專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制造方法及基板處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如由單鑲嵌法(single damascene)或雙鑲嵌法(doubledamascene)形成的半導(dǎo)體裝置的制造方法和制造半導(dǎo)體裝置時使用的基板處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件的制造工藝中，在配線槽或連接孔的形成中，較多使用雙鑲嵌法(如參考專利文獻(xiàn)1)。圖21為模式地表示現(xiàn)有的由雙鑲嵌法形成Cu配線的形成方法的一例的說明圖。
首先，在基板上從下方開始依次形成如配線層500、層間絕緣膜501、反射防止膜502，在該多層膜構(gòu)造的表面形成第一抗蝕劑膜503(圖21(a))。接著，由光刻技術(shù)在第一抗蝕劑膜503上繪制規(guī)定的圖案(圖21(b))。在該圖案形成工序中，第一抗蝕劑膜503按規(guī)定的圖案被曝光，其曝光部利用顯影而被有選擇地除去。隨后，將該第一抗蝕劑膜503作為掩模由蝕刻處理來蝕刻反射防止膜502和層間絕緣膜501。依此，形成連通多層膜構(gòu)造的表面和配線層500的連接孔504(圖21(c))。
其次，例如，利用灰化處理剝離除去不需要的第一抗蝕劑膜503(圖21(d))，而形成用于形成配線槽的新的第二抗蝕劑膜505(圖21(e))。由光刻技術(shù)在第二抗蝕劑膜505上繪制圖案(圖21(f))，隨后，利用將此第二抗蝕劑膜505作為掩模的蝕刻處理，來蝕刻反射防止膜502和層間絕緣膜501的一部分。這樣，就形成了連通到連接孔504并比連接孔504寬的配線槽506(圖21(g))。剝離除去不需要的第二抗蝕劑膜505(圖21(h))，在連接孔504與配線槽506中填進(jìn)Cu材料，形成Cu配線507(圖21(i))。
可是，隨著半導(dǎo)體裝置的微細(xì)化，層間絕緣膜攜帶的寄生電容在提高配線的性能方面成為重要的因素，由低電介質(zhì)材料(Low-k材料)構(gòu)成層間絕緣膜本身。作為構(gòu)成層間絕緣膜的低電介質(zhì)材料(Low-k材料)，一般應(yīng)用具有甲基等的烷基作為末端基的物質(zhì)。
但是，在如上所述的現(xiàn)有的鑲嵌工藝中，在抗蝕劑膜剝離時，Low-k材料構(gòu)成的層間絕緣膜501會受到損傷。這樣的損壞會導(dǎo)致層間絕緣膜501的介電常數(shù)的上升，有損使用Low-k材料的效果。
應(yīng)該極力減小這樣的損傷，雖然在抗蝕劑剝離中使用He氣以及H2氣的高溫灰化的方案被提案(非專利文獻(xiàn)1)，但是，在此技術(shù)中，損壞的抑制效果并不完全，不只如此，還存在抗蝕劑剝離性低以及不實(shí)用的問題。
專利文獻(xiàn)1日本特開2002-83869號公報非專利文獻(xiàn)1A.Matsushita et al.“Low damage ashing usingH2/He plasma for porousultra Low-k”Proceeding IITC’03pp 147-149發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于這樣的情況而提出的，其目的在于提供一種能夠制造具有良好的電氣特性以及可靠性的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體裝置的制造方法和用于實(shí)現(xiàn)此制造方法的基板處理系統(tǒng)、以及實(shí)行此制造方法的控制程序和計算機(jī)可讀取的存儲介質(zhì)。
在本發(fā)明的第一方面中提供有一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，包括在形成于半導(dǎo)體基板上的被蝕刻膜的表面上形成具有規(guī)定的電路圖案的蝕刻掩模的工序；經(jīng)由上述蝕刻掩模蝕刻上述被蝕刻膜，在上述蝕刻膜上形成槽或孔的工序；至少包含利用含有臭氧的氣體進(jìn)行的處理以除去上述蝕刻掩模的工序；以及通過供給規(guī)定的恢復(fù)氣體，使到上述除去工序為止的工序?qū)ι鲜霰晃g刻膜所帶來的損傷進(jìn)行恢復(fù)的工序。
在上述第一方面中，除去上述蝕刻掩模的工序為在應(yīng)用臭氧和水蒸氣作為上述處理氣體使上述蝕刻掩模改性之后，由純水或藥液進(jìn)行處理，或者，也可以為在應(yīng)用臭氧作為上述處理氣體使上述蝕刻掩模改性之后，由純水或藥液進(jìn)行處理。另外，除去上述蝕刻掩模的工序之后，在恢復(fù)上述損傷的工序之前，還有洗凈上述半導(dǎo)體基板的工序。再者，恢復(fù)上述損傷的工序由使用甲硅烷基化氣體作為恢復(fù)氣體的甲硅烷基化處理來進(jìn)行。
在本發(fā)明的第二方面中提供有一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，包括在形成于半導(dǎo)體基板上的被蝕刻膜的表面上形成具有規(guī)定的電路圖案的蝕刻掩模的工序；經(jīng)由上述蝕刻掩模蝕刻上述被蝕刻膜，在上述蝕刻膜上形成槽或孔的工序；除去上述蝕刻掩模的工序；以及通過供給規(guī)定的恢復(fù)氣體，使到上述除去工序為止的工序?qū)ι鲜霰晃g刻膜所帶來的損傷進(jìn)行恢復(fù)的工序，其中，恢復(fù)上述損傷的工序為在供給上述恢復(fù)氣體之前和/或供給開始后加熱半導(dǎo)體基板。
在上述第二方面中，恢復(fù)上述損傷的工序通過使用甲硅烷基化氣體作為恢復(fù)氣體的甲硅烷基化處理來進(jìn)行。這時，供給上述恢復(fù)氣體之前的加熱和/或供給開始后的加熱，優(yōu)選在50～200℃內(nèi)進(jìn)行。接下來，在進(jìn)行供給上述恢復(fù)氣體之前的加熱和供給開始后的加熱的兩方面的加熱時，優(yōu)選供給上述恢復(fù)氣體之前的加熱按第一溫度進(jìn)行，上述供給開始后的加熱按比第一溫度高的第二溫度進(jìn)行。
在本發(fā)明的第三方面中提供有一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，包括在形成于半導(dǎo)體基板上的被蝕刻膜的表面上形成具有規(guī)定的電路圖案的蝕刻掩模的工序；經(jīng)由上述蝕刻掩模通過干蝕刻來蝕刻上述被蝕刻膜，在上述蝕刻膜上形成槽或孔的工序；在上述蝕刻之后由干式處理除去蝕刻掩模的工序；在除去上述蝕刻掩模的工序之后向半導(dǎo)體基板存在的環(huán)境中導(dǎo)入水分，對半導(dǎo)體基板供給水分的工序；加熱吸附水分后的半導(dǎo)體基板的工序；以及在上述加熱工序后，通過供給規(guī)定的恢復(fù)氣體，使到上述除去工序為止的工序?qū)ι鲜霰晃g刻膜所帶來的損傷進(jìn)行恢復(fù)的工序。
根據(jù)上述第三方面，由上述干蝕刻進(jìn)行蝕刻在上述被蝕刻膜上形成槽或孔的工序，除去上述蝕刻掩模的工序以及上述損傷恢復(fù)工序能夠在同一單元中進(jìn)行。另外，除去上述蝕刻掩模的工序，能夠利用應(yīng)用氧等離子體的干灰化處理來進(jìn)行，也能夠利用應(yīng)用氧自由基的干灰化處理來進(jìn)行。再者，恢復(fù)上述損傷的工序，可以在上述恢復(fù)氣體的供給開始后加熱基板。這時，優(yōu)選加熱上述吸附水分后的半導(dǎo)體基板的工序在第一溫度下進(jìn)行，上述恢復(fù)氣體供給開始后的加熱在比第一溫度高的第二溫度下進(jìn)行。再者，恢復(fù)上述損傷的工序由應(yīng)用甲硅烷基化氣體作為恢復(fù)氣體的甲硅烷基化處理來進(jìn)行。這時，在供給作為上述恢復(fù)氣體的甲硅烷基化氣體之前進(jìn)行的半導(dǎo)體基板的加熱的溫度，優(yōu)選50～200℃。再者，向上述半導(dǎo)體基板供給水分的工序，能夠利用向半導(dǎo)體基板存在的環(huán)境中導(dǎo)入大氣來進(jìn)行。
在上述第一～第三方面中，進(jìn)行甲硅烷基化處理作為上述恢復(fù)處理的時候，作為恢復(fù)氣體，優(yōu)選使用在分子內(nèi)具有硅氮烷結(jié)合(Si-N)的化合物來進(jìn)行，上述分子內(nèi)具有硅氮烷結(jié)合的化合物優(yōu)選TMDS(1，1，3，3-Tetramethyldisilazane)、TMSDMA(Dimethylaminotrimethylsilane)、DMSDMA(Dimethylsilyldimethylamine)、TMSPyrole(1-Trimethylsilylpylole)、BSTFA(N，0-Bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide)、BDMADMS(Bis(dimethylamino)dimethylsilane)。
在本發(fā)明的第四方面中，提供有一種基板處理系統(tǒng)，其特征在于為經(jīng)由形成有規(guī)定圖案的蝕刻掩模，利用蝕刻裝置蝕刻半導(dǎo)體基板上的被蝕刻層，在被蝕刻膜上形成槽或孔后，處理半導(dǎo)體基板的基板處理系統(tǒng)，包括利用含有臭氧的處理氣體使上述蝕刻掩模改性的裝置、通過純水或藥液除去改性后的蝕刻掩模的洗凈裝置、供給規(guī)定的恢復(fù)氣體，利用恢復(fù)處理來恢復(fù)帶給上述被蝕刻膜的損傷的恢復(fù)處理裝置、以及控制這些裝置的控制部，其中，上述控制部控制將除去上述蝕刻掩模之后的半導(dǎo)體基板導(dǎo)入到上述恢復(fù)處理裝置中進(jìn)行恢復(fù)處理。
在上述第四方面中，利用含有臭氧的上述處理氣體使上述蝕刻掩模改性的裝置，能夠應(yīng)用臭氧與水蒸氣的混合氣體或臭氧單質(zhì)作為處理氣體。另外，可以為將使上述蝕刻掩模改性的裝置、上述洗凈裝置和上述恢復(fù)處理裝置配置在同一單元內(nèi)的結(jié)構(gòu)。另外，上述控制部也能夠進(jìn)行控制，使得在上述恢復(fù)處理裝置中，在供給上述恢復(fù)氣體之前和/或供給開始之后，加熱半導(dǎo)體基板。另外，上述控制部能夠進(jìn)行控制，使得在上述恢復(fù)處理裝置中，在供給上述恢復(fù)氣體之前，將半導(dǎo)體基板加熱到第一溫度，在供給開始之后，將半導(dǎo)體基板加熱到比第一溫度高的第二溫度。另外，上述恢復(fù)處理裝置，可以為應(yīng)用甲硅烷基化氣體作為恢復(fù)氣體來進(jìn)行甲硅烷基化處理的結(jié)構(gòu)，此時，優(yōu)選上述控制部控制供給上述恢復(fù)氣體之前的加熱和/或供給開始后的加熱的溫度在50～200℃之間。
在本發(fā)明的第五方面中，提供有一種基板處理系統(tǒng)，其特征在于，包括經(jīng)由形成有規(guī)定圖案的蝕刻掩模，干蝕刻半導(dǎo)體基板上的被蝕刻層，在被蝕刻膜上形成槽或孔的干蝕刻裝置；由干灰化除去上述蝕刻掩模的干灰化裝置；供給規(guī)定的恢復(fù)氣體，由恢復(fù)處理恢復(fù)帶給上述被蝕刻膜的損傷的恢復(fù)處理裝置；加熱半導(dǎo)體基板的加熱機(jī)構(gòu)；向半導(dǎo)體基板供給水分的機(jī)構(gòu)；以及控制這些裝置和機(jī)構(gòu)的控制部。上述干蝕刻裝置、上述干灰化裝置以及上述恢復(fù)處理裝置可以被整體地設(shè)置在同一處理單元內(nèi)，在真空環(huán)境下進(jìn)行處理。上述控制部進(jìn)行如下控制利用上述供給水分的機(jī)構(gòu)向由上述干灰化裝置除去蝕刻掩模的半導(dǎo)體基板供給水分，隨后，由上述加熱機(jī)構(gòu)加熱半導(dǎo)體基板，接著，在上述恢復(fù)處理裝置中進(jìn)行上述恢復(fù)處理。
