下降し、めっき液を吸い込む。この時、半導体基板Ｗを、例えば１００ｒｐｍ以下の回転速度で回転させれば、半導体基板Ｗ上に残っためっき液を遠心力で半導体基板Ｗの周縁部の堰部材１９３１の部分に集めることができ、効率良く、且つ高い回収率でめっき液の回収ができる。そして、保持手段１９１１を下降させて半導体基板Ｗを堰部材１９３１から離し、半導体基板Ｗの回転を開始して洗浄液供給手段１９５１のノズル１９５３から洗浄液（超純水）を半導体基板Ｗの被めっき面に噴射して被めっき面を冷却すると同時に希釈化・洗浄することで無電解めっき反応を停止させる。この時、ノズル１９５３から噴射される洗浄液を堰部材１９３１にも当てることで堰部材１９３１の洗浄を同時に行っても良い。この時のめっき廃液は、回収容器１９６１に回収され、廃棄される。
【０３１６】
そしてモータＭによって半導体基板Ｗを高速回転してスピン乾燥した後、保持手段１９１１から取出す。
【０３１７】
図８１は、他の無電解めっき装置の概略構成図である。図８１に示す無電解めっき装置が図８０の無電解めっき装置と相違する点は、保持手段１９１１内に裏面ヒータ１９１５を設ける代わりに、保持手段１９１１の上方にランプヒータ１９１７を設置し、このランプヒータ９１７とシャワーヘッド１９４１−２とを一体化した点である。例えば、複数の半径の異なるリング状のランプヒータ１９１７を同心円状に設置し、ランプヒータ１９１７の間の隙間からシャワーヘッド１９４１−２の多数のノズル１９４３−２をリング状に開口させている。ランプヒータ１９１７としては、渦巻状の一本のランプヒータで構成しても良いし、更にそれ以外の各種構造・配置のランプヒータで構成しても良い。
【０３１８】
このように構成しても、めっき液は、各ノズル１９４３−２から半導体基板Ｗの被めっき面上にシャワー状に略均等に供給でき、またランプヒータ１９１７によって半導体基板Ｗの加熱・保温も直接均一に行える。ランプヒータ１９１７の場合、半導体基板Ｗとめっき液の他に、その周囲の空気をも加熱するので半導体基板Ｗの保温効果もある。
【０３１９】
ランプヒータ１９１７によって半導体基板Ｗを直接加熱するには、比較的大きい消費電力のランプヒータ１９１７が必要になるので、その代わりに比較的小さい消費電力のランプヒータ１９１７と図７９に示す裏面ヒータ１９１５とを併用して、半導体基板Ｗは主として裏面ヒータ１９１５によって加熱し、めっき液と周囲の空気の保温は主としてランプヒータ９１７によって行うようにしても良い。また前述の例と同様に、半導体基板Ｗを直接、または間接的に冷却する手段をも設けて、温度制御を行っても良い。
前述の蓋めっきは、好ましくは無電解めっき処理によって行われるが、電解めっき処理で行うようにしても良い。
【０３２０】
産業上の利用の可能性
この発明は、基板処理装置に適し、更に詳しくは、半導体基板の表面に形成された微細な溝の内部に銅を埋込んで、埋込み配線回路を形成するのに使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施の形態の基板処理装置の全体の構成を示す図である。
【図２】
めっき装置の全体配置図である。
【図３】
めっき装置のロード・アンロード部を示す図である。
【図４】
めっき装置のめっきユニットの概略断面図である。
【図５】
めっき装置の基板洗浄装置の概略図である。
【図６】
めっき装置の基板洗浄装置の他の例を示す概略断面図である。
【図７】
ＣＭＰ装置の全体配置図である。
【図８】
ＣＭＰ装置のトップリングと研磨テーブルとの関係を示す図である。
【図９】
ＣＭＰ装置のトップリングと研磨テーブルとの関係を示す断面図である。
【図１０】
図９に示すトップリングの断面図である。
【図１１】
図９に示すトップリングの底面図である。
【図１２】
ＣＭＰ装置における当接部材（センターバック及びリングチューブ）の他の例を示す図である。
【図１３】
ＣＭＰ装置における当接部材（センターバック及びリングチューブ）の更に他の例を示す図である。
【図１４】
ＣＭＰ装置における当接部材（センターバック及びリングチューブ）の更に他の例を示す図である。
【図１５】
ＣＭＰ装置のトップリングの他の例を示す断面図である。
【図１６】
ＣＭＰ装置のトップリングの更に他の例を示す断面図である。
【図１７】
基板搬送箱を示す平面図である。
【図１８】
基板搬送箱を示す正面図である。
【図１９】
基板搬送箱の他の例を示す平断面図である。
【図２０】
図１９のＡ−Ａ線断面図である。
【図２１】
他の基板搬送箱の正面図である。
【図２２】
他の基板搬送箱の裏面図である。
【図２３】
他の基板搬送箱の使用状態の説明に付する図である。
