図3は、本発明の実施例1による基板処理� �置の構成の例を模式的に示した図である。� �3を参照するに、本実施例による基板処理装� ��100は、内部に処理空間101Aが画成される処理 容器101を有している。処理空間101Aには、被� �理基板Wを保持する保持台103が設置されてい� ��。保持台103には、被処理基板Wを加熱するヒ ータ103Aが埋設されており、ヒータ103Aは電源1 04に接続されて被処理基板Wを所望の温度に加 熱することが可能となるように構成されてい る。

 また、処理空間101Aは、処理容器101に接続 された排気ライン105から真空排気され、減圧 状態に保持される。排気ライン105は、圧力調 整バルブ105Aを介して排気ポンプ106に接続さ� �、処理空間101Aを所望の圧力の減圧状態とす� ��ことが可能になっている。

 また、処理容器101の、保持台103に対向す� ��側には、処理容器101内に処理ガスを供給す� ��ための、例えばシャワーヘッド構造よりな� ��ガス供給部102が設置されている。ガス供給� ��102には、蟻酸よりなる処理ガスを供給する� ��めのガス供給ライン107が接続されている。

 ガス供給ライン107には、バルブ108、質量� ��量コントローラ(MFC)109が設置され、さらに� �酸よりなる原料110aを保持する原料供給手段1 10に接続されている。原料供給手段110には、� ��ータ110Aが設置され、原料110aは、ヒータ110A� ��よって加熱されることで気化し、気化した� ��料はガス供給ライン107からガス供給部102に� ��給される構造になっている。なお、ガス供� ��ライン107は、原料の加熱気化温度以上に加� ��されるようにすると、供給ライン107内での� ��スの凝縮を防止しやすくできるために更に� ��ましい。

 ガス供給部102に供給された処理ガス(気化 された原料101a)は、ガス供給部102に形成され� ��複数のガス穴102Aより、処理空間101Aに供給� �れる。処理空間101Aに供給された処理ガスは� ��ヒータ103Aによって所定の温度に加熱された 被処理基板Wに到達し、例えば該被処理基板W� ��形成されたCu配線のフッ化物の除去が行わ� �る。

 また、原料110aを気化させる場合や、気化し た原料110a(処理ガス)を処理空間101Aに供給す� �場合に、例えばArやN ₂ 、またはHeなどのキャリアガスを用いて、当� ��キャリアガスとともに処理ガスが前記処理� ��間101Aに供給されるようにしてもよい。

 上記のキャリアガスは化学的に不活性で� ��ればいいことから、ArやHe以外の希ガス(例� �ばNe、Kr、Xeなど)を用いることも可能である� ��また、使用済みのガス(排気されたガス)か� �希ガス分離生成装置を用いて希ガスを分離� �ることで、希ガスをリサイクルして使用す� �ことも可能である。

 また、処理ガスに化学的に被処理物質に影� ��を及ぼさないガスや、または、還元性を有� ��る他のガスを加えることも可能である。還� ��性を有する他のガスとしては、例えばH ₂ やNH ₃ などがある。

 また、基板処理装置100の、基板処理に係� ��動作は、制御手段100Aによって制御され、さ らに制御手段100Aは、コンピュータ100Bに記憶� ��れたプログラムに基づき、制御される構造� ��なっている。なお、これらの配線は図示を� ��略している。

 制御手段100Aは、温度制御手段100aと、ガ� �制御手段100b、および圧力制御手段100cと、を 有している。温度制御手段100aは、電源104を� �御することで保持台103の温度を制御し、保� �台103によって加熱される被処理基板Wの温度� ��制御する。

 ガス制御手段100bは、バルブ108の開閉や、 MFC109による流量制御を統括し、処理空間101A� �供給される処理ガスの状態を制御する。さ� �に、圧力制御手段100cは、排気ポンプ106およ� ��圧力調整バルブ105Aの開度を制御し、処理空 間101Aが所定の圧力となるように制御する。

