(57)【要約】【課題】  ＣＭＰによって形成した配線の表面に、配線の信頼性を低下させることなく、無電解めっきによって、保護膜を安定して形成でき、しかもスロープットを向上させることができるようにする。【解決手段】  表面に配線用凹部を形成し配線材料を該配線用凹部内へ埋め込みつつ成膜した基板を用意し、該凹部内以外の余剰な配線材料を化学的機械研磨により除去して該凹部内の配線材料を配線と成し、前記研磨直後に基板の表面を洗浄液に接触させて研磨残渣と配線表面の酸化膜を除去し、前記洗浄液に接触させた基板表面を触媒処理液に接触させて前記配線の表面に触媒を付与し、前記触媒を付与した基板表面を洗浄した後、乾燥させる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に配線用凹部を形成し配線材料を該配線用凹部内へ埋め込みつつ成膜した基板を用意し、
該凹部内以外の余剰な配線材料を化学的機械研磨により除去して該凹部内の配線材料を配線と成し、
前記研磨直後に基板の表面を洗浄液に接触させて研磨残渣と配線表面の酸化膜を除去し、
前記洗浄液に接触させた基板表面を触媒処理液に接触させて前記配線の表面に触媒を付与し、
前記触媒を付与した基板表面を洗浄した後、乾燥させることを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記乾燥させた基板を、内部の雰囲気を制御した保管容器内に保管することを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記触媒を付与した基板表面の洗浄を、純水でリンスすることによって行うことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記触媒を付与した基板表面の洗浄を、キレート剤を含む薬液で洗浄し、その後純水でリンスすることによって行うことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記保管容器は、内部の湿度、温度、酸素濃度及び空中に浮遊する汚染物質の少なくとも一つを制御可能であり、開閉自在な密閉容器からなることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記触媒処理液として、触媒金属イオンを含む溶液に前記洗浄液を混合したものを使用することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項７】
基板の表面に形成した埋込み配線の表面に保護膜を選択的に形成するに際し、
配線の表面に予め触媒を付与した基板を無電解めっき装置の装置フレーム内に搬入し、前記装置フレーム内に搬入した基板の配線の表面に無電解めっきにより保護膜を直接形成することを特徴とする基板処理方法。
【請求項８】
前記無電解めっき装置の装置フレーム内に搬入する基板を、搬入直前に内部の雰囲気を制御した保管容器内に保管することを特徴とする請求項７記載の基板処理方法。
【請求項９】
保護膜を形成した基板を更に後処理して乾燥させることを特徴とする請求項７または８記載の基板処理方法。
【請求項１０】
前記基板の後処理は、基板の非金属表面に残留する不純物を選択的に除去する薬液洗浄処理またはエッチング処理であることを特徴とする請求項９記載の基板処理方法。
【請求項１１】
前記基板の後処理は、基板の非金属表面に残留する不純物を選択的に除去または改質するプラズマ処理であることを特徴とする請求項９記載の基板処理方法。
【請求項１２】
前記乾燥後に、保護膜の膜厚及び膜質の少なくとも一方を測定し、この測定値と目標値とを比較して前記無電解めっき装置における無電解めっきの処理条件を調整することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項１３】
表面に配線用凹部を形成し配線材料を該配線用凹部内へ埋め込みつつ成膜した基板を用意し、
該凹部内以外の余剰な配線材料を化学的機械研磨により除去して該凹部内の配線材料を配線と成し、
前記研磨直後に基板の表面を洗浄液に接触させて研磨残渣と配線表面の酸化膜を除去し、
前記洗浄液に接触させた基板表面を触媒処理液に接触させて前記配線の表面に触媒を付与し、
前記触媒を付与した基板表面を洗浄した後、基板の前記配線の表面に無電解めっきにより保護膜を直接形成することを特徴とする基板処理方法。
【請求項１４】
前記触媒を付与した基板表面の洗浄を、純水でリンスすることによって行うことを特徴とする請求項１３記載の基板処理方法。
【請求項１５】
前記触媒を付与した基板表面の洗浄を、キレート剤を含む薬液で洗浄し、その後純水でリンスすることを特徴とする請求項１３記載の基板処理方法。
【請求項１６】
前記触媒を付与し表面を洗浄した基板を、洗浄直後に乾燥させることを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項１７】
前記乾燥した基板を、配線の表面に無電解めっきにより保護膜を直接形成する直前まで内部の雰囲気を制御した保管容器内に保管することを特徴とする請求項１６記載の基板処理方法。
【請求項１８】
表面に配線用凹部を形成し配線材料を該配線用凹部内へ埋め込みつつ成膜した基板の該凹部内以外の余剰な配線材料を除去して配線を形成する化学的機械研磨ユニットと、
基板の表面を洗浄液に接触させて研磨残渣と配線表面の酸化膜を除去する第１洗浄ユニットと、
前記基板表面を触媒処理液に接触させて配線の表面に触媒を付与する触媒付与ユニットと、
前記触媒を付与した基板表面を洗浄して触媒金属残渣を除去する第２洗浄ユニットと、
前記触媒を付与し洗浄した基板表面を乾燥させるユニットを有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１９】
前記触媒処理液として、触媒金属イオンを含む溶液に前記洗浄液を混合したものを使用することを特徴とする請求項１８記載の基板処理装置。
【請求項２０】
前記第１洗浄ユニットと前記触媒付与ユニットを一つのユニットに統合したことを特徴とする請求項１８または１９記載の基板処理装置。
【請求項２１】
前記第１洗浄ユニット、前記触媒付与ユニット及び前記第２洗浄ユニットを一つのユニットに統合したことを特徴とする請求項１８または１９記載の基板処理装置。
【請求項２２】
異なる装置内で予め触媒を付与した配線の表面に無電解めっきにより保護膜を選択的に形成する無電解めっきユニットを有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２３】
めっき後の基板の後処理を行う後処理ユニットを更に有することを特徴とする請求項２２記載の基板処理装置。
【請求項２４】
前記保護膜の膜厚及び膜質の少なくとも一方を測定する測定ユニットを更に有することを特徴とする請求項２２または２３記載の基板処理装置。
【請求項２５】
表面に配線用凹部を形成し配線材料を該配線用凹部内へ埋め込みつつ成膜した基板の該凹部内以外の余剰な配線材料を除去して配線を形成する化学的機械研磨ユニットと、基板の表面を洗浄液に接触させて研磨残渣と配線表面の酸化膜を除去する第１洗浄ユニットと、前記基板表面を触媒処理液に接触させて配線の表面に触媒を付与する触媒付与ユニットと、前記触媒を付与した基板表面を洗浄して触媒金属残渣を除去する第２洗浄ユニットと、前記触媒を付与し洗浄した基板表面を乾燥させるユニットとを備えた化学的機械研磨装置と、
前記触媒を付与した基板を、内部の雰囲気を制御して内部に保管し搬送する保管容器と、
前記保管容器内に保管し搬送した基板の配線の表面に無電解めっきにより保護膜を選択的に形成する無電解めっきユニットを備えた無電解めっき装置を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２６】
表面に配線用凹部を形成し配線材料を該配線用凹部内へ埋め込みつつ成膜した基板の該凹部内以外の余剰な配線材料を除去して配線を形成する化学的機械研磨ユニットと、
基板の表面を洗浄液に接触させて研磨残渣と配線表面の酸化膜を除去する第１洗浄ユニットと、
前記基板表面を触媒処理液に接触させて配線の表面に触媒を付与する触媒付与ユニットと、
前記触媒を付与した基板表面を洗浄して触媒金属残渣を除去する第２洗浄ユニットと、
