JP2003179009A - Polishing solution, polishing method, and polishing apparatus - Google Patents

Polishing solution, polishing method, and polishing apparatus

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JP2003179009A JP2001377865A JP2001377865A JP2003179009A JP 2003179009 A JP2003179009 A JP 2003179009A JP 2001377865 A JP2001377865 A JP 2001377865A JP 2001377865 A JP2001377865 A JP 2001377865A JP 2003179009 A JP2003179009 A JP 2003179009A
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  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing solution, polishing method and polishing apparatus, which can efficiently and inexpensively polish an excessive copper film deposited on a surface of a substrate, while preventing deterioration of the quality of a product. <P>SOLUTION: The polishing solution is used to polish a surface of a substrate on which a copper film is formed and the copper is embedded into fine recesses thereon. The solution contains one or more of water-soluble inorganic acid or salts thereof, water-soluble organic acid or salts thereof, and one or more of hydroxyquinolines. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、研磨液、研磨方法
及び研磨装置に関し、特に多層配線構造の半導体装置を
形成するため、層間絶縁層に設けた配線用溝に銅等の導
電体を埋込んで埋込み配線を形成する際、基板上に堆積
した余剰な銅等を除去(研磨)するのに使用される研磨
液、並びに該研磨液を用いた研磨方法及び研磨装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing liquid, a polishing method, and a polishing apparatus, and in particular, for forming a semiconductor device having a multilayer wiring structure, a wiring groove formed in an interlayer insulating layer is filled with a conductor such as copper. The present invention relates to a polishing liquid used for removing (polishing) excess copper and the like accumulated on a substrate when forming a buried wiring, and a polishing method and a polishing apparatus using the polishing liquid.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体基板上に配線回路を形成す
るための金属材料として、アルミニウムまたはアルミニ
ウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロマイグ
レーション耐性が高い銅(Cu)を用いる動きが顕著に
なっている。この種の銅配線は、CVD、スパッタリン
グ及びめっきといった手法によって、基板のほぼ全表面
に銅を成膜して基板の表面に設けた微細凹みの内部に銅
を埋込み、余剰な銅を化学機械的研磨(CMP)により
除去する、いわゆる、ダマシンプロセスによって一般に
形成される。
2. Description of the Related Art In recent years, as a metal material for forming a wiring circuit on a semiconductor substrate, copper (Cu) having a low electric resistivity and a high electromigration resistance has been remarkably used in place of aluminum or an aluminum alloy. Has become. This kind of copper wiring is formed by depositing copper on almost the entire surface of the substrate by a method such as CVD, sputtering, and plating, and burying the copper inside the fine recesses provided on the surface of the substrate, and removing the excess copper by chemical mechanical. It is generally formed by a so-called damascene process, which is removed by polishing (CMP).

【0003】図18(a)〜(c)は、この種の銅配線
基板Wの製造例を工程順に示すもので、図18(a)に
示すように、半導体素子を形成した半導体基材1上の導
電層1aの上にSiO酸化膜や他のLow-k材等からな
る絶縁層2を堆積し、この絶縁層2の内部に、例えばリ
ソグラフィ・エッチング技術によりコンタクトホール3
と配線用溝4を形成し、その上にTaN等からなるバリ
ア層5、更にその上に電解めっきの給電層としてシード
層7を形成する。バリア層5としては、Ta/TaN混
合層、TiN,WN,SiTiN,CoWP,CoWB
膜等が挙げられる。
FIGS. 18 (a) to 18 (c) show an example of manufacturing a copper wiring board W of this kind in the order of steps. As shown in FIG. 18 (a), a semiconductor substrate 1 on which a semiconductor element is formed is formed. An insulating layer 2 made of a SiO 2 oxide film or another low-k material is deposited on the upper conductive layer 1a, and inside the insulating layer 2, a contact hole 3 is formed by, for example, a lithography etching technique.
Then, a wiring groove 4 is formed, a barrier layer 5 made of TaN or the like is further formed thereon, and a seed layer 7 is further formed thereon as a power feeding layer for electrolytic plating. As the barrier layer 5, a Ta / TaN mixed layer, TiN, WN, SiTiN, CoWP, CoWB
Examples include membranes.

【0004】そして、図18(b)に示すように、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及び配線用溝4内に銅を充填するととも
に、絶縁層2上に銅膜6を堆積する。その後、化学機械
的研磨(CMP)により、絶縁層2上の銅膜6を除去し
て、コンタクトホール3及び配線用溝4に充填させた銅
膜6の表面と絶縁層2の表面とをほぼ同一平面にする。
これにより、図18(c)に示すように、銅膜6からな
る配線を形成する。
Then, as shown in FIG. 18B, the surface of the substrate W is plated with copper to fill the contact holes 3 and the wiring grooves 4 of the semiconductor substrate 1 with copper, and at the same time, to form an insulating layer. A copper film 6 is deposited on 2. Then, by chemical mechanical polishing (CMP), the copper film 6 on the insulating layer 2 is removed, and the surface of the copper film 6 filled in the contact hole 3 and the wiring groove 4 and the surface of the insulating layer 2 are almost removed. Make it on the same plane.
Thereby, as shown in FIG. 18C, the wiring made of the copper film 6 is formed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このダマシン
法は、未だ完成された技術とはいえず、解決すべき多く
の課題を抱えている。つまり、前述のように、絶縁層2
に配線用溝4等を形成し、表面にバリア層5とシード層
7を堆積させた後、配線用溝4等の内部に銅金属を確実
に埋め込むためには、絶縁層2の表面上に過剰な銅膜6
を堆積させる必要があり、この時、必然的に銅膜6の表
面に凹凸が形成される。そして、この過剰な銅膜6を平
坦化しつつ研磨する時、以下のような改善すべき点があ
る。
However, the damascene method is not yet a completed technique, and has many problems to be solved. That is, as described above, the insulating layer 2
After forming the wiring groove 4 and the like on the surface and depositing the barrier layer 5 and the seed layer 7 on the surface, in order to surely fill the inside of the wiring groove 4 and the like with copper metal, the surface of the insulating layer 2 is formed. Excessive copper film 6
Must be deposited, and at this time, irregularities are inevitably formed on the surface of the copper film 6. When the excessive copper film 6 is polished while being flattened, there are the following points to be improved.

【0006】 研磨速度を上げるために研磨圧力を高
くすると、研磨後の銅表面にスクラッチ傷やディッシン
グ、エロージョン、リセスなどが生じて製品の品質が低
下しやすく、このため、研磨速度を上げることができず
に、生産性を犠牲にせざるを得ない。 今後、絶縁層材料として、硬度の低いlow-k材料の
採用が広まることが予想され、このようにlow-k材料を
採用するとこの問題は一層深刻となる。 CMP工程では使用される研磨用スラリー液(研磨
液)のコストが大きな比重を占め、研磨用スラリー液を
回収して再使用することが望まれるが、現状の技術では
この実用化が容易でない。 このため、生産ラインから排出される研磨用スラリ
ーの量も多くなり、環境保全のためにも好ましくない。
If the polishing pressure is increased in order to increase the polishing rate, scratches, dishing, erosion, recesses, etc. are likely to occur on the copper surface after polishing, and the product quality is likely to deteriorate. Therefore, it is possible to increase the polishing rate. You can't do that, and you have to sacrifice productivity. In the future, it is expected that low-k materials having low hardness will be widely used as the insulating layer material, and if such low-k materials are used, this problem becomes more serious. The cost of the polishing slurry liquid (polishing liquid) used in the CMP step occupies a large specific weight, and it is desired to recover and reuse the polishing slurry liquid, but this is not easy to put into practical use with the current technology. Therefore, the amount of the polishing slurry discharged from the production line increases, which is not preferable for environmental protection.

【0007】本発明は上記に鑑みてなされたもので、基
板表面に堆積させた過剰の銅膜を、製品の品質低下を防
止しつつ、より効率的に、かつ安価に研磨するのに使用
される研磨液、並びに該研磨液を用いた研磨方法及び研
磨装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above, and is used for polishing an excessive copper film deposited on the surface of a substrate more efficiently and at a low cost while preventing deterioration of product quality. It is an object of the present invention to provide a polishing liquid, and a polishing method and a polishing apparatus using the polishing liquid.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、表面に銅を成膜して該銅を微細窪み内に埋込んだ基
板の表面を研磨する研磨液であって、水溶性の無機酸あ
るいはその塩類、または水溶性の有機酸あるいはその塩
類の1種類以上と、ヒドロキシキノリン類の1種類以上
を含むことを特徴とする研磨液である。
The invention according to claim 1 is a polishing liquid for forming a copper film on the surface and polishing the surface of a substrate having the copper embedded in fine recesses, which is water-soluble. The polishing liquid contains at least one inorganic acid or salt thereof, or at least one water-soluble organic acid or salt thereof, and at least one hydroxyquinoline.

【0009】このように、ヒドロキシキノリン類の1種
類以上を含む研磨液中で、銅を陽極として電解すると、
自然分解するため濃度制御が困難な酸化剤を使用するこ
となく、銅の溶解に伴い銅とヒドロキシキノリンとが反
応して銅の表面に不溶性のオキシン銅皮膜が生成され
る。この時の銅と8−ヒドロキシキノリンとの反応式を
下記に示す。
As described above, when copper is used as an anode for electrolysis in a polishing liquid containing one or more hydroxyquinolines,
The copper and hydroxyquinoline react with the dissolution of copper to form an insoluble oxine copper film on the surface of copper without using an oxidizer whose concentration is difficult to control because of spontaneous decomposition. The reaction formula of copper and 8-hydroxyquinoline at this time is shown below.

【化1】 この不溶性のオキシン銅は、機械的に極めて脆弱で、研
磨パッド等の研磨具を使用した研磨によって容易に研削
除去される。しかも、比較的高い電気抵抗を示し、オキ
シン銅で覆われた部分への通電が抑制される。
[Chemical 1] This insoluble oxine copper is mechanically extremely fragile and is easily ground and removed by polishing using a polishing tool such as a polishing pad. In addition, it exhibits a relatively high electric resistance and suppresses the energization of the portion covered with oxine copper.

【0010】請求項2に記載の発明は、前記無機酸ある
いはその塩類は、無機酸のカリウム塩またはアンモニウ
ム塩で、前記有機酸あるいはその塩類は、有機酸のカリ
ウム塩、アンモニウム塩、アミン塩またはヒドロキシア
ミン塩であることを特徴とする請求項1記載の研磨液で
ある。この無機酸としては、りん酸、ピロりん酸、硫
酸、硝酸、塩酸スルファミン酸、フッ化水素酸などが挙
げられる。また、有機酸としては、ギ酸、酢酸、プロピ
オン酸、蓚酸、マロン酸、マイレン酸、コハク酸、クエ
ン酸、グルコン酸、酪酸、グリシン、アミノ安息香酸、
ニコチン酸、メタンスルホン酸などが挙げられる。たと
えばフッ化水素酸と硝酸など、2種類以上を加えた混合
酸であってもよい。
According to the second aspect of the present invention, the inorganic acid or its salt is a potassium salt or ammonium salt of an inorganic acid, and the organic acid or its salt is a potassium salt, ammonium salt, amine salt of an organic acid or The polishing liquid according to claim 1, which is a hydroxyamine salt. Examples of the inorganic acid include phosphoric acid, pyrophosphoric acid, sulfuric acid, nitric acid, sulfamic acid hydrochloride, hydrofluoric acid and the like. Further, as the organic acid, formic acid, acetic acid, propionic acid, oxalic acid, malonic acid, maleic acid, succinic acid, citric acid, gluconic acid, butyric acid, glycine, aminobenzoic acid,
Examples thereof include nicotinic acid and methanesulfonic acid. For example, a mixed acid in which two or more kinds such as hydrofluoric acid and nitric acid are added may be used.

【0011】請求項3に記載の発明は、前記ヒドロキシ
キノリン類は、2−ヒドロキシキノリン、4−ヒドロキ
シキノリン、5−ヒドロキシキノリンまたは8−ヒドロ
キシキノリンであることを特徴とする請求項1または2
記載の研磨液である。8−ヒドロキシキノリンは、一部
で工業用薬品として使用されて比較的低価格で容易に入
手でき、性能及び価格の面から最も適切である。
The invention according to claim 3 is characterized in that the hydroxyquinolines are 2-hydroxyquinoline, 4-hydroxyquinoline, 5-hydroxyquinoline or 8-hydroxyquinoline.
It is the polishing liquid described. 8-Hydroxyquinoline is partly used as an industrial chemical, is easily available at a relatively low price, and is most suitable in terms of performance and price.

【0012】請求項4に記載の発明は、前記水溶性の無
機酸あるいはその塩類、または水溶性の有機酸あるいは
その塩類の研磨液中の濃度が、0.01〜5.0mol
/Lであり、かつ研磨液の導伝率が、0.5〜100m
S/cmであることを特徴とする請求項1乃至3のいず
れかに記載の研磨液である。電解電流を1A/dm
上とする時は、研磨液の導伝率が5mS/cm以上とな
るようにすることが好ましい。
According to a fourth aspect of the present invention, the concentration of the water-soluble inorganic acid or salt thereof, or the water-soluble organic acid or salt thereof in the polishing liquid is 0.01 to 5.0 mol.
/ L and the conductivity of the polishing liquid is 0.5 to 100 m
It is S / cm, It is a polishing liquid in any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. When the electrolytic current is 1 A / dm 2 or more, it is preferable that the conductivity of the polishing liquid is 5 mS / cm or more.

【0013】請求項5に記載の発明は、前記ヒドロキシ
キノリン類の研磨液中の濃度が、0.001〜1.0重
量%であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか
に記載の研磨液である。このヒドロキシキノリン類の研
磨液中の濃度は、0.01〜0.2重量%であることが
好ましく、0.05〜0.2重量%であることが更に好
ましい。
The invention according to claim 5 is characterized in that the concentration of the hydroxyquinolines in the polishing liquid is 0.001 to 1.0% by weight. Polishing liquid. The concentration of the hydroxyquinolines in the polishing liquid is preferably 0.01 to 0.2% by weight, more preferably 0.05 to 0.2% by weight.

【0014】請求項6に記載の発明は、銅の腐食及び変
色防止剤としてのベンゾトリアゾールまたはその誘導
体、ベンゾイミダゾールまたはフェナセチンのいずれか
1種類以上を0.001〜0.5重量%の濃度で含むこと
を特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の研磨液
である。pHが8以上の研磨液にベンゾトリアゾールを
100mg/L以上添加すると、銅の表面に安定な錯体
皮膜が過剰に生成され、オキシン銅の生成が防げられ
る。このため、薬品の種類と濃度は、研磨液の状態に応
じて適切に選定される。
The invention according to claim 6 is one in which any one or more of benzotriazole or its derivative, benzimidazole or phenacetin as a corrosion and discoloration inhibitor for copper is used at a concentration of 0.001 to 0.5% by weight. The polishing liquid according to any one of claims 1 to 5, further comprising: When 100 mg / L or more of benzotriazole is added to a polishing liquid having a pH of 8 or more, a stable complex film is excessively formed on the surface of copper and oxine copper is prevented from being generated. Therefore, the type and concentration of the chemicals are appropriately selected according to the state of the polishing liquid.

【0015】請求項7に記載の発明は、研磨液のpHが
3〜11の範囲内にあることを特徴とする請求項1乃至
6のいずれかに記載の研磨液である。研磨液のpHが5
〜9の領域にあるときに不溶性のオキシン銅皮膜が特に
生成しやすく、オキシン銅皮膜の厚みは、最大1mmに
も成長する。研磨液のpHは、研磨工程の目的および進
行度により選定することができる。すなわち、基本的に
は、全工程にわたりオキシン銅皮膜が最も生成されやす
い中性領域で使用し、例えば絶縁層の全面が銅膜に覆わ
れている前段では、研磨液のpHを低くし、高い電流密
度で電解研磨を主体に銅を速やかに除去するようにする
こともできる。この場合は、りん酸濃度を高くし、平滑
化効果を上げるためにアルキレングリコール類あるいは
アルキレングリコールアルキルエーテルなどを添加併用
するのが好ましい。また、研磨の最終工程は、バリア層
の研磨選択性を高めるため、研磨液のpHを低く、或い
は高くすることもできる。
The invention according to claim 7 is the polishing liquid according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the pH of the polishing liquid is in the range of 3 to 11. PH of polishing liquid is 5
An insoluble oxine copper film is particularly likely to be produced in the region of ~ 9, and the thickness of the oxine copper film grows to a maximum of 1 mm. The pH of the polishing liquid can be selected according to the purpose and progress of the polishing process. That is, basically, the oxine copper film is used in the neutral region where the oxine copper film is most likely to be generated throughout the entire process. It is also possible to mainly remove electrolytic copper at a current density so as to quickly remove copper. In this case, it is preferable to add and use alkylene glycols or alkylene glycol alkyl ethers in order to increase the phosphoric acid concentration and enhance the smoothing effect. Further, in the final step of polishing, the pH of the polishing liquid can be lowered or raised in order to enhance the polishing selectivity of the barrier layer.

【0016】請求項8に記載の発明は、界面活性剤を
0.001〜0.1重量%の濃度で含むことを特徴とする
請求項1乃至7のいずれかに記載の研磨液である。この
ように、非イオン界面活性剤である、例えばポリオキシ
アルキレンアルキルエーテルを添加することで、絶縁層
や銅の過剰な研磨を抑制し、残存するバリア層の研磨速
度を高くすることができる。この界面活性剤としては、
選択的研磨性、砥粒の分散性、水洗性、後の処理工程へ
の影響などを総合的に勘案すると、非イオン系のポリオ
キシエチレングリコールアルキルエーテル類、ポリオキ
シエチレン・ポリオキシプロピレン縮合物、アセチレン
系グリコール類、エチレンジアミンポリオキシアルキレ
ングリコールなどが適切である。
The invention according to claim 8 is the polishing liquid according to any one of claims 1 to 7, which contains a surfactant in a concentration of 0.001 to 0.1% by weight. As described above, by adding the nonionic surfactant, for example, polyoxyalkylene alkyl ether, excessive polishing of the insulating layer and copper can be suppressed, and the polishing rate of the remaining barrier layer can be increased. As this surfactant,
Considering comprehensively the selective polishing property, dispersibility of abrasive grains, water washability, and the effect on the subsequent processing steps, nonionic polyoxyethylene glycol alkyl ethers, polyoxyethylene / polyoxypropylene condensate , Acetylene glycols, ethylenediamine polyoxyalkylene glycol and the like are suitable.

【0017】請求項9に記載の発明は、表面に銅を成膜
して該銅を微細窪み内に埋込んだ基板の表面を研磨する
にあたり、水溶性の無機酸あるいはその塩類、または水
溶性の有機酸あるいはその塩類の1種類以上と、ヒドロ
キシキノリン類の1種類以上を含む研磨液中で基板の表
面を電解研磨し、前記研磨液中に添加したヒドロキシキ
ノリン類と反応して銅の表面に生成されるオキシン銅皮
膜を同時に研削することを特徴とする銅を含む研磨面の
電気化学的・化学的・機械的な複合研磨方法である。
In a ninth aspect of the present invention, when a copper film is formed on the surface and the surface of the substrate having the copper embedded in the fine recesses is polished, a water-soluble inorganic acid or a salt thereof, or a water-soluble inorganic acid is used. Surface of a substrate in a polishing liquid containing at least one organic acid or salt thereof and at least one hydroxyquinoline, and reacting with the hydroxyquinoline added to the polishing liquid to cause copper surface Is a combined electrochemical-chemical-mechanical polishing method for a polishing surface containing copper, which is characterized in that the oxine copper film produced in step 1 is simultaneously ground.

【0018】これにより、銅とヒドロキシキノリン類と
が反応して銅の表面に生成される不溶性のオキシン銅皮
膜の研削除去を繰り返しながら研磨することができる。
このオキシン銅皮膜は、比較的高い電気抵抗を示し、こ
のオキシン銅皮膜で覆われた部分への通電は抑制され、
金属面が露出している部分へ電流が集中する性質があ
り、しかも機械的にきわめて脆弱で、回転する低い圧力
の研磨パッド等の研磨具で容易に研削除去できる。この
ため、例えば半導体基板製造のダマシン法における、絶
縁層表面の凹凸ある過剰な銅膜の研磨に際し、ヒドロキ
シキノリン類を含む研磨液中で銅表面を陽極として電解
しながら、同時にその表面を研磨パッド等の研磨具で研
磨すると、銅表面に生成されたオキシン銅皮膜は、凸部
のみが選択的に研削除去され、露出した銅表面には電流
が集中して直ちに再度オキシン銅皮膜が生成される。こ
れによって、有効な電流を通電しながらこの操作を継続
することで、従来の技術よりも速い速度で、しかも効果
的に平坦化しながら銅膜を研磨することが可能となる。
Thus, the insoluble oxine copper film formed on the surface of copper by the reaction of copper with hydroxyquinolines can be repeatedly ground and polished.
This oxine copper film shows a relatively high electric resistance, and the electric current to the part covered with this oxine copper film is suppressed,
It has a property that electric current is concentrated on a portion where the metal surface is exposed, and it is mechanically extremely fragile, and can be easily ground and removed by a polishing tool such as a rotating low-pressure polishing pad. Therefore, for example, in the damascene method of manufacturing a semiconductor substrate, when polishing an excessive copper film having irregularities on the surface of an insulating layer, while electrolyzing the copper surface as an anode in a polishing solution containing hydroxyquinolines, at the same time polishing the surface with a polishing pad. When polishing with a polishing tool such as, the oxine copper film formed on the copper surface is selectively ground and removed only on the convex portions, and current is concentrated on the exposed copper surface to immediately form the oxine copper film again. .. As a result, by continuing this operation while applying an effective current, it becomes possible to polish the copper film at a faster speed than in the conventional technique and while effectively planarizing.

【0019】請求項10に記載の発明は、直流またはパ
ルス電流の一方、或いはこれらの重畳電流を流して電解
研磨を行うことを特徴とする請求項9記載の研磨方法で
ある。請求項11に記載の発明は、電解研磨開始時に、
銅の表面積に対して電流密度が0.5〜5.0A/dm
となる電流を流して電解研磨を行うことを特徴とする
請求項9または10記載の研磨方法である。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a polishing method according to the ninth aspect, characterized in that one of direct current and pulsed current, or a superposed current thereof is passed to carry out electrolytic polishing. According to the invention of claim 11, when electrolytic polishing is started,
Current density is 0.5 to 5.0 A / dm with respect to the surface area of copper
11. The polishing method according to claim 9, wherein the electrolytic polishing is performed by applying a current of 2 .

【0020】請求項12に記載の発明は、基板の表面に
成膜した銅と向かわせて前記研磨液中に多数の陽極と陰
極とを該陰極を前記陽極より基板により近接させて交互
に配置し、この陽極と陰極との間に電圧を印加して、こ
の時のバイポーラ現象により発生する銅表面の正の極性
により銅の表面に前記オキシン銅皮膜を生成することを
特徴とする請求項9ないし11のいずれかに記載の研磨
方法である。これにより、例えば基板の表面に堆積させ
た余剰な銅膜の除去が進んで、バリア層等の下地層が露
出し、これによって、電気接点等の外部端子から銅膜へ
の一様な通電ができなくなった時でも、バイポーラ現象
を利用することで、銅の表面にオキシン銅皮膜を生成す
ることができる。
According to a twelfth aspect of the present invention, a large number of anodes and cathodes are alternately arranged in the polishing liquid so as to face the copper film formed on the surface of the substrate and the cathodes are closer to the substrate than the anode. 10. A voltage is applied between the anode and the cathode to form the oxine copper film on the copper surface by the positive polarity of the copper surface generated by the bipolar phenomenon at this time. The polishing method according to any one of 1 to 11. As a result, for example, the excess copper film deposited on the surface of the substrate is removed, and the underlying layer such as the barrier layer is exposed, which allows uniform conduction of electricity from the external terminals such as electrical contacts to the copper film. Even when it is no longer possible, an oxine copper film can be formed on the copper surface by utilizing the bipolar phenomenon.

【0021】請求項13に記載の発明は、前記研磨液中
における前記陰極と前記陽極との間の極間抵抗が10〜
50Ωcmであり、前記陰極と前記陽極との間に印加さ
れる電圧が10〜100Vであることを特徴とする請求
項12記載の研磨方法である。
According to a thirteenth aspect of the present invention, the interelectrode resistance between the cathode and the anode in the polishing liquid is 10 to 10.
13. The polishing method according to claim 12, wherein the polishing voltage is 50 Ωcm, and the voltage applied between the cathode and the anode is 10 to 100V.

【0022】請求項14に記載の発明は、表面に銅を成
膜して該銅を微細窪みに埋込んだ基板の表面を研磨する
研磨装置であって、水溶性の無機酸あるいはその塩類、
または水溶性の有機酸あるいはその塩類の1種類以上
と、ヒドロキシキノリン類の1種類以上を含む研磨液を
用いた電解研磨と、前記研磨液中に添加したヒドロキシ
キノリン類と反応して銅の表面に生成されるオキシン銅
皮膜の研削を同時に行うようにしたことを特徴とする研
磨装置である。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a polishing apparatus for polishing a surface of a substrate in which a copper film is formed on the surface of the substrate and the copper is embedded in the fine recesses, and a water-soluble inorganic acid or a salt thereof,
Alternatively, electrolytic polishing using a polishing solution containing one or more kinds of water-soluble organic acids or salts thereof and one or more kinds of hydroxyquinolines, and the surface of copper by reacting with the hydroxyquinolines added to the polishing solution The polishing apparatus is characterized in that the oxine copper film produced in the above step is simultaneously ground.

【0023】請求項15に記載の発明は、基板を下向き
で保持する基板保持部と、水溶性の無機酸あるいはその
塩類、または水溶性の有機酸あるいはその塩類の1種類
以上と、ヒドロキシキノリン類の1種類以上を含む研磨
液を保持する研磨槽と、前記研磨槽内に保持した研磨液
中に浸漬させて配置した陰極板と、前記陰極板に対向さ
せて前記研磨槽内に保持した研磨液中に浸漬させて配置
した研磨具と、前記基板保持部で保持した基板と前記研
磨具を相対移動させる相対移動機構を有することを特徴
とする研磨装置である。請求項16に記載の発明は、前
記陰極板の表面には、面内を全長に亘って連続して延び
る多数の溝が形成されていることを特徴とする請求項1
5記載の研磨装置である。これにより、溝を通過させて
研磨液を供給するとともに、生成物や水素ガス、酸素ガ
ス等を排出することができる。
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided a substrate holding portion for holding the substrate downward, one or more kinds of water-soluble inorganic acids or salts thereof, or water-soluble organic acids or salts thereof, and hydroxyquinolines. A polishing tank containing a polishing solution containing at least one of the above, a cathode plate immersed in the polishing solution held in the polishing tank, and a polishing plate held in the polishing tank so as to face the cathode plate. A polishing apparatus having a polishing tool immersed in a liquid and arranged, and a relative movement mechanism for relatively moving the substrate held by the substrate holder and the polishing tool. The invention according to claim 16 is characterized in that the surface of the cathode plate is formed with a large number of grooves continuously extending over the entire length in the plane.
The polishing apparatus according to item 5. As a result, the polishing liquid can be supplied through the groove and the products, hydrogen gas, oxygen gas and the like can be discharged.

【0024】請求項17に記載の発明は、基板を保持す
る基板保持部と、水溶性の無機酸あるいはその塩類、ま
たは水溶性の有機酸あるいはその塩類の1種類以上と、
ヒドロキシキノリン類の1種類以上を含む研磨液を保持
する研磨槽と、多数の陽極と陰極とを該陰極を前記陽極
より前記基板保持部で保持した基板により近接させ絶縁
して交互に配置した電極板と、前記陽極と前記陰極との
間に電圧を印加する電源と、前記電極板に対向させて前
記研磨液中に浸漬させて配置した研磨具と、前記基板保
持部で保持した基板と前記研磨具を相対移動させる相対
移動機構を有することを特徴とする研磨装置である。
According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a substrate holding part for holding a substrate, and one or more kinds of a water-soluble inorganic acid or a salt thereof, or a water-soluble organic acid or a salt thereof.
A polishing tank for holding a polishing liquid containing one or more kinds of hydroxyquinolines, and a plurality of anodes and cathodes are arranged alternately by insulating the cathodes closer to the substrate held by the substrate holding portion than the anodes. A plate, a power supply for applying a voltage between the anode and the cathode, a polishing tool disposed facing the electrode plate by being immersed in the polishing liquid, a substrate held by the substrate holding part, and the The polishing apparatus has a relative movement mechanism for relatively moving the polishing tool.

【0025】請求項18に記載の発明は、前記電極板の
表面には、面内を全長に亘って延びる多数の溝が設けら
れていることを特徴とする特徴とする請求項16記載の
研磨装置である。請求項19に記載の発明は、請求項1
5記載の研磨装置と、請求項17記載の研磨装置とを同
一モジュール内の仕切られた部屋の中に配置し、各研磨
装置間の基板の移動を前記モジュール内に配置した旋回
アームによって行うことを特徴とする研磨装置である。
The invention according to claim 18 is characterized in that the surface of the electrode plate is provided with a large number of grooves extending in the plane over the entire length thereof. It is a device. The invention described in claim 19 is claim 1
The polishing apparatus according to claim 5 and the polishing apparatus according to claim 17 are arranged in a partitioned room in the same module, and the substrate is moved between the respective polishing apparatuses by a swing arm arranged in the module. Is a polishing apparatus.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明の研磨液は、水溶性の無機酸あるい
はその塩類、または水溶性の有機酸あるいはその塩類の
少なくとも一種以上と、ヒドロキシキノリン類の1種以
上を含んでいるが、この研磨液の組成及びその性質、研
磨液中のヒドロキシキノリン類の作用及び効果、研磨液
を用いた研磨に使用される研磨装置の構成を順に説明
し、更にこの研磨液を用いて実際に研磨を行った時の実
施例について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. The polishing liquid of the present invention contains at least one or more water-soluble inorganic acids or salts thereof, or water-soluble organic acids or salts thereof, and one or more hydroxyquinolines. The properties, the action and effect of hydroxyquinolines in the polishing liquid, the configuration of the polishing apparatus used for polishing with the polishing liquid are explained in order, and the actual polishing with this polishing liquid is carried out. An example will be described.

【0027】〔研磨液の組成及びその性質〕本発明の研
磨液に含まれる水溶性の無機酸あるいはその塩類として
は、りん酸、ピロりん酸、硫酸、硝酸、塩酸スルファミ
ン酸、フッ化水素酸などの無機酸あるいはこれら無機酸
のカリウム塩あるいはアンモニウム塩が挙げられる。ま
た、水溶性の有機酸あるいはその塩類としては、ギ酸、
酢酸、プロピオン酸、蓚酸、マロン酸、マイレン酸、コ
ハク酸、クエン酸、グルコン酸、酪酸、グリシン、アミ
ノ安息香酸、ニコチン酸、メタンスルホン酸などの有機
酸あるいはこれら有機酸のカリウン塩、アンモニウム
塩、アルキルアミン基あるいはヒドロシアルキルアミン
塩が挙げられる。これらは、単独あるいは2種類以上の
混合溶液として用いてもよく、この水溶性の無機酸ある
いはその塩類、または水溶性の有機酸あるいはその塩類
の濃度(総濃度)は、例えば0.01〜5.0mol/
Lである。研磨液の導伝率は、例えば0.5〜100m
S/cmで、電解電流を1A/dm 以上とする時は、
好ましくは5mS/cm以上である。
[Composition and Properties of Polishing Liquid] The polishing of the present invention
As a water-soluble inorganic acid or salt contained in polishing fluid
Is phosphoric acid, pyrophosphoric acid, sulfuric acid, nitric acid, sulfamic acid hydrochloride
Inorganic acids such as acid and hydrofluoric acid, or these inorganic acids
Examples thereof include potassium salt and ammonium salt. Well
As the water-soluble organic acid or its salt, formic acid,
Acetic acid, propionic acid, oxalic acid, malonic acid, maleic acid, co
Succinic acid, citric acid, gluconic acid, butyric acid, glycine, ami
Organic compounds such as nobenzoic acid, nicotinic acid, and methanesulfonic acid
Acids or calunun salts of these organic acids, ammonium
Salt, alkylamine group or hydroalkylamine
Examples include salt. These are single or two or more types.
This water-soluble inorganic acid may be used as a mixed solution.
Or salt thereof, or water-soluble organic acid or salt thereof
Concentration (total concentration) is, for example, 0.01 to 5.0 mol /
It is L. The conductivity of the polishing liquid is, for example, 0.5 to 100 m.
Electrolysis current of 1 A / dm at S / cm TwoWhen doing the above,
It is preferably 5 mS / cm or more.

