(57)【要約】【課題】ディッシング量を十分小さくすることができて基材表面に設けた成膜の平坦度を向上させることができる膜厚調整方法及び装置を提供すること。【解決手段】半導体ウエハ１００表面に対して、膜の形成工程と研削・研摩工程とを交互に１回以上の複数回繰り返すことによって、半導体ウエハ１００表面に所定の厚さ分布を持つ膜を形成する。その膜厚調整装置は、半導体ウエハ１００を保持するサセプタ３０と、サセプタ３０に保持した半導体ウエハ１００を浸漬して成膜したり研削・研摩したりする成膜液と研削・研摩液兼用の槽１０と、サセプタ３０に保持した半導体ウエハ１００の表面を研削・研摩する研削・研摩台２０とを具備して構成する。【選択図】図１
2005142594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材表面に対して、膜の形成工程と研削・研摩工程とを交互に１回以上の複数回繰り返すことによって、該基材表面に所定の厚さ分布を持つ膜を形成することを特徴とする膜厚調整方法。
【請求項２】
前記基材表面には予めその幅が５００Å〜１μｍの微細な窪みが加工されており、前記膜の形成工程によって該微細な窪み内部に膜材料の充填が行なわれることを特徴とする請求項１記載膜厚調整方法。
【請求項３】
前記膜の形成は、電解メッキ又は無電解メッキによって行なうことを特徴とする請求項１又は２記載の膜厚調整方法。
【請求項４】
前記基材は半導体ウエハであり、且つ前記膜材料は銅又は銅を主成分とする銅合金及び／又はニッケル合金であることを特徴とする請求項１又は２又は３記載の膜厚調整方法。
【請求項５】
前記膜の研削・研摩は、化学加工、電解加工、機械的研削・研摩加工、又はそれらの任意の２つ又はそれら全てを組み合わせた方法によって行なうことを特徴とする請求項１又は２又は３又は４記載の膜厚調整方法。
【請求項６】
少なくとも、基材を保持するサセプタと、
サセプタに保持した基材を浸漬して成膜する成膜液槽と、
サセプタに保持した基材を浸漬して内部に設置した研削・研摩台に基材表面を当接することによって該表面を研削・研摩する研削・研摩液槽とを具備することを特徴とする膜厚調整装置。
【請求項７】
前記成膜液槽及び研削・研摩液槽は、同一の槽内に成膜液供給手段と、研削・研摩液供給手段とを取り付けることによって構成されていることを特徴とする請求項６記載の膜厚調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハなどの基材上に膜を形成する際の膜厚調整方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウエハ表面に気相又は液相を介して所望の金属を堆積することによって、該表面を金属膜で被覆することが行なわれている。特に半導体デバイスの配線を形成するためには、半導体ウエハ表面に予め微細な窪み（代表幅０．１８μｍ以下、最大深さ１μｍ程度）を設け、該窪みの内部に金属を隙間なく充填することが必要とされる。しかも何れの場合も成膜後の金属表面は十分な平坦度（代表値として平均膜厚の２％以内の凹凸）に仕上げることが求められている。
【０００３】
そのため成膜後は基板をＣＭＰ（化学機械研摩）装置に装着して、膜表面を化学的，機械的研摩し、所定の要求仕様を満足する表面仕上げ状況にすることを常としている。
【０００４】
ところが、半導体ウエハ表面の絶縁膜内に配線用等の金属を成膜した後に、該絶縁層表面をＣＭＰ操作等によって平坦化した場合、図４に示すように、金属２１０部の表面２１１はその周囲の絶縁膜２２０の表面２２１よりも余分に削り取られる現象（ディッシング）が起こる不具合が不可避的に生じていた。
【０００５】
このディッシングの原因としては、（１）金属２１０と絶縁膜２２０との硬度が異なること、及び（２）金属２１０と絶縁膜２２０との研削・研摩液に対する腐食速度が異なること、の２点が考えられる。
【０００６】