在上述第五方面中，上述控制部能夠進(jìn)行控制，使得在上述恢復(fù)裝置中，在上述恢復(fù)氣體的供給開始之后加熱半導(dǎo)體基板。此時，優(yōu)選上述控制部，在上述恢復(fù)處理裝置中，在供給上述恢復(fù)氣體之前，將半導(dǎo)體基板加熱到第一溫度，在供給開始之后，將半導(dǎo)體基板加熱到比第一溫度高的第二溫度。另外，上述恢復(fù)處理裝置，可以應(yīng)用甲硅烷基化氣體作為恢復(fù)氣體來進(jìn)行甲硅烷基化處理，此時，優(yōu)選上述控制部控制在供給作為上述恢復(fù)氣體的甲硅烷基化氣體之前進(jìn)行的半導(dǎo)體基板的加熱的溫度在50～200℃之間。再者，優(yōu)選上述控制部控制，在供給作為上述恢復(fù)氣體的甲硅烷基化氣體開始之后，在上述恢復(fù)處理裝置中，加熱半導(dǎo)體基板到50～200℃之間。此時，優(yōu)選上述控制部，在上述恢復(fù)處理裝置中，在供給上述甲硅烷基化氣體之前，將半導(dǎo)體基板加熱到第一溫度，在供給開始之后，將半導(dǎo)體基板加熱到比第一溫度高的第二溫度。另外，向上述半導(dǎo)體基板導(dǎo)入水分的機(jī)構(gòu)，可以為具有設(shè)置在上述處理單元中的大氣導(dǎo)入部的結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的第六方面中，提供有一種控制程序。其特征在于在計算機(jī)上進(jìn)行動作，并在計算機(jī)中對制造系統(tǒng)進(jìn)行控制，使得在運(yùn)行時可以執(zhí)行上述第一～第三方面中的任一制造方法，。
在本發(fā)明的第七方面中，提供有一種計算機(jī)可讀取的存儲媒介，其特征在于是存儲在計算機(jī)上的動作的控制程序的計算機(jī)可讀取的存儲媒介，上述控制程序，在計算機(jī)中控制制造系統(tǒng)，使得在運(yùn)行時可以執(zhí)行上述第一～第三方面中的任一制造方法。
根據(jù)本發(fā)明，在半導(dǎo)體基板上的被蝕刻膜上，經(jīng)由蝕刻掩模利用蝕刻形成配線槽或連接孔之后，在除去蝕刻掩模時，利用含有臭氧的處理氣體進(jìn)行的處理，具體地說，采用應(yīng)用臭氧和水蒸氣作為處理氣體使蝕刻掩模改性后，利用純水或藥液進(jìn)行處理的方法，或應(yīng)用臭氧作為處理氣體使蝕刻掩模改性后，利用純水或藥液進(jìn)行處理的方法，隨后，進(jìn)行利用甲硅烷基化處理那樣的處理氣體的恢復(fù)處理，由此，在按實(shí)用的速度除去蝕刻掩模的同時，可以完全恢復(fù)此時的被蝕刻膜的損傷。因此，使得電氣特性得到改善，能夠制造可靠性優(yōu)異的半導(dǎo)體裝置。
另外，根據(jù)本發(fā)明，在半導(dǎo)體基板上的被蝕刻膜上，經(jīng)由蝕刻掩模由蝕刻形成配線槽或連接孔之后，在除去蝕刻掩模后，進(jìn)行利用甲硅烷基化處理那樣的恢復(fù)氣體的恢復(fù)處理時，在供給上述恢復(fù)氣體之前和/或供給開始之后加熱半導(dǎo)體基板，由此，可以提高恢復(fù)處理的效果，可以完全恢復(fù)除去蝕刻掩模時的被蝕刻膜的損傷。因此，使得電氣特性得到改善，能夠制造可靠性優(yōu)異的半導(dǎo)體裝置。


圖1是表示在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的半導(dǎo)體裝置制造工藝中使用的半導(dǎo)體裝置制造系統(tǒng)的簡要結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖2是表示在圖1的半導(dǎo)體裝置制造系統(tǒng)中使用的改性·洗凈·恢復(fù)處理裝置的簡要結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖3是表示圖2的改性·洗凈·恢復(fù)處理裝置的簡要結(jié)構(gòu)的正面圖。
圖4是表示圖2的改性·洗凈·恢復(fù)處理裝置的簡要結(jié)構(gòu)的背面圖。
圖5是表示在改性·洗凈·恢復(fù)處理裝置上搭載的改性處理單元的簡要截面圖。
圖6是表示在改性·洗凈·恢復(fù)處理裝置上搭載的甲硅烷基化單元的簡要截面圖。
圖7是表示在改性·洗凈·恢復(fù)處理裝置上搭載的洗凈單元的簡要截面圖。
圖8是表示使用了圖1的半導(dǎo)體裝置制造系統(tǒng)的單鑲嵌法的半導(dǎo)體裝置制造工藝的一例的流程圖。
圖9是圖8所示流程的工序截面圖。
圖10是用于說明Low-k膜的損傷及由甲硅烷基化產(chǎn)生的恢復(fù)的原始值的圖。
圖11是表示使用了圖1的半導(dǎo)體裝置制造系統(tǒng)的雙鑲嵌法的半導(dǎo)體裝置制造工藝的一例的流程圖。
圖12是圖11所示流程的工序截面圖。
圖13是表示用于確認(rèn)第一實(shí)施方式的效果的樣品的截面圖。
圖14是表示在本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的半導(dǎo)體裝置制造工藝中使用的半導(dǎo)體裝置制造系統(tǒng)的簡要結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖15是表示在圖14的半導(dǎo)體裝置制造系統(tǒng)中使用的蝕刻·灰化·恢復(fù)處理裝置的簡要結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖16是表示在蝕刻·灰化·恢復(fù)處理裝置上搭載的灰化單元的簡要截面圖。
圖17是表示在蝕刻·灰化·恢復(fù)處理裝置上搭載的甲硅烷基化處理單元的簡要截面圖。
圖18是表示使用了圖14的半導(dǎo)體裝置制造系統(tǒng)的單鑲嵌法的半導(dǎo)體裝置制造工藝的一例的流程圖。
圖19是圖18所示流程的工序截面圖。
圖20是用于說明在甲硅烷基化處理時連續(xù)進(jìn)行預(yù)加熱和甲硅烷基化劑導(dǎo)入開始后的加熱的方法的圖。
圖21是表示利用以往的雙鑲嵌法的半導(dǎo)體裝置的制造過程的工序截面圖。
符號說明11a、11b甲硅烷基化處理單元(SCH)12a～12d洗凈單元(CNU)15a～15f改性處理單元(VOS)100，100`處理部101SOD裝置102抗蝕劑涂敷/顯影裝置103曝光裝置
104改性·洗凈·恢復(fù)處理裝置105蝕刻裝置106噴鍍裝置107電解電鍍裝置108蝕刻·灰化·恢復(fù)處理裝置109CMP裝置110主控制器111過程控制器112用戶接口113存儲部120絕緣膜122下部配線123阻擋膜124層間絕緣膜125a反射防止膜125b抗蝕劑膜128a通路128b溝槽129a、129b損傷部131保護(hù)膜W晶片(基板)具體實(shí)施方式
以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。在此，說明在由單鑲嵌法以及雙鑲嵌法制造半導(dǎo)體裝置時本發(fā)明適用的例子。
圖1是表示在本發(fā)明的第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造工藝中應(yīng)用的半導(dǎo)體裝置制造系統(tǒng)的簡要結(jié)構(gòu)的說明圖。該半導(dǎo)體裝置制造系統(tǒng)具有處理部100與主控制部110，其中，該處理部100包括SOD(Spin On Dielectric)裝置101、抗蝕劑涂敷·顯影裝置102、曝光裝置103、進(jìn)行抗蝕劑的改性、洗凈及恢復(fù)處理的改性·洗凈·恢復(fù)處理裝置104、蝕刻裝置105、作為PVD裝置之一的噴鍍裝置106、電解電鍍裝置107、以及作為研磨裝置的CMP裝置109，其主控制部110包括過程控制器111、用戶接口112以及存儲部113。在此，處理部100的SOD裝置101與噴鍍裝置106與電解電鍍裝置107為成膜裝置。再者，作為在處理部100的裝置間搬送晶片W的方法，使用依靠操作人員的搬送方法以及依靠未圖示的搬送裝置的搬送方法。
處理部100的各裝置的結(jié)構(gòu)為連接到具備CPU的過程控制器111上而接受控制。在過程控制器上111連接著用戶接口112與存儲部113，其中，用戶接口112由工序管理者為了管理處理部100的各裝置而進(jìn)行指令的輸入操作等的鍵盤及可視化地表示處理部100的各裝置的工作狀況的顯示器等組成，存儲部113是存儲記錄用于在過程控制器111的控制中實(shí)現(xiàn)在處理器100實(shí)行的各種處理的控制程序以及處理條件數(shù)據(jù)等的方法的裝置。
這樣，根據(jù)需要，接受來自用戶接口112的指示等，從存儲部113取出任意的方法，使其在過程控制器111中實(shí)行，在過程控制器111的控制下在處理部100中進(jìn)行所希望的各種處理。另外，對于所述方法，即使為存儲在如CD-ROM、硬盤、軟盤、非易失性存儲器等的可讀取存儲介質(zhì)的狀態(tài)下的方法也可以，再者，在處理部100的各裝置間或者說從外部的裝置經(jīng)由例如專用電路，也可以使其即時傳送并在線利用。
再者，雖然也可以由主控制部110進(jìn)行所有的控制，但是優(yōu)選主控制部110只進(jìn)行全體的控制，為每個裝置或每個規(guī)定的裝置群設(shè)置下位的控制部來進(jìn)行控制。
為了使用旋鍍法在晶片W上涂敷藥液以形成Low-k膜等的層間絕緣膜或蝕刻終止膜，而使用所述SOD裝置101。SOD裝置101的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)雖未圖示，但是，SOD裝置101具備旋鍍單元和熱處理已形成涂敷膜的晶片W的熱處理單元。在晶片處理系統(tǒng)中，也可以使用由化學(xué)氣相沉積法(CVDchemical vapor deposition)在晶片W上形成絕緣膜的CVD裝置來代替SOD裝置101。
為了形成作為蝕刻掩模使用的抗蝕劑膜以及反射防止膜而應(yīng)用所述抗蝕劑涂敷·顯影裝置102?？刮g劑涂敷·顯影裝置102的詳細(xì)結(jié)構(gòu)雖未圖示，但是，抗蝕劑涂敷·顯影裝置102具有在晶片W上涂敷抗蝕劑等旋鍍成膜抗蝕劑膜等的抗蝕劑涂敷處理單元、在晶片W上涂敷反射防止膜(BARC)的BARC涂敷處理單元、在晶片W上涂敷犧牲膜的犧牲膜涂敷處理單元、顯影處理在曝光裝置103中按規(guī)定的圖案曝光的抗蝕劑膜的顯影處理單元、以及與分別熱處理已成膜抗蝕劑膜的晶片W、已曝光處理的晶片W或已進(jìn)行顯影處理的晶片W的熱處理單元等。為了在形成抗蝕劑膜的晶片W上曝光規(guī)定的電路圖案而使用曝光裝置103。
如后面的詳細(xì)說明，改性·洗凈·恢復(fù)處理裝置104是進(jìn)行蝕刻處理后的抗蝕劑膜等的改性處理、應(yīng)用純水或藥液對改性處理后的抗蝕劑膜等的洗凈除去處理、以及恢復(fù)抗蝕劑膜除去時對層間絕緣膜的損傷的恢復(fù)處理的裝置。
蝕刻裝置105是用于對在晶片W上形成的層間絕緣膜等實(shí)施蝕刻處理的裝置。蝕刻處理既可以利用等離子體，也可以使用藥液。
為了形成如擴(kuò)散防止膜以及Cu種子(seed)層而使用噴鍍裝置106。在電解電鍍裝置107中，向形成有Cu種子層的配線槽等中填進(jìn)Cu，CMP裝置109是用于進(jìn)行填進(jìn)有Cu的配線等的表面的平坦化處理的裝置。
接下來，對在本實(shí)施方式中起重要作用的改性·洗凈·恢復(fù)處理裝置104進(jìn)行詳細(xì)說明。圖2為改性·洗凈·恢復(fù)處理裝置104的簡要平面圖，圖3為其簡要正面圖，圖4為其簡要背面圖。改性·洗凈·恢復(fù)處理裝置104包括從其他的處理裝置等順次地搬入收容有晶片W的載體，相反，用于將收容有完成改性·洗凈·恢復(fù)處理裝置104的處理之后的晶片W的載體搬出到進(jìn)行下次處理的處理裝置等的載體站4；設(shè)置有分別進(jìn)行洗凈處理、改性處理以及恢復(fù)處理的多個處理單元的處理站2；在處理站2與載體站4之間進(jìn)行晶體W的搬送的搬送站3；以及制造、調(diào)制、蓄積在處理站2使用的藥液以及純水、氣體等的化學(xué)處理站5。此外，還設(shè)置有用于控制改性·洗凈·恢復(fù)處理裝置104的各構(gòu)成部的控制部26。
在載體C的內(nèi)部，在鉛直方向(Z方向)上以大至水平的姿勢按一定的間隔收容晶片W。對于這樣的載體C的晶片W的搬入搬出是在載體C的一側(cè)面進(jìn)行，此側(cè)面依靠蓋體10a(在圖2中未圖示，在圖3以及圖4中表示取出蓋體10a的狀態(tài))而開閉自如。
如圖2所示，載體站4具有可以在沿圖中Y方向的三個位置載置載體C的載置臺6。使設(shè)置有蓋體10a的側(cè)面朝向載體站4與搬送站3之間的界線壁8a一側(cè)，使載體C載置在載置臺6上。在界線壁8a上的與載體C的載置點(diǎn)相對應(yīng)的位置上形成有窗部9a，在各窗部9a的搬送站3的一側(cè)設(shè)置有開閉窗部9a的閘板10。該閘板10具有把持載體C的蓋體10a的把持部件(未圖示)，如圖3以及圖4所示，在把持蓋體10a的狀態(tài)中，在搬送站3的一側(cè)，可以使蓋體10a退避。
