(57)【要約】【課題】半導体ウエハ等の基板面内、基板間での再現性があり、高い歩留りで半導体装置等を製造できるようにする。【解決手段】基板上の絶縁膜に形成し表面にバリア層を堆積させた配線用凹部内に配線材料を埋込み、余分な配線材料を除去し平坦化して基板の表面に埋込み配線を形成し、平坦化後の基板をめっき前処理後に直ちに洗浄し、洗浄後の基板の表面に直ちに無電解めっきを施して配線の露出表面に保護膜を選択的に形成し、めっき後の基板を乾燥状態とする。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の絶縁膜に形成し表面にバリア層を堆積させた配線用凹部内に配線材料を埋込み、余分な配線材料を除去し平坦化して基板の表面に埋込み配線を形成し、
前記平坦化後の基板をめっき前処理後に直ちに洗浄し、
前記洗浄後の基板の表面に直ちに無電解めっきを施して前記配線の露出表面に保護膜を選択的に形成し、
前記めっき後の基板を乾燥状態とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記めっき前処理を施す基板が、前記平坦化後に乾燥状態としたものであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記平坦化後の基板を直ちに洗浄し、該洗浄後の基板を直ちにめっき前処理することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記平坦化処理を施す基板が、基板上の前記配線用凹部に配線材料を埋込んだ後に乾燥状態としたものであることを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記配線材料は、銅、銅合金、銀または銀合金であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記バリア層は、チタン、タンタル、タングステンまたはそれらの化合物の少なくとも１種からな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半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記保護膜は、コバルト、コバルト合金、ニッケルまたはニッケルの合金であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記平坦化後及び／または前記めっき前処理後の基板の洗浄を、該基板を浸漬したとき、配線の露出表面とバリア層の露出表面の電位差が２００ｍＶ以下となるような洗浄液を用いて行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記洗浄液は、溶存酸素を除去した超純水であることを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記洗浄液は、水素ガスを溶存せしめた超純水であることを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記余分な配線材料を除去し平坦化する処理を、バリア層を浸漬したときの表面電位が配線材料を浸漬したときの表面電位よりも貴である研磨液を用いた化学機械的研磨法で行うことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記余分な配線材料を除去し平坦化する処理を、バリア層を浸漬したときの表面電位が配線材料を浸漬したときの表面電位よりも卑である研磨液を用いた化学機械的研磨法で行い、かつ無電解めっきを行う前のめっき前処理において、バリア層を浸漬したときの表面電位が配線材料を浸漬したときの表面電位よりも貴である処理液で基板を処理することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記余分な配線材料を除去し平坦化する処理は、研磨液中に基板と導電性を有する研磨工具とを対向させて配置し、基板側をアノード分極、研磨工具側をカソード分極として処理する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記余分な配線材料を除去し平坦化する処理は、超純水中に基板とカソードとを該基板とカソードとの間にイオン交換体を介在させつつ対向させて配置し、基板側をアノード分極として処理する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記各処理ならびにその間の搬送工程の少なくともいずれかを遮光下で行うことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
基板表面に設けた配線用凹部の表面にバリア層を堆積し該配線用凹部内に配線材料を埋込んで形成した埋込み配線の露出表面に保護膜を選択的に形成する半導体装置の製造装置であって、
前記基板表面の前記配線用凹部以外に成膜された余分な前記配線材料ならびに前記バリア層を除去し平坦化する平坦化ユニットと、
前記平坦化後の基板を洗浄する洗浄ユニットと、
前記洗浄後の基板表面にめっき前処理を施す前処理ユニットと、
前記前処理後の基板の表面に無電解めっきを施して前記埋込み配線の露出表面に前記保護膜を選択的に形成する無電解めっきユニットと、
前記無電解めっき処理後の基板を乾燥状態にする乾燥ユニットを有することを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項１７】
前記無電解めっきユニットと前記乾燥ユニットの間に、基板表面に形成した前記保護膜の選択性を向上させるための後処理を施す後処理ユニットを有することを特徴とする請求項１６記載の半導体装置の製造装置。
【請求項１８】
前記前処理ユニットは、基板表面を薬液で処理し、該薬液を基板表面から除去する第１前処理ユニットと、基板表面に触媒を付与し、該触媒付与に使用した薬液を基板表面から除去する第２前処理ユニットとを有することを特徴とする請求項１６または１７記載の半導体装置の製造装置。
【請求項１９】
前記平坦化ユニットが、化学機械的研磨ユニット、電気化学的研磨ユニット、または複合電解研磨ユニットの少なくとも１つ以上から構成されていることを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれかに記載の半導体装置の製造装置。
【請求項２０】
前記平坦化ユニットの前に前記基板表面の前記配線用凹部に配線材料を成膜する成膜ユニットを有することを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれかに記載の半導体装置の製造装置。
【請求項２１】
前記成膜ユニットが少なくともめっきユニットを有することを特徴とする請求項２０記載の半導体装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法及び製造装置に係り、特に半導体ウエハ等の基板の表面に設けた配線用の微細な凹部に銅や銀等の導電体（配線材料）を埋込んで構成する埋込み配線を有し、この埋込み配線の露出表面に、配線材料の層間絶縁膜中への熱的拡散を防止する機能や配線と層間絶縁膜の密着性を向上させる機能を有する導電膜や、配線を覆う磁性膜等の保護膜を無電解めっきで形成するようにした半導体装置の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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等の配線用凹部内に金属（配線材料）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、余分な金属を化学機械的研磨（ＣＭＰ）によって除去し平坦化するプロセス技術である。
【０００３】
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、平坦化後、銅からなる配線の表面が外部に露出しているが、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、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。
【０００４】
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】
ここで、例えば、図１に示すように、半導体ウエハ等の基板Ｗの表面に堆積したＳｉＯ２等からなる絶縁膜２の内部に微細な配線用凹部４を形成し、表面にＴａＮ等からなるバリア層６を形成した後、例えば、銅めっきを施して、基板Ｗの表面に銅（配線材料）を成膜して配線用凹部４の内部に埋込み、しかる後、基板Ｗの表面に、スラリーを使用したＣＭＰ（化学機械的研磨）等の研磨を施して平坦化することで、絶縁膜２の内部に銅膜からなる配線８を形成し、この配線（銅膜）８の表面に、例えば無電解めっきによって得られる、Ｃｏ−Ｗ−Ｐ合金膜からなる保護膜（蓋材）９を選択的に形成して配線８を保護する場合を考える。なお、この例は、一例であって、本発明は、これに限定されるものではないことは勿論である。
【０００６】
一般的な平坦化法と無電解めっきによって、このようなＣｏ−Ｗ−Ｐ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、基板Ｗの表面に成膜された銅膜をＣＭＰ処理等により研磨し平坦化して配線８の表面を露出させ、表面上に残留する研磨液等を洗浄除去する。次いで基板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残さやＣＭＰ中に生じた配線上のダメージ層等を除去する。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ＰｄＣｌ２／ＨＣｌ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。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Ｃｏ−Ｗ−Ｐ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する。これによって、配線８の露出表面に、Ｃｏ−Ｗ−Ｐ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。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、平坦化処理により配線の表面を露出させ、この露出した表面に無電解めっきによってＣｏ−Ｗ−Ｐ合金膜からなる保護膜を形成する際には、前述のように、スラリーを用いたＣＭＰ等の研磨処理、各種薬液による基板のめっき前処理、めっき処理並びにめっき後処理、更にはそれらの間でのリンス（洗浄）処理などの各種処理が施され、これらの各種処理において、基板表面は様々な条件の処理液に触れることになる。また、基板表面自体も、酸化膜やバリア膜、配線材料、更には触媒など様々な材料が共存しており、実に多様な表面状態が想定される。
【０００８】
