JP4740330B2 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体基板等の基板に形成された配線にめっき膜を形成するための一連の工程を行う基板処理方法および基板処理装置に関する。
半導体デバイスにおいては近時、動作速度の向上を目的として、一層の高集積化が指向されており、配線金属として抵抗の低いＣｕ（銅）が用いられるようになってきている。このため、電流密度が増加して、エレクトロマイグレーション（ＥＭ：電流によるＣｕ原子の輸送）が生じやすくなり、配線の断線を引き起こすことがあり、信頼性の低下を招くという問題点が生じている。
そこで、Ｃｕ配線を有する基板の表面にＣｏＷＢ（コバルト・タングステン・ホウ素）やＣｏＷＰ（コバルト・タングステン・リン）等を含むめっき液を供給し、ＣｏＷＢやＣｏＷＰ等のキャップメタルと称される金属膜を無電解めっきによりＣｕ配線に被覆して、半導体デバイスのＥＭ耐性の向上を図る試みがなされている（例えば特許文献１参照）。
キャップメタルは一般的に、Ｃｕ配線を有する基板の表面にめっき液を供給することによって形成される。このため、キャップメタルの形成後には、配線部分以外の基板に付着した余分なめっき液を除去するといった目的で、基板を洗浄液で洗浄することが行われている（例えば特許文献２、３参照）。
ところで、キャップメタルの形成後には通常、キャップメタルの表面に、めっき反応による副生成物（残渣）がスラリー状に存在しており、やがて乾燥して析出する。この析出物がキャップメタルの表面に残存していると、配線間のリーク電流を増大させるおそれがある。このような事態を防ぐには、析出物を前述の基板の洗浄によって除去することが考えられるが、析出物はめっきの表面に強固に付着するため、従来用いられている洗浄液ならびに洗浄工程では、析出物を十分に除去することできないおそれがある。したがって、従来の無電解めっき工程および無電解めっき後の洗浄工程を含む処理方法では、キャップメタルの品質が低下せざるを得ず、結果的にデバイスの信頼性を低下させる懸念がある。
また、基板表面は、親水性・疎水性変化にともない、薬液の塗れ性が低下して乾燥する場合が生じ、Ｃｕ表面が再酸化してしまうおそれがある。
このように、従来のめっき方法では十分な品質でキャップメタルを形成することが困難であり、結果的に半導体デバイスのＥＭ耐性を十分に向上させることが難しいのが実情である。
特開２００６−１１１９３８号公報 特開２０００−５８４８７号公報 特開２００３−１７９０５８号公報
本発明の目的は、配線に品質の高い無電解めっき膜を形成することができる基板処理方法および基板処理装置を提供することにある。
本発明の第１の観点によれば、基板に設けられたＣｕ（銅）配線にＣｏ（コバルト）合金からなる無電解めっきを施す工程と、前記無電解めっきを施した後、基板を洗浄液で後洗浄処理する工程とを含み、前記後洗浄処理は、めっきの表面が乾燥する前に行われることを特徴とする基板処理方法が提供される。
上記第１の観点において、前記無電解めっきを施す前に基板を洗浄液で前洗浄処理することをさらに含み、前記前洗浄処理、前記無電解めっき、前記後洗浄処理を基板の表面を乾燥させずに行うことが好ましい。
本発明の第２の観点によれば、基板を水平に保持して回転させるスピンチャックと、前記スピンチャックに保持された基板の周縁を囲繞する囲繞位置と基板の周縁から退避した退避位置とをとるように、前記スピンチャックに対して相対的に昇降する内側囲繞部材と、前記内側囲繞部材の外側に設けられ、前記内側部材が基板の周縁から退避した際に、基板の周縁を囲繞する外側囲繞部材とを具備する基板処理装置を用いて、基板に設けられたＣｕ（銅）配線にＣｏ（コバルト）合金からなる無電解めっきを施す基板処理方法であって、前記スピンチャックに基板を保持させる工程と、前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材の一方によって前記スピンチャックに保持された基板の周縁を囲繞した状態で、前記スピンチャックにより基板を回転させながら基板にめっき液を供給し、基板から振り切られためっき液を前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材のうち基板の周縁を囲繞しているものによって受け止めつつ、前記配線に無電解めっきを施す工程と、少なくとも一部の期間、前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材の他方によって前記スピンチャックに保持された基板の周囲を囲繞した状態で、前記スピンチャックにより基板を回転させながら基板に洗浄液を供給し、基板から振り切られた洗浄液を前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材のうち基板の周縁を囲繞しているものによって受け止めつつ、基板の後洗浄処理を行う工程とを含み、前記後洗浄処理は、前記無電解めっきを施した後のめっきの表面が乾燥する前に行うことを特徴とする基板処理方法が提供される。
上記第２の観点において、前記後洗浄処理は、無電解めっきを施した後、前記洗浄液としてリンス液を用いてリンス処理を行うことと、その後、前記洗浄液として薬液を用いて薬液処理を行うことを含み、前記リンス処理は、前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材のうち、前記無電解めっきの際と同じ方で基板の周縁を囲繞した状態で、前記スピンチャックにより基板を回転させながら基板にリンス液を供給し、基板から振り切られたリンス液を前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材のうち基板の周縁を囲繞しているものによって受け止めつつ行い、前記薬液処理は、前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材の他方によって前記スピンチャックに保持された基板の周囲を囲繞した状態で、前記スピンチャックにより基板を回転させながら基板に薬液を供給し、基板から振り切られた洗浄液を前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材のうち基板の周縁を囲繞しているものによって受け止めつつ行うようにすることができる。
上記第２の観点において、前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材のうち無電解めっきの際とは異なるものによって前記スピンチャックに保持された基板の周縁を囲繞した状態で、前記無電解めっきを施す前に基板を洗浄液で前洗浄処理することをさらに含み、前記前洗浄処理、前記無電解めっき、前記後洗浄処理を基板の表面を乾燥させずに行うことが好ましい。
上記第１および第２の観点において、前記後洗浄処理の洗浄液として、ｐＨが３以上の酸性の薬液を用いることができ、前記薬液はｐＨが３〜４であることが好ましい。また、前記後洗浄処理の洗浄液として、界面活性剤を含む薬液を用いることができる。この場合に、薬液中の界面活性剤の濃度は０．０００１％以上であることが好ましい。
上記第１および第２の観点において、前記後洗浄処理は、無電解めっきを施した後、前記洗浄液としてリンス液を用いてリンス処理を行うことと、その後、前記洗浄液として薬液を用いて薬液処理を行うこととを含んでよい。また、前記無電解めっきに用いられるめっき液は界面活性剤を含んでいてよい。前記Ｃｏ合金はＣｏＷＢ（コバルト・タングステン・ホウ素）またはＣｏＷＰ（コバルト・タングステン・リン）からなるものを好適な例として用いることができる。
本発明の第３の観点によれば、基板に設けられたＣｕ（銅）配線にＣｏ（コバルト）合金からなる無電解めっきを施す基板処理装置であって、基板を水平に保持して回転させるスピンチャックと、前記スピンチャックに保持された基板の周縁を囲繞する囲繞位置と基板の周縁から退避した退避位置とをとるように、前記スピンチャックに対して相対的に昇降する内側囲繞部材と、前記内側囲繞部材の外側に設けられ、前記内側部材が基板の周縁から退避した際に、基板の周縁を囲繞する外側囲繞部材と前記スピンチャックに保持された基板の周縁を囲繞可能なように、前記スピチャックと相対的に昇降する内側囲繞部材と、前記スピンチャックに保持された基板にめっき液を供給するめっき液供給機構と、前記スピンチャックに保持された基板に洗浄液を供給する洗浄液供給機構とを具備し、前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材の一方によって前記スピンチャックに保持された基板の周縁を囲繞した状態で、前記スピンチャックにより基板を回転させながら基板にめっき液を供給し、基板から振り切られためっき液を前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材のうち基板の周縁を囲繞しているものによって受け止めつつ、前記配線に無電解めっきを施し、少なくとも一部の期間、前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材の他方によって前記スピンチャックに保持された基板の周囲を囲繞した状態で、前記スピンチャックにより基板を回転させながら基板に洗浄液を供給し、基板から振り切られた洗浄液を前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材のうち基板の周縁を囲繞しているものによって受け止めつつ、基板の後洗浄処理を行うことを特徴とする基板処理装置が提供される。
本発明の第４の観点によれば、コンピュータ上で動作し、基板処理装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、上記第１の観点または第２の観点の方法が行われるように、コンピュータに前記基板処理装置を制御させることを特徴とする記憶媒体が提供される。
本発明によれば、基板に設けられた配線に無電解めっきを施した後、配線のめっきの表面が乾燥する前、すなわちめっきの表面に存在するスラリー状のめっき反応による副生成物が析出する前に、基板を洗浄液で洗浄するため、副生成物を、めっきの表面に強固に付着させることなく、洗浄液によって効果的に除去することができる。また、無電解めっき前に前洗浄処理を行い、前洗浄処理、無電解めっき、後洗浄処理を基板の表面を乾燥させずに行うので、Ｃｕ配線表面の酸化やめっき膜のモフォロジーの悪化を防止することができる。したがって、無電解めっきによる配線のめっきの品質を高めることができる。