設(shè)置在搬送站3上的晶片搬送裝置7具有可以保持晶片W的晶片搬送拾取器7a。晶片搬送裝置7可以沿在搬送站3的底盤上沿Y方向延伸設(shè)置的導(dǎo)向件7b(參照圖3以及圖4)在Y方向上移動。另外，晶片搬送拾取器7a可以在X方向上自由滑動，可以在Z方向上自由升降，且可以在X-Y平面內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)(θ旋轉(zhuǎn))。
由此結(jié)構(gòu)，經(jīng)由窗部9a連通載體C的內(nèi)部與搬送站3，使閘板10退避，在此狀態(tài)下，晶片搬送拾取器7a可以存取載置在載置臺6上的所有載體C，可以從載體C搬出載體C內(nèi)任意高度位置上的晶片W，相反，也可以將晶片W搬入到載體C的任意位置上。
處理站2在搬送站3的一側(cè)具有兩臺晶片載置單元(TRS)13a、13b。例如，在從搬送站3接受晶片W時，為了載置晶片W而應(yīng)用晶片載置單元(TRS)13b，將在處理站2完成規(guī)定處理后的晶片W送回搬送站3時，為了載置晶片W而應(yīng)用晶片載置單元(TRS)13a。
在處理站2的背面配置有改性處理單元(VOS)15a～15f。該改性處理單元(VOS)利用含有臭氧(O3)的處理氣體，例如臭氧與水蒸氣的混合氣體或臭氧單質(zhì)，使蝕刻處理后的反射防止膜以及抗蝕劑掩模改性，可溶于純水或者規(guī)定的藥液。在該改性處理單元(VOS)15a～15f中，維持蝕刻處理后的抗蝕劑膜的形狀不變，只是使抗蝕劑膜的化學(xué)性質(zhì)變化為可溶于純水或規(guī)定的藥液。
在改性處理單元(VOS)15a、15d上設(shè)置有進(jìn)行甲硅烷基化處理的甲硅烷基化處理單元(SCH)11a、11b，所述甲硅烷基化處理作為用于恢復(fù)因改性處理以及洗凈處理進(jìn)行抗蝕劑除去而導(dǎo)致的層間絕緣膜受到的損傷的恢復(fù)處理。
在處理站2的正面配置有洗凈單元(CNU)12a～12d。在洗凈單元(CNU)12a～12d中，對完成改性處理單元(VOS)15a～15f的處理之后的晶片W施加藥液處理或者水洗處理，除去改性后的抗蝕劑膜，或者說進(jìn)行除去后的洗凈處理。
在處理站2上，夾持主晶片搬送裝置14，在與晶片載置單元(TRS)13a、13b相對的位置上，重疊設(shè)置有四段加熱干燥已完成在洗凈處理單元(CNU)12a～12d的處理的晶片W的加熱板單元(HP)19a～19d。再者，在晶片載置單元(TRS)13a的上側(cè)，重疊有冷卻經(jīng)過加熱干燥處理的晶片W的冷卻板單元(COL)21a、21b。此外，晶片載置單元(TRS)13b也可以作為冷卻板單元使用。在處理站2的上部設(shè)置有向處理站2的內(nèi)部輸送清新空氣的風(fēng)機(jī)濾網(wǎng)單元(FFU)25。
在處理站2的大致中央部設(shè)置有在處理站2的內(nèi)部搬送晶片W的主晶片搬送裝置14。主晶片搬送裝置14具有搬送晶片W的晶片搬送臂14a。主晶片搬送裝置14可以繞Z軸自由旋轉(zhuǎn)。此外，晶片搬送臂14a可以在水平方向上自由進(jìn)退，且可以在Z方向上自由升降。由此結(jié)構(gòu)，主晶片搬送裝置14自身不需要沿X方向移動即可向設(shè)置在處理工序2上的各單元進(jìn)行存取操作，使得可以在各單元間搬送晶片W。
化學(xué)處理站5包括向設(shè)置在處理站2上的改性處理單元(VOS)15a～15f供給作為處理氣體用的臭氧以及水蒸氣等的處理氣供給部16；向洗凈單元(CNU)12a～12d供給洗凈液的洗凈液供給部17以及向甲硅烷基化處理單元(SCH)11a、11b供給甲硅烷基化劑以及載體氣體等的甲硅烷基化劑供給部18。
接著，參照圖5所示的簡要截面圖，詳細(xì)說明改性處理單元(VOS)15a的構(gòu)造。該改性處理單元(VOS)15a具有收容晶片W的密閉式箱體30，箱體30由固定的下部容器41a與覆蓋下部容器41a上面的蓋體41b構(gòu)成，蓋體41b利用固定在膜改性處理單元(VOS)15a的框架42上的缸體43自由升降。圖5表示出蓋體41b與下部容器41a緊密接觸的狀態(tài)以及蓋體41b退讓到下部容器41a的上方的狀態(tài)。
在下部容器41a的周邊立起部的上面配置有O形密封環(huán)51，若驅(qū)動缸體43時蓋體41b下降，則在蓋體41b的背面周邊接觸下部容器41a的周邊立起部的上表面的同時，O形密封圈51被壓縮，在箱體30內(nèi)形成密閉的處理空間。
在下部容器41a中設(shè)置有載置晶片W的臺33，在該臺33的表面上，設(shè)置有多處支撐晶體W的臨近銷(proximity pin)44。
在臺33的內(nèi)部以及蓋體41b的內(nèi)部分別埋設(shè)有加熱絲45a和45b，使得可以將臺33以及蓋體41b分別保持在規(guī)定的溫度。由此，可以保持晶片W的溫度一定。
在蓋體41b的背面，設(shè)置有保持晶片W的爪部件46，例如3處(圖5只示兩處)。晶片搬送臂14a與該爪部件46進(jìn)行晶片W的交接。若在爪部件46保持著晶片W的狀態(tài)下使蓋體41b下降，則在該下降途中將晶片W交接給設(shè)置在臺33上的臨近銷44。
在箱體30中，將處理氣體導(dǎo)入內(nèi)部的氣體導(dǎo)入口34a以及將處理氣體排到外部的氣體排出口34b被設(shè)置在下部容器41a上。處理氣體供給部16連接著氣體導(dǎo)入口34a，氣體排出口34b則連接著排氣裝置32。使得從處理氣體供給部16停止供給臭氧與水蒸氣的混合氣體以及水蒸氣，而供給臭氧單質(zhì)氣體。此外，也可以從處理氣體供給部16供給作為稀釋氣體的N2氣體。
就晶片W的利用處理氣進(jìn)行的處理而言，在保持箱體30的內(nèi)部為一定正壓的情況下進(jìn)行比較好。為此，不僅僅由缸體43來推壓下部容器41a與蓋體41b，還由鎖緊機(jī)構(gòu)35夾緊設(shè)置在這些端面上的突起部47a、47b。
該鎖緊機(jī)構(gòu)35包括支撐軸52、利用旋轉(zhuǎn)裝置54來自由旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)筒55、固定在旋轉(zhuǎn)筒55上的圓板56、以及設(shè)置在圓板56周圍邊緣的夾持部件57。夾持部件57包括推壓輥59a、59b以及保持旋轉(zhuǎn)軸58的輥保持部件48。
突起部47a、47b被等間隔設(shè)置在四處，在這些突起部之間形成有間隙部49。突起部47a、47b分別被配置在相疊的位置上。在該間隙部49的位置處配置有夾持部件57，以此狀態(tài)，而可以自由地進(jìn)行蓋體41b的升降。
若使旋轉(zhuǎn)筒55與圓板56同時按規(guī)定的角度旋轉(zhuǎn)，則推壓輥59b靜止在突起部47b的上面，推壓輥59a靜止在突起部47a的下側(cè)。此外，其他的改性處理單元也具有幾乎一樣的結(jié)構(gòu)。
另外，參照圖6所示的簡要截面圖，詳細(xì)說明甲硅烷基化處理單元(SCH)11a。甲硅烷基化處理單元(SCH)11a具有收容晶片W的箱體61，箱體61由固定的下部容器61a以及覆蓋下部容器61a的的蓋體61b構(gòu)成，蓋體61b利用未圖示的升降裝置自由地升降。在下部容器61a內(nèi)設(shè)置有加熱板62，從加熱板62的周圍向箱體61內(nèi)供給甲硅烷基化劑、如DMSDMA(Dimethylsilyldimethylamine)的蒸氣。DMSDMA由氣化器63氣化而變?yōu)檎魵鉅?，被N2氣體攜帶而供給至箱體61。
在加熱板62內(nèi)埋設(shè)有加熱絲62a，由此加熱絲62a可以在如室溫～200℃的范圍內(nèi)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。在其表面設(shè)置有支撐晶片W的銷釘64。不將晶片W直接載置在加熱板62上，以防止污染晶片W的背面。在下部容器61a的外圍部的上面設(shè)置有第一密封圈65，在蓋體61b的外圍部下面設(shè)置有當(dāng)將蓋體61b壓到下部容器61a上時與第一密封圈65接觸的第二密封圈66。在內(nèi)側(cè)和外側(cè)設(shè)置有兩組該第一以及第二密封圈65、66的組合，其間的空間可以減壓，利用使此空間減壓而確保箱體61的氣密性。在蓋體61b的大致中心部，設(shè)置有排氣口67，其用于排放包含供給箱體61的DMSDMA的N2氣體，該排氣口67經(jīng)由壓力調(diào)整裝置68而連接到真空泵69。
如后所述，在本實(shí)施方式中，優(yōu)選在將甲硅烷基化劑導(dǎo)入到箱體61之前及/或?qū)腴_始之后，由控制部26控制加熱絲62a對晶片W進(jìn)行加熱。此時最適合的加熱溫度為50～150℃。
此外，圖6中的結(jié)構(gòu)為由氣化器63氣化液體的DMSDMA，使得可以由N2氣體攜帶而供給至箱體61，也可以為只將DMSDMA氣化后的氣體(即DMSDMA蒸氣)供給至箱體61的結(jié)構(gòu)。因為在向箱體61供給DMSDMA時，保持箱體61內(nèi)為規(guī)定的真空度，利用氣化器63與箱體61的壓力差，可以輕易將DMASDMA氣體導(dǎo)入到箱體61中。此外，甲硅烷基化處理單元(SCH)11b與甲硅烷基化處理單元(SCH)11a具有完全相同的結(jié)構(gòu)。
隨后，參照圖7所示的簡要截面圖，詳細(xì)說明洗凈單元12a。對于該洗凈單元12a，在其中央部配置有環(huán)狀的罩(CP)，在罩(CP)的內(nèi)側(cè)配置有旋轉(zhuǎn)夾盤71。旋轉(zhuǎn)夾盤71在真空吸附固定保持晶片W的狀態(tài)下，被驅(qū)動發(fā)動機(jī)72所旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。在罩(CP)的底部設(shè)置有排出洗凈液以及純水的排放口73。
驅(qū)動發(fā)動機(jī)72被配置在單元底板74上的開口74a中，可升降地移動，經(jīng)由蓋狀的法蘭部件75與由缸體構(gòu)成的升降驅(qū)動機(jī)構(gòu)76以及升降導(dǎo)向件77相結(jié)合。在驅(qū)動發(fā)動機(jī)72的側(cè)面安裝有筒狀的冷卻罩78，安裝法蘭部件75使其得以覆蓋住該冷卻罩78的上半部。
當(dāng)向晶片W供給藥液等時，法蘭部件75的下端75a在開口74a的周邊附近與單元底板74緊密接觸，依此，密閉單元內(nèi)部。當(dāng)在旋轉(zhuǎn)夾盤71與晶片搬送臂14a之間進(jìn)行晶片W的交接時，升降驅(qū)動機(jī)構(gòu)76向上方舉起驅(qū)動發(fā)動機(jī)72以及旋轉(zhuǎn)夾盤71，以此，使得法蘭部件75的下端75a從單元底板74浮起。
在罩(CP)的上方具有洗凈液供給機(jī)構(gòu)80，該洗凈液供給機(jī)構(gòu)80向存在已改性的抗蝕劑膜的晶片W的表面供給溶解該改性物質(zhì)的規(guī)定的洗凈液，所述抗蝕劑膜在改性處理單元(VOS)15a～15f的任意一個中被改性。
洗凈液供給機(jī)構(gòu)80包括洗凈液吐出噴嘴81，向保持在旋轉(zhuǎn)夾盤71上的晶片W的表面吐出洗凈液；洗凈液供給部17，向洗凈液吐出噴嘴81輸送規(guī)定的洗凈液，前面已有敘述；掃描臂82，保持洗凈液吐出噴嘴81并可在Y方向上自由地進(jìn)退；垂直支撐部件85，支撐掃描臂82；以及X軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)96，在單元底板74的上面沿X方向鋪設(shè)有導(dǎo)軌84，在導(dǎo)軌84上安裝X軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)96，使垂直驅(qū)動機(jī)構(gòu)85沿X軸方向移動。掃描臂82利用Z軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)97可以在上下方向(Z方向)上移動，依此，可以使洗凈液吐出噴嘴81移動到晶片W上的任意位置，此外，也可以退避到罩(CP)外的規(guī)定位置。
洗凈液供給部17可以向洗凈液吐出噴嘴81有選擇地供給溶解除去液以及純水，溶解除去液用于溶解在任意一個改性處理單元(VOS)15a～15f中改性的犧牲膜等的改性物質(zhì)，如稀氟酸、胺類藥業(yè)等。純水被作為漂洗液使用。此外，洗凈處理單元(CNU)12b～12d也有與洗凈處理單元(CNU)12a同樣的結(jié)構(gòu)。
