본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 매립 배선의 노출 표면을 덮어 보호하는 보호막의 막두께의 불균일을 개선하여 다층 배선화를 도모할 때에 층간 절연막 표면의 충분한 평탄도를 확보할 수 있도록 한 반도체장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다.
본 발명은, 절연막상에 보호막형성용의 도금재가 성막되는 것을 방지하고, 배선의 노출 표면에만 보호막을 선택적으로 형성할 수 있도록 한 반도체장치의 제조방법 및 그 방법을 제공하는 것을 제 2 목적으로 한다.
본 발명은, 매립 배선이 노출된 표면을 균일한 막두께로 연속한 배선 보호막(박막)으로 선택적으로 덮어 배선을 보호할 수 있고, 또 이 배선을 보호하는 배선 보호막이 반도체특성을 열화시키는 일이 없도록 한 반도체장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 제 3 목적으로 한다.
본 발명은, 매립 배선의 표면만을 배선의 열확산방지효과가 뛰어난 일정한 막두께의 보호막으로 선택적으로 덮어 배선의 열확산을 유효하게 방지할 수 있도록 한 반도체장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 제 4 목적으로 한다.
본 발명은, 전기저항율을 크게 하는 일 없이, 일렉트로마이그레이션 내성이나 스트레스마이그레이션 내성을 보다 높인 배선을 형성하거나, 배선의 표면을 선택적으로 덮어 보호할 수 있도록 한 저저항재료로 이루어지는 보호막을 형성하거나 하는 데 사용되는 도금액 및 그 도금액을 사용하여 형성한 반도체장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 제 5 목적으로 한다.
본 발명의 반도체장치는, 매립 배선구조를 가지는 반도체장치의 노출배선의 표면에 표면을 평탄화한 보호막을 선택적으로 형성한 것을 특징으로 한다. 이와 같이 막두께를 균일하게 하는 것이 일반적으로 곤란한 보호막의 표면을 평탄화함으로써 보호막의 막두께의 불균일을 개선하여 돌출부를 제거할 수 있다.
상기 보호막은 예를 들면 Co, Co합금, Ni 또는 Ni 합금 중 1종 이상으로 이루어진다. 이 Co 합금으로서는 예를 들면 Co-W-P, Co-W-B, Co-P, Co-B가 Ni 합금으로서는 예를 들면 Ni-B, Ni-P, Ni-W-P, Ni-W-B를 들 수 있다.
본 발명의 다른 반도체장치는, 매립 배선구조를 가지는 반도체장치의 노출배선의 표면에 비정질상을 가지는 배선 보호막을 선택적으로 형성한 것을 특징으로한다. 이에 의하여 밑바탕이 되는 배선의 결정배향에 영향을 미치지 않고 균일하고도 연속된 비정질상을 가지는 배선 보호막(덮개재)으로 노출배선의 표면을 선택적으로 덮어 배선을 보호할 수 있다. 예를 들면 도 32에 나타내는 바와 같이 SiO2등으로 이루어지는 절연막(10)의 내부에 구리를 매립하여 형성한 배선(구리배선) (8)의 표면에 예를 들면 무전해 도금에 의해 얻어지는 Co-W-B 합금으로 이루어지는 50nm 이하의 막두께의 비정질상을 가지는 배선 보호막(박막)(20)을 형성하면, 가령 구리배선(8)을 구성하는 구리가 복수의 결정배향을 가지는 다결정막이어도 이 결정배향의 영향을 받는 일 없이, 예를 들면 면방향(111)의 구리결정(8a)이나 면방향 (222)의 구리결정(8b)의 위에 Co-W-B 합금(20c)이 똑같이 성장하고, 이것에 의하여 균일한 막두께로 또한 연속된 배선 보호막(박막)(20)을 얻을 수 있다.
상기 배선 보호막은, 예를 들면 Ni합금, Co합금 또는 Cu합금으로 이루어진다. Cu 합금으로서는 Cu-B 합금 등을 들 수 있다. 배선재료로서, 구리, 구리합금, 은 또는 은합금 등의 저저항재료를 사용함으로써 반도체장치의 고속화, 고밀도화를 도모할 수 있다.
본 발명의 또 다른 반도체장치는, 매립 배선구조를 가지는 반도체장치의 노출배선의 표면에 비자성막으로 구성되는 배선 보호막을 선택적으로 형성한 것을 특징으로 한다. 상기한 비정질상을 가지는 배선 보호막은 결정과는 달리 3차원적인 질서를 가지지 않는 아몰퍼스구조를 가지고 있고, 이 아몰퍼스구조의 합금은 일반적으로 비자성(강자성이 생기지 않는다)이다. 이 때문에 배선 보호막을 아몰퍼스구조로 함으로써 각 합금조성으로 배선 보호막을 비자성막으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 반도체장치는, 매립 배선구조를 가지는 반도체장치의 노출배선의 표면에, 배선의 보호막 성막용 전처리를 실시하고, 이 전처리를 실시한 배선의 표면에 보호막을 선택적으로 형성한 것을 특징으로 한다. 이와 같이 반도체장치의 표면에 예를 들면 배선의 열확산을 방지하는 보호막 성막용 전처리를 실시하고, 예를 들면 밑바탕의 막질을 미리 균일하게 함으로써, 그후 예를 들면 Co-W-B 합금 등의 W를 가지는 열확산방지효과가 뛰어난 보호막(덮개재)을 일정한 막두께로 형성하어 매립 배선의 열확산을 유효하게 방지할 수 있다.
상기 전처리에 의하여 상기 노출배선의 표면에 다음공정에 있어서의 무전해 도금의 촉매의 역활을 하는 시드층을 선택적으로 형성하고, 이 시드층의 표면에 상기 보호막을 선택적으로 형성함으로써 촉매의 역활을 하는 시드층의 표면에, 열확산방지효과가 뛰어난 보호막(덮개재)을 일정한 막두께로 형성할 수 있다.
상기 시드층은 예를 들면 비정질 Co-B 합금으로 이루어지고, 상기 보호막은 예를 들면 비정질 Co-W-B 합금 또는 비정질 Co-W-P 합금으로 이루어진다. 이에 의하여 먼저 밑바탕의 결정배향에 영향을 미치지 않고 균일한 막질의 비정질 Co-B 합금으로 이루어지는 시드층을 균일한 막두께로 형성하고, 이 시드층의 표면에 열확산방지효과가 뛰어난 비정질 Co-W-B, 비정질 Co-W-P 합금 등으로 이루어지는 보호막을 균일한 막두께로 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 반도체장치는, 기판의 표면에 설치한 배선용의 미세한 오목부 내에 구리와 비고용의 금속으로 이루어지는 구리합금을 매립하여 배선을 형성한 것을 특징으로 한다. 이에 의하여 구리 단독으로 배선을 형성하였을 때에 비하여 전기저항율을 크게 하는 일 없이, 일렉트로마이그레이션 내성과 스트레스마이그레이션 내성을 높인 구리합금으로 이루어지는 배선을 얻을 수 있다. 여기서 구리와 비고용의 금속으로 이루어지는 구리합금이란, 예를 들면 구리-은계의 구리합금 등, 복수의 물질(예를 들면 구리와 은)이 하나의 결정격자를 만드는 일 없이(예를 들면 구리와 은이 서로 섞인 결정이 되는 일 없이), 각 물질의 결정(예를 들면 구리의 결정과 은의 결정)이 혼재하는 것을 말한다.
상기 보호막의 막두께는, 예를 들면 0.1∼500nm의 범위 내에 있다. 상기 구리와 비고용의 금속으로 이루어지는 구리합금으로서는, 예를 들면 구리-은계 합금, 구리-코발트계 합금, 구리-주석계 합금 또는 구리-붕소계 합금을 들 수 있다. 이들 구리합금 중의 구리의 함유율은 일반적으로는 90 내지 90.99at% 이다.
본 발명의 또 다른 반도체장치는, 매립 배선구조를 가지는 반도체장치의 노출배선의 적어도 일부에 구리와 비고용의 금속으로 이루어지는 구리합금으로 이루어지는 보호막을 선택적으로 형성한 것을 특징으로 한다. 이에 의하여 은이나 구리와의 결합력이 강하고, 또한 비저항(ρ)이 낮은 구리와 비고용의 금속으로 이루어지는 구리합금으로 이루어지는 보호막으로 배선의 표면을 선택적으로 덮어 배선을 보호하고, 이것에 의하여 배선저항의 상승을 없앤 반도체장치를 제조할 수 있다.
본 발명의 반도체장치의 제조방법은, 매립 배선구조를 가지는 반도체장치의 노출배선의 표면에, 보호막을 무전해 도금으로 선택적으로 형성하고, 그후 상기 보호막이 형성된 반도체장치의 표면을 평탄화하는 것을 특징으로 한다. 무전해 도금으로 보호막을 형성하면 이 막두께를 균일하게 하는 것이 일반적으로 곤란하나, 이와 같이 무전해 도금후에 보호막의 표면을 평탄화함으로써 보호막의 막두께의 불균일을 개선하여 돌출부를 제거할 수 있다.
예를 들면 매립 배선구조를 가지는 반도체장치의 표면에 설치한 배선용의 오목부에 도전체를 도금에 의해 매립하고, 그 도전체를 열처리하여 상기 반도체장치의 표면을 연마에 의해 평탄하게 하며, 상기 반도체장치의 노출배선의 표면에 무전해 도금에 의해 보호막을 선택적으로 형성하고, 상기 반도체장치의 표면을 연마에 의해 평탄하게 한다. 이 보호막을 형성한 후의 연마는, 예를 들면 산화제 및 숫돌입자를 함유하는 슬러리를 공급하면서, 부직포, 스펀지 또는 발포 우레탄 등의 수지재료 등으로 이루어지는 연마패드를 사용하여 행한다. 이에 의하여 보호막은 산화제에 의해 산화되고 슬러리에 함유된 숫돌입자에 의해 연마된다. 또 미리 숫돌입자를 넣은 숫돌을 사용하여 연마하여도 좋다.
상기 보호막을 무전해 도금으로 선택적으로 형성하기 전에, 필요에 따라 도금 전처리를 행하여도 좋다. 이 도금 전처리로서는, 예를 들면 Pd 촉매를 부여하는 촉매처리나, 노출배선의 표면에 부착된 산화막을 제거하는 산화막제거처리 등을 들 수 있다.
여기서 기판의 표면에 설치한 배선용의 오목부에 도전체를 도금에 의해 매립하여, 이 도전체를 열처리하고, 이 열처리를 실시한 기판의 표면을 연마에 의해 평탄하게 하며, 이 평탄화한 기판의 표면을 세정하고, 이 세정후의 기판의 노출된 배선의 표면에 무전해 도금에 의해 보호막을 선택적으로 형성하도록 하여도 좋고, 이 세정에 있어서 기판 표면의 절연막상의 도전체 콘터미네이션이 5 ×1O5atoms/㎠ 이하가 되도록 절연막 상면을 청정하게 하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 이후의 무전해 도금으로 보호막을 선택적으로 형성할 때에 절연막상의 구리 콘터미네이션에 의하여 무전해 도금의 도금재가 이 절연막상의 구리에 반응하여 여기에 성막하는 것을 방지할 수 있다. 여기서 이와 같이 기판 표면을 세정한 때에는 절연막의 상면이 청정한, 예를 들면 5분 이내에 도금을 행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 반도체장치의 제조방법은, 매립 배선구조를 가지는 반도체장치의 표면에 무전해 도금을 실시하고, 노출배선의 표면에 비정질상을 가지는 배선 보호막을 선택적으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
예를 들면 매립 배선구조를 가지는 반도체장치의 표면에 설치한 배선용의 오목부에 도전체를 도금에 의해 매립하고 그 도전체를 열처리하여 상기 반도체장치의 표면을 화학적 기계적 연마에 의해 평탄하게 하고, 상기 반도체장치의 노출배선의 표면에 무전해 도금에 의해 비정질상을 가지는 배선 보호막을 선택적으로 형성한다.
본 발명의 또 다른 반도체장치의 제조방법은, 매립 배선구조를 가지는 반도체장치의 표면에 무전해 도금을 실시하고, 노출배선의 표면에 비자성막으로 구성되는 배선 보호막을 선택적으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
예를 들면 매립 배선구조를 가지는 반도체장치의 표면에 설치한 배선용의 오목부에 도전체를 도금에 의해 매립하고, 그 도전체를 열처리하여 상기 반도체장치의 표면과 화학적 기계적 연마에 의해 평탄하게 하고, 상기 반도체장치의 노출배선의 표면에 무전해 도금에 의해 비자성막으로 구성되어 배선 보호막을 선택적으로 형성한다.
본 발명의 또 다른 반도체장치의 제조방법은, 매립 배선구조를 가지는 반도체장치의 노출배선의 표면에 보호막 성막용의 전처리를 선택적으로 실시하고, 이 전처리를 실시한 배선의 표면에, 무전해 도금에 의해 보호막을 선택적으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 전처리에 의해 상기 노출배선의 표면에 Co합금 도금, 예를 들면 Co-W-B나 Co-W-P 도금의 촉매의 역활을 하는 예를 들면 비정질 Co-B 합금으로 이루어지는 시드층을 선택적으로 형성하고, 이 시드층의 표면에 Co-W-B 합금이나 Co-W-P 합금 등으로 이루어지는 보호막을 선택적으로 형성한다.
예를 들면 매립 배선구조를 가지는 반도체장치의 표면에 설치한 배선용의 오목부에 도전체를 도금에 의해 매립하고, 그 도전체를 열처리하여 상기 반도체장치의 표면을 화학적 기계적 연마에 의해 평탄하게 하고, 상기 반도체장치의 노출배선의 표면에 배선 보호막 성막용의 전처리를 실시하고, 이 전처리를 실시한 배선의 표면에 무전해 도금에 의해 보호막을 선택적으로 형성한다.
본 발명의 또 다른 반도체장치의 제조방법은, 기판의 표면에 도금을 실시하여 기판의 표면에 설치한 배선용의 미세한 오목부 내에 구리와 비고용의 금속으로 이루어지는 구리합금을 매립하여 배선을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 반도체장치의 제조방법은, 매립 배선구조를 가지는 반도체장치의 표면에 도금을 실시하여 노출배선의 적어도 일부에 구리와 비고용의 금속으로 이루어지는 구리합금으로 이루어지는 보호막을 선택적으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 반도체장치의 제조장치는, 기판의 표면에 설치한 배선용의 오목부에 도전체를 매립하는 제 1 도금유닛과, 이 도전체를 매립한 기판의 표면을 연마하는 제 1 연마유닛과, 이 연마후의 기판에 노출된 배선의 표면에 보호막을 선택적으로 형성하는 제 2 도금유닛과, 이 보호막을 형성한 기판의 표면을 연마하는 제 2 연마유닛을 구비한 것을 특징으로 한다.
기판에 매립한 도전체에 열처리를 실시하는 열처리 유닛을 더욱 가지거나, 제 2 도금유닛으로 배선의 표면에 보호막을 선택적으로 형성하는 것에 앞서, 상기 배선의 표면에 촉매의 역활을 하는 시드층을 선택적으로 형성하는 제 3 도금유닛을 더욱 가지거나 하도록 할 수 있다.
