專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制造方法和記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括用于除去金屬氟化物的處理的半導(dǎo)體裝置的制造 方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體裝置的高性能化，作為半導(dǎo)體裝置的配線材料，正在
廣泛應(yīng)用電阻值小的Cu。但是，由于Cu具有容易被氧化的性質(zhì)，所 以，在例如通過鑲嵌法(Damascene)形成Cu的多層配線結(jié)構(gòu)的工序 中，會出現(xiàn)從層間絕緣層露出的Cu配線氧化的情況。因此，為了通過 還原除去被氧化的Cu，存在使用NH3或H2等具有還原性的氣體的情 況。
但是，在使用NH3或H2的情況下，由于有必要提高Cu的還原處 理的處理溫度，所以有可能會對形成在Cu配線的周圍并由所謂的 Low-k材料構(gòu)成的層間絕緣膜帶來損傷。因此，存在通過將甲酸或醋 酸等氣化作為處理氣體使用而在低溫下進行Cu的還原的提案(例如， 參照專利文獻l、專利文獻2)。
專利文獻1:日本特許第3734447號公報
專利文獻2:日本特開2001-271192號公報
但是，在Cu等金屬的表面，除了表面被氧化而形成金屬氧化物的 情況之外，還存在表面被氟化而形成金屬氟化物的情況。例如，在對 覆蓋在Cu等金屬上的絕緣層(例如Si02膜等)進行蝕刻的情況下， 存在使用包含作為構(gòu)成元素的氟的氣體作為蝕刻氣體的情況。
在通過利用包含上述氟的蝕刻氣體的等離子體(干式)蝕刻對金 屬上的絕緣層進行蝕刻而使該金屬露出的情況下，存在露出的金屬的 表面被蝕刻氣體中包含的氟氟化，生成金屬氟化物(例如CuF等)的 情況。
如上所述，如果氟長時間殘留在金屬表面，則會成為該金屬被腐蝕的原因。另外，在保持氟殘留在金屬表面的狀態(tài)，例如在后面的工 序中在該金屬上對其它金屬等(例如擴散防止膜等)進行成膜的情況 下，則有可能出現(xiàn)該金屬與其它金屬的緊貼性下降的問題。
另外，由于形成金屬氟化物，在金屬表面和擴散防止膜等的界面 處的電阻值變大，存在構(gòu)成的半導(dǎo)體的電特性不是所希望的值的情況。
另外，也有下述可能，即，在金屬層周圍形成的絕緣層(例如層 間絕緣層)受到氟的影響而被腐蝕，導(dǎo)^C半導(dǎo)體裝置的可靠性降低。
在近年來以高速運行的半導(dǎo)體裝置中， 一般都是使用所謂的Low-k材 料(低介電常數(shù)材料)作為層間絕緣層。上述Low-k材料具有相對于 氟的耐腐蝕性弱的特征，有可能出現(xiàn)由氟引起的損傷。
另外，如近年來的半導(dǎo)體裝置那樣，在接觸點或配線被微細化的 結(jié)構(gòu)中，在金屬接觸的界面處的電阻值的增大、或基于氟的腐蝕的影 響變得更大，殘留氟的問題變得更加顯著。
例如，雖然能夠利用包含水的藥液除去金屬上的氟，但是構(gòu)成器 件的材料(例如，絕緣層IIB、 21等)可能會由于水而受到損傷，因 此從器件的整體考慮其并不是優(yōu)選的方法。尤其是在近年來以高速運 行的半導(dǎo) 體裝置中， 作為層間絕緣層的材料，逐漸開始使用介電常數(shù) 比Si02小的Low-k材料(低介電常數(shù)材料)，替代Si02等現(xiàn)有的材料。 這樣的Low-k材料存在通過尤其是水等的濕處理而容易受到損傷的可 能。
另外，即使在使用水蒸氣除去金屬上的氟的情況下，與使用水的 情況相比雖然存在減輕損傷的可能性，但是也存在構(gòu)成器件的材料(絕 緣層)受到損傷的危險。

發(fā)明內(nèi)容
因此，在本發(fā)明中，為了解決上述問題，提供一種新的并且有用 的半導(dǎo)體裝置的制造方法和記錄介質(zhì)。
本發(fā)明具體的目的在于提供一種減少殘留在構(gòu)成半導(dǎo)體裝置的金 屬上的氟并且可靠性高的半導(dǎo)體裝置。
在本發(fā)明中，為了解決上述課題，記載了如下所述的方法，例如，
本發(fā)明的第一方面提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其包括進行除去在形成電極或配線的金屬上生成的金屬氟化物的處理的氟化物除 去工序，其中，該電極或配線是在被處理基板上形成的半導(dǎo)體裝置的 電極或配線，該半導(dǎo)體裝置的制造方法的特征在于在上述氟化物除 去工序中，向上述被處理基板供給氣體狀態(tài)的甲酸，除去上述金屬氟 化物。
另外，第二方面是本發(fā)明的第一方面所述的半導(dǎo)體裝置的制造方 法，其特征在于上述金屬是Cu。(
另外，第三方面是本發(fā)明的第一或第二方面所述的半導(dǎo)體裝置的 制造方法，其特征在于在上述氟化物除去工序中，除去在從形成在 上述金屬上的絕緣層的開口部露出的上述金屬上生成的金屬氟化物。
另外，第四方面是本發(fā)明的第三方面所述的半導(dǎo)體裝置的制造方 法，其特征在于還包括形成上述開口部的開口部形成工序，上述金 屬氟化物在形成該開口部的工序被生成。
另外，第五方面是本發(fā)明的第四方面所述的半導(dǎo)體裝置的制造方 法，其特征在于上述開口部形成工序和上述金屬氟化物除去工序在 減壓狀態(tài)下連續(xù)地被進行。