本発明に係る基板処理方法を実施可能な無電解めっきユニットを備えた無電解めっきシステムの概略構造を示す平面図である。 無電解めっきユニットの概略平面図である。 無電解めっきユニットの概略断面図である。 ノズル部およびノズル部にめっき液等の処理流体を送るための処理流体移送機構の概略構成を示す図である。 ノズル部の移動態様を説明するための図である。 無電解めっきシステムにおいて処理されるウエハの構造を示す断面図である。 図２および図３に示す無電解めっきユニットを用いた本発明の第１の実施形態に係る基板処理方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る基板処理方法を説明するための工程断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る基板処理方法を説明するための工程断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る基板処理方法を説明するための工程断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る基板処理方法を説明するための工程断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る基板処理方法の変形例を説明するためのウエハの断面図である。 図２および図３に示す無電解めっきユニットを用いた本発明の第２の実施形態に係る基板処理方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る基板処理方法を説明するための工程断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る基板処理方法を説明するための工程断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る基板処理方法を説明するための工程断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る基板処理方法を説明するための工程断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る基板処理方法を説明するための工程断面図である。 図２および図３に示す無電解めっきユニットを用いた本発明の第３の実施形態に係る基板処理方法を説明するためのフローチャートである。 図２および図３に示す無電解めっきユニットを用いた本発明の第４の実施形態に係る基板処理方法を説明するためのフローチャートである。 図２および図３に示す無電解めっきユニットを用いた本発明の第５の実施形態に係る基板処理方法を説明するためのフローチャートである。 図２および図３に示す無電解めっきユニットを用いた本発明の第６の実施形態に係る基板処理方法を説明するためのフローチャートである。 図２および図３に示す無電解めっきユニットを用いた本発明の第７の実施形態に係る基板処理方法を説明するためのフローチャートである。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る基板処理方法を実施可能な無電解めっきユニットを備えた無電解めっきシステムの概略構造を示す平面図である。
無電解めっきシステム１は、例えばＣｕからなる配線を有するウエハＷに無電解めっき処理およびこの無電解めっき処理の前後処理を施す処理部２と、ウエハＷを処理部２との間で搬入出する搬入出部３とを備えている。
搬入出部３は、複数枚のウエハＷを略水平姿勢で鉛直方向に所定の間隔で収容可能なフープ（ＦＯＵＰ；ｆｒｏｎｔ ｏｐｅｎｉｎｇ ｕｎｉｆｉｅｄ ｐｏｄ）Ｆを載置するための載置台６が設けられたイン・アウトポート４と、載置台６に載置されたフープＦと処理部２との間でウエハＷの受け渡しを行うウエハ搬送機構７が設けられたウエハ搬送部５から構成されている。
フープＦは、一側面にウエハＷを搬入出するための搬入出口を有し、この側面に搬入出口を開閉可能な蓋体が設けられて構成されている。フープＦ内には、ウエハＷを収容するスロットが上下方向に複数ヶ所形成されており、各スロットは、表面（配線を有する面）を上側にしてウエハＷを１枚ずつ収容する。
イン・アウトポート４の載置台６は、フープＦが無電解めっきシステム１の幅方向（Ｙ方向）に複数個、例えば３個並列に載置されるようになっており、フープＦが、搬入出口を有する側面をイン・アウトポート４とウエハ搬送部５との境界壁８側に向けて載置される。境界壁８には、フープＦの載置場所に対応する位置に窓部９が形成され、ウエハ搬送部５側に窓部９を開閉するシャッター１０が設けられている。
シャッター１０は、窓部９の開閉と同時に、フープＦに設けられた蓋体をも開閉することができるようになっている。シャッター１０は、フープＦが載置台６の所定位置に載置されていないときに動作しないように、インターロックを有して構成されることが好ましい。シャッター１０が窓部９を開放してフープＦの搬入出口とウエハ搬送部５とが連通すると、ウエハ搬送部５に設けられたウエハ搬送機構７のフープＦへのアクセスが可能となる。
ウエハ搬送機構７は、ウエハＷを保持する搬送ピック１１を有してＹ方向に移動可能である。搬送ピック１１は、無電解めっきシステム１の長さ方向（Ｘ方向）に進退可能であり、かつ、無電解めっきシステム１の高さ方向（Ｚ方向）に昇降可能であり、かつ、Ｘ−Ｙ平面内で回転可能となっている。これにより、ウエハ搬送機構７は、載置台６に載置された任意のフープＦと処理部２の受渡ユニット（ＴＲＳ）１６との間でウエハＷを搬送するように構成されている。
処理部２は、ウエハ搬送部５との間でウエハＷの受け渡しを行うためにウエハＷを一時的に載置する受渡ユニット（ＴＲＳ）１６と、ウエハＷに無電解めっき処理および洗浄等の無電解めっき処理の前後処理を施す無電解めっきユニット（ＰＷ）１２（基板処理装置）と、無電解めっきユニット（ＰＷ）１２での処理前後のウエハＷを加熱処理するホットプレートユニット（ＨＰ）１９と、ホットプレートユニット（ＨＰ）１９で加熱されたウエハＷを冷却する冷却ユニット（ＣＯＬ）２２と、これら全てのユニットにアクセス可能であり、これらのユニット間でウエハＷの搬送を行う主ウエハ搬送機構１８とを備えている。なお、処理部２の天井部には、各ユニットおよび主ウエハ搬送機構１８に清浄な空気をダウンフローするための図示しないフィルターファンユニットが設けられている。
受渡ユニット（ＴＲＳ）１６は、処理部２の略中央部に設置された主ウエハ搬送機構１８とウエハ搬送部５との間に、複数段、例えば２段に積み重ねられて設けられており、下段の受渡ユニット（ＴＲＳ）１６は、搬入出部３から処理部２に搬送されるウエハＷを載置するために用いられ、上段の受渡ユニット（ＴＲＳ）１６は、処理部２から搬入出部３へ搬送されるウエハＷを載置するために用いられる。ホットプレートユニット（ＨＰ）１９は、受渡ユニット（ＴＲＳ）１６のＹ方向両側にそれぞれ、複数段、例えば４段に積み重ねられて設けられている。冷却ユニット（ＣＯＬ）２２は、例えば、ホットプレートユニット（ＨＰ）１９と隣接するように、主ウエハ搬送機構１８のＹ方向両側にそれぞれ、複数段、４段に積み重ねられて設けられている。無電解めっきユニット（ＰＷ）１２は、冷却ユニット（ＣＯＬ）２２および主ウエハ搬送機構１８に隣接するように、Ｙ方向に２列に並んで、かつ複数段、例えば２段に積み重ねられて設けられている。
主ウエハ搬送機構１８は、例えば上下に複数設けられた、ウエハＷを保持する搬送アーム１７を有しており、搬送アーム１７は、Ｚ方向に昇降可能であり、かつ、Ｘ−Ｙ平面内で回転可能であり、かつ、Ｘ−Ｙ平面内で進退可能である。これにより、主ウエハ搬送機構１８は、受渡ユニット（ＴＲＳ）１６、無電解めっきユニット（ＰＷ）１２、ホットプレートユニット（ＨＰ）１９、冷却ユニット（ＣＯＬ）２２の各ユニットにウエハＷを搬送できるように構成されている。
無電解めっきシステム１は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたプロセスコントローラ３１に接続されて制御されるように構成されている。プロセスコントローラ３１には、工程管理者が無電解めっきシステム１の各部または各ユニットを管理するためのコマンドの入力操作等を行うキーボードや、各部または各ユニットの稼動状況を可視化して表示するディスプレイなどからなるユーザーインターフェース３２と、無電解めっきシステム１で実行される各処理をプロセスコントローラ３１の制御にて実現するための制御プログラムや処理条件データ等を記録したレシピが格納された記憶部３３とが接続されている。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース３２からの指示等を受けて、任意のレシピを記憶部３３から呼び出してプロセスコントローラ３１に実行させることで、プロセスコントローラ３１の制御下で無電解めっきシステム１において所望の各処理が行われる。また、前記レシピは、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、不揮発性メモリ等の読み出し可能な記憶媒体に格納されたものを利用したり、もしくは、無電解めっきシステム１の各部または各ユニット間あるいは外部の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。
このように構成された無電解めっきシステム１において処理されるウエハＷは、例えば、図６に示すように、Ｓｉ等の材料からなる図示しない板状の基材と、この基材の表面に形成されたＳｉＯ２等の材料からなる絶縁膜１０１と、この絶縁膜１０１の表面に形成された溝部内に設けられたバリアメタル１０５と、このバリアメタル１０５を介して絶縁膜１０１の溝部内に設けられた例えばＣｕからなる配線１０２とを有している。無電解めっきシステム１においては、まず、搬送ロボットやオペレータ等によって、処理前のウエハＷが収納されたフープＦをイン・アウトポート４の載置台６上の所定位置に載置する。続いて、ウエハ搬送機構７の搬送ピック１１により、フープＦから１枚ずつウエハＷを取り出し、取り出したウエハＷを受渡ユニット（ＴＲＳ）１６に搬送する。ここで、配線１０２の表面に腐食防止用の有機系膜が存在する場合には、主ウエハ搬送装置１８の搬送アーム１７によってウエハＷを受渡ユニット（ＴＲＳ）１６からホットプレートユニット（ＨＰ）１９に搬送し、ホットプレートユニット（ＨＰ）１９でウエハＷをプリベーク処理して有機系膜を昇華させ、その後、主ウエハ搬送装置１８によってウエハＷをホットプレートユニット（ＨＰ）１９から冷却ユニット（ＣＯＬ）２２に搬送し、冷却ユニット（ＣＯＬ）２２でウエハＷを冷却する。
次に、主ウエハ搬送装置１８によってウエハＷを無電解めっきユニット（ＰＷ）１２に搬送し、無電解めっきユニット（ＰＷ）１２でウエハＷに設けられた配線１０２の無電解めっき処理、およびウエハＷの洗浄等の無電解めっき処理の前後処理を施す。なお、無電解めっきユニット（ＰＷ）１２については後に詳細に説明する。
無電解めっきユニット（ＰＷ）１２での処理が終了したら、主ウエハ搬送装置１８によってウエハＷを受渡ユニット（ＴＲＳ）１６に搬送し、ウエハ搬送機構７の搬送ピック１１によって、ウエハＷを受渡ユニット（ＴＲＳ）１６からフープＦの元のスロット内に搬送することとなる。なお、無電解めっきユニット（ＰＷ）１２での処理の終了後、ウエハＷを受渡ユニット（ＴＲＳ）１６に搬送する前に、必要に応じてウエハＷのポストベーク処理を行ってもよい。この場合には、主ウエハ搬送装置１８によってウエハＷを無電解めっきユニット（ＰＷ）１２からホットプレートユニット（ＨＰ）１９に搬送し、ホットプレートユニット（ＨＰ）１９でウエハＷをポストベーク処理して、無電解めっき処理によって配線１０２を被覆したキャップメタルに含有する有機物を昇華させるとともに、配線１０２とキャップメタルとの付着性を高め、その後、主ウエハ搬送装置１８によってウエハＷをホットプレートユニット（ＨＰ）１９から冷却ユニット（ＣＯＬ）２２に搬送し、冷却ユニット（ＣＯＬ）２２でウエハＷを冷却する。
