JP2009016520A - 半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 銅に対する良好なバリア性を持ち、生産性、及び周囲の膜との密着性の双方ともが良好となる銅保護膜を有した半導体装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】 表面に銅、もしくは銅含有金属膜が露出した状態の半導体基板を準備する工程（ＳＴ．１）と、銅、もしくは銅含有金属膜の上に、ＣｏＷＢ、ＣｏＷＰ、及びＷのいずれか一つからなる金属膜を成膜する工程（ＳＴ．２）と、上記金属膜にＳｉを導入する工程（ＳＴ．３）と、Ｓｉが導入された金属膜を窒化する工程（ＳＴ．４）と、を具備する。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体装置の製造方法に係わり、特に、銅、もしくは銅含有金属膜を有する半導体装置を製造する製造方法、及びその製造方法に使用される半導体装置の製造装置に関する。
近時、半導体デバイスの高速化、配線パターンの微細化、高集積化の要求に対応して、配線の導電性向上が求められており、それに対応して、配線材料としてアルミニウム（Ａｌ）やタングステン（Ｗ）よりも導電性に優れている銅（Ｃｕ）が採用されている。
しかしながら、Ｃｕは容易に酸化して脆い酸化銅を形成するため、密着性および機械的強度が低下しやすい。また、Ｃｕは拡散しやすく、層間絶縁膜中に拡散することによる配線間の短絡が生じる。このため、従来、配線上部のバリア膜として窒化シリコン（ＳｉＮ）などの絶縁膜が用いられてきたが、比誘電率が高く、配線間容量の増大を招き、デバイスの高速化の障害となる。これに対し、その障害を解決する方法の一つとして配線上部のみに耐酸化性及びＣｕバリア性に優れた金属膜を採用する方法がある。その金属膜の候補としてはタングステン（Ｗ）膜やコバルト−タングステン（ＣｏＷ）系金属膜がある（以下、本明細書ではキャップメタル膜と呼ぶ）。
しかし、例えば、ＣｏＷ系金属膜をキャップメタル膜として用いた場合、
・膜厚が２０ｎｍ以下となると、Ｃｕのバリア性が乏しくなる（非特許文献１）
・Ｃｕの酸化防止が困難となる（特許文献１）
といった事情がある。
これらの事情を改善する方法として、ＣｏＷ系金属膜を窒化し、Ｃｕのバリア性を高める、という方法が公開されている（特許文献２）。
しかしながら、ＣｏＷ系金属膜を充分に窒化するためには、Ｗの含有量を多くしなければならない。ＣｏＷ系金属膜においてＷの含有量を多くすると、
・めっき速度等の成膜速度が低下し、生産性が低下する
・Ｃｕの膜質の状態に敏感に反応するために膜の均一性が劣化する
・キャップメタル膜上に形成されるエッチングストッパ膜等、周囲の膜との密着性に乏しい
などの不具合を生ずる（特許文献３）。
なお、キャップメタル膜をシリサイド化することは特許文献４に記載され、金属の窒化シリサイドがバリア膜となることは特許文献５に記載されている。
X. Wang, AMC04, p809-814 (2004) 特開２００２−３６７９９８号公報 特開２００６−２５３６６６号公報 特開２００３−１２４２１７号公報 特開２００３−２４３３９２号公報 特開２００３−２４３４９８号公報
この発明は、銅に対する良好なバリア性を持ち、生産性、及び周囲の膜との密着性の双方ともが良好となる銅保護膜を有した半導体装置の製造方法、及びその製造方法に使用される半導体装置の製造装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、この発明の第１の態様に係る半導体装置の製造方法は、表面に銅、もしくは銅含有金属膜が露出した状態の半導体基板を準備する工程と、前記銅、もしくは銅含有金属膜の上に、コバルト−タングステン系金属（ＣｏＷ）、及びタングステン（Ｗ）のいずれかからなる金属膜を成膜する工程と、前記金属膜にＳｉを導入する工程と、前記Ｓｉが導入された金属膜を窒化する工程と、を具備する。
また、この発明の第２の態様に係る半導体装置の製造装置は、半導体基板の表面に露出した銅、もしくは銅含有金属膜の上に、タングステン（Ｗ）からなる金属膜を成膜する成膜手段と、前記金属膜に、Ｓｉを導入する導入手段と、前記Ｓｉが導入された金属膜を窒化する窒化手段と、を同一のチャンバ内に備える。
また、この発明の第３の態様に係る半導体装置の製造装置は、半導体基板の表面に露出した銅、もしくは銅含有金属膜の上にタングステン（Ｗ）からなる金属膜を成膜する成膜手段と、前記金属膜に、Ｓｉを導入する導入手段とを備える第１のチャンバと、前記Ｓｉが導入された金属膜を窒化する窒化手段を備える第２のチャンバと、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間で真空を保持したまま前記半導体基板を搬送する搬送機構と、を具備する。
また、この発明の第４の態様に係る半導体装置の製造装置は、半導体基板の表面に露出した銅、もしくは銅含有金属膜の上に、コバルト−タングステン系金属（ＣｏＷ）、及びタングステン（Ｗ）のいずれかからなる金属膜を成膜する成膜手段を備える第１のチャンバと、前記金属膜に、Ｓｉを導入する導入手段と、前記Ｓｉが導入された金属膜を窒化する窒化手段を備える第２のチャンバと、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間で前記半導体基板を搬送する搬送機構と、を具備する。
また、この発明の第５の態様に係る半導体装置の製造装置は、半導体基板の表面に露出した銅、もしくは銅含有金属膜の上に、コバルト−タングステン系金属（ＣｏＷ）、及びタングステン（Ｗ）のいずれかからなる金属膜を成膜する成膜手段を備える第１のチャンバと、前記金属膜に、Ｓｉを導入する導入手段を備える第２のチャンバと、前記Ｓｉが導入された金属膜を窒化する窒化手段を備える第３のチャンバと、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間、及び前記第２のチャンバと前記第３のチャンバとの間のうち、少なくとも前記第２のチャンバと前記第３のチャンバとの間で真空を保持したまま前記半導体基板を搬送する搬送機構と、を具備する。
この発明によれば、銅に対して良好なバリア性を持ち、生産性、及び周囲の膜との密着性の双方ともが良好となる銅保護膜を有した半導体装置の製造方法、及びその製造方法に使用される半導体装置の製造装置を提供できる。
以下、この発明の実施形態のいくつかを、図面を参照して説明する。この説明において、全図にわたり、共通の部分には共通の参照符号を付す。
（第１の実施形態）
第１の実施形態は、この発明に係る半導体装置の製造方法の基本的な流れを示す実施形態である。
図１は、この発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の流れを示す流れ図である。
まず、図１のＳＴ．１に示すように、表面に銅、もしくは銅含有金属膜が露出した半導体基板を準備する。
次に、ＳＴ．２に示すように、銅（Ｃｕ）、もしくはＣｕ含有金属膜の上に金属膜を成膜する。本例の金属膜は、コバルト−タングステン（ＣｏＷ）系金属、及びタングステン（Ｗ）のいずれかから選ばれる。コバルト−タングステン（ＣｏＷ）系金属の例としては、コバルト−タングステン−ボロン（ＣｏＷＢ）、コバルト−タングステン−リン（ＣｏＷＰ）を挙げることができる。
次に、ＳＴ．３に示すように、金属膜にＳｉを導入する。
次に、ＳＴ．４に示すように、Ｓｉが導入された金属膜を窒化する。このＳｉが導入され、かつ、窒化された金属膜は、Ｃｕに対するバリア性を有したＣｕ保護膜（キャップメタル膜）として使うことができる。
上記製造方法によれば、Ｃｕ、もしくはＣｕ含有金属膜の上に、ＣｏＷ系金属、又はＷからなる金属膜を成膜し、この金属膜を窒化する。このため、図１に示す流れに従って形成されたキャップメタル膜は、Ｃｕに対する良好なバリア性を持つことができる。
さらに、上記製造方法によれば、金属膜の窒化に先立ち、金属膜にシリコン（Ｓｉ）を導入する。このため、Ｓｉを導入しない場合に比較して、金属膜中のＷの含有量を減らすことができる。Ｗの含有量が減ることで、めっき速度、あるいは堆積速度といった金属膜の成膜速度を、金属膜にＳｉを導入しない場合に比較して向上させることができる。従って、図１に示す流れに従って形成されたキャップメタル膜は、生産性が良好となる。
また、Ｗの含有量が減るので、金属膜を、Ｃｕの膜質の状態に大きく左右されることなく、より均一に成膜できるようになる。このため、図１に示す流れに従って形成されたキャップメタル膜は、膜の均一性も、金属膜にＳｉを導入しない場合に比較して良好となる。
さらに、金属膜にＳｉを導入するから、Ｓｉを導入しない場合に比較して、該金属膜と、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＣといったＳｉ含有絶縁膜との密着性も良くなる。Ｓｉ含有絶縁膜は、キャップメタル膜の周囲に形成される膜であり、例えば、エッチングストッパ膜等に広く用いられている膜である。従って、図１に示す流れに従って形成されたキャップメタル膜は、周囲の膜との密着性も良好となる。
このように、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、Ｃｕに対して良好なバリア性を持ち、生産性、及び周囲の膜との密着性もが良好となるキャップメタル膜を有した半導体装置の製造方法を得ることができる。
次に、上記基本的な流れに使用される具体的な製造装置の例、及び上記基本的な流れを利用した具体的な製造方法の例を、第２実施形態以降の実施形態として順次説明する。
（第２実施形態）
第２実施形態は、半導体装置の製造装置の具体的な例に関する。
（金属膜成膜装置）
図２は、無電解めっき装置の一例を概略的に示す断面図である。
図２に示す無電解めっき装置は、図１中のＳＴ．２に示した金属膜の成膜工程に使用することができ、特に、金属膜がＣｏＷＢ、又はＣｏＷＰのときに使用することができる。
図２に示すように、無電解めっき装置１００は、半導体基板１０１を収容し、内部を真空に保持可能な略円筒状のチャンバ１０２を有する。
チャンバ１０２の底部にはスピンチャック１０３が設けられている。半導体基板（半導体ウエハ）１０１はスピンチャック１０３に支持される。スピンチャック１０３の内部には上下方向に移動可能なアンダープレート１０４が設けられている。アンダープレート１０４は、温度調節された純水等の温調水、及び温度調節された窒素ガス等の乾燥ガスを半導体基板１０１に供給する。スピンチャック１０３に支持された半導体基板１０１は、アンダープレート１０４によって所望の温度に加熱したり、乾燥させたりする。
チャンバ１０２の側壁には、半導体基板１０１の上方に延びるノズル１０５が設けられている。ノズル１０５は処理流体供給機構１０６に接続されている。処理流体供給機構１０６は、洗浄液等の薬液、成膜用めっき液、及び窒素ガス等の乾燥ガスを半導体基板１０１に供給する。無電解めっきは、半導体基板１０１を、金属イオンを含んだめっき液に浸し、金属イオンを還元することで金属膜を成膜する。このため、めっき液には、金属イオンの他、金属イオンを還元する還元剤が含まれる。還元剤の例としては、例えば、ＣｏＷＰを成膜するときには、次亜リン酸やジメチルアミンボラン等を使用することができる。
また、めっき成膜では、金属膜がＣｕ、又はＣｕ含有金属膜の上に選択的に成長するので、金属膜を、Ｃｕ、又はＣｕ含有金属膜に対して自己整合的に成長させることができる。
チャンバ１０２の底部には排気管１０７、及び排水管１０８が接続されている。排気管１０７は、チャンバ１０２内を排気するための真空ポンプやバルブ等を含む排気機構１０９に接続され、排水管１０８はチャンバ１０２内から薬液やめっき液を回収するための真空ポンプやバルブ等を含む排水機構１１０に接続されている。
