(57)【要約】【課題】　化学的機械研磨（ＣＭＰ）法によって形成されるメタル配線の防蝕技術を提供する。【解決手段】　本発明による半導体集積回路装置の製造方法は、ウエハの主面上にＣｕ（またはＣｕを主要な成分として含むＣｕ合金など）からなるメタル層を形成した後、このメタル層を化学的機械研磨（ＣＭＰ）法によって平坦化処理してメタル配線を形成する工程と、前記平坦化処理が施されたウエハの主面を防蝕処理して前記メタル配線の表面に疎水性保護膜を形成する工程と、前記防蝕処理が施されたウエハの主面を乾燥させないように液体に浸漬または湿潤状態に保持する工程と、前記湿潤状態に保持されたウエハの主面を後洗浄する工程とを備えている。【選択図】　図８
2004104137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　以下の工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）ウエハの第１主面に絶縁膜を形成する工程、
（ｂ）前記絶縁膜をパターニングして前記絶縁膜に配線溝を形成する工程、
（ｃ）前記絶縁膜上および前記配線溝内に銅を主成分として含む金属層を形成する工程、
（ｄ）前記金属層表面を化学的機械研磨法で研磨することにより、前記配線溝の外部の前記金属層を除去して前記配線溝内に前記金属層を残す工程、
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ保管場所に移す工程、
（ｆ）前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、前記ウエハ保管場所で前記ウエハを流水によって湿潤状態に保つ工程、
（ｇ）前記工程（ｆ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、薬液によりスクラブ洗浄またはブラシ洗浄する工程、
（ｈ）前記工程（ｇ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ乾燥場所に移す工程、
（ｉ）前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、前記ウエハ乾燥場所で前記ウエハを乾燥する工程。
【請求項２】
　請求項１記載の半導体集積回路装置の製造方法であって、前記工程（ｆ）は、前記配線溝内に残された前記金属層の腐食が進行する前に実施されることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項３】
　請求項１記載の半導体集積回路装置の製造方法であって、前記工程（ｆ）は、前記ウエハを純水シャワーによって湿潤状態に保つことにより実施されることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項４】
　請求項１記載の半導体集積回路装置の製造方法であって、前記工程（ｄ）が終了してから、前記工程（ｇ）が終了するまでの間、前記ウエハを湿潤状態に保つことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項５】
　請求項１記載の半導体集積回路装置の製造方法であって、前記工程（ｄ）が終了してから、前記工程（ｆ）が終了するまでの間、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、前記金属層に防食処理を施すことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項６】
　請求項５記載の半導体集積回路装置の製造方法であって、前記防食処理は、ベンゾトリアゾールを含む薬液を用いて実施されることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項７】
　請求項５記載の半導体集積回路装置の製造方法であって、前記防食処理は、前記防食処理が実施される場所を遮光シートにより遮光しながら、前記工程（ｄ）の化学的機械研磨に用いた研磨パッドとは異なる研磨パッドを用いて、前記ウエハの前記第１主面を研磨することにより実施されることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項８】
　請求項１記載の半導体集積回路装置の製造方法であって、前記工程（ｇ）で前記ウエハを洗浄すると同時に、前記洗浄処理が実施される場所を遮光シートにより遮光しながら、前記工程（ｄ）の化学的機械研磨に用いた研磨パッドとは異なる研磨パッドを用いて、前記ウエハの前記第１主面を研磨することにより、前記金属層に防食処理を施すことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項９】
　請求項１記載の半導体集積回路装置の製造方法であって、前記工程（ｇ）で前記ウエハを洗浄した後、防食処理が実施される場所を遮光シートにより遮光しながら、前記工程（ｄ）の化学的機械研磨に用いた研磨パッドとは異なる研磨パッドを用いて、前記ウエハの前記第１主面を研磨することにより、前記金属層に前記防食処理を施すことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項１０】
　以下の工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）ウエハの第１主面に絶縁膜を形成する工程、
（ｂ）前記絶縁膜をパターニングして前記絶縁膜に配線溝を形成する工程、
（ｃ）前記絶縁膜上および前記配線溝内に銅を主成分として含む金属層を形成する工程、
（ｄ）前記金属層表面を第１パッドを用いた化学的機械研磨法で研磨することにより、前記配線溝の外部の前記金属層を除去して前記配線溝内に前記金属層を残す工程、
（ｅ）前記ウエハの前記第１主面上に防食液を供給しながら、前記第１主面を第２パッドを用いて研磨することにより、前記金属層に防食処理を施す工程、
（ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ保管場所に移す工程、
（ｇ）前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、前記ウエハ保管場所で前記ウエハを流水によって湿潤状態に保つ工程、
（ｈ）前記工程（ｇ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、薬液によりスクラブ洗浄またはブラシ洗浄する工程、
（ｉ）前記工程（ｈ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ乾燥場所に移し、前記ウエハ乾燥場所を遮光シートによって遮光しながら前記ウエハを乾燥する工程。
【請求項１１】
　以下の工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）ウエハの第１主面に絶縁膜を形成する工程、
（ｂ）前記絶縁膜をパターニングして前記絶縁膜に配線溝を形成する工程、
（ｃ）前記絶縁膜上および前記配線溝内に銅を主成分として含む金属層を形成する工程、
（ｄ）前記金属層表面を化学的機械研磨法で研磨することにより、前記配線溝の外部の前記金属層を除去して前記配線溝内に前記金属層を残す工程、
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、薬液または洗浄液と共に研磨パッドで前記ウエハの第１主面を研磨することにより、前記第１主面を前洗浄する工程、
（ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ保管場所に移す工程、
（ｇ）前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、前記ウエハ保管場所で前記ウエハを流水によって湿潤状態に保つ工程、
（ｈ）前記工程（ｇ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、薬液によりスクラブ洗浄またはブラシ洗浄する工程、
（ｉ）前記工程（ｈ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ乾燥場所に移し、前記ウエハ乾燥場所を遮光シートによって遮光しながら前記ウエハを乾燥する工程。
【請求項１２】
　以下の工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）ｎ型半導体領域とｐ型半導体領域とが形成されたウエハの第１主面に絶縁膜を形成する工程、
