專利名稱：處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種例如對在通過鑲嵌法來形成的半導(dǎo)體裝置上作為層間絕緣膜而 使用的低介電常數(shù)膜進(jìn)行由蝕刻、灰化而形成的損傷的恢復(fù)處理的處理方法以及存儲有執(zhí) 行這種處理方法的程序的存儲介質(zhì)。
背景技術(shù)：
近來，應(yīng)對半導(dǎo)體設(shè)備的高速化、布線圖案的精細(xì)化、高集成化的需要，要求布線 之間的電容的降低以及布線的導(dǎo)電性提高和電遷移抵抗性的提高，為了應(yīng)對這些，布線材 料使用導(dǎo)電性高于以往的鋁(Al)、鎢(W)且電遷移抵抗性良好的銅(Cu)，作為形成Cu布 線的技術(shù)，較多使用鑲嵌法，即，預(yù)先在層間絕緣膜等上形成布線槽或者連接孔，其中埋入 Cu (例如，參照專利文獻(xiàn)1)。另一方面，隨著半導(dǎo)體裝置的精細(xì)化，層間絕緣膜所具有的寄生電容在提高布線 的性能方面成為重要的因素，使用由低介電常數(shù)材料構(gòu)成的低介電常數(shù)膜(Low- k膜)作為 層間絕緣膜。作為構(gòu)成Low-k膜的材料，一般使用具有甲基等烷基作為末端基的材料。另外，在上述那樣的以往的鑲嵌工序中，在進(jìn)行蝕刻、去除(灰化)抗蝕劑膜時， Low-k膜受到損傷。這種損傷帶來Low-k膜的介電常數(shù)的升高，從而使用Low-k膜作為層間 絕緣膜的效果下降。作為恢復(fù)這種損傷的技術(shù)，在專利文獻(xiàn)2中提出了一種技術(shù)即在進(jìn)行蝕刻、去除 抗蝕劑膜之后使用甲硅烷基化劑進(jìn)行恢復(fù)處理。該處理是以下處理利用具有甲硅烷基化 劑那樣的甲基的處理氣體對因受到損傷而末端基成為-OH基的損傷層的表面進(jìn)行改性來 使末端基變成甲基或者包含甲基的基團(tuán)。用于進(jìn)行這種恢復(fù)處理的甲硅烷基化劑等處理氣體較多為昂貴的氣體，因此為了 盡可能減少其使用量，嘗試?yán)肗2等稀釋氣體進(jìn)行稀釋來使用。專利文獻(xiàn)1 日本特開2002-083869號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開2006-049798號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題然而，當(dāng)利用稀釋氣體對主處理氣體進(jìn)行稀釋而導(dǎo)入到反應(yīng)室內(nèi)時，由于被稀釋 氣體所稀釋而單純地處理氣體的濃度下降且反應(yīng)量也下降，因此也會產(chǎn)生無法充分地進(jìn)行 恢復(fù)處理的情況。另外，將形成有Low-k膜的半導(dǎo)體晶圓(以下簡單稱為晶圓)載置到載 置臺，由設(shè)置在載置臺上的加熱器一邊加熱晶圓一邊進(jìn)行這種恢復(fù)處理，但是反應(yīng)室內(nèi)為 減壓狀態(tài)，因此晶圓達(dá)到處理溫度為止花費時間，在將被稀釋氣體所稀釋的處理氣體導(dǎo)入 到反應(yīng)室內(nèi)的情況下，在達(dá)到處理溫度之前導(dǎo)入的處理氣體成為無用的處理氣體。本發(fā)明是鑒于上述情形而完成的，其目的在于提供一種在進(jìn)行低介電常數(shù)膜的損 傷恢復(fù)處理時能夠一邊充分確保有助于恢復(fù)處理的處理氣體的量一邊減少處理氣體的使用量的處理方法。另外，目的在于提供一種存儲有用于實施這些方法的程序的存儲介質(zhì)。用于解決問題的方案為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種處理方法，將具有甲基的處理氣體導(dǎo)入到容 納有被處理基板的處理容器內(nèi)，其中，該被處理基板具有表面部分形成有損傷層的低介電 常數(shù)膜，以此對在上述低介電常數(shù)膜上形成的損傷層實施恢復(fù)處理，該處理方法的特征在 于，具有以下工序?qū)υO(shè)為規(guī)定的減壓狀態(tài)的上述處理容器內(nèi)導(dǎo)入稀釋氣體，使上述處理容 器內(nèi)的壓力上升到低于恢復(fù)處理時的處理壓力的第一壓力；在使上述處理容器內(nèi)的壓力上 升到上述第一壓力之后，停止導(dǎo)入上述稀釋氣體，將上述處理氣體導(dǎo)入到上述處理容器內(nèi) 的被處理基板的存在區(qū)域，使上述處理容器內(nèi)的壓力上升到作為恢復(fù)處理時的處理壓力的 第二壓力；保持上述處理壓力來對被處理基板進(jìn)行恢復(fù)處理。在本發(fā)明中，優(yōu)選將上述處理氣體從容納在上述處理容器內(nèi)的被處理基板的正上 方位置導(dǎo)入到上述處理容器內(nèi)。另外，在導(dǎo)入上述處理氣體以及導(dǎo)入上述稀釋氣體時，能夠 一邊將氣體導(dǎo)入到上述處理容器內(nèi)一邊通過對上述處理容器內(nèi)的排氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)的壓力 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)上述處理容器內(nèi)的壓力。