基板处理方法和装置、半导体器件的制造方法制造方法及图纸

一种基板处理方法，所述基板上带有绝缘膜和金属层，该方法包括向基板提供羧酸酐、和在向基板提供羧酸酐的过程中加热基板的步骤。

【技术实现步骤摘要】
专利
本专利技术主要涉及基板处理技术，更具体地，涉及其上载有金属层 的基板的处理方法。此外，本专利技术涉及具有金属互连的半导体器件的 制造方法，和实施具有金属层的基板的处理的基板处理装置。
技术介绍
随着半导体技术的发展，最新的高性能半导体器件通常使用低电阻Cu用于互连。由此，会担心暴露的Cu图案发生氧化，因为Cu是 很容易发生氧化的材料。参考文献l日本专利3,373,499参考文献2 J. Phys.Chem.Ref. Data7， p. 363 (1993) 参考文献3 J. Electrochem. Soc. 150, p.G300， (2003)
技术实现思路
因此，在本专利技术的相关技术中，提出通过使用还原气体如,3或 H2引起还原反应，去除Cu氧化物，从而形成这种Cu互连图案。但是，在为此使用NH3或H2的情况下，需要使用很高的处理温度 来实现Cu的还原反应，并可能在存在于Cu互连图案周围的所谓低K 材料的层间绝缘膜中造成损害。考虑到这一点，在本专利技术的另一相关技术中已经提出使用由甲酸 或乙酸蒸发形成的处理气体在低温下进行还原反应。但是，使用这种甲酸或乙酸蒸气的话，会出现构成该蒸气的单体 和二聚物并存的情况，并因此产生还原反应变得不稳定的问题。例如， 存在如下情况当处理条件发生微小变化时，由甲酸或乙酸形成的单 体和二聚物的比例发生显著变化，导致Cu还原反应的不稳定性。因此，本专利技术的目的是提供新型有用的基板处理方法、半导体器 件的制造方法，并进一步提供基板处理装置，其中上述问题均得以消除。由此，本专利技术提供了能够稳定有效地从基板上的金属层上去除氧 化物膜的基板处理方法和基板处理装置。此外，本专利技术提供一种制造半导体器件的方法，其中稳定有效地 去除半导体器件制造过程中在金属互连图案上形成的氧化物膜。在第一方面，本专利技术提供了处理基板的方法，所述基板上载有绝 缘膜和金属层，该方法包括下列步骤为所述基板提供羧酸酐；和在所述的为所述基板提供所述羧酸酐的步骤中加热所述基板。 在第二方面，本专利技术提供了具有金属互连图案和层间绝缘膜的半 导体器件的制造方法，该方法包括下列处理步骤为具有所述金属互连图案和所述层间绝缘膜的基板提供羧酸酐；和在所述的为所述基板提供所述羧酸酐的步骤中加热所述基板。 在另一方面，本专利技术提供了对其上载有绝缘膜和金属层的基板进 行处理的基板处理装置，包括 支持并加热所述基板的台架； 将所述台架容纳其中的处理容器； 将处理气体提供至所述处理容器内的供气部件；和 从所述处理容器中抽出气体的抽气部件， 其中所述的处理气体含有羧酸酐。根据本专利技术，可以提供能够稳定有效地去除待处理基板上的金属 层上形成的氧化物膜的基板处理方法和基板处理装置。此外，根据本专利技术，可以提供一种制造半导体器件的方法，在该 方法中稳定有效地去除半导体器件制造过程中在金属互连图案上形成 的氧化物膜。在结合附图阅读时，根据下列详述，本专利技术的其它目的和进一步 特征将是显而易见的。附图说明图1是对材料的熔点和沸点进行比较的图；图2是显示甲酸中二聚物比例的图； 图3是显示乙酸中二聚物比例的图； 图4是显示羧酸酐蒸气压的图；图5中的图显示了根据本专利技术第一个实施方式的基板处理装置； 图6中的图显示了通过椭圆光度法测量膜厚度的方法； 图7是对热脱附谱(TDS)观懂结果进行比较的图，所述TDS测量的是在本专利技术的乙酸酐处理之前和之后、其上形成有绝缘膜和金属层的基板的脱气量；图8是对各种层间绝缘膜在本专利技术乙酸酐处理之前和之后的介电常数进行比较的图；图9中的图显示了根据本专利技术第二个实施方式的基板处理装置； 图IO中的图显示了根据本专利技术第三个实施方式的基板处理装置； 图11中的图显示了根据本专利技术第四个实施方式的基板处理装置； 图12中的图显示了根据本专利技术第五个实施方式的基板处理装置； 图13A-13E中的图显示了根据本专利技术第六个实施方式的半导体器件制造方法(基板处理方法)。具体实施方式下面解释本专利技术的实施方式。[原理]本专利技术提供一种基板处理方法，所述基板上载有绝缘膜和金属层， 所述方法包括为所述基板提供羧酸酐的步骤、和在为所述基板提供所 述羧酸酐的同时加热所述基板的步骤。根据本专利技术的基板处理方法——其中使用羧酸酐代替甲酸或乙酸 从金属层(例如Cu层)上除去氧化物膜，可以稳定、可再现地进行去 除处理。下面解释使用羧酸酐作为处理气体的详细原因。 图1对各种可能能够还原金属氧化物膜的物质的熔点和沸点进行 了比较。参照图l，可以看出，相关技术中使用的乙酸、甲酸的特征在于熔 点很高。因此，与羧酸酐或酯相比，乙酸或甲酸表现出发生固化的倾向，而且将这些物质以气化状态稳定地提供给基板处理装置(处理容 器)非常困难。此外，使用甲酸和乙酸时，存在着在其气化状态下同时形成单体和二聚物的问题。参见J. Phys. Chem.Ref. Data7,p.363 (1993)(参考文献2)。图2显示了前述参考文献2中记载的甲酸中二聚物的比例(组成 比)，而图3显示了同样记载于前述参考文献2的乙酸中二聚物的组成 比。在图2和图3中，应当注意到，二聚物的组成比基于单体和二聚 物的总量进行了归一化。参照图2和3，可以看出，随着温度或压力的变化，甲酸或乙酸中 的单体/二聚物组成比发生显著变化。在图2的甲酸的情况下，可以看出，在300K的温度下，l大气压 下的甲酸含有组成比为90%或更高的二聚物。另一方面，在该状态下 升温至500K时，可以看出，单体的组成比增加至大约90%。此外，可以看出，当甲酸压力从1大气压降至0.1大气压且温度保 持在300K时，二聚物的组成比降低。此外，当压力从1大气压变成O.l大气压时，400K温度下二聚物 组成比的变化要大于300K时。如图3所示，在乙酸的情况下也可以看出单体和二聚物组成比的 这种变化。在用于还原金属氧化物的物质中，当单体和二聚物的组成比随温 度或压力的这种微小变化而改变时，通过该物质引起的还原反应将金 属氧化物如CuOx从金属表面如Cu除去的处理过程难免变得不稳定。由此，本专利技术的专利技术人研究了甲酸或乙酸中单体/二聚物组成比随 处理条件的微小变化而发生如此显著变化的原因。研究结果发现，二聚物是由于单体经由甲酸或乙酸单体中所含的 -COOH基团形成氢键而形成的。在存在多个单体的情况下，例如，当一单体的-CK)键中的氧原子 与另一单体的HO-C-键中的氢原子发生键合时，形成二聚物。为了克服该问题，本专利技术的专利技术人进行了深入研究并发现，使用 羧酸酐代替甲酸或乙酸可以消除基板处理不稳定的问题。此外，如图1所示，羧酸酐具有熔点低的另一有利特征，其熔点比甲酸或乙酸低8(TC至IO(TC。因此，可以将羧酸酐以气体(蒸气)状态稳定地提供给反应容器。图4显示了羧酸酐、甲酸、乙酸和其它化合物(酯)的蒸气压曲线。参照图4，本专利技术的羧酸酐表现出的蒸汽压决不逊于任何传统的甲酸或乙酸，这表明使用本专利技术的羧酸酐可以稳定、有效地进行基板处 理(金属还原)。此外，如图4所示，可以使用酯代替甲酸或乙酸作为用于基板处 理(金属还原)的处理气体。[第一个实施方式]图5显示了根据本专利技术第一个实施方式的基板处理装置。参照图5，本实施方式的基板处理装置100具有处理容器101，处 理容器101中形成有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基板处理方法，所述基板上具有绝缘膜和金属层，该方法包括下列步骤：为所述基板提供羧酸酐；和在所述的为所述基板提供所述羧酸酐的步骤中加热所述基板。