（ｂ）前記絶縁膜に溝パターンまたは孔パターンを形成する工程、
（ｃ）前記絶縁膜上および前記溝パターン内または孔パターン内に銅を主成分として含む金属層を形成する工程、
（ｄ）前記金属層表面を化学的機械研磨法で研磨することにより、前記溝パターン内または孔パターンの外部の前記金属層を除去し、複数の配線パターンを形成する工程、
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ保管場所に移す工程、
（ｆ）前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、前記ウエハ保管場所で前記ウエハを流水によって湿潤状態に保つ工程、
（ｇ）前記工程（ｆ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、薬液によりスクラブ洗浄またはブラシ洗浄する工程、
（ｈ）前記工程（ｇ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ乾燥場所に移し、前記ウエハ乾燥場所を遮光シートによって遮光しながら前記ウエハを乾燥する工程。
【請求項１３】
　以下の工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）ウエハの第１主面に絶縁膜を形成する工程、
（ｂ）前記絶縁膜をパターニングして前記絶縁膜に配線溝を形成する工程、
（ｃ）前記絶縁膜上および前記配線溝内に銅を主成分として含む金属層を形成する工程、
（ｄ）枚葉式ウエハ処理方法により、前記金属層表面を化学的機械研磨法で研磨することにより、前記配線溝の外部の前記金属層を除去して前記配線溝内に前記金属層を残す工程、
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ保管場所に移す工程、
（ｆ）前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、前記ウエハ保管場所で前記ウエハを流水によって湿潤状態に保つ工程、
（ｇ）前記工程（ｆ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、薬液によりスクラブ洗浄またはブラシ洗浄する工程、
（ｈ）前記工程（ｇ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ乾燥場所に移し、前記ウエハ乾燥場所を遮光シートによって遮光しながら前記ウエハを乾燥する工程。
【請求項１４】
　以下の工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）ウエハの第１主面に絶縁膜を形成する工程、
（ｂ）前記絶縁膜をパターニングして前記絶縁膜に配線溝を形成する工程、
（ｃ）前記絶縁膜上および前記配線溝内に銅を主成分として含む金属層を形成する工程、
（ｄ）枚葉式ウエハ処理方法により、前記金属層表面を化学的機械研磨法で研磨することにより、前記配線溝の外部の前記金属層を除去して前記配線溝内に前記金属層を残す工程、
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記ウエハの前記第１主面上に防食液を供給しながら前記第１主面を研磨することにより、前記金属層に防食処理を施す工程、
（ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ保管場所に移す工程、
（ｇ）前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、前記ウエハ保管場所で前記ウエハを流水によって湿潤状態に保つ工程、
（ｈ）前記工程（ｇ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、薬液によりスクラブ洗浄またはブラシ洗浄する工程、
（ｉ）前記工程（ｈ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ乾燥場所に移し、前記ウエハ乾燥場所を遮光シートによって遮光しながら前記ウエハを乾燥する工程。
【請求項１５】
　以下の工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）ウエハの第１主面に絶縁膜を形成する工程、
（ｂ）前記絶縁膜をパターニングして前記絶縁膜に配線溝を形成する工程、
（ｃ）前記絶縁膜上および前記配線溝内に銅を主成分として含む金属層を形成する工程、
（ｄ）枚葉式ウエハ処理方法により、前記金属層表面を化学的機械研磨法で研磨することにより、前記配線溝の外部の前記金属層を除去して前記配線溝内に前記金属層を残す工程、
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、薬液または洗浄液と共に研磨パッドで前記ウエハの第１主面を研磨することにより、前記第１主面を前洗浄する工程、
（ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ保管場所に移す工程、
（ｇ）前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、前記ウエハ保管場所で前記ウエハを流水によって湿潤状態に保つ工程、
（ｈ）前記工程（ｇ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、薬液によりスクラブ洗浄またはブラシ洗浄する工程、
（ｉ）前記工程（ｈ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ乾燥場所に移し、前記ウエハ乾燥場所を遮光シートによって遮光しながら前記ウエハを乾燥する工程。
【請求項１６】
（ａ）ウエハの第１主面に絶縁膜を形成する工程、
（ｂ）前記絶縁膜をパターニングして前記絶縁膜に配線溝を形成する工程、
（ｃ）前記絶縁膜上および前記配線溝内に銅を主成分として含む金属層を形成する工程、
（ｄ）前記金属層表面を化学的機械研磨法で研磨することにより、前記配線溝の外部の前記金属層を除去して前記配線溝内に前記金属層を残す工程、
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ保管場所に移す工程、
（ｆ）前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、前記ウエハ保管場所で前記ウエハを流水によって湿潤状態に保つ工程、
（ｇ）前記工程（ｆ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、薬液によりスクラブ洗浄またはブラシ洗浄する工程、
（ｈ）前記工程（ｇ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ乾燥場所に移し、前記ウエハ乾燥場所を遮光シートによって遮光しながら前記ウエハを乾燥する工程を有し、
　前記ウエハを前記遮光シートで遮光した状態を保ちながら、前記工程（ｅ）〜工程（ｈ）を一貫処理によって行うことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項１７】
（ａ）ウエハの第１主面に絶縁膜を形成する工程、
（ｂ）前記絶縁膜をパターニングして前記絶縁膜に配線溝を形成する工程、
（ｃ）前記絶縁膜上および前記配線溝内に銅を主成分として含む金属層を形成する工程、
（ｄ）前記金属層表面を第１パッドを用いた化学的機械研磨法で研磨することにより、前記配線溝の外部の前記金属層を除去して前記配線溝内に前記金属層を残す工程、
（ｅ）前記ウエハの前記第１主面上に防食液を供給しながら、前記第１主面を第２パッドを用いて研磨することにより、前記金属層に防食処理を施す工程、
（ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ保管場所に移す工程、
（ｇ）前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、前記ウエハ保管場所で前記ウエハを流水によって湿潤状態に保つ工程、
（ｈ）前記工程（ｇ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、薬液によりスクラブ洗浄またはブラシ洗浄する工程、
（ｉ）前記工程（ｈ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ乾燥場所に移し、前記ウエハ乾燥場所を遮光シートによって遮光しながら前記ウエハを乾燥する工程を有し、