【図２４】
基板搬送箱の更に他の例を示す平断面図である。
【図２５】
図２４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２６】
基板処理装置の全体構成の他の例を示す図である。
【図２７】
基板処置装置の全体構成の更に他の例を示す図である。
【図２８】
膜厚分布調整機能を有する銅めっき装置の一例を示す概略断面図である。
【図２９】
膜厚分布調整機能を有する銅めっき装置の他の例を示す概略断面図である。
【図３０】
膜厚分布調整機能を有する銅めっき装置の更に他の例を示す概略断面図である。
【図３１】
膜厚分布調整機能を有する銅めっき装置の更に他の例を示す概略断面図である。
【図３２】
膜厚分布調整機能を有する銅めっき装置の更に他の例を示す概略断面図である。
【図３３】
膜厚分布調整機能を有する銅めっき装置の更に他の例を示す概略断面図である。
【図３４】
膜厚分布調整機能を有する銅めっき装置の更に他の例を示す概略断面図である。
【図３５】
膜厚分布調整機能を有する銅めっき装置の更に他の例を示す概略断面図である。
【図３６】
膜厚分布調整機能を有する銅めっき装置の更に他の例を示す概略断面図である。
【図３７】
膜厚分布調整機能を有する銅めっき装置の更に他の例を示す概略断面図である。
【図３８】
膜厚分布調整機能を有する銅めっき装置の更に他の例を示す概略断面図である。
【図３９】
膜厚分布調整機能を有する銅めっき装置の更に他の例を示す概略断面図である。
【図４０】
膜厚分布調整機能を有する銅めっき装置の更に他の例を示す概略断面図である。
【図４１】
研磨量調整機能を有するＣＭＰ装置の一例を示す斜視図である。
【図４２】
図４２の縦断正面図である。
【図４３】
図４３Ａは、図４０の変形例を示す平面図、図４３Ｂはその縦断正面図である。
【図４４】
研磨量調整機能を有するＣＭＰ装置の他の例を示す斜視図である。
【図４５】
図４４の縦断正面図である。
【図４６】
研磨量調整機能を有するＣＭＰ装置の他の例の平面図である。
【図４７】
基板処理装置の他の例を示す平面配置図である。
【図４８】
基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図４９】
２段めっきの説明に付する図である。
【図５０】
図４９の変形例の説明に付する図である。
【図５１】
銅シード層の電気抵抗を測定して銅めっき層装置をＣＭＰ装置とを制御する例を示すブロック図である。
【図５２】
銅シード層抵抗測定端子とカソードとを兼用した電気端子部材の一例を示す断面図である。
【図５３】
図５２の一部を示す斜視図である。
【図５４】
電気端子のそれぞれ異なる例を示す断面図である。
【図５５】
電子端子部材のそれぞれ異なるセンタリンク機構の説明に付する断面図である。
【図５６】
図５２に示す電気端子部材を使用して銅シード層の電気抵抗を測定する際の説明に付する図である。
【図５７】
銅シード層の電気抵抗を測定する際の、他の測定方法の説明に付する図である。
【図５８】
銅シード層の電気抵抗を測定する際の、更に他の測定方法の説明に付する図である。
【図５９】
銅シード層の電気抵抗を測定する際の、更に他の測定方法の説明に付する図である。
【図６０】
銅シード層抵抗測定端子とカソードとを兼用した電気端子部材の他の例を示す断面図である。
【図６１】
図６０に示す電気端子部材を使用して銅シード層の電気抵抗の測定する際の説明に付する図である。
【図６２】
銅めっき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６３】
従来の基板処理装置の全体構成を示す図である。
【図６４】
従来のめっき装置を示す概略断面図である。
【図６５】
基板処理装置を示す平面配置図である。
【図６６】
図６５に示す基板処理装置内の気流の流れを示す図である。
【図６７】
図６６に示す基板処理装置の各エリア間の空気の流れを示す図である。
【図６８】
図６５に示す基板処理装置をクリーンルーム内に配置した一例を示す外観図である。
【図６９】
基板処理装置の他の例を示す平面配置図である。
【図７０】
基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図７１】
基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図７２】
基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図７３】
基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図７４】