チャンバ１０２の側壁には半導体基板１０１をチャンバ１０２の内部に搬入出する搬入出口１１１が設けられている。搬入出口１１１はゲートバルブＧにより開閉可能となっている。
図３は、熱成膜装置の一例を概略的に示す断面図である。
図３に示す熱成膜装置は、化学的気相成長法に基づいた装置であり、図１中のＳＴ．２に示した金属膜の成膜工程に使用することができる。特に、金属膜がＷのときに使用することができる。
図３に示すように、熱成膜装置２００は、半導体基板１０１を収容し、内部を真空に保持可能な略円筒状のチャンバ２０２を有する。
チャンバ２０２の底部にはサセプタ２０３が設けられている。半導体基板１０１はサセプタ２０３の上に載置される。サセプタ２０３の内部にはヒータ２０４が埋設されており、サセプタ２０３上に載置された半導体基板１０１を所望の温度に加熱できるようになっている。
チャンバ２０２の上部には中空円盤状のシャワーヘッド２０５がサセプタ２０３に対向するように設けられている。シャワーヘッド２０５は、成膜用ガス、本例ではＷ含有ガスをチャンバ２０２の内部に導入する。シャワーヘッド２０５の上面中央にはガス導入口２０６が設けられ、その下面には複数のガス吐出孔２０７が設けられている。ガス導入口２０６はガス供給配管２０８の一端に接続され、ガス供給配管２０８の他端は開閉バルブ２０９、及びマスフローコントローラ等の流量制御器２１０を介して成膜用ガス供給源２１１に接続される。成膜用ガス供給源２１１は、本例ではＷ含有ガスを供給する。Ｗ含有ガスの一例は、フッ化タングステン（例えば、ＷＦ６）である。また、Ｗは、Ｃｕ、又はＣｕ含有金属膜の上に選択的に堆積されるので、めっき成膜の場合と同様に、Ｃｕ、又はＣｕ含有金属膜に対して自己整合的に成長させることができる。
チャンバ２０２の底部には排気管２１２が接続されている。排気管２１２は、チャンバ２０２内を排気するためのバルブや真空ポンプ等を含む排気機構２１３に接続される。
チャンバ２０２の側壁には半導体基板１０１をチャンバ２０２の内部に搬入出する搬入出口２１４が設けられている。搬入出口２１４はゲートバルブＧにより開閉可能となっている。
金属膜は、図２に示す無電解めっき装置や、図３に示す熱成膜装置を用いることで成膜することができる。
（Ｓｉ導入装置）
金属膜にＳｉを導入するときには、例えば、熱成膜装置を利用することができる。
図４は、熱成膜装置の一例を概略的に示す断面図である。
図４に示す熱成膜装置３００が、図３に示した熱成膜装置２００と異なるところは、成膜用ガス供給源２１１がＳｉ含有ガスを供給すること、である。それ以外は、図３に示した熱成膜装置２００と同じである。
チャンバ２０２の内部に、シャワーヘッド２０５を介してＳｉ含有ガスを供給することで、Ｓｉを半導体基板１０１の上に形成された図示せぬ金属膜に導入することができる。
Ｓｉ含有ガスの例は、ＳｉＨ４ガス、Ｓｉ２Ｈ６ガス、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス、Ｓｉ（ＣＨ３）４ガス、ＳｉＨ（ＣＨ３）３ガス、ＳｉＨ２（ＣＨ３）２ガス、ＳｉＨ３（ＣＨ３）ガスＳｉＨ４ガス、Ｓｉ２Ｈ６ガス、及びＳｉＨ２Ｃｌ２ガスである。
金属膜にＳｉを導入するときには、上記Ｓｉ含有ガスのいずれかをチャンバ２０２の内部に導入し、チャンバ２０２の内部の圧力を、例えば、１．３Ｐａ（ａｂｓ）以上１３３３Ｐａ（ａｂｓ）以下（１０ｍＴｏｒｒ（ａｂｓ）以上１０Ｔｏｒｒ（ａｂｓ）以下）の減圧下とし、基板１０１の温度を、例えば、１００℃以上４００℃以下とする。
金属膜にＳｉを導入するときには、プラズマを形成する必要は特にないが、ガスによってはプラズマを形成して分解を促進させるようにしてもよい。この場合には、図５に示すようなプラズマ成膜装置４００を使用すれば良い。
図５は、プラズマ成膜装置の一例を概略的に示す断面図である。
図５に示すプラズマ成膜装置４００が、図４に示した熱成膜装置３００と異なるところは、サセプタ２０３内に、電極４０１が埋設されていること、シャワーヘッド２０５に高周波電源４０２が接続されていること、及びシャワーヘッド２０５がチャンバ２０２の上部に、絶縁体４０３によって絶縁されて設けられていること、である。それ以外は、図４に示した熱成膜装置３００と同じである。
金属膜にＳｉを導入するときには、上記Ｓｉ含有ガスのいずれかをチャンバ２０２の内部に導入し、電極４０１を接地し、シャワーヘッド２０５に高周波電源４０２から高周波電力を与える。これにより、チャンバ２０２の内部に導入されたＳｉ含有ガスがプラズマ化する。なお、チャンバ２０２の内部の圧力は、熱成膜装置２００の場合と同様の減圧下で良い。また、基板１０１の温度についても熱成膜装置２００の場合と同様の温度でも良い。なお、Ｓｉ含有ガスがプラズマ化しているので、熱成膜装置２００の場合よりも低くすることも可能である。
図４に示す熱成膜装置３００、又は図５に示すプラズマ成膜装置４００を用いることで、金属膜にＳｉを導入することができる。
（窒化装置）
Ｓｉが導入された金属膜を窒化するときには、例えば、プラズマ成膜装置を利用することができる。
図６は、プラズマ成膜装置の一例を概略的に示す断面図である。
図６に示すプラズマ成膜装置５００が、図５に示したプラズマ成膜装置４００と異なるところは、成膜用ガス供給源２１１がＮ含有ガスを供給すること、である。それ以外は、図５に示したプラズマ成膜装置４００と同じである。
Ｎ含有ガスの例は、Ｎ２ガス単独、Ｎ２ガスとＡｒガス、Ｎ２ガスとＨ２ガス、及びＮＨ３ガスである。
Ｓｉが導入された金属膜を窒化するときには、チャンバ２０２の内部に、シャワーヘッド２０５を介して上記Ｎ含有ガスのいずれかを導入し、チャンバ２０２の内部の圧力を、例えば、１．３Ｐａ（ａｂｓ）以上１３３３Ｐａ（ａｂｓ）以下（１０ｍＴｏｒｒ（ａｂｓ）以上１０Ｔｏｒｒ（ａｂｓ）以下）の減圧下とし、基板１０１の温度を、例えば、１００℃以上４００℃以下とする。
さらに、電極４０１を接地し、シャワーヘッド２０５に高周波電源４０２から高周波電力を与えることで、チャンバ２０２の内部に導入されたＮ含有ガスをプラズマ化することで、Ｓｉが導入された金属膜を窒化することができる。
プラズマ窒化処理としては、図６に示した装置を用いた通常のプラズマ窒化処理の他、より低電子温度、かつ、高密度のラジカルを主体としたプラズマを用いた、ラジカル窒化処理を用いることもできる。ラジカル窒化をするときには、例えば、図７に示すＲＬＳＡ（Ｒａｄｉａｌ
Ｌｉｎｅ Ｓｌｏｔ Ａｎｔｅｎｎａ）マイクロ波プラズマ成膜装置を使用できる。
図７は、ＲＬＳＡマイクロ波プラズマ成膜装置の一例を概略的に示す断面図である。
図７に示すＲＬＳＡマイクロ波プラズマ成膜装置６００が、図６に示したプラズマ成膜装置５００と、特に、異なるところは、チャンバ２０２の上部に、高周波電力が供給されるシャワーヘッド２０５の代わりに、複数のマイクロ波透過孔６０２を有する平面アンテナ６０１が設けられていること、及びガス導入口６０３が、ほぼ円筒状のチャンバ２０２の側壁に沿ってリング状に設けられていること、である。
平面アンテナ６０１の下面には誘電体からなるマイクロ波透過板６０４が設けられ、平面アンテナ６０１の上面にはシールド部材６０５が設けられている。
平面アンテナ６０１には、マイクロ波発生装置６０６から発生されたマイクロ波を平面アンテナ６０１に導くマイクロ波伝送機構６０７が接続されている。
マイクロ波伝送機構６０７は、マイクロ波発生装置６０６から発生されたマイクロ波をモード変換機構６０９に導く導波管６０８、及びモード変換機構６０９でモード変換されたマイクロ波を平面アンテナ６０１に導く、内部導体６１１及び外部導体６１２を有した同軸導波管６１０を備える。
Ｓｉが導入された金属膜を窒化するときには、上記Ｎ含有ガスのいずれかをチャンバ２０２の内部に導入し、平面アンテナ６０１、及びマイクロ波透過板６０４を介してチャンバ２０２の内部にマイクロ波を導く。Ｎ含有ガスは、チャンバ２０２の内部に導かれたマイクロ波によって励起され、これに伴ってプラズマ化される。このため、例えば、図６に示したプラズマ成膜装置に比較して、ラジカルを主体とした低電子温度、かつ、高密度のプラズマを生成することができる。しかも、プラズマは、例えば、マイクロ波透過板６０４の近傍の限られた空間領域に生成されるので、半導体基板１０１がプラズマに直接さらされ難くなる。これらのことから、ＲＬＳＡマイクロ波プラズマ成膜装置は、半導体基板１０１に形成された、例えば、図示せぬ層間絶縁膜等にダメージをほとんど与えずに、Ｓｉが導入された金属膜を窒化することができる。
また、ラジカル窒化処理には、例えば、図８に示す触媒（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ：Ｃａｔ）成膜装置を使用することもできる。
図８は、触媒成膜装置の一例を概略的に示す断面図である。
図８に示す触媒成膜装置７００が、図６に示したプラズマ成膜装置５００と異なるところは、プラズマを使用しないので、チャンバ２０２の内部に加熱触媒体７０１を設け、高周波電源４０２の代わりに加熱触媒体７０１に直流電流を与える可変直流電源７０３を設けるようにしたこと、である。
加熱触媒体７０１は、サセプタ２０３とシャワーヘッド２０５との間に設けられ、導電性の高融点材料、例えば、Ｗからなる。その形状は、例えば、ワイヤ状である。加熱触媒体の一端は給電線７０２に接続され、その他端は接地されている。給電線７０２は可変直流電源７０３に接続され、可変直流電源７０３から直流電流が、給電線７０２を介して加熱触媒体７０１に給電される。加熱触媒体７０１に直流電流が給電されることで、加熱触媒体７０１は、例えば、１４００℃以上の所定の温度に加熱される。
なお、加熱触媒体７０１の材料はタングステンに限らず、１４００℃以上の高温に加熱可能な他の高融点金属、例えば、タンタル、モリブデン、バナジウム、白金、トリウム等も使用することができる。加熱触媒体７０１に使用される高融点金属は単体でなくても、合金であっても良い。
Ｓｉが導入された金属膜を窒化するときには、加熱触媒体７０１を所定の温度に加熱した状態で、上記Ｎ含有ガスのいずれかをチャンバ２０２の内部に導入する。Ｎ含有ガスが、加熱触媒体７０１に接触するとＮ含有ガスに接触分解反応が起こり、Ｎ含有ガスが励起されてラジカルとなる。このラジカルによってＳｉが導入された金属膜が窒化される。触媒成膜装置７００においては、例えば、プラズマを使用しないので、半導体基板１０１に形成された、例えば、図示せぬ層間絶縁膜等にダメージをほとんど与えずに、Ｓｉが導入された金属膜を窒化することができる。
Ｓｉが導入された金属膜は、図６に示すプラズマ成膜装置５００、又は図７に示すＲＬＳＡマイクロ波プラズマ成膜装置６００、又は図８に示す触媒成膜装置７００を用いることで窒化することができる。
（第３実施形態）
第３実施形態は、半導体装置の製造方法の具体的な例に関する。
図９は、この発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法の具体的な流れの一例を示す流れ図である。図１０Ａ〜図１０Ｆは、この発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を、主要な製造工程毎に示す断面図である。
本例は、第１の実施形態において説明した製造方法を、半導体装置のＣｕ配線に対して適用した例である。
まず、図９のＳＴ．１１に示すように、Ｃｕ配線の表面が露出した半導体基板を準備する。具体的な一例は、図１０Ａに示すように、Ｓｉ基板（Ｓｉ-Ｓｕｂ）１の上に、第１の層間絶縁膜２、エッチングストッパ膜として機能する誘電体膜３、及び第２の層間絶縁膜４が順次形成され、第１、及び第２の層間絶縁膜２、４の中にＣｕ配線５が、その表面を露出させた状態で埋め込まれた状態の半導体基板１０１を準備する。なお、Ｃｕ配線５は、層間絶縁膜２、４との間にバリアメタル層６を介在させた状態で、第１、及び第２の層間絶縁膜２、４に形成された配線トレンチに埋め込まれている。
