(57)【要約】【課題】バリア層としてのルテニウム膜の表面に直接電解めっきを行って、トレンチ等の配線用凹部内に内部に欠陥のない配線材料を埋込むことができるようにする。【解決手段】配線用凹部の表面を含む全表面にルテニウム膜を形成した基板を用意し、基板表面をめっき液に所定時間接触させてめっき液中の添加剤をルテニウム膜に吸着させ、しかる後、電解めっきによりルテニウム膜の表面に導電膜を成膜する。【選択図】図１６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線用凹部の表面を含む全表面にルテニウム膜を形成した基板を用意し、
前記基板表面をめっき液に所定時間接触させてめっき液中の添加剤をルテニウム膜に吸着させ、しかる後、
電解めっきによりルテニウム膜の表面に導電膜を成膜すること特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記導電膜は、銅または銅合金からな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】
前記めっき液は、銅イオン、硫酸イオン及び添加剤を含むことを特徴とする請求項２記載の基板処理方法。
【請求項４】
電解めっきに先立って、基板表面をめっき液に接触させる時間は、０．５秒以上、６０秒以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項５】
電解めっきに先立って、基板表面をめっき液に接触させる時間は、０．１秒以上、２０秒以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項６】
電解めっきに先立って、基板表面をめっき液に接触させる時間は、０．１秒以上、５秒以下であることを特徴とする請求項1乃至３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項７】
配線用凹部の表面を含む全表面にルテニウム膜を形成した基板を用意し、
前記基板表面をめっき液に所定時間接触させてめっき液中の添加剤をルテニウム膜に吸着させた後、第１電解めっきによってルテニウム膜の表面に前記配線用凹部の全表面を覆う初期導電膜を成膜し、
基板表面を洗浄し乾燥させ、しかる後、
第２電解めっきによって前記初期導電膜の表面に導電膜を更に成長させることを特徴とする基板処理方法。
【請求項８】
前記第１めっき処理と前記第２めっき処理を、同一めっき液を使用して行うことを特徴とする請求項７記載の基板処理方法。
【請求項９】
前記第１電解めっきに先立って、基板表面にめっき液を浸漬させる時間は、５秒以上であることを特徴とする請求項７または８記載の基板処理方法。
【請求項１０】
配線用凹部の表面を含む全表面にルテニウム膜を形成した基板表面に電解めっきにより導電膜を成膜する基板処理装置であって、
基板表面がめっき液に接触してからの経過時間を計測する計測部を有することを特徴とする基板処置装置。
【請求項１１】
前記計測部は、基板または基板ホルダの位置を検出する位置検出器、または基板とめっき液の接触を検知する接液検出器からなることを特徴とする請求項１０記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記接液検出器は、光センサ、圧力センサ、導電率センサ、温度センサまたは超音波センサ、またはこれらの組合せからなることを特徴とする請求項１１記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理方法及び基板処理装置に関し、特に半導体ウェハ等の基板の表面（被めっき面）に設けた微細な配線用凹部内に銅や銀等の金属（配線材料）を埋込んで配線を形成するのに使用される基板処理方法及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化、高速化及び低消費電力化の進行に伴って、半導体装置内の配線パターンの微細化が進み、配線材料も従来のアルミニウムまたはその合金から銅または銅合金へと移り変わってきている。銅の電気抵抗率は、１．６７μΩｃｍとアルミニウムの電気抵抗率（２．６５μΩcm）よりも約３７％低い。このため、配線に銅を使用することにより、配線による電力の消費を抑えると同時に、アルミニウムと同等の配線抵抗でもその分の微細化が可能であり、さらに配線の低抵抗化により信号遅延も抑えることができる。
【０００３】
一方で、銅原子は、シリコンや絶縁膜中を容易に移動し、半導体装置の特性を狂わせてしまう。このため、銅配線にあっては、配線の周辺をバリア層と呼ばれる保護層で被覆する必要がある。また配線全体をバリア層で被覆した構造を実現するために、銅配線の形成には、基板の表面に設けたトレンチ等の配線用凹部内に銅（配線材料）を埋込むダマシン法が広く用いられている。これまで、バリア層としては、ＰＶＤ、ＣＶＤまたはＡＬＤで成膜された、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴａまたはＴａＮ等が広く用いられてきた。また、銅の埋込みは、高速で成膜できる電解めっき法で行うのが一般的である。
【０００４】
図１は、従来の一般的な銅配線形成例を工程順に示す。先ず、図１（ａ）に示すように、半導体素子を形成した半導体基材１上の導電層１ａの上にＳｉＯ２やＬｏｗ−Ｋ材からなる絶縁膜（層間絶縁膜）２を堆積し、絶縁膜２の内部に、リソグラフィ・エッチング技術により、配線用凹部としてのビアホール３とトレンチ４を形成する。そして、その上にＴａＮ等からなるバリア層５、更にその上に電解めっきの給電層としてシード層７を形成する。
【０００５】
そして、図１（ｂ）に示すように、基板Ｗの表面に銅めっきを施すことで、ビアホール３及びトレンチ４内に銅を充填するとともに、絶縁膜２上に銅めっき膜６を堆積する。その後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜２上の銅めっき膜６、シード層７及びバリア層５を除去して、ビアホール３及びトレンチ４内に充填させた銅めっき膜６の表面と絶縁膜２の表面とをほぼ同一平面にする。これにより、図１（ｃ）に示すように、絶縁膜２の内部に銅めっき膜６からなる配線を形成する。
【０００６】
電解銅めっきでは、硫酸銅を含む酸性のめっき液を用い、基板周辺から銅等からなるシード層７に給電して、シード層７の表面に銅めっき膜６を成長させることが一般に行われている。ここで、例えばＰＶＤにより形成されるシード層７の膜厚は、基板表面では数１０ｎｍあるが、トレンチ４の側壁では数ｎｍ以下となり、このため、酸性の銅めっき液に基板を長時間接触させるとシード層７がめっき液中に容易に溶解してしまう。そこで、例えば、０．２μｍ以下の微細配線化に伴い、実際に電解めっきを行う場合には、図２に示すように、基板をめっき液に接触させる直前に、カソードとなるシード層７と対極（アノード）との間に電圧を印加して、基板をめっき液へ接触させると同時に電解めっきを開始させ、めっき終了後に基板をめっき液から取り出し、洗浄して乾燥させる方法が一般に採られている。