또한, 제 1 연마유닛으로 평탄화한 기판의 표면을 세정하는 세정유닛을 구비하고, 이 세정유닛으로 기판의 표면을 상기 표면의 절연막상의 도전체 콘터미네이션이 5 ×1O5atoms/㎠ 이하가 되도록 세정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 구리와 비고용의 금속으로 이루어지는 구리합금을 도금하는 데 사용되는 도금액은 구리이온, 구리와 비고용의 금속으로 이루어지는 구리합금을 얻는 금속의 금속이온, 착화제 및 알칼리금속을 함유하지 않은 환원제를 가지는 것을 특징으로 한다. 이 도금액을 사용하여 도금을 행함으로써 구리와 거의 동등한 전기 저항율을 가지고, 또한 구리에 비하여 일렉트로마이그레이션 내성과 스트레스마이그레이션 내성이 높은 구리와 비고용의 금속으로 이루어지는 구리합금으로 이루어지는 도금막을 얻을 수 있다.
상기 금속이온은, 예를 들면 은 이온, 코발트이온 또는 주석이온이다. 상기 환원제는 예를 들면 알킬아민보란이고, 이와 같이 환원제로서 나트륨을 함유하고 있지 않은 알킬아민보란을 사용함으로써, 반도체장치의 알칼리금속에 의한 오염을 방지할 수 있다. 알킬아민보란으로서는 예를 들면 디메틸아민보란, 디에틸아민보란이나 트리메틸아민보란 등을 들 수 있다.
안정제로서의 황화합물, 질소화합물 또는 중금속화합물의 1종 또는 2종 이상, 또는 계면활성제의 적어도 한쪽을 더 가지도록 하여도 좋다.
알칼리금속을 함유하지 않은 pH 조정제를 사용하여 pH를 5 내지 14로 조정하는 것이 바람직하고, 이와 같이 알칼리금속을 함유하지 않은 pH 조정제를 사용하여 pH를 조정함으로써, 도금액 중에 나트륨 등이 함유되는 것을 방지할 수 있다. 이 pH 조정제로서는 예를 들면 암모니아수 또는 수산화 테트라메틸암모늄(TMAH)을 들수 있다. 도금액의 pH는 7 내지 13인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.
도 1a 내지 도 1c는, 반도체장치에 있어서의 구리배선 형성예를 공정순으로 나타낸다. 도 1a에 나타내는 바와 같이 반도체소자를 형성한 반도체 기재(1)상의 도전층(1a) 위에 예를 들면 SiO2로 이루어지는 절연막(2)을 퇴적하고, 이 절연막 (2)의 내부에 예를 들면 리소그래피·에칭기술에 의해 콘택트홀(3)과 배선용 홈(4)을 형성하고, 그 위에 Ta 또는 TaN 등으로 이루어지는 배리어층(5), 다시 그 위에 전해도금의 급전층으로서의 구리시드층(6)을 스패터링 등에 의해 형성한다.
그리고 도 1b에 나타내는 바와 같이 반도체 기판(W)의 표면에 구리도금을 실시함으로써 반도체 기판(W)의 콘택트홀(3) 및 홈(4) 내에 구리를 충전시킴과 동시에, 절연막(2)상에 구리층(7)을 퇴적시킨다. 그후 화학적 기계적 연마(CMP)에 의하여 절연막(2)상의 구리층(7) 및 배리어층(5)을 제거하고, 콘택트홀(3) 및 배선용 홈(4)에 충전시킨 구리층(7)의 표면과 절연막(2)의 표면을 거의 동일 평면으로 한다. 이에 의하여 도 1c에 나타내는 바와 같이 절연막(2)의 내부에 구리 시드층(6)과 구리층(7)으로 이루어지는 배선(구리배선)(8)을 형성한다.
본 발명의 반도체장치는 상기한 바와 같이 하여 기판(W)에 형성한 배선(8)의 노출 표면을 도 2a 내지 도 2c에 나타내는 바와 같이 보호막(20)으로 선택적으로 덮어 보호하고, 다시 CMP 처리를 실시하여 보호막(20)의 표면을 평탄화한 후, 기판 (W)의 표면에 예를 들면 SiO2나 SiOF 등의 절연막(22)을 적층하여 다층 배선구조를 구성하도록 하고 있다. 이때의 공정의 일부를 도 3에 나타낸다. 이 예에서는 우선 예를 들면 전기도금에 의해 구리의 매립을 행하여 세정 ·건조시킨 후, 필요에 따라 열처리(어닐링)를 행하여 CMP 처리하고, CMP 처리후의 기판(W)를 세정한다. 그리고 예를 들면 Pd 촉매를 부여하는 촉매처리 등의 도금 전처리를 행한 후, 기판 (W)의 표면에 무전해 도금을 실시하여 도 2a에 나타내는 바와 같이 배선(8)의 외부로의 노출표면에 예를 들면 Co 합금으로 이루어지는 보호막(20)을 선택적으로 형성한다. 그리고 기판을 세정하여 건조시킨 후, 도 2b에 나타내는 바와 같이 기판(W)의 표면에 CMP 처리를 실시하여 보호막(20)의 표면을 평탄화한다. 다음에 기판을 세정하여 건조시킨 후, 도 2c에 나타내는 바와 같이 이 위에 절연막(22)을 퇴적시킨다.
이와 같이 배선(8)의 노출표면을 보호막(20)으로 선택적으로 덮음으로써 배선(8)을 보호할 수 있다. 또한 무전해 도금으로 보호막(20)을 형성하면, 이 막두께를 균일하게 하는 것이 일반적으로 곤란하나, 이와 같이 무전해 도금 후에 보호막(20)의 표면을 CMP 처리로 평탄화함으로써 보호막(20)의 막두께의 불균일을 개선하고, 이에 의하여 이 위에 퇴적시킨 절연막(22) 표면의 충분한 평탄도를 확보할 수 있다.
여기서 CMP 후의 세정에 있어서, 도 1c에 나타내는 절연막(2)상의 구리콘터미네이션이 5 ×1O5atoms/㎠ 이하가 되도록 기판(W)의 표면을 청정하게 세정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 절연막(2)상의 구리콘터미네이션을 5 ×1O5atoms/㎠이하로 떨어뜨림으로써 이후의 무전해 도금으로 보호막(20)을 선택적으로 형성할 때에 절연막(2)상의 구리콘터미네이션에 의하여 무전해 도금의 도금재가 이 절연막 (2)상의 구리에 반응하여 여기에 성막하여 버리는 것을 방지할 수 있다. 즉, 구리의 표면에 무전해 도금을 실시하는 경우, 촉매공정인지의 여부에 상관없이 도금재가 구리의 원소에 반응하여 성막되나, 절연막(2)의 상면으로부터 구리를 제거함으로써 절연막상에서 도금재가 구리와 반응하여 성막하는 것을 방지할 수 있다. 이와 같이 기판(W)의 표면을 청정하게 세정하였을 때에는 절연막(2)의 상면이 청정한 예를 들면 5분 이내에 무전해 도금을 행하는 것이 바람직하다.
또한 보호막(20)을 선택적으로 형성할 때, 배선 패턴의 집적밀도에 의해 영향을 받는 경우가 있다. 즉, 배선 패턴의 소홀한 부분은 배선 패턴이 치밀한 부분보다 막이 부착되기 어렵기 때문에, 배선 패턴이 소홀한 부분에 보호막(20)을 충분히 형성하고자 하면 배선 패턴이 치밀한 부분에는 보호막(20)이 두껍게 형성되나, 그때 노출된 배선(8)의 표면뿐만 아니라, 절연막(2)의 표면에도 보호막(20)이 형성되는 경우가 있다. 이와 같은 경우에도 노출된 배선(8)의 표면에 형성된 보호막 (20)뿐만 아니라 절연막(2)의 표면에 형성된 보호막(20)도 동시에 CMP 처리로 평탄화 하여 보호막(20)의 불균일을 개선할 수 있다. 평탄화는 보호막(20)이 약간 절연막 (2)의 표면으로부터 솟아있는 상태에서 멈추어도 좋으나, 절연막(2)의 표면과 같아질 때까지 평탄화한 쪽이 이 위에 퇴적시키는 절연막(22) 표면의 충분한 평탄도를 확보하기 쉽다.
여기서, 본 예에서는 보호막(20)으로서 Co-W-P 합금을 사용하고 있다. 즉 기판(W)을 예를 들면 PdCl2+ HCl의 용액에 1분간 침지시켜 팔라듐촉매를 부여하는 도금 전처리를 실시하고, 그런 다음 코발트이온, 착화제, pH 완충제, pH 조정제, 환원제 및 텅스텐을 함유하는 화합물을 함유한 도금액에 기판(W)의 표면을 침지시킴으로써 보호막(Co-W-P 합금층)(20)을 형성하고 있다.
이 도금액에는 필요에 따라 안정제로서의 중금속화합물 또는 황화합물의 1종또는 2종 이상, 또는 계면활성제의 적어도 한쪽이 첨가되고, 또 수산화나트륨 등의 pH 조정제를 사용하여 pH가 예를 들면 10으로 조정되어 있다. 도금액의 온도는 예를 들면 90℃ 이다.
도금액의 코발트이온의 공급원으로서는 예를 들면 황산코발트, 염화코발트, 아세트산코발트 등의 코발트염을 들 수 있다. 착화제로서는 예를 들면 아세트산 등의 카르본산 및 그것들의 염, 주석산, 구연산 등의 옥시카르본산 및 그것들의 염, 글리신 등의 아미노카르본산 및 그것들의 염을 들 수 있다. 또 그것들은 단독으로 사용하여도 좋고, 2종 이상 병용하여도 좋다.
pH 완충제로서는 예를 들면 황산암모늄, 염화암모늄, 붕산 등을 들 수 있다. 환원제로서는 차아인산나트륨 등을 들 수 있다. 텅스텐을 함유하는 화합물로서는 예를 들면 텅스텐산 및 그것들의 염, 또는 텅스토인산[예를 들면, H3(PW12P40)· nH2O) 등의 헤테로폴리산 및 그것들의 염 등을 들 수 있다.
또한 본 예에서는 보호막(20)으로서 Co-W-P 합금을 사용하고 있으나, Co 단체, Co-W-B 합금, Co-P 합금 또는 Co-B 합금 등을 사용하여도 좋다.
또, 보호막(20)으로서 Ni-B 합금을 사용하여도 좋다. 즉 니켈이온, 니켈이온의 착화제, 니켈이온의 환원제로서의 알킬아민보란 또는 붕소화수소화합물 및 암모니아이온을 함유하고, pH를 예를 들면 8 내지 12로 조정한 무전해 도금액을 사용하고, 이 도금액에 기판(W)의 표면을 침지시킴으로써 보호막(Ni-B 합금층)(20)을 형성하여도 좋다. 도금액의 온도는 예를 들면 50 내지 90℃, 바람직하게는 55 내지 75℃ 이다.
여기서 니켈이온의 착화제로서는 예를 들면 사과산이나 글리신 등을 들 수 있고, 붕소화수소화합물로서는 예를 들면 NaBH4를 들 수 있다. 또한 보호막(20)으로서 Ni단체, Ni-P합금, Ni-W-B 또는 Ni-W-P 합금 등을 사용하여도 좋다.
또, 배선재료로서 구리를 사용한 예를 나타내고 있으나, 구리 외에 구리합금, 은 및 은합금 등을 사용하여도 좋다.
도 4는 본 발명의 실시형태의 반도체장치의 제조장치의 전체구성을 나타내는 평면배치도이다. 이 제조장치는 전체가 장방형을 이루는 바닥상의 공간의 한쪽 끝측에 제 1 연마유닛(24a)과 제 2 연마유닛(24b)이 좌우로 대향하여 배치되고, 다른쪽 끝측에 각각 반도체 웨이퍼 등의 기판(W)을 수납하는 기판 카세트(26a, 26b)를 탑재하는 1쌍의 로드 ·언로드부가 배치되어 있다. 그리고 연마유닛(24a, 24b)과 로드 ·언로드부를 연결하는 선상에 2대의 반송로봇(28a, 28b)이 배치되어 있다. 또한 반송라인을 따른 한쪽측에는 구리 매립용의 제 1 도금유닛(30), 반전기를 구비한 구리막 두께 검사유닛(32) 및 반전기를 구비한 도금 전처리유닛(34)이 배치되고, 다른쪽측에는 린스 ·건조장치(36), 보호막형성용 제 2 도금유닛(38) 및 롤스 펀지를 구비한 세정유닛(39)이 배치되어 있다. 연마유닛(24a, 24b)의 반송라인측에는 기판(W)을 연마유닛(24a, 24b) 사이에서 주고 받는 상하이동 자유로운 푸셔 (42)가 설치되어 있다.
여기서 도 5에 나타내는 바와 같이 예를 들면 제 1 도금유닛(30)에 인접한위치에 어닐링 유닛(열처리 유닛)(814)을 배치함으로써, 제 1 도금유닛(30)에 의한 도전체(구리)의 매립, 어닐링 유닛(814)에 의한 도전체(구리)의 열처리(어닐) 및 연마유닛(24a 또는 24b)에 의한 연마작업을 연속하여 행할 수 있다.
도 7 내지 도 15는, 도 4 및 도 5에 구비되어 있는 제 1 도금유닛(30)을 구성하는 전기도금장치를 나타낸다. 이 도금유닛(전기도금장치)(30)은 도 7에 나타내는 바와 같이 대략 원통형상으로 내부에 도금액(45)을 수용하는 도금처리조 (46)와, 이 도금처리조(46)의 위쪽에 배치되어 기판(W)을 유지하는 헤드부(47)로 주로 구성되어 있다. 또한 도 7은 헤드부(47)로 기판(W)을 유지하여 도금액(45)의 액면을 상승시킨 도금위치에 있을 때의 상태를 나타내고 있다.
상기 도금처리조(46)에는 위쪽으로 개방하고, 애노드(48)를 바닥부에 배치한 도금실(49)을 가지고, 이 도금실(49) 내에 도금액(45)을 보유하는 도금조(50)가 구비되어 있다. 도금조(50)의 안 둘레벽에는 도금실(49)의 중심을 향하여 수평으로 돌출하는 도금액 분출노즐(53)이 원주방향을 따라 등간격으로 배치되고, 이 도금액분출노즐(53)은 도금조(50)의 내부를 상하로 연장하는 도금액 공급로에 연통되어 있다.
또한 본 예에서는 도금실(49) 내의 애노드(48)의 위쪽위치에 예를 들면 3mm 정도의 다수의 구멍을 설치한 펀치플레이트(220)가 배치되고, 이에 의하여 애노드 (48)의 표면에 형성된 블랙필름이 도금액(45)에 의하여 감아 올려져 흘러 나오는 것을 방지하도록 되어 있다.
또 도금조(50)에는 도금실(49) 내의 도금액(45)을 상기 도금실(49)의 바닥부둘레 가장자리로부터 뽑아 내는 제 1 도금액 배출구(57)와, 도금조(50)의 상단부에 설치한 둑부재(58)를 흘러 넘친 도금액(45)을 배출하는 제 2 도금액 배출구(59)와, 이 둑부재(58)를 흘러 넘치기 전의 도금액(45)을 배출하는 제 3 도금액 배출구 (120)가 설치되고, 다시 둑부재(58)의 하부에는 도 13a 내지 도 13c에 나타내는 바와 같이 소정간격마다 소정폭의 개구(222)가 설치되어 있다.
이에 의하여 도금처리시에 있어서, 공급 도금량이 클 때에는 도금액을 제 3도금액 배출구(120)로부터 외부로 배출함과 동시에, 도 13a에 나타내는 바와 같이둑부재(58)를 흘러 넘치게 하고, 다시 개구(222)를 통과시켜 제 2 도금액 배출구 (59)로부터도 외부로 배출한다. 또 도금처리시에 있어서, 공급도금량이 작을 때에는 도금액을 제 3 도금액 배출구(120)로부터 외부로 배출함과 동시에 도 13b에 나타내는 바와 같이 개구(222)를 통과시켜 제 2 도금액 배출구(59)로부터도 외부로 배출하고, 이에 의하여 도금량의 대소에 용이하게 대처할 수 있게 되어 있다.
