(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋め込み配線用の微細な凹部を有しその表面にめっき層を形成してなる半導体基板を用意し、前記半導体基板の表面を化学機械的研磨する工程と、
前記化学機械的研磨後の半導体基板を洗浄・乾燥する工程と、
前記洗浄・乾燥後の半導体基板表面にプローブを接触しない状態で接近させ、接近させたプローブと半導体基板表面との離間距離が変化することによって生じるプローブと半導体基板表面間に生じる原子間力の変化、或いはプローブと半導体基板表面間に流したトンネル電流の変化、或いはプローブと半導体基板表面間を通過させた光の錯乱状態の変化を測定することで前記化学機械的研磨で生じる半導体基板表面の凹状態を測定する工程と、
前記凹状態を測定した半導体基板の埋め込み配線の表面に無電解めっきによって配線保護層を選択的に形成する工程と、
前記配線保護層を形成した半導体基板を洗浄・乾燥する工程と、
前記洗浄・乾燥後の半導体基板表面にプローブを接触しない状態で接近させ、接近させたプローブと半導体基板表面との離間距離が変化することによって生じるプローブと半導体基板表面間に生じる原子間力の変化、或いはプローブと半導体基板表面間に流したトンネル電流の変化、或いはプローブと半導体基板表面間を通過させた光の錯乱状態の変化を測定することで前記無電解めっきで生じる半導体基板表面の配線保護層の凸状態を測定する工程とを、同一の基板処理装置内で行うことを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記埋め込み配線が、Ｃｕ，Ｃｕ合金，Ａｇ，Ａｇ合金，Ａｕ，Ａｕ合金，Ａｌ，Ａｌ合金の何れかであ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】
前記埋め込み配線の配線保護層が、Ｃｏ，Ｃｏ合金，Ｎｉ，Ｎｉ合金，Ｗ，Ｗ合金，Ｍｏ，Ｍｏ合金の何れかであることを特徴とする請求項１又は２記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、埋め込み配線構造を有する半導体基板表面の微細な凹凸を測定するのに用いて好適な基板処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板の埋め込み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金属（導電体）を埋め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め込んだ後、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おり、配線（銅）の熱拡散を防止したり、例えばその後の酸化性雰囲気の絶縁膜（酸化膜）を積層して多層配線構造の半導体基板を作る場合等に、配線（銅）の酸化を防止したりするため、Ｃｏ合金やＮｉ合金等からなる配線保護層（保護膜、蓋材）で露出配線の表面を選択的に覆って、配線の熱拡散及び酸化を防止することが検討されている。
【０００４】
図５は二層の埋め込み配線構造を有する半導体基板の拡大断面構造図である。なおこの例では配線材料として銅を使用している。図５に示すように、半導体基材２２０の表面に堆積した、例えばＳｉＯ2からなる絶縁膜２２２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な凹部２２４を形成し、その上にＴａＮ等からなるバリア層２２６を形成している。そして、凹部２２４の内部に銅を埋め込んで第一層の銅配線２２８を形成し、この銅配線２２８の露出表面を配線保護層２３０で選択的に覆って第一層の配線構造を構成している。
【０００５】
ここで銅配線２２８は、半導体基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、凹部２２４の内部に銅を充填させるとともに、絶縁膜２２２上に銅を堆積させ、その後、化学機械的研磨（ＣＭＰ）により絶縁膜２２２上の銅及びバリア層を除去して、凹部２２４内に充填させた銅の表面と絶縁膜２２２の表面とをほぼ同一平面にすることで形成される。
【０００６】
そしてこの第一層の配線構造を有する基板Ｗの上面に、例えばＳｉＯ2からなる絶縁膜２３４を堆積させ、この絶縁膜２３４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保護層２３０に達する配線用の微細な凹部２３６を形成し、その上にＴａＮ等からなるバリア層２３８を形成している。そして凹部２３６の内部に銅を埋め込んで第二層の銅配線２４０を形成し、この銅配線２４０の露出表面を配線保護層２４２で選択的に覆って第二層の配線構造を構成している。なおこの銅配線２４０は、半導体基板Ｗの表面に銅めっきを施し、しかる後、化学機械的研磨を施すことにより形成されることは前述の通りである。銅配線２２８，２４０の露出表面を選択的に覆って銅配線２２８，２４０を保護する配線保護層２３０，２４２は、例えばＣｏ−Ｗ−Ｂ合金からなり、膜厚が５０ｎｍ以下、好ましくは１０〜３０ｎｍ（この例では２０ｎｍ）の薄膜で構成されている。この配線保護層２３０，２４２は、無電解めっきによって形成される。
【０００７】
ところで半導体基板表面に埋め込み配線構造を形成する場合、前述のように半導体基板Ｗの表面に銅めっきを施す工程、銅めっきを施した半導体基板Ｗの表面を研磨する工程、研磨後の半導体基板Ｗ表面の銅配線露出表面に選択的に配線保護層を形成する工程等が必要になるが、何れの工程においても、その処理が好適に行われたか否かを判断するには、半導体基板Ｗの表面の微細な凹凸状態を検出する必要がある。
【０００８】
例えば図６に示すように配線用の微細な凹部３００を有する半導体基板Ｗの表面に銅めっき３０１を施した際、凹部３００の上部に銅めっき３０１が盛り上がるｈｕｍｐが生じる場合があるが、その厚みｔ1は所定の寸法以下にすることが好ましい。また図７に示すように半導体基板Ｗ表面に形成した銅めっき表面をＣＭＰによって研磨して凹部３００内に銅配線３０３を形成する際、銅配線３０３の表面が凹むディッシングという現象が生じたり、また図８に示すように複数の銅配線３０３を接近して形成している場合、それら表面全体が凹むエロージョンという現象が生じたりするが、その凹み寸法ｔ２，ｔ３は所定値以下にすることが好ましい。さらに図９に示すように銅配線３０３の露出表面を選択的に覆う配線保護層３０５の厚みｔ４も所定の寸法以下にしておく必要がある。
【０００９】
ここで被測定対象物表面の凹凸を非接触で測定する測定装置として、従来、光を用いて測定する測定装置があった。しかしながらこの種の従来の測定装置は光の波長の半分程度まで、即ち２００ｎｍ程度までの凹凸高さ寸法までしか測定できず、前記ｈｕｍｐ、ディッシング、エロージョン、配線保護層３０５等による数１０ｎｍレベルの凹凸高さ寸法のものの測定はできなかった。
【００１０】
一方従来、数１０ｎｍレベルの半導体基板表面の微細な凹凸を検出するには、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）が用いられていた。しかしながらこのＳＥＭによる測定は半導体基板を割断し、真空環境で測定する必要があり、従って以下のような問題点があった。
▲１▼製造中の半導体基板を破壊測定するので、生産性が劣る。
▲２▼ＳＥＭは真空環境の測定装置なので、装置が高価で且つスループットが悪く、コスト増となる。
▲３▼生産管理の観点で、利便性が悪く、大きな設備投資に起因してコスト増を招く。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
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、製造中の半導体基板を破壊することなくその表面の微細な凹凸を容易に高精度に測定でき、生産性がよく、コスト減が図れる基板処理方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、埋め込み配線用の微細な凹部を有しその表面にめっき層を形成してなる半導体基板を用意し、前記半導体基板の表面を化学機械的研磨する工程と、前記化学機械的研磨後の半導体基板を洗浄・乾燥する工程と、前記洗浄・乾燥後の半導体基板表面にプローブを接触しない状態で接近させ、接近させたプローブと半導体基板表面との離間距離が変化することによって生じるプローブと半導体基板表面間に生じる原子間力の変化、或いはプローブと半導体基板表面間に流したトンネル電流の変化、或いはプローブと半導体基板表面間を通過させた光の錯乱状態の変化を測定することで前記化学機械的研磨で生じる半導体基板表面の凹状態を測定する工程と、前記凹状態を測定した半導体基板の埋め込み配線の表面に無電解めっきによって配線保護層を選択的に形成する工程と、前記配線保護層を形成した半導体基板を洗浄・乾燥する工程と、前記洗浄・乾燥後の半導体基板表面にプローブを接触しない状態で接近させ、接近させたプローブと半導体基板表面との離間距離が変化することによって生じるプローブと半導体基板表面間に生じる原子間力の変化、或いはプローブと半導体基板表面間に流したトンネル電流の変化、或いはプローブと半導体基板表面間を通過させた光の錯乱状態の変化を測定することで前記無電解めっきで生じる半導体基板表面の配線保護層の凸状態を測定する工程とを同一の基板処理装置内で行うことを特徴とする基板処理方法にある。
プローブを半導体基板表面に接触しないので、半導体基板表面に所定の処理を施す工程途中においても半導体基板を破壊することなくその表面の凹凸が測定でき、生産性が向上する。