そしてこれら原因（１），（２）を回避するために従来、ＣＭＰによる研削・研摩時の摺動速度や面圧を低減したり、研削・研摩液に腐食防止剤を混入することが行なわれてきたが、完全な効果を得ることは困難であり、且つ研削・研摩速度低下によってスループットの向上が阻害されるという不都合を生じるという難点もあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、ディッシング量を十分小さくすることができて基材表面に設けた成膜の平坦度を向上させることができる膜厚調整方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するため本発明は、基材表面に対して、膜の形成工程と研削・研摩工程とを交互に１回以上の複数回繰り返すことによって、該基材表面に所定の厚さ分布を持つ膜を形成することとした。
また本発明は、少なくとも、基材を保持するサセプタと、サセプタに保持した基材を浸漬して成膜する成膜液槽と、サセプタに保持した基材を浸漬して内部に設置した研削・研摩台に基材表面を当接することによって該表面を研削・研摩する研削・研摩液槽とを具備せしめて膜厚調整装置を構成した。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、成膜と研削・研摩とを交互に繰り返すようにしたので、ディッシング量を所望の十分小さなものにすることができて基材表面に設けた成膜の平坦度を向上させることができるという優れた効果を有する。本発明は特に半導体ウエハの金属配線部分の形成に用いて好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明を適用してなる膜厚調整装置の一構成例を示す全体概略構成図である。同図に示すようにこの装置は、成膜液槽と研削・研摩液槽を兼用する槽１０と、槽１０内に設置される研削・研摩台２０と、槽１０内に出入り自在に設置されるサセプタ３０と、槽１０内に成膜液を供給する成膜液供給手段４０と、槽１０内に研削・研摩液を供給する研削・研摩液供給手段５０と、膜厚計６０と、電解メッキ用電気回路７０とを具備して構成されている。以下各構成部材について説明する。
【００１１】
研削・研摩台２０はその表面に機械的研削・研摩面２１を具備し、且つ回転軸２３によって回転駆動可能に構成されている。
【００１２】
サセプタ３０はその下面に半導体ウエハ１００を保持するものであり、その回転軸３１は上下左右に移動可能で、且つ回転駆動可能に構成されている。
【００１３】
成膜液供給手段４０は成膜液溜４１と温調器４３と液質モニタ・調整装置４５とを具備し、また研削・研摩液供給手段５０は研削・研摩液溜５１と温調器５３と液質モニタ・調整装置５５とを具備し、両者は４つのバルブ４７，４９，５７，５９を介して１本の配管８０に接続されている。配管８０にはポンプ８３とフィルタ８５が取り付けられている。
【００１４】
膜厚計６０は上下左右前後に移動可能に構成されており、その先端が膜厚測定部６１となっている。
【００１５】
電解メッキ用電気回路７０は電源７１を具備し、半導体ウエハ１００をカソード、対極７３をアノードにするように結線されている。７５は対極７３と半導体ウエハ１００に供給する電圧の極性を切り換える切換器である。
【００１６】
次にこの装置の動作を、図１，図２，図３を用いて説明すると、まず図１に示すように、成膜しようとする面を下にした半導体ウエハ１００をサセプタ３０の下面に取り付け（ステップ１）、図１の実線で示す位置までサセプタ３０を下降する。なお半導体ウエハ１００の成膜しようとする面には、図３（ａ）に示すように絶縁層１０３の表面にその幅が５００Å〜１μｍの微細な多数の配線形成用の微細な窪み（穴や溝）１０５が設けられている。
【００１７】
次にポンプ８３を駆動してバルブ４７，４９を開き、槽１０内に成膜液を流入して満たし（ステップ２）、成膜を実行する（ステップ３）。即ちこの実施形態では電解メッキ用電気回路７０をオンすることで半導体ウエハ１００表面に電解メッキ（この実施形態では銅又は銅を主成分とする銅合金及び／又はニッケル合金のメッキ）を施す。なお無電解メッキを行なう場合は、電解メッキ用電気回路７０は不要で、成膜液を所定の温度に設定することで半導体ウエハ１００表面にメッキが析出される。成膜中は膜厚分布均一化等の目的のため、必要に応じてサセプタ３０を回転することで半導体ウエハ１００を回転できる。
