(57)【要約】【課題】被めっき材の被めっき面により均一な膜厚のめっき膜を容易に形成できるようにした無電解めっき装置及び無電解めっき方法を提供する。【解決手段】被めっき材Ｗを保持する保持部１０と、めっき液２２を保持するめっき槽２４とを有し、被めっき材Ｗをめっき槽２４内のめっき液２２に接液させてめっきを行うめっき装置において、保持部１０は加熱部１４を有する。【選択図】図１
2006104581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被めっき材を保持する保持部と、
めっき液を保持するめっき槽とを有し、
被めっき材を前記めっき槽内のめっき液に接液させてめっきを行うめっき装置において、
前記保持部は加熱部を有することを特徴とする無電解めっき装置。
【請求項２】
前記めっき槽は、めっき液をめっき室の内部に導入し溢流堰をオーバーフローさせつつ保持することを特徴とする請求項１記載の無電解めっき装置。
【請求項３】
前記加熱部は、温度調節機能を有していることを特徴とする請求項１または２記載の無電解めっき装置。
【請求項４】
被めっき材を保持部で保持し、
前記保持部が有する加熱部で前記被めっき材を加熱し、しかる後、
前記被めっき材をめっき液に接液させることを特徴とする無電解めっき方法。
【請求項５】
被めっき材をめっき液の温度と同じ温度に加熱することを特徴とする請求項４に記載の無電解めっき方法。
【請求項６】
前記めっき液をめっき槽で保持しつつめっき室に導入し、
前記めっき槽の溢流堰から前記めっき液をオーバーフローさせることを特徴とする請求項４または５記載の無電解めっき方法。
【請求項７】
前記めっき液を前記めっき槽にて所定温度に加熱することを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の無電解めっき方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無電解めっき装置及び無電解めっき方法に関し、特に半導体基板の表面に形成した配線用の溝に銅等の金属を充填して埋込み配線を形成したり、このようにして形成した埋込み配線の表面を保護する保護膜を形成したりする等の用途の無電解めっき装置及び無電解めっき方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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めっき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、無電解めっき液をオーバーフローさせつつ保持するめっき槽と、このめっき槽の上部に配置され、基板等の被めっき材を横向きに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めっき材をめっき槽内のめっき液に浸漬（いわゆるどぶ付け）させるようにしたもの、基板等の被めっき材を上向き（フェイスアップ）に保持する保持部と、この保持部で保持した被めっき材の上面（被めっき面）にめっき液を供給するめっき液供給部とを有し、この保持部で保持した被めっき材の上面に沿って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、めっきが一般的である。いずれにしても、基板の表面に銅膜を成膜した後、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。そして、このようにして銅配線を形成した基板の表面に無電解めっきを施し、銅配線の表面に保護膜（蓋めっき膜）を選択的に形成して配線を保護することが提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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）などがあるが、いずれの無電解めっきプロセスでも基板全面にわたって膜厚の均一性が要求される。
【０００６】
ここで、無電解めっきにあっては、被めっき材が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、被めっき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、めっき液が被めっき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し、かつめっき処理中におけるめっき液の被めっき面に対する垂直方向の速度分布（被めっき面に沿って形成される拡散層または境界層厚さ）が被めっき面の面内の全域に亘って均一であることが要求される。
【０００７】
しかしながら、従来のＤＩＰ型治具固定式のめっきでは、基板上の流れを均一にすることは難しく、また、コータ式のフェイスアップ型のめっきでは、流れのコントロールと同時に液温の均一化についても問題があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、被めっき材の被めっき面により均一な膜厚のめっき膜を容易に形成できるようにした無電解めっき装置及び無電解めっき方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、被めっき材を保持する保持部と、めっき液を保持するめっき槽とを有し、被めっき材を前記めっき槽内のめっき液に接液させてめっきを行うめっき装置において、前記保持部は加熱部を有することを特徴とする無電解めっき装置である。
【００１０】
ここで、加熱部は、保持部に取付けてもよいし一体として内蔵してもよいが、内蔵した方が熱が効率的且つ均一に伝わりやすく好適である。これにより、被めっき材を保持部で保持し該保持部に内蔵した加熱部でめっき液と同じ温度となるように加熱しつつ、所定の温度のめっき液に浸漬させてめっき処理を行うことで、めっき処理中に被めっき材の被めっき面内に温度むらが生じたり、めっき温度がめっき処理中に変化したりしてしまうことを防止し、しかもめっき室内に上方に向かって流れて外方に拡がるめっき液の一定の安定した流れを作ることで、めっき処理中におけるめっき液の被めっき材の被めっき面に対する垂直方向の速度分布（拡散層または境界層厚さ）が被めっき面の全域に亘ってより均一になる。
