JP3886383B2 - めっき装置及びめっき方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、めっき装置及びめっき方法に関し、特に半導体基板等の基板の表面に設けた配線用の微細な凹部に、銅や銀等の導電体を埋め込んで埋め込み配線を形成したり、このようにして形成した配線の表面を保護する保護膜を形成したりするのに使用される無電解めっき装置及びめっき方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無電解めっきは、外部から電気を流すことなく、めっき液中の金属イオンを化学的に還元して被処理材の被めっき面にめっき膜を形成するようにした方法であり、耐食、耐摩耗性のニッケル−りん，ニッケル−ほう素めっき、プリント配線基板用銅めっきなどに広く用いられている。
【０００３】
この無電解めっき装置としては、無電解めっき液を保持するめっき槽と、このめっき槽の上部に配置され、基板等の被処理材を下向き（フェースダウン）で保持する上下動自在な保持部とを有し、この保持部で保持した被処理材をめっき槽内のめっき液に浸漬させるようにしたものや、基板等の被処理材を上向き（フェースアップ）に保持する保持部と、この保持部で保持した被処理材の上面（被めっき面）に無電解めっき液を供給するめっき液供給部（ノズル）とを有し、この保持部で保持した被処理材の上面に沿って無電解めっき液を流すようにしたもの等が一般に知られている。
【０００４】
近年、半導体チップの高速化、高集積化に伴い、半導体基板上に配線回路を形成するための金属材料として、アルミニウムまたはアルミニウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロマイグレーション耐性が高い銅（Ｃｕ）を用いる動きが顕著になっている。この種の銅配線は、基板の表面に設けた微細凹みの内部に銅を埋込むことによって一般に形成される。この銅配線を形成する方法としては、ＣＶＤ、スパッタリング及びめっきといった手法があるが、めっきが一般的である。いずれにしても、基板の表面に銅層を成膜した後、その表面を化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に研磨するようにしている。
【０００５】
この種の配線にあっては、平坦化後、その配線の表面が外部に露出しており、この上に埋め込み配線を形成する際、例えば次工程の層間絶縁膜形成プロセスにおけるＳｉＯ２形成時の表面酸化やコンタクトホールを形成するためのＳｉＯ２エッチング等に際して、コンタクトホールの底に露出した配線のエッチャントやレジスト剥離等による表面汚染、更には銅配線にあっては銅の拡散が懸念されている。
【０００６】
このため、銀や銅等の配線材料との接合が強く、しかも比抵抗（ρ）が低い、例えばＮｉ−Ｂ合金膜等からなる保護膜（めっき膜）で配線の表面を選択的に覆って保護することが考えられる。ここで、Ｎｉ−Ｂ合金膜は、例えばニッケルイオン、ニッケルイオンの錯化剤、ニッケルイオンの還元剤としてのアルキルアミンボランまたは硼素化水素化合物等を有する無電解めっき液を使用した無電解めっきを施すことによって、銅等の表面に選択的に形成することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
無電解めっきの適用箇所は、銅配線の主たる埋め込み材（Ｃｕ）、バリヤメタル上のシード層の形成、またはシードの補強（Ｃｕ）、さらにはバリヤメタルそのものの形成、銅配線材の蓋材形成（いずれもＮｉ−Ｐ，Ｎｉ−Ｂ，Ｃｏ−Ｐ，Ｎｉ−Ｗ−Ｐ，Ｎｉ−Ｃｏ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ−Ｂ）などがあるが、いずれの無電解めっきプロセスでも被処理材の全面に亘る膜厚の均一性が要求される。
【０００８】
ここで、無電解めっきにあっては、被処理材が無電解めっき液と接触すると同時に被めっき面にめっき金属が析出し、めっき液の温度によってめっき金属の析出速度が異なる。このため、被処理材の被めっき面に均一な膜厚のめっき膜を形成するためには、めっき液が被処理材と接触した当初から被めっき面の面内全域におけるめっき液の温度が均一で、接触中の全めっき処理中に亘ってこの温度を一定に保持することが要求される。
【０００９】
しかしながら、従来の無電解めっき装置は、一般にヒータを内蔵したホルダの上面または下面に基板等の被処理材を密着させて保持し、ヒータを介して被処理材を加熱した状態で、被処理材の被めっき面に所定の温度に加熱した無電解めっき液を接触させるようにしていた。しかしながら、このように基板をヒータで加熱すると、被処理材の全面における温度が一様にならず、温度均一性に問題があるばかりでなく、被処理材がヒータの熱で乾燥してしまう。
【００１０】
また、めっき液のめっき槽内における温度の片寄りを防止し、めっきの均一性を確保するため、被処理材をホルダで保持し、このホルダをモータで回転させることが一般に行われているが、このように、被処理材を保持するホルダを備え、このホルダをモータで回転させるようにすると、構造が複雑化してしまうばかりでなく、例えばめっき槽を多数に配置して、スループットを上げようとすると、装置が大型化したり、フットプリントも同時に増大してしまうといった問題があった。
【００１１】
なお、このように、被処理材の全面における温度が一様にならず、温度均一性に問題があるばかりでなく、被処理材を保持するホルダを備え、このホルダをモータで回転させるようにすると、装置として複雑化し、しかもスループットを上げることが困難であることは、電解めっき装置にあっても同様であった。
【００１２】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、被処理材をその全面に亘って均一に予熱して被めっき面により均一なめっき膜を容易に形成でき、しかもスループットを容易に上げることが可能なめっき装置及びめっき方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、上方に開口し、加熱しためっき液を保持するめっき槽と、前記めっき槽の内部に配置され、被処理材を該被処理材の被めっき面を上向きにし裏面をシールして保持するステージと、前記めっき槽内のめっき液の液面レベルを、非めっき時には前記ステージの表面より低く該ステージがめっき液に接触する第１レベルに、めっき時には前記ステージで保持した被処理材をめっき液中に浸漬させる第２レベルにそれぞれ調整する液面レベル調整部を有し、めっき液循環槽内で所定の温度に加熱しためっき液を、前記めっき槽内のめっき液の液面レベルを前記第１レベルまたは前記第２レベルに保持したまま、前記めっき槽内に供給して循環させることを特徴とするめっき装置である。
【００１４】
これにより、非めっき時にステージをめっき槽内に保持しためっき液自体で均一に加熱して、このステージ上に保持した被処理材を均一に予熱することができる。しかも、このように、基板をめっき液自体で予熱することで、基板を保持して加熱するホルダを不要となして、構造の簡素化を図るとともに、基板の乾燥を防止することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記ステージは、被処理材を水平または傾斜させた状態で保持するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のめっき装置である。このように、被処理材を傾斜させ保持することで、めっき後に被処理材の上面に残っためっき液の液切りをより容易に行うことができる。
【００１６】
前記めっき槽内のめっき液に、めっき槽内に導入される所定の温度に加熱しためっき液で旋回流を形成する旋回流形成部を更に有するようにしてもよい。このように、めっき槽内に導入されるめっき液でめっき槽内のめっき液に旋回流を形成することで、めっき槽内のめっき液の温度を、例えばモータを使用してホルダ等を回転させることなく、均一にすることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、前記ステージは回転自在に支承され、めっき液流路を有し、前記ステージを該めっき液流路からめっき槽内に導入される所定の温度に加熱しためっき液で回転させるステージ回転部を更に有することを特徴とする請求項１または２記載のめっき装置である。このように、めっき槽内に導入されるめっき液で被処理材を保持するステージを回転させることで、めっき槽内のめっき液の温度を、例えばモータを使用してホルダ等を回転させることなく、均一にすることができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、前記めっき槽の内部に、前記ステージが複数個並列して配置されてい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めっき装置である。これにより、スループットを上げることができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、前記めっき槽は、複数個備えられて多段に積層され、各めっき槽に単一のめっき液循環槽から所定の温度に加熱しためっき液が供給され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めっき装置である。これにより、スループットを上げることができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、上方に開口し、加熱しためっき液を保持するめっき槽内に配置したステージで被処理材を該被処理材の被めっき面を上向きにして保持し、非めっき時に、前記めっき槽内のめっき液の液面レベルを前記ステージの表面より低く該ステージがめっき液に接触する第１レベルに保持しながら、めっき槽内に所定の温度に加熱しためっき液を供給して、ステージをめっき液で加熱し、前記ステージが所定の温度に達した時、前記めっき槽内のめっき液の液面レベルを前記ステージで保持した被処理材をめっき液中に浸漬させる第２レベルに保持しながら、めっき槽内に所定の温度に加熱しためっき液を供給してめっきを行うことを特徴とするめっき方法である。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、前記被処理材を保持するステージを、めっき槽内に導入される所定の温度に加熱しためっき液で回転させることを特徴とする請求項６記載のめっき方法である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、半導体装置における銅配線形成例を工程順に示すもので、先ず、図１（ａ）に示すように、半導体素子を形成した半導体基材１上の導電層１ａの上にＳｉＯ２からなる絶縁膜２を堆積し、この絶縁膜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と配線用の溝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の銅シード層６をスパッタリング等により形成する。
【００２３】
そして、図１（ｂ）に示すように、半導体基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、半導体基板Ｗのコンタクトホール３及び溝４内に銅を充填させるとともに、絶縁膜２上に銅層７を堆積させる。その後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜２上の銅層７を除去して、コンタクトホール３及び配線用の溝４に充填させた銅層７の表面と絶縁膜２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図１（ｃ）に示すように、絶縁膜２の内部に銅シード層６と銅層７からなる配線８を形成する。次に、基板Ｗの表面に、例えば無電解Ｎｉ−Ｂめっきを施して、図１（ｄ）に示すように、配線８の露出表面にＮｉ−Ｂ合金膜からなる保護膜（めっき膜）９を選択的に形成して配線８を保護する。
【００２４】
図２は、本発明の実施の形態の無電解めっき装置を示す。この無電解めっき装置は、例えば、図１におけるバリア層５の形成、銅シード層６の補強、銅層７の堆積、更には、保護膜（めっき膜）９の形成に使用される。
【００２５】
この無電解めっき装置１０は、上方に開口し、内部にめっき液１２を保持するめっき槽１４と、このめっき槽１４の内部に配置され、半導体ウエハ等の基板（被処理材）Ｗを該基板Ｗの表面（被めっき面）を上向き（フェースアップ）にして保持する円板状の基板ステージ１６を有している。この基板ステージ１６は、めっき槽１４の底部に立設した支軸１７の上端に連結されている。更に、基板ステージ１６の上面外周部には、基板Ｗの裏面外周部に接触するリング状のシール材１８が取付けられ、このシール材１８の内部を真空引きすることで、基板Ｗの裏面外周部をシール材１８でシールしながら基板Ｗを真空チャックするようになっている。
【００２６】