次に、図９のＳＴ．１２に示すように、Ｃｕ配線５の表面を清浄化する。具体的な一例は、図１０Ａに示すように、露出したＣｕ配線５の表面を、真空雰囲気中でラジカル、又は熱化学的手法により清浄化処理、本例では還元処理し、Ｃｕ配線５の表面に自然形成された自然酸化膜等を除去する。
ラジカル手法を用いて清浄化処理をする場合には、例えば、図７に示したＲＬＳＡマイクロ波プラズマ成膜装置６００を利用することができる。この場合には、図７に示したガス供給源２１１から、清浄化処理ガスをチャンバ２０２の内部に供給するようにすれば良い。ラジカル手法を用いた場合の清浄化処理ガスの例は還元性ガスを含むガスであり、還元性ガスを含むガスの例としては、Ｈ２ガス、Ｎ２ガス、ＮＨ３ガス、及びこれらガスの混合ガス、及び上記ガスとＡｒガスとの混合ガスを挙げることができる。
清浄化処理は、イオンを主体としたプラズマ処理、例えば、図５に示したプラズマ成膜装置４００を用いることも可能である。この場合にもガス供給源２１１から、上記清浄化処理ガスをチャンバ２０２の内部に供給すれば良い。ただし、イオンを主体としたプラズマ処理よりも、マイクロ波プラズマ成膜装置を用いて、ラジカルを主体としたプラズマ処理とするほうが、層間絶縁膜４に対するダメージを小さくできる、という利点がある。
また、熱化学的手法を用いて清浄化処理をする場合には、例えば、図３に示した熱成膜装置２００を利用することができる。この場合にも、図３に示したガス供給源２１１から、清浄化処理ガスをチャンバ２０２の内部に供給するようにすれば良い。熱化学的手法を用いた場合の清浄化処理ガスの例は、Ｈ２ガスや有機酸等の還元ガスである。有機酸の例は、蟻酸、酢酸、酪酸等のカルボン酸を用いることができる。中でも、無水酢酸等の無水カルボン酸が好適である。
次に、図９のＳＴ．１３に示すように、Ｃｕ配線上にキャップメタル膜を形成する。具体的な一例は、図１０Ｂに示すように、自然酸化膜が除去されたＣｕ配線５の上に、Ｃｕ配線５に対して自己整合的にキャップメタル膜７を形成する。
キャップメタル膜７の形成は、図１に示したＳＴ．２（金属膜の成膜）に対応しており、キャップメタル膜７の材料は、ＣｏＷ系金属、及びＷのいずれかから選ばれる。ＣｏＷ系金属の例は、上述した通り、ＣｏＷＢ、及びＣｏＷＰを挙げることができる。これらの膜の成膜には、図２に示した無電解めっき装置１００や、図３に示した熱成膜装置２００が利用される。
次に、図９のＳＴ．１４に示すように、キャップメタル膜の表面を清浄化する。具体的な一例は、図１０Ｃに示すように、露出したキャップメタル膜７の表面を、真空雰囲気中でラジカル、又は熱化学的手法により清浄化処理、本例では還元処理し、キャップメタル膜７の表面に自然形成された自然酸化膜等を除去する。キャップメタル膜の清浄化処理は、本例の図９のＳＴ．１２に示した清浄化処理と同様の処理で良い。
次に、図９のＳＴ．１５に示すように、キャップメタル膜にＳｉを導入する。具体的な一例は、図１０Ｄに示すように、自然酸化膜が除去されたキャップメタル膜７をＳｉ含有ガスに曝すことでＳｉをキャップメタル膜７に導入し、キャップメタル膜７をＳｉ含有キャップメタル膜７ａに変える。
Ｓｉの導入は、図１に示したＳＴ．３（Ｓｉの導入）に対応しており、導入に際しては、図４に示した熱成膜装置３００や、図５に示したプラズマ成膜装置４００が利用される。
次に、図９のＳＴ．１６に示すように、Ｓｉが導入されたキャップメタル膜を窒化する。具体的な一例は、図１０Ｅに示すように、ラジカルを用いてＳｉ含有キャップメタル膜７ａをラジカル窒化し、Ｓｉ含有キャップメタル膜７ａを、例えば、窒化シリサイドキャップメタル膜７ｂに変える。
窒化処理は、図１に示したＳＴ．４の（Ｓｉが導入された金属膜の窒化）に対応している。本例では、通常のプラズマ窒化処理よりも、より低電子温度、かつ、高密度のラジカルを主体としたプラズマを用いた、ラジカル窒化処理を用いる。ラジカル窒化するときには、図７に示したＲＬＳＡマイクロ波プラズマ成膜装置６００や図８に示した触媒成膜装置７００を利用する。窒化処理はイオンを主体としたプラズマ窒化、例えば、図６に示したプラズマ成膜装置５００を用いて行っても良い。ただし、プラズマ窒化よりも、マイクロ波プラズマ、あるいはプラズマを用いずに触媒を用いたラジカル窒化とするほうが、層間絶縁膜４に対するダメージを小さくできる、という利点が得られる。
次に、図９のＳＴ．１７に示すように、Ｓｉが導入され、かつ、窒化されたキャップメタル膜上に誘電体膜を形成する。具体的な一例は、図１０Ｆに示すように、窒化シリサイドキャップメタル膜７ｂ、及び層間絶縁膜４上に、誘電体膜８を形成する。誘電体膜８の機能的な例は、エッチングストッパ膜や、拡散防止膜である。また、誘電体膜８の材料例は、Ｓｉを含有した絶縁物であり、誘電体膜８の機能に応じて適宜選ぶことが可能である。例えば、Ｓｉを含有した絶縁物の例としては、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＣを挙げることができる。
誘電体膜８は、例えば、図３に示した熱成膜装置２００、図５に示したプラズマ成膜装置４００、図７に示したＲＬＳＡマイクロ波プラズマ成膜装置６００、及び図８に示した触媒成膜装置７００のいずれを用いても、ガス供給源２１１からの処理ガスを、誘電体膜８を成膜できる処理ガスに変えることで形成することができる。
また、誘電体膜８の形成は、必要に応じてなされれば良く、必要がなければ形成せずに、層間絶縁膜４の上に、次の層間絶縁膜を形成するようにしても良い。
図１に示した第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、具体的には、本第３の実施形態のように、Ｃｕ配線５のキャップメタル膜の形成に適用することができる。
なお、ＳＴ．１２に示したＣｕ配線５の表面を清浄化する工程、及びＳＴ．１４に示したキャップメタル膜７の表面を清浄化する工程は、必要に応じて実施されれば良く、どちらか一方の工程のみを実施するようにしても良い。
（第４実施形態）
第４実施形態は、図１に示した基本的な流れ、又は図９に示した具体的な流れの一例に使用され、かつ、これらの基本的な流れ、又は具体的な流れに有効に使用できるように工夫された製造装置の例に関する。
（第１の製造装置）
図１１Ａは第１の製造装置の概略構成を示す図である。
図１１Ａに示すように、この発明の第４実施形態に係る第１の製造装置は、図１を参照して説明した流れ、又は図９を参照して説明した流れを、一つのチャンバで実施する製造装置である。
図１１Ａに示すように、第１の製造装置８００ａは、半導体基板（半導体ウエハ）１０１に処理を施す処理ユニット８０１を有する。処理ユニット８０１は、１つのチャンバ８０２を有しており、この１つのチャンバ８０２の内部において、図１を参照して説明した流れに従った処理、又は図９を参照して説明した流れに従った処理が実行される。
この処理の結果、表面にＣｕもしくはＣｕ含有金属膜が露出した半導体基板１０１をチャンバ８０２の内部に搬入すると、ＣｕもしくはＣｕ含有金属膜の上に、金属膜が形成された状態でチャンバ８０２から搬出されてくる。
以下、第１の製造装置８００ａの例のいくつかを説明する。
（第１の製造装置の第１例）
図１２は、第１の製造装置の第１例を概略的に示す断面図である。
図１２に示すように、第１例に係る製造装置８００ａ１は、例えば、図７に示したＲＬＳＡマイクロ波プラズマ成膜装置に準ずる。製造装置８００ａ１が、図７に示すＲＬＳＡプラズマ成膜装置６００と、特に、異なるところは、ガス供給源２１１ａ乃至２１１ｃを備えることである。ガス供給源２１１ａ乃至２１１ｃはそれぞれ、Ｓｉ含有ガス、Ｎ含有ガス、金属膜成膜用ガス（本例ではＷ含有ガス）を供給する。
ガス供給源２１１ａから供給されたＳｉ含有ガスは流量制御器２１０ａ及び開閉バルブ２０９ａを介してチャンバ２０２の内部に供給される。同様に、Ｎ含有ガスは流量制御器２１０ｂ及び開閉バルブ２０９ｂを介してチャンバ２０２の内部に、Ｗ含有ガスは流量制御器２１０ｃ及び開閉バルブ２０９ｃを介してチャンバ２０２の内部に供給される。
プロセスコントローラ５０はユーザーインターフェース５１及び記憶部５２に接続されている。ユーザーインターフェース５１は、操作者が製造装置８００ａ１を管理するために、コマンドを入力したりするための入力手段、例えば、キーボードや、操作者に対して稼働状況を可視化して表示する表示手段、例えば、ディスプレイ等を備える。記憶部５２には、図１を参照して説明した流れ、又は図９を参照して説明した流れに従って処理を実行したり、処理条件に応じて温度やマイクロ波の強さ等を調節したりするプログラム、いわゆるプロセスレシピが格納されている。プロセスコントローラ５０は、プロセスレシピに従って製造装置８００ａ１を制御する。例えば、プロセスコントローラ５０は、プロセスレシピに従って、開閉バルブ２０９ａ乃至２０９ｃの開閉や流量制御器２１０ａ乃至２１０ｃの流量調節、マイクロ波発生装置６０６やモード変換機構６０９等におけるマイクロ波制御、ヒータ２０４の温度調節、排気機構２１３の排気制御や排気機構２１３によるチャンバ２０２の内部の圧力調節等を行う。
本例のプロセスレシピは、記憶部５２の中の記憶媒体に格納されている。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであっても良いし、ＣＤ-ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のある記憶媒体であっても良い。プロセスレシピは記憶媒体に格納するだけでなく、例えば、専用回線を介して他の装置からプロセスコントローラ５０に伝送させることも可能である。
第１例に係る製造装置８００ａ１は、マイクロ波発生装置６０６やマイクロ波伝送機構６０７を備えているので、例えば、マイクロ波プラズマを用いた窒化処理が可能である。また、ヒータ２０４がサセプタ２０３の内部に埋設されているので、マイクロ波の伝送を停止すれば、熱のみを用いたＣｕもしくはＣｕ含有合金膜上への金属膜の成膜や、ＣｕもしくはＣｕ含有合金膜内へのＳｉの導入も可能である。
このように、第１例に係る製造装置８００ａ１によれば、１つのチャンバ２０２（図１１Ａのチャンバ８０２に対応）の内部において、ＣｕもしくはＣｕ含有合金膜上への金属膜の成膜、ＣｕもしくはＣｕ含有合金膜内へのＳｉの導入、及びＳｉが導入された金属膜の窒化が可能である。
しかも、製造装置８００ａ１は、チャンバ２０２の内部を真空（例えば、０．１３Ｐａ以上１３３３Ｐａ以下）に保持したまま、上記の処理を連続して実施（Ｉｎ−ｓｉｔｕ処理）することが可能である。チャンバ２０２の内部を真空に保持したまま、上記の処理を連続して実施すると、例えば、Ｃｕ又はＣｕ含有合金膜が埋め込まれた層間絶縁膜４（図１０Ａ乃至図１０Ｆ参照）への水分の吸着を抑制できる利点を得ることができる。層間絶縁膜４への水分の吸着を抑制できれば、Ｃｕ又はＣｕ含有合金膜の酸化を抑制できるので、Ｃｕ又はＣｕ含有合金膜、例えば、Ｃｕ配線の品質を長い期間に及んで維持でき、高信頼性、かつ、長寿命の半導体装置を製造することができる。
特に、上記酸化抑制効果は、層間絶縁膜４に、水分を吸着しやすい低誘電率絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ）膜を用いた半導体装置のときに、より良く得ることができる。
（第１の製造装置の第２例）
図１３は、第１の製造装置の第２例を概略的に示す断面図である。