このように、基板側の多様性に加えて、液側にも多様性が存在する中で、基板の表面に形成された配線の露出表面に、保護膜（めっき膜）を選択的に、かつ膜厚の面内均一性を高めた状態で形成し、しかも配線の信頼性向上という所期の要件を満たすことが要求される。この要求に応えるためには、研磨、洗浄、めっき前処理、無電解めっき等の各処理工程で、バリア膜と配線材料が共存した場合の特性を考慮した上でそれぞれの処理を最適化するだけでなく、前後工程との最適化を図り、しかもその条件の維持が確実にできるようにプロセス並びに装置を構築することが望まれる。
【０００９】
しかしながら、従来例にあっては、単に信頼性向上のためにめっき膜をつけること、或いはそのためのめっき液の条件などは検討されていたが、工業的に配線の信頼性向上という所期の要件を実現するための一連の操作に関する提案はなされていないのが現状であった。このため、特に研磨により配線表面が露出した状態から無電解めっきにより保護膜を形成するまでの間では、バリア膜と配線材料が基板表面に共存し、これにｐＨや酸化還元電位などが大きく異なる様々な薬液が接触するので、局部的な電池作用あるいは光電池作用などにより配線材料が腐食を受け、配線抵抗が増加したり、配線に欠陥が生じたりすることがあった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、半導体ウエハ等の基板面内、基板間での再現性があり、高い歩留りで半導体装置等を製造できるようにした半導体装置の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、基板上の絶縁膜に形成し表面にバリア層を堆積させた配線用凹部内に配線材料を埋込み、余分な配線材料を除去し平坦化して基板の表面に埋込み配線を形成し、前記平坦化後の基板をめっき前処理後に直ちに洗浄し、前記洗浄後の基板の表面に直ちに無電解めっきを施して前記配線の露出表面に保護膜を選択的に形成し、前記めっき後の基板を乾燥状態とすることを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００１２】
一般に、平坦化処理後の基板上の露出配線に対しては、腐食防止膜を形成する等様々な安定化処置が行われているが、めっき前処理後の露出配線部分については、配線材料が非常に活性な状態になっており、工程間において長時間放置することは許されない。特にめっき前処理後の洗浄処理にあっては、前処理後遅くとも１０秒以内、好ましくは５秒以内、さらに好ましくは３秒以内に洗浄処理を開始するのが良い。また、洗浄処理後のめっき処理においても、洗浄処理後遅くとも３０秒以内、好ましくは１０秒以内にめっき処理を開始することが望ましい。
【００１３】
このような短時間で所定の処理を開始するためには、めっき前処理ならびにその後の洗浄装置が、基板を１枚ずつ処理する枚葉式の装置で、処理液をスプレー方式で基板に噴霧するような方式であることが必要である。さらには基板の被処理面を下方に向けるフェースダウン方式のほうが処理液との接触時間を短く制御できるので、なお好ましい。
これにより、基板の表面に形成された埋込み配線の露出表面に対して無電解めっきによって保護膜を形成する一連の処理を、配線材料に対してダメージを与えることなく連続して行うことができる。しかも乾燥状態まで基板を仕上げるので、そのまま次工程に搬送することが可能となるばかりでなく、次工程にかかるまでの間での保護膜（めっき膜）の劣化を抑えることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記めっき前処理を施す基板が、前記平坦化後に乾燥状態としたものであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法である。
平坦化処理と無電解めっき処理を独立して行うような場合には、平坦化処理後に配線材料とバリア層が基板表面に隣接して存在する状態が生じる。この状態で湿潤状態に置いたりすると、電池効果により配線材料側で腐食が生じる。したがって、平坦化後に必要な洗浄処理を行い、乾燥状態としたものをめっき処理に持ち込むことが望ましい。なお、平坦化後に乾燥処理をする場合であっても、必要な防食処理を行って保管中の配線材料の酸化劣化を防止することが好ましい。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記平坦化後の基板を直ちに洗浄し、該洗浄後の基板を直ちにめっき前処理することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法である。
一般に、平坦化処理後の基板上の露出配線に対しては、腐食防止膜を形成する等様々な安定化処置が行われているが、必ずしも完全なものではなく、その後の保管状況によっては配線材料の酸化が進行し電気抵抗の増加につながるなどのことがある。また、強固な腐食防止膜を形成してしまうと、無電解めっきにより保護膜を形成する際のめっき前処理での腐食防止膜の除去が困難となり、保護膜形成の障害となってしまう。そもそも平坦化後の露出配線に一旦安定化処置を行い、無電解めっきの前処理において再度それを除去するというのは工程の増加を招くだけで、できれば排除したい。
【００１６】
そこで、平坦化処理、無電解めっき処理、及び洗浄・乾燥処理を完全に連続して行うことにより、このような工程の合理化と配線材料の劣化防止を実現することができる。その場合、平坦化後の洗浄処理においては、遅くとも平坦化後１分以内、好ましくは３０秒以内、さらに好ましくは１０秒以内に洗浄処理を開始するのが良い。また、該洗浄後のめっき前処理においては、洗浄後遅くとも３０秒以内、好ましくは１０秒以内にめっき前処理を開始するのが良い。
このような短時間で所定の処理を開始するためには、上記と同様の理由で、基板を１枚ずつ処理する枚葉式で行うのが良く、さらには基板の被処理面を下方に向けるフェースダウン方式で処理するのがより好ましい。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記平坦化処理を施す基板が、基板上の前記配線用凹部に配線材料を埋込んだ後に乾燥状態としたものであることを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法である。
平坦化処理及び無電解めっき処理を連続的に行う場合には、基板上の配線用凹部に配線材料を埋め込んだ状態の基板が投入される。このような基板は、湿潤状態では表面から配線材料が溶出し、周囲に対して汚染を生じやすい状況にある。従って、埋め込み後、乾燥状態とした基板を投入する必要がある。さらにこの基板の外周部分に成膜された配線材料を、エッチングなどの方法により一定の範囲除去しておくことが、搬送過程におけるクロスコンタミネーションを回避する上でなお好ましい。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、前記配線材料は、銅、銅合金、銀または銀合金であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法である。
配線材料としては様々なものが考えられるが、無電解めっきによる保護膜で配線を保護することが要求される半導体装置は、一般に高集積化されたものに限定される。このよう高集積化された半導体装置の配線材料として、銅、銅合金、銀または銀合金を使用することで、半導体装置の高速化、高密度化を図ることができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、前記バリア層は、チタン、タンタル、タングステン、またはそれらの化合物の少なくとも１種からな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半導体装置の製造方法である。
例えば、銅、銅合金、銀または銀合金を配線材料とする場合には、チタン、タンタル、タングステン、あるいはそれらの化合物の少なくとも１種がバリア層（バリアメタル）の材料として選択される。なお、このバリア層には、例えば絶縁膜との界面にタンタルの窒化物を形成し、この窒化物の窒素含有量を減らしていって、最終的にバリア層の表面をタンタルとするような場合も含まれる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、前記保護膜は、コバルト、コバルト合金、ニッケルまたはニッケル合金であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法である。
配線の表面を選択的に覆って保護する保護膜としての機能を発現する材料としては、コバルト、コバルト合金、ニッケルまたはニッケル合金が挙げられる。特に、（１）コバルトまたはニッケル、（２）モリブデンまたはタングステン、（３）リンまたはボロンの（１）〜（３）のそれぞれを構成要素に含む３元合金であることが好ましく、このような合金は、成膜レートが比較的遅いので薄膜形成に有利であり、まためっき液が比較的安定で膜組成の制御が容易であるばかりでなく、その再現性を容易に確保することができる。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、前記平坦化後及び／または前記めっき前処理後の基板の洗浄を、該基板を浸漬したとき、配線の露出表面とバリア層の露出表面の電位差が２００ｍＶ以下となるような洗浄液を用いて行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法である。
これにより、どのような配線（材料）とバリア層（材）の組み合わせであっても、めっき前処理後の基板洗浄（リンス）の過程で配線が選択的に腐食されることを防止して、配線抵抗が増加したり、配線に欠陥が生じたりすることを防止することができる。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、前記洗浄液は、溶存酸素を除去した超純水であることを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法である。
洗浄液としては、バリア層ならびに配線の双方に対して不活性であり、しかも両者を同時に浸漬したときに、両者間に大きな電位差が生じないものを使用することが望ましい。超純水中の溶存酸素を充分に除去した超純水は、この要求を満たすことができる。
【００２３】
請求項１０に記載の発明は、前記洗浄液は、水素ガスを溶存せしめた超純水であることを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法である。
超純水に水素ガスを溶解することにより、バリア層ならびに配線の双方に対する電位を低下させ、かつ両者を同時に浸漬したときに、両者間に生じる電位差を確実に減少させることができる。なお、水素ガスの溶解方法としては、▲１▼ガス溶解膜を介して水素ガスを超純水に溶解する方法と、▲２▼超純水を電気分解することによって発生する水素をそのまま溶解する方法とがあり、そのいずれをも採用することができる。また、超純水の製造過程において、溶存有機物の分解除去に紫外線照射を行うことがあり、その分解反応に付随して溶存水素濃度が増えることがあるが、それについてもここに含まれる。
【００２４】