【００１１】
このめっき槽に導入するめっき液の温度は、例えば２５〜９０℃、好ましくは５５〜８０℃程度であり、またこのめっき液の流量は、例えば１〜３０Ｌ／ｍｉｎ、好ましくは１〜２０Ｌ／ｍｉｎ、更に好ましくは１〜１０Ｌ／ｍｉｎ程度である。ただし、これらの最適流量はプロセス温度、還元反応形態により異なる。
【００１２】
前記保持部は、回転自在に構成されていることが好ましい。これにより、被めっき材を保持部で保持して回転させることで、めっき処理中におけるめっき液の被めっき材の被めっき面に対する垂直方向の速度分布を更に均一にすることができる。この回転速度は、例えば０〜１００ｒｐｍ、好ましくは０〜５０ｒｐｍ程度である。ただし、これらの最適回転速度は、還元反応形態、要求される面内膜厚均一性により異なる。
【００１３】
前記めっき室底面の少なくとも前記保持部で保持した被めっき材と対面する領域は、上方に向け外方に拡がる２次曲面を有していることが好ましい。これにより、めっき室底面の２次曲線を有している領域では、めっき液がめっき室の底面に沿って層流としてスムーズに流れて、この流れの途中で局部的な渦が発生することが防止される。
【００１４】
前記めっき槽内部には該めっき槽で保持しためっき液を加熱する加熱部または外部と断熱する断熱材が設けられていることが好ましい。これにより、例えば高温のめっき液がめっき室の内部を流れる間に徐々に冷めてしまうことを防止することができる。
【００１５】
前記保持部は、真空チャックまたは静電チャックで基板を保持するように構成されていることが好ましい。
【００１６】
基板上の均一な流れを形成させたいと考えた時、基板外周のシールの存在は流れを乱す要因となる。面内均一性の精度がさらにアップした時、基板めっき面にシールがない形が望ましい。そのためには、チャックは裏面を使って真空チャックか静電チャックとし、裏面外周でシールを取る形になる。
【００１７】
被めっき面を下向きにして被めっき材の上面を吸着保持する保持部と、前記保持部の下方に配置され、所定の温度の無電解めっき液を上向きにしてめっき室の内部に導入し溢流堰をオーバーフローさせつつ保持するめっき槽と、被めっき材を下方で支える支持部とを有し、前記支持部を被めっき材から離し、前記保持部のみで保持した被めっき材を前記めっき槽内のめっき液に接液させてめっきを行うようにすることが好ましい。
【００１８】
このように、被めっき材を下方で支える支持部を被めっき材から離した状態でめっきを行うことで、例えば、支持部をリング状に構成した場合には、被めっき材の被めっき面の下方に突出するリング状の支持部の存在によって、無電解めっき反応で生じるＨ２ガス等が被めっき材の被めっき面から逃げ難くなることを防止し、また支持部を複数の爪で構成した場合には、この爪の回転に伴ってめっき液の流れが乱れ、被めっき面に接触するめっき液の流れの状態が変化してしまうことを防止することができる。
【００１９】
前記保持部は、下面に凹部を有する弾性体からなるリング状の真空シール材を備え、この真空シール材の下面を被めっき材の上面外周部に当接させ該真空シール材の凹部と被めっき材の上面で囲まれた空間を真空吸引して被めっき材を保持するように構成されていることが好ましい。
これにより、被めっき材の上面外周部を真空シール材でシールした状態で、被めっき材を吸着保持して、めっき液が被めっき材の上面に浸入してしまうことを防止することができる。
【００２０】
前記保持部は、被めっき材を保持した時に前記真空シール材で囲まれた領域に不活性ガスを導入する不活性ガス導入路を有することが好ましい。
これにより、真空シール材と被めっき材の間の隙間から被めっき材の上面に浸入しようとするめっき液を、真空シール材で囲まれた領域に導入するＮ２ガス等の不活性ガスで強制的に外方に押し戻して、このめっき液の浸入をより確実に確実に防止することができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、前記めっき槽は、めっき液をめっき室の内部に導入し溢流堰をオーバーフローさせつつ保持することを特徴とする請求項１記載の無電解めっき装置である。
請求項３に記載の発明は、前記加熱部は、温度調節機能を有していることを特徴とする請求項１または２記載の無電解めっき装置である。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、被めっき材を保持部で保持し、前記保持部が有する加熱部で前記被めっき材を加熱し、しかる後、前記被めっき材をめっき液に接液させることを特徴とする無電解めっき方法である。
請求項５に記載の発明は、被めっき材をめっき液の温度と同じ温度に加熱することを特徴とする請求項４に記載の無電解めっき方法である。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、前記めっき液をめっき槽で保持しつつめっき室に導入し、前記めっき槽の溢流堰から前記めっき液をオーバーフローさせることを特徴とする請求項４または５記載の無電解めっき方法である。
請求項７に記載の発明は、前記めっき液を前記めっき槽にて所定温度に加熱することを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の無電解めっき方法である。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、めっき処理中に被めっき材の被めっき面内に温度むらが生じたり、めっき温度がめっき処理中に変化してしまうことを防止し、しかもめっき処理中におけるめっき液の被めっき材の被めっき面に対する垂直方向の速度分布（拡散層または境界層厚さ）が被めっき面の全域に亘ってより均一になるようにして、被めっき材の被めっき面により均一な膜厚のめっき膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、以下の例では、コンタクトホールや配線用の溝を形成した半導体ウエハ等の基板の表面に無電解銅めっきを行って該コンタクトホールや配線用の溝の内部に銅を埋め込み、しかる後、ＣＭＰプロセスを施し基板の表面を研磨することで、基板の表面に銅配線を形成する場合について説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１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、表面（被めっき面）Ｓにコンタクトホールや配線用の溝を形成した半導体ウエハ等の基板（被めっき材）Ｗを下向き（フェイスダウン）にして保持する基板保持部１０を有している。この基板保持部１０は、下方に開口したハウジング１２内に上下動自在で該ハウジング１２と一体に回転するように収納されている。
