(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段に配置された金属層を有する半導体装置の製造方法において、
基板表面上のｎ段目の第１の絶縁膜に第１の凹部を形成する工程と、
ｎ段目の前記第１の凹部内および前記第１の絶縁膜上面に金属拡散防止用の第１のバリア層を設ける工程と、
この第１の凹部に前記第１のバリア層を介して配線用の金属を埋め込む工程と、
前記基板を研磨して前記第１の凹部よりも上方側の金属および前記第１の絶縁膜上面の前記第１のバリア層を除去して前記第１の凹部内にｎ段目の第１の金属層を残す工程と、
前記基板表面を、前記第１の金属層に付着する有機物の溶液に接触させ、前記第１の金属層の表面に前記有機物からなる金属拡散防止用の保護膜を形成する工程と、
ｎ段目の前記第１の絶縁膜と直接接続するｎ段目より１つ上方のｎ＋１段目の第２の絶縁膜を前記基板表面に形成する工程と、
このｎ＋１段目の第２の絶縁膜における前記第１の金属層の上方領域に第２の凹部を形成する工程と、
前記第２の凹部内および前記第２の絶縁膜上面に金属拡散防止用の第２のバリア層を設ける工程と、
前記第１の金属層に接続される配線用のｎ＋１段目の第２の金属層を前記第２のバリア層を介して前記第２の凹部に埋め込む工程と、
を備え、
前記第２の凹部を形成する際、前記第２の凹部に対応する前記第２の絶縁膜と前記第２の凹部に対応する保護膜をまとめて除去し、ｎ段目の前記第１の絶縁層上に形成されたｎ＋１段目の前記第２の絶縁膜は前記第１のバリア層が除去された第１の絶縁膜上に接触し、かつｎ段目の前記第１の金属層と、ｎ段目より１つ上方のｎ＋１段目の第２の絶縁膜との間に前記保護膜が介在され、これにより金属拡散防止を図ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記有機物はトリアゾール系の物質であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記有機物は、脂環式アルコール化合物、糖類、芳香環式フェノール化合物、芳香環式カルボン酸化合物、脂肪族カルボン酸化合物、脂肪族カルボン酸化合物の誘導体、アミノポリカルボン酸化合物、ホスホン酸化合物、アルカノールアミン化合物、芳香環式アミン化合物、脂肪族アミン化合物のうちいずれかを含むものであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記配線用の金属は銅であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記基板を研磨して前記第１の凹部より上方側の金属を除去して前記第１の凹部内に第１の金属層を残す工程の後で、
研磨された基板上に付着しているパーティクルを除去する洗浄工程をさらに備えたことを特徴とする請求の範囲第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
本発明は、半導体装置内に配線される金属表面への保護膜を形成する技術に関する。
背景技術
半導体デバイス（半導体装置）の性能向上の要請から近年ではアルミニウム線に代わり銅線を用いる配線技術が注目されている。銅はアルミニウムよりも低抵抗であり、エレクトロマイグレーション耐性（ＥＭ耐性）に優れているという特性を有する一方、半導体基板内への拡散の可能性が高く、また酸化され易いといった問題点を有している。このため半導体装置内において多層構造をもって配線される銅と層間絶縁膜（以下絶縁膜と略す）との間にはバリアメタルや保護膜と呼ばれる種々のバリア材が用いられる。