 また、制御手段100Aは、コンピュータ100B� �よって制御されており、基板処理装置100は� �コンピュータ100Bによって動作される。コン� ��ュータ100Bは、CPU100d、記録媒体100e、入力手� ��100f、メモリ100g、通信手段100h、および表示� ��段100iを有している。例えば、基板処理に係 る基板処理方法のプログラムは、記録媒体100 eに記録されており、基板処理は当該プログ� �ムに基づき、行われる。また、当該プログ� �ムは、通信手段100hより入力されたり、また� ��入力手段100fによって入力されてもよい。

 次に、上記の基板処理装置100を用いた具� ��的な基板処理の一例と、その結果の詳細に� ��いて以下に説明する。

 まず、基板処理の準備として、原料供給� ��段110に、原料110aとして蟻酸を封入しておい た。また、原料供給手段110部の周囲のヒータ 110Aによって、原料110aが298~333K(25~60℃)になる� ��うに加熱し、原料の蒸気圧が十分高く得ら� ��るようにした。本実施例の場合、298K(25℃)� �設定して使用した。この状態で6kPa程度の蒸� ��圧が得られ、十分なガス流量を確保するこ� ��ができた。

 以下に示す基板処理は、先に説明したプ� ��グラムによって実施される。まず、処理し� ��い金属(層)が少なくとも一部を占める被処� �基板Wを保持台103に設置し、温度制御手段100b によってヒータ103Aを制御し、被処理基板Wが3 73~523K(100~250℃)になるように加熱した。

 次に、保持台103から基板Wへの熱伝導を考 慮し、被処理基板Wを保持台103に設置してか� �3分後に、バルブ108を開放してガス供給部102� ��ら被処理基板W上に、均一に処理ガス(蟻酸)� ��供給した。

 ここでは、ガス制御手段100bによってMFC109 を制御し、流量が10~500sccmとなるように気体� �蟻酸を処理容器内に供給した。また、圧力� �御手段100cによって圧力調整バルブ105Aを制御 し、処理空間101Aの圧力が、10~2000Paになるよ� �にした。本実施例の場合、蟻酸の流量を100sc cm、処理空間101Aの圧力が100Pa、基板温度が250� ��になるようにした。このような処理圧力と� ��ス供給を行った状態で被処理基板Wを保持台 103上に5分間保持して処理を施した。その後� �バルブ108を閉じて、排気ポンプ106によって� �処理空間101A内に残存する処理ガスを排気し� ��処理を完了させ、被処理基板Wを取り出した 。

 図4は、上記の処理を行う前後における被処 理基板上のCu表面を、XPS(X線光電子分光)によ� ��調べた結果を示す図である。なお、上記の� ��理を行う前には、被処理基板上のCuをCF系の ガスに曝す処理をおこなって、Cu表面にCuフ� �化物層を形成した。また、上記のCF系のガス に曝す処理は、上部電極、および下部電極に それぞれ高周波電力(RF電力)を印加すること� �可能に構成された基板処理容器内において� �った。上記の処理では、基板処理容器内の� �力を6Paとして、基板処理容器内に供給され� �CF ₄ の流量を90sccm、N ₂ の流量を30sccm、上部電極と下部電極の電極間 隔を60mm、上部電極のRF電力を400W、下部電極� �RF電力を100W、処理時間を60秒とした。

 図4を参照するに、上記の蟻酸によるフッ 化物除去処理を行った後では、処理前に検出 されていたフッ素が検出されなくなっている (少なくとも検出下限値である1原子%以下とな っている)ことがわかる。したがって、上記� �処理によって、Cuのフッ化物層が除去されて いることが確認された。

 また、図5Aは、蟻酸処理前のXPSのF1sのス� �クトルを、図5Bは上記の蟻酸処理後のXPSのF1s のスペクトルを示したものである。図5A,図5B� ��縦軸はそれぞれ任意単位であり、図5Aと図5B では縦軸の単位が異なる。また、図5A,図5Bに� ��、C-F結合に対応する結合エネルギー、Si-F結 合に対応する結合エネルギー、および金属-F� ��合に対応する結合エネルギーの位置をそれ� ��れ示している。図5A,図5Bを参照するに、蟻� �の処理の後には、金属-F結合のピークが大幅 に小さくなっており、金属と結合したFが除� �されていることが確認されている。