【００２７】
また、基板保持部１０には、基板Ｗの表面Ｓの全域よりもやや広い領域に亘って基板Ｗを加熱する加熱部（ヒータ）１４がその下面を露出した状態で内蔵され、この加熱部１４の下面に基板Ｗをシール爪（支持部）１８で抱え込む形で保持されている。これにより、基板Ｗは、加熱部１４の下面に保持され、加熱部１４によって基板Ｗに局所的な温度むらが生じないように加熱される。なお、加熱部１４は、温度調節機能を有し、これによって、基板Ｗを任意の温度に加熱できるようになっている。
【００２８】
ハウジング１２は、上下動及び回転自在な主軸１６の下端に連結され、下端には、内方に突出して基板Ｗの周縁部をシールした状態で支える支持部としてのリング状のシール爪１８が設けられ、更に周壁には、基板Ｗの出し入れを行う開口２０が設けられている。
【００２９】
ハウジング１２の下方に位置して、無電解めっき液２２を保持するめっき槽２４が配置されている。このめっき槽２４は、めっき液２２との摩擦を低減するため、例えばテフロン（登録商標）製で、内部には、底部中央から上方に延びるめっき液供給路２６に連通してめっき液２２を保持するめっき室２８が形成されている。このめっき室２８は、周囲を溢流堰３０で囲われ、この溢流堰３０の外側に、めっき液排出路３２が形成されている。これにより、めっき液２２は、めっき液供給路２６から上向きでめっき室２８内に導入され、溢流堰３０をオーバーフローしてめっき液排出路３２から外部に排出される。
【００３０】
ここで、めっき室２８の底面２８ａの少なくとも基板保持部１０で保持した基板Ｗと対面する領域は、例えば朝顔型の流線形をした、上方に向けて外方に拡がる２次曲面を有している。これにより、めっき室２８の底面２８ａの２次曲線を有している領域では、めっき液２２がめっき室２８の底面２８ａに沿って層流としてスムーズに流れて、この流れの途中で局部的な渦が発生することがないようになっている。
【００３１】
更に、めっき槽２４内部のめっき室２８の底面２８ａに近接した位置には、この底面２８ａの２次曲面に沿った形状の加熱部３４が埋設されている。これによって、加熱されてめっき液供給路２６からめっき室２８に導入されるめっき液２２がその搬送の過程で冷却されても、この加熱部３４を介して一定の温度となるように加熱される。なお、この加熱部３４の代わりに、断熱材を設けても良く、また、例えばめっき液の温度があまり高くない場合には、加熱部や断熱材を省略してもよい。
【００３２】
この実施の形態の無電解めっき装置にあっては、先ず基板Ｗを開口２０からハウジング１２の内部に入れ、シール爪（支持部）１８の上に載置保持した状態で基板保持部１０を下降させて基板Ｗを基板保持部１０で圧着保持する。この状態で、基板保持部１０に内蔵した加熱部１４で基板Ｗをその全域に亘ってめっき室２８内に導入されるめっき液２２の温度と同じ一定の温度に加熱する。
【００３３】
一方、めっき液供給路２６から一定の温度に加熱しためっき液２２をめっき室２８内に導入し、溢流堰３０からオーバーフローさせておく。このめっき槽２４に導入するめっき液２２の温度は、例えば２５〜９０℃、好ましくは５５〜８０℃程度であり、またこのめっき液２２の流量は、例えば１〜３０Ｌ／ｍｉｎ、好ましくは１〜２０Ｌ／ｍｉｎ、更に好ましくは１〜１０Ｌ／ｍｉｎ程度である。
【００３４】
この状態で、基板Ｗを、例えば０〜１００ｒｐｍ、好ましくは０〜５０ｒｐｍ、更に好ましくは０〜２０ｒｐｍ程度の回転速度で回転させつつ下降させ、基板Ｗをめっき室２８内のめっき液２２内に浸漬させて、基板Ｗの表面に銅めっき処理を行う。温度、流量、回転速度の最適値は、各プロセスによって異なる。
【００３５】
これにより、基板Ｗを基板保持部１０で保持し該保持部１０に内蔵した加熱部１４でめっき液２２と同じ温度となるように加熱しつつ、所定の温度のめっき液に浸漬させてめっき処理を行うことで、めっき処理中に基板Ｗの表面Ｓの面内に温度むらが生じたり、めっき温度がめっき処理中に変化してしまうことを防止することができる。しかもめっき室２８内に上方に向かって流れて外方に拡がるめっき液２２の安定した一定の流れを作ることで、めっき処理中におけるめっき液２２の基板Ｗの表面Ｓに対する垂直方向の速度分布（拡散層または境界層厚さ）が該表面Ｓの全域に亘ってより均一になる。これによって、基板Ｗの表面Ｓに、例えば続くＣＭＰプロセス、リソグラフィプロセスに問題とならない均一な膜厚の銅めっき膜を成膜することができ、シード層の形成が目的ならば、配線材としての均一性、後に続く穴埋め性を安定にすることが可能である。
【００３６】
そして、所定の時間に亘るめっき処置が終了後、基板Ｗを上昇させ、必要に応じて液切りを行った後、前述の逆の動作でめっき後の基板Ｗをハウジング１２の外に搬送する。基板上のシール爪が流れを乱し、均一な膜厚を維持できない場合は、図４に示すように、基板保持部１０の下面に真空チャック又は静電チャック３８を取付け、この真空チャック又は静電チャック３８で基板Ｗを吸着保持し、且つシールを基板Ｗの裏面側に位置するように取付けてここをシールすることで、シール爪を省略することができる。
【００３７】
図２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。これは、めっき槽２４を心材４０と該心材４０の表面を覆う被覆材４２の積層構造とし、この心材４０と被覆材４２との間に配管４４を通し、この配管４４の内部に加熱媒体４６を導入することで、ジャケット構造の加熱部４８を構成したものである。そして、この例では、めっき槽２４の外側から配管４４の内部に加熱媒体４６の導入し、加熱媒体４６は、配管４４の内部をめっき槽２４の内方に向けて順次流れるようになっている。その他の構成は、図１に示すものとほぼ同様である。
【００３８】
この例によれば、めっき液２２がめっき室２８内を外方に向けて流れることで、徐々に冷却されるが、このもっとも冷却されためっき液２２を加熱媒体４６で効率的に加熱して、めっき液２２の温度がより一定となるようにすることができる。