基板の配線の表面に無電解めっきにより保護膜を選択的に形成する無電解めっきユニットと、
基板を乾燥させるユニットを有することを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板処理方法及び装置に係り、例えば半導体ウエハ等の基板の表面に設けた配線用の微細凹部に、銅や銀等の導電体（配線材料）を埋込んで構成した埋込み配線の露出表面に、配線を覆って該配線を保護する保護膜を無電解めっきで選択的に形成するのに使用される基板処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の配線形成プロセスとして、配線溝及びコンタクトホールに配線材料としての金属（導電体）を埋込むようにしたプロセス（いわゆる、ダマシンプロセス）が使用されつつある。これは、層間絶縁膜に予め形成した配線溝やコンタクトホールに、アルミニウム、近年では銅や銀等の金属を埋込んだ後、余分な金属を化学的機械研磨（ＣＭＰ）によって除去し平坦化するプロセス技術である。
【０００３】
従来この種の配線、例えば配線材料として銅を使用した銅配線にあっては、信頼性向上のため、層間絶縁膜への配線（銅）の熱的拡散を防止しかつエレクトロマイグレーション耐性を向上させるためのバリア膜を配線の底面及び側面に形成したり、その後絶縁膜（酸化膜）を積層して多層配線構造の半導体装置を作る場合の酸化性雰囲気における配線（銅）の酸化を防止したりするため酸化防止膜を形成するなどの方法が採用されている。従来、この種のバリア膜としては、タンタル、チタンまたはタングステンなどの金属あるいはその窒化物が一般に採用されており、また酸化防止膜としては、シリコンの窒化物などが一般に採用されていた。
【０００４】
これに変わるものとして、最近になってコバルト合金やニッケル合金等からなる配線保護膜で埋込み配線の底面及び側面、または露出表面を選択的に覆って、配線の熱拡散、エレクトロマイグレーション及び酸化を防止することが検討されている。また、不揮発磁気メモリにおいては、微細化に伴う書込み電流の増加を抑制するため、記録用配線の周囲をコバルト合金やニッケル合金等の磁性膜で覆うことが考えられている。このコバルト合金やニッケル合金等は、例えば無電解めっきによって得られる。
【０００５】
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、例えばＳｉＯ２からなる酸化膜やＬｏｗ−ｋ材膜等の絶縁膜（層間絶縁膜）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、配線用の微細凹部としてのコンタクトホール３と配線溝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シード層６をスパッタリング等により形成する。
【０００６】
そして、図１（ｂ）に示すように、基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、基板Ｗのコンタクトホール３及び配線溝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、化学的機械研磨（ＣＭＰ）などにより、絶縁膜２上のバリア層５，シード層６及び銅層７を除去して、コンタクトホール３及び配線溝４内に充填させた銅層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の内部にシード層６と銅層７からなる配線（銅配線）８を形成する。
【０００７】
次に、図１（ｄ）に示すように、基板Ｗの表面に無電解めっきを施して、配線８の表面に、例えばＣｏＷＰ合金からなる保護膜（蓋材）９を選択的に形成し、これによって、配線８の表面を保護膜９で覆って保護する。
【０００８】
一般的な無電解めっきによって、このようなＣｏＷＰ合金膜からなる保護膜（蓋材）９を配線８の表面に選択的に形成する工程を説明する。先ず、ＣＭＰ処理を施した半導体ウエハ等の基板Ｗを、例えば常温の希硫酸中に１分程度浸漬させて、絶縁膜２の表面に残った銅等のＣＭＰ残渣や配線上の酸化膜等を除去する。そして、基板Ｗの表面を純水等の洗浄液で洗浄した後、例えば常温のＰｄＳＯ４／Ｈ２ＳＯ４混合溶液中に基板Ｗを１分間程度浸漬させ、これにより、配線８の表面に触媒としてのＰｄを付着させて配線８の露出表面を活性化させる。
【０００９】
次に、基板Ｗの表面を純水等で洗浄（リンス）した後、例えば液温が８０℃のＣｏＷＰめっき液中に基板Ｗを１２０秒程度浸漬させて、活性化させた配線８の表面に選択的な無電解めっきを施し、しかる後、基板Ｗの表面を純水等の洗浄液で洗浄して乾燥する。これによって、配線８の露出表面に、ＣｏＷＰ合金膜からなる保護膜９を選択的に形成して配線８を保護する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述のように、例えば配線の表面を保護膜で保護する際には、一般に、予めＣＭＰ処理を施した基板を、触媒付与等を行うめっき前処理ユニット及び無電解めっきユニットを備えた無電解めっき装置に搬送して、基板のめっき前処理と無電解めっき処理を連続して行うようにしている。このため、ＣＭＰ処理後の基板の保管時間や保管環境等の違いによって、銅等からなる配線の表面及や内部状態が変化して、配線の信頼性が低下するばかりでなく、次工程である無電解めっき工程で安定した保護膜が得られないことがあった。
【００１１】
しかも、無電解めっき装置の内部に、無電解めっきユニットの他に、前処理ユニットを設置すると、装置としてのフットプリントが大きくなるばかりでなく、めっき処理のスループットの低下に繋がってしまう。更に、ＣＭＰ後の基板の後処理と無電解めっきの前処理とを異なる装置で別々に行うと、類似した工程を重複して行うことになり、これによっても、処理効率の低下に繋がってしまう。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、ＣＭＰによって形成した配線の表面に、配線の信頼性を低下させることなく、無電解めっきによって、金属膜（保護膜）を安定して形成でき、しかもスループットを向上させることができるようにした基板処理方法及び装置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】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、表面に配線用凹部を形成し配線材料を該配線用凹部内へ埋め込みつつ成膜した基板を用意し、該凹部内以外の余剰な配線材料を化学的機械研磨により除去して該凹部内の配線材料を配線と成し、前記研磨直後に基板の表面を洗浄液に接触させて研磨残渣と配線表面の酸化膜を除去し、前記洗浄液に接触させた基板表面を触媒処理液に接触させて前記配線の表面に触媒を付与し、前記触媒を付与した基板表面を洗浄した後、乾燥させることを特徴とする基板処理方法である。
【００１４】
配線の表面にＰｄ等の触媒を付与すると、このＰｄ等の触媒を付与した表面は、銅表面より一般に安定である。このため、研磨直後に基板上の研磨残渣と配線表面の酸化膜を除去し、更に配線の表面に触媒を付与した基板を、洗浄し乾燥させることにより、例えば銅からなる配線の表面の酸化を抑制することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記乾燥させた基板を、内部の雰囲気を制御した保管容器内に保管することを特徴とする請求項１記載の基板処理方法である。
このように、触媒を付与し乾燥した後の基板を、内部の雰囲気を制御した保管容器内に保管することで、基板の保管中に、例えば銅からなる配線の表面や内部状態が変化することを防止して、配線の信頼性が低下したり、後の保護膜形成に不確定の悪影響を及ぼしたりすることを防止することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記触媒を付与した基板表面の洗浄を、純水でリンスすることによって行うことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理方法である。