另外，第六方面是第三至第五方面中任一方面所述的半導(dǎo)體裝置 的制造方法，其特征在于上述絕緣層包含硅和碳作為構(gòu)成原料。
另外，第七方面是第三至第五方面中任一方面所述的半導(dǎo)體裝置 的制造方法，其特征在于上述絕緣層包含硅和碳作為構(gòu)成原料，至 少一部分形成為多孔質(zhì)。
另外，本發(fā)明的第八方面提供一種記錄介質(zhì)，其記錄有通過計算 機使具有處理被處理基板的處理容器的基板處理裝置運行基板處理方 法的程序，該記錄介質(zhì)的特征在于上述基板處理方法包括向上述處 理容器供給氣體狀態(tài)的甲酸，除去上述金屬氟化物的氟化物除去工序。
另外，第九方面是第八方面所述的記錄介質(zhì)，其特征在于上述
金屬是Cu。
另外，第十方面是第八或第九方面所述的記錄介質(zhì)，其特征在于: 在上述氟化物除去工序中，除去在從形成在上述金屬上的絕緣層的開 口部露出的上述金屬上生成的金屬氟化物。
另外，第十一方面是第十方面所述的記錄介質(zhì)，其特征在于還具有形成上述開口部的開口部形成工序，上述金屬氟化物在形成該開 口部的工序生成。
另外，第十二方面是第十一方面所述的記錄介質(zhì)，其特征在于 上述開口部形成工序和上述金屬氟化物除去工序在減壓狀態(tài)下連續(xù)地 對上述被處理基板進行處理。
另外，第十三方面是第十至第十二方面中任一方面所述的記錄介 質(zhì)，其特征在于上述絕緣層包含硅和碳作為構(gòu)成原料。
另外，第十四方面是第十至第十二方面中任一方面所述的記錄介 質(zhì)，其特征在于上述絕緣層包含硅和碳作為構(gòu)成原料，至少一部分 形成為多孔質(zhì)。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供減少殘留在構(gòu)成半導(dǎo)體裝置的金屬上的氟 且可靠性高的半導(dǎo)體裝置。


圖1A是表示本發(fā)明的概要的圖(之一)。
圖1B是表示本發(fā)明的概要的圖(之二)。
圖2是表示甲酸、醋酸和水的蒸氣壓曲線的圖。
圖3是示意性地表示實施本發(fā)明的基板處理裝置的一例的圖。
圖4是表示本發(fā)明的效果的圖。
圖5A是表示甲酸處理前的XPS的Fls的能譜的圖。 圖5B是表示甲酸處理后的XPS的Fls的能譜的圖。 圖6A是表示半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖(之一)。 圖6B是表示半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖(之二)。 圖6C是表示半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖(之三)。 圖6D是表示半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖(之四)。 圖6E是表示半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖(之五)。 圖7是基板處理裝置的其他構(gòu)成例。 符號說明
11、 IIB、 21: 絕緣層 12-配線部12B:防止擴散層 13F:金屬氟化物層 21H:開口部 100:基板處理裝置 100A:控制單元 100a:溫度控制單元 lOOb:氣體控制單元 100c:壓力控制單元 100B:計算機
lOOd: CPU 100e:記錄介質(zhì)
100f:輸入單元 lOOg:存儲器 100h:通信單元 100i:顯示單元 101:處理容器 101A:處理空間 102:氣體供給部 102A:氣體孔 103:保持臺 103A:加熱器 104:電源 105:排氣線路 105A:壓力調(diào)整閥 106:排氣泵 107:氣體供給線路 110:原料供給單元 110a:原料 110A:加熱器 跳閥 跳MFC201、 203、 206:絕緣層 202:配線層 204、 205、 207:配線部 204c: Cu擴散防止膜 205F: Cu氟化物 300:基板處理裝置 301:搬送室 '
302、 306:搬送臂
303、 304:負載鎖定室
305:被處理基板搬入搬出室
307、 308、 309:端口 310:對準室
311:控制部
401、 402、 403、 404、 405:處理容器
具體實施例方式
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其包括進行除去在形成 電極或配線的金屬上生成的金屬氟化物的處理的氟化物除去工序，其 中，該電極或配線是在被處理基板上形成的半導(dǎo)體裝置的電極或配線， 該半導(dǎo)體裝置的制造方法的特征在于在上述氟化物除去工序中，向 上述被處理基板供給氣體狀態(tài)的甲酸，除去上述金屬氟化物。
下面，根據(jù)圖1A 圖1B說明上述半導(dǎo)體裝置的制造方法的概略。
首先，圖1A的工序表示形成半導(dǎo)體裝置的多層配線結(jié)構(gòu)的中途的 工序。例如，在形成在硅基板等上的半導(dǎo)體裝置中， 一般，在基板的 最下層形成MOS晶體管等元件，在這些元件的上層形成與該元件連接 的多層配線結(jié)構(gòu)。