【００１３】
特に原子間力の変化やトンネル電流の変化や光の錯乱状態の変化を用いて凹凸を測定しているので、オングストロームレベルの高精度な凹凸の測定が可能になる。
【００１４】
そして化学機械的研磨で生じるエロージョンやディッシング等が大きすぎる場合は、その半導体基板を不良品として処理したり、その情報をフィードバックしてそれ以後に行う別の半導体基板の研磨条件を変更したりする。
【００１５】
また配線保護層の形状寸法が所定の寸法内に入っていない場合は、その半導体基板を不良品として処理したり、その情報をフィードバックしてそれ以後に行う別の半導体基板の配線保護層形成条件を変更したりする。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、埋め込み配線が、Ｃｕ，Ｃｕ合金，Ａｇ，Ａｇ合金，Ａｕ，Ａｕ合金，Ａｌ，Ａｌ合金の何れかであることを特徴とする請求項１記載の基板処理方法にある。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、前記埋め込み配線の配線保護層が、Ｃｏ，Ｃｏ合金，Ｎｉ，Ｎｉ合金，Ｗ，Ｗ合金，Ｍｏ，Ｍｏ合金の何れかであることを特徴とする請求項１又は２記載の基板処理方法にある。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に用いる半導体基板の凹凸測定装置１０−１を示す概略構成図である。この凹凸測定装置１０−１は、極微小隙間間に働く原子間力（Atomic Force）の作用を応用したものである。即ち同図に示す凹凸測定装置１０−１は、防震設備１１上に、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向駆動機構１５を設置し、その上に半導体ウエハＷを保持する保持手段１７を取り付け、一方保持手段１７に保持した半導体ウエハＷの表面に接近してカンチレバー（Cantilever）２０を設置し、その上方に変位検出器２４を設置し、これら各部材を防音設備２５によって覆い、さらに制御手段３０とＺ軸サーボ手段３１とＸ，Ｙ軸走査手段３３によって前記Ｘ，Ｙ，Ｚ駆動機構１５を駆動制御するように構成されている。
【００３１】
防震設備１１と防音設備２５は、カンチレバー２０やその他の装置、センサ等が外部の振動や音によって影響されないようにするために設置している。
【００３２】
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向駆動機構１５は、Ｘ，Ｙ軸走査手段３３からのＸ，Ｙ軸走査制御信号によって保持手段１７をＸ，Ｙ方向（平面方向）に走査するとともに、Ｚ軸サーボ手段３１からのＺ軸制御信号によって保持手段１７をＺ軸方向（上下方向）に上下動するように構成されている。
【００３３】
カンチレバー２０は、弾性を有し微細な力（原子間力）の作用によって上下動する片持ち梁状の板バネ２３の端部に設けた探針（プローブ）２１の先端を、保持手段１７上に設置した半導体基板Ｗの表面に対して例えば１ｎｍ程度（３ｎｍ〜０．２ｎｍが好ましく、場合によっては両者を接触させても良い）に近づけて設置する。一般に無極性の物質の間には遠距離で分散力による極微な引力が、近距離で斥力が働く。そこで半導体基板Ｗと探針２１間の間隔が変化すると、カンチレバー２０は上下に微少距離動く。
【００３４】
変位検出器２４は内部に半導体レーザ装置と、光センサ（例えば二分割フォトダイオード）とを具備し、半導体レーサ装置から発射したレーザ光を前記カンチレバー２０の探針２１の背面に当てて反射させ、その反射光を光センサで受光するように構成されている。
【００３５】
制御手段３０はＺ軸サーボ手段３１とＸ，Ｙ軸走査手段３３とを制御するとともに、これらからの入力信号によって半導体基板Ｗ表面の微細な凹凸状態を演算して求め、例えばその凹凸の数値（幅や高さ，深さ）が所定値内に入っていれば正常である旨の信号を外部に出力し、所定値内に入っていない場合は不良である旨の信号を外部に出力する。
【００３６】
この凹凸測定装置１０−１の動作を説明すると、まず制御手段３０によってＸ，Ｙ，Ｚ軸方向駆動機構１５を駆動して保持手段１７上に載置した半導体ウエハＷの所定位置を、カンチレバー２０の探針２１に接近させ、半導体基板Ｗの表面に対して例えば１ｎｍ程度に近づけて設置する。次に保持手段１７を所定のＸ，Ｙ方向に走査させると、探針２１の先端と半導体基板Ｗ表面との離間距離が半導体基板Ｗ表面の凹凸の分だけ変化し、探針２１に加わる原子間力が変化し、これに合わせて探針２１が僅かに上下動する（半導体基板Ｗ表面の凹の部分では探針２１の先端が表面に近づき、凸の部分では探針２１の先端が反りかえる）。探針２１が上下動すると探針２１によって反射されるレーザ光の変位検出器２４での受光位置が変化し、その変化が電気信号として出力され、Ｚ軸サーボ手段３１に入力される。Ｚ軸サーボ手段３１は、前記変位検出器２４での受光位置が元の位置に戻るように、即ち原子間力を一定に保つように（探針２１の先端と半導体基板Ｗ表面との離間距離が元の所定の離間距離と同一になるように）、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向駆動機構１５を制御する。そして制御手段３０は前記Ｚ軸サーボ手段３１とＸ，Ｙ軸走査手段３３によるＸ，Ｙ，Ｚ軸方向駆動機構１５の動作の状態から半導体基板Ｗ表面の凹凸の状態を演算によって求め、その結果を外部に出力する。これによって半導体基板Ｗ表面の凹凸状態が測定できる。
【００３７】
この測定方法によれば、水平、垂直の空間分解能の高い計測が実現でき、０．１ｎｍ程度の分解能で原子レベルの微細な凹凸の状態を測定することができる。またこの原子間力を利用した測定方法を用いると、測定環境の自由度が高く、常温、常圧下や液中での観測ができ、しかも半導体基板Ｗを非破壊、非接触にて測定できる。ここで常温とは、通常クリーンルーム内の温度を言い、２０℃〜２８℃が好ましいが、少なくとも０℃〜５０℃を含む範囲を言う。また常圧とは、通常クリーンルーム内の気圧、即ち大気圧を言い、少なくとも９００〜１１００ヘクトパスカルを含む範囲を言う。
【００３８】
図２は半導体基板Ｗの埋め込み配線の表面を覆う配線保護層（図９の配線保護層３０５に相当する）の凸状態を以上の方法で測定した結果を示す画像データであり、図２（ａ）はＸ−Ｚ軸方向の変位状態を示す図、図２（ｂ）はＸ−Ｙ方向の状態を示す図である。この画像データは前記制御手段３０の演算によって求められる。同図に示すように配線保護層は配線上に帯状に形成されており、幅が２２２ｎｍで、厚み（高さ）が２３．３ｎｍであることが分かる。この測定結果は、同一部分を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定した場合の数値（幅２００ｎｍ、厚み２５ｎｍ）と略一致しており、その精度の良さが確かめられた。なお上記凹凸測定装置１０−１では半導体基板Ｗの保持手段１７側を移動させたが、その代わりに探針２１側を移動するように構成しても良い。
【００３９】
図３は本発明に用いる他の半導体基板の凹凸測定装置１０−２を示す概略構成図である。この凹凸測定装置１０−２において前記凹凸測定装置１０−１と同一又は相当部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。この凹凸測定装置１０−２において前記凹凸測定装置１０−１と相違する点は、原子間力の作用を利用する代わりに、極微小隙間間を流れるトンネル電流の変化を利用して凹凸測定装置を構成した点である。金属の探針２１を半導体基板Ｗ表面（導電性試料）に１ｎｍ程度まで近づけ、探針２１と半導体基板Ｗ表面間に微小電圧を加えるとトンネル電流と呼ばれる電流が流れる。トンネル電流は、両者の距離が変化すると敏感に（指数関数的に）変化する。そこで前記トンネル電流を測定する電流検出器Ａを設置し、保持手段１７を所定のＸ，Ｙ方向に走査させると、探針２１の先端と半導体基板Ｗ表面との距離が半導体基板Ｗ表面の凹凸の分だけ変化し、トンネル電流が変化し、その変化が電気信号としてＺ軸サーボ手段３１に入力される。Ｚ軸サーボ手段３１は、前記電流検出器Ａでの電流値が一定になるように、即ち探針２１の先端と半導体基板Ｗ表面との離間距離が元の離間距離と同一になるように、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向駆動機構１５を制御する。そして制御手段３０は前記Ｚ軸サーボ手段３１とＸ，Ｙ軸走査手段３３によるＸ，Ｙ，Ｚ軸方向駆動機構１５の動作の状態から半導体基板Ｗ表面の凹凸の状態を演算によって求め、その結果を外部に出力する。これによって半導体基板Ｗ表面の凹凸の状態が測定できる。この測定方法によっても、水平、垂直の空間分解能の高い計測が実現でき、０．１ｎｍ程度の分解能で原子レベルの微細な凹凸の状態を測定することができる。この凹凸測定装置１０−２の場合、トンネル電流を流すので絶縁性試料の測定はできないが、測定環境の自由度は前記凹凸測定装置１０−１と同様に高く、常温、常圧での観測ができ、しかも半導体基板Ｗを非破壊、非接触にて測定できる。なお上記凹凸測定装置１０−２では半導体基板Ｗの保持手段１７側を移動させたが、その代わりに探針２１側を移動するように構成しても良い。またトンネル電流が流れるとき、同時に発光現象が生じ、その発光スペクトルはトンネル電流の変化によって変化する。そこでトンネル電流値を測定する代わりにこの発光スペクトルの変化を検出してこの発光スペクトルが一定になるように、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向駆動機構１５を制御することで半導体基板Ｗ表面の凹凸状態を求めても良い。