【0028】ヒドロキシキノリン類は、例えば、2−ヒ
ドロキシキノリン、4−ヒドロキシキノリン、5−ヒド
ロキシキノリンあるいは8−ヒドロキシキノリンのいず
れか1種類以上が使用されるが、性能および価格の面か
ら8−ヒドロキシキノリンが最も適切である。その濃度
は、例えば0.001〜1.0重量%、好ましくは0.0
5〜0.2重量%である。この8−ヒドロキシキノリン
は、一部で工業用薬品として使用されており、比較的低
価格で容易に入手することができる。
As the hydroxyquinolines, for example, one or more of 2-hydroxyquinoline, 4-hydroxyquinoline, 5-hydroxyquinoline and 8-hydroxyquinoline are used. Quinoline is the most suitable. The concentration is, for example, 0.001 to 1.0% by weight, preferably 0.0
It is 5 to 0.2% by weight. This 8-hydroxyquinoline is partially used as an industrial chemical, and can be easily obtained at a relatively low price.

【0029】ここで、水溶性の無機酸あるいはその塩
類、または水溶性の有機酸あるいはその塩類、および8
−ヒドロキシキノリンを含む研磨液中で銅を陽極として
電解研磨すると、銅は溶解と同時に8−ヒドロキシキノ
リンと前述の反応式に従って反応して、銅の表面に不溶
性のオキシン銅が生成され、このオキシン銅は、電解の
継続ととともに燐片状の皮膜となって成長する。このオ
キシン銅皮膜は、電気抵抗が高く、電圧の上昇をきたす
が、更に電解を継続すると、銅表面から脱落し、この脱
落した後に新たなオキシン銅が生成し皮膜に成長するこ
とを繰り返す。
Here, a water-soluble inorganic acid or its salt, or a water-soluble organic acid or its salt, and 8
When copper is electrolytically polished in a polishing solution containing -hydroxyquinoline using copper as an anode, copper is simultaneously dissolved and reacted with 8-hydroxyquinoline according to the above reaction formula to form insoluble oxine copper on the surface of copper. Copper grows into a scaly film as electrolysis continues. This oxine copper film has a high electric resistance and causes a rise in voltage, but when electrolysis is further continued, it drops off from the copper surface, and after this drop, new oxine copper is generated and repeatedly grows into a film.

【0030】研磨液は、そのpHが、例えば3〜11の
広い範囲で使用されるが、研磨液中で銅を陽極とした電
解研磨で銅の表面に不溶性のオキシン銅皮膜が特に生成
しやすいpHの領域は5〜9であり、オキシン銅皮膜
は、その厚みが最大1mmにも成長する。研磨液のpH
は、研磨工程の目的および進行度により選定することが
できる。すなわち、基本的には全工程に亘りオキシン銅
皮膜が最も生成されやすい中性領域で使用されるが、例
えば絶縁層の全面が銅膜に覆われている前段では、研磨
液のpHを低くし、高い電流密度で電解研磨を主体に銅
を速やかに除去することもできる。この場合は、りん酸
濃度を高くし、平滑化効果を上げるためにアルキレング
リコール類あるいはアルキレングリコールアルキルエー
テルなどを添加併用するのが好ましい。また、研磨の最
終工程は、バリア層の研磨選択性を高めるため、研磨液
のpHを低く、或いは高くすることもできる。
The pH of the polishing liquid is used in a wide range of 3 to 11, for example, but an insoluble oxine copper film is particularly likely to be formed on the surface of copper by electrolytic polishing using copper as an anode in the polishing liquid. The pH range is 5 to 9, and the oxine copper film grows to a maximum thickness of 1 mm. PH of polishing liquid
Can be selected according to the purpose and progress of the polishing process. That is, basically, it is used in the neutral region where the oxine copper film is most likely to be formed throughout the entire process, but for example, in the previous stage where the entire surface of the insulating layer is covered with the copper film, the pH of the polishing liquid is lowered. It is also possible to rapidly remove copper mainly by electrolytic polishing at a high current density. In this case, it is preferable to add and use alkylene glycols or alkylene glycol alkyl ethers in order to increase the phosphoric acid concentration and enhance the smoothing effect. Further, in the final step of polishing, the pH of the polishing liquid can be lowered or raised in order to enhance the polishing selectivity of the barrier layer.

【0031】研磨液に、銅の変色及び腐食防止剤とし
て、ベンゾトリアゾールやその誘導体、ベンゾイミダゾ
ールまたはフェナセチンなどを、例えば10〜1000
mg/Lの濃度で添加することで、銅の変色や腐食を効
果的に防止することができる。しかし、pHが8以上の
研磨液にベンゾトリアゾールを100mg/L以上添加
すると、銅の表面に安定な錯体皮膜が過剰に生成され、
オキシン銅の生成が防げられる。このため、薬品の種類
と濃度は、研磨液の状態に応じて適切に選定する必要が
ある。
As a copper discoloration and corrosion inhibitor, benzotriazole or its derivative, benzimidazole, phenacetin, or the like is added to the polishing liquid, for example, 10 to 1000.
By adding at a concentration of mg / L, discoloration and corrosion of copper can be effectively prevented. However, when 100 mg / L or more of benzotriazole is added to a polishing liquid having a pH of 8 or more, a stable complex film is excessively formed on the copper surface,
The production of oxine copper can be prevented. Therefore, it is necessary to appropriately select the type and concentration of the chemicals according to the state of the polishing liquid.

【0032】研磨液に界面活性剤を添加することで、絶
縁層や配線用溝に埋込んだ銅配線の過剰な研磨を抑制
し、残存するバリア層の研磨速度を高くして、銅膜の研
磨の最終工程に適するようにすることができる。この場
合、選択的研磨性、砥粒の分散性、水洗性、後の処理工
程への影響などを総合的に勘案すると、非イオン系のポ
リオキシエチレングリコールアルキルエーテル類、ポリ
オキシエチレン・ポリオキシプロピレン縮合物、アセチ
レン系グリコール類、エチレンジアミンポリオキシアル
キレングリコールなどの界面活性剤が適切である。
By adding a surfactant to the polishing liquid, it is possible to suppress excessive polishing of the copper wiring buried in the insulating layer and the wiring groove and increase the polishing rate of the remaining barrier layer to increase the copper film. It can be suitable for the final step of polishing. In this case, non-ionic polyoxyethylene glycol alkyl ethers, polyoxyethylene polyoxy, polyoxyethylene polyoxy Surfactants such as propylene condensates, acetylenic glycols, ethylenediamine polyoxyalkylene glycols are suitable.

【0033】研磨液に含まれる研磨砥粒としては、銅の
研磨が目的となる前段の工程では、アルミナ、コロイダ
ルシリカあるいはアルミナとコロイダルシリカとを併用
したものを使用することが好ましく、後段の工程のバリ
ア層を含む研磨には、コロイダルシリカを使用すること
が好ましい。
As the abrasive grains contained in the polishing liquid, alumina, colloidal silica, or a combination of alumina and colloidal silica is preferably used in the former step for the purpose of polishing copper, and the latter step. Colloidal silica is preferably used for polishing including the barrier layer.

【0034】また、例えば絶縁層上に堆積した過剰な銅
膜の膜厚が1000nmを超えるような厚い場合には、
研磨砥粒を含まず、りん酸およびアルキレングリコール
類などを含み、電解時に銅表面の分極作用が大きい研磨
液を使用し、3A/dm以上の電流で電解研磨して、
過剰な銅膜の大半を高速度で研磨することも効率的であ
る。この研磨液は、銅の研磨混入による性状変化が少な
く、研磨装置からの排液を回収し、ろ過した後、濃度の
調整することにより、再度使用する工程の合理化が図れ
る。
Further, for example, when the thickness of the excess copper film deposited on the insulating layer is thicker than 1000 nm,
Uses a polishing liquid that does not contain abrasive grains, contains phosphoric acid and alkylene glycols, and has a large polarization effect on the copper surface during electrolysis, and electrolytically polishes at a current of 3 A / dm 2 or more,
It is also efficient to polish most of the excess copper film at a high speed. The property of this polishing liquid is little changed due to the mixing of copper into the polishing liquid. By collecting the drainage liquid from the polishing device, filtering it, and adjusting the concentration, the process for reuse can be rationalized.

【0035】〔研磨液中のヒドロキシキノリン類の作用
および効果〕導電性成分として、蓚酸アンモニウム:1
0g/L、グリシン:10g/L、りん酸:30g/L
を純水に添加して溶解させ、アンモニア水を加えて、p
Hを8.5に調整し、次いで、8−ヒドロキシキノリ
ン:2g/Lを添加し溶解させた研磨液を用意した。こ
の研磨液の温度を25℃に保ち、光沢硫酸銅めっきで得
られた銅箔試片を研磨液中に浸漬させたところ、銅箔面
に薄い黄緑色のオキシン銅が生成された。予め重量を測
った複数の銅箔試片を研磨液中に浸漬させ、一定時間毎
に1枚ずつ引き上げ、表面のオキシン銅皮膜を拭き取
り、水洗、乾燥及び秤量して銅箔の減量を求めた。その
結果を図1に示す。この図1により、研磨液中で銅は徐
々に溶解してオキシン銅を生成するが、数分後に銅の表
面がオキシン銅の皮膜で覆われると銅の溶解が殆ど停止
することが判る。
[Action and Effect of Hydroxyquinoline in Polishing Liquid] As a conductive component, ammonium oxalate: 1
0 g / L, glycine: 10 g / L, phosphoric acid: 30 g / L
Is added to pure water to dissolve it, ammonia water is added, and p
H was adjusted to 8.5, and then 8-hydroxyquinoline: 2 g / L was added and dissolved to prepare a polishing liquid. When the temperature of this polishing liquid was kept at 25 ° C. and a copper foil sample obtained by bright copper sulfate plating was dipped in the polishing liquid, a pale yellowish green oxine copper was produced on the copper foil surface. Preliminarily weighed multiple copper foil specimens were dipped in the polishing liquid, pulled up one by one at regular intervals, wiped off the oxine copper film on the surface, washed with water, dried and weighed to determine the weight loss of the copper foil. . The result is shown in FIG. It can be seen from FIG. 1 that copper gradually dissolves in the polishing liquid to form oxine copper, but the dissolution of copper almost stops when the surface of copper is covered with the film of oxine copper after a few minutes.

【0036】一対の銅箔を陽極と陰極として、前述と同
様な研磨液中に互いに対峙させて浸漬させ、直流電源
(整流器)から両極極間に電圧を印加して、3A/dm
の一定電流を流した。この時の両極間の電圧を測定し
た結果を図2に示す。この図2により、当初は低い電圧
で通電されるが、銅の表面にオキシン銅の皮膜が生成さ
れると抵抗が次第に大きくなり、数分後には初期のほぼ
2倍の電圧となることが判る。
A pair of copper foils are used as an anode and a cathode, facing each other and immersed in the same polishing liquid as described above, and a voltage is applied between both electrodes from a DC power source (rectifier) to 3 A / dm.
A constant current of 2 was applied. The result of measuring the voltage between both electrodes at this time is shown in FIG. From FIG. 2, it can be seen that the voltage is initially applied at a low voltage, but when a film of oxine copper is formed on the surface of the copper, the resistance gradually increases, and after a few minutes, the voltage becomes almost twice the initial voltage. .

【0037】前項と同様の実験を、両極間の電圧を5.
0Vの一定に保ちながら電解して行った。この時の電流
の変化と銅箔の減量を経時的に測定した結果を図3に示
す。この図3から、当初は4A/dmの電流が流れた
が、時間とともに電流が低下し、数分後には、初期の1
/2以下となり、また、銅箔の減量も通電量にほぼ一致
することが判る。
The same experiment as in the previous section was conducted by setting the voltage between both electrodes to 5.
It was electrolyzed while keeping constant at 0V. FIG. 3 shows the results of measuring the change in the current and the weight loss of the copper foil at this time with time. From FIG. 3, a current of 4 A / dm 2 initially flowed, but the current decreased with time, and after a few minutes, the initial 1
It can be seen that the amount becomes less than or equal to / 2, and that the reduction amount of the copper foil substantially matches the energization amount.

【0038】また、この時に銅箔の表面に生成されるオ
キシン銅皮膜は、機械的に脆弱で、特に研磨液中で生成
され濡れた状態では容易に拭き落とすことができること
が確かめられている。従って、例えば研磨パッド等の研
磨具の圧力を100〜300g/cmに低くして研削
しても、銅(オキシン銅皮膜)の十分な研磨速度を確保
することができる。
Further, it has been confirmed that the oxine copper film formed on the surface of the copper foil at this time is mechanically fragile and can be easily wiped off particularly when it is formed in the polishing liquid and wet. Therefore, even when the pressure of a polishing tool such as a polishing pad is lowered to 100 to 300 g / cm 2 for grinding, a sufficient polishing rate for copper (oxine copper film) can be secured.

【0039】以上により、ヒドロキシキノリン類と銅が
反応して生成されるオキシン銅皮膜の性状から、半導体
装置製造のダマシン法において、絶縁層上の過剰な銅膜
を平坦に研磨する際、ヒドロキシキノリン類を含む研磨
液中で銅面を陽極として電解研磨しつつ、回転する研磨
パッド等の研磨具により研磨することで、電解により銅
膜の表面に生成されたオキシン銅皮膜が、凸部のみ選択
的に研削除去され、凹部は保護される。そして、有効な
電流を流してこの操作を継続することにより、銅膜を平
坦化する研磨を効率的に行い、かつ銅配線層の損傷の少
ない製品を製造できることが判る。
As described above, from the properties of the oxine copper film produced by the reaction of hydroxyquinolines with copper, hydroxyquinoline can be used to flatten the excess copper film on the insulating layer in the damascene method of semiconductor device manufacturing. The oxine copper film produced on the surface of the copper film by electrolysis is selected only by the convex parts by electrolytic polishing with a copper surface as an anode in a polishing liquid containing metals, and by polishing with a polishing tool such as a rotating polishing pad. Are ground away and the recesses are protected. Then, it is found that by continuing the operation by applying an effective current, it is possible to efficiently carry out polishing for flattening the copper film and to manufacture a product with less damage to the copper wiring layer.

【0040】〔研磨液を用いた研磨に使用される研磨装
置の構成〕前述の研磨液を用いた研磨に使用される研磨
装置について以下説明する。図4は、本発明の第1の実
施の形態の研磨装置10aを示す。この研磨装置10a
は、上方に開口して内部に研磨液12を保持する有底円
筒状の研磨槽14と、研磨槽14の上方に配置され基板
Wを着脱自在に下向きに保持する基板保持部16aとを
有している。
[Configuration of Polishing Device Used for Polishing Using Polishing Liquid] A polishing device used for polishing using the above-described polishing liquid will be described below. FIG. 4 shows a polishing apparatus 10a according to the first embodiment of the present invention. This polishing device 10a
Has a bottomed cylindrical polishing tank 14 which opens upward and holds the polishing liquid 12 therein, and a substrate holding portion 16a which is arranged above the polishing tank 14 and holds the substrate W detachably downward. is doing.

【0041】研磨槽14は、モータ等の駆動に伴って回
転する主軸18に直結され、底部には、例えばSUS,
Pt/Ti,Ir/Ti,Ti,Ta,Nbなど研磨液
に対して安定でかつ電解により不動体化しない金属から
なり、研磨液12中に浸漬されてカソードとなる平板状
の陰極板20が水平に配置されている。この陰極板20
の上面には、縦及び横方向に面内の全長に亘って直線状
に延びる格子状の長溝20aが設けられている。更に、
陰極板20の上面には、例えば、連続発泡体式で不織布
タイプの硬度研磨パッド(例えば:ロデールニッタ社
SUBA800)からなる研磨具22が貼り付けられて
いる。
The polishing tank 14 is directly connected to a main shaft 18 which rotates with the driving of a motor or the like, and has a bottom portion made of, for example, SUS,
A flat cathode plate 20 made of a metal such as Pt / Ti, Ir / Ti, Ti, Ta, Nb which is stable to a polishing liquid and does not become immobilized by electrolysis, and which becomes a cathode by being immersed in the polishing liquid 12 is formed. It is arranged horizontally. This cathode plate 20
Lattice-shaped long grooves 20a extending linearly over the entire length in the plane in the vertical and horizontal directions are provided on the upper surface of the. Furthermore,
On the upper surface of the cathode plate 20, for example, a continuous foam type non-woven type hardness polishing pad (for example: Rodel Nitta Co., Ltd.
A polishing tool 22 made of SUBA 800) is attached.

【0042】これによって、主軸18の回転に伴って研
磨槽14が研磨具22と一体に回転し、研磨液12の供
給に伴って研磨液12が長溝20aを通って流れ、しか
も電解研磨に伴って生成される生成物や、水素ガス、酸
素ガス等も長溝20aを通って基板Wと研磨具22の間
から外方に排出されるようになっている。
As a result, the polishing tank 14 rotates integrally with the polishing tool 22 as the main shaft 18 rotates, the polishing liquid 12 flows through the long grooves 20a as the polishing liquid 12 is supplied, and the electrolytic polishing also occurs. The products generated by this, hydrogen gas, oxygen gas, etc. are also discharged to the outside from between the substrate W and the polishing tool 22 through the long groove 20a.

【0043】なお、この例では、研磨槽14が回転する
ようにした例を示しているが、スクロール運動(並進回
転運動)するようにしたり、往復動するようにしたりし
てもよい。また、長溝20aの形状は、陰極板20の中
央部と外周部とで電流密度に差が生じてしまうことを防
止するとともに、研磨液や水素ガス等が長溝20aに沿
ってスムーズに流れるようにするため、研磨槽14がス
クロール運動を行う場合には、格子状であることが好ま
しく、また研磨槽14が往復動を行う場合には、この移
動方向に沿った平行であることが好ましい。
In this example, the polishing tank 14 is rotated, but it may be scrolled (translated and rotated) or reciprocated. Further, the shape of the long groove 20a prevents a difference in current density between the central portion and the outer peripheral portion of the cathode plate 20 and allows the polishing liquid, hydrogen gas, and the like to smoothly flow along the long groove 20a. Therefore, when the polishing tank 14 makes a scroll motion, it is preferably in the form of a lattice, and when the polishing tank 14 makes a reciprocating motion, it is preferably parallel along this moving direction.

【0044】基板保持部16aは、回転速度が制御可能
な回転機構と研磨圧力が調整可能な上下動機構を備えた
支持ロッド24の下端に連結され、この下面に、例えば
真空吸着方式で基板Wを吸着保持するようになってい
る。基板保持部16aの下面外周部には、基板保持部1
6aで基板Wを吸着保持した時、基板Wの周縁部乃至ベ
ベル部と接触して、基板Wの表面に堆積した銅膜6(図
10(a)参照)を陽極(アノード)にする電気接点2
6が設けられている。この電気接点26は、支持ロッド
24に内蔵されたロール摺動コネクタおよび配線28a
により、外部に配置した直流及びパルス電流電源として
の整流器30の陽極端子へ結線され、前記陰極板20
は、配線28bを介して整流器30の陰極端子に結線さ
れる。
The substrate holder 16a is connected to the lower end of a support rod 24 having a rotating mechanism whose rotation speed is controllable and an up-and-down moving mechanism whose polishing pressure can be adjusted. Is adsorbed and held. The substrate holding portion 1 is provided on the outer peripheral portion of the lower surface of the substrate holding portion 16a.
When the substrate W is adsorbed and held by 6a, the copper film 6 (see FIG. 10 (a)) deposited on the surface of the substrate W is brought into contact with the peripheral portion or the bevel portion of the substrate W to make an electrical contact. Two
6 is provided. The electrical contact 26 is a roll sliding connector and wiring 28a built in the support rod 24.
Is connected to the anode terminal of the rectifier 30 as a direct current and pulse current power source arranged externally by means of the cathode plate 20.
Is connected to the cathode terminal of the rectifier 30 via the wiring 28b.

【0045】この整流器30は、例えば低電圧仕様で、
8インチウエハの場合は、15V×20A程度、12イ
ンチウエハの場合は、15V×30A程度の容量のもの
が使用される。パルス電流の周波数は、例えば通常〜m
sec.までのものが使用される。更に、研磨槽14の上方
に位置して、この内部に研磨液12を供給する研磨液供
給ユニット32が配置され、更に各機器及び運転全般を
調節し管理する制御ユニット34および安全装置(図示
せず)などが備えられている。
The rectifier 30 has a low voltage specification, for example,
An 8-inch wafer has a capacity of about 15V × 20A, and a 12-inch wafer has a capacity of about 15V × 30A. The frequency of the pulse current is usually ~ m
Items up to sec. are used. Further, a polishing liquid supply unit 32 for supplying the polishing liquid 12 is arranged above the polishing tank 14, and a control unit 34 and a safety device (not shown) for adjusting and managing each device and overall operation are further arranged. Are provided.

【0046】この研磨装置10aは、図10(a)に示
すように、基板Wの表面に堆積した余剰な銅膜6が一様
に連続している時に該銅膜6を研磨するのに適するもの
で、その研磨動作について説明する。
This polishing apparatus 10a is suitable for polishing the copper film 6 when the excess copper film 6 deposited on the surface of the substrate W is uniformly continuous, as shown in FIG. 10 (a). The polishing operation will be described.

【0047】研磨槽14内に研磨液12を供給し、この
研磨液12が研磨槽14をオーバフローする状態で、例
えば90 rpm 程度の回転速度で研磨槽14と研磨具
22を一体に回転させる。一方、銅めっき等のめっき処
理を施した基板Wを基板保持部76で下向きに吸着保持
しておく。この状態で、基板Wを前記研磨槽14とは反
対方向に、例えば90 rpm 程度の回転速度で回転さ
せながら下降させ、この基板Wの表面(下面)を、例え
ば300g/cm程度の一定の圧力で研磨具22の表
面に接触させ、同時に、整流器30により陰極板20と
電気接点26との間に直流、または、例えば基板上の銅
の表面積当たりの電流密度が1〜4A/dm程度で、
例えば10×10−3秒間通電し、同じく10×10
−3秒間停止するパルス電流を流す。
The polishing liquid 12 is supplied into the polishing tank 14, and while the polishing liquid 12 overflows the polishing tank 14, the polishing tank 14 and the polishing tool 22 are integrally rotated at a rotation speed of, for example, about 90 rpm. On the other hand, the substrate W, which has been subjected to a plating treatment such as copper plating, is attracted and held downward by the substrate holding portion 76. In this state, the substrate W is lowered in the direction opposite to the polishing bath 14 while rotating at a rotation speed of, for example, about 90 rpm, and the surface (lower surface) of the substrate W is kept at a constant value of, for example, about 300 g / cm 2 . The pressure is brought into contact with the surface of the polishing tool 22, and at the same time, a direct current is applied between the cathode plate 20 and the electrical contact 26 by the rectifier 30, or, for example, the current density per surface area of copper on the substrate is about 1 to 4 A / dm 2. so,
For example, energize for 10 × 10 −3 seconds and similarly 10 × 10
-Pass a pulse current that stops for 3 seconds.

【0048】すると、銅膜は、従来の技術よりも速い速
度で、しかも効果的に平坦化されながら研磨される。つ
まり、前述のように、研磨液12として、ヒドロキシキ
ノリン類を含むものを使用し、銅を陽極として電解研磨
すると、図5(a)に示すように、銅とヒドロキシキノ
リン類とが反応して銅膜6の表面に不溶性のオキシン銅
皮膜6aが生成される。このオキシン銅皮膜6aは、機
械的にきわめて脆弱であり、回転する低い圧力の研磨具
で容易に研削除去できる。このため、研磨具22で研磨
すると、図5(b)に示すように、銅膜6の凸部表面に
生成されたオキシン銅皮膜6aが主に研削除去され、こ
の研削除去された部分で銅膜6が外部に露出する。する
と、オキシン銅皮膜6aは、比較的高い電気抵抗を示
し、このオキシン銅皮膜6aで覆われた部分への通電は
抑制され、金属面が露出している部分6bへ電流が集中
する性質があり、このため、図5(c)に示すように、
先に研磨されて銅膜6が露出した表面にオキシン銅皮膜
6aが直ちに生成され、前述と同様に、この後に生成さ
れたオキシン銅皮膜6aが主に研削除去される。つま
り、銅膜6の凹部の表面は、オキシン銅皮膜6aで覆わ
れたままの状態で、ここの研磨が抑制され、これによっ
て、銅膜6の凸部のみが選択的に研削除去される。銅の
不動態化を利用した複合電解研磨である。
Then, the copper film is polished at a higher speed than in the conventional technique and while being effectively planarized. That is, as described above, when the polishing liquid 12 containing a hydroxyquinoline is used and electrolytic polishing is performed using copper as an anode, copper reacts with the hydroxyquinoline as shown in FIG. 5A. An insoluble oxine copper film 6a is formed on the surface of the copper film 6. The oxine copper film 6a is mechanically extremely fragile and can be easily ground and removed by a rotating low-pressure polishing tool. Therefore, when polishing with the polishing tool 22, as shown in FIG. 5B, the oxine copper film 6a generated on the surface of the convex portion of the copper film 6 is mainly ground and removed, and the copper is removed at this ground and removed portion. The film 6 is exposed to the outside. Then, the oxine copper film 6a has a relatively high electric resistance, and the energization to the part covered with the oxine copper film 6a is suppressed, and the current concentrates on the part 6b where the metal surface is exposed. Therefore, as shown in FIG. 5 (c),
The oxine copper film 6a is immediately formed on the surface where the copper film 6 is exposed by being polished first, and the oxine copper film 6a formed after this is mainly removed by grinding in the same manner as described above. That is, the surface of the concave portion of the copper film 6 is kept covered with the oxine copper film 6a, and polishing of the copper film 6 is suppressed, whereby only the convex portion of the copper film 6 is selectively ground and removed. It is a composite electropolishing that utilizes the passivation of copper.

【0049】この時、陰極板20の表面に設けた長溝2
0aから基板Wと研磨具22との間に研磨液12が供給
され、この研磨液12中に浮遊する粒子や、反応によっ
て生成される水素ガス等は長溝20aの中を通過して外
方にスムーズに流出する。そして、研磨終了後、基板保
持部16aで保持した基板Wを上昇させ、この基板Wの
回転を停止して、研磨終了後の基板Wを次工程に搬送す
る。
At this time, the long groove 2 provided on the surface of the cathode plate 20.
The polishing liquid 12 is supplied between the substrate W and the polishing tool 22 from 0a, and particles floating in the polishing liquid 12 and hydrogen gas generated by the reaction pass through the long groove 20a to the outside. It flows out smoothly. After the polishing is completed, the substrate W held by the substrate holder 16a is lifted, the rotation of the substrate W is stopped, and the substrate W after the polishing is conveyed to the next step.

【0050】図6は、本発明の第2の実施の形態の研磨
装置10bを示す。この研磨装置10bの前記図4に示
す研磨装置10aと異なる点は、研磨槽14の底部に、
内部に多数の陰極ロッド140と陽極ロッド42とを交
互に配置した、絶縁材からなる電極板44を水平に配置
した点である。ここに、この電極板44の上面には、縦
及び横方向に面内の全長に亘って直線状に延びる格子状
の長溝44aが設けられている。そして、陰極ロッド1
40は、この長溝44aに沿って、その上面が長溝44
aの底面とほぼ面一となるように配置され、陽極ロッド
42は、この長溝44aに沿って、その上面が長溝44
aの底面から、例えば10〜30mm下方に位置するよ
うに配置され、この陽極ロッド42の上方には、発生す
る微少なガス及び研磨液が流通できる有孔性の充填材1
45が充填されている。
FIG. 6 shows a polishing apparatus 10b according to the second embodiment of the present invention. This polishing apparatus 10b differs from the polishing apparatus 10a shown in FIG. 4 in that the bottom of the polishing tank 14 is
The point is that an electrode plate 44 made of an insulating material, in which a large number of cathode rods 140 and anode rods 42 are alternately arranged inside, is horizontally arranged. Here, on the upper surface of the electrode plate 44, lattice-shaped long grooves 44a extending linearly in the vertical and horizontal directions over the entire length in the surface are provided. And the cathode rod 1
40 has a long groove 44a on the upper surface thereof along the long groove 44a.
The anode rod 42 is disposed so as to be substantially flush with the bottom surface of the a, and the anode rod 42 has an upper surface along the long groove 44a.
The porous filler 1 is arranged so as to be located, for example, 10 to 30 mm below the bottom surface of a, and above which the minute gas and polishing liquid generated can flow.
45 is filled.

【0051】そして、全ての陽極ロッド42は、配線4
6aを介して外部に配置された直流及びパルス電流電源
としての整流器148の陽極端子へ結線されており、ま
た全ての陰極ロッド140は、配線46bを介して互い
に整流器148の陰極端子に結線されている。この整流
器148は、例えば低電圧仕様で、100V×10A程
度の容量のものが使用される。パルス電流の周波数は、
例えば通常〜msec.までのものが使用される。
All the anode rods 42 are connected to the wiring 4
6a is connected to the anode terminal of the rectifier 148 serving as a direct current and pulse current power source arranged externally through 6a, and all the cathode rods 140 are connected to each other to the cathode terminal of the rectifier 148 via the wiring 46b. There is. The rectifier 148 has a low voltage specification and a capacity of about 100V × 10A. The frequency of the pulse current is
For example, those up to msec. Are usually used.

【0052】これにより、電極板44に金属(銅)を近
接して配置し、この電極板44の陰極ロッド140と陽
極ロッド42との間に整流器148から電圧を印加する
と、この時のバイポーラ現象により、金属(銅)の表面
の陰極ロッド140に近接した位置に、局部的に正の極
性が発生するようになっている。更に、この例にあって
は、研磨槽14をオーバフローした研磨液12を回収
し、ろ過した後、再生する研磨液再生ユニット50が備
えられている。また、基板保持部16bとして、電気接
点を有さないものが使用されている。
As a result, when a metal (copper) is placed close to the electrode plate 44 and a voltage is applied from the rectifier 148 between the cathode rod 140 and the anode rod 42 of this electrode plate 44, a bipolar phenomenon at this time occurs. As a result, a positive polarity is locally generated at a position close to the cathode rod 140 on the surface of metal (copper). Further, in this example, a polishing liquid regenerating unit 50 for recovering the polishing liquid 12 overflowing the polishing tank 14 and recovering it after filtering is provided. Moreover, as the substrate holding portion 16b, one having no electrical contact is used.