例如，構(gòu)成上述多層配線結(jié)構(gòu)的配線部12按照埋設(shè)在絕緣層(層 間絕緣層)11的方式形成。在絕緣層11和配線部12之間，形成有防 止擴散層12B，該防止擴散層12B用于防止構(gòu)成配線部12的金屬(例 如，Cu)向絕緣層ll擴散。進而，按照覆蓋絕緣層11和配線部12的 方式在絕緣層11上和配線部12上層疊有絕緣層(蓋層)11B和絕緣層(層間絕緣層)21。
上述的配線部12通過例如Cu等的金屬形成，阻擋層12B通過例 如Ta、 TaN等金屬或者金屬氮化物等形成，絕緣層11、 21通過例如 Si02形成，絕緣層11B通過例如SiN形成。
因此，在利用鑲嵌法形成層疊在配線部12上的配線部的情況下， 有必要對形成在配線部12上的絕緣層21、 11B進行蝕刻。
因此，在圖1B所示的工序中，使用包含例如氟作為構(gòu)成元素的碳 氟化合物類的氣體，對絕緣層21、絕緣層11B進行蝕刻(蝕刻工序)。
例如，在上述情況下，通過包含例如C4F8的蝕刻氣體對由Si02構(gòu)
成的絕緣層21進行等離子體(干)蝕刻。另外，在上述蝕刻中，優(yōu)選， 在絕緣層21上，預(yù)先形成通過光刻法對光致抗蝕劑層進行圖案形成而 得到的掩模圖案(未圖示)。進而，禾擁例如包含CHF3的蝕刻氣體對 由SiN構(gòu)成的絕緣層11B進行等離子體蝕刻。
結(jié)果，形成貫通絕緣層21、 IIB使得配線部(Cu) 12露出的開口 部(通孔)21H。另外，在蝕刻絕緣層21的情況下以及蝕刻絕緣層11B 的情況下，如上所述，優(yōu)選變更氣體和蝕刻條件。
進而，根據(jù)需要，對開口部21H進行加工，形成通孔和由槽構(gòu)成 的凹部等，進而按照埋設(shè)該開口部的方式形成配線部(過孔連線(via plug)、圖案配線等)，由此能夠形成多層配線。
但是，構(gòu)成配線部12的金屬(例如，Cu)具有容易因配線部12 的周圍的氣氛而變質(zhì)的特征。例如，在配線部12的周圍存在氧的情況 下，Cu表面容易氧化，在Cu表面形成氧化膜(氧化銅、CuO)。因此，
提案有各種各樣的用于除去該氧化銅的方法(例如，日本專利第 3734447號、日本特開2001-271192號公報等)。
但是，本發(fā)明的發(fā)明者的著眼點在于在Cu等金屬表面，除氧化 膜以外，還被用于蝕刻形成在該金屬表面上的絕緣層的蝕刻氣體中包 含的氟所氟化而生成金屬氟化物(例如CuF等Cu氟化物)。例如，在
利用包含C4F8等的氟作為構(gòu)成元素的氣體對絕緣層進行等離子體蝕刻
的情況下，存在Cu表面被氟化而形成Cu的氟化物層(CuF)的情況。 例如，以圖1B為例，在從形成于配線部12的上層的絕緣層IIB、 21的開口部21H露出的配線部21的表面，形成有金屬氟化物層13F。如果在Cu表面上形成有Cu的氟化物層的狀況下直接在上層形成 金屬(Cu層或Cu的防止擴散膜等)、或絕緣層，而形成器件，則會出 現(xiàn)殘留的氟腐蝕金屬或者絕緣層的問題。
例如，如果在殘留有氟的狀態(tài)下將上述的形成有金屬的基板暴露 在通常的包含水分的大氣中，則大氣中的水分和氟容易結(jié)合而形成 HF。由于上述包含有水分的HF，例如，存在配線或防止擴散膜腐蝕或 者絕緣層(層間絕緣層)腐蝕而受到損傷的可能。
因此，在本發(fā)明中，在上述的圖1B所示的工序之后，設(shè)置有向上 述的形成有金屬的被處理基板供給氣體狀態(tài)的甲酸以除去金屬氟化物 13F的氟化物除去工序。
在使用上述氟化物除去工序的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，能夠有 效地除去從絕緣層21露出的配線部12 (金屬)表面的金屬氟化物，能 夠抑制該金屬的腐蝕。另外，例如當在后面的工序中在該金屬上形成 其他金屬的層(例如防止擴散膜層或配線部等)或者絕緣層等時，配 線部12與該金屬或者該絕緣層之間的緊貼性變得良好。
另外，通過除去金屬氟化物，在配線部12的表面、和形成在配線 部12的上層的金屬之間的界面上存在的氟導(dǎo)致的電阻值的增大的影響 受到抑制，所構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置的電特性變得良好。
另外，形成在配線部12的周圍的絕緣層11和形成在配線部12的 上層的絕緣層IIB、 21因氟的影響導(dǎo)致的腐蝕的影響被抑制，構(gòu)成的 半導(dǎo)體裝置的可靠性變得良好。
例如，在利用水(水蒸氣)除去金屬上的氟的方法(例如，參照 日本特開2001-271192號公報)中，存在構(gòu)成器件的材料(例如，絕緣 層IIB、 21等)由于水而受到損傷的可能，考慮整個器件，該方法并 不是優(yōu)選的方法。尤其是，在近年來高速動作的半導(dǎo)體裝置中，作為 層間絕緣層的材料正在開始使用介電常數(shù)比Si02小的Low-k材料(低 介電常數(shù)材料)來替代Si02等現(xiàn)有的材料。這樣的Low-k材料存在通 過尤其是水等的濕處理而容易受到損傷的可能。