【０００７】
前述のように、シード層は、一般にＰＶＤで形成されることから、配線内のシード層の膜厚は、基板表面（フィールド部）の膜厚の１０〜２０％程度に薄くなる。配線のより微細化に伴い、配線部の開口を確保するために、基板表面のシード層の膜厚はより薄くなり、また配線内のシード層の膜厚は更に薄くなる。このシード層の薄膜化に対応するため、シード層と対極（アノード）との間に印加する電圧を工夫したり（特許文献１参照）、シード層と対極（アノード）との間にめっき液より抵抗の大きな高抵抗体を挿入することが提案されている（特許文献２参照）。更なる微細化が進んでシード層の膜厚が更に薄くなると、配線内のシード層の膜厚が数μｍになり、シード層の連続性が保つことができなくなると考えられる。
【０００８】
ここで、基板をめっき液に接触させてから、カソードとなるシード層７と対極（アノード）との間に電圧を印加した場合、トレンチ４の内部への銅の埋込み性が変化することが判っている。つまり、基板をめっき液に接触させてからシード層７と対極（アノード）と間に電圧を印加するまでの時間が長いと、トレンチ内部での該トレンチ底部からの銅めっき膜の優先成長が抑制され、銅めっき膜はトレンチの側壁と底部から等方的に成長するようになる。この場合、成長した銅めっき膜が互いにぶつかり合って、トレンチ内部に埋込まれた銅めっき膜中にシームと呼ばれる空隙が残り、これが銅配線の信頼性を低下させる原因となる。この基板のめっき液への接触から電圧印加までの時間と銅の埋込み性との関係は、めっき液中に含まれる添加剤が表面吸着するまでの時間の影響を受けているものと考えられる。
【０００９】
半導体装置のトレンチやビアホールの埋込みめっきに用いられるめっき液には、金属イオン成分、ｐＨ調整成分の他に、埋込み性を改善するために促進剤、抑制剤、平滑化剤といった各種添加剤が一般に含まれている。これらの添加剤は、基板表面に吸着することでそれぞれの効果を示すが、サブミクロンレベルのトレンチ内では表面積に比べてトレンチ中のめっき液量が少なくなるため、基板表面の平坦部と比較して一定量吸着するまでの時間が長くなる。
【００１０】
抑制剤は、本来、基板表面の平坦部でのめっき膜の析出を抑制する働きをもつが、基板をめっき液に接触させたまま放置すると、トレンチ内周面への抑制剤の吸着も進行してめっき膜の析出を抑制する。このため、トレンチ内部にあっても、等方的にめっき膜が成長し、結果としてトレンチ内にめっき膜を完全に埋込むことができず、めっき膜の内部にシームやボイドが発生することがある。
【特許文献１】特開２００３−１２９２９７号公報
【特許文献２】特開２００１−３２３３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
バリア層材料として一般に用いられているＴｉ系合金やＴａ系合金の場合、それらの電気抵抗率は、例えばＴａにあっては１２．４５μΩｃｍ、Ｔｉにあっては４２μΩｃｍと銅（配線材料）に比べて1桁以上も高い。そのため電解めっきでトレンチ内に銅を埋込む際には、バリア層表面に給電層としてのシード層を形成する必要がある。シード層としては、ＰＶＤ法により成膜される銅シード層が一般に用いられているが、配線が微細化するに従って、トレンチ表面に銅シード層を形成することが次第に困難になってきている。今後、配線の微細化が更に進むと、配線幅に比べてシード層の膜厚が占める割合が大きくなる。そのため、その後の電解めっき工程ではトレンチ内へのめっき液の浸入が妨げられ、埋込み性が悪化することが懸念される。また、連続したシード層を形成すること自体が次第に困難になってくる。
【００１２】
そこで、比較的電気抵抗の低いバリア層を用いて、バリア層の表面に直接電解銅めっきを行う方法（ダイレクトめっき）が検討され始めている。また、バリア層として従来広く用いられているＴａと配線を形成する銅等の配線材料との密着性は一般に低く、配線の信頼性を下げる一因となっている。
【００１３】
これらの問題を解決するため、バリア層としてＲｕ（ルテニウム）やＷＮＣ（炭窒化タングステン）などを使用することが提案されている。このうちＲｕは、電気抵抗率が７．６μΩｃｍと、Ｔａと比べて電気抵抗が低く、ルテニウム膜の表面へ直接電解めっきを行うことも視野に入れられている。このように、ルテニウムからなるバリア層（ルテニウム膜）の表面に直接電解めっきを行うことができれば、給電層としてのシード層が不要となるため、工程を削減できるだけでなく、不均一なシード層による導通不良や、電解めっき液のトレンチ内への浸入不足に起因するボイドの発生を抑えることもできる。
【００１４】
従来のシード層を用いた一般的な電解めっきによる銅の埋込みにあっては、シード層の溶解防止と穴埋め後の欠陥防止の観点から、基板をめっき液へ接触させるのとほぼ同時に、カソードとなるシード層と対極（アノード）との間に電圧を印加して、電解めっきを開始させる必要があった。しかし、バリア層にルテニウムを用い、バリア層としてのルテニウム膜の表面に直接電解銅めっきを行った場合、従来の条件では、トレンチ内に埋込まれた銅めっき膜中にシームやボイドが発生することを見出した。
【００１５】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、バリア層としてのルテニウム膜の表面に直接電解めっきを行って、トレンチ等の配線用凹部内に内部に欠陥のない配線材料を埋込むことができるようにした基板処理方法及び基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１に記載の発明は、配線用凹部の表面を含む全表面にルテニウム膜を形成した基板を用意し、前記基板表面をめっき液に所定時間接触させてめっき液中の添加剤をルテニウム膜に吸着させ、しかる後、電解めっきによりルテニウム膜の表面に導電膜を成膜すること特徴とする基板処理方法である。
【００１７】
バリア層としてルテニウム（Ｒｕ）膜を使用し、このルテニウム膜の表面に電解めっきで銅めっき膜を成長させた時における該銅めっき膜の成長過程を追って分析したところ、めっき初期におけるルテニウム膜表面での銅の粒状析出が銅めっき膜内部にボイドが発生する原因と判明し、更にこの粒状析出の発生状況は、基板をめっき液に接触させてから電解めっきを開始するまでの時間に依存することが判った。つまり従来のシード層を用いた埋込み電解めっきとは異なり、めっき液に基板の表面を接触させ、一定時間静置させてめっき液中の添加剤をルテニウム膜に吸着させてから電解めっきを開始することにより、めっき膜内部にボイドが発生することを抑えて、従来のシード層を用いた場合と同等の穴埋め性を確保することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、前記導電膜は、銅または銅合金からなることを特徴とする請求項１記載の基板処理方法である。
