JP2001110766A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウェハ表面にＣｕメッキ膜を形成したときに
ウェハ裏面等に付着するＣｕ金属汚染を好適に除去する
と同時に、ウェハ面を親水化処理することが可能なウェ
ハ前洗浄工程を含む半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体ウェハの表面にＣｕメッキ膜を形
成した工程（Ｓ１１）の後にウェハの表面以外の面に付
着したＣｕ金属汚染を洗浄する前洗浄工程（Ｓ１２）と
して、Ｃｕ金属汚染をウェハ面から除去すると同時にウ
ェハの表面以外の面を親水性にする処理を含んでおり、
その処理として、フッ酸を含まず酸化性を有する洗浄液
を用いてウェハの表面以外の面を洗浄する処理を行う。
洗浄液としては、硝酸過水、ＨＰＭ、ＳＰＭ、濃厚硝酸
等を用いる。また、洗浄液をウェハの表面以外の面に噴
射すると同時に、ウェハの表面に洗浄液が接触しないよ
うに、ウェハの表面に純水や有機酸を噴射し、あるいは
窒素ガスを吹き付ける。
ウェハ裏面等に付着するＣｕ金属汚染を好適に除去する
と同時に、ウェハ面を親水化処理することが可能なウェ
ハ前洗浄工程を含む半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体ウェハの表面にＣｕメッキ膜を形
成した工程（Ｓ１１）の後にウェハの表面以外の面に付
着したＣｕ金属汚染を洗浄する前洗浄工程（Ｓ１２）と
して、Ｃｕ金属汚染をウェハ面から除去すると同時にウ
ェハの表面以外の面を親水性にする処理を含んでおり、
その処理として、フッ酸を含まず酸化性を有する洗浄液
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洗浄液としては、硝酸過水、ＨＰＭ、ＳＰＭ、濃厚硝酸
等を用いる。また、洗浄液をウェハの表面以外の面に噴
射すると同時に、ウェハの表面に洗浄液が接触しないよ
うに、ウェハの表面に純水や有機酸を噴射し、あるいは
窒素ガスを吹き付ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＣｕ膜で電極、配線
等の導電膜を形成する半導体装置に関し、特にＣｕ膜の
形成時にウェハに生じるＣｕ原子等の金属汚染（以下、
Ｃｕ金属汚染と称する）を除去するための洗浄工程を含
む半導体装置の製造方法に関するものである。
等の導電膜を形成する半導体装置に関し、特にＣｕ膜の
形成時にウェハに生じるＣｕ原子等の金属汚染（以下、
Ｃｕ金属汚染と称する）を除去するための洗浄工程を含
む半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の電極、配線等の導電膜とし
てＣｕを利用した半導体装置が提案されている。例え
ば、Ｃｕにより図９に示すようなダマシン構造のＣｕ配
線を形成する場合には、シリコン等の半導体基板９にト
ランジスタなどの素子（図示せず）が形成され、その表
面にシリコン酸化膜等の層間絶縁膜２を形成した後、配
線を形成する領域を選択エッチングして配線溝３を形成
する。次いで、スパッタ法によりＴａＮ，Ｔａ，ＴｉＮ
等のバリアメタル膜４を形成し、さらにその上にスパッ
タ法によりシードＣｕ膜５を形成する。しかる後、Ｃｕ
メッキ処理を行い前記シードＣｕ膜５からＣｕを成長
し、前記配線溝３を埋めるのに十分な厚さにＣｕメッキ
膜６を形成する。次いで、形成された前記Ｃｕメッキ膜
６は水分を含んで多結晶状態にあるために、所要の温度
でのアニールを行い、Ｃｕ結晶を成長する。その後、こ
れらが形成されたウェハ１の表面を化学機械研磨（ＣＭ
Ｐ）処理して前記層間絶縁膜２の表面が露呈されるまで
前記Ｃｕメッキ膜６、シードＣｕ膜５、バリアメタル膜
４を研磨することで、同図のように、表面が平坦化さ
れ、前記配線溝３内にのみＣｕメッキ膜６、シードＣｕ
膜５、バリアメタル膜４が残されたダマシン配線８が形
成される。その後、後洗浄工程によりウェハ１に付着し
ている研磨材や汚染金属等の汚染物を除去している。
てＣｕを利用した半導体装置が提案されている。例え
ば、Ｃｕにより図９に示すようなダマシン構造のＣｕ配
線を形成する場合には、シリコン等の半導体基板９にト
ランジスタなどの素子（図示せず）が形成され、その表
面にシリコン酸化膜等の層間絶縁膜２を形成した後、配
線を形成する領域を選択エッチングして配線溝３を形成
する。次いで、スパッタ法によりＴａＮ，Ｔａ，ＴｉＮ
等のバリアメタル膜４を形成し、さらにその上にスパッ
タ法によりシードＣｕ膜５を形成する。しかる後、Ｃｕ
メッキ処理を行い前記シードＣｕ膜５からＣｕを成長
し、前記配線溝３を埋めるのに十分な厚さにＣｕメッキ
膜６を形成する。次いで、形成された前記Ｃｕメッキ膜
６は水分を含んで多結晶状態にあるために、所要の温度
でのアニールを行い、Ｃｕ結晶を成長する。その後、こ
れらが形成されたウェハ１の表面を化学機械研磨（ＣＭ
Ｐ）処理して前記層間絶縁膜２の表面が露呈されるまで
前記Ｃｕメッキ膜６、シードＣｕ膜５、バリアメタル膜
４を研磨することで、同図のように、表面が平坦化さ
れ、前記配線溝３内にのみＣｕメッキ膜６、シードＣｕ
膜５、バリアメタル膜４が残されたダマシン配線８が形
成される。その後、後洗浄工程によりウェハ１に付着し
ている研磨材や汚染金属等の汚染物を除去している。
【０００３】このようなダマシン配線の製造工程では、
Ｃｕメッキ工程において、Ｃｕがウェハの裏面にも成長
され、あるいはＣｕ原子等のＣｕ金属汚染がウェハ裏面
に付着すると、Ｃｕがウェハの裏面側からシリコン内に
拡散し、素子特性劣化の要因となる。このような特性劣
化を防止するために、ウェハの裏面に付着しているＣｕ
金属汚染を除去するためのウェハ前洗浄が行われる。一
般的なウェハ前洗浄の方法として、ＦＰＭ（ＨＦ／Ｈ2
Ｏ2 ／Ｈ2 Ｏ）などの洗浄液を用いたＲＣＡ洗浄方法が
知られている。ＦＰＭを用いてウェハ裏面を洗浄する
と、Ｃｕ金属汚染は除去できるもののＦＰＭによってウ
ェハ裏面の表面のシリコン酸化膜が除去されてしまいウ
ェハ裏面は疎水性となり、ＣＭＰ工程後のウェハ後洗浄
において洗浄液がウェハ裏面に均一に接触せず、洗浄効
果が低下してしまう。また、ＦＰＭ等の洗浄液がウェハ
表面に形成されたＣｕ配線に付着すると、Ｃｕ表面が溶
けたり、腐食されてしまい、配線抵抗が増大したり断線
したりする。
Ｃｕメッキ工程において、Ｃｕがウェハの裏面にも成長
され、あるいはＣｕ原子等のＣｕ金属汚染がウェハ裏面
に付着すると、Ｃｕがウェハの裏面側からシリコン内に
拡散し、素子特性劣化の要因となる。このような特性劣
化を防止するために、ウェハの裏面に付着しているＣｕ
金属汚染を除去するためのウェハ前洗浄が行われる。一
般的なウェハ前洗浄の方法として、ＦＰＭ（ＨＦ／Ｈ2
Ｏ2 ／Ｈ2 Ｏ）などの洗浄液を用いたＲＣＡ洗浄方法が
知られている。ＦＰＭを用いてウェハ裏面を洗浄する
と、Ｃｕ金属汚染は除去できるもののＦＰＭによってウ
ェハ裏面の表面のシリコン酸化膜が除去されてしまいウ