作為Low-k材料，例如，存在除了硅和氧外，還包含碳作為構(gòu)成 元素而構(gòu)成的材料(例如，存在被稱為添加碳Si02膜等的情況)。另外， 也有根據(jù)需要在上述Low-k材料中添加氫的情況。這樣的低介電常數(shù)層有表現(xiàn)為SiOC、 SiCO、 SiOCH、 SiCO:H等的情況。另外，作為構(gòu) 成這樣的低介電常數(shù)的材料，例如已知有HSQ (含氫聚硅氧垸)、MSQ
(含甲基聚硅氧烷)等。另外，也存在通過將Si02膜或上述低介電常
數(shù)層形成為多孔質(zhì)(porous:多孔的)，使層間絕緣層的介電常數(shù)進一 步降低的情況。
上述低介電常數(shù)層或多孔質(zhì)層(多孔層)與現(xiàn)有技術(shù)中的Si02膜 相比，例如i容易因濕處理等而受到損傷，優(yōu)選濕處理的時間(次數(shù)) 盡量少。
在使用上述的甲酸除去金屬氟化物的方法的情況下，不僅能夠抑 制向例如Low-k材料(或者多孔質(zhì)材料)等脆弱的層間絕緣層施加的 損傷，而且能夠有效地除去在從層間絕緣膜的開口部露出的金屬上形 成的金屬氟化物。
另外，就絕緣層(蓋層)11B而言，近年來也正朝向低介電常數(shù) 化發(fā)展。因此，提案有如下方式，即，利用例如SiC或SiCN等包含 Si和碳作為構(gòu)成要素的材料替代現(xiàn)有的SiN來構(gòu)成絕緣層IIB。
通過使用上述甲酸除去金屬氟化物的方法，能夠抑制向SiC、 SiCN 等材料施加的損傷，該SiC、 SiCN等材料與SiN相比，容易受到蝕刻、 損傷的影響。
另外，在本發(fā)明的氟化物除去工序中，因為使用甲酸，與使用例 如醋酸的情況相比，能夠起到與除去氟化物相關(guān)的反應(yīng)性變高(除去 氟化物的除去速度提高)的效果。因此，能夠降低氟化物除去工序中 的基板溫度(例如，25(TC以下)。結(jié)果，能夠進一步減小施加給器件 的損傷。
例如，醋酸中涉及反應(yīng)(氟化物除去)的官能團是一個(羧基)， 與此相對，甲酸中涉及反應(yīng)的官能團實質(zhì)上是兩個(羧基和醛基)，在 這點上不同。g卩，能夠考慮甲酸是羧基和醛基共用C和O的雙鍵(OO) 的結(jié)構(gòu)。這被認為是引起上述兩種酸在反應(yīng)性方面不同的原因。
另外，甲酸由于與醋酸和水相比其蒸氣壓高，所以具有容易進行 氣化供給的特征。
圖2是表示甲酸、醋酸和水的蒸氣壓曲線圖的圖(參照The properties ofGases and Liquids, 5thEdition)。參照圖2可知，與水和醋酸的蒸氣壓相比，甲酸在大的溫度范圍內(nèi)蒸氣壓高。因此，甲酸容易 氣化供給，在穩(wěn)定供給方面有優(yōu)勢。
另外，如上所述，甲酸因為蒸氣壓高，所以難以殘留在除去氟化
物后的金屬(Cu)表面，能夠縮短處理時間(考慮到殘留物的除去的 時間)，能夠起到高效地進行處理的效果。
此外，關(guān)于利用甲酸進行的金屬(例如Cu)氟化物的除去，認為
會發(fā)生以下的任一反應(yīng)。
2CuF2+HCOOH—2CuF+2HF+C02
2CuF+HCOOH—2Cu+2HF+C02
CuF2+HCOOH—Cu+2HF+C02
CuF+HCOOH—Cu (HCOO) +HF
CuF2+2HCOOH—Cu (HCOO) 2+2HF
2CuF2+3HCOOH—2Cu (HCOO) +4HF+C02
下面，根據(jù)附圖對實施上述氟化物除去工序的基板處理裝置的結(jié) 構(gòu)的具體例子進行說明。
實施例1
圖3是示意性地表示本發(fā)明的實施例1的基板處理裝置的結(jié)構(gòu)的 例子的圖。參照圖3，本實施例中的基板處理裝置100具有在內(nèi)部區(qū)劃 出處理空間101A的處理容器101。處理空間101A中，設(shè)置有保持被 處理基板W的保持臺103。保持臺103中埋設(shè)有加熱被處理基板W的 加熱器103A，加熱器103A構(gòu)成為與電源104連接，并能夠?qū)⒈惶幚?基板W加熱至所希望的溫度。
另外，處理空間101A從與處理容器101連接的排氣線路105進行 真空排氣，保持為減壓狀態(tài)。排氣線路105經(jīng)由壓力調(diào)整閥105A與排 氣泵106連接，能夠使得處理空間101A為所希望的壓力的減壓狀態(tài)。
另外，在處理容器101的與保持臺103相對的一側(cè)設(shè)置有用于向 處理容器101內(nèi)供給處理氣體的、例如由噴淋頭結(jié)構(gòu)構(gòu)成的氣體供給 部102。氣體供給部102上連接有用于供給由甲酸構(gòu)成的處理氣體的氣 體供給線路107。
氣體供給線路107上設(shè)置有閥108、質(zhì)量流量控制器(MFC) 109， 進而與儲存由甲酸構(gòu)成的原料110a的原料供給單元110連接。構(gòu)成為，在原料供給單元110設(shè)置有加熱器IIOA，原料110a被加熱器110A加 熱而氣化，氣化后的原料從氣體供給線路107被供給到氣體供給部 102。其中，就氣體供給線路107來說，因為若加熱至原料的加熱氣化 溫度以上，則能夠易于防止供給線路107內(nèi)的氣體的凝縮，所以更加 優(yōu)選。'
供給到氣體供給部102的處理氣體(氣化后的原料101a)從形成 在氣體供給部102的多個氣體孔102A供給到處理空間IOIA。供給到 處理空間101A的處理氣體到達被加熱器103A加熱到規(guī)定的溫度的被 處理基板W，例如除去形成在該被處理基板W的Cu配線的氟化物。