【0053】この研磨装置10bは、図10(b)に示
すように、基板Wの表面に堆積した余剰な銅膜6の研磨
が進み、バリア層5が表面に露出して銅膜6が島状にな
った時に基板の表面のバリア層5及び銅膜6を研磨する
のに適するものである。つまり、このように、銅膜6が
島状になると、電気接点等の外部端子から銅膜6への一
様な通電ができなくなる。このような場合でも、この実
施の形態の研磨装置10bによれば、バイポーラ現象を
利用し、銅の表面を局部的に正の極性とすることで、銅
の表面にオキシン銅皮膜を生成することができる。この
研磨装置10bの研磨動作は、電解研磨の際に電極板4
4に設けた陰極ロッド140と陽極ロッド42との間
に、例えば50Vの電圧を印加する以外は、前述の研磨
装置10aの場合と同様である。
In this polishing apparatus 10b, as shown in FIG. 10 (b), polishing of the excess copper film 6 deposited on the surface of the substrate W progresses, the barrier layer 5 is exposed on the surface, and the copper film 6 becomes an island. It is suitable for polishing the barrier layer 5 and the copper film 6 on the surface of the substrate when they are formed into a shape. In other words, if the copper film 6 has an island shape in this way, it is not possible to uniformly energize the copper film 6 from an external terminal such as an electrical contact. Even in such a case, according to the polishing apparatus 10b of the present embodiment, a bipolar phenomenon is used to locally form the positive polarity on the copper surface, thereby forming an oxine copper film on the copper surface. You can The polishing operation of the polishing apparatus 10b is performed by the electrode plate 4 during electrolytic polishing.
4 is the same as the case of the above-described polishing apparatus 10a except that a voltage of, for example, 50 V is applied between the cathode rod 140 and the anode rod 42.

【0054】この研磨装置10bによれば、バリア層5
及び銅膜6とが表面に露出している場合であっても、銅
膜6の過剰な研磨を抑制し、残存するバリア層5の研磨
速度を高くして、両者を同一レートで平坦に研磨し、し
かも配線となる銅膜6の欠損を防ぐことができる。つま
り、前述のように、研磨液12として、ヒドロキシキノ
リン類を含むものを使用し、銅をバイポーラ現象により
正極化して電解研磨すると、図7(a)に示すように、
銅とヒドロキシキノリン類とが反応して銅膜6の表面に
不溶性のオキシン銅皮膜6aが生成される。このオキシ
ン銅皮膜6aは、電解液に溶けず、このため、このオキ
シン銅皮膜6aで覆われた銅膜6はケミカルエッチング
を受けない。このため、バリア層5の表面のみが電解研
磨され、このバリア層5の電解研磨によって、図7
(b)に示すように、銅膜6がバリア層5のなす平面か
ら上方に突出する。すると、このように、上方に突出し
た銅膜6の表面には、前述のように、機械的にきわめて
脆弱で、回転する低い圧力の研磨具で容易に研削除去で
きるオキシン銅皮膜6aが生成されており、このためこ
のオキシン銅皮膜6aが研削除去されて平坦となる。し
かも、回転する低い圧力の研磨具22で銅膜6(オキシ
ン銅皮膜6a)を研削除去するため、銅膜6の表面が欠
損することを防止することができる。なお、バリア層5
が露出する前にあっては、前述の研磨装置10aの場合
と同様にして、銅膜6の凸部のみが選択的に研削除去さ
れる。第1研磨処理液と第2研磨処理液は、組成を変え
てもよい。第2研磨工程では導電性の異なる銅膜とバリ
ア膜を同時に同じレートで研磨する必要があるため、銅
膜は不動態膜化するが、バリア膜は化学研磨要素を多く
した研磨液が必要となる。
According to this polishing apparatus 10b, the barrier layer 5
Even when the copper film 6 and the copper film 6 are exposed on the surface, excessive polishing of the copper film 6 is suppressed, the polishing rate of the remaining barrier layer 5 is increased, and both are polished flat at the same rate. In addition, it is possible to prevent the copper film 6 serving as the wiring from being damaged. That is, as described above, when the polishing liquid 12 containing a hydroxyquinoline is used and copper is made positive by the bipolar phenomenon to perform electrolytic polishing, as shown in FIG.
Copper reacts with hydroxyquinolines to form an insoluble oxine copper film 6a on the surface of the copper film 6. The oxine copper coating 6a does not dissolve in the electrolytic solution, so that the copper film 6 covered with the oxine copper coating 6a is not subjected to chemical etching. Therefore, only the surface of the barrier layer 5 is electrolytically polished, and the electrolytic polishing of the barrier layer 5 results in
As shown in (b), the copper film 6 projects upward from the plane formed by the barrier layer 5. Then, as described above, the oxine copper film 6a which is mechanically extremely fragile and can be easily ground and removed by a rotating low-pressure polishing tool is formed on the surface of the copper film 6 protruding upward as described above. Therefore, this oxine copper coating 6a is ground and removed to be flat. Moreover, since the copper film 6 (oxine copper film 6a) is ground and removed by the rotating low-pressure polishing tool 22, it is possible to prevent the surface of the copper film 6 from being damaged. The barrier layer 5
Before the exposure, only the convex portions of the copper film 6 are selectively ground and removed as in the case of the polishing apparatus 10a described above. The compositions of the first polishing treatment liquid and the second polishing treatment liquid may be different. In the second polishing step, the copper film and the barrier film having different conductivity must be polished at the same rate at the same time, so the copper film becomes a passivation film, but the barrier film requires a polishing solution with many chemical polishing elements. Become.

【0055】図8は、図4に示す研磨装置10aと図6
に示す研磨装置10bとを備えた配線形成装置の平面配
置図を示す。この配線形成装置は、ハウジング52の内
部に位置して、ロード・アンロード部54と、このロー
ド・アンロード部54の反対側から順に配置された銅め
っき装置156、洗浄装置158、アニール装置16
0、図4に示す研磨装置(第1研磨装置)10a、図6
に示す研磨装置(第2研磨装置)10b及び洗浄乾燥装
置162とを有し、更に搬送経路66に沿って走行自在
で、これらの間で基板の受渡しを行う搬送装置68が備
えられている。
FIG. 8 shows the polishing apparatus 10a shown in FIG. 4 and FIG.
3 is a plan layout view of a wiring forming apparatus including the polishing apparatus 10b shown in FIG. This wiring forming device is located inside the housing 52, and a load / unload unit 54, and a copper plating device 156, a cleaning device 158, and an annealing device 16 which are sequentially arranged from the opposite side of the load / unload unit 54.
0, the polishing apparatus (first polishing apparatus) 10a shown in FIG. 4, and FIG.
A polishing apparatus (second polishing apparatus) 10b and a cleaning / drying apparatus 162 shown in FIG. 2 are provided, and a transporting apparatus 68 that can travel along the transporting path 66 and transfers the substrate between them is provided.

【0056】次に、図9及び図10を参照して配線形成
処理について説明する。表面にシード層7を形成した基
板W(図18(a)参照)をロード・アンロード部54
から搬送装置68で一枚ずつ取り出し、銅めっき装置1
56に搬入する。そして、このこの銅めっき装置156
で、例えば電解銅めっき処理を行って、図10(a)に
示すように、基板Wの表面に銅膜6を形成する。次に、
この銅めっき処理後の基板Wを洗浄装置158に搬送し
て洗浄し、しかる後、アニール装置160に搬送する。
そして、銅膜6を堆積させた基板Wに熱処理を施して銅
膜6をアニールし、第1研磨装置10aに搬送する。
Next, the wiring forming process will be described with reference to FIGS. 9 and 10. The substrate W having the seed layer 7 formed on the surface (see FIG. 18A) is loaded / unloaded by the loading / unloading unit 54.
From the transfer device 68 one by one, and the copper plating device 1
Bring to 56. And this copper plating device 156
Then, for example, electrolytic copper plating is performed to form a copper film 6 on the surface of the substrate W as shown in FIG. next,
The substrate W after the copper plating treatment is transferred to the cleaning device 158 for cleaning, and then transferred to the annealing device 160.
Then, the substrate W on which the copper film 6 is deposited is subjected to heat treatment to anneal the copper film 6, and is transported to the first polishing apparatus 10a.

【0057】そして、この第1研磨装置10aで、基板
Wの表面に(被めっき面)に第1研磨処理を施し、これ
によって、バリア層5の上面に堆積させた銅膜6を研磨
し、バリア層5の銅膜6の膜厚が所定の値に達した時に
第1研磨を終了する。このように、第1研磨装置10a
で第1研磨を行うことで、研磨速度を速くすることがで
きる。しかる後、この基板Wを第2研磨装置10bに搬
送して基板Wの表面に第2研磨処理を施す。この時、図
10(b)に示すように、バリア層5が露出した時点
で、絶縁層2上のバリア層5と銅膜6の表面とを同時に
研磨し、これによって、図10(c)に示すように、絶
縁層2の表面と銅膜6からなる配線の表面が同一平面と
なるようにする。すなわち、第2研磨装置10bにあっ
ては、従来の化学的機械的研磨(CMP)に合わせバイ
ポーラ現象を利用し、銅の表面を局部的に正の極性とす
ることで、銅の表面にオキシン銅皮膜を生成することが
でき、このため、バリア層5が露出して銅膜6が島状に
分離した状態になっても、研磨処理を継続することがで
きる。そして、この研磨処理後の基板を洗浄乾燥装置1
62に搬送し、ここで基板を洗浄し乾燥させた後、搬送
装置68でロード・アンロード部54の元のカセットに
戻す。
Then, with this first polishing apparatus 10a, the surface of the substrate W (the surface to be plated) is subjected to a first polishing treatment, whereby the copper film 6 deposited on the upper surface of the barrier layer 5 is polished, The first polishing is completed when the thickness of the copper film 6 of the barrier layer 5 reaches a predetermined value. Thus, the first polishing device 10a
By performing the first polishing with, the polishing rate can be increased. Then, the substrate W is transported to the second polishing apparatus 10b and the surface of the substrate W is subjected to the second polishing process. At this time, as shown in FIG. 10B, when the barrier layer 5 is exposed, the barrier layer 5 on the insulating layer 2 and the surface of the copper film 6 are polished at the same time. As shown in, the surface of the insulating layer 2 and the surface of the wiring made of the copper film 6 are made flush with each other. That is, in the second polishing apparatus 10b, the bipolar phenomenon is utilized in accordance with the conventional chemical mechanical polishing (CMP), and the copper surface is locally made to have a positive polarity, so that the oxine is not formed on the copper surface. A copper film can be formed, and therefore, even if the barrier layer 5 is exposed and the copper film 6 is separated into islands, the polishing process can be continued. Then, the substrate after the polishing process is washed and dried by the apparatus 1
The substrate is transported to 62, where the substrate is washed and dried, and then the transport device 68 returns it to the original cassette of the loading / unloading unit 54.

【0058】図11及び図12は、本発明の更に他の実
施の形態の研磨装置10cを示す。この研磨装置10c
は、図4に示す研磨装置(第1研磨装置)10aと図6
に示す第2研磨装置(第2研磨装置)10bとを同一モ
ジュール70内の仕切られた部屋の中に配置し、この部
屋の内部に配置した旋回アーム72によって、基板Wの
第1研磨装置10aと第2研磨装置10bとの間の受渡
しを行うようにしたものである。すなわち、この研磨装
置10cは、図12に示すように、着脱自在な電極リン
グ74を備え、旋回アーム72の自由端に連結された基
板保持部76を有し、この電極リング74を装着した基
板保持部76によって第1研磨装置10aの基板保持部
16aを、電極リング74を外した基板保持部76によ
って第2研磨装置10bの基板保持部16bをそれぞれ
構成するようになっている。そして、モジュール70の
内部に、電極リング74を着脱する電極リング着脱ステ
ージ78が配置されている。
11 and 12 show a polishing apparatus 10c according to still another embodiment of the present invention. This polishing device 10c
6 and the polishing apparatus (first polishing apparatus) 10a shown in FIG.
The second polishing apparatus (second polishing apparatus) 10b shown in FIG. 1 is placed in a partitioned room in the same module 70, and the first polishing apparatus 10a for the substrate W is moved by the turning arm 72 placed inside this room. And the second polishing device 10b. That is, as shown in FIG. 12, the polishing apparatus 10c includes a detachable electrode ring 74, a substrate holding portion 76 connected to the free end of the swivel arm 72, and a substrate on which the electrode ring 74 is mounted. The holder 76 constitutes the substrate holder 16a of the first polishing apparatus 10a, and the substrate holder 76 without the electrode ring 74 constitutes the substrate holder 16b of the second polishing apparatus 10b. An electrode ring attaching / detaching stage 78 for attaching / detaching the electrode ring 74 is arranged inside the module 70.

【0059】この例によれば、電極リング74を装着し
た状態で、モジュール70の外部で基板を基板保持部7
6で吸着保持してモジュール70の内部に搬入し、この
電極リング74を装着した基板保持部76で第1研磨装
置10aを構成して、前述と同様な第1研磨処理を行
う。そして、この第1研磨処理終了後、基板Wを保持し
たまま、基板保持部76を電極リング着脱ステージ78
に移動させ、ここで電極リング74を外し、この電極リ
ング74を外した基板保持部76で第2研磨装置10b
を構成して、前述と同様な第2研磨処理を行う。そし
て、この第2研磨処理終了後の基板を基板保持部76で
保持したまま、モジュール70の外部に搬送する。
According to this example, with the electrode ring 74 attached, the substrate is held outside the module 70 by the substrate holder 7.
6 is sucked and held and carried into the module 70, and the substrate holding portion 76 having the electrode ring 74 mounted thereon constitutes the first polishing apparatus 10a to perform the same first polishing process as described above. After the completion of the first polishing process, the substrate holding part 76 is attached to the electrode ring attaching / detaching stage 78 while holding the substrate W.
The electrode ring 74 is removed here, and the substrate holder 76 with the electrode ring 74 removed is used to remove the second polishing apparatus 10b.
Then, the second polishing process similar to the above is performed. Then, the substrate after the second polishing process is carried to the outside of the module 70 while being held by the substrate holding part 76.

【0060】この研磨装置10cにあっては、図13に
示すように、図8に示す第1研磨装置10aと第2研磨
装置10bの配置位置に研磨装置10cを配置すること
で、連続した配線形成処理を行うことができる。
In this polishing apparatus 10c, as shown in FIG. 13, by disposing the polishing apparatus 10c at the positions where the first polishing apparatus 10a and the second polishing apparatus 10b shown in FIG. 8 are arranged, continuous wiring is achieved. A forming process can be performed.

【0061】図14乃至図16は、本発明の更に他の実
施の形態の研磨装置10dを示す。この研磨装置10d
は、前述の第1研磨処理と第2研磨処理を同一の研磨槽
内で行えるようにしたもので、前記図6に示す研磨装置
10bと異なる点は、図4に示す研磨装置10aに備え
られている基板保持部16aと整流器(第1整流器)3
0とを備え、この第1整流器30の陽極から延びる配線
28aを基板保持部16aの電気接点26に結線し、陰
極から延びる配線28bを整流器(第2整流器)148
の陰極から延びる配線46aに繋ぎ、更に、この整流器
30,148の切換えを行えるようにしたものである。
14 to 16 show a polishing apparatus 10d according to still another embodiment of the present invention. This polishing device 10d
The above-described first polishing process and second polishing process can be performed in the same polishing tank. The difference from the polishing device 10b shown in FIG. 6 is that the polishing device 10a shown in FIG. Substrate holding portion 16a and rectifier (first rectifier) 3
0, the wiring 28a extending from the anode of the first rectifier 30 is connected to the electrical contact 26 of the substrate holding portion 16a, and the wiring 28b extending from the cathode is connected to the rectifier (second rectifier) 148.
The rectifiers 30 and 148 can be switched by connecting to the wiring 46a extending from the cathode.

【0062】また、この例にあっては、研磨槽14がス
クロール運動を行うように構成されているとともに、研
磨槽14及び電極板44の内部に上下に連通する研磨液
流通路51(図15参照)が設けられ、この研磨液流通
路51から研磨液12が研磨槽14の内部に供給される
ようになっている。
Further, in this example, the polishing tank 14 is configured to perform a scrolling motion, and the polishing liquid flow passage 51 (FIG. 15) which vertically communicates with the inside of the polishing tank 14 and the electrode plate 44. Is provided, and the polishing liquid 12 is supplied into the polishing tank 14 through the polishing liquid flow passage 51.

【0063】更に、電極板44の上面に、例えば深さH
が3mm程度の長溝44aが設けられ、この長溝44
aの底面と陽極ロッド42の上面が面一となり、また長
溝44aで仕切られて矩形状に突出した各部の中央に陰
極ロッド140が配置され、この陰極ロッド140の上
部には、例えば深さHが1mmの凹部44bが設けら
れ、この凹部44bと長溝44aとが十字状に延びる連
通溝44cを介して互いに連通するようになっている。
これにより、研磨液流通路51から研磨槽14内に供給
された研磨液12は、長溝44aに沿って流れ、更に連
通溝44cから凹部44bの内部に達し、これによっ
て、陰極ロッド140及び陽極ロッド42の上面が研磨
液12に接触する。
Further, on the upper surface of the electrode plate 44, for example, the depth H
1 is provided with a long groove 44a of about 3 mm.
The bottom surface of a and the top surface of the anode rod 42 are flush with each other, and the cathode rod 140 is arranged at the center of each portion that is partitioned by the long groove 44a and projects in a rectangular shape. 2 is provided with a recess 44b of 1 mm, and the recess 44b and the long groove 44a communicate with each other via a communication groove 44c extending in a cross shape.
As a result, the polishing liquid 12 supplied from the polishing liquid flow passage 51 into the polishing tank 14 flows along the long groove 44a and further reaches the inside of the recess 44b from the communication groove 44c, whereby the cathode rod 140 and the anode rod The upper surface of 42 contacts the polishing liquid 12.

【0064】この例によれば、第1整流器30から電気
接点26と陰極ロッド140との間に電圧を印加して、
前述の第1研磨処理を行い、整流器を切換えて、第2整
流器148から陰極ロッド140と陽極ロッド42との
間に電圧を印加して、前述の第2研磨処理を行うことが
できる。
According to this example, a voltage is applied between the electrical contact 26 and the cathode rod 140 from the first rectifier 30,
The second polishing process can be performed by performing the first polishing process described above, switching the rectifier, and applying a voltage from the second rectifier 148 between the cathode rod 140 and the anode rod 42.

【0065】図19乃至図27は、図8に備えられてい
る銅めっき装置156を構成する電気めっき装置を示
す。この電気めっき装置は、図19に示すように、略円
筒状で内部にめっき液45を収容するめっき処理槽46
と、このめっき処理槽46の上方に配置されて基板Wを
保持するヘッド部47とから主に構成されている。な
お、図6は、ヘッド部47で基板Wを保持してめっき液
45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。
19 to 27 show an electroplating device which constitutes the copper plating device 156 provided in FIG. As shown in FIG. 19, this electroplating apparatus has a plating treatment tank 46 having a substantially cylindrical shape and containing a plating solution 45 therein.
And a head portion 47 that is arranged above the plating treatment tank 46 and holds the substrate W. Note that FIG. 6 shows a state in which the head portion 47 holds the substrate W and the liquid level of the plating solution 45 is raised to a plating position.

【0066】前記めっき処理槽46には、上方に開放
し、アノード48を底部に配置しためっき室49を有
し、このめっき室49内にめっき液45を保有するめっ
き槽50が備えられている。前記めっき槽50の内周壁
には、めっき室49の中心に向かって水平に突出するめ
っき液噴出ノズル53が円周方向に沿って等間隔で配置
され、このめっき液噴出ノズル53は、めっき槽50の
内部を上下に延びるめっき液供給路に連通している。
The plating bath 46 has a plating chamber 49 which is open upward and has an anode 48 at the bottom, and a plating bath 50 which holds a plating solution 45 in the plating chamber 49 is provided. .. On the inner peripheral wall of the plating tank 50, plating solution jet nozzles 53 that horizontally project toward the center of the plating chamber 49 are arranged at equal intervals along the circumferential direction. The inside of 50 is communicated with a plating solution supply passage extending vertically.

【0067】更に、この例では、めっき室49内のアノ
ード48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220が配置され、これによっ
て、アノード48の表面に形成されたブラックフィルム
がめっき液45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。
Further, in this example, a punch plate 220 having a large number of holes of, for example, about 3 mm is arranged above the anode 48 in the plating chamber 49, whereby the black formed on the surface of the anode 48 is arranged. The film is prevented from being rolled up by the plating solution 45 and flowing out.

【0068】また、めっき槽50には、めっき室49内
のめっき液45を該めっき室49の底部周縁から引抜く
第1めっき液排出口57と、めっき槽50の上端部に設
けた堰部材58をオーバフローしためっき液45を排出
する第2めっき液排出口59と、この堰部材58をオー
バフローする前のめっき液45を排出する第3めっき液
排出口120が設けられ、更に、堰部材58の下部に
は、図25に示すように、所定間隔毎に所定幅の開口2
22が設けられている。
In the plating tank 50, the first plating solution outlet 57 for drawing out the plating solution 45 in the plating chamber 49 from the peripheral edge of the bottom of the plating chamber 49, and a dam member provided at the upper end of the plating tank 50. A second plating solution discharge port 59 for discharging the plating solution 45 overflowing 58 and a third plating solution discharge port 120 for discharging the plating solution 45 before overflowing the dam member 58 are provided, and the dam member 58 is further provided. As shown in FIG. 25, the lower portion of the opening 2 has openings 2 of a predetermined width at predetermined intervals.
22 is provided.

【0069】これによって、めっき処理時にあって、供
給めっき量が大きい時には、めっき液を第3めっき液排
出口120から外部に排出する共に、図25(a)に示
すように、堰部材58をオーバフローさせ、更に開口2
22を通過させて第2めっき液排出口59からも外部に
排出する。また、めっき処理時にあって、供給めっき量
が小さい時には、めっき液を第3めっき液排出口120
から外部に排出すると共に、図25(b)に示すよう
に、開口222を通過させて第2めっき液排出口59か
らも外部に排出し、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。
As a result, when the amount of plating to be supplied is large during the plating process, the plating solution is discharged from the third plating solution discharge port 120 to the outside, and the dam member 58 is provided as shown in FIG. 25 (a). Overflow and then open 2
It is also discharged through the second plating solution discharge port 59 after passing through 22. Further, when the plating amount is small during the plating process, the plating solution is discharged to the third plating solution outlet 120.
25 (b), it is also discharged from the second plating solution discharge port 59 to the outside as shown in FIG. 25 (b), whereby the amount of plating can be easily dealt with. It has become.

【0070】更に、図25(d)に示すように、めっき
液噴出ノズル53の上方に位置して、めっき室49と第
2めっき液排出口59とを連通する液面制御用の貫通孔
224が円周方向に沿った所定のピッチで設けられ、こ
れによって、非めっき時にめっき液を貫通孔224を通
過させ第2めっき液排出口59から外部に排出すること
で、めっき液の液面を制御するようになっている。な
お、この貫通孔224は、めっき処理時にオリフィスの
如き役割を果たして、ここから流れ出すめっき液の量が
制限される。
Further, as shown in FIG. 25D, a through hole 224 for controlling the liquid level which is located above the plating solution jet nozzle 53 and connects the plating chamber 49 and the second plating solution discharge port 59. Are provided at a predetermined pitch along the circumferential direction, which allows the plating solution to pass through the through-holes 224 during non-plating and to be discharged to the outside from the second plating solution discharge port 59. It is designed to be controlled. The through hole 224 plays a role of an orifice during the plating process and limits the amount of the plating solution flowing out from the orifice.

【0071】図20に示すように、第1めっき液排出口
57は、めっき液排出管60aを介してリザーバ226
に接続され、このめっき液排出管60aの途中に流量調
整器61aが介装されている。第2めっき液排出口59
と第3めっき液排出口120は、めっき槽50の内部で
合流した後、めっき液排出管60bを介して直接リザー
バ226に接続されている。
As shown in FIG. 20, the first plating solution discharge port 57 has a reservoir 226 through the plating solution discharge pipe 60a.
A flow rate adjuster 61a is interposed in the middle of the plating solution discharge pipe 60a. Second plating solution outlet 59
The third plating solution discharge port 120 and the third plating solution discharge port 120 are directly connected to the reservoir 226 via the plating solution discharge pipe 60b after they join each other inside the plating tank 50.

【0072】このリザーバ226に入っためっき液45
は、リザーバ226からポンプ228によりめっき液調
整タンク40に入る。このめっき液調整タンク40に
は、温度コントローラ230や、サンプル液を取り出し
て分析するめっき液分析ユニット232が付設されてお
り、単一のポンプ234の駆動に伴って、めっき液調整
タンク40からフィルタ236を通して、めっき液45
が銅めっき装置156のめっき液噴出ノズル53に供給
されるようになっている。このめっき液調整タンク40
から銅めっき装置156に延びるめっき液供給管55の
途中に、二次側の圧力を一定にする制御弁56が備えら
れている。
The plating solution 45 contained in the reservoir 226
Enters the plating solution adjusting tank 40 from the reservoir 226 by the pump 228. The plating solution adjusting tank 40 is provided with a temperature controller 230 and a plating solution analyzing unit 232 for taking out and analyzing the sample solution, and the filter from the plating solution adjusting tank 40 is driven by a single pump 234 being driven. 236 through the plating solution 45
Are supplied to the plating solution jet nozzle 53 of the copper plating apparatus 156. This plating solution adjustment tank 40
A control valve 56 for keeping the pressure on the secondary side constant is provided in the middle of the plating solution supply pipe 55 extending from the copper plating apparatus 156 to the copper plating apparatus 156.

【0073】図19に戻って、めっき室49の内部の周
辺近傍に位置して、該めっき室49内のめっき液45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なるようにした鉛直整流リング
62と水平整流リング63が該水平整流リング63の外
周端をめっき槽50に固着して配置されている。
Returning to FIG. 19, the central portion of the plating solution surface is pushed upward by the upper and lower split flows of the plating solution 45 located in the vicinity of the inside of the plating chamber 49. A vertical rectifying ring 62 and a horizontal rectifying ring 63, which are arranged to raise and smooth the downward flow and to make the current density distribution more uniform, are arranged by fixing the outer peripheral end of the horizontal rectifying ring 63 to the plating tank 50. Has been done.

【0074】一方、ヘッド部47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94を有するハウジ
ング70と、下端に押圧リング240を取付けた上下動
自在な押圧ロッド242が備えられている。ハウジング
70の下端には、図10及び図23及び図24に示すよ
うに、内方に突出するリング状の基板保持部72が設け
られ、この基板保持部72に、内方に突出し、上面の先
端が上方に尖塔状に突出するリング状のシール材244
が取付けられている。更に、このシール材244の上方
にカソード電極用接点76が配置されている。また、基
板保持部72には、水平方向に外方に延び、更に外方に
向けて上方に傾斜して延びる空気抜き穴75が円周方向
に沿って等間隔に設けられている。
On the other hand, the head portion 47 is provided with a housing 70 having a bottomed cylindrical shape which is rotatably open downward and has an opening 94 in the peripheral wall, and a vertically movable push rod 242 having a press ring 240 attached to the lower end. Has been. As shown in FIG. 10, FIG. 23, and FIG. 24, a ring-shaped substrate holding portion 72 that projects inward is provided at the lower end of the housing 70. A ring-shaped sealing material 244 having a tip protruding upward in a spire shape.
Is installed. Further, the cathode electrode contact 76 is arranged above the sealing material 244. In addition, the substrate holding portion 72 is provided with air vent holes 75 that extend outward in the horizontal direction and further incline upward toward the outside at equal intervals along the circumferential direction.

【0075】これによって、図19に示すように、めっ
き液45の液面を下げた状態で、図23及び図24に示
すように、基板Wを吸着ハンドH等で保持してハウジン
グ70の内部に入れて基板保持部72のシール材244
の上面に載置し、吸着ハンドHをハウジング70から引
抜いた後、押圧リング240を下降させる。これによ
り、基板Wの周縁部をシール材244と押圧リング24
0の下面で挟持して基板Wを保持し、しかも基板Wを保
持した時に基板Wの下面とシール材244が圧接して、
ここを確実にシールし、同時に、基板Wとカソード電極
用接点76とが通電するようになっている。
As a result, as shown in FIG. 19, with the liquid level of the plating solution 45 lowered, the substrate W is held by the suction hand H or the like as shown in FIGS. The sealing material 244 of the substrate holder 72.
After the suction hand H is pulled out from the housing 70, the pressing ring 240 is lowered. As a result, the peripheral edge portion of the substrate W is sealed with the sealing material 244 and the pressing ring 24.
The lower surface of 0 holds the substrate W by sandwiching it, and when the substrate W is held, the lower surface of the substrate W and the sealing material 244 are in pressure contact,
This is surely sealed, and at the same time, the substrate W and the cathode electrode contact 76 are energized.

【0076】図19に戻って、ハウジング70は、モー
タ246の出力軸248に連結されて、モータ246の
駆動によって回転するように構成されている。また、押
圧ロッド242は、モータ246を囲繞する支持体25
0に固着したガイド付きシリンダ252の作動によって
上下動するスライダ254の下端にベアリング256を
介して回転自在に支承したリング状の支持枠258の円
周方向に沿った所定位置に垂設され、これによって、シ
リンダ252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70と一体に回転するようにな
っている。
Returning to FIG. 19, the housing 70 is connected to the output shaft 248 of the motor 246 and is configured to rotate by the drive of the motor 246. The pressing rod 242 also supports the support 25 surrounding the motor 246.
A ring-shaped support frame 258 rotatably supported by a lower end of a slider 254 that moves up and down by the operation of a cylinder 252 with a guide fixed to 0 at a predetermined position along the circumferential direction. The cylinder 252 is moved up and down by the operation of the cylinder 252, and is rotated integrally with the housing 70 when the substrate W is held.

【0077】支持体250は、モータ260の駆動に伴
って回転するボールねじ261と螺合して上下動するス
ライドベース262に取付けられ、更に上部ハウジング
264で囲繞されて、モータ260の駆動に伴って、上
部ハウジング264と共に上下動するようになってい
る。また、めっき槽50の上面には、めっき処理時にハ
ウジング70の周囲を囲繞する下部ハウジング257が
取付けられている。
The support 250 is attached to a slide base 262 that moves up and down by screwing with a ball screw 261 that rotates as the motor 260 is driven, and is surrounded by an upper housing 264 to drive the motor 260. And moves up and down together with the upper housing 264. Further, a lower housing 257 that surrounds the periphery of the housing 70 during the plating process is attached to the upper surface of the plating tank 50.

【0078】これによって、図22に示すように、支持
体250と上部ハウジング264とを上昇させた状態
で、メンテナンスを行うことができるようになってい
る。また、堰部材58の内周面にはめっき液の結晶が付
着し易いが、このように、支持体250と上部ハウジン
グ264とを上昇させた状態で多量のめっき液を流して
堰部材58をオーバフローさせることで、堰部材58の
内周面へのめっき液の結晶の付着を防止することができ
る。また、めっき槽50には、めっき処理時にオーバフ
ローするめっき液の上方を覆うめっき液飛散防止カバー
50bが一体に設けられているが、このめっき液飛散防
止カバー50bの下面に、例えばHIREC(NTTア
ドバンステクノロジ社製)等の超撥水材をコーティング
することで、ここにめっき液の結晶が付着することを防
止することができる。
As a result, as shown in FIG. 22, maintenance can be performed with the support 250 and the upper housing 264 being raised. Further, although crystals of the plating solution are likely to adhere to the inner peripheral surface of the dam member 58, a large amount of plating solution is caused to flow over the dam member 58 while the support 250 and the upper housing 264 are raised. By overflowing, it is possible to prevent the plating solution crystals from adhering to the inner peripheral surface of the dam member 58. Further, the plating tank 50 is integrally provided with a plating solution splash prevention cover 50b that covers the upper portion of the plating solution that overflows during the plating process. By coating a super water-repellent material (made by Technology Co., Ltd.) or the like, it is possible to prevent the plating solution crystals from adhering thereto.