ェハ裏面は疎水性となり、ＣＭＰ工程後のウェハ後洗浄
において洗浄液がウェハ裏面に均一に接触せず、洗浄効
果が低下してしまう。また、ＦＰＭ等の洗浄液がウェハ
表面に形成されたＣｕ配線に付着すると、Ｃｕ表面が溶
けたり、腐食されてしまい、配線抵抗が増大したり断線
したりする。
【０００４】このＣＭＰ工程後のウェハ後洗浄での洗浄
効果を高めるには、ウェハ裏面を親水化処理することが
好ましい。すなわち、ＣＭＰにより生じる汚染物は絶縁
物（スラリー）であり、その絶縁物は疎水性であるシリ
コン面にはゼータ電位が異極性であるため付着し易くな
る。ところが、例えばシリコン面を酸化してシリコン酸
化膜を形成すると、シリコン酸化膜は親水性であってゼ
ータ電位が同極性となるため、絶縁物である汚染物がシ
リコン面に付着し難くなり、ＣＭＰ後洗浄によって容易
に除去することが可能になる。このような親水化処理を
行ってＣＭＰ後洗浄効果を高める技術として、特許第２
５８６３１９号では、Ｏ2 プラズマ処理を行うことによ
りウェハ裏面にシリコン酸化膜を形成して親水化処理す
る技術が提案されている。しかしながら、Ｏ2 プラズマ
処理は、タングステンのような高融点金属の配線を有す
るウェハに対しては有効であるが、この技術をそのまま
Ｃｕの配線に適用したときには、ＣｕがＯ2 プラズマに
よって酸化されてしまい、配線抵抗が増加してしまうこ
とになる。
効果を高めるには、ウェハ裏面を親水化処理することが
好ましい。すなわち、ＣＭＰにより生じる汚染物は絶縁
物（スラリー）であり、その絶縁物は疎水性であるシリ
コン面にはゼータ電位が異極性であるため付着し易くな
る。ところが、例えばシリコン面を酸化してシリコン酸
化膜を形成すると、シリコン酸化膜は親水性であってゼ
ータ電位が同極性となるため、絶縁物である汚染物がシ
リコン面に付着し難くなり、ＣＭＰ後洗浄によって容易
に除去することが可能になる。このような親水化処理を
行ってＣＭＰ後洗浄効果を高める技術として、特許第２
５８６３１９号では、Ｏ2 プラズマ処理を行うことによ
りウェハ裏面にシリコン酸化膜を形成して親水化処理す
る技術が提案されている。しかしながら、Ｏ2 プラズマ
処理は、タングステンのような高融点金属の配線を有す
るウェハに対しては有効であるが、この技術をそのまま
Ｃｕの配線に適用したときには、ＣｕがＯ2 プラズマに
よって酸化されてしまい、配線抵抗が増加してしまうこ
とになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、ウェハ
表面にＣｕメッキ膜を形成したときに、ウェハ裏面にＣ
ｕ金属汚染が生じ、このＣｕ金属汚染が要因となってウ
ェハに形成する素子の特性劣化を生じているが、このＣ
ｕ金属汚染を好適に除去することは困難である。Ｃｕ金
属汚染を好適に除去するためには、フッ酸を含むＦＰＭ
を利用することが有効であるが、これではＣｕメッキ膜
以外のウェハ面が疎水化してしまい、ＣＭＰ工程後のウ
ェハ後洗浄での汚染物を有効に洗浄することができなく
なる。また、ウェハ後洗浄での洗浄効果を高めるために
ウェハ面をＯ2 プラズマにより親水化処理すると、Ｃｕ
メッキ膜の表面が酸化され、配線抵抗が増大することに
なる。
表面にＣｕメッキ膜を形成したときに、ウェハ裏面にＣ
ｕ金属汚染が生じ、このＣｕ金属汚染が要因となってウ
ェハに形成する素子の特性劣化を生じているが、このＣ
ｕ金属汚染を好適に除去することは困難である。Ｃｕ金
属汚染を好適に除去するためには、フッ酸を含むＦＰＭ
を利用することが有効であるが、これではＣｕメッキ膜
以外のウェハ面が疎水化してしまい、ＣＭＰ工程後のウ
ェハ後洗浄での汚染物を有効に洗浄することができなく
なる。また、ウェハ後洗浄での洗浄効果を高めるために
ウェハ面をＯ2 プラズマにより親水化処理すると、Ｃｕ
メッキ膜の表面が酸化され、配線抵抗が増大することに
なる。
【０００６】本発明の目的は、ウェハ表面にＣｕ膜を形
成したときにウェハ裏面等に生じるＣｕ金属汚染を好適
に除去するとともに、ウェハ面を親水化処理することが
可能なウェハ前洗浄工程を含む半導体装置の製造方法を
提供するものである。
成したときにウェハ裏面等に生じるＣｕ金属汚染を好適
に除去するとともに、ウェハ面を親水化処理することが
可能なウェハ前洗浄工程を含む半導体装置の製造方法を
提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体ウェハ
の表面にＣｕ膜を形成した工程の後にウェハの表面以外
の面に付着したＣｕ金属汚染を洗浄する前洗浄工程とし
て、Ｃｕ金属汚染をウェハ面から除去すると同時にウェ
ハの表面以外の面を親水性にする処理を含んでいること
を特徴とする。すなわち、前記前洗浄工程では、フッ酸
を含まず酸化性を有する洗浄液を用いて前記ウェハの表
面以外の面を洗浄する処理を含んでいる。
の表面にＣｕ膜を形成した工程の後にウェハの表面以外
の面に付着したＣｕ金属汚染を洗浄する前洗浄工程とし
て、Ｃｕ金属汚染をウェハ面から除去すると同時にウェ
ハの表面以外の面を親水性にする処理を含んでいること
を特徴とする。すなわち、前記前洗浄工程では、フッ酸
を含まず酸化性を有する洗浄液を用いて前記ウェハの表
面以外の面を洗浄する処理を含んでいる。
【０００８】ここで、前記洗浄液として、硝酸過水、Ｈ
ＰＭ、ＳＰＭ、濃厚硝酸、オゾンガスが溶解した硫酸、
オゾンガスが溶解した硝酸、オゾンガスが溶解した塩酸
のいずれかを用いる。また、この場合、前記洗浄液をウ
ェハの表面以外の面に噴射すると同時に、ウェハの前記
Ｃｕメッキ膜上には前記洗浄液が接触しない保護処理を
施す。前記保護処理は、前記ウェハの表面に純水、また
は有機酸を噴射し、あるいは窒素ガスを吹き付ける処理
とする。さらに、前記有機酸は、前記ウェハの表面に形
成されたＣｕメッキ膜の表面酸化膜を除去するものであ
ることが好ましい。
ＰＭ、ＳＰＭ、濃厚硝酸、オゾンガスが溶解した硫酸、
オゾンガスが溶解した硝酸、オゾンガスが溶解した塩酸
のいずれかを用いる。また、この場合、前記洗浄液をウ
ェハの表面以外の面に噴射すると同時に、ウェハの前記
Ｃｕメッキ膜上には前記洗浄液が接触しない保護処理を
施す。前記保護処理は、前記ウェハの表面に純水、また
は有機酸を噴射し、あるいは窒素ガスを吹き付ける処理
とする。さらに、前記有機酸は、前記ウェハの表面に形
成されたＣｕメッキ膜の表面酸化膜を除去するものであ
ることが好ましい。
【０００９】あるいは、本発明は、半導体ウェハの表面
にＣｕ膜を形成した工程の後にウェハの表面以外の面に
付着したＣｕ金属汚染を洗浄する前洗浄工程として、Ｃ
ｕ金属汚染をウェハの表面以外の面から除去した後に、
前記ウェハの表面以外の面を親水化する処理を含んでい
ることを特徴とする。この前洗浄工程では、フッ酸（Ｈ
Ｆ）を含む洗浄液を用いてＣｕ金属汚染を除去し、フッ
酸を含まず酸化性を有する洗浄液を用いて前記ウェハの
表面以外の面を親水化する。
にＣｕ膜を形成した工程の後にウェハの表面以外の面に
付着したＣｕ金属汚染を洗浄する前洗浄工程として、Ｃ