これにより、配線用凹部内に電解めっきによって埋込んだ銅または銅合金からなる配線を形成することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、前記めっき液は、銅イオン、硫酸イオン及び添加剤を含むことを特徴とする請求項２記載の基板処理方法である。
このように酸性のめっき液を使用して電解めっきを行っても、バリア層としてのルテニウム膜がめっき液中に溶解してしまうことはない。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、電解めっきに先立って、基板表面をめっき液に接触させる時間は、０．５秒以上、６０秒以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、電解めっきに先立って、基板表面をめっき液に接触させる時間は、０．１秒以上、２０秒以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
請求項６に記載の発明は、電解めっきに先立って、基板表面をめっき液に接触させる時間は、０．１秒以上、５秒以下であることを特徴とする請求項1乃至３のいずれか一項に記載の基板処理方法である。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、配線用凹部の表面を含む全表面にルテニウム膜を形成した基板を用意し、前記基板表面をめっき液に所定時間接触させてめっき液中の添加剤をルテニウム膜に吸着させた後、第１電解めっきによってルテニウム膜の表面に前記配線用凹部の全表面を覆う初期導電膜を成膜し、基板表面を洗浄し乾燥させ、しかる後、第２電解めっきによって前記初期導電膜の表面に導電膜を更に成長させることを特徴とする基板処理方法である。
【００２３】
これにより、ルテニウム膜の表面に、配線用凹部の全表面を均一に覆う初期導電膜を第１電解めっきでコンフォーマルに成膜し、しかる後、この初期導電膜をシード層とした第２電解めっきを行うことで、めっき膜内部にボイドが発生することを抑えて、従来のシード層を用いた場合と同等の穴埋め性を確保することができる。第２電解めっきは、基板表面をめっき液に短時間接触させてめっき液中の添加剤を初期導電膜に少量吸着させてから行っても、基板表面をめっき液に接触させるのと同時に行ってもよい。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、前記第１めっき処理と前記第２めっき処理を、同一めっき液を使用して行うことを特徴とする請求項７記載の基板処理方法である。
請求項９に記載の発明は、前記第１電解めっきに先立って、基板表面にめっき液を浸漬させる時間は、５秒以上であることを特徴とする請求項７または８記載の基板処理方法である。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、配線用凹部の表面を含む全表面にルテニウム膜を形成した基板表面に電解めっきにより導電膜を成膜する基板処理装置であって、基板表面をめっき液に接触させてからの経過時間を計測する計測部を有することを特徴とする基板処置装置である。
【００２６】
請求項１１に記載の発明は、前記計測部は、基板または基板ホルダの位置を検出する位置検出器、または基板とめっき液の接触を検知する接液検出器からなることを特徴とする請求項１０記載の基板処理装置である。
請求項１２に記載の発明は、前記接液検出器は、光センサ、圧力センサ、導電率センサ、温度センサまたは超音波センサ、またはこれらの組合せからなることを特徴とする請求項１１記載の基板処理装置である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、バリア層として電気抵抗が低いルテニウム膜を用い、その表面に直接電解めっきを行って、内部にボイド等の欠陥のない配線材料、例えば銅をトレンチ等の配線用凹部内に内部に確実に埋込むことができ、これによって、工程を削減しつつ、配線の信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図３は、本発明の実施の形態の基板処理装置の全体配置図を示す。図３に示すように、この基板処理装置には、同一設備内に位置して、内部に複数の基板Ｗを収納する２基のロード・アンロード部１０と、電解めっき処理及びその付帯処理を行う２基の電解めっき装置１２と、ロード・アンロード部１０と電解めっき装置１２との間で基板Ｗの受渡しを行う搬送ロボット１４と、めっき液タンク１６を有するめっき液供給設備１８が備えられている。
【００２９】
電解めっき装置１２には、図４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２０が備えられ、この基板処理部２０に隣接して、めっき液を溜めるめっき液トレー２２が配置されている。また、回転軸２４を中心に揺動する揺動アーム２６の先端に保持されて基板処理部２０とめっき液トレー２２との間を移動する電極ヘッド２８を有する電極アーム部３０が備えられている。更に、基板処理部２０の側方に位置して、めっき液回収アーム３２と、純水やイオン水等の薬液、または気体等を基板に向けて噴射する固定ノズル３４が配置されている。この実施の形態にあっては、３個の固定ノズル３４が備えられ、その内の１個を純水の供給用に用いている。
【００３０】
基板処理部２０には、図５に示すように、表面（被めっき面）を上向きにして基板Ｗを保持する基板保持部３６と、この基板保持部３６の上方に該基板保持部３６の周縁部を囲繞するように配置されたカソード部３８が備えられている。更に、基板保持部３６の周囲を囲繞して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飛散防止カップ４０が、エアシリンダ（図示せず）を介して上下動自在に配置されている。
【００３１】
ここで、基板保持部３６は、エアシリンダ４４によって、下方の基板受渡し位置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との間を昇降し、図示しない回転モータ及びベルトを介して、任意の加速度及び速度でカソード部３８と一体に回転するように構成されている。この基板受渡し位置Ａに対向して、電解めっき装置１２のフレーム側面の搬送ロボット１４側には、基板搬出入口（図示せず）が設けられ、また基板保持部３６がめっき位置Ｂまで上昇した時に、基板保持部３６で保持された基板Ｗの周縁部に下記のカソード部３８のシール材９０とカソード接点８８が当接する。飛散防止カップ４０は、その上端が基板搬出入口下方に位置し、図５に仮想線で示すように、上昇した時に基板搬出入口を塞いでカソード部３８の上方に達する。