以上のような銅の多層配線を実現する手法の一つとして、ダマシンプロセス（ｄａｍａｓｃｅｎｅ  ｐｒｏｃｅｓｓ）と呼ばれる工程があり、その工程を図９Ａ，図９Ｂ，図９Ｃ，図９Ｄに示す。これらの図において符号１１は例えばＳｉＯ２からなる第１の絶縁膜であり、配線の埋め込み用に形成された凹部１２を含めた絶縁膜１１の表面上をＴａＮ、ＴｉＮなどのバリア材（バリアメタル）１３で被覆し、その上に配線用の銅（Ｃｕ）１４が埋め込まれる（図９Ａ）。
基板表面をＣＭＰ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）と呼ばれる研磨プロセスにより研磨して凹部１２以外の銅１４とバリア材１３とを取り除き、更に凹部１２上方を塞ぐようにして保護膜であるシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜という）１５を設け、その上に第２の絶縁膜１６を形成する（図９Ｂ）。ＳｉＮ膜１５は、銅１４が第２の絶縁膜１６に拡散するのを防止する役割をもっている。そして図示しないマスクを用いて絶縁膜１６をエッチングして第２の溝１７を形成し（図９Ｃ）、更に溝１７内のＳｉＮ膜１５をエッチングし（図９Ｄ）、この第２の溝１７内に銅を埋め込み、上述の工程を繰り返すことで多層構造を実現している。
しかし、上述ダマシンプロセスにおいて保護膜として用いられるＳｉＮ膜１５は、誘電率が高く、これが絶縁膜１１，１６間に残留してしまうため、層間絶縁膜として誘電率の低い材料を用いても、層間絶縁膜全体として誘電率を上げてしまう欠点がある。
さらに、このＳｉＮ膜を保護膜に用いると、このＳｉＮ膜１５を取り除くためには２回のエッチングが必要になってしまう。即ち第２の溝１７を形成するのに先ず第２の絶縁膜１６をエッチングし、その後エッチングに用いる処理ガスの交換等、プロセス条件を変えてＳｉＮ膜１５のエッチングを行わなければならない。またＳｉＮ膜はＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により形成される。従ってこうしたことから製造プロセス全体が複雑化するという問題がある。
発明の開示
本発明の目的は、ダマシンプロセスを利用した配線の埋め込み工程において、絶縁膜の誘電率を上げることなく且つ製造工程を簡略化できる半導体装置の製造方法及び製造装置を提供することにある。
請求の範囲第１項に係る発明は、基板表面上の第１の絶縁膜に第１の凹部を形成する工程と、この第１の凹部に金属拡散防止用のバリア層を介して配線用の金属を埋め込む工程と、前記基板を研磨して前記第１の凹部よりも上方側の金属を除去して前記第１の凹部内に第１の金属層を残す工程と、前記基板表面を、前記金属層に付着する有機物の溶液に接触させ、前記第１の金属層の表面に前記有機物からなる金属拡散防止用の保護膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜と直接接続する第２の絶縁膜を前記基板表面に形成する工程と、この第２の絶縁膜における前記第１の金属層の上方領域に第２の凹部を形成する工程と、前記第１の金属層に接続される配線用の第２の金属層をバリア層を介して前記第２の凹部に埋め込む工程と、を備えたことを特徴とする。
ここで、保護膜は、第１の金属層の上に第２の絶縁膜を形成したときに当該第１の金属層から第２の絶縁膜への金属の拡散を防止するためのものであるが、この保護膜は、基板表面に溶液を接触させることによって形成されるので、保護膜の形成工程が簡単になる。また、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜の間において、本来保護膜を形成する必要のない第１の金属層が形成されていない部分には保護膜が形成されない。従って、保護膜が絶縁膜の誘電率に悪影響を及ぼすことを防止することができる。また、この保護膜は第２の絶縁膜にエッチングをほどこすときに同時に除去することができるので、エッチング工程を２回する必要がなく、工程を簡略化することができる。