【0079】ハウジング70の基板保持部72の上方に
位置して、基板Wの芯出しを行う基板芯出し機構270
が、この例では円周方向に沿った4カ所に設けられてい
る。図26は、この基板芯出し機構270の詳細を示す
もので、これは、ハウジング70に固定した門形のブラ
ケット272と、このブラケット272内に配置した位
置決めブロック274とを有し、この位置決めブロック
274は、その上部において、ブラケット272に水平
方向に固定した枢軸276を介して揺動自在に支承さ
れ、更にハウジング70と位置決めブロック274との
間に圧縮コイルばね278が介装されている。これによ
って、位置決めブロック274は、圧縮コイルばね27
8を介して枢軸276を中心に下部が内方に突出するよ
うに付勢され、その上面274aがストッパとしての役
割を果たしブラケット272の上部下面272aに当接
することで、位置決めブロック274の動きが規制され
るようになっている。更に、位置決めブロック274の
内面は、上方に向けて外方に拡がるテーパ面274bと
なっている。
A substrate centering mechanism 270 for centering the substrate W is located above the substrate holding portion 72 of the housing 70.
However, in this example, they are provided at four locations along the circumferential direction. FIG. 26 shows the details of the substrate centering mechanism 270, which has a gate-shaped bracket 272 fixed to the housing 70 and a positioning block 274 arranged in the bracket 272. The upper part of the 274 is swingably supported by a pivot 276 horizontally fixed to the bracket 272, and a compression coil spring 278 is interposed between the housing 70 and the positioning block 274. As a result, the positioning block 274 causes the compression coil spring 27 to move.
The lower part is urged inwardly about the pivot 276 via 8 and its upper surface 274a functions as a stopper and abuts against the upper lower surface 272a of the bracket 272, whereby the positioning block 274 moves. It is becoming regulated. Furthermore, the inner surface of the positioning block 274 is a tapered surface 274b that expands outward in the upward direction.

【0080】これによって、例えば搬送ロボット等の吸
着ハンドで基板を保持しハウジング70内に搬送して基
板保持部72の上に載置した際、基板の中心が基板保持
部72の中心からずれていると圧縮コイルばね278の
弾性力に抗して位置決めブロック274が外方に回動
し、搬送ロボット等の吸着ハンドによる把持を解くと、
圧縮コイルばね278の弾性力で位置決めブロック27
4が元の位置に復帰することで、基板の芯出しを行うこ
とができるようになっている。
As a result, when the substrate is held by a suction hand such as a transfer robot and transferred into the housing 70 and placed on the substrate holder 72, the center of the substrate deviates from the center of the substrate holder 72. Then, the positioning block 274 pivots outward against the elastic force of the compression coil spring 278, and the gripping by a suction hand such as a transfer robot is released.
The positioning block 27 is generated by the elastic force of the compression coil spring 278.
By returning 4 to the original position, the substrate can be centered.

【0081】図27は、カソード電極用接点76のカソ
ード電極板208に給電する給電接点(プローブ)77
を示すもので、この給電接点77は、プランジャで構成
されているとともに、カソード電極板208に達する円
筒状の保護体280で包囲されて、めっき液から保護さ
れている。
FIG. 27 shows a power supply contact (probe) 77 for supplying power to the cathode electrode plate 208 of the cathode electrode contact 76.
This power supply contact 77 is composed of a plunger, is surrounded by a cylindrical protective body 280 reaching the cathode electrode plate 208, and is protected from the plating solution.

【0082】次に、この銅めっき装置(電気めっき装
置)156によるめっき処理について説明する。先ず、
銅めっき装置156に基板を受渡す時には、図8に示す
搬送ロボット68の吸着ハンドと該ハンドで表面を下に
向けて吸着保持した基板Wを、ハウジング70の開口9
4からこの内部に挿入し、吸着ハンドを下方に移動させ
た後、真空吸着を解除して、基板Wをハウジング70の
基板保持部72上に載置し、しかる後、吸着ハンドを上
昇させてハウジング70から引抜く。次に、押圧リング
240を下降させて、基板Wの周縁部を基板保持部72
と押圧リング240の下面で挟持して基板Wを保持す
る。
Next, the plating process by the copper plating apparatus (electroplating apparatus) 156 will be described. First,
When the substrate is transferred to the copper plating apparatus 156, the suction hand of the transfer robot 68 shown in FIG. 8 and the substrate W suction-held with its surface facing downward are held in the opening 9 of the housing 70.
4, the suction hand is moved downward, the vacuum suction is released, the substrate W is placed on the substrate holding portion 72 of the housing 70, and then the suction hand is raised. Pull out from the housing 70. Next, the pressing ring 240 is lowered to move the peripheral portion of the substrate W to the substrate holding portion 72.
The substrate W is held by being sandwiched by the lower surface of the pressing ring 240.

【0083】そして、めっき液噴出ノズル53からめっ
き液45を噴出させ、同時にハウジング70とそれに保
持された基板Wを中速で回転させ、めっき液45が所定
の量まで充たされ、更に数秒経過した時に、ハウジング
70の回転速度を低速回転(例えば、100mi
−1)に低下させ、アノード48を陽極、基板処理面
を陰極としてめっき電流を流して電解めっきを行う。
Then, the plating solution jetting nozzle 53 jets the plating solution 45, and at the same time, the housing 70 and the substrate W held therein are rotated at a medium speed, and the plating solution 45 is filled up to a predetermined amount, and several seconds have passed. When the housing 70 is rotated, the rotation speed of the housing 70 is rotated at a low speed (for example, 100 mi.
n −1 ), the anode 48 is used as the anode, and the substrate-treated surface is used as the cathode, and a plating current is passed to perform electrolytic plating.

【0084】通電を終了した後、図25(d)に示すよ
うに、めっき液噴出ノズル53の上方に位置する液面制
御用の貫通孔224のみからめっき液が外部に流出する
ようにめっき液の供給量を減少させ、これにより、ハウ
ジング70及びそれに保持された基板をめっき液面上に
露出させる。このハウジング70とそれに保持された基
板Wが液面より上にある位置で、高速(例えば、500
〜800min−1)で回転させてめっき液を遠心力に
より液切りする。液切りが終了した後、ハウジング70
が所定の方向に向くようにしてハウジング70の回転を
停止させる。
After the energization is completed, as shown in FIG. 25 (d), the plating solution is made to flow out only from the through hole 224 for controlling the liquid level located above the plating solution jet nozzle 53. Is reduced to expose the housing 70 and the substrate held thereby to the plating solution surface. At a position where the housing 70 and the substrate W held by the housing 70 are above the liquid surface, high speed (for example, 500
Rotate at ~ 800 min -1 ) to drain the plating solution by centrifugal force. After draining is completed, the housing 70
The rotation of the housing 70 is stopped so as to face in a predetermined direction.

【0085】ハウジング70が完全に停止した後、押圧
リング240を上昇させる。次に、搬送ロボット28b
の吸着ハンドを吸着面を下に向けて、ハウジング70の
開口94からこの内部に挿入し、吸着ハンドが基板を吸
着できる位置にまで吸着ハンドを下降させる。そして、
基板を吸着ハンドにより真空吸着し、吸着ハンドをハウ
ジング70の開口94の上部の位置にまで移動させて、
ハウジング70の開口94から吸着ハンドとそれに保持
した基板を取り出す。
After the housing 70 is completely stopped, the pressing ring 240 is raised. Next, the transfer robot 28b
The suction hand is inserted into the housing 70 from the opening 94 with the suction surface facing downward, and the suction hand is lowered to a position where the suction hand can suction the substrate. And
The substrate is vacuum-sucked by a suction hand, and the suction hand is moved to a position above the opening 94 of the housing 70.
The suction hand and the substrate held therein are taken out from the opening 94 of the housing 70.

【0086】この銅めっき装置156によれば、ヘッド
部47の機構的な簡素化及びコンパクト化を図り、かつ
めっき処理槽46内のめっき液の液面がめっき時液面に
ある時にめっき処置を、基板受渡し時液面にある時に基
板の水切りと受渡しを行い、しかもアノード48の表面
に生成されたブラックフィルムの乾燥や酸化を防止する
ことができる。
According to this copper plating device 156, the mechanical simplification and compactness of the head portion 47 are achieved, and the plating treatment is performed when the liquid level of the plating solution in the plating tank 46 is at the liquid level during plating. When the substrate is delivered, the substrate can be drained and delivered when it is on the liquid surface, and further, the black film formed on the surface of the anode 48 can be prevented from being dried or oxidized.

【0087】図28乃至図33は、銅めっき装置156
を構成する他の電気めっき装置を示す。この銅めっき装
置には、図28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2−1が設けられ、この基板処理
部2−1に隣接して、めっき液を溜めるめっき液トレー
2−2が配置されている。また、回転軸2−3を中心に
揺動するアーム2−4の先端に保持され、基板処理部2
−1とめっき液トレー2−2との間を揺動する電極部2
−5を有する電極アーム部2−6が備えられている。
28 to 33 show a copper plating apparatus 156.
2 shows another electroplating apparatus constituting the above. As shown in FIG. 28, this copper plating apparatus is provided with a substrate processing unit 2-1 that performs a plating process and its incidental processes, and a plating solution that stores a plating solution adjacent to the substrate processing unit 2-1. The tray 2-2 is arranged. Further, the substrate processing unit 2 is held at the tip of the arm 2-4 that swings around the rotation shaft 2-3.
-1 and the electrode part 2 that swings between the plating solution tray 2-2
An electrode arm portion 2-6 having -5 is provided.

【0088】更に、基板処理部2−1の側方に位置し
て、プレコート・回収アーム2−7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2−8が配置されている。ここでは、3個の固定ノ
ズル2−8が配置され、その内の1個を純水供給用に用
いている。基板処理部2−1は、図29及び図30に示
すように、めっき面を上にして基板Wを保持する基板保
持部2−9と、この基板保持部2−9の上方で該基板保
持部2−9の周縁部を囲むように配置されたカソード部
2−10が備えられている。更に基板保持部2−9の周
囲を囲んで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2−11が、エアシリンダ2−12
を介して上下動自在に配置されている。
Furthermore, the precoat / recovery arm 2-7 is located on the side of the substrate processing section 2-1 and a fixed nozzle for injecting a chemical liquid such as pure water or ion water, or a gas toward the substrate. 2-8 are arranged. Here, three fixed nozzles 2-8 are arranged, and one of them is used for supplying pure water. As shown in FIGS. 29 and 30, the substrate processing unit 2-1 includes a substrate holding unit 2-9 which holds the substrate W with the plating surface facing upward, and the substrate holding unit 2-9 above the substrate holding unit 2-9. The cathode portion 2-10 is provided so as to surround the peripheral portion of the portion 2-9. Further, an air cylinder 2-12 is provided with a cup 2-11 which has a substantially cylindrical shape with a bottom and which surrounds the substrate holding portion 2-9 and prevents scattering of various chemicals used during processing.
It is arranged so that it can move up and down through.

【0089】ここで、基板保持部2−9は、エアシリン
ダ2−12によって、下方の基板受け渡し位置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になっている。また基板保持部
2−9は、回転モータ2−14及びベルト2−15を介
して任意の加速度及び速度で前記カソード部2−10と
一体に回転するように構成されている。この基板受け渡
し位置Aに対向して、電解銅めっき装置のフレーム側面
の搬送ロボット(図示せず)側には、基板搬出入口(図
示せず)が設けられ、基板保持部2−9がめっき位置B
まで上昇したときに、基板保持部2−9で保持された基
板Wの周縁部に下記のカソード部2−10のシール部材
2−16とカソード電極2−17が当接するようになっ
ている。一方、カップ2−11は、その上端が前記基板
搬出入口の下方に位置し、図30の仮想線で示すよう
に、上昇したときにカソード部2−10の上方に達する
ようになっている。
Here, the substrate holder 2-9 uses the air cylinder 2-12 to move between the lower substrate transfer position A, the upper plating position B, and the intermediate pretreatment / cleaning position C between them. It is designed to go up and down. The substrate holding unit 2-9 is configured to rotate integrally with the cathode unit 2-10 at an arbitrary acceleration and speed via the rotation motor 2-14 and the belt 2-15. A substrate carry-in / out port (not shown) is provided on the side of the frame of the electrolytic copper plating apparatus on the side of the transfer robot (not shown) facing the substrate transfer position A, and the substrate holding portion 2-9 is located at the plating position. B
The seal member 2-16 of the cathode portion 2-10 and the cathode electrode 2-17, which will be described below, come into contact with the peripheral edge of the substrate W held by the substrate holding portion 2-9. On the other hand, the upper end of the cup 2-11 is located below the substrate carry-in / out port, and reaches the upper part of the cathode portion 2-10 when rising, as shown by the phantom line in FIG.

【0090】基板保持部2−9がめっき位置Bまで上昇
した時に、この基板保持部2−9で保持した基板Wの周
縁部にカソード電極2−17が押し付けられ基板Wに通
電される。これと同時にシール部材2−16の内周端部
が基板Wの周縁上面に圧接し、ここを水密的にシールし
て、基板Wの上面に供給されるめっき液が基板Wの端部
から染み出すのを防止すると共に、めっき液がカソード
電極2−17を汚染するのを防止している。
When the substrate holder 2-9 moves up to the plating position B, the cathode electrode 2-17 is pressed against the peripheral edge of the substrate W held by the substrate holder 2-9 and the substrate W is energized. At the same time, the inner peripheral end of the seal member 2-16 is pressed against the upper surface of the peripheral edge of the substrate W to seal it water-tightly, so that the plating solution supplied to the upper surface of the substrate W stains from the end of the substrate W. This prevents the plating solution from being contaminated and also prevents the plating solution from contaminating the cathode electrode 2-17.

【0091】電極アーム部2−6の電極部2−5は、図
31に示すように、揺動アーム2−4の自由端に、ハウ
ジング2−18と、このハウジング2−18の周囲を囲
む中空の支持枠2−19と、ハウジング2−18と支持
枠2−19で周縁部を挟持して固定したアノード2−2
0とを有している。アノード2−20は、ハウジング2
−18の開口部を覆っており、ハウジング2−18の内
部には、吸引室2−21が形成されている。そして吸引
室2−21には、図32及び図33に示すように、めっ
き液を導入排出するめっき液導入管2−28及びめっき
液排出管(図示せず)が接続されている。さらにアノー
ド2−20には、その全面に亘って上下に連通する多数
の通孔2−20bが設けられている。
The electrode portion 2-5 of the electrode arm portion 2-6 surrounds the housing 2-18 and the periphery of the housing 2-18 at the free end of the swing arm 2-4, as shown in FIG. A hollow support frame 2-19, and an anode 2-2 in which the peripheral portion is sandwiched and fixed by the housing 2-18 and the support frame 2-19.
It has 0 and. The anode 2-20 is the housing 2
A suction chamber 2-21 is formed inside the housing 2-18 so as to cover the opening of -18. As shown in FIGS. 32 and 33, the suction chamber 2-21 is connected to a plating solution introduction pipe 2-28 for introducing and discharging the plating solution and a plating solution discharge pipe (not shown). Further, the anode 2-20 is provided with a large number of through holes 2-20b which are vertically communicated with each other over the entire surface thereof.

【0092】この実施の形態にあっては、アノード2−
20の下面に該アノード2−20の全面を覆う保水性材
料からなるめっき液含浸材2−22を取付け、このめっ
き液含浸材2−22にめっき液を含ませて、アノード2
−20の表面を湿潤させることで、ブラックフィルムの
基板のめっき面への脱落を防止し、同時に基板のめっき
面とアノード2−20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。このめっき液含
浸材2−22は、例えばポリエチレン、ポリプロピレ
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の少
なくとも1つの材料からなる織布、不織布またはスポン
ジ状の構造体、あるいはポーラスセラミックスからな
る。
In this embodiment, the anode 2-
A plating solution impregnated material 2-22 made of a water-retaining material is attached to the lower surface of the anode 2-20 so as to cover the entire surface of the anode 2-20.
By moistening the surface of -20, the black film is prevented from dropping onto the plating surface of the substrate, and at the same time, when the plating solution is injected between the plating surface of the substrate and the anode 2-20, air is exposed to the outside. It is easy to pull out. The plating solution impregnated material 2-22 is, for example, a woven fabric, a non-woven fabric or a sponge-like structure made of at least one material selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyester, polyvinyl chloride, Teflon, polyvinyl alcohol, polyurethane and derivatives thereof, or It consists of porous ceramics.

【0093】めっき液含浸材2−22のアノード2−2
0への取付けは、次のように行っている。即ち、下端に
頭部を有する多数の固定ピン2−25を、この頭部をめ
っき液含浸材2−22の内部に上方に脱出不能に収納し
軸部をアノード2−20の内部を貫通させて配置し、こ
の固定ピン2−25をU字状の板ばね2−26を介して
上方に付勢させることで、アノード2−20の下面にめ
っき液含浸材2−22を板ばね2−26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2−20の肉厚
が徐々に薄くなっても、アノード2−20の下面にめっ
き液含浸材2−22を確実に密着させることができる。
したがって、アノード2−20の下面とめっき液含浸材
2−22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。
Anode 2-2 of plating solution impregnated material 2-22
The attachment to 0 is performed as follows. That is, a large number of fixing pins 2-25 each having a head at the lower end are housed in the plating solution impregnated material 2-22 so as not to escape upward, and the shaft portion penetrates the inside of the anode 2-20. The fixing pin 2-25 is urged upward through the U-shaped leaf spring 2-26, so that the plating solution impregnated material 2-22 is placed on the lower surface of the anode 2-20. It is attached in close contact with the elastic force of 26. With this configuration, the plating solution impregnated material 2-22 can be securely adhered to the lower surface of the anode 2-20 even if the thickness of the anode 2-20 gradually decreases as the plating progresses. You can
Therefore, it is possible to prevent air from being mixed between the lower surface of the anode 2-20 and the plating solution impregnated material 2-22 to cause a plating failure.

【0094】なお、アノードの上面側から、例えば径が
2mm程度の円柱状のPVC(ポリ塩化ビニル)または
PET(ポリエチレンテレフタレート)製のピンをアノ
ードを貫通させて配置し、アノード下面に現れた該ピン
の先端面に接着剤を付けてめっき液含浸材と接着固定す
るようにしても良い。アノードとめっき液含浸材は、接
触させて使用することもできるが、アノードとめっき液
含浸材との間に隙間を設け、この隙間にめっき液を保持
させた状態でめっき処理することもできる。この隙間は
20mm以下の範囲から選ばれるが、好ましくは0.1
〜10mm、より好ましくは1〜7mmの範囲から選ば
れる。特に、溶解性アノードを用いた場合には、下から
アノードが溶解していくので、アノードとめっき液含浸
材の間隙は時間を経るにつれて大きくなり、0〜20m
m程度の隙間ができる。
A columnar PVC (polyvinyl chloride) or PET (polyethylene terephthalate) pin having a diameter of, for example, about 2 mm was placed through the anode from the upper surface side of the anode, and the pin appeared on the lower surface of the anode. An adhesive may be attached to the tip end surface of the pin so as to be adhesively fixed to the plating solution impregnated material. The anode and the plating solution impregnated material can be used in contact with each other, but it is also possible to form a gap between the anode and the plating solution impregnated material and perform the plating treatment while the plating solution is held in this gap. This gap is selected from the range of 20 mm or less, but preferably 0.1
It is selected from the range of -10 mm, more preferably 1-7 mm. In particular, when a soluble anode is used, the anode is dissolved from the bottom, so that the gap between the anode and the plating solution impregnated material increases with time, and is 0 to 20 m.
There is a gap of about m.

【0095】そして、前記電極部2−5は、基板保持部
2−9がめっき位置B(図30参照)にある時に、基板
保持部2−9で保持された基板Wとめっき液含浸材2−
22との隙間が、0.1〜10mm程度、好ましくは
0.3〜3mm、より好ましくは0.5〜1mm程度と
なるまで下降し、この状態で、めっき液供給管からめっ
き液を供給して、めっき液含浸材2−22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
2−20との間にめっき液を満たし、基板Wの上面(被
めっき面)とアノード2−20との間にめっき電源から
電圧を印加することで、基板Wの被めっき面にめっきが
施される。
Then, the electrode portion 2-5 has the substrate W held by the substrate holding portion 2-9 and the plating solution impregnated material 2 when the substrate holding portion 2-9 is at the plating position B (see FIG. 30). −
It is lowered until the gap with 22 is about 0.1 to 10 mm, preferably 0.3 to 3 mm, and more preferably about 0.5 to 1 mm. In this state, the plating solution is supplied from the plating solution supply pipe. While the plating solution impregnating material 2-22 contains the plating solution, the plating solution is filled between the upper surface (the surface to be plated) of the substrate W and the anode 2-20 to form the upper surface (the surface to be plated) of the substrate W. The surface to be plated of the substrate W is plated by applying a voltage from the plating power supply to the anode 2-20.

【0096】次に、この銅めっき装置(電気めっき装
置)156によるめっき処理について説明する。先ず、
基板受け渡し位置Aにある基板保持部2−9にめっき処
理前の基板Wを搬送ロボット68(図8参照)で搬入
し、基板保持部2−9上に載置する。次にカップ2−1
1を上昇させ、同時に基板保持部2−9を前処理・洗浄
位置Cに上昇させる。この状態で退避位置にあったプレ
コート・回収アーム2−7を基板Wの対峙位置へ移動さ
せ、その先端に設けたプレコートノズルから、例えば界
面活性剤からなるプレコート液を基板Wの被めっき面に
間欠的に吐出する。この時、基板保持部2−9は回転し
ているため、プレコート液は基板Wの全面に行き渡る。
次に、プレコート・回収アーム2−7を退避位置に戻
し、基板保持部2−9の回転速度を増して、遠心力によ
り基板Wの被めっき面のプレコート液を振り切って乾燥
させる。
Next, the plating process by the copper plating apparatus (electroplating apparatus) 156 will be described. First,
The substrate W before plating is carried into the substrate holder 2-9 at the substrate transfer position A by the transfer robot 68 (see FIG. 8) and placed on the substrate holder 2-9. Next cup 2-1
1 is raised, and at the same time, the substrate holder 2-9 is raised to the pretreatment / cleaning position C. In this state, the precoat / recovery arm 2-7, which was in the retracted position, is moved to a position facing the substrate W, and the precoat nozzle provided at the tip of the precoat / recovery arm 2-7 applies a precoat liquid such as a surfactant to the surface of the substrate W to be plated. Discharge intermittently. At this time, since the substrate holder 2-9 is rotating, the precoat liquid is spread over the entire surface of the substrate W.
Next, the precoat / recovery arm 2-7 is returned to the retracted position, the rotation speed of the substrate holder 2-9 is increased, and the precoat liquid on the surface to be plated of the substrate W is shaken off and dried by the centrifugal force.

【0097】続いて、電極アーム部2−6を水平方向に
旋回させ、電極部2−5がめっき液トレー2−2上方か
らめっきを施す位置の上方に位置させ、この位置で電極
2−5をカソード部2−10に向かって下降させる。電
極部2−5の下降が完了した時点で、アノード2−20
とカソード部2−10にめっき電圧を印加し、めっき液
を電極部2−5の内部に供給して、アノード2−20を
貫通しためっき液供給口よりめっき液含浸材2−22に
めっき液を供給する。この時、めっき液含浸材2−22
は基板Wの被めっき面に接触せず、0.1〜10mm程
度、好ましくは0.3〜3mm、より好ましくは0.5
〜1mm程度に接近した状態となっている。
Then, the electrode arm portion 2-6 is swung in the horizontal direction so that the electrode portion 2-5 is located above the plating solution tray 2-2 and above the plating position, and the electrode 2-5 is placed at this position. Are lowered toward the cathode portion 2-10. When the lowering of the electrode portion 2-5 is completed, the anode 2-20
A plating voltage is applied to the cathode part 2-10 and the plating solution is supplied to the inside of the electrode part 2-5, and the plating solution is impregnated into the plating solution impregnated material 2-22 from the plating solution supply port penetrating the anode 2-20. To supply. At this time, the plating solution impregnated material 2-22
Does not come into contact with the surface to be plated of the substrate W and is about 0.1 to 10 mm, preferably 0.3 to 3 mm, more preferably 0.5.
It is in a state of approaching about 1 mm.

【0098】めっき液の供給が続くと、めっき液含浸材
2−22から染み出したCuイオンを含んだめっき液
が、めっき液含浸材2−22と基板Wの被めっき面との
間の隙間に満たされ、基板Wの被めっき面にCuめっき
が施される。この時、基板保持部2−9を低速で回転さ
せても良い。
When the supply of the plating solution is continued, the plating solution containing Cu ions exuded from the plating solution impregnated material 2-22 forms a gap between the plating solution impregnated material 2-22 and the surface of the substrate W to be plated. And the surface of the substrate W to be plated is Cu-plated. At this time, the substrate holder 2-9 may be rotated at a low speed.

【0099】めっき処理が完了すると、電極アーム部2
−6を上昇させた後に旋回させて、電極部2−5をめっ
き液トレー2−2上方へ戻し、通常位置へ下降させる。
次に、プレコート・回収アーム2−7を退避位置から基
板Wに対峙する位置へ移動させて下降させ、めっき液回
収ノズル(図示せず)から基板W上のめっき液の残部を
回収する。このめっき液の残部の回収が終了した後、プ
レコート・回収アーム2−7を待避位置に戻し、基板W
の中央部に純水を吐出し、同時に基板保持部2−9をス
ピードを増して回転させ基板Wの表面のめっき液を純水
に置換する。
When the plating process is completed, the electrode arm portion 2
After raising -6, it is swung to return the electrode portion 2-5 to the upper position of the plating solution tray 2-2 and lower it to the normal position.
Next, the precoat / recovery arm 2-7 is moved from the retracted position to a position facing the substrate W and lowered, and the rest of the plating solution on the substrate W is recovered from a plating solution recovery nozzle (not shown). After the recovery of the rest of the plating solution is completed, the precoat / recovery arm 2-7 is returned to the retracted position, and the substrate W
Pure water is discharged to the center of the substrate, and at the same time, the substrate holder 2-9 is rotated at an increased speed to replace the plating solution on the surface of the substrate W with pure water.

【0100】上記リンス終了後、基板保持部2−9をめ
っき位置Bから前処理・洗浄位置Cへ下降させ、純水用
の固定ノズル2−8から純水を供給しつつ基板保持部2
−9及びカソード部2−10を回転させて水洗を実施す
る。この時、カソード部2−10に直接供給した純水、
又は基板Wの面から飛散した純水によってシール部材2
−16、カソード電極2−17も基板Wと同時に洗浄す
ることができる。
After the rinsing is completed, the substrate holder 2-9 is lowered from the plating position B to the pretreatment / cleaning position C, and pure water is supplied from the fixed nozzle 2-8 for pure water while the substrate holder 2 is supplied.
-9 and the cathode part 2-10 are rotated to perform water washing. At this time, pure water directly supplied to the cathode section 2-10,
Alternatively, the seal member 2 may be made of pure water scattered from the surface of the substrate W.
-16 and the cathode electrode 2-17 can be cleaned simultaneously with the substrate W.

【0101】水洗完了後に、固定ノズル2−8からの純
水の供給を停止し、更に基板保持部2−9及びカソード
部2−10の回転スピードを増して、遠心力により基板
Wの表面の純水を振り切って乾燥させる。併せて、シー
ル部材2−16及びカソード電極2−17も乾燥され
る。上記乾燥が終了すると基板保持部2−9及びカソー
ド部2−10の回転を停止させ、基板保持部2−9を基
板受渡し位置Aまで下降させる。
After the washing with water is completed, the supply of pure water from the fixed nozzle 2-8 is stopped, the rotation speeds of the substrate holding portion 2-9 and the cathode portion 2-10 are further increased, and the surface of the substrate W is centrifuged by the centrifugal force. Shake off pure water and dry. At the same time, the seal member 2-16 and the cathode electrode 2-17 are also dried. When the drying is completed, the rotation of the substrate holding unit 2-9 and the cathode unit 2-10 is stopped, and the substrate holding unit 2-9 is lowered to the substrate delivery position A.

【0102】図34は、前述のめっき装置を備えた基板
処理装置の平面配置図を示す。図示するように、この基
板処理装置は、半導体基板を収容した基板カセットの受
け渡しを行う搬入・搬出エリア520と、プロセス処理
を行うプロセスエリア530と、プロセス処理後の半導
体基板の洗浄及び乾燥を行う洗浄・乾燥エリア540を
具備する。洗浄・乾燥エリア540は、搬入・搬出エリ
ア520とプロセスエリア530の間に配置されてい
る。搬入・搬出エリア520と洗浄・乾燥エリア540
には隔壁521を設け、洗浄・乾燥エリア540とプロ
セスエリア530の間には隔壁523を設けている。
FIG. 34 is a plan layout view of a substrate processing apparatus equipped with the above-described plating apparatus. As shown in the figure, this substrate processing apparatus performs a loading / unloading area 520 for delivering and receiving a substrate cassette accommodating semiconductor substrates, a process area 530 for performing process processing, and cleaning and drying of the semiconductor substrate after the process processing. A cleaning / drying area 540 is provided. The cleaning / drying area 540 is arranged between the loading / unloading area 520 and the process area 530. Loading / unloading area 520 and washing / drying area 540
A partition 521 is provided in the above, and a partition 523 is provided between the cleaning / drying area 540 and the process area 530.

【0103】隔壁521には、搬入・搬出エリア520
と洗浄・乾燥エリア540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
めのシャッター522を設けている。また、隔壁523
にも洗浄・乾燥エリア540とプロセスエリア530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ー524を設け
ている。洗浄・乾燥エリア540とプロセスエリア53
0は独自に給排気できるようになっている。
The partition 521 has a loading / unloading area 520.
A passage (not shown) for transferring the semiconductor substrate is provided between the cleaning and drying area 540 and a shutter 522 for opening and closing the passage. In addition, the partition wall 523
Also, a passage (not shown) for transferring the semiconductor substrate is provided between the cleaning / drying area 540 and the process area 530, and a shutter 524 for opening and closing the passage is provided. Cleaning / drying area 540 and process area 53
0 can supply and exhaust air independently.

【0104】上記構成の半導体基板配線用の基板処理装
置はクリーンルーム内に設置され、各エリアの圧力は、 (搬入・搬出エリア520の圧力)>(洗浄・乾燥エリ
ア540の圧力)>(プロセスエリア530の圧力) に設定され、且つ搬入・搬出エリア520の圧力は、ク
リーンルーム内圧力より低く設定される。これにより、
プロセスエリア530から洗浄・乾燥エリア540に空
気が流出しないようにし、洗浄・乾燥エリア540から
搬入・搬出エリア520に空気が流出しないようにし、
さらに搬入・搬出エリア520からクリーンルーム内に
空気が流出しないようにしている。
The substrate processing apparatus for wiring a semiconductor substrate having the above-described structure is installed in a clean room, and the pressure in each area is (pressure in the loading / unloading area 520)> (pressure in the cleaning / drying area 540)> (process area) (The pressure of 530) and the pressure of the carry-in / carry-out area 520 is set lower than the pressure in the clean room. This allows
Prevent air from flowing from the process area 530 to the cleaning / drying area 540, and prevent air from flowing from the cleaning / drying area 540 to the loading / unloading area 520,
Further, air is prevented from flowing out of the carry-in / carry-out area 520 into the clean room.

【0105】搬入・搬出エリア520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52
0aとアンロードユニット520bが配置されている。
洗浄・乾燥エリア540には、めっき処理後の処理を行
う各2基の水洗部541、乾燥部542が配置されると
共に、半導体基板の搬送を行う搬送部(搬送ロボット)
543が備えられている。ここに水洗部541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
スポンジ付きローラ形式のものが用いられる。乾燥部5
42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。プロセスエ
リア530内には、半導体基板のめっきの前処理を行う
前処理槽531と、銅めっき処理を行うめっき槽(めっ
き装置)532が配置されると共に、半導体基板の搬送
を行う搬送部(搬送ロボット)533が備えられてい
る。
In the carry-in / carry-out area 520, there is a load unit 52 for accommodating a substrate cassette accommodating semiconductor substrates.
0a and unload unit 520b are arranged.
In the cleaning / drying area 540, two water washing sections 541 and two drying sections 542 for performing post-plating processing are arranged, and a transfer section (transfer robot) for transferring semiconductor substrates.
543 is provided. As the water washing section 541, for example, a pencil type with a sponge on the front end or a roller type with a sponge is used. Drying part 5
As 42, for example, a type in which a semiconductor substrate is spun at high speed to dehydrate and dry is used. In the process area 530, a pretreatment tank 531 for performing a pretreatment for plating a semiconductor substrate and a plating tank (plating device) 532 for performing a copper plating treatment are arranged, and a transport unit (transportation) for transporting a semiconductor substrate. Robot 533 is provided.

