(57)【要約】【課題】強度の高い低誘電率膜を用い、Ｃｕ配線の低抵抗化を図ることができる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】表面に所定パターンの凹部が形成された、フッ素添加カーボン膜からなる層間絶縁膜を有する基板に対し、窒素プラズマ処理を施す工程と、その後、窒素プラズマ処理が施されたフッ素添加カーボン膜上にＲｕ膜を直接形成する工程と、前記凹部内にＣｕ配線となるＣｕ膜を埋め込む工程とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に所定パターンの凹部が形成された、フッ素添加カーボン膜からなる層間絶縁膜に対し、窒素プラズマ処理を施す工程と、
その後、窒素プラズマ処理が施されたフッ素添加カーボン膜上にＲｕ膜を直接形成する工程と、
前記凹部内にＣｕ配線となるＣｕ膜を埋め込む工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記窒素プラズマ処理は、処理容器内の到達圧力を１×１０−７Ｔｏｒｒ以下にして行わ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。
【請求項３】
前記Ｃｕ膜を埋め込む工程は、ＰＶＤにより行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記Ｃｕ膜の形成は、基板が収容された処理容器内にプラズマ生成ガスによりプラズマを生成し、Ｃｕターゲットから粒子を飛翔させて、粒子を前記プラズマ中でイオン化させ、前記基板にバイアス電力を印加してイオンを基板上に引きこむ装置により行われることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記Ｒｕ膜は、ＣＶＤにより形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上の低誘電率膜に形成されたトレンチやホールのような凹部にＣｕ配線を形成して半導体装置を製造する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造においては、半導体ウエハに成膜処理やエッチング処理等の各種の処理を繰り返し行って所望のデバイスを製造するが、近時、半導体デバイスに対して微細化、高集積化、高速化の要求が高まっている。これに対応して、配線も微細化され、配線幅および配線間隔が狭くなってきているが、その結果、配線抵抗の増大および配線間の結合容量の増大に起因するＲＣ遅延が素子の高速動作を阻害するという問題が顕在化している。
【０００３】
素子のＲＣ遅延を低減するには、配線抵抗および配線間の結合容量を低減することが必要である。また、配線抵抗および配線間の結合容量の低減は省エネルギーにもつながる。このため、配線材料として、従来用いられていたアルミニウム（Ａｌ）やタングステン（Ｗ）よりも比抵抗が低い銅（Ｃｕ）が用いられ、配線間の絶縁材料として比誘電率が３．０以下の低誘電率膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）が用いられている。Ｌｏｗ−ｋ膜としては、より比誘電率の低いポーラスなＳｉＣＯＨ系材料が用いられている。
【０００４】
Ｃｕ配線の形成方法としては、トレンチやホールが形成された層間絶縁膜全体にタンタル金属（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）などからなるバリア膜を物理的蒸着法（ＰＶＤ）であるプラズマスパッタで形成し、バリア膜の上に同じくプラズマスパッタによりＣｕシード膜を形成し、さらにその上にＣｕめっきを施してトレンチやホールを完全に埋め込み、ウエハ表面の余分な銅薄膜およびバリア膜をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）処理により研磨処理して取り除く技術が提案されている（例えば特許文献１）。
【０００５】
一方、半導体デバイスの微細化にともない、トレンチの幅やホール径が数十ｎｍとなっており、このような狭いトレンチやホール等の凹部内に、プラズマスパッタリングで上記のようなバリア膜やシード膜を形成する場合には、トレンチやホールの開口部にオーバーハング部分が発生してしまい、その後のＣｕめっきによりトレンチやホールを埋め込んでも内部が十分に埋まらずにボイドが発生する等の問題が生ずる。
【０００６】
このような観点から、ポーラスなＳｉＣＯＨ系材料からなるＬｏｗ−ｋ膜の上にＴａやＴａＮからなる下地膜を形成し、その上にＣｕとの濡れ性が良好なＲｕ膜を化学的蒸着法（ＣＶＤ）で形成した後、Ｃｕを埋め込む技術が提案されている（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１４８０７５号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／２３７８６０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述したようにＴａやＴａＮからなる下地膜を形成し、その上にＲｕ膜を形成した後にＣｕを埋め込むと、トレンチ等の凹部内に占めるＣｕ以外の部分の体積が増加してしまい、その分、配線抵抗が増大してしまう。また、ポーラスなＳｉＣＯＨ系材料からなるＬｏｗ−ｋ膜は、気孔が多いため強度が低いという欠点がある。
【０００９】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、強度の高い低誘電率膜を用い、Ｃｕ配線の低抵抗化を図ることができる半導体装置の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、表面に所定パターンの凹部が形成された、フッ素添加カーボン膜からなる層間絶縁膜に対し、窒素プラズマ処理を施す工程と、その後、窒素プラズマ処理が施されたフッ素添加カーボン膜上にＲｕ膜を直接形成する工程と、前記凹部内にＣｕ配線となるＣｕ膜を埋め込む工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【００１１】