 次に、上記の実施例1に記載した基板処理 装置を用いた、半導体装置の製造方法の具体 的な一例について、図6A~図6Eに基づき、手順� ��追って説明する。

 まず、図6Aに示した工程における半導体� �置では、シリコンからなる半導体基板(被処� ��基板Wに相当)上に形成されたMOSトランジス� �などの素子(図示せず)を覆うように、例えば シリコン酸化膜よりなる絶縁層(層間絶縁層)2 01が形成されている。また、当該素子に電気� ��に接続されている、例えばW(タングステン)� ��らなる配線層(図示せず)と、これに接続さ� �た、例えばCuからなる配線層202が形成されて いる。

 また、絶縁層201上には、配線層202を覆う� ��うに、第1の絶縁層(層間絶縁層)203が形成さ� ��ている。第1の絶縁層203には、溝部204aおよ� �ホール部204bが形成されている。溝部204aおよ びホール部204bには、Cuにより形成された、ト レンチ配線とビアプラグからなる配線部204が 形成され、これが前述の配線層202と電気的に 接続された構成となっている。

 また、第1の絶縁層203と配線部204の間には 、Cu拡散防止膜204cが形成されている。Cu拡散� ��止膜204cは、配線部204から第1の絶縁層203へCu が拡散するのを防止する機能を有する。さら に、配線部204および第1の絶縁層203を覆うよ� �に、絶縁層205(Cuのキャップ層)および第2の絶 縁層(層間絶縁層)206が積層されて形成されて� ��る。

 以下では、第2の絶縁層206に、先に説明し たフッ化物除去工程を適用して、Cuの配線を� ��成して半導体装置を製造する方法を説明す� ��。なお、配線部204に関しても、以下に説明� ��る方法と同様の方法で形成することが可能� ��ある。

 図6Bに示す工程では、第2の絶縁層206に、� ��部207aおよびホール部207b(当該ホール部207bは 前記絶縁層205も貫通)よりなる開口部を、例� �ばフッ素を構成元素として含むフロロカー� �ン系のエッチングガスを用いたプラズマエ� �チング法などによって形成する(エッチング( 開口部形成)工程)。

 また、例えば上記のエッチング工程の後� ��、上記のエッチング工程で用いたレジスト� ��ターン(図示せず)をアッシングして除去す� �アッシング工程を設けてもよい。

 ここで、第2の絶縁層206に形成された開口 部より、Cuよりなる配線部204の一部が露出す� ��。露出した配線部204の表層は、絶縁層206(絶 縁層205)をエッチングするためのエッチング� �スに含まれるフッ素によりフッ化されて、Cu フッ化物層205Fが形成される。

 次に、図6Cに示す工程において、先に実� �例1で説明したように前記基板処理装置100を� ��いて、露出した配線部204のCuフッ化物層205F� ��除去を行う。この場合、被処理基板上に気� ��された蟻酸を供給するとともに、被処理基� ��を加熱し、Cuフッ化物層205Fの除去を行う。

 また、被処理基板の温度は、低すぎるとC uフッ化物層205Fの除去が十分に促進されない� ��め、373K(100℃)以上であることが好ましい。� ��なわち、被処理基板の温度は、373K乃至523K(1 00℃乃至250℃)であることが好ましい。

 次に、図6Dに示す工程において、溝部207a� ��よびホール部207bの内壁面を含む第2の絶縁� �206上、および配線部204の露出面に、Cu拡散防 止膜207cの成膜を行う。前記Cu拡散防止膜207c� �、例えば高融点金属膜やこれらの窒化膜、� �たは高融点金属膜と窒化膜の積層膜からな� �。例えば当該Cu拡散防止膜207cは、Ta/TaN膜、WN 膜、またはTiN膜などからなり、スパッタ法や CVD法などの方法により、形成することが可能 である。また、このようなCu拡散防止膜は、� ��わゆるALD法によって形成することも可能で� ��る。