또한 도 13d에 나타내는 바와 같이 도금액 분출노즐(53)의 위쪽에 위치하여 도금실(49)과 제 2 도금액 배출구(59)를 연통하는 액면제어용 관통구멍(224)이 원주방향을 따른 소정의 피치로 설치되고, 이것에 의하여 비도금시에 도금액을 관통구멍(224)을 통과시켜 제 2 도금액 배출구(59)로부터 외부로 배출함으로써 도금액의 액면을 제어하도록 되어 있다. 또한 이 관통구멍(224)은 도금처리시에 오리피스와 같은 역활을 하여, 여기로부터 흘러 나오는 도금액의 양이 제한된다.
도 8에 나타내는 바와 같이 제 1 도금액 배출구(57)는 도금액 배출관(60a)을 거쳐 리저버(226)에 접속되고, 이 도금액 배출관(60a)의 도중에 유량조정기(61a)가장착되어 있다. 제 2 도금액 배출구(59)와 제 3 도금액 배출구(120)는 도금조(50)의 내부에서 합류한 후, 도금액 배출관(60b)을 거쳐 직접 리저버(226)에 접속되어 있다.
이 리저버(226)에 들어 간 도금액(45)은, 리저버(226)로부터 펌프(228)에 의해 도금액 조정탱크(40)로 들어 간다. 이 도금액 조정탱크(40)에는 온도조절기 (230)나, 샘플액을 인출하여 분석하는 도금액 분석유닛(232)이 부설되어 있고, 단일 펌프(234)의 구동에 따라 도금액 조정탱크(40)로부터 필터(236)를 통하여 도금액(45)이 도금유닛(30)의 도금액 분출노즐(53)에 공급되도록 되어 있다. 이 도금액 조정탱크(40)로부터 도금유닛(30)으로 연장되는 도금액 공급관(55)의 도중에 2차측의 압력을 일정하게 하는 제어밸브(56)가 구비되어 있다.
도 7로 되돌아가 도금실(49) 내부의 주변 근방에 위치하고, 그 도금실(49) 내의 도금액(45)의 상하로 분리된 위쪽의 흐름으로 도금액면의 중앙부를 위쪽으로 밀어 올려 아래쪽의 흐름을 원활하게 함과 동시에, 전류밀도의 분포를 보다 균일하게 되도록 한 연직 정류링(62)과 수평 정류링(63)이 상기 수평 정류링(63)의 바깥 둘레 끝을 도금조(50)에 고착하여 배치되어 있다.
한편 헤드부(47)에는 회전 자유로운 아래쪽으로 개구한 바닥이 있는 원통형상으로 둘레벽에 개구(94)를 가지는 하우징(70)과, 하단에 가압링(240)을 설치한 상하이동 자유로운 가압로드(242)가 구비되어 있다. 하우징(70)의 하단에는 도 11및 도 12에 나타내는 바와 같이 안쪽으로 돌출하는 링형상의 기판 유지부(72)가 설치되고, 이 기판 유지부(72)에 안쪽으로 돌출하고, 상면의 선단이 위쪽으로 첨탑형상으로 돌출하는 링형상의 시일재(244)가 설치되어 있다. 또한 이 시일재(244)의 위쪽에 캐소드전극용 접점(76)이 배치되어 있다. 또 기판 유지부(72)에는 수평방향에 바깥쪽으로 연장되고, 또한 바깥쪽을 향하여 위쪽으로 경사져 연장되는 공기뽑기구멍(75)이 원주방향을 따라서 등간격으로 설치되어 있다.
이에 의하여 도 9에 나타내는 바와 같이 도금액(45)의 액면을 내린 상태에서 도 11 및 도 12에 나타내는 바와 같이 기판(W)을 흡착핸드(H) 등으로 유지하여 하우징(70)의 내부에 넣어 기판 유지부(72)의 시일재(244)의 상면에 탑재하고, 흡착 핸드(H)를 하우징(70)으로부터 뽑아 낸 후, 가압링(240)을 하강시킨다. 이에 의하여 기판(W)의 둘레 가장자리부를 시일재(244)와 가압링(240)의 하면에서 끼워 유지하여 기판(W)을 유지하고, 또한 기판(W)을 유지하였을 때에 기판(W)의 하면과 시일재(244)가 압접하여 여기를 확실하게 시일하고, 동시에 기판(W)과 캐소드전극용 접점(76)이 통전하도록 되어 있다.
도 7로 되돌아가 하우징(70)은 모터(246)의 출력축(248)에 연결되어 모터 (246)의 구동에 의해 회전하도록 구성되어 있다. 또 가압로드(242)는 모터(246)를 둘러 싸는 지지체(250)에 고정된 가이드부착 실린더(252)의 작동에 의해 상하이동하는 슬라이더(254)의 하단에 베어링(256)을 거쳐 회전 자유롭게 지지한 링형상의 지지 플레임(258)의 원주방향을 따른 소정위치에 늘어뜨려 설치되고, 이에 의하여 실린더(252)의 작동에 의해 상하이동하고, 또한 기판(W)을 유지하였을 때에 하우징 (70)과 일체로 회전하도록 되어 있다.
지지체(250)는 모터(260)의 구동에 따라 회전하는 볼나사(261)와 나사결합하여 상하이동하는 슬라이드베이스(262)에 설치되고, 다시 상부 하우징(264)으로 둘러 싸여 모터(260)의 구동에 따라 상부 하우징(264)과 함께 상하이동하도록 되어 있다. 또 도금조(50)의 상면에는 도금처리시에 하우징(70)의 주위를 둘러 싸는 하부 하우징(257)이 설치되어 있다.
이에 의하여 도 10에 나타내는 바와 같이 지지체(250)와 상부 하우징(264)을 상승시킨 상태에서 메인티넌스를 행할 수 있도록 되어 있다. 또 둑부재(58)의 안 둘레면에는 도금액의 결정이 부착되기 쉬우나, 이와 같이 지지체(250)와 상부 하우징(264)을 상승시킨 상태에서 다량의 도금액을 흘려 둑부재(58)를 흘러 넘치게 함으로써 둑부재(58)의 안 둘레면에의 도금액의 결정의 부착을 방지할 수 있다. 또도금조(50)에는 도금처리시에 흘러 넘치는 도금액의 위쪽을 덮는 도금액 비산방지 커버(50b)가 일체로 설치되어 있으나, 이 도금액 비산방지커버(50b)의 하면에, 예를 들면 HIREC(NTT 어드밴스테크놀로지사 제품) 등의 초발수재를 코팅함으로써 여기에 도금액의 결정이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
하우징(70)의 기판 유지부(72)의 위쪽에 위치하여 기판(W)의 심내기를 행하는 기판 심내기 기구(270)가, 본 예에서는 원주방향을 따른 4개소에 설치되어 있다. 도 14는 이 기판 심내기 기구(270)의 상세를 나타내는 것으로, 이것은 하우징 (70)에 고정한 도어형의 브래킷(272)과, 이 브래킷(272) 내에 배치한 위치결정블록 (274)을 가지고, 이 위치결정블록(274)은, 그 상부에 있어서 브래킷(272)에 수평방향으로 고정한 선회축(276)을 거쳐 요동 자유롭게 지지되고, 또한 하우징(70)과 위치결정블록(274)과의 사이에 압축코일스프링(278)이 장착되어 있다. 이에 의하여위치결정블록(274)은, 압축코일스프링(278)을 거쳐 선회축(276)을 중심으로 하부가 안쪽으로 돌출하도록 가세되고, 그 상면(274a)이 스토퍼로서의 역활을 하여 브래킷 (272)의 상부 하면(272a)에 맞닿음으로써 위치결정블록(274)의 움직임이 규제되도록 되어 있다. 또한 위치결정블록(274)의 내면은 위쪽을 향하여 바깥쪽으로 넓어지는 테이퍼면(274b)으로 되어 있다.
이에 의하여 예를 들면 반송로봇 등의 흡착핸드로 기판을 유지하여 하우징 (70) 내로 반송하고, 그 기판을 기판 유지부(72)의 위에 탑재하였을 때에 기판의 중심이 기판 유지부(72)의 중심으로부터 어긋나 있으면 압축코일스프링(278)의 탄성력에 저항하여 위치결정블록(274)이 바깥쪽으로 회동하여 반송로봇 등의 흡착핸드에 의한 파지를 해제하면 압축코일스프링(278)의 탄성력에 의해 위치결정블록 (274)이 원래의 위치로 복귀함으로써 기판의 심내기를 행할 수 있게 되어 있다.
도 15는 캐소드전극용 접점(76)의 캐소드 전극판(208)에 급전하는 급전접점 (프로브)(77)을 나타내는 것으로, 이 급전접점(77)은 플런저로 구성되어 있음과 동시에, 캐소드 전극판(208)에 도달하는 원통형상의 보호체(280)로 포위되어 도금액으로부터 보호되어 있다.
다음에 이 제 1 도금유닛(전기도금장치)(30)에 의한 도금처리에 대하여 설명한다.
먼저, 도금유닛(30)에 기판을 주고 받을 때에는 도 4 및 도 5에 나타내는 반송로봇(28b)의 흡착핸드와 그 핸드로 표면을 밑을 향하게 하여 흡착유지한 기판(W)과 하우징(70)의 개구(94)로부터 이 내부에 삽입하고, 흡착핸드를 아래쪽으로 이동시킨 후, 진공흡착을 해제하여 기판(W)을 하우징(70)의 기판 유지부(72)상에 탑재하고, 그런 다음, 흡착핸드를 상승시켜 하우징(70)으로부터 뽑아 낸다. 다음에 가압링(240)을 하강시켜 기판(W)의 둘레 가장자리부를 기판 유지부(72)와 가압링 (240)의 하면에서 끼워 유지하여 기판(W)을 유지한다.
그리고 도금액 분출노즐(53)로부터 도금액(45)을 분출시키고, 동시에 하우징 (70)과 그것에 유지된 기판(W)을 중간속도로 회전시켜 도금액(45)이 소정의 양까지 가득 차게 되고, 또한 수초 경과하였을 때에 애노드(48)를 양극, 기판 처리면을 음극으로 하여 도금전류를 흘려 전해도금을 행한다.
통전을 종료한 후, 도 13d에 나타내는 바와 같이 도금액 분출노즐(53)의 위쪽에 위치하는 액면제어용 관통구멍(224)으로부터만 도금액이 외부로 유출하도록 도금액의 공급량을 감소시키고, 이에 의하여 하우징(70) 및 그것에 유지된 기판(W)을 도금액면상으로 노출시킨다. 이 하우징(70)과 그것에 유지된 기판(W)이 액면보다 위에 있는 위치에서 고속(예를 들면, 500 내지 800 min-1)으로 회전시켜 도금액을 원심력에 의해 액떨굼한다. 액떨굼이 종료된 후, 하우징(70)이 소정의 방향을 향하도록 하우징(70)의 회전을 정지시킨다.
하우징(70)이 완전히 정지한 후, 가압링(240)을 상승시킨다. 다음에 반송 로봇(28b)의 흡착핸드를 흡착면을 밑을 향하게 하여 하우징(70)의 개구(94)로부터 이 내부에 삽입하고, 흡착핸드가 기판을 흡착할 수 있는 위치로까지 흡착핸드를 하강시킨다. 그리고 기판을 흡착핸드에 의해 진공흡착하여 흡착핸드를 하우징(70)의개구(94)의 상부위치로까지 이동시켜 하우징(70)의 개구(94)로부터 흡착핸드와 그것에 유지된 기판을 인출한다.
이 도금유닛(30)에 의하면 핸드부(47)의 기구적인 간소화 및 콤팩트화를 도모하고, 또한 도금처리조(46) 내의 도금액(45)의 액면이 도금시 액면에 있을 때에 도금처치를 기판을 주고 받을 때 액면에 있을 때에 기판의 물떨굼과 주고 받음을 행하고, 또한 애노드(48)의 표면에 생성된 블랙필름의 건조나 산화를 방지할 수 있다.
도 16 내지 도 21은 제 1 도금유닛(30)을 구성하는 다른 전기도금장치를 나타낸다. 이 도금장치(전기도금장치)(30)에는 도 16에 나타내는 바와 같이, 도금 처리 및 그 부대처리를 행하는 기판처리부(2-1)가 설치되고, 이 기판처리부(2-1)에 인접하여 도금액을 모으는 도금액 트레이(2-2)가 배치되어 있다. 또 회전축(2-3)을 중심으로 요동하는 요동아암(2-4)의 선단에 유지되어, 기판처리부(2-1)와 도금액 트레이(2-2)의 사이를 요동하는 전극부(2-5)를 가지는 전극 아암부(2-6)가 구비되어 있다.
또한 기판처리부(2-1)의 옆쪽에 위치하여 프리코팅 ·회수아암(2-7)과, 순수나 이온수 등의 약액, 또한 기체 등을 기판을 향하여 분사하는 고정노즐(2-8)이 배치되어 있다. 본 예에서는 3개의 고정노즐(2-8)이 배치되고, 그 중 1개를 순수 공급용에 사용하고 있다. 기판처리부(2-1)는, 도 17 및 도 18에 나타내는 바와 같이 도금면을 위로 하여 기판(W)을 유지하는 기판유지부(2-9)와, 이 기판유지부(2-9)의 위쪽에서 상기 기판유지부(2-9)의 둘레 가장자리부를 둘러 싸도록 배치된 캐소드부(2-10)가 구비되어 있다. 또한 기판유지부(2-9)의 주위를 둘러싸 처리 중에 사용하는 각종 약액의 비산을 방지하는 바닥이 있는 원통형상의 컵(2-11)이, 에어실린더(2-12)를 거쳐 상하이동 자유롭게 배치되어 있다.
여기서 기판유지부(2-9)는, 에어실린더(2-12)에 의해 아래쪽의 기판 주고 받음위치(A)와, 위쪽의 도금위치(B)와, 이들의 중간의 전처리 ·세정위치(C) 사이를 승강하도록 되어 있다. 또 기판유지부(2-9)는, 회전모터(2-14) 및 벨트(2-15)를 거쳐 임의의 가속도 및 속도로 상기 캐소드부(2-10)와 일체로 회전하도록 구성되어 있다. 이 기판 주고 받음위치(A)에 대향하여 전기도금장치의 프레임 측면의 반송 로봇(28a)(도 4 및 도 5참조)측에는 기판 반출입구(도시 생략)가 설치되고, 기판유지부(2-9)가 도금위치(B)까지 상승하였을 때에 기판유지부(2-9)로 유지된 기판(W)의 둘레 가장자리부에 하기의 캐소드부(2-10)의 시일부재(2-16)와 캐소드전극(2-17)이 맞닿게 되어 있다. 한편 컵(2-11)은 그 상단이 상기 기판 반출입구의 아래쪽에 위치하고 도 18의 가상선으로 나타내는 바와 같이 상승하였을 때에 캐소드부 (2-10)의 위쪽에 도달하도록 되어 있다.
기판유지부(2-9)가 도금위치(B)까지 상승하였을 때에 이 기판유지부(2-9)로 유지한 기판(W)의 둘레 가장자리부에 캐소드전극(2-17)이 가압되어 기판(W)에 통전된다. 이와 동시에 시일부재(2-16)의 안 둘레 끝부가 기판(W)의 둘레 가장자리 상면에 압접하고, 여기를 수밀적으로 시일하여 기판(W)의 상면에 공급되는 도금액이 기판(W)의 끝부로부터 새어 나오는 것을 방지함과 동시에, 도금액이 캐소드전극(2-17)을 오염하는 것을 방지하고 있다.
