JP2009266985A

JP2009266985A - Manufacturing apparatus for semiconductor device

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Publication number: JP2009266985A
Application number: JP2008113410A
Authority: JP
Inventors: Yuji Furumura; 雄二古村; Shinji Nishihara; 晋治西原; Naomi Mura; 直美村
Original assignee: Philtech Inc
Current assignee: Philtech Inc
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2009-11-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve reliability of wiring by adding an oxidization process for a bimetal, laminating a different kind of seed layer, laminating a barrier layer, and so on while maintaining a high throughput of an apparatus. <P>SOLUTION: The throughput of the apparatus is improved by eliminating variation in thin film process among chambers by minimizing the number of chambers having the shortest tact time among chambers wherein a thin-film alloy seed layer is grown or chambers wherein a thin-film bimetal is grown, or standardizing and using chambers exclusively for one device so that two or three chambers or more are in use for a process having a long tact time. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、Ｃｕ配線を形成するためのバリアメタルおよびシード層を成膜する半導体装置の製造装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing apparatus for forming a barrier metal and a seed layer for forming a Cu wiring.

従来、ＬＳＩの製造にＣｕ配線が用いられている。このＣｕ配線は、層間膜内に設けられた接続孔（ビア）と配線溝に、めっき法により、Ｃｕを埋め込み、埋め込んだＣｕをＣＭＰ（化学機械研磨）法により、平坦に研磨して、ビアと配線を形成する。 Conventionally, Cu wiring has been used in the manufacture of LSIs. This Cu wiring is formed by burying Cu in the connection hole (via) and wiring groove provided in the interlayer film by plating, and polishing the buried Cu by CMP (Chemical Mechanical Polishing) to flatten the via. And wiring.

図８は、従来のＣｕ配線におけるバリア／シード工程を示す図であり、バリア／シード成膜装置１１内では、脱ガス処理からめっき前までの工程が行われる。ここで、工程１は、デュアルダマシン工程において、ビアおよび配線の加工を行った後で、層間絶縁膜に吸着した水や酸素などの大気成分を除去するための脱ガス工程である。 FIG. 8 is a diagram showing a barrier / seed process in a conventional Cu wiring. In the barrier / seed film forming apparatus 11, processes from degassing to pre-plating are performed. Here, the process 1 is a degassing process for removing atmospheric components such as water and oxygen adsorbed on the interlayer insulating film after processing the vias and wiring in the dual damascene process.

工程２は、ビアをエッチング加工した後に、基板を大気に曝すことにより酸化された下層配線のビアコンタクト部のＣｕ酸化膜を除去して、ビアのコンタクト抵抗を小さくするためのプレクリーン工程である。工程３は、Ｃｕが、層間絶縁膜に拡散することを防止するためのバリアメタル成膜工程である。工程４は、Ｃｕのめっき成長のための初期膜（以下、シード膜という。）を生成する工程である。工程５は、Ｃｕのめっき工程である。上記、５つの工程のうち、工程１から工程４までが１つの装置（バリア／シード成膜装置１１）で行われる。 Step 2 is a pre-clean step for reducing the contact resistance of the via by removing the Cu oxide film in the via contact portion of the lower layer wiring oxidized by exposing the substrate to the atmosphere after etching the via. . Step 3 is a barrier metal film forming step for preventing Cu from diffusing into the interlayer insulating film. Step 4 is a step of generating an initial film (hereinafter referred to as a seed film) for Cu plating growth. Step 5 is a Cu plating step. Of the above five steps, steps 1 to 4 are performed by one apparatus (barrier / seed film forming apparatus 11).

工程１では、ランプやヒーターなどで基板ウェハを２００℃から３００℃に加熱して、基板ウェハからのガスの放出を促進させる。工程２では、ランプやヒーターなどで基板ウェハを２００℃から３００℃に加熱しながら、かつ、水素などの還元ガスを導入して、下層配線のＣｕ表面の酸化物を除去する。もしくは水素を含むガスプラズマによりＣｕ表面の酸化膜を除去する。 In step 1, the substrate wafer is heated from 200 ° C. to 300 ° C. with a lamp, a heater, or the like to promote gas release from the substrate wafer. In step 2, a substrate gas is heated from 200 ° C. to 300 ° C. with a lamp or a heater, and a reducing gas such as hydrogen is introduced to remove oxide on the Cu surface of the lower layer wiring. Alternatively, the oxide film on the Cu surface is removed by gas plasma containing hydrogen.

工程３では、バリア膜としてのＴａをスパッタでつける。この工程は、通常、図７に示すように、３つの個別工程から成り立っている。つまり、図７（Ａ）では、スパッタリングでＴａ２１を層間膜２３につける。図７（Ｂ）では、Ａｒスパッタリングで、トレンチ２４を形成し、ビア２５底面のＴａ２１を除去して、下層のＣｕ配線２２の内部までエッチングを行う。図７（Ｃ）では、スパッタリングで、再び、Ｔａ２６をつける。工程４では、ＣｕめっきのためのシードＣｕをスパッタリングでつける。 In step 3, Ta as a barrier film is deposited by sputtering. This step is usually composed of three individual steps as shown in FIG. That is, in FIG. 7A, Ta21 is attached to the interlayer film 23 by sputtering. In FIG. 7B, the trench 24 is formed by Ar sputtering, Ta 21 on the bottom surface of the via 25 is removed, and etching is performed to the inside of the lower Cu wiring 22. In FIG. 7C, Ta26 is applied again by sputtering. In step 4, seed Cu for Cu plating is deposited by sputtering.

通常、工程１から工程４までは、それぞれ別のチャンバー（処理室）で行われる。なお、工程１の脱ガスは、装置に備えられた小室で処理されることが多いため、ここでは、工程２のプレクリーンから工程４のシード層成膜までの工程を考える。 Usually, Step 1 to Step 4 are performed in separate chambers (processing chambers). Since the degassing in step 1 is often performed in a small chamber provided in the apparatus, here, the steps from the preclean in step 2 to the seed layer formation in step 4 are considered.

図６に、従来のバリア／シード装置のチャンバー構成を示す。各チャンバー１から６に、基板ウェハが真空ロボットで搬送されて、装置内で一貫処理される。このような一貫処理が２系統同時に行われる装置は、６つのチャンバーを持っている。ここで、チャンバー３１と３４は、プレクリーンのチャンバーであり、チャンバー３２と３５は、バリアメタルのチャンバーであり、３３と３６は、Ｃｕシードのチャンバーである。通常、３００ｍｍ基板を処理するバリア／シード成膜装置３０は、このように、プレクリーン、バリアメタル、Ｃｕシードの工程を行う６つのチャンバーから構成されている。 FIG. 6 shows a chamber configuration of a conventional barrier / seed device. A substrate wafer is transferred to each of the chambers 1 to 6 by a vacuum robot and processed in an integrated manner in the apparatus. An apparatus in which such integrated processing is simultaneously performed has two chambers. Here, the chambers 31 and 34 are pre-clean chambers, the chambers 32 and 35 are barrier metal chambers, and 33 and 36 are Cu seed chambers. Usually, the barrier / seed film forming apparatus 30 for processing a 300 mm substrate is composed of six chambers for performing pre-clean, barrier metal, and Cu seed processes.