請求項４に記載の発明は、前記触媒を付与した基板表面の洗浄を、キレート剤を含む薬液で洗浄し、その後純水でリンスすることによって行うことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理方法である。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記保管容器は、内部の湿度、温度、酸素濃度及び空中に浮遊する汚染物質の少なくとも一つを制御可能であり、開閉自在な密閉容器からなることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の基板処理方法である。
これにより、保管容器の内部を外部から遮断して、例えば銅からなる配線の表面や内部状態が変化することを有効に防止できるように制御して、めっき処理前の基板の状態を安定化または改良することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、前記触媒処理液として、触媒金属イオンを含む溶液に前記洗浄液を混合したものを使用することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の基板処理方法である。
このように、触媒処理液として、触媒金属イオンを含む溶液に洗浄液を混合したものを使用することで、ＣＭＰ後の基板の洗浄液（薬液）による洗浄と、配線の表面への触媒処理液による触媒付与とをクロスコンタミネーションの程度を軽減しつつ、同じユニットで連続して行うことができる。
【００１９】
触媒を付与する方式としては、例えば（１）処理槽内に保持した触媒処理液中に基板を浸漬させる、（２）基板を回転させながら、スプレーノズルから加圧した触媒処理液を基板に向けて噴射する、（３）表面（被処理面）を上向きして保持した基板を回転させながら、ノズルから触媒処理液を基板に向けて噴射する、（４）例えば、基板上方に配置したノズルから触媒処理液を供給したり、ロール内部から触媒処理液を染み出させたりして、触媒処理液で濡らした基板を回転させながら、多孔質材からなるロールを基板表面に接触させる、（５）処理槽内に流動させながら保持した触媒処理液中に基板を浸漬させる等、任意の方式が採用される。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、基板の表面に形成した埋込み配線の表面に保護膜を選択的に形成するに際し、配線の表面に予め触媒を付与した基板を無電解めっき装置の装置フレーム内に搬入し、前記装置フレーム内に搬入した基板の配線の表面に無電解めっきにより保護膜を直接形成することを特徴とする基板処理方法である。
このように、無電解めっき装置の内部で、触媒付与処理を行うことなく、基板の配線の表面に無電解めっきにより保護膜を直接形成することで、めっき処理のスループットを向上させ、しかも無電解めっき装置の内部に前処理ユニットを設置する必要をなくして、装置としてのフットプリントを小さくすることができる。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、前記無電解めっき装置の装置フレーム内に搬入する基板を、搬入直前に内部の雰囲気を制御した保管容器内に保管することを特徴とする請求項７記載の基板処理方法である。
請求項９に記載の発明は、保護膜を形成した基板を更に後処理して乾燥させることを特徴とする請求項７または８記載の基板処理方法である。
請求項１０に記載の発明は、前記基板の後処理は、基板の非金属表面に残留する不純物を選択的に除去する薬液洗浄処理またはエッチング処理であることを特徴とする請求項９記載の基板処理方法である。
これにより、層間絶縁膜上の金属微粒子などのめっき残留物を確実に除去して、無電解めっきの選択性を一層向上させることができる。
【００２２】
請求項１１に記載の発明は、前記基板の後処理は、基板の非金属表面に残留する不純物を選択的に除去または改質するプラズマ処理であることを特徴とする請求項９記載の基板処理方法である。
【００２３】
請求項１２に記載の発明は、前記乾燥後に、保護膜の膜厚及び膜質の少なくとも一方を測定し、この測定値と目標値とを比較して前記無電解めっき装置における無電解めっきの処理条件を調整することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の基板処理方法である。
これにより、例えば配線の表面に形成した保護膜の膜厚を測定し、この測定値と目標値との差に応じて、例えば次の基板に対するめっき処理の処理時間を調整することで、配線の表面に形成される保護膜の膜厚を制御することができる。
【００２４】
請求項１３に記載の発明は、表面に配線用凹部を形成し配線材料を該配線用凹部内へ埋め込みつつ成膜した基板を用意し、該凹部内以外の余剰な配線材料を化学的機械研磨により除去して該凹部内の配線材料を配線と成し、前記研磨直後に基板の表面を洗浄液に接触させて研磨残渣と配線表面の酸化膜を除去し、前記洗浄液に接触させた基板表面を触媒処理液に接触させて前記配線の表面に触媒を付与し、前記触媒を付与した基板表面を洗浄した後、基板の前記配線の表面に無電解めっきにより保護膜を直接形成することを特徴とする基板処理方法である。
【００２５】
請求項１４に記載の発明は、前記触媒を付与した基板表面の洗浄を、純水でリンスすることによって行うことを特徴とする請求項１３記載の基板処理方法である。
請求項１５に記載の発明は、前記触媒を付与した基板表面の洗浄を、キレート剤を含む薬液で洗浄し、その後純水でリンスすることを特徴とする請求項１３記載の基板処理方法である。
【００２６】
請求項１６に記載の発明は、前記触媒を付与し表面を洗浄した基板を、洗浄直後に乾燥させることを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれかに記載の基板処理方法である。
請求項１７に記載の発明は、前記乾燥した基板を、配線の表面に無電解めっきにより保護膜を直接形成する直前まで内部の雰囲気を制御した保管容器内に保管することを特徴とする請求項１６記載の基板処理方法である。
【００２７】
請求項１８に記載の発明は、表面に配線用凹部を形成し配線材料を該配線用凹部内へ埋め込みつつ成膜した基板の該凹部内以外の余剰な配線材料を除去して配線を形成する化学的機械研磨ユニットと、基板の表面を洗浄液に接触させて研磨残渣と配線表面の酸化膜を除去する第１洗浄ユニットと、前記基板表面を触媒処理液に接触させて配線の表面に触媒を付与する触媒付与ユニットと、前記触媒を付与した基板表面を洗浄して触媒金属残渣を除去する第２洗浄ユニットと、前記触媒を付与し洗浄した基板表面を乾燥させるユニットを有することを特徴とする基板処理装置である。
【００２８】
請求項１９に記載の発明は、前記触媒処理液として、触媒金属イオンを含む溶液に前記洗浄液を混合したものを使用することを特徴とする請求項１８記載の基板処理装置である。
請求項２０に記載の発明は、前記第１洗浄ユニットと前記触媒付与ユニットを一つのユニットに統合したことを特徴とする請求項１８または１９記載の基板処理装置である。
請求項２１に記載の発明は、前記第１洗浄ユニット、前記触媒付与ユニット及び前記第２洗浄ユニットを一つのユニットに統合したことを特徴とする請求項１８または１９記載の基板処理装置である。
【００２９】
請求項２２に記載の発明は、異なる装置内で予め触媒を付与した配線の表面に無電解めっきにより保護膜を選択的に形成する無電解めっきユニットを有することを特徴とする基板処理装置である。
請求項２３に記載の発明は、めっき後の基板の後処理を行う後処理ユニットを更に有することを特徴とする請求項２２記載の基板処理装置である。
請求項２４に記載の発明は、前記保護膜の膜厚及び膜質の少なくとも一方を測定する測定ユニットを更に有することを特徴とする請求項２２または２３記載の基板処理装置である。
【００３０】
請求項２５に記載の発明は、表面に配線用凹部を形成し配線材料を該配線用凹部内へ埋め込みつつ成膜した基板の該凹部内以外の余剰な配線材料を除去して配線を形成する化学的機械研磨ユニットと、基板の表面を洗浄液に接触させて研磨残渣と配線表面の酸化膜を除去する第１洗浄ユニットと、前記基板表面を触媒処理液に接触させて配線の表面に触媒を付与する触媒付与ユニットと、前記触媒を付与した基板表面を洗浄して触媒金属残渣を除去する第２洗浄ユニットと、前記触媒を付与し洗浄した基板表面を乾燥させるユニットとを備えた化学的機械研磨装置と、前記触媒を付与した基板を、内部の雰囲気を制御して内部に保管し搬送する保管容器と、前記保管容器内に保管し搬送した基板の配線の表面に無電解めっきにより保護膜を選択的に形成する無電解めっきユニットを備えた無電解めっき装置を有することを特徴とする基板処理装置である。