전극 아암부(2-6)의 전극부(2-5)는, 도 19에 나타내는 바와 같이 요동아암 (2-4)의 자유단에 하우징(2-18)과, 이 하우징(2-18)의 주위를 둘러 싸는 중공의 지지 플레임(2-19)과 하우징(2-18)과 지지 플레임(2-19)으로 둘레 가장자리부를 끼워 유지하여 고정한 애노드(2-20)를 가지고 있다. 애노드(2-20)는 하우징(2-18)의 개구부를 덮고 있고, 하우징(2-18)의 내부에는 흡인실(2-21)이 형성되어 있다. 그리고 흡인실(2-21)에는 도 20 및 도 21에 나타내는 바와 같이 도금액을 도입 배출하는 도금액 도입관(2-28) 및 도금액 배출관(도시 생략)이 접속되어 있다. 또한 애노드(2-20)에는 그 전면에 걸쳐 상하로 연통되는 다수의 통기구멍(2-20b)이 설치되어 있다.
본 예에 있어서는, 애노드(2-20)의 하면에 그 애노드(2-20)의 전면을 덮는 보수성 재료로 이루어지는 도금액 함침재(2-22)를 설치하고, 이 도금액 함침재(2-22)에 도금액을 포함하여 애노드(2-20)의 표면을 습윤시킴으로써 블랙필름의 기판의 도금면에의 탈락을 방지하고, 동시에 기판의 피도금면과 애노드(2-20) 사이에 도금액을 주입할 때에 공기를 외부로 뽑기 쉽게 하고 있다. 이 도금액 함침재(2-22)는 예를 들면 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리염화비닐, 테프론, 폴리비닐알콜, 폴리우레탄 및 이들 유도체의 적어도 하나의 재료로 이루어지는 직포, 부직포 또는 스펀지형상의 구조체, 또는 포러스세라믹으로 이루어진다.
도금액 함침재(2-22)의 애노드(2-20)에의 부착은 다음과 같이 행하고 있다. 즉, 하단에 머리부를 가지는 다수의 고정핀(2-25)을, 이 머리부를 도금액 함침재 (2-22)의 내부에 위쪽으로 탈출 불능하게 수납하고, 축부를 애노드(2-20)의 내부를관통시켜 배치하고, 이 고정핀(2-25)을 U자형상의 판스프링(2-26)을 거쳐 위쪽으로 가세시킴으로써 애노드(2-20)의 하면에 도금액 함침재(2-22)를 판스프링(2-26)의 탄성력을 거쳐 밀착시켜 설치하고 있다. 이와 같이 구성함으로써 도금의 진행에 따라 애노드(2-20)의 두께가 서서히 얇아져도 애노드(2-20)의 하면에 도금액 함침재(2-22)를 확실하게 밀착시킬 수 있다. 따라서 애노드(2-20)의 하면과 도금액 함침재(2-22) 사이에 공기가 혼입하여 도금불량의 원인이 되는 것이 방지된다.
또한 애노드의 상면측으로부터 예를 들면 지름이 2mm 정도의 원주형상의 PVC (폴리염화비닐) 또는 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)제의 핀을 애노드를 관통시켜 배치하고, 애노드 하면에 나타난 상기 핀의 선단면에 접착제를 붙여 도금액 함침재와 접착 고정하도록 하여도 좋다. 애노드와 도금액 함침재는 접촉시켜 사용할 수도 있으나, 애노드와 도금액 함침재와의 사이에 간극을 설치하고, 이 간극에 도금액을 유지시킨 상태에서 도금처리할 수도 있다. 이 간극은 20mm 이하의 범위로부터 선택되나, 바람직하게는 0.1 내지 10mm, 보다 바람직하게는 1 내지 7mm의 범위로부터 선택된다. 특히 용해성 애노드를 사용한 경우에는 밑으로부터 애노드가 용해되어 가기 때문에, 애노드와 도금액 함침재의 간극은 시간을 거침에 따라 커져 0내지 20mm 정도의 간극이 생긴다.
그리고 상기 전극부(2-5)는 기판유지부(2-9)가 도금위치(B)(도 18 참조)에 있을 때에 기판유지부(2-9)로 유지된 기판(W)과 도금액 함침재(2-22)와의 간극이, 0.1 내지 10mm 정도, 바람직하게는 0.3 내지 3mm, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1mm 정도가 될 때까지 하강하고, 이 상태에서 도금액공급관으로부터 도금액을 공급하여도금액 함침재(2-22)에 도금액을 함유하면서 기판(W)의 상면(피도금면)과 애노드 (2-20) 사이에 도금액을 채우고, 기판(W)의 상면(피도금면)과 애노드(2-20) 사이에 도금전원으로부터 전압을 인가함으로써 기판(W)의 피도금면에 도금이 실시된다.
다음에 이 도금유닛(전기도금장치)(30)에 의한 도금처리에 대하여 설명한다.
먼저 기판 주고 받음위치(A)에 있는 기판유지부(2-9)에 도금처리전의 기판 (W)을 반송로봇(28b)(도 4 및 도 5참조)으로 반입하여 기판유지부(2-9)상에 탑재한다. 다음에 컵(2-11)을 상승시키고, 동시에 기판유지부(2-9)를 전처리 ·세정위치 (C)로 상승시킨다. 이 상태에서 퇴피위치에 있던 프리코팅 ·회수아암(2-7)을 기판(W)의 대치위치로 이동시키고, 그 선단에 프리코팅노즐로부터 예를 들면 계면활성제로 이루어지는 프리코팅액을 기판(W)의 피도금면에 간헐적으로 토출한다. 이때 기판유지부(2-9)는 회전하고 있기 때문에, 프리코팅액은 기판(W)의 전면에 골고루 퍼진다. 다음에 프리코팅 ·회수아암(2-7)을 퇴피위치로 되돌리고, 기판유지부 (2-9)의 회전속도를 증가하여 원심력에 의해 기판(W)의 피도금면의 프리코팅액을 뿌리쳐 건조시킨다.
계속해서 전극 아암부(2-6)를 수평방향으로 선회시켜 전극부(2-5)가 도금액 트레이(2-2) 위쪽으로부터 도금을 실시하는 위치의 위쪽에 위치시키고, 이 위치에서 전극부(2-5)를 캐소드부(2-10)를 향하여 하강시킨다. 전극부(2-5)의 하강이 완료된 시점에서, 애노드(2-20)와 캐소드부(2-10)에 도금전압을 인가하여 도금액을 전극부(2-5)의 내부에 공급하고, 애노드(2-20)를 관통한 도금액공급구로부터 도금액 함침재(2-22)에 도금액을 공급한다. 이때 도금액 함침재(2-22)는 기판(W)의 피도금면에 접촉하지 않고, 0.1 내지 10mm 정도, 바람직하게는 0.3 내지 3mm, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1mm 정도로 접근한 상태로 되어 있다.
도금액의 공급이 계속되면, 도금액 함침재(2-22)로부터 새어 나온 Cu 이온을 함유한 도금액이, 도금액 함침재(2-22)와 기판(W)의 피도금면 사이의 간극에 채워져 기판(W)의 피도금면에 Cu 도금이 실시된다. 이때 기판유지부(2-9)를 저속으로 회전시켜도 좋다.
도금처리가 완료되면, 전극 아암부(2-6)를 상승시킨 후에 선회시켜 전극부 (2-5)를 도금액 트레이(2-2) 위쪽으로 되돌리고, 통상위치로 하강시킨다. 다음에 프리코팅 ·회수 아암(2-7)을 퇴피위치로부터 기판(W)에 대치하는 위치로 이동하여 하강시키고, 도금액 회수노즐(도시 생략)로부터 기판(W)상의 도금액의 잔부를 회수한다. 이 도금액의 잔부의 회수가 종료된 후, 프리코팅 ·회수 아암(2-7)을 대치위치로 되돌려 기판(W)의 중앙부에 순수를 토출하고, 동시에 기판유지부(2-9)를 스피드를 더하여 회전시켜 기판(W) 표면의 도금액을 순수로 치환한다.
상기 린스종료후, 기판유지부(2-9)를 도금위치(B)로부터 전처리 ·세정위치 (C)로 하강시키고, 순수용 고정노즐(2-8)로부터 순수를 공급하면서 기판유지부(2-9) 및 캐소드부(2-10)를 회전시켜 수세를 실시한다. 이때 캐소드부(2-10)에 직접 공급한 순수, 또는 기판(W)의 면으로부터 비산한 순수에 의하여 시일부재(2-16), 캐소드전극(2-17)도 기판(W)과 동시에 세정할 수 있다.
수세완료후에 고정노즐(2-8)로부터의 순수의 공급을 정지하고, 다시 기판유지부(2-9) 및 캐소드부(2-10)의 회전스피드를 더하여 원심력에 의해 기판(W) 표면의 순수를 뿌리쳐 건조시킨다. 아울러 시일부재(2-16) 및 캐소드전극(2-17)도 건조된다. 상기 건조가 종료되면 기판유지부(2-9) 및 캐소드부(2-10)의 회전을 정지시키고 기판유지부(2-9)를 기판 주고 받음위치(A)까지 하강시킨다.
도 22는 도 4 및 도 5에 나타내는 제 2 도금유닛(38)을 구성하는 무전해 도금 장치를 나타낸다. 또한 본 예에서는 제 1 도금유닛(30)을 전기도금장치로 구성한 예를 나타내고 있으나, 제 1 도금유닛(30)도 이 전해도금장치로 구성하여도 좋다. 이 제 2 도금유닛(무전해 도금장치)(38)은, 기판(W)을 그 상면에 유지하는 유지수단(311)과, 유지수단(311)에 유지된 기판(W)의 피도금면(상면)의 둘레 가장자리부에 맞닿아 상기 둘레 가장자리부를 시일하는 둑부재(331)와, 둑부재(331)로 그 둘레 가장자리부를 시일한 기판(W)의 피도금면에 도금액(무전해 도금처리액)을 공급하는 샤워헤드(341)를 구비하고 있다. 무전해 도금장치는 다시 유지수단(311)의 상부 바깥 둘레 근방에 설치되어 기판(W)의 피도금면에 세정액을 공급하는 세정액공급수단(351)과, 배출된 세정액 등(도금폐액)을 회수하는 회수용기(361)와, 기판 (W) 상에 유지된 도금액을 흡인하여 회수하는 도금액 회수노즐(365)과, 상기 유지수단 (311)을 회전 구동하는 모터(회전 구동수단)(M)를 구비하고 있다.
유지수단(311)은, 그 상면에 기판(W)을 탑재하여 유지하는 기판 탑재부(313)를 가지고 있다. 이 기판 탑재부(313)는 기판(W)을 탑재하여 고정하도록 구성되어 있고, 구체적으로는 기판(W)을 그 이면측에 진공흡착하는 도시 생략한 진공흡착기구를 구비하고 있다. 한편 기판 탑재부(313)의 이면측에는 면형상으로서 기판(W)의 피도금 면을 하면측으로부터 따뜻하게 하여 보온하는 이면 히터(315)가 설치되어 있다. 이 이면 히터(315)는, 예를 들면 러버히터 또는 세라믹히터에 의하여 구성되어 있다. 이 유지수단(31)은 모터(M)에 의하여 회전 구동됨과 동시에, 도시 생략한 승강수단에 의해 상하이동할 수 있도록 구성되어 있다.
둑부재(331)는, 통형상으로서 그 하부에 기판(W)의 바깥 둘레 가장자리를 시일하는 시일부(333)를 가지고, 도시한 위치로부터 상하이동하지 않도록 설치되어 있다.
샤워헤드(341)는, 선단에 다수의 노즐을 설치함으로써, 공급된 도금액을 샤워형상으로 분산하여 기판(W)의 피도금면에 대략 균일하게 공급하는 구조의 것이다. 또 세정액공급수단(351)은, 노즐(353)로부터 세정액을 분출하는 구조이다.
도금액 회수노즐(365)은, 상하이동 또한 선회할 수 있도록 구성되어 있고, 그 선단이 기판(W)의 상면 둘레 가장자리부의 둑부재(331)의 안쪽으로 하강하여 기판(W)상의 도금액을 흡인하도록 구성되어 있다.
다음에 이 무전해 도금장치의 동작을 설명한다. 먼저 도시한 상태보다도 유지수단(311)을 하강하여 둑부재(331)와의 사이에 소정치수의 간극을 설치하고, 기판 탑재부(313)에 기판(W)을 탑재하여 고정한다. 기판(W)의 종류로서는 예를 들면 φ6인치 웨이퍼, φ8인치 웨이퍼, φ12인치 웨이퍼를 들 수 있다.
다음에 도 22에 나타내는 바와 같이 유지수단(311)을 상승시키고, 그 상면을 둑부재(331)의 하면에 맞닿게 하고, 동시에 기판(W)의 바깥 둘레를 둑부재(331)의 시일부(333)에 의하여 시일한다. 이때, 기판(W)의 표면은 개방된 상태로 되어 있다.
다음에 이면 히터(315)에 의하여 기판(W) 자체를 직접 가열하고, 샤워헤드 (341)로부터 도금액을 분출하여 기판(W)의 표면의 대략 전체에 도금액을 뿌린다. 이때 도금액도 가온하여 온도제어를 행하여도 좋다. 기판(W)의 표면은 둑부재 (331)에 의해 둘러 싸여 있기 때문에, 주입한 도금액은 모두 기판(W)의 표면에 유지된다. 공급하는 도금액의 양은 기판(W)의 표면에 1mm 두께(약 30ml)가 될 정도의 소량으로 좋다. 또한 피도금면상에 유지하는 도금액의 깊이는 1Omm 이하이면 되고, 이 예와 같이 1mm이어도 좋다. 공급하는 도금액이 소량으로 되면 이것을 가열하는 가열장치도 소형의 것으로 되게 된다.
이와 같이 기판(W) 자체를 가열하도록 구성하면, 가열하는 데 큰 소비전력이 필요한 도금액의 온도를 그 정도 높게 승온하지 않아도 좋기 때문에, 소비전력의 저감화나 도금액의 재질변화의 방지가 도모되어 적합하다. 또한 기판(W) 자체의 가열을 위한 소비전력은 작아서 좋고, 또 기판(W)상에 모이는 도금액의 양은 적기 때문에 이면 히터(315)에 의한 기판(W)의 보온은 용이하게 행할 수 있어 이면히터 (315)의 용량은 작아서 좋고 장치의 콤팩트화를 도모할 수 있다. 또 기판(W) 자체를 직접 냉각하는 수단을 사용하면 도금 중에 가열 ·냉각을 바꾸어 도금조건을 변화시키는 것도 가능하다. 기판상에 유지되어 있는 도금액은 소량이기 때문에 감도좋게 온도제어를 행할 수 있다. 또 유닛 전체를 박스체로 하고, 그 내부의 분위기를 소정의 온도, 예를 들면 70 내지 80℃로 제어하여도 좋다.
그리고 모터(M)에 의하여 기판(W)을 순간 회전시켜 피도금면의 균일한 액 젖음을 행하고, 그 후 기판(W)을 정지한 상태에서 피도금면의 도금을 행한다. 구체적으로는 기판(W)을 1sec만 1OOrpm 이하로 회전하여 기판(W)의 피도금면상을 도금액을 균일하게 적시고, 그후 정지시켜 1min 동안 무전해 도금을 행하게 한다. 또 한 순간 회전시간은 길어도 1Osec 이하로 한다.