并且，在進(jìn)行上述恢復(fù)處理時，通過密封上述處理 容器，能夠?qū)⑸鲜鎏幚砣萜鲀?nèi)的壓力保持為處理壓力。被處理基板水平地被配置在上述處理容器內(nèi)，上述處理氣體能夠從處理氣體噴出 區(qū)域被導(dǎo)入到上述處理容器內(nèi)，其中，該處理氣體噴出區(qū)域被設(shè)置在被處理基板的上方的 與被處理基板的中央部對應(yīng)的位置且直徑小于被處理基板的直徑。在這種情況下，上述稀 釋氣體能夠從稀釋氣體噴出區(qū)域被導(dǎo)入到上述處理容器內(nèi)，其中，該稀釋氣體噴出區(qū)域被 設(shè)置在上述處理容器內(nèi)的被處理基板的上方的與被處理基板的外側(cè)對應(yīng)的位置上。在具有 這樣導(dǎo)入稀釋氣體的結(jié)構(gòu)的情況下，優(yōu)選還具有以下工序在導(dǎo)入上述稀釋氣體之前，從上 述稀釋氣體噴出區(qū)域以及上述處理氣體噴出區(qū)域，將上述稀釋氣體以及上述處理氣體同時 導(dǎo)入到上述處理容器內(nèi)，從而使上述處理容器內(nèi)的壓力上升到低于上述第一壓力的第三壓 力。本發(fā)明還提供一種存儲介質(zhì)，該存儲介質(zhì)存儲有在計算機(jī)上動作且控制處理裝置 的程序，該存儲介質(zhì)的特征在于，在上述程序被執(zhí)行時，使計算機(jī)控制上述處理裝置來進(jìn)行 上述處理方法。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，對設(shè)為規(guī)定的減壓狀態(tài)的上述處理容器內(nèi)導(dǎo)入稀釋氣體，使上述處 理容器內(nèi)的壓力上升到低于恢復(fù)處理時的處理壓力的第一壓力，之后停止稀釋氣體，將上 述處理氣體導(dǎo)入到上述處理容器內(nèi)的被處理基板的存在區(qū)域，使上述處理容器內(nèi)的壓力上 升到作為恢復(fù)處理時的處理壓力的第二壓力，通過其處理壓力對低介電常數(shù)膜的損傷層進(jìn) 行恢復(fù)處理，但是在處理容器內(nèi)填滿規(guī)定壓力的稀釋氣體之后停止稀釋氣體，將處理氣體 導(dǎo)入到被處理基板的存在區(qū)域內(nèi)，由此處理氣體不容易在處理容器的周圍擴(kuò)散，在被處理 基板的附近區(qū)域形成處理氣體濃度較高區(qū)域，與對處理容器整體以均勻的濃度提供處理氣 體的情況相比，能夠增加有助于被處理基板的恢復(fù)處理的處理氣體的量，能夠一邊作為處 理氣體確保充分的量，一邊減少處理氣體的導(dǎo)入量本身。


圖1是表示能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的方法的處理裝置的一例的截面圖。圖2是表示使用于圖1的處理裝置的氣體導(dǎo)入頭的仰視圖。圖3是表示由圖1的處理裝置實施的本發(fā)明的一個實施方式的處理方法的流程 圖。圖4是表示圖3的處理方法時的氣體的導(dǎo)入時機(jī)以及反應(yīng)室內(nèi)的壓力變化的流程 圖。圖5是表示在反應(yīng)室內(nèi)填滿稀釋氣體的狀態(tài)下將處理氣體導(dǎo)入到反應(yīng)室內(nèi)時的 狀態(tài)的示意圖。圖6是表示通過以往的順序(比較例)和本發(fā)明的順序(實施例)來進(jìn)行氣體導(dǎo) 入來進(jìn)行恢復(fù)處理時的晶圓面內(nèi)的恢復(fù)處理前后的膜厚差A(yù)t的表。圖7是表示將使作為處理氣體的TMSDMA的流量以100、300、500mL/min(sccm)進(jìn) 行變化并以實施例的順序進(jìn)行氣體導(dǎo)入來進(jìn)行恢復(fù)處理時的晶圓面內(nèi)的恢復(fù)處理前后的 膜厚差A(yù)t與比較例進(jìn)行比較的表。圖8是表示能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的方法的處理裝置的其它例的截面圖。圖9是表示使用于圖8的處理裝置的氣體導(dǎo)入頭的仰視圖。圖10是表示由圖8的處理裝置實施的本發(fā)明的其它實施方式的處理方法的流程 圖。圖11是表示圖10的處理方法時的氣體的導(dǎo)入時機(jī)以及反應(yīng)室內(nèi)的壓力變化的圖。圖12是表示圖10的工序13時的反應(yīng)室內(nèi)的狀態(tài)的示意圖。附圖標(biāo)記說明1、1，處理裝置；11 反應(yīng)室；12 載置臺；15 加熱器；20、20，氣體導(dǎo)入頭；21 處 理氣體供給配管；22 稀釋氣體供給配管；25、61a 處理氣體噴出孔；26、65 稀釋氣體噴出 孔；50 控制部；51 工序控制器；52 用戶接口 ；53 存儲部(存儲介質(zhì))；W:晶圓。
