多孔质膜的成膜方法和计算机可读的记录介质技术

技术编号:3170476 阅读:217 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术提供一种多孔质膜的成膜方法和一种计算机可读的记录介质。对通过使用有机硅化合物原料的等离子体CVD法形成的SiOCH膜的表面进行氧等离子体处理,形成表面致密化层,进一步通过氢等离子体处理,将CHx基、OH基以被控制的速率从表面致密化层之下的SiOCH膜通过所述表面致密化层而排出,从而稳定地形成多孔质低介电常数膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通常的电介质膜的形成方法,特别涉及SiOCH膜的形 成方法。
技术介绍
在最近的己被微细化的半导体装置中,为了将在基板上形成的非 常大数目的半导体元件电连接,使用所谓的多层配线结构。在多层配 线结构中,将埋设有配线图案的层间绝缘膜叠层多个, 一层的配线图 案通过在上述层间绝缘膜中形成的接触孔,与相邻接的层的配线图案、 或与基板中的扩散区域相互连接。在该已被微细化的半导体装置中,在层间绝缘膜中,复杂的配线 图案接近而形成,由层间绝缘膜中的寄生电容引起的电信号的配线延 迟(RC延迟)成为严重的问题。也就是说,作为高速化、低消耗电力 化的配线技术,使配线电阻R与配线电容C的积减小变得重要。因此,特别是在最近的所谓的亚微米(submicron)、或被称为深亚 微米(sub-quartermicron)的超微细化半导体装置中,作为构成多层配 线结构的层间绝缘膜,使用介电常数为3 3.5左右的添加有F的硅氧 化膜(SiOF膜),代替介电常数为4左右的以往的硅氧化膜(Si02膜)。但是,在SiOF膜中,介电常数的降低也有极限,在这样的Si02 基底的绝缘膜中,难以达到在设计规则0.1pm以下的一代的半导体装 置中要求的小于3.0的介电常数。另一方面,介电常数更低的、所谓的低介电常数(low-K)绝缘膜 有各种各样的材料,但在多层配线结构中使用的层间绝缘膜,需要使 用不仅介电常数低、而且具有高的机械强度和对热处理的稳定性的材 料。SiOCH膜具有充分的机械强度、并且能够实现2.5以下的介电常 数,而且能够利用适合于半导体装置的制造工艺的CVD法形成,有望作为在下一代的超高速半导体装置中使用的低介电常数层间绝缘膜。以往,己报告SiOCH膜能够利用平行平板型等离子体处理装置形成。但是,利用通常的CVD工艺形成的SiOCH膜具有3 4之间的介 电常数,无法达到有机SOG、 SiLK (注册商标)等涂敷型绝缘膜所达 到的2.5左右的介电常数。作为要在SiOCH膜中实现与这样的涂敷型绝缘膜匹敌的介电常数 的方法之一,考虑将膜形成为多孔质膜。例如在专利文献9中记载有 将利用CVD法堆积的SiOCH膜暴露于微波等离子体激发的氢自由基, 将CHx基、OH基从在基板上堆积的SiOCH膜排出到膜外,从而得到 多孔质膜的技术。但是,在这样对在基板上形成的SiOCH膜实施氢等离子体处理从 而进行改性的方法中,在改性处理中需要微妙的控制,在量产工序中 难以稳定地进行改性处理。艮口,在上述现有技术中,被等离子体激发的氢自由基将膜中的 Si-CHx键或Si-OH键切断,将被切断的CHx基和OH基以甲烷(CHt) 分子的形式放出到膜外,当改性处理在最合适的条件下进行时,这样 形成的甲垸分子起到使SiOCH膜膨胀的作用,其结果,在膜中形成空 间、即空孔,SiOCH膜的介电常数降低。但是,在该以往的改性处理中,当改性处理条件偏离狭窄的最合 适范围时,SiOCH膜不膨胀反而收縮,由于与收縮相伴的密度的增大, 膜的介电常数反而会增大。专利文献h WO2005/045916号公报专利文献2:特开2005-093721号公报专利文献3:特开2004-158793号公报专利文献4:特开2004-158794号公报专利文献5:特开2005-017085号公报专利文献6:特开2005-093721号公报专利文献8:特开2005-175085号公报专利文献7:特开2005-026468号公报专利文献8: WO2003/019645号公报专利文献9:特表2003-503849号公报专利文献10:特表2002-538604号公报 专利文献11:特开2004-200626号公报 专利文献12:特开平8-236520号公报专利文献13: WO2001/097296号公报 专利文献14:特开2004-158793号公报专利文献15: WO2001/097269公报 专利文献16:特开2004-200626号公报 专利文献17:特表2003-503849号公报 专利文献18:特表2002-538604号公报 专利文献19:特开2002-110636号公报 专利文献20:特开平7-106299号公报 专利文献21:特开平6-84888号公报 专利文献22:日本专利公报第2506539号非专利文献1: A. Grill and D. A. Neumayer, J. Appl. Phys. vol.94, No. 10, Nov. 15, 200