상기 도금처리가 완료된 후, 도금액 회수노즐(365)의 선단을 기판(W)의 표면둘레 가장자리부의 둑부재(331) 안쪽 근방으로 하강하여 도금액을 흡입한다. 이때 기판(W)을 예를 들면 1OOrpm 이하의 회전속도로 회전시키면, 기판(W)상에 남은 도금액을 원심력으로 기판(W)의 둘레 가장자리부의 둑부재(331)의 부분에 모을 수 있어 효율좋고, 또한 높은 회수율로 도금액의 회수를 할 수 있다. 그리고 유지수단 (311)을 하강시켜 기판(W)을 둑부재(331)로부터 거리를 두고 기판(W)의 회전을 개시하여 세정액공급수단(351)의 노즐(353)로부터 세정액(초순수)을 기판(W)의 피도금면에 분사하여 피도금면을 냉각함과 동시에 희석화 ·세정함으로써 무전해 도금반응을 정지시킨다. 이때 노즐(353)로부터 분사되는 세정액을 둑부재(331)에도 닿게 함으로써 둑부재(331)의 세정을 동시에 행하여도 좋다. 이때의 도금폐액은 회수용기(361)에 회수되어 폐기된다.
또한 한번 사용한 도금액은 재이용하지 않고, 1회용으로 한다. 상기한 바와 같이 이 장치에 있어서 사용되는 도금액의 양은 종래에 비하여 매우 적게 할 수 있기 때문에 재이용하지 않아도 폐기하는 도금액의 양은 적다. 또한 경우에 따라서는 도금액 회수노즐(365)을 설치하지 않고, 사용후의 도금액도 세정액과 함께 도금 폐액으로서 회수용기(361)에 회수하여도 좋다.
그리고 모터(M)에 의하여 기판(W)을 고속 회전하여 스핀건조한 후, 유지수단(311)으로부터 인출한다.
도 23은 도 4에 나타내는 제 2 도금유닛(38)[및 제 1 도금유닛(30)]을 구성하는 다른 무전해 도금장치의 개략 구성도이다. 도 23에 있어서 도 22에 나타내는 무전해 도금장치와 상위하는 점은, 유지수단(311) 내에 이면 히터(315)를 설치하는 대신에, 유지수단(311)의 위쪽에 램프히터(317)를 설치하고, 이 램프히터(317)와 샤워헤드(341-2)를 일체화한 점이다. 즉, 예를 들면 복수의 반경이 다른 링형상의 램프히터(317)를 동심원형상으로 설치하고, 램프히터(317) 사이의 간극으로부터 샤워헤드(341-2)의 다수의 노즐(343-2)을 링형상으로 개구시키고 있다. 또한 램프히터(317)로서는 소용돌이형상의 1개의 램프히터로 구성하여도 좋고, 또한 그것 이외의 각종 구조 ·배치의 램프히터로 구성하여도 좋다. 또 기판의 이면에 온도센서를 설치하고, 램프히터의 ON/OFF에 의해 기판의 온도를 조절할 수도 있다.
이와 같이 구성하여도 도금액은 각 노즐(343-2)로부터 기판(W)의 피도금면상에 샤워형상으로 대략 균등하게 공급할 수 있고, 또 램프히터(317)에 의해 기판(W)의 가열 ·보온도 직접 균일하게 행할 수 있다. 램프히터(317)의 경우, 기판(W)과 도금액 외에, 그 주위의 공기도 가열하기 때문에 기판(W)의 보온효과도 있다.
또한 램프히터(317)에 의해 기판(W)을 직접 가열하기 위해서는, 비교적 큰 소비전력의 램프히터(317)가 필요하게 되기 때문에 그 대신에 비교적 작은 소비전력의 램프히터(317)와 상기 도 22에 나타내는 이면 히터(315)를 병용하여 기판(W)은 주로 이면 히터(315)에 의해 가열하고, 도금액과 주위의 공기의 보온은 주로 램프히터(317)에 의해 행하도록 하여도 좋다. 또 기판(W)을 직접 또는 간접적으로냉각하는 수단을 설치하여 온도제어를 행하여도 좋다.
도 24는 도 4 및 도 5에 나타내는 연마유닛(24a, 24b)을 구성하는 CMP 장치의 일례를 나타낸다. 이 연마유닛(CMP 장치)(24a, 24b)은 상면에 연마포(연마 패드)(420)를 부착하여 연마면을 구성하는 연마테이블(422)과, 기판(W)을 그 피연마면을 연마테이블(422)을 향하여 유지하는 톱링(424)을 구비하고 있다. 그리고 연마테이블(422)과 톱링(424)을 각각 자전시켜 연마테이블(422)의 위쪽에 설치된 숫돌액 노즐(426)로부터 숫돌액을 공급하면서 톱링(424)에 의하여 기판(W)을 일정한 압력으로 연마테이블(422)의 연마포(420)에 가압함으로써 기판(W)의 표면을 연마하도록 되어 있다. 여기서 보호막(20)(도 2a 참조)을 연마할 때에는 숫돌액 노즐 (426)로부터 공급되는 숫돌액으로서 예를 들면 산화제 및 숫돌입자를 함유하는 슬러리를 사용하고, 부직포, 스펀지 또는 발포우레탄 등의 수지재료 등으로 이루어지는 연마포(연마패드)(420)를 사용하여 CMP 처리를 행한다. 이에 의하여 보호막 (20)은 산화제에 의하여 산화되어 슬러리에 함유되는 숫돌입자에 의해 연마된다. 또 연마패드로서 미리 숫돌입자를 넣은 고정 숫돌입자방식을 채용한 것을 사용하여도 좋다.
이와 같은 CMP 장치를 사용하여 연마작업을 계속하면 연마포(420)의 연마면의 연마력이 저하하나, 이 연마력을 회복시키기 위하여 드레서(428)를 설치하고, 이 드레서(428)에 의해 연마하는 기판(W)의 교환시 등에 연마포(420)의 날 세움(드레싱)이 행하여지고 있다. 이 드레싱처리에 있어서는 드레서(428)의 드레싱면(드레싱부재)을 연마테이블(422)의 연마포(420)에 가압하면서 이들을 자전시킴으로써연마면에 부착된 숫돌액이나 절삭찌꺼기를 제거함과 동시에, 연마면의 평탄화 및 날 세움이 행하여져 연마면이 재생된다. 또 연마테이블(422)에 기판 표면의 상태를 감시하는 모니터를 설치하고, 그곳(In-situ)에서 연마의 종점(엔드 포인트)을 검출하여도 좋고, 또 그곳(In-situ)에서 기판의 마무리상태를 검사하는 모니터를 설치하여도 좋다.
도 25 및 도 26은 도 4 및 도 5에 나타내는 반전기를 구비한 구리막 두께 검사유닛(32)을 나타낸다. 상기 도면에 나타내는 바와 같이 이 구리막 두께 검사유닛(32)은 반전기(439)를 구비하고, 이 반전기(439)는 반전아암(453, 453)을 구비하고 있다. 이 반전아암(453, 453)은, 기판(W)의 바깥 둘레를 그 좌우 양측으로부터 끼워 유지하고, 이것을 180°회동함으로써 반전시키는 기능을 가진다. 그리고 이 반전아암(453, 453)(반전스테이지)의 바로 밑에 원형의 설치대(455)를 설치하고, 설치대(455)상에 복수의 막두께 센서(S)를 설치한다. 설치대(455)는 구동기구(457)에 의하여 상하이동 자유롭게 구성되어 있다.
그리고 기판(W)의 반전시에는 설치대(455)는, 기판(W) 아래쪽의 실선의 위치에 대기하고 있고, 반전의 전 또는 후에 점선으로 나타내는 위치까지 상승하여 막두께 센서(S)를 반전아암(453, 453)에 파지하여 기판(W)에 접근시켜 그 막두께를 측정한다.
본예에 의하면 반송로봇의 아암 등의 제약이 없기 때문에, 설치대(455)상의 임의의 위치에 막두께 센서(S)를 설치할 수 있다. 또 설치대(455)는 상하이동 자유로운 구성으로 되어 있기 때문에, 측정시에 기판(W)과 센서 사이의 거리를 조정하는 것도 가능하다. 또 검출목적에 따른 복수종류의 센서를 설치하여 각각의 센서의 측정마다 기판(W)과 각 센서 사이의 거리를 변경하는 것도 가능하다. 단, 설치대(455)가 상하이동하기 때문에 측정시간을 약간 요하게 된다.
여기서 막두께 센서(S)로서 예를 들면 와전류 센서가 사용된다. 와전류 센서는 와전류를 발생시켜 기판(W)을 도통하여 돌아 온 전류의 주파수나 손실을 검출함으로써 막두께를 측정하는 것으로, 비접촉으로 사용된다. 또한 막두께 센서(S)로서는 광학적 센서도 적합하다. 광학적 센서는 시료에 빛을 조사하여 반사하는 광의 정보로부터 막두께를 직접적으로 측정할 수 있는 것으로, 금속막 뿐만 아니라 산화막 등의 절연막의 막두께 측정도 가능하다. 막두께 센서(S)의 설치위치는 도시한 것에 한정되지 않고, 측정하고 싶은 개소에 임의의 갯수를 설치한다.
도 27은 도 4 및 도 5에 구비되어 있는 세정유닛(39)의 개략을 나타낸다. 이 세정유닛(39)은 스크럽 세정유닛이고, 기판(W)을 수평면 내에서 유지하여 회전시키기 위한 복수의 회전용 롤러(9-1)와, PVA 등으로 이루어지는 1쌍의 스펀지 롤(9-2, 9-2)과, 세정액을 분사하는 세정액 노즐(9-4)을 가지고 있다. 그리고 회전용 롤러(9-1)로 기판(W)을 유지하여 회전시키고, 세정액 노즐(9-4)로부터 기판 (W)의 표리 양면을 향하여 세정액을 분사하면서 스펀지롤(9-2, 9-2)을 기판(W)의 표리 양면에 문질러 스크럽 세정하도록 되어 있다. 여기서 세정액 노즐(9-4)로부터 분사하는 세정액으로서, CS-10[와코제약(주) 제품]이나 KS-3700[카오(주) 제품] 등의 알칼리계 계면활성제를 사용함으로써 상기한 바와 같이 도 1c에 나타내는 절연막(2)상의 구리콘터미네이션 5 ×1O5atoms/㎠ 이하가 되도록 기판(W)의 표면을 청정하게 세정할 수 있다.
도 28 및 도 29는 도 5에 구비되어 있는 어닐링 유닛(814)을 나타낸다. 이 어닐링 유닛(814)은 반도체 기판(W)을 출입하는 게이트(1000)를 가지는 챔버(1002)의 내부에 위치하고, 반도체 기판(W)을 예를 들면 400℃로 가열하는 핫플레이트 (1004)와 예를 들면 냉각수를 흘려 반도체 기판(W)을 냉각하는 쿨플레이트(1006)가 상하에 배치되어 있다. 또 쿨플레이트(1006)의 내부를 관통하여 상하방향으로 연장되고, 상단에 반도체 기판(W)를 탑재하여 유지하는 복수의 승강핀(1008)이 승강 자유롭게 배치되어 있다. 또한 어닐링시에 반도체 기판(W)과 핫플레이트(1004) 사이에 산화방지용 가스를 도입하는 가스도입관(1010)과, 그 가스도입관(1010)으로부터 도입되어 반도체 기판(W)과 핫플레이트(1004) 사이를 흐른 가스를 배기하는 가스배기관(1012)이 핫플레이트(1004)를 사이에 두고 서로 대치하는 위치에 배치되어 있다.
가스도입관(1010)은 내부에 필터(1014a)를 가지는 N2가스 도입로(1016) 내를 흐르는 N2가스와, 내부에 필터(1014b)를 가지는 H2가스 도입로(1018) 내를 흐르는 H2가스를 혼합기(1020)로 혼합하고, 이 혼합기(1020)로 혼합한 가스가 흐르는 혼합가스 도입로(1022)에 접속되어 있다.
이에 의하여 게이트(1000)를 통하여 챔버(1002)의 내부로 반입한 반도체 기판(W)을 승강핀(1008)으로 유지하고, 승강핀(1008)을 그 승강핀(1008)으로 유지한반도체 기판(W)과 핫플레이트(1004)의 거리가, 예를 들면 0.1 내지 1.0mm 정도가 될 때까지 상승시킨다. 이 상태에서 핫플레이트(1004)를 거쳐 반도체 기판(W)을 예를 들면 400℃가 되도록 가열하고, 동시에 가스도입관(1010)으로부터 산화방지용 가스를 도입하여 반도체 기판(W)과 핫플레이트(1004)의 사이를 흘려 가스 배기관(1012)으로부터 배기한다. 이에 의하여 산화를 방지하면서 반도체 기판(W)을 어닐링하고, 이 어닐링을 예를 들면 수십초 내지 60초 정도 계속하여 어닐링을 종료한다. 기판의 가열온도는 100 내지 600℃가 선택된다.
어닐링종료후, 승강핀(1008)을 그 승강핀(1008)으로 유지한 반도체 기판(W)과 쿨플레이트(1006)의 거리가, 예를 들면 0 내지 0.5mm 정도가 될 때까지 하강시킨다. 이 상태에서 쿨플레이트(1006) 내에 냉각수를 도입함으로써 반도체 기판(W)의 온도가 100℃ 이하가 될 때까지, 예를 들면 10 내지 60초 정도 반도체 기판을 냉각하고, 이 냉각 종료후의 반도체 기판을 다음공정으로 반송한다.
또한 본 예에서는 산화방지용 가스로서 N2가스와 수%의 H2가스를 혼합한 혼합가스를 흘리도록 하고 있으나, N2가스만을 흘리도록 하여도 좋다.
다음에 이와 같이 구성된 반도체장치의 제조장치에 의하여 도 1a에 나타내는 시드층(6)을 형성한 기판에 구리배선을 형성하는 일련의 처리를 도 6을 참조하여 설명한다.
먼저, 표면에 시드층(6)을 형성한 기판(W)을 기판 카세트(26a, 26b)로부터 반송로봇(28a)으로 1매씩 인출하여 제 1 도금유닛(30)에 반입한다. 그리고 이 제1 도금유닛(30)으로 도 1b에 나타내는 바와 같이 기판(W)의 표면에 구리층(7)을 퇴적시켜 구리의 매립을 행한다. 구리층(7)은 먼저 기판(W) 표면의 친수처리를 행하고, 그 후 구리도금을 행하여 형성한다. 구리층(7)의 형성후, 구리도금유닛(30)으로 린스 또는 세정을 행한다. 시간에 여유가 있으면 건조하여도 좋다.
여기서 도 5에 나타내는 바와 같이 어닐링 유닛(814)을 구비한 경우에는 이 구리를 매립한 기판(W)을 어닐링 유닛(814)에 반송하고, 이 어닐링 유닛(814)으로 구리의 열처리(어닐링)를 행한다.
그리고 이 구리를 매립하고, 필요에 따라 열처리(어닐링)를 행한 기판(W)을 구리막 두께 검사유닛(32)에 반송하고, 여기서 구리층(7)의 막두께를 측정하고, 필요에 따라 반전기로 기판을 반전시킨 후, 반송로봇(28b)에 의해 제 1 연마유닛 (24a)의 푸셔(42)상으로 이송한다.
제 1 연마유닛(24a)에서는 푸셔(42)상의 기판(W)을 톱링(424)으로 흡착하여 유지하고, 다시 연마테이블(422)상으로 이동시킨다. 그리고 톱링(424)을 하강시키고, 회전하는 연마테이블(422)의 연마포(420)상에 기판(W)의 피연마면을 소정압력으로 가압하면서 숫돌액을 공급하여 연마를 행한다. 연마조건으로서는 기판(W)상에 형성된 구리층(7)을 연마하는 경우에는 구리연마용 슬러리를 사용한다. 표면에 요철이 있는 경우, 가압력을 약간 작게 설정하여 비교적 빠른 회전속도로 연마를 행하면 되는 것을 알고 있으나, 가공속도 자체는 느려진다. 따라서, 예를 들면 톱링 가압력을 40kPa, 톱링 회전속도를 70min-1로 한 조건으로 소정시간 연마를 행하고, 어느 정도 가공을 행한 후에, 가압력을 20kPa, 톱링 회전속도를 50min-1로 하여 연마를 하는 다단층 연마를 행하여도 좋다. 이에 의하여 전체로서 효율적인 평탄화를 할 수 있다.