具體實施例方式下面，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。圖1是表示能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的方法的處理裝置的一例的截面圖，圖2是表示使用 于圖1的處理裝置的氣體導(dǎo)入頭的仰視圖。該處理裝置1具備收納作為被處理基板的晶圓W的反應(yīng)室11，在反應(yīng)室11的內(nèi)部 設(shè)置有用于水平支承作為被處理基板的晶圓W的載置臺12。該載置臺12被從反應(yīng)室11的 底部中央向上方延伸的圓筒狀的支承部件13所支承。另外，載置臺12中嵌入有電阻加熱 型的加熱器15，該加熱器15通過從加熱器電源16供電來加熱載置臺12，通過其熱量來加 熱載置臺12上的晶圓W。另外，在載置臺12上插入有熱電偶(未圖示)，能夠?qū)⒕AW控 制為規(guī)定的溫度。在載置臺12上相對于載置臺12的表面能夠突出埋沒地設(shè)置有用于支承 并升降晶圓W的三個(僅圖示兩個)晶圓支承銷18。反應(yīng)室11的上部成為開口部，沿著反應(yīng)室11的上端部設(shè)置有環(huán)狀的蓋19。并且， 該蓋19支承導(dǎo)入處理氣體以及稀釋氣體的氣體導(dǎo)入頭20，該氣體導(dǎo)入頭20通過密封部件
5(未圖示)對于反應(yīng)室11氣密地被密封。在該氣體導(dǎo)入頭20的上部的中央連接有提供處 理氣體的處理氣體供給配管21和提供稀釋氣體的稀釋氣體供給配管22。在氣體導(dǎo)入頭20 內(nèi)部形成有與處理氣體供給配管21相連接的處理氣體流路23和與稀釋氣體供給配管22 相連接的稀釋氣體流路24，從處理氣體流路23分叉形成到達(dá)氣體導(dǎo)入頭20的底面的三個 處理氣體噴出孔25，從稀釋氣體流路24分叉形成到達(dá)氣體導(dǎo)入頭20的底面的三個稀釋氣 體噴出孔26。如圖2所示，處理氣體噴出孔25以及稀釋氣體噴出孔26以交替且位于正六 角形的各頂點的位置的方式配置在氣體導(dǎo)入頭20的底面的中央部。因而，三個處理氣體噴 出孔25所存在的處理氣體噴出區(qū)域以及三個稀釋氣體噴出孔26所存在的稀釋氣體噴出區(qū) 域小于晶圓W的直徑，被設(shè)置在晶圓W的正上方位置，處理氣體以及稀釋氣體都被導(dǎo)入到晶 圓W的存在區(qū)域。在處理氣體供給配管21的另一端連接有氣化器27。另外，在氣化器27上連接有 用于供給處理氣體的從儲存液體狀的藥劑的藥劑儲存部29延伸的藥劑配管28，液體狀的 藥劑從該藥劑儲存部29通過氣體壓送等經(jīng)由藥劑配管28被提供給氣化器27。然后，在氣 化器27中被氣化而生成的處理氣體被提供給處理氣體供給配管21。在處理氣體供給配管 21上設(shè)置有用于控制處理氣體的流量的質(zhì)量流控制器30和閥31。另外，在藥劑配管28上 設(shè)置有閥32。處理氣體為利用甲基(-CH3)來恢復(fù)(修復(fù))因蝕刻、灰化而受到損傷的Low-k膜 的損傷部分的氣體，使用具有甲基(-CH3)的氣體。作為具有甲基的處理氣體，能夠舉出T MSDMA(N-Trimethylsilyldimethylamine :N_ 三甲基硅烷基二甲胺)、DMSDMA(Dimethylsi Iyldimethylamine 二甲基硅燒基二甲胺)、TMDS(1，1,3, 3-Tetramethyldisilazane :1，1， 3，3-四甲基二硅氮烷)、TMSPyrrole (I-Trimethylsilylpyrole 三甲基硅烷基吡咯)、 BSTFA (N, O-Bis (trimethylsilyl) trif luoroacetamide :N，0-雙(三甲基硅烷基)三氟乙 酰胺)、BDMADMS (Bis (dimethylamino) dimethylsilane 雙(二甲基氨基)二甲基硅燒) 等甲硅烷基化劑。在利用甲硅烷基化劑來恢復(fù)損傷的情況下，將損傷部分置換為Si-CH3。 作為具有甲基的處理氣體，其它還能夠舉出DPM(Dipivaloyl Methane 二新戊酰甲烷)、 DMC (Dimetylcarbonate 碳酸二甲酯)、乙酰丙酮等。在稀釋氣體供給配管22的另一端連接有供給稀釋氣體的稀釋氣體供給源33。另 外，在稀釋氣體供給配管22上設(shè)置有控制稀釋氣體的流量的質(zhì)量流控制器34以及其前后 的閥35。能夠使用N2氣體作為稀釋氣體。另外，還能夠使用Ar氣體等稀釋氣體。在反應(yīng)室11的側(cè)壁上設(shè)置有晶圓搬入搬出口 37，通過閘閥38來能夠打開和關(guān)閉 該晶圓搬入搬出口 37。并且，具備在打開閘閥38的狀態(tài)下與反應(yīng)室11相鄰的搬送裝置，在 該搬送裝置與保持真空的搬送室(未圖示)之間進(jìn)行搬入搬出晶圓W。在反應(yīng)室11的底部的周緣部上連接有排氣管39，在排氣管39上設(shè)置有具有真空 泵等的排氣機(jī)構(gòu)40。在排氣管39的排氣機(jī)構(gòu)40的上游側(cè)設(shè)置有自動壓力控制閥(APC)41 以及開閉閥42。因而，一邊利用壓力傳感器(未圖示)來檢測反應(yīng)室11內(nèi)的壓力，一邊控 制自動壓力控制閥(APC)41的開度，利用排氣機(jī)構(gòu)40對反應(yīng)室11內(nèi)進(jìn)行排氣，由此能夠?qū)?反應(yīng)室11內(nèi)控制為規(guī)定的壓力。另外，在處理時反應(yīng)室11內(nèi)的壓力成為規(guī)定的值時能夠 利用開閉閥42來封入處理氣體。處理裝置1還具有控制部50?？刂撇?0是用于控制處理裝置1的各結(jié)構(gòu)部的部