【００１８】
半導体ウエハ１００表面への成膜完了後、成膜液を成膜液溜４１に戻し、バルブ４７，４９を閉じてバルブ５７，５９を開き、ポンプ８３によって研削・研摩液溜５１から研削・研摩液を槽１０に満たす（ステップ４）。
【００１９】
そしてサセプタ６０を下降させて機械的研削・研摩面２１に当接させ、研削・研摩台２０とサセプタ３０を同時に別々の回転速度で回転し、更に両者を必要に応じて往復運動させ、これによって半導体ウエハ１００の表面を均一に研削・研摩する（ステップ５）。
【００２０】
このとき図３（ｂ）に示すように、微細な窪み１０５に埋め込んだ配線用の金属部１０１の表面１０１ａにディッシングが生じる。
【００２１】
次にサセプタ３０を上昇させて研削・研摩液から引上げ、膜厚計６０の膜厚測定部６１を半導体ウエハ１００の金属部１０１の表面１０１ａに当て、横方向に走査することによってディッシング量を測定する（ステップ６）。
【００２２】
そしてステップ７において測定したディッシング量が予め設定した許容値以下の場合であれば、これによってその操作を終了するが、測定したディッシング量が許容値よりも削り過ぎの場合はステップ２に戻って再びメッキ膜の形成工程とそれに続く研削・研摩工程とを行なう。その際測定したディッシング量の値によって次に行なう再成膜工程での成膜量を決め、また研削・研摩量も調整する。
【００２３】
つまり図３（ｃ）に示すように、金属部１０１上に所定量の成膜を行なった後に、再び研削・研摩工程によって図３（ｄ）に示すようにその表面を研削・研摩してディッシング量が小さくなるように調整する。
【００２４】
一方ステップ７において測定したディッシング量が負、即ち図３（ｅ）に示すように金属部１０１の表面１０１ａがその周囲よりも突出している場合は、ステップ４に戻って再び研削・研摩工程を実施する。その際にも測定したディッシング量の値によって研削・研摩量を調整する。
【００２５】
即ち本発明は、ディッシング量が許容値に入らない場合は、再度成膜工程や研削・研摩工程に戻ることを繰り返し、これによって最終的にディッシング量を許容値内におさめるようにしているのである。
【００２６】
なお上記実施形態においては、成膜する方法の一例として電解メッキ又は無電解メッキを用いたが、それ以外の例えば、ドブ付けメッキ，溶融金属メッキ，ゾルゲル法，溶液法，化成法等の液体を用いる成膜法全般に広く応用展開できる。成膜中は必要に応じて基材を回転する。
【００２７】
また上記実施形態においては、研削・研摩方法として機械的研削・研摩加工を用いたが、それ以外の例えば、単なる化学加工，電解加工，機械的研削・研摩加工の内の１つ又はそれらを複数組み合わせたものが使用できる。
【００２８】
化学加工は通常行なわれるように、主として硝酸，塩酸，硫酸，フッ酸等の溶液を用い、金属を表面から溶出することによって所望の膜厚まで削るものであって、研削速度は酸の種類、濃度、温度、供給流量等によって調整する。
【００２９】
電解加工では、主に研削液として酸溶液中で、基材を陽極，対極を陰極（電解メッキの場合の逆極性）となるように結線して基材側からの電気化学的溶出を起こすことによって研削・研摩を行なう。即ち図１に示す装置で言えば、切換器７５を切り換えることによって行なう。
【００３０】
何れの加工の場合も必要に応じて基材を回転することができる。
【００３１】
機械的研削・研摩加工の場合、加工液は砥粒を懸濁した酸，アルカリ，又は中性の水溶液とし、サセプタ３０と研削・研摩台２０とを所望の面圧で互いに押し付け、一方又は両方を相対的に回転及び並進運動させることによって研削・研摩台２０との相対滑り量を基材（半導体ウエハ１００）面内で均一になるようにしている。
【００３２】
以上のように化学的・電気化学的・機械的研削・研摩操作を単独又は組み合わせることによって任意の研削・研摩状況を実現できる。