請求項１１に記載の発明は、前記余分な配線材料を除去し平坦化する処理を、バリア層を浸漬したときの表面電位が配線材料を浸漬したときの表面電位よりも貴である研磨液を用いた化学機械的研磨法で行うことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法である。
化学機械的研磨法により基板上の配線材料を研磨して埋込み配線の表面を露出させる際に、バリア層を浸漬したときの表面電位が配線材料を浸漬したときの表面電位よりも貴である研磨液を用いると、配線材料側の酸化が優先されることによりバリア層近傍の酸化が抑制され、バリア層と配線の境界部分にＶ字状の腐食（窪み）が生じることが防止される。これによって、無電解めっきにより保護膜を選択的に形成する際に、バリア層と配線材料の境界部分に、前述のＶ字状の腐食によるめっき不良などの欠陥が生じることを防止することができる。
【００２５】
請求項１２に記載の発明は、前記余分な配線材料を除去し平坦化する処理を、バリア層を浸漬したときの表面電位が配線材料を浸漬したときの表面電位よりも卑である研磨液を用いた化学機械的研磨法で行い、かつ無電解めっきを行う前のめっき前処理において、バリア層を浸漬したときの表面電位が配線材料を浸漬したときの表面電位よりも貴である処理液で基板を処理することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法である。
【００２６】
バリア層を浸漬したときの表面電位が配線材料を浸漬したときの表面電位よりも卑である研磨液を用いた化学機械的研磨で基板上の配線材料を研磨し平坦化した場合には、バリア層近傍の酸化が優先されることにより、バリア層と配線材料の境界部分にＶ字状の腐食（窪み）が生じることがある。このようなＶ字状の腐食が生じたまま無電解めっきにより保護膜を選択的に形成すると、このＶ字状の窪みの中に研磨液や洗浄液が残るなどして、めっきが進まず欠陥に繋がることがある。そこで、無電解めっきを行う前に、バリア層を浸漬したときの表面電位が配線材料を浸漬したときの表面電位よりも貴である処理液で基板を処理し、配線側を僅かにエッチングして上記Ｖ字状の窪みを消失させて、基板上に研磨液や洗浄液が残留しないようにすることで、前述のＶ字状の腐食（窪み）の存在によって保護膜に欠陥が生じてしまうことを防止することができる。
【００２７】
請求項１３に記載の発明は、前記余分な配線材料を除去し平坦化する処理は、研磨液中に基板と導電性を有する研磨工具とを対向させて配置し、基板側をアノード分極、研磨工具側をカソード分極として処理する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法である。
【００２８】
請求項１４に記載の発明は、前記余分な配線材料を除去し平坦化する処理は、超純水中に基板とカソードとを該基板とカソードとの間にイオン交換体を介在させつつ対向させて配置し、基板側をアノード分極として処理する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法である。
請求項１５に記載の発明は、前記各処理ならびにその間の搬送工程の少なくともいずれかを遮光下で行うことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法である。
【００２９】
請求項１６に記載の発明は、基板表面に設けた配線用凹部の表面にバリア層を堆積し該配線用凹部内に配線材料を埋込んで形成した埋込み配線の露出表面に保護膜を選択的に形成する半導体装置の製造装置であって、前記基板表面の前記配線用凹部以外に成膜された余分な前記配線材料ならびに前記バリア層を除去し平坦化する平坦化ユニットと、前記平坦化後の基板を洗浄する洗浄ユニットと、前記洗浄後の基板表面にめっき前処理を施す前処理ユニットと、前記前処理後の基板の表面に無電解めっきを施して前記埋込み配線の露出表面に前記保護膜を選択的に形成する無電解めっきユニットと、前記無電解めっき処理後の基板を乾燥状態にする乾燥ユニットを有することを特徴とする半導体装置の製造装置である。
【００３０】
このように、平坦化ユニットと保護膜形成のための無電解めっきユニットを、洗浄ユニット並びに前処理ユニットを介して連接することにより、被処理基板を連続的に処理することができるので、配線材料にダメージを与えることなく、必要な機能の保護膜を付与することが出来る。さらに、保護膜を付与した後の基板を乾燥状態で取り出すことが出来るので、次工程へそのまま持ち込むことが可能となる。
【００３１】
請求項１７に記載の発明は、前記無電解めっきユニットと前記乾燥ユニットの間に、基板表面に形成した前記保護膜の選択性を向上させるための後処理を施す後処理ユニットを有することを特徴とする請求項１６記載の半導体装置の製造装置である。
一般にはめっき前処理ユニットで、配線部分にのみ選択的に無電解めっきが行われるよう必要な前処理を行うが、それでも選択性が完全でないことがあり得る。特に配線間の絶縁膜の寸法が小さくなると、この部分でのごくわずかな汚染がリーク電流の原因となる。従って無電解めっきユニットの後に、選択性を向上させるための後処理ユニットを設置し、選択性をより向上させるための後処理を行う。
【００３２】
請求項１８に記載の発明は、前記前処理ユニットは、基板表面を薬液で処理し、該薬液を基板表面から除去する第１前処理ユニットと、基板表面に触媒を付与し、該触媒付与に使用した薬液を基板表面から除去する第２前処理ユニットとを有することを特徴とする請求項１６または１７記載の半導体装置の製造装置である。
研磨後の露出配線は、研磨液中の酸化剤によって酸化されていたり、研磨剤によりダメージを受けていたりすることがある。デザインルールが厳しくなってくると、このようなことも問題となってくる。そこで、薬液処理によってこれらの問題を初期化する第１前処理ユニットと、触媒付与により露出配線表面を活性化する第２前処理ユニットを前処理ユニットとして設置する。
【００３３】
請求項１９に記載の発明は、前記平坦化ユニットが、化学機械的研磨ユニット、電気化学的研磨ユニット、または複合電解研磨ユニットの少なくとも１つ以上から構成されていることを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれかに記載の半導体装置の製造装置である。
平坦化ユニットとしては様々なものがあり得る。化学機械的研磨ユニットが一般的であるが、今後はいわゆるＬｏｗ−ｋ材料を扱う場合には低圧化が求められるようになる。そのような場合には、電気化学的な作用のみで研磨する電気化学的研磨、またはそれに研磨剤による機械的な作用を併用する複合電解研磨ユニットを適用すると良い。
【００３４】
請求項２０に記載の発明は、前記平坦化ユニットの前に前記基板表面の前記配線用凹部に配線材料を成膜する成膜ユニットを有することを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれかに記載の半導体装置の製造装置である。
配線材料を表面に成膜した基板は、基板表面全体にわたって配線材料がついており、周囲に対して汚染を生じやすい。従って、工程間の搬送をなるべく行わずに一連の処理を行うことが望まれる。平坦化ユニットの前に成膜ユニットを設置することにより、このことが可能となる。
【００３５】
請求項２１に記載の発明は、前記成膜ユニットが少なくともめっきユニットを有することを特徴とする請求項２０記載の半導体装置の製造装置である。
配線材料の成膜方法にはいろいろあるが、その後の研磨及び保護膜形成が湿式処理であることから、めっき処理、好ましくは電気めっき処理が適している。そこで、研磨ユニットの前に設置する成膜ユニットとしては、めっきユニットが好適である。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図２（ａ）〜（ｄ）は、半導体装置における銅配線形成例を工程順に示す。図２（ａ）に示すように、半導体素子を形成した半導体基材１０上の導電層１０ａの上に、例えばＳｉＯ２からなる絶縁膜１２を堆積し、この絶縁膜１２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１４や配線用溝１６などの配線用凹部１８を形成し、その上にＴａもしくはＴａＮ等からなるバリア層２０、更にその上に電解めっきの給電層としてのシード層２２をスパッタリング等により形成した基板Ｗを用意する。
【００３７】
そして、図２（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１４及び配線用溝１６内に、配線材料としての銅を充填させるとともに、絶縁膜１２上に銅層２４を堆積させる。その後、例えばスラリーを使用した化学的機械的研磨（ＣＭＰ）等により、絶縁膜１２上の銅層２４及びバリア層２０を除去して、コンタクトホール１４や配線用溝１６等の配線用凹部１８内に充填させた銅層２４の表面と絶縁膜１２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図２（ｃ）に示すように、絶縁膜１２の内部にシード層２２と銅層２４からなる配線（銅配線）２６を形成する。
【００３８】
次に、この配線２６を形成した基板の表面を洗浄し乾燥させ、例えばＰｄ触媒を付与する触媒処理等のめっき前処理を行った後、基板Ｗの表面に無電解めっきを施して、図２（ｄ）に示すように、配線２６の外部への露出表面に、例えばＣｏ−Ｗ−Ｐ合金膜からなる保護膜２８を選択的に形成して配線２６を保護する。
【００３９】
図３は、半導体装置の製造装置の一例を示す平面配置図である。この製造装置は、ハウジング２９内の全体が略長方形をなす床上のスペースの一端側に、一対の研磨ユニット３０が左右に対向して配置され、他端側にそれぞれ半導体ウエハ等の基板Ｗを収納する基板カセット３２を載置する一対のロード・アンロード部が配置されている。そして、研磨ユニット３０とロード・アンロード部を結ぶ線上に第１搬送ロボット３４と第２搬送ロボット３６が配置されている。更に、搬送ラインに沿った一方側には、反転機を備えた膜厚測定ユニット３８、銅埋込み用の第１めっきユニット４０、基板のめっき前処理を行う第１前処理ユニット４２及び第２前処理ユニット４４が配置され、他方側には、リンス・乾燥ユニット４５、保護膜形成用の第２めっきユニット４６及びロールスポンジを備えた洗浄ユニット４７が配置されている。研磨ユニット３０の搬送ライン側には、基板Ｗを研磨ユニット３０との間で授受する上下動自在なプッシャ４８が設けられている。
【００４０】
ここで、この例では、研磨ユニット３０として、上面に研磨布（研磨パッド）５２０を貼付して研磨面を構成する研磨テーブル５２２と、基板Ｗをその被研磨面を研磨テーブル５２２に向けて保持するトップリング５２４とを備えたＣＭＰ装置が使用されている。
更に、ハウジング２９には遮光処理が施され、これによって、このハウジング２９内での以下の各工程を遮光状態で、つまり、配線に照明光等の光が当たることなく行えるようになっている。このように、配線に光を当たることを防止することで、例えば銅からなる配線に光が当たって光電位差が生じ、この光電位差によって配線が腐食してしまうことを防止することができる。
【００４１】