めっき槽１４の底部に複数のめっき液導入路２０が設けられ、側壁の上下２カ所に第１めっき液排出路２２ａ及び第２めっき液排出路２２ｂが設けられている。そして、内部にヒータ等の加熱装置２４を有するめっき液循環槽２６から延び、内部にポンプ２８を介装しためっき液供給管３０とめっき液導入路２０とが接続され、めっき液循環槽２６から延びるめっき液戻り管３２にめっき液排出路２２ａ，２２ｂが接続されている。これにより、めっき液１２は、めっき液循環槽２６内で所定の温度に加熱され、ポンプ２８の駆動に伴って、めっき液導入路２０からめっき槽１４の内部に導入され、第１めっき液排出路２２ａまたは第２めっき液排出路２２ｂをオーバフローして、めっき液循環槽２６に戻るようになっている。このめっき液１２の温度は、例えば２５〜９０℃程度で、好ましくは５５〜８５℃程度であり、更に好ましくは６０〜８０℃程度である。
更に、めっき液供給管３０のポンプ２８の下流側には、三方弁３４が介装され、この三方弁３４にめっき液の一部をめっき液循環槽２６に逃すめっき液逃し管３６が接続されている。
【００２７】
ここに、めっき槽１４の側部に設けられた第１めっき液排出路２２ａは、このめっき液排出路２２ａを通ってめっき液１２がオーバフローする時、このめっき液１２の液面レベルが基板ステージ１６で保持した基板Ｗの上方に位置して基板Ｗをめっき液１２中に浸漬させる位置に設置され、第２めっき液排出路２２ｂは、このめっき液排出路２２ｂを通ってめっき液１２がオーバフローする時、このめっき液１２の液面レベルが基板ステージ１６の表面より僅かに下方に位置する位置に設置されている。そして、これらの各めっき液排出路２２ａ，２２ｂには、開閉弁３８ａ，３８ｂがそれぞれ介装され、更に、この開閉弁３８ａ，３８ｂを制御する制御部４０が備えられて、液面レベル調整部４２が構成されている。
【００２８】
これにより、非めっき時には、下方に位置する第２めっき液排出路２２ｂを開くことで、めっき槽１４内のめっき液１２の液面レベルを基板ステージ１６の表面より僅かに下方に位置させ、これによって、基板ステージ１６をめっき槽１４内のめっき液１２で加熱して基板ステージ１６を予熱する。そして、めっき時には、下方に位置する第２めっき液排出路２２ｂを閉じ、上方に位置する第１めっき液排出路２２ａを開くことで、めっき槽１４内のめっき液１２の液面レベルを基板ステージ１６で保持した基板Ｗの上方に位置させて、基板Ｗをめっき液１２中に浸漬させるようになっている。
更に、基板ステージ１６の上方には、この基板ステージ１６で保持した基板Ｗの上面（めっき面）にＮ２ガス等の不活性ガスを導入して、基板Ｗの上面（表面）に残っためっき液の液切りを行う不活性ガス導入部４４が設けられている。
【００２９】
この実施の形態の無電解めっき装置にあっては、先ず１枚目の基板Ｗにめっきを行うときには、基板ステージ１６で基板Ｗを保持した状態で、液温を所定の温度、例えば、７０℃としてめっき液１２をめっき液循環槽２６からめっき槽１４内に導入し、下方に位置する第２めっき液排出路２２ｂからオーバフローさせる。これにより、基板ステージ１６をめっき液１２に接触させて基板ステージ１６を予熱する。
【００３０】
そして、基板ステージ１６が所定の温度に達した時に、下方に位置する第２めっき液排出路２２ｂを閉じ、めっき槽１４内のめっき液１２の液面レベルを上昇させて、めっき液１２を第１めっき液排出路２２ａからオーバフローさせ、これによって、基板ステージ１６で保持した基板Ｗをめっき液１２に浸漬させて、露出した上面（表面）にめっきを行う。
【００３１】
めっき終了後、第２めっき液排出路２２ｂを開き、めっき槽１４内のめっき液１２の液面レベルを下げて基板ステージ１６で保持した基板Ｗを露出させ、この基板ステージ１６で保持した基板Ｗの表面（上面）にＮ２ガス等の不活性ガスを導入して、基板Ｗの表面に残っためっき液の液切りを行い、しかる後、めっき後の基板Ｗを次工程に搬出する。
そして、２枚目以降の基板にあっては、前述のようにして、第２めっき液排出路２２ｂからめっき液１２をオーバフローさせて、めっき液１２で基板ステージ１６を加熱した状態で、この上面に基板Ｗを載置保持して、前述の動作を繰り返す。
【００３２】
このように、非めっき時に基板ステージ１６をめっき槽１４内に保持しためっき液１２自体で均一に加熱して、この基板ステージ１６上に保持した基板Ｗに温度の低い接触部分をなくすことで、従来のめっき装置に一般に備えられている基板を保持して加熱するホルダを不要となして、構造の簡素化を図るとともに、基板の乾燥を防止することができる。
【００３３】
図３は、本発明の第２の実施の形態の無電解めっき装置を示す。この無電解めっき装置１０ａは、シール材１８ａとして、截頭台形状のものを使用し、これによって、基板Ｗを水平面に対して、傾斜角θをもって傾斜させて基板ステージ１６で保持するようにしたものである。この傾斜角θは、例えば５〜１０゜である。その他の構成は、図２に示すものと同様である。このように、基板Ｗを水平面に対して傾斜させ保持することで、めっき後に基板Ｗの表面（上面）に残っためっき液の液切りをより容易に行うことができる。
【００３４】
図４及び図５は、本発明の第３の実施の形態の無電解めっき装置を示す。この無電解めっき装置１０ｂは、めっき槽１４の側部に設けた第１めっき液排出路２２ａの下方に、円周方向に沿った所定のピッチで、かつめっき槽１４の直径方向に対して傾斜させた状態で、複数の第１めっき液導入路４６ａを設け、また、めっき槽１４の側部に設けた第２めっき液排出路２２ｂの下方にも、円周方向に沿った所定のピッチで、かつめっき槽１４の直径方向に対して傾斜させた状態で、複数の第２めっき液導入路４６ｂを設けている。更に、内部を基板ステージ１６の内部にも、支軸１７の内部に設けためっき液流通部４８に連通し、一方向に湾曲して螺旋状に延びる複数の第３めっき液導入路４６ｃを設け、これらのめっき液導入路４６ａ，４６ｂ，４６ｃで旋回流形成部を構成している。その他の構成は、図２に示すものと同様である。
【００３５】
この例によれば、非めっき時に、第２めっき液導入路４６ｂと第３めっき液導入路４６ｃからめっき槽１４の内部にめっき液１２を導入して、第２めっき液排出路２２ｂからめっき槽１４内のめっき液１２をオーバフローさせ、これによって、めっき槽１４内のめっき液１２に旋回流を形成する。また、めっき時には、更に第１めっき液導入路４６ａからもめっき槽１４の内部にめっき液１２を導入して、第１めっき液排出路２２ａからめっき槽１４内のめっき液１２をオーバフローさせ、これによって、めっき槽１４内のめっき液１２に旋回流を形成するようになっている。
【００３６】
このように、めっき槽１４内に導入されるめっき液１２でめっき槽１４内のめっき液１２に旋回流を形成することで、めっき槽１４内のめっき液１２の温度を、例えば従来一般に使用されているように、モータを使用してホルダ等を回転させることなく、均一にすることができる。このめっき液１２の旋回速度は、めっき液１２の温度が均一になる、例えば１〜３ｒｐｍ程度でよい。
【００３７】
図６及び図７は、本発明の第４の実施の形態の無電解めっき装置を示す。この無電解めっき装置１０ｃは、基板ステージ１６を上端に連結した支軸１７をめっき槽１４の底部に回転自在に支承するとともに、この支軸１７を包囲するようにめっき液導入路５２を配置し、このめっき液導入路５２のめっき槽１４の内部に位置する位置に、めっき液１２を放射状に噴射する複数のめっき液噴射口５２ａを設け、更に基板ステージ１６の裏面に、めっき液噴射口５２ａから噴射されるめっき液１２に衝突するように、複数の羽根５０を設けて、ステージ回転部を構成したものである。その他の構成は、図２に示すものと同様である。
【００３８】
この例によれば、めっき液導入路５２のめっき液噴射口５２ａからめっき槽１４内にめっき液１２が導入され、この時に導入されるめっき液１２が羽根５０に衝突して羽根両面に形成した圧力差によって基板ステージ１６が回転する。このように、めっき槽１４内に導入されるめっき液で基板ステージ１６を回転させることで、めっき槽１４内のめっき液１２の温度を、例えば従来一般に使用されているように、モータを使用してホルダ等を回転させることなく、均一にすることができる。この基板ステージ１６の回転速度は、めっき液１２の温度が均一になる、例えば１〜３ｒｐｍ程度でよい。
【００３９】
図８及び図９は、本発明の第５の実施の形態の無電解めっき装置を示す。この無電解めっき装置１０ｄは、基板ステージ１６の裏面に、内部に一方向に湾曲して螺旋状に延びる複数のめっき液流路５４ａを有する回転体５４を固着し、これによって、めっき液導入路５２のめっき液噴射口５２ａから噴射されるめっき液１２が、このめっき液流路５４ａに沿って流れることで、基板ステージ１６を回転させるようにしたものである。その他の構成は、図６及び図７に示すものと同様である。
【００４０】
図１０は、本発明の第６の実施の形態の無電解めっき装置を示す。この無電解めっき装置１０ｅは、大型のめっき槽１４ａの内部に、複数（図示では２個）の基板ステージ１６を設置したものである。この例によれば、めっき槽１４ａ内に導入されるめっき液１２で基板ステージ１６を所定の温度に予熱することができるので、従来のめっき装置に一般に備えられている、基板を保持して加熱し、必要に応じて回転させる基板ホルダを備える必要がなくなり、このため、このように、大型のめっき槽１４ａの内部に、複数（図示では２個）の基板ステージ１６を配置し、基板の並行処理を行うことで、スループットを向上させることができる。
【００４１】
図１１は、本発明の第７の実施の形態の無電解めっき装置を示す。この無電解めっき装置１０ｆは、内部に基板ステージ１６を設置しためっき槽１４を多段（図示では２段）に積層し、この各めっき槽１４の内部に、単一のめっき液循環槽からめっき液を供給するようにしたものである。前述のように、従来のめっき装置に一般に備えられている基板ホルダを備えることなく、基板Ｗを所定の温度に予熱することができるため、このような構成が可能となり、これによって、基板の並行処理を行うことで、スループットを向上させることができる。
なお、図１０及び図１１に示す例では、めっき槽内に導入されるめっき液でめっき槽内のめっき液に旋回流を形成したり、基板を保持する基板ステージを回転させるようにしていないが、このように構成してもよいことは勿論である。
【００４２】
図１２は、例えば、図２に示す無電解めっき装置１０により一連のめっき処理を行うめっき処理装置の全体構成を示す。このめっき処理装置は、各一対の無電解めっき装置１０、ロード・アンロード部７０、例えばＰｄ触媒を付与する触媒処理や露出配線表面に付着した酸化膜を除去する酸化膜除去処理等のめっき前処理を行うめっき前処理装置７２、粗洗浄可能な仮置き部７４及び後洗浄装置７６を有し、更にロード・アンロード部７０、後洗浄装置７６及び仮置き部７４の間で基板Ｗを搬送する第１搬送装置７８ａと、無電解めっき装置１０、めっき前処理装置７２及び仮置き部７４の間に基板Ｗを搬送する第２搬送装置７８ｂが備えられている。
【００４３】
次に、上記のように構成しためっき処理装置による一連のめっき処理の工程について説明する。まず、ロード・アンロード部７０に保持された基板Ｗを第１搬送装置７８ａにより取出し、仮置き部７４に置く。第２搬送装置７８ｂは、これをめっき前処理装置７２に搬送し、ここでＰｄＣｌ２液等の触媒による触媒付与処理や露出配線表面に付着した酸化膜を除去する酸化膜除去処理等のめっき前処理を行い、しかる後リンスする。
【００４４】
第２搬送装置７８ｂは、基板Ｗをさらに無電解めっき装置１０に運び、ここで所定の還元剤と所定のめっき液を用いて無電解めっき処理を行う。次に、第２搬送装置７８ｂでめっき後の基板を無電解めっき装置１０から取出して仮置き部７４に運ぶ。仮置き部７４では、基板の粗洗浄を行う。そして、第１搬送装置７８ａは、この基板を後洗浄装置７６に運び、この後洗浄装置７６でペンシル・スポンジによる仕上げの洗浄とスピンドライによる乾燥を行って、ロード・アンロード部７０へ戻す。基板は後にめっき装置や酸化膜形成装置に搬送される。
【００４５】
図１３は、図１に示す保護膜９を形成する一連のめっき処理（蓋めっき処理）を行うめっき処理装置の全体構成を示す。このめっき処理装置は、ロード・アンロード部８０、前処理部８２、Ｐｄ付着部８４、めっき前処理部８６、無電解めっき装置１０及び洗浄・乾燥処理部８８を有し、更に、搬送経路９０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９２が備えられている。
【００４６】
次に、上記のように構成しためっき処理装置による一連のめっき処理（蓋めっき処理）の工程について説明する。まず、ロード・アンロード部８０に保持された基板Ｗを搬送装置９２により取出し、前処理部８２に搬送し、ここで、基板に例えば基板表面を再度洗浄する前処理を施す。そして、銅層７（図１参照）の表面にＰｄ付着部８４でＰｄを付着させて銅層７の露出表面を活性化させ、しかる後、めっき前処理部８６でめっき前処理、例えば中和処理を施す。次に、無電解めっき装置１０に搬送し、ここで、活性化した銅層７の表面に、例えばＣｏ−Ｗ−Ｐによる選択的な無電解めっきを施し、これによって、図１（ｄ）に示すように、銅層７の露出表面をＣｏ−Ｗ−Ｐ膜（保護膜）９で保護する。この無電解めっき液としては、例えば、コバルトの塩とタングステンの塩に、還元剤、錯化剤、ｐＨ緩衝剤及びｐＨ調整剤を添加したものがあげられる。
【００４７】