【００４０】
図４は本発明に用いる他の半導体基板の凹凸測定装置１０−３を示す概略構成図である。この凹凸測定装置１０−３において前記凹凸測定装置１０−１と同一又は相当部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。この凹凸測定装置１０−３において前記凹凸測定装置１０−１と相違する点は、原子間力の作用を利用する代わりに、微小な隙間を通過する光の錯乱作用を利用して凹凸測定装置を構成した点である。指針２７先端の探針（プローブ）２１を半導体基板Ｗ表面に１ｎｍ程度まで近づけ、この探針２１と半導体基板Ｗ表面間の微細な隙間に光源２８から光（白色光（スペクトル光））をスポット径０．１μｍ程度まで集光して当てると、前記隙間を通過する際に光は錯乱する。錯乱の度合いは前記隙間寸法に応じて変化する。
【００４１】
そこでこの錯乱光を測定する受光素子２９を設置し、光源２８から光を発射して探針２１と半導体基板Ｗ表面間の微細な隙間にスポットを当ててその錯乱光を受光素子２９で受光し、保持手段１７を所定のＸ，Ｙ方向に走査させると、探針２１の先端と半導体基板Ｗ表面との隙間距離が半導体基板Ｗ表面の凹凸の分だけ変化し、これに合わせて受光素子２９が検出する光の錯乱状態が変化し、その変化が電気信号としてＺ軸サーボ手段３１に入力される。Ｚ軸サーボ手段３１は、前記受光素子２９での光の錯乱状態が元の状態に戻るように、即ち探針２１の先端と半導体基板Ｗ表面との離間距離が元の離間距離と同一になるように、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向駆動機構１５を制御する。そして制御手段３０は前記Ｚ軸サーボ手段３１とＸ，Ｙ軸走査手段３３によるＸ，Ｙ，Ｚ軸方向駆動機構１５の動作の状態から半導体基板Ｗ表面の凹凸の状態を演算によって求め、その結果を外部に出力する。これによって半導体基板Ｗ表面の凹凸の状態が測定できる。この測定方法によっても、水平、垂直の空間分解能の高い計測が実現でき、０．１ｎｍ程度の分解能で原子レベルの微細な凹凸の状態を測定することができる。この凹凸測定装置１０−３も、測定環境の自由度が高く、常温、常圧下での観測ができ、しかも半導体基板Ｗを非破壊、非接触にて測定できる。なお上記凹凸測定装置１０−３では半導体基板Ｗの保持手段１７を移動させたが、その代わりに探針２１側を移動するように構成しても良い。
【００４２】
〔凹凸測定装置１０等を用いた基板処理装置〕
図１０は上記半導体基板の凹凸測定装置１０を用いて構成された基板処理装置の平面配置図である。同図に示すようにこの基板処理装置は、基板Ｗを収容した基板カセットを収納するロードユニット４０ａ及びアンロードユニット４０ｂと、基板Ｗの搬送を行う搬送部（搬送ロボット）４１と、表面に金属膜を形成した基板の外周部（べベル）及び裏面に成膜乃至付着した余分な金属膜を除去するベベル・裏面洗浄を行うベベル・裏面洗浄装置４３と、金属膜を形成した基板をアニールするアニール装置４５と、基板の表面に形成した余分な金属膜を研磨除去して平坦化するＣＭＰ装置４７と、研磨によって基板の表面に露出した金属膜の表面に配線保護層を選択的に形成する無電解めっき装置（蓋めっき装置）４９と、基板表面に金属膜を形成する電解めっき装置５１と、基板の洗浄を行う洗浄装置５３と、基板Ｗの凹凸を測定する凹凸測定装置１０とを具備して構成されている。凹凸測定装置１０は図１に記載のものに限らず、図３，図４で示した凹凸測定装置１０−２，１０−３を用いてもよいことは言うまでもない。
【００４３】
次にこの基板処理装置を使用して、銅からなる埋め込み配線を有する半導体基板を形成する一連の配線形成例を図１１を参照して説明する。まず埋め込み配線用の微細な凹部を形成してバリア層を形成した半導体基板Ｗを収納したカセットをロードユニット４０ａに収納する。
【００４４】
そして搬送部４１がロードユニット４０ａ内の基板Ｗを取り出して電解めっき装置５１に搬送して基板Ｗ表面に銅の電解めっきを施す。このとき凹部内に銅が埋め込まれる。次にこの基板Ｗを洗浄装置５３で水洗・乾燥した後、凹凸測定装置１０でその表面の凸状態を測定してｈｕｍｐの状態を検出する。次に搬送部４１は基板Ｗをベベル・裏面洗浄装置４３に搬送し、ここで予め設定された時間でベベルのエッチングを行うとともに、基板Ｗの裏面に付着した銅をフッ酸等の薬液により洗浄する。なお、ベベルエッチングによりエッチングされる領域は、基板Ｗの周縁部であって回路が形成されない領域、または回路が形成されていても最終的にチップとして利用されない領域である。この領域にはベベル部分が含まれる。
【００４５】
ベベル・裏面洗浄後の基板Ｗはアニール装置４５に搬送され、ここで、例えば、Ｎ2−Ｈ2（３％以下）ガス雰囲気で、一般には２００〜６００℃、好ましくは３５０〜５００℃、更に好ましくは４５０℃前後の温度で、１〜６０分、好ましくは３〜３０分、更に好ましくは５〜１０分間に亘って基板Ｗをアニールする。なお前記Ｎ2ガスの代わりにＡｒガス等の不活性ガスを使用しても良く、またアニール装置として、気密性に優れた、いわゆるファーネス炉を使用することで、アニール装置（ファーネス炉）内を１００％の水素ガス雰囲気にしたり、５％以上、更には数１０％の水素ガスを含む混合ガス雰囲気としたりしてもよい。
【００４６】
アニール後の基板ＷはＣＭＰ装置４７に搬送され、ここで基板Ｗの表面が化学機械的研磨（ＣＭＰ）される。ＣＭＰ処理後の基板Ｗは洗浄装置５３に搬送されて水洗・乾燥された後、凹凸測定装置１０に搬送されてその表面の凹状態が測定されて基板Ｗ表面のディッシングとエロージョンの状態が検出される。次に搬送部４１は基板Ｗを無電解めっき装置４９に搬送し、無電解めっき装置４９において蓋めっきが行われ、次に洗浄装置５３で水洗・乾燥された後、再び凹凸測定装置１０に搬送されてその表面の凸状態が測定されて蓋めっきの状態が検出される。その後基板Ｗは搬送部４１によってアンロードユニット４０ｂに移送される。
【００４７】
ベベル・裏面洗浄装置４３は、エッジ（ベベル）銅エッチングと裏面洗浄が同時に行え、また基板表面の回路形成部の銅の自然酸化膜の成長を抑えることが可能である。図１２に、ベベル・裏面洗浄装置４３の概略図を示す。図１２に示すように、ベベル・裏面洗浄装置４３は、有底円筒状の防水カバー９２０の内部に位置して基板Ｗをフェイスアップでその周縁部の円周方向に沿った複数箇所でスピンチャック９２１により水平に保持して高速回転させる基板保持部９２２と、この基板保持部９２２で保持された基板Ｗの表面側のほぼ中央部上方に配置されたセンタノズル９２４と、基板Ｗの周縁部の上方に配置されたエッジノズル９２６とを備えている。センタノズル９２４及びエッジノズル９２６は、それぞれ下向きで配置されている。また基板Ｗの裏面側のほぼ中央部の下方に位置して、バックノズル９２８が上向きで配置されている。前記エッジノズル９２６は、基板Ｗの直径方向及び高さ方向を移動自在に構成されている。
【００４８】
このエッジノズル９２６の移動幅Ｌは、基板の外周端面から中心部方向に任意の位置決めが可能になっていて、基板Ｗの大きさや使用目的等に合わせて、設定値の入力を行う。通常、２ｍｍから５ｍｍの範囲でエッジカット幅Ｃを設定し、裏面から表面への液の回り込み量が問題にならない回転数以上であれば、その設定されたカット幅Ｃ内の銅膜を除去することができる。
【００４９】
次に、この洗浄装置による洗浄方法について説明する。まず、スピンチャック９２１を介して基板を基板保持部９２２で水平に保持した状態で、半導体基板Ｗを基板保持部９２２と一体に水平回転させる。この状態で、センタノズル９２４から基板Ｗの表面側の中央部に酸溶液を供給する。この酸溶液としては非酸化性の酸であればよく、例えばフッ酸、塩酸、硫酸、クエン酸、蓚酸等を用いる。一方、エッジノズル９２６から基板Ｗの周縁部に酸化剤溶液を連続的または間欠的に供給する。この酸化剤溶液としては、オゾン水、過酸化水素水、硝酸水、次亜塩素酸ナトリウム水等のいずれかを用いるか、またはそれらの組み合わせを用いる。
【００５０】
これにより、半導体基板Ｗの周縁部のエッジカット幅Ｃの領域では上面及び端面に成膜された銅膜等は酸化剤溶液で急速に酸化され、同時にセンタノズル９２４から供給されて基板の表面全体に拡がる酸溶液によってエッチングされ溶解除去される。このように、基板周縁部で酸溶液と酸化剤溶液を混合させることで、予めそれらの混合水をノズルから供給するのに比べて急峻なエッチングプロフィールを得ることができる。このときそれらの濃度により銅のエッチングレートが決定される。また、基板の表面の回路形成部に銅の自然酸化膜が形成されていた場合、この自然酸化物は基板の回転に伴って基板の表面全体に亘って広がる酸溶液で直ちに除去されて成長することはない。なお、センタノズル９２４からの酸溶液の供給を停止した後、エッジノズル９２６からの酸化剤溶液の供給を停止することで、表面に露出しているシリコンを酸化して、銅の付着を抑制することができる。
【００５１】
一方、バックノズル９２８から基板の裏面中央部に酸化剤溶液とシリコン酸化膜エッチング剤とを同時または交互に供給する。これにより半導体基板Ｗの裏面側に金属状で付着している銅等を基板のシリコンごと酸化剤溶液で酸化しシリコン酸化膜エッチング剤でエッチングして除去することができる。なおこの酸化剤溶液としては表面に供給する酸化剤溶液と同じものにする方が薬品の種類を少なくする上で好ましい。またシリコン酸化膜エッチング剤としては、フッ酸を用いることができ、基板の表面側の酸溶液もフッ酸を用いると薬品の種類を少なくすることができる。これにより、酸化剤供給を先に停止すれば疎水面が得られ、エッチング剤溶液を先に停止すれば飽水面（親水面）が得られて、その後のプロセスの要求に応じた裏面に調整することもできる。