次に、この半導体製造装置による一連のめっき処理について、図２及び図３の他に、更に図４を参照して説明する。なお、この例では、図２に示すように、Ｃｏ−Ｗ−Ｐ合金膜からなる配線保護膜（蓋材）２８を選択的に形成して配線２６を保護する場合について説明する。
【００４２】
先ず、図２（ａ）に示すように、表面に配線用凹部１８を形成し、表面にシード層２２を形成した基板Ｗを、基板カセット３２から第１搬送ロボット３４で一枚ずつ取出し、第１めっきユニット４０に搬入する。この時、そして、この第１めっきユニット４０で、図２（ｂ）に示すように、基板Ｗの表面に銅層２４を堆積させて、銅の埋込みを行う。銅層２４は、まず基板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。銅層２４の形成後、第１めっきユニット４０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。
【００４３】
そして、この銅の埋込みを行った基板Ｗを膜厚測定ユニット３８に搬送し、ここで銅層２４の膜厚を測定し、必要に応じて、反転機で基板を反転させた後、第１搬送ロボット３４及び第２搬送ロボット３６より研磨ユニット３０のプッシャ４８上に移送する。
【００４４】
研磨ユニット３０では、プッシャ４８上の基板Ｗを、トップリング５２４で吸着して保持し、さらに研磨テーブル５２２上に移動させる。そして、トップリング５２４を下降させ、回転する研磨テーブル５２２の研磨布５２０上に基板Ｗの被研磨面を所定圧力で押圧しつつ、研磨液（スラリー）を供給して研磨を行う。研磨条件としては、基板Ｗ上に形成された銅層２４を研磨する場合には、銅研磨用スラリー（研磨液）を用いる。表面に凹凸がある場合、押圧力を低めに設定して比較的速い回転速度で研磨を行うと良いことが分かっているが、加工速度自体は遅くなる。従って、例えば、トップリング押圧力を４０ｋＰａ、トップリング回転速度を７０ｍｉｎ−１とした条件で所定時間研磨を行い、ある程度加工を行った後に、押圧力を２０ｋＰａ、トップリング回転速度を５０ｍｉｎ−１として研磨をする多段階研磨を行っても良い。これにより、全体として効率的な平坦化ができる。
【００４５】
そして、例えば、基板の仕上がりを検査するモニタで終点（エンドポイント）を検知した時に、研磨を終了し、この研磨を終了した基板Ｗをトップリング５２４により再度プッシャ４８上に戻し、一旦純水スプレーで洗浄する。これにより、図２（ｃ）に示すように、絶縁膜１２の内部にシード層２２と銅層２４からなる配線（銅配線）２６を形成する。
【００４６】
この時、研磨液（スラリー）として、バリア層２０を浸漬したときの表面電位が配線２６を浸漬したときの表面電位よりも貴である研磨液を用いて行うことが好ましい。このように、ＣＭＰにより基板Ｗ上の銅層２４を研磨して埋込み配線２６の表面を露出させる際に、バリア層２０を浸漬したときの表面電位が配線２６を浸漬したときの表面電位よりも貴である研磨液を用いることにより、バリア層２０と配線２６の境界部分にＶ字状の腐食（窪み）Ｃ（図５（ａ）参照）が生じることを防止し、これによって、下記のように、配線２６の表面に無電解めっきにより保護膜２８を選択的に形成する際に、バリア層２０と配線２６の境界部分に、前述のＶ字状の腐食による欠陥Ｄ（図５（ｂ）参照）が生じることを防止することができる。
【００４７】
なお、ＣＭＰを、バリア層２０を浸漬したときの表面電位が配線２６を浸漬したときの表面電位よりも卑である研磨液を用いて行い、めっき前処理の洗浄処理の際に、バリア層２０を浸漬したときの表面電位が配線２６を浸漬したときの表面電位よりも貴である処理液で処理するようにしてもよい。
【００４８】
このように、バリア層２０を浸漬したときの表面電位が配線２６を浸漬したときの表面電位よりも卑である研磨液（スラリー）を用いたＣＭＰで基板Ｗ上の配線材料である銅層２４を研磨し平坦化した場合には、図５（ａ）に示すように、バリア層２０と配線２６の境界部分にＶ字状の腐食（窪み）Ｃが生じることがある。このようにＶ字状の腐食Ｃが生じたまま、下記のように無電解めっきにより配線２６の表面に保護膜２８を選択的に形成すると、このＶ字状の窪みＣの中に研磨液や洗浄液が残るなどして、めっきが進まず、図５（ｂ）に示すように、めっき欠陥Ｄに繋がることがある。そこで、めっき前に、バリア層２０を浸漬したときの表面電位が配線２６を浸漬したときの表面電位よりも貴である処理液で基板をめっき前処理（洗浄）し、図６（ａ）に示すように、配線２６側を僅かにエッチングして上記Ｖ字状の窪みＣを消失させて、基板上に研磨液や洗浄液が残留しないようにすることで、図６（ｂ）に示すように、前述のＶ字状の腐食（窪み）Ｃの存在によって保護膜２８に欠陥が生じてしまうことを防止することができる。
【００４９】
次に、第２搬送ロボット３６により、研磨後の基板Ｗを洗浄ユニット４７に搬送して、例えばロールスポンジ等で基板の表面を洗浄する。
そして、この洗浄後の基板を第２搬送ロボット３６で第１前処理ユニット４２に搬送する。この第１前処理ユニット４２では、基板Ｗをフェースダウンで保持して、この表面に、めっき前処理としての清浄化処理（薬液洗浄）を行う。つまり、例えば液温が２５℃で、希釈Ｈ２ＳＯ４等の薬液を基板Ｗの表面に向けて噴射して、絶縁膜１２の表面に残った銅等のＣＭＰ残さや、配線２６上の酸化物等を除去し、しかる後、基板Ｗの表面に残った洗浄楽液を洗浄液（リンス液）で洗浄（リンス）する。
【００５０】
ここで使われる薬液としては、ｐＨ２以下のふっ酸、硫酸、塩酸等の無機酸や、蟻酸、酢酸、蓚酸、酒石酸、クエン酸、マレイン酸、サリチル酸等のｐＨ５以下のキレート能力を有する酸、ｐＨ５以下の酸であってハロゲン化物、カルボン酸、ジカルボン酸、オキシカルボン酸ならびにその水溶性塩等のキレート剤が添加されているもの等があげられる。これらの薬液を使用した清浄化処理を施すことによって、絶縁膜１２上に残った銅等からなるＣＭＰ残さや配線２６表面の酸化物を除去し、めっきの選択性や配線２６との密着性を向上させることができる。また、ＣＭＰ工程に一般に使用される防食剤は、通常めっき膜の析出の阻害因子となるが、配線に付着した防食剤を除去する能力を有するアルカリ薬液、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を使用することで、このような防食剤を有効に除去することができる。なお、前記酸類と同一の効果を、グリシン、システイン、メチオニン等のアミノ酸のアルカリ溶液でも実現することが可能である。
【００５１】
また、清浄化後に基板Ｗの表面を洗浄液（リンス液）で洗浄（リンス）することで、清浄化に使用した薬液が基板Ｗの表面に残留していて、次の活性化工程の障害となることを防止することができる、この洗浄液としては、一般には超純水を用いるが、シード層２２の材料構成によっては、超純水を使ったとしても、前述の図５（ａ）に示す場合と同様に、配線２６が局部電池作用などにより腐食することがある。このため、洗浄液（リンス液）として、基板Ｗを浸漬したとき、配線２６の露出表面とバリア層２０の露出表面の電位差が２００ｍＶ以下となるようなものを使用することが望ましい。これにより、どのような配線（材料）とバリア層（材）の組み合わせであっても、めっき前処置後の基板洗浄の過程で配線が選択的に腐食されることを防止して、配線抵抗が増加したり、配線に欠陥が生じたりすることを防止することができる。
【００５２】
このような洗浄液としては、溶存酸素を除去した超純水が挙げられる。つまり、洗浄液としては、バリア層（材）ならびに配線（材料）の双方に対して不活性であり、しかも両者を同時に浸漬したときに、両者間に殆ど電位差が生じないものを使用することが望ましいが、溶存酸素を充分に除去した超純水を使用することで、この要求を満たすことができる。
【００５３】
また、このような洗浄液としては、水素ガスを溶存せしめた超純水が挙げられる。超純水に水素ガスを溶解することにより、バリア層（材）ならびに配線（材料）の双方に対する電位を低下させ、かつ両者を同時に浸漬したときに、両者間に生じる電位差を確実に減少させることができる。なお、水素ガスの溶解方法としては、▲１▼ガス溶解膜を介して水素ガスを超純水に溶解する方法と、▲２▼超純水を電気分解することによって発生する水素をそのまま溶解する方法とがあり、そのいずれをも採用することができる。また、超純水の製造過程において、溶存有機物の分解除去に紫外線照射を行うことがあり、その分解反応に付随して溶存水素濃度が増えることがあるが、この可能性もここに含まれる。
【００５４】
なお、前述のように、バリア層２０を浸漬したときの表面電位が配線２６を浸漬したときの表面電位よりも卑である研磨液（スラリー）を用いたＣＭＰで基板Ｗ上の配線材料である銅層２４を研磨し平坦化した場合には、この洗浄液として、バリア層２０を浸漬したときの表面電位が配線２６を浸漬したときの表面電位よりも貴である処理液を使用して基板を洗浄する。
【００５５】
次に、この清浄化処理及び洗浄処理後の基板Ｗを第２搬送ロボット３４で第２前処理ユニット４２に搬送し、ここで基板Ｗをフェースダウンで保持して、この表面に触媒付与処理を行う。つまり、例えば、液温が２５℃で、ＰｄＣｌ２／ＨＣｌ等の混合溶液を基板Ｗの表面に向けて噴射し、これにより、配線２６の表面に触媒としてのＰｄを付着させ、つまり配線２６の表面に触媒核（シード）としてのＰｄ核を形成して、配線２６の露出表面を活性化させ、しかる後、基板Ｗの表面に残った触媒薬液を純水等のリンス液でリンス（洗浄）する。
【００５６】
この薬液（触媒薬液）としては、Ｐｄを含んだ無機または有機酸溶液を使用するが、触媒液中のＰｄ含有量が薄すぎると、被めっき下地表面の触媒密度が少なくなりめっきできなくなり、濃過ぎると配線２６上にピッチングなどの欠陥を引き起こす。
【００５７】
基板全体に均一かつ連続な無電解めっき膜を形成するためには、被めっき下地表面への触媒付与量がある程度以上なければならないが、触媒としてパラジウムを使う場合には、少なくとも下地表面１ｃｍ２あたり０．４μｇ以上パラジウムが付与されていれば、この要求に応えられることが実験的に確認されている。また、Ｐｄを一定以上付与していくと、下地の浸食が進み、下地を合わせた抵抗値が上昇することが知られている。下地表面１ｃｍ２あたり８μｇ以上パラジウムを付与するとこういった傾向が顕著になることも、実験的に確認されている。
【００５８】
このように、基板Ｗの表面に触媒を付与することによって、無電解めっきの選択性を高めることができる。ここで、触媒金属としては、様々な物質があるが、反応速度その他の制御のし易さなどの点からＰｄを使うことが好ましい。触媒付与の方法としては、基板全体を触媒液に浸漬する場合と、スプレーなどによって触媒液を基板表面に向けて噴射する場合があり、めっき膜の組成や必要膜厚などによって、そのいずれかを選択することができる。一般に薄膜形成に際しては、スプレー法による方が再現性などの点で優れている。
【００５９】
また、選択性を向上させるために、シード層２２および配線２６上の残留Ｐｄを除去する必要があり、一般的には、超純水による洗浄（リンス）が行われる。なお、前述の清浄化処理の場合と同様に、触媒液が基板表面に残留していると、配線材料等の腐食やめっき工程への悪影響の可能性があるので、触媒付与処理とリンス処理の間の時間はなるべく短くすることが望ましい。洗浄液（リンス液）としては、前述の清浄化処理の場合と同様に、基板Ｗを浸漬したとき、配線２６の露出表面とバリア層２０の露出表面の電位差が２００ｍＶ以下となるような、例えば溶存酸素を除去した超純水や、水素ガスを溶存せしめた超純水を使用することが好ましく、これによって、配線２６が選択的に腐食されることを防止することができる。