このように、化学的機械研磨装置と無電解めっき装置との間で基板を乾燥する際、内部の雰囲気を制御した保管容器を使用することにより、めっき処理前の基板の状態の安定化または改良することができる。
【００３１】
請求項２６に記載の発明は、表面に配線用凹部を形成し配線材料を該配線用凹部内へ埋め込みつつ成膜した基板の該凹部内以外の余剰な配線材料を除去して配線を形成する化学的機械研磨ユニットと、基板の表面を洗浄液に接触させて研磨残渣と配線表面の酸化膜を除去する第１洗浄ユニットと、前記基板表面を触媒処理液に接触させて配線の表面に触媒を付与する触媒付与ユニットと、前記触媒を付与した基板表面を洗浄して触媒金属残渣を除去する第２洗浄ユニットと、基板の配線の表面に無電解めっきにより保護膜を選択的に形成する無電解めっきユニットと、基板を乾燥させるユニットを有することを特徴とする基板処理装置である。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、研磨直後に基板上の研磨残渣と配線表面の酸化膜を除去し、更に配線の表面に触媒を付与した基板を、洗浄し乾燥させることにより、例えば銅からなる配線の表面の酸化を抑制することができる。しかも、触媒を付与し乾燥した後の基板を、内部の雰囲気を制御した保管容器内に保管することで、基板の保管中に、例えば銅からなる配線の表面や内部状態が変化することを防止して、ＣＭＰによって形成した配線の表面に、配線の信頼性を低下させることなく、無電解めっきによって、金属膜（保護膜）を安定して形成でき、しかもスループットを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
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、図１に示すように、例えば銅を配線材料とした配線８の露出表面を、ＣｏＷＰ合金からなる保護膜（蓋材）９で選択的に覆って、配線８を保護膜（合金膜）９で保護するようにした例を示す。
図２は、本発明の実施の形態における基板処理システムの平面配置図を示す。図２に示すように、この基板処理システムは、化学的機械研磨装置（ＣＭＰ装置）１０及び無電解めっき装置１２と、ＣＭＰ装置１０で処理した基板を保管し無電めっき装置１２に搬送する保管容器１４とを備えている。
【００３４】
ＣＭＰ装置１０には、コンタクトホール３及び配線溝４内に配線材料としての銅を充填させるとともに、絶縁膜２上に銅層７を堆積させた基板Ｗ（図１（ｂ）参照）を収容した基板カセット及び保管容器１４を載置収容するロード・アンロードユニット１６が備えられている。
【００３５】
そして、排気系統を備えた矩形状の装置フレーム１８の内部に、２基の化学的機械研磨ユニット（ＣＭＰユニット）２０ａ，２０ｂ、基板Ｗの表面を洗浄（ＣＭＰの後洗浄）する洗浄ユニットと、洗浄後の基板表面に、例えばＰｄ等の触媒を付与する触媒付与ユニットとを一つのユニットに統合した統合ユニット（洗浄兼触媒付与ユニット）２２、基板をリンスし乾燥させる乾燥ユニット２４、及び基板を仮置きする仮置台２６が配置されている。更に、装置フレーム１８の内部には、ロード・アンロードユニット１６に搭載された基板カセット及び保管容器１４と仮置台２６との間で基板Ｗの受渡し行う第１基板搬送ロボット２８と、仮置台２６と各ユニット２０ａ，２０ｂ，２２，２４との間で基板の受渡しを行う第２基板搬送ロボット３０が、それぞれ走行自在に配置されている。
【００３６】
保管容器１４は、内部の湿度、温度、酸素濃度及び空中に浮遊する汚染物質の少なくとも一つを制御可能で、開閉自在な密閉容器から構成されており、ＣＭＰ装置１０で処理した基板を入れて密閉した状態で、内部を任意に制御して基板Ｗを保管し搬送するようになっている。これにより、保管容器１４の内部を外部から遮断して、例えば銅からなる配線８の表面や内部状態が変化することを有効に防止できるように制御して、めっき処理前の基板の状態を安定化または改良することができる。
【００３７】
無電解めっき装置１２には、基板カセット及び保管容器１４を載置収容するロード・アンロードユニット３２が備えられている。そして、排気系統を備えた矩形状の装置フレーム３４の内部に、基板Ｗの表面（被処理面）に無電解めっきを行う無電解めっきユニット３６、無電解めっき処理によって配線８の表面に形成された保護膜（合金膜）９（図１（ｄ）参照）の選択性を向上させるための基板Ｗのめっき後処理を行うめっき後処理ユニット３８、後処理後の基板Ｗを乾燥させる乾燥ユニット４０、保護膜９の膜厚または膜質の少なくとも一方を測定する膜厚／膜質測定ユニット４２、及び基板を搬送する基板搬送ユニット４４が配置されている。更に、膜厚／膜質測定ユニット４２の測定結果を基に、めっきの処理条件を制御するプロセス制御ユニット４６が備えられている。
【００３８】
次に、この基板処理装置による一連の基板処理について、図３を参照して説明する。
先ず、図１（ｂ）に示す、表面に銅層７を形成し乾燥させた基板Ｗを、該基板Ｗの表面を上向き（フェースアップ）で収納して、ＣＭＰ装置１０のロード・アンロードユニット１６に搭載した基板カセットから、１枚の基板Ｗを第１基板搬送ロボット２８で取出してＣＭＰ装置１０の装置フレーム１８内に搬入し、仮置台２６の上に置く。そして、仮置台２６上の基板Ｗを第２基板搬送ロボット３０で一方のＣＭＰユニット２０ａに搬送する。このＣＭＰユニット２０ａでは、基板Ｗをフェースダウンで保持して、基板Ｗを回転させながら、回転中の研磨面に所定の押圧力で押圧し、同時に研磨面に研磨液を供給して、基板Ｗの表面の余剰な銅層（配線材料）７を主に研磨除去する。つまり、図１（ｂ）に示す、バリア層５の表面を露出させ、この時点でＣＭＰユニット２０ａによる研磨を終了する。
【００３９】
そして、必要に応じて、基板の表面を純水でリンス（洗浄）した後、基板Ｗを第２基板搬送ロボット３０で他のＣＭＰユニット２０ｂに搬送する。このＣＭＰユニット２０ｂでは、前述のＣＭＰユニット２０ａとほぼ同様にして、絶縁膜２上のバリア層５を主に研磨除去し、コンタクトホール３及び配線溝４内に充填させた銅層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の内部にシード層６と銅層７からなる配線（銅配線）８を形成する。
【００４０】
そして、必要に応じて、基板の表面を純水でリンス（洗浄）した後、基板Ｗを統合ユニット２２に搬送する。この統合ユニット２２では、基板Ｗをフェースダウンで保持して、この表面に、先ず、ＣＭＰの後処理としての洗浄液（薬品）による洗浄処理を行う。
この洗浄液として、例えば、カルボキシル基を有する有機酸（第１キレート剤）の水溶液に、界面活性剤と、必要に応じてカルボキシル基以外の基を有する第２キレート剤を添加したものを使用する。
【００４１】
このカルボキシル基を有する有機酸（第１キレート剤）としては、例えばクエン酸、シュウ酸、リンゴ酸、マレイン酸、酒石酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、コハク酸、マロン酸、フマル酸またはフタル酸、またはこれらの有機塩が挙げられる。
第２キレート剤としては、例えばアミノポリカルボン酸類、ホスホン酸類、縮合リン酸類、ジケトン類、アミン類、ハロゲン化物イオン、シアン化物イオン、チオシアン酸イオン、チオ硫酸イオンまたはアンモニウムイオンが挙げられる。
【００４２】
この第２キレート剤は、ポリアミノカルボン酸類またはメチレンホスホン酸類、またはそれらのアンモニウム塩であってもよい。ポリアミノカルボン酸類としては、ニトリロトリ酢酸（ＮＴＡ）、ジエチレントリアミンペンタ酢酸（ＤＴＰＡ）、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、トランス−１，２−シクロヘキサンジアミン四酢酸（ＣｙＤＴＡ）またはＮ−（２−ヒドロキシエチル）エチレンジアミン−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリ酢酸（ＥＤＴＡ−ＯＨ）、またはこれらを含む化合物が挙げられる。メチレンホスホン酸類としては、エチレンジアミンテトラキスまたはこれらを含む化合物が挙げられる。