ここで、配線の信頼性の確保には、バリアメタルが支配的な役割を有する。バリア材料としては、例えば、ＴａＮ／Ｔａの積層膜やＴａ単層膜が選択される。バリア膜の役割は、Ｃｕのボイドの発生防止やＣｕの層間膜への拡散防止、はがれ防止などである。なお、デバイスを微細化させるためには、このバリア材料を薄くしてビア内面に均一に付着させて、信頼性を確保しなければならない。しかし、バリア材料を薄くすると、側面のストライエイションによる被覆欠陥が生じるほか、膜全体が、層間膜の吸着酸素や水分で酸化されてバリア機能を失うという欠陥、ピンホール欠陥などがある。そのため、こうした欠陥を補う技術が必要である。 Here, the barrier metal has a dominant role in ensuring the reliability of the wiring. As the barrier material, for example, a TaN / Ta laminated film or a Ta single layer film is selected. The role of the barrier film is to prevent the occurrence of Cu voids, to prevent diffusion of Cu into the interlayer film, and to prevent peeling. In order to miniaturize the device, the barrier material must be thinned and uniformly attached to the inner surface of the via to ensure reliability. However, when the barrier material is made thinner, there are coating defects due to side striations, and there are defects such as the whole film being oxidized by the adsorbed oxygen and moisture of the interlayer film and losing the barrier function, and pinhole defects. Therefore, there is a need for technology that can compensate for these defects.

例えば、Ｃｕ配線の信頼性を高める技術として、合金シールドを用いる方法が知られている。合金シールドとして、ＣｕＡｌ合金を用いると、ＳＩＶ（ＳｔｒｅｓｓＩｎｄｕｃｅｄＶｏｉｄｉｎｇ）やＥＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｉｇｒａｔｉｏｎ）耐性を向上させることができることが多くの論文等で報告されている（例えば、非特許文献１参照。）。 For example, as a technique for improving the reliability of Cu wiring, a method using an alloy shield is known. It has been reported in many papers and the like that when a CuAl alloy is used as an alloy shield, it is possible to improve SIV (Stress Induced Voiding) and EM (Electro-Migration) resistance (for example, see Non-Patent Document 1). .

また、添加元素としてＭｎを用いると、酸化したバリアメタルのバリア機能をＭｎが修復するため、従来に比べて、薄いバリアメタルを用いても配線の信頼性を格段に向上させることができることが報告されている（例えば、非特許文献２参照。）。 In addition, when Mn is used as an additive element, Mn repairs the barrier function of the oxidized barrier metal, so it has been reported that the reliability of wiring can be significantly improved even when a thinner barrier metal is used compared to the conventional case. (For example, see Non-Patent Document 2).

しかしながら、合金シードを用いた場合の一般的な課題として、配線抵抗の上昇が挙げられる。非特許文献１の図６には、シード層の厚みを変えた時の配線抵抗特性が示されている。これによると、同じＡｌ濃度のＣｕＡl合金を用いた場合、シード層を薄くした方が、配線幅によらず、配線抵抗を下げられることがわかる。 However, a general problem when using an alloy seed is an increase in wiring resistance. FIG. 6 of Non-Patent Document 1 shows wiring resistance characteristics when the thickness of the seed layer is changed. According to this, when CuAl alloy having the same Al concentration is used, it can be understood that the wiring resistance can be lowered by making the seed layer thinner regardless of the wiring width.

一方、合金シードで配線抵抗を下げる方法として、合金の添加元素の濃度を下げることが考えられる。しかし、極限として、純Ｃｕ配線と同等の配線抵抗にするためには、合金の添加元素の濃度を配線抵抗に影響を与えない濃度まで下げることが必要になると考えられる。ところが、合金シードの効果により、Ｃｕ配線の信頼性を向上させるためには、合金の添加元素の濃度は高い方が、好ましいため、ここに、配線抵抗と信頼性とのトレードオフが存在する。 On the other hand, as a method of reducing the wiring resistance with the alloy seed, it is conceivable to reduce the concentration of the additive element of the alloy. However, as a limit, in order to obtain a wiring resistance equivalent to that of pure Cu wiring, it is considered necessary to reduce the concentration of the additive element of the alloy to a concentration that does not affect the wiring resistance. However, in order to improve the reliability of the Cu wiring due to the effect of the alloy seed, it is preferable that the concentration of the additive element of the alloy is high. Therefore, there is a trade-off between wiring resistance and reliability.

合金を用いたＣｕ配線の信頼性向上のためのメカニズムには、様々な要因が考えられるが、例えば、非特許文献２の図１には、信頼性向上のためのメカニズムとして、酸化したＴａのバリア機能をＭｎで修復することにより、強固なＴａ／Ｃｕ界面を作ることができるため、信頼性が向上すると述べられている。また、非特許文献１の図８からも、Ａｌが配線周囲のＴａやＳｉＣＮバリアと反応していることが判る。これは、酸化される性質の強いＡｌやＭｎに酸化したＴａやＳｉＣＮ中の残留酸素が反応して、信頼性を向上させる効果があるものと考えられる。 Various factors can be considered as a mechanism for improving the reliability of Cu wiring using an alloy. For example, in FIG. 1 of Non-Patent Document 2, as a mechanism for improving reliability, oxidized Ta is used. It is stated that by repairing the barrier function with Mn, a strong Ta / Cu interface can be formed, and thus reliability is improved. Also, from FIG. 8 of Non-Patent Document 1, it can be seen that Al reacts with Ta and SiCN barrier around the wiring. This is considered to have an effect of improving reliability by reacting residual oxygen in Ta or SiCN oxidized to Al or Mn having strong oxidizing properties.

このように、合金元素が周囲のバリアメタルやＳｉＣＮバリアと反応して信頼性が向上するのであれば、Ｃｕ配線中に添加元素が残留している必要はなく、配線抵抗とのトレードオフは解消されることになる。ただし、この場合でも、より効率的に合金元素が周囲のバリアメタルやＳｉＣＮバリアと反応するためには、バリアに接している合金シードの添加元素濃度は高い方が望ましい。 Thus, if the alloy element reacts with the surrounding barrier metal or SiCN barrier to improve reliability, the additive element does not need to remain in the Cu wiring, and the trade-off with the wiring resistance is eliminated. Will be. However, even in this case, in order for the alloy element to react more efficiently with the surrounding barrier metal or the SiCN barrier, it is desirable that the concentration of the additive element of the alloy seed in contact with the barrier is higher.