【００３２】
めっき液トレー２２は、めっき処理を実施していない時に、電極アーム部３０の下記の多孔質構造体１１０及びアノード９８をめっき液で湿潤させるためのもので、この多孔質構造体１１０が収容できる大きさに設定され、図示しないめっき液供給口とめっき液排水口を有している。また、光センサがめっき液トレー２２に取付けられており、めっき液トレー２２内のめっき液の満水、即ちオーバーフローと排水の検出が可能になっている。
電極アーム部３０は、図示しないサーボモータからなる上下動モータとボールねじを介して上下動し、旋回モータを介して、めっき液トレー２２と基板処理部２０との間を電極ヘッド２８が移動するように旋回（揺動）する。
【００３３】
めっき液回収アーム３２は、図６に示すように、上下方向に延びる支持軸５８の上端に連結されて、ロータリアクチュエータ６０を介して旋回（揺動）し、エアシリンダ（図示せず）を介して上下動するように構成されている。めっき液回収アーム３２には、例えばシリンダポンプまたはアスピレータに接続されて、基板上のめっき液を吸引して回収するめっき液回収ノズル６６が備えられている。
【００３４】
基板保持部３６は、図７乃至図９に示すように、円板状の基板ステージ６８を備え、この基板ステージ６８の周縁部の円周方向に沿った６カ所に、上面に基板Ｗを水平に載置して保持する支持腕７０が立設されている。この支持腕７０の１つの上端には、基板Ｗの端面に当接して位置決めする位置決め板７２が固着され、この位置決め板７２を固着した支持腕７０に対向する支持腕７０の上端には、基板Ｗの端面に当接し回動して基板Ｗを位置決め板７２側に押付ける押付け片７４が回動自在に支承されている。また、他の４個の支持腕７０の上端には、回動して基板Ｗをこの上方から下方に押付けるチャック爪７６が回動自在に支承されている。
【００３５】
ここで、押付け片７４及びチャック爪７６の下端は、コイルばね７８を介して下方に付勢した押圧棒８０の上端に連結されて、この押圧棒８０の下動に伴って押付け片７４及びチャック爪７６が内方に回動して閉じるようになっており、基板ステージ６８の下方には、押圧棒８０に下面に当接してこれを上方に押上げる支持板８２が配置されている。
【００３６】
これにより、基板保持部３６が図５に示す基板受渡し位置Ａに位置する時、押圧棒８０は支持板８２に当接し上方に押上げられて、押付け片７４及びチャック爪７６が外方に回動して開き、基板ステージ６８を上昇させると、押圧棒８０がコイルばね７８の弾性力で下降して、押付け片７４及びチャック爪７６が内方に回転して閉じる。
【００３７】
カソード部３８は、図１０及び図１１に示すように、支持板８２（図９等参照）の周縁部に立設した支柱８４の上端に固着した環状の枠体８６と、この枠体８６の下面に内方に突出させて取付けた、この例では６分割されたカソード接点８８と、このカソード接点８８の上方を覆うように枠体８６の上面に取付けた環状のシール材９０とを有している。シール材９０は、その内周縁部が内方に向け下方に傾斜し、かつ徐々に薄肉となって、内周端部が下方に垂下するように構成されている。
【００３８】
これにより、図５に示すように、基板保持部３６がめっき位置Ｂまで上昇した時に、この基板保持部３６で保持した基板Ｗの周縁部にカソード接点８８が押付けられて通電し、同時にシール材９０の内周端部が基板Ｗの周縁部上面に圧接し、ここを水密的にシールして、基板Ｗの上面（被めっき面）に供給されためっき液が基板Ｗの端部から染み出すのを防止するとともに、めっき液がカソード接点８８を汚染することを防止する。
なお、この実施の形態において、カソード部３８は、上下動不能で基板保持部３６と一体に回転するようになっているが、上下動自在で、下降した時にシール材９０が基板Ｗの被めっき面に圧接するように構成してもよい。
【００３９】
前記電極アーム部３０の電極ヘッド２８は、図１２及び図１３に示すように、揺動アーム２６の自由端にボールベアリング９２を介して連結したハウジング９４と、このハウジング９４の下端開口部を塞ぐように配置された多孔質構造体１１０とを有している。すなわち、ハウジング９４は、下方に開口した有底カップ状に形成され、この下部内周面には、凹状部９４ａが、多孔質構造体１１０の上部には、この凹状部９４ａに嵌合するフランジ部１１０ａがそれぞれ設けられ、このフランジ部１１０ａを凹状部９４ａに嵌入することで、ハウジング９４に多孔質構造体１１０が保持されている。これによって、ハウジング９４の内部に中空のめっき液室１００が区画形成されている。
【００４０】
この多孔質構造体１１０の内部にめっき液を含有させることで、つまり多孔質構造体１１０自体は絶縁体であるが、この内部にめっき液を複雑に入り込ませ、厚さ方向にかなり長い経路を辿らせることで、めっき液の電気伝導率より小さい電気伝導率を有するように構成されている。
【００４１】
前記めっき液室１００内には、多孔質構造体１１０の上方に位置して、内部に上下に貫通する多数の通孔９８ｃを有するアノード９８が配置されている。そして、ハウジング９４には、めっき液室１００の内部のめっき液を吸引して排出するめっき液排出口１０３が設けられ、このめっき液排出口１０３は、めっき液供給設備１８（図３参照）から延びるめっき液排出管１０６に接続されている。更に、ハウジング９４の周壁内部には、アノード９８及び多孔質構造体１１０の側方に位置して上下に貫通するめっき液注入部１０４が設けられている。このめっき液注入部１０４は、この例では、下端をノズル形状としたチューブで構成され、めっき液供給設備１８（図３参照）から延びるめっき液供給管１０２に接続されている。
【００４２】
このめっき液注入部１０４は、基板保持部３６がめっき位置Ｂ（図５参照）にある時に、基板保持部３６で保持した基板Ｗと多孔質構造体１１０の隙間が、例えば０．５〜３ｍｍ程度となるまで電極ヘッド２８を下降させ、この状態で、アノード９８及び多孔質構造体１１０の側方から、基板Ｗと多孔質構造体１１０との間の領域にめっき液を注入するためのもので、シール材９０と多孔質構造体１１０に挟まれた領域で下端のノズル部が開口するようになっている。また、多孔質構造体１１０の外周部には、ここを電気的にシールドするゴム製のシールドリング１１２が装着されている。
【００４３】