下面，說明利用單鑲嵌法的半導(dǎo)體裝置制造工藝的一例，該雙鑲嵌法使用所述圖1的半導(dǎo)體裝置制造系統(tǒng)。圖8為表示該制造工藝的工藝流程圖，圖9為表示圖8流程的工序截面圖。
首先，在Si基板(未圖示)上形成絕緣膜120，在絕緣膜120中間的上部經(jīng)由屏障(barrier)金屬層121形成下部銅配線122，在絕緣膜120以及下部銅配線122的上邊形成阻擋層(如SiN膜或者SiC膜)123，準(zhǔn)備好經(jīng)過該處理的晶片，將該晶片W搬入SOD裝置101中，在此，在阻擋膜123上形成由低電介質(zhì)材料(Low-K材料)構(gòu)成的層間絕緣膜(以下記為Low-K膜)124(步驟1)。依此，形成圖9(a)的狀態(tài)。
隨后，將形成有Low-K膜124的晶片W搬入抗蝕劑涂敷·顯影裝置102，在此，在Low-K膜124上依次形成反射防止膜125a與抗蝕劑膜125b，接著，將晶片W搬入曝光裝置103，在此，按規(guī)定的圖案進(jìn)行曝光處理，隨后，將晶片W送回抗蝕劑涂敷·顯影裝置102，利用在顯影處理單元中顯影處理抗蝕劑膜125b，而在抗蝕劑膜125b上形成規(guī)定的電路圖案(步驟2)。由此，形成圖9(b)的狀態(tài)。
隨后，將晶片W搬送至蝕刻裝置105，在此，進(jìn)行蝕刻處理(步驟3)。由此，在Low-K膜124上形成達(dá)到阻擋膜123的通路128a(圖9(c))。
完成蝕刻處理的晶片W被搬送至改性·洗凈·恢復(fù)處理處理裝置104，最初，在任一改性處理單元(VOS)15a～15f中，利用含有臭氧的氣體，如臭氧與水蒸氣的混合氣體或臭氧單質(zhì)，將反射防止膜125a以及抗蝕劑膜125b改性為水溶性或者可以溶解于規(guī)定的藥液，使其成為改性膜125a`、125b`(步驟4、圖9(d))。
具體地說，首先，將載體C的規(guī)定位置上的一枚晶片W搬送至晶片載置單元(TRS)13b，載置在晶片載置單元(TRS)13b中的晶片由晶片搬送臂14a搬入改性處理單元(VOS)15a～15f中的任意一個(例如15a)。在使蓋體41b退避在下部容器41a的上方的狀態(tài)下，使晶片W進(jìn)入到比設(shè)置在蓋體41b的爪部件46的保持晶片W的部分(在水平方向上突出的部分)稍高的位置，將其交接給爪部件46。于是，使蓋體41b下降，使其與下部容器41a緊密接觸，再者，使鎖緊機(jī)構(gòu)35動作，使箱體30處于密閉狀態(tài)。在使蓋體41b下降的途中，將晶片W從爪部件46交接到臨近銷(proximity pin)44，由加熱絲45a、45b將臺33保持在規(guī)定的溫度。此時的晶片溫度優(yōu)選為100～150℃，典型的基板溫度為105℃。
將臺33以及蓋體41b保持在規(guī)定的溫度，并且，若晶片W的溫度分布大致一定，最初，只將臭氧/氮?dú)饣旌蠚怏w(如臭氧含量為9％，流量為4L/min)從處理氣體供給部16供給到箱體30內(nèi)，使箱體30內(nèi)部充滿臭氧/氮?dú)饣旌蠚怏w，并且調(diào)節(jié)到規(guī)定的壓力。此時的臭氧濃度優(yōu)選為1～20％，典型為9％，濃度為9％時，臭氧的流量優(yōu)選為1～10L/min，典型為4L/min。箱體30內(nèi)的壓力優(yōu)選為200kPa以下，可以將其調(diào)節(jié)為規(guī)定的正壓。隨后，處理氣體供給部16將在臭氧/氮?dú)饣旌蠚怏w中混合進(jìn)了水蒸氣的處理氣體供給箱體30內(nèi)。此時的水蒸氣流量優(yōu)選為0～10ml/min，典型為5ml/min。當(dāng)水蒸氣流量為0ml/min時，為只有臭氧/氮?dú)饣旌蠚怏w的處理。由該處理氣體使在晶片W上形成的反射防止膜125a以及抗蝕劑膜125b改性為水溶性或易溶解于特定的藥液的性質(zhì)。此時的處理時間為如30～600sec，典型為300sec。
晶片W完成利用處理氣體的處理之后，停止處理氣體的供給，從處理氣體供給部16向箱體30內(nèi)供給氮?dú)鈿怏w，用氮?dú)鈿怏w凈化箱體30內(nèi)。在該凈化處理時，為了在隨后打開箱體30的時候，防止臭氧/氮?dú)饣旌蠚怏w從排氣裝置32逆流而從箱體30排出臭氧/氮?dú)饣旌蠚怏w，排氣裝置32內(nèi)的臭氧/氮?dú)饣旌蠚怏w也要完全排出。
這樣的改性處理后的晶片W被搬送至洗凈單元(CNU)12a～12d的任意一個中，進(jìn)行溶解除去改性后的反射防止膜以及抗蝕劑膜即改性膜125a`、125b`的處理(步驟5、圖9(e))。此時，反射防止膜125a和抗蝕劑膜125b若變?yōu)樗苄?，可以通過供給純水將其溶解除去，若變?yōu)榭扇芙庥谄渌囊?guī)定的藥液的性質(zhì)，則可以通過供給那樣的藥液將其溶解。
這樣，在除去反射防止膜125a和抗蝕劑膜125b時，在Low-k膜124上形成的通路128a的側(cè)壁受到損傷、形成如圖9(e)所示的損傷部129a。具體地說，如圖10所示，末端基為甲基(Me)且具有疏水性的Low-k膜124在改性處理時與水分反應(yīng)，通路128a側(cè)壁近旁的甲基減少，羥基增加，進(jìn)入到損傷狀態(tài)，介電常數(shù)上升。
此外，在圖9(e)中雖然模式化地表示出損傷部129a，但實(shí)際上，損傷部129a與未被損傷的部分之間的界限并不像圖式地那樣明確。
在通路128a的側(cè)壁形成這樣的損傷部129a的狀態(tài)下，用金屬材料填埋通路128a形成連接孔，因為配線間的寄生電容會增大，所以會出現(xiàn)信號延遲和配線間的絕緣性下降的問題。
因此，為了恢復(fù)除去抗蝕劑膜等之后的Low-k膜124的損傷，將晶片W搬入甲硅烷基化處理單元(SCH)11a～11b的任意一個之中，在此，進(jìn)行作為損傷部的恢復(fù)處理的甲硅烷基化處理(步驟6、圖9(f))。通過這樣，損傷部得到恢復(fù)，使Low-k膜124的相對介電常數(shù)恢復(fù)到接近原始的值。甲硅烷基化處理的條件最好根據(jù)甲硅烷基化劑(甲硅烷基化氣體)的種類來選擇，例如氣化器63的溫度在室溫～50℃，甲硅烷基化劑流量在0.1～1.0g/min，N2氣(清洗氣體)的流量在1～10L/min，處理壓力在666～96000Pa(5～720Torr)、加熱板62的溫度在室溫～200℃等的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。
這時，優(yōu)選在甲硅烷基化劑的導(dǎo)入之前由加熱絲62a進(jìn)行加熱(預(yù)烘焙)晶片W。由該加熱除去殘存在晶片W上的水分來調(diào)節(jié)水分量。若在殘存在晶片W上的水分過多的狀態(tài)下導(dǎo)入甲硅烷基化劑，則甲硅烷基化劑與H2O反應(yīng)而出現(xiàn)顆粒，可能導(dǎo)致處理不良，通過這樣進(jìn)行晶片W的預(yù)烘焙，可以回避處理不良。但是，若預(yù)烘焙的溫度過高，則在由抗蝕劑除去等而受到損傷的Low-k膜上發(fā)生以下的脫水縮合，隨后即使導(dǎo)入甲硅烷基化氣體也會阻礙甲硅烷基化反應(yīng)。
此外，若在晶片W變?yōu)楸纫?guī)定的溫度還高的溫度的狀態(tài)下導(dǎo)入甲硅烷基化劑(甲硅烷基化氣體)，則只在晶片W的表面附近進(jìn)行反應(yīng)，而若在晶片W的溫度為較低的合適的溫度下導(dǎo)入甲硅烷基化劑，則特別是在介電常數(shù)低的多孔Low-k膜中，甲硅烷基化劑進(jìn)入Low-k膜的細(xì)孔中，在膜內(nèi)部發(fā)生甲硅烷基化反應(yīng)，因此，更加促進(jìn)損傷的恢復(fù)。
由這樣的觀點(diǎn)，在進(jìn)行所述預(yù)烘焙時，晶片W的溫度為在生成所述效果的50℃以上，和不生成所述不良情況的200℃以下，即，優(yōu)選50～200℃的范圍。
甲硅烷基化劑導(dǎo)入開始之后，由促進(jìn)反映的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選加熱晶片W。這時，為了發(fā)揮出適度的反應(yīng)促進(jìn)效果，優(yōu)選晶片溫度為50～150℃。
甲硅烷基化劑導(dǎo)入前的加熱(預(yù)熱)和甲硅烷基化劑導(dǎo)入后的加熱，在任何一方加熱都有效果，但是，由兩方加熱可以得到更大的效果。在這樣的情況下，優(yōu)選甲硅烷基化劑導(dǎo)入后的加熱溫度比甲硅烷基化劑導(dǎo)入前的加熱溫度高。為了實(shí)現(xiàn)這樣的兩階段的加熱，可以采用如下的方法由加熱絲62a將加熱板62加熱到與甲硅烷基化劑導(dǎo)入開始后的溫度相對應(yīng)的第二溫度，在使圖6中未圖示的升降銷上升的狀態(tài)下，支撐晶片W，將晶片W加熱到比第二溫度低的第一溫度，甲硅烷基化劑的供給開始后，使晶片W下降，使其升溫到第二溫度。另外，設(shè)置電子管作為加熱裝置，在將晶片載置在載置臺上的狀態(tài)下，按第一溫度加熱，進(jìn)行預(yù)烘焙，甲硅烷基化劑的供給開始后，提高電子管的輸出，再將晶片加熱到第二溫度的方法也可以采用。
在將DMSDMA作為甲硅烷基化劑使用時，可以應(yīng)用以下方法例如，將加熱板62的溫度加熱到規(guī)定的溫度，將箱體61內(nèi)的壓力減壓到5Torr(＝666Pa)，隨后，將DMSDMA的蒸氣攜帶在氮?dú)庵邢蛳潴w61供給，直至箱體61內(nèi)壓力達(dá)到55Torr，在維持該壓力的同時，如保持3分鐘，進(jìn)行處理。使用DMSDMA的甲硅烷基化反應(yīng)，表示為下述化學(xué)式1。
化學(xué)式1
作為甲硅烷基化劑，并不只限于以上的DMSDMA，只要是發(fā)生甲硅烷基化反應(yīng)的物質(zhì)就可以沒有特別限制的使用，但是，在分子內(nèi)具有硅氮烷結(jié)合(Si-N結(jié)合)的化合物群中，擁有比較小的分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，例如分子量為260以下的物質(zhì)比較好，分子量為170以下的物質(zhì)更加好。具體地說，例如，除所述DMSDMA、HMDS之外，也可以使用TMSDMA(Dimethylaminotrimethylsilane二甲氨基三甲基硅氮烷)、TMDS(1，1，3，3-Tetramethyldisilazane1，1，3，3-四甲基二硅氮烷)、TMSPyrole(1-Trimethylsilylpylole1-三甲基甲硅烷基吡咯)、BSTFA(N，0-Bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamideN，0-雙(三甲基甲硅烷基)三氟乙酰胺)、BDMADMS(Bis(dimethylamino)dimethylsilane雙(二甲氨基)二甲基硅烷)等。在以下表示這些的化學(xué)結(jié)構(gòu)。
化學(xué)式2

在所述化合物中，作為介電常數(shù)的恢復(fù)效果和漏泄電流的減低效果較高的物質(zhì)，優(yōu)選使用TMSDMA和TMDS。另外，從甲硅烷基化后的穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選具有構(gòu)成硅氮烷結(jié)合的Si與三個羥基(如甲基)結(jié)合的結(jié)構(gòu)的物質(zhì)(如TMSDMA、HMD等)。
此外，從進(jìn)一步提高甲硅烷基化處理的恢復(fù)效果的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選除去抗蝕劑膜等之后，由堿性藥液等的藥液進(jìn)行洗凈處理，隨后進(jìn)行甲硅烷基化處理的方法。
完成這樣的甲硅烷基化處理的晶片W，被搬送到蝕刻處理裝置105中，進(jìn)行用于除去阻擋膜123的蝕刻處理(步驟7、圖9(g))。接著，將晶片W搬送到改性·洗凈·恢復(fù)處理裝置104中，在洗凈單元(CNU)12a～12d的任意一個中進(jìn)行洗凈處理(步驟8)。即使是這樣的蝕刻處理和洗凈處理有時也會使Low-k膜124受到損傷，在這種情況下，也可以實(shí)施與所述一樣的甲硅烷基化處理。