ｕ金属汚染をウェハの表面以外の面から除去した後に、
前記ウェハの表面以外の面を親水化する処理を含んでい
ることを特徴とする。この前洗浄工程では、フッ酸（Ｈ
Ｆ）を含む洗浄液を用いてＣｕ金属汚染を除去し、フッ
酸を含まず酸化性を有する洗浄液を用いて前記ウェハの
表面以外の面を親水化する。
【００１０】前記フッ酸を含む洗浄液としてＦＰＭを用
いる。また、前記親水化する処理の洗浄液として、オゾ
ン水、過酸化水素水、硝酸過水、ＨＰＭ、ＳＰＭ、濃厚
硝酸、オゾンガスが溶解した硫酸、オゾンガスが溶解し
た硝酸、オゾンガスが溶解した塩酸、過酸化水素水＋硫
酸、過酸化水素水＋硝酸、過酸化水素水＋塩酸のいずれ
かを用いる。
いる。また、前記親水化する処理の洗浄液として、オゾ
ン水、過酸化水素水、硝酸過水、ＨＰＭ、ＳＰＭ、濃厚
硝酸、オゾンガスが溶解した硫酸、オゾンガスが溶解し
た硝酸、オゾンガスが溶解した塩酸、過酸化水素水＋硫
酸、過酸化水素水＋硝酸、過酸化水素水＋塩酸のいずれ
かを用いる。
【００１１】なお、以上の前洗浄工程を行ない、かつＣ
ｕ膜を化学機械研磨した後、ウェハに付着した汚染金属
を洗浄する後洗浄工程として、希アンモニア水、電解カ
ソード水、溶存水素水による１段目の処理と、前記ウェ
ハの表面をシュウ酸により、裏面をＦＰＭ（フッ酸過酸
化水素水：ＨＦ／Ｈ2 Ｏ2 ／Ｈ2 Ｏ）またはシュウ酸に
よる２段目の処理とを組み合わせることが好ましい。
ｕ膜を化学機械研磨した後、ウェハに付着した汚染金属
を洗浄する後洗浄工程として、希アンモニア水、電解カ
ソード水、溶存水素水による１段目の処理と、前記ウェ
ハの表面をシュウ酸により、裏面をＦＰＭ（フッ酸過酸
化水素水：ＨＦ／Ｈ2 Ｏ2 ／Ｈ2 Ｏ）またはシュウ酸に
よる２段目の処理とを組み合わせることが好ましい。
【００１２】本発明においては、フッ酸を含まず、酸化
性を有する洗浄液を用いてＣｕ膜が形成されているウェ
ハ表面以外の面を洗浄することで、ウェハ面に付着して
いるＣｕ金属汚染を除去することができるとともに、当
該ウェハ面を酸化して親水性のシリコン酸化膜を形成
し、ウェハ面を親水化処理する。これにより、ウェハ面
のＣｕ金属汚染を除去し、Ｃｕ金属汚染が要因となるデ
バイスの特性劣化を防止するとともに、ウェハ面の親水
化処理が可能となり、後工程のＣＭＰ後に行う汚染物の
洗浄効果を高めることが可能になる。
性を有する洗浄液を用いてＣｕ膜が形成されているウェ
ハ表面以外の面を洗浄することで、ウェハ面に付着して
いるＣｕ金属汚染を除去することができるとともに、当
該ウェハ面を酸化して親水性のシリコン酸化膜を形成
し、ウェハ面を親水化処理する。これにより、ウェハ面
のＣｕ金属汚染を除去し、Ｃｕ金属汚染が要因となるデ
バイスの特性劣化を防止するとともに、ウェハ面の親水
化処理が可能となり、後工程のＣＭＰ後に行う汚染物の
洗浄効果を高めることが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の実施形態の製造方法
のフローチャートであり、Ｃｕ膜としてＣｕメッキ膜に
適用した例を示している。先ず、ステップＳ１１のＣｕ
メッキ工程では、図外の素子が形成されているシリコン
のウェハの表面に層間絶縁膜を形成し、かつ当該層間絶
縁膜の表面に形成した配線溝内にバリアメタル膜、シー
ドＣｕ膜を形成した後、シードＣｕ膜の表面にＣｕメッ
キ膜を成長する。次いで、ステップＳ１２のウェハ前洗
浄工程では、前記Ｃｕメッキ膜を形成したときにウェハ
表面以外の面、ここではウェハの周面と裏面に付着した
Ｃｕ金属汚染を除去するウェハ前洗浄を行う。続いて、
ステップＳ１３のアニール工程では、Ｃｕメッキ膜をア
ニールして多結晶状態のＣｕの結晶を成長し、低抵抗化
する。そして、ステップＳ１４のＣＭＰ工程では、ウェ
ハの表面に対してＣＭＰを行なってＣｕメッキ膜を層間
絶縁膜の配線溝内にのみ残し、ダマシン配線を形成す
る。しかる後、ステップＳ１５のウェハ後洗浄工程で
は、前記ＣＭＰ工程によりウェハの表面、裏面に付着し
たＣｕ金属汚染や、ＣＭＰ研磨液に含まれる研磨材とし
てのアルミナ粒子やシリカ粒子等の汚染物を除去する。
参照して説明する。図１は本発明の実施形態の製造方法
のフローチャートであり、Ｃｕ膜としてＣｕメッキ膜に
適用した例を示している。先ず、ステップＳ１１のＣｕ
メッキ工程では、図外の素子が形成されているシリコン
のウェハの表面に層間絶縁膜を形成し、かつ当該層間絶
縁膜の表面に形成した配線溝内にバリアメタル膜、シー
ドＣｕ膜を形成した後、シードＣｕ膜の表面にＣｕメッ
キ膜を成長する。次いで、ステップＳ１２のウェハ前洗
浄工程では、前記Ｃｕメッキ膜を形成したときにウェハ
表面以外の面、ここではウェハの周面と裏面に付着した
Ｃｕ金属汚染を除去するウェハ前洗浄を行う。続いて、
ステップＳ１３のアニール工程では、Ｃｕメッキ膜をア
ニールして多結晶状態のＣｕの結晶を成長し、低抵抗化
する。そして、ステップＳ１４のＣＭＰ工程では、ウェ
ハの表面に対してＣＭＰを行なってＣｕメッキ膜を層間
絶縁膜の配線溝内にのみ残し、ダマシン配線を形成す
る。しかる後、ステップＳ１５のウェハ後洗浄工程で
は、前記ＣＭＰ工程によりウェハの表面、裏面に付着し
たＣｕ金属汚染や、ＣＭＰ研磨液に含まれる研磨材とし
てのアルミナ粒子やシリカ粒子等の汚染物を除去する。
【００１４】以上の本発明の製造方法の具体例を説明す
る。ステップＳ１１のＣｕメッキ工程では、図２（ａ）
に示すように、ＭＯＳトランジスタ等の図外の素子が形
成されているシリコンからなる半導体基板９の表面にシ
リコン酸化膜等の層間絶縁膜２を形成した後、配線を形
成する領域を選択エッチングして配線溝３を形成する。
次いで、スパッタ法によりＴａＮ，Ｔａ，ＴｉＮ等のバ
リアメタル膜４を形成し、さらにその上にスパッタ法に
よりシードＣｕ膜５を形成する。前記バリアメタル膜４
はＣｕが層間絶縁膜２に拡散し、さらに下層の半導体基
板９のシリコンにまで拡散して半導体基板９上に形成さ
れている素子特性を劣化することを防止するためであ
る。しかる後、電解メッキ法によりＣｕメッキ処理を行
い前記シードＣｕ膜５からＣｕを成長し、前記配線溝３
を埋めるのに十分な厚さにＣｕメッキ膜６を形成する。
このＣｕメッキ処理では、図示は省略するが、ウェハ１
の表面にデバイス形成領域を囲むリングを設け、このリ
ングの内側にメッキ液を供給することで、ウェハ表面の
デバイス形成領域にのみＣｕメッキ膜６を成長すること
が可能である。
る。ステップＳ１１のＣｕメッキ工程では、図２（ａ）
に示すように、ＭＯＳトランジスタ等の図外の素子が形
成されているシリコンからなる半導体基板９の表面にシ
リコン酸化膜等の層間絶縁膜２を形成した後、配線を形
成する領域を選択エッチングして配線溝３を形成する。
次いで、スパッタ法によりＴａＮ，Ｔａ，ＴｉＮ等のバ
リアメタル膜４を形成し、さらにその上にスパッタ法に
よりシードＣｕ膜５を形成する。前記バリアメタル膜４
はＣｕが層間絶縁膜２に拡散し、さらに下層の半導体基
板９のシリコンにまで拡散して半導体基板９上に形成さ
れている素子特性を劣化することを防止するためであ