　前記ウエハを前記遮光シートで遮光した状態を保ちながら、前記工程（ｆ）〜工程（ｉ）を一貫処理によって行うことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項１８】
（ａ）ウエハの第１主面に絶縁膜を形成する工程、
（ｂ）前記絶縁膜をパターニングして前記絶縁膜に配線溝を形成する工程、
（ｃ）前記絶縁膜上および前記配線溝内に銅を主成分として含む金属層を形成する工程、
（ｄ）前記金属層表面を化学的機械研磨法で研磨することにより、前記配線溝の外部の前記金属層を除去して前記配線溝内に前記金属層を残す工程、
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、薬液または洗浄液と共に研磨パッドで前記ウエハの第１主面を研磨することにより、前記第１主面を前洗浄する工程、
（ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ保管場所に移す工程、
（ｇ）前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、前記ウエハ保管場所で前記ウエハを流水によって湿潤状態に保つ工程、
（ｈ）前記工程（ｇ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、薬液によりスクラブ洗浄またはブラシ洗浄する工程、
（ｉ）前記工程（ｈ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ乾燥場所に移し、前記ウエハ乾燥場所を遮光シートによって遮光しながら前記ウエハを乾燥する工程を有し、
　前記ウエハを前記遮光シートで遮光した状態を保ちながら、前記工程（ｆ）〜工程（ｉ）を一貫処理によって行うことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項１９】
（ａ）ウエハの第１主面に絶縁膜を形成する工程、
（ｂ）前記絶縁膜をパターニングして前記絶縁膜に配線溝を形成する工程、
（ｃ）前記絶縁膜上および前記配線溝内に銅を主成分として含む金属層を形成する工程、
（ｄ）前記金属層表面を化学的機械研磨法で研磨することにより、前記配線溝の外部の前記金属層を除去して前記配線溝内に前記金属層を残す工程、
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記ウエハの前記第１主面上にベンゾトリアゾールを含む防食液を供給しながら前記第１主面を研磨することにより、前記金属層に防食処理を施す工程、
（ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ保管場所に移す工程、
（ｇ）前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、前記ウエハ保管場所で前記ウエハを流水によって湿潤状態に保つ工程、
（ｈ）前記工程（ｇ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、薬液によりスクラブ洗浄またはブラシ洗浄する工程、
（ｉ）前記工程（ｈ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ乾燥場所に移し、前記ウエハ乾燥場所を遮光シートによって遮光しながら前記ウエハを乾燥する工程を有し、
　前記ウエハを前記遮光シートで遮光した状態を保ちながら、前記工程（ｆ）〜工程（ｉ）を一貫処理によって行うことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項２０】
（ａ）ｎ型半導体領域とｐ型半導体領域とが形成されたウエハの第１主面に絶縁膜を形成する工程、
（ｂ）前記絶縁膜に溝パターンまたは孔パターンを形成する工程、
（ｃ）前記絶縁膜上および前記溝パターン内または孔パターン内に銅を主成分として含む金属層を形成する工程、
（ｄ）前記金属層表面を化学的機械研磨法で研磨することにより、前記溝パターン内または孔パターンの外部の前記金属層を除去し、複数の配線パターンを形成する工程、
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ保管場所に移す工程、
（ｆ）前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、前記ウエハ保管場所で前記ウエハを流水によって湿潤状態に保つ工程、
（ｇ）前記工程（ｆ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、薬液によりスクラブ洗浄またはブラシ洗浄する工程、
（ｈ）前記工程（ｇ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ乾燥場所に移し、前記ウエハ乾燥場所を遮光シートによって遮光しながら前記ウエハを乾燥する工程を有し、
　前記ウエハを前記遮光シートで遮光した状態を保ちながら、前記工程（ｅ）〜工程（ｈ）を一貫処理によって行うことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、半導体集積回路装置の製造技術に関し、特に、化学的機械研磨（Chemical Mechanical Polishing ；ＣＭＰ）法によって形成されるメタル配線の防蝕に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
　特開平７−１３５１９２号公報（特許文献１）は、化学的機械的研磨、ウエハ反転待機、物理洗浄、薬液洗浄（スピン洗浄）、リンスに至る一連の工程をウエハを乾燥させずに行うことによって、研磨処理後のパーティクルレベルの低減を図った研磨後処理方法を開示している。この方法に用いる研磨装置は、研磨ユニット内のウエハマウント部をウエハの湿潤保持が可能な構成とし、また研磨ユニット、洗浄ユニット、リンス／乾燥ユニット間の搬送にはユニット間湿潤搬送機構を用い、洗浄ユニット内の各洗浄室間の搬送にはユニット内湿潤搬送機構を用いている。
【０００３】
　工業調査会発行の「電子材料」、１９９６年５月号、ｐ５３（非特許文献１）は、ウエハ供給部、研磨部、ウエハ取り出し部およびドレスユニットから構成された酸化膜用ＣＭＰ装置を開示している。ウエハは、ロードカセットから搬送ロボットによって研磨部に運ばれて研磨処理に付される。研磨後のウエハは、その表裏面が純水でスクラブ洗浄され、アンロードカセットに収納された後、水中で保管される。
【０００４】
　同じく「電子材料」、１９９６年５月号、ｐ６２（非特許文献２）は、研磨工程から後洗浄（研磨の際の砥粒などの不所望なパーティクルをウエハ表面から除去することを一つの目的とする洗浄で、一般にウエハ表面が自然乾燥する前に行われるもの）工程へのウエハの移送を水中保管で行う技術を開示している。
【０００５】
　また、同じく「電子材料」、１９９６年５月号、ｐ３３（非特許文献３）は、一次研磨用の研磨盤（プラテン）、二次研磨（またはバフ研磨）用の研磨盤、研磨後のウエハを水、ブラシで洗浄するクリーンステーションおよびウエハを水没状態で保持するアンローダを備えたＣＭＰ装置を開示している。
【特許文献１】特開平７−１３５１９２号公報
【非特許文献１】工業調査会発行「電子材料」、１９９６年５月号、ｐ５３
【非特許文献２】工業調査会発行「電子材料」、１９９６年５月号、ｐ６２
【非特許文献３】工業調査会発行「電子材料」、１９９６年５月号、ｐ３３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
　従来、ＬＳＩのメタル配線は、シリコン基板（ウエハ）上にスパッタリング法を用いてアルミニウム（Ａｌ）合金膜やタングステン（Ｗ）膜などのメタル膜を堆積した後、フォトレジスト膜をマスクにしたドライエッチングでこのメタル膜をパターニングする、という方法によって形成されていた。
【０００７】
　しかし、近年のＬＳＩの高集積化により、上記した方法では配線幅の微細化による配線抵抗の増大が顕著となり、特に高性能なロジックＬＳＩにおいては、その性能を阻害する大きな要因となりつつある。そこで最近では、電気抵抗がＡｌ合金の約半分程度で、しかもエレクトロマイグレーション耐性がＡｌ合金よりも１桁程度高い銅（Ｃｕ）を使った配線が注目されている。
【０００８】
　Ｃｕはそのハロゲン化合物の蒸気圧が低く、従来のドライエッチングによる加工では配線形成が困難なことから、シリコン基板上の絶縁膜にあらかじめ溝を形成しておき、この溝の内部を含む絶縁膜上にＣｕ膜を堆積した後、溝の外部の不要なＣｕ膜を化学的機械研磨（ＣＭＰ）法でポリッシュバックして溝の内部に残す配線形成プロセス（いわゆるダマシンプロセス）の導入が進められている。