なお、研磨後に露出した表面に、例えば無電解Ｎｉ−Ｂめっきを施して、配線８の外部への露出表面に、Ｎｉ−Ｂ合金膜からなる保護膜（めっき膜）９を選択的に形成して配線８を保護するようにしてもよい。この保護膜９の膜厚は、０．１〜５００ｎｍ、好ましくは、１〜２００ｎｍ、更に好ましくは、１０〜１００ｎｍ程度である。
【００４８】
この保護膜９を形成する無電解Ｎｉ−Ｂめっき液としては、例えばニッケルイオン、ニッケルイオンの錯化剤、ニッケルイオンの還元剤としてのアルキルアミンボランまたは硼素化水素化合物を含有し、ｐＨ調整にＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）を使用して、ｐＨを５〜１２に調整したものが使用される。
次に、この蓋めっき処理後の基板Ｗを洗浄・乾燥処理部８８に搬送して洗浄・乾燥処理を行い、この洗浄・乾燥後の基板Ｗを搬送装置９２でロード・アンロード部８０のカセットに戻す。
【００４９】
なお、この例では、蓋めっき処理として、Ｃｏ−Ｗ−Ｐ無電解めっき処理を施す前に、Ｐｄを付着することによって活性化させた銅層７の露出表面をＣｏ−Ｗ−Ｐ膜で選択的に被覆するようにした例を示しているが、これに限定されないことは勿論である。
また、上記の各例は、無電解めっき装置に適用した例を示しているが、めっき中にアノードとカソードとの間にめっき電流を流すようにした電解めっき装置にも適用できることは勿論である。
【００５０】
図１４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。
【００５１】
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５３０は独自に給排気できるようになっている。
【００５２】
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。
【００５３】
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５２０ａ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５４２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。
【００５４】
図１５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５４２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５４０ａ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。
【００５５】
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。
【００５６】
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５３４，５３５を通した循環気流でまかなうようにしている。
【００５７】
循環気流とした場合に、プロセスエリア５３０を通過したクリーンエアは、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５３７，５３８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。
【００５８】
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５５３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５３０ａ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。
【００５９】
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１４参照）を開放すると、これらのエリア間の空気の流れは、図１５に示すように、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の順に流れる。また、排気はダクト５５２及び５５３を通して、図１７に示すように、集合排気ダクト５５４に集められる。
【００６０】
図１６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５５６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。
【００６１】
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５４０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。
【００６２】
なお、図１４及び図１５では、基板処理装置が搬入・搬出エリア５２０、洗浄・乾燥エリア５４０、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。
【００６３】
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。
【００６４】
図１８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（ＣＭＰ）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。
【００６５】
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。
【００６６】
前記銅めっき層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６０３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。
【００６７】
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。
【００６８】
図１９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１９に示す基板処理装置が図１８に示す装置と異なる点は、銅めっき槽６０２、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６１５、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。
【００６９】
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。
【００７０】
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６０６，６０７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６１５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。
【００７１】
図２０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６０４、ＣＭＰ部６０５、蓋めっき槽６１２、乾燥槽６０８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。
【００７２】
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６１７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。
【００７３】
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６０４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でカバーメッキ前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、カバーメッキ槽６１２に移送され、該カバーメッキ槽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。
【００７４】
図２１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７０８、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７１３が配置されている。
【００７５】
第１ポリッシング装置（研磨ユニット）７１０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７１０−４、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。
【００７６】
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。
【００７７】
第１ロボット７０３で銅めっきユニット７０２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７０２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。
【００７８】
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。
【００７９】
銅めっき膜の研磨終了後、トップリング７１０−２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７１０−５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。
【００８０】
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。
【００８１】
研磨テーブル７１１−１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、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。
【００８２】
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ＳｉＯ２ 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。
【００８３】
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。
【００８４】
第２ロボット７０８は、半導体基板Ｗを第２洗浄機７０７に搬入し、洗浄を行う。第２洗浄機７０７の構成も第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。
【００８５】
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ｐＨ調整剤を加えた洗浄液を用いて公知のペンシル型スポンジで半導体基板Ｗの表面を洗浄してもよい。その後、スピン乾燥により、半導体基板Ｗを乾燥させる。
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。
【００８６】
図２２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２１に示す半導体基板処理装置と異なる点は、図２１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７５０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。
【００８７】
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。
【００８８】
図２３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２２に示す半導体基板処理装置と異なる点は、図２２に示す第１洗浄機７０９の代わりにアニールユニット７５１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。
【００８９】
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。
【００９０】
図２４は、基板処理装置の他の平面配置構成を示す図である。図２４において、図２１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７２５を配置し、第３洗浄機７０４と銅めっきユニット７０２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。
【００９１】
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。
【００９２】
〔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７１０−１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。