【００３３】
また図１の実施形態では一例として、成膜と研削・研摩を同一の槽１０内で実施しているが、成膜と研削・研摩を別々の槽内で行なっても良いし、研削・研摩のうち化学・電気化学的加工と機械的研削・研摩加工とを別の槽内で行なっても良い。
【００３４】
ところで実際の基材と成膜すべき金属材料の組合せは一般的には種々のものが考えられるので、研削・研摩方法もその組合せに応じて種々のやり方を選択して行なう必要がある。
【００３５】
一般的な特徴として、化学・電気化学的加工によれば、加工速度が遅い反面、被加工面の損傷は少なく、いわゆる加工変質層は生じない。一方機械的加工によると加工速度が速い反面、被加工面に擦過痕を生じたり、砥粒による機械的損傷や一部の成膜金属の脱落を生じ易く、大なり小なり加工変質層の発生を招く。
【００３６】
また図２のステップ６でディッシング量測定を行なう場合、図１に示す接触式の膜厚計６０以外の機構の膜厚計を用いても良く、更に表面形状検査に際して基材を装置から取り外して別の装置に移動してこれを行なうこともできる。該表面形状検査は目視によって行なっても良い。
【００３７】
また一般に成膜液、研削・研摩液はそれぞれの膜材料の種類及び成膜・加工方法によって複数のものを用いる必要が考えられる。その場合、図１に示す成膜液溜４１及び研削・研摩液溜５１はその数が増加することになる。
【００３８】
更に図１に示す膜厚調整装置では、全ての成膜・加工を単一の槽１０で行なっているが、夫々の工程を複数の槽で分担して実施する場合もある。その場合、槽の数は当然のことながら図１に示す場合よりも増加する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明を適用してなる膜厚調整装置の一構成例を示す全体概略構成図である。
【図２】膜厚調整装置の動作の一例を示す動作フロー図である。
【図３】半導体ウエハ１００表面の成膜・充填状態を示す要部拡大断面図である。
【図４】半導体ウエハ１００表面の成膜・充填状態を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  槽（成膜液槽と研削・研摩液槽を兼用）
２０  研削・研摩台
３０  サセプタ
４０  成膜液供給手段
５０  研削・研摩液供給手段
６０  膜厚計
１００  半導体ウエハ（基材）
１０５  微細な窪み
【図１】
2005142594.tif 000003
【図２】
2005142594.tif 000004
【図３】
2005142594.tif 000005
【図４】
2005142594.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成17年3月9日(2005.3.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材表面に所定の厚さ分布を持つ膜を形成する膜厚調整方法において、前記膜厚調整方法は、
電解メッキにより基材表面の成膜を行う成膜工程と、
前記電解メッキ後の基材を電解加工して膜の研削・研摩を行う電解加工工程とからなることを特徴とする膜厚調整方法。
【請求項２】
前記電解加工工程においては、この電解加工と組み合わせて機械的研削・研摩加工も行うことを特徴とする請求項１に記載の膜厚調整方法。
【請求項３】
前記成膜工程及び前記電解加工工程は、同一の槽内で行うことを特徴とする請求項１又は２記載の膜厚調整方法。
【請求項４】
前記電解加工後の基材を再度前記成膜工程又は前記電解加工工程に戻すことを特徴とする請求項１に記載の膜厚調整方法。
【請求項５】
前記成膜工程及び前記電解加工工程は、別々の槽内で行うことを特徴とする請求項１又は２記載の膜厚調整方法。
【請求項６】
前記電解加工後の基材に対して前記成膜工程と前記電解加工工程とを交互に１回以上繰り返すことを特徴とする請求項１記載の膜厚調整方法。
【請求項７】
基材表面に所定の厚さ分布を持つ膜を形成する膜厚調整方法において、前記膜厚調整方法は、