另外，在使原料110a氣化的情況下或?qū)饣蟮脑?10a (處理 氣體)供給到處理空間IOIA的情況下，也可以使用例如Ar或N2、或 He等載氣，將處理氣體與該載氣一同供向上述處理空間IOIA。
由于上述載氣只要是化學性質(zhì)不活潑即可，所以也可以使用Ar、 He以外的稀有氣體(例如，Ne、 Kr、 Xe等)。另外，通過使用稀有氣 體分離生成裝置從使用后的氣體(排出的氣體)分離出稀有氣體，能 夠循環(huán)使用稀有氣體。
另外，也可以在處理氣體中加入不會對被處理物質(zhì)造成化學性質(zhì) 上的影響的氣體和、或者具有還原性的其他的氣體。作為具有還原性 的其他的氣體，例如是H2、 NH3等。
另外，構(gòu)成為，基板處理裝置100的涉及基板處理的動作受到控 制單元100A的控制，進而控制單元100A根據(jù)存儲在計算機100B中 的程序而被控制。此外，省略這些配線的圖示。
控制單元100A具有溫度控制單元100a、氣體控制單元100b以及 壓力控制單元100c。溫度控制單元100a通過控制電源104而控制保持 臺103的溫度，控制被保持臺103加熱的被處理基板W的溫度。
氣體控制單元lOOb總括控制閥108的開閉和利用MFC109進行的 流量控制，控制供向處理空間101A的處理氣體的狀態(tài)。進而，壓力控 制單元100c控制排氣泵106和壓力調(diào)整閥105A的開度，以使得處理 空間IOIA成為規(guī)定的壓力的方式進行控制。
另外，控制單元100A被計算機100B控制，基板處理裝置100通 過計算機100B而進行動作。計算機100B具有CPU100d、記錄介質(zhì)100e、輸入單元100f、存儲器100g、通信單元100h和顯示單元100i。 例如，基板處理涉及的基板處理方法的程序被記錄在記錄介質(zhì)100e中， 基板處理根據(jù)該程序而被進行。另外，該程序從通信單元100h被輸入 或者也可以通過輸入單元100f輸入。
'接著，對于使用上述基板處理裝置100的具體的基板處理的一例 及其結(jié)果的詳細內(nèi)容進行說明。
! 首先，作為基板處理的準備，將甲酸作為原料110a封入原料供給 單元IIO。另外，通過原料供給單元110部的周圍的加熱器110A進行 加熱，使得原料110a成為298 333K (25 60°C)，由此能夠得到充 分高的原料的蒸氣壓。在本實施例的情況下，設(shè)定在298K (25°C)進 行使用。在此狀態(tài)下能夠得到6kPa左右的蒸氣壓，能夠確保充分的氣 體流量。
下面所示的基板處理通過之前說明的程序被實施。首先，將希望 處理的金屬(層)至少占一部分的被處理基板W設(shè)置在保持臺103上， 通過溫度控制單元100b控制加熱器103A進行加熱，使得被處理基板 W成為373 523K C100 250。C)。
接著，考慮從保持臺103向基板W的熱傳導(dǎo)，在將被處理基板W 設(shè)置在保持臺103上3分鐘后，開放閥108，從氣體供給部102向被處 理基板W上均勻地供給處理氣體(甲酸〉。
這里，通過氣體控制單元100b控制MFC109，按照流量成為10 500sccm的方式向處理容器內(nèi)供給氣體的甲酸。另外，通過壓力控制單 元100c控制壓力調(diào)整閥105A,使得處理空間101A的壓力成為10 2000Pa。在本實施例的情況下，令甲酸的流量為100sccm，處理空間 101A的壓力為100Pa，基板溫度為250°C。在保持這樣的處理壓力和 氣體供給的狀態(tài)下，將被處理基板W在保持臺103上保持5分鐘進行 處理。之后，關(guān)閉閥108，通過排氣泵106排出殘存在處理空間101A 內(nèi)的處理氣體，使處理結(jié)束，取出被處理基板W。
圖4是表示通過XPS (X射線光電子能譜)對進行上述處理前后 的被處理基板上的Cu表面進行調(diào)査而得到的結(jié)果的圖。此外，在進行 上述處理之前,進行將被處理基板上的Cu暴露在CF類氣體中的處理， 在Cu表面上形成Cu氟化物層。另外，暴露在上述的CF類氣體中的處理，在構(gòu)成為能夠分別向上部電極和下部電極施加高頻電力(RF電 力)的基板處理容器內(nèi)進行。在上述處理中，令基板處理容器內(nèi)的壓 力為6Pa，供向基板處理容器內(nèi)的CF4的流量為90sccm， &的流量為 30sccm，上部電極和下部電極的電極間隔為60mm，上部電極的RF電 力為400W，下部電極的RF電力為IOOW，處理時間為60秒。
參照圖4，在進行利用上述的甲酸的氟化物除去處理之后，能夠知 曉檢測不出在處理前檢測出的氟(至少為檢測下限值的1原子％以下)。 因此，能夠確認到通過上述的處理除去了 Cu的氟化物層。
另外，圖5A是表示甲酸處理前的XPS的Fls的能譜的圖。圖5B 是表示上述甲酸處理后的XPS的Fls的能譜的圖。圖5A、圖5B的縱 軸分別是任意單位，在圖5A、圖5B中縱軸的單位不同。另外，在圖 5A、圖5B中分別表示與C-F鍵對應(yīng)的鍵能、與Si-F鍵對應(yīng)的鍵能、 以及與金屬-F鍵對應(yīng)的鍵能的位置。參照圖5A、圖5B，在甲酸的處 理之后，金屬-F鍵的峰值大幅變小，能夠確認與金屬結(jié)合的F被除去 的情況。