【００９３】
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７２５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。
【００９４】
〔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。
【００９５】
図２５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７２７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７１３を配置している。
【００９６】
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、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７２７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７１２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。
【００９７】
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７１０−１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。
【００９８】
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。
【００９９】
図２５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。
【０１００】
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。
【０１０１】
図２６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８４４、基板仮置き台８４５、第３膜厚測定器８４６、ロード・アンロード部８２０、第１ポリッシング装置８２１、第２ポリッシング装置８２２、第１ロボット８３１、第２ロボット８３２、第３ロボット８３３、第４ロボット８３４を配置した構成である。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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
図２７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。
【０１０４】
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、ＳｉＯ２）への銅拡散防止膜としてＲｕを成膜する。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第１ロボット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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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８４２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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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８４４に搬送され反転されて、被めっき面を上方に向けられ、更に第３ロボット８３３により基板仮置き台８４５に置かれる。
【０１１０】
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８１７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８２０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８４２は、基板ノッチ部分の位置決め及び膜厚の測定を行う。
【０１１１】
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２８に、ベベル・裏面洗浄ユニット８１６の概略図を示す。図２８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をフェー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９２４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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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〜５ｍｍ）に設定することが可能であるが、エッチングに要する時間はカット幅に依存しない。
【０１１７】
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。
【０１１８】
図２９及び図３０は、アニールユニット８１４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。
【０１１９】
ガス導入管１０１０は、内部にフィルタ１０１４ａを有するＮ２ガス導入路１０１６内を流れるＮ２ガスと、内部にフィルタ１０１４ｂを有するＨ２ガス導入路１０１８内を流れるＨ２ガスとを混合器１０２０で混合し、この混合器１０２０で混合したガスが流れる混合ガス導入路１０２２に接続されている。
【０１２０】
これにより、ゲート１０００を通じてチャンバ１００２の内部に搬入した半導体基板Ｗを昇降ピン１００８で保持し、昇降ピン１００８を該昇降ピン１００８で保持した半導体基板Ｗとホットプレート１００４との距離が、例えば０．１〜１．０ｍｍ程度となるまで上昇させる。この状態で、ホットプレート１００４を介して半導体基板Ｗを、例えば４００℃となるように加熱し、同時にガス導入管１０１０から酸化防止用のガスを導入して半導体基板Ｗとホットプレート１００４との間を流してガス排気管１０１２から排気する。これによって、酸化を防止しつつ半導体基板Ｗをアニールし、このアニールを、例えば数十秒〜６０秒程度継続してアニールを終了する。基板の加熱温度は１００〜６００℃が選択される。
【０１２１】
アニール終了後、昇降ピン１００８を該昇降ピン１００８で保持した半導体基板Ｗとクールプレート１００６との距離が、例えば０〜０．５ｍｍ程度となるまで下降させる。この状態で、クールプレート１００６内に冷却水を導入することで、半導体基板Ｗの温度が１００℃以下となるまで、例えば１０〜６０秒程度、半導体基板を冷却し、この冷却終了後の半導体基板を次工程に搬送する。
なお、この例では、酸化防止用のガスとして、Ｎ２ガスと数％のＨ２ガスを混合した混合ガスを流すようにしているが、Ｎ２ガスのみを流すようにしてもよい。
【０１２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、非めっき時にステージをめっき槽内に保持しためっき液自体で均一に加熱して、このステージ上に保持した被処理材を均一に予熱し、これによって、均一な膜厚のめっき膜を成長させることができる。更に、このように、基板をめっき液自体で予熱することで、基板を保持して加熱するホルダを不要となして、構造の簡素化を図るとともに、基板の乾燥を防止し、しかも、スループットを容易に上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】銅めっきにより銅配線を形成する例を工程順に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の無電解めっき装置の縦断正面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の無電解めっき装置の縦断正面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態の無電解めっき装置の縦断正面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態の無電解めっき装置の横断平面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態の無電解めっき装置の縦断正面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態の基板ステージの裏面図である。
【図８】 本発明の第５の実施の形態の無電解めっき装置の縦断正面図である。
【図９】 本発明の第５の実施の形態の基板ステージの横断平面図である。
【図１０】 本発明の第６の実施の形態の無電解めっき装置の縦断正面図である。
【図１１】 本発明の第７の実施の形態の無電解めっき装置の縦断正面図である。
【図１２】図２に示す無電解めっき装置を備えためっき処理装置を示す平面配置図である。
【図１３】図２に示す無電解めっき装置を備えた他のめっき処理装置を示す平面配置図である。
【図１４】基板処理装置を示す平面配置図である。
【図１５】図１４に示す基板処理装置内の気流の流れを示す図である。
【図１６】図１４に示す基板処理装置の各エリア間の空気の流れを示す図である。
【図１７】図１３に示す基板処理装置をクリーンルーム内に配置した一例を示す外観図である。
【図１８】基板処理装置の他の例を示す平面配置図である。
【図１９】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図２０】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図２１】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図２２】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図２３】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図２４】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図２５】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図２６】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図２７】図２６に示す基板処置装置における各工程の流れを示すフローチャートである。
【図２８】ベベル・裏面洗浄ユニットを示す概要図である。
【図２９】アニールユニットの一例を示す縦断正面図である。
【図３０】図２９の平断面図である。
【符号の説明】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ 無電解めっき装置
１２ めっき液
１４，１４ａ めっき槽
１６ 基板ステージ
１７ 支軸
１８ シール材
２０，４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，５２ めっき液導入路
２２ａ，２２ｂ 液排出路
２６ めっき液循環槽
３０ めっき液供給管
３２ めっき液戻り管
３６ めっき液逃し管
３８ａ，３８ｂ 開閉弁
４０ 制御部
４２ 液面レベル調整部
４４ 不活性ガス導入部
４８ めっき液流通部
５０ 羽根
５２ａ めっき液噴射口
５４ 回転体
５４ａ めっき液流路
【発明の属する技術分野】
本発明は、めっき装置及びめっき方法に関し、特に半導体基板等の基板の表面に設けた配線用の微細な凹部に、銅や銀等の導電体を埋め込んで埋め込み配線を形成したり、このようにして形成した配線の表面を保護する保護膜を形成したりするのに使用される無電解めっき装置及びめっき方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無電解めっきは、外部から電気を流すことなく、めっき液中の金属イオンを化学的に還元して被処理材の被めっき面にめっき膜を形成するようにした方法であり、耐食、耐摩耗性のニッケル−りん，ニッケル−ほう素めっき、プリント配線基板用銅めっきなどに広く用いられている。
【０００３】
この無電解めっき装置としては、無電解めっき液を保持するめっき槽と、このめっき槽の上部に配置され、基板等の被処理材を下向き（フェースダウン）で保持する上下動自在な保持部とを有し、この保持部で保持した被処理材をめっき槽内のめっき液に浸漬させるようにしたものや、基板等の被処理材を上向き（フェースアップ）に保持する保持部と、この保持部で保持した被処理材の上面（被めっき面）に無電解めっき液を供給するめっき液供給部（ノズル）とを有し、この保持部で保持した被処理材の上面に沿って無電解めっき液を流すようにしたもの等が一般に知られている。