基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図７５】
基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図７６】
基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図７７】
基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図７８】
図７７に示す基板処置装置における各工程の流れを示すフローチャートである。
【図７９】
ベベル・裏面洗浄ユニットを示す概要図である。
【図８０】
無電解めっき装置の一例を示す概要図である。
【図８１】
無電解めっき装置の他の例を示す概要図である。
【図８２】
アニールユニットの一例を示す縦断正面図である。
【図８３】
図８２の平断面図である。
【図８４】
めっきユニットを示す平面図である。
【図８５】
図８４のＡ−Ａ線断面図である。
【図８６】
基板保持部及びカソード部の拡大断面図である。
【図８７】
基板保持部の縦断正面図である。
【図８８】
カソード部の断面図である。
【図８９】
電極アームの平面図である。
【図９０】
図８９の縦断正面図である。
【図９１】
図８９のＥ−Ｅ線断面図である。
【図９２】
図９１の一部を拡大して示す拡大図である。
【図９３】
電極アームの電極部のハウジングを除いた状態の平面図である。
【図９４】
シード層を補強する処理工程の流れを示すフロー図である。
【図９５】
基板の表面にめっきを施して銅からなる配線を形成し、しかる後、配線上に保護膜で選択的に形成する、一連の処理工程を示す図である。

Claims (39)

  1. 基板表面の微細なトレンチの内部に金属を埋込むにあたり、
    基板上にバリア層を、該バリア層上にシード層をそれぞれ形成し、
    基板を保持する第１基板ホルダと、めっき液を有するめっき浴と、アノードと
    、電磁界を調整する仮想アノードを有する電解めっき装置を用意し、
    基板を保持して該基板を基板の中心部と周縁部で異なる圧力となるように研磨面に押圧する第２基板ホルダを有する研磨装置を用意し、
    バリア層とシード層を形成した基板を前記電解めっき装置に搬送し、
    前記第１基板ホルダで基板を保持して該基板を前記めっき液中に配置し、
    電磁界を発生させ、
    前記仮想アノードによって、基板の中心部と周縁部におけるめっき膜の膜厚の差が最少となるように、前記電磁界を調整した電解めっきによって、トレンチの内部に第１金属を埋込むとともに、基板の全表面に該第１金属からなるめっき膜を形成し、
    基板を前記めっき浴から取出し、
    前記電解めっき装置内で基板を洗浄し乾燥させ、
    基板を前記研磨装置に搬送し、
    基板を前記第２基板ホルダで保持し、
    基板の中心部を研磨面に押し付ける圧力と基板の周縁部を研磨面に押し付ける圧力を調整しつつ、基板を研磨面に押し付けてめっき膜を研磨除去し、
    前記研磨装置内で基板を洗浄し乾燥させ、
    基板を前記研磨装置から移送することを特徴とする基板処理方法。
  2. 電解めっきを施した基板をアニールする工程を更に有することを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
  3. 前記電解めっき装置内に配置されたアニールユニットで前記アニールを行うことを特徴とする請求項２記載の基板処理方法。
  4. 前記研磨後に、研磨された基板のめっき膜上に保護めっき膜を形成するために第２金属を蓋めっきする工程を更に有することを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
  5. 前記蓋めっきを無電解めっき装置で行うことを特徴とする請求項４記載の基板処理方法。
  6. 前記無電解めっき装置は、前記研磨装置内に配置されていることを特徴とする請求項５記載の基板処理方法。
  7. 前記蓋めっき後に、蓋めっきされた基板をアニールする工程を更に有することを特徴とする請求項４記載の基板処理方法。
  8. 前記研磨前に、基板上に成膜されためっき膜の膜厚を測定する工程を更に有することを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
  9. 前記膜厚の測定結果を基に、前記研磨装置における基板を研磨面に押し付ける圧力の調整を行うことを特徴とする請求項８記載の基板処理方法。