図５に、ダマシン構造のビアとトレンチの断面構造を示す。ここで、図５（Ａ）は、従来の１層のシードの構成であり、下層Ｃｕ配線４１の上に層間膜４２があり、ビア４３とトレンチ４４とが形成されている。また、バリアメタルＴａ４５とＣｕシード４６とが積層されている。 FIG. 5 shows a cross-sectional structure of damascene vias and trenches. Here, FIG. 5A shows a conventional single-layer seed structure, in which an interlayer film 42 is provided on a lower Cu wiring 41, and a via 43 and a trench 44 are formed. A barrier metal Ta45 and a Cu seed 46 are laminated.

図５（Ｂ）は、従来のＣｕシードの下に、非特許文献１あるいは非特許文献２にある合金シードを挿入した２層シードの構造の模式図である。ここで、Ｔａバリア４５の上に合金シード４７と従来のＣｕシード４６の２層が積層されて、２層のシード層が形成されている。以上が、２層のシード層による配線の信頼性向上の技術である。 FIG. 5B is a schematic diagram of a two-layer seed structure in which an alloy seed described in Non-Patent Document 1 or Non-Patent Document 2 is inserted below a conventional Cu seed. Here, two layers of an alloy seed 47 and a conventional Cu seed 46 are laminated on the Ta barrier 45 to form two seed layers. The above is a technique for improving the reliability of wiring by using two seed layers.

非特許文献２によれば、信頼性の向上は、バリアメタルＴａが酸化されて形成されたＴａ酸化層の酸素と、合金Ｃｕシード中のＭｎが拡散して、Ｔａ酸化膜に侵入し、Ｔａ−Ｍｎ−Ｏの金属酸化物層ができるためであると解説されている。この金属酸化物の厚みは、バリアメタルの酸化物層の厚みに依存するのは当然であるので、このバリアメタルの酸化量の制御が、この技術の場合、重要となる。 According to Non-Patent Document 2, the improvement in reliability is that oxygen in the Ta oxide layer formed by oxidation of the barrier metal Ta and Mn in the alloy Cu seed diffuse and penetrate into the Ta oxide film. It is explained that this is because a metal oxide layer of -Mn-O is formed. Since the thickness of the metal oxide naturally depends on the thickness of the oxide layer of the barrier metal, the control of the amount of oxidation of the barrier metal is important in this technique.

合金Ｃｕシードは、めっきＣｕの工程の後では区別できないので、合金シードとバリアメタルとが積層になったバリアメタルのように見える。合金シードは、製造工程上は、バリアメタル工程のあとであるので、これを区別するために、シード層と呼んでいるが、機能的には、下のバリアメタルと一体となってバリアメタルとして働く。 Since the alloy Cu seed cannot be distinguished after the plating Cu process, it looks like a barrier metal in which the alloy seed and the barrier metal are laminated. Since the alloy seed is after the barrier metal process in the manufacturing process, it is called a seed layer to distinguish it, but functionally, it is integrated with the lower barrier metal as a barrier metal. work.

Ｃｕ配線の信頼性向上の他の技術として、積極的に積層させるバリアメタルの技術がある。例えば、従来のＴａＮ／Ｔａのバリアに対して、ＴａＮ／Ｒｕを用いることにより、ＥＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｉｇｒａｔｉｏｎ）の性能を維持しながら、配線抵抗を下げることができる（例えば、非特許文献３参照。）。この場合、Ｒｕは酸化しにくい材料であるので、ＬＯＷ−Ｋ材料に吸着した酸化剤によるバリアメタルの下からの酸化を防止していると考えられる。 As another technique for improving the reliability of Cu wiring, there is a technique of a barrier metal that is actively laminated. For example, by using TaN / Ru for a conventional TaN / Ta barrier, the wiring resistance can be lowered while maintaining the performance of EM (Electro-Migration) (see, for example, Non-Patent Document 3). ). In this case, since Ru is a material that is difficult to oxidize, it is considered that oxidation from below the barrier metal by the oxidizing agent adsorbed on the LOW-K material is prevented.

以上のように、シード層をＣｕとＣｕ合金との２層にすることや、バリア層をＴａとＲｕとの２層にすることにより、Ｃｕ配線の信頼性を向上させることができる。なお、これを実際に用いるときには、製造上の再現性と信頼性、同一条件で製造したという保証、装置のスループットの確保などを同時に成立させることが必要である。
Ｓ．Ｙｏｋｏｇａｗａ，Ｙ．Ｋａｋｕｈａｒａ，Ｈ．Ｔｓｕｃｈｉｙａ，ａｎｄＫ．Ｋｉｋｕｔａ；ＡｎａｌｙｔｉｃａｌｓｔｕｄｙｏｆｉｍｐｕｒｉｔｙｄｏｐｉｎｇｏｎｅｌｅｃｔｒｏｍｉｇｒａｔｉｏｎｏｆＣｕｉｎｔｅｒｃｏｎｎｃｔｓｂｙｅｍｐｌｏｙｉｎｇｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｍｏｄｅｌ，ＩＲＰＳ（２００７），１１７．Ｍ．Ｈａｎｅｄａ，Ｔ．Ｔａｂｉｒａ，Ｈ．Ｓａｋａｉ，Ｈ．Ｋｕｄｏ，Ｍ．Ｓｕａｎａｙａｍａ，Ｎ．Ｏｈｔｕｋａ，Ａ．ＴｓｕｋｕｎｅａｎｄＮ．Ｓｈｉｍｉｚｕ；Ｓｅｌｆ−ｒｅｓｔｏｒｅｄｂａｒｒｉｅｒｕｓｉｎｇＣｕ−Ｍｎａｌｌｏｙ，ＡＤＭＥＴＡ（２００７）１７ｔｈａｓｉａｎｓｅｓｓｉｏｎ．Ｃ．Ｃ．Ｙａｎｇ，Ｔ．Ｓｐｏｏｎｅｒ，Ｓ．Ｐｏｎｏｔｈ，Ｋ．Ｃｈａｎｄａ，Ａ．Ｓｉｍｏｎ，Ｃ．Ｌａｖｏｉｅ，Ｍ．Ｌａｎｅ，Ｃ．Ｋ．Ｈｕ，Ｅ．Ｌｉｎｉｇｅｒ，Ｌ．Ｇｉｇｎａｃ，Ｔ．Ｓｈａｗ，Ｓ．Ｃｏｈｅｎ，Ｆ．Ｍｃｆｅｅｌｙ，Ｄ．Ｅｄｅｌｓｔｅｉｎ；Ｐｈｙｓｉｃａｌ，Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ，ａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＲｕｆｏｒＣｕＩｎｔｅｒｃｏｎｎｃｔｓ，ＩＩＴＣ（２００６）， As described above, the reliability of the Cu wiring can be improved by making the seed layer two layers of Cu and Cu alloy and making the barrier layer two layers of Ta and Ru. When this is actually used, it is necessary to simultaneously establish reproducibility and reliability in manufacturing, guarantee that the manufacturing is performed under the same conditions, and ensuring the throughput of the apparatus.
S. Yokogawa, Y. et al. Kakuhara, H .; Tsuchiya, and K.K. Kikuta; Analytical study of impulsive dopping on electromigration of Cu interconnects by embedding comprehensive scattering model, IRPS (2007), 117. M.M. Haneda, T .; Tabira, H .; Sakai, H .; Kudo, M .; Suanayama, N .; Ohtuka, A .; Tsukune and N.K. Shimizu; Self-restored barrier using Cu-Mn alloy, ADMETA (2007) 17th asian session. C. C. Yang, T .; Spooner, S .; Ponoth, K.M. Chanda, A .; Simon, C.I. Lavoie, M .; Lane, C.I. K. Hu, E .; Liniger, L .; Gignac, T .; Shaw, S .; Cohen, F.A. McFeery, D.M. Edelstein; Physical, Electrical, and Reliability Characteristic of Ru for Cu Interconnects, IITC (2006),