【0106】図35は、基板処理装置内の気流の流れを
示す。洗浄・乾燥エリア540においては、配管546
より新鮮な外部空気が取込まれ、高性能フィルタ544
を通してファンにより押込まれ、天井540aよりダウ
ンフローのクリーンエアとして水洗部541、乾燥部5
42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540bより循環配管545により天井54
0a側に戻され、再び高性能フィルタ544を通してフ
ァンにより押込まれて、洗浄・乾燥エリア540内に循
環する。一部の気流は、水洗部541及び乾燥部542
内からダクト552を通って排気される。
FIG. 35 shows the flow of airflow in the substrate processing apparatus. In the cleaning / drying area 540, piping 546
Fresher external air is taken in and high performance filter 544
Is pressed by a fan through the ceiling 540a, and the washing section 541 and the drying section 5 are provided as clean air having a downflow from the ceiling 540a.
It is supplied around 42. Most of the clean air supplied is supplied from the floor 540b to the ceiling 54 through the circulation pipe 545.
It is returned to the 0a side, pushed again by the fan through the high-performance filter 544, and circulates in the cleaning / drying area 540. Part of the airflow is the washing part 541 and the drying part 542.
The air is exhausted from the inside through the duct 552.

【0107】プロセスエリア530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。このためプロセスエリア530
内に天井530aより、ファンにより押込まれて高性能
フィルタ533を通してダウンフローのクリーンエアを
流すことにより、半導体基板にパーティクルが付着する
ことを防止している。しかしながら、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、膨大な給排気量が必要となる。このため、室内
を負圧に保つ程度の排気のみをダクト553よりの外部
排気とし、ダウンフローの大部分の気流を、配管53
4,535を通した循環気流でまかなうようにしてい
る。
Although the process area 530 is called a wet zone, particles are not allowed to adhere to the surface of the semiconductor substrate. Therefore, the process area 530
Particles are prevented from adhering to the semiconductor substrate by being pushed in by a fan from the ceiling 530a and flowing down-flow clean air through the high-performance filter 533. However, if the total flow rate of the clean air that forms the downflow depends on the supply / exhaust from the outside, a huge amount of supply / exhaust is required. For this reason, only the exhaust to the extent that the pressure in the room is kept negative is the external exhaust from the duct 553, and most of the downflow air is supplied to the pipe 53.
It is designed to be covered by the circulating air flow through 4,535.

【0108】循環気流とした場合に、プロセスエリア5
30を通過したクリーンエアは、薬液ミストや気体を含
むため、これをスクラバ536及びミトセパレータ53
7,538を通して除去する。これにより天井530a
側の循環ダクト534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533を通ってプロセスエリア530内
にクリーンエアとして循環する。床部530bよりプロ
セスエリア530内を通ったエアの一部は、ダクト55
3を通って外部に排出され、薬液ミストや気体を含むエ
アがダクト553を通って外部に排出される。天井53
0aのダクト539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530内に負圧に保った程
度に供給される。
When the circulating air flow is used, the process area 5
The clean air that has passed through 30 contains the chemical liquid mist and gas, so the clean air is passed through the scrubber 536 and the mito separator 53.
Remove through 7,538. As a result, the ceiling 530a
The air that has returned to the side circulation duct 534 does not contain the chemical mist or gas, is pushed again by the fan, passes through the high-performance filter 533, and circulates in the process area 530 as clean air. A portion of the air that has passed through the process area 530 from the floor portion 530b is duct 55
The air containing the chemical liquid mist and the gas is discharged to the outside through the duct 553. Ceiling 53
From the 0a duct 539, fresh air corresponding to these exhaust amounts is supplied to the process area 530 to such an extent that the negative pressure is maintained.

【0109】上記のように搬入・搬出エリア520、洗
浄・乾燥エリア540及びプロセスエリア530のそれ
ぞれの圧力は、 (搬入・搬出エリア520の圧力)>(洗浄・乾燥エリ
ア540の圧力)>(プロセスエリア530の圧力) に設定されている。従って、シャッター522,524
(図34参照)を開放すると、これらのエリア間の空気
の流れは、図35に示すように、搬入・搬出エリア52
0、洗浄・乾燥エリア540及びプロセスエリア530
の順に流れる。また、排気はダクト552及び553を
通して、図37に示すように、集合排気ダクト554に
集められる。
As described above, the respective pressures of the carry-in / carry-out area 520, the cleaning / drying area 540 and the process area 530 are: (pressure of the carry-in / carry-out area 520)> (pressure of the cleaning / drying area 540)> (process Area 530 pressure). Therefore, the shutters 522, 524
When (see FIG. 34) is opened, the air flow between these areas, as shown in FIG.
0, cleaning / drying area 540 and process area 530
Flow in order. Further, the exhaust gas is collected in the collective exhaust duct 554 through the ducts 552 and 553, as shown in FIG.

【0110】図36は、基板処理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520のカセット受渡し口555と操作パネル55
6のある側面が仕切壁557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558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559に収納されている。
FIG. 36 is an external view showing an example in which the substrate processing apparatus is arranged in a clean room. Cassette delivery port 555 and operation panel 55 in the loading / unloading area 520
A side face 6 is exposed to a working zone 558 having a high cleanliness of a clean room partitioned by a partition wall 557, and the other side faces are housed in a utility zone 559 having a low cleanness.

【0111】上記のように、洗浄・乾燥エリア540を
搬入・搬出エリア520とプロセスエリア530の間に
配置し、搬入・搬出エリア520と洗浄・乾燥エリア5
40の間及び洗浄・乾燥エリア540とプロセスエリア
530の間にはそれぞれ隔壁521を設けたので、ワー
キングゾーン558から乾燥した状態でカセット受渡し
口555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、基板処理装置内でめっき処理
され、洗浄・乾燥した状態でワーキングゾーン558に
搬出されるので、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クリー
ン度の高いワーキングゾーン558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。
As described above, the cleaning / drying area 540 is disposed between the loading / unloading area 520 and the process area 530, and the loading / unloading area 520 and the cleaning / drying area 5 are arranged.
40 and between the cleaning / drying area 540 and the process area 530, the partition walls 521 are provided, so that the partition wall 521 is carried from the working zone 558 into the substrate processing apparatus for semiconductor substrate wiring through the cassette transfer port 555 in a dried state. The semiconductor substrate to be processed is plated in the substrate processing apparatus, and is carried out to the working zone 558 in a cleaned and dried state. Therefore, particles and mist do not adhere to the surface of the semiconductor substrate and the cleanliness in the clean room is maintained. The high working zone 558 is not contaminated with particles, chemicals or cleaning liquid mist.

【0112】なお、図34及び図35では、基板処理装
置が搬入・搬出エリア520、洗浄・乾燥エリア54
0、プロセスエリア530を具備する例を示したが、プ
ロセスエリア530内又はプロセスエリア530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530又はCMP装置を配置するエリアと搬入・搬
出エリア520の間に洗浄・乾燥エリア540を配置す
るように構成しても良い。要は半導体基板配線用の基板
処理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、乾燥した状態で排
出される構成であればよい。
In FIGS. 34 and 35, the substrate processing apparatus has a loading / unloading area 520 and a cleaning / drying area 54.
0, the example in which the process area 530 is provided is shown, but an area in which the CMP device is arranged is provided in the process area 530 or adjacent to the process area 530, and the process area 530 or the area in which the CMP device is arranged and the carry-in / carry-out. A cleaning / drying area 540 may be arranged between the areas 520. The point is that the semiconductor substrate may be carried into the substrate processing apparatus for wiring the semiconductor substrate in a dry state, and the semiconductor substrate after the plating process may be washed and discharged in a dried state.

【0113】上記例では、基板処理装置を半導体基板配
線用のめっき装置を例に説明したが、基板は半導体基板
に限定されるものではなく、まためっき処理する部分も
基板面上に形成された配線部に限定されるものではな
い。また、上記例では銅めっきを例に説明したが、銅め
っきに限定されるものではない。
In the above example, the substrate processing apparatus has been described by taking the plating apparatus for semiconductor substrate wiring as an example, but the substrate is not limited to the semiconductor substrate, and the portion to be plated is also formed on the substrate surface. It is not limited to the wiring part. Further, in the above example, copper plating was described as an example, but the invention is not limited to copper plating.

【0114】図38は、半導体基板配線用の他の基板処
理装置の平面構成を示す図である。図示するように、半
導体基板配線用の基板処理装置は、半導体基板を搬入す
る搬入部601、銅めっきを行う銅めっき槽602、水
洗浄を行う水洗槽603,604、化学機械研磨(CM
P)を行うCMP部605、水洗槽606,607、乾
燥槽608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609を具備し、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1つの装置として配
置され、半導体基板配線用の基板処理装置を構成してい
る。
FIG. 38 is a diagram showing a planar structure of another substrate processing apparatus for wiring a semiconductor substrate. As shown in the figure, a substrate processing apparatus for wiring a semiconductor substrate includes a carry-in section 601 for carrying in a semiconductor substrate, a copper plating tank 602 for copper plating, washing tanks 603, 604 for water washing, and a chemical mechanical polishing (CM).
PMP part 605 for performing P), water washing tanks 606 and 607, a drying tank 608, and a carry-out section 609 for carrying out the semiconductor substrate on which the wiring layer formation has been completed. Are arranged as one device to form a substrate processing device for semiconductor substrate wiring.

【0115】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601に載置された基板カセ
ット601−1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602に移送する。該銅め
っき槽602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。
In the substrate processing apparatus having the above arrangement, the substrate transfer means takes out the semiconductor substrate on which the wiring layer is not formed from the substrate cassette 601-1 placed on the carry-in section 601 and transfers it to the copper plating tank 602. To do. In the copper plating tank 602, a copper plating layer is formed on the surface of the semiconductor substrate W including a wiring portion including wiring grooves and wiring holes (contact holes).

【0116】前記銅めっき槽602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60
3及び水洗槽604に移送し、水洗を行う。続いて該水
洗浄の終了した半導体基板Wを基板移送手段でCMP部
605に移送し、該CMP部605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。
The semiconductor substrate W on which the copper plating layer has been formed in the copper plating tank 602 is washed with the substrate transferring means 60 in a water washing tank 60.
3 and the washing tank 604, and wash with water. Subsequently, the semiconductor substrate W that has been washed with water is transferred to the CMP section 605 by a substrate transfer means, and in the CMP section 605, the copper plating layer formed in the wiring groove or the wiring hole from the copper plating layer is left and the semiconductor substrate W is left. The copper plating layer on the surface of is removed.

【0117】続いて上記のように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の表面上の不要の銅めっき層の除去が終了
した半導体基板Wを、基板移送手段で水洗槽606及び
水洗槽607に送り、水洗浄し、更に水洗浄の終了した
半導体基板Wは乾燥槽608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609の基板カセット609−1に格納す
る。
Subsequently, the semiconductor substrate in which the unnecessary copper plating layer on the surface of the semiconductor substrate W has been removed leaving the copper plating layer formed in the wiring portion including the wiring groove and the wiring hole from the copper plating layer as described above. W is sent to the washing tank 606 and the washing tank 607 by the substrate transfer means, washed with water, and the semiconductor substrate W after the water washing is dried in the drying tank 608, and the dried semiconductor substrate W is formed into a wiring layer. The finished semiconductor substrate is stored in the substrate cassette 609-1 of the carry-out section 609.

【0118】図39は、半導体基板配線用の他の基板処
理装置の平面構成を示す図である。図39に示す基板処
理装置が図38に示す装置と異なる点は、銅めっき槽6
02、水洗槽610、前処理槽611、銅めっき膜の表
面に保護膜を形成する蓋めっき槽612、CMP部61
5、水洗槽613、614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。
FIG. 39 is a diagram showing a planar structure of another substrate processing apparatus for wiring a semiconductor substrate. The substrate processing apparatus shown in FIG. 39 differs from the apparatus shown in FIG. 38 in that the copper plating bath 6
02, water washing tank 610, pretreatment tank 611, lid plating tank 612 for forming a protective film on the surface of the copper plating film, CMP section 61
5 and the washing tanks 613 and 614 were added, and it was configured as one device including these.

【0119】上記配置構成の基板処理装置において、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。続い
て、CMP部605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。
In the substrate processing apparatus having the above arrangement, the copper plating layer is formed on the surface of the semiconductor substrate W including the wiring portion including the wiring groove and the wiring hole (contact hole). Subsequently, the CMP portion 605 removes the copper plating layer on the surface of the semiconductor substrate W, leaving the copper plating layer formed in the wiring groove and the wiring hole from the copper plating layer.

【0120】続いて、上記のように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の表面上の銅めっき層を除去した半導体
基板Wを水洗槽610に移送し、ここで水洗浄する。続
いて、前処理槽611で、後述する蓋めっきを行うため
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612に移送し、蓋めっき槽612で配線部に
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Ni−B無電解めっき槽を用いる。
保護膜を形成した後、半導体基板Wを水洗槽606,6
07で水洗浄し、更に乾燥槽608で乾燥させる。そし
て、銅めっき層上に形成した保護膜の上部をCMP部6
15で研磨し、平坦化して、水洗槽613,614で水
洗浄した後、乾燥槽608で乾燥させ、半導体基板Wを
搬出部609の基板カセット609−1に格納する。
Subsequently, the semiconductor substrate W from which the copper plating layer on the surface of the semiconductor substrate W has been removed by leaving the copper plating layer formed on the wiring portion formed of the wiring groove and the wiring hole from the copper plating layer as described above is washed with water. It is transferred to a tank 610 and washed there with water. Subsequently, in the pretreatment tank 611, pretreatment for performing lid plating described later is performed. The semiconductor substrate W for which the pretreatment has been completed is transferred to the lid plating tank 612, and a protective film is formed on the copper plating layer formed on the wiring portion in the lid plating tank 612. As this protective film, for example, a Ni-B electroless plating bath is used.
After forming the protective film, the semiconductor substrate W is washed with water tanks 606, 6
It is washed with water at 07 and further dried in a drying tank 608. Then, the upper portion of the protective film formed on the copper plating layer is attached to the CMP portion 6
After polishing with 15, flattening, washing with water in washing tanks 613 and 614, and drying in a drying tank 608, the semiconductor substrate W is stored in the substrate cassette 609-1 of the carry-out section 609.

【0121】図40は半導体基板配線用の他の基板処理
装置の平面構造を示す図である。図示するように、この
基板処理装置は、ロボット616を中央に配置し、その
周囲のロボットアーム616−1が到達する範囲に銅め
っきを行う銅めっき槽602、水洗槽603、水洗槽6
04、CMP部605、蓋めっき槽612、乾燥槽60
8及びロード・アンロード部617を配置して1つの装
置として構成したものである。なお、ロード・アンロー
ド部617に隣接して半導体基板の搬入部601及び搬
出部609が配置されている。
FIG. 40 is a diagram showing a planar structure of another substrate processing apparatus for wiring a semiconductor substrate. As shown in the figure, in this substrate processing apparatus, a robot 616 is arranged in the center, and a copper plating tank 602, a water washing tank 603, and a water washing tank 6 for performing copper plating in a range reached by a robot arm 616-1 around the robot 616.
04, CMP section 605, lid plating tank 612, drying tank 60
8 and the load / unload unit 617 are arranged to constitute one device. A semiconductor substrate carry-in unit 601 and a carry-out unit 609 are disposed adjacent to the load / unload unit 617.

【0122】上記構成の半導体基板配線用の基板処理装
置において、半導体基板の搬入部601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61
7に移送され、該半導体基板をロボットアーム616−
1が受け取り、銅めっき槽602に移送し、該めっき槽
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616−1によりCMP
部605に移送し、該CMP部605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。
In the substrate processing apparatus for semiconductor substrate wiring having the above structure, the semiconductor substrate on which the wiring is not plated is loaded / unloaded from the carry-in portion 601 of the semiconductor substrate.
7, the semiconductor substrate is transferred to the robot arm 616-
1 is received and transferred to a copper plating tank 602, where a copper plating layer is formed on the surface of the semiconductor substrate including the wiring portion including wiring grooves and wiring holes. The semiconductor substrate on which the copper plating layer is formed is CMP by the robot arm 616-1.
Then, the excess CMP layer on the surface of the semiconductor substrate W is removed, leaving the copper plating layer formed in the wiring portion including the wiring groove and the wiring hole from the copper plating layer in the CMP portion 605.

【0123】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616−1により、水洗槽60
4に移送され、水洗処理された後、前処理槽611に移
送され、該前処理槽611で蓋めっき用の前処理が行わ
れる。該前処理の終了した半導体基板はロボットアーム
616−1により、蓋めっき槽612に移送され、該蓋
めっき槽612で、配線溝や配線孔からなる配線部に形
成され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616−1によ
り、水洗槽604に移送されここで水洗処理された後、
乾燥槽608に移送され、乾燥した後、ロード・アンロ
ード部617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609に移送される。
The semiconductor substrate from which the excess copper plating layer on the surface has been removed is washed by the robot arm 616-1 in the water washing tank 60.
After being transferred to No. 4 and washed with water, it is transferred to a pretreatment tank 611, and pretreatment for lid plating is performed in the pretreatment tank 611. The preprocessed semiconductor substrate is transferred to the lid plating tank 612 by the robot arm 616-1, and is protected on the copper plating layer formed in the wiring portion including the wiring groove and the wiring hole in the lid plating tank 612. Form a film. The semiconductor substrate on which the protective film is formed is transferred to the water washing tank 604 by the robot arm 616-1 and subjected to water washing treatment there,
After being transferred to the drying tank 608 and dried, it is transferred to the load / unload unit 617. The semiconductor substrate on which the wiring plating has been completed is transferred to the carry-out section 609.

【0124】図41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701、銅めっきユニット702、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70
8、第1洗浄機709、第1ポリッシング装置710及
び第2ポリッシング装置711を配置した構成である。
第1ロボット703の近傍には、めっき前後の膜厚を測
定するめっき前後膜厚測定機712、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7
13が配置されている。
FIG. 41 is a diagram showing a planar structure of another semiconductor substrate processing apparatus. This semiconductor substrate processing apparatus includes a load / unload unit 701, a copper plating unit 702, a first robot 703, a third cleaning machine 704, a reversing machine 705,
Inversion machine 706, second cleaning machine 707, second robot 70
8, a first cleaning machine 709, a first polishing device 710 and a second polishing device 711 are arranged.
In the vicinity of the first robot 703, a pre- and post-plating film thickness measuring device 712 for measuring the film thickness before and after plating, and a dry film thickness measuring device 7 for measuring the film thickness of the semiconductor substrate W in a dry state after polishing.
13 are arranged.

【0125】第1ポリッシング装置(研磨ユニット)7
10は、研磨テーブル710−1、トップリング710
−2、トップリングヘッド710−3、膜厚測定機71
0−4、プッシャー710−5を具備している。第2ポ
リッシング装置(研磨ユニット)711は、研磨テーブ
ル711−1、トップリング711−2、トップリング
ヘッド711−3、膜厚測定機711−4、プッシャー
711−5を具備している。
First polishing device (polishing unit) 7
10 is a polishing table 710-1 and a top ring 710.
-2, top ring head 710-3, film thickness measuring machine 71
It is equipped with 0-4 and pushers 710-5. The second polishing device (polishing unit) 711 includes a polishing table 711-1, a top ring 711-2, a top ring head 711-3, a film thickness measuring machine 711-4, and a pusher 711-5.

【0126】コンタクトホールと配線用の溝が形成さ
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701−1をロード・アンロード部701
のロードポートに載置する。第1ロボット703は、半
導体基板Wをカセット701−1から取り出し、銅めっ
きユニット702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712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702でリ
ンス若しくは洗浄を行う。時間に余裕があれば、乾燥し
てもよい。
A loading / unloading section 701 is provided with a cassette 701-1 containing a semiconductor substrate W having contact holes and wiring grooves formed thereon and having a seed layer formed thereon.
Place it on the load port. The first robot 703 takes out the semiconductor substrate W from the cassette 701-1 and carries it into the copper plating unit 702 to form a copper plating film. At that time, the film thickness of the seed layer is measured by the film thickness measuring device before and after plating 712. The copper plating film is formed by first performing hydrophilic treatment on the surface of the semiconductor substrate W and then performing copper plating. After the copper plating film is formed, the copper plating unit 702 performs rinsing or cleaning. If you have time, you can dry it.

【0127】第1ロボット703で銅めっきユニット7
02から半導体基板Wを取り出したとき、めっき前後膜
厚測定機712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70
2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710、第2ポリッ
シング装置711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。
The first robot 703 uses the copper plating unit 7
When the semiconductor substrate W is taken out of No. 02, the film thickness of the copper plating film is measured by the film thickness measuring device before and after plating 712. The measurement result is recorded as recording data of the semiconductor substrate in a recording device (not shown), and the copper plating unit 70 is used.
It is also used to judge 2 abnormalities. After the film thickness is measured, the first robot 703 transfers the semiconductor substrate W to the reversing machine 705 and reverses it (the surface on which the copper plating film is formed faces down). Polishing by the first polishing device 710 and the second polishing device 711 includes a series mode and a parallel mode. The series mode polishing will be described below.

【0128】シリーズモード研磨は、1次研磨をポリッ
シング装置710で行い、2次研磨をポリッシング装置
711で行う研磨である。第2ロボット708で反転機
705上の半導体基板Wを取り上げ、ポリッシング装置
710のプッシャー710−5上に半導体基板Wを載せ
る。トップリング710−2はプッシャー710−5上
の該半導体基板Wを吸着し、研磨テーブル710−1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710−1の研磨面は、
IC1000のような発泡ポリウレタン、又は砥粒を固
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。
The series mode polishing is polishing in which the primary polishing is performed by the polishing device 710 and the secondary polishing is performed by the polishing device 711. The second robot 708 picks up the semiconductor substrate W on the reversing device 705, and places the semiconductor substrate W on the pusher 710-5 of the polishing device 710. The top ring 710-2 adsorbs the semiconductor substrate W on the pusher 710-5, abuts and presses the copper plating film formation surface of the semiconductor substrate W against the polishing surface of the polishing table 710-1 to perform the primary polishing. In the primary polishing, the copper plating film is basically polished. The polishing surface of the polishing table 710-1 is
It is made of foamed polyurethane such as IC1000, or one in which abrasive grains are fixed or impregnated. The copper plating film is polished by the relative movement between the polishing surface and the semiconductor substrate W.

【0129】銅めっき膜の研磨終了後、トップリング7
10−2で半導体基板Wをプッシャー710−5上に戻
す。第2ロボット708は、該半導体基板Wを取り上
げ、第1洗浄機709に入れる。この時、プッシャー7
10−5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したり、つきにくくしたりす
ることもある。
After completion of polishing of the copper plating film, the top ring 7
At 10-2, the semiconductor substrate W is returned onto the pusher 710-5. The second robot 708 picks up the semiconductor substrate W and puts it in the first cleaning machine 709. At this time, pusher 7
There is a case where a chemical solution is sprayed on the front surface and the back surface of the semiconductor substrate W on 10-5 to remove particles or make them difficult to stick.

【0130】第1洗浄機709において洗浄終了後、第
2ロボット708で半導体基板Wを取り上げ、第2ポリ
ッシング装置711のプッシャー711−5上に半導体
基板Wを載せる。トップリング711−2でプッシャー
711−5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711−1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。
After the cleaning is completed in the first cleaning machine 709, the semiconductor substrate W is picked up by the second robot 708, and the semiconductor substrate W is placed on the pusher 711-5 of the second polishing device 711. The top ring 711-2 adsorbs the semiconductor substrate W on the pusher 711-5,
The surface on which the barrier layer is formed is brought into contact with and pressed against the polishing surface of the polishing table 711-1 to perform secondary polishing. In this secondary polishing, the barrier layer is polished. However, in some cases, the copper film and oxide film remaining after the above primary polishing are also polished.

【0131】研磨テーブル711−1の研磨面は、IC
1000のような発泡ポリウレタン、又は砥粒を固定若
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。
The polishing surface of the polishing table 711-1 is IC
It is made of foamed polyurethane such as 1000, or one in which abrasive grains are fixed or impregnated, and is polished by relative movement between the polishing surface and the semiconductor substrate W. At this time, silica, alumina, ceria, or the like is used for the abrasive grains or the slurry. The chemical solution is adjusted depending on the type of film to be polished.

【0132】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
たこと又はSiOからなる絶縁膜の表面検知で行
う。また、研磨テーブル711−1の近傍に設けた膜厚
測定機711−4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う。また、2次研
磨終点に達していない場合は、再研磨を行ったり、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。
The end point of the secondary polishing is detected by measuring the film thickness of the barrier layer using an optical film thickness measuring device and detecting the film thickness becoming 0 or the surface of the insulating film made of SiO 2. To do. Further, as the film thickness measuring device 711-4 provided in the vicinity of the polishing table 711-1, a film thickness measuring device with an image processing function is used to measure the oxide film and leave it as a processing record of the semiconductor substrate W or 2 It is determined whether or not the semiconductor substrate W after the next polishing can be transferred to the next step. Further, if the secondary polishing end point has not been reached, re-polishing is performed, and if polishing is performed beyond the specified value due to some abnormality, semiconductor substrate processing is performed so that the next polishing is not performed so that defective products are not increased. Stop the device.

【0133】2次研磨終了後、トップリング711−2
で半導体基板Wをプッシャー711−5まで移動させ
る。プッシャー711−5上の半導体基板Wは第2ロボ
ット708で取り上げる。この時、プッシャー711−
5上で薬液を半導体基板Wの表面及び裏面に噴射してパ
ーティクルを除去したり、つきにくくすることがある。
After completion of the secondary polishing, the top ring 711-2
Then, the semiconductor substrate W is moved to the pusher 711-5. The semiconductor substrate W on the pusher 711-5 is picked up by the second robot 708. At this time, pusher 711-
In some cases, the chemical solution may be sprayed onto the front surface and the back surface of the semiconductor substrate W to remove particles or make it hard to stick.

【0134】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70
7の構成も第1洗浄機709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、又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。
The second robot 708 carries the semiconductor substrate W into the second cleaning machine 707 and cleans it. Second washing machine 70
The configuration of 7 is also the same as that of the first cleaning machine 709. The surface of the semiconductor substrate W is scrub-cleaned with a PVA sponge roll using a cleaning liquid obtained by adding a surfactant, a chelating agent, and a pH adjusting agent to pure water, mainly for removing particles. On the back surface of the semiconductor substrate W, from the nozzle to the DHF
Etc., a strong chemical solution is ejected to etch the diffused copper, or if there is no problem of diffusion, scrub cleaning with a PVA sponge roll is performed using the same chemical solution as the surface.

【0135】上記洗浄の終了後、半導体基板Wを第2ロ
ボット708で取り上げ、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で取り上げ第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て洗浄
する。そのとき純水に界面活性剤、キレート剤、またp
H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。上記の
ように研磨テーブル711−1の近傍に設けた膜厚測定
機711−4で膜厚を測定した場合は、そのままロード
・アンロード部701のアンロードポートに載置するカ
セットに収容する。
After the cleaning is completed, the semiconductor substrate W is picked up by the second robot 708, transferred to the reversing machine 706, and reversed by the reversing machine 706. The inverted semiconductor substrate W is picked up by the first robot 703 and placed in the third cleaning machine 704. In the third cleaning machine 704, the surface of the semiconductor substrate W is cleaned by jetting megasonic water excited by ultrasonic vibration. At that time, deionized water is mixed with a surfactant, a chelating agent, p
The surface of the semiconductor substrate W may be washed with a known pencil-type sponge using a washing liquid containing an H adjusting agent. afterwards,
The semiconductor substrate W is dried by spin drying. When the film thickness is measured by the film thickness measuring device 711-4 provided in the vicinity of the polishing table 711-1 as described above, the film is directly stored in the cassette mounted on the unload port of the loading / unloading unit 701.

【0136】図42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の図41
に示す半導体基板処理装置と異なる点は、図41に示す
銅めっきユニット702の代わりに蓋めっきユニット7
50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701−1は、ロード・アンロード部
701に載置される。半導体基板Wは、カセット701
−1から取り出され、第1ポリッシング装置710また
は第2ポリッシング装置711に搬送されて、ここで銅
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709に搬送されて洗浄される。
FIG. 42 is a diagram showing a planar structure of another semiconductor substrate processing apparatus. FIG. 41 of this semiconductor substrate processing apparatus
41 is different from the semiconductor substrate processing apparatus shown in FIG. 41 in that instead of the copper plating unit 702 shown in FIG.
This is the point where 50 is provided. The cassette 701-1 containing the semiconductor substrate W on which the copper film is formed is placed on the load / unload unit 701. The semiconductor substrate W is a cassette 701.
−1, and is transported to the first polishing device 710 or the second polishing device 711, where the surface of the copper film is polished. After completion of this polishing, the semiconductor substrate W
Are conveyed to the first cleaning machine 709 and cleaned.

【0137】第1洗浄機709で洗浄された半導体基板
Wは、蓋めっきユニット750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708によって
蓋めっきユニット750から第2洗浄機707に搬送さ
れ、ここで純水または脱イオン水で洗浄される。この洗
浄後の半導体基板Wは、ロード・アンロード部701に
載置されたカセット701−1に戻される。
The semiconductor substrate W cleaned by the first cleaning machine 709 is conveyed to the lid plating unit 750, where a protective film is formed on the surface of the copper plating film, whereby the copper plating film is oxidized in the atmosphere. Is prevented. The lid-plated semiconductor substrate W is transferred from the lid plating unit 750 to the second cleaning machine 707 by the second robot 708, where it is washed with pure water or deionized water. The semiconductor substrate W after the cleaning is returned to the cassette 701-1 placed on the load / unload unit 701.

【0138】図43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
42に示す半導体基板処理装置と異なる点は、図42に
示す第1洗浄機709の代わりにアニールユニット75
1を設けた点である。前述のようにして、第1ポリッシ
ング装置710または第2ポリッシング装置711で研
磨され、第2洗浄機707で洗浄された半導体基板W
は、蓋めっきユニット750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1ロボット703によって、蓋
めっきユニット750から第3洗浄機704に搬送さ
れ、ここで洗浄される。
FIG. 43 is a diagram showing a planar structure of still another semiconductor substrate processing apparatus. This semiconductor substrate processing apparatus is different from the semiconductor substrate processing apparatus shown in FIG. 42 in that instead of the first cleaning machine 709 shown in FIG.
This is the point where 1 is provided. As described above, the semiconductor substrate W polished by the first polishing apparatus 710 or the second polishing apparatus 711 and cleaned by the second cleaning machine 707.
Is transported to the lid plating unit 750, where the surface of the copper plating film is subjected to lid plating. The lid-plated semiconductor substrate W is transferred from the lid plating unit 750 to the third cleaning machine 704 by the first robot 703, and is cleaned there.

【0139】第1洗浄機709で洗浄された半導体基板
Wは、アニールユニット751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751から第2洗浄機707に搬送され、ここで
純水または脱イオン水で洗浄される。この洗浄後の半導
体基板Wは、ロード・アンロード部701に載置された
カセット701−1に戻される。
The semiconductor substrate W cleaned by the first cleaning machine 709 is transferred to the annealing unit 751 and annealed there. As a result, the copper plating film is alloyed to improve the electron migration resistance of the copper plating film. The annealed semiconductor substrate W is conveyed from the annealing unit 751 to the second cleaning machine 707, where it is cleaned with pure water or deionized water. The semiconductor substrate W after the cleaning is returned to the cassette 701-1 placed on the load / unload unit 701.