次に、無電解めっきユニット（ＰＷ）１２の詳細について説明する。
図２は無電解めっきユニット（ＰＷ）１２の概略平面図であり、図３はその概略断面図である。
無電解めっきユニット（ＰＷ）１２は、ハウジング４２と、ハウジング４２内に設けられたアウターチャンバ４３（外側囲繞部材）と、アウターチャンバ４３の内側に配置されたインナーカップ４７（内側囲繞部材）と、インナーカップ４７内に設けられた、ウエハＷを水平または略水平に保持して回転させるスピンチャック４６と、スピンチャック４６に保持されたウエハＷ上にめっき液や洗浄液等の液体および気体を供給するノズル部５１とを備えている。
ハウジング４２の側壁には、このハウジング４２内外との間で搬送アーム１７によってウエハＷを搬入出するための窓部４４ａが設けられ、この窓部４４ａは、第１シャッター４４によって開閉されるように構成されている。
アウターチャンバ４３は、底部に開口を有する筒状または箱状に形成され、その側壁がスピンチャック４６に保持されたウエハＷを囲繞するように設けられている。アウターチャンバ４３の側壁は、スピンチャック４６に保持されたウエハＷと略等しい高さ位置に、内壁が下方から上方に向かってテーパー状に形成されたテーパー部４３ｃを有し、このテーパー部４３ｃには、アウターチャンバ４３内外との間で搬送アーム１７によってウエハＷを搬入出するための窓部４５ａがハウジング４２の窓部４４ａに対向するように形成されており、この窓部４５ａは、第２シャッター４５によって開閉されるように構成されている。
アウターチャンバ４３の上壁には、アウターチャンバ４３内に窒素ガス（Ｎ２）またはクリーンエアを供給してダウンフローを形成するためのガス供給孔８９が設けられている。アウターチャンバ４３の環状の底壁には、排気・排液を行うためのドレイン８５が設けられている。
インナーカップ４７は、上部および底部に開口を有する筒状に形成され、スピンチャック４６に保持されたウエハＷを囲繞する処理位置（図３の実線参照）と、スピンチャック４６に保持されたウエハＷよりも下方に退避する退避位置（図３の仮想線参照）との間で、ガスシリンダー等の昇降機構により昇降可能に設けられている。インナーカップ４７は、アウターチャンバ４３のテーパー部４３ｃと対応するように、下方から上方に向かってテーパー状に形成されたテーパー部４７ａを上端部に有し、排気・排液を行うためのドレイン８８を環状の底壁に有しており、処理位置に配置された際に、テーパー部４７ａがスピンチャック４６に保持されたウエハＷと略等しい高さに位置するように構成されている。
インナーカップ４７は、スピンチャック４６に保持されたウエハＷに対して無電解めっき処理を行う際に処理位置に配置される。このため、後述するノズル部５１によってウエハＷに供給され、ウエハＷから落下した、あるいはウエハＷから跳ねた、またはスピンチャック４６の回転によってウエハＷから振り切られためっき液は、テーパー部４７ａ等のインナーカップ４７によって受け止められることにより周囲への飛散が防止される。インナーカップ４７の内壁は、めっき液の付着による腐食が防止されるように、めっき液に対応した耐食加工、例えばフッ化水素樹脂によるコーティングを施しておくことが好ましい。インナーカップ４７によって受け止められためっき液はドレイン８８へと導かれる。なお、ドレイン８８には、図示しない回収ラインが接続されており、この回収ラインによりめっき液が回収されて再利用または廃棄（排液）されるようになっている。
また、インナーカップ４７は、搬送アーム１７とスピンチャック４６との間でウエハＷの受け渡しが行われる際や薬液でウエハＷを洗浄する際などに退避位置に配置される。したがって、薬液でのウエハＷの洗浄の際には、スピンチャック４６に保持されたウエハＷがアウターチャンバ４３によって囲繞されることとなるため、後述するノズル部５１によってウエハＷに供給され、ウエハＷから落下した、あるいはウエハＷから跳ねた、またはスピンチャック４６の回転によってウエハＷから振り切られた薬液は、テーパー部４３ｃ等のアウターチャンバ４３によって受け止められることにより周囲への飛散が防止される。なお、この際には、インナーカップ４７のテーパー部４７ａの外壁によっても薬液を受け止めることができる。アウターチャンバ４３の内壁およびインナーカップ４７のテーパー部４７ａの外壁は、薬液の付着による腐食が防止されるように、薬液に対応した耐食加工、例えばフッ化水素樹脂によるコーティングを施しておくことが好ましい。アウターチャンバ４３によって受け止められためっき液はドレイン８５へと導かれる。なお、ドレイン８５には、図示しない回収ラインが接続されており、この回収ラインにより薬液が回収されて再利用または廃棄（排液）されるようになっている。
スピンチャック４６は、水平方向に回転可能な回転筒体６２と、回転筒体６２の上端部から水平に広がる環状の回転プレート６１と、回転プレート６１の外縁部に設けられた、ウエハＷを載置して支持する載置ピン６３と、回転プレート６１の外縁部に設けられた、載置ピン６３に支持されたウエハＷの縁部に押圧するように当接する押圧ピン６４とを有している。搬送アーム１７とスピンチャック４６との間のウエハＷの受け渡しは、載置ピン６３を利用して行われる。載置ピン６３は、ウエハＷを確実に支持する観点から、少なくとも周方向に間隔をあけて３箇所設けることが好ましい。
押圧ピン６４は、搬送アーム１７とスピンチャック４６との間でのウエハＷの受け渡しを妨げないように、図示しない押圧機構によって回転プレート６１の下部に位置する部分を回転プレート６１側に押し当てることにより、上端部（先端部）が回転プレート６１の外側に移動して傾斜することができるように構成されている。押圧ピン６４も、ウエハＷを確実に支持する観点から、少なくとも周方向に間隔をあけて３箇所設けることが好ましい。
回転筒体６２の外周面には、モータ６６の駆動によって回転するベルト６５が巻き回されており、これにより、回転筒体６２が回転して載置ピン６３および押圧ピン６４によって保持されたウエハＷが水平または略水平に回転するようになっている。押圧ピン６４は、重心の位置が調整されることにより、ウエハＷの回転時に、ウエハＷを押圧する力が調整されるようになっており、例えば、重心が回転プレート６１よりも下側に設けられると、回転プレート６１よりも下側の部分に遠心力が掛かって上端部が内側に移動しようとするため、ウエハＷを押圧する力が高められる。
スピンチャック４６に保持されるウエハＷの下方には、ウエハＷの温度を調節するためのアンダープレート４８が、ウエハＷの下面に対向するように昇降可能に設けられている。アンダープレート４８は、内蔵された図示しないヒータにより所定の温度に保持され、回転プレート６１の上側、かつ載置ピン６３および押圧ピン６４で囲繞された空間内に配置され、回転筒体６２内を貫通して設けられたシャフト６７に接続されている。シャフト６７は、回転筒体６２の下側に設けられた水平板６８を介して、エアシリンダ等を有する昇降機構６９に接続されており、この昇降機構６９により昇降可能となっている。アンダープレート４８の上面には、ウエハＷの下面に向かって純水や乾燥ガス等の処理流体を供給する処理流体供給口８１が例えば複数設けられ、アンダープレート４８内およびシャフト６７内には、温調流体としての純水や乾燥ガスとしての窒素ガス等の処理流体を処理流体供給口８１に流通させる処理流体供給路８７が設けられている。シャフト６７内の処理流体供給路８７上には、熱交換器８４が設けられており、処理流体供給路８７を流れる処理流体が、熱交換器８４によって所定の温度に加熱されて処理流体供給口８１からウエハＷの下面に向かって供給されるように構成されている。
アンダープレート４８は、スピンチャック４６と搬送アーム１７との間でウエハＷの受け渡しが行われる際に、搬送アーム１７に干渉しないように回転プレート６１に近接するように下降し（図３の実線参照）、スピンチャック４６に保持されたウエハＷの配線１０２に無電解めっき処理を施す際に、ウエハＷに近接するまで上昇（図３の仮想線参照）するように構成されている。
ノズル部５１は、水平または略水平に延び、アウターチャンバ４３と連通するように設けられたノズル部格納室５０内に先端側（めっき液等をウエハＷ上に吐出する側）の所定部分が格納されている。ノズル部５１は、洗浄液である薬液、洗浄液またはリンス液である純水および窒素ガスを選択的にウエハＷ上に供給可能な洗浄ノズル５１ａと、乾燥ガスとしての窒素ガスをウエハＷ上に供給可能な乾燥ノズル５１ｂと、めっき液をウエハＷ上に供給可能なめっき液ノズル５１ｃとを一体的に有している。洗浄ノズル５１ａ、乾燥ノズル５１ｂおよびめっき液ノズル５１ｃは、水平または略水平方向に並列に配置されている。洗浄ノズル５１ａ、乾燥ノズル５１ｂおよびめっき液ノズル５１ｃはそれぞれ、下方に向かって屈曲するノズルチップ５２ａ、５２ｂ、５２ｃを先端部に有している。また、洗浄ノズル５１ａ、乾燥ノズル５１ｂおよびめっき液ノズル５１ｃは、めっき液や洗浄液、Ｎ２ガス等の流体を供給するための処理流体供給機構６０に接続されている。
図４はノズル部５１およびノズル部５１にめっき液等の処理流体を供給するための処理流体供給機構の概略構成を示す図である。
図４に示すように、処理流体供給機構６０は、洗浄ノズル５１ａに薬液を送るための洗浄液供給機構７０と、めっき液ノズル５１ｃにめっき液を送るためのめっき液供給機構９０とを有している。
洗浄液供給機構７０は、薬液を所定の温度に加熱調節して貯留する薬液貯留タンク７１と、薬液貯留タンク７１内の薬液を汲み上げるポンプ７３と、ポンプ７３によって汲み上げられた薬液を洗浄ノズル５１ａへの移送に切り替えるバルブ７４ａとを有している。洗浄ノズル５１ａへは、洗浄液供給機構７０による薬液の他、所定の温度に加熱調節された純水および窒素ガスが送られるようになっており、バルブ７４ａ、７４ｂ、７４ｃの開閉を切り替えることによって、薬液、純水および窒素ガスのいずれかが選択されて送られるように構成されている。なお、洗浄ノズル５１ａおよび乾燥ノズル５１ｂに送られる窒素ガス供給源は例えば同一のものとすることができ、乾燥ノズル５１ｂへの窒素ガスの移送は、別途設けたバルブ７４ｄの開閉によって調整することができる。
めっき液供給機構９０は、めっき液を貯留するめっき液貯留タンク９１と、めっき液貯留タンク９１内のめっき液を汲み上げるポンプ９２と、ポンプ９２によって汲み上げられためっき液をめっき液ノズル５１ｃへの移送に切り替えるバルブ９３と、バルブ９３を通過してめっき液ノズル５１ｃに送られるめっき液を所定の温度に加熱する加熱源９４とを有している。加熱源９４はヒータや熱交換器等で構成される。
ノズル部５１は、ノズル格納室５０の外壁を構成する壁部５０ａに設けられた略環状または筒状ノズル保持部材５４に保持されている。ノズル保持部材５４は、壁部５０ａに形成された挿通孔５７を閉塞するように、かつ、上下方向にスライド可能に設けられており、外周に３枚の板状部材５４ａ、５４ｂ、５４ｃを所定の間隔をあけて有している。一方、壁部５０ａの挿通孔５７の縁部には、板状部材５４ａ、５４ｂ、５４ｃと厚さ方向に密封的に係合する係合部５０ｂが形成されており、板状部材５４ａ、５４ｂ、５４ｃと係合部５０ｂとが密封的に係合することにより、ノズル格納室５０内の雰囲気が外部に漏れ難くなっている。