上記では、配線の信頼性向上のために、バリア層が酸化されても信頼性を向上させるシード２層の技術やバリア層を２層にする技術があることを説明した。しかしながら、層間膜のガス吸着やウェハの保管や搬送に伴い、バリア層が酸化される現象は、工程上一定のバラツキで発生する。そのため、一定の酸化を許容して信頼性性能を一定にする配線の製造であるならば、酸化の制御は、装置で管理して行う必要がある。これは、一度、装置の外に出してしまうと、その環境暴露に依存して、外部で酸化された量を制御できないためである。そのため、バリア層の厚みや合金シードの厚みに依存させて再現性よく、酸化されたバリアメタルを製造する工程が必要になる。 In the above description, in order to improve the reliability of the wiring, it has been described that there are a seed 2 layer technique for improving the reliability even when the barrier layer is oxidized and a technique for forming two barrier layers. However, the phenomenon that the barrier layer is oxidized due to the gas adsorption of the interlayer film and the storage and conveyance of the wafer occurs with a certain variation in the process. For this reason, if it is a manufacturing of wiring that allows constant oxidation and makes reliability performance constant, the control of oxidation needs to be managed by the apparatus. This is because once it goes out of the apparatus, the amount oxidized outside cannot be controlled depending on the environmental exposure. Therefore, a process for producing an oxidized barrier metal is required with good reproducibility depending on the thickness of the barrier layer and the thickness of the alloy seed.

以上の要求を満たすためには、現実の装置の機能と性能とが課題となる。例えば、シード層を２層にしたことにより、異なる材料を２層スパッタリングするために、ターゲットの異なるチャンバーが必要となる。そこで、まず、第１に、製造装置のスループットの点から、この工程が増加することが課題となる。 In order to satisfy the above requirements, the function and performance of an actual device are problems. For example, since the seed layer is formed in two layers, different target chambers are required to perform two-layer sputtering of different materials. Therefore, firstly, there is a problem that this process increases from the viewpoint of the throughput of the manufacturing apparatus.

例えば、図６において、シードの工程を増やすと、従来構成のチャンバーのうち、どれかを増加したシードの工程に当てなくてはならない。すなわち、４つのチャンバーで一貫処理を行うことになる。図４に、単純に、工程を連続させたチャンバー構成の例を示す。図４の例では、チャンバー１で、プレクリーン工程を、チャンバー２で、バリアメタル工程を行い、チャンバー３の工程では、合金シードをつけ、チャンバー４の工程では、Ｃｕシードをつけることで、チャンバー３とチャンバー４とで、２層シード行程５１を行う。 For example, in FIG. 6, when the seed process is increased, any of the conventional chambers must be applied to the increased seed process. That is, consistent processing is performed in four chambers. FIG. 4 shows an example of a chamber configuration in which processes are simply continued. In the example of FIG. 4, a pre-clean process is performed in the chamber 1, a barrier metal process is performed in the chamber 2, an alloy seed is applied in the process of the chamber 3, and a Cu seed is applied in the process of the chamber 4. 3 and chamber 4 perform a two-layer seed process 51.

一方、図６に示した従来の装置は、６チャンバー構成であり、それぞれ２系統のプレクリーン、バリアメタル、シード用チャンバーを有しているため、２つあるシード用チャンバーの一方を合金シードに転用すれば、６チャンバー構成でも一貫工程を構成することができる。 On the other hand, the conventional apparatus shown in FIG. 6 has a six-chamber configuration, and each has two lines of pre-clean, barrier metal, and seed chambers, so one of the two seed chambers is used as an alloy seed. If diverted, a consistent process can be configured even in a 6-chamber configuration.

しかしながら、２つのシード工程のうちのそれぞれのタクト時間が半分以下にならない限り、４工程一貫処理を６チャンバーの構成で行うと、装置１台あたりのスループットが低下して、コストの課題が生じる。つまり、配線の信頼性向上のために、２層シードの４工程一貫処理を導入すると、６チャンバー装置では、経済効率が低下し、信頼性に係る薄膜の厚みや組成の制御の課題も浮上してくるという問題がある。 However, unless the tact time of each of the two seed processes is reduced to half or less, if the four-process integrated process is performed in a six-chamber configuration, the throughput per apparatus is reduced, resulting in a cost problem. In other words, the introduction of the four-step integrated process with two-layer seeds to improve the reliability of wiring reduces the economic efficiency of the six-chamber device, and raises the problem of controlling the thickness and composition of the thin film related to reliability. There is a problem of coming.

一方、合金シードを用いて、高い信頼性と低い配線抵抗を達成するためには、添加元素の濃度が高い、薄膜の合金シードを用いればよいことを上記で説明したが、現行のデュアルダマシンプロセスでは、シード作成後に電解めっきでビア／配線層をＣｕで埋め込んでいるため、薄膜の合金シードを用いると、シード層の電気抵抗が高くなって、電解めっきの均一制御が難しくなるという問題が生じる。また、シード層が薄くなると、電解めっき時に、シードが溶解して、埋め込みが難しくなるという問題も生じる。 On the other hand, in order to achieve high reliability and low wiring resistance using an alloy seed, it has been described above that a thin alloy seed having a high concentration of the additive element may be used. Then, since the via / wiring layer is embedded with Cu by electroplating after seed formation, the use of a thin-film alloy seed increases the electrical resistance of the seed layer, which makes it difficult to uniformly control the electroplating. . In addition, when the seed layer becomes thin, there is a problem that the seed is dissolved during the electroplating and it becomes difficult to embed.