實施例2
下面，根據(jù)圖6A 圖6E，按照順序?qū)κ褂蒙鲜鰧嵤├?記載的基 板處理裝置韻半導(dǎo)體裝置的制造方法的具體的一例進行說明。
首先，在圖6A所示的工序的半導(dǎo)體裝置中，按照覆蓋在由硅構(gòu)成 的半導(dǎo)體基板(相當于被處理基板W)上形成的MOS晶體管等元件(未 圖示)的方式，形成有例如由硅氧化膜構(gòu)成的絕緣層(層間絕緣膜) 201。另外，形成有與該元件電連接的例如由W(鎢)構(gòu)成的配線層(未 圖示)和與之連接的例如由Cu構(gòu)成的配線層202。
另外，在絕緣層201上，按照覆蓋配線層202的方式形成有第一 絕緣層(層間絕緣層)203。在第一絕緣層203上形成有槽部204a和 孔部204b。在槽部204a和孔部204b形成有由Cu形成的由溝道配線和 過孔連線構(gòu)成的配線部204,成為與上述配線層202電連接的結(jié)構(gòu)。
另外，在第一絕緣層203和配線部204之間形成有Cu擴散防止膜 204c。Cu擴散防止膜204c具有防止Cu從配線部204向第一絕緣層203 擴散的功能。進而，按照覆蓋配線部204和第一絕緣層203的方式層 疊形成有絕緣層205 (Cu的蓋層)和第二絕緣層(層間絕緣層)206。下面，說明對第二絕緣層206應(yīng)用之前己說明的氟化物除去工序， 形成Cu的配線而制造半導(dǎo)體裝置的方法。此外，也能夠按照與下面說 明的方法相同的方法形成配線部204。
在圖6B所示的工序中，在第二絕緣層206，通過等離子體蝕刻法 等形成由槽部207a和孔部207b (該孔部207b也貫通上述絕緣層205) 構(gòu)成的開口部(蝕刻(開口部形成)工序)，其中，在該等離子體蝕刻 中使用包含例如氟作為構(gòu)成元素的碳氟化合物類的蝕刻氣體。
另外，例如，在上述蝕刻工序之后，也可以設(shè)置將在上述蝕刻工 序中使用的抗蝕劑圖案(未圖示)灰化而除去的灰化工序。
這里，由Cu構(gòu)成的配線部204的一部分從形成在第二絕緣層206 的開口部露出。露出的配線部204的表層被用于蝕刻絕緣層206 (絕緣 層205)的蝕刻氣體中包含的氟所氟化，形成Cu氟化物層205F。
接著，在圖6C所示的工序中，如之前在實施例1中所說明的那樣， 使用上述基板處理裝置100，除去露出的配線部204的Cu氟化物層 205F。在此情況下，向被處理基板上供給已被氣化的甲酸，并對被處 理基板進行加熱，除去Cu氟化物層205F。
另外，被處理基板的溫度如果過低則不能夠充分促進Cu氟化物層 205F的除去，因此優(yōu)選溫度為373K (IO(TC)以上。即，被處理基板 的溫度優(yōu)選為373至523 K (100。C至250°C )。
接著，在圖6D所示的工序中，在包含槽部207a和孔部207b的內(nèi) 壁面的第二絕緣層206上以及配線部204的露出面上，形成Cu擴散防 止膜207c。上述Cu擴散防止膜207c例如由高熔點金屬膜、它們的氮 化膜、或者高熔點金屬膜和氮化膜的層疊膜構(gòu)成。例如，該Cu擴散防 止膜207c由TaATaN膜、WN膜或TiN膜等構(gòu)成，能夠通過濺射法、 CVD法等方法形成。另外，這樣的Cu擴散防止膜還能夠由所謂的ALD 法形成。
接著，在圖6E所示的工序中，在Cu擴散防止膜207c之上，按照 埋設(shè)槽部207a和孔部207b的方式形成由Cu構(gòu)成的配線部207。在此 情況下，例如，在通過濺射法或CVD法形成由Cu構(gòu)成的種子層(seed layer)后，通過Cu的電解電鍍，形成配線部207，進而，在配線部207 形成后，通過CMP進行平坦化處理，除去剩余的Cu。另外，也可以通過CVD法或ALD法形成配線部207。
另外，在本工序后，進而在第二絕緣層206的上部形成第2+n (n 是自然數(shù))的絕緣層，按照上述方法在各個絕緣層上形成由Cu構(gòu)成的 配線層，從而能夠形成具有多層配線結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置。
另外，在本實施例中，雖然以使用雙鑲嵌法形成Cu的多層配線結(jié) 構(gòu)的情況為例進行了說明，但是在使用單鑲嵌法形成Cu的多層配線結(jié) 構(gòu)的情況下也明顯能夠適用上述方法。
另外，在本實施例中，作為形成在絕緣層的金屬配線(金屬層)， 主要以Cu配線為例進行了說明，但是并不限定于此。例如，除了 Cu 之外，對于A1、 Ag、 W、 Co、 Ni、 Ru、 Ti、 Ta等的金屬配線或者金屬 電極(金屬層)也能夠應(yīng)用本實施例。
例如，使用本發(fā)明，在使用碳氟化合物類的氣體對覆蓋MOS晶體 管的源極電極、漏極電極上的絕緣層進行等離子體蝕刻之后，能夠除 去源極電極、漏極電極的氟化物層。例如，因為源極電極、漏極電極 由Ni、 Co的硅化合物構(gòu)成，所以即使在除去這些Ni、 Co的氟化物的 情況下也能夠適用本發(fā)明。
另外，應(yīng)用本發(fā)明，例如，在使用碳氟化合物類的氣體對覆蓋由 Al等的金屬構(gòu)成的柵極電極上的絕緣層進行等離子體蝕刻之后，能夠 除去柵極電極的氟化物層。