【０００９】
　ところが、ＣＭＰ法でＣｕ膜を研磨すると、研磨スラリに添加されている酸化剤の作用によってＣｕの一部が溶出し、Ｃｕ配線の一部が腐蝕してオープン不良やショート不良を引き起こすことがある。
【００１０】
　このようなＣｕ配線の腐蝕は、シリコン基板に形成されたｐｎ接合（例えば拡散抵抗素子、ＭＯＳトランジスタのソース、ドレイン、バイポーラトランジスタのコレクタ、ベース、エミッタなど）のｐ型拡散層に接続されたＣｕ配線において特徴的に発生する。また、Ｃｕ配線ほど顕著ではないが、他のメタル材料（例えばＷ、Ａｌ合金など）をＣＭＰ法で研磨することによってメタル配線を形成したり、上下の配線間を接続するスルーホールにメタル材料（プラグ）を埋め込んだりする場合においても、これらのメタル配線やプラグがｐｎ接合に接続されていると、上記した理由が原因で腐蝕が発生することがある。
【００１１】
　図１４（ａ）は、ｐｎ接合の起電力発生機構を示すモデル図、同図（ｂ）は、ｐｎ接合の光照射時と暗時のＩ−Ｖ特性を示すグラフ、図１５は、Ｃｕ配線の腐蝕発生機構を示すモデル図である。
【００１２】
　図１４（ａ）に示すように、シリコン基板に形成されたｐｎ接合に光が入射すると、シリコンの光起電力効果によってｐ側が＋、ｎ側が−の外部電圧（〜0.６Ｖ）が発生し、同図（ｂ）に示すように、ｐｎ接合のＩ−Ｖ特性がシフトする結果、図１５に示すように、ｐｎ接合のｐ側（＋側）に接続されたＣｕ配線−ｐｎ接合−ｐｎ接合のｎ側（−側）に接続されたＣｕ配線−ウエハ表面に付着した研磨スラリによって形成される閉回路に短絡電流が流れ、ｐｎ接合のｐ側（＋側）に接続されたＣｕ配線の表面からＣｕ2+イオンが解離して電気化学的腐蝕（電解腐蝕）を引き起こす。
【００１３】
　図１６は、電圧印加時におけるスラリ濃度（％）とＣｕのエッチング（溶出）速度との関係を示すグラフである。図示のように、スラリ濃度が１００％のときにはＣｕの溶出速度は比較的小さいが、研磨スラリがある程度水で希釈されると急激に溶出速度が増大することが判る。
【００１４】
　以上のことから、研磨スラリまたは水で希釈された研磨スラリ液がシリコンウエハの表面に付着している状態でｐｎ接合に光が入射すると、Ｃｕの溶出が顕著になって電解腐蝕が引き起こされるといえる。具体的には、研磨工程から後洗浄工程へ搬送される途中や待機時などにおいて、ウエハの表面に光が入射すると、ｐｎ接合のｐ型拡散層に接続されたＣｕ配線に電解腐蝕が発生する。
【００１５】
　本発明の目的は、ＣＭＰ法を使って形成されるメタル配線の腐蝕を防止することのできる技術を提供することにある。
【００１６】
　本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
　本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１８】
　本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、以下の工程を含んでいる。
（ａ）ウエハの第１主面に絶縁膜を形成する工程、
（ｂ）前記絶縁膜をパターニングして前記絶縁膜に配線溝を形成する工程、
（ｃ）前記絶縁膜上および前記配線溝内に銅を主成分として含む金属層を形成する工程、
（ｄ）前記金属層表面を化学的機械研磨法で研磨することにより、前記配線溝の外部の前記金属層を除去して前記配線溝内に前記金属層を残す工程、
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ保管場所に移す工程、
（ｆ）前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、前記ウエハ保管場所で前記ウエハを流水によって湿潤状態に保つ工程、
（ｇ）前記工程（ｆ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、薬液によりスクラブ洗浄またはブラシ洗浄する工程、
（ｈ）前記工程（ｇ）の後、前記ウエハを遮光シートによって遮光しながらウエハ乾燥場所に移す工程、
（ｉ）前記ウエハを遮光シートによって遮光しながら、前記ウエハ乾燥場所で前記ウエハを乾燥する工程。
【００１９】
　上記した発明以外の本願発明の概要を簡単に項分けして記載すれば、以下の通りである。すなわち、
　１．以下の工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）半導体集積回路のパターンを有するウエハの第１主面上に、メタルを主な構成要素とするメタル層を形成する工程、
（ｂ）前記メタル層が形成された前記ウエハの前記第１主面を化学的機械研磨法によって平坦化処理する工程、
（ｃ）前記平坦化処理が施された前記ウエハの前記第１主面に防蝕処理を施す工程、
（ｄ）前記防蝕処理が施された前記ウエハの前記第１主面を乾燥させないように、液体に浸漬または湿潤状態に保持する工程、
（ｅ）前記湿潤状態に保持された前記ウエハの前記第１主面を後洗浄する工程。
【００２０】
　２．前記第１項において、前記（ｃ）工程の防蝕処理は、前記（ｂ）工程で前記ウエハの前記第１主面に付着した研磨スラリを機械的洗浄によって除去する工程と、前記研磨スラリが除去された前記ウエハの前記第１主面のうち、前記メタル層の表面部分に保護膜を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【００２１】
　３．前記第２項において、前記保護膜は、疎水性保護膜であることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【００２２】
　４．前記第１項において、前記（ｅ）工程の後洗浄は、前記（ｂ）工程で前記ウエハの前記第１主面に付着した異物粒子を機械的洗浄によって除去する工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【００２３】
　５．以下の工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）半導体集積回路のパターンを有するウエハの第１主面上に、銅を主要成分とするメタル層を形成する工程、
（ｂ）前記メタル層が形成された前記ウエハの前記第１主面を化学的機械研磨法によって平坦化処理する工程、
（ｃ）前記平坦化処理が施された前記ウエハの前記第１主面に防蝕処理を施す工程、
（ｄ）前記防蝕処理が施された前記ウエハの前記第１主面を乾燥させないように、液体に浸漬または湿潤状態に保持する工程、
（ｅ）前記湿潤状態に保持された前記ウエハの前記第１主面を後洗浄する工程。
【００２４】
　６．以下の工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）半導体集積回路のパターンを有するウエハの第１主面上に、メタルを主な構成要素とするメタル層を形成する工程、
（ｂ）前記メタル層が形成された前記ウエハの前記第１主面を化学的機械研磨法によって平坦化処理する工程、
（ｃ）前記平坦化処理が施された前記ウエハの前記第１主面に防蝕処理を施す工程、
（ｄ）前記防蝕処理が施された前記ウエハの前記第１主面を乾燥させないように、遮光されたウエハ保管部において、液体に浸漬または湿潤状態に保持する工程。
【００２５】
　７．前記第６項において、前記ウエハ保持部は、照度が５００ルクス以下となるように遮光されていることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【００２６】
　８．前記第６項において、前記ウエハ保持部は、照度が３００ルクス以下となるように遮光されていることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【００２７】
　９．以下の工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）半導体集積回路のパターンを有するウエハの第１主面上に、メタルを主な構成要素とするメタル層を形成する工程、
（ｂ）前記メタル層が形成された前記ウエハの前記第１主面を化学的機械研磨法によって平坦化処理する工程、
（ｃ）前記平坦化処理の直後に、前記平坦化処理が施された前記ウエハの前記第１主面を乾燥させる工程。
【００２８】
　１０．以下の工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）半導体集積回路のパターンを有するウエハの第１主面上に、メタルを主な構成要素とするメタル層を形成する工程、