本発明において、前記窒素プラズマ処理は、処理容器内の到達圧力を１×１０−７Ｔｏｒｒ以下にして行われることが好ましい。また、前記Ｃｕ膜を埋め込む工程は、ＰＶＤにより行うことが好ましく、特に、基板が収容された処理容器内にプラズマ生成ガスによりプラズマを生成し、Ｃｕターゲットから粒子を飛翔させて、粒子を前記プラズマ中でイオン化させ、前記基板にバイアス電力を印加してイオンを基板上に引きこむ装置により行われることが好ましい。前記Ｒｕ膜は、ＣＶＤにより形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、層間絶縁膜として用いられるＬｏｗ−ｋ膜としてフッ素添加カーボン膜を用いることにより、ポーラスなＳｉＣＯＨ系材料の強度が低い問題を解消することができる。しかもフッ素添加カーボン膜はバリア性が高く、従来用いられていたＴａ膜やＴａＮ膜等のバリア膜を用いなくても、Ｒｕ膜のみでＣｕに対するバリア性を十分確保することができる。このため、バリア膜を設けない分、凹部に占めるＣｕの体積を増加させることができ、Ｃｕ配線の抵抗をより低くすることができる。さらに、フッ素添加カーボン膜の表面は疎水性でありＲｕ膜成膜のための原料ガスが吸着しにくく、そのままでは直接Ｒｕ膜を成膜することが困難であるが、フッ素添加カーボン膜の表面に窒素プラズマ処理することにより、その表面を親水性にしてＲｕ膜を直接成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法の実施に好適な成膜システムの一例を示す平面図である。
【図４】図３の成膜システムに搭載された、Ｃｕ膜を形成するためのＣｕ膜成膜装置を示す断面図である。
【図５】図３の成膜システムに搭載された、Ｒｕ膜を形成するためのＲｕ膜成膜装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
【００１５】
＜半導体装置の製造方法の一実施形態＞
まず、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法について図１のフローチャートおよび図２の工程断面図を参照して説明する。本実施形態では、デュアルダマシン法によりＣｕ配線を形成する際に本発明を適用する例を示す。
【００１６】
本実施形態では、まず、下層側の配線構造２０１の上に、フッ素添加カーボン膜（フルオロカーボン膜（ＣＦｘ膜））からなる層間絶縁膜２１１が形成された半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）Ｗを準備する（ステップ１、図２（ａ））。
【００１７】
下層側の配線構造２０１は、下層層間絶縁膜２０２の中に下層Ｃｕ配線２０３が形成され、これらの上にエッチングストッパ膜２０４が形成された構造を有している。符号２０５はＲｕ膜である。
【００１８】
層間絶縁膜２１１を構成するＣＦｘ膜は、例えば国際公開第２００５／０１７９９１号に記載されている方法により製造可能である。すなわち、オクタフルオロシクロペンテン、オクタフルオロ−２−ペンチンまたはヘキサフルオロ−１，３−ブタジエン等の不飽和フッ素化炭素化合物からなり、１×１０−３原子％以下の含有量で水素原子を含む原料ガスをプラズマ化し、プラズマ化された原料ガスを用いて、基板上に水素原子の含有量が３原子％以下であるような膜を成膜し、その後４２０℃以下で加熱することにより製造することができる。このようにして得られたＣＦｘ膜は、比誘電率が２．２以下と低く、また緻密質であるため強度が高く、さらに、Ｃｕに対するバリア性を有することが新たに判明した。なお、国際公開第２００５／０１７９９１号に記載された内容は、ここに引用されたことによって、その全てが明示されたと同程度に本明細書に組み込まれるものである。
【００１９】
次に、層間絶縁膜２１１をエッチングしてトレンチ２１２および下層配線への接続のためのビア２１３を所定パターンで形成し、エッチングマスクとしてのフォトレジストをアッシングにより除去する（ステップ２、図２（ｂ））。
【００２０】
その後、必要に応じて、ＤｅｇａｓプロセスやＰｒｅ−Ｃｌｅａｎプロセスによって、層間絶縁膜２１１表面の水分を除去する（ステップ３、図２では図示せず）。その後、層間絶縁膜２１１の表面に対して窒素プラズマ（Ｎ２プラズマ）処理を行って、層間絶縁膜２１１表面に改質層２１１ａを形成する（ステップ４、図２（ｃ））。
【００２１】
その後、トレンチ２１２およびビア２１３の表面を含む全面にＣＶＤによりＲｕ膜２１４を成膜する（ステップ５、図２（ｄ））。
【００２２】
次いで、ＰＶＤによりＣｕ膜２１５を形成し、トレンチ２１２およびビア２１３を埋め込む（ステップ６、図２（ｅ））。ＰＶＤとしては後述するように、イオン化ＰＶＤ（ｉＰＶＤ）を用いることが好ましい。Ｃｕ膜２１５の成膜に際しては、その後の平坦化処理に備えて、Ｃｕ膜２１５がトレンチ２１２の上面から積み増されるように形成されることが好ましい。ただし、この積み増し分については、ＰＶＤにより連続して形成する代わりに、めっきによって形成してもよい。Ｃｕ膜２１５の形成の後、必要に応じてアニール処理を行う（ステップ７、図２では図示せず）。このアニール処理により、Ｃｕ膜２１５を安定化させる。
【００２３】
この後、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）によりウエハＷ表面の全面を研磨して、Ｃｕ膜２１５の積み増し分、Ｒｕ膜２１４を除去して平坦化する（ステップ８、図２（ｆ））。これによりトレンチおよびビア（ホール）内にＣｕ配線２１６が形成される。
【００２４】