このめっき液注入時には、めっき液注入部１０４から注入されためっき液は、基板Ｗの表面に沿って一方向に流れ、このめっき液の流れによって、基板Ｗと多孔質構造体１１０との間の領域の空気が外方に押し出されて外部に排出され、この領域がめっき液注入部１０４から注入された新鮮で組成が調整されためっき液で満たされて、基板Ｗとシール材９０で区画された領域に溜められる。
【００４４】
そして、ハウジング９４の側方に位置して、基板保持部３６で保持した基板Ｗの表面にめっき液注入部１０４からめっき液が供給されて該基板Ｗの表面がめっき液に接触したことを検出する、例えば光センサからなる、計測部としての接液検出器１２０が配置されている。つまり、この接液検出器１２０は、基板Ｗの表面がめっき液に接触したことを検出し、更に、この検出した信号を制御部等に入力することで、基板Ｗの表面がめっき液に接触した時からの時間を計測するようになっている。この接液検出器１２０の代わりに、例えば浸漬タイプの電解めっき装置にあっては、基板または基板ホルダの位置を検出する位置検出器を使用し、位置検出器からの検出信号を制御部等に入力するようにしてもよく、また、圧力センサの代わりに、導電率センサ、温度センサまたは超音波センサ、またはこれらの組合せからなるセンサを使用してもよい。
【００４５】
ここで、アノード９８は、スライムの生成を抑制するため、含有量が０．０３〜０．０５％のリンを含む銅（含リン銅）で構成されているが、例えば酸化イリジウムで被覆した不溶性アノードを使用するようにしてもよい。そして、アノード９８はめっき電源１１４の陽極に、カソード接点８８はめっき電源１１４の陰極にそれぞれ電気的に接続される。
【００４６】
そして、基板保持部３６がめっき位置Ｂ（図５参照）にある時に、基板保持部３６で保持した基板Ｗと多孔質構造体１１０との隙間が、例えば０．５〜３ｍｍ程度となるまで電極ヘッド２８を下降させる。この状態で、基板Ｗと多孔質構造体１１０との領域にめっき液注入部１０４からめっき液を注入してめっき液で満たし、このめっき液を基板Ｗとシール材９０で区画された領域に溜めてめっき処理を行う。
【００４７】
次に、基板処理装置を使用した本発明の基板処理方法（めっき方法）について、図１４乃至図１６を更に参照して説明する。
先ず、図１４（ａ）に示すように、半導体素子を形成した半導体基材１上の導電層１ａの上にＳｉＯ２やＬｏｗ−Ｋ材からなる絶縁膜（層間絶縁膜）２を堆積し、絶縁膜２の内部に、リソグラフィ・エッチング技術により、配線用凹部としてのビアホール３とトレンチ４を形成し、その表面にバリア層としてのルテニウム膜５ａを形成した基板Ｗを用意する。
【００４８】
そして、先ず、ロード・アンロード部１０からめっき処理前の基板Ｗを搬送ロボット１４で取り出し、表面（被めっき面）を上向きにした状態で、フレームの側面に設けられた基板搬出入口から一方の電解めっき装置１２の内部に搬送する。この時、基板保持部３６は、下方の基板受渡し位置Ａにあり、搬送ロボット１４は、そのハンドが基板ステージ６８の真上に到達した後に、ハンドを下降させることで、基板Ｗを支持腕７０上に載置する。そして、搬送ロボット１４のハンドを、前記基板搬出入口を通って退去させる。
【００４９】
搬送ロボット１４のハンドの退去が完了した後、飛散防止カップ４０を上昇させ、同時に基板受渡し位置Ａにあった基板保持部３６を前処理・洗浄位置Ｃに上昇させる。この時、この上昇に伴って、支持腕７０上に載置された基板は、位置決め板７２と押付け片７４で位置決めされ、チャック爪７６で確実に把持される。
【００５０】
一方、電極アーム部３０の電極ヘッド２８は、この時点ではめっき液トレー２２上の通常位置にあって、多孔質構造体１１０またはアノード９８がめっき液トレー２２内に位置しており、この状態で、飛散防止カップ４０の上昇と同時に、めっき液トレー２２及び電極ヘッド２８にめっき液の供給を開始する。そして、基板のめっき工程に移るまで、新しいめっき液を供給し、併せてめっき液排出管１０６を通じためっき液の吸引を行って、多孔質構造体１１０に含まれるめっき液の交換と泡抜きを行う。なお、飛散防止カップ４０の上昇が完了すると、フレーム側面の基板搬出入口は飛散防止カップ４０で塞がれて閉じ、フレーム内外の雰囲気が遮断状態となる。
【００５１】
続いてめっき処理に移る。先ず、基板保持部３６を、この回転を停止、若しくは回転速度をめっき時速度まで低下させた状態で、めっきを施すめっき位置Ｂまで上昇させる。すると、基板Ｗの周縁部は、カソード接点８８に接触して通電可能な状態となり、同時に基板Ｗの周縁部上面にシール材９０が圧接して、基板Ｗの周縁部が水密的にシールされる。
【００５２】
一方、基板Ｗが搬入されたという信号に基づいて、電極アーム部３０をめっき液トレー２２上方からめっき処理を施す位置の上方に電極ヘッド２８が位置するように水平方向に旋回させ、しかる後、電極ヘッド２８をカソード部３８に向かって下降させる。この時、多孔質構造体１１０を基板Ｗの表面に接触することなく、０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度に近接した位置とする。そして、めっき液注入部１０４から基板Ｗと多孔質構造体１１０との間の領域にめっき液を注入して該領域をめっき液で満たす。
【００５３】
この時、基板Ｗの表面がめっき液に接触したことを接液検出器１２０で検出し、この基板Ｗの表面がめっき液に接触した状態を所定時間維持して、めっき液中の添加剤をルテニウム膜５ａに吸着させる。つまり、図１６に示すように、基板Ｗの表面がめっき液に接触したことを接液検出器１２０で検出した後、この接触時間が所定時間経過したか否かを計測する。この基板表面をめっき液に接触させる時間は、例えば、０．５秒以上、６０秒以下であり、０．１秒以上、２０秒以下であることが好ましく、０．１秒以上、５秒以下であることが更に好ましい。
【００５４】
そして、この接触時間が所定時間経過した後、カソード接点８８とアノード９８との間に、めっき電源１１４から電圧を印加し、これによって、図１４（ｂ）に示すように、ビアホール３及びトレンチ４内に銅を充填させつつ、ルテニウム膜（バリア層）５ａの表面に銅めっき膜６を成膜する。このように、めっき液にルテニウム膜５ａを接触させ、一定時間静置させてめっき液中の添加剤をルテニウム膜５ａに吸着させてから電解めっきを開始することにより、めっき膜６の内部にボイドが発生することを抑え、しかも、従来と同等の穴埋め性を確保して、ルテニウム膜５ａの表面に銅めっき膜６を成膜することができる。
【００５５】
これにより、バリア層として電気抵抗が低いルテニウム膜５ａを用い、その表面に直接電解めっきを行って、内部にボイド等の欠陥のない銅めっき膜６をトレンチ等の配線用凹部内に内部に確実に埋込むことができ、これによって、工程を削減しつつ、配線の信頼性を高めることができる。しかも、めっき液として、銅イオン、硫酸イオン及び添加剤を含む酸性のめっき液を使用して電解めっきを行っても、バリア層としてのルテニウム膜５ａがめっき液中に溶解してしまうことはない。