隨后，將晶片W搬送至噴鍍裝置106，在通路128a的內(nèi)壁形成屏障金屬膜和Cu種子層(即、電鍍種子層)，接著，將晶片W搬送至電解電鍍裝置107，在此，利用電解電鍍將銅126填埋進(jìn)通路128a作為配線金屬(步驟9、圖9(h))。之后，熱處理晶片W，由此進(jìn)行填埋進(jìn)通路128a的銅126的退火處理(圖1未圖示退火裝置)，接著，將晶片W搬送至CMP裝置109，在此，進(jìn)行利用CMP法的平坦化處理(步驟10)。由此，制造出所希望的半導(dǎo)體裝置。
這樣，在制造半導(dǎo)體裝置中，通過利用含有臭氧的處理氣體的改性處理和洗凈處理，可以使除去抗蝕劑膜等時對Low-k膜的損傷比灰化時少，同時，可以提高甲硅烷基化處理的損傷恢復(fù)效果，并使相對介電常數(shù)完全恢復(fù)，能夠得到電氣特性優(yōu)異的半導(dǎo)體裝置。因此，可以提高半導(dǎo)體裝置的可靠性。
下面，說明利用雙鑲嵌法的半導(dǎo)體裝置制造工藝，該雙鑲嵌法使用所述圖1的半導(dǎo)體裝置制造系統(tǒng)。圖11為表示該制造工藝的流程圖，圖12為表示圖11的流程的工序截面圖。因為在先前的說明中已經(jīng)很清楚地說明了各工序中使用的裝置，所以這里省略裝置的說明。
首先，與使用所述單鑲嵌法的例子相同，在Si基板(未圖示)上形成絕緣膜120，在絕緣膜120中間的上部經(jīng)由屏障金屬層121形成下部銅配線122，在絕緣膜120以及下部銅配線122的上邊形成阻擋層(如SiN膜或SiC膜)123，準(zhǔn)備好經(jīng)過此處理的晶片，在此晶片W的阻擋膜123上形成由低電介質(zhì)材料(Low-k材料)構(gòu)成的Low-k膜124(步驟101、圖12(a))。
隨后，在Low-k膜124上依次形成反射防止膜125a和抗蝕劑膜125b，接著，按規(guī)定的圖案進(jìn)行曝光處理，再者，通過顯影處理抗蝕劑膜125b，在抗蝕劑膜125b上形成規(guī)定的電路圖案(步驟102、圖12(b))。
隨后，將抗蝕劑膜125b作為蝕刻掩模進(jìn)行蝕刻處理，形成達(dá)到阻擋膜123的通路128a(步驟103、圖12(c))。
隨后，由含有臭氧的氣體，如臭氧與水蒸氣的混合氣體或臭氧單質(zhì)，將反射防止膜125a以及抗蝕劑膜125b改性為水溶性或可以溶解于規(guī)定的藥液(步驟104)，之后，由純水或規(guī)定的藥液溶解除去改性后的反射防止膜和抗蝕劑膜(步驟105)，成為圖12(d)的狀態(tài)。
這樣，在除去反射防止膜125a和抗蝕劑膜125b時，與所述例一樣，在Low-k膜124上形成的通路128a的側(cè)壁受到損傷、形成如圖12(d)所示的損傷部129a。在此，為了恢復(fù)除去抗蝕劑膜等之后的Low-k膜124的損傷，與所述例一樣，對晶片W進(jìn)行作為恢復(fù)處理的甲硅烷基化處理，使損傷恢復(fù)(步驟106、圖12(e))。
隨后，在Low-k膜124的表面形成保護(hù)膜(犧牲膜)131(步驟107)，在該保護(hù)膜131上依次形成反射防止膜132a和抗蝕劑膜132b，按規(guī)定的圖案對抗蝕劑膜132b曝光、顯影，在抗蝕劑膜132b上形成電路圖案(步驟108、圖12(f))。另外，利用旋鍍規(guī)定的藥液可以在SOD裝置101中形成保護(hù)膜131。此外，保護(hù)膜131未必是必要的，也可以在Low-k膜124上直接形成反射防止膜132a和抗蝕劑膜132b。
隨后，將抗蝕劑膜132b作為蝕刻掩模進(jìn)行蝕刻處理，由此，在Low-k膜124上形成溝槽128b(步驟109、圖12(g))。
之后，由含有臭氧的氣體，如臭氧與水蒸氣的混合氣體或者臭氧單質(zhì)，將反射防止膜132a、抗蝕劑膜132b以及保護(hù)膜131改性為水溶性或者可以溶解于規(guī)定的藥液(步驟110)，之后，由純水或規(guī)定的藥液溶解除去改性后的反射防止膜、抗蝕劑膜和保護(hù)膜(步驟111)，成為圖12(h)的狀態(tài)。
這樣，在除去反射防止膜132a、抗蝕劑膜132b和保護(hù)膜131時，在Low-k膜124上形成的溝槽128b的側(cè)壁和通路128a的側(cè)壁受到損傷、形成如圖12(h)所示的損傷部129b。在此，為了恢復(fù)除去抗蝕劑膜等之后的Low-k膜124的損傷，與所述步驟106一樣，對晶片W進(jìn)行作為恢復(fù)處理的甲硅烷基化處理，以使損傷恢復(fù)(步驟112、圖12(i))。
完成這樣的甲硅烷基化處理的晶片W，進(jìn)行用于除去阻擋膜123的蝕刻處理(步驟113、圖12(j))，接著，進(jìn)行洗凈處理(步驟114)。即使是這樣的蝕刻處理和洗凈處理有時也會使Low-k膜124受到損傷，在這種情況下，也可以實(shí)施與所述一樣的甲硅烷基化處理。
隨后，在溝槽128b和通路128a的內(nèi)壁形成屏障金屬膜和Cu種子層(即、電鍍種子層)，接著，由電解電鍍將銅126填埋進(jìn)溝槽128b和通路128a作為配線金屬(步驟115、圖12(k))。之后，熱處理晶片W，由此進(jìn)行填埋進(jìn)通路128a和溝槽128b的銅126的退火處理(圖1中未圖示退火裝置)，接著，將晶片W搬送至CMP裝置109，在此進(jìn)行利用CMP法的平坦化處理(步驟116)。由此，制造出所希望的半導(dǎo)體裝置。
利用這樣的雙鑲嵌法制造半導(dǎo)體裝置的情況與單鑲嵌法的情況一樣，通過利用含有臭氧的處理氣體的改性處理和洗凈處理，可以減少除去抗蝕劑膜等的時候?qū)ow-k膜的損傷，比灰化時還少，同時，可以提高利用甲硅烷基化處理的損傷恢復(fù)效果，并使相對介電常數(shù)完全恢復(fù)，能夠得到電氣特性優(yōu)異的半導(dǎo)體裝置。因此，可以提高半導(dǎo)體裝置的可靠性。
下面，就掌握第一實(shí)施方式的效果的實(shí)驗結(jié)果進(jìn)行說明。
首先，如圖13(a)所示，在低電阻的Si基板140上，準(zhǔn)備成膜Low-k膜141的樣品。然后，將未處理的樣品作為基準(zhǔn)(reference)(樣品1)，對于由臭氧和蒸氣處理的樣品(樣品2)，在由臭氧和蒸氣處理之后進(jìn)行甲硅烷基化處理的樣品(樣品3、4)，在由臭氧和蒸氣處理之后由堿性類藥液(膽堿)處理，隨后進(jìn)行甲硅烷基化處理的樣品(樣品5)來說，如圖13(b)所示，在Low-k膜141上形成Al噴射電極142，如圖13(c)所示，在Al噴射電極142與Si基板140之間施加電壓，測定Low-k膜141的相對介電常數(shù)和漏泄電流值。
此外，將SOD膜或CVD膜作為Low-k膜使用，利用臭氧和蒸氣的處理的條件為105℃、75kPa。另外，就甲硅烷基化處理的條件來說，樣品3的條件為150℃(條件1)，樣品4的條件為180℃(條件2)，樣品5的條件為所述條件1。
表1所示結(jié)果。如表1所示，確認(rèn)了，利用臭氧與蒸氣的處理，相對介電常數(shù)和漏泄電流值有所提高，進(jìn)行甲硅烷基化處理作為恢復(fù)處理，由此，可以得到與基準(zhǔn)大體上相同的相對介電常數(shù)和漏泄電流值。另外，對在由堿性類藥液洗凈之后進(jìn)行甲硅烷基化處理的樣品5，相對介電常數(shù)再次降低。此外，作為基準(zhǔn)的樣品1，因為在其表層殘留有若干變質(zhì)層，相對介電常數(shù)變?yōu)楸炔牧媳緛淼闹瞪愿咭恍┑闹怠?br> 表1


接下來，進(jìn)行確認(rèn)在臭氧處理中蒸氣的有無的影響的實(shí)驗。在此，準(zhǔn)備圖13(a)中所示構(gòu)造的樣品，將未處理的樣品作為基準(zhǔn)(樣品6)，對于在所述條件1下由臭氧和蒸氣進(jìn)行處理后的樣品(樣品7)，再對樣品7實(shí)施甲硅烷基化處理得到的樣品(樣品8)，在樣品7的條件下只除去水蒸氣的后進(jìn)行處理得到的樣品(樣品9)，再對樣品9實(shí)施甲硅烷基化處理得到的樣品(樣品10)，蝕刻后進(jìn)行O2灰化的作為比較例的樣品(樣品11)，再對樣品11進(jìn)行甲硅烷基化處理得到的樣品(樣品12)來說，同樣，形成Al噴射電極，測定Low-k膜的相對介電常數(shù)和漏泄電流值。另外，Low-k膜的材料和甲硅烷基化處理的條件與所述樣品相同。
表2所示結(jié)果。如表2所示，確認(rèn)出不用蒸氣只用臭氧處理時與用臭氧和蒸氣處理時相同，相對介電常數(shù)和漏泄電流值有所提高，但是不用蒸氣的情況下提高的程度較小，不用蒸氣而只用臭氧時損傷較小。另外，由甲硅烷基化處理恢復(fù)后的相對介電常數(shù)和泄漏電流值，被恢復(fù)到與基準(zhǔn)大致相同的程度。另一方面，得到蝕刻后進(jìn)行O2灰化的樣品，由甲硅烷基化處理恢復(fù)的程度比由臭氧處理恢復(fù)的程度要低的結(jié)果。
表2


下面，說明第二實(shí)施方式。
圖14為表示在本發(fā)明的第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造工藝中使用的半導(dǎo)體裝置制造系統(tǒng)的簡要結(jié)構(gòu)的說明圖。在圖14中，對與圖1相同的裝置附上相同的符號，省略說明。該半導(dǎo)體裝置制造系統(tǒng)具有處理部100`和與圖1相同結(jié)構(gòu)的主控制部110。該處理部100`包括與第一實(shí)施方式相同的SOD(Spin On Dielectric)裝置101、抗蝕劑涂敷·顯影裝置102、曝光裝置103、噴鍍裝置106、電解電鍍裝置107、作為研磨裝置的CMP裝置109、還有，進(jìn)行干蝕刻、干灰化及恢復(fù)處理的蝕刻·灰化·恢復(fù)處理裝置108以及洗凈處理裝置104`。
即，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置制造系統(tǒng)，取代了圖1的蝕刻裝置105和改性·洗凈·恢復(fù)處理裝置104，設(shè)置有蝕刻·灰化·恢復(fù)處理裝置108和洗凈處理裝置104`，在這一點(diǎn)上與第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置制造系統(tǒng)不同。
洗凈處理裝置104`由圖7表示的洗凈處理單元、加熱機(jī)構(gòu)及搬送系統(tǒng)構(gòu)成，是對晶片W進(jìn)行洗凈處理的裝置。
如以下說明，蝕刻·灰化·恢復(fù)處理裝置108，是進(jìn)行用于在層間絕緣膜(Low-k膜)上形成規(guī)定圖案的通路或溝槽的干蝕刻，用于除去抗蝕劑膜的干灰化，及恢復(fù)層間絕緣膜的損傷的恢復(fù)處理的裝置，也是由真空中的干式工藝連續(xù)地進(jìn)行這些處理的裝置。
圖15是表示該蝕刻·灰化·恢復(fù)處理裝置108的簡要結(jié)構(gòu)的平面圖。蝕刻·灰化·恢復(fù)處理裝置108包括用于進(jìn)行干蝕刻(等離子體蝕刻)的蝕刻單元151、152，用于進(jìn)行干灰化(等離子體灰化)的灰化單元153以及甲硅烷基化處理單元(SCH)154，這些單元151～154被分別對應(yīng)設(shè)置在呈六角形的晶片搬送室155的四個邊上。另外，在晶片搬送室155的另外兩個邊上分別設(shè)置有負(fù)載鎖定室156、157。在這些負(fù)載鎖定室156、157的與晶片搬送室155相對的一側(cè)設(shè)置有晶片搬入搬出室158，在晶片搬入搬出室158的與負(fù)載鎖定室156、157相對的一側(cè)，設(shè)置有安裝三個可以收容晶片W的載體C的孔159、160、161。
如圖15所示。蝕刻單元151、152、灰化單元153、甲硅烷基化處理單元(SCH)154、以及負(fù)載鎖定室156、157經(jīng)由門閥G與晶片搬送室155的各邊連接，這些單元通過開放與其對應(yīng)的門閥G與晶片搬送室155連通，通過關(guān)閉與其對應(yīng)的門閥G被從晶片搬送室155遮斷。另外，在負(fù)載鎖定室156、157的與晶片搬入搬出室158連接的部分也設(shè)置有門閥G。負(fù)載鎖定室156、157，通過開放對應(yīng)的門閥G與晶片搬出搬入室158連通，通過關(guān)閉對應(yīng)的門閥G被從晶片搬出搬入室158遮斷。
在晶片搬送室155內(nèi)，設(shè)置有對于蝕刻單元151、152、灰化單元153、甲硅烷基化處理單元(SCH)154以及負(fù)載鎖定室156、157進(jìn)行晶片W的搬入搬出的晶片搬送裝置162。該晶片搬送裝置162被配設(shè)在晶片搬送室155的大致中央，在可以旋轉(zhuǎn)和伸縮的旋轉(zhuǎn)·伸縮部163的前端，有保持晶片W的兩個葉片164a、164b，這兩個葉片164a、164b被安裝在旋轉(zhuǎn)·伸縮部163上，相互之間朝向相反方向。此外，保持該晶片搬送室155內(nèi)在規(guī)定的真空度。