【0140】図44は、基板処理装置の他の平面配置構
成を示す図である。図44において、図41と同一符号
を付した部分は、同一又は相当部分を示す。この基板研
磨装置は、第1ポリッシング装置710と第2ポリッシ
ング装置711に接近してプッシャーインデクサー72
5を配置し、第3洗浄機704と銅めっきユニット70
2の近傍にそれぞれ基板載置台721、722を配置
し、第1洗浄機709と第3洗浄機704の近傍にロボ
ット723を配置し、第2洗浄機707と銅めっきユニ
ット702の近傍にロボット724を配置し、更にロー
ド・アンロード部701と第1ロボット703の近傍に
乾燥状態膜厚測定機713を配置している。
FIG. 44 is a diagram showing another planar arrangement configuration of the substrate processing apparatus. In FIG. 44, the same reference numerals as those in FIG. 41 denote the same or corresponding parts. This substrate polishing apparatus is arranged so as to approach the first polishing apparatus 710 and the second polishing apparatus 711 and to pusher indexer 72.
5, the third cleaning machine 704 and the copper plating unit 70 are arranged.
2, substrate mounting tables 721 and 722 are arranged respectively, robots 723 are arranged near the first cleaning machine 709 and the third cleaning machine 704, and a robot 724 is arranged near the second cleaning machine 707 and the copper plating unit 702. Further, a dry state film thickness measuring device 713 is arranged in the vicinity of the load / unload unit 701 and the first robot 703.

【0141】上記構成の基板処理装置において、第1ロ
ボット703は、ロード・アンロード部701のロード
ポートに載置されているカセット701−1から半導体
基板Wを取り出し、乾燥状態膜厚測定機713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721に載せる。なお、乾燥状態膜厚測定機
713が、第1ロボット703のハンドに設けられてい
る場合は、そこで膜厚を測定し、基板載置台721に載
せる。第2ロボット723で基板載置台721上の半導
体基板Wを銅めっきユニット702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712で銅めっき膜の膜厚を測定する。その後、第
2ロボット723は、半導体基板Wをプッシャーインデ
クサー725に移送し搭載する。
In the substrate processing apparatus having the above structure, the first robot 703 takes out the semiconductor substrate W from the cassette 701-1 placed on the load port of the loading / unloading section 701, and measures the dry film thickness measuring machine 713. After the film thicknesses of the barrier layer and the seed layer are measured with, the semiconductor substrate W is placed on the substrate platform 721. When the dry film thickness measuring instrument 713 is provided in the hand of the first robot 703, the film thickness is measured there and placed on the substrate platform 721. The second robot 723 transfers the semiconductor substrate W on the substrate platform 721 to the copper plating unit 702 and forms a copper plating film. After the copper plating film is formed, the film thickness of the copper plating film is measured by a film thickness measuring device before and after plating 712. Then, the second robot 723 transfers the semiconductor substrate W to the pusher indexer 725 and mounts it thereon.

【0142】〔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710−2がプッシャーインデクサ
ー725上の半導体基板Wを吸着し、研磨テーブル71
0−1に移送し、研磨テーブル710−1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710−2でプッシャーインデク
サー725に移送され搭載される。第2ロボット723
で半導体基板Wを取り出し、第1洗浄機709に搬入し
洗浄し、続いてプッシャーインデクサー725に移送し
搭載する。
[Series Mode] In the series mode,
The top ring head 710-2 adsorbs the semiconductor substrate W on the pusher indexer 725, and the polishing table 71
The semiconductor substrate W is transferred to 0-1 and the semiconductor substrate W is pressed against the polishing surface on the polishing table 710-1 to perform polishing. The end point of polishing is detected by the same method as described above, and the semiconductor substrate W after polishing is finished.
Is transferred to and mounted on the pusher indexer 725 by the top ring head 710-2. Second robot 723
Then, the semiconductor substrate W is taken out, carried into the first cleaning machine 709 and cleaned, and subsequently transferred to the pusher indexer 725 and mounted.

【0143】トップリングヘッド711−2がプッシャ
ーインデクサー725上の半導体基板Wを吸着し、研磨
テーブル711−1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711−2でプッシャーインデクサー72
5に移送され搭載される。第3ロボット724は、半導
体基板Wを取り上げ、膜厚測定機726で膜厚を測定し
た後、第2洗浄機707に搬入し洗浄する。続いて第3
洗浄機704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724で半導体
基板Wを取り上げ、基板載置台722上に載せる。
The top ring head 711-2 adsorbs the semiconductor substrate W on the pusher indexer 725, transfers it to the polishing table 711-1, and presses the semiconductor substrate W against the polishing surface to perform polishing. The end point of polishing is detected by the same method as described above, and the semiconductor substrate W after completion of polishing is pushed by the top ring head 711-2 by the pusher indexer 72.
It is transferred to 5 and mounted. The third robot 724 picks up the semiconductor substrate W, measures the film thickness with the film thickness measuring machine 726, and then carries it into the second cleaning machine 707 and cleans it. Then the third
It is carried into the cleaning machine 704, where it is cleaned and then dried by spin dry, and then the semiconductor substrate W is picked up by the third robot 724 and placed on the substrate platform 722.

【0144】〔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710−2又は711−2がプッシ
ャーインデクサー725上の半導体基板Wを吸着し、研
磨テーブル710−1又は711−1に移送し、研磨テ
ーブル710−1又は711−1上の研磨面に該半導体
基板Wを押圧してそれぞれ研磨を行う。膜厚を測定した
後、第3ロボット724で半導体基板Wを取り上げ、基
板載置台722上に載せる。第1ロボット703は、基
板載置台722上の半導体基板Wを乾燥状態膜厚測定機
713に移送し、膜厚を測定した後、ロード・アンロー
ド部701のカセット701−1に戻す。
[Parallel Mode] In the parallel mode,
The top ring head 710-2 or 711-2 adsorbs the semiconductor substrate W on the pusher indexer 725, transfers it to the polishing table 710-1 or 711-1, and the polishing surface on the polishing table 710-1 or 711-1. Then, the semiconductor substrate W is pressed and polished. After the film thickness is measured, the semiconductor substrate W is picked up by the third robot 724 and placed on the substrate platform 722. The first robot 703 transfers the semiconductor substrate W on the substrate platform 722 to the dry film thickness measuring machine 713, measures the film thickness, and then returns it to the cassette 701-1 of the loading / unloading unit 701.

【0145】図45は、基板処理装置の他の平面配置構
成を示す図である。この基板処理装置では、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。この基板研磨装置は、第1ポリッシング装置
710と第2ポリッシング装置711に接近してプッシ
ャーインデクサー725を配置し、第2洗浄機707と
シード層成膜ユニット727の近傍にそれぞれ基板載置
台721、722を配置し、シード層成膜ユニット72
7と銅めっきユニット702に接近してロボット723
を配置し、第1洗浄機709と第2洗浄機707の近傍
にロボット724を配置し、更にロード・アンロード部
701と第1ロボット703の近傍に乾燥膜厚測定機7
13を配置している。
FIG. 45 is a diagram showing another planar arrangement configuration of the substrate processing apparatus. This substrate processing apparatus is a substrate processing apparatus that forms a seed layer and a copper plating film on a semiconductor substrate W on which a seed layer is not formed and then polishes the circuit wiring to form circuit wiring. In this substrate polishing apparatus, a pusher indexer 725 is arranged close to the first polishing apparatus 710 and the second polishing apparatus 711, and the substrate mounting table 721 and the seed layer deposition unit 727 are provided in the vicinity of the second cleaning machine 707 and the seed layer deposition unit 727, respectively. 722 is disposed, and the seed layer deposition unit 72 is disposed.
7 and the robot 723 approaching the copper plating unit 702
The robot 724 in the vicinity of the first cleaning machine 709 and the second cleaning machine 707, and the dry film thickness measuring machine 7 in the vicinity of the loading / unloading section 701 and the first robot 703.
13 are arranged.

【0146】第1ロボット703でロード・アンロード
部701のロードポートに載置されているカセット70
1−1から、バリア層が形成されている半導体基板Wを
取り出して基板載置台721に載せる。次に第2ロボッ
ト723は、半導体基板Wをシード層成膜ユニット72
7に搬送し、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723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71
2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702に搬入し、銅めっき膜を形成する。
The cassette 70 placed on the load port of the load / unload unit 701 by the first robot 703.
The semiconductor substrate W on which the barrier layer is formed is taken out from 1-1, and is placed on the substrate platform 721. Next, the second robot 723 uses the seed layer deposition unit 72 for the semiconductor substrate W.
It is conveyed to 7 and a seed layer is formed into a film. The seed layer is formed by electroless plating. The second robot 723 measures the film thickness measuring device 71 before and after plating the semiconductor substrate on which the seed layer is formed.
At 2, measure the thickness of the seed layer. After the film thickness is measured, it is carried into the copper plating unit 702 to form a copper plating film.

【0147】銅めっき膜を形成後、その膜厚を測定し、
プッシャーインデクサー725に移送する。トップリン
グ710−2又は711−2は、プッシャーインデクサ
ー725上の半導体基板Wを吸着し、研磨テーブル71
0−1又は711−1に移送し研磨する。研磨後、トッ
プリング710−2又は711−2は、半導体基板Wを
膜厚測定機710−4又は711−4に移送し、膜厚を
測定し、プッシャーインデクサー725に移送して載せ
る。
After forming the copper plating film, the film thickness is measured,
Transfer to pusher indexer 725. The top ring 710-2 or 711-2 adsorbs the semiconductor substrate W on the pusher indexer 725, and the polishing table 71
Transfer to 0-1 or 711-1 and polish. After polishing, the top ring 710-2 or 711-2 transfers the semiconductor substrate W to the film thickness measuring device 710-4 or 711-4, measures the film thickness, and transfers the semiconductor substrate W to the pusher indexer 725 for mounting.

【0148】次に、第3ロボット724は、プッシャー
インデクサー725から半導体基板Wを取り上げ、第1
洗浄機709に搬入する。第3ロボット724は、第1
洗浄機709から洗浄された半導体基板Wを取り上げ、
第2洗浄機707に搬入し、洗浄し乾燥した半導体基板
を基板載置台722上に載置する。次に、第1ロボット
703は、半導体基板Wを取り上げ乾燥状態膜厚測定機
713で膜厚を測定し、ロード・アンロード部701の
アンロードポートに載置されているカセット701−1
に収納する。
Next, the third robot 724 picks up the semiconductor substrate W from the pusher indexer 725,
It is carried into the washing machine 709. The third robot 724 is the first
Picking up the cleaned semiconductor substrate W from the cleaning machine 709,
The semiconductor substrate that has been carried into the second cleaning machine 707, washed and dried is placed on the substrate platform 722. Next, the first robot 703 picks up the semiconductor substrate W, measures the film thickness with the dry film thickness measuring machine 713, and places the cassette 701-1 mounted on the unload port of the load / unload unit 701.
To store.

【0149】図45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又は溝が形成された半導
体基板W上にバリア層、シード層及び銅めっき膜を形成
して、研磨して回路配線を形成することができる。バリ
ア層形成前の半導体基板Wを収容したカセット701−
1を、ロード・アンロード部701のロードポートに載
置する。そして、第1ロボット703でロード・アンロ
ード部701のロードポートに載置されているカセット
701−1から、半導体基板Wを取り出して基板載置台
721に載せる。次に、第2ロボット723は、半導体
基板Wをシード層成膜ユニット727に搬送し、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723は、め
っき前後膜厚測定機712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、銅
めっきユニット702に搬入し、銅めっき膜を形成す
る。
Also in the substrate processing apparatus shown in FIG. 45, a barrier layer, a seed layer and a copper plating film are formed on the semiconductor substrate W in which the contact holes or grooves of the circuit pattern are formed and polished to form the circuit wiring. can do. Cassette 701 accommodating semiconductor substrate W before formation of barrier layer
1 is mounted on the load port of the load / unload unit 701. Then, the first robot 703 takes out the semiconductor substrate W from the cassette 701-1 placed on the load port of the load / unload unit 701 and places it on the substrate platform 721. Next, the second robot 723 conveys the semiconductor substrate W to the seed layer forming unit 727 and forms a barrier layer and a seed layer. The barrier layer and the seed layer are formed by electroless plating. The second robot 723 measures the film thickness of the barrier layer and the seed layer formed on the semiconductor substrate W with the film thickness measuring device before and after plating 712. After the film thickness is measured, it is carried into the copper plating unit 702 to form a copper plating film.

【0150】図46は、基板処理装置の他の平面配置構
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
ユニット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84
4、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1ポリッシング装置82
1、第2ポリッシング装置822、第1ロボット83
1、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。なお、膜厚測定器
841,842,846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811は、無電
解Ruめっき装置、シード層成膜ユニット812は、無
電解銅めっき装置、めっきユニット813は、電解めっ
き装置を用いることができる。
FIG. 46 is a diagram showing another planar arrangement configuration of the substrate processing apparatus. This substrate processing apparatus includes a barrier layer film forming unit 811, a seed layer film forming unit 812, a plating unit 813, an annealing unit 814, a first cleaning unit 815, a bevel / back surface cleaning unit 816, a lid plating unit 817, and a second cleaning unit. 818, first aligner / film thickness measuring instrument 841, second aligner / film thickness measuring instrument 842, first substrate reversing machine 843, second substrate reversing machine 84
4, substrate temporary placing table 845, third film thickness measuring device 846, load / unload unit 820, first polishing device 82
1, second polishing device 822, first robot 83
In this configuration, the first robot 2, the second robot 832, the third robot 833, and the fourth robot 834 are arranged. The film thickness measuring devices 841, 842 and 846 are units, and can be replaced because they have the same size as the front dimension of other units (units for plating, cleaning, annealing, etc.). In this example, an electroless Ru plating device can be used as the barrier layer film forming unit 811, an electroless copper plating device can be used as the seed layer film forming unit 812, and an electrolytic plating device can be used as the plating unit 813.

【0151】図47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
トにしたがって、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831によりロード・アンロー
ドユニット820に載置されたカセット820aから取
り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841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。
FIG. 47 is a flow chart showing the flow of each process in this substrate processing apparatus. Each process in this apparatus will be described according to this flowchart. First, the semiconductor substrate taken out from the cassette 820a placed on the load / unload unit 820 by the first robot 831 is placed inside the first aligner / film thickness measuring unit 841 with the surface to be plated facing up. Here, in order to determine the reference point of the position for measuring the film thickness, after performing notch alignment for film thickness measurement, film thickness data of the semiconductor substrate before the copper film formation is obtained.

【0152】次に、半導体基板は、第1ロボット831
により、バリア層成膜ユニット811へ搬送される。こ
のバリア層成膜ユニット811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、SiO)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831により第1ア
ライナ兼膜厚測定ユニット841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。
Next, the semiconductor substrate is used as the first robot 831.
Thus, the film is conveyed to the barrier layer film forming unit 811. The barrier layer forming unit 811 is a device for forming a barrier layer on a semiconductor substrate by electroless Ru plating, and forms Ru as a copper diffusion preventing film on an interlayer insulating film (eg, SiO 2 ) of the semiconductor device. . The semiconductor substrate discharged through the washing and drying steps is conveyed to the first aligner / film thickness measuring unit 841 by the first robot 831 and the film thickness of the semiconductor substrate, that is, the film thickness of the barrier layer is measured.

【0153】膜厚測定された半導体基板は、第2ロボッ
ト832でシード層成膜ユニット812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832により含浸めっきユニットであ
るめっきユニット813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842に搬送
され、銅めっき用のノッチのアライメントを行う。ここ
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。
The semiconductor substrate whose film thickness has been measured is carried into the seed layer forming unit 812 by the second robot 832, and the seed layer is formed on the barrier layer by electroless copper plating. The semiconductor substrate discharged through the cleaning and drying steps is transferred to the second aligner / film thickness measuring device 842 to determine the notch position before being transferred to the plating unit 813 which is the impregnation plating unit by the second robot 832. It is transferred and the notch for copper plating is aligned. Here, the film thickness of the semiconductor substrate before forming the copper film may be remeasured, if necessary.

【0154】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833によりめっきユニット813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833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816へ搬送される。ベ
ベル・裏面洗浄ユニット816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816へ搬送する前に、
第2アライナ兼膜厚測定器842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。
The semiconductor substrate on which the notch alignment has been completed is carried to the plating unit 813 by the third robot 833 and copper plating is performed. The semiconductor substrate discharged through the cleaning and drying steps is conveyed by the third robot 833 to the bevel / back surface cleaning unit 816 in order to remove an unnecessary copper film (seed layer) at the end of the semiconductor substrate. In the bevel / back surface cleaning unit 816, the bevel is etched for a preset time, and the copper attached to the back surface of the semiconductor substrate is cleaned with a chemical solution such as hydrofluoric acid. At this time, before transporting to the bevel / back surface cleaning unit 816,
The film thickness of the semiconductor substrate is measured by the second aligner / film thickness measuring device 842 to obtain the value of the copper film thickness formed by plating, and the bevel etching time is arbitrarily changed according to the result. You may etch. The region to be etched by bevel etching is a region where the circuit is not formed in the peripheral portion of the substrate or a region where the circuit is not finally used as a chip. This area includes the bevel portion.

【0155】ベベル・裏面洗浄ユニット816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833で基板反転機843に搬送され、該基板反転機
843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834により配線部を安定化させるためにア
ニールユニット814へ投入される。アニール処理前及
び/又は処理後、第2アライナ兼膜厚測定ユニット84
2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834に
より第1ポリッシング装置821に搬入され、半導体基
板の銅層、シード層の研磨を行う。
Cleaning with the bevel / back surface cleaning unit 816,
The semiconductor substrate discharged through the drying process is conveyed to the substrate reversing machine 843 by the third robot 833, reversed by the substrate reversing machine 843, and the surface to be plated is turned downward, and then the fourth robot 834. It is put into the annealing unit 814 to stabilize the wiring part. The second aligner / film thickness measuring unit 84 before and / or after the annealing treatment
Then, the film thickness of the copper film formed on the semiconductor substrate is measured. Then, the semiconductor substrate is carried into the first polishing apparatus 821 by the fourth robot 834, and the copper layer and the seed layer of the semiconductor substrate are polished.

【0156】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1ポリッシング終了
後、半導体基板は、第4ロボット834により第1洗浄
ユニット815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、純水又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。
At this time, desired abrasive grains are used, but in order to prevent dishing and to obtain flatness of the surface,
Fixed abrasive grains can also be used. After the completion of the first polishing, the semiconductor substrate is transferred to the first cleaning unit 815 by the fourth robot 834 and cleaned. This wash is
This is scrub cleaning in which a roll having a length substantially the same as the diameter of the semiconductor substrate is arranged on the front surface and the back surface of the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate and the roll are rotated and purified water or deionized water is caused to flow.

【0157】第1の洗浄終了後、半導体基板は、第4ロ
ボット834により第2ポリッシング装置822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834により、再度第1洗浄ユニット815
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834により第2基板反転機84
4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833により基板仮置き台845
に置かれる。
After the completion of the first cleaning, the semiconductor substrate is carried into the second polishing device 822 by the fourth robot 834, and the barrier layer on the semiconductor substrate is polished. On this occasion,
Although desired abrasive grains or the like are used, fixed abrasive grains may be used to prevent dishing and to obtain flatness of the surface. After the second polishing is completed, the semiconductor substrate is again removed by the fourth robot 834 from the first cleaning unit 815.
It is transported to and scrubbed. After the cleaning is completed, the semiconductor substrate is transferred to the second substrate reversing machine 84 by the fourth robot 834.
4 and then inverted, the surface to be plated is directed upward, and further the third robot 833 causes the temporary substrate holder 845.
Placed in.

【0158】半導体基板は、第2ロボット832により
基板仮置き台845から蓋めっきユニット817に搬送
され、銅の大気による酸化防止を目的に銅面上にニッケ
ル・ボロンめっきを行う。蓋めっきが施された半導体基
板は、第2ロボット832により蓋めっきユニット81
7から第3膜厚測定器846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831に
より第2洗浄ユニット818に搬入され、純水又は脱イ
オン水により洗浄される。洗浄が終了した半導体基板
は、台1ロボット831によりロード・アンロード部8
20に載置されたカセット820a内に戻される。アラ
イナ兼膜厚測定器841及びアライナ兼膜厚測定器84
2は、基板ノッチ部分の位置決め及び膜厚の測定を行
う。
The semiconductor substrate is transferred from the temporary substrate rest 845 to the lid plating unit 817 by the second robot 832, and nickel / boron plating is performed on the copper surface for the purpose of preventing copper from being oxidized by the atmosphere. The semiconductor substrate plated with the lid is covered by the second robot 832 in the lid plating unit 81.
It is carried into the third film thickness measuring device 846 from 7 and the copper film thickness is measured. Then, the semiconductor substrate is carried into the second cleaning unit 818 by the first robot 831 and cleaned with pure water or deionized water. The semiconductor substrate after cleaning is loaded and unloaded by the robot 1 in the platform 1
It is returned to the inside of the cassette 820a placed on the 20. Aligner and film thickness measuring device 841 and aligner and film thickness measuring device 84
2 measures the film thickness and the positioning of the substrate notch.

【0159】ベベル・裏面洗浄ユニット816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48に、ベベル・裏面洗浄ユニ
ット816の概略図を示す。図48に示すように、ベベ
ル・裏面洗浄ユニット816は、有底円筒状の防水カバ
ー920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
921により水平に保持して高速回転させる基板保持部
922と、この基板保持部922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92
4と、基板Wの周縁部の上方に配置されたエッジノズル
926とを備えている。センタノズル924及びエッジ
ノズル926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928が上向きで配置されている。前記エッジ
ノズル926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。
The bevel / back surface cleaning unit 816 can simultaneously perform edge (bevel) copper etching and back surface cleaning, and can suppress the growth of a natural oxide film of copper on a circuit forming portion on the substrate surface. FIG. 48 shows a schematic view of the bevel / back surface cleaning unit 816. As shown in FIG. 48, the bevel / back surface cleaning unit 816 is located inside the bottomed cylindrical waterproof cover 920, and the substrate W is face-up and spin chucked at a plurality of positions along the circumferential direction of the peripheral edge of the substrate W. A substrate holding portion 922 which is held horizontally by 921 and is rotated at a high speed, and a center nozzle 92 which is arranged substantially above the central portion on the front surface side of the substrate W held by the substrate holding portion 922.
4 and an edge nozzle 926 arranged above the peripheral edge of the substrate W. The center nozzle 924 and the edge nozzle 926 are arranged facing downward, respectively. Further, a back nozzle 928 is arranged facing upward and is positioned below a substantially central portion on the back surface side of the substrate W. The edge nozzle 926 is configured to be movable in the diameter direction and the height direction of the substrate W.

【0160】このエッジノズル926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を設定し、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内の銅膜を除去することができる。
The moving width L of the edge nozzle 926 allows arbitrary positioning from the outer peripheral end surface of the substrate toward the central portion, and is adjusted according to the size of the substrate W and the purpose of use.
Enter the set value. Usually, the edge cut width C is set in the range of 2 mm to 5 mm, and if the amount of the liquid flowing from the back surface to the front surface is equal to or higher than the number of rotations, the copper film within the set cut width C is removed. be able to.

【0161】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921を介して基板
を基板保持部922で水平に保持した状態で、半導体基
板Wを基板保持部922と一体に水平回転させる。この
状態で、センタノズル924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926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。
Next, a cleaning method using this cleaning device will be described. First, with the substrate held horizontally by the substrate holding unit 922 via the spin chuck 921, the semiconductor substrate W is horizontally rotated integrally with the substrate holding unit 922. In this state, the acid solution is supplied from the center nozzle 924 to the central portion on the front surface side of the substrate W. The acid solution may be a non-oxidizing acid, for example, hydrofluoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, citric acid, oxalic acid, or the like. On the other hand, the oxidant solution is continuously or intermittently supplied from the edge nozzle 926 to the peripheral portion of the substrate W. As the oxidant solution, one of ozone water, hydrogen peroxide water, nitric acid water, sodium hypochlorite water, or the like is used, or a combination thereof is used.

【0162】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
924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。このと
き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。また、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。なお、センタノズル924
からの酸溶液の供給を停止した後、エッジノズル926
からの酸化剤溶液の供給を停止することで、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。
As a result, in the region of the edge cut width C at the peripheral edge of the semiconductor substrate W, the copper film and the like formed on the upper surface and the end surface are rapidly oxidized by the oxidant solution and simultaneously supplied from the center nozzle 924 to the substrate. Is removed by dissolution with an acid solution that spreads over the entire surface of the. Thus, by mixing the acid solution and the oxidizer solution at the peripheral edge of the substrate, a sharper etching profile can be obtained as compared with the case where the mixed water of them is supplied in advance from the nozzle. At this time, the copper etching rate is determined by their concentrations. Further, when a natural oxide film of copper is formed on the circuit formation portion on the surface of the substrate, this natural oxide is immediately removed by an acid solution that spreads over the entire surface of the substrate as the substrate rotates, and grows. There is no such thing. The center nozzle 924
After stopping the supply of the acid solution from the edge nozzle 926
By stopping the supply of the oxidant solution from, the silicon exposed on the surface can be oxidized and the adhesion of copper can be suppressed.

【0163】一方、バックノズル928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
裏面側に金属状で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。なおこの酸化剤溶
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。またシリコ
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。
On the other hand, the oxidant solution and the silicon oxide film etching agent are simultaneously or alternately supplied from the back nozzle 928 to the central portion of the back surface of the substrate. As a result, the copper or the like that is metallically attached to the back surface of the semiconductor substrate W can be removed together with the silicon of the substrate by oxidizing with the oxidizing agent solution and etching with the silicon oxide film etching agent. It should be noted that this oxidant solution is preferably the same as the oxidant solution supplied to the surface in order to reduce the kinds of chemicals. Further, hydrofluoric acid can be used as the silicon oxide film etching agent, and the types of chemicals can be reduced by using hydrofluoric acid for the acid solution on the surface side of the substrate. Thus, if the supply of the oxidant is stopped first, a hydrophobic surface is obtained, and if the solution of the etchant is stopped first, a saturated surface (hydrophilic surface) is obtained, and the back surface is adjusted according to the demand of the subsequent process. You can also

【0164】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。なお、エッジのエッジカット幅を任意(2mm〜5
mm)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。
Thus, the acid solution, that is, the etching solution is supplied to the substrate to remove the metal ions remaining on the surface of the substrate W, and then pure water is supplied to replace the pure water to remove the etching solution. Then, spin drying is performed. In this way, the edge cut width C of the peripheral portion of the semiconductor substrate surface is
This process can be completed within 80 seconds, for example, by simultaneously removing the copper film inside and removing the copper contamination on the back surface. In addition, the edge cut width of the edge is arbitrary (2 mm to 5 mm
However, the time required for etching does not depend on the cut width.

【0165】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とより、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。
アニールユニットのアニール条件としては、ガスの雰囲
気は水素を添加(2%以下)、温度は300〜400℃
程度で1〜5分間で上記の効果が得られた。
Performing the annealing treatment before the CMP step after plating has a good effect on the subsequent CMP treatment and the electrical characteristics of the wiring. When the surface of a wide wiring (unit of several μm) was observed after the CMP process without annealing, many defects such as microvoids were found, and the electrical resistance of the entire wiring was increased. Increase was improved. Since no void was found in the thin wiring without annealing, it is considered that the degree of grain growth is involved. In other words, grain growth does not occur easily with thin wiring, but with ultra-fine wiring that is invisible to the SEM (scanning electron microscope) in the plating film in the process of grain growth accompanying annealing treatment with grain growth in wide wiring. It can be inferred that the pores gathered and moved upwards, resulting in the formation of microvoid depressions in the upper portion of the wiring.
As the annealing conditions of the annealing unit, hydrogen is added to the gas atmosphere (2% or less), and the temperature is 300 to 400 ° C.
The above effect was obtained in about 1 to 5 minutes.

【0166】図51及び図52は、アニールユニット8
14を示すものである。このアニールユニット814
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。また、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。
51 and 52 show the annealing unit 8
14 is shown. This annealing unit 814
Is located inside a chamber 1002 having a gate 1000 for loading and unloading the semiconductor substrate W.
Is heated to, for example, 400 ° C. hot plate 1004
Then, cool plates 1006 for cooling the semiconductor substrate W by flowing cooling water, for example, are arranged above and below. In addition, a plurality of elevating pins 1008 that penetrate the inside of the cool plate 1006 and extend in the up-down direction and that mount and hold the semiconductor substrate W are vertically arranged. Further, a gas introducing pipe 1010 for introducing an oxidation preventing gas between the semiconductor substrate W and the hot plate 1008 during annealing, and a gas introduced through the gas introducing pipe 1010 and flowing between the semiconductor substrate W and the hot plate 1004. A gas exhaust pipe 1012 for exhausting the gas is arranged at a position facing each other with the hot plate 1004 interposed therebetween.

【0167】ガス導入管1010は、内部にフィルタ1
014aを有するNガス導入路1016内を流れるN
ガスと、内部にフィルタ1014bを有するHガス
導入路1018内を流れるH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。
The gas introducing pipe 1010 has the filter 1 inside.
N flowing in the N 2 gas introduction passage 1016 having 014a
2 gas and, mixer 1020 and a H 2 gas flowing through the H 2 gas introduction passage 1018 having a filter 1014b therein
Are connected to a mixed gas introducing passage 1022 through which the gases mixed by the mixer 1020 flow.

【0168】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10
08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。
As a result, the semiconductor substrate W carried into the chamber 1002 through the gate 1000 is held by the lift pins 1008, and the lift pins 1008 are held by the lift pins 1008.
08 holding semiconductor substrate W and hot plate 1004
Is increased until the distance between and becomes, for example, about 0.1 to 1.0 mm. In this state, the semiconductor substrate W is heated to, for example, 400 ° C. via the hot plate 1004, and at the same time, an oxidation preventing gas is introduced from the gas introducing pipe 1010 so that the semiconductor substrate W and the hot plate 1004 are separated from each other. Is exhausted from the gas exhaust pipe 1012. As a result, the semiconductor substrate W is annealed while preventing oxidation, and this annealing is continued for, for example, several tens of seconds to 60 seconds to complete the annealing. The substrate heating temperature is selected to be 100 to 600 ° C.

【0169】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100
6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、Nガスと数%のHガスを混合した混合ガスを
流すようにしているが、Nガスのみを流すようにして
もよい。
After the annealing is completed, the lift pins 1008 are lowered until the distance between the semiconductor substrate W held by the lift pins 1008 and the cool plate 1006 becomes, for example, about 0 to 0.5 mm. In this state, cool plate 100
By introducing cooling water into the semiconductor substrate 6, the semiconductor substrate is cooled until the temperature of the semiconductor substrate W becomes 100 ° C. or lower, for example, for about 10 to 60 seconds, and the semiconductor substrate after completion of this cooling is transported to the next step. . In this example, as the oxidation preventing gas, the mixed gas in which the N 2 gas and the H 2 gas of several% are mixed is allowed to flow, but only the N 2 gas may be allowed to flow.

【0170】図49は、無電解めっき装置の概略構成図
である。図49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をその上面に保持
する保持手段911と、保持手段911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931と、堰部材931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941を備えている。
無電解めっき装置は、さらに保持手段911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951と、排出された洗浄液等
(めっき廃液)を回収する回収容器961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965と、前記保持手段911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。
FIG. 49 is a schematic block diagram of an electroless plating apparatus. As shown in FIG. 49, this electroless plating apparatus has a holding means 911 for holding the semiconductor substrate W, which is a member to be plated, on its upper surface, and a plated surface (upper surface) of the semiconductor substrate W held by the holding means 911. And a shower head 941 for supplying a plating solution to the surface to be plated of the semiconductor substrate W whose peripheral portion is sealed by the barrier member 931.
The electroless plating apparatus is further installed near the outer periphery of the upper part of the holding means 911, and a cleaning liquid supply means 951 for supplying a cleaning liquid to the surface to be plated of the semiconductor substrate W, and a recovery container for recovering the discharged cleaning liquid or the like (plating waste liquid). 961, a plating solution recovery nozzle 965 that sucks and recovers the plating solution held on the semiconductor substrate W, and a motor M that rotationally drives the holding means 911. Hereinafter, each member will be described.