【０００４】
近年、半導体チップの高速化、高集積化に伴い、半導体基板上に配線回路を形成するための金属材料として、アルミニウムまたはアルミニウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロマイグレーション耐性が高い銅（Ｃｕ）を用いる動きが顕著になっている。この種の銅配線は、基板の表面に設けた微細凹みの内部に銅を埋込むことによって一般に形成される。この銅配線を形成する方法としては、ＣＶＤ、スパッタリング及びめっきといった手法があるが、めっきが一般的である。いずれにしても、基板の表面に銅層を成膜した後、その表面を化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により平坦に研磨するようにしている。
【０００５】
この種の配線にあっては、平坦化後、その配線の表面が外部に露出しており、この上に埋め込み配線を形成する際、例えば次工程の層間絶縁膜形成プロセスにおけるＳｉＯ２形成時の表面酸化やコンタクトホールを形成するためのＳｉＯ２エッチング等に際して、コンタクトホールの底に露出した配線のエッチャントやレジスト剥離等による表面汚染、更には銅配線にあっては銅の拡散が懸念されている。
【０００６】
このため、銀や銅等の配線材料との接合が強く、しかも比抵抗（ρ）が低い、例えばＮｉ−Ｂ合金膜等からなる保護膜（めっき膜）で配線の表面を選択的に覆って保護することが考えられる。ここで、Ｎｉ−Ｂ合金膜は、例えばニッケルイオン、ニッケルイオンの錯化剤、ニッケルイオンの還元剤としてのアルキルアミンボランまたは硼素化水素化合物等を有する無電解めっき液を使用した無電解めっきを施すことによって、銅等の表面に選択的に形成することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
無電解めっきの適用箇所は、銅配線の主たる埋め込み材（Ｃｕ）、バリヤメタル上のシード層の形成、またはシードの補強（Ｃｕ）、さらにはバリヤメタルそのものの形成、銅配線材の蓋材形成（いずれもＮｉ−Ｐ，Ｎｉ−Ｂ，Ｃｏ−Ｐ，Ｎｉ−Ｗ−Ｐ，Ｎｉ−Ｃｏ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ−Ｂ）などがあるが、いずれの無電解めっきプロセスでも被処理材の全面に亘る膜厚の均一性が要求される。
【０００８】
ここで、無電解めっきにあっては、被処理材が無電解めっき液と接触すると同時に被めっき面にめっき金属が析出し、めっき液の温度によってめっき金属の析出速度が異なる。このため、被処理材の被めっき面に均一な膜厚のめっき膜を形成するためには、めっき液が被処理材と接触した当初から被めっき面の面内全域におけるめっき液の温度が均一で、接触中の全めっき処理中に亘ってこの温度を一定に保持することが要求される。
【０００９】
しかしながら、従来の無電解めっき装置は、一般にヒータを内蔵したホルダの上面または下面に基板等の被処理材を密着させて保持し、ヒータを介して被処理材を加熱した状態で、被処理材の被めっき面に所定の温度に加熱した無電解めっき液を接触させるようにしていた。しかしながら、このように基板をヒータで加熱すると、被処理材の全面における温度が一様にならず、温度均一性に問題があるばかりでなく、被処理材がヒータの熱で乾燥してしまう。
【００１０】
また、めっき液のめっき槽内における温度の片寄りを防止し、めっきの均一性を確保するため、被処理材をホルダで保持し、このホルダをモータで回転させることが一般に行われているが、このように、被処理材を保持するホルダを備え、このホルダをモータで回転させるようにすると、構造が複雑化してしまうばかりでなく、例えばめっき槽を多数に配置して、スループットを上げようとすると、装置が大型化したり、フットプリントも同時に増大してしまうといった問題があった。
【００１１】
なお、このように、被処理材の全面における温度が一様にならず、温度均一性に問題があるばかりでなく、被処理材を保持するホルダを備え、このホルダをモータで回転させるようにすると、装置として複雑化し、しかもスループットを上げることが困難であることは、電解めっき装置にあっても同様であった。
【００１２】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、被処理材をその全面に亘って均一に予熱して被めっき面により均一なめっき膜を容易に形成でき、しかもスループットを容易に上げることが可能なめっき装置及びめっき方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、上方に開口し、加熱しためっき液を保持するめっき槽と、前記めっき槽の内部に配置され、被処理材を該被処理材の被めっき面を上向きにし裏面をシールして保持するステージと、前記めっき槽内のめっき液の液面レベルを、非めっき時には前記ステージの表面より低く該ステージがめっき液に接触する第１レベルに、めっき時には前記ステージで保持した被処理材をめっき液中に浸漬させる第２レベルにそれぞれ調整する液面レベル調整部を有し、めっき液循環槽内で所定の温度に加熱しためっき液を、前記めっき槽内のめっき液の液面レベルを前記第１レベルまたは前記第２レベルに保持したまま、前記めっき槽内に供給して循環させることを特徴とするめっき装置である。
【００１４】
これにより、非めっき時にステージをめっき槽内に保持しためっき液自体で均一に加熱して、このステージ上に保持した被処理材を均一に予熱することができる。しかも、このように、基板をめっき液自体で予熱することで、基板を保持して加熱するホルダを不要となして、構造の簡素化を図るとともに、基板の乾燥を防止することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記ステージは、被処理材を水平または傾斜させた状態で保持するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のめっき装置である。このように、被処理材を傾斜させ保持することで、めっき後に被処理材の上面に残っためっき液の液切りをより容易に行うことができる。
【００１６】
前記めっき槽内のめっき液に、めっき槽内に導入される所定の温度に加熱しためっき液で旋回流を形成する旋回流形成部を更に有するようにしてもよい。このように、めっき槽内に導入されるめっき液でめっき槽内のめっき液に旋回流を形成することで、めっき槽内のめっき液の温度を、例えばモータを使用してホルダ等を回転させることなく、均一にすることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、前記ステージは回転自在に支承され、めっき液流路を有し、前記ステージを該めっき液流路からめっき槽内に導入される所定の温度に加熱しためっき液で回転させるステージ回転部を更に有することを特徴とする請求項１または２記載のめっき装置である。このように、めっき槽内に導入されるめっき液で被処理材を保持するステージを回転させることで、めっき槽内のめっき液の温度を、例えばモータを使用してホルダ等を回転させることなく、均一にすることができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、前記めっき槽の内部に、前記ステージが複数個並列して配置されてい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めっき装置である。これにより、スループットを上げることができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、前記めっき槽は、複数個備えられて多段に積層され、各めっき槽に単一のめっき液循環槽から所定の温度に加熱しためっき液が供給され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めっき装置である。これにより、スループットを上げることができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、上方に開口し、加熱しためっき液を保持するめっき槽内に配置したステージで被処理材を該被処理材の被めっき面を上向きにして保持し、非めっき時に、前記めっき槽内のめっき液の液面レベルを前記ステージの表面より低く該ステージがめっき液に接触する第１レベルに保持しながら、めっき槽内に所定の温度に加熱しためっき液を供給して、ステージをめっき液で加熱し、前記ステージが所定の温度に達した時、前記めっき槽内のめっき液の液面レベルを前記ステージで保持した被処理材をめっき液中に浸漬させる第２レベルに保持しながら、めっき槽内に所定の温度に加熱しためっき液を供給してめっきを行うことを特徴とするめっき方法である。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、前記被処理材を保持するステージを、めっき槽内に導入される所定の温度に加熱しためっき液で回転させることを特徴とする請求項６記載のめっき方法である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、半導体装置における銅配線形成例を工程順に示すもので、先ず、図１（ａ）に示すように、半導体素子を形成した半導体基材１上の導電層１ａの上にＳｉＯ２からなる絶縁膜２を堆積し、この絶縁膜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と配線用の溝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の銅シード層６をスパッタリング等により形成する。
【００２３】
そして、図１（ｂ）に示すように、半導体基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、半導体基板Ｗのコンタクトホール３及び溝４内に銅を充填させるとともに、絶縁膜２上に銅層７を堆積させる。その後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜２上の銅層７を除去して、コンタクトホール３及び配線用の溝４に充填させた銅層７の表面と絶縁膜２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図１（ｃ）に示すように、絶縁膜２の内部に銅シード層６と銅層７からなる配線８を形成する。次に、基板Ｗの表面に、例えば無電解Ｎｉ−Ｂめっきを施して、図１（ｄ）に示すように、配線８の露出表面にＮｉ−Ｂ合金膜からなる保護膜（めっき膜）９を選択的に形成して配線８を保護する。
【００２４】
図２は、本発明の実施の形態の無電解めっき装置を示す。この無電解めっき装置は、例えば、図１におけるバリア層５の形成、銅シード層６の補強、銅層７の堆積、更には、保護膜（めっき膜）９の形成に使用される。
【００２５】
この無電解めっき装置１０は、上方に開口し、内部にめっき液１２を保持するめっき槽１４と、このめっき槽１４の内部に配置され、半導体ウエハ等の基板（被処理材）Ｗを該基板Ｗの表面（被めっき面）を上向き（フェースアップ）にして保持する円板状の基板ステージ１６を有している。この基板ステージ１６は、めっき槽１４の底部に立設した支軸１７の上端に連結されている。更に、基板ステージ１６の上面外周部には、基板Ｗの裏面外周部に接触するリング状のシール材１８が取付けられ、このシール材１８の内部を真空引きすることで、基板Ｗの裏面外周部をシール材１８でシールしながら基板Ｗを真空チャックするようになっている。
【００２６】
めっき槽１４の底部に複数のめっき液導入路２０が設けられ、側壁の上下２カ所に第１めっき液排出路２２ａ及び第２めっき液排出路２２ｂが設けられている。そして、内部にヒータ等の加熱装置２４を有するめっき液循環槽２６から延び、内部にポンプ２８を介装しためっき液供給管３０とめっき液導入路２０とが接続され、めっき液循環槽２６から延びるめっき液戻り管３２にめっき液排出路２２ａ，２２ｂが接続されている。これにより、めっき液１２は、めっき液循環槽２６内で所定の温度に加熱され、ポンプ２８の駆動に伴って、めっき液導入路２０からめっき槽１４の内部に導入され、第１めっき液排出路２２ａまたは第２めっき液排出路２２ｂをオーバフローして、めっき液循環槽２６に戻るようになっている。このめっき液１２の温度は、例えば２５〜９０℃程度で、好ましくは５５〜８５℃程度であり、更に好ましくは６０〜８０℃程度である。
更に、めっき液供給管３０のポンプ２８の下流側には、三方弁３４が介装され、この三方弁３４にめっき液の一部をめっき液循環槽２６に逃すめっき液逃し管３６が接続されている。
【００２７】
ここに、めっき槽１４の側部に設けられた第１めっき液排出路２２ａは、このめっき液排出路２２ａを通ってめっき液１２がオーバフローする時、このめっき液１２の液面レベルが基板ステージ１６で保持した基板Ｗの上方に位置して基板Ｗをめっき液１２中に浸漬させる位置に設置され、第２めっき液排出路２２ｂは、このめっき液排出路２２ｂを通ってめっき液１２がオーバフローする時、このめっき液１２の液面レベルが基板ステージ１６の表面より僅かに下方に位置する位置に設置されている。そして、これらの各めっき液排出路２２ａ，２２ｂには、開閉弁３８ａ，３８ｂがそれぞれ介装され、更に、この開閉弁３８ａ，３８ｂを制御する制御部４０が備えられて、液面レベル調整部４２が構成されている。