在晶片搬入搬出室158的天井部設(shè)置有HEPA過濾器，通過該HEPA過濾器的清新空氣在下向流動的狀態(tài)下被供給晶片搬入搬出室158內(nèi)，在大氣壓的清新空氣中，進(jìn)行晶片W的搬入搬出。在晶片搬入搬出室158的安裝載體C用的三個孔159、160、161上分別設(shè)置有未圖示的閘板，在這些孔159、160、161上直接安裝收容了晶片W的或空的載體C，安裝時閘板偏移，防止外氣侵入的同時與搬入搬出室158連通。另外，在晶片搬入搬出室158的側(cè)面設(shè)置有定位箱165，在那里進(jìn)行晶片W的定位。
在晶片搬入搬出室158內(nèi)，設(shè)置有對載體C進(jìn)行晶片W的搬入搬出和對負(fù)載鎖定室156、157進(jìn)行晶片W的搬入搬出的晶片搬送裝置166。該晶片搬送裝置166具有多關(guān)節(jié)手臂結(jié)構(gòu)，可以沿載體C的排列方向在軌道168上移動，將晶片W載置在其前端的手柄167上，進(jìn)行搬送。晶片搬送裝置162、166的動作等系統(tǒng)全體的控制都由控制部169進(jìn)行。
下面，就各單元進(jìn)行說明。
首先，說明灰化單元153。另外，因為蝕刻單元151、152只是處理氣體不同而大致結(jié)構(gòu)與灰化單元相同，所以省略其說明。
如圖6所示大致結(jié)構(gòu)，該灰化單元153是進(jìn)行等離子體灰化的裝置，具備形成大致圓筒狀的處理腔211，在其底部經(jīng)由絕緣板213配置有基座支撐臺214，在此之上，配置有基座215?；?15也兼作下部電極，在其上面經(jīng)由靜電卡盤220而載置晶片W。符號216是高通濾波器(HPF)。
在基座支撐臺214的內(nèi)部設(shè)置有溫度調(diào)節(jié)介質(zhì)循環(huán)的溫度調(diào)節(jié)介質(zhì)室217，由此，將基座215調(diào)整至所希望的溫度。在溫度調(diào)節(jié)介質(zhì)室217上連接著導(dǎo)入管218和排出管219。
靜電卡盤220是在絕緣材料221之間配置電極222的結(jié)構(gòu)，直流電源223向電極222施加直流電壓，由此，晶片W被靜電吸附在靜電卡盤220上。向晶片W的背面經(jīng)由氣體通路224供給由He氣構(gòu)成的傳熱氣體，經(jīng)由該傳熱氣體將晶片W溫度調(diào)節(jié)到規(guī)定的溫度。在基座215的上端邊緣部上，為了圍住載置在靜電卡盤220上的晶片W的周圍，配置有環(huán)狀的聚焦環(huán)225。
在基座215的上方，設(shè)置有與基座215相對，經(jīng)由絕緣材料232在等離子體處理腔211的內(nèi)部處于被支撐狀態(tài)的上部電極231。上部電極231由具有多個吐出口233的電極板234和支撐該電極板234的電極支撐體235構(gòu)成，成噴頭狀。
在電極支撐體235的中央設(shè)置有氣體導(dǎo)入口236，連接到氣體供給管237。氣體供給管237經(jīng)由閥238和質(zhì)量流量控制器239連接到供給用于灰化的處理氣體的處理氣體供給源240。由處理氣體供給源240向處理腔211內(nèi)供給如O2氣體、NH3氣體、CO2氣體等，作為灰化氣體。
處理腔211的底部與排氣管241連接，該排氣管241上連接著排氣裝置245。排氣裝置245具有渦輪分子泵等的真空泵，可以將處理腔211內(nèi)設(shè)定為規(guī)定的減壓氛圍。在處理腔211的側(cè)壁部分設(shè)置有門閥242。
在上部電極231上，經(jīng)由第一匹配器251連接著供給等離子體生成用的高頻電力的第一高頻電源250。另外，低通濾波器(LPF)252連接在上部電極231上。，經(jīng)由第二匹配器261，吸引等離子體中的離子，在作為下部電極的基座215上連接著用于進(jìn)行灰化的第二高頻電源260。
在這樣結(jié)構(gòu)的灰化單元153中，由處理氣體供給源240將規(guī)定的灰化氣體導(dǎo)入腔211內(nèi)，利用第一高頻電源250的高頻電力將其等離子體化，再由此等離子體灰化除去晶片W的抗蝕劑膜。
下面，參照圖17表示的簡要截面圖詳細(xì)說明甲硅烷基化處理單元(SCH)154。甲硅烷基化處理單元(SCH)154具有收容晶片W的腔301，在腔301的下部設(shè)置有設(shè)置有晶片載置臺302。在晶片載置臺302中埋設(shè)有加熱絲303，可以將載置在其上的晶片W加熱到所希望的溫度。在晶片載置臺302上設(shè)置了可突可隱的晶片升降銷304，在晶片W的搬入搬出時等，可以將晶片W放置在晶片載置臺302上方的，與晶片載置臺隔離的規(guī)定位置上。
在腔301內(nèi)，設(shè)置有區(qū)劃出包含晶片W的狹小處理空間S的內(nèi)部容器305，向該處理空間S供給甲硅烷基化劑(甲硅烷基化氣體)。在該內(nèi)部容器305的中央形成垂直延伸的氣體導(dǎo)入路306。
在該氣體導(dǎo)入路306的上部連接著氣體供給配管307，在該氣體供給配管307上，連接著從供給DMSDMA(Dimethylsilyldimethylamine)等的甲硅烷基化劑的甲硅烷基化劑供給源308延伸出來的配管309和從供給由Ar和N2氣等構(gòu)成的載體氣體的載體氣供給源310延伸出來的配管311。在配管309上，從甲硅烷基化劑供給源308的一側(cè)開始，依次設(shè)置著使甲硅烷基化劑氣化的氣化器312、質(zhì)量流量控制器313及開關(guān)閥314。另一方面，在配管311上，從載體氣供給源310的一側(cè)開始，依次設(shè)置著質(zhì)量流量控制器315及開關(guān)閥316。于是，由氣化器312氣化的甲硅烷基化劑，由載體氣攜帶通過氣體供給配管307和氣體導(dǎo)入路306，被導(dǎo)入到內(nèi)部容器305圍繞的處理空間S內(nèi)。處理時由加熱絲303將晶片W加熱到規(guī)定的溫度。這時，晶片溫度可以控制在如室溫～300℃范圍內(nèi)。
設(shè)置有大氣導(dǎo)入配管317使其從腔301外的大氣環(huán)境延伸到腔301內(nèi)的內(nèi)部容器305內(nèi)。在該大氣導(dǎo)入配管317上設(shè)置有閥318，開啟閥318則將大氣導(dǎo)入到由腔301內(nèi)的內(nèi)部容器305圍繞的處理空間S中。由此，向晶片W供給規(guī)定的水分。
在腔301的側(cè)壁上設(shè)置有門閥319，開啟該門閥319則可以進(jìn)行晶片W的搬入搬出。在腔301的底部的周邊部設(shè)置有排氣管320，利用未圖示的真空泵經(jīng)由排氣管320為腔301內(nèi)排氣，可控制其氣壓在如10Torr(266Pa)以下。在排氣管320上設(shè)置有冷阱321。另外，在晶片載置臺302的上部與腔壁之間的部分上設(shè)置有擋板322。
蝕刻·灰化·恢復(fù)處理裝置108在真空環(huán)境下連續(xù)進(jìn)行蝕刻、灰化、恢復(fù)處理，因為照原樣的話在晶片W的存在空間中就幾乎不再存在水分，所以有時在甲硅烷基化處理單元(SCH)153中難以生成所述的甲硅烷基化反應(yīng)，難以得到完全的恢復(fù)效果。這里，如后面的詳細(xì)說明，由控制部169進(jìn)行如下控制在甲硅烷基化劑的導(dǎo)入之前，開啟大氣導(dǎo)入配管317的閥318導(dǎo)入大氣，為晶片W吸附水分，隨后，由加熱絲303為晶片載置臺302上的晶片W加熱，進(jìn)行水分調(diào)整，之后，導(dǎo)入甲硅烷基化劑。這時的加熱溫度最好為50～200℃。另外，從促進(jìn)甲硅烷基化反應(yīng)的觀點(diǎn)，也可以在導(dǎo)入甲硅烷基化劑開始之后，再控制加熱晶片W。
下面，說明利用單鑲嵌法的半導(dǎo)體裝置制造工藝，該單鑲嵌法使用了所述圖14的半導(dǎo)體裝置制造系統(tǒng)。圖18為表示該制造工藝的流程圖，圖19為表示圖18的流程的工序截面圖。因為制造此時的半導(dǎo)體裝置時的膜的結(jié)構(gòu)與圖9相同，所以對相同的膜使用相同的符號表示。
首先，在Si基板(未圖示)上形成絕緣膜120，在絕緣膜120中間的上部經(jīng)由屏障金屬層121形成下部銅配線122，在絕緣膜120及下部銅配線122的上邊形成阻擋層(如SiN膜或者SiC膜)123，準(zhǔn)備好經(jīng)過該處理的晶片，將該晶片W搬入SOD裝置101中，在此，在阻擋膜123上形成由低電介質(zhì)材料(Low-K材料)構(gòu)成的層間絕緣膜(以下記為Low-K膜)124(步驟201)。依此，形成圖19(a)的狀態(tài)。
隨后，將形成Low-K膜124的晶片W搬入抗蝕劑涂敷·顯影裝置102，在此，在Low-K膜124上依次形成反射防止膜125a與抗蝕劑膜125b，接著，將晶片W搬入曝光裝置103，在此按規(guī)定的圖案進(jìn)行曝光處理，隨后，將晶片W送回抗蝕劑涂敷·顯影裝置102，利用在顯影處理單元中顯影處理抗蝕劑膜125b，在抗蝕劑膜125b上形成規(guī)定的電路圖案(步驟202)。由此，形成圖19(b)的狀態(tài)。
隨后，將晶片W搬送知蝕刻·灰化·恢復(fù)處理裝置108中，在此，由真空中的干式工藝連續(xù)地進(jìn)行蝕刻、灰化、恢復(fù)處理。具體地說，首先，將晶片W搬送到蝕刻單元151，進(jìn)行等離子體蝕刻(步驟203)。由此，在Low-k膜124上形成到達(dá)阻擋膜123的通路128a(圖19(c))。
將完成蝕刻處理的晶片W搬送至灰化單元153，利用等離子體灰化處理除去反射防止膜125a和抗蝕劑膜125b(步驟204、圖19(d))。
這樣，在由等離子體灰化處理除去反射防止膜125a和抗蝕劑膜125b時，與第一實(shí)施方式的情況相同，在Low-k膜124上形成的通路128a的側(cè)壁受到損傷，形成圖19(d)所示的損傷部129a。
于是，為了恢復(fù)除去抗蝕劑膜等之后的Low-k膜124的損傷，將晶片W搬入甲硅烷基化處理單元(SCH)154中進(jìn)行甲硅烷基化處理，這時，因為等離子體灰化處理之后Low-k膜124受到的損傷，比所述的由含有臭氧的氣體進(jìn)行的改性處理的損傷要大，所以有必要進(jìn)行更有效的恢復(fù)處理。但是，蝕刻·灰化·恢復(fù)處理裝置108在真空中連續(xù)地進(jìn)行蝕刻、灰化、恢復(fù)處理，因此，裝置內(nèi)幾乎不存在水分，照這樣的話難以生成甲硅烷基化反應(yīng)，也難以進(jìn)行有效的恢復(fù)處理。
為此，在本實(shí)施方式中，將晶片W搬入甲硅烷基化處理單元(SCH)154之后，為了在甲硅烷基化處理之前向晶片W供給水分，開啟閥318從大氣導(dǎo)入配管317導(dǎo)入大氣(步驟205)。
這樣，由導(dǎo)入大氣向晶片W供給水分，但若在殘存水分量太多的狀態(tài)下導(dǎo)入甲硅烷基化劑，則甲硅烷基化劑與H2O反應(yīng)出現(xiàn)顆粒，可能會出現(xiàn)處理不良。為此，大氣導(dǎo)入后，在甲硅烷基化劑導(dǎo)入之前進(jìn)行加熱處理(預(yù)烘焙)，調(diào)整水分量(步驟206)。這時，若預(yù)烘焙的溫度過高，如上所述，在由抗蝕劑除去等受到損傷的Low-k膜上，產(chǎn)生以下脫水縮合，隨后即使導(dǎo)入甲硅烷基化氣體，也會阻礙甲硅烷基化反應(yīng)。另外，如上所述，若晶片W的溫度過高，在導(dǎo)入甲硅烷基化劑(甲硅烷基化氣體)時只在晶片表面附近進(jìn)行反應(yīng)，與此相比，在適當(dāng)?shù)臏囟认录訜峋琖，并為多孔Low-k膜時，因為使甲硅烷基化劑進(jìn)入Low-k膜的細(xì)孔中在膜內(nèi)部發(fā)生甲硅烷基化反應(yīng)，可以進(jìn)一步促進(jìn)損傷的恢復(fù)。由上，優(yōu)選預(yù)烘焙在50～200℃的溫度下進(jìn)行。
這樣的處理之后，導(dǎo)入甲硅烷基化劑進(jìn)行甲硅烷基化處理(步驟207、圖19(e))。這樣，利用在調(diào)整晶片W的水分之后進(jìn)行甲硅烷基化處理，促進(jìn)Low-k膜124的損傷的恢復(fù)，即使是在除去抗蝕劑膜125b等時進(jìn)行了像等離子體灰化一樣的損傷的大處理后，也可以使Low-k膜124的相對介電常數(shù)恢復(fù)到接近原始的值。