【００５６】
めっき処理が完了すると、電極アーム部３０を上昇させ旋回させてめっき液トレー２２上方へ戻し、通常位置へ下降させる。次に、めっき液回収ノズル６６から基板Ｗ上のめっき液の残液を回収する。この残液の回収が終了した後、基板めっき面のリンスのために、純水用の固定ノズル３４から基板Ｗの中央部に純水を吐出し、同時に基板保持部３６をスピードを増して回転させて基板Ｗの表面のめっき液を純水に置換する。このように、基板Ｗのリンスを行うことで、基板保持部３６をめっき位置Ｂから下降させる際に、めっき液が跳ねて、カソード部３８のカソード接点８８が汚染されることが防止される。
【００５７】
リンス終了後に水洗工程に入る。即ち、基板保持部３６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３４から純水を供給しつつ基板保持部３６及びカソード部３８を回転させて水洗を実施する。この時、カソード部３８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材９０及びカソード接点８８も基板Ｗと同時に洗浄することができる。
【００５８】
水洗完了後にドライ工程に入る。即ち、固定ノズル３４からの純水の供給を停止し、更に基板保持部３６及びカソード部３８の回転スピードを増して、遠心力により基板表面の純水を振り切って乾燥させる。併せて、シール材９０及びカソード接点８８も乾燥される。ドライ工程が完了すると基板保持部３６及びカソード部３８の回転を停止させ、基板保持部３６を基板受渡し位置Ａまで下降させる。すると、チャック爪７６による基板Ｗの把持が解かれ、基板Ｗは、支持腕７０の上面に載置された状態となる。これと同時に、飛散防止カップ４０も下降させる。
【００５９】
以上でめっき処理及びそれに付帯する前処理や洗浄・乾燥工程の全て工程を終了し、搬送ロボット１４は、そのハンドを基板搬出入口から基板Ｗの下方に挿入し、そのまま上昇させることで、基板保持部３６から処理後の基板Ｗを受取る。そして、搬送ロボット１４は、この基板保持部３６から受取った処理後の基板Ｗをロード・アンロード部１０に戻す。そして、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）により、絶縁膜２上の銅めっき膜６及びルテニウム膜（バリア膜）５ａを除去して、図１４（ｃ）に示すように、絶縁膜２の内部に銅めっき膜６からなる配線を形成する。
【００６０】
次に、上記基板処理装置を使用した本発明の他の基板処理方法（めっき方法）を、図１７を参照して説明する。
先ず、図１７（ａ）に示すように、ＳｉＯ２やＬｏｗ−Ｋ材からなる絶縁膜（層間絶縁膜）２aの内部に、配線用凹部としてのトレンチ４ａを形成し、その表面にバリア層としてのルテニウム膜５ｂを形成した基板Ｗを用意する。
【００６１】
そして、前述と同様にして、多孔質構造体１１０を基板Ｗの表面に接触することなく、０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度に近接した位置とした後、めっき液注入部１０４から基板Ｗと多孔質構造体１１０との間の領域にめっき液を注入して該領域をめっき液で満たす。この時、基板Ｗの表面がめっき液に接触したことを接液検出器１２０で検出し、この基板Ｗの表面がめっき液に接触した状態を所定時間維持して、めっき液中の添加剤をルテニウム膜５ａに吸着させる。この基板表面をめっき液に接触させる時間は、例えば５秒以上、好ましくは２０秒以上であり、例えば３０秒である。
【００６２】
そして、この接触時間が所定時間経過した後、カソード接点８８とアノード９８との間に、めっき電源１１４から電圧を印加し、これによって、図１７（ｂ）に示すように、ルテニウム膜５ｂの表面に、トレンチ４ａの全表面を均一に覆う初期銅めっき膜６ａをコンフォーマルに成膜する。
【００６３】
次に、前述と同様にして、基板めっき面を純水でリンス（洗浄）し、更に基板保持部３６及びカソード部３８の回転スピードを増し、例えば１５００ｒｐｍで３０秒のスピンドライを行って乾燥させる。これによって、図１７（ｃ）に示すように、ルテニウム膜５ｂの表面に初期銅めっき膜６ａをコンフォーマルに成膜して乾燥させた基板Ｗを得る。
【００６４】
次に、前記初期銅めっき膜６ａをシード層としためっきを行い、初期銅めっき膜６ａの表面に銅めっき膜を成長させて、図１７（ｄ）に示すように、トレンチ４ａ内に銅めっき膜６を埋込む。つまり、前述と同様にして、多孔質構造体１１０を基板Ｗの表面に接触することなく、０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度に近接した位置とした後、カソード接点８８とアノード９８との間にめっき電源１１４から電圧を印加しつつ、めっき液注入部１０４から基板Ｗと多孔質構造体１１０との間の領域にめっき液を注入して該領域をめっき液で満たし、これによって、初期銅めっき膜６ａの表面に銅めっき膜を成長させる。
【００６５】
なお、めっき液注入部１０４から基板Ｗと多孔質構造体１１０との間の領域にめっき液を注入して該領域をめっき液で満たし、短時間そのまま放置して、めっき液中の添加剤を初期銅めっき膜６ａに少量吸着させてから、カソード接点８８とアノード９８との間にめっき電源１１４から電圧を印加するようにしてもよい。
この後の工程は、前述と同様であるので、その説明を省略する。
【実施例１】
【００６６】
シリコン基板上にＳｉＯ２を成膜し、その内部に溝状の配線パターン（配線幅０．１μｍ以上）を形成したのち、表面にバリア層としてのルテニウム膜を成膜した試料を用意した。銅めっき液として、半導体装置の配線工程での銅めっき膜の成膜に用いられる硫酸銅系のめっき液に、促進剤、抑制剤及び平滑化剤等の各添加剤を適量加えたものを用いた。アノードには酸化イリジウムで被覆した不溶解アノードを用いた。基板をめっき液に接触させてから電解めっきを開始するまでの時間を変化させたのち、同一条件でめっき液を電解し、トレンチの内部を含むルテニウム膜の表面に銅めっき膜を成長させた。試料の断面を走査型電子顕微鏡で観察し、図１８に示す、トレンチ内の銅めっき膜の膜厚ａ及び基板表面の銅めっき膜の膜厚ｂを測定した。これら銅めっき膜の膜厚ａ，ｂの値から穴埋めの選択比ａ／ｂを算出し、めっき液に基板を接触させてから電解開始までの時間との関係を調べた。図１８にめっき液に基板を接触させてから電解めっき開始までの時間（めっき開始遅れ時間）と穴埋めの選択比（ボトムアップ（ａ／ｂ））との関係を（▲）で示す。
【００６７】