另外，如上所述的蝕刻工序、氟化物除去工序也可以使用例如群 組(cluster)型的基板處理裝連續(xù)地進行。另夕卜，如果使用群組型的基 板處理裝置，則能夠連續(xù)地實施氟化物除去工序后的Cu擴散防止膜的 成膜工序、和Cu的電解電鍍用的種子層形成工序。接著，對上述群組 型的基板處理裝置的結(jié)構(gòu)的一個例子進行說明。
實施例3
圖7是示意性地表示具有之前已說明過的基板處理裝置100的群 組型的基板處理裝置300的結(jié)構(gòu)的平面圖。參照圖7，本圖所示的基板 處理裝置300大致上具有如下結(jié)構(gòu)在內(nèi)部為規(guī)定的減壓狀態(tài)或者不 活潑氣體氛圍的搬送室301上，除了連接有基板處理裝置100 (處理容 器IOI)之外，還連接有處理容器401、 402、 403、 404、 405。
另外，在搬送室301的內(nèi)部設(shè)置有能夠旋轉(zhuǎn)、伸縮地構(gòu)成的搬送臂302，能夠通過搬送臂302在多個處理容器之間搬送被處理基板W。
進而，在搬送室301連接有負載鎖定室303、 304。在上述負載鎖 定室303、 304的與連接搬送室301的一側(cè)相反的一側(cè)連接有被處理基 板搬入搬出室305。進而，在被處理基板搬入搬出室305設(shè)置有端口 307、 308、 309，在該端口 307、 308、 309上安裝有能夠收容被處理基 板W的載體C。另外，在被處理基板搬入搬出室305的側(cè)面設(shè)置有對 準室310，進行被處理基板W的對準。
另外，在被處理基板搬入搬出室305內(nèi)設(shè)置有搬送臂306，該搬送 臂306相對于載體C進行被處理基板W的搬入搬出、并相對于負載鎖 定室303、 304進行被處理基板W的搬入搬出。上述搬送臂306具有 多關(guān)節(jié)臂結(jié)構(gòu)，構(gòu)成為載置被處理基板W而進行其搬送。
上述處理容器101、 401、 402、 403、 404、 405以及負載鎖定室303、 304經(jīng)由閘閥G與搬送室301連接。上述處理容器或者負載鎖定室通 過打開閘閥G與搬送室301連通，通過關(guān)閉閘閥G而與搬送室301隔 斷。另外，同樣的閘閥G也設(shè)置在負載鎖定室303、 304與被處理基板 搬入搬出室305連接的部分。
另外，與上述被處理基板W的搬送相關(guān)的動作被控制部311控制。 控制部311與在圖2中已經(jīng)說明的計算機100B連接(省略連接配線的 圖示)?；逄幚硌b置300的基板處理(被處理基板W的搬送)所涉 及的動作通過存儲在計算機100B的記錄介質(zhì)100e中的程序得以執(zhí)行。 另外，通過存儲在計算機100B的記錄介質(zhì)100e中的程序進行處理容 器401 405的基板處理。
如下所述，進行利用上述基板處理裝置300的基板處理。首先， 通過搬送臂306從載體C取出已經(jīng)形成有由絕緣層覆蓋Cu配線的結(jié)構(gòu) 的被處理基板W (與圖6A的狀態(tài)相當)，搬入負載鎖定室303。接著， 通過搬送臂302將被處理基板W從負載鎖定室303經(jīng)由搬送室301搬 送至處理容器401或處理容器402。在處理容器401或處理容器402 中，進行與之前說明的圖6B相當?shù)奈g刻工序所涉及的處理，在Cu配 線上的絕緣層形成開口部，露出Cu配線的一部分。
接著，通過搬送臂302將被處理基板W從處理容器401或者處理 容器402搬送到處理容器403。在處理容器403中進行灰化，除去在蝕刻中使用的抗蝕劑掩模。
接著，通過搬送臂302將被處理基板W從處理容器403搬送到處 理容器101。在處理容器101中進行之前說明的圖6C所涉及的處理， 除去在Cu配線表面形成的Cu氟化物。
接著，通過搬送臂302將被處理基板W從處理容器101搬送到處 理容器404。在處理容器404中進行之前說明的圖6D所涉及的處，， 例如通過濺射法或CVD法等，在絕緣層和Cu配線上，形成由^ij如 Ta/TaN膜、WN膜或TiN膜等構(gòu)成的Cu擴散防止膜。
接著，通過搬送臂302將被處理基板W從處理容器404搬送到處 理容器405 。在處理容器405中，通過例如濺射法或CVD法在Cu擴 散防止膜上形成由Cu構(gòu)成的種子層。
實施過上述處理的被處理基板W，被搬送臂302搬送到負載鎖定 室304，進而通過搬送臂306從負載鎖定室304被搬送到規(guī)定的載體C。 通過對收容在載體C中的個數(shù)的被處理基板W連續(xù)地進行上述一系列 的處理，能夠連續(xù)處理多個被處理基板。
利用上述基板處理裝置300，能夠抑制被處理基板W暴露在氧中 而導(dǎo)致的Cu配線的氧化、暴露在水分中而導(dǎo)致的Low-k膜的劣化或者 污染物質(zhì)附著在被處理基板W上等的問題，能夠清潔地進行基板處理。
另外，群組型的基板處理裝置的結(jié)構(gòu)并不限定于上述內(nèi)容，處理 容器的結(jié)構(gòu)以及處理容器的個數(shù)也可以進行各種變形、變更。另外， 例如，也可以在之前說明的蝕刻工序之后進行甲酸的處理，并在其后 進行灰化。