【００６０】
そして、この触媒を付与しリンス処理した基板Ｗを第２搬送ロボット３６で、例えば無電解めっき装置からなる第２めっきユニット４６に搬送し、ここで基板Ｗをフェースダウンで保持して、こ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Ｃｏ−Ｗ−Ｐめっき液中に基板Ｗを、例えば１２０秒程度浸漬させて、活性化させた配線２６の表面に選択的な無電解めっき（無電解Ｃｏ−Ｗ−Ｐ蓋めっき）を施して、保護膜（蓋材）２８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。
・ＣｏＳＯ４・７Ｈ２Ｏ：１４ｇ／Ｌ
・Ｎａ３Ｃ６Ｈ５Ｏ７・２Ｈ２Ｏ：７０ｇ／Ｌ
・Ｈ３ＢＯ３：４０ｇ／Ｌ
・Ｎａ２ＷＯ４・２Ｈ２Ｏ：１２ｇ／Ｌ
・ＮａＨ２ＰＯ２・Ｈ２Ｏ：２１ｇ／Ｌ
・ｐＨ：９．５
【００６１】
ここで、めっき液として、ｐＨが７〜１０で、ナトリウム元素を含み、かつアンモニウムイオンを含まないものを使用することが好ましい。一般に、無電解めっきでは反応を制御するためにめっき液を加温するが、加温しためっき液中にアンモニウムイオンが含まれると、アンモニアは揮発し易いため、めっき液組成を安定に維持することが困難となる。このためめっき速度やめっき膜組成などの再現性を長期にわたって維持することが困難となる。めっき液の構成成分として、アンモニウム塩ではなく、例えばアルカリ金属塩を使用し、めっき液中にアンモニウムイオンが含まれなくすることで、このような弊害を防止することができる。
【００６２】
ここで、無電解めっきによる保護膜２８の成膜速度を毎分１０〜２００Åとすることが好ましい。めっき速度は生産性に直結するため、あまり遅くすることが出来ないが、一方であまり早過ぎると均一性及び再現性を確保できなくなる。保護膜２８は、一般に数１０〜数１００Å程度の膜厚が要求されることが多いが、その場合には、成膜速度を毎分１０〜２００Åとすることが望ましい。なお、めっき速度は、ｐＨなどめっき液の組成条件と反応温度などの反応条件の両者で制御することができる。
【００６３】
めっき液として、その組成に、少なくとも１．５ｇ／Ｌ以上の濃度のＷが含まれているものを使用することが好ましい。Ｎｉ合金ないしＣｏ合金の中で、保護膜２８としての機能を実現するものとしては、合金膜中に一定程度のＷを含むことが望まれる。このためには、めっき液中に一定程度以上のＷが含まれていなければならないが、その量を少なくとも１．５ｇ／Ｌ以上とすることで、合金中のＷ量を有効に制御することができる。
【００６４】
なお、この例のように、保護膜２８をＣｏ，Ｗ及びＰの３元素を含む合金膜で構成することが好ましい。これは、Ｎｉ合金ないしＣｏ合金の中で、Ｃｏ，Ｗ及びＰの３元素を含む合金膜は、成膜レートが比較的遅いので薄膜形成に有利であるからであり、まためっき液が比較的安定で膜組成の制御が容易であるばかりでなく、その再現性を容易に確保することができる。
【００６５】
このように、保護膜２８をＣｏ，Ｗ及びＰの３元素を含む合金膜で構成する場合には、保護膜（合金膜）２８の平均組成が、Ｃｏ：７５〜９０ａｔｍ％、Ｗ：１〜１０ａｔｍ％、Ｐ：５〜２５ａｔｍ％の範囲にあることが好ましい。Ｃｏ，Ｗ及びＰの３元素を含む合金膜の組成においては、ＷとＰの含有率にトレードオフ関係があり、またＷ量が増えるとめっき速度が極端に低下する。従って、保護作用を実現する最低限のＷ組成として１ａｔｍ％以上、めっき速度の観点から最大限の組成として１０ａｔｍ％以下となり、これに応じてＰ組成が５〜２５ａｔｍ％、Ｃｏ組成が７５〜９０ａｔｍ％となる。
【００６６】
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とができる。この処理時間は、例えば１〜５秒であることが好ましい。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。表面の材料構成によっては配線材料が局部電池作用などにより腐食することがあり、このような場合に、還元性を持たせた超純水でめっきを停止させることで、このような弊害を回避することができる。
【００６７】
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２６の表面に、Ｃｏ−Ｗ−Ｐ合金膜からなる配線保護膜２８を選択的に形成して配線２６を保護する。
【００６８】
次に、この無電解めっき処理後の基板Ｗを第２搬送ロボット３６で洗浄ユニット４７に搬送し、ここで、基板Ｗの表面に形成された保護膜（めっき膜）２８の選択性を向上させて歩留りを高めるための基板後処理を施す。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、界面活性剤、有機アルカリ及びキレート剤のいずれか一種または二種以上を含む薬液に基板Ｗの表面に供給し、これにより、絶縁膜１２上の金属微粒子等の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。これらの薬液を用いることで、無電解めっきの選択性を一層効率良く向上させることができる。なお、界面活性剤としては非イオン性のものが、有機アルカリとしては第４級アンモニウムないしアミン類が、またキレート剤としてはエチレンジアミン類が好ましい。
【００６９】
そして、このように薬液を使用した場合には、基板Ｗの表面に残った薬液を純水等のリンス液でリンス（洗浄）する。このリンス液としては、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。表面の材料構成によっては配線材料が局部電池作用などにより腐食することがあるが、このような場合に、還元性を持たせた超純水でリンスすることで、このような弊害を回避することができる。
【００７０】
なお、前述の、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による洗浄の他に、錯化剤による洗浄、更にはエッチング液による均一エッチングバック等により、更にはこれらを任意に組み合わせて絶縁膜上の残留物を完全に取り除くようにしてもよい。
そして、この後処理後の基板Ｗを搬送ロボット３４でリンス・乾燥ユニット４５に搬送し、ここでリンス処理を行い、しかる後、基板Ｗを高速で回転させてスピン乾燥させる。
【００７１】
これにより、基板Ｗの表面に形成した埋込み配線２６の露出表面に、無電解めっきによって保護膜２８を形成する一連の処理を連続して行うことができ、しかも乾燥状態まで基板を仕上げるので、そのまま次工程に搬送することが可能となるばかりでなく、次工程にかかるまでの間での保護膜（めっき膜）２８の劣化を抑えることができる。
【００７２】
この基板Ｗを乾燥状態にする乾燥処理（スピン乾燥）を行う際に、乾燥空気または乾燥不活性ガスを用いて基板の周囲の雰囲気の湿度を制御することが好ましい。通常の雰囲気下で乾燥を行うと、基板上の水分が雰囲気中に飛散して湿度が高まり、乾燥処理をしたとはいえ基板表面には多量の水分が吸着しており、このままでは、吸着水分によって配線部分が酸化されるなど新たな問題を引き起こす可能性がある。またスピンドライヤでのミストバックによる、ウォータ・マーク発生などの問題も想定される。このため、乾燥時の雰囲気湿度を乾燥空気または乾燥窒素を用いて制御することで、このような弊害を回避することができる。
【００７３】
このスピン乾燥後の基板Ｗを、例えば光学式、ＡＦＭ、ＥＤＸ等の膜厚測定ユニット３８に搬送し、この膜厚測定ユニット３８で配線２６の表面に形成された配線保護膜２８の膜厚を測定し、この膜厚測定後の基板Ｗを搬送ロボット３４でロード・アンロードユニットに搭載された基板カセット３２に戻す。
【００７４】
そして、この配線２６の露出表面に形成した保護膜２８の膜厚をオフラインで測定した測定結果を無電解めっき処理の前にフィードバックし、これにより、この膜厚の変動に応じて、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。このように、配線２６の露出表面に形成した保護膜２８の膜厚を測定し、この膜厚の変動に応じて、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２６の露出表面に形成される保護膜２８の膜厚を一定に制御することができる。
【００７５】
なお、この例は、配線材料として、銅を使用した例を示しているが、銅の他に、銅合金、銀及び銀合金等を使用しても良い。配線材料としては様々なものが考えられるが、前述のように、無電解めっきによる保護膜２８で配線２６を保護することが要求される半導体装置は、一般に高集積化されたものに限定される。このよう高集積化された半導体装置の配線材料として、銅、銅合金、銀または銀合金を使用することで、半導体装置の高速化、高密度化を図ることができる。
【００７６】
また、例えば、銅、銅合金、銀または銀合金を配線材料とする場合には、チタン、タンタル、タングステン、あるいはそれらの化合物の少なくとも１種がバリア層（バリアメタル）の材料として選択される。なお、このバリア層には、例えば絶縁膜との界面にタンタルの窒化物を形成し、この窒化物の窒素含有量を減らしていって、最終的にバリア層の表面をタンタルとするような場合も含まれる。
【００７７】
この例では、保護膜２８として、Ｃｏ−Ｗ−Ｐ合金を使用しているが、配線の表面を選択的に覆って保護する保護膜としての機能を発現する材料としては、Ｃｏ、Ｃｏ合金、ＮｉまたはＮｉ合金が挙げられる。つまり、保護膜２８として、Ｃｏ−Ｗ−Ｐ合金の他に、Ｃｏ単体やＣｏ−Ｗ−Ｂ合金、Ｃｏ−Ｐ合金またはＣｏ−Ｂ合金等の他のＣｏ合金を使用してもよく、更に、Ｎｉ単体や、Ｎｉ−Ｗ−Ｐ合金、Ｎｉ−Ｗ−Ｂ合金、Ｎｉ−Ｐ合金またはＮｉ−Ｂ合金等のＮｉ−Ｂ合金を使用してよい。
【００７８】
次に、図３に示す半導体装置の製造装置に備えられている各種ユニットの詳細を以下に説明する。
図７は、研磨ユニット３０を構成するＣＭＰ装置の一例を示す。この研磨ユニット（ＣＭＰ装置）３０は、上面に研磨布（研磨パッド）５２０を貼付して研磨面を構成する研磨テーブル５２２と、基板Ｗをその被研磨面を研磨テーブル５２２に向けて保持するトップリング５２４とを備えている。そして、研磨テーブル５２２とトップリング５２４とをそれぞれ自転させ、研磨テーブル５２２の上方に設置された研磨液供給ノズル５２６より研磨液（スラリー）を供給しつつ、トップリング５２４により基板Ｗを一定の圧力で研磨テーブル５２２の研磨布５２０に押圧することで、基板Ｗの表面を研磨するようになっている。ここで、研磨液供給ノズル５２６から供給される研磨液として、例えば銅研磨用スラリーを用い、不織布、スポンジまたは発泡ウレタン等の樹脂材料等からなる研磨布（研磨パッド）５２０を使用してＣＭＰ処理を行う。
【００７９】
