(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の層間絶縁膜と、前記第一の層間絶縁膜上に形成され、配線として用いられる複数の銅含有膜と、前記銅含有膜間を絶縁する配線間絶縁膜と、前記複数の銅含有膜の間に設けられた空隙とを有する第一の配線層と、
前記銅含有膜上面の一部の面上に形成され、前記銅含有膜の成分の拡散を抑制するよう構成される第一の拡散防止膜と、
を有する基板を処理室に搬入する工程と、
前記処理室に塩素成分とシリコン成分とを含む第一シリコン含有ガスを供給して、前記銅含有膜のうち前記第一の拡散防止膜が形成されていない他部の面上と、前記空隙を構成する壁とに、前記塩素成分と前記シリコン成分とを含む第一シリコン含有膜を形成する工程と、
前記第一シリコン含有膜を形成する工程の後、前記処理室に水素成分とシリコン成分とを含む前記第一シリコン含有ガスと異なる第二シリコン含有ガスを供給し、前記第一シリコン含有膜の前記塩素成分と前記水素成分とを結合させて前記塩素成分を前記第一シリコン含有膜から除去すると共に、除去された前記塩素成分に代わって前記シリコン成分を結合させるよう改質して第二シリコン含有膜を形成する工程と
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第二シリコン含有膜を形成した後、前記処理室に改質ガスを供給して前記第二シリコン含有膜を改質して、前記他部から前記銅含有膜の成分の拡散を抑制するよう構成される第二の拡散防止膜を形成する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第二シリコン含有膜を改質する際は、前記基板の温度を、前記第二シリコン含有膜の主成分であるシリコンが前記銅含有膜に拡散することを抑制する温度とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第二シリコン含有膜の改質では、前記第二シリコン含有膜を窒化する請求項２または請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第二シリコン含有膜の改質では、前記処理室にプラズマ状態の窒素含有ガスを供給して、前記第二シリコン含有膜を窒化する請求項２から請求項４のうち、いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第一シリコン含有膜を形成する工程と、前記第二シリコン含有膜を形成する工程とを繰り返す請求項１から請求項５のうち、いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
更に、前記第一の配線層上に第二の層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第二の層間絶縁膜を研磨する工程と
を有する請求項１から請求項６のうち、いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
第一の層間絶縁膜と、前記第一の層間絶縁膜上に形成され、配線として用いられる複数の銅含有膜と、前記銅含有膜間を絶縁する配線間絶縁膜と、前記複数の銅含有膜の間に設けられた空隙とを有する第一の配線層と、
前記銅含有膜上面の一部の面上に形成され、前記銅含有膜の成分の拡散を抑制するよう構成される第一の拡散防止膜と、
を有する基板を載置する載置部と、
前記載置部を内包する処理室と、
塩素成分とシリコン成分とを含む第一シリコン含有ガスを供給して、前記銅含有膜のうち前記第一の拡散防止膜が形成されていない他部の面上と、前記空隙を構成する壁とに、前記塩素成分と前記シリコン成分とを含む第一シリコン含有膜を形成し、
前記第一シリコン含有膜を形成する工程の後、前記処理室に水素成分とシリコン成分とを含む前記第一シリコン含有ガスと異なる第二シリコン含有ガスを供給し、前記第一シリコン含有膜の前記塩素成分と前記水素成分とを結合させて前記塩素成分を前記第一シリコン含有膜から除去すると共に、除去された前記塩素成分に代わって前記シリコン成分を結合させるよう改質して第二シリコン含有膜を形成するよう前記処理室に前記第一シリコン含有ガスまたは前記第二シリコン含有ガスを供給するガス供給部と
を有する基板処理装置。
【請求項９】
第一の層間絶縁膜と、前記第一の層間絶縁膜上に形成され、配線として用いられる複数の銅含有膜と、前記銅含有膜間を絶縁する配線間絶縁膜と、前記複数の銅含有膜の間に設けられた空隙とを有する第一の配線層と、
前記銅含有膜上面の一部の面上に形成され、前記銅含有膜の成分の拡散を抑制するよう構成される第一の拡散防止膜と、
を有する基板を処理室に搬入する手順と、
前記処理室に塩素成分とシリコン成分とを含む第一シリコン含有ガスを供給して、前記銅含有膜のうち前記第一の拡散防止膜が形成されていない他部の面上と、前記空隙を構成する壁とに、前記塩素成分と前記シリコン成分とを含む第一シリコン含有膜を形成する手順と、
前記第一シリコン含有膜を形成する工程の後、前記処理室に水素成分とシリコン成分とを含む前記第一シリコン含有ガスと異なる第二シリコン含有ガスを供給し、前記第一シリコン含有膜の前記塩素成分と前記水素成分とを結合させて前記塩素成分を前記第一シリコン含有膜から除去すると共に、除去された前記塩素成分に代わって前記シリコン成分を結合させるよう改質して第二シリコン含有膜を形成する手順と
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置は高集積化の傾向にあり、それに伴って配線間が微細化される。このため、配線間において電気的容量が大きくなり、信号の伝搬速度の低下を引き起こすなどの問題がある。そこで、配線間をできるだけ低誘電率化することが求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
低誘電率化を実現する方法の一つとして、配線間に空隙を設けるエアギャップ構造が検討されている。エアギャップ構造の空隙を形成する方法としては、例えば配線間をエッチングする方法がある。例えば特許文献１にエアギャップの形成方法が記載されている。
【０００４】
ところが、加工精度の問題によって、パターニングを行う際にミスアライメントが起きることがある。それにより、回路特性が悪くなるという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、エアギャップが形成された半導体装置において、良好な特性を実現可能とする技術を提供することを目的とする。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３３４７０３
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、第一の層間絶縁膜と、前記第一の層間絶縁膜上に形成され、配線として用いられる複数の銅含有膜と、前記銅含有膜間を絶縁する配線間絶縁膜と、前記複数の銅含有膜の間に設けられた空隙とを有する第一の配線層と、前記銅含有膜上面の一部の面上に形成され、前記銅含有膜の成分の拡散を抑制するよう構成される第一の拡散防止膜と、を有する基板を処理室に搬入する工程と、前記処理室にシリコン含有ガスを供給して、前記銅含有膜のうち前記第一の拡散防止膜が形成されていない他部の面上と、前記空隙を構成する壁とに、シリコン含有膜を形成する工程と、を有する技術を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る技術によれば、エアギャップが形成された半導体装置において、良好な特性を実現可能とする技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係る半導体デバイスの製造フローを説明する説明図である。