このように、めっき前のシード層の厚みをウェハ毎に、精密にかつ再現性よく制御する管理が製造上の課題となる。従来の製造装置においては、２系統独立して工程処理を行っているために、仮に、合金シード層の工程を単純に追加して独立２系統にすると、チャンバーのターゲットの減り具合のバラツキが処理枚数に応じて増加し、同じ装置であるにも係わらず、薄い合金シード層の同一レシピーによるロット内管理ができないという製造管理上の課題が生じる。 As described above, management that precisely and reproducibly controls the thickness of the seed layer before plating is a problem in manufacturing. In the conventional manufacturing equipment, since the process processing is performed independently for the two systems, if the alloy seed layer process is simply added to the two independent systems, variations in the reduction of the chamber target are processed. Although it increases according to the number of sheets, there is a problem in manufacturing management that in-lot management by the same recipe of the thin alloy seed layer cannot be performed despite the same apparatus.

そこで、上記の課題を解決するためには、処理時間の短い薄膜の合金シードのチャンバー数を他の工程のチャンバー数よりも少なくする、または、共通チャンバーで形成した後に、同一装置内で純Ｃｕシードを適正膜厚まで上乗せして、この２層シードを電解めっきのシード層として用いることが安定制御の観点から適切であると考えられる。 Therefore, in order to solve the above-mentioned problem, the number of chambers of the thin film alloy seed with a short processing time is made smaller than the number of chambers in other processes, or after forming in a common chamber, pure Cu is formed in the same apparatus. From the viewpoint of stability control, it is considered appropriate to increase the seed to an appropriate film thickness and use this two-layer seed as a seed layer for electrolytic plating.

これは、バリア層を異なる２層メタルの積層構造にして配線の信頼性を向上させるときも同様である。この工程の流れを図３に示す。図３において、チャンバー１では、プレクリーニング工程を、チャンバー２では、バリアメタル工程を行う。チャンバー３では、異種のバリアメタルの工程を、チャンバー４では、Ｃｕシードをつける工程を行う。 The same applies to the case where the barrier layer is made of a laminated structure of two different metal layers to improve the reliability of the wiring. The flow of this process is shown in FIG. In FIG. 3, a pre-cleaning process is performed in the chamber 1 and a barrier metal process is performed in the chamber 2. In the chamber 3, a different barrier metal process is performed, and in the chamber 4, a Cu seeding process is performed.

また、図３では、２層バリアメタルの工程６１は、チャンバー２とチャンバー３とを用いる。しかし、２種類のバリア工程のタクト時間が前工程または後工程のタクト時間の半分にならない限り、４工程一貫処理では、６チャンバー装置１台あたりのスループットが低下するという問題を生じる。 In FIG. 3, the chamber 2 and the chamber 3 are used in the step 61 of the two-layer barrier metal. However, as long as the tact time of the two types of barrier processes is not half of the tact time of the previous process or the subsequent process, there is a problem in that the throughput per one six-chamber apparatus is reduced in the four-process integrated process.

ここで、バリアメタル層の厚みが配線の信頼性の制御に重要な要素であるのは、シード層を２層にするときと同様である。つまり、バリア層が薄いため、ウェハ毎に、精密に再現性よく制御する管理が製造上の課題となる。 Here, the thickness of the barrier metal layer is an important factor for controlling the reliability of the wiring, as in the case of using two seed layers. In other words, since the barrier layer is thin, management for precisely controlling each wafer with high reproducibility becomes a manufacturing problem.

図６に示した従来のバリア／シード製造装置３０においては、独立２系統で３つの工程を行っているため、仮に、バリア層を単純に追加して独立２系統にすると、スパッタのとき、チャンバーのターゲットの減り具合のバラツキが、また、ＣＶＤ膜のバリアメタルのときには、チャンバー間の成長速度の差や不純物の巻き込み量が、バリア処理枚数に依存して発生し、同じ装置であるにも係わらず、バリア層のロット内管理ができないという製造管理上の課題が生じる。 In the conventional barrier / seed manufacturing apparatus 30 shown in FIG. 6, since three processes are performed in two independent systems, if a barrier layer is simply added to form two independent systems, a chamber is formed during sputtering. In the case of a barrier metal of a CVD film, the growth rate difference between chambers and the amount of impurities involved depend on the number of barrier treatments and are the same equipment. Therefore, there arises a manufacturing management problem that the barrier layer cannot be managed in the lot.

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、装置の高いスループットを維持しつつ、バリアメタルの酸化工程の追加や異なる種類のシード層の積層、バリア層の積層等を行い、配線の信頼性を向上させる半導体装置の製造装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, while maintaining the high throughput of the apparatus, adding a barrier metal oxidation step, stacking different types of seed layers, stacking barrier layers, etc. An object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing apparatus that improves the reliability of wiring.

本発明は、上記した課題を解決するために以下の事項を提案している。 The present invention proposes the following items in order to solve the above-described problems.

（１）本発明は、Ｃｕ配線を形成するためのバリアメタルおよびシード層を成膜する半導体装置の製造装置であって、前記バリアメタル成膜前のプレクリーン工程、バリアメタル成膜工程、シード層成膜工程のための装置内のチャンバー数が８以上であることを特徴とする半導体装置の製造装置を提案している。 (1) The present invention is a semiconductor device manufacturing apparatus for forming a barrier metal and a seed layer for forming a Cu wiring, wherein the preclean process, the barrier metal film forming process, and the seed before the barrier metal film formation are performed. An apparatus for manufacturing a semiconductor device is proposed in which the number of chambers in the apparatus for the layer deposition process is eight or more.

（２）本発明は、（１）の半導体装置の製造装置について、前記シード層成膜工程に用いるチャンバー数の合計が少なくとも３以上であることを特徴とする半導体装置の製造装置を提案している。 (2) The present invention proposes a semiconductor device manufacturing apparatus according to (1), wherein the total number of chambers used in the seed layer forming step is at least 3 or more. Yes.

（３）本発明は、（１）または（２）の半導体装置の製造装置について、純Ｃｕシード層を成膜するためのチャンバーと、Ｃｕを含む合金シード層を成膜するためのチャンバーとを備えていることを特徴とする半導体装置の製造装置を提案している。 (3) In the semiconductor device manufacturing apparatus according to (1) or (2), the present invention includes a chamber for forming a pure Cu seed layer and a chamber for forming an alloy seed layer containing Cu. An apparatus for manufacturing a semiconductor device is provided.

（４）本発明は、（３）の半導体装置の製造装置について、前記合金シード層が、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｒｕの少なくとも１つを含むことを特徴とする半導体装置の製造装置を提案している。 (4) The present invention provides the semiconductor device manufacturing apparatus according to (3), wherein the alloy seed layer includes at least one of Al, Mn, Ag, Sn, and Ru. is suggesting.