【００４３】
界面活性剤は、非イオン性界面活性剤からなることが好ましい。非イオン性界面活性剤としては、硫酸エステル、例えばC9H19PhO(CH2CH2O)4SO3H、C12H25O(CH2CH2O)2SO3H、C12H25O(CH2CH2O)4SO3Hまたはこれらのアンモニウム塩、硫酸エステル第一、第二、もしくは第三アミン塩、例えばC8H17N(CH3)3Br、C12H25N(CH3)2Brが挙げられる。
【００４４】
この洗浄液を、例えば１分間、基板Ｗの表面に向けて噴射し、配線８上の酸化物等をエッチング除去して配線８の表面を活性化させ、同時に基板Ｗの表面に残った研磨残渣を除去し、しかる後、基板Ｗの表面に残った洗浄液を、必要に応じて純水等のリンス液でリンス（洗浄）する。
【００４５】
次に、統合ユニット２２で基板Ｗをフェースダウンで保持したまま、この表面にＰｄ等の触媒を付与する触媒付与処理を連続して行う。つまり、触媒金属イオンを含む溶液、例えば、触媒金属供給源としてのＰｄＳＯ４を、Ｈ２ＳＯ４等の無機酸の水溶液に溶かした溶液に、前述の洗浄に使用した洗浄液を混合して調整した処理液（触媒処理液）を、例えば１分間、基板Ｗの表面に向けて噴射し、これにより、配線８の表面に触媒としてのＰｄを付与する。つまり配線８の表面に触媒核（シード）としてのＰｄ核を形成して、配線８の表面配線の露出表面を活性化させる。しかる後、基板Ｗの表面に残った処理液を純水等のリンス液でリンス（洗浄）する。
【００４６】
このように、基板に触媒を付与する処理液として、触媒金属イオンの他に、カルボキシル基を有する有機酸（第１キレート剤）、界面活性剤及び必要に応じてカルボキシル基以外の基を有する第２キレート剤を添加した洗浄液を混合したものを使用することで、例えばＰｄイオンに比べてサイズが大きく、例えば図１（ｃ）に示す、配線８を形成する銅の結晶粒界や配線８とバリア層５との間等の隙間に入りにくいＰｄ錯体を形成することができる。これによって、特に脆弱な配線８を形成する銅の結晶粒界や配線８とバリア層５との界面に沿って銅等が局部的に過剰にエッチングされてしまうことを防止することができる。しかも、触媒付与に際して、例えば銅等の配線材料との錯体（銅錯体）を形成し、その錯体を配線８の表面や銅の結晶粒界、配線８とバリア層５との間等の隙間に付着させることで、この銅錯体に保護膜の役割を果たさせることができる。これによって、銅等からなる配線８の内部にボイドが発生することを防止して、配線抵抗の上昇を抑えることができる。
【００４７】
しかも、処理液（触媒処理液）の性状を安定させて、処理液の循環させた使用が可能となる。つまり、前述のように、例えばキレート剤で安定なＰｄ錯体を形成し、しかも、界面活性剤でＰｄ錯体間の表面張力を小さく抑えて、Ｐｄ錯体が互い合体する確率を低くして、Ｐｄ錯体が互いに合体し微粒子になって沈殿したり、絶縁膜等に付着したりすることを抑えることができる。更に、界面活性剤で処理液の表面張力を減らし、例えばＰｄ錯体が配線８の表面に接近するチャンスを増やして、銅からなる配線８の表面にＰｄを有効に置換させることができる。
【００４８】
触媒金属イオンとしては、この例におけるＰｄイオンの他に、Ｓｎイオン、Ａｇイオン、Ｐｔイオン、Ａｕイオン、Ｃｕイオン、ＣｏイオンまたはＮｉイオン等が使用される。反応速度、その他制御のし易さなどの点からＰｄイオンを使うことが特に好ましい。また、触媒金属イオンを溶かす水溶液としては、この例におけるＨ２ＳＯ４の他に、ＨＣｌ、ＨＮＯ３またはＨＦ等の無機酸や、カルボン酸やアルカンスルホン酸等の有機酸が使用される。
【００４９】
そして、この触媒を付与し純水でリンス（洗浄）した基板Ｗを、第２基板搬送ロボット３０で乾燥ユニット２４に搬送し、ここで必要に応じてリンス処理を行い、しかる後、基板Ｗを高速で回転させてスピン乾燥させる。
このスピン乾燥後の基板Ｗを、第２基板搬送ロボット３０で仮置台２６の上に置き、この仮置台２６の上に置かれた基板を、第１基板搬送ロボット２８でロード・アンロードユニット１６に搭載された保管容器１４内に入れて保管する。
【００５０】
そして、例えば、この保管容器１４内に保管された基板の数が一定の数に達した時、この保管容器１４をＣＭＰ装置１０のロード・アンロードユニット１６から取出して搬送し、無電解めっき装置１２のロード・アンロードユニット３２に搭載する。
【００５１】
このように、ＣＭＰ装置１０の内部で、ＣＭＰ直後に、基板上の研磨残渣と配線８の表面の酸化膜を除去し、更に配線８の表面に触媒を付与した基板を、内部の雰囲気を制御した保管容器１４内に保管することで、基板の保管中に、例えば銅からなる配線８の表面や内部状態が変化することを防止して、配線８の信頼性が低下したり、後の保護膜９の形成に不確定な悪影響を及ぼしたりすることを防止することができる。しかも、配線の表面にＰｄ等の触媒を付与すると、このＰｄ等の触媒を付与した表面は、銅表面より一般に安定であり、これによっても、銅からなる配線８の表面の酸化を抑制することができる。
【００５２】
次に、無電解めっき装置１２のロード・アンロードユニット３２に搭載した保管容器１４から、１枚の基板Ｗを基板搬送ユニット４４で取出して無電解めっき装置１２の装置フレーム３４内に搬入し、無電解めっきユニット３６に搬送する。この無電解めっき装置３６で、予め触媒を付与した基板Ｗの表面に無電解めっき処理を施す。つまり、例えば、液温が８０℃のＣｏＷＰめっき液中に基板Ｗを、例えば１２０秒程度浸漬させて、触媒としてのＰｄを担持させた配線８の表面に選択的な無電解めっき（無電解ＣｏＷＰ蓋めっき）を施して、保護膜（蓋材）９を選択的に形成する。このめっき液の組成は、例えば以下の通りである。
【００５３】
・ＣｏＳＯ４・７Ｈ２Ｏ：２３ｇ／Ｌ
・Ｎａ３Ｃ６Ｈ５Ｏ７・２Ｈ２Ｏ：１４５ｇ／Ｌ
・（ＮＨ４）２ＳＯ４：３１ｇ／Ｌ
・ＮａＨ２ＰＯ２・Ｈ２Ｏ：１８ｇ／Ｌ
・Ｎａ２ＷＯ４・２Ｈ２Ｏ：１０ｇ／Ｌ
・ｐＨ：８．８（ＮａＯＨ水溶液で調整）
【００５４】
そして、基板Ｗをめっき液から引き上げた後、ｐＨが６〜７.５の中性液からなる停止液を基板Ｗの表面に接触させて、無電解めっき処理を停止させる。これにより、基板Ｗをめっき液から引き上げた直後にめっき反応を迅速に停止させて、めっき膜にめっきむらが発生することを防止する。この処理時間は、例えば１〜５秒であることが好ましく、この停止液としては、純水、水素ガス溶解水、または電解カソード水が挙げられる。
【００５５】
しかる後、基板の表面に残っためっき液を純水等のリンス液でリンス（洗浄）する。これによって、配線８の表面に、ＣｏＷＰ合金膜からなる保護膜９を選択的に形成して配線８を保護する。
【００５６】
次に、この無電解めっき処理後の基板Ｗを基板搬送ユニット４４でめっき後処理ユニット３８に搬送し、ここで、基板Ｗの表面に形成された保護膜（金属膜）９の選択性を向上させて歩留りを高めるためのめっき後処理（後洗浄）を施す。つまり、基板Ｗの表面に、例えばロールスクラブ洗浄やペンシル洗浄による物理的な力を加えつつ、めっき後処理液（薬液）を基板Ｗの表面に供給し、これにより、層間絶縁膜２上の金属微粒子等の触媒金属残渣（めっき残留物）を完全に除去して、めっきの選択性を向上させる。
【００５７】
なお、絶縁膜（層間絶縁膜）２上等、基板の非金属表面に残留する不純物をエッチング処理により選択的に除去したり、プラズマ処理により選択的に除去または改質したりするようにしてもよい。
そして、このめっき後処理後の基板Ｗを基板搬送ユニット４４で乾燥ユニット４０に搬送し、ここで必要に応じてリンス処理を行い、しかる後、基板Ｗを高速で回転させてスピン乾燥させる。
【００５８】
このスピン乾燥後の基板Ｗを、基板搬送ユニット４４で膜厚／膜質測定ユニット４２に搬送し、この膜厚／膜質測定ユニット４２で、必要に応じて配線８の表面に形成された保護膜９の膜厚及び膜質の少なくとも一方を測定し、この膜厚または膜質測定後の基板Ｗを基板搬送ユニット４４でロード・アンロードユニット３２に搭載された基板カセットに入れる。
【００５９】
そして、この配線８の露出表面に形成した保護膜９の膜厚または膜質を測定した測定結果をプロセス制御ユニット４６に入力し、ここで測定値と目標値とを比較して、この膜厚や膜質の変動に応じて、次の基板に対するめっきの処理条件、例えばめっき処理の処理時間や薬液（めっき液）の成分を調整することで、基板の配線８の表面に選択的に形成される保護膜９の膜厚や膜質を制御する。