【図２】一実施形態に係るウエハの説明図である。
【図３】一実施形態に係るウエハの処理状態を説明する説明図である。
【図４】一実施形態に係るウエハの処理状態を説明する説明図である。
【図５】一実施形態に係るウエハの処理状態を説明する説明図である。
【図６】一実施形態に係るウエハの処理状態を説明する説明図である。
【図７】一実施形態に係るウエハの処理状態を説明する説明図である。
【図８】一実施形態に係る基板処理装置を説明する説明図である。
【図９】一実施形態に係る基板処理装置を説明する説明図である。
【図１０】一実施形態に係る第二の拡散防止膜を形成する工程を説明する説明図である。
【図１１】一実施形態に係る成膜工程を説明する説明図である。
【図１２】一実施形態に係る基板処理装置を説明する説明図である。
【図１３】一実施形態に係る成膜工程を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第一の実施形態）
以下に本発明の第一の実施形態について説明する。
【００１１】
図1を用いて、半導体装置の製造工程の一工程を説明する。
【００１２】
（配線層形成工程Ｓ１０１）
配線層形成工程Ｓ１０１について説明する。
配線層形成工程Ｓ１０１に関し、図２を用いて説明する。図２は、半導体ウエハ２００に形成する配線層２００６を説明した図である。配線層２００６は、絶縁膜２００１上に形成される。絶縁膜２００１より下方には、図示しない電極層が存在し、電極層にはゲート電極、アノード等の構成が設けられている。絶縁膜２００１は、電極層と絶縁する層間絶縁膜として用いられる。
【００１３】
絶縁膜２００１は例えばポーラス状の炭素含有シリコン膜（ＳｉＯＣ膜）である。絶縁膜２００１上には、配線間絶縁膜２００２が形成されている。配線間絶縁膜２００２は、例えばＳｉＯＣ膜で形成される。
【００１４】
配線間絶縁膜２００２には複数の溝２００３が設けられ、溝２００３の表面にはバリア膜２００４が形成されている。バリア膜２００４は、例えば窒化タンタル膜（ＴａＮ膜）である。バリア膜２００４上には、後に配線として用いられる銅含有膜２００５が形成される。銅含有膜２００５は、例えば銅で構成される。
【００１５】
銅含有膜２００５を形成したら、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）にて余分な銅含有膜２００５を除去して図２の状態とし、各溝２００３内に形成された銅含有膜２００５間を絶縁させる。
【００１６】
本実施形態においては、層間絶縁膜２００２、溝２００３、バリア膜２００４、銅含有膜２００５が設けられた層を配線層２００６と呼ぶ。本実施形態においては、説明の便宜上、下層の配線層を第一の配線層と呼び、第一の配線層の上方に設けられる配線層を第二の配線層と呼ぶ。
【００１７】
（第一の拡散防止膜形成工程Ｓ１０２）
続いて、第一の拡散防止膜形成工程Ｓ１０２について、図３を用いて説明する。ここでは図２の配線層２００６が形成された状態のウエハ２００に対して、第一の拡散防止膜２００７を形成する。拡散防止膜２００７は、例えばＳｉＯＮ膜である。拡散防止膜２００７は絶縁性の性質および拡散を抑制する性質を有する。具体的には、第一の拡散防止膜２００７を形成することで、銅含有膜２００５の成分が上層への拡散を抑制することができる。また、著しく配線間が狭い場合には、配線層２００６上に形成される上層を介して配線（銅含有膜２００５）が導通する恐れがあるが、それを抑制することができる。
【００１８】
（パターニング工程Ｓ１０３）
次にパターニング工程Ｓ１０３について説明する。
ここでは、図３に記載の拡散防止膜２００７が形成された状態のウエハ２００を処理する。まず、拡散防止膜２００７上に、パターニング用のレジスト層２００８を形成する。その後露光処理を行い、図４（Ａ）に記載のように、レジスト層２００８を所望のパターンに形成する。
【００１９】
レジスト層２００８を所望のパターンに形成したら、エッチング処理を行い、図４（Ｂ）に記載のように、配線間絶縁膜２００２の一部をエッチングし、銅含有膜２００５間に空隙２００９を形成する。たとえば、銅含有膜２００５ａと銅含有膜２００５ｂとの間に空隙２００９を形成する。空隙２００９は、後にエアギャップとして構成される。空隙２００９は、絶縁膜２００１の表面２００１ａを有する部分を底壁として、配線間絶縁膜の側面２００２ａを有する部分を側壁として構成される。
【００２０】
空隙２００９を形成後、レジスト２００８を除去する。
【００２１】
ここでエアギャップについて説明する。
近年の微細化、高密度化に伴い、配線間の距離が狭くなってきている。そうなると配線間でコンデンサ容量が増加して信号遅延が発生するという問題がある。この場合、従来同様、配線間に低誘電率の絶縁物を充填することが考えられるが、それには物理的な限界がある。それを回避するために、配線間にエアギャップと呼ばれる空隙を設け、誘電率を下げる。
【００２２】
（第二の拡散防止膜形成工程Ｓ１０４）
ところで、近年の微細化、高密度化によって、デバイス上の配線間の距離が狭くなってきているが、それに伴い露光精度も限界に近づいており、ミスアライメントの影響を受けやすくなっている。ミスアライメントが起きると、たとえば図４（Ｂ）に記載のように、銅含有膜２００５間だけでなく、銅含有膜２００５上の拡散防止膜２００７の一部がエッチングされ、被エッチング部２００７ａ上を露出させてしまう。
【００２３】
レジスト２００８除去後、銅含有膜２００５ａの一部が露出された状態で、銅含有膜２００５上に後述する層間絶縁膜２０１２を形成すると、銅含有膜２００５ａの露出面から上方の層間絶縁膜にリーク電流が発生し、それが隣接する銅含有膜２００５と導通したりする。例えば、銅含有膜２００５ａと銅含有膜２００５ｂとの間が導通したりする。または上層の層間絶縁膜に金属（銅）の成分が拡散したりする。このような問題はデバイスの特性を低くしてしまう。
【００２４】
そこで本実施形態では、レジスト２００８を除去後、図５（Ｂ）に記載のように、少なくとも被エッチング部（銅含有膜２００５の露出面）に、シリコン含有膜２０１０を改質した第二の拡散防止膜２０１１を形成する。拡散防止膜２０１１の形成方法については後述する。
【００２５】
このようにして第一の拡散防止膜と第二の拡散防止膜を形成する。これらの拡散防止膜の性質について改めてまとめると、次のように表される。即ち、第一の拡散防止膜は、銅含有膜上面の一部の面上に形成されており、一部の面を介して銅含有膜から前記第一の配線層の上方に形成される第二の配線層に前記銅含有膜の成分の拡散を抑制するような性質を有する。第二の拡散防止膜は、銅含有膜上のうち第一の拡散防止膜が形成されていない露出面上に、露出面を介して銅含有膜から第二の配線層に銅含有膜の成分が拡散を抑制する性質を有する。
【００２６】
（第二の層間絶縁膜形成工程Ｓ１０５）