（５）本発明は、（１）の半導体装置の製造装置について、前記バリアメタル成膜工程に用いるチャンバー数の合計が少なくとも３以上であることを特徴とする半導体装置の製造装置を提案している。 (5) The present invention proposes a semiconductor device manufacturing apparatus according to (1), wherein the total number of chambers used in the barrier metal film forming step is at least 3 or more. Yes.

（６）本発明は、（１）または（５）の半導体装置の製造装置について、前記バリアメタル成膜工程に用いるチャンバーのうち、Ｔａ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｃｕを含む合金の少なくとも２種類のバリアメタルを成膜するためのチャンバーを備えていることを特徴とする半導体装置の製造装置を提案している。 (6) In the semiconductor device manufacturing apparatus according to (1) or (5), the present invention provides at least an alloy containing Ta, Ti, Ru, Zr, Mn, and Cu among the chambers used in the barrier metal film forming step. There has been proposed a semiconductor device manufacturing apparatus including a chamber for depositing two types of barrier metals.

（７）本発明は、（１）または（４）の半導体装置の製造装置について、前記シード層成膜工程において、前記バリアメタル成膜後に、その表面を装置内で酸化させ、バリアメタルとシード層の間に金属酸化物を形成させることを特徴とする半導体装置の製造装置を提案している。 (7) The present invention relates to the semiconductor device manufacturing apparatus of (1) or (4), in the seed layer film forming step, after the barrier metal film is formed, the surface thereof is oxidized in the apparatus, and the barrier metal and the seed are formed. A semiconductor device manufacturing apparatus is characterized in that a metal oxide is formed between layers.

（８）本発明は、（７）の半導体装置の製造装置について、１０^−３Ｐａ以上の全圧で、かつ、酸素を含む雰囲気に前記バリアメタルを成長させたウェハを曝すことにより、バリアメタルとシード層の間に金属酸化物を形成させることを特徴とする半導体装置の製造装置を提案している。 (8) The present invention relates to the semiconductor device manufacturing apparatus of (7), by exposing the wafer on which the barrier metal has been grown to an atmosphere containing oxygen at a total pressure of 10 ⁻³ Pa or more, And a semiconductor device manufacturing apparatus, characterized in that a metal oxide is formed between the seed layer and the seed layer.

本発明によれば、装置の高いスループットを維持しつつ、バリアメタルの酸化工程の追加や異なる種類のシード層の積層、バリア層の積層等を行い配線の信頼性を向上させることができるという効果がある。 According to the present invention, the reliability of wiring can be improved by adding a barrier metal oxidation process, stacking different types of seed layers, stacking barrier layers, and the like while maintaining a high throughput of the device. There is.

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Note that the constituent elements in the present embodiment can be appropriately replaced with existing constituent elements, and various variations including combinations with other existing constituent elements are possible. Therefore, the description of the present embodiment does not limit the contents of the invention described in the claims.

＜第１の実施形態＞
図１を用いて、本発明の第１の実施形態について、説明する。 <First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図１は、８チャンバーの２層Ｃｕシード装置のチャンバー構成例を示している。
図１に示すように、チャンバー１から３は、プレクリーンのチャンバーであり、チャンバー４および５は、バリアメタルのチャンバーである。また、チャンバー６は、ＣｕにＭｎを添加した合金シードのスパッタリングチャンバーであり、チャンバー７および８は、Ｃｕシードのスパッタリングチャンバーである。 FIG. 1 shows a chamber configuration example of an eight-chamber two-layer Cu seed device.
As shown in FIG. 1, chambers 1 to 3 are pre-clean chambers, and chambers 4 and 5 are barrier metal chambers. The chamber 6 is an alloy seed sputtering chamber in which Mn is added to Cu, and the chambers 7 and 8 are Cu seed sputtering chambers.

チャンバー１からチャンバー８までの８つのチャンバーが一貫処理Ｃｕバリア／シード製造装置７１を形成する構成である。なお、合金シードの工程のタクト時間は、短いため、１つのチャンバーで構成され、プレクリーンの工程のタクト時間は、相対的に長いため、３つのチャンバーで構成されている、これにより、装置全体のスループットの低下を防止することができる。 The eight chambers from the chamber 1 to the chamber 8 are configured to form an integrated processing Cu barrier / seed manufacturing apparatus 71. Since the tact time of the alloy seed process is short, it is composed of one chamber, and the tact time of the preclean process is relatively long, so it is composed of three chambers. It is possible to prevent a decrease in throughput.

プレクリーン工程が終了すると、ウェハは、搬送経路の矢印を通り、バリアメタルの工程に運ばれる。バリアメタルのスパッタリング工程を終了すると、チャンバーの真空度を１０^-２Ｐａに酸素を導入することにより酸化工程を行う。これにより、バリアメタル表面に酸化膜が形成される。この酸化膜形成は、Ｃｕシード／合金シードの界面組成をＳＩＭＳ分析することにより確かめられる。 When the preclean process is completed, the wafer passes through the arrow on the transfer path and is carried to the barrier metal process. When the barrier metal sputtering step is completed, the oxidation step is performed by introducing oxygen into the chamber with a vacuum degree of 10 ⁻² Pa. Thereby, an oxide film is formed on the barrier metal surface. This oxide film formation can be confirmed by SIMS analysis of the Cu seed / alloy seed interface composition.

ウェハは、搬送経路の矢印を通り、チャンバー６に運ばれる。なお、チャンバー６は、１つで構成されている。すべてのウェハは、共通の合金シードチャンバー６で処理されるので、チャンバー間の差が生じない。したがって、配線の信頼性を保証する合金シード層が装置１台ごとに管理されることになる。 The wafer passes through the arrow on the transfer path and is carried into the chamber 6. In addition, the chamber 6 is comprised by one. All wafers are processed in a common alloy seed chamber 6 so that there is no difference between the chambers. Therefore, the alloy seed layer that guarantees the reliability of the wiring is managed for each apparatus.

合金シードの工程が終了すると、搬送経路の矢印を通り、ウェハは、Ｃｕシードチャンバー７および８に運ばれる。なお、合金シードチャンバーでは、Ｍｎの添加されたＣｕシードがスパッタリングされる例を示したが、この合金は、Ａｌ、Ｒｕ、Ａｇ、Ｓｎの少なくとも１つを含む合金であってもよい。 When the alloy seeding process is completed, the wafer is transferred to the Cu seed chambers 7 and 8 through the arrow of the transfer path. In the alloy seed chamber, an example in which Cu seed added with Mn is sputtered is shown, but this alloy may be an alloy containing at least one of Al, Ru, Ag, and Sn.