6分，具備工序控制器51，該工序控制器51具有實際控制這些各結(jié)構(gòu)部的微型處理器(計算 機(jī))。在工序控制器51上連接有用戶接口 52，該用戶接口 52由用于操作員管理處理裝置1 而進(jìn)行輸入命令等操作的鍵盤、將處理裝置1的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行可視化來進(jìn)行顯示的顯示器 等構(gòu)成。另外，在工序控制器51上連接有控制程序、存儲部53，其中，該控制程序用于控制 處理裝置1的各結(jié)構(gòu)部的控制對象，該存儲部53保存有用于使處理裝置1進(jìn)行規(guī)定的處理 的程序即處理制程程序。處理制程程序被存儲在存儲部53中的存儲介質(zhì)中。存儲介質(zhì)可 以是像硬盤那樣的固定的介質(zhì)，也可以是⑶ROM、DVD、快閃存儲器等可搬性介質(zhì)。另外，也 可以從其它裝置例如通過專用線路適當(dāng)?shù)貍鬏斨瞥坛绦?。并且，根?jù)需要，通過來自用戶接 口 52的指示等從存儲部53調(diào)出任意的處理制程程序來使工序控制器51執(zhí)行，由此在工序 控制器51的控制下進(jìn)行規(guī)定的處理。接著，說明利用這種結(jié)構(gòu)的處理裝置1對具有在表面部分形成有損傷層的Low-k 膜的晶圓W進(jìn)行恢復(fù)處理的本實施方式的處理方法。在此，利用具有甲基(-CH3)的處理氣體對通過雙鑲嵌法等用于形成布線槽、連接 孔的蝕刻、灰化時在Low-k膜的表面部分所形成的損傷層實施恢復(fù)處理。作為Low-k膜(低介電膜)能夠應(yīng)用利用SOD (Spin onDielectric 旋涂介電材 料)裝置形成的MSQ(methyl-hydrogen-SilsesQuioxane 甲基氫-倍半硅氧烷)(多 孔質(zhì)或者致密質(zhì))、利用CVD形成的作為無機(jī)絕緣膜之一的SiOC系列膜(在以往的SiO2 膜的Si-O鍵中導(dǎo)入甲基(-CH3),在其中混合了 Si-CH3鍵的膜，Black Diamond (Applied Materials公司)、Coral (NovelIus公司)、Aurora (ASM公司)等相當(dāng)于這些，存在致密質(zhì) 的膜以及多孔質(zhì)(porous)膜這兩者)等。這些含有Si，但是還能夠應(yīng)用SiLK等不含有Si 的具有C和0和H的膜。另外，作為Low-k膜還可以考慮CF系列絕緣膜的應(yīng)用可能性。圖3是表示本實施方式的處理方法的流程圖，圖4是表示此時的氣體的導(dǎo)入時機(jī) 以及反應(yīng)室內(nèi)的壓力變化的流程圖。首先，打開閘閥38，通過搬入搬出口 37將具有形成有蝕刻損傷、灰化損傷的Low-k 膜的晶圓W搬入到反應(yīng)室11，載置到加熱成規(guī)定溫度的載置臺12上(工序1)。然后，對反 應(yīng)室11內(nèi)進(jìn)行排氣來設(shè)為規(guī)定壓力的真空狀態(tài)(工序2)。接著，從稀釋氣體供給源33通 過稀釋氣體供給配管22以及氣體導(dǎo)入頭20的稀釋氣體流路24和稀釋氣體噴出孔26將稀 釋氣體導(dǎo)入到反應(yīng)室11內(nèi)(工序3)。此時，導(dǎo)入到反應(yīng)室11內(nèi)的稀釋氣體在整個反應(yīng)室 11內(nèi)均勻地擴(kuò)散，如圖4所示，反應(yīng)室11內(nèi)的壓力上升。然后，反應(yīng)室11內(nèi)的壓力成為低于 處理壓力的第一壓力為止繼續(xù)導(dǎo)入稀釋氣體。此時的稀釋氣體流量優(yōu)選為100 7000mL/ min(sccm)。另外，作為稀釋氣體能夠優(yōu)選使用N2氣體，其它還能夠使用Ar氣體等稀有氣 體。另外，第一壓力優(yōu)選為恢復(fù)處理的壓力的40 96%。例如，在處理壓力為667Pa (5Torr) 的情況下，優(yōu)選267 640Pa(2.0 4.8Torr)的范圍。此時，一邊將處理氣體導(dǎo)入到反應(yīng) 室11內(nèi)一邊利用自動壓力控制閥(APC)41來進(jìn)行反應(yīng)室11內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)。在反應(yīng)室11內(nèi)的壓力到達(dá)第一壓力的時刻，停止稀釋氣體的供給，從藥劑儲存部 29通過氣體壓送等，例如將TMSDMA等甲硅烷基化劑、DMC等用于生成處理氣體的液體狀的 藥劑通過藥劑配管28來提供給氣化器27，將包含在氣化器27中被進(jìn)行氣化而形成的甲基 的處理氣體通過處理氣體供給配管21以及氣體導(dǎo)入頭20的處理氣體流路23和處理氣體 噴出孔25導(dǎo)入到反應(yīng)室11 (工序4)。由此，如圖4所示，反應(yīng)室11內(nèi)的壓力進(jìn)一步上升。然后，繼續(xù)導(dǎo)入處理氣體到作為處理壓力的第二壓力。