ノズル保持部材５４には、ノズル格納室５０の外側に略Ｌ字型のアーム５５を介してノズル昇降機構５６ａが接続されており、ノズル部５１は、ノズル昇降機構５６ａによって昇降可能である。また、ノズル保持部材５４には、ノズル格納室５０の内側に、ノズル部５１を囲繞するベローズ５４ｄが設けられている。ノズル部５１は、上記ノズルスライド機構５６ｂにより水平方向にスライド可能であり、ノズル部５１のスライドに伴ってベローズ５４ｄが伸縮する。
ノズル格納室５０とアウターチャンバ４３との境界の壁部には、ノズル部５１を出入りさせるための窓部４３ａが設けられており、この窓部４３ａは、扉機構４３ｂによって開閉自在となっている。ノズル部５１は、窓部４３ａが開放され、ノズル昇降機構５６ａによって窓部４３ａと対応する高さに調整された状態になると、ノズルスライド機構５６ｂによって先端側部がアウターチャンバ４３の内外に進退可能となる。
図５はノズル部５１の移動態様を説明するための図である。
図５に示すように、ノズル部５１は、最大限退避すると、先端側部がノズル格納室５０内に格納された状態となり（実線参照）、最大限進出すると、ノズルチップ５２ａ、５２ｂ、５２ｃがウエハＷの略中心に配置された状態となる（仮想線参照）。また、ノズル部５１は、ノズルチップ５２ａ、５２ｂ、５２ｃがインナーカップ４７内に配置された状態で、ノズル昇降機構５６ａにより昇降することにより、ノズルチップ５２ａ、５２ｂ、５２ｃの先端とウエハＷとの距離が調整され、ノズルスライド機構５６ｂによりノズルチップ５２ａ、５２ｂ、５２ｃがウエハＷの略中心と周縁との間で直線的にスライドすることにより、ウエハＷの所望の径方向位置にめっき液等を供給することができる。
なお、ノズル部５１やノズル格納室５０の内壁、アンダープレート４８等のアウターチャンバ４３内に配置される種々の部材にも、薬液およびめっき液に対する耐食性加工、例えば耐酸性およびアルカリ性加工、具体例としてフッ素樹脂によるコーティングを施しておくことが好ましい。また、ノズル格納室５０には、ノズル部５１の先端部を洗浄する洗浄機構を設けておくことも好ましい。
無電解めっきユニット（ＰＷ）１２の各構成部は、図２に示すように、プロセスコントローラ３１に接続されたユニットコントローラ３４（制御部）によって制御される構成となっている。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース３２からの指示等にてプロセスコントローラ３１が任意のレシピを記憶部３３から呼び出してユニットコントローラ３４に制御させる。
次に、無電解めっきユニット（ＰＷ）１２におけるウエハＷの処理方法のいくつかの実施形態について説明する。ここでは、配線１０２にキャップメタルとしてＣｏＷＢ膜をめっきする場合について説明する。
このＣｏＷＢ膜のめっきを行うに際しては、無電解めっきユニット（ＰＷ）１２においては、窓部４４ａおよび窓部４５ａを開放した状態で、主ウエハ搬送装置１８の搬送アーム１７により、ウエハＷを窓部４４ａおよび窓部４５ａからハウジング４２およびアウターチャンバ４３内に搬入してスピンチャック４６の各載置ピン６３に載置し、各押圧ピン６４でウエハＷの縁部を押圧することでスピンチャック４６によりウエハＷを保持する。そして、搬送アーム１７をハウジング４２外に退出させ、第１シャッター４４および第２シャッター４５によって窓部４４ａおよび窓部４５ａを閉塞するとともに、窓部４３ａを開放し、ノズル部５１の先端側部をアウターチャンバ４３内に進入させてウエハＷ上に配置し、この状態で処理を開始する。
＜第１の実施形態＞
図７は無電解めっきユニット（ＰＷ）１２におけるウエハＷの処理方法の第１の実施形態の概略を示すフローチャートであり、図８Ａ〜８Ｄはその際の処理について説明するための工程断面図である。
まず、洗浄ノズル５１ａからウエハＷ上に純水を供給して、図８Ａに示す状態のウエハＷのプリウエットを行い、ウエハＷの表面を親水化する（ステップ１：親水化工程）。これにより、ウエハ表面に存在する層間絶縁膜として低誘電率膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）のような疎水性のものを用いた場合に、ウエハＷの表面で次の前洗浄処理の際の洗浄液がウエハ表面で弾かれることを防止することができ、また、無電解めっきの際にめっき液がウエハから落ちることを防止することができる。ウエハＷのプリウエットは、例えば、静止状態またはスピンチャック４６によってゆっくりした回転数で回転させた状態のウエハＷ上に処理液、ここでは純水を供給してウエハＷ上に純水のパドルを形成し、この状態を所定時間保った後、ウエハＷを所定の回転数で回転させながらウエハＷ上に純水を供給しつつ、洗浄ノズル５１ａのノズルチップ５２ａがウエハＷの中心部と周縁部との間で直線的にスキャンされるように、ノズル部５１を移動させることにより行われる。なお、後述する洗浄処理、リンス処理および無電解めっき処理も、プリウエットと同様の方法で行うことができ、ウエハＷの回転数は、洗浄処理や無電解めっき処理等の処理条件によって適宜選定される。
このプリウエットによる親水化処理は、ウエハＷ表面上のごみや、液・固体界面で発生しやすい泡除去の役割も有する。この場合の純水の吐出流量は、ウエハＷ表面の疎水性の度合いに応じて変化させることが好ましく、疎水性度合いが大きいほど吐出流量を多くすることが好ましい。また、ウエハＷの回転数も疎水性の度合いに応じて変化させることが好ましく、疎水性表面では回転数を遅くすることが好ましい。処理時間に関してもウエハ表面の疎水性の度合いに応じて変化させることが好ましい。
ウエハＷのプリウエットを終了し、スピンチャック４６による回転でウエハＷに付着した純水がある程度振り切られたら、洗浄ノズル５１ａからウエハＷ上に洗浄液として薬液を供給して、ウエハＷの前洗浄処理としての薬液処理を行う（ステップ２：薬液処理工程（前処理工程））。これにより、ウエハＷに設けられた配線１０２の表面のＣｕ酸化膜および汚染が除去される。この工程での薬液としては、特に制限はなく、通常用いられているものを用いることができるが、配線１０２の表面のＣｕ酸化膜の除去効果を高めるために例えば有機酸水溶液を用いることができる。すなわち、前洗浄に有機酸を使うことで、コロージョンを発生させずに、銅配線上から酸化銅を取り去り、後のめっき処理時の核形成密度を上昇させ、表面モフォロジーの向上を図ることができる。なお、この際に、アウターチャンバ４３によって受け止められた薬液は、ドレイン８５を介して回収される。
この前処理工程である薬液処理工程は、ウエハ表面を常に濡れた状態で維持させながら行うことが好ましい。これにより、ウエハ表面の純水を効率良く薬液に置換することができ、かつ薬液による洗浄効果を向上させることができる。この前洗浄工程としての薬液処理工程は、Ｃｕ酸化保護膜、Ｃｕ酸化膜や配線間残存金属種を効率よく除去することができる流量で薬液を供給しながら行われる。この際のウエハＷの回転数については、遅すぎると除去効率が悪いし、速すぎるとウエハＷの少なくとも一部が乾燥してＣｕ表面の再酸化が発生してめっき膜のモフォロジーの悪化につながるので、適切に設定する必要がある。処理時間に関しては、長すぎると配線金属であるＣｕの溶解が進行してしまい線抵抗の上昇などの問題が生じるため１０〜６０秒程度が有効である。
次いで、洗浄ノズル５１ａからウエハＷ上に純水を供給して、前処理工程としてウエハＷの純水でのリンス処理を行う（ステップ３：リンス処理工程（前洗浄工程））。このリンス処理工程は、上記薬液洗浄後、酸性である薬液がウエハＷの表面に残存した場合、次工程で使用するアルカリ性のめっき液と混合して中和反応が生じ、めっき液のｐＨを変化させるとともにパーティクル発生を引き起こしてめっき不良の原因となるため、純水等で置換してこのようなことを回避するために行われる。このリンス処理工程は、ウエハＷが乾燥してＣｕが酸化してしまうのを防止するためにウエハＷの表面が乾燥しないように行う必要がある。
なお、ウエハＷのリンス処理中またはリンス処理後には、アンダープレート４８を上昇させてウエハＷに近接させ、処理流体供給口８１から所定の温度に加熱された純水を供給して、ウエハＷを所定の温度に加熱する。
ウエハＷのリンス処理が終了し、スピンチャック４６による回転でウエハＷに付着した純水がある程度振り切られたら、インナーカップ４７を処理位置に上昇させる。そして、図８Ｂに示すように、ウエハＷ上の所定の位置に位置させためっき液ノズル５１ｃから、加熱源９４によって所定の温度に加熱されためっき液１０６を所定の温度に加熱されたウエハＷ（絶縁膜１０１）上に供給し、配線１０２の無電解めっき処理を行う（ステップ４：無電解めっき工程）。これにより、図８Ｃに示すように、めっき液１０６からＣｏＷＢが配線１０２（バリアメタル１０５を含む）の表面に析出し、配線１０２がＣｏＷＢ膜１０３（キャップメタル）によって被覆される。
この無電解めっき処理は、最初にウエハＷを１００ｒｐｍ程度に回転させながらめっき液を供給してウエハＷ上のリンス液（純水）をめっき液に置換する。その後、ウエハＷの回転を極低速回転に落としてウエハＷ上にめっき液を液盛りする。そして、ウエハＷの回転を極低速に維持したままめっき液を供給しながらめっき処理を進行させ、ＣｏＷＢ膜１０３を形成する。
ここで、ＣｏＷＢ膜１０３の形成直後には、ＣｏＷＢ膜１０３の表面に、めっき反応による副生成物１０４がスラリー状に存在している。なお、無電解めっき処理の際に、インナーカップ４７によって受け止められためっき液は、ドレイン８８を介して回収される。
この無電解めっき処理に用いられるめっき液としては、特に制限はなく、通常用いられているものを用いることができる。例えば、塩化コバルトのようなＣｏ含有塩、タングステン酸アンモニウムのようなＷ含有塩、および水素化ホウ素ナトリウム（ＳＢＨ）の誘導体であるジメチルアミンボラン（ＤＭＡＢ）等の還元剤を主成分とし、さらに、錯化剤、ｐＨ調整剤、緩衝剤等の補助成分を含むものを用いることができる。また、めっき液は界面活性剤を含むものが好ましく、この場合に、界面活性剤は、酸性・アルカリ性を問わないが、陰イオン系、非イオン系、両性イオン系、陽イオン系または高分子界面活性であることがなお好ましい。このような界面活性剤を含むめっき液を用いれば、後述する後洗浄処理において、界面活性剤の界面活性作用によりＣｏＷＢ膜１０３の表面に存在する副生成物１０４の除去効果を高めることができる。
この無電解めっき処理工程においては、ウエハＷの表面に残存するリンス液（純水）を短時間で置換する必要があるため、所望の時間で置換可能な回転数でウエハＷを回転させることが好ましい。ただし、ウエハＷの回転数が速すぎると、めっき液の粘性が高いためウエハが乾燥しやすくモフォロジーの悪化やめっき不良を発生する原因となる。リンス液である純水をめっき液で置換した後、めっき液をウエハＷの表面全面に均等に液盛りする必要があるため、回転数は低いほうが好ましい。ただし、回転数が０では、ウエハＷの周縁部へのめっき液供給頻度が低下し、ウエハＷが乾燥するおそれがあるため好ましくない。液盛後もウエハＷの回転を維持することにより、裏面からの熱影響を均一化し、めっきレートの面内均一性を向上させることができる。