【技术特征摘要】
JP 2006-3-27 2006-086569;JP 2007-2-26 2007-0457481.一种基板处理方法，所述基板上具有绝缘膜和金属层，该方法包括下列步骤为所述基板提供羧酸酐；和在所述的为所述基板提供所述羧酸酐的步骤中加热所述基板。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述金属层包括Cu层。3. 根据权利要求1所述的方法，其中在所述处理步骤中去除所述 金属层上的氧化物膜。4. 根据权利要求3所述的方法，其中所述处理步骤引起所述绝缘 膜的脱水。5. 根据权利要求4所述的方法，其中所述的绝缘膜包括多孔膜和 含氟膜中的至少一种。6. 根据权利要求1所述的方法，其中所述的处理步骤将H20与所 述羧酸酐一起供应。7. 根据权利要求1所述的方法，其中所述羧酸酐包括乙酸酐、丙 酸酐、丁酸酐和戊酸酐中的至少一种。8. —种具有金属互连图案和层间绝缘膜的半导体器件的制造方 法，该方法包括下列处理步骤为具有所述金属互连图案和所述层间绝缘膜的基板提供羧酸酐；和在所述的为所述基板提供所述羧酸酐的步骤中加热所述基板。9. 根据权利要求8所述的方法，其中所述金属互连图案包括Cu 图案。10. 根据权利要求8所述的方法，其中所述的处理步骤去除所述金 属互连图案上的氧化物膜。11. 根据权利要求io所述的方法，其中所述处理步骤引起所述层间绝缘膜的脱水。12. 根据权利要求11所述的方法，其中所述层间绝缘膜包括多孔膜和含氟膜中的至少一种。13....

【专利技术属性】
技术研发人员：三好秀典，石川健治，泷川幸雄，中田义弘，立石秀树，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，富士通株式会社，株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]