る。しかる後、電解メッキ法によりＣｕメッキ処理を行
い前記シードＣｕ膜５からＣｕを成長し、前記配線溝３
を埋めるのに十分な厚さにＣｕメッキ膜６を形成する。
このＣｕメッキ処理では、図示は省略するが、ウェハ１
の表面にデバイス形成領域を囲むリングを設け、このリ
ングの内側にメッキ液を供給することで、ウェハ表面の
デバイス形成領域にのみＣｕメッキ膜６を成長すること
が可能である。
【００１５】ここで、前記Ｃｕメッキ工程Ｓ１１におい
て、Ｃｕ金属原子１０１がウェハ１の周面や裏面に付着
してＣｕ金属汚染を生じた状態にある。そこで、ステッ
プＳ１２では、ウェハ１を前洗浄装置２０にセットし、
ウェハ前洗浄を行う。この前洗浄装置２０は、例えば、
図３に示すように、ウェハ１の周縁部を挟持する複数個
のローラ２１と、前記複数個のローラ２１を同じ方向に
同一速度で回転駆動する回転駆動部２２と、前記ローラ
２１で支持するウェハ１の表面側と裏面側にそれぞれ洗
浄液を投射する表面ノズル２３及び裏面ノズル２４とを
備えている。この前洗浄装置２０では、ウェハ１の周縁
複数箇所をそれぞれローラ２１で支持することでウェハ
１を水平状態に支持し、かつ回転駆動部２２によって各
ローラ２１を同一方向に回転することでウェハ１をロー
ラ２１間で水平方向に回転させることが可能となる。そ
して、このようにウェハ１を回転させながらウェハ１の
表面には表面ノズル２３からの洗浄液を噴射し、ウェハ
１の裏面には裏面ノズル２４からの洗浄液を噴射してウ
ェハ前洗浄を実行する。
て、Ｃｕ金属原子１０１がウェハ１の周面や裏面に付着
してＣｕ金属汚染を生じた状態にある。そこで、ステッ
プＳ１２では、ウェハ１を前洗浄装置２０にセットし、
ウェハ前洗浄を行う。この前洗浄装置２０は、例えば、
図３に示すように、ウェハ１の周縁部を挟持する複数個
のローラ２１と、前記複数個のローラ２１を同じ方向に
同一速度で回転駆動する回転駆動部２２と、前記ローラ
２１で支持するウェハ１の表面側と裏面側にそれぞれ洗
浄液を投射する表面ノズル２３及び裏面ノズル２４とを
備えている。この前洗浄装置２０では、ウェハ１の周縁
複数箇所をそれぞれローラ２１で支持することでウェハ
１を水平状態に支持し、かつ回転駆動部２２によって各
ローラ２１を同一方向に回転することでウェハ１をロー
ラ２１間で水平方向に回転させることが可能となる。そ
して、このようにウェハ１を回転させながらウェハ１の
表面には表面ノズル２３からの洗浄液を噴射し、ウェハ
１の裏面には裏面ノズル２４からの洗浄液を噴射してウ
ェハ前洗浄を実行する。
【００１６】前記ウェハ前洗浄の詳細を説明する。図４
に示すように、前記前洗浄装置２０においてウェハ１を
所要の速度で水平方向に回転しながら、裏面ノズル２４
からは硝酸過水（ＨＮＯ3 ／Ｈ2 Ｏ2 ／Ｈ2 Ｏ）〔ＨＮ
Ｏ3 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝１：１〜２０：１０〜２０
０〕、ＨＰＭ（ＨＣｌ／Ｈ2 Ｏ2 ／Ｈ2 Ｏ）、ＳＰＭ
（Ｈ2 ＳＯ4 ／Ｈ2 Ｏ2 ）等のように、酸性でＨＦを含
まず酸化性のある洗浄液１０２をウェハ１の裏面の全面
に均一な拡散状態で噴射する。また、表面ノズル２３か
らは純水、あるいは有機酸水溶液（例えば、０．００１
〜５％のシュウ酸、クエン酸、マロン酸等）からなる洗
浄液１０３をウェハ１の表面の中央部に向けて噴射す
る。これら洗浄液１０２，１０３の噴射により、ウェハ
裏面では、ＨＦを含まない洗浄液１０２でＣｕ金属汚染
１０１を除去する。特に、洗浄液１０２として硝酸過水
を用いてウェハ１の裏面を洗浄することにより、硝酸過
水はＣｕ金属汚染１０１を容易に洗浄液中に溶け込ませ
て洗浄液と共に除去することが可能となる。また、Ｃｕ
金属汚染を除去すると共に、図２（ｂ）のように、硝酸
過水の酸化性によってウェハ１の裏面のシリコン面に薄
いシリコン酸化膜７を形成する。このとき、洗浄液にＨ
Ｆが含まれていないので、シリコン酸化膜７が形成され
にくくなったり、エッチング除去されることがない。前
記したようにシリコン酸化膜は親水性であるため、詳細
を後述する後工程でのＣＭＰ工程（ステップＳ１４）で
ウェハ１の裏面にＣｕ屑やアルミナ粒子等の汚染物が付
着し難くなり、さらにその後のウェハ後洗浄工程では洗
浄液が親水性化されたウェハ裏面の全面に対して有効に
機能して付着している汚染物を有効に除去することが可
能になる。なお、ウェハ裏面の洗浄液として硝酸（ＨＮ
Ｏ3 ）を単独で用いることも可能であるが、その場合に
は５％以上の濃厚溶液とする。さらに、ウェハ裏面の洗
浄液として、オゾンガスが溶解した硫酸、オゾンガスが
溶解した硝酸、オゾンガスが溶解した塩酸を用いること
も可能である。
に示すように、前記前洗浄装置２０においてウェハ１を
所要の速度で水平方向に回転しながら、裏面ノズル２４
からは硝酸過水（ＨＮＯ3 ／Ｈ2 Ｏ2 ／Ｈ2 Ｏ）〔ＨＮ
Ｏ3 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝１：１〜２０：１０〜２０
０〕、ＨＰＭ（ＨＣｌ／Ｈ2 Ｏ2 ／Ｈ2 Ｏ）、ＳＰＭ
（Ｈ2 ＳＯ4 ／Ｈ2 Ｏ2 ）等のように、酸性でＨＦを含
まず酸化性のある洗浄液１０２をウェハ１の裏面の全面
に均一な拡散状態で噴射する。また、表面ノズル２３か
らは純水、あるいは有機酸水溶液（例えば、０．００１
〜５％のシュウ酸、クエン酸、マロン酸等）からなる洗
浄液１０３をウェハ１の表面の中央部に向けて噴射す
る。これら洗浄液１０２，１０３の噴射により、ウェハ
裏面では、ＨＦを含まない洗浄液１０２でＣｕ金属汚染
１０１を除去する。特に、洗浄液１０２として硝酸過水
を用いてウェハ１の裏面を洗浄することにより、硝酸過
水はＣｕ金属汚染１０１を容易に洗浄液中に溶け込ませ
て洗浄液と共に除去することが可能となる。また、Ｃｕ
金属汚染を除去すると共に、図２（ｂ）のように、硝酸
過水の酸化性によってウェハ１の裏面のシリコン面に薄
いシリコン酸化膜７を形成する。このとき、洗浄液にＨ
Ｆが含まれていないので、シリコン酸化膜７が形成され
にくくなったり、エッチング除去されることがない。前
記したようにシリコン酸化膜は親水性であるため、詳細
を後述する後工程でのＣＭＰ工程（ステップＳ１４）で
ウェハ１の裏面にＣｕ屑やアルミナ粒子等の汚染物が付
着し難くなり、さらにその後のウェハ後洗浄工程では洗
浄液が親水性化されたウェハ裏面の全面に対して有効に
機能して付着している汚染物を有効に除去することが可
能になる。なお、ウェハ裏面の洗浄液として硝酸（ＨＮ
Ｏ3 ）を単独で用いることも可能であるが、その場合に
は５％以上の濃厚溶液とする。さらに、ウェハ裏面の洗
浄液として、オゾンガスが溶解した硫酸、オゾンガスが
溶解した硝酸、オゾンガスが溶解した塩酸を用いること
も可能である。
【００１７】また、前記したようにウェハ１の裏面を硝
酸過水で洗浄する一方で、水平方向に回転されているウ
ェハ１の表面の中央部に対して表面ノズル２３から純水
や有機酸水溶液等の洗浄液１０３を噴射することで、ウ