그리고 예를 들면 기판의 마무리를 검사하는 모니터로 종점(엔드 포인트)을 검지하였을 때에 연마를 종료하고, 이 연마를 종료한 기판(W)을 톱링(424)에 의해 다시 푸셔(42)상으로 되돌려 일단 순수 스프레이로 세정한다. 다음에 반송 로봇 (28b)에 의해 세정유닛(39)으로 반송하고, 예를 들면 롤스펀지로 기판을 세정한다. 이에 의하여 도 1c에 나타내는 바와 같이 절연막(2)의 내부에 시드층(6)과 구리층 (7)으로 이루어지는 배선(구리배선)(8)을 형성한다. 이때 도 1c에 나타내는 절연막(2)상의 구리콘터미네이션이 5 ×1O5atoms/㎠ 이하가 되도록 기판(W)의 표면을 청정하게 세정한다.
다음에 이 기판(W)을 도금 전처리 유닛(34)으로 반송하고, 여기서 예를 들면 Pd 촉매의 부여나, 노출 표면에 산화막의 제거 등의 전처리를 행하여 제 2 도금유닛(38)으로 반송하고, 이 제 2 도금유닛(38)으로 무전해 도금처리를 실시한다. 이에 의하여 도 2a에 나타내는 바와 같이 연마후에 노출된 배선(8)의 표면에 예를 들면 무전해 Co-W-P 도금을 실시하고, 배선(8)의 외부로의 노출표면에, Co-W-P 합금막으로 이루어지는 보호막(도금막)(20)을 선택적으로 형성하여 배선(8)을 보호한다. 이 보호막(20)의 막두께는 0.1 내지 500nm, 바람직하게는 1 내지 200nm, 더욱 바람직하게는 1 내지 1OOnm 정도이다.
무전해 도금이 종료된 후, 기판(W)을 고속회전시켜 스핀건조하고, 그런 다음에 제 2 도금유닛(38)으로부터 인출하고, 푸셔(42)를 경유하여 제 2 연마유닛(24b)으로 반송한다. 그리고 이 제 2 연마유닛(24b)에서는 제 1 연마유닛(24a)과 마찬가지로 기판(W)을 톱링(424)으로 흡착하여 유지하고, 다시 연마테이블(422)상으로 이동시켜 톱링(424)을 하강시키고, 회전하는 연마테이블(422)의 연마포(420)상에 기판(W)의 피연마면을 소정압력으로 가압하면서 숫돌액을 공급하여 연마를 행한다. 이에 의하여 도 2b에 나타내는 바와 같이 보호막(20)의 표면을 연마하여 평탄화한다. 이때 숫돌액으로서 예를 들면 산화제 및 숫돌입자를 함유하는 슬러리를 사용하고, 부직포, 스펀지 또는 발포우레탄 등의 수지재료 등으로 이루어지는 연마패드를 사용하여 연마를 행한다. 이에 의하여 보호막(20)은 산화제에 의해 산화되어 슬러리에 함유된 숫돌입자에 의해 연마된다. 또 미리 숫돌입자를 넣은 숫돌을 사용하여 연마하여도 좋다.
그리고 기판의 마무리를 검사하는 모니터로 종점(엔드 포인트)을 검지하였을 때에 연마를 종료하고, 이 연마를 종료한 기판(W)을 톱링(424)에 의해 다시 푸셔 (42)상으로 되돌려 일단 순수 스프레이로 세정한다. 다음에 반송로봇(28b)에 의해 기판(W)을 세정유닛(39)으로 반송하고, 예를 들면 롤스펀지로 기판을 세정하고, 다시 반송로봇(28a)에 의하여 기판을 린스 ·건조장치(36)로 반송한다. 그리고 이 린스 ·건조장치(36)로 기판을 린스하여 건조시킨 후, 기판을 원래의 기판 카세트 (26a, 26b)의 원래의 위치로 되돌린다.
또한 본 예는 배선재료로서 구리를 사용한 예를 나타내고 있으나, 이 구리외에 구리합금, 은 및 은합금 등을 사용하여도 좋다.
(실시예 1)
구리도금을 실시한 후, CMP 처리를 실시하여 매립 구리배선을 형성한 기판을, PdCl2(0.005g/L) + HCl(0.2ml/L), 25℃의 용액에 1분간 침지시켜 팔라듐을 부여하는 도금 전처리를 행하고, 표면을 세정하였다. 그런 다음 도 21에 나타내는 무전해 도금장치를 사용하고, 하기의 표 1에 나타내는 조성의 무전해 도금액을 사용한 2분간의 무전해 도금처리를 행하여 시료(기판)의 표면에 Co-W-P 합금층을 퇴적시켰다.
다음에 표면을 세정하여 건조시킨 후, 도 24에 나타내는 연마장치를 사용하여 보호막(20)의 표면을 연마하고, 세정하여 건조시켰다. 이때의 상태를 SEM 관찰하였다. 이때의 SEM 사진을 도면화한 것을 도 30에 나타낸다. 도 30으로부터 절연막(2)의 내부에 형성한 배선용 홈(4)의 내부에 매립하여 형성한 배선(구리배선) (8)의 노출표면에는 보호막(20)이 선택적으로 형성되고, 또한 보호막(20)의 표면을 연마함으로써 보호막(20)의 막두께의 불균일이 개선되어 있는 것을 알 수 있다. 또한 도 31은 이 보호막(20)을 연마하기 전 상태의 SEM 사진을 도면화한 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 예에 의하면 막두께를 균일하게 하는 것이 일반적으로 곤란한 보호막(20)의 표면을 평탄화함으로써 보호막(20)의 막두께의 불균일을 개선하고, 이에 의하여 다층 배선화를 도모할 때에 층간 절연막 표면의 충분한 평탄도를 확보할 수 있다.
다음에 본 발명의 실시형태의 반도체장치의 다른 예를 도 32 및 도 33을 참조하여 설명한다. 도 33은 2층의 매립 배선구조를 가지는 반도체장치의 단면구조를 나타낸다. 본 예에서는 배선재료로서 구리를 사용하고 있다. 도 33에 나타내는 바와 같이 반도체 기재(10)의 표면에 퇴적한 예를 들면 SiO2로 이루어지는 절연막 (122)의 내부에 예를 들면 리소그래피 ·에칭기술에 의해 배선용의 미세한 오목부 (124)를 형성하고, 그 위에 TaN 등으로 이루어지는 배리어층(126)을 형성하고 있다. 그리고 오목부(124)의 내부에 구리를 매립하여 제 1층의 구리배선(128)을 형성하고, 이 구리배선(128)의 노출표면을 배선 보호막(130)으로 선택적으로 덮고, 다시 표면 전체를 SiN 등으로 이루어지는 보호막(132)으로 덮어 제 1층의 배선구조를 구성하고 있다.
여기서, 이 구리배선(128)은 반도체 기판(W)의 표면에 구리도금을 실시함으로써 오목부(124)의 내부에 구리를 충전시킴과 동시에, 절연막(122)상에 구리를 퇴적시키고, 그후 화학적 기계적 연마(CMP)에 의하여 절연막(122)상의 구리 및 배리어층을 제거하고, 오목부(124) 내에 충전시킨 구리의 표면과 절연막(122)의 표면을 대략 동일평면으로 함으로써 형성된다.
그리고 이 제 1층의 배선구조를 가지는 기판(W)의 상면에, 예를 들면 Si02로 이루어지는 절연막(134)을 퇴적시키고, 이 절연막(134)의 내부에 예를 들면 리소그래피 ·에칭기술에 의해 배선 보호막(130)에 도달하는 배선용의 미세한 오목부 (136)를 형성하고, 그 위에 TaN 등으로 이루어지는 배리어층(138)을 형성하고 있다. 그리고 오목부(136)의 내부에 구리를 매립하여 제 2층의 구리배선(140)을 형성하고, 이 구리배선(140)의 노출표면을 배선 보호막(142)으로 선택적으로 덮고, 다시 표면 전체를 SiN 등으로 이루어지는 보호막(144)으로 덮어 제 2층의 배선구조를 구성하고 있다. 또한 이 구리배선(40)은 반도체 기재(10)의 표면에 구리도금을 실시하고, 그런 다음 화학적 기계적 연마(CMP)를 실시함으로써 형성되는 것은 상기와 동일하다.
여기서 구리배선(128, 140)의 노출표면을 선택적으로 덮어 상기 구리배선 (128, 140)을 보호하는 배선 보호막(130, 142)은 비정질상을 가지는 예를 들면 Co-W-B 합금으로 이루어지고, 막두께가 50nm 이하, 바람직하게는 10 내지 30nm(본 예에서는 20nm)의 박막으로 구성되어 있다. 이 비정질상을 가지는 배선 보호막(130, 142)은 무전해 도금에 의하여 형성된다. 이와 같이 배선 보호막(130, 142)을 비정질상을 가지는 Co-W-B 합금으로 구성함으로써 이 막두께가 20nm로 얇아도 밑바탕이 되는 구리배선(128, 140)의 구리의 결정배향에 영향을 미치지 않고, 균일하고도 연속된 막으로 할 수 있다.
즉, 상기한 도 44에 나타내는 바와 같이 배선(구리배선)(8)의 표면에 결정질상을 가지는 배선 보호막(박막)(20)을 형성하면 구리배선(8)을 구성하는 구리의 결정배향의 영향을 받아, 예를 들면 면방향(111)의 구리결정(8a)의 위에 면방향(111)의 Co-W-B 합금결정(20a)이, 면방향(222)의 구리결정(8b)의 위에 면방향(222)의 Co-W-B 합금결정(20b)이 각각 성장(에피텍셜성장)하나, 도 32에 나타내는 바와 같이 구리배선(8)의 표면에 비정질상을 가지는 배선 보호막(박막)(20)을 형성하면 가령 구리배선(8)을 구성하는 구리가 복수의 결정배향을 가지는 다결정막이어도 이 결정배향의 영향을 받는 일 없이, 예를 들면 면방향(111)의 구리결정(8a)이나 면방향(222)의 구리결정(8b)의 위에 Co-W-B 합금(20c)이 똑같이 성장하고, 이에 의하여 균일한 막두께로 또한 연속된 배선 보호막(박막)(20)을 얻을 수 있다.
이와 같이 밑바탕이 되는 구리배선(128, 140)의 구리의 결정배향에 영향을 미치지 않고 균일하고도 연속된 비정질상을 가지는 배선 보호막(덮개재)(130, 142)으로 구리배선(128, 140)의 표면을 선택적으로 덮어 구리배선(128, 140)을 보호함으로써 충분한 일렉트로마이그레이션 내성을 얻을 수 있다.
또한 비정질상을 가지는 배선 보호막(130, 142)은 결정과는 달리 3차원적인 질서를 가지지 않은 아몰퍼스구조를 가지고 있고, 이 아몰퍼스구조의 합금은 일반적으로 비자성(강자성이 생기지 않음)이기 때문에 배선 보호막(130, 142)을 비자성막으로 하여 자성이 반도체장치에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
이 배선 보호막(130, 142)을 무전해 도금으로 형성하는 공정을 도 34에, 이 무전해 도금을 행하는 도금장치의 전체구성을 도 35에 나타낸다. 도금장치는 로드 ·언로드부(150), 도금 전처리를 행하는 도금 전처리조(152), 도금처리와 활성화처리를 행하는 도금조(154) 및 이들 사이에 기판의 반송을 행하는 반송로봇(156)을 구비하고 있다. 여기서 도금 전처리조(152)는 세정기능을 가지고, 또 도금조(154)는 세정 ·건조기능을 가지고 있다.
먼저, 구리 등의 도전체를 매립하고, 그 도전체에 열처리(어닐링)를 실시하고, 다시 CMP 처리를 종료하여 카세트에 수납한 기판을 로드 ·언로드부(150)에 반입하고, 카세트로부터 1매의 기판을 반송로봇(156)으로 인출하여 도금 전처리조 (152)에 반송한다. 이 도금 전처리조(152)에서 밑바탕이 되는 구리배선(128, 140)의 표면에 도금 전처리(표면세정)를 실시하고 수세한다. 그런 다음, 이 도금 전처리후의 기판을 도금조(154)로 반송하고, 여기서 활성화액에 의한 활성화처리를 행하고, 계속해서 기판의 표면에 무전해 도금을 실시하여 구리배선(128, 140)의 외부로의 노출표면에 Co-W-B 합금으로 이루어지고 비정질상을 가지는 배선 보호막 (130, 142)을 선택적으로 형성하고, 그런 다음 수세하여 건조시킨다. 그리고 이 건조 후의 기판을 로드 ·언로드부(150)의 카세트로 되돌린다.
여기서, 본 예에서는 배선 보호막(130, 142)으로서, Co-W-B 합금을 사용하고 있다. 즉, Co 이온, 착화제, pH 완충제, pH 조정제, 환원제로서의 알킬아민보란 및 W를 함유하는 화합물을 함유한 도금액을 사용하고, 이 도금액에 기판의 표면을 침지시킴으로써 Co-W-B 합금으로 이루어지는 배선 보호막(130, 142)을 형성하고 있다.
여기서, Co에 대하여 B를 5 내지 50at% 함유시킴으로써 비정질상을 가지는 Co-W-B 합금으로 이루어지는 배선 보호막(130, 142)을 얻을 수 있다. 이것은 Co-B합금도 마찬가지이다. 또 Co에 대하여 P를 5 내지 50at% 함유시킴으로써 비정질상을 가지는 Co-P 또는 Co-W-P 합금으로 이루어지는 배선 보호막을 얻을 수 있다. 또한 Ni에 대하여 B 또는 P를 5 내지 50at% 함유시킴으로써 비정질상을 가지는 Ni-B, Ni-W-B, Ni-P 또는 Ni-W-P 합금으로 이루어지는 배선 보호막을 얻을 수 있다. 이 도금액의 다른 조성은, 상기와 동일하다.
또한 본 예에서는 배선 보호막(130, 142)으로서 Co-W-B 합금을 사용하고 있으나, 배선 보호막(130, 142)으로서, Co-B, Co-P, Co-W-P, Ni-B, Ni-W-B, Ni-P 또는 Ni-W-P 합금으로 이루어지는 배선 보호막을 형성하도록 하여도 좋다. 또 배선재료로서 구리를 사용한 예를 나타내고 있으나, 구리 외에 구리합금, 은 및 은합금 등을 사용하여도 좋다.
도 36은 도금장치의 다른 예를 나타낸다. 도 36에 나타내는 바와 같이 이 도금장치는 반도체 기판을 수용한 기판 카세트의 주고받음을 행하는 반입 ·반출영역(520)과, 공정처리를 행하는 공정영역(530)과, 공정처리후의 반도체 기판의 세정 및 건조를 행하는 세정 ·건조영역(540)을 구비한다. 세정 ·건조영역(540)은 반입 ·반출영역(520)과 공정영역(530)의 사이에 배치되어 있다. 반입 ·반출 영역(520)과 세정 ·건조영역(540)에는 격벽(521)을 설치하고, 세정 ·건조영역 (540)과 공정영역(530)의 사이에는 격벽(523)을 설치하고 있다.