  10. 基板上の前記めっき膜の膜厚は、２μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
  11. 基板上の前記めっき膜の膜厚は、１μｍ以下であることを特徴とする請求項１０記載の基板処理方法。
  12. 基板上にバリア層を、該バリア層上にシード層をそれぞれ形成した基板を基板搬送箱の内部に入れ、
    前記基板搬送箱の内部を該基板搬送箱の外部に比べて、粒子汚染物質、化学汚染物質、酸素または湿度の少なくとも一つを減少させた雰囲気として、該基板搬送箱内に収容した基板を前記電解めっき装置に搬送することを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
  13. 基板を前記研磨装置から移送するに先だって、基板を基板搬送箱の内部に入れ、
    前記基板搬送箱の内部を該基板搬送箱の外部に比べて、粒子汚染物質、化学汚染物質、酸素または湿度の少なくとも一つを減少させた雰囲気として、該基板搬送箱内に収容した基板を前記研磨装置から移送することを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
  14. トレンチの内部を除き基板表面にバリア層が残らないように、前記研磨装置における基板の押し付け圧力を調整することを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
  15. トレンチ内に前記第１金属を埋込む前に、電解めっきユニットまたは無電解めっきユニットにより付加金属を堆積させて、シード層を補強することを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
  16. 前記電解めっきユニットまたは無電解めっきユニットは、前記電解めっき装置内に配置されていることを特徴とする請求項１５記載の基板処理方法。
  17. 前記第１金属は銅であることを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
  18. 基板表面のトレンチの内部に金属を埋込むにあたり、
    電解めっき装置を用意し、
    基板を保持して該基板を基板の中心部と周縁部で異なる圧力となるように研磨面に押圧する基板ホルダを有する研磨装置を用意し、
    基板上にバリア層を形成し、
    該バリア層を有する基板を前記電解めっき装置に搬送し、
    前記電解めっき装置内で基板を第１めっき液中に保持し、
    前記第１めっき液を使用して前記シード層の全表面に第１膜を電解めっきで成膜し、
    前記電解めっき装置内で基板を第２めっき液中に保持し、
    前記第２めっき液を使用して前記第１層で覆われたトレンチの内部に金属を埋込むとともに、基板の表面に該金属からなる第２めっき膜を形成し、
    前記電解めっき装置内で基板を洗浄し乾燥させ、
    基板を前記研磨装置に搬送し、
    基板を前記基板ホルダで保持し、
    基板の中心部を研磨面に押し付ける圧力と基板の周縁部を研磨面に押し付ける圧力を調整しつつ、基板を研磨面に押し付けて第２めっき膜を研磨除去し、
    前記研磨装置内で基板を洗浄し乾燥させ、
    基板を前記研磨装置から移送することを特徴とする基板処理方法。
  19. 電解めっきを施した基板をアニールする工程を更に有することを特徴とする請求項１８記載の基板処理方法。
  20. 前記電解めっき装置内に配置されたアニールユニットで前記アニールを行うことを特徴とする請求項１９記載の基板処理方法。
  21. 前記研磨後に、研磨された基板のめっき膜上に保護めっき膜を形成するために第２金属を蓋めっきする工程を更に有することを特徴とする請求項１８記載の基板処理方法。
  22. 前記蓋めっきを無電解めっき装置で行うことを特徴とする請求項２１記載の基板処理方法。
  23. 前記無電解めっき装置は、前記研磨装置内に配置されていることを特徴とする請求項２２記載の基板処理方法。
  24. 前記蓋めっき後に、蓋めっきされた基板をアニールする工程を更に有することを特徴とする請求項２１記載の基板処理方法。
  25. 前記研磨前に、基板上に成膜されためっき膜の膜厚を測定する工程を更に有することを特徴とする請求項１８記載の基板処理方法。
  26. 前記膜厚の測定結果を基に、前記研磨装置における基板を研磨面に押し付ける圧力の調整を行うことを特徴とする請求項２５記載の基板処理方法。
  27. 基板上の前記めっき膜の膜厚は、２μｍ以下であることを特徴とする請求項１８記載の基板処理方法。