ェハ１の表面では、噴射された洗浄液１０３が遠心力に
よってウェハ１の表面に広がり、少なくともウェハ表面
のＣｕメッキ膜６を覆う状態とすることにより、ウェハ
裏面に噴射されている裏面ノズル２４からの洗浄液１０
２がウェハ表面に接触し、Ｃｕメッキ膜６の表面が酸化
されることを防止する。また、洗浄液１０３として有機
酸水溶液を用いたときには、Ｃｕメッキ膜６の表面に生
じているＣｕ酸化膜をエッチング除去し、清浄化された
Ｃｕメッキ面を露呈させることが可能となる。
酸過水で洗浄する一方で、水平方向に回転されているウ
ェハ１の表面の中央部に対して表面ノズル２３から純水
や有機酸水溶液等の洗浄液１０３を噴射することで、ウ
ェハ１の表面では、噴射された洗浄液１０３が遠心力に
よってウェハ１の表面に広がり、少なくともウェハ表面
のＣｕメッキ膜６を覆う状態とすることにより、ウェハ
裏面に噴射されている裏面ノズル２４からの洗浄液１０
２がウェハ表面に接触し、Ｃｕメッキ膜６の表面が酸化
されることを防止する。また、洗浄液１０３として有機
酸水溶液を用いたときには、Ｃｕメッキ膜６の表面に生
じているＣｕ酸化膜をエッチング除去し、清浄化された
Ｃｕメッキ面を露呈させることが可能となる。
【００１８】次いで、ステップＳ１３のアニール工程で
は、Ｃｕメッキ工程により形成された前記Ｃｕメッキ膜
は水分を含んで多結晶状態にあるので、例えば、４００
℃、３０分のアニールを行い、Ｃｕ結晶を成長する。
は、Ｃｕメッキ工程により形成された前記Ｃｕメッキ膜
は水分を含んで多結晶状態にあるので、例えば、４００
℃、３０分のアニールを行い、Ｃｕ結晶を成長する。
【００１９】その後、ステップＳ１４のＣＭＰ工程で
は、前記ウェハ１の表面を化学機械研磨処理して前記層
間絶縁膜２の表面が露呈されるまで前記Ｃｕメッキ膜
６、シードＣｕ膜５、バリアメタル膜４を研磨すること
で、図２（ｃ）のように、表面が平坦化され、前記配線
溝３内にのみＣｕメッキ膜６、シードＣｕ膜５、バリア
メタル膜４が残されたダマシン配線８が形成される。こ
のＣＭＰ工程では、研磨されたＣｕメッキ膜６のＣｕ屑
や、研磨材としてのアルミナ粒子、シリカ粒子等の汚染
物１０４がウェハ表面の研磨されたＣｕメッキ膜の表面
や、それ以外のウェハ裏面等に付着することになる。
は、前記ウェハ１の表面を化学機械研磨処理して前記層
間絶縁膜２の表面が露呈されるまで前記Ｃｕメッキ膜
６、シードＣｕ膜５、バリアメタル膜４を研磨すること
で、図２（ｃ）のように、表面が平坦化され、前記配線
溝３内にのみＣｕメッキ膜６、シードＣｕ膜５、バリア
メタル膜４が残されたダマシン配線８が形成される。こ
のＣＭＰ工程では、研磨されたＣｕメッキ膜６のＣｕ屑
や、研磨材としてのアルミナ粒子、シリカ粒子等の汚染
物１０４がウェハ表面の研磨されたＣｕメッキ膜の表面
や、それ以外のウェハ裏面等に付着することになる。
【００２０】その後、ステップＳ１５において、前工程
のＣＭＰ工程Ｓ１４によってウェハ１に付着した汚染物
１０４を除去するウェハ後洗浄を行なう。このＣＭＰ工
程後のウェハ後洗浄では、図５に示すように、水平方向
に回転可能な構成のウェハの表裏面に接してブラシを配
置した後洗浄装置３０を使用する。前記後洗浄装置３０
は、ウェハ１を回転駆動する機構は前記した前洗浄装置
２０と同様に、回転駆動される複数のローラ３１によっ
てウェハ１の周縁部を保持し、回転駆動部３２により各
ローラ３１を同一方向に回転することでウェハ１を水平
方向に回転駆動する機構を利用している。また、ウェハ
１の表裏面に対向して、それぞれ表面ノズル３３と裏面
ノズル３４が配置されていることも前洗浄装置２０と同
様である。さらに、ウェハ１の表裏面に接するブラシと
して、ウェハの表裏面にそれぞれ対向配置された一対の
円筒型をしたロール式ブラシ３５，３６が備えられる。
このロール式ブラシ３５，３６は、その軸回りに回転さ
れ、かつウェハ１の水平方向の回転に伴ってそれぞれウ
ェハ１の表裏面の全面に接触してブラッシングする。
のＣＭＰ工程Ｓ１４によってウェハ１に付着した汚染物
１０４を除去するウェハ後洗浄を行なう。このＣＭＰ工
程後のウェハ後洗浄では、図５に示すように、水平方向
に回転可能な構成のウェハの表裏面に接してブラシを配
置した後洗浄装置３０を使用する。前記後洗浄装置３０
は、ウェハ１を回転駆動する機構は前記した前洗浄装置
２０と同様に、回転駆動される複数のローラ３１によっ
てウェハ１の周縁部を保持し、回転駆動部３２により各
ローラ３１を同一方向に回転することでウェハ１を水平
方向に回転駆動する機構を利用している。また、ウェハ
１の表裏面に対向して、それぞれ表面ノズル３３と裏面
ノズル３４が配置されていることも前洗浄装置２０と同
様である。さらに、ウェハ１の表裏面に接するブラシと
して、ウェハの表裏面にそれぞれ対向配置された一対の
円筒型をしたロール式ブラシ３５，３６が備えられる。
このロール式ブラシ３５，３６は、その軸回りに回転さ
れ、かつウェハ１の水平方向の回転に伴ってそれぞれウ
ェハ１の表裏面の全面に接触してブラッシングする。
【００２１】そして、この実施形態では、ウェハ後洗浄
を２段に分けて行っている。１段目処理では、ＣＭＰ研
磨材としてのアルミナ粒子、シリカ粒子等の汚染物を除
去するために、希アンモニア水（例えば、０．０１重量
％）を用いて２０〜６０ｓｅｃのブラシ洗浄処理をウェ
ハの両面に対して行う。すなわち、図６に示すように、
ウェハ１を水平方向に回転しながら各ノズル３３，３４
から洗浄液１０５をウェハ１面に噴射し、かつ同時にウ
ェハ１の表裏面をブラシ３５，３６でブラッシングしな
がら洗浄を行う。この洗浄液１０５としては、アンモニ
ア水の他に、電解カソード水、あるいは純水または希ア
ンモニア水に水素をバブリング法により溶存させた水素
水溶液（溶存水素水）を用いてもよい。この洗浄の後、
純水によりウェハ両面を清浄化する。２段目処理では、
ウェハ１の表面に対する洗浄液１０６としては汚染物を
除去するためにシュウ酸（例えば、０．５重量％）によ
るスピン洗浄を施す。ウェハ裏面に対する洗浄液１０７
としてはシュウ酸、あるいはＦＰＭ（例えば、ＨＦ：Ｈ
2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝１：１：１００）で１５〜３０ｓｅｃ
の洗浄を行いＣｕ屑やアルミナ粒子、シリカ粒子等の汚
染物を除去する。この後、純水リンスを１０〜３０ｓｅ
ｃ行うことで、図２（ｄ）のように、ウェハ１の表裏面
が洗浄される。
を２段に分けて行っている。１段目処理では、ＣＭＰ研
磨材としてのアルミナ粒子、シリカ粒子等の汚染物を除
去するために、希アンモニア水（例えば、０．０１重量
％）を用いて２０〜６０ｓｅｃのブラシ洗浄処理をウェ
ハの両面に対して行う。すなわち、図６に示すように、
ウェハ１を水平方向に回転しながら各ノズル３３，３４
から洗浄液１０５をウェハ１面に噴射し、かつ同時にウ
ェハ１の表裏面をブラシ３５，３６でブラッシングしな
がら洗浄を行う。この洗浄液１０５としては、アンモニ
ア水の他に、電解カソード水、あるいは純水または希ア