【0171】保持手段911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913を設けている。
この基板載置部913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設
置している。一方、基板載置部913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915が設置されている。この裏
面ヒータ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911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。堰部材931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933を設け、図示の位置から上下動しないよ
うに設置されている。
The holding means 911 is provided with a substrate mounting portion 913 for mounting and holding the semiconductor substrate W on its upper surface.
The substrate mounting portion 913 is configured to mount and fix the semiconductor substrate W, and specifically, a vacuum suction mechanism (not shown) that vacuum-sucks the semiconductor substrate W on the back surface side thereof is installed. . On the other hand, on the back surface side of the substrate platform 913, a back surface heater 915 that is planar and warms the surface to be plated of the semiconductor substrate W from the lower surface side to keep it warm is installed. The back surface heater 915 is composed of, for example, a rubber heater. The holding means 911 is configured to be rotationally driven by the motor M and can be moved up and down by an elevating means (not shown). The dam member 931 has a tubular shape, and a seal portion 933 that seals the outer peripheral edge of the semiconductor substrate W is provided in the lower portion of the dam member 931 and is installed so as not to move up and down from the illustrated position.

【0172】シャワーヘッド941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951は、ノ
ズル953から洗浄液を噴出する構造である。めっき液
回収ノズル965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931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。
The shower head 941 has a structure in which a large number of nozzles are provided at the tip of the shower head 941 to disperse the supplied plating solution in a shower shape and supply the plated surface of the semiconductor substrate W substantially uniformly. The cleaning liquid supply means 951 has a structure in which the cleaning liquid is ejected from the nozzle 953. The plating solution recovery nozzle 965 is configured to be vertically movable and swivel, and its tip is lowered inside the dam member 931 at the peripheral portion of the upper surface of the semiconductor substrate W to suck the plating solution on the semiconductor substrate W. Is configured.

【0173】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911を下降して
堰部材931との間に所定寸法の隙間を設け、基板載置
部913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911を上昇して図示のようにその上面を堰部材9
31の下面に当接させ、同時に半導体基板Wの外周を堰
部材931のシール部933によってシールする。この
とき半導体基板Wの表面は開放された状態となってい
る。
Next, the operation of this electroless plating apparatus will be described. First, the holding means 911 is lowered from the state shown in the figure to form a gap of a predetermined size between the holding means 911 and the dam member 931 and the semiconductor substrate W is placed and fixed on the substrate placing part 913. As the semiconductor substrate W, for example, a φ8 inch substrate is used. Next, the holding means 911 is raised and its upper surface is covered with the dam member 9 as shown in the figure.
The lower surface of the semiconductor substrate 31 is brought into contact with the outer surface of the semiconductor substrate W, and at the same time, the outer periphery of the semiconductor substrate W is sealed by the seal portion 933 of the dam member 931. At this time, the surface of the semiconductor substrate W is in an open state.

【0174】次に、裏面ヒータ915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℃にし(めっき終了まで維持する)、次に、シャワ
ーヘッド941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931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1m
m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。そしてこの例においては、半導体基板Wの温度を7
0℃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。このよう
に半導体基板W自体を加熱するように構成すれば、加熱
するのに大きな消費電力の必要なめっき液の温度をそれ
ほど高く昇温しなくても良いので、消費電力の低減化や
めっき液の材質変化の防止が図れ、好適である。なお半
導体基板W自体の加熱のための消費電力は小さくて良
く、また半導体基板W上に溜めるめっき液の量は少ない
ので、裏面ヒータ915による半導体基板Wの保温は容
易に行え、裏面ヒータ915の容量は小さくて良く装置
のコンパクト化を図ることができる。また半導体基板W
自体を直接冷却する手段を用いれば、めっき中に加熱・
冷却を切替えてめっき条件を変化させることも可能であ
る。半導体基板上に保持されているめっき液は少量なの
で、感度良く温度制御が行える。
Next, the back surface heater 915 directly heats the semiconductor substrate W itself to, for example, raise the temperature of the semiconductor substrate W to 70 ° C. (maintain until the end of plating), and then from the shower head 941 to, for example, 50 ° C. The heated plating solution is jetted to pour the plating solution onto substantially the entire surface of the semiconductor substrate W. Since the surface of the semiconductor substrate W is surrounded by the dam member 931, the injected plating solution is entirely retained on the surface of the semiconductor substrate W. The amount of the plating solution supplied may be as small as 1 mm (about 30 ml) on the surface of the semiconductor substrate W. The depth of the plating solution held on the surface to be plated may be 10 mm or less, and as in this example, 1 m
m is also acceptable. If a small amount of the plating solution is supplied as in this example, the heating device for heating the plating solution may be small in size. In this example, the temperature of the semiconductor substrate W is set to 7
Since the temperature of the plating solution is heated to 0 ° C and 50 ° C,
The surface to be plated of the semiconductor substrate W is, for example, 60 ° C., which can be set to the optimum temperature for the plating reaction in this example. If the semiconductor substrate W itself is heated in this way, it is not necessary to raise the temperature of the plating solution, which requires a large amount of power consumption for heating, to be so high. This is preferable because it can prevent the material from changing. Since the power consumption for heating the semiconductor substrate W itself may be small and the amount of the plating solution accumulated on the semiconductor substrate W is small, the backside heater 915 can easily keep the temperature of the semiconductor substrate W, and the backside heater 915 can be kept warm. The capacity is small and the device can be made compact. In addition, the semiconductor substrate W
If a means for directly cooling itself is used, heating during plating
It is also possible to switch the cooling and change the plating conditions. Since a small amount of plating solution is held on the semiconductor substrate, temperature control can be performed with good sensitivity.

【0175】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100
rpm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1
0sec以下とする。
Then, the semiconductor substrate W is momentarily rotated by the motor M to uniformly wet the surface to be plated, and then the surface to be plated is plated while the semiconductor substrate W is stationary. Specifically, the semiconductor substrate W is set to 100 for 1 sec.
The surface to be plated of the semiconductor substrate W is uniformly wetted with the plating solution by rotating at rpm or less, and then allowed to stand still to perform electroless plating for 1 min. The instantaneous rotation time is at least 1
Set to 0 sec or less.

【0176】上記めっき処理が完了した後、めっき液回
収ノズル965の先端を半導体基板Wの表面周縁部の堰
部材931の内側近傍に下降し、めっき液を吸い込む。
このとき半導体基板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931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911を下降させ
て半導体基板Wを堰部材931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951のノズル953
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。このときノズル
953から噴射される洗浄液を堰部材931にも当てる
ことで堰部材931の洗浄を同時に行っても良い。この
ときのめっき廃液は、回収容器961に回収され、廃棄
される。
After the above plating process is completed, the tip of the plating solution recovery nozzle 965 is lowered to the vicinity of the inside of the dam member 931 at the peripheral portion of the surface of the semiconductor substrate W to suck the plating solution.
At this time, if the semiconductor substrate W is rotated at a rotation speed of, for example, 100 rpm or less, the plating solution remaining on the semiconductor substrate W can be collected by centrifugal force in the dam member 931 at the peripheral portion of the semiconductor substrate W, which improves efficiency. The plating solution can be recovered with good and high recovery rate. Then, the holding means 911 is lowered to separate the semiconductor substrate W from the dam member 931.
Of the cleaning liquid supply means 951 by starting the rotation of the nozzle 953.
The cleaning liquid (ultra pure water) is sprayed onto the surface to be plated of the semiconductor substrate W to cool the surface to be plated, and at the same time, the electroless plating reaction is stopped by diluting and cleaning. At this time, the dam member 931 may be simultaneously cleaned by applying the cleaning liquid sprayed from the nozzle 953 to the dam member 931. The plating waste liquid at this time is collected in the collection container 961 and discarded.

【0177】なお、一度使用しためっき液は再利用せ
ず、使い捨てとする。前述のようにこの装置において使
用されるめっき液の量は従来に比べて非常に少なくでき
るので、再利用しなくても廃棄するめっき液の量は少な
い。なお場合によってはめっき液回収ノズル965を設
置しないで、使用後のめっき液も洗浄液と共にめっき廃
液として回収容器961に回収しても良い。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911から取り出す。
It should be noted that the plating solution used once is not reused but is disposable. As described above, the amount of the plating solution used in this apparatus can be made much smaller than the conventional one, so that the amount of the plating solution to be discarded is small even if it is not reused. In some cases, the plating solution recovery nozzle 965 may not be installed, and the used plating solution may be recovered together with the cleaning solution in the recovery container 961 as a plating waste solution. Then, the semiconductor substrate W is rotated at a high speed by the motor M to spin-dry, and then taken out from the holding means 911.

【0178】図50は、他の無電解めっき装置の概略構
成図である。図50において、前記の例と相違する点
は、保持手段911内に裏面ヒータ915を設ける代わ
りに、保持手段911の上方にランプヒータ(加熱手
段)917を設置し、このランプヒータ917とシャワ
ーヘッド941−2とを一体化した点である。即ち、例
えば複数の半径の異なるリング状のランプヒータ917
を同心円状に設置し、ランプヒータ917の間の隙間か
らシャワーヘッド941−2の多数のノズル943−2
をリング状に開口させている。なおランプヒータ917
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、さら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。
FIG. 50 is a schematic block diagram of another electroless plating apparatus. 50 is different from the above example in that instead of providing the back surface heater 915 in the holding means 911, a lamp heater (heating means) 917 is installed above the holding means 911, and the lamp heater 917 and the shower head are provided. This is the point that the 941-2 is integrated. That is, for example, a plurality of ring-shaped lamp heaters 917 having different radii
Are installed concentrically, and a large number of nozzles 943-2 of the shower head 941-2 are provided through the gaps between the lamp heaters 917.
Is opened like a ring. The lamp heater 917
As the above, it may be configured by a single spiral-shaped lamp heater, or may be configured by lamp heaters having other various structures and arrangements.

【0179】このように構成しても、めっき液は、各ノ
ズル943−2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917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917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。
Even with this structure, the plating solution can be supplied from the nozzles 943-2 to the surface of the semiconductor substrate W to be plated in a substantially uniform manner, and the lamp heater 917 can heat the semiconductor substrate W. Insulation can be performed directly and evenly.
In the case of the lamp heater 917, not only the semiconductor substrate W and the plating solution but also the surrounding air is heated, so that the semiconductor substrate W also has a heat retaining effect.

【0180】なおランプヒータ917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917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917と前記図49に示
す裏面ヒータ915とを併用して、半導体基板Wは主と
して裏面ヒータ915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。また前述の実施例と同様に、半導
体基板Wを直接、または間接的に冷却する手段を設け
て、温度制御を行っても良い。
In order to directly heat the semiconductor substrate W by the lamp heater 917, the lamp heater 917 having a relatively large power consumption is required. Therefore, instead of the lamp heater 917 having a relatively small power consumption, as shown in FIG. The semiconductor substrate W may be heated mainly by the back surface heater 915 by using the back surface heater 915 shown in the drawing, and the temperature of the plating solution and the surrounding air may be kept mainly by the lamp heater 917. Further, similarly to the above-described embodiment, the temperature control may be performed by providing a means for directly or indirectly cooling the semiconductor substrate W.

【0181】(実施例1)図17に示すように、不純物
拡散領域(図示せず)が形成されているシリコン基板1
上に、TEOSを用いたCVD法により、深さDが約
1000nmのSiOからなる絶縁層2を形成し、次
いで、公知のフォトエッチング技術により、この絶縁層
2の内部に、深さが約700nmの配線用溝4を形成し
た。続いて配線用溝4を含む絶縁層2の表面上に、厚さ
が15nmのTaN/Ta膜からなるバリア層5をスパ
ッタリング蒸着法により堆積し、次いで、この上にシー
ド層7を形成した。しかる後、電気銅めっき法により、
配線用溝4を含む基板上に、厚さTが約900nmの
銅膜6を堆積した試料を用意した。この時、基板表面上
の銅膜6は、細い配線用溝4が集合している局部で厚さ
が約900nmと最も厚く、広い開口面の溝上部で厚さ
が約400nmと最低で、それらの差Dは、約500n
mであった。
(Embodiment 1) As shown in FIG. 17, a silicon substrate 1 having an impurity diffusion region (not shown) formed therein.
An insulating layer 2 made of SiO 2 having a depth D 1 of about 1000 nm is formed thereon by a CVD method using TEOS, and then a well-known photoetching technique is used to form an insulating layer 2 having a depth of The wiring groove 4 of about 700 nm was formed. Subsequently, a barrier layer 5 made of a TaN / Ta film having a thickness of 15 nm was deposited on the surface of the insulating layer 2 including the wiring groove 4 by a sputtering vapor deposition method, and then a seed layer 7 was formed thereon. Then, by the electrolytic copper plating method,
A sample was prepared in which a copper film 6 having a thickness T 1 of about 900 nm was deposited on the substrate including the wiring groove 4. At this time, the copper film 6 on the surface of the substrate has the largest thickness of about 900 nm in the local area where the narrow wiring grooves 4 are gathered, and the minimum thickness of about 400 nm at the upper part of the groove of the wide opening surface. Difference D is about 500n
It was m.

【0182】この試料を、前記図4に示す研磨装置10
aの基板保持部16aで銅めっき面を下向きにして保持
し、試料および研磨具22をそれぞれ90rpm の回
転速度で逆方向に回転させつつ、研磨面に300g/c
の研磨圧力を加え、下記の研磨液中で試料の銅膜6
を陽極とした電解研磨を併用しながら第1研磨を行っ
た。
This sample was polished by the polishing apparatus 10 shown in FIG.
While holding the copper-plated surface downward with the substrate holding portion 16a of a, the sample and the polishing tool 22 are rotated in the opposite directions at a rotation speed of 90 rpm, respectively, and 300 g / c is applied to the polishing surface.
A polishing pressure of m 2 was applied, and the copper film 6 of the sample
The first polishing was performed while using electrolytic polishing with the anode as the anode.

【0183】研磨液として、純水に、蓚酸アンモニウム
1.0%、(85%)りん酸0.5%溶解させ、アンモニ
ア水を加えてpHを7.5に調整し、更に、平均粒径が
40nmのコロイダルシリカ3.5%、8−ヒドロキシ
キノリン0.1%、フェナセチン0.03%溶解させたも
のを使用し、この研磨液中に基板の研磨面が浸漬するよ
うに研磨液を供給しながら研磨を行った。なお研磨液の
温度は、稼働時の研磨面が25℃±1℃となるように調
節した。
As a polishing liquid, 1.0% ammonium oxalate and 0.5% (85%) phosphoric acid were dissolved in pure water, and ammonia water was added to adjust the pH to 7.5. Of 40 nm colloidal silica 3.5%, 0.1% 8-hydroxyquinoline, 0.03% phenacetin is used, and the polishing solution is supplied so that the polishing surface of the substrate is immersed in this polishing solution. While polishing. The temperature of the polishing liquid was adjusted so that the polishing surface during operation was 25 ° C ± 1 ° C.

【0184】ここで、試料の銅膜6と陰極板20との間
に通電する電流として、基板上の銅の表面積当たりの電
流密度が2A/dmとなる電流を10×10−3秒間
通電し、同じく10×10−3秒間停止するパルス電流
を使用した。60秒間研磨を続けた結果、基板上に堆積
した余剰の銅膜6は、900nmから約300nmまで
研磨され、最大段差は500nmから100nm以下ま
で平坦化された。
Here, as a current to be passed between the copper film 6 of the sample and the cathode plate 20, a current having a current density per surface area of copper on the substrate of 2 A / dm 2 is passed for 10 × 10 −3 seconds. However, a pulse current that similarly stops for 10 × 10 −3 seconds was used. As a result of continuing the polishing for 60 seconds, the excess copper film 6 deposited on the substrate was polished from 900 nm to about 300 nm, and the maximum step was flattened from 500 nm to 100 nm or less.

【0185】次いで、この試料を図6に示す研磨装置1
0bに移して、第2研磨を行った。この時、研磨装置1
0bの操作条件、並びに研磨液は前述と同様にして、通
電のみを変更した。すなわち、研磨装置10bを稼働さ
せ、銅表面の研磨が始まった後、陰極ロッド40と陽極
ロッド42との間に、50Vの電圧を直ちに印加した。
この第2研磨を60秒間続けたところ、TaN膜からな
るバリア層5を含めて余剰な銅膜は全て除去されて、S
iO絶縁層2と配線用溝内の銅膜6の表面とが平坦な
基板が得られた。
Next, this sample was polished by the polishing apparatus 1 shown in FIG.
It moved to 0b and the 2nd polish was performed. At this time, the polishing device 1
The operating conditions of 0b and the polishing liquid were the same as those described above, except that only the power supply was changed. That is, the polishing apparatus 10b was operated, and after the polishing of the copper surface was started, a voltage of 50 V was immediately applied between the cathode rod 40 and the anode rod 42.
When this second polishing was continued for 60 seconds, all the excess copper film including the barrier layer 5 made of the TaN film was removed, and S
A substrate in which the iO 2 insulating layer 2 and the surface of the copper film 6 in the wiring groove were flat was obtained.

【0186】(実施例2)実施例1と同じ方法により製
作した試料を、図4に示す研磨装置10aの基板保持部
16aで銅めっき面を下向きにして保持し、試料Wと研
磨具22を互いに逆方向に約90rpmの回転速度で回
転させつつ、研磨面に250g/cmの研磨圧力を加
え、下記の研磨液中で試料の銅膜6を陽極とした電解研
磨を併用した第1研磨を行った。
Example 2 A sample manufactured by the same method as in Example 1 was held by the substrate holding portion 16a of the polishing apparatus 10a shown in FIG. 4 with the copper plating surface facing downward, and the sample W and the polishing tool 22 were held. The first polishing, in which the polishing pressure of 250 g / cm 2 is applied to the polishing surface while rotating in opposite directions at a rotation speed of about 90 rpm, and electrolytic polishing with the copper film 6 of the sample as an anode in the polishing liquid described below is also used. I went.

【0187】研磨液は、純水中に、蓚酸アンモニウム
1.0%、(85%)りん酸2.0%溶解させ、アンモニ
ア水を加えてpHを8.5に調整し、更に、平均粒径が
40nmのコロイダルシリカ3.5%、8−ヒドロキシ
キノリン0.15%、非イオン界面活性剤30mg/L
溶解させたものを使用し、試料の研磨面がこの研磨液中
に浸漬するように研磨液を連続的に供給した。
As the polishing liquid, 1.0% ammonium oxalate and 2.0% (85%) phosphoric acid were dissolved in pure water, and the pH was adjusted to 8.5 by adding aqueous ammonia. Colloidal silica with a diameter of 40 nm 3.5%, 8-hydroxyquinoline 0.15%, nonionic surfactant 30 mg / L
The dissolved liquid was used, and the polishing liquid was continuously supplied so that the polishing surface of the sample was immersed in the polishing liquid.

【0188】試料の銅膜6と陰極板20との間に通電す
る電流として、試料上の銅の表面積当たりの電流密度が
3A/dmとなる電流を10×10−3秒間通電し、
同じく10×10−3秒間停止するパルス電流を使用し
て、45秒間通電させた。これらの諸条件で複合電解研
磨を行ったところ、基板上に堆積した余剰の銅膜6は、
900nmから300nmとなり、段差は500nmか
ら100nm以下に減少し、平坦化が進んだ。
As a current to be passed between the copper film 6 of the sample and the cathode plate 20, a current having a current density per surface area of copper on the sample of 3 A / dm 2 was applied for 10 × 10 −3 seconds,
Similarly, a pulse current of 10 × 10 −3 seconds was used to energize for 45 seconds. When the composite electrolytic polishing was performed under these conditions, the excess copper film 6 deposited on the substrate was
From 900 nm to 300 nm, the level difference was reduced from 500 nm to 100 nm or less, and flattening proceeded.

【0189】次いで、この試料を、電解を併用すること
なく、8−ヒドロキシキノリンを含む研磨液を使用し
て、公知の方法により第2研磨を行った。すなわち、研
磨面を下向きに保持した基板を、対向するターンテーブ
ルに装着した硬質および軟質二重構造パッド(例えば、
ロデールニッタ社製 IC1000/SUBA400)
との間で350g/cmの研磨圧力を加えながら、互
いに逆方向に70rpmの速度で回転させながら、下記
の研磨液を連続的に供給して研磨を行った。
Next, this sample was subjected to second polishing by a known method using a polishing liquid containing 8-hydroxyquinoline without using electrolysis in combination. That is, a hard and soft double-structured pad (for example, a substrate having a polishing surface held downward, mounted on an opposing turntable (for example,
Rodel Nitta IC1000 / SUBA400)
While a polishing pressure of 350 g / cm 2 was applied between the two , and the following polishing liquids were continuously supplied while performing polishing at a speed of 70 rpm in the opposite directions to perform polishing.

【0190】研磨液として、蓚酸アンモニウム1.0
%、過酸化水素10%、平均粒径が40nmのコロイダ
ルシリカ5.0%、非イオン界面活性剤30mg/L、
5−メチルベンゾトリアゾール0.05%、8−ヒドロ
キシキノリン0.1%の組成のものを使用した。銅膜6
の表面には、8−ヒドロキシキノリンと銅との反応によ
り生成されるオキシン銅の脆弱性皮膜で覆われ、凸部が
選択的に除去されるため、研磨の進行と共に平坦化が更
に進められた。
Ammonium oxalate 1.0 was used as a polishing liquid.
%, Hydrogen peroxide 10%, colloidal silica 5.0% with an average particle size of 40 nm, nonionic surfactant 30 mg / L,
A composition having a composition of 0.05% 5-methylbenzotriazole and 0.1% 8-hydroxyquinoline was used. Copper film 6
The surface of was covered with a brittle film of oxine copper produced by the reaction of 8-hydroxyquinoline and copper, and the convex portions were selectively removed, so that the planarization was further promoted as the polishing progressed. .

【0191】そして、基板上に堆積した余剰の銅膜6が
研磨され、TaN/Ta膜からなるバリア層5の露出す
ると、銅表面は、保護膜を生成するインヒビター(5−
メチルベンゾトリアゾール)により保護され、有機酸、
過酸化水素の作用により、バリア層5のエッチバックが
スムーズに行われた。この結果、研磨完了時には、Si
絶縁層2と配線用溝内の銅膜6の表面とがほぼ平面
となり、図17に仮想線で示すように、ディッシングの
深さA、エロージョンの深さBともに20〜50nmの
範囲内に抑えることができた。
Then, when the excess copper film 6 deposited on the substrate is polished and the barrier layer 5 made of a TaN / Ta film is exposed, the copper surface is covered with an inhibitor (5-
Methylbenzotriazole) protected by an organic acid,
Due to the action of hydrogen peroxide, the barrier layer 5 was smoothly etched back. As a result, when polishing is completed, Si
The O 2 insulating layer 2 and the surface of the copper film 6 in the wiring groove are substantially flat, and as shown by phantom lines in FIG. 17, both the dishing depth A and the erosion depth B are within the range of 20 to 50 nm. I was able to suppress it.

【0192】(実施例3)実施例1と同じ方法により、
シリコン基板上に膜厚Tが約1200nmの銅膜6を
堆積させた試料を用意し、これを2工程に分けて研磨し
た。銅膜6の最大段差Dは、600nmであった。
Example 3 By the same method as in Example 1,
A sample prepared by depositing a copper film 6 having a film thickness T 1 of about 1200 nm on a silicon substrate was prepared and polished in two steps. The maximum step D of the copper film 6 was 600 nm.

【0193】先ず、実施例2と同様に、試料を図4に示
す研磨装置10aの基板保持部16aに銅めっき面を下
向きに保持し、試料と研磨具22とを互いに反対方向に
約90rpmの回転速度で回転させつつ、研磨面に25
0g/cmの研磨圧力を加えて、下記の研磨液中に試
料の銅膜6を陽極とした電解研磨を併用した第1研磨を
行った。研磨液として、純水中に(85%)りん酸を
5.0%溶解させ、アンモニア水を加えてpHを6.5に
調整し、更に、平均粒径が30nmのγアルミナ2.0
%、同じく40nmのコロイダルシリカ2.0%、8−
ヒドロキシキノリン0.15%、 非イオン界面活性剤5
0mg/L、 プロピレン尿素を0.1%溶解させたもの
を使用した。
First, as in Example 2, the sample was held with the copper-plated surface facing downward on the substrate holder 16a of the polishing apparatus 10a shown in FIG. 4, and the sample and the polishing tool 22 were rotated in the opposite directions at about 90 rpm. While rotating at the rotation speed, 25
A polishing pressure of 0 g / cm 2 was applied, and the first polishing was performed in the polishing solution described below, which also used electrolytic polishing with the copper film 6 of the sample as an anode. As the polishing liquid, 5.0% (85%) phosphoric acid was dissolved in pure water, pH was adjusted to 6.5 by adding aqueous ammonia, and γ-alumina 2.0 having an average particle diameter of 30 nm was used.
%, Also 40 nm colloidal silica 2.0%, 8-
Hydroxyquinoline 0.15%, nonionic surfactant 5
A solution containing 0 mg / L and 0.1% propylene urea dissolved therein was used.

【0194】ここで、試料の銅膜6と陰極板20との間
に通電する電流として、基板上の銅の表面積当たりの電
流密度が4A/dmとなる電流を10×10−3秒間
通電し、同じく10×10−3秒間停止するパルス電流
を使用して、55間の複合電解研磨を行った。この結
果、基板上に堆積した余剰の銅膜6は、1200nmか
ら300nmまで研磨され、凸部の研磨速度は1100
nm/分に達した。また最大段差は600nmから10
0nm以下に減少し、大幅な平坦化効果が得られた。
Here, as a current to be passed between the copper film 6 of the sample and the cathode plate 20, a current having a current density per surface area of copper on the substrate of 4 A / dm 2 is passed for 10 × 10 −3 seconds. Then, the composite electropolishing was performed for 55 times using the pulse current similarly stopped for 10 × 10 −3 seconds. As a result, the excess copper film 6 deposited on the substrate is polished from 1200 nm to 300 nm, and the polishing rate of the convex portion is 1100.
nm / min. The maximum step is 600 nm to 10
It was reduced to 0 nm or less, and a significant flattening effect was obtained.

【0195】次いで、この試料を別個のCMP装置へ移
し、電解研磨を併用せずに、8−ヒドロキシキノリンを
含む研磨液を使用して更に平坦化研磨を行った。すなわ
ち、研磨面を下向きにしてホルダに保持した試料を、対
向するターンテーブルの表面に装着した硬質/軟質構造
の研磨パッドに350g/cmの圧力で押圧しつつ、
互いに逆方向に70rpmの回転速度で回転しながら研
磨を行った。この時、下記の研磨液を連続的に研磨面に
供給した。
Then, this sample was transferred to a separate CMP apparatus and further flattened and polished by using a polishing liquid containing 8-hydroxyquinoline without using electrolytic polishing together. That is, while pressing the sample held in the holder with the polishing surface facing downward on the polishing pad of the hard / soft structure mounted on the surface of the facing turntable at a pressure of 350 g / cm 2 ,
Polishing was performed while rotating in opposite directions at a rotation speed of 70 rpm. At this time, the following polishing liquid was continuously supplied to the polishing surface.

【0196】研磨液として、蓚酸アンモニウム1.0
%、リン酸アンモニウム0.5%、γアルミナ2.0%、
平均粒径が40nmのコロイダルシリカ3.0%、8−
ヒドロキシキノリン0.1%、非イオン界面活性剤30
mg/L、5−メチルベンゾトリアゾール0.05%の
組成のものを使用した。銅の表面にはオキシン銅の脆弱
性皮膜が生成され、凸部が選択的に研削除去されるた
め、研磨の進行と同時に平坦化が更に進められた。
Ammonium oxalate 1.0 was used as a polishing liquid.
%, Ammonium phosphate 0.5%, γ-alumina 2.0%,
Colloidal silica having an average particle diameter of 40 nm 3.0%, 8-
Hydroxyquinoline 0.1%, nonionic surfactant 30
mg / L, 5-methylbenzotriazole having a composition of 0.05% was used. A brittle film of oxine copper was formed on the surface of the copper, and the convex portions were selectively ground and removed, so that planarization was further promoted at the same time as the progress of polishing.

【0197】基板上に堆積した余剰な銅膜6が研磨され
て、TaN/Ta膜からなるバリア層5が露出すると、
銅表面はオキシン銅およびインヒビターにより保護さ
れ、バリア層5のエッチバックがスムーズに行われ、研
磨完了時にはSiO絶縁層2と配線用溝内の銅表面と
がほぼ平面となり、ディッシングやエロージョンの発生
が抑えられた製品が得られた。
When the excess copper film 6 deposited on the substrate is polished to expose the barrier layer 5 made of TaN / Ta film,
The copper surface is protected by oxine copper and the inhibitor, the barrier layer 5 is smoothly etched back, and when the polishing is completed, the SiO 2 insulating layer 2 and the copper surface in the wiring groove become substantially flat, which causes dishing and erosion. A product was obtained in which the temperature was suppressed.

【0198】(実施例4)実施例1と同じ方法により、
シリコン基板上に膜厚Tが約1200nmの銅膜6を
堆積させた試料を用意し、これを2工程に分けて研磨し
た。銅膜6の最大段差Dは、600nmであった。この
試料の複合電解研磨を前段および後段の2工程に分けて
実施した。すなわち、前段の工程では銅面を陽極とし電
解研磨を併用して機械的研磨を加えた複合電解研磨を行
い、後段では基板に対向して配置された陰極および陽極
間に高い電圧を印加して、陰極に接近する局部的な表面
をバイポーラ現象により擬似陽極とすることにより、銅
の溶解性を高めながら複合的に電解研磨を行った。
Example 4 By the same method as in Example 1,
A sample prepared by depositing a copper film 6 having a film thickness T 1 of about 1200 nm on a silicon substrate was prepared and polished in two steps. The maximum step D of the copper film 6 was 600 nm. The composite electropolishing of this sample was performed in two steps, a front stage and a rear stage. That is, in the first step, a composite electrolytic polishing was performed with mechanical polishing by using electrolytic polishing together with the copper surface as the anode, and in the latter step, a high voltage was applied between the cathode and the anode arranged facing the substrate. By making the local surface close to the cathode a pseudo anode by the bipolar phenomenon, electrolytic polishing was performed in a complex manner while increasing the solubility of copper.

【0199】前段の研磨工程では、試料を、図4に示す
研磨装置10aの基板保持部16aに銅めっき面を下向
きにして保持し、試料と研磨具22を互いに反対方向に
90rpmの回転速度で回転させつつ、研磨面に250
g/cmの研磨圧力を加え、下記の研磨液中で試料の
銅膜6を陽極とした電解研磨を併用しながら第1研磨を
行った。
In the first polishing step, the sample was held on the substrate holding part 16a of the polishing apparatus 10a shown in FIG. 4 with the copper plating surface facing downward, and the sample and the polishing tool 22 were rotated at 90 rpm in opposite directions. 250 on the polishing surface while rotating
The first polishing was performed by applying a polishing pressure of g / cm 2 and using electrolytic polishing with the copper film 6 of the sample as an anode in the following polishing liquid.

【0200】研磨液は、純水に(85%)りん酸を5.
0%溶解させ、アンモニア水を加えてpHを5.5に調
整し、プロピレングリコールモノメチルエーテル10
%、平均粒径が40nmのコロイダルシリカ5.0%、
8−ヒドロキシキノリン0.15%、プロピレン尿素0.
1%溶解させたものを使用した。
The polishing liquid was purified water (85%) with phosphoric acid at 5.
Dissolve it in 0%, adjust the pH to 5.5 by adding aqueous ammonia, and propylene glycol monomethyl ether 10
%, 5.0% of colloidal silica having an average particle size of 40 nm,
0.15% 8-hydroxyquinoline, 0.1% propylene urea.
What was made to melt | dissolve 1% was used.