甲硅烷基化處理如下進(jìn)行在甲硅烷基化處理單元(SCH)154中，首先，開啟門閥319將晶片W導(dǎo)入腔301內(nèi)，載置在晶片載置臺302上，在將腔301內(nèi)減壓到規(guī)定的壓力的狀態(tài)下，向晶片W供給由載體氣攜帶的處于被氣化器氣化的狀態(tài)的甲硅烷基化劑。在甲硅烷基化處理單元(SCH)154中的甲硅烷基化處理的條件，最好根據(jù)甲硅烷基化劑(甲硅烷基化氣體)的種類來選擇，如可以在以下范圍適當(dāng)設(shè)定，氣化器312的溫度為室溫～200℃、甲硅烷基化劑的流量為700sccm(mL/min)以下，處理壓力為10mTorr～100Torr(1.33～13330Pa)、載置臺302的溫度為室溫～200℃。
從促進(jìn)反應(yīng)的觀點(diǎn)，在導(dǎo)入甲硅烷基化劑開始之后，也優(yōu)選由加熱絲303對晶片W加熱。這時，為了發(fā)揮適度的反應(yīng)促進(jìn)效果，優(yōu)選晶片溫度為50～200℃。
這種情況下，優(yōu)選甲硅烷基化劑導(dǎo)入后的加熱的溫度比甲硅烷基化劑導(dǎo)入前的加熱的溫度高。為了實(shí)現(xiàn)這樣的兩個階段的加熱，可以采用如下方法利用加熱絲303根據(jù)甲硅烷基化劑導(dǎo)入開始后的溫度，將晶片載置臺302加熱到第二溫度，如圖20(a)所示，使升降銷304處于上升的狀態(tài)，將晶片W與晶片載置臺302隔離，使晶片W的溫度處于比第二溫度稍低的第一溫度，在這樣的狀態(tài)下如圖20(b)所示，開始甲硅烷基化劑的供給，隨后，如圖20(c)所示，使升降銷304下降，將晶片W載置在晶片載置臺302上，使其升溫到第二溫度。另外，如上所述，設(shè)置電子管作為加熱裝置，在將晶片載置在載置臺上的狀態(tài)下，按第一溫度加熱，進(jìn)行預(yù)烘焙，甲硅烷基化劑的供給開始后，提高電子管的輸出，再將晶片加熱到第二溫度的方法也可以采用。
完成這樣的甲硅烷基化處理的晶片W，被搬送到蝕刻單元152中，進(jìn)行用于除去阻擋膜123的蝕刻處理(步驟208、圖19(f))。接著，將晶片W搬送到洗凈處理裝置104`中，進(jìn)行洗凈處理(步驟209)。即使是利用這樣的蝕刻處理和洗凈處理，有時也會使Low-k膜124受到損傷，在這種情況下，也可以實(shí)施與上面所述一樣的甲硅烷基化處理。
隨后，與所述實(shí)施方式一樣，將晶片W搬送至噴鍍裝置106，在通路128a的內(nèi)壁形成屏障金屬膜和Cu種子層，接著，將晶片W搬送至電解電鍍裝置107，在此，利用電解電鍍將銅126填埋進(jìn)通路128a作為配線金屬(步驟210、圖19(g))。之后，熱處理晶片W，由此進(jìn)行填埋進(jìn)通路128a的銅126的退火處理(圖1未圖示退火裝置)，接著，將晶片W搬送至CMP裝置109，在此，進(jìn)行利用CMP法的平坦化處理(步驟211)。由此，制造出所希望的半導(dǎo)體裝置。
這樣，在制造半導(dǎo)體裝置中，可以有效地進(jìn)行恢復(fù)處理，即使是在由灰化處理那樣的損傷的大的處理除去抗蝕劑膜的情況下，也可以使相對介電常數(shù)完全恢復(fù)，能夠得到電氣特性優(yōu)異的半導(dǎo)體裝置。因此，可以提高半導(dǎo)體裝置的可靠性。另外，關(guān)于利用雙鑲嵌法的半導(dǎo)體裝置的制造，可以按圖18、19的步驟進(jìn)行。
下面，就掌握第二實(shí)施方式的效果的實(shí)驗結(jié)果進(jìn)行說明。
準(zhǔn)備如上面所述的圖13(a)中所示的樣品，對于成膜后的樣品(樣品21)、將其暴露在蝕刻工藝條件下，再暴露在作為抗蝕劑膜除去處理的灰化條件下后形成的樣品(樣品22)、在進(jìn)行大氣導(dǎo)入和預(yù)加熱之后供給甲硅烷基化劑進(jìn)行甲硅烷基化處理的樣品(樣品23)、及在預(yù)加熱和甲硅烷基化劑導(dǎo)入開始后進(jìn)行加熱處理的樣品(樣品24)來說，形成如所述圖13(b)所示的Al噴射電極142，在Al噴射電極142與Si基板140之間施加電壓，測定Low-k膜141的相對介電常數(shù)。
此外，將SOD膜作為Low-k膜使用。再者，在蝕刻工藝中使用CF4/Ar類氣體，在灰化工藝中使用O2類氣體。預(yù)加熱溫度約為100℃，甲硅烷基化劑導(dǎo)入開始后的加熱溫度為150℃。
表3表示結(jié)果。如表3所示，在蝕刻工藝暴露和灰化工藝暴露之后，相對介電常數(shù)從成膜的狀態(tài)開始上升，對于在進(jìn)行大氣導(dǎo)入和預(yù)加熱之后進(jìn)行恢復(fù)處理的樣品23來說，相對介電常數(shù)恢復(fù)了50％，對于在甲硅烷基化劑導(dǎo)入開始后進(jìn)行加熱的樣品24來說，相對介電常數(shù)恢復(fù)了80％。
表3


在所述第二實(shí)施方式中，雖然利用使用O2類氣體的等離子體的灰化處理灰化除去抗蝕劑膜，主要也可以使用等離子體中的氧自由基除去抗蝕劑膜。
在通常的灰化處理中，由第二高頻電源260吸引等離子體中的氧離子，由此促進(jìn)灰化。這時，氧離子給Low-k膜損傷，Low-k膜表面向致密的結(jié)構(gòu)變化。若Low-k膜致密，則用于損傷恢復(fù)處理的甲硅烷基化劑不能進(jìn)入到Low-k膜的內(nèi)部，損傷恢復(fù)的程度則被限定。
與此相比，在同樣的工藝條件下，如果不施加第二高頻電源260產(chǎn)生的高頻，則等離子體中的氧自由基對抗蝕劑膜的作用成為可支配的，降低氧離子對Low-k膜的損傷，從而可以抑制Low-k膜表面的結(jié)構(gòu)變致密。另一方面，在Low-k膜不變致密的部分，氧自由基對Low-k膜內(nèi)部的影響很大，則在深入部分的損傷很有可能變大。但是，因為甲硅烷基化劑可以浸入到Low-k膜內(nèi)部很深的部分，所以可以恢復(fù)其損傷。
表4為使用氧自由基除去抗蝕劑膜時的實(shí)驗結(jié)果。表4中樣品31為基準(zhǔn)。樣品32為對基準(zhǔn)進(jìn)行灰化處理后的樣品。此時的條件為，灰化處理時除去沒有施加第二高頻電源260的高頻的點(diǎn)，與表3表示的樣品21相同。另外，樣品33為灰化處理后由甲硅烷基化劑進(jìn)行恢復(fù)處理的樣品，樣品34為在氧自由基的抗蝕劑膜除去處理之后，進(jìn)行洗凈處理，再由甲硅烷基化劑進(jìn)行恢復(fù)處理的樣品。
如表4所示，在氧自由基除去抗蝕劑膜的階段，相對介電常數(shù)上升，利用由甲硅烷基化劑進(jìn)行的恢復(fù)處理使相對介電常數(shù)大幅恢復(fù)。另外，抗蝕劑除去后進(jìn)行洗凈處理，隨后利用甲硅烷基化劑進(jìn)行恢復(fù)處理，由此，使相對介電常數(shù)恢復(fù)到與基準(zhǔn)樣品31大致相同的。發(fā)明人認(rèn)為這是因為，經(jīng)過洗凈處理為甲硅烷基化反應(yīng)提供了必要的水分促進(jìn)了恢復(fù)處理。另外，發(fā)明人認(rèn)為所述的灰化處理時可能生成的Low-k膜表面的致密的一層，在蝕刻處理時也可能生成，進(jìn)行洗凈處理可以除去該致密結(jié)構(gòu)的一層，從而促進(jìn)了恢復(fù)處理。
表4


另外，在使用氧自由基除去抗蝕劑膜時，與所述的使用了O2類氣體的等離子體的灰化處理的實(shí)施方式相同，在甲硅烷基化處理之前向腔301內(nèi)導(dǎo)入大氣，進(jìn)行預(yù)烘焙，能夠調(diào)節(jié)用于促進(jìn)甲硅烷基化反應(yīng)的水分量。再者，導(dǎo)入甲硅烷基化劑之后，將晶片加熱到比預(yù)烘焙的溫度還高的溫度，也能夠促進(jìn)甲硅烷基化反應(yīng)。
另外，在第二實(shí)施方式中，作為灰化單元153表示的圖16的裝置，，可以作為進(jìn)行蝕刻處理、灰化處理和恢復(fù)處理中的任意兩個、或全部這些處理的裝置發(fā)揮機(jī)能。即，只要使用能夠供給蝕刻處理用的氣體和灰化處理用的氣體的裝置作為處理氣體供給源240，就能夠在最初由蝕刻處理用的氣體進(jìn)行蝕刻，隨后切換為灰化處理用的氣體進(jìn)行灰化處理。再者，只要使用能夠供給蝕刻處理用的氣體、灰化處理用的氣體和甲硅烷基化劑的裝置作為處理氣體供給源240，就能夠在最初由蝕刻處理用的氣體進(jìn)行蝕刻，隨后切換為灰化處理用的氣體進(jìn)行灰化處理，再切換為甲硅烷基化劑進(jìn)行甲硅烷基化處理。但是，在進(jìn)行甲硅烷基化處理時，有必要設(shè)置向晶片W供給水分的裝置。
另外，在所述蝕刻·灰化·恢復(fù)處理裝置108中，雖然在甲硅烷基化處理之前向甲硅烷基化處理單元(SCH)154中導(dǎo)入大氣，但是也可以向其他的單元，如晶片搬送室155中導(dǎo)入大氣向晶片供給水分。再者，作為供給水分的裝置，也可以為供給大氣以外的物質(zhì)、例如精制的水蒸氣的結(jié)構(gòu)。
另外，本發(fā)明并不限定于所述實(shí)施方式，而是有多種變形可能。如作為恢復(fù)處理，雖然就甲硅烷基化處理進(jìn)行了說明，但是也可以為利用其他的恢復(fù)氣體的恢復(fù)處理。另外，作為適用于本發(fā)明的被蝕刻膜，優(yōu)選所述的Low-k膜，作為Low-k膜，除了由SOD裝置形成的多孔MSQ(Porous methylhydrogen-SilsesQuioxane)，由CVD形成的無機(jī)絕緣膜之一的SiOC類膜(將甲基(-CH3)導(dǎo)入現(xiàn)有的SiO2膜的Si-O結(jié)合中，使Si-CH3結(jié)合與之混合，如Black Diamond(Applied Materials公司)、Coral(Novellus公司)、Arora(ASM公司)等與之相符，致密性質(zhì)的物質(zhì)和多孔的(多孔性質(zhì))物質(zhì)都存在)等也能夠適用，Low-k膜不被限定。
再者，在本實(shí)施方式中，在利用單鑲嵌法、雙鑲嵌法的，含有銅配線的半導(dǎo)體裝置的制造工藝中，就本發(fā)明適用的例子進(jìn)行了說明，不僅限于此，存在除去被蝕刻膜上的蝕刻掩模的工序的半導(dǎo)體裝置的制造工藝全都可以適用。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，包括在形成于半導(dǎo)體基板上的被蝕刻膜的表面上形成具有規(guī)定的電路圖案的蝕刻掩模的工序；經(jīng)由所述蝕刻掩模蝕刻所述被蝕刻膜，在所述被蝕刻膜上形成槽或孔的工序；至少包含利用含有臭氧的氣體進(jìn)行的處理除去所述蝕刻掩模的工序；以及通過供給規(guī)定的恢復(fù)氣體，使利用至所述除去工序為止的工序?qū)λ霰晃g刻膜所帶來的損傷進(jìn)行恢復(fù)的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于除去所述蝕刻掩模的工序為在使用臭氧和水蒸氣作為所述處理氣體使所述蝕刻掩模改性之后，由純水或藥液進(jìn)行處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于除去所述蝕刻掩模的工序為在使用臭氧作為所述處理氣體使所述蝕刻掩模改性之后，由純水或藥液進(jìn)行處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于除去所述蝕刻掩模的工序之后，在恢復(fù)所述損傷的工序之前，還包括洗凈所述半導(dǎo)體基板的工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于恢復(fù)所述損傷的工序由使用甲硅烷基化氣體作為恢復(fù)氣體的甲硅烷基化處理來進(jìn)行。