【００３９】
図３は、図１及び図２に示す無電解めっき装置を備えた基板処理装置の全体構成を示す。この基板処理装置は、矩形状の設置床５０上に配置され、ロード・アンロードユニット５２ａ，５２ｂ、前処理を行う洗浄装置５４，５６、めっきの際の活性化剤となるＳｎＣｌ２液等により活性化処理を行う活性化処理装置５８、無電解めっきの際の触媒となるＰｄＣｌ２液等により触媒付与処理を行う触媒付与装置６０、無電解めっき装置６２、めっき処理後の後処理を行う洗浄・乾燥装置６４，６６、これらの間に基板Ｗの搬送を行う２基の搬送装置（搬送ロボット）６８，７０、及び仮置きステージ７２を有している。
【００４０】
ここで、一方の洗浄・乾燥装置６４は、この例では、ロール・クリーニングユニットで構成され、他方の洗浄・乾燥装置６６は、ペンシル・スポンジを備えたスピンドライユニットで構成されている。また、ロード・アンロードユニット５２ａ，５２ｂ側に位置する搬送装置６８は、ドライロボットで、仮置きステージ７２を挟んで反対側に位置する搬送装置７０は、反転機構を備えたウェットロボットである。
【００４１】
次に、上記のように構成した基板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・アンロードユニット５２ａ，５２ｂに保持された基板Ｗを一方の搬送装置６８により取り出し、仮置きステージ７２に置く。他方の搬送装置７０は、これを洗浄装置５４に搬送し、ここで前洗浄を行った後、活性化処理装置５８に搬送し、ここで、ＳｎＣｌ２等の活性化剤を含む処理液によって活性化処理を行なう。次に、基板Ｗを隣接する触媒付与装置６０に搬送し、ここでＰｄＣｌ２液等の触媒によって触媒付与処理を行い、しかる後リンスする。
【００４２】
この過程では、活性化処理装置５８において、活性化剤からのイオンＳｎ２＋が基板Ｗの表面に吸着され、このイオンは、触媒付与装置６０において酸化されてＳｎ４＋になり、逆にＰｄ２＋は還元されて金属Ｐｄとなって基板Ｗの表面に析出して、次の無電解めっき工程の触媒層となる。この過程は、Ｐｄ／Ｓｎコロイドの１液キャタリストを用いて行うこともできる。なお、以上のような触媒付与工程は、この例のように、活性化処理装置５８と触媒付与装置６０で行うこともできるが、別の装置で行ってから基板Ｗを移送してもよい。また、半導体基板に存在する窪み内表面の材質、状態によっては、前述の活性化処理及び／又は触媒付与処理を省略できる場合がある。
【００４３】
搬送装置７０は、基板Ｗをさらに洗浄装置５６に運び、ここで前洗浄を行った後、無電解めっき装置６２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。この場合、固液界面で還元剤の分解によって生じた電子が、基板表面の触媒を経由してＣｕ２＋に与えられ、金属Ｃｕとして触媒上に析出して銅めっき膜を形成する。なお、この触媒としては、Ｐｄ以外にも、遷移金属である、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇ等を用いることができる。
【００４４】
次に、搬送装置６８でめっき後の基板を無電解めっき装置６２から取り出して洗浄・乾燥装置６４に運ぶ。この洗浄・乾燥装置６４では、基板をロールによって水洗浄して乾燥させる。そして、搬送装置６８は、この基板を洗浄・乾燥装置６６に運び、この洗浄・乾燥装置６６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・アンロードユニット５２ａ，５２ｂ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。
処理工程の他の例として、洗浄装置５４を触媒付与の前処理洗浄、活性化処理装置５８を触媒付与プロセス、触媒付与装置６０を触媒付与の後処理、洗浄装置５６をめっき前処理洗浄、無電解めっき装置６２をめっき処理プロセスとして無電解めっき装置６２の中でめっき後洗浄を素早く行って、めっきの成長を止めている。
【００４５】
なお、この例では、無電解めっきで銅めっき膜を成膜した例を示しているが、無電解めっきで成膜するめっき膜としては、銅の他に、Ｎｉ−Ｂ，Ｎｉ−Ｐ，Ｃｏ−Ｐ,Ｎｉ−Ｗ−Ｐ，Ｎｉ−Ｃｏ−Ｐ，Ｃｏ−Ｗ−Ｐ等が挙げられる。
【００４６】
ここで、図５は、半導体装置における銅配線形成例を工程順に示す。先ず、図５（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。バリア層５としては、Ｔａ／ＴａＮ混合層、ＴｉＮ，ＷＮ，ＳｉＴｉＮ，ＣｏＷＰ，ＣｏＷＢ膜等が挙げられる。
【００４７】
そして、図５（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５（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５（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。
【００４８】
図６乃至図８は、例えば、図５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本発明の第３の実施の形態の無電解めっき装置を示す。
【００４９】
このめっき装置は、表面（被めっき面）Ｓにコンタクトホールや配線用の溝を形成した半導体ウエハ等の基板（被めっき材）Ｗを下向き（フェイスダウン）にして吸着保持する基板保持部１１０を有している。この基板保持部１１０は、円板状の保持体１１２と、この保持体１１２の下面の外周部に取付けたリング状の真空シール材１１４とを備えている。この真空シール材１１４は、例えばゴム等の弾性体から構成され、図８に詳細に示すように、下方に突出する内側リップ部１１４ａと外側リップ部１１４ｂとを有し、この両リップ部１１４ａ，１１４ｂに挟まれた領域にＵ字状の凹部１１４ｃを有する形状に形成されている。更に、保持体１１２は、回転モータ１１６から延びる回転軸１１８の下端に連結されている。真空シール材１１４の凹部１１４ｃは、保持体１１２、回転軸１１８及び回転モータ１１６の内部を延びる真空経路１２０に連通し、この真空経路１２０は、図示しない真空源に接続されている。
【００５０】