電解メッキにより基材表面の成膜を行う成膜工程と、
前記電解メッキ後の基材を電解加工して膜の研削・研摩を行う電解加工工程と、
前記電解加工後の基材を再度成膜工程に戻すか否かを判定する工程からなることを特徴とする膜厚調整方法。
【請求項８】
基材表面に所定の厚さ分布を持つ膜を形成する膜厚調整装置において、前記膜厚調整装置は、
基材を電解メッキするための成膜液供給手段及び電解メッキ用電源と、
電解メッキ後の基材に電解加工を行うために前記電解メッキ用電源の電圧の極性を切り替える切換器とを有することを特徴とする膜厚調整装置。
【請求項９】
基材表面に所定の厚さ分布を持つ膜を形成する膜厚調整装置において、前記膜厚調整装置は、
基材を電解メッキするための成膜液供給手段及び電解メッキ用電源と、
基材に前記電解メッキ及び電解加工を行うための槽とを有することを特徴とする膜厚調整装置。
【請求項１０】
基材表面に所定の厚さ分布を持つ膜を形成する膜厚調整装置において、前記膜厚調整装置は、
基材を電解メッキするための槽及び成膜液供給手段及び電解メッキ用電源と、
電解メッキ後の基材に電解加工を行うための槽とを有することを特徴とする膜厚調整装置。
【請求項１１】
前記電解加工後の基材の表面を測定し、この基材に再度電解メッキを行うか否かを決定する膜厚計を有することを特徴とする請求項８又は９又は１０記載の膜厚調整装置。
【請求項１２】
前記電解加工と組み合わせて機械的研削・研摩加工を行うことを特徴とする請求項８又は９又は１０記載の膜厚調整装置。
【請求項１３】
前記膜厚計は、前記測定した基材表面のディッシング量を測定することを特徴とする請求項１１記載の膜厚調整装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハなどの基材上に膜を形成する際の膜厚調整方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウエハ表面に気相又は液相を介して所望の金属を堆積することによって、該表面を金属膜で被覆することが行なわれている。特に半導体デバイスの配線を形成するためには、半導体ウエハ表面に予め微細な窪み（代表幅０．１８μｍ以下、最大深さ１μｍ程度）を設け、該窪みの内部に金属を隙間なく充填することが必要とされる。しかも何れの場合も成膜後の金属表面は十分な平坦度（代表値として平均膜厚の２％以内の凹凸）に仕上げることが求められている。
【０００３】
そのため成膜後は基板をＣＭＰ（化学機械研摩）装置に装着して、膜表面を化学的，機械的研摩し、所定の要求仕様を満足する表面仕上げ状況にすることを常としている。
【０００４】
ところが、半導体ウエハ表面の絶縁膜内に配線用等の金属を成膜した後に、該絶縁層表面をＣＭＰ操作等によって平坦化した場合、図４に示すように、金属２１０部の表面２１１はその周囲の絶縁膜２２０の表面２２１よりも余分に削り取られる現象（ディッシング）が起こる不具合が不可避的に生じていた。
【０００５】
このディッシングの原因としては、（１）金属２１０と絶縁膜２２０との硬度が異なること、及び（２）金属２１０と絶縁膜２２０との研削・研摩液に対する腐食速度が異なること、の２点が考えられる。
【０００６】
そしてこれら原因（１），（２）を回避するために従来、ＣＭＰによる研削・研摩時の摺動速度や面圧を低減したり、研削・研摩液に腐食防止剤を混入することが行なわれてきたが、完全な効果を得ることは困難であり、且つ研削・研摩速度低下によってスループットの向上が阻害されるという不都合を生じるという難点もあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、ディッシング量を十分小さくすることができて基材表面に設けた成膜の平坦度を向上させることができる膜厚調整方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願請求項１に記載の発明は、基材表面に所定の厚さ分布を持つ膜を形成する膜厚調整方法において、前記膜厚調整方法は、電解メッキにより基材表面の成膜を行う成膜工程と、前記電解メッキ後の基材を電解加工して膜の研削・研摩を行う電解加工工程とからなることを特徴とする膜厚調整方法にある。