液盛されためっき液は、スピンチャック４６やウエハＷの周辺部を介してウエハＷから排出されるため、そのままではウエハＷの表面は乾燥を引き起こしモフォロジー悪化の原因となる。そのため、めっき処理中にめっき液を供給することが好ましい。また、ウエハＷの表面をめっき液に置換し、めっきを開始するときには、ウエハＷの温度はＣｏＷＢの析出温度である必要があり、もし温度が低くて析出できない条件であると、アルカリのめっき液がＣｕ配線表面を水酸化し始め、その後温度を上げたとしてもめっきできない場合が生じる。このようなことを回避するためには、めっき開始時より前にウエハ裏面に温純水を流してウエハＷを加熱することが好ましい。
無電解めっき処理を施した後、処理流体供給口８１からの温純水の供給を停止し、次いで、洗浄ノズル５１ａからウエハＷ上に純水を供給し、ウエハＷの後洗浄としてリンス処理を行う（ステップ５：第１のリンス処理工程（後処理工程）。これにより、配線１０２部分以外のウエハＷに付着した余分なめっき液１０６の一部またはほとんどが除去されるとともに、インナーカップ４７の内壁に付着しためっき液も除去される。一方、ＣｏＷＢ膜１０３の表面に存在する副生成物１０４は、高粘性であり、時間が経過すると乾燥してＣｏＷＢ膜１０３に強固に付着する析出物となるため、速やかに除去することが望ましく、このリンス処理を行うことにより副生成物１０４の乾燥を抑制して析出を遅らせることができる。この際のウエハＷの回転数が速すぎると、ウエハＷの表面の一部が乾燥し、めっき処理にともない発生した残渣物の後洗浄による除去効率が低下するため、適切な回転数とする必要がある。なお、処理流体供給口８１からの純水の供給停止は、リンス処理後に行ってもよい。
ウエハＷのリンス処理時またはリンス処理の終了後には、インナーカップ４７を退避位置に下降させる。リンス処理時にインナーカップ４７を下降させる場合には、ウエハＷから振り切られたリンス処理用の純水を下方から上方に走査するようにインナーカップ４７に当てることができるため、インナーカップ４７の内壁全体を効率よく洗い流すことができる。
リンス処理が終了した状態で、洗浄ノズル５１ａからウエハＷ上に洗浄液として薬液を供給し、ウエハＷの後洗浄処理として薬液処理を行う（ステップ６：薬液処理工程（後洗浄工程））。この薬液処理は、めっき析出反応により生成した残渣物および線間に異常析出しためっき膜を除去するために行われるものであり、ウエハ表面が乾燥せずに常に濡れた状態を維持させた状態で行うことが好ましい。ウエハ表面が乾燥した場合、めっき処理にともなう析出物がウエハ表面に残りやすい状態となり、洗浄効果が低下する。ここでは、この薬液処理は、前述のリンス処理後、リンス処理用の純水から後洗浄処理用の洗浄液へのバルブの切り換え時間のみという極めて短いインターバルで開始することができるため、めっきの表面が乾燥する前、すなわち副生成物１０４が乾燥して析出物となってＣｏＷＢ膜１０３の表面に強固に付着する前に行うことができる。したがって、この薬液処理において、図８Ｄに示すように、副生成物１０４をＣｏＷＢ膜１０３に対する付着力が弱いうちに確実に除去することができる。また、この後洗浄処理により、ウエハＷに付着した余分なめっき液１０６の残りも除去され、コンタミネーションが防止される。ウエハＷが乾燥してしまうと、めっき処理にともなう副生成物（残渣物）がウエハＷの表面に残りやすい状態となり、しかもその副生成物（残渣物）が強固に付着した状態となるため、後洗浄効果が低下する。
薬液処理の際に、アウターチャンバ４３およびインナーカップ４７のテーパー部４７ａの外壁によって受け止められた洗浄液は、ドレイン８５を介して回収される。ここでは、薬液処理の前にリンス処理を行って配線１０２部分以外のウエハＷに付着した余分なめっき液１０６の一部またはほとんどを除去したため、薬液を純度の高い状態で回収することができ、これにより、回収した薬液を再利用することができる。
薬液処理に用いる薬液（洗浄液）としては、特に制限はなく、通常用いられているものを用いることができるが、酸性のものが好ましい。酸性の洗浄液は、酸によって副生成物１０４を溶解する効果が高く、副生成物１０４を一層効果的に除去することができる。ただし、薬液は、ｐＨが３未満の強酸性であると、配線１０２とバリアメタル１０５との間に浸入してガルバニックコロージョン（異種金属同士の接触による腐食）が生じる懸念があるとともに、ウエハへのパーティクルの付着性が高められることによって歩留まりの低下につながる懸念があるため、希硫酸等のｐＨが３以上のもの、特にｐＨが３〜４のものが好ましい。
酸性、特にｐＨが３〜４の薬液を用いた場合には、ＣｏＷＢ膜１０３の表面に対する副生成物１０４の付着性が高くても、薬液の酸によって副生成物１０４をＣｏＷＢ膜１０３の表面から溶解させて除去することができる。
実際に、ＣｏＷＢ膜の表面に副生成物が付着した後、ｐＨ３、４、５の薬液をそれぞれ用いて薬液処理を行い、ＣｏＷＢ膜の表面の副生成物が除去されているか否かを調べたところ、ｐＨ５の薬液を用いた場合には副生成物が十分に除去されていなかったが、ｐＨ３、４の薬液を用いた場合にはそれぞれ副生成物が除去されていることが確認された（表１参照）。
Figure 0004740330
また、後洗浄処理として行われる薬液処理の薬液は界面活性剤を含むものであることが好ましい。この場合には、薬液処理において、図９に示すように、ＣｏＷＢ膜１０３と副生成物１０４との間に界面活性剤層１１０が存在し、界面活性剤層１１０の界面活性作用により副生成物１０４を剥離させるため、副生成物１０４を一層効果的に除去することができる（界面活性剤層１１０も副生成物１０４とともに除去される）。また、界面活性剤を含むことにより、後洗浄処理のための薬液のウエハＷ表面への濡れ性が高いため、ウエハＷ表面が乾燥しにくくなるといった効果も得ることができる。
特に、界面活性剤の濃度が０．０００１％以上である場合には、ＣｏＷＢ膜１０３の表面に対する副生成物１０４の付着性が高くても、洗浄液に含まれる界面活性剤の界面活性作用によって副生成物１０４をＣｏＷＢ膜１０３の表面から剥離させて除去することができる。
洗浄液が酸性で、特にｐＨ３〜４であり、かつ界面活性剤を含み、特にその濃度が０．０００１％以上である場合には、酸による溶解効果と界面活性剤による剥離効果とが複合されてより一層大きな効果を得ることができる。
実際に、ＣｏＷＢ膜の表面に副生成物が付着した後、界面活性剤濃度０．００１％、０．０００１％、０．００００１％の洗浄液をそれぞれ用いて洗浄処理を行い、ＣｏＷＢ膜の表面の副生成物が除去されているか否かを調べたところ、界面活性剤濃度０．００００１％の洗浄液を用いた場合には副生成物が十分に除去されていなかったが、界面活性剤濃度０．００１％、０．０００１％の洗浄液を用いた場合には析出物が除去されていることが確認された（表２参照）。なお、界面活性剤としてＲＳ−７１０（東邦化学工業株式会社製）用い、これにＤＩＷを添加することによって目的濃度に希釈した。
Figure 0004740330
洗浄液が酸性で、特にｐＨ３〜４であり、かつ界面活性剤を含み、特にその濃度が０．０００１％以上である場合には、酸による溶解効果と界面活性剤による剥離効果とが複合されてより一層大きな効果を得ることができる。
前述のように、無電解めっき処理に界面活性剤を含むめっき液を用いた場合にも、図９に示すように、ＣｏＷＢ膜１０３と副生成物１０４との間に界面活性剤層１１０を介在させることができるため、後洗浄処理において、界面活性剤層１１０の界面活性作用により副生成物１０４を剥離させることができ、これにより、副生成物１０４を一層効果的に除去することができる。また、界面活性剤によってめっき液の発泡を防止することができるとともに、めっき液の濡れ性を向上させることができる。
ウエハＷの後洗浄処理としての薬液処理工程を終了した後、洗浄ノズル５１ａからウエハＷ上に純水を供給して、ウエハＷのリンス処理を行う（ステップ７；第２のリンス処理）。このリンス処理時またはリンス処理後には、アンダープレート４８を下降させてウエハＷと離間させる。
第２のリンス処理が終了した後、スピンチャック４６によってウエハＷを回転させるとともに、洗浄ノズル５１ａからウエハＷ上に窒素ガスを供給してウエハＷの乾燥を行う（ステップ８）。ウエハＷの乾燥処理は、下降したアンダープレート４８の処理流体供給口８１からウエハＷの裏面に窒素ガスを供給するとともに、アンダープレート４８を再び上昇させてウエハＷに近接させることにより行われる。また、この乾燥処理は、例えば、ウエハＷを所定の時間低速回転してから所定の時間高速回転させることにより行うことができる。
ウエハＷの乾燥処理を終了したら、必要に応じて、ノズル昇降機構５６ａによってノズル部５１を所定の高さに移動させ、ノズルスライド機構５６ｂによってノズル部５１の先端部分をノズル格納室５０内に格納して、窓部４３ａを閉塞する。次に、アンダープレート４８を降下させてウエハＷと離間させ、ウエハＷを、押圧ピン６４による押圧から開放して載置ピン６３のみで支持するとともに、窓部４４ａおよび窓部４５ａを開放する。その後、搬送アーム１７が、アウターチャンバ４３内に進入して載置ピン６３に支持されたウエハＷを受け取って搬出する。
無電解めっきユニット（ＰＷ）１２においては、ウエハＷに設けられた配線１０２の無電解めっき処理と、この無電解めっき処理後のウエハＷの洗浄処理（後洗浄処理）とを、ウエハＷを搬送することなく、同一の場所で行うことができるため、無電解めっき処理によって配線１０２に被覆されたＣｏＷＢ膜１０３の表面の副生成物１０４が析出物となる前に、この副生成物１０４を後洗浄処理によって除去することができる。
無電解めっき処理に用いられるめっき液と後洗浄処理に用いられる洗浄液とは性質が異なる場合、例えばアルカリ性のめっき液に対して洗浄液が酸性である場合が多いため、めっき液および洗浄液の耐食性などを考慮すると、従来では無電解めっき処理と後洗浄処理とを同一のユニットによって行うことが難しかった。このため、無電解めっき処理後には、ウエハＷを無電解めっき装置から洗浄装置に搬送して後洗浄処理を行う必要があり、無電解めっき処理終了時から後洗浄処理開始時までに長い時間を要した。しかも、ウエハＷを搬送する搬送機構のめっき液等による汚染を防止するため、無電解めっき処理後かつ後洗浄処理前にウエハＷを乾燥させる必要があった。したがって、後洗浄処理の際には、無電解めっき処理によるＣｏＷＢ膜の表面の副生成物が析出してしまい、この析出物を後洗浄処理によって除去することが極めて困難であった。
そこで、本実施形態の無電解めっきユニット（ＰＷ）１２においては、アウターチャンバ４３と、アウターチャンバ４３の内側で昇降するインナーカップ４７とを設け、無電解めっき処理の際にインナーカップ４７によってウエハＷから振り切られためっき液を受け止め、後洗浄処理の際にアウターチャンバ４３によってウエハＷから振り切られた洗浄液を受け止めるようにした。これにより、めっき液と洗浄液との性質が異なる場合であっても、インナーカップ４７およびアウターチャンバ４３にそれぞれ、めっき液および洗浄液に対応した耐食性加工を施しておくことにより、めっき液および洗浄液の付着による腐食を防止することができるとともに、アルカリ性のめっき液と酸性の洗浄液とを分離して回収または排液することができるため、スピンチャック４６にウエハＷを保持したまま無電解めっき処理および後洗浄処理を続けて行うことができる。すなわち、無電解めっき処理後、後洗浄処理を行うに際し、ウエハＷを搬送する必要がなく、無電解めっき処理および後洗浄処理を短いインターバルで行うことができる。したがって、めっきの表面が乾燥する前に後洗浄処理を行って、ＣｏＷＢ膜１０３の表面の副生成物１０４を効果的に除去することができ、キャップメタルであるＣｏＷＢ膜１０３の品質を高めることができる。