【００６０】
このように、無電解めっき装置１２の内部で、触媒付与処理を行うことなく、基板の配線８の表面に無電解めっきにより保護膜９を直接形成することで、めっき処理のスループットを向上させ、しかも無電解めっき装置１２の内部に前処理ユニットを設置する必要をなくして、装置としてのフットプリントを小さくすることができる。
【００６１】
なお、上記の例では、配線材料として銅（Ｃｕ）を使用し、この銅からなる配線８の表面に、ＣｏＷＰ合金膜からなる保護膜９を選択的形成した例を示しているが、配線材料として、Ｃｕ合金、ＡｇまたはＡｇ合金を使用してもよく、また保護膜９として、ＣｏＷＢ、ＣｏＰ、ＣｏＢ、Ｃｏ合金、ＮｉＷＰ、ＮｉＷＢ、ＮｉＰ、ＮｉＢまたはＮｉ合金からなる膜を使用してもよい。
なお、各ユニットと搬送ロボットとの間の基板の受け渡しは、基板を乾燥させた状態で行うことが好ましい。
【００６２】
次に、図２に示す基板処理装置に備えられている各種ユニットの内の主なものの詳細を以下に説明する。
統合ユニット（洗浄兼触媒付与ユニット）２２は、異なる液体の混合を防ぐ２液分離方式を採用したもので、フェースダウンで搬送された基板Ｗの処理面（表面）である下面の周縁部をシールし、裏面側を押圧して基板Ｗを固定するようにしている。
【００６３】
この統合ユニット２２は、図４乃至図７に示すように、フレーム５０の上部に取付けた固定枠５２と、この固定枠５２に対して相対的に上下動する移動枠５４を備えており、この移動枠５４に、下方に開口した有底円筒状のハウジング部５６と基板ホルダ５８とを有する処理ヘッド６０が懸架支持されている。つまり、移動枠５４には、ヘッド回転用サーボモータ６２が取付けられ、このサーボモータ６２の下方に延びる出力軸（中空軸）６４の下端に処理ヘッド６０のハウジング部５６が連結されている。
【００６４】
この出力軸６４の内部には、図７に示すように、スプライン６６を介して該出力軸６４と一体に回転する鉛直軸６８が挿着され、この鉛直軸６８の下端に、ボールジョイント７０を介して処理ヘッド６０の基板ホルダ５８が連結されている。この基板ホルダ５８は、ハウジング部５６の内部に位置している。また鉛直軸６８の上端は、軸受７２及びブラケットを介して、移動枠５４に固定した固定リング昇降用シリンダ７４に連結されている。これにより、この昇降用シリンダ７４の作動に伴って、鉛直軸６８が出力軸６４とは独立に上下動するようになっている。
【００６５】
また、固定枠５２には、上下方向に延びて移動枠５４の昇降の案内となるリニアガイド７６が取付けられ、ヘッド昇降用シリンダ（図示せず）の作動に伴って、移動枠５４がリニアガイド７６を案内として昇降するようになっている。
【００６６】
処理ヘッド６０のハウジング部５６の周壁には、この内部に基板Ｗを挿入する基板挿入窓５６ａが設けられている。また、処理ヘッド６０のハウジング部５６の下部には、図８０及び図９に示すように、例えばＰＥＥＫ製のメインフレーム８０と、ガイドフレーム８２との間に周縁部を挟持されてシールリング８４ａが配置されている。このシールリング８４ａは、基板Ｗの下面の周縁部に当接し、ここをシールするためのものである。
【００６７】
一方、基板ホルダ５８の下面周縁部には、基板固定リング８６が固着され、この基板ホルダ５８の基板固定リング８６の内部に配置したスプリング８８の弾性力を介して、円柱状のプッシャ９０が基板固定リング８６の下面から下方に突出するようになっている。更に、基板ホルダ５８の上面とハウジング部５６の上壁部との間には、内部を気密的にシールする、例えばテフロン（登録商標）製で屈曲自在な円筒状の蛇腹板９２が配置されている。
【００６８】
これにより、基板ホルダ５８を上昇させた状態で、基板Ｗを基板挿入窓５６ａからハウジング部５６の内部に挿入する。すると、この基板Ｗは、ガイドフレーム８２の内周面に設けたテーパ面８２ａに案内され、位置決めされてシールリング８４ａの上面の所定の位置に載置される。この状態で、基板ホルダ５８を下降させ、この基板固定リング８６のプッシャ９０を基板Ｗの上面に接触させる。そして、基板ホルダ５８を更に下降させることで、基板Ｗをスプリング８８の弾性力で下方に押圧し、これによって基板Ｗの表面（下面）の周縁部にシールリング８４ａで圧接させて、ここをシールしつつ、基板Ｗをハウジング部５６と基板ホルダ５８との間で挟持して保持するようになっている。
【００６９】
なお、このように、基板Ｗを基板ホルダ５８で保持した状態で、ヘッド回転用サーボモータ６２を駆動すると、この出力軸６４と該出力軸６４の内部に挿着した鉛直軸６８がスプライン６６を介して一体に回転し、これによって、ハウジング部５６と基板ホルダ５８も一体に回転する。
【００７０】
処理ヘッド６０の下方に位置して、該処理ヘッド６０の外径よりもやや大きい内径を有する上方に開口した、外槽１００ａと内槽１００ｂを有する処理槽１００が備えられている。処理槽１００の外周部には、蓋体１０２に取付けた一対の脚部１０４が回転自在に支承されている。更に、脚部１０４には、クランク１０６が一体に連結され、このクランク１０６の自由端は、蓋体移動用シリンダ１０８のロッド１１０に回転自在に連結されている。これにより、蓋体移動用シリンダ１０８の作動に伴って、蓋体１０２は、処理槽１００の上端開口部を覆う処理位置と、側方の待避位置との間を移動するように構成されている。この蓋体１０２の表面（上面）には、例えば純水を外方（上方）に向けて噴射する多数の噴射ノズル１１２ａを有するノズル板１１２が備えられている。
【００７１】
更に、図１０に示すように、処理槽１００の内槽１００ｂの内部には、薬液タンク１２０から薬液ポンプ１２２の駆動に伴って供給された薬液、つまり洗浄液または触媒処理液を上方に向けて噴射する複数の噴射ノズル１２４ａを有するノズル板１２４が、該噴射ノズル１２４ａが内槽１００ｂの横断面の全面に亘ってより均等に分布した状態で配置されている。この内槽１００ｂの底面には、薬液（排液）を外部に排出する排水管１２６が接続されている。この排水管１２６の途中には、三方弁１２８が介装され、この三方弁１２８の一つの出口ポートに接続された戻り管１３０を介して、必要に応じて、この薬液（排液）を薬液タンク１２０に戻して再利用できるようになっている。
【００７２】
なお、図示では、一つの薬液タンク１２０のみが図示されているが、前述の洗浄液を保持する第１薬液タンクと前述の触媒処理液を保持する第２薬液タンクの２つの薬液タンクが備えられ、この第１薬液タンクまたは第２薬液タンクの一方から、洗浄液または触媒処理液が選択的に噴射ノズル１２４ａに供給されて噴射されるようになっている。
更に、この例では、蓋体１０２の表面（上面）に設けられたノズル板１１２は、例えば純水等のリンス液を供給するリンス液供給源１３２に接続されている。また、外槽１００ａの底面にも、排水管１２７が接続されている。
【００７３】
これにより、基板を保持した処理ヘッド６０を下降させて、処理槽１００の上端開口部を処理ヘッド６０で塞ぐように覆い、この状態で、処理槽１００の内槽１００ｂの内部に配置したノズル板１２４の噴射ノズル１２４ａから薬液、つまり前述の洗浄処理に際して洗浄液を、触媒付与処理に際しては触媒処理液を、基板Ｗに向けて噴射することで、基板Ｗの下面（処理面）の全面に亘って薬液を均一に噴射し、しかも薬液の外部への飛散を防止しつつ薬液を排水管１２６から外部に排出できる。
【００７４】
この例によれば、洗浄に使用する洗浄液を、触媒付与に使用する処理液の一つの主成分とすることで、一つの統合ユニット２２で洗浄処理と触媒付与処理をクロスコンタミネーションの懸念を生じさせることなく、行うことができる。
【００７５】
更に、処理ヘッド６０を上昇させ、処理槽１００の上端開口部を蓋体１０２で閉塞した状態で、処理ヘッド６０で保持した基板Ｗに向けて、蓋体１０２の上面に配置したノズル板１１２の噴射ノズル１１２ａからリンス液を噴射することで、基板表面に残った薬液のリンス処理（洗浄処理）を行い、しかもこのリンス液は外槽１００ａと内槽１００ｂの間を通って、排水管１２７を介して排出されるので、内槽１００ｂの内部に流入することが防止され、リンス液が薬液に混ざらないようになっている。
【００７６】