【００５２】
このように酸溶液すなわちエッチング液を基板に供給して、基板Ｗの表面に残留する金属イオンを除去した後、更に純水を供給して、純水置換を行ってエッチング液を除去し、その後、スピン乾燥を行う。このようにして半導体基板表面の周縁部のエッジカット幅Ｃ内の銅膜の除去と裏面の銅汚染除去を同時に行って、この処理を、例えば８０秒以内に完了させることができる。なお、エッジのエッジカット幅を任意（２ｍｍ〜５ｍｍ）に設定することが可能であるが、エッチングに要する時間はカット幅に依存しない。
【００５３】
めっき後のＣＭＰ工程前に、アニール処理を行うことが、この後のＣＭＰ処理や配線の電気特性に対して良い効果を示す。アニール無しでＣＭＰ処理後に幅の広い配線（数μｍ単位）の表面を観察するとマイクロボイドのような欠陥が多数見られ、配線全体の電気抵抗を増加させたが、アニールを行うことでこの電気抵抗の増加は改善された。アニール無しの場合に、細い配線にはボイドが見られなかったことより、粒成長の度合いが関わっていることが考えられる。つまり、細い配線では粒成長が起こりにくいが、幅の広い配線では粒成長に伴い、アニール処理に伴うグレン成長の過程で、めっき膜中のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）でも見えないほどの超微細ポアが集結しつつ上へ移動することで配線上部にマイクロボイド用の凹みが生じたという推測ができる。アニールユニットのアニール条件としては、ガスの雰囲気は水素を添加（２％以下）、温度は３００〜４００℃程度で１〜５分間で上記の効果が得られた。
【００５４】
図１３及び図１４は、アニール装置４５を示すものである。このアニール装置４５は、半導体基板Ｗを出し入れするゲート１０００を有するチャンバ１００２の内部に位置して、半導体基板Ｗを、例えば４００℃に加熱するホットプレート１００４と、例えば冷却水を流して半導体基板Ｗを冷却するクールプレート１００６が上下に配置されている。また、クールプレート１００６の内部を貫通して上下方向に延び、上端に半導体基板Ｗを載置保持する複数の昇降ピン１００８が昇降自在に配置されている。更に、アニール時に半導体基板Ｗとホットプレート１００８との間に酸化防止用のガスを導入するガス導入管１０１０と、該ガス導入管１０１０から導入され、半導体基板Ｗとホットプレート１００４との間を流れたガスを排気するガス排気管１０１２がホットプレート１００４を挟んで互いに対峙する位置に配置されている。
【００５５】
ガス導入管１０１０は、内部にフィルタ１０１４ａを有するＮ2ガス導入路１０１６内を流れるＮ2ガスと、内部にフィルタ１０１４ｂを有するＨ2ガス導入路１０１８内を流れるＨ2ガスとを混合器１０２０で混合し、この混合器１０２０で混合したガスが流れる混合ガス導入路１０２２に接続されている。
【００５６】
これにより、ゲート１０００を通じてチャンバ１００２の内部に搬入した半導体基板Ｗを昇降ピン１００８で保持し、昇降ピン１００８を該昇降ピン１００８で保持した半導体基板Ｗとホットプレート１００４との距離が、例えば０．１〜１．０ｍｍ程度となるまで上昇させる。この状態で、ホットプレート１００４を介して半導体基板Ｗを、例えば４００℃となるように加熱し、同時にガス導入管１０１０から酸化防止用のガスを導入して半導体基板Ｗとホットプレート１００４との間を流してガス排気管１０１２から排気する。これによって、酸化を防止しつつ半導体基板Ｗをアニールし、このアニールを、例えば数十秒〜６０秒程度継続してアニールを終了する。基板の加熱温度は１００〜６００℃が選択される。
【００５７】
アニール終了後、昇降ピン１００８を該昇降ピン１００８で保持した半導体基板Ｗとクールプレート１００６との距離が、例えば０〜０．５ｍｍ程度となるまで下降させる。この状態で、クールプレート１００６内に冷却水を導入することで、半導体基板Ｗの温度が１００℃以下となるまで、例えば１０〜６０秒程度、半導体基板を冷却し、この冷却終了後の半導体基板を次工程に搬送する。
【００５８】
なお、この例では、酸化防止用のガスとして、Ｎ2ガスと数％のＨ2ガスを混合した混合ガスを流すようにしているが、Ｎ2ガスのみを流すようにしてもよい。
【００５９】
〔凹凸測定装置１０等を用いた他の基板処理装置〕
図１５は上記半導体基板の凹凸測定装置１０を用いて構成された他の基板処理装置の平面配置図である。同図に示す基板処理装置は、基板Ｗを収容した基板カセットを収納するロードユニット６０ａ及びアンロードユニット６０ｂと、基板Ｗの搬送を行う二台の搬送部（搬送ロボット）６１，６３と、二組のペンシル洗浄・スピン乾燥ユニット６５−１，２と、二組のロール洗浄ユニット６７−１，２と、二組のＣＭＰ装置６９−１，２と、基板Ｗの凹凸を測定する凹凸測定装置１０とを具備して構成されている。凹凸測定装置１０は図１に記載のものに限らず、図３，図４で示した凹凸測定装置１０−２，１０−３を用いてもよいことは言うまでもない。
【００６０】
そしてまず埋め込み配線用の微細な凹部を含む表面全体に銅からなるめっき層を形成した半導体基板Ｗを収納したロードユニット６０ａから、搬送部６１が基板Ｗを取り出して搬送部６３に受渡し、搬送部６３は基板ＷをＣＭＰ装置６９−１（又は６９−２）に搬送してここで基板Ｗの表面を化学機械的研磨（ＣＭＰ）し、次に搬送部６３はＣＭＰ処理後の基板Ｗをロール洗浄ユニット６７−１（又は６７−２）とペンシル洗浄・スピン乾燥ユニット６５−１（又は６５−２）に順次搬送して水洗・乾燥し、その後搬送部６３と搬送部６１によって凹凸測定装置１０に搬送されてその表面の凹状態が測定されて基板Ｗ表面のディッシングとエロージョンの状態が検出され、最後に搬送部６１によってアンロードユニット６０ｂに移送され収納される。この基板処理装置においては、二組のＣＭＰ装置６９−１，２や洗浄装置６７−１，６７−２，６５−１，６５−２があるので、基板Ｗの研磨をパラレルに行うこともでき、シリーズに行うこともできる。
【００６１】
〔凹凸測定装置１０等を用いた他の基板処理装置〕
図１６は上記半導体基板の凹凸測定装置１０を用いて構成された他の基板処理装置の平面配置図である。同図に示す基板処理装置は、基板Ｗを収容した基板カセットを収納するロードユニット７０ａ及びアンロードユニット７０ｂと、基板Ｗの搬送を行う三台の搬送部（搬送ロボット）７１，７２，７３と、二組のペンシル洗浄・スピン乾燥ユニット７４−１，２と、二組のロール洗浄ユニット７５−１，２と、ＣＭＰ装置７７と、研磨によって基板の表面に露出した金属膜の表面に配線保護層を選択的に形成する無電解めっき装置（蓋めっき装置）７９と、基板Ｗの凹凸を測定する凹凸測定装置１０とを具備して構成されている。凹凸測定装置１０は図１に記載のものに限らず、図３，図４で示した凹凸測定装置１０−２，１０−３を用いてもよいことは言うまでもない。
【００６２】
そしてまず埋め込み配線用の微細な凹部を含む表面全体に銅からなるめっき層を形成した半導体基板Ｗを収納したロードユニット７０ａから、搬送部７１が基板Ｗを取り出して搬送部７２に受渡し、搬送部７２は基板ＷをＣＭＰ装置７７に搬送してここで基板Ｗの表面を化学機械的研磨（ＣＭＰ）し、次に搬送部７２はＣＭＰ処理後の基板Ｗをロール洗浄ユニット７５−１とペンシル洗浄・スピン乾燥ユニット７４−１に順次搬送して水洗・乾燥し、その後搬送部７１によって凹凸測定装置１０に搬送されてその表面の凹状態が測定されて基板Ｗ表面のディッシングとエロージョンの状態が検出され、次に搬送部７１と搬送部７３によって無電解めっき装置７９に搬送されて基板Ｗ表面に配線保護層（蓋めっき）が選択的に形成され、さらに配線保護層が形成された基板Ｗは搬送部７３によってロール洗浄ユニット７５−２とペンシル洗浄・スピン乾燥ユニット７４−２にて順次水洗・乾燥され、その後搬送部７１によって凹凸測定装置１０に搬送されてその表面の配線保護層の凸状態が測定された後に搬送部７１によってアンロードユニット７０ｂに移送され収納される。
【００６３】
〔凹凸測定装置１０等を用いることができるさらに他の各種基板処理装置〕
図１７は、本発明にかかる凹凸測定装置を用いることができる他の基板処理装置（めっき装置）の平面配置図である。図示するように、この基板処理装置は、半導体基板を収容した基板カセットの受け渡しを行う搬入・搬出エリア５２０と、プロセス処理を行うプロセスエリア５３０と、プロセス処理後の半導体基板の洗浄及び乾燥を行う洗浄・乾燥エリア５４０を具備する。洗浄・乾燥エリア５４０は、搬入・搬出エリア５２０とプロセスエリア５３０の間に配置されている。搬入・搬出エリア５２０と洗浄・乾燥エリア５４０には隔壁５２１を設け、洗浄・乾燥エリア５４０とプロセスエリア５３０の間には隔壁５２３を設けている。
【００６４】
隔壁５２１には、搬入・搬出エリア５２０と洗浄・乾燥エリア５４０との間で半導体基板を受け渡すための通路（図示せず）を設け、該通路を開閉するためのシャッター５２２を設けている。また、隔壁５２３にも洗浄・乾燥エリア５４０とプロセスエリア５３０との間で半導体基板を受け渡すための通路（図示せず）を設け、該通路を開閉するためのシャッター５２４を設けている。洗浄・乾燥エリア５４０とプロセスエリア５３０は独自に給排気できるようになっている。
【００６５】
上記構成の半導体基板配線用の基板処理装置はクリーンルーム内に設置され、各エリアの圧力は、