図１３に示すように、第２例に係る製造装置８００ａ２は、第１例に係る製造装置８００ａ１に準じているが、図１２に示した製造装置８００ａ１に対して、ガス供給源２１１ｄをさらに備えることが、特に異なる。ガス供給源２１１ｄは、清浄化処理ガスを流量制御器２１０ｄ及び開閉バルブ２０９ｄを介してチャンバ２０２の内部に供給する。
第２例に係る製造装置８００ａ２は、第１例に係る製造装置８００ａ１と同様に、１つのチャンバ２０２の内部において、ＣｕもしくはＣｕ含有合金膜上への金属膜の成膜、ＣｕもしくはＣｕ含有合金膜内へのＳｉの導入、及びＳｉが導入された金属膜の窒化が可能である。
さらに、第２例に係る製造装置８００ａ２は、清浄化処理ガスを供給するガス供給源２１１ｄを備えているので、上記の処理に加えて、図９の、特に、ＳＴ．１２やＳＴ．１４を参照して説明した清浄化処理、例えば、ＣｕもしくはＣｕ含有合金膜の還元処理や金属膜の還元処理も、１つのチャンバ２０２の内部において実施することができる。
なお、上述した通りであるが、ＣｕもしくはＣｕ含有合金膜の還元処理、及び金属膜の還元処理は双方実施しても良いし、いずれか一方のみを実施するようにしても良い。
第２例に係る製造装置８００ａ２においても、第１例に係る製造装置８００ａ１と同様に、チャンバ２０２の内部を真空に保持したまま、処理を連続して実施（Ｉｎ−ｓｉｔｕ処理）することが可能である。よって、第２例に係る製造装置８００ａ２においても、第１例に係る製造装置と同様の利点を得ることができる。
（第１の製造装置の第３例）
図１４は、第１の製造装置の第３例を概略的に示す断面図である。
図１４に示すように、第３例に係る製造装置８００ａ３は、第２例に係る製造装置８００ａ２に準じているが、図１３に示した製造装置８００ａ２に対して、ガス供給源２１１ｅをさらに備えることが、特に異なる。ガス供給源２１１ｅは、誘電体膜形成ガスを流量制御器２１０ｅ及び開閉バルブ２０９ｅを介してチャンバ２０２の内部に供給する。
第３例に係る製造装置８００ａ３は、第２例に係る製造装置８００ａ２と同様に、１つのチャンバ２０２の内部において、ＣｕもしくはＣｕ含有合金膜上への金属膜の成膜、ＣｕもしくはＣｕ含有合金膜内へのＳｉの導入、Ｓｉが導入された金属膜の窒化、ＣｕもしくはＣｕ含有合金膜の表面の清浄化処理、及び合金膜の表面の清浄化処理が可能である。
さらに、第３例に係る製造装置８００ａ３は、誘電体膜形成ガスを供給するガス供給源２１１ｅを備えているので、上記の処理に加えて、図９の、特に、ＳＴ．１７を参照して説明した誘電体膜の形成処理も、１つのチャンバ２０２の内部において実施することができる。
なお、第３例に係る製造装置８００ａ３において、清浄化処理ガスを供給するガス供給源２１１ｄ、清浄化処理ガスの流量を制御する流量制御器２１０ｄ、及び清浄化処理ガスの供給経路を開閉制御する開閉バルブ２０９ｄは、必要に応じて設けられれば良い。
（第２の製造装置）
図１１Ｂは第２の製造装置の概略構成を示す図である。
図１１Ｂに示すように、第２の製造装置は、図１を参照して説明した流れ、又は図９を参照して説明した流れを、複数のチャンバで実施するマルチチャンバ型製造装置である。
図１１Ｂに示すように、第２の製造装置８００ｂは２つの処理ユニット８１１、及び８１２を備える。第１の処理ユニット８１１は１つのチャンバ８０２ａを備え、同様に、第２の処理ユニット８１２も１つのチャンバ８０２ｂを備える。第１のチャンバ８０２ａと第２のチャンバ８０２ｂとは、１つの搬送室８１３を介して接続される。
搬送室８１３は、チャンバ８０２ａ及び８０２ｂと同様に、内部を所定の圧力、例えば、真空（例えば、０．１３Ｐａ以上１３３３Ｐａ以下）に保持できる。
さらに、搬送室８１３の内部には、半導体基板１０１を搬送する搬送装置（図１１Ｂには図示せず）が備えられている。半導体基板（半導体ウエハ）１０１は、搬送室８１３及び上記搬送装置を含む搬送機構により、第１のチャンバ８０２ａと第２のチャンバ８０２ｂとの間で真空を保持したまま、搬送することができる。
図１５は、第２の製造装置の構成例を示す水平断面図である。
図１５に示すように、第１の処理ユニット８１１、及び８１２は、四角形をなす搬送室８１３の２つの辺に対応して設けられ、搬送室８１３の残りの２つの辺にはロードロック室８１４、及び８１５が設けられている。ロードロック室８１４、及び８１５の搬送室８１３と反対側には搬入出室８１６が設けられており、搬入出室８１６のロードロック室８１４、及び８１５と反対側には、複数のポート、本例では３つのポート８１７乃至８１９が設けられている。ポート８１７乃至８１９には、複数の半導体基板（半導体ウエハ）１０１を収容可能なキャリア８２０ａ乃至８２０ｃが取り付けられる。
第１の処理ユニット８１１のチャンバ（１ｓｔ Ｃｈａｍｂ．）８０２ａ及び第２の処理ユニット８１２のチャンバ８０２ｂ（２ｎｄ
Ｃｈａｍｂ．）、並びにロードロック室８１４及び８１５は、搬送室８１３の各辺にゲートバルブＧを介して接続される。チャンバ８０２ａ、８０２ｂ、並びにロードロック室８１４、８１５は、対応するゲートバルブＧを開放することにより搬送室８１３と連通され、対応するゲートバルブＧを閉じることにより搬送室８１５から遮断される。
ロードロック室８１４及び８１５の搬入出室８１６に接続される部分にもゲートバルブＧが設けられており、ロードロック室８１４及び８１５は、対応するゲートバルブＧを開放することにより搬入出室８１６に連通され、対応するゲートバルブＧを閉じることにより搬入出室８１６から遮断される。
搬送室８１３の内部には、チャンバ８０２ａ、８０２ｂ、並びにロードロック室８１４、８１５に対して、半導体基板１０１の搬入出を行う搬送装置８２１が設けられている。搬送装置８２１は、搬送室８１３の略中央に配設されており、回転および伸縮可能な回転・伸縮部８２１ａを有するとともに、回転・伸縮部８１２ａの先端に半導体基板１０１を保持するブレード８２１ｂを有する。搬送室８１３の内部は、上述の通り、所定の圧力、例えば、真空に保持できるようになっている。
ポート８１７乃至８１９には、半導体基板１０１を収容した、又は空のキャリア８２０ａ乃至８２０ｃが取り付けられる。また、ポート８１７乃至８１９には、シャッタ（図示せず）が設けられており、ポート８１７乃至８１９にキャリア８２０ａ乃至８２０ｃが取り付けられるとシャッタが外れ、外気の侵入を防止しつつ、搬入出室８１６と連通されるようになっている。
搬入出室８１６の内部には、キャリア８２０ａ乃至８２０ｃに収容された半導体基板１０１の搬入出、及びロードロック室８１４及び８１５に対する半導体基板１０１の搬入出を行う搬送装置８２２が設けられている。
第２の製造装置の動作の一例を以下に示す。
半導体基板１０１を収容したキャリア８２０ａ乃至８２０ｃのいずれかがポート８１７乃至８１９のいずれかに取り付けられると、図示せぬシャッタが外れてキャリア８２０の内部と搬入出室８１６の内部とが連通する。連通した後、キャリア８２０に収容された半導体基板１０１を、搬送装置８２２を用いて搬入出室８１６の内部に搬入する。これにより、半導体基板１０１が第２の製造装置８００ｂに搬入される。次いで、ロードロック室８１４に対応したゲートバルブＧを開き、搬送装置８２２を用いて半導体基板１０１をロードロック室８１４に搬送する。搬送後、ゲートバルブＧを閉じ、ロードロック室８１４の内部を搬入出室８１６及び搬送室８１３の双方から遮断する。遮断後、ロードロック室８１４の内部の圧力を所定の圧力、本例では真空（例えば、０．１３Ｐａ以上１３３３Ｐａ以下）に下げる。これとともに、搬送室８１３の内部の圧力も所定の圧力、本例ではロードロック室８１４の内部の圧力と同じ圧力（本例では０．１３Ｐａ以上１３３３Ｐａ以下の真空）に下げる。次いで、ゲートバルブＧを開き、半導体基板１０１を搬送室８１３に搬送する。さらに、第１のチャンバ８０２ａの内部の圧力を、例えば、搬送室８１３の内部の圧力と同じ（本例では０．１３Ｐａ以上１３３３Ｐａ以下の真空）とした後、ゲートバルブＧを開き、搬送装置８２１を用いて半導体基板１０１を搬送室８１３から第１のチャンバ８０２ａへと搬送し、ゲートバルブＧを閉じた後、第１のチャンバ８０２ａにおいて所定の処理を施す。
第１のチャンバ８０２ａにおいて所定の処理を終えた半導体基板１０１は、搬送室８１３の内部の圧力を所定の圧力、本例では真空（０．１３Ｐａ以上１３３３Ｐａ以下）に保持したまま、第１のチャンバ８０２ａに対応するゲートバルブＧと第２のチャンバ８０２ｂに対応するゲートバルブＧとを開き、搬送装置８２１を用いて第１のチャンバ８０２ａから第２のチャンバ８０２ｂへ搬送される。搬送後、第２のチャンバ８０２ｂに対応するゲートバルブＧを閉じ、半導体基板１０１に、第２のチャンバ８０２ｂにおいて所定の処理を施す。
第２のチャンバ８０２ｂにおいて所定の処理を終えた半導体基板１０１は、搬送室８１３を真空に保持したまま、第２のチャンバ８０２ｂに対応するゲートバルブＧを開き、搬送装置８２１を用いることで第２のチャンバ８０２ｂから搬送室８１３に搬送される。搬送後、ロードロック室８１５の内部の圧力を、搬送室８１３の内部の圧力と同じとする。この後、ロードロック室８１５に対応するゲートバルブＧを開き、搬送装置８２１を用いることで半導体基板１０１をロードロック室８１５に搬送する。搬送後、ゲートバルブＧを閉じ、ロードロック室８１５の内部を搬送室８１３及び搬入出室８１６の双方から遮断する。遮断後、ロードロック室８１５の内部の圧力を所定の圧力、本例では大気圧下に上げる。この後、ゲートバルブＧを開き、搬送装置８２２を用いて半導体基板１０１を搬入出室８１６に搬送する。搬送後、搬送装置８２２を用いてポート８１７乃至８１９のいずれかに取り付けられたキャリア８２０ａ乃至８２０ｃのいずれかに半導体基板１０１を収容する。図示せぬシャッタを閉じ、半導体基板１０１が収容されたキャリア８２０ａ乃至８２０ｃのいずれかが、ポート８１７乃至８１９のポートのいずれかから取り外されることで、半導体基板１０１が第２の製造装置８００ｂから搬出される。
このように、第２の製造装置８００ｂによれば、複数のチャンバ、本例では２つのチャンバ８０２ａ及び８０２ｂを有しつつも、チャンバ８０２ａとチャンバ８０２ｂとの間を、真空を保持したまま、半導体基板１０１を搬送できる。このため、チャンバ８０２ａにおける処理の後、真空を破らずにチャンバ８０２ｂにおいて処理することができる。
第１のチャンバ８０２ａで施される処理（工程）と、第２のチャンバ８０２ｂで施される処理（工程）との割り当て例を以下に示す。
表１は、第２の製造装置８００ｂを用いて図１に示した基本的な流れを実施する場合の、処理（工程）の割り当て例１及び割り当て例２を示す。
Figure 2009016520
 （割り当て例１）
割り当て例１で使用される第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａは、ＣｕもしくはＣｕ含有金属膜の上に金属膜を成膜するのみであるから、第１のチャンバ（1st
Chamb.）８０２ａを備える処理ユニット８１１には、例えば、図２に示した無電解めっき装置１００、又は図３に示した熱成膜装置２００を利用することができる。
第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂは、金属膜へのＳｉの導入と、Ｓｉが導入された金属膜の窒化とをするから、第２のチャンバ（2nd
Chamb.）８０２ｂを備える処理ユニット８１２には、少なくともＳｉ含有ガス、及びＮ含有ガスを第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂに導入できる装置を利用すれば良い。例えば、図１２に示した製造装置８００ａ１から、ガス供給源２１１ｃ、流量制御器２１０ｃ、開閉バルブ２０９ｃを取り除いた装置を利用することができる。
（割り当て例２）
割り当て例２で使用される第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａは、ＣｕもしくはＣｕ含有金属膜の上に金属膜の成膜と、金属膜へのＳｉの導入とをするから、第１のチャンバ（1st