続いて、拡散防止膜２０１１上に層間絶縁膜２０１２を形成する第二の層間絶縁膜形成工程Ｓ１０５について説明する。ここでは少なくとも銅含有層２００５の露出面、配線間絶縁膜２００２の側面２００２ａ、絶縁膜２００１の表面２００１ａ上に第二の拡散防止膜を形成する。
【００２７】
（第二の層間絶縁膜形成工程）
拡散防止膜２０１１を形成したら、図６に記載のように、拡散防止膜２０１１上に、第二の層間絶縁膜２０１２を形成する。層間絶縁膜２０１２は、例えば炭素含有シリコン酸化膜（ＳｉＯＣ膜）である。形成する際は、例えばシリコン含有ガスと酸素含有ガスとをウエハ２００上に供給して気相反応させ、その後炭素をドーピングする、等の方法が考えられる。
【００２８】
次に、この工程にて空隙２００９が確保された状態で層間絶縁膜２０１２が形成される理由を以下に説明する。
前述のように配線間が非常に狭い場合、層間絶縁膜２０１２の堆積が進行するに従って、拡散防止膜２００７の上部付近では、堆積物に遮られてガスが下方に回りこみにくくなる。このため、空隙２００９の下方の堆積速度は、拡散防止膜２００７の上方における堆積速度よりも小さくなる。そのような状態で成膜処理を継続することで、空隙２００９を確保する。確保された空隙２００９はエアギャップとして用いられる。
【００２９】
（研磨工程Ｓ１０６）
第二の層間絶縁膜形成工程Ｓ１０５で形成した層間絶縁膜２０１２上には新たな配線層を形成する。しかしながら、層間絶縁膜２０１２上には凹凸が存在するので、ウエハ２００の面内均一性を向上させるために、図７に記載のように、新たな配線層が形成される層間絶縁膜２０１２表面を平らにする必要がある。そこで本工程では、第二の層間絶縁膜２０１２を研磨装置にて研磨する。
【００３０】
続いて、第二の拡散防止膜形成工程Ｓ１０４で用いる基板処理装置、第二の拡散防止膜形成方法を説明する。第二の拡散防止膜の形成方法は、半導体製造方法の一部であり、基板処理方法の一部でもある。
【００３１】
（基板処理装置）
まず図８を用いて基板処理装置１００を説明する。本実施形態においては、基板処理装置１００は拡散防止膜２０１１を形成する。
【００３２】
基板処理装置１００を構成するチャンバ２０２は、横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、チャンバ２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料により構成されている。チャンバ２０２内には、基板としてのシリコンウエハ等のウエハ２００を処理する処理空間２０１と、ウエハ２００を処理空間２０１に搬送する際にウエハ２００が通過する搬送空間２０３とが形成されている。チャンバ２０２は、上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂで構成される。上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂの間には仕切り板２０４が設けられる。
【００３３】
下部容器２０２ｂの側面には、ゲートバルブ２０５に隣接した基板搬入出口２０６が設けられており、ウエハ２００は基板搬入出口２０６を介して図示しない搬送室との間を移動する。下部容器２０２ｂの底部には、リフトピン２０７が複数設けられている。
【００３４】
処理空間２０１内には、ウエハ２００を支持する基板支持部２１０が設けられている。基板支持部２１０は、ウエハ２００を載置する載置面２１１と、載置面２１１を表面に持つ載置台２１２、基板載置台２１２に内包された加熱源としてのヒータ２１３を主に有する。基板載置台２１２には、リフトピン２０７が貫通する貫通孔２１４が、リフトピン２０７と対応する位置にそれぞれ設けられている。ヒータ２１３には、通電具合を制御するヒータ制御部２２０が接続される。
【００３５】
基板載置台２１２はシャフト２１７によって支持される。シャフト２１７の支持部はチャンバ２０２の底壁に設けられた穴２１５を貫通しており、更には支持板２１６を介してチャンバ２０２の外部で昇降機構２１８に接続されている。昇降機構２１８を作動させてシャフト２１７及び支持台２１２を昇降させることにより、基板載置面２１１上に載置されるウエハ２００を昇降させることが可能となっている。なお、シャフト２１７下端部の周囲はベローズ２１９により覆われている。チャンバ２０２内は気密に保持されている。
【００３６】
基板載置台２１２は、ウエハ２００の搬送時には、基板載置面２１１が基板搬入出口２０６に対向する位置（ウエハ搬送位置、ウエハ搬送ポジション）まで下降し、ウエハ２００の処理時には、図８で示されるように、ウエハ２００が処理空間２０１内の処理位置（ウエハ処理位置、ウエハ処理ポジション）となるまで上昇する。
【００３７】
具体的には、基板載置台２１２をウエハ搬送位置まで下降させた時には、リフトピン２０７の上端部が基板載置面２１１の上面から突出して、リフトピン２０７がウエハ２００を下方から支持するようになっている。また、基板載置台２１２をウエハ処理位置まで上昇させたときには、リフトピン２０７は基板載置面２１１の上面から埋没して、基板載置面２１１がウエハ２００を下方から支持するようになっている。なお、リフトピン２０７は、ウエハ２００と直接触れるため、例えば、石英やアルミナなどの材質で形成することが望ましい。
【００３８】
処理空間２０１の上部（上流側）には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド２３０が設けられている。シャワーヘッド２３０の蓋２３１には第一分散機構２４１が挿入される貫通孔２３１ａが設けられる。第一分散機構２４１は、シャワーヘッド内に挿入される先端部２４１ａと、蓋２３１に固定されるフランジ２４１ｂを有する。
【００３９】
先端部２４１ａは柱状であり、例えば円柱状に構成される。円柱の側面には分散孔が設けられている。後述するチャンバのガス供給部（供給系）から供給されるガスは、先端部２４１ａを介してバッファ空間２３２に供給される。
【００４０】
シャワーヘッド２３０は、ガスを分散させるための第二分散機構としての分散板２３４を備えている。この分散板２３４の上流側がバッファ空間２３２であり、下流側が処理空間２０１である。分散板２３４には、複数の貫通孔２３４ａが設けられている。分散板２３４は、基板載置面２１１と対向するように配置されている。
【００４１】
分散板２３４は例えば円盤状に構成される。貫通孔２３４ａは分散板２３４の全面にわたって設けられている。隣接する貫通孔２３４ａは例えば等距離で配置されており、最外周に配置された貫通孔２３４ａは基板載置台２１２上に載置されたウエハの外周よりも外側に配置される。
【００４２】
上部容器２０２ａはフランジを有し、フランジ上に支持ブロック２３３が載置され、固定される。支持ブロック２３３はフランジ２３３ａを有し、フランジ２３３ａ上には分散板２３４が載置され、固定される。更に、蓋２３１は支持ブロック２３３の上面に固定される。このような構造とすることで、上方から、蓋２３１、分散板２３４、支持ブロック２３３の順に取り外すことが可能となる。
【００４３】
（供給系）
シャワーヘッド２３０の蓋２３１に設けられたガス導入孔２３１ａには、第一分散機構２４１が接続されている。第一分散機構２４１には、共通ガス供給管２４２が接続されている。第一分散機構２４１にはフランジが設けられ、ねじ等によって、蓋２３１や共通ガス供給管２４２のフランジに固定される。
【００４４】