なお、Ｃｕ配線２１６を形成後、ウエハＷ表面のＣｕ配線２１６および層間絶縁膜２１１を含む全面に、誘電体キャップやメタルキャップ等の適宜のキャップ膜が成膜される。
【００２５】
次に、以上の一連の工程のうち、主要な工程について詳細に説明する。
【００２６】
上記ステップ４の窒素プラズマ処理は、層間絶縁膜２１１を構成するＣＦｘ膜の表面を親水性に改質するための処理である。
【００２７】
本実施形態では、層間絶縁膜２１１をＣｕに対するバリア性が良好なＣＦｘ膜で構成することにより、従来用いていたＴａ膜やＴａＮ膜等からなるバリア膜を省略してもバリア性を確保できることから、ＣＦｘ膜で構成される層間絶縁膜２１１の上に直接Ｒｕ膜２１４を形成する。しかし、フッ素添加カーボン膜（フルオロカーボン膜）は成膜したままの状態では表面が疎水性であるため、Ｒｕ膜成膜のための原料ガスが吸着しにくく、十分な核生成が行われない。このため、緻密かつ平滑で連続な薄膜を形成しにくい。配線低抵抗化の観点から、Ｒｕ膜２１４の膜厚は５ｎｍ以下という非常に薄いものが求められているが、疎水性の表面に対してこのような薄い膜を均一に成膜することは困難である。
【００２８】
そこで、フッ素添加カーボン膜（フルオロカーボン膜）で構成される層間絶縁膜２１１の表面に窒素プラズマ処理を施して、表面を親水性に改質して改質層２１１ａを形成するのである。
【００２９】
親水性表面に改質するための手法としては、酸素プラズマ処理や水素プラズマ処理も考えられるが、酸素プラズマ処理では以下の（１）に示す反応により、また水素プラズマ処理では以下の（２）に示す反応により、ＣＦｘ膜が気体成分に分解されてしまい、膜がエッチングされて消耗してしまい、膜を維持することができなくなる。
ＣＦｘ＋Ｏ＊  →  ＣＯ↑，ＣＯ２↑，ＣＯＦ２↑    （１）
ＣＦｘ＋Ｈ＊  →  ＨＦ↑，ＣＨｘＦｙ↑，ＣＨ４↑    （２）
【００３０】
これに対して窒素プラズマ処理では、以下の（３）に示す反応が生じ、ごく一部はガス化するものの、ＣＦｘ膜の表面に親水性のＣＦｘＮｙが生成され、膜表面が親水性表面に改質される。
ＣＦｘ＋Ｎ＊，Ｎ２  →  ＣＦｘＮｙ（ｓ），ＣＦｘＮｙ（ｇ）  （３）
【００３１】
窒素プラズマ処理は、ＣＦｘ膜からなる層間絶縁膜を有するウエハＷが収容された処理容器内にＮ２ガスのプラズマを生成することにより行うことができる。プラズマ生成方式は特に限定されず、誘導結合プラズマであっても、容量結合プラズマであってもよく、マイクロ波プラズマであってもよい。さらに、適宜の方法で生成されたＮ２プラズマをウエハＷが収容された処理容器内に導入してもよい。
【００３２】
窒素プラズマを生成するためのガスとしては、Ｎ２ガス単独でもよく、Ｎ２ガスにＡｒガスのような希ガスを加えてもよい。また、窒素プラズマ処理は、ＣＦｘ膜の表面を親水性に改質するだけでよいので、処理時間は、０．１〜１０ｓｅｃ程度で十分である。
【００３３】
窒素プラズマ処理を行う処理容器内の到達圧力は、１×１０−７Ｔｏｒｒ（１．３３×１０−５Ｐａ）以下であることが好ましい。圧力が１×１０−７Ｔｏｒｒよりも高いと、不純物がすべて水分である場合に、上記範囲の時間のうちにＣＦｘ膜の表面が水分で覆われて、上記エッチング反応が進行する可能性がある。到達圧力が１×１０−７Ｔｏｒｒ以下であれば、不純物がすべて水分であったとしても、ＣＦｘ膜の表面が水分で覆われるまでの時間が十分に長く、上記時間の範囲でＣＦｘ膜表面のエッチングは生じ難い。なお、到達圧力が１×１０−７Ｔｏｒｒに到達した後、実際の処理が行われるが、その際にはＮ２ガスを流したりプラズマを生成したりするので、処理容器内の圧力は数十ｍＴｏｒｒに達する。
【００３４】
このような低い圧力で処理を行うには、後述するようなＣｕ膜の成膜で用いるｉＰＶＤ装置を用いることが好ましい。Ｃｕ膜のｉＰＶＤ装置は、高真空用のポンプが搭載されており、１×１０−７Ｔｏｒｒ以下の高真空を容易に得ることができる。また、マイクロ波プラズマ処理装置も同様に高真空を容易に得ることができ、好適である。
【００３５】
このような窒素プラズマ処理の効果を確認するために実験を行った。
ここでは、窒素プラズマ処理を行っていないＣＦｘ膜の表面の接触角を測定したところ、接触角は１０６．６度であった。次に、ＣＦｘ膜にマイクロ波プラズマ処理装置を用いて窒素プラズマ処理を施した。条件は、圧力：１８ｍＴｏｒｒ（２．４Ｐａ）、マイクロ波パワー：２．５ｋＷ、載置台に印加するＲＦバイアス（４００ｋＨｚ）：１０Ｗ、基板温度：３８０℃、処理ガス：Ａｒガス１００ｓｃｃｍ／Ｎ２ガス９００ｓｃｃｍ、時間：４ｓｅｃとした。この処理の後、ＣＦｘ膜表面の接触角を測定した結果、接触角は４７．１度であった。これにより、ＣＦｘ膜の疎水性表面が親水性に改質されていることが確認された。
【００３６】
また、後述するＣｕ膜成膜用と同様のｉＰＶＤ装置を用いて、圧力：６５ｍＴｏｒｒ（８．７Ｐａ）、ＩＰＣコイルへの供給電力：５．２５ｋＷ、載置台に印加するＲＦバイアス（１３．５６ＭＨｚ）：２００Ｗ、基板温度：１０℃、処理ガス：Ａｒガス４７８ｓｃｃｍ／Ｎ２ガス２３ｓｃｃｍ、時間：４ｓｅｃの条件で窒素プラズマ処理することによっても同様の効果が得られた。
【００３７】
次に、Ｒｕ膜２１４の成膜について説明する。
ＲｕはＣｕに対する濡れ性が高いため、Ｃｕの下地にＲｕ膜を形成することにより、次のｉＰＶＤによるＣｕ膜形成の際に、良好なＣｕの移動性を確保することができ、トレンチやホールの間口を塞ぐオーバーハングを生じ難くすることができる。このため、微細なトレンチまたはホールにもボイドを発生させずに確実にＣｕを埋め込むことができる。
【００３８】
また、Ｒｕ膜２１４はＣｕのバリア膜としても機能する。本実施形態では、従来のＴａ膜やＴａＮ膜等のバリア膜を用いることなく、ＣＦｘ膜からなる層間絶縁膜２１１の上に直接Ｒｕ膜２１４を成膜するが、前述したように、ＣＦｘ膜がＣｕに対するバリア性を有しており、Ｒｕ膜２１４もバリア機能を有するため、Ｃｕに対するバリア性を十分に確保することができる。