これによって、基板Ｗの表面に真空シール材１１４のリップ部１１４ａ，１１４ｂの下端を圧接させ、この凹部１１４ｃと基板Ｗの表面で区画させた空間を真空引きすることで、基板Ｗをその外周部を真空シール材１１４でシールした状態で吸着保持し、更に、このように基板Ｗを保持した状態で、回転モータ１１６を駆動することで、基板Ｗを保持体１１２と一体に回転させることができるようになっている。
【００５１】
更に、保持体１１２、回転軸１１８及び回転モータ１１６の内部を延び、保持体１１２の真空シール材１１４で囲まれた下面で開口する不活性ガス導入路１２２が備えられている。これにより、前述のようにして、基板Ｗをその外周部を真空シール材１１４でシールした状態で吸着保持した時に、この真空シール材１１４で囲まれた領域に、Ｎ２ガス等の不活性ガスを導入することで、この真空シール材１１４で囲まれた領域に浸入しようとするめっき液をこの不活性ガスで強制的に外方に押し戻し、これによって、めっき液の真空シール材１１４で囲まれた領域内への浸入をより確実に確実に防止できるようになっている。
【００５２】
なお、この例では、図８に示すように、保持体１１２の内部に、温度調節機能を有し基板Ｗを加熱する加熱部（ヒータ）１２４が内蔵されている。この加熱部１２４の役割は、前述の例と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００５３】
基板保持部１１０の周囲を包囲するように、ハウジング１３０が配置され、このハウジング１３０の下端に、内方に突出して基板Ｗの周縁部を下から支えるリング状の支持部１３２が設けられている。更に、ハウジング１３０の周壁には、基板Ｗの出し入れを行う開口１３４が設けられている。このハウジング１３０は、回転モータ１１６のケーシングに下向きで取付けたシリンダ１３６のシリンダロッドに連結した上下動板１３８の外周部に、軸受１４０を介して回転自在に連結されている。
【００５４】
これによって、ハウジング１３０は、シリンダ１３６の作動に伴って基板保持部１１０と相対的に上下動し、また支持部１３２と真空シール材１１４で基板の周縁部を挟持して保持した状態で、基板保持部１１０と一体に回転するようになっている。
【００５５】
ハウジング１３０の下方に位置して、無電解めっき液１４２を保持するめっき槽１４４が配置されている。このめっき槽１４４は、めっき液１４２との摩擦を低減するため、例えばテフロン（登録商標）製で、内部には、底部中央から上方に延びるめっき液供給路１４６に連通してめっき液１４２を保持するめっき室１４８が形成されている。このめっき室１４８は、周囲を溢流堰１５０で囲われ、この溢流堰１５０の外側に、めっき液排出路１５２が形成されている。これにより、めっき液１４２は、めっき液供給路１４６から上向きでめっき室１４８内に導入され、溢流堰１５０をオーバーフローしてめっき液排出路１５２から外部に排出される。
【００５６】
ここで、めっき室１４８の底面１４８ａの少なくとも基板保持部１１０で保持した基板Ｗと対面する領域は、例えば朝顔型の流線形をした、上方に向けて外方に拡がる２次曲面を有している。このことは、前述の例と同様であるので、ここではその説明を省略する。また、図示しないが、めっき槽１４４の内部のめっき室１４８の底面１４８ａに近接した位置に、この底面１４８ａの２次曲面に沿った形状の加熱部を埋設してもよい。
【００５７】
この例の無電解めっき装置にあっては、ハウジング１３０を基板保持部１１０に対して相対的に下降させた状態で、基板Ｗを開口１３４からハウジング１３０の内部に入れ、支持部１３２の上に載置保持する。この状態で、ハウジング１３０を上昇させ、基板保持部１１０の真空シール材１１４の下端に基板Ｗを圧接させる。そして、真空シール材１１４の凹部１１４ｃと基板Ｗの表面で区画された空間を真空引きすることで、基板Ｗをその外周部を真空シール材１１４でシールした状態で吸着保持し、更に、この真空シール材１１４で囲まれた領域に、Ｎ２ガス等の不活性ガスを導入する。この状態で、基板保持部１１０に内蔵した加熱部１２４で基板Ｗをその全域に亘ってめっき室１４８内に導入されるめっき液１４２の温度と同じ一定の温度に加熱する。
【００５８】
一方、めっき液供給路１４６から一定の温度に加熱しためっき液１４２をめっき室１４８内に導入し、溢流堰１５０からオーバーフローさせておく。この時にめっき槽１４４に導入するめっき液１４２の温度や流量等は、前述の例と同様である。
この状態で、基板Ｗを、例えば０〜１００ｒｐｍ、好ましくは０〜５０ｒｐｍ、更に好ましくは０〜２０ｒｐｍ程度の回転速度で回転させつつ下降させ、基板Ｗをめっき室１４８内のめっき液１４２内に浸漬させ、更に、図７に示すように、ハウジング１３０のみを下降させて、支持部１３２を基板Ｗの裏面から離して、基板Ｗを基板保持部１１０のみで吸着保持し、この状態で、前述の例と同様にして、基板Ｗの表面に銅めっき処理を行う。
【００５９】
この時、基板Ｗを下方で支える支持部１３２を基板Ｗから離した状態でめっきを行うことで、基板Ｗの表面（被めっき面）Ｓから下方に突出するリング状の支持部１３２の存在によって、無電解めっき反応で生じるＨ２ガス等が基板Ｗの表面（被めっき面）Ｓから逃げ難くなることを防止して、Ｈ２ガス等の基板Ｗの表面（被めっき面）Ｓからの離脱をよくすることができる。
【００６０】
しかも、基板の上面外周部を真空シール材１１４でシールした状態で、基板Ｗを吸着保持することで、めっき液が基板Ｗの上面に浸入してしまうことを防止し、更に、基板を保持した時に真空シール材１１４で囲まれた領域にＮ２ガス等の不活性ガスを導入して、真空シール材１１４と基板Ｗとの間の隙間から基板Ｗの上面に浸入しようとするめっき液をこの不活性ガスで強制的に外方に押し戻すことで、めっき液の基板Ｗの上面への浸入をより確実に確実に防止することができる。
【００６１】
なお、基板Ｗを下方で支える支持部１３２を基板Ｗから離した状態における基板Ｗと支持部１３２との距離は、基板Ｗが落下した時に支持部１３２の上に乗る程度であることが好ましい。
そして、所定の時間に亘るめっき処置が終了後、ハウジング１３０を上昇させて支持部１３２で基板を下方から支持し、必要に応じて液切りを行った後、前述の逆の動作でめっき後の基板Ｗをハウジング１３０の外に搬送する。
【００６２】