第一分散機構２４１と共通ガス供給管２４２は、管の内部で連通しており、共通ガス供給管２４２から供給されるガスは、第一分散機構２４１、ガス導入孔２３１ａを介してシャワーヘッド２３０内に供給される。
【００４５】
共通ガス供給管２４２には、第一ガス供給管２４３ａ、第二ガス供給管２４４ａ、第三ガス供給管２４５ａ、第四ガス供給管２４９ａが接続されている。
【００４６】
第一ガス供給管２４３ａを含む第一ガス供給系２４３からは主に第一ガスが供給され、第二ガス供給管２４４ａを含む第二ガス供給系２４４からは主に第二ガスが供給される。第三ガス供給管２４５ａを含む第三ガス供給系２４５からは主に第三ガスが供給され、第四ガス供給管２４９ａを含む第四ガス供給系２４９からは主に第四ガスが供給される。
【００４７】
（第一ガス供給系）
第一ガス供給管２４３ａには、上流方向から順に、第一ガス供給源２４３ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４３ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられている。
【００４８】
第一ガス供給管２４３ａから、第一ガスが、マスフローコントローラ２４３ｃ、バルブ２４３ｄ、共通ガス供給管２４２を介してシャワーヘッド２３０に供給される。
【００４９】
第一ガスは、例えば水素（Ｈ２）ガスであり、還元ガス、すなわち、処理ガスの一つである。ここで、第一ガスは還元性の性質を有する水素（Ｈ）であり、水素含有ガスとも呼ぶ。
【００５０】
第一ガス供給管２４３ａのバルブ２４３ｄよりも下流側には、第一不活性ガス供給管２４６ａの下流端が接続されている。第一不活性ガス供給管２４６ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４６ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４６ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４６ｄが設けられている。不活性ガスは、還元工程（Ｓ３０４）ではキャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。
【００５１】
ここで、不活性ガスは、例えば、窒素（Ｎ２）ガスである。なお、不活性ガスとして、Ｎ２ガスのほか、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガスを用いることができる。
【００５２】
主に、第一ガス供給管２４３ａ、マスフローコントローラ２４３ｃ、バルブ２４３ｄにより、第一ガス供給系２４３が構成される。
【００５３】
また、主に、第一不活性ガス供給管２４６ａ、マスフローコントローラ２４６ｃ及びバルブ２４６ｄにより第一不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２３４ｂ、第一ガス供給管２４３ａを、第一不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。
【００５４】
更には、第一ガス供給源２４３ｂ、第一不活性ガス供給系を、第一ガス供給系２４３に含めて考えてもよい。
【００５５】
（第二ガス供給系）
第二ガス供給管２４４ａには、上流方向から順に、第二ガス供給源２４４ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４４ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４４ｄが設けられている。
【００５６】
第二ガス供給管２４４ａからは、第二ガスが、マスフローコントローラ２４４ｃ、バルブ２４４ｄ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。
【００５７】
第二ガスは、処理ガスの一つである。第二ガスはシリコン系のガスであり、例えばハロゲン（Ｃｌ）を含むジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２、略称ＤＣＳ）ガスである。
【００５８】
主に、第二ガス供給管２４４ａ、マスフローコントローラ２４４ｃ、バルブ２４４ｄにより、第二ガス供給系２４４が構成される。
【００５９】
また、第二ガス供給管２４４ａのバルブ２４４ｄよりも下流側には、第二不活性ガス供給管２４７ａの下流端が接続されている。第二不活性ガス供給管２４７ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４７ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４７ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４７ｄが設けられている。
【００６０】
第二不活性ガス供給管２４７ａからは、不活性ガスが、マスフローコントローラ２４７ｃ、バルブ２４７ｄ、第二ガス供給管２４４ａを介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。不活性ガスは、成膜工程（Ｓ３０６）ではキャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。
【００６１】
主に、第二不活性ガス供給管２４７ａ、マスフローコントローラ２４７ｃ及びバルブ２４７ｄにより第二不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２４７ｂ、第二ガス供給管２４３ａを第二不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。
【００６２】
更には、第二ガス供給源２４４ｂ、第二不活性ガス供給系を、第二ガス供給系２４４に含めて考えてもよい。
【００６３】
（第三ガス供給系）
第三ガス供給管２４５ａには、上流方向から順に、第三ガス供給源２４５ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４５ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４５ｄが設けられている。
【００６４】
第三ガス供給管２４５ａからは、第三ガスが、マスフローコントローラ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、共通ガス供給管２４２を介してシャワーヘッド２３０に供給される。
【００６５】
第三ガスは、処理ガスの一つである。第三ガスはシリコン系のガスであり、例えばジシラン（Ｓｉ２Ｈ６、略称ＤＳ）等のガスである。
【００６６】
第三ガス供給管２４５ａのバルブ２４５ｄよりも下流側には、不活性ガス供給管２４８ａの下流端が接続されている。不活性ガス供給管２４８ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４８ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４８ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４８ｄが設けられている。
【００６７】