また、酸化工程をバリアメタルのチャンバーで行う例を示したが、圧力を上昇させてあるウェハ搬送のロボット室やロードロック室にウェハを搬送することによって、酸化工程を行ってもよい。 Moreover, although the example which performs an oxidation process in the chamber of a barrier metal was shown, you may perform an oxidation process by conveying a wafer to the robot chamber or load lock chamber of the wafer conveyance which raised the pressure.

したがって、本実施形態によれば、薄い合金シードのチャンバーを他の工程よりも減らして、または、共通に統一して処理することにより、同一装置で処理するウェハは共通に管理される合金シードで配線が製造される。これにより、チャンバー間のバラツキを排除することができる。なお、Ｃｕシードは、安定なめっきに必要な程度に、厚い管理幅を設定して、管理してよい。 Therefore, according to the present embodiment, the number of thin alloy seed chambers is reduced compared to other processes, or the wafers processed in the same apparatus are processed by a commonly managed alloy seed by processing in a unified manner. Wiring is manufactured. Thereby, the variation between chambers can be excluded. The Cu seed may be managed by setting a thick management width to an extent necessary for stable plating.

また、同様に、バリアメタルもバラツキの管理が難しい、薄い方のバリアメタル層のチャンバーを統一して、装置内で処理するウェハは、共通の薄膜バリアチャンバーで処理する。仮に、統一をすれば、同一装置で処理するウェハは、すべて共通に管理される薄膜バリアで配線が製造される。これにより、チャンバー間バラツキの課題を排除することができる。 Similarly, it is difficult to control the variation of barrier metal, and the chamber of the thinner barrier metal layer is unified, and wafers to be processed in the apparatus are processed in a common thin film barrier chamber. If unification is performed, all wafers processed by the same apparatus are manufactured with thin film barriers managed in common. Thereby, the subject of the variation between chambers can be excluded.

また、薄い方の膜の成長時間は、厚い方の膜の成長時間よりも短く設定することができる。すなわち、タクト時間が短い工程は、チャンバーが１つでもスループットの低下につながらない。 The growth time of the thinner film can be set shorter than the growth time of the thicker film. That is, a process with a short tact time does not lead to a decrease in throughput even with one chamber.

また、最も時間を要するプレクリーンを独立の２系統にするのではなく、３チャンバーに増設することで、プレクリーン工程全体のタクト時間を短時間処理または、１チャンバー工程のタクト時間に近づけることができる。また、薄膜の合金シード層チャンバーまたは、薄膜のバリア層チャンバーを１系統にすることにより、装置全体の管理とスループットの改善を図ることができる。 Also, instead of using two separate preclean systems that require the most time, the tact time of the entire preclean process can be reduced to a short time or close to the one chamber process time by adding three chambers. it can. Further, by making the thin film alloy seed layer chamber or the thin film barrier layer chamber into one system, it is possible to manage the entire apparatus and improve the throughput.

さらに、タクト時間によっては、チャンバー数を８以上にする必要がある。これにより、２層シードや積層バリアメタルを適用した場合に、スループットのボトルネック工程になることを回避でき、スループットの低下を防止することができる。 Furthermore, the number of chambers needs to be 8 or more depending on the tact time. As a result, when a two-layer seed or a laminated barrier metal is applied, it is possible to avoid a throughput bottleneck process and prevent a decrease in throughput.

＜第２の実施形態＞
図２を用いて、本発明の第２の実施形態について、説明する。 <Second Embodiment>
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図２は、積層バリア工程のための８チャンバーの装置例を示している。
図２に示すように、チャンバー１からチャンバー３は、プレクリーンチャンバーであり、チャンバー４および５は、バリアメタル１のチャンバーである。ここで、バリアメタル１は、ＴａＮである。また、チャンバー６は、バリアメタル２のチャンバーである。ここで、バリアメタル２は、Ｒｕである。チャンバー７および８は、Ｃｕシードのスパッタリングチャンバーである。 FIG. 2 shows an example of an 8-chamber apparatus for the laminated barrier process.
As shown in FIG. 2, the chambers 1 to 3 are pre-clean chambers, and the chambers 4 and 5 are barrier metal 1 chambers. Here, the barrier metal 1 is TaN. The chamber 6 is a barrier metal 2 chamber. Here, the barrier metal 2 is Ru. Chambers 7 and 8 are Cu seed sputtering chambers.

チャンバー１からチャンバー８までの８つのチャンバーが一貫処理Ｃｕバリア／シード製造装置８１を形成する構成である。なお、バリアメタル２の工程のタクト時間は、短いため、１つのチャンバーで構成され、プレクリーンの工程のタクト時間は、相対的に長いため、３つのチャンバーで構成されている、これにより、装置全体のスループットの低下を防止することができる。 Eight chambers from the chamber 1 to the chamber 8 are configured to form an integrated processing Cu barrier / seed manufacturing apparatus 81. Since the takt time for the barrier metal 2 process is short, it is composed of one chamber, and the takt time for the pre-clean process is relatively long, so it is composed of three chambers. A decrease in overall throughput can be prevented.

プレクリーン工程が終了すると、ウェハは、搬送経路の矢印を通り、バリアメタル１の工程に運ばれる。バリアメタル１の工程を終了すると、ウェハは、搬送経路の矢印を通り、チャンバー６に運ばれる。ここで、チャンバー６は、１つであるため、すべてのウェハは、共通のバリアメタル２のチャンバー６で処理される。このため、チャンバー間の差が生じない。したがって、配線の信頼性を保証するバリアメタル２の層が装置１台ごとに管理されることになる。バリアメタル２の工程を終了すると、搬送経路の矢印を通り、ウェハは、Ｃｕシードチャンバー７および８に運ばれる。 When the pre-clean process is completed, the wafer passes through the arrow on the transfer path and is carried to the barrier metal 1 process. When the process of the barrier metal 1 is completed, the wafer is transferred to the chamber 6 through the arrow on the transfer path. Here, since there is one chamber 6, all wafers are processed in the common barrier metal 2 chamber 6. For this reason, the difference between chambers does not arise. Therefore, the barrier metal 2 layer that guarantees the reliability of the wiring is managed for each apparatus. When the process of the barrier metal 2 is finished, the wafer is transferred to the Cu seed chambers 7 and 8 through the arrow of the transfer path.

なお、バリアメタル１として、ＴａＮ、バリアメタル２としてＲｕの例を示したが、バリアメタルは、Ｔａ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｃｕを含む合金のうち、少なくともＡｌ、Ｒｕ、Ａｇ、Ｓｎの少なくとも１つを含む合金で上記２種類のメタルを含むバリアメタルであってもよい。 In addition, although Ta has been shown as the barrier metal 1 and Ru has been shown as the barrier metal 2, the barrier metal is an alloy containing Ta, Ti, Ru, Zr, Mn, Cu, at least Al, Ru, Ag, Sn. A barrier metal containing the above two types of metals may be used.