如上所述，雖然對本發(fā)明優(yōu)選的實施方式進行了說明，但是本發(fā) 明并不限定于上述特定的實施例，在本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容所記載的主旨 范圍內(nèi)能夠進行各種各樣地變形、變更。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供減少殘留在構(gòu)成半導(dǎo)體裝置的金屬上的i氟 而可靠性高的半導(dǎo)體裝置。
本國際申請主張2007年3月8日申請的日本專利申請2007-059112 號的優(yōu)先權(quán)，并在此引入2007-059112號的全部內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其包括進行除去在形成電極或配線的金屬上生成的金屬氟化物的處理的氟化物除去工序，其中，該電極或配線是在被處理基板上形成的半導(dǎo)體裝置的電極或配線，該半導(dǎo)體裝置的制造方法的特征在于在所述氟化物除去工序中，向所述被處理基板供給氣體狀態(tài)的甲酸，除去所述金屬氟化物。
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-所述金屬是Cu。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于在所述氟化物除去工序中，除去在從形成在所述金屬上的絕緣層 的開口部露出的所述金屬上生成的金屬氟化物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于還包括形成所述幵口部的開口部形成工序，所述金屬氟化物在形 成該開口部的工序中被生成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于-所述開口部形成工序和所述金屬氟化物除去工序在減壓狀態(tài)下連續(xù)地被進行。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其特征在于所述絕緣層包含硅和碳作為構(gòu)成原料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法， 其特征在于所述絕緣層包含硅和碳作為構(gòu)成原料，至少一部分形成為多孔質(zhì)。
8. —種記錄介質(zhì)，其記錄有通過計算機使具有處理被處理基板的 處理容器的基板處理裝置運行基板處理方法的程序，該記錄介質(zhì)的特征在于所述基板處理方法包括向所述處理容器供給氣體狀態(tài)的甲酸，除 去所述金屬氟化物的氟化物除去工序。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的記錄介質(zhì)，其特征在于所述金屬是Cu。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的記錄介質(zhì)，其特征在于 在所述氟化物除去工序中，除去在從形成在所述金屬上的絕緣層的開口部露出的所述金屬上生成的金屬氟化物。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的記錄介質(zhì)，其特征在于 還具有形成所述開口部的開口部形成工序，所述金屬氟化物在形成該開口部的工序中被生成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的記錄介質(zhì)，其特征在于 所述開口部形成工序和所述金屬氟化物除去工序在減壓狀態(tài)下連續(xù)地被進行。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項所述的記錄介質(zhì)，其特征在于: 所述絕緣層包含硅和碳作為構(gòu)成原料。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項所述的記錄介質(zhì)，其特征在于: 所述絕緣層包含硅和碳作為構(gòu)成原料，至少一部分形成為多孔質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明提供半導(dǎo)體裝置的制造方法，能夠提供減少殘留在構(gòu)成半導(dǎo)體裝置的金屬上的氟而可靠性高的半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法包括進行除去在形成電極或配線的金屬上生成的金屬氟化物的處理的氟化物除去工序，其中，該電極或配線是在被處理基板上形成的半導(dǎo)體裝置的電極或配線，該半導(dǎo)體裝置的制造方法的特征在于在上述氟化物除去工序中，向上述被處理基板供給氣體狀態(tài)的甲酸，除去上述金屬氟化物。
文檔編號H01L21/768GK101627469SQ20088000758
公開日2010年1月13日 申請日期2008年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月8日
發(fā)明者三好秀典, 久保田和宏, 西村榮一 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社