請求の範囲第２項に係る発明は、前記有機物は、トリアゾール系の物質であることを特徴とする。
請求の範囲第３項に係る発明は、前記有機物は、脂環式アルコール化合物、糖類、芳香環式フェノール化合物、芳香環式カルボン酸化合物、脂肪族カルボン酸化合物、脂肪族カルボン酸化合物の誘導体、アミノポリカルボン酸化合物、ホスホン酸化合物、アルカノールアミン化合物、芳香環式アミン化合物、脂肪族アミン化合物のうちいずれかを含むものであることを特徴とする。
請求の範囲第４項に係る発明は、基板表面上の第１の絶縁膜に第１の凹部を形成する工程と、この第１の凹部に金属拡散防止用のバリア層を介して配線用の金属を埋め込む工程と、前記基板を研磨して前記第１の凹部よりも上方側の金属を除去して前記第１の凹部内に第１の金属層を残す工程と、前記基板表面を、前記金属層に付着する溶液に接触させ、前記第１の金属層の表面に第一塩化錫、ホウフッ化錫、硫酸第一錫、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、スルファミン酸ニッケルのうち少なくとも１つからなる金属拡散防止用の保護膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜と直接接続する第２の絶縁膜を前記基板表面に形成する工程と、この第２の絶縁膜における前記第１の金属層の上方領域に第２の凹部を形成する工程と、前記第１の金属層に接続される配線用の第２の金属層をバリア層を介して前記第２の凹部に埋め込む工程と、を備えたことを特徴とする。
請求の範囲第５項に係る発明は、前記配線用の金属は銅であることを特徴とする。
請求の範囲第６項に係る発明は、前記基板を研磨して前記第１の凹部より上方側の金属を除去して前記第１の凹部内に第１の金属層を残す工程の後で、研磨された基板上に付着しているパーティクルを除去する洗浄工程をさらに備えたことを特徴とする。
請求の範囲第７項に係る発明は、基板上の絶縁膜の凹部に金属層が形成された基板を収納した基板カセットが搬入される搬入部と、基板の表面を洗浄するための第１洗浄ユニットと、洗浄された基板に、金属層に付着する有機物の溶液を接触させ、金属層の表面に金属拡散防止用の保護膜を形成するための処理ユニットと、前記搬入部に搬入された前記基板カセットから前記基板を取り出し、前記ユニット間を搬送するための搬送部と、を備えたことを特徴とする。
請求の範囲第８項に係る発明は、処理ユニットで処理された基板を洗浄液により洗浄するための第２の洗浄ユニットと、ここで洗浄された基板を乾燥するための乾燥ユニットと、をさらに備えたことを特徴とする。
請求の範囲第９項に係る発明は、前記第１の洗浄ユニット、前記処理ユニット、前記第２の洗浄ユニット及び前記乾燥ユニットは、一連の複数の処理槽として構成され、前記搬送部がこれら複数の処理槽の間において基板を搬送するようになされたことを特徴とする。
発明を実施するための最良の形態
本発明における半導体装置の製造方法の実施の形態として、説明の簡略化のためにいわゆるシングルダマシン工程を例にとって図１Ａ，図１Ｂ，図１Ｃ，図１Ｄ，図２Ａ，図２Ｂを用いて説明する。
図１Ａないし図１Ｄは基板上に形成されたｎ段目の回路中に引き回される配線（金属層）の上にビアホールを形成して、ｎ＋１段目の回路中の配線を接続する接続線（本実施の形態ではこれも配線と呼ぶ）を形成する工程を示している。図１Ａないし図１Ｄ中２１は例えば誘電率の低いフッ素添加カーボン膜（ＣＦ膜）から成るｎ段目の絶縁膜（層間絶縁膜）、２２はｎ段目の回路中の銅からなる配線である金属層、２３は絶縁膜２１への銅の拡散を防止するためのバリア層、２４は、後で詳述する保護膜である。図１Ａはｎ段目の回路の上に第１の絶縁膜３１を形成した状態を示している。先ず図１Ｂに示すようにこの第１の絶縁膜３１に例えばフォトレジストによるパターンマスクを用いてエッチングにより第１の凹部である第１の溝３２を形成する。このエッチングにおいては、この点も後述するが保護膜２４も除去される。