격벽(521)에는 반입 ·반출영역(520)과 세정 ·건조영역(540) 사이에서 반도체 웨이퍼를 주고 받기 위한 통로(도시 생략)를 설치하고, 그 통로를 개폐하기 위한 셔터(522)를 설치하고 있다. 또 격벽(523)에도 세정 ·건조영역(540)과 공정영역(530)과의 사이에서 반도체 기판을 주고 받기 위한 통로(도시 생략)를 설치하고, 그 통로를 개폐하기 위한 셔터(524)를 설치하고 있다. 세정 ·건조영역(540)과 공정영역(530)은 독자적으로 급배기할 수 있도록 되어 있다.
상기 구성의 도금장치는 청정룸 내에 설치되고, 각 영역의 압력은,
[반입 ·반출영역(520)의 압력] > [세정 ·건조영역(540)의 압력] > [공정영역(530)의 압력]
으로 설정되고, 또한 반입 ·반출영역(520)의 압력은 청정룸 내 압력보다 낮게 설정된다. 이에 의하여 공정영역(530)으로부터 세정 ·건조영역(540)으로 공기가 유출되지 않도록 하고, 세정 ·건조영역(540)으로부터 반입 ·반출영역(520)으로 공기가 유출되지 않도록 하고, 다시 반입 ·반출영역(520)으로부터 청정룸 내로 공기가 유출되지 않도록 하고 있다.
반입 ·반출영역(520)에는 반도체 기판을 수용한 기판 카세트를 수납하는 로드유닛(520a)과 언로드유닛(520b)이 배치되어 있다. 세정 ·건조영역(540)에는 도금처리후의 처리를 행하는 각 2기의 수세부(541), 건조부(542)가 배치됨과 동시에, 반도체 기판의 반송을 행하는 반송부(반송로봇)(543)가 구비되어 있다. 여기에 수세부(541)로서는 예를 들면 전단에 스펀지가 부착된 펜실형의 것이나 스펀지부착 롤러형식의 것이 사용된다. 건조부(542)로서는, 예를 들면 반도체 기판을 고속으로 스핀시켜 탈수, 건조시키는 형식의 것이 사용된다.
공정영역(530) 내에는 반도체 기판의 도금의 전처리를 행하는 전처리조(531)와, 구리도금처리를 행하는 도금조(532)가 배치됨과 동시에, 반도체 기판의 반송을행하는 반송부(반송로봇)(560)가 구비되어 있다.
도 37은 도금장치 내의 기류의 흐름을 나타낸다. 세정 ·건조영역(540)에 있어서는 배관(546)으로부터 신선한 외부공기가 도입되고, 고성능 필터(544)를 통하여 팬에 의해 넣어지고, 천정(540a)으로부터 다운플로우의 청정공기로서 수세부 (541), 건조부(542)의 주위에 공급된다. 공급된 청정공기의 대부분은 바닥(540b)으로부터 순환배관(545)에 의해 천정(540a)측으로 되돌아가고, 다시 고성능 필터(544)를 통하여 팬에 의해 넣어져 세정 ·건조영역(540) 내로 순환된다. 일부의 기류는 수세부(541) 및 건조부(542) 내로부터 덕트(552)를 통하여 배기된다.
공정영역(530)은, 웨트존이라 불리우면서도 반도체 웨이퍼 표면에 파티클이 부착되는 것은 허용하지 않는다. 이 때문에 공정영역(530) 내에 천정(530a)으로부터 팬에 의하여 넣어지고, 고성능 필터(533)를 통하여 다운플로우의 청정공기를 흘림으로써 반도체 기판에 파티클이 부착하는 것을 방지하고 있다.
그러나, 다운플로우를 형성하는 청정공기의 전 유량을 외부로부터의 급배기에 의존하면, 방대한 급배기량이 필요하게 된다. 이 때문에 실내를 부압으로 유지할 정도의 배기만을 덕트(553)로부터의 외부 배기로 하고, 다운플로우의 대부분의 기류를 배관(534, 535)을 통한 순환기류로 공급하도록 하고 있다.
순환기류로 한 경우에, 공정영역(530)을 통과한 청정공기는 약액 미스트나 기체를 함유하기 때문에, 이것을 스크러버(536) 및 미스트 세퍼레이터(537, 538)를 통하여 제거한다. 이에 의하여 천정(530a)측의 순환덕트(534)로 되돌아간 공기는 약액 미스트나 기체를 함유하지 않은 것이 되고, 다시 팬에 의하여 넣어져 고성능필터(533)를 통하여 공정영역(530) 내에 청정공기로서 순환된다.
바닥부(530b)로부터 공정영역(530) 내를 지난 공기의 일부가 배관(553)을 통하여 외부로 배출되고, 약액 미스트나 기체를 함유하는 공기가 덕트(553)를 통하여 외부로 배출된다. 천정(530a)의 덕트(539)로부터는 이들 배기량에 적합한 신선한 공기가 공정영역(530) 내에 부압으로 유지한 정도로 공급된다.
상기한 바와 같이 반입 ·반출영역(520), 세정 ·건조영역(540) 및 공정영역 (530)의 각각의 압력은,
[반입 ·반출영역(520)의 압력] > [세정 ·건조영역(540)의 압력] > [공정영역(530)의 압력]
으로 설정되어 있다. 따라서 셔터(522, 524)(도 36참조)를 개방하면 이들 영역 사이의 공기의 흐름은 도 38에 나타내는 바와 같이 반입 ·반출영역(520), 세정 ·건조영역(540) 및 공정영역(530)의 순으로 흐른다. 또 배기는 덕트(552 및 553)를 통하여 도 39에 나타내는 바와 같이 집합 배기덕트(554)에 모인다.
도 39는 이 도금장치가 청정룸 내에 배치된 일례을 나타내는 외관도이다. 반입 ·반출영역(520)의 카세트 주고 받음구(555)와 조작패널(556)이 있는 측면이 칸막이벽(557)으로 칸막이된 청정룸의 청정도가 높은 워킹존(558)에 노출되어 있고, 그 밖의 측면은 청정도가 낮은 유틸리티존(559)에 수납되어 있다.
상기한 바와 같이, 세정 ·건조영역(540)를 반입 ·반출영역(520)과 공정영역(530)의 사이에 배치하고, 반입 ·반출영역(520)과 세정 ·건조영역(540) 사이 및 세정 ·건조영역(540)과 공정영역(530)의 사이에는 각각 격벽(521)을 설치하였기 때문에 워킹존(558)으로부터 건조된 상태로 카세트 주고 받음구(555)를 통하여 도금장치 내로 반입되는 반도체 기판은, 도금장치 내에서 도금처리되고, 세정 ·건조된 상태로 워킹존(558)으로 반출되기 때문에, 반도체 기판의 표면에는 파티클이나 미스트가 부착되지 않고, 또한 청정룸 내의 청정도가 높은 워킹존(558)을 파티클이나 약액이나 세정액 미스트로 오염하는 일은 없다.
또한 도 36 및 도 37에서는 도금장치가 반입 ·반출영역(520), 세정 ·건조영역(540), 공정영역(530)을 구비하는 예를 나타내었으나, 공정영역(530) 내에 또는 공정영역(530)에 인접하여 CMP 장치를 배치하는 영역을 설치하고, 그 공정영역(530) 또는 CMP 장치를 배치하는 영역과 반입 ·반출영역(520)의 사이에 세정 ·건조영역(540)을 배치하도록 구성하여도 좋다. 중요한 것은 도금장치에 반도체 기판이 건조상태로 반입되고, 도금처리가 종료된 반도체 기판이 세정되어, 건조된 상태로 배출되는 구성이면 좋다.
(실시예 2)
실리콘 기판의 위에 TaN을 퇴적시키고, 이 위에 스패터링에 의해 100nm의 구리, 전해 구리도금에 의해 700nm의 구리를 퇴적시켜, 350℃의 N2환경하에서 1시간 어닐링(열처리)한 시료를 준비하였다. 그리고 도금 전처리, 수세, 활성화처리를 행한 후, 무전해 도금장치를 사용하여 하기의 표 2에 나타내는 조성의 무전해 도금액을 사용한 무전해 도금처리를 행하여, 시료(기판)의 표면에 Co-W-B 합금(배선 보호막)을 약 50nm 퇴적시켰다. 그런 다음, 시료를 수세하여 건조시켰다. 이 막(Co-W-B 합금) 중의 각 성분의 함유율은, Co : 85at%, W : 1.5at%, B : 13.5at% 이었다.
비교예 1로서, 상기와 동일한 시료의 표면에, 표 3에 나타내는 조성의 무전해 도금액을 사용한 무전해 도금처리를 행하여, Co-W-B 합금을 약 50nm 퇴적시켰다. 그런 다음 시료를 수세하여 건조시켰다. 이 막(Co-W-B 합금) 중의 각 성분의 함유율은 Co : 89.5at%, W : 10at%, B : 0.5at% 이었다.
이 실시예 2에서 도금처리전의 시료의 표면을 SEM(주사전자현미경)으로 촬영한 사진을 도 40a에, 도금처리후의 사진을 도 40b에, X선 회절을 행하였을 때의 회절강도와 2θ와의 관계를 나타내는 데이터를 도 41에 각각 나타낸다. 이 도 40b에의하여 도 40a에 나타내는 밑바탕 구리의 결정배향에 영향받지 않고 균일하고 연속된 Co-W-B 합금으로 이루어지는 박막이 얻어지는 것을 알 수 있다. 또, 도 41에 의하여 명확한 Co(111), Co(222)의 피크가 관찰되지 않고, 따라서 이 Co-W-B 합금으로 이루어지는 박막은 비정질상을 가지는 것을 알 수 있다.
이에 대하여 비교예 1에서 도금처리전의 시료의 표면을 SEM(주사전자현미경)으로 촬영한 사진을 도 42a에, 도금처리후의 사진을 도 42b에, X선 회절을 행하였을 때의 회절강도와 2θ와의 관계를 나타내는 데이터를 도 43에 각각 나타낸다. 이 도 42b에 의하여 도 42a에 나타내는 밑바탕 구리의 결정배향에 정합한 불균일하고 불연속한 Co-W-B 합금으로 이루어지는 박막이 얻어지는 것을 알 수 있다. 또 도 43에 의하여 명확한 Co(111), Co(222)의 피크가 관찰되고, 따라서 이 Co-W-B 합금으로 이루어지는 박막은 결정질상을 가지는 것을 알 수 있다.
다음에 상기와 동일하게 하여 기판(W)에 형성한 배선(구리배선)(8)의 노출표면을 보호막(20)으로 보호한 반도체장치의 다른 예를 도 45a 내지 도 45c에 나타낸다. 이 반도체장치는 배선(8)의 노출표면을 예를 들면 열확산방지효과가 뛰어난 보호막(20)으로 선택적으로 덮고, 이에 의하여 배선(8)의 열확산을 방지하면서 배선(8)을 오염 등으로부터 보호하고, 다시 기판(W)의 표면에 예를 들면 SiO2나 SiOF 등의 절연막(22)을 적층하여 다층 배선구조를 구성하도록 하고 있다. 이 보호막 (20)은 보호막 성막용의 전처리로서, 먼저 배선(8)에 부착하기 쉽고, 촉매의 역할을 하는 시드층(12)을 선택적으로 형성하고, 이 시드층(12)의 표면에 선택적으로형성된다.
이 반도체장치를 제조하는 데 사용되는 제조장치를 도 46에, 이때의 공정의 일부를 도 47에 각각 나타낸다. 이 도 46에 나타내는 반도체장치의 제조장치는, 도 5에 나타내는 제조장치에 제 2 도금장치(38)로 배선(8)의 표면에 보호막(20)을 형성하는 데 앞서 그 배선(8)의 표면에 촉매로서의 역활을 하는 시드층(12)을 선택적으로 형성하는 제 3 도금유닛(33)을 부가한 것이다. 이 제 3 도금유닛(33)은 예를 들면 상기한 도 22 또는 도 23에 나타내는 무전해 도금장치로 구성된다. 그 밖의 구성은 도 5에 나타내는 것과 동일하다.
본 예에서는 CMP 처리후의 기판(W)의 밑바탕이 되는 배선(8)의 표면에 전처리(밑바탕 전처리)를 실시하고, 수세한 후 기판(W)의 표면에 보호막 성막용의 전처리를 실시한다. 즉 구리의 매립, 열처리(어닐링) 및 연마가 종료되어 기판을 제 3도금유닛(33)으로 반송하고, 여기서 제 1단의 무전해 도금을 실시하여 도 45a에 나타내는 바와 같이 배선(8)의 외부로의 노출표면에 예를 들면 비정질 Co-B 합금 등의 W를 함유하지 않은 Co 합금으로 이루어지는 시드층(12)을 선택적으로 형성한다. 다음에 기판(W)을 필요에 따라 수세한 후, 제 2 도금유닛(38)으로 반송하고, 여기서 제 2단의 무전해 도금처리를 실시하고, 도 45b에 나타내는 바와 같이 시드층 (12)의 표면에 예를 들면 Co-W-B 합금 또는 Co-W-P 합금으로 이루어지는 열확산방지효과가 뛰어 난 보호막(20)을 선택적으로 형성한다. 그리고 수세하여 건조시킨 후, 도 45c에 나타내는 바와 같이 이 위에 절연막(22)을 퇴적시킨다.
이와 같이 배선(8)의 노출표면을 열확산효과가 뛰어 난 Co-W-B 합금 또는Co-W-P 합금 등의 W를 함유하는 보호막(20)으로 선택적으로 덮어 배선(8)을 보호 함으로써, 배선(8)의 열확산을 유효하게 방지할 수 있다. 또한 밑바탕의 막질, 즉 배선(8)의 상태에 영향을 미치지 않고, 균일한 막질로 일정한 막두께의 비정질 Co-B 합금으로 이루어지는 시드층(12)을 미리 형성하고, 이 시드층(12)의 표면에 Co-W-B 합금 등으로 이루어지는 보호막(20)을 선택적으로 형성함으로써 이 보호막(2O)의 막두께를 일정하게 할 수 있다.
여기서 본 예에서는 보호막(20)으로서 Co-W-B 합금을 사용하고 있다. 즉, Co 이온, 착화제, pH 완충제, pH 조정제, 환원제로서의 알킬아민보란보란 및 W를 함유하는 화합물을 함유한 도금액을 사용하고, 이 도금액에 기판(W)의 표면을 침지시킴으로써 Co-W-B 합금으로 이루어지는 보호막(20)을 형성하고 있다.
이 도금액에는 필요에 따라 안정제로서의 중금속화합물 또는 황화합물의 1종 또는 2종 이상, 또는 계면활성제의 적어도 한쪽이 첨가되고, 또 암모니아수 또는 수산화 제4급 암모늄 등의 pH 조정제를 사용하여 pH가 바람직하게는 5 내지 14, 보다 바람직하게는 6 내지 10으로 조정되어 있다. 도금액의 온도는 예를 들면 30 내지 90℃, 바람직하게는 40 내지 80℃이다.
도금액의 코발트이온의 공급원으로서는, 예를 들면 황산코발트, 염화코발트, 아세트산코발트 등의 코발트염을 들 수 있다. 코발트이온의 첨가량은 예를 들면 0.O01 내지 1mol/L, 바람직하게는 0.01 내지 0.3mol/L 정도이다.