此時，處理氣體的流量優(yōu)選為50 1000mL/min(sccm)。當(dāng)處理氣體的流量過于少時處理時間變長，當(dāng)處理氣體的流量過于多 時減少處理氣體的使用量的效果減小。在反應(yīng)室11內(nèi)到達(dá)處理壓力的時刻，停止供給處理氣體，關(guān)閉閥42，將處理氣體 封入到反應(yīng)室11內(nèi)，將反應(yīng)室11內(nèi)的壓力保持為處理壓力，對Low-k膜進(jìn)行恢復(fù)處理(工 序5)。該恢復(fù)處理中的晶圓W的溫度優(yōu)選為150 300°C。另外，恢復(fù)處理時的反應(yīng)室內(nèi) 的壓力優(yōu)選為667 4000Pa(5 30Torr)。并且，恢復(fù)處理時間優(yōu)選為10 420sec左右。在恢復(fù)處理時，使具有甲基的處理氣體作用于由蝕刻以及灰化的損傷而表面產(chǎn)生 損傷層的Low-k膜，將損傷層的OH基置換為甲基或者包含甲基的基。由此，因損傷而上升 的相對介電常數(shù)(k值)下降。這樣恢復(fù)處理結(jié)束之后，一邊通過排氣機(jī)構(gòu)40來對反應(yīng)室11內(nèi)進(jìn)行排氣，一邊從 稀釋氣體供給源33作為吹掃氣體將稀釋氣體導(dǎo)入到反應(yīng)室11內(nèi)來對反應(yīng)室11內(nèi)進(jìn)行吹 掃(工序6)，之后，打開閘閥38來從搬入搬出口 37搬出恢復(fù)處理之后的晶圓W(工序7)。在以上那樣的處理方法中，首先將稀釋氣體導(dǎo)入到反應(yīng)室11內(nèi)，在反應(yīng)室11內(nèi) 填滿稀釋氣體來設(shè)為低于處理壓力的壓力之后，從與晶圓W對應(yīng)的的位置(晶圓W的正上 方)對反應(yīng)室11內(nèi)的晶圓W的存在區(qū)域?qū)胩幚須怏w來使反應(yīng)室11內(nèi)的壓力上升到處理 壓力，但是TMSDMA等處理氣體和N2等稀釋氣體的分子量的差異較大，在真空中分子量相互 不同的氣體不容易混合，因此后導(dǎo)入的處理氣體不容易向被稀釋氣體填滿的反應(yīng)室11內(nèi) 的周圍擴(kuò)散，如圖5所示，在晶圓W的附近區(qū)域形成有處理氣體的濃度較高區(qū)域C。這樣在 晶圓W的附近區(qū)域局部形成有處理氣體的濃度較高區(qū)域，由此與整個反應(yīng)室11為均勻的濃 度的情況相比，增加有助于晶圓W的恢復(fù)處理的處理氣體的量，作為處理氣體能夠一邊確 保充分的量，一邊減少處理氣體的導(dǎo)入量本身。處理氣體隨著時間經(jīng)過而擴(kuò)散到反應(yīng)室11 的周圍，但是能夠固定時間較高保持晶圓W附近區(qū)域的處理氣體濃度，因此能夠充分進(jìn)行 恢復(fù)處理反應(yīng)。從使處理氣體更不容易擴(kuò)散來促進(jìn)處理的觀點出發(fā)，優(yōu)選處理氣體與稀釋 氣體的分子量的差較大。接著，說明使用以上那樣的裝置來實際進(jìn)行了恢復(fù)處理的測試結(jié)果。在此，使用具有甲基的作為甲硅烷基化劑的TMSDMA作為處理氣體，使用N2氣體作 為稀釋氣體，根據(jù)模擬受到損傷的Low-k膜的含有OH基的光致抗蝕劑膜中的處理前和處理 后的膜厚變化At來掌握了恢復(fù)處理的程度。當(dāng)實際對形成Low-k膜的晶圓實施蝕刻以及 灰化處理來導(dǎo)入損傷來要掌握恢復(fù)處理的程度時，存在難以制造樣品、精度較低這種問題， 但是如果鑒于恢復(fù)處理的本質(zhì)在于將OH基置換為甲基或者包含甲基的基的情況，則通過 對這樣含有OH基的光致抗蝕劑膜進(jìn)行恢復(fù)處理，能夠簡單地且精度良好地掌握恢復(fù)處理 的程度。作為成為基準(zhǔn)的制程程序而使用了以下基本條件。處理壓力(反應(yīng)室內(nèi)整個壓力)667Pa(5Torr)TMSDMA 分壓IOOPa (0. 75Torr)TMSDMA 流量500mL/min (sccm)N2 流量2833mL/min (sccm)溫度250°C
時間IOsec首先，在上述基本條件(條件A)下，通過同時導(dǎo)入以往的稀釋氣體以及處理氣體 的條件(比較例)和首先導(dǎo)入N2氣體并接著導(dǎo)入處理氣體這種條件(實施例)進(jìn)行恢復(fù) 處理，求出晶圓面內(nèi)的恢復(fù)處理前后的膜厚差A(yù)t。圖6表示其結(jié)果。如該圖所示，在條 件A中，在比較例中At為87. 6nm 士 33. 6%，但是在實施例中成為209. 8nm 士 5. 5%，可知 恢復(fù)處理的程度在實施例中高兩倍以上。接著，關(guān)于從作為基本條件的條件A使晶圓溫度 250°C降低到180°C而將處理時間延長到25sec的條件(條件B)，在實施例以及比較例中 求出恢復(fù)處理前后的膜厚差A(yù)t。圖6也表示其結(jié)果。如該圖所示，在條件B中，在比較例 中At為41.8nm 士 16. 7%，在實施例中成為107. 2nm 士 19. 6 %，恢復(fù)處理的程度整體低于 作為基本條件的條件A，但是可知恢復(fù)的程度仍然在實施例中高兩倍以上。