（搬入・搬出エリア５２０の圧力）＞（洗浄・乾燥エリア５４０の圧力）＞（プロセスエリア５３０の圧力）
に設定され、且つ搬入・搬出エリア５２０の圧力は、クリーンルーム内圧力より低く設定される。これにより、プロセスエリア５３０から洗浄・乾燥エリア５４０に空気が流出しないようにし、洗浄・乾燥エリア５４０から搬入・搬出エリア５２０に空気が流出しないようにし、さらに搬入・搬出エリア５２０からクリーンルーム内に空気が流出しないようにしている。
【００６６】
搬入・搬出エリア５２０には、半導体基板を収容した基板カセットを収納するロードユニット５２０ａとアンロードユニット５２０ｂが配置されている。洗浄・乾燥エリア５４０には、めっき処理後の処理を行う各２基の水洗部５４１、乾燥部５４２が配置されると共に、半導体基板の搬送を行う搬送部（搬送ロボット）５４３が備えられている。ここに水洗部５４１としては、例えば前端にスポンジがついたペンシル型のものやスポンジ付きローラ形式のものが用いられる。乾燥部５４２としては、例えば半導体基板を高速でスピンさせて脱水、乾燥させる形式のものが用いられる。
【００６７】
プロセスエリア５３０内には、半導体基板のめっきの前処理を行う前処理槽５３１と、銅めっき処理を行うめっき槽５３２が配置されると共に、半導体基板の搬送を行う搬送部（搬送ロボット）５３３が備えられている。また本発明にかかる一又は複数台の凹凸測定装置は、基板処理装置内の何れかの場所に設置され必要に応じて基板表面の凹凸状態を測定する（以下の各基板処理装置においても同様）。
【００６８】
図１８は、基板処理装置内の気流の流れを示す。洗浄・乾燥エリア５４０においては、配管５４６より新鮮な外部空気が取込まれ、高性能フィルタ５４４を通してファンにより押込まれ、天井５４０ａよりダウンフローのクリーンエアとして水洗部５４１、乾燥部５４２の周囲に供給される。供給されたクリーンエアの大部分は、床５４０ｂより循環配管５４５により天井５４０ａ側に戻され、再び高性能フィルタ５４４を通してファンにより押込まれて、洗浄・乾燥エリア５４０内に循環する。一部の気流は、水洗部５４１及び乾燥部５４２内からダクト５５２を通って排気される。
【００６９】
プロセスエリア５３０は、ウエットゾーンといいながらも、半導体基板表面にパーティクルが付着することは許されない。このためプロセスエリア５３０内に天井５３０ａより、ファンにより押込まれて高性能フィルタ５３３を通してダウンフローのクリーンエアを流すことにより、半導体基板にパーティクルが付着することを防止している。
【００７０】
しかしながら、ダウンフローを形成するクリーンエアの全流量を外部からの給排気に依存すると、膨大な給排気量が必要となる。このため、室内を負圧に保つ程度の排気のみをダクト５５３よりの外部排気とし、ダウンフローの大部分の気流を、配管５３４、５３５を通した循環気流でまかなうようにしている。
【００７１】
循環気流とした場合に、プロセスエリア５３０を通過したクリーンエアは、薬液ミストや気体を含むため、これをスクラバ５３６及びミトセパレータ５３７，５３８を通して除去する。これにより天井５３０ａ側の循環ダクト５３４に戻ったエアは、薬液ミストや気体を含まないものとなり、再びファンにより押込まれて高性能フィルタ５３３を通ってプロセスエリア５３０内にクリーンエアとして循環する。
【００７２】
床部５３０ｂよりプロセスエリア５３０内を通ったエアの一部は、ダクト５５３を通って外部に排出され、薬液ミストや気体を含むエアがダクト５５３を通って外部に排出される。天井５３０ａのダクト５３９からは、これらの排気量に見合った新鮮な空気がプロセスエリア５３０内に負圧に保った程度に供給される。
【００７３】
上記のように搬入・搬出エリア５２０、洗浄・乾燥エリア５４０及びプロセスエリア５３０のそれぞれの圧力は、
（搬入・搬出エリア５２０の圧力）＞（洗浄・乾燥エリア５４０の圧力）＞（プロセスエリア５３０の圧力）
に設定されている。従って、シャッター５２２，５２４（図１７参照）を開放すると、これらのエリア間の空気の流れは、図１８に示すように、搬入・搬出エリア５２０、洗浄・乾燥エリア５４０及びプロセスエリア５３０の順に流れる。また、排気はダクト５５２及び５５３を通して、図２０に示すように、集合排気ダクト５５４に集められる。
【００７４】
図２０は、基板処理装置がクリーンルーム内に配置された一例を示す外観図である。搬入・搬出エリア５２０のカセット受渡し口５５５と操作パネル５５６のある側面が仕切壁５５７で仕切られたクリーンルームのクリーン度の高いワーキングゾーン５５８に露出しており、その他の側面は、クリーン度の低いユーティリティゾーン５５９に収納されている。
【００７５】
上記のように、洗浄・乾燥エリア５４０を搬入・搬出エリア５２０とプロセスエリア５３０の間に配置し、搬入・搬出エリア５２０と洗浄・乾燥エリア５４０の間及び洗浄・乾燥エリア５４０とプロセスエリア５３０の間にはそれぞれ隔壁５２１を設けたので、ワーキングゾーン５５８から乾燥した状態でカセット受渡し口５５５を通して半導体基板配線用の基板処理装置内に搬入される半導体基板は、基板処理装置内でめっき処理され、洗浄・乾燥した状態でワーキングゾーン５５８に搬出されるので、半導体基板面にはパーティクルやミストが付着することなく、且つクリーンルーム内のクリーン度の高いワーキングゾーン５５８をパーティクルや薬液や洗浄液ミストで汚染することはない。
【００７６】
なお、図１７及び図１８では、基板処理装置が搬入・搬出エリア５２０、洗浄・乾燥エリア５４０、プロセスエリア５３０を具備する例を示したが、プロセスエリア５３０内又はプロセスエリア５３０に隣接してＣＭＰ装置を配置するエリアを設け、該プロセスエリア５３０又はＣＭＰ装置を配置するエリアと搬入・搬出エリア５２０の間に洗浄・乾燥エリア５４０を配置するように構成しても良い。要は半導体基板配線用の基板処理装置に半導体基板が乾燥状態で搬入され、めっき処理の終了した半導体基板が洗浄され、乾燥した状態で排出される構成であればよい。
【００７７】
図２１は、半導体基板配線用の他の基板処理装置の平面構成を示す図である。図示するように、半導体基板配線用の基板処理装置は、半導体基板を搬入する搬入部６０１、銅めっきを行う銅めっき槽６０２、水洗浄を行う水洗槽６０３，６０４、化学機械研磨（ＣＭＰ）を行うＣＭＰ部６０５、水洗槽６０６，６０７、乾燥槽６０８及び配線層形成が終了した半導体基板を搬出する搬出部６０９を具備し、これら各槽に半導体基板を移送する図示しない基板移送手段が１つの装置として配置され、半導体基板配線用の基板処理装置を構成している。
【００７８】
上記配置構成の基板処理装置において、基板移送手段により、搬入部６０１に載置された基板カセット６０１−１から、配線層が形成されていない半導体基板を取り出し、銅めっき槽６０２に移送する。該銅めっき槽６０２において、配線溝や配線孔（コンタクトホール）からなる配線部を含む半導体基板Ｗの表面上に銅めっき層を形成する。
【００７９】
前記銅めっき槽６０２で銅めっき層の形成が終了した半導体基板Ｗを、基板移送手段で水洗槽６０３及び水洗槽６０４に移送し、水洗を行う。続いて該水洗浄の終了した半導体基板Ｗを基板移送手段でＣＭＰ部６０５に移送し、該ＣＭＰ部６０５で、銅めっき層から配線溝や配線孔に形成した銅めっき層を残して半導体基板Ｗの表面上の銅めっき層を除去する。
【００８０】
続いて上記のように銅めっき層から配線溝や配線孔からなる配線部に形成した銅めっき層を残して半導体基板Ｗの表面上の不要の銅めっき層の除去が終了した半導体基板Ｗを、基板移送手段で水洗槽６０６及び水洗槽６０７に送り、水洗浄し、更に水洗浄の終了した半導体基板Ｗは乾燥槽６０８で乾燥させ、乾燥の終了した半導体基板Ｗを配線層の形成の終了した半導体基板として、搬出部６０９の基板カセット６０９−１に格納する。
【００８１】
図２２は、半導体基板配線用の他の基板処理装置の平面構成を示す図である。図２２に示す基板処理装置が図２１に示す装置と異なる点は、銅めっき槽６０２、銅めっき膜の表面に保護膜を形成する蓋めっき槽６１２、ＣＭＰ部６１５、水洗槽６１３、６１４を追加し、これらを含め１つの装置として構成した点である。
【００８２】
上記配置構成の基板処理装置において、配線溝や配線孔（コンタクトホール）からなる配線部を含む半導体基板Ｗの表面上に銅めっき層を形成する。続いて、ＣＭＰ部６０５で銅めっき層から配線溝や配線孔に形成した銅めっき層を残して半導体基板Ｗの表面上の銅めっき層を除去する。
【００８３】
続いて、上記のように銅めっき層から配線溝や配線孔からなる配線部に形成した銅めっき層を残して半導体基板Ｗの表面上の銅めっき層を除去した半導体基板Ｗを水洗槽６１０に移送し、ここで水洗浄する。続いて、前処理槽６１１で、後述する蓋めっきを行うための前処理を行う。該前処理の終了した半導体基板Ｗを蓋めっき槽６１２に移送し、蓋めっき槽６１２で配線部に形成した銅めっき層の上に保護膜を形成する。この保護膜としては、例えばＮｉ−Ｂ無電解めっき槽を用いる。保護膜を形成した後、半導体基板Ｗを水洗槽６０６，６０７で水洗浄し、更に乾燥槽６０８で乾燥させる。
【００８４】
そして、銅めっき層上に形成した保護膜の上部をＣＭＰ部６１５で研磨し、平坦化して、水洗槽６１３，６１４で水洗浄した後、乾燥槽６０８で乾燥させ、半導体基板Ｗを搬出部６０９の基板カセット６０９−１に格納する。
【００８５】
図２３は半導体基板配線用の他の基板処理装置の平面構造を示す図である。図示するように、この基板処理装置は、ロボット６１６を中央に配置し、その周囲のロボットアーム６１６−１が到達する範囲に銅めっきを行う銅めっき槽６０２、水洗槽６０３、水洗槽６０４、ＣＭＰ部６０５、蓋めっき槽６１２、乾燥槽６０８及びロード・アンロード部６１７を配置して１つの装置として構成したものである。なお、ロード・アンロード部６１７に隣接して半導体基板の搬入部６０１及び搬出部６０９が配置されている。