착화제로서는 예를 들면 아세트산 등의 카르본산 및 그것들의 염, 주석산, 구연산 등의 옥시카르본산 및 그것들의 염, 글리신 등의 아미노카르본산 및 그것들의 염을 들 수 있다. 또 그것들은 단독으로 사용하여도 좋고, 2종 이상 병용하여도 좋다. 착화제의 총첨가량은 예를 들면 0.001 내지 1.5mol/L, 바람직하게는 0.01 내지 1.0mol/L 정도이다.
pH 완충제로서는, 예를 들면 황산암모늄, 염화암모늄, 붕산 등을 들 수 있다. pH 완충제의 첨가량은 예를 들면 0.01 내지 1.5mol/L, 바람직하게는 0.1 내지 1mol/L 정도이다.
pH 조정제로서는, 예를 들면 암모니아수, 수산화테트라메틸암모늄(TMAH) 등을 들 수 있고, pH를 5 내지 14, 바람직하게는 pH 6 내지 10으로 조정한다.
환원제로서의 알킬아민보란으로서는, 예를 들면 디메틸아민보란(DMAB), 디에틸아민보란 등을 들 수 있다. 환원제의 첨가량은, 예를 들면 0.01 내지 1mol/L, 바람직하게는 0.01 내지 0.5mol/L 정도이다.
텅스텐을 함유하는 화합물로서는, 예를 들면 텅스텐산 및 그것들의 염, 또는 텅스토인산[예를 들면, H3(PW12P40)·nH2O)] 등의 헤테로폴리산 및 그것들의 염 등을 들 수 있다. 텅스텐을 함유하는 화합물의 첨가량은 예를 들면 0.001 내지 1 mol/L, 바람직하게는 0.01 내지 0.1mol/L 정도이다.
이 도금액에는 상기 성분 이외에 공지의 첨가제를 첨가할 수 있다. 이 첨가제로서는 예를 들면 욕-안정제로서 납화합물 등의 중금속화합물이나 티오시안화합물 등의 황화합물 등의 1종 또는 2종 이상, 또 애나이언계, 카티온계, 비이온계의 계면활성제를 들 수 있다.
또, 시드층(12)으로서 비정질 Co-B 합금을 사용하고 있다. 즉 상기한 Co-W-B 합금용의 도금액으로부터 W를 함유하는 화합물을 제외한 도금액을 사용하고, 이 도금액에 기판(W)의 표면을 침지시킴으로써 비정질 Co-B 합금으로 이루어지는 시드층(12)을 형성하고 있다. 이에 의하여 연속된 무전해 도금처리에 의해 균일한 보호막(20)의 형성이 가능하게 된다.
(실시예 3)
실리콘 기판위에 TaN을 40nm 퇴적시키고, 이 위에 스패터링에 의해서 150nm의 구리, 전해 구리도금에 의해 500nm의 구리를 퇴적시키고, 열처리한 표면을 CMP 처리를 실시한 시료를 준비하였다. 그리고 도 22에 나타내는 무전해 도금장치를 사용하여 시료의 표면에 밑바탕 전처리를 실시하여 수세한 후, 하기의 표 4에 나타내는 조성의 무전해 도금액을 사용한 약 5초간의 무전해 도금처리를 행하여 시료(기판)의 표면에 비정질 Co-B 합금(시드층)을 약 10nm 퇴적시켰다.
다음에 시료의 표면을 필요에 따라 수세한 후, 하기의 표 5에 나타내는 조성의 무전해 도금액을 사용한 약 1분간의 무전해 도금처리를 연속적으로 행하여, Co-W-B 합금(보호막)을 약 40nm 퇴적시켰다. 그런 다음 시료를 수세하여 건조시켰다.
비교예(2, 3)
비교예 2, 3으로서 상기와 동일한 시료의 표면에, 표 5에 나타내는 조성의 무전해 도금액을 사용한 약 1분간의 무전해 도금처리를 행하여 Co-W-B 합금을 약 40nm 퇴적시킨 것(비교예 2)과, 상기와 동일한 시료의 표면에 표 4에 나타내는 조성의 무전해 도금액을 사용한 약 15초간의 무전해 도금처리를 행하여 Co-B 합금을 약 40nm 퇴적시킨 것(비교예 3)을 제작하였다.
이들의 CMP 처리후에 도금전의 시료의 표면을 SEM(주사전자현미경)으로 촬영한 사진을 도면화한 것을 도 48에, 실시예 3, 비교예 2, 3에서 처리한 도금후의 시료의 표면을 SEM(주사전자현미경)으로 촬영한 사진을 도면화한 것을 도 49 내지 도 51에 각각 나타낸다. 또 실시예 3, 비교예 2, 3에서 처리한 도금후의 시료에 형성된 도금막을 압력 3.6 ×10-4Pa, 온도 450℃에서 2시간 어닐링하고, 어닐링 전후의 2차 이온 질량분석(SIMS)을 행하였을 때의 데이터를 도면화한 것을 도 52 내지 도 54에 각각 나타낸다. 또한 이들 도 52 내지 도 54에 있어서 실선은 어닐링 전의 상태를, 파선은 어닐링 후의 상태를 나타낸다.
이들의 측정결과에 의하여 비교예 2에 있어서는, 도 53에 나타내는 바와 같이 열확산방지효과가 뛰어나나, 예를 들면 도 48에 나타내는 바와 같이 구리의 결정배향에 차이가 있으면 이 차이에 기인하여 도 50에 나타내는 바와 같이 막두께차에 큰 불균일이 생긴다. 또 비교예 3에 있어서는, 예를 들면 도 48에 나타내는 바와 같이 구리의 결정배향에 차이가 있어도 도 51에 나타내는 바와 같이 균일한 막두께의 도금막을 얻을 수 있으나, 도 54에 나타내는 바와 같이 열확산효과가 뒤떨어진다. 이에 대하여 실시예 3에 있어서는 도 48에 나타내는 바와 같이 구리의 결정배향에 차이가 있어도 도 49에 나타내는 바와 같이 균일한 막두께의 도금막을 얻는 수 있고, 또한 도 52에 나타내는 바와 같이 열확산방지효과가 뛰어난 것을 알 수 있다.
다음에 본 발명에 관한 도금액을 사용하여 반도체장치의 구리합금배선을 형성하는 예를 도 56a 내지 도 56c를 참조하여 설명한다. 먼저 도 56a에 나타내는 바와 같이 반도체소자를 형성한 반도체 기재(1)상의 도전층(1a)의 위에 SiO2로 이루어지는 절연막(2)을 퇴적하고, 이 절연막(2)의 내부에 예를 들면 리소그래피 ·에칭기술에 의해 콘택트홀(3)과 배선용 홈(4)을 형성하고, 그 위에 TaN 등으로 이루어지는 배리어층(5), 다시 그 위에 시드층(6)을 스패터링 등에 의해 형성한다.
그리고 도 56b에 나타내는 바와 같이 반도체 기판(W)의 표면에, 무전해 구리합금 도금을 실시함으로써 반도체 기판(W)의 콘택트홀(3) 및 홈(4) 내에 구리합금을 충전시킴과 동시에 절연막(2)상에 구리합금층(17)을 퇴적시킨다. 그후 화학적기계적 연마(CMP)에 의하여 절연막(2)상의 구리합금층(17) 및 시드층(6)을 제거하고, 콘택트홀(3) 및 배선용 홈(4)에 충전시킨 구리합금층(17)의 표면과 절연막(2)의 표면을 대략 동일평면으로 한다. 이에 의하여 도 56c에 나타내는 바와 같이 절연막(2)의 내부에 시드층(6)과 구리합금층(17)으로 이루어지는 배선(18)을 형성한다.
여기에 구리합금층(17)은, 구리와 비고용의 금속으로 이루어지는 구리합금, 본 예에서는 구리-은계 합금으로 구성되어 있다. 이 구리합금에 있어서의 구리의 함유율은 예를 들면 98at% 이다. 이와 같이 구리와 비고용의 금속으로 이루어지는 구리합금으로 이루어지는 구리합금층(17)을 매립하여 배선(18)을 형성함으로써 구리 단독으로 배선을 형성하였을 때에 비하여 전기저항율을 크게 하는 일 없이, 일렉트로마이그레이션 내성과 스트레스마이그레이션 내성을 높인 구리합금층(17)으로 이루어지는 배선(18)을 얻을 수 있다. 즉, 구리-은계의 구리합금은, 구리와 은이 하나의 결정 격자를 만드는 일 없이, 즉 구리와 은이 서로 섞인 결정이 되는 일없이, 구리의 결정과 은의 결정이 혼재한다. 이와 같이 구리의 결정이 많이 존재하도록 함으로써, 구리 단체와 비교하여 전기저항율이 커지는 것을 방지하고, 또한 구리의 결정과 은의 결정을 혼재시킴으로써 구리 단체와 비교하여 일렉트로마이그레이션 내성과 스트레스마이그레이션 내성을 높일 수 있다.
또한 본 예에서는 구리와 비고용의 금속으로 이루어지는 구리합금으로서, 구리-은계 합금을 사용한 예를 나타내고 있으나, 이 구리-은계 합금 대신에, 구리-코발트계 합금이나 구리-주석계 합금을 사용하여도 좋다. 또 이들 구리합금 중의 구리의 함유율은, 90 내지 99.99at% 인 것이 바람직하다.
이 구리-은계 합금으로 이루어지는 구리합금층(17)은, 구리이온, 구리와 비고용의 금속으로 이루어지는 구리합금을 얻는 은의 은 이온, 착화제 및 알칼리금속을 함유하지 않은 환원제를 가지는 무전해 구리합금 도금액을 사용하고, 이 도금액에 기판(W)의 표면을 침지시킴으로써 형성된다.
이 도금액의 구리이온의 공급원으로서는, 예를 들면 황산구리, 염화구리 등의 구리염을 들 수 있다. 구리이온의 첨가량은 예를 들면 0.001 내지 1mol/L, 바람직하게는 0.001 내지 0.1mol/L 정도이다. 은 이온의 공급원으로서는, 예를 들면 질산은, 황산은 등의 은염을 들 수 있다. 또 은 이온의 첨가량은 예를 들면 0.001 내지 1mol/L, 바람직하게는 0.001 내지 0.1mol/L 정도이다.
착화제로서는 예를 들면 아세트산, 타르타르산 등의 유기산 및 그것들의 염, EDTA 등의 아미노카르본산 및 그것들의 염, 에틸렌디아민, 쿠아드롤 등의 아민 및 그것들의 염, 글리세린, 만니톨등의 다가 알콜, 티오황산, 티오요소 등의 황화합물 등을 들 수 있다. 또 그것들은 단독으로 사용하여도 좋고, 2종 이상 병용하여도 좋다. 착화제의 총첨가량은 예를 들면 0.001 내지 2mol/L, 바람직하게는 0.01내지 1mol/L 이다.
pH 조정제로서는, 나트륨 등의 알칼리금속을 함유하지 않은 것이면 좋고, 예를 들면 암모니아수, 수산화테트라메틸암모늄(TMAH) 등을 들 수 있고, pH를 5 내지 14, 바람직하게는 pH7 내지 13으로 조정한다.
환원제도 알칼리금속을 함유하지 않은 것일 필요가 있고, 알킬아민보란이 적합하다. 알킬아민보란으로서는 예를 들면 디메틸아민보란(DMAB), 디에틸아민보란 등을 들 수 있다. 환원제의 첨가량은, 예를 들면 0.001 내지 1mol/L, 바람직하게는 0.01 내지 0.5mol/L 이다.
이 도금액에는 상기 성분 이외에 공지의 첨가제를 첨가할 수 있다. 이 첨가제로서는 예를 들면 욕-안정제로서 디피리딜 등의 질소화합물, 티오글리콜산 등의 황화합물, 납 등의 중금속화합물의 1종 또는 2종 이상, 또 애나이언계, 카티온계, 비이온계의 계면활성제를 들 수 있다. 이 욕-안정제 또는 계면활성제의 한쪽만을 가지도록 하여도 좋다. 도금액의 온도는 예를 들면 20 내지 90℃, 바람직하게는 20 내지 70℃ 이다.
또한 본 예에서는 구리합금층(17)을 구성하는 구리합금으로서, 구리-은계 합금을 사용한 예를 나타내고 있으나, 상기한 바와 같이 구리-은계 합금 대신에 구리-코발트계 합금이나 구리-주석계 합금을 사용하여도 좋다. 이 구리-코발트계 합금을 사용한 경우의 도금액의 코발트이온의 공급원으로서는, 예를 들면 황산코발트, 염화코발트, 아세트산코발트 등의 코발트염을 들 수 있다. 코발트이온의 첨가량은 예를 들면 0.001 내지 1mol/L, 바람직하게는 0.005 내지 0.5mol/L 정도이다.
도 57a 내지 도 57d는 본 발명의 실시형태의 반도체장치의 매립 배선의 노출표면에 구리합금으로 이루어지는 보호막을 선택적으로 형성하여 배선을 보호하도록 한 예를 공정순으로 나타낸다. 도 57a에 나타내는 바와 같이 반도체소자를 형성한 반도체 기재(1)상의 도전층(1a)의 위에, 예를 들면 SiO2로 이루어지는 절연막(2)을퇴적하고, 이 절연막(2)의 내부에 예를 들면 리소그래피 ·에칭기술에 의해 콘택트홀(3)과 배선용 홈(4)을 형성하고, 그 위에 TaN 등으로 이루어지는 배리어층(5), 다시 그 위에 시드층(6)을 스패터링 등에 의해 형성한다.
그리고 도 57b에 나타내는 바와 같이, 반도체 기판(W)의 표면에 구리도금을 실시함으로써 반도체 기판(W)의 콘택트홀(3) 및 홈(4) 내에 구리를 충전시킴과 동시에, 절연막(2)상에 구리층(7)을 퇴적시킨다. 그후 화학적 기계적 연마(CMP)에 의하여 절연막(2)상의 구리층(7) 및 배리어층(5)을 제거하고, 콘택트홀(3) 및 배선용 홈(4)에 충전시킨 구리층(7)의 표면과 절연막(2)의 표면을 대략 동일평면으로 한다. 이에 의하여 도 57c에 나타내는 바와 같이 절연막(2)의 내부에 시드층(6)과 구리층(7)으로 이루어지는 배선(구리배선)(8)을 형성한다.
다음에 상기한 바와 같이 하여 배선(8)을 형성한 기판(W)의 표면에, 무전해구리합금 도금을 실시하고, 이에 의하여 도 57d에 나타내는 바와 같이 배선(8)의 노출표면을 구리합금으로 이루어지는 보호막(20)으로 선택적으로 덮어 배선(8)을 보호한다. 이 보호막(20)의 막두께는 0.1 내지 500nm, 바람직하게는 1 내지 200nm, 더욱 바람직하게는 10 내지 1OOnm 정도이다. 또 본 예에서는 배선재료로서 구리를 사용한 예를 나타내고 있으나, 이 구리 외에 구리합금, 은 및 은합금을 사용하여도 좋다.
여기에 보호막(20)은 구리와 비고용의 금속으로 이루어지는 구리합금, 본 예에서는 구리-은계 합금으로 구성되어 있다. 이 구리합금에 있어서의 구리의 함유율은 예를 들면 98at% 이다. 이와 같이 은이나 구리와의 결합력이 강하고, 또한비저항(ρ)이 낮은 구리와 비고용의 금속으로 이루어지는 구리합금으로 이루어지는 보호막(20)을 배선(8)의 노출표면에 선택적으로 형성하여 배선(8)을 보호함으로써 배선저항의 상승을 없앤 반도체장치를 제조할 수 있다.
또한 구리-은계 합금의 도금 등, 구리와 비고용의 금속으로 이루어지는 구리합금을 얻기 위하여 사용되는 도금액 및 무전해 도금장치는, 상기와 동일하기 때문에 여기서는 그 설명을 생략한다.
또, 상기 예에서는 무전해 도금에 적용한 예를 나타내고 있으나, 도금액 중에 침지시킨 애노드와 캐소드 사이에 도금전류를 흘려 도금을 행하도록 한 전해 도금에도 적용할 수 있음은 물론이다.