ここで、研磨液（スラリー）として、前述のように、バリア層２０を浸漬したときの表面電位が配線２６を浸漬したときの表面電位よりも貴である研磨液を用いるか、またはバリア層２０を浸漬したときの表面電位が配線２６を浸漬したときの表面電位よりも卑である研磨液を用い、後者の場合は、無電解めっきの前処理の洗浄の際し、バリア層２０を浸漬したときの表面電位が配線２６を浸漬したときの表面電位よりも貴である処理液で基板を処理（洗浄）する。これにより、配線２６の表面に無電解めっきにより保護膜２８を選択的に形成する際に、バリア層２０と配線２６の境界部分に、腐食による欠陥Ｄ（図６（ｂ）参照）が生じることを防止することができる。
【００８０】
このようなＣＭＰ装置を用いて研磨作業を継続すると研磨布５２０の研磨面の研磨力が低下するが、この研磨力を回復させるために、ドレッサー５２８を設け、このドレッサー５２８によって、研磨する基板Ｗの交換時などに研磨布５２０の目立て（ドレッシング）が行われている。このドレッシング処理においては、ドレッサー５２８のドレッシング面（ドレッシング部材）を研磨テーブル５２２の研磨布５２０に押圧しつつ、これらを自転させることで、研磨面に付着した研磨液や切削屑を除去すると共に、研磨面の平坦化及び目立てが行なわれ、研磨面が再生される。また、研磨テーブル５２２に基板の表面の状態を監視するモニタを取付け、その場（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）で研磨の終点（エンドポイント）を検出してもよく、またその場（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）で基板の仕上がり状態を検査するモニタを取付けてもよい。
【００８１】
なお、図示しないが、研磨ユニットとして、研磨液中に基板と導電性を有する研磨工具とを対向させて配置し、基板側をアノード分極、研磨工具側をカソード分極として処理する工程を含むものを使用したり、超純水中に基板とカソードとを該基板とカソードとの間にイオン交換体を介在させつつ対向させて配置し、基板側をアノード分極として処理する工程を含むものを使用したりしてもよい。
【００８２】
図８及び図９は、反転機を備えた膜厚測定ユニット３８を示す。同図に示すように、この膜厚測定ユニット３８は反転機４３９を備え、この反転機４３９は、反転アーム４５３，４５３を備えている。この反転アーム４５３，４５３は、基板Ｗの外周をその左右両側から挟み込んで保持し、これを１８０°回動することで反転させる機能を有する。そしてこの反転アーム４５３，４５３（反転ステージ）の直下に円形の取付け台４５５を設置し、取付け台４５５上に複数の膜厚センサＳを設置する。取付け台４５５は駆動機構４５７によって上下動自在に構成されている。
【００８３】
そして基板Ｗの反転時には、取付け台４５５は、基板Ｗの下方の実線の位置に待機しており、反転の前又は後に点線で示す位置まで上昇して膜厚センサＳを反転アーム４５３，４５３に把持した基板Ｗに接近させ、その膜厚を測定する。
【００８４】
この例によれば、搬送ロボットのアームなどの制約がないため、取付け台４５５上の任意の位置に膜厚センサＳを設置できる。また、取付け台４５５は上下動自在な構成となっているので、測定時に基板Ｗとセンサ間の距離を調整することも可能である。また、検出目的に応じた複数の種類のセンサを取付けて、各々のセンサの測定毎に基板Ｗと各センサ間の距離を変更することも可能である。但し取付け台４５５が上下動するため、測定時間をやや要することになる。
【００８５】
ここで、膜厚センサＳとして、例えば渦電流センサが使用される。渦電流センサは渦電流を発生させ、基板Ｗを導通して帰ってきた電流の周波数や損失を検出することにより膜厚を測定するものであり、非接触で用いられる。更に膜厚センサＳとしては、光学的センサも好適である。光学的センサは、試料に光を照射し、反射する光の情報から膜厚を直接的に測定することができるものであり、金属膜だけでなく酸化膜などの絶縁膜の膜厚測定も可能である。膜厚センサＳの設置位置は図示のものに限定されず、測定したい箇所に任意の個数を取付ける。
【００８６】
図１０乃至図１５は、第１めっきユニット４０を構成する電気めっき装置を示す。このめっき装置（電気めっき装置）４０には、図１０に示すように、めっき処理及びその付帯処理を行う基板処理部２−１が設けられ、この基板処理部２−１に隣接して、めっき液を溜めるめっき液トレー２−２が配置されている。また、回転軸２−３を中心に揺動する揺動アーム２−４の先端に保持され、基板処理部２−１とめっき液トレー２−２との間を揺動する電極部２−５を有する電極アーム部２−６が備えられている。
【００８７】
更に、基板処理部２−１の側方に位置して、プレコート・回収アーム２−７と、純水やイオン水等の薬液、更には気体等を基板に向けて噴射する固定ノズル２−８が配置されている。この例では、３個の固定ノズル２−８が配置され、その内の１個を純水供給用に用いている。基板処理部２−１は、図１１及び図１２に示すように、めっき面を上にして基板Ｗを保持する基板保持部２−９と、この基板保持部２−９の上方で該基板保持部２−９の周縁部を囲むように配置されたカソード部２−１０が備えられている。更に基板保持部２−９の周囲を囲んで処理中に用いる各種薬液の飛散を防止する有底略円筒状のカップ２−１１が、エアシリンダ２−１２を介して上下動自在に配置されている。
【００８８】
ここで、基板保持部２−９は、エアシリンダ２−１２によって、下方の基板受け渡し位置Ａと、上方のめっき位置Ｂと、これらの中間の前処理・洗浄位置Ｃとの間を昇降するようになっている。また基板保持部２−９は、回転モータ２−１４及びベルト２−１５を介して任意の加速度及び速度で前記カソード部２−１０と一体に回転するように構成されている。この基板受け渡し位置Ａに対向して、電気めっき装置のフレーム側面の搬送ロボット３４（図３参照）側には、基板搬出入口（図示せず）が設けられ、基板保持部２−９がめっき位置Ｂまで上昇したときに、基板保持部２−９で保持された基板Ｗの周縁部に、下記のカソード部２−１０のシール部材２−１６とカソード電極２−１７が当接するようになっている。一方、カップ２−１１は、その上端が前記基板搬出入口の下方に位置し、図１２の仮想線で示すように、上昇したときにカソード部２−１０の上方に達するようになっている。
【００８９】
基板保持部２−９がめっき位置Ｂまで上昇した時に、この基板保持部２−９で保持した基板Ｗの周縁部にカソード電極２−１７が押し付けられ基板Ｗに通電される。これと同時に、シール部材２−１６の内周端部が基板Ｗの周縁上面に圧接し、ここを水密的にシールして、基板Ｗの上面に供給されるめっき液が基板Ｗの端部から染み出すのを防止すると共に、めっき液がカソード電極２−１７を汚染するのを防止している。
【００９０】
電極アーム部２−６の電極部２−５は、図１３に示すように、揺動アーム２−４の自由端に、ハウジング２−１８と、このハウジング２−１８の周囲を囲む中空の支持枠２−１９と、ハウジング２−１８と支持枠２−１９で周縁部を挟持して固定したアノード２−２０とを有している。アノード２−２０は、ハウジング２−１８の開口部を覆っており、ハウジング２−１８の内部には、吸引室２−２１が形成されている。そして吸引室２−２１には、図１４及び図１５に示すように、めっき液を導入排出するめっき液導入管２−２８及びめっき液排出管（図示せず）が接続されている。さらにアノード２−２０には、その全面に亘って上下に連通する多数の通孔２−２０ｂが設けられている。
【００９１】
この例にあっては、アノード２−２０の下面に該アノード２−２０の全面を覆う保水性材料からなるめっき液含浸材２−２２を取付け、このめっき液含浸材２−２２にめっき液を含ませて、アノード２−２０の表面を湿潤させることで、ブラックフィルムの基板のめっき面への脱落を防止し、同時に基板の被めっき面とアノード２−２０との間にめっき液を注入する際に、空気を外部に抜きやすくしている。このめっき液含浸材２−２２は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、テフロン（登録商標）、ポリビニルアルコール、ポリウレタン及びこれらの誘導体の少なくとも１つの材料からなる織布、不織布またはスポンジ状の構造体、あるいはポーラスセラミックスからなる。
【００９２】
めっき液含浸材２−２２のアノード２−２０への取付けは、次のように行っている。即ち、下端に頭部を有する多数の固定ピン２−２５を、この頭部をめっき液含浸材２−２２の内部に上方に脱出不能に収納し軸部をアノード２−２０の内部を貫通させて配置し、この固定ピン２−２５をＵ字状の板ばね２−２６を介して上方に付勢させることで、アノード２−２０の下面にめっき液含浸材２−２２を板ばね２−２６の弾性力を介して密着させて取付けている。このように構成することにより、めっきの進行に伴って、アノード２−２０の肉厚が徐々に薄くなっても、アノード２−２０の下面にめっき液含浸材２−２２を確実に密着させることができる。したがって、アノード２−２０の下面とめっき液含浸材２−２２との間に空気が混入してめっき不良の原因となることが防止される。
【００９３】
なお、アノードの上面側から、例えば径が２ｍｍ程度の円柱状のＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製のピンを、アノードを貫通させて配置し、アノード下面に現れた該ピンの先端面に接着剤を付けてめっき液含浸材と接着固定するようにしても良い。アノードとめっき液含浸材は、接触させて使用することもできるが、アノードとめっき液含浸材との間に隙間を設け、この隙間にめっき液を保持させた状態でめっき処理することもできる。この隙間は２０ｍｍ以下の範囲から選ばれるが、好ましくは０．１〜１０ｍｍ、より好ましくは１〜７ｍｍの範囲から選ばれる。特に、溶解性アノードを用いた場合には、下からアノードが溶解していくので、アノードとめっき液含浸材の間隙は時間を経るにつれて大きくなり、０〜２０ｍｍ程度の隙間ができる。
【００９４】
そして、前記電極部２−５は、基板保持部２−９がめっき位置Ｂ（図１２参照）にある時に、基板保持部２−９で保持された基板Ｗとめっき液含浸材２−２２との隙間が、０．１〜１０ｍｍ程度、好ましくは０．３〜３ｍｍ、より好ましくは０．５〜１ｍｍ程度となるまで下降し、この状態で、めっき液供給管からめっき液を供給して、めっき液含浸材２−２２にめっき液を含ませながら、基板Ｗの上面（被めっき面）とアノード２−２０との間にめっき液を満たし、基板Ｗの上面（被めっき面）とアノード２−２０との間にめっき電源から電圧を印加することで基板Ｗの被めっき面にめっきが施される。
【００９５】
次に、このめっきユニット（電気めっき装置）４０によるめっき処理について説明する。
先ず、基板受け渡し位置Ａにある基板保持部２−９にめっき処理前の基板Ｗを搬送ロボット３４（図３参照）で搬入し、基板保持部２−９上に載置する。次にカップ２−１１を上昇させ、同時に基板保持部２−９を前処理・洗浄位置Ｃに上昇させる。この状態で退避位置にあったプレコート・回収アーム２−７を基板Ｗの対峙位置へ移動させ、その先端に設けたプレコートノズルから、例えば界面活性剤からなるプレコート液を基板Ｗの被めっき面に間欠的に吐出する。この時、基板保持部２−９は回転しているため、プレコート液は基板Ｗの全面に行き渡る。次に、プレコート・回収アーム２−７を退避位置に戻し、基板保持部２−９の回転速度を増して、遠心力により基板Ｗの被めっき面のプレコート液を振り切って乾燥させる。