本願請求項２に記載の発明は、前記電解加工工程においては、この電解加工と組み合わせて機械的研削・研摩加工も行うことを特徴とする請求項１に記載の膜厚調整方法にある。
本願請求項３に記載の発明は、前記成膜工程及び前記電解加工工程は、同一の槽内で行うことを特徴とする請求項１又は２記載の膜厚調整方法にある。
本願請求項４に記載の発明は、前記電解加工後の基材を再度前記成膜工程又は前記電解加工工程に戻すことを特徴とする請求項１に記載の膜厚調整方法にある。
本願請求項５に記載の発明は、前記成膜工程及び前記電解加工工程は、別々の槽内で行うことを特徴とする請求項１又は２記載の膜厚調整方法にある。
本願請求項６に記載の発明は、前記電解加工後の基材に対して前記成膜工程と前記電解加工工程とを交互に１回以上繰り返すことを特徴とする請求項１記載の膜厚調整方法にある。
本願請求項７に記載の発明は、基材表面に所定の厚さ分布を持つ膜を形成する膜厚調整方法において、前記膜厚調整方法は、電解メッキにより基材表面の成膜を行う成膜工程と、前記電解メッキ後の基材を電解加工して膜の研削・研摩を行う電解加工工程と、前記電解加工後の基材を再度成膜工程に戻すか否かを判定する工程からなることを特徴とする膜厚調整方法にある。
本願請求項８に記載の発明は、基材表面に所定の厚さ分布を持つ膜を形成する膜厚調整装置において、前記膜厚調整装置は、基材を電解メッキするための成膜液供給手段及び電解メッキ用電源と、電解メッキ後の基材に電解加工を行うために前記電解メッキ用電源の電圧の極性を切り替える切換器とを有することを特徴とする膜厚調整装置にある。
本願請求項９に記載の発明は、基材表面に所定の厚さ分布を持つ膜を形成する膜厚調整装置において、前記膜厚調整装置は、基材を電解メッキするための成膜液供給手段及び電解メッキ用電源と、基材に前記電解メッキ及び電解加工を行うための槽とを有することを特徴とする膜厚調整装置にある。
本願請求項１０に記載の発明は、基材表面に所定の厚さ分布を持つ膜を形成する膜厚調整装置において、前記膜厚調整装置は、基材を電解メッキするための槽及び成膜液供給手段及び電解メッキ用電源と、電解メッキ後の基材に電解加工を行うための槽とを有することを特徴とする膜厚調整装置にある。
本願請求項１１に記載の発明は、前記電解加工後の基材の表面を測定し、この基材に再度電解メッキを行うか否かを決定する膜厚計を有することを特徴とする請求項８又は９又は１０記載の膜厚調整装置にある。
本願請求項１２に記載の発明は、前記電解加工と組み合わせて機械的研削・研摩加工を行うことを特徴とする請求項８又は９又は１０記載の膜厚調整装置にある。
本願請求項１３に記載の発明は、前記膜厚計は、前記測定した基材表面のディッシング量を測定することを特徴とする請求項１１記載の膜厚調整装置にある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電解メッキによる成膜と電解加工による研削・研摩とを交互に繰り返すようにしたので、ディッシング量を所望の十分小さなものにすることができて基材表面に設けた成膜の平坦度を向上させることができるという優れた効果を有する。本発明は特に半導体ウエハの金属配線部分の形成に用いて好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は膜厚調整装置の一構成例を示す全体概略構成図である。なおこの構成例では説明の都合上、研削・研摩工程として主として機械的研削・研摩を用いて説明しているが、本発明は以下で説明するように、研削・研摩工程として少なくとも電解加工を用いるものである。同図に示すようにこの装置は、成膜液槽と研削・研摩液槽を兼用する槽１０と、槽１０内に設置される研削・研摩台２０と、槽１０内に出入り自在に設置されるサセプタ３０と、槽１０内に成膜液を供給する成膜液供給手段４０と、槽１０内に研削・研摩液を供給する研削・研摩液供給手段５０と、膜厚計６０と、電解メッキ用電気回路７０とを具備して構成されている。以下各構成部材について説明する。