なお、この例では、支持部１３２として、リング状のものを使用した例を示しているが、図９に示すように、基板Ｗの外方に円周方向に沿って複数の爪１６０を配置し、この爪１６０下端の内方に向けて鈎状に延びる延出部の上面に段部１６０ａを設け、この段部１６０ａで基板Ｗを下方から支えるようにして支持部１６２を構成した場合にあっても、めっき中にこの支持部１６２を基板Ｗから離すことで、この爪１６０の回転に伴ってめっき液の流れが乱れ、基板Ｗの表面（被めっき面）Ｓに接触するめっき液の流れの状態が変化してしまうことを防止することができる。
【００６３】
図１０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の、前記図６乃至図８に示す例と異なる点は、無電解めっき液１４２を保持するめっき槽１４４として、外方に膨出する第１めっき室１６４と、朝顔型の流線型をした、上方に向けて外方に拡がる２次曲面を有する第２めっき室１６６からなるめっき室１４８を有するものを使用し、この第１めっき室１６４と第２めっき室１６６の境に第１整流板１７０を、第２めっき室１６６の内部に第２整流板１７２をそれぞれ配置した点である。この整流板１７０，１７２は、めっき室１４８の内部を流れるめっき液１４２の流れを整えるためのもので、内部に多数の通孔１７０ａ，１７２ａを有する、例えばパンチプレートから構成されている。
【００６４】
例えば、めっき室１４８の容積が大きくなると、このめっき室１４８内のめっき液１４２に基板Ｗの表面（被めっき面）Ｓを接触させてめっきを行う際、基板Ｗの表面Ｓの全面に亘ってめっき液１４２を均一に流すことが困難となるが、このように、めっき室１４８の内部に該めっき室１４８の内部を流れるめっき液１４２の流れを整える整流板１７０，１７２を配置し、この整流板１７０，１７２でめっき室１４８の内部を流れるめっき液１４２の流れを基板Ｗの表面に到達する前に整えることで、例えめっき室の容積が大きくなっても、基板Ｗの表面Ｓの全面に亘るめっき液の均一な流れを形成することができる。
【００６５】
なお、この例では、２枚の整流板１７０，１７２を配置し、めっき室１４８の内部を流れるめっき液１４２を２回に亘って整流することで、被めっき面の全面に亘るめっき液のより均一な流れを形成するようにしているが、１枚でも、また３枚以上でも良いことは勿論である。
【００６６】
前記整流板１７０，１７２として、領域により通孔１７０ａ，１７２ａの密度及び／または直径が異なるものを使用してもよい。例えば、めっき液１４２が多量に流れやすい整流板１７０，１７２の中央部における通孔１７０ａ，１７２ａの密度を周縁部より粗にしたり、通孔１７０ａ，１７２ａの直径を小さくしたりすることで、基板Ｗの表面Ｓに局所的にめっき液の流速が大きい領域が生じることを防止することができる。
【００６７】
図１１は、めっき室内に整流板を配置しない場合（整流板なし）と、均一な直径の通孔を全面に亘って均一に設けた２枚の整流板をめっき室の内部に配置した場合（二層均一抵抗整流板）と、領域により密度及び／または直径が異なる通孔を設けた２枚の整流板をめっき室の内部に配置した場合（二層多領域抵抗整流板）における基板（ウエハ）の表面の垂直速度と平行速度のウエハ中心からウエハ外周に向けての分布を調べた結果を示す。
図１１から明らかなように、均一な直径の通孔を全面に亘って均一に設けた２枚の整流板をめっき室の内部に配置した場合（二層均一抵抗整流板）にあっては、めっき室内に整流板を配置しない場合（整流板なし）に比べて、基板（ウエハ）の表面の全面に亘るより均一なめっき液の流れを形成することができる。また、領域により密度及び／または直径が異なる通孔を設けた２枚の整流板をめっき室の内部に配置した場合（二層多領域抵抗整流板）には、基板の表面の全面に亘るめっき液の更に均一な流れを形成できることが判る。
【００６８】
図１２は、前述の無電解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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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（無電解めっき装置）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。
【００７２】
図１３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。
【００７３】
プロセスエリア５３０は、ウエットゾーンといいながらも、半導体基板表面にパーティクルが付着することは許されない。このためプロセスエリア５３０内に天井５３０ａより、ファンにより押込まれて高性能フィルタ５３３を通してダウンフローのクリーンエアを流すことにより、半導体基板にパーティクルが付着することを防止している。
しかしながら、ダウンフローを形成するクリーンエアの全流量を外部からの給排気に依存すると、膨大な給排気量が必要となる。このため、室内を負圧に保つ程度の排気のみをダクト５５３よりの外部排気とし、ダウンフローの大部分の気流を、配管５３４，５３５を通した循環気流でまかなうようにしている。
【００７４】
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。
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。
【００７５】
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１２参照）を開放すると、これらのエリア間の空気の流れは、図１３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１５に示すように、集合排気ダクト５５４に集められる。
【００７６】
図１４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。
【００７７】
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。
【００７８】
なお、図１２及び図１３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。
【００７９】
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。