次に図１Ｃに示すように基板表面につまり第１の絶縁膜３１及び第１の溝３２の表面に、後工程で埋め込む銅の拡散及び酸化を防止するため、第１のバリア層３３を形成する。この第１のバリア層３３はスパッタリングなどの工程により形成し、例えばＴａ２Ｏ５（酸化タンタル），ＴａＮ（窒化タンタル），ＴｉＮ（窒化チタン）などが用いられる。そして図１Ｄに示すように基板表面に例えばスパッタリングで銅を堆積させて第１の溝３２へ銅３４が埋め込まれている。しかる後図２Ａに示すようにＣＭＰ工程によって基板表面を研磨して第１の溝３２よりも上方側の部分の銅３４及びバリア層３３を除去し、第１の溝３２内に銅３４が残されて第１の金属層３５が形成される。ＣＭＰ工程とは、基板である半導体ウエハを回転台上に固定して回転させると共に研磨布で押圧し、研磨液を供給しながら化学的、機械的の両研磨作用により研磨を行う工程である。次いで、図２Ｂに示すように第１の金属層３５の上に保護膜４を形成する。
図３は、保護膜４の形成工程を示す工程図であり、銅の埋め込み（ＳＴＥＰ１）を行った後、ＣＭＰ工程（ＳＴＥＰ２）を行い、その後ＣＭＰにより汚れている基板を洗浄（ＳＴＥＰ３）してパーティクルを除去する。続いて例えばベンゾトリアゾール溶液（薬液）を接触させ、例えば基板を前記薬液中に浸漬（ＳＴＥＰ４）し、乾燥させる。ここでベンゾトリアゾールは銅３４と錯化合物を作り、銅３４表面に付着するので、洗浄（ＳＴＥＰ５）すると銅以外の部位に付着しているベンゾトリアゾールは洗い流される。その後乾燥（ＳＴＥＰ６）を行い、結果として銅３４表面にベンゾトリアゾールからなる保護膜４が形成される。
その後は、図１Ａ以降と同様に基板表面に第２の絶縁膜を形成し、この絶縁膜に溝を形成してｎ＋１段目の回路の配線をなす銅からなる第２の金属層を形成する。保護膜４はベンゾトリアゾールからなるため、絶縁膜をエッチングして溝を形成するときに、絶縁膜の下の保護膜４も同時に除去される。この場合、エッチングガスとしては例えばフッ素系ガス（ＣＦ４）が用いられる。
上述実施の形態によれば銅３４の上に保護膜４を簡単な工程で形成することができ、また絶縁膜３１のエッチングのときに併せて保護膜４もエッチングされるので、ダマシン工程が簡単になる。また保護膜４は、銅３４の表面にのみ残存して付着するので、絶縁膜３１中には保護膜は形成されず、従って絶縁膜３１の誘電率に影響を与えることもない。なお保護膜４を形成するためには、金属に対して錯形成能力を有する他の錯化剤を用いることも可能である。
例えば銅３４表面から絶縁膜３１中への銅イオンの拡散を防止する錯化剤としては、銅３４に対し高い錯形成能力を持つ前述のベンゾトリアゾールの他、ｏ−トリルトリアゾール、ｐ−トリルトリアゾール等が挙げられる。
この他の有効な化合物として脂環式アルコール化合物、糖類、芳香環式フェノール化合物、芳香環式カルボン酸化合物、脂肪族カルボン酸化合物およびその誘導体、アミノポリカルボン酸化合物、ホスホン酸化合物、アルカノールアミン化合物、芳香環式アミン化合物、脂肪族アミン化合物等が挙げられる。
脂環式アルコール化合物の例としては１，２−ジヒドロキシシクロヘキサン等が挙げられる。
糖類の例としては、ソルビトール、ショ糖、デンプン等が挙げられる。
芳香環式フェノール化合物の例としては、フェノール、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、レゾルシノール、２，３−ピリジンジオール、４，６−ジヒドロキシピリジン、ｍ−ニトロフェノール、カテコール、ピロガロール等が挙げられる。