（ｂ）前記メタル層が形成された前記ウエハの前記第１主面を化学的機械研磨法によって平坦化処理する工程、
（ｃ）前記平坦化処理が施された前記ウエハの前記第１主面を、遮光された後洗浄部において後洗浄する工程。
【００２９】
　１１．前記第１０項において、前記（ｃ）工程の後洗浄は、アルカリ性または弱アルカリ性の薬液の存在下で、前記ウエハの前記第１主面に機械的な摩擦を加えることによって、異物粒子を除去する工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【００３０】
　１２．以下の工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）半導体集積回路のパターンを有するウエハの第１主面上に、メタルを主な構成要素とするメタル層を形成する工程、
（ｂ）前記メタル層が形成された前記ウエハの前記第１主面を化学的機械研磨法によって平坦化処理する工程、
（ｃ）前記平坦化処理が施された前記ウエハの前記第１主面に防蝕処理を施す工程、
（ｄ）前記防蝕処理が施された前記ウエハの前記第１主面を後洗浄する工程。
【００３１】
　１３．以下の工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）半導体集積回路のパターンを有するウエハの第１主面上に、銅を主な構成要素とするメタル層を形成する工程、
（ｂ）前記メタル層が形成された前記ウエハの前記第１主面を化学的機械研磨法によって平坦化処理する工程、
（ｃ）前記平坦化処理が施された前記ウエハの前記第１主面に防蝕処理を施すことによって、平坦化された前記メタル層の表面に疎水性の保護膜を形成する工程。
【００３２】
　１４．以下の工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）半導体集積回路のパターンを有するウエハの第１主面上に、メタルを主な構成要素とするメタル層を形成する工程、
（ｂ）前記メタル層が形成された前記ウエハの前記第１主面を、枚葉処理による化学的機械研磨法によって平坦化処理する工程、
（ｃ）前記平坦化処理が施された前記ウエハの前記第１主面を、遮光された後洗浄部において後洗浄する工程。
【００３３】
　１５．以下の工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）半導体集積回路のパターンを有するウエハの第１主面上に、メタルを主な構成要素とするメタル層を形成する工程、
（ｂ）前記メタル層が形成された前記ウエハの前記第１主面を、枚葉処理による化学的機械研磨法によって平坦化処理する工程、
（ｃ）前記平坦化処理が施された前記ウエハの前記第１主面に防蝕処理を施す工程、
（ｄ）前記防蝕処理が施された前記ウエハの前記第１主面を後洗浄する工程。
【００３４】
　１６．以下の工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）半導体集積回路のパターンを有するウエハの第１主面上に、メタルを主な構成要素とするメタル層を形成する工程、
（ｂ）前記メタル層が形成された前記ウエハの前記第１主面を化学的機械研磨法によって平坦化処理する工程、
（ｃ）前記平坦化処理が施された前記ウエハの前記第１主面に防蝕処理を施す工程、
（ｄ）前記防蝕処理が施された前記ウエハの前記第１主面を乾燥させないように、電気化学的腐蝕反応が実質的に進行しない程度の低温に保持されたウエハ保持部において、液体に浸漬または湿潤状態に保持する工程。
【００３５】
　１７．以下の工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）半導体集積回路のパターンを有するウエハの第１主面上に、メタルを主な構成要素とするメタル層を形成する工程、
（ｂ）前記メタル層が形成された前記ウエハの前記第１主面を化学的機械研磨法によって平坦化処理する工程、
（ｃ）前記平坦化処理が施された前記ウエハの前記第１主面に防蝕処理を施すことによって、前記平坦化処理が施された前記メタル層の表面に保護膜を形成する工程。
【００３６】
　１８．前記第１７項において、前記（ｃ）工程の防蝕処理は、前記（ｂ）工程で前記ウエハの前記第１主面に付着した酸化剤が実質的に作用しない条件下で行われることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【００３７】
　１９．前記第１７項において、前記保護膜は、疎水性保護膜であることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【００３８】
　２０．以下の工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）半導体集積回路のパターンを有するウエハの第１主面上に、メタルを主な構成要素とするメタル層を形成する工程、
（ｂ）前記メタル層が形成された前記ウエハの前記第１主面を、枚葉処理による化学的機械研磨法によって平坦化処理する工程、
（ｃ）前記平坦化処理が施された前記ウエハの前記第１主面に防蝕処理を施す工程、
（ｄ）前記防蝕処理が施された前記ウエハの前記第１主面を乾燥させないように、液体に浸漬または湿潤状態に保持する工程、
（ｅ）前記湿潤状態に保持された前記ウエハの前記第１主面を後洗浄する工程。
【００３９】
　さらに、その他の発明の概要を項分けして記載すれば、以下のとおりである。
【００４０】
　２１．以下の工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）半導体基板の主面に複数の半導体素子を形成する工程、
（ｂ）前記複数の半導体素子の上部に絶縁膜を介してメタル層を形成する工程、
（ｃ）前記メタル層を化学的機械研磨法によって平坦化処理することにより、前記複数の半導体素子と電気的に接続された複数のメタル配線を形成する工程、
（ｄ）前記メタル配線の表面に防蝕処理を施す工程、
（ｅ）前記防蝕処理が施された前記メタル配線の表面を乾燥させないように、液体に浸漬または湿潤状態に保持する工程、
（ｆ）前記湿潤状態に保持された前記メタル配線の表面を後洗浄する工程。
【００４１】
　２２．前記第２０項において、前記（ｄ）工程の防蝕処理は、前記メタル配線の表面に付着した研磨スラリを機械的洗浄によって除去する工程と、前記研磨スラリが除去された前記メタル発明の表面に保護膜を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【００４２】
　２３．前記第２２項において、前記保護膜は、疎水性保護膜であることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【００４３】
　２４．前記第２０項において、前記複数の半導体素子はｐｎ接合を含み、複数のメタル配線の一部は、前記ｐｎ接合の一方と電気的に接続され、前記複数のメタル配線の他の一部は、前記ｐｎ接合の他方と電気的に接続されていることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【００４４】
　２５．前記第２０項において、前記メタル配線は、メタルプラグを含んでいることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【００４５】
　２６．前記第２０項において、前記メタル層は、少なくとも銅を含んでいることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【００４６】
　２７．前記第２０項において、前記防蝕処理が施された前記メタル配線の表面を乾燥させないように、遮光されたウエハ保管部において、前記液体に浸漬または湿潤状態に保持することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【００４７】
　２８．前記第２７項において、前記ウエハ保管部は、照度が５００ルクス以下となるように遮光されていることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【００４８】
　２９．前記第２７項において、前記ウエハ保管部は、照度が３００ルクス以下となるように遮光されていることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【００４９】
　３０．前記第２７項において、前記ウエハ保管部は、照度が１００ルクス以下となるように遮光されていることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【００５０】