Chamb.）８０２ａを備える処理ユニット８１１には、少なくとも金属膜形成ガス、及びＳｉ含有ガスを第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａに導入できる装置を利用すれば良い。例えば、図１２に示した製造装置から、ガス供給源２１１ｂ、流量制御器２１０ｂ、開閉バルブ２０９ｂを取り除いた装置を利用することができる。
第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂは、Ｓｉが導入された金属膜を窒化するのみであるから、第２のチャンバ（2nd
Chamb.）８０２ｂを備える処理ユニット８１２には、例えば、図６に示したプラズマ成膜装置５００、又は図７に示したＲＬＳＡマイクロ波プラズマ成膜装置６００、又は図８に示した触媒成膜装置７００を利用することができる。
表２は、第２の製造装置８００ｂを用いて図９に示した具体的な流れを、誘電膜の形成を除いて実施する場合の処理（工程）の割り当て例３乃至割り当て例５を示す。
Figure 2009016520
 （割り当て例３）
割り当て例３で使用される第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａは、ＣｕもしくはＣｕ含有金属膜の上に金属膜を成膜するのみであるから、第１のチャンバ（1st
Chamb.）８０２ａを備える処理ユニット８１１には、例えば、図３に示した熱成膜装置２００を利用することができる。
第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂは、清浄化と、金属膜へのＳｉの導入と、Ｓｉが導入された金属膜の窒化とをするから、第２のチャンバ（2nd
Chamb.）８０２ｂを備える処理ユニット８１２には、少なくとも清浄化処理ガス、Ｓｉ含有ガス、及びＮ含有ガスを、第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂに導入できる装置を利用すれば良い。例えば、図１３に示した製造装置８００ａ２から、ガス供給源２１１ｃ、流量制御器２１０ｃ、開閉バルブ２０９ｃを取り除いた装置を利用することができる。
（割り当て例４）
割り当て例４で使用される第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａは、ＣｕもしくはＣｕ含有金属膜の上への金属膜の成膜と、清浄化とをするから、第１のチャンバ（1st
Chamb.）８０２ａを備える処理ユニット８１１には、少なくとも金属膜形成ガス、及び清浄化処理ガスを第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａに導入できる装置を利用すれば良い。例えば、図１３に示した製造装置８００ａ２から、ガス供給源２１１ａ及び２１１ｂ、流量制御器２１０ａ及び２１０ｂ、開閉バルブ２０９ａ及び２０９ｂを取り除いたものを利用することができる。
第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂは、金属膜へのＳｉの導入と、Ｓｉが導入された金属膜の窒化とをするから、第２のチャンバ（2nd
Chamb.）８０２ｂを備える処理ユニット８１２には、少なくともＳｉ含有ガス、及びＮ含有ガスを第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂに導入できる装置を利用すれば良い。例えば、図１３に示した製造装置８００ａ１から、ガス供給源２１１ｃ及び２１１ｄ、流量制御器２１０ｃ及び２１０ｄ、開閉バルブ２０９ｃ及び２０９ｄを取り除いたものを利用することができる。
（割り当て例５）
割り当て例５で使用される第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａは、ＣｕもしくはＣｕ含有金属膜の上への金属膜の成膜と、清浄化と、金属膜へのＳｉの導入とをするから、第１のチャンバ（1st
Chamb.）８０２ａを備える処理ユニット８１１には、少なくとも金属膜形成ガス、清浄化処理ガス、及びＳｉ含有ガスを第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａに導入できる装置を利用すれば良い。例えば、図１３に示した製造装置８００ａ２から、ガス供給源２１１ｂ、流量制御器２１０ｂ、開閉バルブ２０９ｂを取り除いたものを利用することができる。
第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂは、Ｓｉが導入された金属膜を窒化するのみであるから、第２のチャンバ（2nd
Chamb.）８０２ｂを備える処理ユニット８１２には、例えば、図６に示したプラズマ成膜装置５００、又は図７に示したＲＬＳＡマイクロ波プラズマ成膜装置６００、又は図８に示した触媒成膜装置７００を利用することができる。
上記割り当て例３乃至５は、１つのチャンバ内で連続し、かつ、第１、第２のチャンバ８０２ａ及び８０２ｂで順次に処理をすることができる例である。なお、順次に処理できず、第２のチャンバ８０２ｂから第１のチャンバ８０２ａに戻っての処理が発生するが、異なる処理を全て別々のチャンバで行うよりも、チャンバの数の削減できる割り当て例もある。そのような割り当て例６及び７を表３に示す。
Figure 2009016520
 （割り当て例６）
割り当て例６で使用される第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａは、ＣｕもしくはＣｕ含有金属膜の上への金属膜の成膜、金属膜へのＳｉの導入、及びＳｉが導入された金属膜の窒化をする。このような第１のチャンバ（1st
Chamb.）８０２ａを備える処理ユニット８１１には、例えば、図１２に示した製造装置８００ａ１を利用することができる。
第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂは、清浄化のみをする。このような第２のチャンバ（2nd
Chamb.）８０２ｂを備える処理ユニット８１２には、少なくとも清浄化処理ガスを第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂに導入できる装置を利用すれば良い。例えば、図７に示したＲＬＳＡマイクロ波プラズマ成膜装置６００のガス供給源２１１から、Ｎ含有ガスに代えて清浄化処理ガスを供給するようにした装置、又は図８に示した触媒成膜装置７００のガス供給源２１１からＮ含有ガスに代えて清浄化処理ガスを供給するようにした装置を利用することができる。
（割り当て例７）
割り当て例７で使用される第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａは、ＣｕもしくはＣｕ含有金属膜の上への金属膜の成膜と、金属膜へのＳｉの導入とをする。このような第１のチャンバ（1st
Chamb.）８０２ａを備える処理ユニット８１１には、少なくとも金属膜形成ガス、Ｓｉ含有ガスを第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａに導入できる装置を利用すれば良い。例えば、図３に示した熱成膜装置２００に対して、Ｓｉ含有ガスを供給するガス供給源、Ｓｉ含有ガスの流量を制御する流量制御器、及び開閉バルブを、さらに備えた装置を利用することができる。
第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂは、清浄化、及びが導入された金属膜の窒化をする。このような第２のチャンバ（2nd
Chamb.）８０２ｂを備える処理ユニット８１２には、少なくとも清浄化処理ガス、及びＮ含有ガスを第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂに導入できる装置を利用すれば良い。例えば、図１３に示した製造装置８００ａ２から、ガス供給源２１１ａ及び２１１ｃ、流量制御器２１０ａ及び２１０ｃ、並びに開閉バルブ２０９ａ及び２０９ｃを取り除いた装置を利用することができる。
（割り当て例８）
割り当て例８で使用される第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａは、ＣｕもしくはＣｕ含有金属膜の上への金属膜の成膜、及びＳｉが導入された金属膜の窒化をする。このような第１のチャンバ（1st
Chamb.）８０２ａを備える処理ユニット８１１には、少なくとも金属膜形成ガス、及びＮ含有ガスを第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａに導入できる装置を利用すれば良い。例えば、図１２に示した製造装置８００ａ１から、ガス供給源２１１ａ、流量制御器２１０ａ、及び開閉バルブ２０９ａを取り除いた装置を利用することができる。
第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂは、清浄化と、金属膜へのＳｉの導入とを行う。このような第２のチャンバ（2nd
Chamb.）８０２ｂを備える処理ユニット８１２には、少なくとも清浄化処理ガス、及びＳｉ含有ガスを第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂに導入できる装置を利用すれば良い。例えば、図１３に示した製造装置８００ａ２から、ガス供給源２１１b及び２１１ｃ、流量制御器２１０b及び２１０ｃ、並びに開閉バルブ２０９b及び２０９ｃを取り除いた装置を利用することができる。
なお、第２の製造装置８００ｂを用いて、割り当て例３乃至８で処理をした後、図９に示した具体的な流れに従って誘電体膜を形成する場合もある。この場合には、例えば、上記割り当て例３乃至８のいずれか１つの後に、誘電体膜の形成を、第１のチャンバ８０２ａか、第２のチャンバ８０２ｂかで行うようにすれば良い。この場合には、誘電体膜が形成されるように、誘電体膜形成ガスを、第１のチャンバ８０２ａ、又は第２のチャンバ８０２ｂに供給するようにすれば良い。
また、第２の製造装置８００ｂを用いて、上記割り当て例１及び２で処理をした後、誘電体膜を形成する場合もある。この場合にも、例えば、上記割り当て例１及び割り当て例２のいずれかの後に、誘電体膜の形成を、第１のチャンバ８０２ａか、第２のチャンバ８０２ｂかで行うようにすれば良い。さらに、誘電体膜が形成されるように、誘電体膜形成ガスを、第１のチャンバ８０２ａ、又は第２のチャンバ８０２ｂに供給するようにすれば良い。
（第３の製造装置）
図１１Ｃは第３の製造装置の概略構成を示す図である。
図１１Ｃに示すように、第３の製造装置８００ｃが、図１１Ｂに示した第２の製造装置８００ｂと異なるところは、３つの処理ユニット８３１、８３２、及び８３３を備えること、である。処理ユニット８３１乃至８３３は各々、１つのチャンバ８０２ａ乃至８０２ｃを備える。チャンバ８０２ａ乃至８０２ｃは１つの搬送室８１３を介して互いに接続される。これ以外は、図１１Ｂに示した第２の製造装置８００ｂと同じである。
図１６は、第３の製造装置の構成例を示す水平断面図である。
図１６に示すように、第３の製造装置８００ｃが、図１５に示した第２の製造装置８００ｂと異なるところは、搬送室８１３が五角形であり、第１乃至第３の処理ユニット８３１乃至第８３３が、五角形の搬送室８１３の３辺に対応して設けられていること、である。これ以外は図１５に示した第２の製造装置８００ｂと同じである。