【0201】ここで、試料の銅膜6と陰極板20との間
に通電する電流として、基板上の銅の表面積当たりの電
流密度が3A/dmとなる電流を10×10−3秒間
通電し、同じく10×10−3秒間停止するパルス電流
を使用した。60秒間研磨を続けた結果、基板上に堆積
した余剰の銅膜6は、1200nmから約300nmま
で研磨され、最大段差は600nmから100nm以下
となり、高い平坦化効果が得られた。
Here, as a current to be passed between the copper film 6 of the sample and the cathode plate 20, a current having a current density per surface area of copper on the substrate of 3 A / dm 2 is passed for 10 × 10 −3 seconds. However, a pulse current that similarly stops for 10 × 10 −3 seconds was used. As a result of continuing the polishing for 60 seconds, the excess copper film 6 deposited on the substrate was polished from 1200 nm to about 300 nm, the maximum step difference was from 600 nm to 100 nm or less, and a high flattening effect was obtained.

【0202】次いで、図6に示す研磨装置10bを使用
して、実施例1と全く同一の条件で試料の後段の研磨を
実施した。すなわち、研磨液として、純水に、蓚酸アン
モニウム1.0%、(85%)りん酸0.5%溶解させ、
アンモニア水を加えてpHを7.5に調整し、更に、平
均粒径が40nmのコロイダルシリカ3.5%、8−ヒ
ドロキシキノリン0.1%、フェナセチン0.03%溶解
させたものを使用した。
Then, the polishing apparatus 10b shown in FIG. 6 was used to polish the latter stage of the sample under the same conditions as in Example 1. That is, as a polishing liquid, 1.0% ammonium oxalate and 0.5% (85%) phosphoric acid were dissolved in pure water,
Ammonia water was added to adjust the pH to 7.5, and 3.5% colloidal silica having an average particle size of 40 nm, 0.1% 8-hydroxyquinoline and 0.03% phenacetin were dissolved. .

【0203】研磨装置10bを運転し、銅表面の研磨が
開始されると直ちに30〜70ボルトの電圧を陰極ロッ
ド40と陽極ロッド42との間に印加して通電を行っ
た。この時、銅表面の凸部はオキシン銅の生成除去が選
択的に行われ、研磨の進行と同時に平坦化も行われた。
40秒間の電圧印加の後、通電を停止し、更に研磨を継
続した。TaN/Ta膜からなるバリア層5の除去され
た研磨完了時では、SiO絶縁層2と配線用溝内の銅
表面がほぼ平坦となり良好な研磨面が得られた。
The polishing apparatus 10b was operated, and immediately after the polishing of the copper surface was started, a voltage of 30 to 70 V was applied between the cathode rod 40 and the anode rod 42 to energize. At this time, the convex portion on the copper surface was selectively removed by generation and removal of oxine copper, and was also planarized simultaneously with the progress of polishing.
After applying the voltage for 40 seconds, the energization was stopped and the polishing was continued. When the polishing was completed after removing the barrier layer 5 made of the TaN / Ta film, the SiO 2 insulating layer 2 and the copper surface in the wiring groove were substantially flat, and a good polished surface was obtained.

【0204】(実施例5)実施例1と同じ方法により、
シリコン基板上に膜厚Tが約1500nmの銅膜6を
堆積させた試料を用意し、これを2工程に分けて研磨し
た。銅膜6の最大段差Dは、700nmであった。前段
の研磨工程では、試料を、図4に示す研磨装置10aの
基板保持部16aで銅めっき面を下向きにして保持し、
試料と研磨具22とを互いに反対方向に90rpmの回
転速度で回転させつつ、研磨面に200g/cmの研
磨圧力を加えながら、下記の研磨液を連続的に供給して
研磨面を液中に浸漬させ、且つ被研磨面を陽極として下
記のパルス直流電流を通電しながら複合電解研磨を行っ
た。
(Example 5) By the same method as in Example 1,
A sample prepared by depositing a copper film 6 having a film thickness T 1 of about 1500 nm on a silicon substrate was prepared and polished in two steps. The maximum step D of the copper film 6 was 700 nm. In the first polishing step, the sample is held by the substrate holding part 16a of the polishing apparatus 10a shown in FIG.
While rotating the sample and the polishing tool 22 in opposite directions at a rotation speed of 90 rpm and applying a polishing pressure of 200 g / cm 2 to the polishing surface, the following polishing liquid was continuously supplied to bring the polishing surface into the liquid. And electrolytic polishing was carried out while passing the following pulsed direct current through the surface to be polished as an anode.

【0205】研磨液として、純水に、(85%)りん酸
10%、プロピレングリコールモノメチルエーテル20
%溶解させ、アンモニア水を加えてpHを3.5に調整
し、更に、8−ヒドロキシキノリン0.15%、プロピ
レン尿素0.2%溶解させたものを使用した。ここで、
試料の銅膜6と陰極板20との間に通電する電流とし
て、基板上の銅の表面積当たりの電流密度が6A/dm
となる電流を10×10−3秒間通電し、同じく10
×10−3秒間停止するパルス電流を使用した。
As the polishing liquid, pure water (85%) phosphoric acid 10% and propylene glycol monomethyl ether 20 were used.
%, The pH was adjusted to 3.5 by adding aqueous ammonia, and further, 8-hydroxyquinoline 0.15% and propylene urea 0.2% were used. here,
The current density per surface area of copper on the substrate is 6 A / dm as the current passed between the copper film 6 of the sample and the cathode plate 20.
A current of 2 is applied for 10 × 10 −3 seconds, and the same 10
A pulse current was used that stopped for × 10 −3 seconds.

【0206】65秒間複合電解研磨を行った結果、銅膜
6は1500nmから300nmとなり、凸部の研磨速
度は1200nm/分に達した。また最大段差は700
nmから100nm以下となり、高い平坦化効果が得ら
れた。研磨装置10aから流出した研磨液を回収し、直
列に連結配置された100ミクロン、5ミクロン、1ミ
クロンのポリプロピレン製カートリッジフィルターによ
りろ過し、各成分の濃度調整を行った後、再度研磨装置
10aへ供給し、研磨に使用したところ、処理工程およ
び基板の研磨結果に支障は見られなかった。
As a result of performing composite electropolishing for 65 seconds, the copper film 6 was changed from 1500 nm to 300 nm, and the polishing rate for the convex portions reached 1200 nm / min. The maximum step is 700
From nm to 100 nm or less, a high flattening effect was obtained. The polishing liquid that has flowed out of the polishing apparatus 10a is collected, filtered through a 100-micron, 5-micron, and 1-micron polypropylene cartridge filter connected in series to adjust the concentration of each component, and then returned to the polishing apparatus 10a again. When supplied and used for polishing, no trouble was found in the processing step and the polishing result of the substrate.

【0207】次いで、後段の研磨は実施例2と全く同一
の条件で実施した。すなわち、電解を併用せず、8−ヒ
ドロキシキノリンを含む下記の組成の研磨液を使用し、
公知のCMP法に従い、研磨面を下向きに保持し、対向
する下方のターンテーブルに装着された硬質および軟質
二重構造の研磨パッドとの間で350g/cmの圧力
を加え、互いに逆方向に70rpmの速度で回転させな
がら平坦化研磨を実施した。
Next, the subsequent polishing was carried out under exactly the same conditions as in Example 2. That is, without using electrolysis, using a polishing liquid having the following composition containing 8-hydroxyquinoline,
According to the well-known CMP method, the polishing surface is held downward, and a pressure of 350 g / cm 2 is applied between the polishing pad of the hard and soft double structures mounted on the opposing lower turntables, and the opposite directions are applied. Flattening polishing was performed while rotating at a speed of 70 rpm.

【0208】研磨液として、蓚酸アンモニウム1.0
%、過酸化水素10%、平均粒径40nmのコロイダル
シリカ5.0%、非イオン界面活性剤30mg/L、5
−メチルベンゾトリアゾール0.05%、8−ヒドロキ
シキノリン0.1%の組成のものを使用し、研磨液供給
ユニット32から研磨面へ連続的に供給した。後段の研
磨工程では、銅皮膜の表面にオキシン銅の脆弱皮膜が生
成され、凸部が選択的に除去・生成を繰り返すため、銅
皮膜の研磨の進行と共に平坦化も更に進められた。
As a polishing liquid, ammonium oxalate 1.0
%, Hydrogen peroxide 10%, average particle size 40 nm colloidal silica 5.0%, nonionic surfactant 30 mg / L, 5
-Methylbenzotriazole having a composition of 0.05% and 8-hydroxyquinoline of 0.1% was used and continuously supplied from the polishing liquid supply unit 32 to the polishing surface. In the latter polishing step, a brittle film of oxine copper was formed on the surface of the copper film, and the projections were selectively removed and repeated repeatedly. Therefore, the polishing of the copper film proceeded further and the planarization was further promoted.

【0209】研磨が進行し、基板上に堆積した余剰の銅
膜6が除去され、TaN膜からなるバリア層5が露出す
ると、銅表面はオキシン銅およびインヒビターによる防
触膜で保護され、バリア層5は有機酸および過酸化水素
の作用でエッチバックがスムーズに行われた。この結
果、研磨完了時にはSiO絶縁層2と配線用溝内の銅
表面とがほぼ平面となり、ディッシングおよびエロージ
ョンを最小限に抑えた製品が得られた。
When the polishing proceeds, the excess copper film 6 deposited on the substrate is removed, and the barrier layer 5 made of the TaN film is exposed, the copper surface is protected by the anticorrosion film formed of oxine copper and the inhibitor, and the barrier layer is formed. For No. 5, the etch back was smoothly performed by the action of the organic acid and hydrogen peroxide. As a result, when polishing was completed, the SiO 2 insulating layer 2 and the copper surface in the wiring groove were substantially flat, and a product in which dishing and erosion were minimized was obtained.

【0210】[0210]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板上に余剰に堆積した、段差のある銅膜の平坦化研磨
を行うにあたり、銅膜上に不溶性で脆弱なオキシン銅を
生成させ、凸部を選択的に研削することにより、高い効
率の平坦化加工が可能となる。また、電解を併用した複
合電解研磨により、余剰に堆積した銅膜の大半を高速度
で研磨できるばかりでなく、電解作用により、研磨液へ
の酸化剤の使用を省くことができ、研磨液の安定化なら
びに管理が容易となり、且つランニングコストの低減を
図ることができる。更に、研磨工程の前段では、研磨砥
粒の使用を省くこともでき、これによって、使用後の研
磨液を回収し、ろ過した後、濃度を調整して再度使用で
きるため、廃液量の減少も期待でき、環境保全上好まし
い。
As described above, according to the present invention,
When performing flattening polishing of a copper film with a step difference that is excessively deposited on the substrate, insoluble and fragile oxine copper is generated on the copper film, and the convex portion is selectively ground to achieve highly efficient flatness. Chemical processing is possible. Further, not only can the majority of the excessively deposited copper film be polished at a high speed by the composite electropolishing combined with electrolysis, but also the electrolytic action can eliminate the use of an oxidizing agent in the polishing liquid, and Stabilization and management are facilitated, and running costs can be reduced. Furthermore, in the first stage of the polishing step, it is possible to omit the use of polishing abrasive grains, whereby the used polishing liquid can be collected, filtered, and then adjusted in concentration to be used again, which reduces the amount of waste liquid. It can be expected and is favorable for environmental protection.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の研磨液における銅減少量と浸漬時間と
の関係を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of copper reduction and the immersion time in a polishing liquid of the present invention.

【図2】同じく、極間電圧と電解時間との関係を示すグ
ラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the voltage between electrodes and the electrolysis time.

【図3】同じく、電解研磨電流及び銅の減少量と電解時
間との関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the electropolishing current and the amount of copper reduction, and the electrolysis time.

【図4】本発明の実施の形態の研磨装置の概要を示す断
面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing an outline of a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図5】図4に示す研磨装置による研磨の状態を模式的
に示す図である。
5 is a diagram schematically showing a state of polishing by the polishing apparatus shown in FIG.

【図6】本発明の他の実施の形態の研磨装置の概要を示
す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing the outline of a polishing apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図7】図6に示す研磨装置による研磨の状態を模式的
に示す図である。
FIG. 7 is a diagram schematically showing a state of polishing by the polishing apparatus shown in FIG.

【図8】図4及び図6に示す研磨装置を備えた配線形成
装置の平面配置図である。
8 is a plan layout view of a wiring forming device including the polishing device shown in FIGS. 4 and 6. FIG.

【図9】図8に示す配線形成装置における処理工程の流
れを示すブロック図である。
9 is a block diagram showing a flow of processing steps in the wiring forming apparatus shown in FIG.

【図10】図8に示す配線形成装置で配線を形成する例
を工程順に示す断面図である。
10A to 10D are cross-sectional views showing an example of forming a wiring in the wiring forming apparatus shown in FIG.

【図11】本発明の更に他の実施の形態の研磨装置を示
す平面図である。
FIG. 11 is a plan view showing a polishing apparatus according to still another embodiment of the present invention.

【図12】図11に示す研磨装置に使用される基板保持
部を示す正面図である。
12 is a front view showing a substrate holding part used in the polishing apparatus shown in FIG.

【図13】図11に示す研磨装置を備えた配線形成装置
の平面配置図である。
13 is a plan layout view of a wiring forming apparatus including the polishing apparatus shown in FIG.

【図14】本発明の更に他の実施の形態の研磨装置の概
要を示す断面図である。
FIG. 14 is a sectional view showing an outline of a polishing apparatus according to still another embodiment of the present invention.

【図15】図14に示す研磨装置の電極板の一部を拡大
して示す平面図である。
15 is an enlarged plan view showing a part of an electrode plate of the polishing apparatus shown in FIG.

【図16】同じく、一部を拡大して示す断面図である。FIG. 16 is a sectional view showing a part of the same in an enlarged manner.

【図17】実施例に使用される試料の断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view of a sample used in Examples.

【図18】銅めっきにより銅配線を形成する例を工程順
に示す断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing an example of forming a copper wiring by copper plating in the order of steps.

【図19】銅めっき装置としての電気めっき装置のめっ
き処理時における全体を示す断面図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view showing an entire electroplating apparatus as a copper plating apparatus during a plating process.

【図20】同じく、めっき液の流れの状態を示すめっき
液フロー図である。
FIG. 20 is likewise a plating solution flow chart showing the state of the flow of the plating solution.

【図21】同じく、非めっき時(基板受渡し時)におけ
る全体を示す断面図である。
FIG. 21 is a sectional view showing the whole of the same when not plated (at the time of delivering the substrate).

【図22】同じく、メンテナンス時における全体を示す
断面図である。
FIG. 22 is a sectional view showing the whole of the same during maintenance.

【図23】同じく、基板の受渡し時におけるハウジン
グ、押圧リング及び基板の関係の説明に付する断面図で
ある。
FIG. 23 is a sectional view for explaining the relationship between the housing, the pressing ring and the substrate when the substrate is delivered.

【図24】同じく、図23の一部拡大図である。FIG. 24 is likewise a partially enlarged view of FIG. 23.

【図25】同じく、めっき処理時及び非めっき時におけ
るめっき液の流れの説明に付する図である。
FIG. 25 is also a diagram for explaining the flow of the plating solution during plating and during non-plating.

【図26】同じく、芯出し機構の拡大断面図である。FIG. 26 is likewise an enlarged cross-sectional view of the centering mechanism.

【図27】同じく、給電接点(プローブ)を示す断面図
である。
FIG. 27 is a sectional view showing a power supply contact (probe) in the same manner.

【図28】銅めっき装置としての電気めっき装置の他の
例を示す平面図である。
FIG. 28 is a plan view showing another example of an electroplating apparatus as a copper plating apparatus.

【図29】同じく、図28のA−A線断面図である。FIG. 29 is likewise a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 28.

【図30】同じく、基板保持部及びカソード部の断面図
である。
FIG. 30 is likewise a sectional view of the substrate holding part and the cathode part.

【図31】同じく、電極アーム部の断面図である。FIG. 31 is likewise a sectional view of an electrode arm portion.

【図32】同じく、電極アーム部のハウジングを除いた
平面図である。
FIG. 32 is likewise a plan view of the electrode arm portion excluding the housing.

【図33】同じく、アノードとめっき液含浸材を示す概
略図である。
FIG. 33 is also a schematic view showing an anode and a plating solution impregnated material.

【図34】基板処理装置の示す平面配置図である。FIG. 34 is a plan layout view showing the substrate processing apparatus.

【図35】図34に示す基板処理装置内の気流の流れを
示す図である。
FIG. 35 is a diagram showing the flow of airflow in the substrate processing apparatus shown in FIG. 34.

【図36】図34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。
FIG. 36 is a diagram showing an air flow between areas of the substrate processing apparatus shown in FIG. 34.

【図37】図34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。
37 is an external view showing an example in which the substrate processing apparatus shown in FIG. 34 is arranged in a clean room.

【図38】基板処理装置の他の例を示す平面配置図であ
る。
FIG. 38 is a plan layout view showing another example of the substrate processing apparatus.

【図39】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図
である。
FIG. 39 is a plan layout view showing still another example of the substrate processing apparatus.

【図40】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図
である。
FIG. 40 is a plan layout view showing still another example of the substrate processing apparatus.

【図41】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図
である。
FIG. 41 is a plan layout view showing still another example of the substrate processing apparatus.

【図42】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図
である。
FIG. 42 is a plan layout view showing still another example of the substrate processing apparatus.

【図43】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図
である。
FIG. 43 is a plan layout view showing still another example of the substrate processing apparatus.

【図44】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図
である。
FIG. 44 is a plan layout view showing still another example of the substrate processing apparatus.

【図45】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図
である。
FIG. 45 is a plan layout view showing still another example of the substrate processing apparatus.

【図46】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図
である。
FIG. 46 is a plan layout view showing still another example of the substrate processing apparatus.

【図47】図46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。
47 is a flowchart showing the flow of each step in the substrate treatment apparatus shown in FIG. 46.

【図48】ベベル・裏面洗浄ユニットを示す概要図であ
る。
FIG. 48 is a schematic view showing a bevel / back surface cleaning unit.

【図49】無電解めっき装置の一例を示す概要図であ
る。
FIG. 49 is a schematic view showing an example of an electroless plating apparatus.

【図50】無電解めっき装置の他の例を示す概要図であ
る。
FIG. 50 is a schematic view showing another example of the electroless plating apparatus.

【図51】アニールユニットの一例を示す縦断正面図で
ある。
FIG. 51 is a vertical sectional front view showing an example of an annealing unit.

【図52】図51の平断面図である。52 is a plan sectional view of FIG. 51. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 絶縁層 4 配線用溝 5 バリア層 6 銅膜 6a オキシン銅皮膜 7 シード層 10a,10b,10c,10d 研磨装置 12 研磨液 14 研磨槽 16a,16b,76 基板保持部 20 陰極板 20a 長溝 22 研磨具 26 電気接点 30,48 整流器 32 研磨液供給ユニット 42 陽極ロッド 44 電極板 44a 長溝 50 研磨液再生ユニット 54 ロード・アンロード部 58 洗浄装置 60 アニール装置 62 洗浄乾燥装置 68 搬送装置 70 モジュール 72 旋回アーム 74 電極リング 78 電極リング着脱ステージ 140 陰極ロッド 156 銅めっき装置 2 insulating layers 4 wiring groove 5 barrier layers 6 Copper film 6a Oxin copper film 7 Seed layer 10a, 10b, 10c, 10d Polishing device 12 Polishing liquid 14 polishing tank 16a, 16b, 76 substrate holder 20 cathode plate 20a long groove 22 Polishing tool 26 electrical contacts 30,48 Rectifier 32 Polishing liquid supply unit 42 Anode rod 44 electrode plate 44a long groove 50 Polishing liquid regeneration unit 54 Load / unload section 58 Cleaning device 60 Annealing device 62 Washing / drying device 68 Conveyor 70 modules 72 swivel arm 74 electrode ring 78 Electrode ring attachment / detachment stage 140 cathode rod 156 Copper plating equipment

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B24B 37/00 B24B 37/00 Z (72)発明者 君塚 亮一 神奈川県藤沢市善行坂1−1−6 荏原ユ ージライト株式会社内 Fターム(参考) 3C058 AA07 CA01 CB03 CB05 DA02 DA12 DA13 3C059 AA02 AB01 GC01 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) B24B 37/00 B24B 37/00 Z (72) Inventor Ryoichi Kimizuka 1-1-6 Yoshiyukizaka, Fujisawa City, Kanagawa Prefecture EBARA Ujilite Co., Ltd. F term (reference) 3C058 AA07 CA01 CB03 CB05 DA02 DA12 DA13 3C059 AA02 AB01 GC01

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面に銅を成膜して該銅を微細窪み内に
埋込んだ基板の表面を研磨する研磨液であって、 水溶性の無機酸あるいはその塩類、または水溶性の有機
酸あるいはその塩類の1種類以上と、ヒドロキシキノリ
ン類の1種類以上を含むことを特徴とする研磨液。
1. A polishing liquid for forming a copper film on the surface and polishing the surface of a substrate having the copper embedded in fine recesses, which comprises a water-soluble inorganic acid or a salt thereof, or a water-soluble organic acid. Alternatively, a polishing liquid containing one or more kinds of salts thereof and one or more kinds of hydroxyquinolines.
【請求項2】 前記無機酸の塩類は、無機酸のカリウム
塩またはアンモニウム塩で、前記有機酸の塩類は、有機
酸のカリウム塩、アンモニウム塩、アミン塩またはヒド
ロキシアミン塩であることを特徴とする請求項1記載の
研磨液。
2. The inorganic acid salt is a potassium salt or ammonium salt of an inorganic acid, and the organic acid salt is a potassium salt, an ammonium salt, an amine salt or a hydroxyamine salt of an organic acid. The polishing liquid according to claim 1.
【請求項3】 前記ヒドロキシキノリン類は、2−ヒド
ロキシキノリン、4−ヒドロキシキノリン、5−ヒドロ
キシキノリンまたは8−ヒドロキシキノリンであること
を特徴とする請求項1または2記載の研磨液。
3. The polishing liquid according to claim 1 or 2, wherein the hydroxyquinolines are 2-hydroxyquinoline, 4-hydroxyquinoline, 5-hydroxyquinoline or 8-hydroxyquinoline.
【請求項4】 前記水溶性の無機酸あるいはその塩類、
または水溶性の有機酸あるいはその塩類の研磨液中の濃
度が、0.01〜5.0mol/Lであり、かつ研磨液
の導伝率が、0.5〜100mS/cmであることを特
徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の研磨液。
4. The water-soluble inorganic acid or a salt thereof,
Alternatively, the concentration of the water-soluble organic acid or its salt in the polishing liquid is 0.01 to 5.0 mol / L, and the conductivity of the polishing liquid is 0.5 to 100 mS / cm. The polishing liquid according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 前記ヒドロキシキノリン類の研磨液中の
濃度が、0.001〜1.0重量%であることを特徴と
する請求項1乃至4のいずれかに記載の研磨液。
5. The polishing liquid according to claim 1, wherein the concentration of the hydroxyquinolines in the polishing liquid is 0.001 to 1.0% by weight.
【請求項6】 銅の腐食及び変色防止剤としてのベンゾ
トリアゾールまたはその誘導体、ベンゾイミダゾールま
たはフェナセチンのいずれか1種類以上を0.001〜
0.5重量%の濃度で含むことを特徴とする請求項1乃
至5のいずれかに記載の研磨液。
6. A benzotriazole or a derivative thereof as an agent for preventing corrosion and discoloration of copper, and 0.001 to 1 of at least one of benzimidazole and phenacetin.
The polishing liquid according to claim 1, wherein the polishing liquid is contained at a concentration of 0.5% by weight.
【請求項7】 研磨液のpHが3〜11の範囲内にある
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の研
磨液。
7. The polishing liquid according to claim 1, wherein the pH of the polishing liquid is in the range of 3-11.
【請求項8】 界面活性剤を0.001〜0.1重量%の
濃度で含むことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか
に記載の研磨液。
8. The polishing liquid according to claim 1, which contains a surfactant in a concentration of 0.001 to 0.1% by weight.
【請求項9】 表面に銅を成膜して該銅を微細窪み内に
埋込んだ基板の表面を研磨するにあたり、 水溶性の無機酸あるいはその塩類、または水溶性の有機
酸あるいはその塩類の1種類以上と、ヒドロキシキノリ
ン類の1種類以上を含む研磨液中で基板の表面を電解研
磨し、 前記研磨液中に添加したヒドロキシキノリン類と反応し
て銅の表面に生成されるオキシン銅皮膜を同時に研削す
ることを特徴とする銅を含む研磨面の電気化学的・化学
的・機械的な複合研磨方法。
9. When polishing a surface of a substrate in which a copper film is formed and the copper is embedded in fine recesses, a water-soluble inorganic acid or a salt thereof, or a water-soluble organic acid or a salt thereof is used. An oxine copper film formed on the surface of copper by electropolishing the surface of a substrate in a polishing liquid containing one or more types and one or more types of hydroxyquinolines, and reacting with the hydroxyquinolines added to the polishing liquid. A combined electrochemical / chemical / mechanical polishing method for a polishing surface containing copper, which is characterized in that both are simultaneously ground.
【請求項10】 直流またはパルス電流の一方、或いは
これらの重畳電流を流して電解研磨を行うことを特徴と
する請求項9記載の研磨方法。
10. The polishing method according to claim 9, wherein one of direct current and pulsed current, or a superposed current of these currents is passed to perform electrolytic polishing.
【請求項11】 電解研磨開始時に、銅の表面積に対し
て電流密度が0.5〜5.0A/dmとなる電流を流
して電解研磨を行うことを特徴とする請求項9または1
0記載の研磨方法。
11. The electrolytic polishing is performed by applying a current having a current density of 0.5 to 5.0 A / dm 2 to the surface area of copper at the start of the electrolytic polishing.
The polishing method described in 0.
【請求項12】 基板の表面に成膜した銅と向かわせて
前記研磨液中に多数の陽極と陰極とを該陰極を前記陽極
より基板により近接させて交互に配置し、この陽極と陰
極との間に電圧を印加して、この時のバイポーラ現象に
より発生する銅表面の正の極性により銅の表面に前記オ
キシン銅皮膜を生成することを特徴とする請求項9ない
し11のいずれかに記載の研磨方法。
12. A large number of anodes and cathodes are alternately arranged in the polishing liquid so as to face the copper film formed on the surface of the substrate, and the cathodes are placed closer to the substrate than the anode, and the anodes and the cathodes are alternately arranged. 12. The oxine copper film is formed on the copper surface by applying a voltage between the electrodes, and by the positive polarity of the copper surface generated by the bipolar phenomenon at this time, to form the oxine copper film. Polishing method.
【請求項13】 前記研磨液中における前記陰極と前記
陽極との間の極間抵抗が10〜50Ωcmであり、前記
陰極と前記陽極との間に印加される電圧が10〜100
Vであることを特徴とする請求項12記載の研磨方法。
13. The interelectrode resistance between the cathode and the anode in the polishing liquid is 10 to 50 Ωcm, and the voltage applied between the cathode and the anode is 10 to 100.
13. The polishing method according to claim 12, wherein the polishing method is V.
【請求項14】 表面に銅を成膜して該銅を微細窪みに
埋込んだ基板の表面を研磨する研磨装置であって、 水溶性の無機酸あるいはその塩類、または水溶性の有機
酸あるいはその塩類の1種類以上と、ヒドロキシキノリ
ン類の1種類以上を含む研磨液を用いた電解研磨と、前
記研磨液中に添加したヒドロキシキノリン類と反応して
銅の表面に生成されるオキシン銅皮膜の研削を同時に行
うようにしたことを特徴とする研磨装置。
14. A polishing apparatus for polishing a surface of a substrate in which a copper film is formed on the surface and the copper is embedded in fine recesses, wherein the water-soluble inorganic acid or its salt, or the water-soluble organic acid or Electrolytic polishing using a polishing liquid containing one or more salts thereof and one or more hydroxyquinolines, and an oxine copper film formed on the surface of copper by reacting with the hydroxyquinolines added to the polishing liquid. A polishing apparatus characterized in that the above-mentioned grinding is performed at the same time.
【請求項15】 基板を下向きで保持する基板保持部
と、 水溶性の無機酸あるいその塩類、または水溶性の有機酸
あるいはその塩類の1種類以上と、ヒドロキシキノリン
類の1種類以上を含む研磨液を保持する研磨槽と、 前記研磨槽内に保持した研磨液中に浸漬させて配置した
陰極板と、 前記陰極板に対向させて前記研磨槽内に保持した研磨液
中に浸漬させて配置した研磨具と、 前記基板保持部で保持した基板と前記研磨具を相対移動
させる相対移動機構を有することを特徴とする研磨装
置。
15. A substrate holding part for holding the substrate downward, one or more kinds of water-soluble inorganic acid or its salt, or a water-soluble organic acid or its salt, and one or more kinds of hydroxyquinoline. A polishing tank holding a polishing solution, a cathode plate placed by immersing it in the polishing solution held in the polishing tank, and immersed in the polishing solution held in the polishing tank facing the cathode plate A polishing apparatus comprising: a polishing tool that is arranged, and a relative movement mechanism that relatively moves the substrate held by the substrate holding unit and the polishing tool.
【請求項16】 前記陰極板の表面には、面内を全長に
亘って連続して延びる多数の溝が形成されていることを
特徴とする請求項15記載の研磨装置。
16. The polishing apparatus according to claim 15, wherein the surface of the cathode plate is formed with a large number of grooves continuously extending over the entire length in the surface.
【請求項17】 基板を保持する基板保持部と、 水溶性の無機酸あるいはその塩類、または水溶性の有機
酸あるいはその塩類の1種類以上と、ヒドロキシキノリ
ン類の1種類以上を含む研磨液を保持する研磨槽と、 多数の陽極と陰極とを該陰極を前記陽極より前記基板保
持部で保持した基板により近接させ絶縁して交互に配置
した電極板と、 前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加する電源と、 前記電極板に対向させて前記研磨槽内に保持した研磨液
中に浸漬させて配置した研磨具と、 前記基板保持部で保持した基板と前記研磨具を相対移動
させる相対移動機構を有することを特徴とする研磨装
置。
17. A substrate holding part for holding a substrate, a polishing liquid containing one or more kinds of water-soluble inorganic acids or salts thereof, or water-soluble organic acids or salts thereof, and one or more kinds of hydroxyquinolines. A polishing tank for holding, an electrode plate in which a large number of anodes and cathodes are alternately arranged by bringing the cathodes closer to the substrate held by the substrate holding unit than the anodes and alternately arranged, and between the anodes and the cathodes A power source for applying a voltage, a polishing tool that is arranged so as to be opposed to the electrode plate and immersed in a polishing liquid held in the polishing tank, and a substrate held by the substrate holding section and the polishing tool are relatively moved. A polishing apparatus having a relative movement mechanism.
【請求項18】 前記電極板の表面には、面内を全長に
亘って延びる多数の溝が設けられていることを特徴とす
る特徴とする請求項17記載の研磨装置。
18. The polishing apparatus according to claim 17, wherein the surface of the electrode plate is provided with a large number of grooves extending over the entire length in the surface.
【請求項19】 請求項15記載の研磨装置と、請求項
17記載の研磨装置とを同一モジュール内の仕切られた
部屋の中に配置し、各研磨装置間の基板の移動を前記モ
ジュール内に配置した旋回アームによって行うことを特
徴とする研磨装置。
19. The polishing apparatus according to claim 15 and the polishing apparatus according to claim 17 are arranged in a partitioned room in the same module, and the movement of the substrate between the polishing apparatuses is carried out in the module. A polishing device characterized in that it is carried out by a swiveling arm arranged.
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