【００８６】
上記構成の半導体基板配線用の基板処理装置において、半導体基板の搬入部６０１から配線めっきの済んでいない半導体基板がロード・アンロード部６１７に移送され、該半導体基板をロボットアーム６１６−１が受け取り、銅めっき槽６０２に移送し、該めっき槽で配線溝や配線孔からなる配線部を含む半導体基板の表面上に銅めっき層を形成する。該銅めっき層の形成された半導体基板をロボットアーム６１６−１によりＣＭＰ部６０５に移送し、該ＣＭＰ部６０５で銅めっき層から配線溝や配線孔からなる配線部に形成した銅めっき層を残して半導体基板Ｗの表面上の余分な銅めっき層を除去する。
【００８７】
表面の余分な銅めっき層が除去された半導体基板はロボットアーム６１６−１により、水洗槽６０４に移送され、水洗処理された後、前処理槽６１１に移送され、該前処理槽６１１でカバーメッキ前の前処理が行われる。該前処理の終了した半導体基板はロボットアーム６１６−１により、カバーメッキ槽６１２に移送され、該カバーメッキ槽６１２で、配線溝や配線孔からなる配線部に形成され銅めっき層の上に保護膜を形成する。保護膜が形成された半導体基板はロボットアーム６１６−１により、水洗槽６０４に移送されここで水洗処理された後、乾燥槽６０８に移送され、乾燥した後、ロード・アンロード部６１７に移送される。該配線めっきの終了した半導体基板は搬出部６０９に移送される。
【００８８】
図２４は、他の半導体基板処理装置の平面構成を示す図である。この半導体基板処理装置は、ロード・アンロード部７０１、銅めっきユニット７０２、第１ロボット７０３、第３洗浄機７０４、反転機７０５、反転機７０６、第２洗浄機７０７、第２ロボット７０８、第１洗浄機７０９、第１ポリッシング装置７１０及び第２ポリッシング装置７１１を配置した構成である。第１ロボット７０３の近傍には、めっき前後の膜厚を測定するめっき前後膜厚測定機７１２、研磨後で乾燥状態の半導体基板Ｗの膜厚を測定する乾燥状態膜厚測定機７１３が配置されている。
【００８９】
第１ポリッシング装置（研磨ユニット）７１０は、研磨テーブル７１０−１、トップリング７１０−２、トップリングヘッド７１０−３、膜厚測定機７１０−４、プッシャー７１０−５を具備している。第２ポリッシング装置（研磨ユニット）７１１は、研磨テーブル７１１−１、トップリング７１１−２、トップリングヘッド７１１−３、膜厚測定機７１１−４、プッシャー７１１−５を具備している。
【００９０】
コンタクトホールと配線用の溝が形成され、その上にシード層が形成された半導体基板Ｗを収容したカセット７０１−１をロード・アンロード部７０１のロードポートに載置する。第１ロボット７０３は、半導体基板Ｗをカセット７０１−１から取り出し、銅めっきユニット７０２に搬入し、銅めっき膜を形成する。その時、めっき前後膜厚測定機７１２でシード層の膜厚を測定する。銅めっき膜の成膜は、まず半導体基板Ｗの表面の親水処理を行い、その後銅めっきを行って形成する。銅めっき膜の形成後、銅めっきユニット７０２でリンス若しくは洗浄を行う。時間に余裕があれば、乾燥してもよい。
【００９１】
第１ロボット７０３で銅めっきユニット７０２から半導体基板Ｗを取り出したとき、めっき前後膜厚測定機７１２で銅めっき膜の膜厚を測定する。その測定結果は、記録装置（図示せず）に半導体基板の記録データとして記録され、なお且つ、銅めっきユニット７０２の異常の判定にも使用される。膜厚測定後、第１ロボット７０３が反転機７０５に半導体基板Ｗを渡し、該反転機７０５で反転させる（銅めっき膜が形成された面が下になる）。第１ポリッシング装置７１０、第２ポリッシング装置７１１による研磨には、シリーズモードとパラレルモードがある。以下、シリーズモードの研磨について説明する。
【００９２】
シリーズモード研磨は、１次研磨をポリッシング装置７１０で行い、２次研磨をポリッシング装置７１１で行う研磨である。第２ロボット７０８で反転機７０５上の半導体基板Ｗを取り上げ、ポリッシング装置７１０のプッシャー７１０−５上に半導体基板Ｗを載せる。トップリング７１０−２はプッシャー７１０−５上の該半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル７１０−１の研磨面に半導体基板Ｗの銅めっき膜形成面を当接押圧し、１次研磨を行う。該１次研磨では基本的に銅めっき膜が研磨される。研磨テーブル７１０−１の研磨面は、ＩＣ１０００のような発泡ポリウレタン、又は砥粒を固定若しくは含浸させたもので構成されている。該研磨面と半導体基板Ｗの相対運動で銅めっき膜が研磨される。
【００９３】
銅めっき膜の研磨終了後、トップリング７１０−２で半導体基板Ｗをプッシャー７１０−５上に戻す。第２ロボット７０８は、該半導体基板Ｗを取り上げ、第１洗浄機７０９に入れる。この時、プッシャー７１０−５上にある半導体基板Ｗの表面及び裏面に薬液を噴射しパーティクルを除去したり、つきにくくしたりすることもある。
【００９４】
第１洗浄機７０９において洗浄終了後、第２ロボット７０８で半導体基板Ｗを取り上げ、第２ポリッシング装置７１１のプッシャー７１１−５上に半導体基板Ｗを載せる。トップリング７１１−２でプッシャー７１１−５上の半導体基板Ｗを吸着し、該半導体基板Ｗのバリア層を形成した面を研磨テーブル７１１−１の研磨面に当接押圧して２次研磨を行う。この２次研磨ではバリア層が研磨される。但し、上記１次研磨で残った銅膜や酸化膜も研磨されるケースもある。
【００９５】
研磨テーブル７１１−１の研磨面は、ＩＣ１０００のような発泡ポリウレタン、又は砥粒を固定若しくは含浸させたもので構成され、該研磨面と半導体基板Ｗの相対運動で研磨される。このとき、砥粒若しくはスラリーには、シリカ、アルミナ、セリア等が用いられる。薬液は、研磨したい膜種により調整される。
【００９６】
２次研磨の終点の検知は、光学式の膜厚測定機を用いてバリア層の膜厚を測定し、膜厚が０になったこと又はＳｉＯ2からなる絶縁膜の表面検知で行う。また、研磨テーブル７１１−１の近傍に設けた膜厚測定機７１１−４として画像処理機能付きの膜厚測定機を用い、酸化膜の測定を行い、半導体基板Ｗの加工記録として残したり、２次研磨の終了した半導体基板Ｗを次の工程に移送できるか否かの判定を行う。また、２次研磨終点に達していない場合は、再研磨を行ったり、なんらかの異常で規定値を超えて研磨された場合は、不良品を増やさないように次の研磨を行わないよう半導体基板処理装置を停止させる。
【００９７】
２次研磨終了後、トップリング７１１−２で半導体基板Ｗをプッシャー７１１−５まで移動させる。プッシャー７１１−５上の半導体基板Ｗは第２ロボット７０８で取り上げる。この時、プッシャー７１１−５上で薬液を半導体基板Ｗの表面及び裏面に噴射してパーティクルを除去したり、つきにくくすることがある。
【００９８】
第２ロボット７０８は、半導体基板Ｗを第２洗浄機７０７に搬入し、洗浄を行う。第２洗浄機７０７の構成も第１洗浄機７０９と同じ構成である。半導体基板Ｗの表面は、主にパーティクル除去のために、純水に界面活性剤、キレート剤、またｐＨ調整剤を加えた洗浄液を用いて、ＰＶＡスポンジロールによりスクラブ洗浄される。半導体基板Ｗの裏面には、ノズルからＤＨＦ等の強い薬液を噴出し、拡散している銅をエッチングしたり、又は拡散の問題がなければ、表面と同じ薬液を用いてＰＶＡスポンジロールによるスクラブ洗浄をする。
【００９９】
上記洗浄の終了後、半導体基板Ｗを第２ロボット７０８で取り上げ、反転機７０６に移し、該反転機７０６で反転させる。該反転させた半導体基板Ｗを第１ロボット７０３で取り上げ第３洗浄機７０４に入れる。第３洗浄機７０４では、半導体基板Ｗの表面に超音波振動により励起されたメガソニック水を噴射して洗浄する。そのとき純水に界面活性剤、キレート剤、またｐＨ調整剤を加えた洗浄液を用いて公知のペンシル型スポンジで半導体基板Ｗの表面を洗浄してもよい。その後、スピン乾燥により、半導体基板Ｗを乾燥させる。
【０１００】
上記のように研磨テーブル７１１−１の近傍に設けた膜厚測定機７１１−４で膜厚を測定した場合は、そのままロード・アンロード部７０１のアンロードポートに載置するカセットに収容する。
【０１０１】
図２５は、他の半導体基板処理装置の平面構成を示す図である。この半導体基板処理装置の図２４に示す半導体基板処理装置と異なる点は、図２４に示す銅めっきユニット７０２の代わりに蓋めっきユニット７５０を設けた点である。
【０１０２】
銅膜を形成した半導体基板Ｗを収容したカセット７０１−１は、ロード・アンロード部７０１に載置される。半導体基板Ｗは、カセット７０１−１から取り出され、第１ポリッシング装置７１０または第２ポリッシング装置７１１に搬送されて、ここで銅膜の表面が研磨される。この研磨終了後、半導体基板Ｗは、第１洗浄機７０９に搬送されて洗浄される。
【０１０３】
第１洗浄機７０９で洗浄された半導体基板Ｗは、蓋めっきユニット７５０に搬送され、ここで銅めっき膜の表面に保護膜が形成され、これによって、銅めっき膜が大気中で酸化することが防止される。蓋めっきを施した半導体基板Ｗは、第２ロボット７０８によって蓋めっきユニット７５０から第２洗浄機７０７に搬送され、ここで純水または脱イオン水で洗浄される。この洗浄後の半導体基板Ｗは、ロード・アンロード部７０１に載置されたカセット７０１−１に戻される。
【０１０４】
図２６は、更に他の半導体基板処理装置の平面構成を示す図である。この半導体基板処理装置の図２５に示す半導体基板処理装置と異なる点は、図２５に示す第１洗浄機７０９の代わりにアニールユニット７５１を設けた点である。