主に、第三ガス供給管２４５ａ、マスフローコントローラ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、リモートプラズマユニット２４５ｅにより、第三ガス供給系２４５が構成される。
【００６８】
また、主に、不活性ガス供給管２４８ａ、マスフローコントローラ２４８ｃ及びバルブ２４８ｄにより不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２４８ｂ、第三ガス供給管２４５ａを、不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。
【００６９】
更には、第三ガス供給源２４５ｂ、不活性ガス供給系を、第三ガス供給系２４５に含めて考えてもよい。
【００７０】
（第四ガス供給系）
第四ガス供給管２４９ａには、上流方向から順に、第四ガス供給源２４９ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４９ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４９ｄ、リモートプラズマユニット２４９ｅが設けられている。
【００７１】
第四ガス供給管２４９ａからは、改質工程Ｓ４１０で用いられる窒素含有ガスが、マスフローコントローラ２４９ｃ、バルブ２４９ｄ、リモートプラズマユニット２４９ｅ、共通ガス供給管２４２を介してシャワーヘッド２３０に供給される。
【００７２】
ここで、窒素含有ガスは、例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスである。なお、窒素含有ガスとして、ＮＨ３ガスのほか、例えば窒素（Ｎ２）ガス等を用いることができる。
【００７３】
第四ガス供給管２４９ａのバルブ２４９ｄよりも下流側には、不活性ガス供給管２５０ａの下流端が接続されている。不活性ガス供給管２５０ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２５０ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２５０ｃ、及び開閉弁であるバルブ２５０ｄが設けられている。
【００７４】
主に、第四ガス供給管２４９ａ、マスフローコントローラ２４９ｃ、バルブ２４９ｄ、リモートプラズマユニット２４９ｅにより、第四ガス供給系２４９が構成される。
【００７５】
また、主に、不活性ガス供給管２５０ａ、マスフローコントローラ２５０ｃ及びバルブ２５０ｄにより不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２５０ｂ、第四ガス供給管２４９ａを、不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。
【００７６】
更には、第四ガス供給源２４９ｂ、不活性ガス供給系を、第四ガス供給系２４９に含めて考えてもよい。
【００７７】
（排気系）
チャンバ２０２の雰囲気を排気する排気系は、チャンバ２０２に接続された複数の排気管を有する。具体的には、処理空間２０１に接続される排気管２６２と、搬送空間２０３に接続される排気管２６１とを有する。また、各排気管２６１，２６２の下流側には、排気管２６４が接続される。
【００７８】
排気管２６１は、搬送空間２０３の側面あるいは底面に設けられる。排気管２６１には、ターボ分子ポンプ２６５が設けられる。排気管２６１においてターボ分子ポンプ２６５の上流側には搬送空間用第一排気バルブとしてのバルブ２６６が設けられる。
【００７９】
排気管２６２は、処理空間２０１の側方に設けられる。排気管２６２には、処理空間２０１内を所定の圧力に制御する圧力制御器であるＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２７６が設けられる。ＡＰＣ２７６は開度調整可能な弁体（図示せず）を有し、後述するコントローラ２８０からの指示に応じて排気管２６２のコンダクタンスを調整する。また、排気管２６２においてＡＰＣ２７６の上流側にはバルブ２７５が設けられる。排気管２６２とバルブ２７５、ＡＰＣ２７６をまとめて処理室排気部と呼ぶ。
【００８０】
排気管２６４には、ＤＰ（Ｄｒｙ  Ｐｕｍｐ。ドライポンプ）２６７が設けられる。図示のように、排気管２６４には、その上流側から排気管２６２、排気管２６１が接続され、さらにそれらの下流にＤＰ２６７が設けられる。ＤＰ２６７は、排気管２６２、排気管２６１のそれぞれを介して処理空間２０１および搬送空間２０３のそれぞれの雰囲気を排気する。また、ＤＰ２６７は、ＴＭＰ２６５が動作するときに、その補助ポンプとしても機能する。すなわち、高真空（あるいは超高真空）ポンプであるＴＭＰ２６５は、大気圧までの排気を単独で行うのは困難であるため、大気圧までの排気を行う補助ポンプとしてＤＰ２６７が用いられる。上記した排気系の各バルブには、例えばエアバルブが用いられる。
【００８１】
（コントローラ）
基板処理装置１００は、基板処理装置１００の各部の動作を制御するコントローラ２８０を有している。コントローラ２８０は、図９に記載のように、演算部（ＣＰＵ）２８０a、一時記憶部（ＲＡＭ）２８０ｂ、記憶部２８０ｃ、送受信部２８０ｄを少なくとも有する。コントローラ２８０は、送受信部２８０ｄを介して基板処理装置１００の各構成に接続され、上位コントローラや使用者の指示に応じて記憶部２８０ｃからプログラムやレシピを呼び出し、その内容に応じて各構成の動作を制御する。なお、コントローラ２８０は、専用のコンピュータとして構成してもよいし、汎用のコンピュータとして構成してもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ（ＵＳＢ  Ｆｌａｓｈ  Ｄｒｉｖｅ）やメモリカード等の半導体メモリ）２８２を用意し、外部記憶装置２８２を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすることにより、本実施形態に係るコントローラ２８０を構成することができる。また、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置２８２を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用いても良いし、上位装置２７０から受信部２８３を介して情報を受信し、外部記憶装置２８２を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。また、キーボードやタッチパネル等の入出力装置２８１を用いて、コントローラ２８０に指示をしても良い。
【００８２】
なお、記憶部２８０ｃや外部記憶装置２８２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶部２８０ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２８２単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
【００８３】
（第二の拡散防止膜形成工程Ｓ１０４の詳細）
続いて、基板処理装置に搬入されたウエハ２００の第二拡散防止膜形成工程Ｓ１０４の詳細について、図１０を用いて説明する。なお、ここで処理するウエハ２００は図４（Ｂ）においてレジスト層２００８を除去した状態であり、銅含有膜２００５が露出した状態である。