【００１１】
研削・研摩台２０はその表面に機械的研削・研摩面２１を具備し、且つ回転軸２３によって回転駆動可能に構成されている。
【００１２】
サセプタ３０はその下面に半導体ウエハ１００を保持するものであり、その回転軸３１は上下左右に移動可能で、且つ回転駆動可能に構成されている。
【００１３】
成膜液供給手段４０は成膜液溜４１と温調器４３と液質モニタ・調整装置４５とを具備し、また研削・研摩液供給手段５０は研削・研摩液溜５１と温調器５３と液質モニタ・調整装置５５とを具備し、両者は４つのバルブ４７，４９，５７，５９を介して１本の配管８０に接続されている。配管８０にはポンプ８３とフィルタ８５が取り付けられている。
【００１４】
膜厚計６０は上下左右前後に移動可能に構成されており、その先端が膜厚測定部６１となっている。
【００１５】
電解メッキ用電気回路７０は電源７１を具備し、半導体ウエハ１００をカソード、対極７３をアノードにするように結線されている。７５は対極７３と半導体ウエハ１００に供給する電圧の極性を切り換える切換器である。
【００１６】
次にこの装置の動作を、図１，図２，図３を用いて説明すると、まず図１に示すように、成膜しようとする面を下にした半導体ウエハ１００をサセプタ３０の下面に取り付け（ステップ１）、図１の実線で示す位置までサセプタ３０を下降する。なお半導体ウエハ１００の成膜しようとする面には、図３（ａ）に示すように絶縁層１０３の表面にその幅が５００Å〜１μｍの微細な多数の配線形成用の微細な窪み（穴や溝）１０５が設けられている。
【００１７】
次にポンプ８３を駆動してバルブ４７，４９を開き、槽１０内に成膜液を流入して満たし（ステップ２）、成膜を実行する（ステップ３）。即ちこの実施形態では電解メッキ用電気回路７０をオンすることで半導体ウエハ１００表面に電解メッキ（この実施形態では銅又は銅を主成分とする銅合金及び／又はニッケル合金のメッキ）を施す。成膜中は膜厚分布均一化等の目的のため、必要に応じてサセプタ３０を回転することで半導体ウエハ１００を回転できる。
【００１８】
半導体ウエハ１００表面への成膜完了後、成膜液を成膜液溜４１に戻し、バルブ４７，４９を閉じてバルブ５７，５９を開き、ポンプ８３によって研削・研摩液溜５１から研削・研摩液を槽１０に満たす（ステップ４）。
【００１９】
そしてサセプタ６０を下降させて機械的研削・研摩面２１に当接させ、研削・研摩台２０とサセプタ３０を同時に別々の回転速度で回転し、更に両者を必要に応じて往復運動させ、これによって半導体ウエハ１００の表面を均一に研削・研摩する（ステップ５）。
【００２０】
このとき図３（ｂ）に示すように、微細な窪み１０５に埋め込んだ配線用の金属部１０１の表面１０１ａにディッシングが生じる。
【００２１】
次にサセプタ３０を上昇させて研削・研摩液から引上げ、膜厚計６０の膜厚測定部６１を半導体ウエハ１００の金属部１０１の表面１０１ａに当て、横方向に走査することによってディッシング量を測定する（ステップ６）。
【００２２】
そしてステップ７において測定したディッシング量が予め設定した許容値以下の場合であれば、これによってその操作を終了するが、測定したディッシング量が許容値よりも削り過ぎの場合はステップ２に戻って再びメッキ膜の形成工程とそれに続く研削・研摩工程とを行なう。その際測定したディッシング量の値によって次に行なう再成膜工程での成膜量を決め、また研削・研摩量も調整する。
【００２３】
つまり図３（ｃ）に示すように、金属部１０１上に所定量の成膜を行なった後に、再び研削・研摩工程によって図３（ｄ）に示すようにその表面を研削・研摩してディッシング量が小さくなるように調整する。
【００２４】
一方ステップ７において測定したディッシング量が負、即ち図３（ｅ）に示すように金属部１０１の表面１０１ａがその周囲よりも突出している場合は、ステップ４に戻って再び研削・研摩工程を実施する。その際にも測定したディッシング量の値によって研削・研摩量を調整する。