【００８０】
図１６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。
【００８１】
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。
【００８２】
前記銅めっき槽６０２で銅めっき層の形成が終了した半導体基板Ｗを、基板移送手段で水洗槽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。
【００８３】
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。
【００８４】
図１７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１７に示す基板処理装置が図１６に示す装置と異なる点は、銅めっき槽６０２、水洗槽６１０、前処理槽６１１、銅めっき膜の表面に保護膜を形成する蓋めっき槽６１２、ＣＭＰ部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。
【００８５】
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。
【００８６】
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（無電解めっき装置）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。
【００８７】
図１８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。
【００８８】
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。
【００８９】
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で蓋めっき用の前処理が行われる。該前処理の終了した半導体基板はロボットアーム６１６−１により、蓋めっき槽（無電解めっき装置）６１２に移送され、該蓋めっき槽６１２で、配線溝や配線孔からなる配線部に形成され銅めっき層の上に保護膜を形成する。保護膜が形成された半導体基板はロボットアーム６１６−１により、水洗槽６０４に移送されここで水洗処理された後、乾燥槽６０８に移送され、乾燥した後、ロード・アンロード部６１７に移送される。該配線めっきの終了した半導体基板は搬出部６０９に移送される。
【００９０】
図１９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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
図２０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１９に示す半導体基板処理装置と異なる点は、図１９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（無電解めっき装置）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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
図２１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２０に示す半導体基板処理装置と異なる点は、図２０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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
図２２は、基板処理装置の他の平面配置構成を示す図である。図２２において、図１９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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
〔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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
〔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。
【０１１１】
図２３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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
図２３に示す基板処理装置においても、回路パターンのコンタクトホール又は溝が形成された半導体基板Ｗ上にバリア層、シード層及び銅めっき膜を形成して、研磨して回路配線を形成することができる。
バリア層形成前の半導体基板Ｗを収容したカセット７０１−１を、ロード・アンロード部７０１のロードポートに載置する。そして、第１ロボット７０３でロード・アンロード部７０１のロードポートに載置されているカセット７０１−１から、半導体基板Ｗを取り出して基板載置台７２１に載せる。次に、第２ロボット７２３は、半導体基板Ｗをシード層成膜ユニット７２７に搬送し、バリア層とシード層を成膜する。このバリア層とシード層の成膜は、無電解めっきで行う。第２ロボット７２３は、めっき前後膜厚測定機７１２で半導体基板Ｗに形成されたバリア層とシード層の膜厚を測定する。膜厚測定後、銅めっきユニット７０２に搬入し、銅めっき膜を形成する。
【０１１６】
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。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（無電解めっき装置）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。
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。
【０１１７】