　３１．以下の工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）半導体基板の主面に複数の半導体素子を形成する工程、
（ｂ）前記複数の半導体素子の上部に絶縁膜を介してメタル層を形成する工程、
（ｃ）前記メタル層を化学的機械研磨法によって平坦化処理することにより、前記複数の半導体素子と電気的に接続された複数のメタル配線を形成する工程、
（ｄ）前記平坦化処理が施された前記メタル配線の表面を、遮光された後洗浄部において後洗浄する工程。
【００５１】
　３２．前記第３１項において、前記メタル層は、少なくとも銅を含んでいることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【００５２】
　３３．以下の工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法；
（ａ）半導体基板の主面に複数の半導体素子を形成する工程、
（ｂ）前記複数の半導体素子の上部に絶縁膜を介してメタル層を形成する工程、
（ｃ）前記メタル層を化学的機械研磨法によって平坦化処理することにより、前記複数の半導体素子と電気的に接続された複数のメタル配線を形成する工程、
（ｄ）前記平坦化処理の直後に、前記平坦化処理が施された前記メタル配線の表面を乾燥させる工程。
【００５３】
　３４．前記第３３項において、前記メタル層は、少なくとも銅を含んでいることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【発明の効果】
【００５４】
　本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００５５】
　ＣＭＰ法を使って形成されるメタル配線やメタルプラグの腐蝕を確実に防止することができるので、特にＣｕ配線を使った高速ＬＳＩの信頼性および製造歩留まり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】
【００５６】
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００５７】
　さらに、以下の実施の形態では、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示したときおよび原理的に明らかに特定の数に限定されるときを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップなどを含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合を除き、必ずしも必須のものではないことはいうまでもない。
【００５８】
　同様に、以下の実施の形態において、構成要素などの形状、位置関係などに言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合を除き、実質的にその形状などに近似または類似するものなどを含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００５９】
　また、本願において以下の用語は、以下のような意味を有するものと解釈される。
メタルＣＭＰ：パターンが形成されたウエハの表面側を研磨液の化学作用と機械的研磨によって主にメタルなどからなる表面を平坦化すること（ダマシン、デュアルダマシンなど、浮遊砥粒を用いるもののほか、固定砥粒を用いるものも含む）。
直後：メタルＣＭＰの工程において、研磨後ウエハ表面が自然に乾燥する前、または残留する酸化剤などでメタルが腐食される前。
前洗浄：研磨の際の酸化剤などの不所望な薬品をウエハ表面から除去することを一つの目的とする洗浄で、研磨の直後に行われるもの。
防食処理：上記前洗浄の下位工程において、メタルの表面に疎水性保護膜を形成する処理。
湿潤処理：純水などに浸漬、純水シャワーの供給またはその飽和雰囲気において乾燥を防止した状態で保持すること。
後洗浄：研磨の際の砥粒などの不所望なパーティクルをウエハ表面から除去することを一つの目的とする洗浄で、一般に表面が自然乾燥する前に行われるもの。
電気化学的腐食：ウエハのパターンを構成するメタル、ｐｎ接合、メタル、研磨液成分からなる閉回路の形成による電池作用に起因する上記メタルの腐食。
機械的洗浄：スクラブブラシなどで表面を摩擦して行う洗浄をいう。
【００６０】
　さらに、本願でウエハというときは、単結晶シリコンウエハだけでなく、シリコンエピタキシャルウエハ、絶縁基板上に１つまたは複数のエピタキシャル領域を形成したものなどを含み、半導体集積回路装置というときは、上記した各種ウエハ上に作られるものだけでなく、特にそうでない旨明示された場合を除き、ＴＦＴ液晶などの他の基板上に作られるものも含むものとする。
【００６１】
　（実施の形態１）
　本発明の一実施の形態であるＭＯＳ−ＬＳＩの製造方法を図１〜図１１を用いて工程順に説明する。
【００６２】
　まず、図1に示すように、例えばｐ型の単結晶シリコンからなる半導体基板（ウエハ）１を用意し、周知のイオン打ち込みと選択酸化（ＬＯＣＯＳ）法とによってその主面にｎ型ウエル２ｎ、ｐ型ウエル２ｐおよびフィールド酸化膜３を形成した後、ｎ型ウエル２ｎ、ｐ型ウエル２ｐのそれぞれの表面を熱酸化してゲート酸化膜４を形成する。
【００６３】
　次に、図２に示すように、ｎ型ウエル２ｎ、ｐ型ウエル２ｐのそれぞれのゲート酸化膜４上にゲート電極５を形成した後、ｐ型ウエル２ｐにｎ型不純物（例えばリン）をイオン打ち込みしてソース、ドレイン（ｎ型半導体領域６）を形成し、ｎ型ウエル２ｎにｐ型不純物（例えばホウ素）をイオン打ち込みしてソース、ドレイン（ｐ型半導体領域７）を形成することにより、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ（Ｑｎ）およびｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ（Ｑｐ）を形成する。
【００６４】
　次に、図３に示すように、半導体基板１上にＣＶＤ法で酸化シリコン膜８を堆積した後、フォトレジスト膜をマスクにして酸化シリコン膜８をドライエッチングすることにより、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ（Ｑｎ）のソース、ドレイン（ｎ型半導体領域６）の上部にコンタクトホール９を形成し、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ（Ｑｐ）のソース、ドレイン（ｐ型半導体領域７）の上部にコンタクトホール１０を形成する。
【００６５】
　次に、図４に示すように、酸化シリコン膜８の上部に第１層目のＷ配線１１〜１６を形成し、次いでこれらのＷ配線１１〜１６の上部にＣＶＤ法で酸化シリコン膜を堆積して第１層目の層間絶縁膜１７を形成した後、フォトレジスト膜をマスクにしたドライエッチングで層間絶縁膜１７にスルーホール１８〜２１を形成する。第１層目のＷ配線１１〜１６は、例えばコンタクトホール９、１０の内部を含む酸化シリコン膜８の上部にＣＶＤ法（またはスパッタリング法）でＷ膜を堆積した後、フォトレジスト膜をマスクにしたドライエッチングでこのＷ膜をパターニングすることにより形成する。
【００６６】
　次に、図５に示すように、スルーホール１８〜２１の内部にプラグ２２を形成し、次いで層間絶縁膜１７の上部にＣＶＤ法で酸化シリコン膜２３を堆積した後、フォトレジスト膜をマスクにしたドライエッチングで酸化シリコン膜２３に凹溝２４〜２６を形成する。プラグ２２は、スルーホール１８〜２１の内部を含む層間絶縁膜１７の上部にＣＶＤ法でＷ膜を堆積した後、このＷ膜をエッチバック（または後述するＣＭＰ法で研磨）することにより形成する。
【００６７】
　次に、図６に示すように、凹溝２４〜２６の内部を含む酸化シリコン膜２３の上部に、例えば低圧長距離スパッタリング法を用いてＣｕ膜（またはＣｕを主要な成分として含むＣｕ合金膜など）２７を堆積する。なお、凹溝２４〜２６のアスペクト比が大きいために、スパッタリング法ではその内部にＣｕ膜２７を十分に埋め込むことが困難な場合には、Ｃｕ膜２７の堆積後に半導体基板１を熱処理し、Ｃｕ膜２７をリフローさせて凹溝２４〜２６の内部に流し込むようにしてもよい。あるいはスパッタ−リフロー法よりもステップカバレージの良いＣＶＤ法や電気メッキ法でＣｕ膜２７を成膜してもよい。
【００６８】
　次に、図７に示すように、上記Ｃｕ膜２７を以下に説明するＣＭＰ法で研磨してその表面を平坦化することにより、凹溝２４〜２６の内部に第２層目のＣｕ配線２８〜３０を形成する。