【００２８】
これにより、非めっき時には、下方に位置する第２めっき液排出路２２ｂを開くことで、めっき槽１４内のめっき液１２の液面レベルを基板ステージ１６の表面より僅かに下方に位置させ、これによって、基板ステージ１６をめっき槽１４内のめっき液１２で加熱して基板ステージ１６を予熱する。そして、めっき時には、下方に位置する第２めっき液排出路２２ｂを閉じ、上方に位置する第１めっき液排出路２２ａを開くことで、めっき槽１４内のめっき液１２の液面レベルを基板ステージ１６で保持した基板Ｗの上方に位置させて、基板Ｗをめっき液１２中に浸漬させるようになっている。
更に、基板ステージ１６の上方には、この基板ステージ１６で保持した基板Ｗの上面（めっき面）にＮ２ガス等の不活性ガスを導入して、基板Ｗの上面（表面）に残っためっき液の液切りを行う不活性ガス導入部４４が設けられている。
【００２９】
この実施の形態の無電解めっき装置にあっては、先ず１枚目の基板Ｗにめっきを行うときには、基板ステージ１６で基板Ｗを保持した状態で、液温を所定の温度、例えば、７０℃としてめっき液１２をめっき液循環槽２６からめっき槽１４内に導入し、下方に位置する第２めっき液排出路２２ｂからオーバフローさせる。これにより、基板ステージ１６をめっき液１２に接触させて基板ステージ１６を予熱する。
【００３０】
そして、基板ステージ１６が所定の温度に達した時に、下方に位置する第２めっき液排出路２２ｂを閉じ、めっき槽１４内のめっき液１２の液面レベルを上昇させて、めっき液１２を第１めっき液排出路２２ａからオーバフローさせ、これによって、基板ステージ１６で保持した基板Ｗをめっき液１２に浸漬させて、露出した上面（表面）にめっきを行う。
【００３１】
めっき終了後、第２めっき液排出路２２ｂを開き、めっき槽１４内のめっき液１２の液面レベルを下げて基板ステージ１６で保持した基板Ｗを露出させ、この基板ステージ１６で保持した基板Ｗの表面（上面）にＮ２ガス等の不活性ガスを導入して、基板Ｗの表面に残っためっき液の液切りを行い、しかる後、めっき後の基板Ｗを次工程に搬出する。
そして、２枚目以降の基板にあっては、前述のようにして、第２めっき液排出路２２ｂからめっき液１２をオーバフローさせて、めっき液１２で基板ステージ１６を加熱した状態で、この上面に基板Ｗを載置保持して、前述の動作を繰り返す。
【００３２】
このように、非めっき時に基板ステージ１６をめっき槽１４内に保持しためっき液１２自体で均一に加熱して、この基板ステージ１６上に保持した基板Ｗに温度の低い接触部分をなくすことで、従来のめっき装置に一般に備えられている基板を保持して加熱するホルダを不要となして、構造の簡素化を図るとともに、基板の乾燥を防止することができる。
【００３３】
図３は、本発明の第２の実施の形態の無電解めっき装置を示す。この無電解めっき装置１０ａは、シール材１８ａとして、截頭台形状のものを使用し、これによって、基板Ｗを水平面に対して、傾斜角θをもって傾斜させて基板ステージ１６で保持するようにしたものである。この傾斜角θは、例えば５〜１０゜である。その他の構成は、図２に示すものと同様である。このように、基板Ｗを水平面に対して傾斜させ保持することで、めっき後に基板Ｗの表面（上面）に残っためっき液の液切りをより容易に行うことができる。
【００３４】
図４及び図５は、本発明の第３の実施の形態の無電解めっき装置を示す。この無電解めっき装置１０ｂは、めっき槽１４の側部に設けた第１めっき液排出路２２ａの下方に、円周方向に沿った所定のピッチで、かつめっき槽１４の直径方向に対して傾斜させた状態で、複数の第１めっき液導入路４６ａを設け、また、めっき槽１４の側部に設けた第２めっき液排出路２２ｂの下方にも、円周方向に沿った所定のピッチで、かつめっき槽１４の直径方向に対して傾斜させた状態で、複数の第２めっき液導入路４６ｂを設けている。更に、内部を基板ステージ１６の内部にも、支軸１７の内部に設けためっき液流通部４８に連通し、一方向に湾曲して螺旋状に延びる複数の第３めっき液導入路４６ｃを設け、これらのめっき液導入路４６ａ，４６ｂ，４６ｃで旋回流形成部を構成している。その他の構成は、図２に示すものと同様である。
【００３５】
この例によれば、非めっき時に、第２めっき液導入路４６ｂと第３めっき液導入路４６ｃからめっき槽１４の内部にめっき液１２を導入して、第２めっき液排出路２２ｂからめっき槽１４内のめっき液１２をオーバフローさせ、これによって、めっき槽１４内のめっき液１２に旋回流を形成する。また、めっき時には、更に第１めっき液導入路４６ａからもめっき槽１４の内部にめっき液１２を導入して、第１めっき液排出路２２ａからめっき槽１４内のめっき液１２をオーバフローさせ、これによって、めっき槽１４内のめっき液１２に旋回流を形成するようになっている。
【００３６】
このように、めっき槽１４内に導入されるめっき液１２でめっき槽１４内のめっき液１２に旋回流を形成することで、めっき槽１４内のめっき液１２の温度を、例えば従来一般に使用されているように、モータを使用してホルダ等を回転させることなく、均一にすることができる。このめっき液１２の旋回速度は、めっき液１２の温度が均一になる、例えば１〜３ｒｐｍ程度でよい。
【００３７】
図６及び図７は、本発明の第４の実施の形態の無電解めっき装置を示す。この無電解めっき装置１０ｃは、基板ステージ１６を上端に連結した支軸１７をめっき槽１４の底部に回転自在に支承するとともに、この支軸１７を包囲するようにめっき液導入路５２を配置し、このめっき液導入路５２のめっき槽１４の内部に位置する位置に、めっき液１２を放射状に噴射する複数のめっき液噴射口５２ａを設け、更に基板ステージ１６の裏面に、めっき液噴射口５２ａから噴射されるめっき液１２に衝突するように、複数の羽根５０を設けて、ステージ回転部を構成したものである。その他の構成は、図２に示すものと同様である。
【００３８】
この例によれば、めっき液導入路５２のめっき液噴射口５２ａからめっき槽１４内にめっき液１２が導入され、この時に導入されるめっき液１２が羽根５０に衝突して羽根両面に形成した圧力差によって基板ステージ１６が回転する。このように、めっき槽１４内に導入されるめっき液で基板ステージ１６を回転させることで、めっき槽１４内のめっき液１２の温度を、例えば従来一般に使用されているように、モータを使用してホルダ等を回転させることなく、均一にすることができる。この基板ステージ１６の回転速度は、めっき液１２の温度が均一になる、例えば１〜３ｒｐｍ程度でよい。
【００３９】
図８及び図９は、本発明の第５の実施の形態の無電解めっき装置を示す。この無電解めっき装置１０ｄは、基板ステージ１６の裏面に、内部に一方向に湾曲して螺旋状に延びる複数のめっき液流路５４ａを有する回転体５４を固着し、これによって、めっき液導入路５２のめっき液噴射口５２ａから噴射されるめっき液１２が、このめっき液流路５４ａに沿って流れることで、基板ステージ１６を回転させるようにしたものである。その他の構成は、図６及び図７に示すものと同様である。
【００４０】
図１０は、本発明の第６の実施の形態の無電解めっき装置を示す。この無電解めっき装置１０ｅは、大型のめっき槽１４ａの内部に、複数（図示では２個）の基板ステージ１６を設置したものである。この例によれば、めっき槽１４ａ内に導入されるめっき液１２で基板ステージ１６を所定の温度に予熱することができるので、従来のめっき装置に一般に備えられている、基板を保持して加熱し、必要に応じて回転させる基板ホルダを備える必要がなくなり、このため、このように、大型のめっき槽１４ａの内部に、複数（図示では２個）の基板ステージ１６を配置し、基板の並行処理を行うことで、スループットを向上させることができる。
【００４１】
図１１は、本発明の第７の実施の形態の無電解めっき装置を示す。この無電解めっき装置１０ｆは、内部に基板ステージ１６を設置しためっき槽１４を多段（図示では２段）に積層し、この各めっき槽１４の内部に、単一のめっき液循環槽からめっき液を供給するようにしたものである。前述のように、従来のめっき装置に一般に備えられている基板ホルダを備えることなく、基板Ｗを所定の温度に予熱することができるため、このような構成が可能となり、これによって、基板の並行処理を行うことで、スループットを向上させることができる。
なお、図１０及び図１１に示す例では、めっき槽内に導入されるめっき液でめっき槽内のめっき液に旋回流を形成したり、基板を保持する基板ステージを回転させるようにしていないが、このように構成してもよいことは勿論である。
【００４２】
図１２は、例えば、図２に示す無電解めっき装置１０により一連のめっき処理を行うめっき処理装置の全体構成を示す。このめっき処理装置は、各一対の無電解めっき装置１０、ロード・アンロード部７０、例えばＰｄ触媒を付与する触媒処理や露出配線表面に付着した酸化膜を除去する酸化膜除去処理等のめっき前処理を行うめっき前処理装置７２、粗洗浄可能な仮置き部７４及び後洗浄装置７６を有し、更にロード・アンロード部７０、後洗浄装置７６及び仮置き部７４の間で基板Ｗを搬送する第１搬送装置７８ａと、無電解めっき装置１０、めっき前処理装置７２及び仮置き部７４の間に基板Ｗを搬送する第２搬送装置７８ｂが備えられている。
【００４３】
次に、上記のように構成しためっき処理装置による一連のめっき処理の工程について説明する。まず、ロード・アンロード部７０に保持された基板Ｗを第１搬送装置７８ａにより取出し、仮置き部７４に置く。第２搬送装置７８ｂは、これをめっき前処理装置７２に搬送し、ここでＰｄＣｌ２液等の触媒による触媒付与処理や露出配線表面に付着した酸化膜を除去する酸化膜除去処理等のめっき前処理を行い、しかる後リンスする。
【００４４】
第２搬送装置７８ｂは、基板Ｗをさらに無電解めっき装置１０に運び、ここで所定の還元剤と所定のめっき液を用いて無電解めっき処理を行う。次に、第２搬送装置７８ｂでめっき後の基板を無電解めっき装置１０から取出して仮置き部７４に運ぶ。仮置き部７４では、基板の粗洗浄を行う。そして、第１搬送装置７８ａは、この基板を後洗浄装置７６に運び、この後洗浄装置７６でペンシル・スポンジによる仕上げの洗浄とスピンドライによる乾燥を行って、ロード・アンロード部７０へ戻す。基板は後にめっき装置や酸化膜形成装置に搬送される。
【００４５】
図１３は、図１に示す保護膜９を形成する一連のめっき処理（蓋めっき処理）を行うめっき処理装置の全体構成を示す。このめっき処理装置は、ロード・アンロード部８０、前処理部８２、Ｐｄ付着部８４、めっき前処理部８６、無電解めっき装置１０及び洗浄・乾燥処理部８８を有し、更に、搬送経路９０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９２が備えられている。
【００４６】
次に、上記のように構成しためっき処理装置による一連のめっき処理（蓋めっき処理）の工程について説明する。まず、ロード・アンロード部８０に保持された基板Ｗを搬送装置９２により取出し、前処理部８２に搬送し、ここで、基板に例えば基板表面を再度洗浄する前処理を施す。そして、銅層７（図１参照）の表面にＰｄ付着部８４でＰｄを付着させて銅層７の露出表面を活性化させ、しかる後、めっき前処理部８６でめっき前処理、例えば中和処理を施す。次に、無電解めっき装置１０に搬送し、ここで、活性化した銅層７の表面に、例えばＣｏ−Ｗ−Ｐによる選択的な無電解めっきを施し、これによって、図１（ｄ）に示すように、銅層７の露出表面をＣｏ−Ｗ−Ｐ膜（保護膜）９で保護する。この無電解めっき液としては、例えば、コバルトの塩とタングステンの塩に、還元剤、錯化剤、ｐＨ緩衝剤及びｐＨ調整剤を添加したものがあげられる。
【００４７】
なお、研磨後に露出した表面に、例えば無電解Ｎｉ−Ｂめっきを施して、配線８の外部への露出表面に、Ｎｉ−Ｂ合金膜からなる保護膜（めっき膜）９を選択的に形成して配線８を保護するようにしてもよい。この保護膜９の膜厚は、０．１〜５００ｎｍ、好ましくは、１〜２００ｎｍ、更に好ましくは、１０〜１００ｎｍ程度である。
【００４８】
この保護膜９を形成する無電解Ｎｉ−Ｂめっき液としては、例えばニッケルイオン、ニッケルイオンの錯化剤、ニッケルイオンの還元剤としてのアルキルアミンボランまたは硼素化水素化合物を含有し、ｐＨ調整にＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）を使用して、ｐＨを５〜１２に調整したものが使用される。
次に、この蓋めっき処理後の基板Ｗを洗浄・乾燥処理部８８に搬送して洗浄・乾燥処理を行い、この洗浄・乾燥後の基板Ｗを搬送装置９２でロード・アンロード部８０のカセットに戻す。
【００４９】
なお、この例では、蓋めっき処理として、Ｃｏ−Ｗ−Ｐ無電解めっき処理を施す前に、Ｐｄを付着することによって活性化させた銅層７の露出表面をＣｏ−Ｗ−Ｐ膜で選択的に被覆するようにした例を示しているが、これに限定されないことは勿論である。
また、上記の各例は、無電解めっき装置に適用した例を示しているが、めっき中にアノードとカソードとの間にめっき電流を流すようにした電解めっき装置にも適用できることは勿論である。