また、めっき前の親水化処理や前洗浄処理も同様に無電解めっき処理の際と同様、スピンチャック４６上で行うことができるため、前洗浄処理から無電解めっき処理に至るまでの間も短いインターバルで行うことができ、ウエハＷを乾燥させることなく濡れたままで行うことができる。このようにめっき前にもウエハＷを乾燥させないことにより、上述したように、前洗浄を効率的に行うことができるとともに、Ｃｕの再酸化を防止してめっき膜のモフォロジー悪化を阻止することができる。
このように、無電解めっきを施した後のめっきの表面が乾燥する前にウエハＷを洗浄液で後洗浄することが好ましく、これに加えてさらに前洗浄した後のウエハＷの表面が乾燥する前にめっきを行うことが好ましいが、最も好ましいのは、プリウエット処理（親水化処理）から乾燥処理の前まで、ウエハが濡れたままで各処理を行うことである。このようにすることにより、ウエハＷの表面が乾燥することによる不都合を全く受けずに一連の処理を完結することができる。
また、前述のように、酸性、特にｐＨが３〜４の洗浄液を後洗浄処理に用いる場合、界面活性剤を含む洗浄液、特に酸性または中性であり、かつ界面活性剤濃度０．０００１％以上の洗浄液を後洗浄処理に用いる場合、界面活性剤を含むめっき液を無電解めっき処理に用いる場合にはいずれも、後洗浄処理において副生成物１０４を除去する効果が極めて高いため、後洗浄処理の短縮化ならびに洗浄液の消費量の低減を図ることができる。
なお、後洗浄処理の後、ウエハに裏面・端面洗浄を行うこともできる。裏面・端面洗浄においては、まず、ウエハの回転数を上昇させ、ウエハの処理面を乾燥させる。これは裏面洗浄液がウエハ表面に回り込むのを防止するためである。次いで、裏面洗浄を行う。裏面洗浄においては、ウエハＷを低速で回転させた状態で、まず、ウエハの裏面に純水を供給してウエハ裏面の親水化処理を行い、裏面洗浄液がウエハ裏面に均一に行き渡るようにし、次いで、裏面洗浄用の薬液をウエハ裏面に供給し、めっき処理の際に裏面に付着した残渣物を除去する。その後、端面洗浄を行う。端面洗浄においては、純水をウエハ裏面に供給し、以降のステップでも供給を継続する。次いで、ウエハ中心に純水を供給しつつ、裏面ノズルをウエハ周縁部に位置して裏面洗浄液（薬液）により端面の洗浄を行う。その後、裏面洗浄液を停止して純水のみ供給しリンス処理を行う。
このような裏面・端面洗浄を行う場合には、これらを行った後に、乾燥工程が実施される。
＜第２の実施形態＞
図１０は無電解めっきユニット（ＰＷ）１２におけるウエハＷの処理方法の第２の実施形態の概略を示すフローチャートであり、図１１Ａ〜１０Ｅはその際の処理について説明するための工程断面図である。
まず、洗浄ノズル５１ａからウエハＷ上に純水を供給して、上記図８Ａに示す状態のウエハＷのプリウエットを行い、ウエハＷの表面を親水化する（ステップ１１：親水化工程）。これにより、ウエハＷの表面の濡れ性が良くなる。ウエハＷのプリウエットは、第１の実施形態と同様に行われる。すなわち、例えば、スピンチャック４６によって回転させた状態のウエハＷ上に処理液、ここでは純水を供給してウエハＷ上に純水のパドルを形成し、この状態と所定時間保った後、ウエハＷを所定の回転数で回転させながらウエハＷ上に純水を供給しつつ、洗浄ノズル５１ａのノズルチップ５２ａをウエハＷの中心部と周縁部との間で直線的にスキャンさせるように、ノズル部５１を移動させることにより行われ、ウエハＷの回転数は、洗浄や無電解めっき等の処理条件によって適宜選定される。なお、第１の実施形態と同様、薬液および純水での洗浄、ならびに無電解めっきも同様の方法で行うことができる。ウエハＷの回転数は、洗浄や無電解めっき等の処理条件によって適宜選定される。
ウエハＷの親水化工程（プリウエット）を終了し、スピンチャック４６による回転でウエハＷに付着した純水がある程度振り切られたら、洗浄ノズル５１ａからウエハＷ上に薬液を供給して、前洗浄工程としての薬液処理を行う（ステップ１２：薬液処理工程（前洗浄工程））。これにより、ウエハＷに設けられた配線１０２の表面のＣｕ酸化膜および汚染物が除去される。この工程は、基本的に第１の実施形態と同様に行われる。また、この工程での薬液としては、第１の実施形態と同様、特に制限はなく、通常用いられているものを用いることができるが、配線１０２の表面のＣｕ酸化膜の除去効果を高めるために例えば有機酸水溶液を用いることができる。また、第１の実施形態と同様、薬液処理工程は、ウエハ表面を常に濡れた状態で維持させながら行うことが好ましい。
薬液洗浄工程が終了した後、洗浄ノズル５１ａからウエハＷ上に純水を供給し、ウエハＷに対して純水によりリンス処理洗浄またはリンスする（ステップ１３：リンス処理工程（前洗浄工程））。これにより、ウエハＷに付着した薬液が除去されるとともに、アウターチャンバ４３に付着した薬液も洗い流される。このリンス処理も、第１の実施形態と同様に行われ、第１の実施形態と同様に、ウエハＷが乾燥してＣｕが酸化してしまうのを防止するためにウエハＷの表面が乾燥しないように行うことが好ましい。なお、この純水での洗浄中または洗浄後には、第１の実施形態と同じく、アンダープレート４８を上昇させてウエハＷに近接させ、処理流体供給口８１から所定の温度に加熱された純水を供給して、ウエハＷを所定の温度に加熱する。
純水での洗浄を終了し、スピンチャック４６による回転の遠心力でウエハＷに付着した純水がある程度振り切られたら、インナーカップ４７を処理位置に上昇させ、第１の実施形態と同様、図８Ｂに示すように、所定の温度に加熱されたウエハＷ上に、加熱源９４によって所定の温度に加熱されためっき液１０６をめっき液ノズル５１ｃから供給し、配線１０２に無電解めっきを施す（ステップ１４：無電解めっき工程）。この工程に用いられるめっき液としては、例えば、第１の実施形態と同様、塩化コバルトのようなＣｏ塩、タングステン酸アンモニウムのようなＷ塩、および水素化ホウ素ナトリウム（ＳＢＨ）の誘導体であるジメチルアミンボラン（ＤＭＡＢ）のような還元剤を主成分とし、さらに、錯化剤、ｐＨ調整剤、緩衝剤、界面活性剤等の補助成分を含むものを用いることができる。この無電解めっきにより、上記図８Ｃに示すように、めっき液１０６に含まれるＣｏＷＢが配線１０２の表面に析出し、配線１０２がＣｏＷＢ膜１０３によって被覆される。なお、無電解めっき処理の際に、インナーカップ４７によって受け止められためっき液は、ドレイン８８を介して回収される。
配線１０２に無電解めっきを施した後、処理流体供給口８１からの温純水の供給を停止し、洗浄ノズル５１ａからウエハＷ上に純水を供給し、ウエハＷの後洗浄としてリンス処理を行う（ステップ１５：第１のリンス処理工程（後洗浄工程））。これにより、配線１０２部分以外のウエハＷに付着した余分なめっき液１０６の一部またはほとんどが除去されるとともに、インナーカップ４７の内壁に付着しためっき液も除去される。なお、処理流体供給口８１からの純水の供給停止は、リンス処理後に行ってもよい。
ところで、上記ステップ１４の無電解めっき工程において、めっき反応の際には、めっき液１０６に含まれる還元剤の分解によって水素ガスが発生し、図１１Ａに配線１０２に対応する部分を拡大して示すように、この水素ガスの気泡によりＣｏＷＢ膜１０３に空隙１０７が形成されるため、この時点ではＣｏＷＢ膜１０３の連続性が損なわれている。また、めっき液に溶存していた気体が発泡することによっても空隙が形成され、ＣｏＷＢ膜１０３の連続性が損なわれる場合もある。この状態で、上記ステップ１５のリンス処理を行うと、上述のように余分なめっき液１０６が除去される他、図１１Ｂに示すように、空隙１０７の要因となったＣｏＷＢ膜１０３に吸着した水素ガスも除去することができる。
しかしながら、ＣｏＷＢ膜１０３の空隙１０７は依然として残存したままであるため、この空隙１０５から配線１０２のＣｕが拡散するおそれがある。
そこで、本実施形態においては、上記ステップ１４の無電解めっき工程と、上記ステップ１５の後処理工程としての第１のリンス工程とを所定回数に達するまで繰り返す（ステップ１６）。具体的には、ユニットコントローラ３４により、ステップ１４およびステップ１５が所定の回数繰り返して行われたか否かを判断する。
再度ステップ１４の無電解めっき工程を行った際には、ＣｏＷＢ膜１０３上にめっき液１０６が供給されて図１１Ｃに示すような状態となる。最初の無電解めっき処理の際には、ＣｏＷＢ膜１０３には空隙１０７が形成されているため、この空隙１０７から配線１０２のＣｕが拡散するおそれがあったが、このようにＣｏＷＢ膜１０３上にめっき液１０６を供給した際には、図１１Ｄに示すように、ＣｏＷＢ膜１０３の表面にＣｏＷＢ膜１０３′膜が形成されるため、ＣｏＷＢ膜１０３に形成された空隙１０７をＣｏＷＢ膜１０３′膜で塞ぐことができる。また、ＣｏＷＢ膜１０３に、めっき液の溶存気体が発泡することによって形成された空隙が存在する場合であっても、この空隙をＣｏＷＢ膜１０３′膜で塞ぐことができる。さらに、多結晶体であるＣｏＷＢ膜１０３は結晶粒界を有しているため、結晶粒界のピンホール１０８からもＣｕが拡散するおそれがあったが、このめっき工程を再度行うことにより、ＣｏＷＢ膜１０３に形成された結晶粒界のピンホール１０８の開口もＣｏＷＢ膜１０３′で塞ぐことができる。
したがって、ＣｏＷＢ膜のバリア性を高めてＣｕの拡散を防止することができる。なお、ＣｏＷＢ膜１０３′には、ＣｏＷＢ膜１０３の空隙１０７に対応する部分に窪み１０９が形成される場合があるが、この窪み１０９は空隙１０７に比べて十分に小さく、ＣｏＷＢ膜の性能を損なうものではない。また、ＣｏＷＢ膜１０３′にも結晶粒界のピンホール１０８′が形成されるが、このピンホール１０８′がＣｏＷＢ膜１０３の結晶粒界のピンホール１０８と連通する可能性は極めて低い。
ＣｏＷＢ膜１０３′には水素ガスによる空隙１０７′が形成されているため、この無電解めっき工程の終了後、再び、第１のリンス工程（ステップ１５）を行う。これにより、図１１Ｅに示すように、めっき液１０６とともに、空隙１０７′内の水素ガスを除去することができる。
このようにして、配線１０２の無電解めっき工程（ステップ１４）と純水でのウエハＷの洗浄（ステップ１５）とを複数回繰り返して行うことにより、Ｃｕの拡散の要因となる水素ガスによる空隙および結晶粒界のピンホールが閉塞され、かつＣｏＷＢ膜に吸着した水素ガスが除去されたキャップメタルを形成することができる。
これらの繰り返し回数は２〜１０回であることが好ましい。これにより、ＣｏＷＢ膜によるカバレッジを向上させ、Ｃｕの拡散を防止しつつ、実用的な時間でめっき処理を行うことができる。
無電解めっき工程の時間、例えばめっき液を供給している時間は、めっき工程の繰り返し回数によって設定することができる。例えば、めっき工程をｎ回繰り返す場合の１回あたりの処理時間は、従来１回のみしか行っていなかった無電解めっきの処理時間のｎ分の１程度に設定するとよい。具体例として、従来の無電解めっきの処理時間が１００秒程度に設定されていた場合に、めっき工程を２回繰り返す場合の１回あたりの処理時間は５０秒程度に設定し、１０回繰り返す場合の１回あたりの処理時間は１０秒程度に設定するとよい。