第３の製造装置８００ｃにおいても、３つのチャンバ８０２ａ乃至８０２ｃを有しつつも、チャンバ８０２ａとチャンバ８０２ｂとの間、チャンバ８０２ｂとチャンバ８０２ｃとの間、並びにチャンバ８０２ａとチャンバ８０２ｃとの間のそれぞれを、真空を保持したまま、半導体基板１０１を搬送できる。従って、チャンバ８０２ａ乃至８０２ｃいずれにおける処理の後でも、真空を破らずに他のチャンバにおいて処理することができる。
第１乃至第３のチャンバ８０２ａ乃至８０２ｃで施される処理（工程）それぞれの割り当て例を以下に示す。
表４は、第３の製造装置８０２ｃを用いて図１に示した基本的な流れを実施する場合の、処理（工程）の割り当て例１を示す。
Figure 2009016520
 （割り当て例１）
割り当て例１は、図１に示した流れで行われる処理の全てを、異なるチャンバで実施する例である。
割り当て例１では、処理の全てを、異なるチャンバで実施するから、割り当て例１で使用される第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａは、ＣｕもしくはＣｕ含有金属膜の上に金属膜を成膜するのみである。このような第１のチャンバ（1st
Chamb.）８０２ａを備える処理ユニット８３１には、例えば、図３に示した熱成膜装置２００を利用することができる。
同様に、第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂは、金属膜へＳｉを導入するのみである。このような第２のチャンバ（2nd
Chamb.）８０２ｂを備える処理ユニット８３２には、図４に示した熱成膜装置３００、又は図５に示したプラズマ成膜装置４００を利用することができる。
同様に、第３のチャンバ（3rd Chamb.）８０２ｃは、Ｓｉが導入された金属膜を窒化するのみである。このような第３のチャンバ（3rd
Chamb.）８０２ｃを備える処理ユニット８３３には、図６に示したプラズマ成膜装置５００、又は図７に示したＲＬＳＡマイクロ波プラズマ成膜装置６００、又は図８に示した触媒成膜装置７００を利用することができる。
表５は、第３の製造装置８０２ｃを用いて図９に示した具体的な流れを、誘電膜の形成を除いて実施する場合の処理（工程）の割り当て例２乃至割り当て例４を示す。
Figure 2009016520
 （割り当て例２）
割り当て例２で使用される第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａは、ＣｕもしくはＣｕ含有金属膜の上に金属膜を成膜するのみである。よって、第１のチャンバ（1st
Chamb.）８０２ａを備える処理ユニット８３１には、例えば、図３に示した熱成膜装置２００を利用することができる。
第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂは、清浄化をするのみである。よって、第２のチャンバ（2nd
Chamb.）８０２ｂを備える処理ユニット８３２には、例えば、図７に示したＲＬＳＡマイクロ波プラズマ成膜装置６００のガス供給源２１１から、Ｎ含有ガスに代えて清浄化処理ガスを供給するようにした装置、又は図８に示した触媒成膜装置７００のガス供給源２１１からＮ含有ガスに代えて清浄化処理ガスを供給するようにした装置を利用することができる。
第３のチャンバ（3rd Chamb.）８０２ｃは、金属膜へのＳｉの導入と、Ｓｉが導入された金属膜を窒化とをする。よって、第３のチャンバ（3rd
Chamb.）８０２ｃを備える処理ユニット８３３には、少なくともＳｉ含有ガス、及びＮ含有ガスを第３のチャンバ（3rd Chamb.）８０２ｃに導入できる装置を利用すれば良い。例えば、図１２に示した製造装置８００ａ１から、ガス供給源２１１ｃ、流量制御器２１０ｃ、開閉バルブ２０９ｃを取り除いたものを利用することができる。
（割り当て例３）
割り当て例３で使用される第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａは、ＣｕもしくはＣｕ含有金属膜の上への金属膜の成膜と、清浄化とをする。よって、第１のチャンバ（1st
Chamb.）８０２ａを備える処理ユニット８３１には、少なくとも金属膜形成ガス、及び清浄化処理ガスを、第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａに導入できる装置を利用すれば良い。例えば、図１３に示した製造装置８００ａ２から、ガス供給源２１１ａ及び２１１ｂ、流量制御器２１０ａ及び２１０ｂ、開閉バルブ２０９ａ及び２０９ｂを取り除いたものを利用することができる。
第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂは、金属膜へＳｉを導入するのみである。よって、第２のチャンバ（2nd
Chamb.）８０２ｂを備える処理ユニット８３２には、図４に示した熱成膜装置３００、又は図５に示したプラズマ成膜装置４００を利用することができる。
第３のチャンバ（3rd Chamb.）８０２ｃは、Ｓｉが導入された金属膜を窒化するのみである。よって、第３のチャンバ（3rd
Chamb.）８０２ｃを備える処理ユニット８３３には、図６に示したプラズマ成膜装置５００、又は図７に示したＲＬＳＡマイクロ波プラズマ成膜装置６００、又は図８に示した触媒成膜装置７００を利用することができる。
（割り当て例４）
割り当て例１で使用される第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａは、ＣｕもしくはＣｕ含有金属膜の上に金属膜を成膜するのみである。よって、第１のチャンバ（1st
Chamb.）８０２ａを備える処理ユニット８３１には、例えば、図３に示した熱成膜装置２００を利用することができる。
第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂは、清浄化と、金属膜へのＳｉの導入とを行う。第２のチャンバ（2nd
Chamb.）８０２ｂを備える処理ユニット８３２には、少なくとも清浄化処理ガス、及びＳｉ含有ガスを第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂに導入できる装置を利用すれば良い。例えば、図１３に示した製造装置８００ａ２から、ガス供給源２１１b及び２１１ｃ、流量制御器２１０b及び２１０ｃ、並びに開閉バルブ２０９b及び２０９ｃを取り除いた装置を利用することができる。
第３のチャンバ（3rd Chamb.）８０２ｃは、Ｓｉが導入された金属膜を窒化するのみである。よって、第３のチャンバ（3rd
Chamb.）８０２ｃを備える処理ユニット８３３には、図６に示したプラズマ成膜装置５００、又は図７に示したＲＬＳＡマイクロ波プラズマ成膜装置６００、又は図８に示した触媒成膜装置７００を利用することができる。
上記割り当て例２乃至４は、１つのチャンバ内で連続し、かつ、第１乃至第３のチャンバ８０２ａ乃至８０２ｃで順次に処理をすることができる例である。なお、順次に処理できず、第３のチャンバ８０２ｃから第１のチャンバ８０２ａ、又は第３のチャンバ８０２ｃから第２のチャンバ８０２ｂ、又は第２のチャンバ８０２ｂから第１のチャンバ８０２ａに戻っての処理が発生するが、異なる処理を全て別々のチャンバで行うよりも、チャンバの数を削減できる割り当て例もある。そのような割り当て例５乃至７を表６に示す。
Figure 2009016520
 （割り当て例５）
割り当て例５で使用される第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａは、ＣｕもしくはＣｕ含有金属膜の上への金属膜の成膜、及びＳｉが導入された金属膜の窒化をする。このような第１のチャンバ（1st
Chamb.）８０２ａを備える処理ユニット８３１には、少なくとも金属膜形成ガス、及びＮ含有ガスを第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａに導入できる装置を利用すれば良い。例えば、図１２に示した製造装置８００ａ１から、ガス供給源２１１ａ、流量制御器２１０ａ、及び開閉バルブ２０９ａを取り除いた装置を利用することができる。
第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂは、清浄化をするのみである。よって、第２のチャンバ（2nd
Chamb.）８０２ｂを備える処理ユニット８３２には、例えば、図７に示したＲＬＳＡマイクロ波プラズマ成膜装置６００のガス供給源２１１から、Ｎ含有ガスに代えて清浄化処理ガスを供給するようにした装置、又は図８に示した触媒成膜装置７００のガス供給源２１１からＮ含有ガスに代えて清浄化処理ガスを供給するようにした装置を利用することができる。
第３のチャンバ（3rd Chamb.）８０２ｃは、金属膜へＳｉを導入するのみである。よって第３のチャンバ（3rd
Chamb.）８０２ｃを備える処理ユニット８３３には、図４に示した熱成膜装置３００、又は図５に示したプラズマ成膜装置４００を利用することができる。
（割り当て例６）
割り当て例６で使用される第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａは、ＣｕもしくはＣｕ含有金属膜の上に金属膜を成膜するのみである。よって、第１のチャンバ（1st
Chamb.）８０２ａを備える処理ユニット８３１には、例えば、図３に示した熱成膜装置２００を利用することができる。
また、第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂは、清浄化、及びが導入された金属膜の窒化をする。このような第２のチャンバ（2nd
Chamb.）８０２ｂを備える処理ユニット８３２には、少なくとも清浄化処理ガス、及びＮ含有ガスを第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂに導入できる装置を利用すれば良い。例えば、図１３に示した製造装置８００ａ２から、ガス供給源２１１ａ及び２１１ｃ、流量制御器２１０ａ及び２１０ｃ、並びに開閉バルブ２０９ａ及び２０９ｃを取り除いた装置を利用することができる。
第３のチャンバ（3rd Chamb.）８０２ｃは、金属膜へＳｉを導入するのみである。よって、第３のチャンバ（3rd
Chamb.）８０２ｃを備える処理ユニット８３３には、図４に示した熱成膜装置３００、又は図５に示したプラズマ成膜装置４００を利用することができる。
（割り当て例７）
割り当て例７で使用される第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａは、ＣｕもしくはＣｕ含有金属膜の上への金属膜の成膜と、金属膜へのＳｉの導入とをする。このような第１のチャンバ（1st
Chamb.）８０２ａを備える処理ユニット８３１には、少なくとも金属膜形成ガス、及びＳｉ含有ガスを第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａに導入できる装置を利用すれば良い。例えば、図３に示した熱成膜装置２００に対して、Ｓｉ含有ガスを供給するガス供給源、Ｓｉ含有ガスの流量を制御する流量制御器、及び開閉バルブを、さらに備えた装置を利用することができる。
第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂは、清浄化をするのみである。よって、第２のチャンバ（2nd
Chamb.）８０２ｂを備える処理ユニット８３２には、図７に示したＲＬＳＡマイクロ波プラズマ成膜装置６００のガス供給源２１１から、Ｎ含有ガスに代えて清浄化処理ガスを供給するようにした装置、又は図８に示した触媒成膜装置７００のガス供給源２１１からＮ含有ガスに代えて清浄化処理ガスを供給するようにした装置を利用することができる。
第３のチャンバ（3rd Chamb.）８０２ｃは、Ｓｉが導入された金属膜を窒化するのみである。よって、第３のチャンバ（3rd