【００５０】
図１４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。
【００５１】
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５３０は独自に給排気できるようになっている。
【００５２】
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。
【００５３】
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５２０ａ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５４２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。
【００５４】
図１５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５４２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５４０ａ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。
【００５５】
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。
【００５６】
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５３４，５３５を通した循環気流でまかなうようにしている。
【００５７】
循環気流とした場合に、プロセスエリア５３０を通過したクリーンエアは、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５３７，５３８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。
【００５８】
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５５３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５３０ａ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。
【００５９】
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１４参照）を開放すると、これらのエリア間の空気の流れは、図１５に示すように、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の順に流れる。また、排気はダクト５５２及び５５３を通して、図１７に示すように、集合排気ダクト５５４に集められる。
【００６０】
図１６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５５６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。
【００６１】
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５４０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。
【００６２】
なお、図１４及び図１５では、基板処理装置が搬入・搬出エリア５２０、洗浄・乾燥エリア５４０、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。
【００６３】
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。
【００６４】
図１８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（ＣＭＰ）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。
【００６５】
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。
【００６６】
前記銅めっき層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６０３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。
【００６７】
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。
【００６８】
図１９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１９に示す基板処理装置が図１８に示す装置と異なる点は、銅めっき槽６０２、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６１５、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。
【００６９】
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。
【００７０】
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６０６，６０７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６１５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。
【００７１】
図２０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６０４、ＣＭＰ部６０５、蓋めっき槽６１２、乾燥槽６０８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。
【００７２】
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６１７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。
【００７３】
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６０４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でカバーメッキ前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、カバーメッキ槽６１２に移送され、該カバーメッキ槽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。
【００７４】
図２１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７０８、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７１３が配置されている。
【００７５】
第１ポリッシング装置（研磨ユニット）７１０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７１０−４、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。
【００７６】
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。
【００７７】
第１ロボット７０３で銅めっきユニット７０２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７０２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。
【００７８】
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。
【００７９】
銅めっき膜の研磨終了後、トップリング７１０−２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７１０−５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。
【００８０】
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。
【００８１】
研磨テーブル７１１−１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、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。
【００８２】
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ＳｉＯ２ 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。
【００８３】
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。
【００８４】
第２ロボット７０８は、半導体基板Ｗを第２洗浄機７０７に搬入し、洗浄を行う。第２洗浄機７０７の構成も第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。
【００８５】
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ｐＨ調整剤を加えた洗浄液を用いて公知のペンシル型スポンジで半導体基板Ｗの表面を洗浄してもよい。その後、スピン乾燥により、半導体基板Ｗを乾燥させる。
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。
【００８６】
図２２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２１に示す半導体基板処理装置と異なる点は、図２１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７５０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。
【００８７】
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。
【００８８】
図２３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２２に示す半導体基板処理装置と異なる点は、図２２に示す第１洗浄機７０９の代わりにアニールユニット７５１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。
【００８９】
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。
【００９０】
図２４は、基板処理装置の他の平面配置構成を示す図である。図２４において、図２１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７２５を配置し、第３洗浄機７０４と銅めっきユニット７０２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。
【００９１】
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。
【００９２】
〔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７１０−１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。
【００９３】
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７２５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。
【００９４】
〔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。
【００９５】
図２５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７２７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７１３を配置している。
【００９６】
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、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７２７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７１２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。
【００９７】