ンモニア水に水素をバブリング法により溶存させた水素
水溶液（溶存水素水）を用いてもよい。この洗浄の後、
純水によりウェハ両面を清浄化する。２段目処理では、
ウェハ１の表面に対する洗浄液１０６としては汚染物を
除去するためにシュウ酸（例えば、０．５重量％）によ
るスピン洗浄を施す。ウェハ裏面に対する洗浄液１０７
としてはシュウ酸、あるいはＦＰＭ（例えば、ＨＦ：Ｈ
2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝１：１：１００）で１５〜３０ｓｅｃ
の洗浄を行いＣｕ屑やアルミナ粒子、シリカ粒子等の汚
染物を除去する。この後、純水リンスを１０〜３０ｓｅ
ｃ行うことで、図２（ｄ）のように、ウェハ１の表裏面
が洗浄される。
【００２２】このようなＣＭＰ工程後のウェハ後洗浄で
は、１段目処理においては、ウェハ表裏面の汚染物の除
去に濃度の低い希アンモニア水を用いているため、ウェ
ハ表面のＣｕメッキ膜６の表面がエッチングされたり、
ピットを生じることなく、汚染物を効果的に除去するこ
とが可能である。また、２段目処理においては、特に、
シュウ酸を用いることにより、Ｃｕメッキ膜６をエッチ
ングすることなくＣｕ屑を除去できるとともに、Ｃｕ屑
やアルミナ粒子以外の汚染物、例えば、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅ
等の汚染金属を除去することも可能となる。
は、１段目処理においては、ウェハ表裏面の汚染物の除
去に濃度の低い希アンモニア水を用いているため、ウェ
ハ表面のＣｕメッキ膜６の表面がエッチングされたり、
ピットを生じることなく、汚染物を効果的に除去するこ
とが可能である。また、２段目処理においては、特に、
シュウ酸を用いることにより、Ｃｕメッキ膜６をエッチ
ングすることなくＣｕ屑を除去できるとともに、Ｃｕ屑
やアルミナ粒子以外の汚染物、例えば、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅ
等の汚染金属を除去することも可能となる。
【００２３】以上のように、この実施形態では、半導体
装置の製造工程の一部として、ウェハ１の表面にＣｕメ
ッキ膜６を形成する工程と、ウェハ１の表面以外の面に
付着したＣｕ金属汚染１０１を洗浄する前洗浄工程と、
Ｃｕメッキ膜６をアニールして結晶性を改善する工程
と、Ｃｕメッキ膜６をＣＭＰ処理するＣＭＰ工程と、Ｃ
ＭＰ処理されたウェハ１に付着した汚染物を洗浄する後
洗浄工程の各工程を含んでいる製造方法の場合に、前記
前洗浄工程として、フッ酸を含まず酸化性を有する洗浄
液を用いてＣｕメッキ膜６が形成されているウェハ表面
以外の面を洗浄することで、１つの処理工程のみでウェ
ハ面に付着しているＣｕ原子等のＣｕ金属汚染を除去す
ることができるとともに、当該ウェハ表面以外の面を親
水化処理してＣＭＰ工程後に行う後洗浄工程での汚染物
の洗浄効果を高めることが可能になり、洗浄工程の煩雑
化を生じることなく、洗浄効果を高めることが実現され
ている。
装置の製造工程の一部として、ウェハ１の表面にＣｕメ
ッキ膜６を形成する工程と、ウェハ１の表面以外の面に
付着したＣｕ金属汚染１０１を洗浄する前洗浄工程と、
Ｃｕメッキ膜６をアニールして結晶性を改善する工程
と、Ｃｕメッキ膜６をＣＭＰ処理するＣＭＰ工程と、Ｃ
ＭＰ処理されたウェハ１に付着した汚染物を洗浄する後
洗浄工程の各工程を含んでいる製造方法の場合に、前記
前洗浄工程として、フッ酸を含まず酸化性を有する洗浄
液を用いてＣｕメッキ膜６が形成されているウェハ表面
以外の面を洗浄することで、１つの処理工程のみでウェ
ハ面に付着しているＣｕ原子等のＣｕ金属汚染を除去す
ることができるとともに、当該ウェハ表面以外の面を親
水化処理してＣＭＰ工程後に行う後洗浄工程での汚染物
の洗浄効果を高めることが可能になり、洗浄工程の煩雑
化を生じることなく、洗浄効果を高めることが実現され
ている。
【００２４】因みに、図７は前洗浄工程Ｓ１２でＣｕ金
属汚染の洗浄を行った後のウェハ裏面のＣｕ汚染濃度を
測定した結果を示す図である。洗浄前ではほぼ１．０Ｅ
＋１４（ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 ）の汚染に対し前記実施形
態のようにウェハ裏面に対して硝酸過水を洗浄液として
洗浄を行うと、汚染は１．０Ｅ＋１１程度まで低減でき
た。これはＦＰＭで洗浄を行った場合の汚染にほぼ近い
値であり、従来のＨＦを含む洗浄液での洗浄と同程度の
洗浄効果が確保されていることが確認された。
属汚染の洗浄を行った後のウェハ裏面のＣｕ汚染濃度を
測定した結果を示す図である。洗浄前ではほぼ１．０Ｅ
＋１４（ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 ）の汚染に対し前記実施形
態のようにウェハ裏面に対して硝酸過水を洗浄液として
洗浄を行うと、汚染は１．０Ｅ＋１１程度まで低減でき
た。これはＦＰＭで洗浄を行った場合の汚染にほぼ近い
値であり、従来のＨＦを含む洗浄液での洗浄と同程度の
洗浄効果が確保されていることが確認された。
【００２５】また、図８は後洗浄工程Ｓ１５におけるウ
ェハの裏面のＣｕ屑やアルミナ粒子、シリカ粒子等の汚
染物の個数を測定した結果であり、前洗浄工程Ｓ１２に
おいて硝酸過水によりウェハ裏面を親水化処理した本実
施形態では、粒子残留数は１２０（個／ウェハ）である
のに対し、従来の親水化処理を行っていないＦＰＭの場
合には粒子残留数は２５０（個／ウェハ）以上であり、
この点で本実施形態での前洗浄工程Ｓ１２は後洗浄工程
Ｓ１５での洗浄効果に大きく貢献していることが確認さ
れた。
ェハの裏面のＣｕ屑やアルミナ粒子、シリカ粒子等の汚
染物の個数を測定した結果であり、前洗浄工程Ｓ１２に
おいて硝酸過水によりウェハ裏面を親水化処理した本実
施形態では、粒子残留数は１２０（個／ウェハ）である
のに対し、従来の親水化処理を行っていないＦＰＭの場
合には粒子残留数は２５０（個／ウェハ）以上であり、
この点で本実施形態での前洗浄工程Ｓ１２は後洗浄工程
Ｓ１５での洗浄効果に大きく貢献していることが確認さ
れた。
【００２６】次に本発明にかかる前洗浄工程の他の実施
形態について説明する。前記実施形態では、前洗浄工程
として、ＨＦを含まない酸化性のある洗浄液を用いた１
段階の処理でウェハの表面以外のＣｕ汚染金属を除去
し、かつその親水化を行っているが、必ずしも１段階で
行う必要はない。例えば、図４を参照すると、前記実施
形態と同様に、表面ノズル２３からウェハ１の表面（Ｃ
ｕメッキ膜）上に純水、有機酸水溶液、あるいは窒素ガ
ス等を噴射した状態で、第１段目として、裏面ノズル２
４からは洗浄液としてＦＰＭをウェハ１の裏面等に噴射
する。このＦＰＭの噴射によりウェハ１の裏面等に存在
するＣｕ汚染金属を除去する。このＦＰＭによるＣｕ汚
染金属の除去効果は、図７に示した通りであり、極めて
高い洗浄効果が得られる。
形態について説明する。前記実施形態では、前洗浄工程
として、ＨＦを含まない酸化性のある洗浄液を用いた１