接著，關(guān)于將作 為基本條件的條件A的TMSDMA分壓提高到400Pa(3Torr)的條件(條件C)、將條件B的 TMSDMA分壓提高到400Pa(3Torr)的條件(條件D)，都同樣地，在實施例以及比較例中求 出恢復(fù)處理前后的膜厚差A(yù)t。圖6也表示其結(jié)果。如該圖所示，在條件C中，在比較例中 At為186. 5nm 士 12. 1 %，在實施例中成為223. Inm 士4. 4%，在條件D中，在比較例中At為 82. 5nm士34. 5%，在實施例中成為125. Inm士 14. 2%，可知恢復(fù)的程度在實施例中高于比較 例。并且，根據(jù)效果的程度等來判斷，在實施例中判斷這些條件A D中的條件A最好。接著，使作為上述基本條件的條件A的TMSDMA的流量以100、300、500mL/ min(sccm)進(jìn)行變化并以實施例的順序進(jìn)行了恢復(fù)處理。具體而言，在將TMSDMA的流量 設(shè)為lOOmL/min (sccm)的情況下，在最初的N2氣體導(dǎo)入步驟中，以8. Osec達(dá)到作為目 標(biāo)壓力的567Pa(4. 25Torr)之后，在TMSDMA導(dǎo)入步驟中，以12. Osec達(dá)到作為處理壓力 的667Pa(5Torr)之后，將TMSDMA封入到反應(yīng)室內(nèi)進(jìn)行了 IOsec的恢復(fù)處理。另外，在將 TMSDMA的流量設(shè)為300mL/min (sccm)的情況下，在最初的N2氣體導(dǎo)入步驟中，以8. Osec達(dá) 到作為目標(biāo)壓力的567Pa(4. 25Torr)之后，在TMSDMA導(dǎo)入步驟中，以7. 5sec達(dá)到作為處 理壓力的667Pa(5Torr)之后，將TMSDMA封入到反應(yīng)室內(nèi)進(jìn)行了 IOsec的恢復(fù)處理。在將 TMSDMA的流量設(shè)為500mL/min (sccm)的情況下，在最初的N2氣體導(dǎo)入步驟中，以7. 8sec達(dá) 到作為目標(biāo)壓力的567Pa (4. 25Torr)，之后，在TMSDMA導(dǎo)入步驟中，以7. Osec達(dá)到作為處理 壓力的667Pa(5Torr)之后，將TMSDMA封入到反應(yīng)室內(nèi)進(jìn)行了 IOsec的恢復(fù)處理。圖7示出這些條件和恢復(fù)處理的結(jié)果。此外，在圖7中，為了進(jìn)行比較，也一起表 示在上述條件A中同時導(dǎo)入N2和TMSDMA的比較例的結(jié)果。如圖7所示，不管TMSDMA的流 量在哪一種條件下，都顯示出At為比較例的兩倍以上的良好的值。另外，對處理記錄進(jìn)行 積分來求出TMSDMA的使用量，結(jié)果是，當(dāng)在條件A下同時導(dǎo)入N2和TMSDMA的比較例的使用 量設(shè)為 1. 00 時，TMSDMA 的流量在 100mL/min (sccm)的情況下為 0. 30、在 300mL/min (sccm) 的情況下為0. 58、在500mL/min(SCCm)的情況下為0. 94，使用量都比比較例少，特別是在 lOOmL/min (sccm)的情況下成為較少使用量，但是在100mL/min (sccm)中，導(dǎo)入TMSDMA來 提高壓力花費時間，從生產(chǎn)率(throughput)的觀點來講不理想。與此相對，在TMSDMA為 300mL/min的情況下，導(dǎo)入TMSDMA來提高壓力的時間較短，而且Δ t的量也為比較例的兩倍 以上，TMSDMA的使用量為比較例的58%，顯示出極好的特性。接著，說明能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的方法的其它裝置。圖8是表示能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的方法的處理裝置的其它例的截面圖，圖9是表示使
9用于圖8的處理裝置的氣體導(dǎo)入頭的仰視圖。該裝置除了氣體導(dǎo)入頭的結(jié)構(gòu)不同以外，具有與圖1的裝置相同的結(jié)構(gòu)，因此對 與圖1的裝置相同的部分附加相同的附圖標(biāo)記而省略說明。在圖8的處理裝置中，代替圖1的處理裝置中的氣體導(dǎo)入頭20而具有氣體導(dǎo)入頭 20’。氣體導(dǎo)入頭20’也與氣體導(dǎo)入頭20同樣地被蓋19所支承，通過密封部件(未圖示) 相對于反應(yīng)室11氣密地被密封。在氣體導(dǎo)入頭20’的上部連接有提供處理氣體的處理氣 體供給配管21和提供稀釋氣體的稀釋氣體供給配管22，在該氣體導(dǎo)入頭20’的內(nèi)部形成有 與處理氣體供給配管21相連接的處理氣體流路61和與稀釋氣體供給配管22相連接的稀 釋氣體流路63。處理氣體供給配管21與氣體導(dǎo)入頭20’的上面的中心相連接，處理氣體 流路61向下方延伸在氣體導(dǎo)入頭20’的中心上，并開口在氣體導(dǎo)入頭20’的底面中心上而 形成為處理氣體噴出孔61a。