【００８４】
以下、第一の処理ガスとしてＨ２ガスを用い、第二の処理ガスとしてＤＣＳガスを、第三の処理ガスとしてＤＳガスを用い、第四の処理ガスとしてＮＨ３ガスを用いて、拡散防止膜２０１１を形成する例について説明する。
【００８５】
（基板搬入・載置工程Ｓ３０２）
基板処理装置１００では基板載置台２１２をウエハ２００の搬送位置（搬送ポジション）まで下降させることにより、基板載置台２１２の貫通孔２１４にリフトピン２０７を貫通させる。その結果、リフトピン２０７が、基板載置台２１２表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。続いて、ゲートバルブ２０５を開いて搬送空間２０３を移載室（図示せず）と連通させる。そして、この移載室からウエハ移載機（図示せず）を用いてウエハ２００を搬送空間２０３に搬入し、リフトピン２０７上にウエハ２００を移載する。これにより、ウエハ２００は、基板載置台２１２の表面から突出したリフトピン２０７上に水平姿勢で支持される。
【００８６】
チャンバ２０２内にウエハ２００を搬入したら、ウエハ移載機をチャンバ２０２の外へ退避させ、ゲートバルブ２０５を閉じてチャンバ２０２内を密閉する。その後、基板載置台２１２を上昇させることにより、基板載置台２１２に設けられた基板載置面２１１上にウエハ２００を載置させ、さらに基板載置台２１２を上昇させることにより、前述した処理空間２０１内の処理位置（基板処理ポジション）までウエハ２００を上昇させる。
【００８７】
ウエハ２００が搬送空間２０３に搬入された後、処理空間２０１内の処理位置まで上昇すると、バルブ２６６を閉とする。これにより、搬送空間２０３とＴＭＰ２６５の間が遮断され、ＴＭＰ２６５による搬送空間２０３の排気が終了する。一方、バルブ２７５を開き、処理空間２０１とＡＰＣ２７６の間を連通させる。ＡＰＣ２７６は、排気管２６３のコンダクタンスを調整することで、ＤＰ２６７による処理空間２０１の排気流量を制御し、処理空間２０１を所定の圧力（例えば１０−5〜１０−1Ｐａの高真空）に維持する。
【００８８】
また、ウエハ２００を基板載置台２１２の上に載置する際は、基板載置台２１２の内部に埋め込まれたヒータ２１３に電力を供給し、ウエハ２００の表面が所定の温度となるよう制御される。ウエハ２００の温度は、例えば室温以上８００℃以下であり、好ましくは、室温以上であって７００℃以下である。この際、ヒータ２１３の温度は、温度センサにより検出された温度情報に基づいてコントローラ２８０が制御値を抽出し、温度制御部２２０によってヒータ２１３への通電具合を制御することによって調整される。
【００８９】
（還元工程Ｓ３０４）
続いて還元工程Ｓ３０４を行う。
還元工程Ｓ３０４では第一ガス供給系から処理空間２０１にＨ２ガスを供給する。ここでは、搬送途中においてウエハ２００の表面に形成された自然酸化膜等を除去する。特に、被エッチング部２００７ａにおける銅含有膜２００５の露出面を清浄化（クリーニング）する。清浄化することで、銅含有膜２００５の露出面と拡散防止膜２０１１（本工程の場合、シリコン含有膜２０１０）との間の反応阻害物を除去できるので、銅含有膜２００５の露出面全面に渡って拡散防止膜２０１１との間の反応性を高めることができる。したがって、露出面における拡散防止膜２０１１を均一に形成することができる。
【００９０】
還元工程Ｓ３０４では、処理空間２０１の圧力を１００Ｐａ〜１０００Ｐａ、ウエハ２００の温度を１５０℃〜４００℃とすると共に、水素含有ガスの流量を１０００ｓｃｃｍ〜３０００ｓｃｃｍとする。
【００９１】
所定時間経過後、水素含有ガスの供給を停止すると共に、処理室２０１内の水素ガスを排気する。
【００９２】
（成膜工程Ｓ３０６）
ところで、本工程では、図５（Ａ）のように、少なくとも銅含有膜２００５の露出面、配線間絶縁膜２００２の側面２００２ａ、絶縁膜２００１の表面２００１ａ上にシリコン含有膜２０１０を形成し、その後図５（Ｂ）のようにシリコン含有膜を改質して第二の層間絶縁膜２０１１を形成する。
【００９３】
これに対して、比較例として、例えば配線間絶縁膜２００２の側面２００２ａや絶縁膜２００１の表面２００１ａ上に形成せずに、銅含有膜２００５の露出面上のみに第二の拡散防止膜を形成することが考えられる。この場合、次の膜ストレスの問題が存在する。
【００９４】
例えば、研磨工程Ｓ１０６における膜ストレスの問題である。前述のように、第二の拡散防止膜を形成した後、研磨工程Ｓ１０６を行う。研磨工程Ｓ１０６ではポリッシング装置によってウエハ２００は研磨される。ポリッシング装置では、研磨布が張られた平板にウエハ表面を押し付けると共にスラリーを流し、さらにそれぞれを相対的に回転させている。ウエハ２００に形成された膜は、相対的な回転によって発生する摩擦力の影響を受け、膜ストレスにつながる。
【００９５】
また、ウエハ２００を加熱処理する際、各膜で熱膨張が起きるが、各膜の熱膨張率の違いから膜ストレスが産まれることが考えられる。
【００９６】
前述のように銅含有膜２００５上のみに第二の拡散防止膜を形成した場合、空隙２００９と配線間絶縁膜の側面２００２ａとの間に膜ストレスを緩和する構造が存在しないので、特に配線間絶縁膜の側面２００２ａは膜ストレスの影響を受けやすい。膜ストレスによって、例えば空隙２００９と隣接する配線間絶縁膜またはバリア膜２００４の倒壊やずれを引き起こす恐れがあり、安定した品質を保つことが難しい。
【００９７】
そこで本実施形態においては、少なくとも銅含有層２００５の露出面、配線間絶縁膜２００２の側面２００２ａ、絶縁膜２００１の表面２００１ａ上に第二の拡散防止膜を形成することで、銅含有膜２００５の成分の拡散を抑制すると共に、空隙２００９を構成する構造の物理的強度を上昇させる。
【００９８】
以下に本実施形態における第二の拡散防止膜を形成する具体的な方法について説明する。成膜工程Ｓ３０６については、図１１に記載のフローにて説明する。図１１に記載のフローは成膜工程Ｓ３０６の詳細を説明する図である。
【００９９】
（第二の処理ガス供給工程Ｓ４０２）
還元工程Ｓ３０４が終了したら処理室２０１内の圧力を調整する。所定の圧力に調整しつつ、ウエハ２００の温度が所定の温度に到達したら、共通ガス供給管２４２から処理ガス、例えばＤＣＳガスを処理室に供給する。
【０１００】
このとき、ＤＣＳガスは熱によってシリコン成分と塩素成分とに分解される。ウエハ２００上のうち、配線間絶縁膜２００２の側面２００２ａと、絶縁膜２００１のうち空隙の底壁として構成される表面２００１ａ上に供給される。塩素成分は側面２００２ａを構成する配線間絶縁膜２００２と、表面２００１ａを構成する絶縁膜において、シリコンと酸素、もしくはシリコンと炭素の結合を切断し、それにより発生した各成分の未結合手はシリコンと結合される。このようにしてシリコン含有層が形成される。一方、銅表面では外殻反応によってシリコンが銅と結合する。このようにして、少なくとも銅含有層２００５の露出面、配線間絶縁膜２００２の側面２００２ａ、絶縁膜２００１の表面２００１ａにシリコン含有層が形成される。所定時間経過後、ＤＣＳガスの供給を停止する。
【０１０１】