【００３９】
Ｒｕ膜２１４は、埋め込むＣｕの体積を大きくして配線を低抵抗にする観点から、１〜５ｎｍと薄く形成することが好ましい。
【００４０】
Ｒｕ膜２１４は、ルテニウムカルボニル（Ｒｕ３（ＣＯ）１２）を成膜原料として用いて熱ＣＶＤにより好適に形成することができる。これにより、高純度で薄いＲｕ膜を高ステップカバレッジで成膜することができる。このときの成膜条件は、例えば処理容器内の圧力が１．３〜６６．５Ｐａの範囲であり、成膜温度（ウエハ温度）が１５０〜２５０℃の範囲である。Ｒｕ膜２１４は、ルテニウムカルボニル以外の他の成膜原料、例えば（シクロペンタジエニル）（２，４−ジメチルペンタジエニル）ルテニウム、ビス（シクロペンタジエニル）（２，４−メチルペンタジエニル）ルテニウム、（２，４−ジメチルペンタジエニル）（エチルシクロペンタジエニル）ルテニウム、ビス（２，４−メチルペンタジエニル）（エチルシクロペンタジエニル）ルテニウムのようなルテニウムのペンタジエニル化合物を用いた熱ＣＶＤで成膜することもできる。
【００４１】
次に、Ｃｕ膜２１５の成膜について説明する。
Ｃｕ膜２１５は、ＰＶＤにより成膜することができるが、上述したように、ｉＰＶＤ、例えばプラズマスパッタを用いることが好ましい。なお、この積み増し分については、ＰＶＤにより連続して形成する代わりに、めっきによって形成してもよい。
【００４２】
通常のＰＶＤ成膜の場合には、Ｃｕの凝集により、トレンチやホールの間口を塞ぐオーバーハングが生じやすいが、ｉＰＶＤを用い、ウエハに印加するバイアスパワーを調整して、Ｃｕイオンの成膜作用とプラズマ生成ガスのイオン（Ａｒイオン）によるエッチング作用とを制御することにより、Ｃｕを移動させてオーバーハングの生成を抑制することができ、狭い開口のトレンチやホールであっても良好な埋め込み性を得ることができる。このとき、Ｃｕの流動性を持たせて良好な埋め込み性を得る観点からはＣｕがマイグレートする高温プロセス（６５〜３５０℃）が好ましい。このように高温プロセスでＰＶＤ成膜することにより、Ｃｕ結晶粒を成長させることができ、粒界散乱を小さくしてＣｕ配線の抵抗を低くすることができる。また、上述したように、Ｃｕ膜２１５の下地にＣｕに対する濡れ性が高いＲｕ膜２１４を設けることにより、Ｒｕ膜上でＣｕが凝集せず流動するので、微細な凹部においてもオーバーハングの生成を抑制することができ、ボイドを発生させずに確実にＣｕを埋め込むことができる。
【００４３】
なお、トレンチやホールの開口幅が大きい場合等、オーバーハングが生成し難い場合には、Ｃｕがマイグレートしない低温プロセス（−５０〜０℃）により、高速で成膜することができる。
【００４４】
また、Ｃｕ膜成膜時における処理容器内の圧力（プロセス圧力）は、１〜１００ｍＴｏｒｒ（０．１３３〜１３．３Ｐａ）が好ましく、３５〜９０ｍＴｏｒｒ（４．６６〜１２．０Ｐａ）がより好ましい。
【００４５】
以上のように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、層間絶縁膜２１１として緻密質のＬｏｗ−ｋ膜であるＣＦｘ膜を用いることにより、ポーラスなＳｉＣＯＨ系材料の強度が低い問題が解消される。しかもＣＦｘ膜はバリア性が高く、従来用いられていたバリア膜を用いなくても、Ｒｕ膜２１４のみでＣｕに対するバリア性を十分確保することができる。このため、バリア膜を設けない分、トレンチ２１２やビア２１３内に占めるＣｕの体積を増加させることができ、Ｃｕ配線２１６の抵抗を低くすることができる。さらに、ＣＦｘ膜の表面は疎水性であるため、その上に直接Ｒｕ膜を形成することは困難であるが、層間絶縁膜２１１を構成するＣＦｘ膜に窒素プラズマ処理を施してその表面に親水性の改質層２１１ａを形成するので、ＣＦｘ膜表面に直接Ｒｕ膜を成膜することが可能となる。
【００４６】
なお、上記一連の工程のうち、Ｒｕ膜２１４を成膜するステップ５、Ｃｕ膜２１５を成膜するステップ６は、真空中で大気暴露を経ずに連続して成膜することが好ましいが、大気暴露してもよい。
【００４７】
＜本発明の実施形態の実施に好適な成膜システム＞
次に、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法の実施に好適な成膜システムについて説明する。図３は本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法の実施に好適なマルチチャンバタイプの成膜システムの一例を示す平面図である。
【００４８】
成膜システム１は、窒素プラズマ処理およびＲｕ膜成膜のための第１の処理部２と、Ｃｕ膜成膜のための第２の処理部３と、搬入出部４とを有しており、層間絶縁膜としてＣＦｘ膜を有し、所定パターンのトレンチおよびビアが形成されたウエハＷに対して、窒素プラズマ処理からＣｕ膜の形成までを行うものである。
【００４９】
第１の処理部２は、第１の真空搬送室１１と、この第１の真空搬送室１１の壁部に接続された、２つの窒素プラズマ処理装置１２ａ，１２ｂおよび２つのＲｕ膜成膜装置１４ａ，１４ｂとを有している。窒素プラズマ処理装置１２ａおよびＲｕ膜成膜装置１４ａと窒素プラズマ処理装置１２ｂおよびＲｕ膜成膜装置１４ｂとは線対称の位置に配置されている。
【００５０】
第１の真空搬送室１１の他の壁部には、ウエハＷのデガス処理を行うデガス室５ａ，５ｂが接続されている。また、第１の真空搬送室１１のデガス室５ａと５ｂとの間の壁部には、第１の真空搬送室１１と後述する第２の真空搬送室２１との間でウエハＷの受け渡しを行う受け渡し室５が接続されている。
【００５１】
窒素プラズマ処理装置１２ａ，１２ｂ、Ｒｕ膜成膜装置１４ａ，１４ｂ、デガス室５ａ，５ｂ、および受け渡し室５は、第１の真空搬送室１１の各辺にゲートバルブＧを介して接続され、これらは対応するゲートバルブＧの開閉により、第１の真空搬送室１１に対して連通・遮断される。
【００５２】