【００６９】
　図８は、上記Ｃｕ膜２７の研磨に用いる枚葉式のＣＭＰ装置１００を示す概略図である。このＣＭＰ装置１００は、表面にＣｕ膜２７が形成されたウエハ１を複数枚収容するローダ１２０、Ｃｕ膜２７を研磨、平坦化する研磨処理部１３０、研磨が終了したウエハ１の表面に防蝕処理を施す防蝕処理部１４０、防蝕処理が終了したウエハ１を後洗浄するまでの間、その表面が乾燥しないように維持しておく浸漬処理部１５０、防蝕処理が終了したウエハ１を後洗浄する後洗浄処理部１６０および後洗浄が終了したウエハ１を複数枚収容するアンローダ１７０を備えている。
【００７０】
　図９に示すように、ＣＭＰ装置１００の研磨処理部１３０は、上部が開口された筐体１０１を有しており、この筐体１０１に取り付けられた回転軸１０２の上端部には、モータ１０３によって回転駆動される研磨盤（プラテン）１０４が取り付けられている。この研磨盤１０４の表面には、多数の気孔を有する合成樹脂を均一に貼り付けて形成した研磨パッド１０５が取り付けられている。
【００７１】
　また、この研磨処理部１３０は、ウエハ１を保持するためのウエハキャリア１０６を備えている。ウエハキャリア１０６を取り付けた駆動軸１０７は、ウエハキャリア１０６と一体となってモータ（図示せず）により回転駆動され、かつ研磨盤１０４の上方で上下動されるようになっている。
【００７２】
　ウエハ１は、ウエハキャリア１０６に設けられた真空吸着機構（図示せず）により、その主面すなわち被研磨面を下向きとしてウエハキャリア１０６に保持される。ウエハキャリア１０６の下端部には、ウエハ１が収容される凹部１０６ａが形成されており、この凹部１０６ａ内にウエハ１を収容すると、その被研磨面がウエハキャリア１０６の下端面とほぼ同一か僅かに突出した状態となる。
【００７３】
　研磨盤１０４の上方には、研磨パッド１０５の表面とウエハ１の被研磨面との間に研磨スラリ（Ｓ）を供給するためのスラリ供給管１０８が設けられており、その下端から供給される研磨スラリ（Ｓ）によってウエハ１の被研磨面が化学的および機械的に研磨される。研磨スラリ（Ｓ）としては、例えばアルミナなどの砥粒と過酸化水素水または硝酸第二鉄水溶液などの酸化剤とを主成分とし、これらを水に分散または溶解させたものが使用される。
【００７４】
　また、この研磨処理部１３０は、研磨パッド１０５の表面を整形（ドレッシング）するための工具であるドレッサ１０９を備えている。このドレッサ１０９は、研磨盤１０４の上方で上下動する駆動軸１１０の下端部に取り付けられ、モータ（図示せず）により回転駆動されるようになっている。
【００７５】
　ドレッシングは、何枚かのウエハ１の研磨作業が終了した後（バッチ処理）、または１枚のウエハ１の研磨作業が終了する毎に行われる（枚葉処理）。あるいは研磨と同時にドレッシングを行うようにしてもよい。例えばウエハ１がウエハキャリア１０６によって研磨パッド１０５に押し付けられ、所定の時間研磨が行われると、ウエハキャリア１０６が上方に退避移動される。次いで、ドレッサ１０９が下降移動して研磨パッド１０５に押し付けられ、その表面が所定の時間ドレッシングされた後、ドレッサ１０９が上方に退避移動される。引き続いて他のウエハ１がウエハキャリア１０６に取り付けられ、上記の研磨工程が繰り返される。このようにしてウエハ１が研磨された後、研磨盤１０４の回転が停止されることによって研磨作業が終了する。
【００７６】
　研磨が終了したウエハ１は、防蝕処理部１４０において、その表面に防蝕処理が施される。防蝕処理部１４０は、上記した研磨処理部１３０の構成と類似した構成になっており、ここでは、まず研磨盤（プラテン）の表面に取り付けた研磨パッドにウエハ１の主面が押し付けられて研磨スラリが機械的に除去された後、例えばベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）などの防蝕剤を含んだ薬液がウエハ１の主面に供給されることによって、ウエハ１の主面に形成された前記Ｃｕ配線２８〜３０の表面部分に疎水性保護膜が形成される。
【００７７】
　酸化剤を含んだ研磨スラリ中など、不所望な薬品をウエハ１の表面から機械的に除去することを目的として行われる上記の前洗浄は、研磨作業の終了直後に行うことが望ましい。すなわち、研磨作業が終了したウエハ１の表面が自然乾燥したり、ウエハ１の表面に残った研磨スラリ中の酸化剤によって、Ｃｕ配線２８〜３０の電気化学的腐蝕反応が実質的に開始されたりする前に行うことが望ましい。
【００７８】
　研磨スラリの機械的洗浄（前洗浄）は、例えばナイロンブラシのようなスクラブブラシを使ってウエハ１の表面を摩擦しながら純水洗浄することによって行うこともできる。また、前洗浄後の防蝕処理に際しては、必要に応じて純水スクラブ洗浄、純水超音波洗浄、純水流水洗浄または純水スピン洗浄などを防蝕処理に先行または並行して行うことにより、研磨処理部１３０でウエハ１の主面に付着した研磨スラリ中の酸化剤を十分に除去し、酸化剤が実質的に作用しない条件下で疎水性の保護膜を形成するようにする。
【００７９】
　防蝕処理が終了したウエハ１は、その表面の乾燥を防ぐために、浸漬処理部１５０に一時的に保管される。浸漬処理部１５０は、防蝕処理が終了したウエハ１を後洗浄するまでの間、その表面が乾燥しないように維持するためのもので、例えば純水をオーバーフローさせた浸漬槽（ストッカ）の中に所定枚数のウエハ１を浸漬させて保管する構造になっている。このとき、Ｃｕ配線２８〜３０の電気化学的腐蝕反応が実質的に進行しない程度の低温に冷却した純水を浸漬槽に供給することにより、Ｃｕ配線２８〜３０の腐蝕をより一層確実に防止することができる。
【００８０】
　ウエハ１の乾燥防止は、例えば純水シャワーの供給など、少なくともウエハ１の表面を湿潤状態に保持することのできる方法であれば、上記した浸漬槽中での保管以外の方法で行ってもよい。なお、前述した研磨処理と防蝕処理とを枚葉方式で行う場合において、これらの処理と後述する後洗浄処理とが同じタイミングで進行するときには、上記浸漬槽での保管は必ずしも必要ではなく、防蝕処理が終了したウエハ１を直ちに後洗浄処理部１６０へ搬送してもよいが、この場合でも搬送中のウエハ１の乾燥を防ぐために、例えば純水浸漬や純水シャワーの供給などの方法によって、ウエハ１の表面を湿潤状態に保ちながら移送することが望ましい。
【００８１】
　後洗浄処理部１６０へ搬送されたウエハ１は、その表面の湿潤状態が保たれた状態で直ちに後洗浄に付される。ここでは、酸化剤を中和するためにアンモニア水などの弱アルカリ薬液を供給しながら、ウエハ１の表面をスクラブ洗浄（またはブラシ洗浄）した後、フッ酸水溶液をウエハ１の表面に供給してエッチングによる異物粒子（パーティクル）の除去を行う。また、上記のスクラブ洗浄に先行または並行して、ウエハ１の表面を純水スクラブ洗浄、純水超音波洗浄、純水流水洗浄または純水スピン洗浄したり、ウエハ１の裏面を純水スクラブ洗浄したりしてもよい。
【００８２】
　上記後洗浄処理が終了したウエハ１は、純水リンスおよびスピンドライの後、乾燥した状態でアンローダ１７０に収容され、複数枚単位で一括して次工程へ搬送される。
【００８３】
　以下、Ｃｕ配線形成後のプロセスを簡単に説明すると、まず図１０に示すように、第２層目のＣｕ配線２８〜３０の上部にＣＶＤ法で酸化シリコン膜を堆積して第２層目の層間絶縁膜３１を形成し、次いでフォトレジスト膜をマスクにしたドライエッチングで層間絶縁膜３１にスルーホール３２〜３４を形成した後、スルーホール３２〜３４の内部にＷ膜からなるプラグ３５を埋め込む。続いて、層間絶縁膜３１の上部にＣＶＤ法で酸化シリコン膜３６を堆積した後、酸化シリコン膜３６に形成した凹溝３７〜３９の内部に第３層目のＣｕ配線４０〜４２を形成する。プラグ３５および第３層目のＣｕ配線４０〜４２は、それぞれ前記プラグ２２および第２層目のＣｕ配線２８〜３０と同様の方法で形成する。
【００８４】
　その後、図１１に示すように、Ｃｕ配線４０〜４２の上部にＣＶＤ法で酸化シリコン膜と窒化シリコンとを堆積してパッシベーション膜４３を形成することにより、ＣＭＯＳ−ロジックＬＳＩが完成する。
【００８５】
　（実施の形態２）
　図１２は、本実施形態において、Ｃｕ配線の形成に用いる枚葉式のＣＭＰ装置１００の概略図である。このＣＭＰ装置１００は、表面にＣｕ膜が形成されたウエハ１を複数枚収容するローダ１２０、Ｃｕ膜を研磨、平坦化して配線を形成する研磨処理部１３０、研磨が終了したウエハ１の表面に防蝕処理を施す防蝕処理部１４０、防蝕処理が終了したウエハ１を後洗浄するまでの間、その表面が乾燥しないように維持しておく浸漬処理部１５０、防蝕処理が終了したウエハ１を後洗浄する後洗浄処理部１６０および後洗浄が終了したウエハ１を複数枚収容するアンローダ１７０を備えており、前記実施の形態１と同様の手順に従って、研磨、防蝕、浸漬および後洗浄の各処理がウエハ１に対して施されるようになっている。