Chamb.）８０２ｃを備える処理ユニット８３３には、図６に示したプラズマ成膜装置５００、又は図７に示したＲＬＳＡマイクロ波プラズマ成膜装置６００、又は図８に示した触媒成膜装置７００を利用することができる。
なお、第３の製造装置８００ｃを用いて、割り当て例２乃至７で処理をした後、図９に示した具体的な流れに従って誘電体膜を形成する場合もある。この場合には、例えば、上記割り当て例２乃至７のいずれか１つの後に、誘電体膜の形成を、第１のチャンバ８０２ａか、第２のチャンバ８０２ｂか、第３のチャンバ８０２ｃかで行うようにすれば良い。この場合には、誘電体膜が形成されるように、誘電体膜形成ガスを、第１のチャンバ８０２ａ、又は第２のチャンバ８０２ｂ、又は第３のチャンバ８０３ｃに供給するようにすれば良い。
また、第３の製造装置８００ｃを用いて、上記割り当て例１で処理をした後、誘電体膜を形成する場合もある。この場合にも、例えば、上記割り当て例１の後に、誘電体膜の形成を、第１乃至第３のチャンバ８０２ａ乃至８０２ｃのいずれか１つで行うようにすれば良い。さらに、誘電体膜が形成されるように、誘電体膜形成ガスを、第１乃至第３のチャンバ８０２ａ乃至８０２ｃに供給するようにすれば良い。
（第４の製造装置）
図１１Ｄは第４の製造装置の概略構成を示す図である。
図１１Ｄに示すように、第４の製造装置８００ｄが、図１１Ｃに示した第３の製造装置８００ｃと異なるところは、４つの処理ユニット８４１、８４２、８４３、及び８４４を備えること、である。処理ユニット８４１乃至８４４は各々、１つのチャンバ８０２ａ乃至８０２ｄを備える。チャンバ８０２ａ乃至８０２ｄは１つの搬送室８１３を介して互いに接続される。これ以外は、図１１Ｃに示した第３の製造装置８００ｃと同じである。
図１７は、第４の製造装置の構成例を示す水平断面図である。
図１７に示すように、第４の製造装置８００ｄが、図１６に示した第３の製造装置８００ｃと異なるところは、搬送室８１３が六角形であり、第１乃至第４の処理ユニット８４１乃至第８４４が、六角形の搬送室８１３の４辺に対応して設けられていること、である。これ以外は図１６に示した第３の製造装置８００ｃと同じである。
第４の製造装置８００ｄにおいても、チャンバ８０２ａ乃至チャンバ８０２ｄ相互間のそれぞれを、真空を保持したまま、半導体基板１０１を搬送できる。従って、チャンバ８０２ａ乃至８０２ｄいずれにおける処理の後でも、真空を破らずに他のチャンバにおいて処理することができる。
第１乃至第４のチャンバ８０２ａ乃至８０２ｄで施される処理（工程）それぞれの割り当て例を表７に示す。
Figure 2009016520
 （割り当て例１）
割り当て例１では、処理の全てを、異なるチャンバで実施するから、割り当て例１で使用される第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａは、ＣｕもしくはＣｕ含有金属膜の上に金属膜を成膜するのみである。このような第１のチャンバ（1st
Chamb.）８０２ａを備える処理ユニット８４１には、例えば、図３に示した熱成膜装置２００を利用することができる。
第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂは、清浄化をするのみである。よって、第２のチャンバ（2nd
Chamb.）８０２ｂを備える処理ユニット８４２には、少なくとも清浄化処理ガスを第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂに導入できる装置を利用すれば良い。例えば、図７に示したＲＬＳＡマイクロ波プラズマ成膜装置６００のガス供給源２１１から、Ｎ含有ガスに代えて清浄化処理ガスを供給するようにした装置、又は図８に示した触媒成膜装置７００のガス供給源２１１からＮ含有ガスに代えて清浄化処理ガスを供給するようにした装置を利用することができる。
同様に、第３のチャンバ（3rd Chamb.）８０２ｃは、金属膜へＳｉを導入するのみである。このような第３のチャンバ（3rd
Chamb.）８０２ｃを備える処理ユニット８４３には、図４に示した熱成膜装置３００、又は図５に示したプラズマ成膜装置４００を利用することができる。
同様に、第４のチャンバ（4th Chamb.）８０２ｄは、Ｓｉが導入された金属膜を窒化するのみである。このような第４のチャンバ（4th
Chamb.）８０２ｄを備える処理ユニット８４４には、図６に示したプラズマ成膜装置５００、又は図７に示したＲＬＳＡマイクロ波プラズマ成膜装置６００、又は図８に示した触媒成膜装置７００を利用することができる。
第４の製造装置８００ｄは、４つのチャンバを８０２ａ乃至８０２ｄを備えるから、表７に示すように、図９に示した流れを誘電体膜の形成を除いて実施する場合の処理を、それぞれ異なるチャンバで、真空を破らずに実施することができる。
また、図９に示した流れに従って誘電体膜を形成する場合もある。この場合には、割り当て例１に従った処理の後、誘電体膜の形成を第１のチャンバ（1st Chamb.）８０２ａで行うか、第２のチャンバ（2nd Chamb.）８０２ｂで行うか、第３のチャンバ（3rd Chamb.）８０２ｃで行うか、及び第４のチャンバ（4th
Chamb.）８０２ｄ行うかを適宜設定すれば良い。誘電体膜の形成が行われる第１乃至第４のチャンバ８０２ａ乃至８０２ｄのいずれかにおいては、誘電体膜を形成できるように、誘電体膜形成ガスが供給されるように構成すれば良い。
なお、第４の製造装置８００ｄは、４つのチャンバ８０２ａ乃至８０２ｄを備えるので、例えば、図９を参照して説明した流れのように、工程が４工程以上ある流れを利用した半導体装置の製造方法に有利に使用することができる。
ただし、第４の製造装置８００ｄは、工程が４工程未満の流れの場合でも使用することができる。例えば、半導体装置には幾層もの配線があり、配線毎に適用されるプロセスを変える場合がある。配線毎に適用されるプロセスを変えた場合には、１つの半導体装置の中に、図１を参照して説明した流れを適用して形成される配線と、図９を参照して説明した流れを適用して形成される配線とが混在することもあり得る。
このような場合においても、４つのチャンバ８０２ａ乃至８０２ｄのいずれか１つを使用しなければ、図１を参照して説明した流れに従った半導体装置の製造を行え、４つのチャンバ８０２ａ乃至８０２ｄの全てを使用すれば、図９を参照した説明した流れに従った半導体装置の製造を行える。よって、４つのチャンバ８０２ａ乃至８０２ｄを備えた第４の製造装置８００ｄは、工程が４工程未満の流れの場合でも使うことができる。
（第５の製造装置）
図１１Ｅは第５の製造装置の概略構成を示す図である。
図１１Ｅに示すように、第５の製造装置８００ｅが、図１１Ｄに示した第４の製造装置８００ｄと異なるところは、５つの処理ユニット８５１、８５２、８５３、８５４、及び８５５を備えること、である。処理ユニット８５１乃至８５５は各々、１つのチャンバ８０２ａ乃至８０２ｅを備える。チャンバ８０２ａ乃至８０２ｅは１つの搬送室８１３を介して互いに接続される。これ以外は、図１１Ｄに示した第４の製造装置８００ｄと同じである。
図１８は、第５の製造装置の構成例を示す水平断面図である。
図１８に示すように、第５の製造装置８００ｅが、図１７に示した第４の製造装置８００ｄと異なるところは、搬送室８１３が七角形であり、第１乃至第５の処理ユニット８５１乃至第８５５が、七角形の搬送室８１３の５辺に対応して設けられていること、である。これ以外は図１７に示した第４の製造装置８００ｄと同じである。
第５の製造装置８００ｅにおいても、チャンバ８０２ａ乃至チャンバ８０２ｅそれぞれに接続され、内部を真空保持可能な１つの搬送室８１３と、搬送室８１３の内部に設けられた搬送装置８２１とを含む搬送機構を備えるから、チャンバ８０２ａ乃至チャンバ８０２ｅ相互間のそれぞれを、真空を保持したまま、半導体基板１０１を搬送できる。従って、チャンバ８０２ａ乃至８０２ｅいずれにおける処理の後でも、真空を破らずに他のチャンバにおいて処理することができる。
第１乃至第５のチャンバ８０２ａ乃至８０２ｅで施される処理（工程）それぞれの割り当て例を表８に示す。
Figure 2009016520
 （割り当て例１）
第５の製造装置８００ｅの割り当て例１では、第１乃至第４のチャンバ８０２ａ乃至８０２ｄを備える処理ユニット８５１乃至８５４に、上記第４の製造装置８００ｄの割り当て例１において説明した処理ユニット８４１乃至８４４と、同様の装置を利用することができる。
第５のチャンバ（5th Chamb.）８５５を備える処理ユニットには、少なくとも誘電体形成ガスを、第５のチャンバ（5th
Chamb.）８５５に導入できる装置を利用することができる。
第５の製造装置８００ｅは、５つのチャンバを８０２ａ乃至８０２ｅを備えるから、表８に示すように、図９に示した流れに従った全ての処理を、真空を破らずに異なるチャンバで実施することができる。
なお、第５の製造装置８００ｅにおいても、第４の製造装置８００ｄと同様に、工程が５工程未満の流れの場合でも使うことができる。
（第６の製造装置）
図１１Ｆは第６の製造装置の概略構成を示す図である。
図１１Ｆに示すように、第６の製造装置８００ｆが、図１１Ｅに示した第５の製造装置８００ｅと異なるところは、６つの処理ユニット８６１、８６２、８６３、８６４、８６５、及び８６６を備えること、である。処理ユニット８６１乃至８６６は各々、１つのチャンバ８０２ａ乃至８０２ｆを備える。チャンバ８０２ａ乃至８０２ｆは１つの搬送室８１３を介して互いに接続される。これ以外は、図１１Ｅに示した第４の製造装置８００ｅと同じである。
図１９は、第６の製造装置の構成例を示す水平断面図である。
図１９に示すように、第６の製造装置８００ｆが、図１８示した第５の製造装置８００ｅと異なるところは、搬送室８１３が八角形であり、第１乃至第６の処理ユニット８６１乃至第８６６が、八角形の搬送室８１３の６辺に対応して設けられていること、である。これ以外は図１８に示した第５の製造装置８００ｅと同じである。
第６の製造装置８００ｆにおいても、チャンバ８０２ａ乃至チャンバ８０２ｆそれぞれに接続され、内部を真空保持可能な１つの搬送室８１３と、搬送室８１３の内部に設けられた搬送装置８２１とを含む搬送機構を備えるから、チャンバ８０２ａ乃至チャンバ８０２ｆ相互間のそれぞれを、真空を保持したまま、半導体基板１０１を搬送できる。従って、チャンバ８０２ａ乃至８０２ｆいずれにおける処理の後でも、真空を破らずに他のチャンバにおいて処理することができる。
第１乃至第６のチャンバ８０２ａ乃至８０２ｆで施される処理（工程）それぞれの割り当て例を表９に示す。
Figure 2009016520
 （割り当て例１）
第６の製造装置８００ｆの割り当て例１では、第１乃至第６のチャンバ８０２ａ乃至８０２ｆを備える処理ユニット８６１乃至８６６に、上記第５の製造装置８００ｅの割り当て例１において説明した処理ユニット８５１乃至８５５と、同様の装置を利用することができる。
第６の製造装置８００ｆは、６つのチャンバを８０２ａ乃至８０２ｆを備えるから、表９に示すように、図９に示した流れに従った全ての処理を、真空を破らずに異なるチャンバで実施することができる。
しかも、第６の製造装置８００ｆは、Cu、もしくはCu含有金属膜の清浄化と金属膜の清浄化とを、異なるチャンバで行えるので、金属膜の清浄化のために、先に使用したチャンバに戻るような処理をしなくて済むので、例えば、第５の製造装置８００ｅに比較して良好なスループットが得られる、という利点を、さらに得ることができる。
以上、この発明を第１乃至第４の実施形態に従って説明したが、この発明は上記第１乃至第４の実施形態に限られるものではなく様々な変形が可能である。