第１の真空搬送室１１内は所定の真空雰囲気に保持されるようになっており、その中には、ウエハＷを搬送する第１の搬送機構１６が設けられている。この第１の搬送機構１６は、第１の真空搬送室１１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１７と、その先端に設けられたウエハＷを支持する２つの支持アーム１８ａ，１８ｂとを有する。第１の搬送機構１６は、ウエハＷを窒素プラズマ処理装置１２ａ，１２ｂ、Ｒｕ膜成膜装置１４ａ，１４ｂ、デガス室５ａ，５ｂ、および受け渡し室５に対して搬入出する。
【００５３】
第２の処理部３は、第２の真空搬送室２１と、この第２の真空搬送室２１の対向する壁部に接続された２つのＣｕ膜成膜装置２２ａ，２２ｂとを有している。Ｃｕ膜成膜装置２２ａ，２２ｂを凹部の埋め込みから積み増し部の成膜まで一括して行う装置として用いてもよいし、Ｃｕ膜成膜装置２２ａ，２２ｂを埋め込みのみに用い、積み増し部をめっきによって形成してもよい。
【００５４】
第２の真空搬送室２１の第１の処理部２側の２つの壁部には、それぞれ上記デガス室５ａ，５ｂが接続され、デガス室５ａと５ｂとの間の壁部には、上記受け渡し室５が接続されている。すなわち、受け渡し室５ならびにデガス室５ａおよび５ｂは、いずれも第１の真空搬送室１１と第２の真空搬送室２１との間に設けられ、受け渡し室５の両側にデガス室５ａおよび５ｂが配置されている。さらに、搬入出部４側の２つの壁部には、それぞれ大気搬送および真空搬送可能なロードロック室６ａ，６ｂが接続されている。
【００５５】
Ｃｕ膜成膜装置２２ａ，２２ｂ、デガス室５ａ，５ｂ、およびロードロック室６ａ，６ｂは、第２の真空搬送室２１の各壁部にゲートバルブＧを介して接続され、これらは対応するゲートバルブを開放することにより第２の真空搬送室２１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第２の真空搬送室２１から遮断される。また、受け渡し室５はゲートバルブを介さずに第２の真空搬送室２１に接続されている。
【００５６】
第２の真空搬送室２１内は所定の真空雰囲気に保持されるようになっており、その中には、Ｃｕ膜成膜装置２２ａ，２２ｂ、デガス室５ａ，５ｂ、ロードロック室６ａ，６ｂおよび受け渡し室５に対してウエハＷの搬入出を行う第２の搬送機構２６が設けられている。この第２の搬送機構２６は、第２の真空搬送室２１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２７を有し、その回転・伸縮部２７の先端にウエハＷを支持する２つの支持アーム２８ａ，２８ｂが設けられており、これら２つの支持アーム２８ａ，２８ｂは互いに反対方向を向くように回転・伸縮部２７に取り付けられている。
【００５７】
搬入出部４は、上記ロードロック室６ａ，６ｂを挟んで第２の処理部３と反対側に設けられており、ロードロック室６ａ，６ｂが接続される大気搬送室３１を有している。ロードロック室６ａ，６ｂと大気搬送室３１との間の壁部にはゲートバルブＧが設けられている。大気搬送室３１のロードロック室６ａ，６ｂが接続された壁部と対向する壁部には被処理基板としてのウエハＷを収容するキャリアＣを接続する２つの接続ポート３２，３３が設けられている。また、大気搬送室３１の側面にはウエハＷのアライメントを行うアライメントチャンバ３４が設けられている。大気搬送室３１内には、キャリアＣに対するウエハＷの搬入出およびロードロック室６に対するウエハＷの搬入出を行う大気搬送用搬送機構３６が設けられている。この大気搬送用搬送機構３６は、２つの多関節アームを有しており、キャリアＣの配列方向に沿ってレール３８上を走行可能となっていて、それぞれの先端のハンド３７上にウエハＷを載せてその搬送を行うようになっている。
【００５８】
この成膜システム１は、この成膜システム１の各構成部を制御するための制御部４０を有している。この制御部４０は、各構成部の制御を実行するマイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるプロセスコントローラ４１と、オペレータが成膜システム１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、成膜システム１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース４２と、成膜システム１で実行される処理をプロセスコントローラ４１の制御にて実現するための制御プログラムや、各種データ、および処理条件に応じて処理装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわち処理レシピが格納された記憶部４３とを備えている。なお、ユーザーインターフェース４２および記憶部４３はプロセスコントローラ４１に接続されている。
【００５９】
上記処理レシピは記憶部４３の中の記憶媒体４３ａに記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。
【００６０】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース４２からの指示等にて任意のレシピを記憶部４３から呼び出してプロセスコントローラ４１に実行させることで、プロセスコントローラ４１の制御下で、成膜システム１での所望の処理が行われる。
【００６１】