芳香環式カルボン酸化合物の例としては、安息香酸、ｏ−トルイル酸、ｍ−トルイル酸、ｐ−トルイル酸等が挙げられる。
脂肪族カルボン酸の化合物の例としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、イソ芳草酸、カプロン酸、トリメチル酢酸、アクリル酸等が挙げられる、
またその誘導体の例として脂肪族カルボン酸エステル（一例、酢酸エチルエステル）、脂肪族カルボン酸アミド（一例、プロピオン酸アミド）、脂肪族カルボン酸無水物（一例、無水酢酸）等が挙げられる。
アミノポリカルボン酸の例としては、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、１，２−シクロヘキサンジアミン四酢酸（ＣｙＤＴＡ）、トリエチレンテトラアミン六酢酸（ＴＴＨＡ）、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）等が挙げられる。
ホスホン酸化合物の例としては、メチルジホスホン酸、アミノトリス、エチリデンホスホン酸、１−ヒドロキシエチリデン−１，１ジホスホン酸、１−ヒドロキシブチリデン−１，１−ジホスホン酸、エチルアミノビス（メチレンホスホン酸）、ドデシルアミノビス（メチレンホスホン酸）、ニトリロトリス（メチレンホスホン酸）、エチレンジアミンビス（メチレンホスホン酸）、エチレンジアミンテトラキス（メチレンホスホン酸）、ヘキセンジアミンテトラキス（メチレンホスホン酸）、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、或いはこれらのアンモニウム塩、アルカリ金属塩からなる化合物等が挙げられる。
アルカノールアミン化合物の例としては、モノエタノールアミン等が挙げられる。
芳香環式アミン化合物の例としては、アニリン、２−メチルアニリン等が挙げられる。
脂肪族アミン化合物の例としては、メチルアミン、エチルアミン、エチレンジアミン、ヒドロキシアミン、エトキシアミン、メチルヒドラジン等が挙げられる。
以上の化合物の他に、アントラニール酸、ｏ−ヒドロキシアニリン、没食子酸、没食子酸エステル等が挙げられる。
なおこれらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
ここで以下にウエハ上の銅層の表面にベンゾトリアゾールを付着させるための装置についてバッチ式の処理ユニットを例にとって説明する。図４は処理ユニットを示す図であり、この処理ユニットＵ１は、ベンゾトリアゾールからなる薬液が満たされた処理槽５と、例えば５０枚のウエハＷを各々垂直の状態でかつ並列に並べた状態で一括して側方から把持する、横に開閉自在な一対の把持アーム５１，５１と、この把持アーム５１，５１を支持し、横方向及び上下方向に移動できる支持アーム５２と、を備えている。
把持アーム５１，５１によるウエハＷの把持については、例えば図示しないウエハカセットの下方側から突き上げ部材により２５枚のウエハを突き上げ、これらウエハを把持アーム５１，５１により一括して把持することによって行われる。なお把持アーム５１，５１は例えば２５枚ずつ２分割されており、上述の操作を２回行って５０枚把持する。そして把持アーム５１，５１を処理槽５内に降下させることによりウエハＷが処理槽５内に浸漬される。また処理槽５はオーバーフロー分を処理槽５内に例えば底部から戻すように流路やポンプが設けられているが図では省略してある。
図５はこの処理ユニットを半導体装置の製造装置内に組み込んだ例を示している。装置全体は、洗浄処理前の被処理基板例えばウエハをカセット単位で収容する搬入部１００と、ウエハの洗浄処理が行われる洗浄処理部２００と、洗浄処理後のウエハをカセット単位で取り出すための搬出部３００との３つのゾーンによって構成されている。