比較対象として、ＰＶＤによって銅シード層を成膜した後、銅シード層の表面に銅めっき膜を形成した時における、前記銅めっき膜の膜厚ａ，ｂの値から穴埋めの選択比ａ／ｂを算出し、めっき液に基板を接触させてから電解開始までの時間との関係を調べた結果を図１８に（○）で示す。これは、配線幅０．２μｍの配線パターンを有するシリコン基板の表面に銅シード層を形成した場合を示す。
このため、これら２つの基板は、配線の構造やアスペクト比が異なり、添加剤の種類やめっき後の膜厚も違っているため、単純な値の比較はできない。
【００６８】
図１８から、銅シード層の表面に銅めっきを行った場合、めっき開始遅れ時間（switch  on  delay  time）が長いほど、穴埋めの選択比（ボトムアップ（ａ／ｂ））が小さくなり、穴埋め性が劣化することがわかる。一方、ルテニウム膜の表面に直接銅めっきを行った場合は、めっき開始遅れ時間（switch  on  delay  time）が長い方が穴埋めの選択比（ボトムアップ（ａ／ｂ））が大きくなり、穴埋め性が改善していることが判る。また、断面観察からも、めっき開始遅れ時間が長くなるにつれ、めっき初期に粒子状だっためっき膜が連続膜になることが判った。このことからルテニウム膜の表面に直接銅めっきを行う場合には、めっき液にルテニウム膜を接触させ、一定時間液中に静置してから電解めっきを開始した方が、トレンチ中に埋込まれる銅めっき膜中にボイドやシーム等が発生することを抑えて、配線の信頼性の面からも有利であることが判る。
【実施例２】
【００６９】
配線深さ０．２５μmで、配線幅０．１μｍ、０．２μｍ及び０．２５μｍの配線パターンをそれぞれ有し、表面に膜厚３ｎｍのルテニウム膜をＣＶＤで成膜した基板を用意した。このルテニウム膜のシート抵抗は、約１５０Ω／ｓｑである。これらの各基板表面に、銅濃度５０ｇ／ｌ、硫酸濃度８０ｇ／ｌ、塩素濃度５０ｐｐｍの銅めっき液に、促進剤、抑制剤及び平滑化剤を添加しためっき液を用いて、電解量として５５ｎｍのめっき量に相当する銅めっきを行った。この時、基板をめっき液に浸漬させてからの電解めっきを開始するまでの時間（めっき開始遅れ時間）を０秒、１秒、２秒及び３秒にそれぞれ設定した。電流密度は５〜４０ｍＡ／ｃｍ２である。配線パターンとして、配線開口部の断面形状が丸まっているものを使用した（図２４及び図２５参照）。
【００７０】
図１９に、基板をめっき液に浸漬させてから電解めっきを開始するまでの時間（めっき開始遅れ時間）と前記図１７に示す穴埋め選択比（ボトムアップ（ａ／ｂ））の関係を示す。図１９から、特に配線幅が０．１μmの配線パターンでは、浸漬時間（めっき開始遅れ時間）を長くすると選択比（ボトムアップ（ａ／ｂ））が浸漬時間とともに大きくなることが顕著に現れる。これは、基板がめっき液に浸漬する時間を長くすると、添加剤の1成分である硫黄を含む促進剤が配線内のルテニウム膜の表面に時間とともに吸着され増加していくためと考えられる。
【００７１】
図２０は、めっき開始遅れ時間を０秒とした時における各基板の銅めっきの析出状態をＳＥＭ観察した結果を示す。図２１は、めっき開始遅れ時間を１秒とした時における各基板の銅めっきの析出状態をＳＥＭ観察した結果を示す。図２２は、めっき開始遅れ時間を２秒とした時における各基板の銅めっきの析出状態をＳＥＭ観察した結果を示す。図２３は、めっき開始遅れ時間を３秒とした時における各基板の銅めっきの析出状態をＳＥＭ観察した結果を示す。
【００７２】
これらの図２０〜図２３から、浸漬時間（めっき開始遅れ時間）が長くなると結晶析出が密になることが判る。これも促進剤の吸着による影響と考えられ、また、結晶析出が密になると配線内のボイドが減少することが予想される。
【実施例３】
【００７３】
配線深さ０．２５μｍで、配線幅０．０９μm及び０．１５μｍ配線パターンをそれぞれ有し、表面に膜厚３ｎｍのルテニウム膜をＣＶＤで形成した基板を用意した。このルテニウム膜のシート抵抗は、約１５０Ω／ｓｑである。これらの各基板表面に、銅濃度５０ｇ／ｌ、硫酸濃度８０ｇ／ｌ、塩素濃度５０ｐｐｍの銅めっき液に、促進剤、抑制剤及び平滑化剤を添加しためっき液を用いて、電解量として５５ｎｍのめっき量に相当する銅めっきを行った。この時、基板をめっき液に浸漬させてからの電解めっきを開始するまでの時間（めっき開始遅れ時間）を、０秒、３秒、５秒、７秒及び１分にそれぞれ設定した。電流密度は５〜４０ｍＡ／ｃｍ２である。
【００７４】
図２４に、配線幅が０．０９μｍの配線パターンにおける、基板をめっき液に浸漬させてから電解めっきを開始するまでの時間（めっき開始遅れ時間）と配線内のボイドとの関係を示す。図２５に、配線幅が０．１５μｍの配線パターンにおける基板をめっき液に浸漬させてから電解めっきを開始するまでの時間（めっき開始遅れ時間）と配線内のボイドとの関係を示す。
【００７５】
図２４及び図２５は、絶縁膜（層間絶縁膜）２ｂの内部に形成した表面にルテニウム膜５ｃを形成し、トレンチ４ｂ内に配線となる銅めっき膜６ｂを埋込んだ状態を示している。
【００７６】
図２４から、配線幅０．０９μｍの配線パターンでは、浸漬時間（めっき開始遅れ時間）が０秒と１分のときに配線（銅めっき膜）内部にボイドＶの発生が見られた。これは、浸漬時間０秒のときは、添加剤の1成分である硫黄を含む促進剤が配線内のルテニウム膜の表面へ吸着される量が少なすぎるためと考えられる。また浸漬時間が１分のときは、添加剤の１つである抑制剤のルテニウム膜の表面への吸着量が増えめっきが付きにくくなって、配線内部にボイドが発生したものと予想される。これに対して、図２５から、配線幅０．１５μｍの配線パターンでは、いずれの浸漬時間でも、配線内部にボイドの発生は見られなかった。
【実施例４】
【００７７】
配線幅０．０８μｍ、配線深さ０．２２μmの配線パターンを有し、表面に膜厚２ｎｍのルテニウム膜をＣＶＤで成膜した基板を用意した。このルテニウム膜のシート抵抗は、約２５０Ω／ｓｑである。この基板表面に、銅濃度５０ｇ／ｌ、硫酸濃度８０ｇ／ｌ、塩素濃度５０ｐｐｍの銅めっき液に、促進剤、抑制剤及び平滑化剤を添加しためっき液を用い、電解量として４０ｎｍのめっき量に相当する銅めっきを行った。この時、基板をめっき液に浸漬させてからの電解めっきを開始するまでの時間（めっき開始遅れ時間）を０秒、２秒、５秒、１０秒及び２０秒にそれぞれ設定した。電流密度は５〜４０ｍＡ／ｃｍ２である。配線パターンとして、配線開口部の断面形状が比較的鋭角なものを使用した。
【００７８】
図２６に、基板をめっき液に浸漬させてから電解めっきを開始するまでの時間（めっき開始遅れ時間）と前記図１７に示す穴埋め選択比（ボトムアップ（ａ／ｂ））の関係を示す。穴埋め選択比（ボトムアップ（ａ／ｂ））は、配線幅、配線深さ、電解量により異なるため、同一実験条件での比較が必要となる。
【００７９】