このような成膜システム１においては、キャリアＣから大気搬送用搬送機構３６によりトレンチやホールを有する所定パターンが形成されたウエハＷを取り出し、ロードロック室６ａまたは６ｂに搬送し、そのロードロック室を第２の真空搬送室２１と同程度の真空度に減圧した後、第２の搬送機構２６によりロードロック室のウエハＷを第２の真空搬送室２１を介してデガス室５ａまたは５ｂに搬送し、ウエハＷのデガス処理を行う。その後、第１の搬送機構１６によりデガス室のウエハＷを取り出し、第１の真空搬送室１１を介して窒素プラズマ処理装置１２ａまたは１２ｂに搬入し、上述したような窒素プラズマ処理を施して、層間絶縁膜を構成するＣＦｘ膜の表面を親水性に改質する。窒素プラズマ処理後、第１の搬送機構１６により窒素プラズマ処理装置１２ａまたは１２ｂからウエハＷを取り出し、Ｒｕ膜成膜装置１４ａまたは１４ｂに搬入し、上述したようなＲｕ膜を成膜する。Ｒｕ膜成膜後、第１の搬送機構１６によりＲｕ膜成膜装置１４ａまたは１４ｂからウエハＷを取り出し、受け渡し室５に搬送する。その後、第２の搬送機構２６によりウエハＷを取り出し、第２の真空搬送室２１を介してＣｕ膜成膜装置２２ａまたは２２ｂに搬入してＣｕ膜を形成し、トレンチおよびビアにＣｕを埋め込む。この際に、積み増し部まで一括して成膜してもよいが、Ｃｕ膜成膜装置２２ａまたは２２ｂでは埋め込みのみを行い、めっきによって積み増し部の形成を行ってもよい。
【００６２】
Ｃｕ膜の形成後、ウエハＷをロードロック室６ａまたは６ｂに搬送し、そのロードロック室を大気圧に戻した後、大気搬送用搬送機構３６によりＣｕ膜が形成されたウエハＷを取り出し、キャリアＣに戻す。このような処理をキャリア内のウエハＷの数の分だけ繰り返す。
【００６３】
このような成膜システム１によれば、大気開放することなく真空中で窒素プラズマ処理、Ｒｕ膜の成膜、Ｃｕ膜および積み増し層の成膜を行うことができ、各工程後の表面での酸化を防止することができ、高性能のＣｕ配線を得ることができる。
【００６４】
なお、成膜システム１での処理が終了した後、キャリアＣをＣＭＰ処理部へ搬送し、ＣＭＰ処理を行う。
【００６５】
＜Ｃｕ膜成膜装置＞
次に、Ｃｕ膜を形成するＣｕ膜成膜装置２２ａ，２２ｂの好適な例について説明する。図４は、Ｃｕ膜成膜装置の一例を示す断面図である。
【００６６】
ここではＣｕ膜成膜装置としてｉＰＶＤであるＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）型プラズマスパッタ装置を例にとって説明する。
【００６７】
図４に示すように、このＣｕ膜成膜装置２２ａ（２２ｂ）は、筒状に成形された金属製の処理容器５１を有している。この処理容器５１は接地され、その底部５２には排気口５３が設けられており、排気口５３には排気管５４が接続されている。排気管５４には圧力調整を行うスロットルバルブ５５および真空ポンプ５６が接続されており、処理容器５１内が真空引き可能となっている。また処理容器５１の底部５２には、処理容器５１内へ所定のガスを導入するガス導入口５７が設けられる。このガス導入口５７にはガス供給配管５８が接続されており、ガス供給配管５８には、プラズマ励起用ガスとして希ガス、例えばＡｒガスや他の必要なガス例えばＮ２ガス等を供給するためのガス供給源５９が接続されている。また、ガス供給配管５８には、ガス流量制御器、バルブ等よりなるガス制御部６０が介装されている。
【００６８】
処理容器５１内には、ウエハＷの載置機構６２が設けられる。この載置機構６２は、円板状に成形された導電性の載置台６３と、この載置台６３を支持する中空筒体状の支柱６４とを有している。載置台６３は支柱６４を介して接地されている。載置台６３の中には冷却ジャケット６５と、その上に設けられた抵抗ヒーター８７とが埋め込まれている。載置台６３には熱電対（図示せず）が設けられており、この熱電対で検出された温度に基づいて、冷却ジャケット６５および抵抗ヒーター８７によるウエハ温度の制御を行う。
【００６９】
載置台６３の上面側には、誘電体部材６６ａの中に電極６６ｂが埋め込まれて構成された薄い円板状の静電チャック６６が設けられており、ウエハＷを静電力により吸着保持できるようになっている。また、支柱６４の下部は、処理容器５１の底部５２の中心部に形成された挿通孔６７を貫通して下方へ延びている。支柱６４は、昇降機構（図示せず）により上下移動可能となっており、これにより載置機構６２の全体が昇降される。
【００７０】
支柱６４を囲むように、伸縮可能な金属ベローズ６８が設けられており、この金属ベローズ６８は、その上端が載置台６３の下面に気密に接合され、また下端が処理容器５１の底部５２の上面に気密に接合されており、処理容器５１内の気密性を維持しつつ載置機構６２の昇降移動を許容するようになっている。 
【００７１】
また底部５２には、上方に向けて例えば３本（２本のみ図示）の支持ピン６９が鉛直に設けられており、また、この支持ピン６９に対応させて載置台６３にピン挿通孔７０が形成されている。したがって、載置台６３を降下させた際に、ピン挿通孔７０を貫通した支持ピン６９の上端部でウエハＷを受けて、そのウエハＷを外部より侵入する搬送アーム（図示せず）との間で移載することができる。処理容器５１の下部側壁には、搬送アームを侵入させるために搬出入口７１が設けられ、この搬出入口７１には、開閉可能になされたゲートバルブＧが設けられている。このゲートバルブＧの反対側には、前述した第２の真空搬送室２１が接続されている。
【００７２】
静電チャック６６の電極６６ｂには、給電ライン７２を介してチャック用電源７３が接続されており、このチャック用電源７３から電極６６ｂに直流電圧を印加することにより、ウエハＷが静電力により吸着保持される。また給電ライン７２にはバイアス用高周波電源７４が接続されており、この給電ライン７２を介して静電チャック６６の電極６６ｂに対してバイアス用の高周波電力を供給し、ウエハＷにバイアス電力が印加される。この高周波電力の周波数は、４００ｋＨｚ〜６０ＭＨｚが好ましく、例えば１３．５６ＭＨｚが採用される。
【００７３】
処理容器５１の天井部には、誘電体よりなる高周波透過性の透過板７６がシール部材７７を介して気密に設けられている。この透過板７６の上部に、処理容器５１内の処理空間Ｓにプラズマ励起用ガスとしての希ガス、例えばＡｒガスをプラズマ化してプラズマを発生するためのプラズマ発生源７８が設けられる。
【００７４】