搬入部１００では、例えば２５枚のウエハが収容されてカセットＣが外部からカセット搬送手段６０により待機部６１に一旦搬入された後、ローダ部６２に搬送され、ここで図では見えないウエハ把持機構（把持アーム）によりカセットＣ内のウエハが中間保持部に移し変えられる。洗浄処理部２００では、搬入部１００と搬出部３００とを結ぶライン（Ｘ方向）に沿って複数台のウエハ搬送機構（図では便宜上３台のウエハ搬送機構Ｒ１〜Ｒ３）が設けられている。なお前記ウエハ把持アーム及びウエハ搬送機構により搬送部が構成される。これらウエハ搬送機構Ｒ１〜Ｒ３は既述の把持アーム５１，５１と支持アーム５２とからなるものである。また洗浄処理部２００には図の例では６個の処理槽Ｔ１〜Ｔ６がＸ方向に沿って配列されており、例えばウエハ搬送機構Ｒ１は処理槽Ｔ１，Ｔ２を、ウエハ搬送機構Ｒ２は処理槽Ｔ３，Ｔ４を、ウエハ搬送機構Ｒ３は処理槽Ｔ５，Ｔ６を受け持つように構成されている。図６は洗浄処理部２００の概略を示す平面図である。
前記複数の処理槽（便宜上Ｔ１〜Ｔ６で示した槽）は、ＣＭＰ処理を終えたウエハを例えば洗浄する槽、次いでウエハを純水で洗浄する槽、ベンゾトリアゾールからなる薬液の入った処理槽、その薬液をＩＰＡ（イソプロピルアルコール）からなる洗浄液で洗浄する槽、純水で洗浄する槽、ウエハを乾燥するための槽に割り当てられる。この例では処理槽の前段側の槽が第１の洗浄ユニットに相当し、処理槽の後段側の槽が第２の洗浄ユニットに相当する。なおこの他ウエハ搬送機構Ｒ１，Ｒ３の把持アームを洗浄、乾燥するための槽が更に設けられることもある。
このような製造装置において、ローダ部６２からウエハー搬送機構（Ｒ１〜Ｒ３）に受け渡されたウエハＷは、処理槽（Ｔ１〜Ｔ６）内に順次浸漬されて、バーティクル除去のための洗浄、保護膜の付着、後洗浄といった処理が順次行われる。なお隣接するウエハ搬送機構間のウエハの受け渡しは、図示しない中間受け渡し台を介して行われる。なおウエハが取り出された後の空のカセットＣは、図示しない搬送機構によって搬出部３００側に送られる。
以上においてウエハ上に前記保護膜を形成する処理ユニットとしては、例えば図７に示すように、ウエハをスピンさせて１枚ずつ処理する枚葉式の処理ユニットでもよい。図７において７１はカップ、７２はモータＭにより水平面に沿って回転するスピンチャック、７３はスピンチャック７２を昇降させる昇降部、７４は排出管である。また７５は供給管７６の先端に設けられたノズルであり、把持アーム７７により把持されている。この薬液塗布ユニットは例えば洗浄ユニットも兼用しており、ウエハＷがスピンチャック７２に保持された後、スピンチャック７２によりウエハＷを回転させながら洗浄ブラシ７８をウエハＷ表面に接触させ、ノズル７５からウエハＷ中心部に洗浄液例えば純水を供給して、洗浄ブラシ７８によりウエハＷを洗浄する。次いで保護膜形成用の薬液をウエハＷ中心部に供給し、いわゆるスピンコーティングによりウエハＷ表面へ塗布を行う。なおノズルの交換については、カップ７１に隣接して、複数の供給管に夫々取り付けられた複数のノズルが置かれており、把持アーム７７がそれらノズルの中から１個のノズルを把持してウエハＷの上方に搬送することによって行われる。