6.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，包括在形成于半導(dǎo)體基板上的被蝕刻膜的表面上形成具有規(guī)定的電路圖案的蝕刻掩模的工序；經(jīng)由所述蝕刻掩模蝕刻所述被蝕刻膜，在所述被蝕刻膜上形成槽或孔的工序；除去所述蝕刻掩模的工序；以及，通過供給規(guī)定的恢復(fù)氣體，使到所述除去工序為止的工序?qū)λ霰晃g刻膜所帶來的損傷進(jìn)行恢復(fù)的工序，其中，恢復(fù)所述損傷的工序包括在供給所述恢復(fù)氣體之前和/或在供給開始之后加熱半導(dǎo)體基板。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于恢復(fù)所述損傷的工序由使用甲硅烷基化氣體作為恢復(fù)氣體的甲硅烷基化處理來進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于供給所述恢復(fù)氣體之前的加熱和/或供給開始后的加熱，在50～200℃范圍內(nèi)進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于在進(jìn)行供給所述恢復(fù)氣體之前的加熱和供給開始后的加熱的兩方面加熱時，供給所述恢復(fù)氣體之前的加熱按第一溫度進(jìn)行，所述供給開始后的加熱按比第一溫度高的第二溫度進(jìn)行。
10.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，包括在形成于半導(dǎo)體基板上的被蝕刻膜的表面上形成具有規(guī)定的電路圖案的蝕刻掩模的工序；經(jīng)由所述蝕刻掩模利用干蝕刻對所述被蝕刻膜進(jìn)行蝕刻，在所述被蝕刻膜上形成槽或孔的工序；在所述蝕刻之后利用干式處理而除去蝕刻掩模的工序；在除去所述蝕刻掩模的工序之后向半導(dǎo)體基板存在的環(huán)境中導(dǎo)入水分，以對半導(dǎo)體基板供給水分的工序；加熱吸附水分后的半導(dǎo)體基板的工序；以及在所述加熱工序后，通過供給規(guī)定的恢復(fù)氣體，使到所述除去工序為止的工序?qū)λ霰晃g刻膜所帶來的損傷進(jìn)行恢復(fù)的工序。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于通過所述干蝕刻進(jìn)行蝕刻而在所述被蝕刻膜上形成槽或孔的工序、除去所述蝕刻掩模的工序、以及所述損傷恢復(fù)工序能夠在同一單元中進(jìn)行。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于除去所述蝕刻掩模的工序通過應(yīng)用氧等離子體的干灰化處理來進(jìn)行。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于除去所述蝕刻掩模的工序通過應(yīng)用氧自由基的干式處理來進(jìn)行。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一項所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于恢復(fù)所述損傷的工序包括在所述恢復(fù)氣體的供給開始后加熱基板的工序。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于加熱所述吸附水分后的半導(dǎo)體基板的工序在第一溫度下進(jìn)行，所述恢復(fù)氣體供給開始后的加熱在比第一溫度高的第二溫度下進(jìn)行。
16.根據(jù)權(quán)利要求10至15中任一項所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于恢復(fù)所述損傷的工序由使用甲硅烷基化氣體作為恢復(fù)氣體的甲硅烷基化處理來進(jìn)行。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于加熱所述吸附水分后的半導(dǎo)體基板的工序的加熱溫度在50～200℃范圍內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求10至17中任一項所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于向所述半導(dǎo)體基板供給水分的工序，利用向半導(dǎo)體基板存在的環(huán)境中導(dǎo)入大氣來進(jìn)行。
19.根據(jù)權(quán)利要求5、7、8、16、以及17中任一項所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于所述甲硅烷基化處理，使用在分子內(nèi)具有硅氮烷結(jié)合(Si-N)的化合物作為恢復(fù)氣體來進(jìn)行。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于所述分子內(nèi)具有硅氮烷結(jié)合的化合物為TMDS(1，1，3，3-四甲基二硅氮烷)、TMSDMA(二甲氨基三甲基硅氮烷)、DMSDMA(二甲基甲硅烷基二甲胺)、TMSPyrole(1-三甲基甲硅烷基吡咯)、BSTFA(N，0-雙(三甲基甲硅烷基)三氟乙酰胺)、BDMADMS(雙(二甲氨基)二甲基硅烷)。
21.一種基板處理系統(tǒng)，其特征在于為經(jīng)由形成有規(guī)定圖案的蝕刻掩模，利用蝕刻裝置蝕刻半導(dǎo)體基板上的被蝕刻層，在被蝕刻膜上形成槽或孔后，處理半導(dǎo)體基板的基板處理系統(tǒng)，包括利用含有臭氧的處理氣體使所述蝕刻掩模改性的裝置；用純水或藥液除去改性后的蝕刻掩模的洗凈裝置；供給規(guī)定的恢復(fù)氣體，利用恢復(fù)處理恢復(fù)帶給所述被蝕刻膜的損傷的恢復(fù)處理裝置；以及控制這些裝置的控制部，其中，所述控制部，控制將除去所述蝕刻掩模之后的半導(dǎo)體基板導(dǎo)入到所述恢復(fù)處理裝置中進(jìn)行恢復(fù)處理。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的基板處理系統(tǒng)，其特征在于通過含有臭氧的所述處理氣體使所述蝕刻掩模改性的裝置，應(yīng)用臭氧與水蒸氣的混合氣體或臭氧單質(zhì)作為處理氣體。
23.根據(jù)權(quán)利要求21和權(quán)利要求22所述的基板處理系統(tǒng)，其特征在于將使所述蝕刻掩模改性的裝置、所述洗凈裝置和所述恢復(fù)處理裝置配置在同一單元內(nèi)。
24.根據(jù)權(quán)利要求21至23中任一項所述的基板處理系統(tǒng)，其特征在于所述控制部能夠進(jìn)行控制，使得在所述恢復(fù)處理裝置中，在供給所述恢復(fù)氣體之前和/或供給開始之后，加熱半導(dǎo)體基板。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的基板處理系統(tǒng)，其特征在于所述控制部能夠進(jìn)行控制，使得在所述恢復(fù)處理裝置中，在供給所述恢復(fù)氣體之前，將半導(dǎo)體基板加熱到第一溫度，在供給開始之后，將半導(dǎo)體基板加熱到比第一溫度高的第二溫度。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或者權(quán)利要求25所述的基板處理系統(tǒng)，其特征在于所述恢復(fù)處理裝置應(yīng)用甲硅烷基化氣體作為恢復(fù)氣體進(jìn)行甲硅烷基化處理。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的基板處理系統(tǒng)，其特征在于所述控制部控制供給所述恢復(fù)氣體之前的加熱和/或供給開始后的加熱的溫度在50～200℃之間。
28.一種基板處理系統(tǒng)，其特征在于，包括經(jīng)由形成有規(guī)定圖案的蝕刻掩模，對半導(dǎo)體基板上的被蝕刻層進(jìn)行干蝕刻，從而在被蝕刻膜上形成槽或孔的干蝕刻裝置；通過干灰化除去所述蝕刻掩模的干灰化裝置；供給規(guī)定的恢復(fù)氣體，利用恢復(fù)處理恢復(fù)帶給所述被蝕刻膜的損傷的恢復(fù)處理裝置；加熱半導(dǎo)體基板的加熱機(jī)構(gòu)；向半導(dǎo)體基板供給水分的機(jī)構(gòu)；以及控制這些裝置和機(jī)構(gòu)的控制部，其中，所述干蝕刻裝置、所述干灰化裝置以及所述恢復(fù)處理裝置可以被整體設(shè)置在同一處理單元內(nèi)，在真空氣氛下進(jìn)行處理，所述控制部進(jìn)行如下控制利用所述供給水分的機(jī)構(gòu)向由所述干灰化裝置除去蝕刻掩模的半導(dǎo)體基板供給水分，接著，由所述加熱機(jī)構(gòu)加熱半導(dǎo)體基板，隨后，在所述恢復(fù)處理裝置中進(jìn)行恢復(fù)處理。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的基板處理系統(tǒng)，其特征在于所述控制部進(jìn)行控制，使得在所述恢復(fù)裝置中，在所述恢復(fù)氣體的供給開始之后加熱半導(dǎo)體基板。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的基板處理系統(tǒng)，其特征在于所述控制部，在所述恢復(fù)處理裝置中，在供給所述恢復(fù)氣體之前，將半導(dǎo)體基板加熱到第一溫度，在供給開始之后，將半導(dǎo)體基板加熱到比第一溫度高的第二溫度。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的基板處理系統(tǒng)，其特征在于所述恢復(fù)處理裝置，應(yīng)用甲硅烷基化氣體作為恢復(fù)氣體進(jìn)行甲硅烷基化處理。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的基板處理系統(tǒng)，其特征在于所述控制部進(jìn)行控制，使得在供給作為所述恢復(fù)氣體的甲硅烷基化氣體之前進(jìn)行的半導(dǎo)體基板的加熱的溫度在50～200℃之間。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的基板處理系統(tǒng)，其特征在于所述控制部進(jìn)行控制，使得在供給作為所述恢復(fù)氣體的甲硅烷基化氣體開始之后，在所述恢復(fù)處理裝置中，加熱半導(dǎo)體基板到50～200℃之間。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的基板處理系統(tǒng)，其特征在于所述控制部，在所述恢復(fù)處理裝置中，在供給所述甲硅烷基化氣體之前，將半導(dǎo)體基板加熱到第一溫度，在供給開始之后，將半導(dǎo)體基板加熱到比第一溫度高的第二溫度。
35.根據(jù)權(quán)利要求28至34中任一項所述的基板處理系統(tǒng)，其特征在于向所述半導(dǎo)體基板導(dǎo)入水分的機(jī)構(gòu)，具有設(shè)置在所述處理單元中的大氣導(dǎo)入部。
36.一種控制程序，其特征在于在計算機(jī)上進(jìn)行動作，并且在計算機(jī)中控制制造系統(tǒng)，使得在運(yùn)行時可以執(zhí)行權(quán)利要求1至權(quán)利要求20中任一項所述的制造方法。
37.一種計算機(jī)可讀取的存儲介質(zhì)，其特征在于其是存儲有在計算機(jī)上的動作的控制程序的計算機(jī)可讀取的存儲媒介，其中，所述控制程序在計算機(jī)中對制造系統(tǒng)進(jìn)行控制，使得在運(yùn)行時可以執(zhí)行權(quán)利要求1至權(quán)利要求20中任一項所述的制造方法。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠制造電氣特性和可靠性優(yōu)良的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體裝置的制造方法。半導(dǎo)體裝置的制造方法包括在形成于半導(dǎo)體基板上的被蝕刻膜的表面，形成具有規(guī)定的電路圖案的蝕刻掩模的工序(步驟2)；經(jīng)由所述蝕刻掩模蝕刻所述被蝕刻膜，在所述蝕刻膜上形成槽或孔的工序(步驟3)；至少包含利用含有臭氧的氣體進(jìn)行的處理，除去所述蝕刻掩模的工序(步驟4、5)；以及通過供給規(guī)定的恢復(fù)氣體，使到所述除去工序為止的工序?qū)λ霰晃g刻膜所帶來的損傷進(jìn)行恢復(fù)的工序(步驟6)。
文檔編號H01L21/311GK1976003SQ200610163000
公開日2007年6月6日 申請日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者淺子竜一, 前川薰, 藤井康 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社