【００２５】
即ち本発明は、ディッシング量が許容値に入らない場合は、再度成膜工程や研削・研摩工程に戻ることを繰り返し、これによって最終的にディッシング量を許容値内におさめるようにしているのである。
【００２６】
そして上記構成例においては、研削・研摩方法として機械的研削・研摩加工を用いたが、本発明では電解加工を用いる。またこの電解加工に、それ以外の例えば、単なる化学加工，機械的研削・研摩加工の内の１つ又はそれらを複数組み合わせたものが使用できる。
【００２７】
化学加工は通常行なわれるように、主として硝酸，塩酸，硫酸，フッ酸等の溶液を用い、金属を表面から溶出することによって所望の膜厚まで削るものであって、研削速度は酸の種類、濃度、温度、供給流量等によって調整する。
【００２８】
電解加工では、主に研削液として酸溶液中で、基材を陽極，対極を陰極（電解メッキの場合の逆極性）となるように結線して基材側からの電気化学的溶出を起こすことによって研削・研摩を行なう。即ち図１に示す装置で言えば、切換器７５を切り換えることによって行なう。
【００２９】
何れの加工の場合も必要に応じて基材を回転することができる。
【００３０】
機械的研削・研摩加工の場合、加工液は砥粒を懸濁した酸，アルカリ，又は中性の水溶液とし、サセプタ３０と研削・研摩台２０とを所望の面圧で互いに押し付け、一方又は両方を相対的に回転及び並進運動させることによって研削・研摩台２０との相対滑り量を基材（半導体ウエハ１００）面内で均一になるようにしている。
【００３１】
以上のように化学的・電気化学的・機械的研削・研摩操作を単独又は組み合わせることによって任意の研削・研摩状況を実現できる。
【００３２】
また図１の構成例では一例として、成膜と研削・研摩を同一の槽１０内で実施しているが、成膜と研削・研摩を別々の槽内で行なっても良いし、研削・研摩のうち化学・電気化学的加工と機械的研削・研摩加工とを別の槽内で行なっても良い。
【００３３】
ところで実際の基材と成膜すべき金属材料の組合せは一般的には種々のものが考えられるので、研削・研摩方法もその組合せに応じて種々のやり方を選択して行なう必要がある。
【００３４】
一般的な特徴として、化学・電気化学的加工によれば、加工速度が遅い反面、被加工面の損傷は少なく、いわゆる加工変質層は生じない。一方機械的加工によると加工速度が速い反面、被加工面に擦過痕を生じたり、砥粒による機械的損傷や一部の成膜金属の脱落を生じ易く、大なり小なり加工変質層の発生を招く。
【００３５】
また図２のステップ６でディッシング量測定を行なう場合、図１に示す接触式の膜厚計６０以外の機構の膜厚計を用いても良く、更に表面形状検査に際して基材を装置から取り外して別の装置に移動してこれを行なうこともできる。該表面形状検査は目視によって行なっても良い。
【００３６】
また一般に成膜液、研削・研摩液はそれぞれの膜材料の種類及び成膜・加工方法によって複数のものを用いる必要が考えられる。その場合、図１に示す成膜液溜４１及び研削・研摩液溜５１はその数が増加することになる。
【００３７】
更に図１に示す膜厚調整装置では、全ての成膜・加工を単一の槽１０で行なっているが、夫々の工程を複数の槽で分担して実施する場合もある。その場合、槽の数は当然のことながら図１に示す場合よりも増加する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】膜厚調整装置の一構成例を示す全体概略構成図である。
【図２】膜厚調整装置の動作の一例を示す動作フロー図である。
【図３】半導体ウエハ１００表面の成膜・充填状態を示す要部拡大断面図である。
【図４】半導体ウエハ１００表面の成膜・充填状態を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  槽（成膜液槽と研削・研摩液槽を兼用）
２０  研削・研摩台
３０  サセプタ
４０  成膜液供給手段
５０  研削・研摩液供給手段
６０  膜厚計
１００  半導体ウエハ（基材）
１０５  微細な窪み