 次に図6Eに示す工程において、Cu拡散防止 膜207cの上に、溝部207aおよびホール部207bを埋 設するように、Cuよりなる配線部207を形成す� ��。この場合、例えばスパッタ法やCVD法でCu� �りなるシード層を形成した後、Cuの電解メッ キにより、配線部207を形成し、さらに、配線 部207形成後に、CMPによって平坦化を行い、余 剰なCuを除去する。また、CVD法やALD法により� ��配線部207を形成してもよい。

 また、本工程の後に、さらに第2の絶縁層 206の上部に第2+n(nは自然数)の絶縁層を形成し 、それぞれの絶縁層に上記の方法によりCuよ� ��なる配線部を形成し、多層配線構造を有す� ��半導体装置を形成することが可能である。

 また、本実施例では、デュアルダマシン� ��を用いて、Cuの多層配線構造を形成する場� �を例にとって説明したが、シングルダマシ� �法を用いてCuの多層配線構造を形成する場合 にも上記の方法を適用できることは明らかで ある。

 また、本実施例では、絶縁層に形成され� ��金属配線(金属層)として、おもにCu配線を例 にとって説明したが、これに限定されるもの ではない。例えば、Cuのほかに、Al,Ag,W,Co,Ni,Ru ,Ti,Taなどの金属配線や金属電極(金属層)に対� ��ても本実施例を適用することが可能である� ��

 例えば、本発明を適用して、MOSトランジ� ��タのソース電極やドレイン電極上を覆う絶� ��層をフロロカーボン系のガスを用いてプラ� ��マエッチングした後に、ソース電極やドレ� ��ン電極のフッ化物層を除去することができ� ��。例えば、ソース電極やドレイン電極は、N iやCoのシリサイド化合物よりなるため、これ らのNiやCoのフッ化物を除去する場合にも本� �明を適用することができる。

 また、本発明を適用して、例えば、Alな� �の金属よりなるゲート電極上を覆う絶縁層� �フロロカーボン系のガスを用いてプラズマ� �ッチングした後に、ゲート電極のフッ化物� �を除去することができる。

 また、上記に示したエッチング工程やフ� ��化物除去工程は、例えばクラスター型の基� ��処理装置を用いて連続的に行ってもよい。� ��た、クラスター型の基板処理装置を用いれ� ��、フッ化物除去工程の後のCu拡散防止膜の� �膜工程や、さらには、Cuの電解メッキのため のシード層形成工程を連続的に実施すること が可能となる。次に、上記のクラスター型の 基板処理装置の構成の一例について説明する 。

 図7は、先に説明した基板処理装置100を有 するクラスター型の基板処理装置300の構成を 模式的に示す平面図である。図7を参照する� �、本図に示す基板処理装置300の概略は、内� �が所定の減圧状態または不活性ガス雰囲気� �される搬送室301に、基板処理装置100(処理容� ��101)に加えて、処理容器401,402,403,404,405が接� �されてなる構造を有している。

 また、搬送室301の内部には、回転・伸縮� ��能に構成された搬送アーム302が設置されて� ��り、搬送アーム302によって被処理基板Wが複 数の処理容器の間を搬送されるように構成さ れている。

 さらに搬送室301には、ロードロック室303� ��304が接続されている。上記のロードロック� ��303、304の、搬送室301と接続された側の反対� ��には、被処理基板搬入出室305が接続されて� ��る。さらに、被処理基板搬入出室305には、� ��処理基板Wを収容可能なキャリアCを取り付� �るポート307、308、309が設けられている。ま� �、被処理基板搬入出室305の側面にはアライ� �ント室310が設けられており、被処理基板Wの� ��ライメントが行われる。

 また、被処理基板搬入出室305内には、キ� ��リアCに対する被処理基板Wの搬入出、およ� �ロードロック室303、304に対する被処理基板W� ��搬入出を行う搬送アーム306が設置されてい� ��。上記の搬送アーム306は、多関節アーム構� ��を有しており、被処理基板Wを載せてその搬 送を行う構造になっている。