【００９６】
続いて、基板保持部２−９をめっき位置Ｂ（図１２参照）まで上昇させた後、電極アーム部２−６を水平方向に旋回させ、電極部２−５がめっき液トレー２−２上方からめっきを施す位置の上方に位置させ、この位置で電極部２−５をカソード部２−１０に向かって下降させる。電極部２−５の下降が完了した時点で、アノード２−２０とカソード部２−１０にめっき電圧を印加し、めっき液を電極部２−５の内部に供給して、アノード２−２０を貫通しためっき液供給口よりめっき液含浸材２−２２にめっき液を供給する。この時、めっき液含浸材２−２２は、基板Ｗの被めっき面に接触せず、０．１〜１０ｍｍ程度、好ましくは０．３〜３ｍｍ、より好ましくは０．５〜１ｍｍ程度に接近した状態となっている。
【００９７】
めっき液の供給が続くと、めっき液含浸材２−２２から染み出した銅イオンを含んだめっき液が、めっき液含浸材２−２２と基板Ｗの被めっき面との間の隙間に満たされ、基板Ｗの被めっき面に銅めっきが施される。この時、基板保持部２−９を低速で回転させても良い。
【００９８】
めっき処理が完了すると、電極アーム部２−６を上昇させた後に旋回させて、電極部２−５をめっき液トレー２−２の上方へ戻し、通常位置へ下降させる。次に、プレコート・回収アーム２−７を退避位置から基板Ｗに対峙する位置へ移動させて下降させ、めっき液回収ノズル（図示せず）から基板Ｗ上のめっき液の残部を回収する。このめっき液の残部の回収が終了した後、プレコート・回収アーム２−７を待避位置に戻し、基板Ｗの中央部に純水を吐出し、同時に基板保持部２−９のスピードを増して回転させ基板Ｗの表面のめっき液を純水に置換する。
【００９９】
上記リンス終了後、基板保持部２−９をめっき位置Ｂから前処理・洗浄位置Ｃへ下降させ、純水用の固定ノズル２−８から純水を供給しつつ基板保持部２−９及びカソード部２−１０を回転させて水洗を実施する。この時、カソード部２−１０に直接供給した純水、又は基板Ｗの面から飛散した純水によってシール部材２−１６、カソード電極２−１７も基板Ｗと同時に洗浄することができる。
【０１００】
水洗完了後に、固定ノズル２−８からの純水の供給を停止し、更に基板保持部２−９及びカソード部２−１０の回転スピードを増して、遠心力により基板Ｗの表面の純水を振り切って乾燥させる。併せて、シール部材２−１６及びカソード電極２−１７も乾燥される。上記乾燥が終了すると基板保持部２−９及びカソード部２−１０の回転を停止させ、基板保持部２−９を基板受渡し位置Ａまで下降させる。
【０１０１】
なお、上記の例では、第１めっきユニット４０として、めっき液を保持するめっき液含浸材を備え、基板をフェースアップで保持して、この基板の表面（上面）にめっきを施すようにしたものを使用した例を示しているが、例えば、基板をフェースダウンで保持して、この基板の表面（下面）をめっき液に接触させてめっきを施すようにしたものを使用しても良いことは勿論である。
【０１０２】
第１前処理ユニット４２及び第２前処理ユニット４４は、使用される処理液（薬液）が異なるのみで、同じ構成の、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。
【０１０３】
この前処理ユニット４２，４４は、図１６乃至図１９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。
【０１０４】
この出力軸６４の内部には、図１９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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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２０及び図２１に示すように、例えばＰＥＥＫ製のメインフレーム８０と、例えばポリエチレン製のガイドフレーム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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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、下記のように、例えば溶剤酸素を除去した超純水等の洗浄液（リンス液）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。
【０１１１】
更に、図２２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。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、例えば溶剤酸素を除去した超純水等の洗浄液（リンス液）を供給する洗浄液供給源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。
【０１１２】
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。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から溶剤酸素を除去した超純水等の洗浄液（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、しかもこの洗浄液は外槽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、洗浄液が薬液に混ざらないようになっている。
【０１１３】
この前処理ユニット４０，４２によれば、図１６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１７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１８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から溶存酸素を除去した超純水等の洗浄液（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、洗浄液による洗浄（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。
【０１１４】
なお、処理ヘッド６０の下降位置を調整して、この処理ヘッド６０で保持した基板Ｗとノズル板１２４との距離を調整することで、ノズル板１２４の噴射ノズル１２４ａから噴射された薬液が基板Ｗに当たる領域や噴射圧を任意に調整することができる。
【０１１５】
第２めっきユニット４６を構成する無電解めっき装置を図２３乃至図２９に示す。この第２めっきユニット（無電解めっき装置）４６は、めっき槽２００（図２９参照）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。
【０１１６】
基板ヘッド２０４は、図２３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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
吸着ヘッド２３４の下面周縁部には、図２４乃至図２６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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
これにより、図２４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２５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２６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。
【０１２１】
図２７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２９参照）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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
このめっき槽２００は、図２９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。
【０１２４】
特に、この例では、めっき液供給ポンプ３０４を制御することで、めっき待機時及びめっき処理時に循環するめっき液の流量を個別に設定できるようになっている。すなわち、めっき待機時のめっき液の循環流量は、例えば２〜２０Ｌ／ｍｉｎで、めっき処理時のめっき液の循環流量は、例えば０〜１０Ｌ／ｍｉｎに設定される。これにより、めっき待機時にめっき液の大きな循環流量を確保して、セル内のめっき浴の液温を一定に維持し、めっき処理時には、めっき液の循環流量を小さくして、より均一な膜厚の保護膜（めっき膜）を成膜することができる。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
図２８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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
この無電解めっき装置４６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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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を搬送ロボット３４との受渡し位置まで移動させ、この搬送ロボット３４に基板Ｗを受渡して次工程に搬送する。
【０１３４】
この電解めっきユニット４６には、図２９に示すように、無電解めっき装置４６が保有するめっき液の液量を計測するとともに、例えば吸光光度法、滴定法、電気化学的測定などでめっき液の組成を分析し、めっき液中の不足する成分を補給するめっき液管理ユニット３３０が備えられている。そして、これらの分析結果を信号処理してめっき液中の不足する成分を、図示しない補給槽から定量ポンプなどを使ってめっき液貯槽３０２へ補給してめっき液の液量と組成を管理するようになっており、これによって、薄膜めっきを再現性良く実現できる。
【０１３５】
このめっき液管理ユニット３３０は、無電解めっき装置４６が保有するめっき液の溶存酸素を、例えば電気化学的方法等により測定する溶存酸素濃度計３３２を有しており、この溶存酸素濃度計３３２の指示により、例えば脱気、窒素吹き込みその他の方法でめっき液中の溶存酸素濃度を一定に管理することができるようになっている。このように、めっき液中の溶存酸素濃度を一定に管理することで、めっき反応を再現性良く実現することができる。
【０１３６】