本工程では、ＤＣＳガスの供給量を例えば１０〜１０００ｓｃｃｍ、好ましくは１０〜５００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＤＣＳガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば１〜６００秒、好ましくは１〜３０秒の範囲内の時間とする。また、ウエハ２００の温度は、例えば２００〜５００℃程度とし、好ましくは３００〜４００℃程度とする。
【０１０２】
（パージ工程：Ｓ４０４）   
ＤＣＳガスの供給を停止した後は、不活性ガス供給管２５０ａ、第四ガス供給管２４９ａを介してＮ２ガスを供給し、処理空間２０１のパージを行う。このとき、バルブ２７５およびバルブ２７７は開状態とされてＡＰＣ２７６によって処理空間２０１の圧力が所定圧力となるように制御される。一方、バルブ２７５およびバルブ２７７以外の排気系のバルブは、全て閉状態とされる。これにより、第二の処理ガス供給工程Ｓ４０２でウエハ２００に結合できなかったＤＣＳガスは、ＤＰ２７８により、排気管２６２を介して処理空間２０１から除去される。
【０１０３】
パージが終了すると、バルブ２７７およびバルブ２７５を開状態とした状態でＡＰＣ２７６による圧力制御を再開する。他の排気系のバルブは閉状態のままである。このときも、第四ガス供給管２４９ａからのＮ２ガスの供給は継続され、シャワーヘッド２３０および処理空間２０１のパージが継続される。
【０１０４】
（第三の処理ガス供給工程：Ｓ４０６） 
ところで、第一の処理ガス供給工程Ｓ４０２では、シリコン成分を結合させるために、塩素成分を含むＤＣＳガスを供給した。ここで、塩素成分は各絶縁膜の結合を切断するだけでなく、未結合手と結合してしまうことがある。そこで、本工程では、塩素成分をシリコン含有層から除去すべく、水素成分とシリコン成分を含むガスであるＤＳガスを供給する。
【０１０５】
シャワーヘッドバッファ室２３２および処理空間２０１のパージが完了したら、第二の処理ガス供給工程Ｓ２０６を行う。第二の処理ガス供給工程Ｓ２０６では、バルブ２４４ｄを開けて、シャワーヘッド２３０を介して、処理空間２０１内へ第二の処理ガスとしてＤＳガスの供給を開始する。
【０１０６】
ＤＳガスは、シャワーヘッド２３０を介して、処理空間２０１内に供給される。供給されたＤＳガスは、熱によって分解され、ウエハ２００上のシリコン含有層と反応する。具体的には、水素成分は絶縁膜表面の塩素成分と結合してＨＣｌに変化すると共に、未結合手にはシリコン成分が付着する。このようにして塩素成分が除去されたシリコン含有層に改質される。即ち、不純物の少ない緻密なシリコン含有層に改質される。所定時間が経過したら、ＤＳガスの供給を停止する。
【０１０７】
本工程では、ＤＳガスの供給量は例えば１０〜１０００ｓｃｃｍ、好ましくは１０〜５００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＤＣＳガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば１〜６００秒、好ましくは１〜６０秒の範囲内の時間とする。また、ウエハ２００の温度は、例えば２００〜５００℃程度とし、好ましくは３００〜４００℃程度とする。
【０１０８】
（パージ工程：Ｓ４０８）   
ＤＳガスの供給を停止した後は、不活性ガス供給管２５０ａ、第四ガス供給管２４９ａを介してＮ２ガスを供給し、処理空間２０１のパージを行う。このとき、バルブ２７５およびバルブ２７７は開状態とされてＡＰＣ２７６によって処理空間２０１の圧力が所定圧力となるように制御される。一方、バルブ２７５およびバルブ２７７以外の排気系のバルブは、全て閉状態とされる。これにより、第三の処理ガス供給工程Ｓ４０６で発生したＨＣｌガス等は、ＤＰ２７８により、排気管２６２を介して処理空間２０１から除去される。
【０１０９】
パージが終了すると、バルブ２７７およびバルブ２７５を開状態とした状態でＡＰＣ２７６による圧力制御を再開する。他の排気系のバルブは閉状態のままである。このときも、第四ガス供給管２４９ａからのＮ２ガスの供給は継続され、シャワーヘッド２３０および処理空間２０１のパージが継続される。
【０１１０】
（判定工程：Ｓ４１０）   
以上の第二の処理ガス供給工程Ｓ４０２、パージ工程Ｓ４０４、第三の処理ガス供給工程Ｓ４０６、パージ工程Ｓ４０８を１サイクルとして、コントローラ２８０は、このサイクルを所定回数（ｎサイクル）実施したか否かを判定する。サイクルを所定回数実施すると、ウエハ２００上には、所望膜厚のシリコン含有層が形成される。膜厚は、例えば５ｎｍ程度である。
【０１１１】
所定回数実施したら、成膜工程Ｓ３０６を終了する。
【０１１２】
このように処理することで、少なくとも銅含有層２００５の露出面、配線間絶縁膜２００２の側面２００２ａ、絶縁膜２００１の表面２００１ａ上にシリコン含有膜２０１０を形成することができる。また、緻密なシリコン含有層を積層しているので、物理的強度の高い膜を形成することができる。
【０１１３】
（改質工程Ｓ３０８）
次に図１０に戻り、改質工程Ｓ３０８を説明する。
ところで、一般的に、例えば４００℃程度の高温状態の場合、シリコン成分は銅に拡散しやすいということが知られている。本実施形態に照らし合わせてみると、銅で構成される銅含有膜２００５の露出部分に形成されたシリコン含有膜２０１０に含まれるシリコン成分が、銅含有膜２００５に拡散される恐れがある。
【０１１４】
シリコン成分が拡散した銅含有膜は抵抗値が上昇するため、配線としての性能を劣化させる。そこで、より良くは、シリコン成分の拡散を抑制するよう、本工程においてシリコン含有膜２０１０を改質する。
【０１１５】
改質工程Ｓ３０８におけるシリコン含有膜２０１０の改質方法を説明する。第一ガス供給系２４３、第二ガス供給系２４４、第三ガス供給系２４５のバルブを閉とし、各ガス供給系から供給されるガスの供給を停止して成膜工程Ｓ３０６を終了したら、バルブ２４９ｄを開としてＮＨ３ガスの供給を開始する。このとき、リモートプラズマユニット２４９ｅは既に起動されている。
【０１１６】
ウエハ２００上にはプラズマ状態のＮＨ３ガスが供給され、シリコン含有膜２０１０とアンモニアプラズマが反応してシリコン含有膜が窒化され、第二の拡散防止膜２０１１を形成する。この窒化処理によって形成されるシリコン成分と窒素成分の結合力は、シリコンと銅の結合力や、シリコン元素同士の結合力よりも強いため、シリコン成分の拡散を抑制することができる。所定の時間経過後、アンモニアガスの供給を停止する。
【０１１７】
空隙２００９によって更なる低誘電率化を求める場合、誘電率の低さと空隙２００９の幅が比例することから、可能な限り空隙２００９の幅を広くすることが求められている。本実施形態のように、薄膜化されたシリコン含有膜２０１０を改質することで、図５（Ｂ）に記載のように、空隙２００９の幅Ｌを確保することができるので、空隙の物理的強度を高くした状態で低い誘電率を確保することができる。
【０１１８】
なお、配線間絶縁膜２００２の側面２００２ａ、絶縁膜２００１の表面２００１ａ上に形成されたシリコン含有膜２０１０を改質した膜は、補強膜とも呼ぶ。
【０１１９】
ここで、窒素含有ガスのプラズマを用いて窒化する理由を説明する。前述したように、高温状態ではシリコン成分が銅含有膜に拡散されやすいことが知られている。一方、窒化する場合、高いエネルギーが必要であることが知られている。そのため、仮に高熱によって反応エネルギーを補填した場合、より高温にウエハ２００を加熱する必要がある。ウエハ２００を高温にすると、前述のようにシリコンが拡散し、銅含有膜２００５の抵抗値が上昇してしまうという問題がある。銅含有膜２００５は後に配線として用いられるものであり、効率よく電流を流すためには、できるだけ抵抗値が低いことが望ましい。