段階の処理でウェハの表面以外のＣｕ汚染金属を除去
し、かつその親水化を行っているが、必ずしも１段階で
行う必要はない。例えば、図４を参照すると、前記実施
形態と同様に、表面ノズル２３からウェハ１の表面（Ｃ
ｕメッキ膜）上に純水、有機酸水溶液、あるいは窒素ガ
ス等を噴射した状態で、第１段目として、裏面ノズル２
４からは洗浄液としてＦＰＭをウェハ１の裏面等に噴射
する。このＦＰＭの噴射によりウェハ１の裏面等に存在
するＣｕ汚染金属を除去する。このＦＰＭによるＣｕ汚
染金属の除去効果は、図７に示した通りであり、極めて
高い洗浄効果が得られる。
【００２７】しかる後、第２段目として、裏面ノズル２
４からＨＦを含まない酸化性のある洗浄液をウェハ１の
裏面等に噴射する。この洗浄液は前記実施形態と同様
に、硝酸過水、ＨＰＭ、ＳＰＭ、濃硝酸、オゾンガスが
溶解した硫酸、オゾンガスが溶解した硝酸、オゾンガス
が溶解した塩酸等を用いる。これにより、第１段目の洗
浄処理で洗浄されたウェハ１の裏面（半導体基板９の裏
面）に酸化膜が形成され、ウェハ１の裏面が親水化され
る。この親水化によって後工程のＣＭＰ工程で生じる汚
染物がウェハ１の裏面に付着した場合でも後洗浄工程に
おいて有効に洗浄除去できることは前記実施形態と同じ
である。
４からＨＦを含まない酸化性のある洗浄液をウェハ１の
裏面等に噴射する。この洗浄液は前記実施形態と同様
に、硝酸過水、ＨＰＭ、ＳＰＭ、濃硝酸、オゾンガスが
溶解した硫酸、オゾンガスが溶解した硝酸、オゾンガス
が溶解した塩酸等を用いる。これにより、第１段目の洗
浄処理で洗浄されたウェハ１の裏面（半導体基板９の裏
面）に酸化膜が形成され、ウェハ１の裏面が親水化され
る。この親水化によって後工程のＣＭＰ工程で生じる汚
染物がウェハ１の裏面に付着した場合でも後洗浄工程に
おいて有効に洗浄除去できることは前記実施形態と同じ
である。
【００２８】なお、本発明におけるＣｕは、純銅、また
は銅含有率が９０重量％以上の銅を主成分とする銅合金
が用いられる。ここで、銅合金とは、アルミニウム、ジ
ルコニウム、またはスカンジウムなどを少量含む銅が例
示される。
は銅含有率が９０重量％以上の銅を主成分とする銅合金
が用いられる。ここで、銅合金とは、アルミニウム、ジ
ルコニウム、またはスカンジウムなどを少量含む銅が例
示される。
【００２９】ここで、前記実施形態では、前洗浄工程に
おいて、洗浄液をウェハの表面以外の面に噴射する際
に、ウェハ表面のＣｕメッキ膜に洗浄液が接触しないよ
うに、表面ノズルから純水等を噴射しているが、必ずし
も液体を噴射する必要はなく、窒素（Ｎ2 ）ガスのよう
なガスをウェハの表面に吹き付けるようにしてもよい。
おいて、洗浄液をウェハの表面以外の面に噴射する際
に、ウェハ表面のＣｕメッキ膜に洗浄液が接触しないよ
うに、表面ノズルから純水等を噴射しているが、必ずし
も液体を噴射する必要はなく、窒素（Ｎ2 ）ガスのよう
なガスをウェハの表面に吹き付けるようにしてもよい。
【００３０】また、ウェハ前洗浄の前洗浄装置、ウェハ
後洗浄の後洗浄装置は、前記した構成に限られるもので
はない。例えば、前洗浄装置２０及び後洗浄装置３０で
は、円周方向に複数本のピンを配列した構成のピンチャ
ックでウェハの周縁部を挟持し、ピンチャックを水平方
向に回転駆動することで、これと一体にウェハを回転す
る構成としてもよい。また、後洗浄装置３０に備えられ
るブラシ３５，３６は、ロール式ブラシに限られるもの
ではなく、ディスク式ブラシ、あるいはその他のブラシ
であってもよい。以上の説明では、Ｃｕメッキ膜を例に
説明したが、本発明はスパッタ法などにより形成したＣ
ｕ膜であっても同様な効果が得られる。
後洗浄の後洗浄装置は、前記した構成に限られるもので
はない。例えば、前洗浄装置２０及び後洗浄装置３０で
は、円周方向に複数本のピンを配列した構成のピンチャ
ックでウェハの周縁部を挟持し、ピンチャックを水平方
向に回転駆動することで、これと一体にウェハを回転す
る構成としてもよい。また、後洗浄装置３０に備えられ
るブラシ３５，３６は、ロール式ブラシに限られるもの
ではなく、ディスク式ブラシ、あるいはその他のブラシ
であってもよい。以上の説明では、Ｃｕメッキ膜を例に
説明したが、本発明はスパッタ法などにより形成したＣ
ｕ膜であっても同様な効果が得られる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ウェハの
表面にＣｕ膜を形成した後にウェハ面に付着したＣｕ金
属汚染を洗浄する前洗浄工程として、フッ酸を含まず、
酸化性を有する洗浄液を用いてＣｕ膜が形成されている
ウェハ表面以外の面を洗浄することで、ウェハ面に付着
しているＣｕ原子等のＣｕ金属汚染を除去することがで
きるとともに、当該ウェハ面を親水化処理してＣＭＰ工
程後に行う後洗浄工程での汚染物の洗浄効果を高めるこ
とが可能になり、洗浄効果を高めることができるという
効果が得られる。また、前記前洗浄工程として、先にフ
ッ酸を含む洗浄液で洗浄を行い、続いてフッ酸を含まな
い酸化性のある洗浄液を用いて洗浄を行う２段階の洗浄
を行うことで、同様に、ウェハ面に付着しているＣｕ原
子等のＣｕ金属汚染を除去することができるとともに、
当該ウェハ面を親水化処理してＣＭＰ工程後に行う後洗
浄工程での汚染物の洗浄効果を高めることが可能にな
る。さらに、ＣＭＰ工程後の後洗浄工程においては希ア
ンモニア水等の１段目処理と、シュウ酸等による２段目
処理を組み合わせることにより、Ｃｕ膜にダメージを与
えることなく、また前洗浄工程での親水化処理効果とあ
いまって汚染物を効果的に除去することが可能となる。
表面にＣｕ膜を形成した後にウェハ面に付着したＣｕ金
属汚染を洗浄する前洗浄工程として、フッ酸を含まず、
酸化性を有する洗浄液を用いてＣｕ膜が形成されている
ウェハ表面以外の面を洗浄することで、ウェハ面に付着
しているＣｕ原子等のＣｕ金属汚染を除去することがで
きるとともに、当該ウェハ面を親水化処理してＣＭＰ工
程後に行う後洗浄工程での汚染物の洗浄効果を高めるこ
とが可能になり、洗浄効果を高めることができるという
効果が得られる。また、前記前洗浄工程として、先にフ
ッ酸を含む洗浄液で洗浄を行い、続いてフッ酸を含まな
い酸化性のある洗浄液を用いて洗浄を行う２段階の洗浄
を行うことで、同様に、ウェハ面に付着しているＣｕ原
子等のＣｕ金属汚染を除去することができるとともに、
当該ウェハ面を親水化処理してＣＭＰ工程後に行う後洗
浄工程での汚染物の洗浄効果を高めることが可能にな
る。さらに、ＣＭＰ工程後の後洗浄工程においては希ア
ンモニア水等の１段目処理と、シュウ酸等による２段目
処理を組み合わせることにより、Ｃｕ膜にダメージを与
えることなく、また前洗浄工程での親水化処理効果とあ
いまって汚染物を効果的に除去することが可能となる。
【図１】本発明の製造方法の工程を示すフローチャート
である。
である。
【図２】ウェハに形成するＣｕメッキ膜と、ウェハに付
着したＣｕ金属汚染及び汚染物を除去する状態を工程順
に示す断面図である。
着したＣｕ金属汚染及び汚染物を除去する状態を工程順