図３０及び図３１は、図３におけるリンス・乾燥ユニット４５と洗浄ユニット４７とを兼用して、基板の洗浄（後処理）とリンス・乾燥処理を連続して行うようにした洗浄・乾燥ユニット４００を示す。つまり、この洗浄・乾燥ユニット４００は、まず化学洗浄（後処理）及び純水洗浄（リンス）を行い、その後、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あり、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とを備えている。
【０１３７】
基板ステージ４２２は、スピンドル回転用モータ（図示せず）の駆動に伴って高速回転するスピンドル４２６の上端に連結されている。また、クランプ機構４２０で把持した基板Ｗの周囲には、処理液の飛散を防止する洗浄カップ４２８が配置されており、この洗浄カップ４２８は図示しないシリンダの作動に伴って上下動するようになっている。
【０１３８】
また、洗浄・乾燥ユニット４００は、クランプ機構４２０で把持した基板Ｗの表面に処理液を供給する薬液用ノズル４３０と、基板Ｗの裏面に純水を供給する複数の純水用ノズル４３２と、クランプ機構４２０で把持した基板Ｗの上方に配置された回転可能なペンシル型洗浄スポンジ４３４とを備えている。この洗浄スポンジ４３４は、水平方向に揺動可能な旋回アーム４３６の自由端に取付けられている。なお、洗浄・乾燥ユニット４００の上部には、ユニット内にクリーンエアを導入するためのクリーンエア導入口４３８が設けられている。
【０１３９】
このような構成の洗浄・乾燥ユニット４００においては、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４３６を旋回させながら、薬液用ノズル４３０から処理液を洗浄スポンジ４３４に向けて供給しつつ、基板Ｗの表面に洗浄スポンジ４３４を擦り付けることで、基板Ｗの表面の後処理を行うようになっている。そして、純水用ノズル４３２から基板Ｗの裏面に純水が供給され、この純水用ノズル４３２から噴射される純水で基板Ｗの裏面も同時に洗浄（リンス）される。このようにして洗浄された基板Ｗは、スピンドル４２６を高速回転させることでスピン乾燥させられる。
【０１４０】
なお、図示しないが、乾燥ユニットとして、この内部に乾燥空気を供給するドライエアユニットを備え、基板のスピンドライの際に、乾燥ユニット内に乾燥空気を供給するようにしたものを使用することが好ましい。これにより、基板の乾燥を徹底させ、吸着水分による配線部分の酸化やミストバックによるウォータ・マーク発生などの問題を回避することができる。
【０１４１】
また、リンス液として、水素ガス溶解水や電解カソード水を使用する場合には、前記各ユニットに、超純水に水素ガスを溶解する装置または超純水を電解する装置を付設し、これらの装置から水素ガス溶解水または電解カソード水を基板に供給するようにすることができる。
【０１４２】
なお、前述の保護膜（めっき膜）２８の形成にあたっては、膜厚、膜質、選択性に対する高い精度が要求されるので、各プロセスステップ間の時間を制御することが必要であり、それを実現するために、全てのプロセスステップを同一装置内で行うことが有効であるが、この半導体製造装置によれば、この要請に応えることができる。
【０１４３】
また、薬液処理やめっき処理後に基板の表面に薬液やめっき液が残ると、保護膜（めっき膜）の面内均一性や配線の電気特性等の成膜状態に悪影響を及ぼす。そのために、薬液処理と純水リンス処理を同じユニット内で行って、基板の表面に残った薬液やめっき液を素早く除去することで、装置のフットプリントを低減させるとともに、高い歩留りで半導体装置等を製造することができる。
【０１４４】
ここで、噴射方式の薬液処理またはリンス処理を採用することにより、基板表面へ常にフレッシュな液体をより均一に分散させて供給して、処理時間が短縮できる。また、噴射点の位置を調整することで、保護膜の面内処理の均一性を容易に改善することができる。なお、例えば、基板表面にマイルドな処理が必要である場合には、浸漬方式を採用しても良いことは勿論である。
【０１４５】
噴射ノズルからの液体の噴射角には制限があるので、一つの噴射ノズルからの噴射では、限られる範囲にしかカーパできない。噴射距離が短すぎると、基板全面に向けて薬液等を噴射するために、噴射ノズルの数が多く要求される。一方、噴射距離が長すぎると、過大な加圧装置が必要となり、めっき装置全体の高さが増える。このため、一つの工程に使用する噴射ノズルの数は、例えば１〜２５個で、噴射ノズルから基板までの距離は、例えば１０〜１５０ｍｍ程度が好ましい。また、一つの噴射ノズルから噴射される薬液等の流量は、０．２〜１．２Ｌ／ｍｉｎで、噴射圧力は１０〜１００ｋＰａ程度が好ましい。
【０１４６】
図３２は、半導体装置の製造装置の他の例を示す平面配置図である。この製造装置は、研磨ユニット３０と洗浄ユニット４７との間にベベル・エッチングユニット１５０とアニールユニット１５２とを配置して、第１搬送ロボット３４で、ロード・アンロード部に収納した基板カセット３２、膜厚測定ユニット３８、第１めっきユニット４０、リンス・乾燥ユニット４５、第２めっきユニット４６及び洗浄ユニット４７の間での基板の搬送を行い、第２搬送ロボット３６で、第１前処理ユニット４２、第２前処理ユニット４４、研磨ユニット３０、ベベル・エッチングユニット１５０及びアニールユニット１５２の間での基板の搬送を行うようにしたものである。その他の構成は、図３に示すものと同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０１４７】
この例によれば、前述のようにして、第１めっきユニット４０で基板Ｗの表面に銅層２４を堆積させて銅の埋込みを行った基板をベベル・エッチングユニット１５０に搬送し、ここで基板のベベル部乃至エッジ部に付着した不要な配線材料をエッチング除去し、更に必要に応じて基板の裏面を薬液洗浄する。そして、この基板をアニールユニット１５２に搬送し、ここで、基板に、例えば３００〜４００℃程度で１〜５分間の熱処理（アニール）を施し、しかる後、このアニール後の基板を、前述と同様に第１前処理ユニット４０に搬送して、前述と同様の処理を行う。この例によれば、このように、ベベルエッチング処理及びアニール処理を含めた一連の処理を連続して行うことができる。
【０１４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板の表面に形成した埋込み配線の露出表面に、無電解めっきによって保護膜を形成する一連の処理を連続して行うことができ、しかも乾燥状態まで基板を仕上げるので、そのまま次工程に搬送することが可能となるばかりでなく、次工程にかかるまでの間での保護膜（めっき膜）の劣化を抑えることができる。これによって、半導体ウエハ等の基板面内、基板間での再現性があり、高い歩留りで半導体装置等を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【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】半導体装置における銅配線形成例を工程順に示すである。
【図３】半導体装置の製造装置の一例を示す平面配置図である。
【図４】本発明の実施の形態の半導体装置の製造工程におけるプロセスフロー図である。
【図５】図５（ａ）は、バリア層と配線の境界部分にＶ字状の腐食が生じた状態を、図５（ｂ）は、この状態で保護膜を形成した状態をそれぞれ示す図である。
【図６】図６（ａ）は、配線側を僅かにエッチングしてバリア層と配線の境界部分に生じたＶ字状の腐食を消失させた状態を、図６（ｂ）は、この状態で保護膜を形成した状態をそれぞれ示す図である。
【図７】研磨ユニットを構成するＣＭＰ装置の一例を示す概要図である。
【図８】膜厚測定ユニットにおける反転機近傍の概略正面図である。
【図９】膜厚測定ユニットにおける反転アーム部の平面図である。
【図１０】第１めっきユニットを構成する電気めっき装置を示す平面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ線断面図である。
【図１２】図１０に示す電気めっき装置の基板保持部及びカソード部の断面図である。
【図１３】図１０に示す電気めっき装置の電極アーム部の断面図である。
【図１４】図１０に示す電気めっき装置の電極アーム部のハウジングを除いた平面図である。
【図１５】図１０に示す電気めっき装置のアノードとめっき液含浸材を示す概要図である。
【図１６】前処理ユニットの基板受渡し時における正面図である。
【図１７】前処理ユニットの薬液処理時における正面図である。
【図１８】前処理ユニットのリンス時における正面図である。
【図１９】前処理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２０】図１９のＡ部拡大図である。
【図２１】前処理ユニットの基板固定時における図２０相当図である。
【図２２】前処理ユニットの系統図である。
【図２３】第２めっきユニットを構成する無電解めっき装置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２４】図２３のＢ部拡大図である。
【図２５】無電解めっき装置の基板固定時における基板ヘッドを示す図２４相当図である。
【図２６】無電解めっき装置のめっき処理時における基板ヘッドを示す図２４相当図である。
【図２７】無電解めっき装置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２８】無電解めっき装置の洗浄槽を示す断面図である。
【図２９】無電解めっき装置の系統図である。
【図３０】洗浄・乾燥ユニットを示す縦断正面図である。
【図３１】洗浄・乾燥ユニットを示す平面図である。
【図３２】半導体装置の製造装置の他の例を示す平面配置図である。
【符号の説明】
１０  半導体基材
１４  コンタクトホール
１６  配線用溝
１８  配線用凹部
２０  バリア層
２２  シード層
２４  銅層
２６  配線
２８  保護膜
２９  ハウジング
３０  研磨ユニット
３２  基板カセット
３４，３６  搬送ロボット
３８  膜厚測定ユニット
４０  第１めっきユニット
４２，４４  前処理ユニット
４５  リンス・乾燥ユニット
４６  第２めっきユニット
４７  洗浄ユニット
４８  プッシャ
５８  基板ホルダ
６０  処理ヘッド
１００  めっき処理槽
１０２  蓋体
１１２，１２４，２８２  ノズル板
１１２ａ，１２４ａ，２６８，２８０  噴射ノズル
１３２  洗浄液供給源
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
２５０  吸着リング
２５２  真空ライン
２６６  温度測定器
２８６  ヘッド洗浄ノズル
４００  洗浄・乾燥ユニット
４２２  基板ステージ
４２８  洗浄カップ
４３０  薬液用ノズル
４３２  純水用ノズル
４３４  洗浄スポンジ
４３６  旋回アーム
４３９  反転機
４５３，４５３  反転アーム
５２０  研磨布
５２２  研磨テーブル
５２４  トップリング
５２６  研磨液供給ノズル
５２８  ドレッサー
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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