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供一种多孔质膜的成膜方法,其特征在于,包括利用有机硅化合物原料在基板上形成含有有机官能基和羟基的电介质膜的工序;在上述电介质膜表面进行将上述有机官能基除去的 致密化处理,在上述电介质膜表面形成表面致密化层的工序;和将形 成有上述表面致密化层的电介质膜暴露于被等离子体激发的氢自由 基,将上述有机官能基和羟基除去,由此在上述电介质膜本体中形成 空孔的工序。本专利技术的另一个方面提供一种计算机可读的记录介质,其特征在 于,记录有利用通用计算机控制基板处理系统、使上述基板处理系统 进行硅基板上的多孔质膜的成膜处理的程序,上述基板处理系统通过 将第一基板处理装置和第二基板处理装置结合而成,上述多孔质膜的 成膜处理包括将被处理基板导入上述第一基板处理装置的工序;在 上述第一基板处理装置中,利用有机硅化合物原料在上述基板上形成 含有有机官能基和羟基的电介质膜的工序;在上述第一基板处理装置中,在上述电介质膜表面进行将上述有机官能基除去的致密化处理, 在上述电介质膜表面形成表面致密化层的工序;将已进行上述致密化处理的上述被处理基板导入上述第二基板处理装置的工序;和在上述 第二基板处理装置中,将形成有上述表面致密化层的电介质膜暴露于 被等离子体激发的氢自由基,将上述有机官能基除去,由此在上述电 介质膜本体中形成空孔的工序。根据本专利技术,多孔质膜的成膜通过以下工序进行利用有机硅化 合物原料在基板上形成含有有机官能基和羟基的电介质膜;在上述电 介质膜表面进行将上述有机官能基和羟基除去的致密化处理,在上述 电介质膜表面形成密度比上述电介质膜本体的密度高的表面致密化 层;将形成有上述表面致密化层的电介质膜暴露于被等离子体激发的 氢自由基,将上述有机官能基和羟基除去,由此在上述电介质膜本体 中形成空孔。由此,在上述空孔形成工序中,上述电介质膜中含有的 通常简记为CHx的CH3、 C2H5、……等有机官能基和羟基(OH)以被 控制的速率被排出到膜外,从而能够有效地抑制上述空孔形成时的电 介质膜的收缩。其结果,电介质膜的密度增加被抑制,能够得到低介 电常数的多孔质膜。另外,这样在成膜工序之后,仅将成膜原料气体切断,继续进行 等离子体气体和氧化气体的供给以及等离子体功率的供给,由此,成 膜工序结束时引起的颗粒的产生有效地被抑制,成膜的成品率大大地 提咼。附图说明图1是表示在本专利技术中使用的成膜处理装置的结构的图。 图2 (A) (C)是表示本专利技术的第一实施方式的成膜方法的图。 图3是表示在本专利技术中用于多孔质膜形成的基板处理装置的结构 的图。图4是表示在本专利技术中用于多孔质膜形成的基板处理装置的结构 的另一个图。图5是对本专利技术的上述第一本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种多孔质膜的成膜方法,其特征在于,包括:利用有机硅化合物原料在基板上形成含有有机官能基和羟基的电介质膜的工序;在所述电介质膜表面进行将所述有机官能基除去的致密化处理,在所述电介质膜表面形成表面致密化层的工序;和将形成有所述表面致密化层的电介质膜暴露于被等离子体激发的氢自由基,将所述有机官能基和羟基除去,由此在所述电介质膜本体中形成空孔的工序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2006-1-13 005928/20061.一种多孔质膜的成膜方法,其特征在于,包括利用有机硅化合物原料在基板上形成含有有机官能基和羟基的电介质膜的工序;在所述电介质膜表面进行将所述有机官能基除去的致密化处理,在所述电介质膜表面形成表面致密化层的工序;和将形成有所述表面致密化层的电介质膜暴露于被等离子体激发的氢自由基,将所述有机官能基和羟基除去,由此在所述电介质膜本体中形成空孔的工序。2. 根据权利要求1所述的成膜方法,其特征在于 所述形成电介质膜的工序通过等离子体CVD法在从室温直到200'C的范围的第一温度下进行,所述形成表面致密化层的工序在从室温直到20(TC的范围的第二 温度下通过等离子体处理而进行,所述形成空孔的工序在比所述第一和第二温度高的第三温度下进行。3. 根据权利要求2所述的成膜方法,其特征在于所述第一和第二温度约为45°C,所述第三温度约为400°C。4. 根据权利要求2所述的成膜方法,其特征在于 所述形成电介质膜的工序与所述进行致密化处理的工序在同一基板处理装置中连续进行,所述形成空孔的工序在其它的基板处理装置 中进行。5. 根据权利要求4所述的成膜方法,其特征在于将所述有机硅化合物原料的原料气体与氧化气体和不活泼气体一起供给至所述基板表面,由此进行所述电介质膜形成工序;与所述电 介质膜形成工序紧接着,维持等离子体并继续供给所述氧化气体和不 活泼气体,仅切断所述原料气体的供给,由此进行所述形成表面致密化层的工序。6. 根据权利要求5所述的成膜方法,其特征在于 通过继续供给所述不活泼气体、并切断所述等离子体和所述氧化气体的供给,使所述形成表面致密化层的工序结束。7. 根据权利要求5所述的成膜方法,其特征在于 所述形成表面致密化层的工序通过使所述氧化气体和不活泼气体的流量比所述电介质膜形成工序中的流量增大而进行。8. 根据权利要求5所述的成膜方法,其特征在于 所述形成表面致密化层的工序在比所述电介质膜形成工序低的处理压力下进行。9. 根据权利要求1所述的成膜方法,其特征在于所述电介质膜是SiOCH膜,所述致密化处理工序由利用被等离子体激发的氧自由基对在所述基板上形成的电介质膜表面进行处理的工 序构成,将所述表面致密化层形成为以比所述电介质膜本体高的浓度 含有氧、以比所述电介质膜本体低的浓度含有碳。10. 根据权利要求1所述的成膜方法,其特征在于所述致密化处理工序将所...

【专利技术属性】
技术研发人员:大岛康弘井出真司柏木勇作宫谷光太郎
申请(专利权)人:东京毅力科创株式会社
类型:发明
国别省市:JP[]

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