以上、説明したように本実施形態によれば、バリアメタルの工程時間は、シード工程の時間よりも長いため、２チャンバーを備えている。スパッタ装置は、通常１０^−６Ｐａ以下に維持されるが、バリアメタルのスパッタリングの後に、１０^−３ないし１０^−１Ｐａの圧力に上昇させると、バリアメタル表面は、管理された酸化膜を形成する。なお、排気量を低くしても酸素または酸素を含むガスを導入して制御してもよい。 As described above, according to this embodiment, since the process time of the barrier metal is longer than the time of the seed process, two chambers are provided. The sputtering apparatus is normally maintained at 10 ⁻⁶ Pa or less, but if the pressure is raised to 10 ⁻³ to 10 ⁻¹ Pa after sputtering of the barrier metal, the barrier metal surface forms a controlled oxide film. To do. Note that even if the displacement is reduced, oxygen or a gas containing oxygen may be introduced and controlled.

２層のシード層や積層のバリアメタルを用いる信頼性の確保は、現在の３００ｍｍウェハの製造で必要になったが、４５０ｍｍウェハを用いる時代にも、本発明は、必須の技術となり、有効な装置技術となる。 Ensuring reliability using a two-layer seed layer or a laminated barrier metal is necessary in the current production of 300 mm wafers, but the present invention has become an indispensable technology and effective even in the age of using 450 mm wafers. It becomes equipment technology.

以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the embodiments, and includes designs and the like that do not depart from the gist of the present invention.

第１の実施形態に係る２層Ｃｕシード装置のチャンバー構成を示す図である。It is a figure which shows the chamber structure of the 2 layer Cu seed apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第２の実施形態に係る積層バリア装置のチャンバー構成を示す図である。It is a figure which shows the chamber structure of the lamination | stacking barrier apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 従来例に係る積層バリアを行うチャンバー構成を示す図である。It is a figure which shows the chamber structure which performs the lamination | stacking barrier which concerns on a prior art example. 従来例に係る２層Ｃｕシードを行うチャンバー構成を示す図である。It is a figure which shows the chamber structure which performs the 2 layer Cu seed concerning a prior art example. 従来例に係るシード工程までの断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure to the seed process which concerns on a prior art example. 従来例に係るバリア／シード装置のチャンバー構成を示す図である。It is a figure which shows the chamber structure of the barrier / seed apparatus which concerns on a prior art example. 従来例に係るバリアメタル工程の断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of the barrier metal process which concerns on a prior art example. 従来例に係るＣｕ配線のバリア／シード工程を示す図である。It is a figure which shows the barrier / seed process of Cu wiring which concerns on a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

１１・・・バリア・シード装置
２１、２６、４５・・・Ｔａバリアメタル
２２、４１・・・Ｃｕ配線
２３、４２・・・層間膜
２４、４４・・・トレンチ
２５、４３・・・ビア
３０・・・Ｃｕ
３１、３４・・・プレクリーンのチャンバー
３２、３５・・・バリアメタルのチャンバー
３３、３６・・・Ｃｕシードのチャンバー
４６・・・Ｃｕシード
４７・・・合金シード
５１・・・２層シードの工程
６１・・・積層バリアメタルの工程
７１・・・一貫処理Ｃｕバリア／シード装置
８１・・・一貫処理Ｃｕバリア／シード装置

DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Barrier seed device 21, 26, 45 ... Ta barrier metal 22, 41 ... Cu wiring 23, 42 ... Interlayer film 24, 44 ... Trench 25, 43 ... Via 30 ... Cu
31, 34 ... Pre-clean chamber 32, 35 ... Barrier metal chamber 33, 36 ... Cu seed chamber 46 ... Cu seed 47 ... Alloy seed 51 ... Two-layer seed Process 61: Laminated barrier metal process 71: Integrated Cu barrier / seed device 81: Integrated Cu barrier / seed device

Claims

Ｃｕ配線を形成するためのバリアメタルおよびシード層を成膜する半導体装置の製造装置であって、
前記バリアメタル成膜前のプレクリーン工程、バリアメタル成膜工程、シード層成膜工程のための装置内のチャンバー数が８以上であることを特徴とする半導体装置の製造装置。 A semiconductor device manufacturing apparatus for forming a barrier metal and a seed layer for forming a Cu wiring,
An apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein the number of chambers in the apparatus for the pre-clean process, the barrier metal film formation process, and the seed layer film formation process before the barrier metal film formation is eight or more.

前記シード層成膜工程に用いるチャンバー数の合計が少なくとも３以上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装置。 2. The apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the total number of chambers used in the seed layer forming step is at least 3 or more.

純Ｃｕシード層を成膜するためのチャンバーと、Ｃｕを含む合金シード層を成膜するためのチャンバーとを備えてい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装置。 The semiconductor device manufacturing method according to claim 1, further comprising a chamber for forming a pure Cu seed layer and a chamber for forming an alloy seed layer containing Cu. apparatus.

前記合金シード層が、Ａｌ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｒｕの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造装置。 4. The semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the alloy seed layer includes at least one of Al, Mn, Ag, Sn, and Ru.

前記バリアメタル成膜工程に用いるチャンバー数の合計が少なくとも３以上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装置。 2. The apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the total number of chambers used in the barrier metal film forming step is at least 3 or more.

前記バリアメタル成膜工程に用いるチャンバーのうち、Ｔａ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｃｕを含む合金の少なくとも２種類のバリアメタルを成膜するためのチャンバーを備えていることを特徴とする請求項１または請求項５に記載の半導体装置の製造装置。 The chamber for depositing at least two types of barrier metals of an alloy containing Ta, Ti, Ru, Zr, Mn, and Cu among the chambers used in the barrier metal deposition step is provided. An apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or 5.

前記シード層成膜工程において、前記バリアメタル成膜後に、その表面を装置内で酸化させ、バリアメタルとシード層の間に金属酸化物を形成させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体装置の製造装置。 5. The seed layer forming step, wherein after the barrier metal film is formed, the surface thereof is oxidized in an apparatus to form a metal oxide between the barrier metal and the seed layer. The manufacturing apparatus of the semiconductor device in any one of.

１０^−３Ｐａ以上の全圧で、かつ、酸素を含む雰囲気に前記バリアメタルを成長させたウェハを曝すことにより、バリアメタルとシード層の間に金属酸化物を形成させることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造装置。
A metal oxide is formed between the barrier metal and the seed layer by exposing the wafer on which the barrier metal has been grown to an atmosphere containing oxygen at a total pressure of 10 ⁻³ Pa or more. Item 8. A semiconductor device manufacturing apparatus according to Item 7.