因而，由處理氣體噴出孔61a噴出的處理氣體噴出區(qū)域小于 晶圓W的直徑且被設(shè)置在晶圓W的正上方區(qū)域，從而處理氣體被導(dǎo)入到晶圓W的存在區(qū)域。 另一方面，稀釋氣體供給配管22連接在與氣體導(dǎo)入頭20’的上面的中心錯開的位置上，稀 釋氣體流路63從上述位置向下方延伸而與氣體擴(kuò)散空間64相連接，該氣體擴(kuò)散空間64在 氣體導(dǎo)入頭20’的內(nèi)部水平延伸到其周緣部附近而形成為圓板狀。如圖9所示，從氣體擴(kuò) 散空間64起在與載置在載置臺12上的晶圓W的外側(cè)對應(yīng)的位置上圓周狀地形成有多個稀 釋氣體噴出孔65。由此，稀釋氣體從稀釋氣體噴出孔65被噴出到不存在晶圓W的區(qū)域。在該裝置中，基本上也與圖3的流程圖同樣地，將晶圓W搬入到反應(yīng)室11并載置 到載置臺12上，對反應(yīng)室11內(nèi)進(jìn)行排氣來設(shè)為規(guī)定壓力的真空狀態(tài)之后，首先導(dǎo)入稀釋氣 體，將反應(yīng)室11內(nèi)調(diào)節(jié)為低于處理壓力的規(guī)定壓力，接著，導(dǎo)入處理氣體，使反應(yīng)室11內(nèi)的 氣體壓力上升到處理壓力，將反應(yīng)室11內(nèi)的壓力保持為處理壓力，對Low-k膜進(jìn)行恢復(fù)處 理。由此，與圖1的裝置的情況同樣地，處理氣體被導(dǎo)入到與晶圓W對應(yīng)的的部分，因此在 晶圓W的附近區(qū)域局部形成處理氣體的濃度較高區(qū)域，由此與整個反應(yīng)室11為均勻的濃度 的情況相比，增加有助于晶圓W的恢復(fù)處理的處理氣體的量，一邊作為處理氣體確保充分 的量，一邊能夠減少處理氣體的導(dǎo)入量本身。另外，作為Low-k膜，存在多孔質(zhì)的膜，但是當(dāng)在收納了多孔質(zhì)的Low-k膜的反應(yīng) 室內(nèi)首先導(dǎo)入稀釋氣體時，稀釋氣體進(jìn)入到Low-k膜的氣孔中，接著即使導(dǎo)入處理氣體，處 理氣體也難以到達(dá)氣孔中，有可能無法充分進(jìn)行恢復(fù)處理。在使用圖8的裝置的情況下，為 了回避這些，能夠使用以下那樣的方法。圖10是表示該方法的流程圖，圖11是表示此時的 氣體的導(dǎo)入時機(jī)以及反應(yīng)室內(nèi)的壓力變化的圖。首先，與圖3的工序1以及工序2同樣地， 打開閘閥38，通過搬入搬出口 37將具有形成有蝕刻損傷、灰化損傷的Low-k膜的晶圓W搬 入到反應(yīng)室11并載置到加熱為規(guī)定溫度的載置臺12上(工序11)，對反應(yīng)室11內(nèi)進(jìn)行排 氣來設(shè)為規(guī)定壓力的真空狀態(tài)(工序12)。接著，與圖3的流程圖示出的方法不同，將稀釋 氣體和處理氣體同時導(dǎo)入到反應(yīng)室11內(nèi)，使反應(yīng)室11內(nèi)的壓力上升到低于上述第一壓力 的第三壓力為止(工序13)。在該工序13中能夠以處理氣體來填滿Low-k膜的氣孔。也就 是說，在圖8的裝置中氣體被提供給晶圓W的外側(cè)區(qū)域，處理氣體被提供給與晶圓W對應(yīng)的 區(qū)域，因此如圖12所示，首先，即使導(dǎo)入稀釋氣體和處理氣體兩者，也能夠?qū)AW大體上 僅提供處理氣體，由此能夠避免稀釋氣體進(jìn)入到Low-k膜的氣孔而妨礙恢復(fù)處理。另外，此 時，處理氣體僅填滿Low-k膜的氣孔即可，因此能夠?qū)⒌谌龎毫υO(shè)定為較低，而且與處理氣體一起導(dǎo)入稀釋氣體，因此使用于工序13的處理氣體的量較少即可。另一方面，在圖1的 裝置的情況下，稀釋氣體也被導(dǎo)入到晶圓W的對應(yīng)部分，因此難以得到這樣的效果。如圖10所示，在該工序13之后，停止處理氣體，與圖3的工序3同樣地僅導(dǎo)入稀 釋氣體來使反應(yīng)室11內(nèi)上升到第一壓力(工序14)，之后，實施作為與圖3的工序4 7同 樣的工序的工序15 18。此外，關(guān)于圖8的裝置，稀釋氣體被提供給反應(yīng)室11內(nèi)的晶圓W的外側(cè)區(qū)域，處理 氣體被提供給與晶圓W對應(yīng)的區(qū)域，因此，即使不是圖3、圖9那樣的順序供給氣體，而是同 時供給稀釋氣體和處理氣體，處理氣體擴(kuò)散到晶圓W的外部也花費時間，因此能夠固定期 間在晶圓W的存在區(qū)域形成處理氣體濃度較高區(qū)域，可以通過較少處理氣體的使用量，能 夠?qū)ow-k膜進(jìn)行充分的恢復(fù)處理。此外，本發(fā)明并不限于上述實施方式而能夠進(jìn)行各種變形。例如，在上述實施方式 中，作為處理氣體例示了甲硅烷基化劑等各種成分，但是只要具有甲基的處理氣體就并不 限于這些。另外，關(guān)于適用于本發(fā)明的Low-k膜也并不限于上述例示的膜，只要受到損傷而 存在OH基的膜就能夠應(yīng)用。并且，在上述實施方式中，在進(jìn)行恢復(fù)處理時，密封了反應(yīng)室 內(nèi)，但是也可以一邊使用自動壓力控制閥來進(jìn)行壓力控制一邊進(jìn)行恢復(fù)處理。并且，在圖1的裝置中在氣體導(dǎo)入頭的中央形成三個處理氣體噴出孔，在圖7的裝 置中在氣體導(dǎo)入頭的中心形成一個氣體噴出孔61a，構(gòu)成直徑小于晶圓的處理氣體噴出區(qū) 域，從晶圓中央的正上方位置供給處理氣體，但是如果能夠?qū)⑻幚須怏w導(dǎo)入到反應(yīng)室內(nèi)的 晶圓的存在區(qū)域，則并不限定于這些結(jié)構(gòu)。并且，在上述實施方式中，示出使用半導(dǎo)體晶圓作為被處理基板的例子，但是并不 限于此，也可以是FPD (平板顯示器)用基板等其它基板。