この統合ユニット２２によれば、図４に示すように、処理ヘッド６０を上昇させた状態で、この内部に基板Ｗを挿入して保持し、しかる後、図５に示すように、処理ヘッド６０を下降させて処理槽１００の上端開口部を覆う位置に位置させる。そして、処理ヘッド６０を回転させて、処理ヘッド６０で保持した基板Ｗを回転させながら、処理槽１００の内部に配置したノズル板１２４の噴射ノズル１２４ａから薬液、すなわち洗浄液または触媒処理液を基板Ｗに向けて噴射することで、基板Ｗの全面に亘って薬液を均一に噴射する。また、処理ヘッド６０を上昇させて所定位置で停止させ、図６に示すように、待避位置にあった蓋体１０２を処理槽１００の上端開口部を覆う位置まで移動させる。そして、この状態で、処理ヘッド６０で保持して回転させた基板Ｗに向けて、蓋体１０２の上面に配置したノズル板１１２の噴射ノズル１１２ａからリンス液を噴射する。これにより、基板Ｗの薬液による処理と、リンス液によるリンス処理とを、２つの液体が混ざらないようにしながら行うことができる。
【００７７】
無電解めっきユニット３６を図１１乃至図１５に示す。この無電解めっきユニット３６は、めっき槽２００（図１５参照）と、このめっき槽２００の上方に配置されて基板Ｗを着脱自在に保持する基板ヘッド２０４を有している。
【００７８】
基板ヘッド２０４は、図１１に詳細に示すように、ハウジング部２３０とヘッド部２３２とを有し、このヘッド部２３２は、吸着ヘッド２３４と該吸着ヘッド２３４の周囲を囲繞する基板受け２３６から主に構成されている。そして、ハウジング部２３０の内部には、基板回転用モータ２３８と基板受け駆動用シリンダ２４０が収納され、この基板回転用モータ２３８の出力軸（中空軸）２４２の上端はロータリジョイント２４４に、下端はヘッド部２３２の吸着ヘッド２３４にそれぞれ連結され、基板受け駆動用シリンダ２４０のロッドは、ヘッド部２３２の基板受け２３６に連結されている。更に、ハウジング部２３０の内部には、基板受け２３６の上昇を機械的に規制するストッパ２４６が設けられている。
【００７９】
ここで、吸着ヘッド２３４と基板受け２３６との間には、同様なスプライン構造が採用され、基板受け駆動用シリンダ２４０の作動に伴って基板受け２３６は吸着ヘッド２３４と相対的に上下動するが、基板回転用モータ２３８の駆動によって出力軸２４２が回転すると、この出力軸２４２の回転に伴って、吸着ヘッド２３４と基板受け２３６が一体に回転するように構成されている。
【００８０】
吸着ヘッド２３４の下面周縁部には、図１２乃至図１４に詳細に示すように、下面をシール面として基板Ｗを吸着保持する吸着リング２５０が押えリング２５１を介して取付けられ、この吸着リング２５０の下面に円周方向に連続させて設けた凹状部２５０ａと吸着ヘッド２３４内を延びる真空ライン２５２とが吸着リング２５０に設けた連通孔２５０ｂを介して互いに連通するようになっている。これにより、凹状部２５０ａ内を真空引きすることで、基板Ｗを吸着保持するのであり、このように、小さな幅（径方向）で円周状に真空引きして基板Ｗを保持することで、真空による基板Ｗへの影響（たわみ等）を最小限に抑え、しかも吸着リング２５０をめっき液（処理液）中に浸すことで、基板Ｗの表面（下面）のみならず、エッジについても、全てめっき液に浸すことが可能となる。基板Ｗのリリースは、真空ライン２５２にＮ２を供給して行う。
【００８１】
一方、基板受け２３６は、下方に開口した有底円筒状に形成され、その周壁には、基板Ｗを内部に挿入する基板挿入窓２３６ａが設けられ、下端には、内方に突出する円板状の爪部２５４が設けられている。更に、この爪部２５４の上部には、基板Ｗの案内となるテーパ面２５６ａを内周面に有する突起片２５６が備えられている。
【００８２】
これにより、図１２に示すように、基板受け２３６を下降させた状態で、基板Ｗを基板挿入窓２３６ａから基板受け２３６の内部に挿入する。すると、この基板Ｗは、突起片２５６のテーパ面２５６ａに案内され、位置決めされて爪部２５４の上面の所定位置に載置保持される。この状態で、基板受け２３６を上昇させ、図１３に示すように、この基板受け２３６の爪部２５４上に載置保持した基板Ｗの上面を吸着ヘッド２３４の吸着リング２５０に当接させる。次に、真空ライン２５２を通して吸着リング２５０の凹状部２５０ａを真空引きすることで、基板Ｗの上面の周縁部を該吸着リング２５０の下面にシールしながら基板Ｗを吸着保持する。そして、めっき処理を行う際には、図１４に示すように、基板受け２３６を数ｍｍ下降させ、基板Ｗを爪部２５４から離して、吸着リング２５０のみで吸着保持した状態となす。これにより、基板Ｗの表面（下面）の周縁部が、爪部２５４の存在によってめっきされなくなることを防止することができる。
【００８３】
図１５は、めっき槽２００の詳細を示す。このめっき槽２００は、底部において、めっき液供給管３０８（図１７参照）に接続され、周壁部にめっき液回収溝２６０が設けられている。めっき槽２００の内部には、ここを上方に向かって流れるめっき液の流れを安定させる２枚の整流板２６２，２６４が配置され、更に底部には、めっき槽２００の内部に導入されるめっき液の液温を測定する温度測定器２６６が設置されている。また、めっき槽２００の周壁外周面のめっき槽２００で保持しためっき液の液面よりやや上方に位置して、直径方向のやや斜め上方に向けてめっき槽２００の内部に、ｐＨが６〜７．５の中性液からなる停止液、例えば純水を噴射する噴射ノズル２６８が設置されている。これにより、めっき終了後、ヘッド部２３２で保持した基板Ｗをめっき液の液面よりやや上方まで引き上げて一旦停止させ、この状態で、基板Ｗに向けて噴射ノズル２６８から純水（停止液）を噴射して基板Ｗを直ちに冷却し、これによって、基板Ｗに残っためっき液によってめっきが進行してしまうことを防止することができる。
【００８４】
更に、めっき槽２００の上端開口部には、アイドリング時等のめっき処理の行われていない時に、めっき槽２００の上端開口部を閉じて該めっき槽２００からのめっき液の無駄な蒸発を防止するめっき槽カバー２７０が開閉自在に設置されている。
【００８５】
このめっき槽２００は、図１７に示すように、底部において、めっき液貯槽３０２から延び、途中にめっき液供給ポンプ３０４と三方弁３０６とを介装しためっき液供給管３０８に接続されている。これにより、めっき処理中にあっては、めっき槽２００の内部に、この底部からめっき液を供給し、溢れるめっき液をめっき液回収溝２６０からめっき液貯槽３０２へ回収することで、めっき液が循環できるようになっている。また、三方弁３０６の一つの出口ポートには、めっき液貯槽３０２に戻るめっき液戻り管３１２が接続されている。これにより、めっき待機時にあっても、めっき液を循環させることができるようになっており、これによって、めっき液循環系が構成されている。このように、めっき液循環系を介して、めっき液貯槽３０２内のめっき液を常時循環させることにより、単純にめっき液を貯めておく場合に比べてめっき液の濃度の低下率を減少させ、基板Ｗの処理可能数を増大させることができる。
【００８６】
めっき槽２００の底部付近に設けられた温度測定器２６６は、めっき槽２００の内部に導入されるめっき液の液温を測定して、この測定結果を元に、下記のヒータ３１６及び流量計３１８を制御する。
つまり、この例では、別置きのヒータ３１６を使用して昇温させ流量計３１８を通過させた水を熱媒体に使用し、熱交換器３２０をめっき液貯槽３０２内のめっき液中に設置して該めっき液を間接的に加熱する加熱装置３２２と、めっき液貯槽３０２内のめっき液を循環させて攪拌する攪拌ポンプ３２４が備えられている。これは、めっきにあっては、めっき液を高温（約８０℃程度）にして使用することがあり、これと対応するためであり、この方法によれば、インライン・ヒーティング方式に比べ、非常にデリケートなめっき液に不要物等が混入するのを防止することができる。
【００８７】
図１６は、めっき槽２００の側方に付設されている洗浄槽２０２の詳細を示す。この洗浄槽２０２の底部には、純水等のリンス液を上方に向けて噴射する複数の噴射ノズル２８０がノズル板２８２に取付けられて配置され、このノズル板２８２は、ノズル上下軸２８４の上端に連結されている。更に、このノズル上下軸２８４は、ノズル位置調整用ねじ２８７と該ねじ２８７と螺合するナット２８８との螺合位置を変えることで上下動し、これによって、噴射ノズル２８０と該噴射ノズル２８０の上方に配置される基板Ｗとの距離を最適に調整できるようになっている。