プラズマ発生源７８は、透過板７６に対応して設けられた誘導コイル８０を有しており、この誘導コイル８０には、プラズマ発生用の例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電源８１が接続されていて、誘導コイル８０に高周波電力が供給されることにより、上記透過板７６を介して処理空間Ｓに誘導電界を形成するようになっている。
【００７５】
また透過板７６の直下には、導入された高周波電力を拡散させる金属製のバッフルプレート８２が設けられる。バッフルプレート８２の下部には、上記処理空間Ｓの上部側方を囲むようにして截頭円錐殻状のＣｕからなるターゲット８３が設けられており、このターゲット８３にはＡｒイオンを引きつけるための直流電力を印加する電圧可変の直流電源８４が接続されている。この電源は交流電源を用いてもよい。
【００７６】
また、ターゲット８３の外周側には、これに磁界を付与するための磁石８５が設けられている。ターゲット８３はプラズマ中のＡｒイオンによりＣｕの金属原子あるいは金属原子団としてスパッタされるとともに、プラズマ中を通過する際に多くはイオン化される。
【００７７】
またこのターゲット８３の下部には、上記処理空間Ｓを囲むようにして円筒状をなす保護カバー部材８６が設けられている。この保護カバー部材８６は接地されるとともに、その内側の端部は、載置台６３の外周側を囲むようにして設けられている。
【００７８】
このように構成されるＣｕ膜成膜装置においては、ウエハＷを処理容器５１内へ搬入し、載置台６３上に載置して静電チャック６６により吸着する。このとき、載置台６３は、熱電対（図示せず）で検出された温度に基づいて、冷却ジャケット６５または抵抗ヒーター８７により温度制御されている。
【００７９】
この状態で、制御部４０の制御下で以下の動作が行われる。
まず、真空ポンプ５６を動作させることにより１×１０−７Ｔｏｒｒ以下の高真空状態にされた処理容器５１内に、ガス制御部６０を操作して所定流量でＡｒガスを流しつつスロットルバルブ５５を制御して処理容器５１内を所定の真空度に維持する。その後、可変直流電源８４から直流電力をターゲット８３に印加し、さらにプラズマ発生源７８の高周波電源８１から誘導コイル８０に高周波電力（プラズマ電力）を供給する。一方、バイアス用高周波電源７４から静電チャック６６の電極６６ｂに対して所定のバイアス用の高周波電力を供給する。
【００８０】
これにより、処理容器５１内においては、誘導コイル８０に供給された高周波電力によりアルゴンプラズマが形成され、その中のアルゴンイオンはターゲット８３に印加された直流電圧に引き寄せられてターゲット８３に衝突してスパッタされ、粒子が放出される。この際、ターゲット８３に印加する直流電圧により放出される粒子の量が最適に制御される。
【００８１】
また、スパッタされたターゲット８３からの粒子はプラズマ中を通る際に多くはイオン化され、イオン化されたものと電気的に中性な中性原子とが混在する状態となって下方向へ飛散して行く。この時のイオン化率は高周波電源８１から供給される高周波電力により制御される。
【００８２】
イオンは、バイアス用高周波電源７４から静電チャック６６の電極６６ｂに印加されたバイアス用の高周波電力によりウエハＷ面上に形成される厚さ数ｍｍ程度のイオンシースの領域に入ると、強い指向性をもってウエハＷ側に加速するように引き付けられてウエハＷにＣｕ膜が形成される。
【００８３】
このとき、ウエハ温度を高く（６５〜３５０℃）設定するとともに、バイアス用高周波電源７４から静電チャック６６の電極６６ｂに対して印加されるバイアスパワーを調整してＣｕの成膜とＡｒによるエッチングを調整して、Ｃｕの流動性を良好にすることにより、開口が狭いトレンチやホールであっても良好な埋め込み性でＣｕを埋め込むことができる。
【００８４】
良好な埋め込み性を得る観点から、処理容器５１内の圧力（プロセス圧力）は、１〜１００ｍＴｏｒｒ（０．１３３〜１３．３Ｐａ）、さらには３５〜９０ｍＴｏｒｒ（４．６６〜１２．０Ｐａ）が好ましく、ターゲットへの直流電力は４〜１２ｋＷ、さらには６〜１０ｋＷとすることが好ましい。
【００８５】
なお、トレンチやホールの開口が広い場合等には、ウエハ温度を低く（−５０〜０℃）設定するとともに、処理容器５１内の圧力をより低くして、成膜レートを高くした成膜を行うことができる。また、このように間口が広い場合には、ｉＰＶＤに限らず、通常のスパッタ、イオンプレーティング等の通常のＰＶＤを用いることもできる。
【００８６】
＜窒素プラズマ処理装置＞
次に、窒素プラズマ処理装置１２ａ（１２ｂ）について説明する。
窒素プラズマ処理は、上述したように、処理容器内の到達圧力を１×１０−７Ｔｏｒｒ以下にすることができる装置を用いることが好ましく、上述したＣｕ膜成膜装置２２ａ，２２ｂと同様の構成の装置を用いることができる。すなわち、上述したＣｕ膜成膜装置２２ａ，２２ｂからターゲット８３を除外した装置を用いれば、処理容器５１内を１×１０−７Ｔｏｒｒ以下の高真空の雰囲気として、誘導コイル８０に高周波電力を供給して処理空間Ｓに誘導電界を形成し、処理容器５１内にガス導入口５７からＮ２ガスを含むガスを導入することにより、Ｎ２ガスのプラズマが生成し、ウエハＷの層間絶縁膜を構成するＣＦｘ膜に低圧での窒素プラズマ処理を施すことができる。なお、処理容器内が１×１０−７Ｔｏｒｒ以下の高真空の雰囲気に保持可能であれば、装置構成はこのようなものに限らず、容量結合型のプラズマ処理装置でも、マイクロ波プラズマ処理装置等、他の装置であってもよい。
【００８７】
＜Ｒｕ膜成膜装置＞
次に、Ｒｕ膜を形成するためのＲｕ膜成膜装置１４ａ（１４ｂ）について説明する。Ｒｕ膜は熱ＣＶＤにより好適に形成することができる。図５は、Ｒｕ膜成膜装置の一例を示す断面図であり、熱ＣＶＤによりＲｕ膜を形成するものである。
【００８８】