權(quán)利要求
一種處理方法，將具有甲基的處理氣體導(dǎo)入到容納有被處理基板的處理容器內(nèi)，其中，該被處理基板具有表面部分形成有損傷層的低介電常數(shù)膜，以此對上述低介電常數(shù)膜上所形成的損傷層實施恢復(fù)處理，該處理方法的特征在于，具有以下工序?qū)υO(shè)為規(guī)定的減壓狀態(tài)的上述處理容器內(nèi)導(dǎo)入稀釋氣體，使上述處理容器內(nèi)的壓力上升到低于恢復(fù)處理時的處理壓力的第一壓力；在使上述處理容器內(nèi)的壓力上升到上述第一壓力之后，停止導(dǎo)入上述稀釋氣體，將上述處理氣體導(dǎo)入到上述處理容器內(nèi)的被處理基板的存在區(qū)域，使上述處理容器內(nèi)的壓力上升到作為恢復(fù)處理時的處理壓力的第二壓力；保持上述處理壓力來對被處理基板進(jìn)行恢復(fù)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，將上述處理氣體從容納在上述處理容器內(nèi)的被處理基板的正上方位置導(dǎo)入到上述處 理容器內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的處理方法，其特征在于，在導(dǎo)入上述處理氣體以及上述稀釋氣體時，一邊將氣體導(dǎo)入到上述處理容器內(nèi)，一邊 通過對上述處理容器內(nèi)的排氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)的壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)上述處理容器內(nèi)的壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的處理方法，其特征在于，在進(jìn)行上述恢復(fù)處理時，通過密封上述處理容器，將上述處理容器內(nèi)的壓力保持為處 理壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的處理方法，其特征在于，被處理基板水平地被配置在上述處理容器內(nèi)，上述處理氣體從處理氣體噴出區(qū)域?qū)?到上述處理容器內(nèi)，其中，該處理氣體噴出區(qū)域被設(shè)置在被處理基板的上方的與被處理基 板的中央部對應(yīng)的位置且直徑小于被處理基板的直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理方法，其特征在于，上述稀釋氣體從稀釋氣體噴出區(qū)域被導(dǎo)入到上述處理容器內(nèi)，其中，該稀釋氣體噴出 區(qū)域被設(shè)置在上述處理容器內(nèi)的被處理基板的上方的與被處理基板的外側(cè)對應(yīng)的位置上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理方法，其特征在于，還具有以下工序在導(dǎo)入上述稀釋氣體之前，從上述稀釋氣體噴出區(qū)域以及上述處理 氣體噴出區(qū)域，將上述稀釋氣體以及上述處理氣體同時導(dǎo)入到上述處理容器內(nèi)，從而使上 述處理容器內(nèi)的壓力上升到低于上述第一壓力的第三壓力。
全文摘要
提供一種處理方法，在進(jìn)行低介電常數(shù)膜的損傷恢復(fù)處理時，能夠一邊充分確保有助于恢復(fù)處理的處理氣體的量，一邊減少處理氣體的使用量。該處理方法將具有甲基的處理氣體來導(dǎo)入到容納有被處理基板的處理容器內(nèi)其中，該被處理基板具有表面部分形成損傷層的低介電常數(shù)膜，以此對低介電常數(shù)膜上所形成的損傷層實施恢復(fù)處理，對設(shè)為減壓狀態(tài)的處理容器內(nèi)導(dǎo)入稀釋氣體，使處理容器內(nèi)的壓力上升到低于恢復(fù)處理時的處理壓力的第一壓力，之后，停止導(dǎo)入稀釋氣體，將處理氣體導(dǎo)入到處理容器內(nèi)的被處理基板的存在區(qū)域，使處理容器內(nèi)的壓力上升到作為恢復(fù)處理時的處理壓力的第二壓力，保持該處理壓力，對被處理基板進(jìn)行恢復(fù)處理。
文檔編號G05B19/02GK101901781SQ20101018289
公開日2010年12月1日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月1日
發(fā)明者久保田和宏, 林大輔, 清水涉 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社