この図２６から、めっき開始遅れ時間が０秒から５秒の間で穴埋め選択比（ボトムアップ（ａ／ｂ））の値が大きく、めっき開始遅れ時間が１０秒以後は穴埋め選択比（ボトムアップ（ａ／ｂ））の値が小さくなり、めっき開始遅れ時間が２０秒程度で穴埋め選択比（ボトムアップ（ａ／ｂ））が飽和することが判る。穴埋め選択比（ボトムアップ（ａ／ｂ））の値は、埋込みのための指標となる。このため、この実施例で使用しためっき液に対しては、浸漬時間（めっき開始遅れ時間）を５秒以内とすることが好ましく、より良好な埋め込みをするためには、浸漬時間を２秒以内とすることが望ましいことが判る。これは、添加剤の１つである硫黄を含む促進剤（アクセレレータ）の吸着が、浸漬時間２〜５秒で飽和するのに対して、添加剤の1つである抑制剤（サプレッサー）の吸着は、浸漬時間２０秒で飽和するためである。
【００８０】
また、浸漬時間２〜５秒では、促進剤の吸着量の増加により、穴埋め選択比（ボトムアップ（ａ／ｂ））の値が大きくなることで、埋込み性が良いめっきとなるが、これに対して、浸漬時間２０秒では抑制剤吸着量の増加により配線内にコンフォーマルなめっきになることが判る。
【実施例５】
【００８１】
実施例４の結果を基に、コンフォーマルなめっき処理と埋込み性の良いめっき処理を組合せて行い、ボイドのないめっき処理ができるかどうかを確認した。先ず、配線幅０．０８μm、配線深さ０．２２μmの配線パターンを有し、表面に膜厚２ｎｍのルテニウム膜をＣＶＤで成膜した基板を用意した。このルテニウム膜のシート抵抗は、約２５０Ω／ｓｑである。この基板表面に、前記実施例４で使用しためっき液を使用し、浸漬時間（めっき開始待ち時間）を２０秒として、２５ｎｍのめっき量に相当する電解量（電流密度５〜４０ｍＡ／ｃｍ２）の電解めっき処理を行い、コンフォーマルに銅めっき膜を配線パターン内に形成し、その後、水洗・乾燥し（リンス６０秒、スピンドライ１５００ｒｐｍで３０秒）、めっき液を除去した。次に、上記同一のめっき液により、浸漬時間（めっき開始待ち時間）０秒で５００ｎｍ相当する電解量（電流密度５〜４０ｍＡ／ｃｍ２）の電解めっき処理を実施した。断面観察から埋込み性を確認したところ、ボイドのないことが確認された。
【００８２】
これまで本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。例えば、配線材料として銅を使用しているが、銅の代わりに銅合金を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】従来のめっき処理によって銅配線を形成する例を工程順に示す図である。
【図２】従来のめっき処理を示すフロー図である。
【図３】本発明の実施の形態の基板処理装置の全体を示す平面図である。
【図４】図３に示す電解めっき装置の平面図である。
【図５】図３に示す電解めっき装置の基板保持部及びカソード部の拡大断面図である。
【図６】図３に示す電解めっき装置のめっき液回収アームを示す正面図である。
【図７】図３に示す電解めっき装置の基板保持部の平面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】図７のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１０】図３に示す電解めっき装置のカソード部の平面図である。
【図１１】図１０のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１２】図３に示す電解めっき装置の電極アーム部の平面図である。
【図１３】図３に示す電解めっき装置の電極ヘッド及び基板保持部で保持した基板を概略的に示す電解めっき時における断面図である。
【図１４】本発明の基板処理方法（めっき方法）によって銅配線を形成する例を工程順に示す図である。
【図１５】本発明の基板処理方法（めっき方法）を示すフロー図である。
【図１６】本発明の基板処理方法（めっき方法）めっき処理における電解めっき開始までの制御フロー図である。
【図１７】本発明の他の基板処理方法（めっき方法）によって銅配線を形成する例を工程順に示す図である。
【図１８】実施例１におけるボトムアップとめっき開始遅れ時間との関係を比較対象とともに示すグラフである。
【図１９】実施例２におけるボトムアップとめっき開始遅れ時間との関係を示すグラフである。
【図２０】実施例２におけるめっき開始遅れ時間を０秒とした時における各基板の銅めっきの析出状態のＳＥＭ観察した結果を示す図である。
【図２１】実施例２におけるめっき開始遅れ時間を１秒とした時における各基板の銅めっきの析出状態のＳＥＭ観察した結果を示す図である。
【図２２】実施例２におけるめっき開始遅れ時間を２秒とした時における各基板の銅めっきの析出状態のＳＥＭ観察した結果を示す図である。
【図２３】実施例２におけるめっき開始遅れ時間を３秒とした時における各基板の銅めっきの析出状態のＳＥＭ観察した結果を示す図である。
【図２４】実施例３の配線幅が０．０９μｍの配線パターンにおける、めっき開始遅れ時間と配線内のボイドとの関係を示す図である。
【図２５】実施例３の配線幅が０．１５μｍの配線パターンにおける、めっき開始遅れ時間と配線内のボイドとの関係を示す図である。
【図２６】実施例４におけるボトムアップとめっき開始遅れ時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８４】
５ａ，５ｂ，５ｃ  ルテニウム膜（バリア層）
６，６ｂ  銅めっき膜
６ａ  初期銅めっき膜
１０  ロード・アンロード部
１２  電解めっき装置
２０  基板処理部
２６  揺動アーム
２８  電極ヘッド
３６  基板保持部
３８  カソード部
６８  基板ステージ
７０  支持腕
８８  カソード接点
９０  シール材
９４  ハウジング
９８  アノード
１００  めっき液室
１０２  めっき液供給管
１０３  めっき液排出口
１０４  めっき液注入部
１０６  めっき液排出管
１１０  多孔質構造体
１１２  シールドリング
１１４  電源
１２０  接液検出器（計測部）
【図１】
2009030167.tif 000003
【図２】
2009030167.tif 000004
【図３】
2009030167.tif 000005
【図４】
2009030167.tif 000006
【図５】
2009030167.tif 000007
【図６】
2009030167.tif 000008
【図７】
2009030167.tif 000009
【図８】
2009030167.tif 000010
【図９】
2009030167.tif 000011
【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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