ユニットコントローラ３４は、無電解めっき工程（ステップ１４）および後洗浄工程として行われる第１のリンス処理工程（ステップ１５）が所定の回数繰り返して行われたと判断すると、第１のリンス処理時または第１のリンス処理終了後に、インナーカップ４７を退避位置に下降させる。洗浄時にインナーカップ４７を下降させる場合には、ウエハＷから振り切られた純水を下方から上方に走査するようにインナーカップ４７に当てることができるため、インナーカップ４７の内壁全体を効率よく洗い流すことができる。そして、純水でのウエハＷの洗浄が終了した状態で、洗浄ノズル５１ａからウエハＷ上に薬液を供給し、後洗浄処理として薬液洗浄を行う（ステップ１７：薬液洗浄工程（後洗浄工程））。これにより、ウエハＷに付着した余分なめっき液１０６の残渣を除去することができ、コンタミネーションを防止することができる。また、ＣｏＷＢ膜の表面に存在する、めっき工程時のめっき反応による副生成物を除去することができる。めっき反応による副生成物は通常、高粘性であり、時間が経過すると乾燥してＣｏＷＢ膜に強固に付着する析出物となり、配線１０２と他の配線との間のリーク電流を増大させる要因となるが、この薬液処理による後洗浄工程により副生成物を除去してリーク電流を抑えることが可能となる。
また、この薬液洗浄処理は、第１の実施形態のステップ６と同様、無電解めっきを施した後のめっきの表面が乾燥する前に行うことが好ましい。第１の実施形態と同様、第１のリンス処理後、リンス処理用の純水から後洗浄処理用の洗浄液へのバルブの切り換え時間のみという極めて短いインターバルで開始することができるため、この薬液処理を、めっきの表面が乾燥する前、すなわち副生成物１０４が乾燥して析出物となってＣｏＷＢ膜１０３の表面に強固に付着する前に行うことができる。これにより、この薬液処理において、図８Ｄに示すように、副生成物１０４をＣｏＷＢ膜１０３に対する付着力が弱いうちに確実の除去することができる。
この工程での薬液としては、特に制限はなく、通常用いられているものを用いることができるが、副生成物の除去効果を高めるために例えば酸性水溶液を用いることができる。なお、この際に、アウターチャンバ４３によって受け止められた薬液は、ドレイン８５を介して回収される。
薬液処理工程が終了した後、洗浄ノズル５１ａからウエハＷ上に再び純水を供給して、後洗浄工程の一環としてウエハＷに純水によるリンス処理を施す（ステップ１８：第２のリンス処理工程（後洗浄工程））。これにより、ウエハＷに付着した薬液が除去されるとともに、アウターチャンバ４３に付着した薬液も洗い流される。このリンス処理も、第１の実施形態と同様に行われる。なお、この洗浄時または洗浄後には、アンダープレート４８を下降させてウエハＷから離間させる。
この第２のリンス処理純水でのウエハＷの洗浄を終了したら、スピンチャック４６によってウエハＷを回転させるとともに、洗浄ノズル５１ａからウエハＷ上に乾燥ガスとしての窒素ガスを供給し、ウエハＷを乾燥させる（ステップ１９：乾燥工程）。ウエハＷの乾燥は、下降したアンダープレート４８の処理流体供給口８１からウエハＷの裏面に窒素ガスを供給するとともに、アンダープレート４８を再び上昇させてウエハＷに近接させることにより行われる。また、この乾燥は、例えば、ウエハＷを所定の時間高速回転させることにより行うこともできる。
ウエハＷの乾燥が終了した後、ノズルスライド機構５６ｂによってノズル部５１の先端部分をノズル格納室５０内に格納して、窓部４３ａを閉塞する。そして、アンダープレート４８を降下させてウエハＷと離間させ、ウエハＷを、押圧ピン６４による押圧から開放して載置ピン６３のみで支持するとともに、窓部４４ａおよび窓部４５ａを開放する。その後、搬送アーム１７が、アウターチャンバ４３内に進入して載置ピン６３に支持されたウエハＷを受け取って搬出することとなる。
本実施形態においては、純水でのウエハＷの洗浄を介在させつつ、ウエハＷに設けられた配線１０２への無電解めっきを複数回繰り返して行うことにより、各回のめっき工程の際にＣｏＷＢ膜に吸着した水素ガスを除去しつつ、前回のめっき工程によって形成されたＣｏＷＢ膜に生じる、水素ガスに起因する空隙および結晶粒界のピンホールを、次回のめっき工程によって形成されるＣｏＷＢ膜で塞ぐことができるため、ＣｏＷＢ膜の膜質を向上させ、空隙またはピンホールからの配線１０２のＣｕの拡散を防止して、ＥＭ耐性を著しく高めることが可能となる。したがって、ウエハＷの信頼性を長期にわたって高く維持することが可能となる。
本実施形態においても、上述したように、第１の実施形態と同様、無電解めっきを施した後のめっきの表面が乾燥する前にウエハＷを洗浄液で後洗浄することが好ましく、これに加えてさらに前洗浄した後のウエハＷの表面が乾燥する前にめっきを行うことが好ましいが、最も好ましいのは、プリウエット処理（親水化処理）から乾燥処理の前まで、ウエハを乾燥させることなく濡れたままとして各処理を行うことである。このようにすることにより、処理途中でウエハＷの表面が乾燥することによる不都合を全く受けずに一連の処理を完結することができる。
本実施形態では、無電解めっき工程（ステップ１４）および後洗浄工程として行う第１のリンス処理工程（ステップ１５）のみを複数回繰り返して行ったが、これら無電解めっき工程および第１のリンス処理工程に加えてさらに幾つかの工程を複数回繰り返して行うこともできる。
以下、第３〜６の実施形態として、これらの繰り返しの例について説明する。なお、第３〜６の実施形態において、親水化工程、前洗浄工程としての薬液処理工程、前洗浄工程としてのリンス処理工程、無電解めっき工程、後洗浄工程としての第１のリンス処理工程、後洗浄工程としての薬液処理工程、後洗浄工程としての第２のリンス処理工程、および乾燥工程はそれぞれ、第２の実施形態と同様に行うことができる。また、これらの実施形態においても、無電解めっきを施した後のめっきの表面が乾燥する前にウエハＷを洗浄液で後洗浄することが好ましく、これに加えてさらに前洗浄した後のウエハＷの表面が乾燥する前にめっきを行うことが好ましいが、最も好ましいのは、プリウエット処理（親水化処理）から乾燥処理の前まで、ウエハを乾燥させることなく濡れたままとして各処理を行うことである。
＜第３の実施形態＞
図１２は無電解めっきユニット（ＰＷ）１２におけるウエハＷの処理方法の第３の実施形態の概略を示すフローチャートである。
本実施形態では、まず、親水化工程（ステップ２１）、前洗浄工程としての薬液処理工程（ステップ２２）および前洗浄工程としてのリンス処理工程（ステップ２３）を順次行う。引き続き、無電解めっき工程（ステップ２４）、後洗浄工程としての第１のリンス処理工程（ステップ２５）、後洗浄工程としての薬液処理工程（ステップ２６）および後洗浄工程としての第２のリンス処理工程（ステップ２７）を順次行い、これらの工程（ステップ２４〜２７）を、所定回数に達するまで繰り返す（ステップ２８）。具体的には、ユニットコントローラ３４により、ステップ２４〜２７が所定の回数繰り返して行われたか否かを判断する。そして、これらが所定回数繰り返された後、乾燥工程（ステップ２９）を行う。
第３の実施形態では、後洗浄工程の薬液、例えば酸性水溶液での処理をめっき工程とともに複数回繰り返して行うため、ＣｏＷＢ膜に生じる、水素ガスに起因する空隙および結晶粒界のピンホールを塞ぐことができる上に、各回のめっき工程によって形成されるＣｏＷＢ膜の表面のめっき反応による副生成物を薬液、例えば酸性水溶液により逐一除去して、ＣｏＷＢ膜の膜質をさらに向上させることができる。したがって、ウエハＷの長期信頼性をさらに高めることが可能となる。なお、後洗浄工程として行われる第２のリンス処理工程（ステップ２７）後に再び無電解めっき工程（ステップ２４）を行う際には、無電解めっき工程に先立ってインナーカップ４７を上昇させる。
＜第４の実施形態＞
図１３は無電解めっきユニット（ＰＷ）１２におけるウエハＷの処理方法の第４の実施形態の概略を示すフローチャートである。
本実施形態では、まず、親水化工程（ステップ３１）を行う。そして、前洗浄工程としての薬液処理工程（ステップ３２）、前洗浄工程としてのリンス処理工程（ステップ３３）、無電解めっき工程（ステップ３４）および後洗浄工程のとしての第１のリンス処理工程（ステップ３５）を順次行い、これらの工程（ステップ３２〜３５）を、所定回数に達するまで繰り返す（ステップ３６）。具体的には、ユニットコントローラ３４により、ステップ３２〜３５が所定の回数繰り返して行われたか否かを判断する。そして、これらが所定回数繰り返された後、後洗浄工程としての薬液処理工程（ステップ３７）、後洗浄工程としての第２のリンス処理工程（ステップ３８）および乾燥工程（ステップ３９）を順次行う。
第４の実施形態では、前洗浄工程として行う薬液処理の薬液、例えば有機酸水溶液での処理をめっき工程とともに複数回繰り返して行うため、ＣｏＷＢ膜に生じる、水素ガスに起因する空隙および結晶粒界のピンホールをより確実に塞ぐことができる。したがって、ウエハＷの長期信頼性をさらに高めることが可能となる。
＜第５の実施形態＞
図１４は無電解めっきユニット（ＰＷ）１２におけるウエハＷの処理方法の第５の実施形態の概略を示すフローチャートである。
本実施形態では、まず、親水化工程（ステップ４１）を行う。そして、前洗浄工程としての薬液処理工程（ステップ４２）、前洗浄工程としてのリンス処理工程（ステップ４３）、無電解めっき工程（ステップ４４）、後洗浄工程としての第１のリンス処理工程（ステップ４５）、後洗浄工程としての薬液処理工程（ステップ４６）および後洗浄工程としての第２のリンス処理工程（ステップ４７）を順次行い、これらの工程（ステップ４２〜４７）を、所定回数に達するまで繰り返す（ステップ４８）。具体的には、ユニットコントローラ３４により、ステップ４４〜４７が所定の回数繰り返して行われたか否かを判断する。そして、これらが所定回数繰り返された後、乾燥工程（ステップ４９）を行う。
第５の実施形態では、後洗浄工程としての薬液処理に用いる薬液、例えば酸性水溶液での処理と、前洗浄工程としての薬液処理に用いる薬液、例えば有機酸水溶液での処理とを、めっき工程とともに複数回繰り返して行うため、第３の実施形態と第４の実施形態との複合的な作用・効果を得ることができ、ＣｏＷＢ膜の膜質を一層向上させることができる。したがって、ウエハＷの長期信頼性を一層高めることが可能となる。
＜第６の実施形態＞
図１５は無電解めっきユニット（ＰＷ）１２におけるウエハＷの処理方法の第４の実施形態の概略を示すフローチャートである。
本実施形態では、まず、親水化工程（ステップ５１）および前洗浄工程としての薬液処理工程（ステップ５２）を順次行う。そして、前洗浄工程としてのリンス処理工程（ステップ５３）、無電解めっき工程（ステップ５４）、後洗浄工程としての第１のリンス処理工程（ステップ５５）、後洗浄工程としての薬液処理工程（ステップ５６）、後洗浄工程としての第２のリンス処理工程（ステップ５７）および乾燥工程（ステップ５８）を順次行い、これらの工程（ステップ５３〜５８）を、所定回数に達するまで繰り返す（ステップ５９）。具体的には、ユニットコントローラ３４により、ステップ５３〜５８が所定の回数繰り返して行われたか否かを判断し、これらが所定回数繰り返された段階で終了する。乾燥工程後に行われる２回目以降の前洗浄工程としてのリンス処理は、ウエハＷを親水化させる役割を果たす。