に示す断面図である。
【図３】ウェハ前洗浄の洗浄装置の概略構成図である。
【図４】ウェハ前洗浄方法を説明する断面図である。
【図５】ウェハ後洗浄の洗浄装置の概略構成図である。
【図６】ウェハ後洗浄方法を説明する断面図である。
【図７】ウェハ前洗浄の洗浄効果を示す図である。
【図８】ウェハ前洗浄がウェハ後洗浄の洗浄効果に与え
る影響を示す図である。
る影響を示す図である。
【図９】ダマシン構造のＣｕ配線を説明するための断面
図である。
図である。
１ ウェハ（シリコン基板） ２ 層間絶縁膜 ３ 配線溝 ４ バリアメタル（ＴａＮ） ５ シードＣｕ膜 ６ Ｃｕメッキ膜 ７ シリコン酸化膜 ９ 半導体基板 ２０ 前洗浄装置 ２１ ローラ ２２ 回転駆動部 ２３ 表面ノズル ２４ 裏面ノズル ３０ 後洗浄装置 ３１ ローラ ３２ 回転駆動部 ３３ 表面ノズル ３４ 裏面ノズル ３５，３６ ブラシ １０１ Ｃｕ金属汚染 １０２，１０３ 洗浄液 １０４ 汚染物 １０５〜１０７ 洗浄液
Claims (10)
- 【請求項１】 半導体ウェハの表面にＣｕ膜を形成する
工程と、前記ウェハの表面以外の面に付着したＣｕ金属
汚染（Ｃｕ等の金属汚染）を洗浄する前洗浄工程と、前
記Ｃｕ膜を化学機械研磨する工程と、化学機械研磨され
た前記ウェハに付着した汚染物を洗浄する後洗浄工程と
を含む半導体装置の製造方法において、前記前洗浄工程
では、前記Ｃｕ金属汚染を前記ウェハの表面以外の面か
ら除去すると同時に前記ウェハの表面以外の面を親水化
する処理を含んでいることを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項２】 前記前洗浄工程では、フッ酸（ＨＦ）を
含まず酸化性を有する洗浄液を用いて前記ウェハの表面
以外の面を洗浄する処理を含むことを特徴とする請求項
１に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記洗浄液として、硝酸過水（ＨＮＯ3
／Ｈ2 Ｏ2 ／Ｈ2 Ｏ）、ＨＰＭ（ＨＣｌ／Ｈ2 Ｏ2 ／Ｈ
2 Ｏ）、ＳＰＭ（Ｈ2 ＳＯ4 ／Ｈ2 Ｏ2 ／Ｈ2 Ｏ）、濃
厚硝酸（ｃｏｎｃＨＮＯ3 ）、オゾンガスが溶解した硫
酸、オゾンガスが溶解した硝酸、オゾンガスが溶解した
塩酸のいずれかを用いることを特徴とする請求項２に記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記洗浄液をウェハの表面以外の面に噴
射すると同時に、ウェハの前記Ｃｕ膜上には前記洗浄液
が接触しない保護処理を施すことを特徴とする請求項２
または３に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記保護処理は、前記ウェハの表面に純
水、または有機酸を噴射し、あるいは窒素ガスを吹き付
ける処理であることを特徴とする請求項４に記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記有機酸は、前記ウェハの表面に形成
されたＣｕ膜の表面酸化膜を除去するものであることを
特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 半導体ウェハの表面にＣｕ膜を形成する
工程と、前記ウェハの表面以外の面に付着したＣｕ金属
汚染を洗浄する前洗浄工程と、前記Ｃｕ膜を化学機械研
磨する工程と、化学機械研磨された前記ウェハに付着し
た汚染物を洗浄する後洗浄工程とを含む半導体装置の製
造方法において、前記前洗浄工程では、前記Ｃｕ金属汚
染を前記ウェハの表面以外の面から除去した後に、前記
ウェハの表面以外の面を親水化する処理を含んでいるこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 前記前洗浄工程では、フッ酸を含む洗浄
液を用いてＣｕ金属汚染を除去し、フッ酸を含まず酸化
性を有する洗浄液を用いて前記ウェハの表面以外の面を
親水化する処理を含むことを特徴とする請求項７に記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】 前記フッ酸を含む洗浄液としてＦＰＭ
（フッ酸過酸化水素水：ＨＦ／Ｈ2 Ｏ2 ／Ｈ2 Ｏ）を用
い、前記親水化する処理の洗浄液として、オゾン水、過
酸化水素水、硝酸過水、ＨＰＭ、ＳＰＭ、濃厚硝酸、オ
ゾンガスが溶解した硫酸、オゾンガスが溶解した硝酸、
オゾンガスが溶解した塩酸、過酸化水素水＋硫酸、過酸
化水素水＋硝酸、過酸化水素水＋塩酸のいずれかを用い
ることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項１０】 前記後洗浄工程は、希アンモニア水、
電解カソード水、溶存水素水による１段目の処理と、前
記ウェハの表面をシュウ酸により、裏面をＦＰＭまたは
シュウ酸による２段目の処理とを組み合わせていること
を特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の半導
体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28244499A JP3307375B2 (ja) | 1999-10-04 | 1999-10-04 | 半導体装置の製造方法 |
| US09/678,608 US6592677B1 (en) | 1999-10-04 | 2000-10-04 | Method of forming a semiconductor device by simultaneously cleaning both sides of a wafer using different cleaning solutions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28244499A JP3307375B2 (ja) | 1999-10-04 | 1999-10-04 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001110766A true JP2001110766A (ja) | 2001-04-20 |
| JP3307375B2 JP3307375B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=17652510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28244499A Expired - Fee Related JP3307375B2 (ja) | 1999-10-04 | 1999-10-04 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6592677B1 (ja) |
| JP (1) | JP3307375B2 (ja) |
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