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７１０−１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。
【００９８】
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。
【００９９】
図２５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。
【０１００】
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。
【０１０１】
図２６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８４４、基板仮置き台８４５、第３膜厚測定器８４６、ロード・アンロード部８２０、第１ポリッシング装置８２１、第２ポリッシング装置８２２、第１ロボット８３１、第２ロボット８３２、第３ロボット８３３、第４ロボット８３４を配置した構成である。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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
図２７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。
【０１０４】
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、ＳｉＯ２）への銅拡散防止膜としてＲｕを成膜する。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第１ロボット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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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８４２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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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８４４に搬送され反転されて、被めっき面を上方に向けられ、更に第３ロボット８３３により基板仮置き台８４５に置かれる。
【０１１０】
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８１７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８２０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８４２は、基板ノッチ部分の位置決め及び膜厚の測定を行う。
【０１１１】
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２８に、ベベル・裏面洗浄ユニット８１６の概略図を示す。図２８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をフェー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９２４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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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〜５ｍｍ）に設定することが可能であるが、エッチングに要する時間はカット幅に依存しない。
【０１１７】
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。
【０１１８】
図２９及び図３０は、アニールユニット８１４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。
【０１１９】
ガス導入管１０１０は、内部にフィルタ１０１４ａを有するＮ２ガス導入路１０１６内を流れるＮ２ガスと、内部にフィルタ１０１４ｂを有するＨ２ガス導入路１０１８内を流れるＨ２ガスとを混合器１０２０で混合し、この混合器１０２０で混合したガスが流れる混合ガス導入路１０２２に接続されている。
【０１２０】
これにより、ゲート１０００を通じてチャンバ１００２の内部に搬入した半導体基板Ｗを昇降ピン１００８で保持し、昇降ピン１００８を該昇降ピン１００８で保持した半導体基板Ｗとホットプレート１００４との距離が、例えば０．１〜１．０ｍｍ程度となるまで上昇させる。この状態で、ホットプレート１００４を介して半導体基板Ｗを、例えば４００℃となるように加熱し、同時にガス導入管１０１０から酸化防止用のガスを導入して半導体基板Ｗとホットプレート１００４との間を流してガス排気管１０１２から排気する。これによって、酸化を防止しつつ半導体基板Ｗをアニールし、このアニールを、例えば数十秒〜６０秒程度継続してアニールを終了する。基板の加熱温度は１００〜６００℃が選択される。
【０１２１】
アニール終了後、昇降ピン１００８を該昇降ピン１００８で保持した半導体基板Ｗとクールプレート１００６との距離が、例えば０〜０．５ｍｍ程度となるまで下降させる。この状態で、クールプレート１００６内に冷却水を導入することで、半導体基板Ｗの温度が１００℃以下となるまで、例えば１０〜６０秒程度、半導体基板を冷却し、この冷却終了後の半導体基板を次工程に搬送する。
なお、この例では、酸化防止用のガスとして、Ｎ２ガスと数％のＨ２ガスを混合した混合ガスを流すようにしているが、Ｎ２ガスのみを流すようにしてもよい。
【０１２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、非めっき時にステージをめっき槽内に保持しためっき液自体で均一に加熱して、このステージ上に保持した被処理材を均一に予熱し、これによって、均一な膜厚のめっき膜を成長させることができる。更に、このように、基板をめっき液自体で予熱することで、基板を保持して加熱するホルダを不要となして、構造の簡素化を図るとともに、基板の乾燥を防止し、しかも、スループットを容易に上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】銅めっきにより銅配線を形成する例を工程順に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の無電解めっき装置の縦断正面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の無電解めっき装置の縦断正面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態の無電解めっき装置の縦断正面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態の無電解めっき装置の横断平面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態の無電解めっき装置の縦断正面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態の基板ステージの裏面図である。
【図８】 本発明の第５の実施の形態の無電解めっき装置の縦断正面図である。
【図９】 本発明の第５の実施の形態の基板ステージの横断平面図である。
【図１０】 本発明の第６の実施の形態の無電解めっき装置の縦断正面図である。
【図１１】 本発明の第７の実施の形態の無電解めっき装置の縦断正面図である。
【図１２】図２に示す無電解めっき装置を備えためっき処理装置を示す平面配置図である。
【図１３】図２に示す無電解めっき装置を備えた他のめっき処理装置を示す平面配置図である。
【図１４】基板処理装置を示す平面配置図である。
【図１５】図１４に示す基板処理装置内の気流の流れを示す図である。
【図１６】図１４に示す基板処理装置の各エリア間の空気の流れを示す図である。
【図１７】図１３に示す基板処理装置をクリーンルーム内に配置した一例を示す外観図である。
【図１８】基板処理装置の他の例を示す平面配置図である。
【図１９】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図２０】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図２１】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図２２】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図２３】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図２４】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図２５】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図２６】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図２７】図２６に示す基板処置装置における各工程の流れを示すフローチャートである。
【図２８】ベベル・裏面洗浄ユニットを示す概要図である。
【図２９】アニールユニットの一例を示す縦断正面図である。
【図３０】図２９の平断面図である。
【符号の説明】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ 無電解めっき装置
１２ めっき液
１４，１４ａ めっき槽
１６ 基板ステージ
１７ 支軸
１８ シール材
２０，４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，５２ めっき液導入路
２２ａ，２２ｂ 液排出路
２６ めっき液循環槽
３０ めっき液供給管
３２ めっき液戻り管
３６ めっき液逃し管
３８ａ，３８ｂ 開閉弁
４０ 制御部
４２ 液面レベル調整部
４４ 不活性ガス導入部
４８ めっき液流通部
５０ 羽根
５２ａ めっき液噴射口
５４ 回転体
５４ａ めっき液流路
Claims (7)
- 上方に開口し、加熱しためっき液を保持するめっき槽と、
前記めっき槽の内部に配置され、被処理材を該被処理材の被めっき面を上向きにし裏面をシールして保持するステージと、
前記めっき槽内のめっき液の液面レベルを、非めっき時には前記ステージの表面より低く該ステージがめっき液に接触する第１レベルに、めっき時には前記ステージで保持した被処理材をめっき液中に浸漬させる第２レベルにそれぞれ調整する液面レベル調整部を有し、
めっき液循環槽内で所定の温度に加熱しためっき液を、前記めっき槽内のめっき液の液面レベルを前記第１レベルまたは前記第２レベルに保持したまま、前記めっき槽内に供給して循環させることを特徴とするめっき装置。 - 前記ステージは、被処理材を水平または傾斜させた状態で保持するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のめっき装置。
- 前記ステージは回転自在に支承され、めっき液流路を有し、前記ステージを該めっき液流路からめっき槽内に導入される所定の温度に加熱しためっき液で回転させるステージ回転部を更に有することを特徴とする請求項１または２記載のめっき装置。
- 前記めっき槽の内部に、前記ステージが複数個並列して配置されてい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めっき装置。
- 前記めっき槽は、複数個備えられて多段に積層され、各めっき槽に単一のめっき液循環槽から所定の温度に加熱しためっき液が供給され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めっき装置。
- 上方に開口し、加熱しためっき液を保持するめっき槽内に配置したステージで被処理材を該被処理材の被めっき面を上向きにして保持し、
非めっき時に、前記めっき槽内のめっき液の液面レベルを前記ステージの表面より低く該ステージがめっき液に接触する第１レベルに保持しながら、めっき槽内に所定の温度に加熱しためっき液を供給して、ステージをめっき液で加熱し、
前記ステージが所定の温度に達した時、前記めっき槽内のめっき液の液面レベルを前記ステージで保持した被処理材をめっき液中に浸漬させる第２レベルに保持しながら、めっき槽内に所定の温度に加熱しためっき液を供給してめっきを行うことを特徴とするめっき方法。 - 前記被処理材を保持するステージを、めっき槽内に導入される所定の温度に加熱しためっき液で回転させることを特徴とする請求項６記載のめっき方法。
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