【００８６】
　また、このＣＭＰ装置１００は、防蝕処理が終了したウエハ１の表面乾燥を防ぐための浸漬処理部１５０を遮光構造にし、保管中のウエハ１の表面に照明光などが照射されないようにすることで、光起電力効果による短絡電流の発生を防ぐようにしている。浸漬処理部１５０を遮光構造にするには、具体的には浸漬槽（ストッカ）の周囲を遮光シートなどで被覆することによって、浸漬槽（ストッカ）の内部の照度を少なくとも５００ルクス以下、好ましくは３００ルクス以下、さらに好ましくは１００ルクス以下にする。
【００８７】
　また、浸漬処理部１５０を遮光構造にすると同時に、前記実施の形態１と同様、Ｃｕ配線の電気化学的腐蝕反応が実質的に進行しない程度の低温に冷却した純水を浸漬槽に供給すれば、より効果的にＣｕ配線の腐蝕を有効に防止することができる。
【００８８】
　さらに、防蝕処理が終了したウエハ１を浸漬槽に一時保管せず、直ちに後洗浄処理部１６０へ搬送する場合には、防蝕処理部１４０から後洗浄処理部１６０へ至る途中の搬送経路を遮光構造にしたり、この搬送経路と後洗浄処理部１６０とを共に遮光構造にしたりしてもよい。また、防蝕処理が終了したウエハ１を浸漬槽に一時保管する場合でも、研磨処理部１３０以降の処理部、すなわち防蝕処理部１４０、浸漬処理部１５０および後洗浄処理部１６０の全体を遮光構造にしてもよい。
【００８９】
　（実施の形態３）
　図１３は、本実施形態において、Ｃｕ配線の形成に用いる枚葉式のＣＭＰ装置２００の概略図である。このＣＭＰ装置２００は、表面にＣｕ膜が形成されたウエハ１を複数枚収容するローダ２２０、Ｃｕ膜を研磨、平坦化して配線を形成する研磨処理部２３０、研磨が終了したウエハ１の表面を乾燥させる乾燥処理部２４０、ウエハ１を後洗浄する後洗浄処理部２５０および後洗浄が終了したウエハ１を複数枚収容するアンローダ２６０を備えている。
【００９０】
　このＣＭＰ装置２００を使ったＣｕ配線形成プロセスでは、研磨処理部２３０において研磨処理に付されたウエハ１は、研磨処理の直後、すなわちその表面に残った研磨スラリ中の酸化剤による電気化学的腐蝕反応が開始される前に直ちに乾燥処理部２４０に搬送され、研磨スラリ中の水分が強制乾燥によって除去される。その後、ウエハ１は、乾燥状態が維持されたまま後洗浄処理部２５０に搬送され、後洗浄処理に付された後、純水リンスおよびスピンドライを経てアンローダ１７０に収容される。研磨処理部２３０での処理および後洗浄処理部２５０での処理は、前記実施の形態１と同様の手順で行われる。
【００９１】
　本実施の形態によれば、研磨処理の直後から後洗浄が開始されるまでの間、ウエハ１の表面が乾燥状態に保たれるために、電気化学的腐蝕反応の開始が抑制され、これにより、Ｃｕ配線の腐蝕を有効に防止することが可能となる。
【００９２】
　以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００９３】
　前記実施の形態では、枚葉方式のＣＭＰ装置を使ったプロセスについて説明したが、これに限定されるものではなく、研磨、防蝕、浸漬および後洗浄の各処理をバッチ方式で処理（複数枚一括処理）するプロセスや、これらの処理の一部を枚葉方式で行い、他の一部をバッチ方式で行う枚葉−バッチ混在プロセスなどに適用することもできる。
【００９４】
　また、前記実施の形態では、Ｃｕ膜（またはＣｕを主要な成分とするＣｕ合金膜など）をＣＭＰ法で研磨してＣｕ配線を形成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば絶縁膜に形成した凹溝とスルーホールとに同時にＣｕ膜、Ｗ膜またはＡｌ合金膜などのメタル層を埋め込んだ後、このメタル層をＣＭＰ法で研磨、平坦化して配線とプラグとを同時に形成する、いわゆるデュアルダマシンプロセスなど、一般に、パターンが形成されたウエハの表面側を研磨液の化学作用と機械的研磨とで処理することによって、メタルまたはメタルを主な構成要素とするメタル層の表面を研磨、平坦化するメタルＣＭＰプロセスに広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
　本発明は、化学的機械研磨法によってメタル配線を形成する半導体集積回路装置の製造に適用して好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施の形態１であるＭＯＳ−ＬＳＩの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１であるＭＯＳ−ＬＳＩの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１であるＭＯＳ−ＬＳＩの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１であるＭＯＳ−ＬＳＩの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１であるＭＯＳ−ＬＳＩの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１であるＭＯＳ−ＬＳＩの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１であるＭＯＳ−ＬＳＩの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１で使用するＣＭＰ装置の全体構成図である。
【図９】本発明の実施の形態１で使用するＣＭＰ装置の研磨処理部を示す概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態１であるＭＯＳ−ＬＳＩの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１であるＭＯＳ−ＬＳＩの製造方法を示すウエハの要部断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２で使用するＣＭＰ装置の全体構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態３で使用するＣＭＰ装置の全体構成図である。
【図１４】（ａ）は、ｐｎ接合の起電力発生機構を示すモデル図、（ｂ）は、ｐｎ接合の光照射時と暗時のＩ−Ｖ特性を示すグラフである。
【図１５】Ｃｕ配線の腐蝕発生機構を示すモデル図である。
【図１６】電圧印加時におけるスラリ濃度（％）とＣｕのエッチング（溶出）速度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９７】
　１　半導体基板（ウエハ）
　２ｎ　ｎ型ウエル
　２ｐ　ｐ型ウエル
　３　フィールド酸化膜
　４　ゲート酸化膜
　５　ゲート電極
　６　ｎ型半導体領域（ソース、ドレイン）
　７　ｐ型半導体領域（ソース、ドレイン）
　８　酸化シリコン膜
９、１０　コンタクトホール
１１〜１６　Ｗ配線
１７　層間絶縁膜
１８〜２１　スルーホール
２２　プラグ
２３　酸化シリコン膜
２４〜２６　凹溝
２７　Ｃｕ膜
２８〜３０　Ｃｕ配線
３１　層間絶縁膜
３２〜３４　スルーホール
３５　プラグ
３６　酸化シリコン膜
３７〜３９　凹溝
４０〜４２　Ｃｕ配線
４３　パッシベーション膜
１００　ＣＭＰ装置
１０１　筐体
１０２　回転軸
１０３　モータ
１０４　研磨盤（プラテン）
１０５　研磨パッド
１０６　ウエハキャリア
１０６ａ　凹部
１０７　駆動軸
１０８　スラリ供給管
１０９　ドレッサ
１１０　駆動軸
１２０　ローダ
１３０　研磨処理部
１４０　防蝕処理部
１５０　浸漬処理部
１６０　後洗浄処理部
１７０　アンローダ
２００　ＣＭＰ装置
２２０　ローダ
２３０　研磨処理部
２４０　乾燥処理部
２５０　後洗浄処理部
２６０　アンローダ
　Ｓ　研磨スラリ
Ｑｎ　ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ
Ｑｐ　ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ
【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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