図２５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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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、第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。
【０１２５】
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２６に、ベベル・裏面洗浄ユニット８１６の概略図を示す。図２６に示すように、ベベル・裏面洗浄ユニット８１６は、有底円筒状の防水カバー９２０の内部に位置して基板Ｗをフェイスアップでその周縁部の円周方向に沿った複数箇所でスピンチャック９２１により水平に保持して高速回転させる基板保持部９２２と、この基板保持部９２２で保持された基板Ｗの表面側のほぼ中央部上方に配置されたセンタノズル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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
図２７及び図２８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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本発明の第１の実施の形態の無電解めっき装置を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の無電解めっき装置を示す断面図である。
【図３】図１に示す無電解めっき装置を備えた基板処理装置の平面配置図である。
【図４】図１に示す無電解めっき装置の変形例を示す断面図である。
【図５】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６】本発明の第３の実施の形態の無電解めっき装置を示す断面図である。
【図７】図６に示す無電解めっき装置でめっきを行っている時のめっき槽、基板保持部及び支持部の関係を示す断面図である。
【図８】図６に示す無電解めっき装置の真空シール部を拡大して示す拡大断面図である。
【図９】支持部の他の例の一部を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態の無電解めっき装置のめっき槽を示す断面図である。
【図１１】めっき室内に整流板を配置した場合と配置しない場合における基板（ウエハ）の表面の垂直速度と平行速度のウエハ中心からウエハ外周に向けての分布を調べたグラフである。
【図１２】基板処理装置を示す平面配置図である。
【図１３】図１２に示す基板処理装置内の気流の流れを示す図である。
【図１４】図１２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１５】図１２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１６】基板処理装置の他の例を示す平面配置図である。
【図１７】基板処理装置の更に他の例を示す平面配置図である。
【図１８】基板処理装置の更に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】図２４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２６】ベベル・裏面洗浄ユニットを示す概要図である。
【図２７】アニールユニットの一例を示す縦断正面図である。
【図２８】図２７の平断面図である。
【符号の説明】
【０１３７】
１０，１１０  基板保持部
１２，１３０  ハウジング
１４，３４，４６、１２４  加熱部
１８（支持部）  シール爪
２２，１４２  めっき液
２４，１４４  めっき槽
２８，１４８  めっき室
２８ａ，１４８ａ  底面
３０，１５０  溢流堰
５２ａ，５２ｂ  ロード・アンロードユニット
５４，５６  洗浄装置
５８  活性化処理装置
６０  触媒付与装置
６２  無電解めっき装置
６４，６６  洗浄・乾燥装置
１１２  保持体
１１４  真空シール材
１１４ａ  内側リップ部
１１４ｂ  外側リップ部
１１４ｃ  凹部
１２０  真空経路
１２２  不活性ガス導入路
１３２，１６２  支持部
１３４  開口
１６０  爪
１７０，１７２  整流板
１７０ａ，１７２ａ  通孔
Ｗ  基板（被めっき材）
Ｓ  表面（被めっき面）
【図１】
2006104581.tif 000003
【図２】
2006104581.tif 000004
【図３】
2006104581.tif 000005
【図４】
2006104581.tif 000006
【図５】
2006104581.tif 000007
【図６】
2006104581.tif 000008
【図７】
2006104581.tif 000009
【図８】
2006104581.tif 000010
【図９】
2006104581.tif 000011
【図１０】
2006104581.tif 000012
【図１１】
2006104581.tif 000013
【図１２】
2006104581.tif 000014
【図１３】
2006104581.tif 000015
【図１４】
2006104581.tif 000016
【図１５】
2006104581.tif 000017
【図１６】
2006104581.tif 000018
【図１７】
2006104581.tif 000019
【図１８】
2006104581.tif 000020
【図１９】
2006104581.tif 000021
【図２０】
2006104581.tif 000022
【図２１】
2006104581.tif 000023
【図２２】
2006104581.tif 000024
【図２３】
2006104581.tif 000025
【図２４】
2006104581.tif 000026
【図２５】
2006104581.tif 000027
【図２６】
2006104581.tif 000028
【図２７】
2006104581.tif 000029
【図２８】
2006104581.tif 000030