図５に示すように、このＲｕ膜成膜装置１４ａ（１４ｂ）は、例えばアルミニウム等により筒体に形成された処理容器１０１を有している。処理容器１０１の内部には、ウエハＷを載置する例えばＡｌＮ等のセラミックスからなる載置台１０２が配置されており、この載置台１０２内にはヒーター１０３が設けられている。このヒーター１０３はヒーター電源（図示せず）から給電されることにより発熱する。
【００８９】
処理容器１０１の天壁には、Ｒｕ膜を形成するための処理ガスやパージガス等を処理容器１０１内にシャワー状に導入するためのシャワーヘッド１０４が載置台１０２と対向するように設けられている。シャワーヘッド１０４はその上部にガス導入口１０５を有し、その内部にガス拡散空間１０６が形成されており、その底面には多数のガス吐出孔１０７が形成されている。ガス導入口１０５にはガス供給配管１０８が接続されており、ガス供給配管１０８にはＲｕ膜を形成するための処理ガスやパージガス等を供給するためのガス供給源１０９が接続されている。また、ガス供給配管１０８には、ガス流量制御器、バルブ等よりなるガス制御部１１０が介装されている。Ｒｕ膜を成膜するためのガスとしては、上述したように、好適なものとしてルテニウムカルボニル（Ｒｕ３（ＣＯ）１２）を挙げることができる。このルテニウムカルボニルは熱分解によりＲｕ膜を形成することができる。
【００９０】
処理容器１０１の底部には、排気口１１１が設けられており、この排気口１１１には排気管１１２が接続されている。排気管１１２には圧力調整を行うスロットルバルブ１１３および真空ポンプ１１４が接続されており、処理容器１０１内が真空引き可能となっている。
【００９１】
載置台１０２には、ウエハ搬送用の３本（２本のみ図示）のウエハ支持ピン１１６が載置台１０２の表面に対して突没可能に設けられ、これらウエハ支持ピン１１６は支持板１１７に固定されている。そして、ウエハ支持ピン１１６は、エアシリンダ等の駆動機構１１８によりロッド１１９を昇降することにより、支持板１１７を介して昇降される。なお、符号１２０はベローズである。一方、処理容器１０１の側壁には、ウエハ搬出入口１２１が形成されており、ゲートバルブＧを開けた状態で第１の真空搬送室１１との間でウエハＷの搬入出が行われる。
【００９２】
このようなＲｕ膜成膜装置１４ａ（１４ｂ）においては、ゲートバルブＧを開けて、ウエハＷを載置台１０２上に載置した後、ゲートバルブＧを閉じ、処理容器１０１内を真空ポンプ１１４により排気して処理容器１０１内を所定の圧力に調整しつつ、ヒーター１０３より載置台１０２を介してウエハＷを所定温度に加熱した状態で、ガス供給源１０９からガス供給配管１０８およびシャワーヘッド１０４を介して処理容器１０１内へルテニウムカルボニル（Ｒｕ３（ＣＯ）１２）ガス等の処理ガスを導入する。これにより、ウエハＷ上で処理ガスの反応が進行し、Ｒｕ膜を形成することができる。
【００９３】
Ｒｕ膜の成膜には、ルテニウムカルボニル以外の他の成膜原料、例えば上述したようなルテニウムのペンタジエニル化合物をＯ２ガスのような分解ガスとともに用いることができる。
【００９４】
＜他の工程に用いる装置＞
以上の成膜システム１により上記実施形態における窒素プラズマ処理から積み増し層の形成までを行うことができるが、積み増し層形成後に行われるアニール工程、ＣＭＰ工程は、成膜システム１から搬出した後のウエハＷに対し、アニール装置、ＣＭＰ装置を用いて行うことができる。これらの装置は、通常用いられる構成のものでよい。これら装置と成膜システム１とでＣｕ配線構造形成システムを構成し、制御部４０と同じ機能を有する共通の制御部により一括して制御するようにすることにより、上記実施形態に示された方法を一つの処理レシピにより一括して制御することができる。
【００９５】
＜他の適用＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、成膜処理部としては、図３のようなタイプに限らず、一つの搬送装置に全ての成膜装置が接続されているタイプであってもよい。また、図３のようなマルチチャンバタイプのシステムではなく、窒素プラズマ処理、Ｒｕ膜の成膜、Ｃｕ膜の成膜のうち、一部のみを同一の成膜システムで形成し、残部を別個に設けた装置により大気暴露を経て成膜するようにしてもよいし、全てを別個の装置で大気暴露を経て成膜するようにしてもよい。
【００９６】
さらに、上記実施形態では、トレンチとビア（ホール）とを有するウエハに本発明の方法を適用した例を示したが、トレンチのみを有する場合でも、ホールのみを有する場合でも本発明を適用できることはいうまでもない。また、デュアルダマシン法の他、シングルダマシン法に適用可能であることはもちろん、三次元実装構造等、種々の構造のデバイスにおける埋め込みに適用することができる。また、上記実施形態では、被処理基板として半導体ウエハを例にとって説明したが、半導体ウエハにはシリコンのみならず、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体も含まれ、さらに、半導体ウエハに限定されず、液晶表示装置等のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）に用いるガラス基板や、セラミック基板等にも本発明を適用することができることはいうまでもない。 
【符号の説明】
【００９７】
１；成膜システム
１２ａ，１２ｂ；窒素プラズマ処理装置
１４ａ，１４ｂ；Ｒｕ膜成膜装置
２２ａ，２２ｂ；Ｃｕ膜成膜装置
２０１；下層側の配線構造
２０２；下層層間絶縁膜
２０３；下層Ｃｕ配線
２１１；層間絶縁膜（ＣＦｘ膜）
２１２；トレンチ
２１３；ビア
２１４；Ｒｕ膜
２１５；Ｃｕ膜
２１６；Ｃｕ配線
Ｗ；半導体ウエハ（被処理基板）
【図１】
2015115531.tif 000003
【図２】
2015115531.tif 000004
【図３】
2015115531.tif 000005
【図４】
2015115531.tif 000006
【図５】
2015115531.tif 000007