  28. 基板上の前記めっき膜の膜厚は、１μｍ以下であることを特徴とする請求項２７記載の基板処理方法。
  29. 基板上にバリア層を形成した基板を基板搬送箱の内部に入れ、
    前記基板搬送箱の内部を該基板搬送箱の外部に比べて、粒子汚染物質、化学汚染物質、酸素または湿度の少なくとも一つを減少させた雰囲気として、該基板搬送箱内に収容した基板を前記電解めっき装置に搬送することを特徴とする請求項１８記載の基板処理方法。
  30. 基板を前記研磨装置から移送するに先だって、基板を基板搬送箱の内部に入れ、
    前記基板搬送箱の内部を該基板搬送箱の外部に比べて、粒子汚染物質、化学汚染物質、酸素または湿度の少なくとも一つを減少させた雰囲気として、該基板搬送箱内に収容した基板を前記研磨装置から移送することを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
  31. トレンチの内部を除き基板表面にバリア層が残らないように、前記研磨装置における基板の押し付け圧力を調整することを特徴とする請求項１８記載の基板処理方法。
  32. トレンチ内に前記金属を埋込む前に、電解めっきユニットまたは無電解めっきユニットにより付加金属を成膜して、シード層を補強することを特徴とする請求項１８記載の基板処理方法。
  33. 前記電解めっきユニットまたは無電解めっきユニットは、前記電解めっき装置内に配置されていることを特徴とする請求項３２記載の基板処理方法。
  34. 前記金属は銅であることを特徴とする請求項１８記載の基板処理方法。
  35. 基板表面のトレンチの内部に金属を埋込むにあたり、
    基板上にバリア層を、該バリア層上にシード層をそれぞれ形成し、
    基板を保持する第１基板ホルダと、めっき液を有するめっき浴と、アノードを有する電解めっき装置を用意し、
    基板を保持して該基板を基板の中心部と周縁部で異なる圧力となるように研磨面に押圧する第２基板ホルダを有する研磨装置を用意し、
    バリア層とシード層を形成した基板を前記電解めっき装置に搬送し、
    電解めっきユニットまたは無電解めっきユニットにより付加金属を堆積させてシード層を補強し、
    前記第１基板ホルダで基板を保持して該基板をめっき液中に保持し、
    電磁界を発生させ、
    電解めっきによって、トレンチの内部に第１金属を埋込むとともに、基板の全表面に該第１金属からなるめっき膜を形成し、
    基板を前記めっき浴から取出し、
    前記電解めっき装置内で基板を洗浄し乾燥させ、
    基板を前記研磨装置に搬送し、
    基板を前記第２基板ホルダで保持し、
    基板を研磨面に押し付けてめっき膜を研磨除去し、
    研磨された基板のめっき膜上に保護めっき膜を形成するために第２金属を蓋めっきし、
    基板を洗浄し乾燥させることを特徴とする基板処理方法。
  36. 電解めっきを施した基板をアニールする工程を更に有することを特徴とする請求項３５記載の基板処理方法。
  37. 前記蓋めっき後に、蓋めっきされた基板をアニールする工程を更に有することを特徴とする請求項３５記載の基板処理方法。
  38. 前記第１金属は銅であることを特徴とする請求項３５記載の基板処理方法。
  39. 基板表面のトレンチの内部に金属を埋込むにあたり、
    めっき装置を用意し、
    基板を保持して該基板を基板の中心部と周縁部で異なる圧力となるように研磨面に押圧する基板ホルダを有する研磨装置を用意し、
    基板上にバリア層と形成し、
    該バリア層を有する基板を前記めっき装置に搬送し、
    前記めっき装置内で基板を第１めっき液中に保持し、
    前記第１めっき液を使用して前記シード層の全表面に第１膜を無電解めっきで成膜し、
    前記めっき装置内で基板を第２めっき液中に保持し、
    基板とアノードとの間に電磁界を発生させ、
    前記第２めっき液を使用して前記第１層で覆われたトレンチの内部に金属を埋込むとともに、基板の表面に該金属からなる第２めっき膜を形成し、
    前記めっき装置内で基板を洗浄し乾燥させ、
    基板を前記研磨装置に搬送し、
    基板を前記第２基板ホルダで保持し、
    基板の中心部を研磨面に押し付ける圧力と基板の周縁部を研磨面に押し付ける圧力を調整しつつ、基板を研磨面に押し付けて第２めっき膜を研磨除去し、
    前記研磨装置内で基板を洗浄し乾燥させ、
    基板を前記研磨装置から移送することを特徴とする基板処理方法。
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