【００８８】
更に、洗浄槽２０２の周壁外周面の噴射ノズル２８０より上方に位置して、直径方向のやや斜め下方に向けて洗浄槽２０２の内部に純水等の洗浄液を噴射して、基板ヘッド２０４のヘッド部２３２の、少なくともめっき液に接液する部分に洗浄液を吹き付けるヘッド洗浄ノズル２８６が設置されている。
【００８９】
この洗浄槽２０２にあっては、基板ヘッド２０４のヘッド部２３２で保持した基板Ｗを洗浄槽２０２内の所定の位置に配置し、噴射ノズル２８０から純水等の洗浄液（リンス液）を噴射して基板Ｗを洗浄（リンス）するのであり、この時、ヘッド洗浄ノズル２８６から純水等の洗浄液を同時に噴射して、基板ヘッド２０４のヘッド部２３２の、少なくともめっき液に接液する部分を該洗浄液で洗浄することで、めっき液に浸された部分に析出物が蓄積してしまうことを防止することができる。
【００９０】
この無電解めっきユニット３６にあっては、基板ヘッド２０４を上昇させた位置で、前述のようにして、基板ヘッド２０４のヘッド部２３２で基板Ｗを吸着保持し、めっき槽２００のめっき液を循環させておく。
そして、めっき処理を行うときには、めっき槽２００のめっき槽カバー２７０を開き、基板ヘッド２０４を回転させながら下降させ、ヘッド部２３２で保持した基板Ｗをめっき槽２００内のめっき液に浸漬させる。
【００９１】
そして、基板Ｗを所定時間めっき液中に浸漬させた後、基板ヘッド２０４を上昇させて、基板Ｗをめっき槽２００内のめっき液から引き上げ、必要に応じて、前述のように、基板Ｗに向けて噴射ノズル２６８から純水（停止液）を噴射して基板Ｗを直ちに冷却し、更に基板ヘッド２０４を上昇させて基板Ｗをめっき槽２００の上方位置まで引き上げて、基板ヘッド２０４の回転を停止させる。
【００９２】
次に、基板ヘッド２０４のヘッド部２３２で基板Ｗを吸着保持したまま、基板ヘッド２０４を洗浄槽２０２の直上方位置に移動させる。そして、基板ヘッド２０４を回転させながら洗浄槽２０２内の所定の位置まで下降させ、噴射ノズル２８０から純水等の洗浄液（リンス液）を噴射して基板Ｗを洗浄（リンス）し、同時に、ヘッド洗浄ノズル２８６から純水等の洗浄液を噴射して、基板ヘッド２０４のヘッド部２３２の、少なくともめっき液に接液する部分を該洗浄液で洗浄する。
【００９３】
この基板Ｗの洗浄が終了した後、基板ヘッド２０４の回転を停止させ、基板ヘッド２０４を上昇させて基板Ｗを洗浄槽２０２の上方位置まで引き上げ、更に基板ヘッド２０４を第２基板搬送ロボット３０との受渡し位置まで移動させ、この第２基板搬送ロボット３０に基板Ｗを受渡して次工程に搬送する。
【００９４】
図１８は、めっき後処理ユニット３８を示す。めっき後処理ユニット３８は、基板Ｗ上のパーティクルや不要物をロール状ブラシで強制的に取り除くようにしたユニットで、基板Ｗの外周部を挟み込んで基板Ｗを保持する複数のローラ４１０と、ローラ４１０で保持した基板Ｗの表面に処理液（２系統）を供給する薬液用ノズル４１２と、基板Ｗの裏面に純水（１系統）を供給する純水用ノズル（図示せず）がそれぞれ備えられている。
【００９５】
これにより、基板Ｗをローラ４１０で保持し、ローラ駆動モータを駆動してローラ４１０を回転させて基板Ｗを回転させ、同時に薬液用ノズル４１２及び純水ノズルから基板Ｗの表裏面に所定の処理液を供給し、図示しない上下ロールスポンジ（ロール状ブラシ）で基板Ｗを上下から適度な圧力で挟み込んで洗浄するようになっている。なお、ロールスポンジを単独にて回転させることにより、洗浄効果を増大させることもできる。
【００９６】
更に、めっき後処理ユニット３８は、基板Ｗのエッジ（外周部）に当接しながら回転するスポンジ（ＰＦＲ）４１９が備えられ、このスポンジ４１９を基板Ｗのエッジに当てて、ここをスクラブ洗浄するようになっている。
【００９７】
図１９は、乾燥ユニット２４，４０を示す。この乾燥ユニット２４，４０は、先ず化学洗浄及び純水洗浄を行い、しかる後、スピンドル回転により洗浄後の基板Ｗを完全乾燥させるようにしたユニットで、基板Ｗのエッジ部を把持するクランプ機構４２０を備えた基板ステージ４２２と、このクランプ機構４２０の開閉を行う基板着脱用昇降プレート４２４を有している。この基板ステージ４２２は、スピンドル回転用モータ４２６の駆動に伴って高速回転するスピンドル４２８の上端に連結されている。
【００９８】
更に、クランプ機構４２０で把持した基板Ｗの上面側に位置して、超音波発振器により特殊ノズルを通過する際に超音波を伝達して洗浄効果を高めた純水を供給するメガジェットノズル４３０と、回転可能なペンシル型洗浄スポンジ４３２が、旋回アーム４３４の自由端側に取付けられて配置されている。これにより、基板Ｗをクランプ機構４２０で把持して回転させ、旋回アーム４３４を旋回させながら、メガジェットノズル４３０から純水を洗浄スポンジ４３２に向けて供給しつつ、基板Ｗの表面に洗浄スポンジ４３２を擦り付けることで、基板Ｗの表面を洗浄するようになっている。なお、基板Ｗの裏面側にも、純水を供給する洗浄ノズル（図示せず）が備えられ、この洗浄ノズルから噴射される純水で基板Ｗの裏面も同時に洗浄される。
そして、このようにして洗浄した基板Ｗは、スピンドル４２８を高速回転させることでスピン乾燥させられる。
【００９９】
また、クランプ機構４２０で把持した基板Ｗの周囲を囲繞して処理液の飛散を防止する洗浄カップ４３６が備えられ、この洗浄カップ４３６は、洗浄カップ昇降用シリンダ４３８の作動に伴って昇降するようになっている。
なお、この乾燥ユニット２４，４０にキャビテーションを利用したキャビジェット機能も搭載するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】無電解めっきによって保護膜を形成した状態を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における基板処理システムの平面配置図である。
【図３】図２に示す基板処理装置によって本発明の実施の形態の基板処理方法を行うプロセスフロー図である。
【図４】統合ユニットの基板受渡し時における正面図である。
【図５】統合ユニットの薬液処理時における正面図である。
【図６】統合ユニットのリンス時における正面図である。
【図７】統合ユニットの基板受渡し時における処理ヘッドを示す断面図である。
【図８】図７のＡ部拡大図である。
【図９】統合ユニットの基板固定時における図８相当図である。
【図１０】統合ユニットの系統図である。
【図１１】無電解めっきユニットの基板受渡し時における基板ヘッドを示す断面図である。
【図１２】図１１のＢ部拡大図である。
【図１３】無電解めっきユニットの基板固定時における基板ヘッドを示す図１２相当図である。
【図１４】無電解めっきユニットのめっき処理時における基板ヘッドを示す図１２相当図である。
【図１５】無電解めっきユニットのめっき槽カバーを閉じた時のめっき槽を示す一部切断の正面図である。
【図１６】無電解めっきユニットの洗浄槽を示す断面図である。
【図１７】無電解めっきユニットの系統図である。
【図１８】後処理ユニットを示す平面図である。
【図１９】乾燥ユニットを示す縦断正面図である。
【符号の説明】
【０１０１】
８  配線
９  保護膜
１０  化学的機械研磨装置（ＣＭＰ装置）
１２  無電解めっき装置
１４  保管容器
１６，３２  ロード・アンロードユニット
１８，３４  装置フレーム
２０ａ，２０ｂ  化学的機械研磨ユニット（ＣＭＰユニット）
２２  統合ユニット（洗浄兼触媒付与ユニット）
２４，４０  乾燥ユニット
２６  仮置台
２８，３０  基板搬送ロボット
３６  無電解めっきユニット
３８  後処理ユニット
４２  膜質測定ユニット
４４  基板搬送ユニット
４６  プロセス制御ユニット
５８  基板ホルダ
６０  処理ヘッド
１００  処理槽
２００  めっき槽
２０２  洗浄槽
２０４  基板ヘッド
２３０  ハウジング部
２３２  ヘッド部
２３４  吸着ヘッド
４２０  クランプ機構
４２２  基板ステージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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