【０１０５】
前述のようにして、第１ポリッシング装置７１０または第２ポリッシング装置７１１で研磨され、第２洗浄機７０７で洗浄された半導体基板Ｗは、蓋めっきユニット７５０に搬送され、ここで銅めっき膜の表面に蓋めっきが施される。この蓋めっきが施された半導体基板Ｗは、第１ロボット７０３によって、蓋めっきユニット７５０から第３洗浄機７０４に搬送され、ここで洗浄される。
【０１０６】
第１洗浄機７０９で洗浄された半導体基板Ｗは、アニールユニット７５１に搬送され、ここでアニールされる。これによって、銅めっき膜が合金化されて銅めっき膜のエレクトロンマイグレーション耐性が向上する。アニールが施された半導体基板Ｗは、アニールユニット７５１から第２洗浄機７０７に搬送され、ここで純水または脱イオン水で洗浄される。この洗浄後の半導体基板Ｗは、ロード・アンロード部７０１に載置されたカセット７０１−１に戻される。
【０１０７】
図２７は、基板処理装置の他の平面配置構成を示す図である。図２７において、図２４と同一符号を付した部分は、同一又は相当部分を示す。この基板処理装置は、第１ポリッシング装置７１０と第２ポリッシング装置７１１に接近してプッシャーインデクサー７２５を配置し、第３洗浄機７０４と銅めっきユニット７０２の近傍にそれぞれ基板載置台７２１、７２２を配置し、第１洗浄機７０９と第３洗浄機７０４の近傍にロボット７２３を配置し、第２洗浄機７０７と銅めっきユニット７０２の近傍にロボット７２４を配置し、更にロード・アンロード部７０１と第１ロボット７０３の近傍に乾燥状態膜厚測定機７１３を配置している。
【０１０８】
上記構成の基板処理装置において、第１ロボット７０３は、ロード・アンロード部７０１のロードポートに載置されているカセット７０１−１から半導体基板Ｗを取り出し、乾燥状態膜厚測定機７１３でバリア層及びシード層の膜厚を測定した後、該半導体基板Ｗを基板載置台７２１に載せる。なお、乾燥状態膜厚測定機７１３が、第１ロボット７０３のハンドに設けられている場合は、そこで膜厚を測定し、基板載置台７２１に載せる。第２ロボット７２３で基板載置台７２１上の半導体基板Ｗを銅めっきユニット７０２に移送し、銅めっき膜を成膜する。銅めっき膜の成膜後、めっき前後膜厚測定機７１２で銅めっき膜の膜厚を測定する。その後、第２ロボット７２３は、半導体基板Ｗをプッシャーインデクサー７２５に移送し搭載する。
【０１０９】
〔シリーズモード〕
シリーズモードでは、トップリングヘッド７１０−２がプッシャーインデクサー７２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル７１０−１に移送し、研磨テーブル７１０−１上の研磨面に該半導体基板Ｗを押圧して研磨を行う。研磨の終点検知は上記と同様な方法で行い、研磨終了後の半導体基板Ｗはトップリングヘッド７１０−２でプッシャーインデクサー７２５に移送され搭載される。第２ロボット７２３で半導体基板Ｗを取り出し、第１洗浄機７０９に搬入し洗浄し、続いてプッシャーインデクサー７２５に移送し搭載する。
【０１１０】
トップリングヘッド７１１−２がプッシャーインデクサー７２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル７１１−１に移送し、その研磨面に該半導体基板Ｗを押圧して研磨を行う。研磨の終点検知は上記と同様な方法で行い、研磨終了後の半導体基板Ｗは、トップリングヘッド７１１−２でプッシャーインデクサー７２５に移送され搭載される。第３ロボット７２４は、半導体基板Ｗを取り上げ、膜厚測定機７２６で膜厚を測定した後、第２洗浄機７０７に搬入し洗浄する。続いて第３洗浄機７０４に搬入し、ここで洗浄した後にスピンドライで乾燥を行い、その後、第３ロボット７２４で半導体基板Ｗを取り上げ、基板載置台７２２上に載せる。
【０１１１】
〔パラレルモード〕
パラレルモードでは、トップリングヘッド７１０−２又は７１１−２がプッシャーインデクサー７２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル７１０−１又は７１１−１に移送し、研磨テーブル７１０−１又は７１１−１上の研磨面に該半導体基板Ｗを押圧してそれぞれ研磨を行う。膜厚を測定した後、第３ロボット７２４で半導体基板Ｗを取り上げ、基板載置台７２２上に載せる。
【０１１２】
第１ロボット７０３は、基板載置台７２２上の半導体基板Ｗを乾燥状態膜厚測定機７１３に移送し、膜厚を測定した後、ロード・アンロード部７０１のカセット７０１−１に戻す。
【０１１３】
図２８は、基板処理装置の他の平面配置構成を示す図である。この基板処理装置では、シード層が形成されていない半導体基板Ｗに、シード層及び銅めっき膜を形成し、研磨して回路配線を形成する基板処理装置である。
【０１１４】
この基板処理装置は、第１ポリッシング装置７１０と第２ポリッシング装置７１１に接近してプッシャーインデクサー７２５を配置し、第２洗浄機７０７とシード層成膜ユニット７２７の近傍にそれぞれ基板載置台７２１、７２２を配置し、シード層成膜ユニット７２７と銅めっきユニット７０２に接近してロボット７２３を配置し、第１洗浄機７０９と第２洗浄機７０７の近傍にロボット７２４を配置し、更にロード・アンロード部７０１と第１ロボット７０３の近傍に乾燥状態膜厚測定機７１３を配置している。
【０１１５】
第１ロボット７０３でロード・アンロード部７０１のロードポートに載置されているカセット７０１−１から、バリア層が形成されている半導体基板Ｗを取り出して基板載置台７２１に載せる。次に第２ロボット７２３は、半導体基板Ｗをシード層成膜ユニット７２７に搬送し、シード層を成膜する。このシード層の成膜は無電解めっきで行う。第２ロボット７２３は、シード層の形成された半導体基板をめっき前後膜厚測定機７１２でシード層の膜厚を測定する。膜厚測定後、銅めっきユニット７０２に搬入し、銅めっき膜を形成する。
【０１１６】
銅めっき膜を形成後、その膜厚を測定し、プッシャーインデクサー７２５に移送する。トップリング７１０−２又は７１１−２は、プッシャーインデクサー７２５上の半導体基板Ｗを吸着し、研磨テーブル７１０−１又は７１１−１に移送し研磨する。研磨後、トップリング７１０−２又は７１１−２は、半導体基板Ｗを膜厚測定機７１０−４又は７１１−４に移送し、膜厚を測定し、プッシャーインデクサー７２５に移送して載せる。
【０１１７】
次に、第３ロボット７２４は、プッシャーインデクサー７２５から半導体基板Ｗを取り上げ、第１洗浄機７０９に搬入する。第３ロボット７２４は、第１洗浄機７０９から洗浄された半導体基板Ｗを取り上げ、第２洗浄機７０７に搬入し、洗浄し乾燥した半導体基板を基板載置台７２２上に載置する。次に、第１ロボット７０３は、半導体基板Ｗを取り上げ乾燥状態膜厚測定機７１３で膜厚を測定し、ロード・アンロード部７０１のアンロードポートに載置されているカセット７０１−１に収納する。
【０１１８】
図２８に示す基板処理装置においても、回路パターンのコンタクトホール又は溝が形成された半導体基板Ｗ上にバリア層、シード層及び銅めっき膜を形成して、研磨して回路配線を形成することができる。
【０１１９】
バリア層形成前の半導体基板Ｗを収容したカセット７０１−１を、ロード・アンロード部７０１のロードポートに載置する。そして、第１ロボット７０３でロード・アンロード部７０１のロードポートに載置されているカセット７０１−１から、半導体基板Ｗを取り出して基板載置台７２１に載せる。次に、第２ロボット７２３は、半導体基板Ｗをシード層成膜ユニット７２７に搬送し、バリア層とシード層を成膜する。このバリア層とシード層の成膜は、無電解めっきで行う。第２ロボット７２３は、めっき前後膜厚測定機７１２で半導体基板Ｗに形成されたバリア層とシード層の膜厚を測定する。膜厚測定後、銅めっきユニット７０２に搬入し、銅めっき膜を形成する。
【０１２０】
図２９は、基板処理装置の他の平面配置構成を示す図である。この基板処理装置は、バリア層成膜ユニット８１１、シード層成膜ユニット８１２、めっきユニット８１３、アニールユニット８１４、第１洗浄ユニット８１５、ベベル・裏面洗浄ユニット８１６、蓋めっきユニット８１７、第２洗浄ユニット８１８、第１アライナ兼膜厚測定器８４１、第２アライナ兼膜厚測定器８４２、第１基板反転機８４３、第２基板反転機８４４、基板仮置き台８４５、凹凸測定装置１０、ロード・アンロード部８２０、第１ポリッシング装置８２１、第２ポリッシング装置８２２、第１ロボット８３１、第２ロボット８３２、第３ロボット８３３、第４ロボット８３４を配置した構成である。なお、膜厚測定器８４１，８４２と凹凸測定装置１０はユニットになっており、他のユニット（めっき、洗浄、アニール等のユニット）の間口寸法と同一サイズにしているため、入れ替え自在である。
【０１２１】
この例では、バリア層成膜ユニット８１１は、無電解Ｒｕめっき装置、シード層成膜ユニット８１２は、無電解銅めっき装置、めっきユニット８１３は、電解めっき装置を用いることができる。
【０１２２】
図３０は、この基板処理装置内での各工程の流れを示すフローチャートである。このフローチャートにしたがって、この装置内での各工程について説明する。先ず、第１ロボット８３１によりロード・アンロードユニット８２０に載置されたカセット８２０ａから取り出された半導体基板は、第１アライナ兼膜厚測定ユニット８４１内に被めっき面を上にして配置される。ここで、膜厚計測を行うポジションの基準点を定めるために、膜厚計測用のノッチアライメントを行った後、銅膜形成前の半導体基板の膜厚データを得る。