第６の実施形態では、後洗浄工程の薬液、例えば酸性水溶液ので処理と乾燥工程とをめっき工程とともに複数回繰り返して行うため、第３の実施形態と同様の作用・効果を得ることができる上に、後洗浄工程によってＣｏＷＢ膜に吸着した水素ガスが十分に除去することができなかった場合であっても、この水素ガスを各回の乾燥工程によって確実に除去することができ、これにより、ＣｏＷＢ膜の膜質をより一層向上させることができる。したがって、ウエハＷの長期信頼性をより一層高めることが可能となる。
＜第７の実施形態＞
図１６は無電解めっきユニット（ＰＷ）１２におけるウエハＷの処理方法の第７の実施形態の概略を示すフローチャートである。
本実施形態では、親水化工程（ステップ６１）、前洗浄工程としての薬液処理工程（ステップ６２）、前洗浄工程としてのリンス処理工程（ステップ６３）、無電解めっき工程（ステップ６４）、後洗浄工程としての第１のリンス処理工程（ステップ６５）、後洗浄工程としての薬液処理工程（ステップ６６）、後洗浄工程としての第２のリンス処理工程（ステップ６７）および乾燥工程（ステップ６８）を順次行い、これらの工程（ステップ６１〜６８）を、所定回数に達するまで繰り返す（ステップ６９）。具体的には、ユニットコントローラ３４により、ステップ６１〜６８が所定の回数繰り返して行われたか否かを判断し、これらが所定回数繰り返された段階で終了する。
第７の実施形態では、後洗浄工程としての薬液処理に用いる薬液、例えば酸性水溶液での処理と、前洗浄工程としての薬液処理に用いる薬液、例えば有機酸水溶液での処理と、乾燥工程とを、めっき工程とともに複数回繰り返して行うため、第３の実施形態と第６の実施形態との複合的な作用・効果を得ることができ、これにより、ＣｏＷＢ膜の膜質を著しく向上させることができる。したがって、ウエハＷの長期信頼性を著しく高めることが可能となる。
なお、以上の実施形態において適用される無電解めっき工程にて形成されるめっきとしてはＣｏＷＢ以外に、ＣｏＷＰ等の他のＣｏ合金を挙げることができる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上記実施形態では、無電解めっき工程後に後洗浄工程としてのリンス処理を行ったが、これに限らず、例えば、無電解めっき工程後にリンス処理を行わずに後洗浄工程の薬液処理を行ってもよく、この場合には、めっき工程と後洗浄工程としての薬液処理とを複数回繰り返してもよい。
また、上記実施形態では、無電解めっき工程の際に、スピンチャックに保持された基板を内側囲繞部材によって囲繞し、薬液での洗浄工程の際に、スピンチャックに保持された基板を外側囲繞部材によって囲繞したが、例えば、無電解めっき処理の際に、スピンチャックに保持された基板を外側囲繞部材によって囲繞し、後洗浄処理の際に、スピンチャックに保持された基板を内側囲繞部材によって囲繞してもよい。また、内側囲繞部材の代わりにスピンチャックを昇降させてもよく、さらに、外側囲繞部材を昇降させてもよい。
さらに、上記実施形態では一連の工程を同一のユニット内で連続して行う例を示したが、前洗浄処理、無電解めっき処理、後洗浄装置処理等を異なるユニットで行う場合も本発明の範囲に含まれる。
さらにまた、本発明の範囲を逸脱しない限り、上記実施形態の構成要素を適宜組み合わせたもの、あるいは上記実施形態の構成要素を一部取り除いたものも本発明の範囲内である。

Claims (14)

  1. 基板に設けられたＣｕ（銅）配線にＣｏ（コバルト）合金からなる無電解めっきを施す工程と、前記無電解めっきを施した後、基板を洗浄液で後洗浄処理する工程とを含み、前記後洗浄処理は、めっきの表面が乾燥する前に行われることを特徴とする基板処理方法。
  2. 前記無電解めっきを施す前に基板を洗浄液で前洗浄処理することをさらに含み、前記前洗浄処理、前記無電解めっき、前記後洗浄処理を基板の表面を乾燥させずに行うことを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 基板を水平に保持して回転させるスピンチャックと、前記スピンチャックに保持された基板の周縁を囲繞する囲繞位置と基板の周縁から退避した退避位置とをとるように、前記スピンチャックに対して相対的に昇降する内側囲繞部材と、前記内側囲繞部材の外側に設けられ、前記内側部材が基板の周縁から退避した際に、基板の周縁を囲繞する外側囲繞部材とを具備する基板処理装置を用いて、基板に設けられたＣｕ（銅）配線にＣｏ（コバルト）合金からなる無電解めっきを施す基板処理方法であって、
    前記スピンチャックに基板を保持させる工程と、
    前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材の一方によって前記スピンチャックに保持された基板の周縁を囲繞した状態で、前記スピンチャックにより基板を回転させながら基板にめっき液を供給し、基板から振り切られためっき液を前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材のうち基板の周縁を囲繞しているものによって受け止めつつ、前記配線に無電解めっきを施す工程と、
    少なくとも一部の期間、前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材の他方によって前記スピンチャックに保持された基板の周囲を囲繞した状態で、前記スピンチャックにより基板を回転させながら基板に洗浄液を供給し、基板から振り切られた洗浄液を前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材のうち基板の周縁を囲繞しているものによって受け止めつつ、基板の後洗浄処理を行う工程と
    を含み、
    前記後洗浄処理は、前記無電解めっきを施した後のめっきの表面が乾燥する前に行うことを特徴とする基板処理方法。
  4. 前記後洗浄処理は、無電解めっきを施した後、前記洗浄液としてリンス液を用いてリンス処理を行うことと、その後、前記洗浄液として薬液を用いて薬液処理を行うことを含み、
    前記リンス処理は、前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材のうち、前記無電解めっきの際と同じ方で基板の周縁を囲繞した状態で、前記スピンチャックにより基板を回転させながら基板にリンス液を供給し、基板から振り切られたリンス液を前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材のうち基板の周縁を囲繞しているものによって受け止めつつ行い、
    前記薬液処理は、前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材の他方によって前記スピンチャックに保持された基板の周囲を囲繞した状態で、前記スピンチャックにより基板を回転させながら基板に薬液を供給し、基板から振り切られた洗浄液を前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材のうち基板の周縁を囲繞しているものによって受け止めつつ行うことを特徴とする請求項３に記載の基板処理方法。
  5. 前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材のうち無電解めっきの際とは異なるものによって前記スピンチャックに保持された基板の周縁を囲繞した状態で、前記無電解めっきを施す前に基板を洗浄液で前洗浄処理することをさらに含み、前記前洗浄処理、前記無電解めっき、前記後洗浄処理を基板の表面を乾燥させずに行うことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の基板処理方法。
  6. 前記後洗浄処理の洗浄液として、ｐＨが３以上の酸性の薬液を用いることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  7. 前記薬液はｐＨが３〜４であることを特徴とする請求項６に記載の基板処理方法。
  8. 前記後洗浄処理の洗浄液として、界面活性剤を含む薬液を用いることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  9. 前記薬液は、界面活性剤の濃度が０．０００１％以上であることを特徴とする請求項８に記載の基板処理方法。
  10. 前記後洗浄処理は、無電解めっきを施した後、前記洗浄液としてリンス液を用いてリンス処理を行うことと、その後、前記洗浄液として薬液を用いて薬液処理を行うことを含むことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  11. 前記無電解めっきに用いられるめっき液は界面活性剤を含んでいることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  12. 前記Ｃｏ合金はＣｏＷＢ（コバルト・タングステン・ホウ素）またはＣｏＷＰ（コバルト・タングステン・リン）からなる、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  13. 基板に設けられたＣｕ（銅）配線にＣｏ（コバルト）合金からなる無電解めっきを施す基板処理装置であって、
    基板を水平に保持して回転させるスピンチャックと、
    前記スピンチャックに保持された基板の周縁を囲繞する囲繞位置と基板の周縁から退避した退避位置とをとるように、前記スピンチャックに対して相対的に昇降する内側囲繞部材と、
    前記内側囲繞部材の外側に設けられ、前記内側部材が基板の周縁から退避した際に、基板の周縁を囲繞する外側囲繞部材と前記スピンチャックに保持された基板の周縁を囲繞可能なように、前記スピチャックと相対的に昇降する内側囲繞部材と、
    前記スピンチャックに保持された基板にめっき液を供給するめっき液供給機構と、
    前記スピンチャックに保持された基板に洗浄液を供給する洗浄液供給機構と
    を具備し、
    前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材の一方によって前記スピンチャックに保持された基板の周縁を囲繞した状態で、前記スピンチャックにより基板を回転させながら基板にめっき液を供給し、基板から振り切られためっき液を前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材のうち基板の周縁を囲繞しているものによって受け止めつつ、前記配線に無電解めっきを施し、
    少なくとも一部の期間、前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材の他方によって前記スピンチャックに保持された基板の周囲を囲繞した状態で、前記スピンチャックにより基板を回転させながら基板に洗浄液を供給し、基板から振り切られた洗浄液を前記内側囲繞部材および前記外側囲繞部材のうち基板の周縁を囲繞しているものによって受け止めつつ、基板の後洗浄処理を行うことを特徴とする基板処理装置。
  14. コンピュータ上で動作し、基板処理装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、請求項１から請求項１２のいずれかの方法が行われるように、コンピュータに前記基板処理装置を制御させることを特徴とする記憶媒体。
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