 上記の処理容器101,401,402,403,404,405、およ� �ロードロック室303、304は、搬送室301にゲー� �バルブGを介して接続されている。上記の処� ��容器またはロードロック室は、ゲートバル� ��Gを開放することにより搬送室301と連通され 、ゲートバルブGを閉じることにより搬送室30 1から遮断される。また、同様のゲートバル� �Gは、ロードロック室303、304と、被処理基板� ��入出室305が接続される部分にも設けられて� ��る。

 また、上記の被処理基板Wの搬送に係る動 作は、制御部311によって制御される構造にな っている。制御部311は、図2で先に説明した� �ンピュータ100Bに接続されている(接続配線は 図示を省略)。基板処理装置300の基板処理(被� ��理基板Wの搬送)に係る動作は、コンピュー� �100Bの記録媒体100eに記憶されたプログラムに よって実行される。また、コンピュータ100B� �記録媒体100eに記憶されたプログラムによっ� ��、処理容器401~405の基板処理が行われる構造 になっている。

 上記の基板処理装置300による基板処理は� ��以下のようにして行われる。まず、搬送ア� ��ム306により、キャリアCから、Cu配線が絶縁� ��で覆われた構造が形成された被処理基板W(� �6Aの状態に相当)が取り出されて、ロードロ� �ク室303に搬入される。次に、搬送アーム302� �より、被処理基板Wがロードロック室303から� ��搬送室301を介して処理容器401または処理容� ��402に搬送される。処理容器401または処理容� ��402では、先に説明した図6Bに相当するエッ� �ング工程に係る処理が行われ、Cu配線上の絶 縁層に開口部が形成されてCu配線の一部が露� ��される。

 次に、搬送アーム302により、被処理基板W が処理容器401または処理容器402から処理容器 403に搬送される。処理容器403ではアッシング が行われ、エッチングに用いたレジストマス クが除去される。

 次に、搬送アーム302により、被処理基板W が処理容器403から処理容器101に搬送される。 処理容器101では、先に説明した図6Cに係る処� ��が行われ、Cu配線表面に形成されたCuフッ化 物が除去される。

 次に、搬送アーム302により、被処理基板W が処理容器101から処理容器404に搬送される。 処理容器404では、先に説明した図6Dに係る処� ��が行われ、例えばスパッタ法やCVD法などに� ��って、絶縁層およびCu配線上に、例えば、Ta /TaN膜、WN膜、またはTiN膜などよりなるCu拡散� ��止膜が形成される。

 次に、搬送アーム302により、被処理基板W が処理容器404から処理容器405に搬送される。 処理容器405では、Cu拡散防止膜上に、例えば� ��パッタ法やCVD法により、Cuよりなるシード� �が形成される。

 上記の処理が施された被処理基板Wは、搬 送アーム302によりロードロック室304に搬送さ れ、さらに搬送アーム306によってロードロッ ク室304から所定のキャリアCに搬送される。� �のような一連の処理を、キャリアCに収容さ� ��ている枚数の被処理基板Wに対して連続的に 行うことで、複数の被処理基板を連続的に処 理することが可能となる。

 上記の基板処理装置300によれば、被処理� ��板Wが酸素に曝されることによるCu配線の酸� ��や、水分に曝されることによるLow-k膜の劣� �、あるいは、汚染物質の被処理基板Wへの付� ��などが抑制され、清浄に基板処理を行うこ� ��が可能となる。

 また、クラスター型の基板処理装置の構� ��は上記に限定されず、処理容器の構成や処� ��容器の個数は様々に変形・変更してもよい� ��また、例えば、先に説明したエッチング工� ��の後に蟻酸による処理を行い、この後でア� ��シングを行うようにしてもよい。

 以上、本発明を好ましい実施例について� ��明したが、本発明は上記の特定の実施例に� ��定されるものではなく、特許請求の範囲に� ��載した要旨内において様々な変形・変更が� ��能である。