【０１２３】
次に、半導体基板は、第１ロボット８３１により、バリア層成膜ユニット８１１へ搬送される。このバリア層成膜ユニット８１１は、無電解Ｒｕめっきにより半導体基板上にバリア層を形成する装置で、半導体装置の層間絶縁膜（例えば、ＳｉＯ2）への銅拡散防止膜としてＲｕを成膜する。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第１ロボット８３１により第１アライナ兼膜厚測定ユニット８４１に搬送され、半導体基板の膜厚、即ちバリア層の膜厚を測定される。
【０１２４】
膜厚測定された半導体基板は、第２ロボット８３２でシード層成膜ユニット８１２へ搬入され、前記バリア層上に無電解銅めっきによりシード層が成膜される。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第２ロボット８３２により含浸めっきユニットであるめっきユニット８１３に搬送される前に、ノッチ位置を定めるために第２アライナ兼膜厚測定器８４２に搬送され、銅めっき用のノッチのアライメントを行う。ここで、必要に応じて銅膜形成前の半導体基板の膜厚を再計測してもよい。
【０１２５】
ノッチアライメントが完了した半導体基板は、第３ロボット８３３によりめっきユニット８１３へ搬送され、銅めっきが施される。洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第３ロボット８３３により半導体基板端部の不要な銅膜（シード層）を除去するためにベベル・裏面洗浄ユニット８１６へ搬送される。ベベル・裏面洗浄ユニット８１６では、予め設定された時間でベベルのエッチングを行うとともに、半導体基板裏面に付着した銅をフッ酸等の薬液により洗浄する。この時、ベベル・裏面洗浄ユニット８１６へ搬送する前に、第２アライナ兼膜厚測定器８４２にて半導体基板の膜厚測定を実施して、めっきにより形成された銅膜厚の値を得ておき、その結果により、ベベルのエッチング時間を任意に変えてエッチングを行っても良い。なお、ベベルエッチングによりエッチングされる領域は、基板の周縁部であって回路が形成されない領域、または回路が形成されていても最終的にチップとして利用されない領域である。この領域にはベベル部分が含まれる。
【０１２６】
ベベル・裏面洗浄ユニット８１６で洗浄、乾燥工程を経て払い出された半導体基板は、第３ロボット８３３で基板反転機８４３に搬送され、該基板反転機８４３にて反転され、被めっき面を下方に向けた後、第４ロボット８３４により配線部を安定化させるためにアニールユニット８１４へ投入される。アニール処理前及び／又は処理後、第２アライナ兼膜厚測定ユニット８４２に搬入し、半導体基板に形成された、銅膜の膜厚を計測する。この後、半導体基板は、第４ロボット８３４により第１ポリッシング装置８２１に搬入され、半導体基板の銅層、シード層の研磨を行う。
【０１２７】
この際、砥粒等は所望のものが用いられるが、ディッシングを防ぎ、表面の平面度を出すために、固定砥粒を用いることもできる。第１ポリッシング終了後、半導体基板は、第４ロボット８３４により第１洗浄ユニット８１５に搬送され、洗浄される。この洗浄は、半導体基板直径とほぼ同じ長さを有するロールを半導体基板の表面と裏面に配置し、半導体基板及びロールを回転させつつ、純水又は脱イオン水を流しながら洗浄するスクラブ洗浄である。
【０１２８】
第１の洗浄終了後、半導体基板は、第４ロボット８３４により第２ポリッシング装置８２２に搬入され、半導体基板上のバリア層が研磨される。この際、砥粒等は所望のものが用いられるが、ディッシングを防ぎ、表面の平面度を出すために、固定砥粒を用いることもできる。第２ポリッシング終了後、半導体基板は、第４ロボット８３４により、再度第１洗浄ユニット８１５に搬送され、スクラブ洗浄される。洗浄終了後、半導体基板は、第４ロボット８３４により第２基板反転機８４４に搬送され反転されて、被めっき面を上方に向けられ、更に第３ロボット８３３により基板仮置き台８４５に置かれる。
【０１２９】
半導体基板は、第２ロボット８３２により基板仮置き台８４５から蓋めっきユニット８１７に搬送され、銅の大気による酸化防止を目的に銅面上にニッケル・ボロンめっきを行う。蓋めっきが施された半導体基板は、洗浄・乾燥工程を経て第２ロボット８３２により蓋めっきユニット８１７から凹凸測定装置１０に搬入され、蓋めっきの凸状態が測定される。その後、半導体基板は、第１ロボット８３１により第２洗浄ユニット８１８に搬入され、純水又は脱イオン水により洗浄される。洗浄が終了した半導体基板は、第１ロボット８３１によりロード・アンロード部８２０に載置されたカセット８２０ａ内に戻される。
【０１３０】
アライナ兼膜厚測定器８４１及びアライナ兼膜厚測定器８４２は、基板ノッチ部分の位置決め及び膜厚の測定を行う。
【０１３１】
なお本発明によって測定する凹凸は、ｈｕｍｐ、エロージョン、ディッシング、配線保護層（保護膜）に限られず、例えばマイクロバンプの高さ測定や、ＣＶＤによる半導体基板表面の状態測定等、種々の微細な凹凸の測定に使用できることは言うまでもない。
【０１３２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、製造中の半導体基板を破壊することなくその表面の微細な凹凸を容易に高精度に測定でき、生産性がよく、コスト減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に用いる半導体基板の凹凸測定装置１０−１を示す概略構成図である。
【図２】配線保護層の凸状態を測定した結果を示す画像データであり、図２（ａ）はＸ−Ｚ軸方向の変位状態を示す図、図２（ｂ）はＸ−Ｙ方向の状態を示す図である。
【図３】  本発明に用いる半導体基板の凹凸測定装置１０−２を示す概略構成図である。
【図４】  本発明に用いる半導体基板の凹凸測定装置１０−３を示す概略構成図である。
【図５】二層の埋め込み配線構造を有する半導体基板の拡大断面構造図である。
【図６】半導体基板Ｗ上のｈｕｍｐの状態を示す図である。
【図７】半導体基板Ｗ上のディッシングの状態を示す図である。
【図８】半導体基板Ｗ上のエロージョンの状態を示す図である。
【図９】半導体基板Ｗ上の配線保護層３０５の状態を示す図である。
【図１０】半導体基板の凹凸測定装置１０を用いて構成された基板処理装置の平面配置図である。
【図１１】図１０に示す基板処理装置における各工程の流れを示すフローチャートである。
【図１２】ベベル・裏面洗浄装置４３の概略図である。
【図１３】アニール装置４５の一例を示す縦断正面図である。
【図１４】図１３の平断面図である。
【図１５】半導体基板の凹凸測定装置１０を用いて構成された他の基板処理装置の平面配置図である。
【図１６】半導体基板の凹凸測定装置１０を用いて構成された他の基板処理装置の平面配置図である。
【図１７】他の基板処理装置（めっき装置）の平面配置図である。
【図１８】図１７に示す基板処理装置内の気流の流れを示す図である。
【図１９】図１７に示す基板処理装置内の各エリア間の空気の流れを示す図である。
【図２０】図１７に示す基板処理装置をクリーンルーム内に配置した一例を示す外観図である。
【図２１】基板処理装置の他の例を示す平面配置図である。
【図２２】基板処理装置の他の例を示す平面配置図である。
【図２３】基板処理装置の他の例を示す平面配置図である。
【図２４】基板処理装置の他の例を示す平面配置図である。
【図２５】基板処理装置の他の例を示す平面配置図である。
【図２６】基板処理装置の他の例を示す平面配置図である。
【図２７】基板処理装置の他の例を示す平面配置図である。
【図２８】基板処理装置の他の例を示す平面配置図である。
【図２９】基板処理装置の他の例を示す平面配置図である。
【図３０】図２９に示す基板処理装置における各工程の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
Ｗ  半導体基板
１０−１  半導体基板の凹凸測定装置
１１  防震設備
１５  Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向駆動機構
１７  保持手段
２０  カンチレバー
２１  探針（プローブ）
２３  板バネ
２４  変位検出器
２５  防音設備
３０  制御手段
３１  Ｚ軸サーボ手段
３３  Ｘ，Ｙ軸走査手段
１０−２  半導体基板の凹凸測定装置
Ａ  電流検出器
１０−３  半導体基板の凹凸測定装置
２８  光源
２９  受光素子
３０５  配線保護層
４０ａ  ロードユニット
４０ｂ  アンロードユニット
４１  搬送部（搬送ロボット）
４３  ベベル・裏面洗浄装置
４５  アニール装置
４７  ＣＭＰ装置（研磨装置）
４９  無電解めっき装置（蓋めっき装置）
５１  電解めっき装置
５３  洗浄装置
６０ａ  ロードユニット
６０ｂ  アンロードユニット
６１，６３  搬送部（搬送ロボット）
６５−１，２  ペンシル洗浄・スピン乾燥ユニット
６７−１，２  ロール洗浄ユニット
６９−１，２  ＣＭＰ装置
７０ａ  ロードユニット
７０ｂ  アンロードユニット
７１，７２，７３  搬送部（搬送ロボット）
７４−１，２  ペンシル洗浄・スピン乾燥ユニット
７５−１，２  ロール洗浄ユニット
７７  ＣＭＰ装置
７９  無電解めっき装置（蓋めっき装置）
【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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