【０１２０】
従って、シリコン成分が銅含有膜への拡散を抑制する程度の温度、例えば３８０℃程度で窒化処理を行う必要がある。このような温度で窒化処理を行う方法として、窒素含有ガスをプラズマ状態として処理する方法がある。反応に必要なエネルギーをプラズマで補填することで、シリコン含有膜を低温で窒化処理することができる。
【０１２１】
本工程では、ＮＨ３ガスの供給量は例えば１０〜１０００ｓｃｃｍ、好ましくは１０〜５００ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＮＨ３ガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば１〜６００秒、好ましくは１〜１２０秒の範囲内の時間とする。また、ウエハ２００の温度は、例えば２００〜４００℃程度とし、好ましくは３００〜３８０℃程度とする。
【０１２２】
（基板搬出工程Ｓ３１０）
改質工程Ｓ３０８が終了したら、基板搬出工程Ｓ３１０を実施する。基板搬出工程Ｓ３１０では、基板載置台２１２を下降させ、基板載置台２１２の表面から突出させたリフトピン２０７上にウエハ２００を支持させる。これにより、ウエハ２００は処理位置から搬送位置となる。
【０１２３】
次いで、ウエハ２００が搬送位置まで移動すると、バルブ２７５を閉とし、搬送空間２０３と排気管２６４との間を遮断する。一方、バルブ２６６を開とし、ＴＭＰ２６５（およびＤＰ２６７）によって搬送空間２０３の雰囲気を排気することにより、チャンバ２０２を高真空（超高真空）状態（例えば１０−5Ｐａ以下）に維持し、同様に高真空（超高真空）状態（例えば１０−6Ｐａ以下）に維持されている移載室との圧力差を低減する。所定の圧力に到達したら、図示しないアームによってウエハ２００は搬出される。
【０１２４】
（効果）
本実施形態に伴う主な効果を以下に記す。
（ａ）第二の拡散防止膜を形成することで、エッチング工程にて銅含有膜が露出したとしても、上層への金属成分の拡散を抑制することができる。
（ｂ）第二の拡散防止膜を形成することで、エッチング工程にて銅含有膜が露出したとしても、隣接する銅含有膜との導通を抑制することができる。
（ｃ）少なくとも銅含有層２００５の露出面、配線間絶縁膜２００２の側面２００２ａ、絶縁膜２００１の表面２００１ａ上に第二の拡散防止膜を形成することで、空隙２００９を構成する構造の物理的強度を上昇させる
【０１２５】
（第二の実施形態）
続いて第二の実施形態について説明する。
第二の実施形態は、主に基板処理装置のガス供給系、および成膜工程Ｓ３０６が第一の実施形態と相違する。
【０１２６】
以下に、図１２、図１３を用いて、第一の実施形態との相違点を中心に、具体例を説明する。尚、第一の実施形態と同様の内容については説明を省略する。
【０１２７】
図１２は図８に相当する図であり、本実施形態における基板処理装置１００’を説明する図である。図１３は図１１に相当する図であり、本実施形態における成膜工程Ｓ３０６を説明する図である。
【０１２８】
（基板処理装置）
本実施形態の基板処理装置１００’について、第一の実施形態との相違点を中心に、図１２を用いて説明する。なお、図１２は、図８の装置に対して第二のガス供給系２４４が無い点で異なる。
【０１２９】
（供給系）
共通ガス供給管２４２には、第一ガス供給管２４３ａ、第三ガス供給管２４５ａ、第四ガス供給管２４９ａが接続されている。
【０１３０】
第一ガス供給管２４３ａを含む第一ガス供給系２４３からは第一ガス（例えばＨ２ガス）が主に供給され、第三ガス供給管２４５ａを含む第三ガス供給系２４５からは第二ガス（ＤＳガス）が主に供給され、第四ガス供給管２４４ａを含む第四ガス供給系２４９からは主に第四ガス（ＮＨ３ガス）が供給される。
【０１３１】
（成膜工程Ｓ３０６）
続いて図１３を用いて成膜工程Ｓ３０６を説明する。
還元工程Ｓ３０４が終了したら、第三ガス供給系２４５からＤＳガスを処理空間２０１に供給する。供給されたＤＳガスは熱分解された状態で、ウエハ２００上に供給される。
【０１３２】
熱によって分解されたＤＳガスはシリコン成分を含むガスに分解する。分解されたシリコン成分は、少なくとも銅含有層２００５の露出面では外殻反応によってシリコンが銅と結合されシリコン含有膜２０１０が形成される。また、配線間絶縁膜２００２の側面２００２ａ、絶縁膜２００１の表面２００１ａ上においてはＣＶＤ反応により表面２００１ａと側面２００２ａ上にシリコン含有膜２０１０が形成される。
【０１３３】
このように、銅含有膜２００５の露出面にシリコン含有膜２０１０を形成することで、上層への銅成分の拡散を抑制することができる。更には、ＣＶＤ反応により、表面２００１ａと側面２００２ａ上に膜厚の膜が形成されるので、第一の実施形態に比べ、物理的強度の高いシリコン含有膜２０１０を形成することができる。更には第一の実施形態に比べ、短時間で所望の厚みの膜を形成することができるので、スループットを向上させることができる。
【０１３４】
ここでガスを供給する時間について説明する。表面２００１ａと側面２００２ａではＣＶＤ反応により膜を形成するため、供給する時間が長いと溝２００９がシリコン含有膜によって充填されてしまうことが考えられる。そこで本実施形態においては、例えばガス供給時間を数秒として、空隙２００９の幅Ｌを確保できる程度の供給時間とすることが望ましい。
【０１３５】
所定時間経過したらＤＳガスの供給を停止し、成膜工程Ｓ３０６を終了する。
【０１３６】
成膜工程Ｓ３０６では、処理空間２０１の圧力を１Ｐａ〜１０Ｐａ、ウエハ２００の温度を１５０℃〜４００℃とすると共に、水素含有ガスの流量を１０００ｓｃｃｍ〜３０００ｓｃｃｍ、シリコン含有ガスの流量を１０ｓｃｃｍ〜３０ｓｃｃｍとする。ウエハ２００にガスを供給する時間は例えば１から５秒程度とする。
【０１３７】
以上のように形成すると、例えば第一の実施形態に比べて処理工程を少なくすることができるので、高スループットで銅含有層２００５の露出面、配線間絶縁膜２００２の側面２００２ａ、絶縁膜２００１の表面２００１ａ上にシリコン含有膜を形成することができるので、生産性を高めることができる。
【０１３８】
成膜工程Ｓ３０６が終了したら、図１０に戻って改質工程Ｓ３０８を実施する。
【０１３９】
（主な効果）
本実施形態に伴う主な効果を以下に記す。
（ａ）第二の拡散防止膜を形成することで、エッチング工程にて銅含有膜が露出したとしても、上層への金属成分の拡散を抑制することができる。
（ｂ）第二の拡散防止膜を形成することで、エッチング工程にて銅含有膜が露出したとしても、隣接する銅含有膜との導通を抑制することができる。
（ｃ）高い強度の膜を形成できるので、膜ストレスに耐性を高くすることができる。
（ｄ）高いスループットでシリコン含有膜を形成できるので、生産性を高めることができる。
【符号の説明】
【０１４０】
２００      ウエハ（基板）
２０１      処理空間
２０２      チャンバ
２１２      基板載置台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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