例えば、第４の実施形態に係る第１の製造装置では、図７に示したＲＬＳＡマイクロ波プラズマ成膜装置をベースとして、金属膜の形成からＳｉが導入された金属膜の窒化まで、あるいは清浄化処理からＳｉが導入された金属膜の窒化まで、あるいは清浄化処理から誘電体膜の形成までを、１つのチャンバの内部で連続して処理をする装置を例示した。このような連続処理する装置において、ベースとなる装置に、例えば、図８に示した触媒成膜装置を用いるようにしても良い。
また、第１乃至第６の製造装置では、１つのチャンバの内部で異なる処理を連続、又は個別にできる装置を例示したが、１つのチャンバの内部で異なる処理を連続、又は個別にできる装置は、第１乃至第６の製造装置に限られるものでもない。
例えば、金属膜を図２に示した無電解めっき法に基づいて成膜するようにした場合、この無電解めっきを行うチャンバと真空処理を行う他のチャンバとを分けて構成し、それらの間を、ロードロック装置を介して半導体基板を搬送するようにしても良い。
その他、上記第１乃至第４の実施形態は、この発明の主旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
この発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の基本的な流れを示す流れ図 この発明の第２の実施形態に係る無電解めっき装置の一例を概略的に示す断面図 この発明の第２の実施形態に係る熱成膜装置の一例を概略的に示す断面図 この発明の第２の実施形態に係る熱成膜装置の一例を概略的に示す断面図 この発明の第２の実施形態に係るプラズマ成膜装置の一例を概略的に示す断面図 この発明の第２の実施形態に係るプラズマ成膜装置の一例を概略的に示す断面図 この発明の第２の実施形態に係るＲＬＳＡマイクロ波プラズマ成膜装置の一例を概略的に示す断面図 この発明の第２の実施形態に係る触媒成膜装置の一例を概略的に示す断面図 この発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す流れ図 図１０Ａ〜図１０Ｆはこの発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を主要な製造工程毎に示す断面図 図１１Ａ〜図１１Ｆはこの発明の第４実施形態に係る第１〜第６の製造装置の概略構成を示す図 第１の製造装置の第１例を概略的に示す断面図 第１の製造装置の第２例を概略的に示す断面図 第１の製造装置の第３例を概略的に示す断面図 第２の製造装置の構成例を示す水平断面図 第３の製造装置の構成例を示す水平断面図 第４の製造装置の構成例を示す水平断面図 第５の製造装置の構成例を示す水平断面図 第６の製造装置の構成例を示す水平断面図
符号の説明
１…Ｓｉ基板、２…層間絶縁膜、３…誘電体膜、４…層間絶縁膜、５…Ｃｕ配線、６…バリアメタル層、７…金属膜（キャップメタル膜）、７ａ…シリコン含有キャップメタル膜、７ｂ…窒化シリサイドキャップメタル膜、８…誘電体膜

Claims (26)

  1. 表面に銅、もしくは銅含有金属膜が露出した状態の半導体基板を準備する工程と、
    前記銅、もしくは銅含有金属膜の上に、コバルト−タングステン系金属（ＣｏＷ）、及びタングステン（Ｗ）のいずれかからなる金属膜を成膜する工程と、
    前記金属膜にＳｉを導入する工程と、
    前記Ｓｉが導入された金属膜を窒化する工程と、
    を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 前記コバルト−タングステン系金属は、コバルト−タングステン−ボロン（ＣｏＷＢ）又はコバルト−タングステン−リン（ＣｏＷＰ）であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記金属膜は、無電解めっき法を用いて形成されることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記金属膜がＷからなるとき、前記金属膜は、化学的気相成長法を用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記Ｓｉを導入する工程は、前記金属膜をシリコン含有ガスに曝し、この金属膜に、前記Ｓｉを導入する工程であることを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 前記Ｓｉが導入された金属膜を窒化する工程は、マイクロ波を用いて処理ガスをプラズマ化して形成したラジカルを用いることを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 前記Ｓｉが導入された金属膜を窒化する工程は、処理ガスを触媒に接触させて形成したラジカルを用いることを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 前記銅、もしくは銅含有金属膜の上に金属膜を成膜する工程と、前記金属膜にＳｉを導入する工程と、前記Ｓｉが導入された金属膜を窒化する工程とを、同一のチャンバ内で実施することを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 前記銅、もしくは銅含有金属膜の上に金属膜を成膜する工程と、前記金属膜にＳｉを導入する工程とを第１のチャンバ内で実施し、
    前記Ｓｉが導入された金属膜を窒化する工程を第２のチャンバ内で実施することを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
  10. 前記半導体基板を、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間で真空を保持したまま搬送することを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
  11. 前記銅、もしくは銅含有金属膜の上に金属膜を成膜する工程を第１のチャンバ内で実施し、
    前記金属膜にＳｉを導入する工程と、前記Ｓｉが導入された金属膜を窒化する工程とを第２のチャンバ内で実施することを特徴とする請求項１乃至請求項７いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  12. 前記第２のチャンバ内で、前記Ｓｉを導入する工程と、前記Ｓｉが導入された金属膜を窒化する工程とを実施するに先立って、前記金属膜の表面を還元処理する工程を、具備することを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
  13. 前記金属膜の表面の還元処理に、マイクロ波を用いて処理ガスをプラズマ化して形成したラジカルを用いることを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
  14. 前記金属膜の表面の還元処理に、半導体基板を加熱しつつ、処理ガスを供給する熱化学的手法を用いることを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
  15. 前記処理ガスは、少なくとも水素、及びアンモニアのいずれかを含むことを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
  16. 前記半導体基板を、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間で真空を保持したまま搬送することを特徴とする請求項１１乃至請求項１５いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  17. 前記銅、もしくは銅含有金属膜の上に金属膜を成膜する工程を第１のチャンバ内で実施し、
    前記金属膜にＳｉを導入する工程を第２のチャンバ内で実施し、
    前記Ｓｉが導入された金属膜を窒化する工程を第３のチャンバ内で実施することを特徴とする請求項１乃至請求項７いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  18. 前記第２のチャンバ内で、前記Ｓｉを導入する工程と、前記Ｓｉが導入された金属膜を窒化する工程とを実施するに先立って、前記金属膜の表面を還元処理する工程を、具備することを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置の製造方法。
  19. 前記金属膜の表面の還元処理に、マイクロ波を用いて処理ガスをプラズマ化して形成したラジカルを用いることを特徴とする請求項１８に記載の半導体装置の製造方法。
  20. 前記金属膜の表面の還元処理に、半導体基板を加熱しつつ、処理ガスを供給する熱化学的手法を用いることを特徴とする請求項１８に記載の半導体装置の製造方法。
  21. 前記処理ガスは、少なくとも水素、及びアンモニアのいずれかを含むことを特徴とする請求項１９又は請求項２０に記載の半導体装置の製造方法。
  22. 前記半導体基板を、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間、及び前記第２のチャンバと前記第３のチャンバとの間それぞれで真空を保持したまま搬送することを特徴とする請求項１７乃至請求項２１いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  23. 半導体基板の表面に露出した銅、もしくは銅含有金属膜の上に、タングステン（Ｗ）からなる金属膜を成膜する成膜手段と、
    前記金属膜に、Ｓｉを導入する導入手段と、
    前記Ｓｉが導入された金属膜を窒化する窒化手段と、を同一のチャンバ内に備えることを特徴とする半導体装置の製造装置。
  24. 半導体基板の表面に露出した銅、もしくは銅含有金属膜の上にタングステン（Ｗ）からなる金属膜を成膜する成膜手段と、前記金属膜に、Ｓｉを導入する導入手段とを備える第１のチャンバと、
    前記Ｓｉが導入された金属膜を窒化する窒化手段を備える第２のチャンバと、
    前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間で真空を保持したまま前記半導体基板を搬送する搬送機構と、
    を具備することを特徴とする半導体装置の製造装置。
  25. 半導体基板の表面に露出した銅、もしくは銅含有金属膜の上に、コバルト−タングステン系金属（ＣｏＷ）、及びタングステン（Ｗ）のいずれかからなる金属膜を成膜する成膜手段を備える第１のチャンバと、
    前記金属膜に、Ｓｉを導入する導入手段と、前記Ｓｉが導入された金属膜を窒化する窒化手段を備える第２のチャンバと、
    前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間で前記半導体基板を搬送する搬送機構と、
    を具備することを特徴とする半導体装置の製造装置。
  26. 半導体基板の表面に露出した銅、もしくは銅含有金属膜の上に、コバルト−タングステン系金属（ＣｏＷ）、及びタングステン（Ｗ）のいずれかからなる金属膜を成膜する成膜手段を備える第１のチャンバと、
    前記金属膜に、Ｓｉを導入する導入手段を備える第２のチャンバと、
    前記Ｓｉが導入された金属膜を窒化する窒化手段を備える第３のチャンバと、
    前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間、及び前記第２のチャンバと前記第３のチャンバとの間のうち、少なくとも前記第２のチャンバと前記第３のチャンバとの間で真空を保持したまま前記半導体基板を搬送する搬送機構と、
    を具備することを特徴とする半導体装置の製造装置。
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