図８に上述の枚葉式の処理ユニット（薬液塗布及び洗浄を行うユニット）を組み込んだ製造装置の一例の概略平面図を示す。この装置において、８はカセットステーションであり、例えば４個のウエハカセットＣが載置される。ウエハカセットＣ内のウエハＷは、Ｘ、Ｙ、θ（水平回転）、Ｚ（鉛直方向）方向に移動自在な搬送機構である受け渡しアーム８１により取り出されて中間受け渡し台８２に受け渡される。この中間受け渡し台８２の奥側にはメインアーム８３が走行自在に設けられ、このメインアーム８３の走行路の両側には、既述の処理ユニット８４が並んで設けられている。中間受け渡し台８２上のウエハＷはメインアーム８３を介して処理ユニット８４に搬入され、既述の処理がされる。この例では受け渡しアーム８１、中間受け渡し台８２及びメインアーム８３により搬送部が構成される。なおこの例では処理ユニット８４にて洗浄、保護膜形成用の薬液塗布の両方を行わせているが、洗浄ブラシでパーティクルを除去するユニット、前記薬液に塗布するユニット、その後の洗浄を行うユニット、といった具合に一連の処理を複数のユニットに分散させてもよい。前記薬液を基板に接触させる手法としては、スプレーにより薬液を基板に吹き付けてもよい。
以上のように保護膜を形成するユニットを製造装置の中に組み込むことにより、保護膜の形成装置を別途設ける場合に比べて装置全体の占有領域が小さくなり、クリーンルームのスペースを有効に活用できる。また洗浄、保護膜の形成を連続して行えるのでスループットが高く、ダマシンプロセスを実施するシステムに用いる洗浄装置として、付加価値の高いものになる。
また本発明において、配線に使用される金属が例えば銅である場合、銅配線表面から層間絶縁膜への銅イオンの拡散を防止するための金属保護膜（皮膜）を形成する手法としては、第一塩化錫（ＳｎＣｌ２）、ホウフッ化錫（Ｓｎ（ＢＦ４）２）、硫酸第一錫（ＳｎＳＯ４）、硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ４）、塩化ニッケル（ＮｉＣｌ２）、スルファミン酸ニッケル（ＮｉＨＳＯ３ＮＨ２）等の比較的容易に銅との合金を形成しやすい成分を含有する化合物を銅表面に接触させることが望ましい。この場合においても基板表面に金属塩溶液を接触させ、次いで基板表面を洗浄するようにして処理が行われる。保護膜の形成については、配線金属の表面が金属であれば無電解メッキされた状態となり、例えば第一塩化錫（ＳｎＣｌ２）溶液を用いた場合、銅の表面にＳｎ−Ｃｕ層が形成され、この保護膜により銅の絶縁膜への拡散が防止される。
またダマシンプロセスは、シングルダマシンに限らず、ｎ＋１層目の配線とビアホール内の配線とを同時に埋め込むいわゆるデュアルダマシン工程に適用してもよい。更にまた金属層としては銅に限らず白金や金などであってもよいし、絶縁膜としては、ＳｉＯ２膜やＳｉＯＦ膜などであってもよい。
以上のように本発明の製造方法によれば、ダマシンプロセスを利用した配線の埋め込み工程において金属イオンの拡散を防ぐことにより信頼性を向上させ、且つ製造工程を簡略化できる。また本発明の製造装置によれば、基板の洗浄と基板の金属層上の保護膜の形成とを連続して行うことができ、スループットの向上、設備の小型化を図れる。
【図面の簡単な説明】
図１Ａ，図１Ｂ，図１Ｃ，図１Ｄは、本発明の実施の形態における半導体基板の状態を順次説明する断面図である。
図２Ａ，図２Ｂは、本発明の実施の形態における半導体基板の状態を説明する断面図である。
図３は、金属層表面に保護膜を形成する工程を示す工程図である。
図４は、半導体基板上に絶縁膜を作るための処理ユニット（バッチ式）を表す斜視図である。
図５は、内部にバッチ式の処理ユニットを組み込んだ洗浄装置を表す斜視図である。
図６は、製造装置の洗浄処理部の概略を示す平面図である。
図７は、半導体基板上に絶縁膜を作るための枚葉式の処理ユニットを表す全体図である。
図８は、内部に枚葉式の処理ユニットを組み込んだ製造装置を表す平面図である。
図９Ａ，図９Ｂ，図９Ｃ，図９Ｄは、関連発明におけるダマシンプロセスを説明するための半導体基板の断面図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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