基板处理方法、清洗方法、电子设备的制造方法和程序技术

本发明专利技术提供一种容易控制绝缘膜表面上的表面损伤层和切削残留等的除去量的电子设备的制造方法。形成低介电常数层间绝缘膜（１１５），以覆盖形成晶片（Ｗ）上的配线（１１４）的绝缘膜（１１３）（Ｂ）；在该低介电常数层间绝缘膜（１１５）上加工形成通孔（１１８）（Ｃ）；在低介电常数层间绝缘膜（１１５）上形成由铜制成的导电膜（１２１），同时，将铜填充至通孔（１１８）中（Ｆ）；利用ＣＭＰ研磨导电膜（１２１），露出低介电常数层间绝缘膜（１１５）（Ｇ）；将表面上有切削残留（１１６）、反应生成物（１１７）、残渣和疑似ＳｉＯ↓［２］层（１２４）的低介电常数层间绝缘膜（１１５）暴露在氨气和氟化氢气体的混合气体氛围中（Ｈ）；再将由疑似ＳｉＯ↓［２］层（１２４）改质的生成物层（１２３）加热至规定的温度（Ｉ）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基板的处理方法，化学机械研磨后的清洗方法，电子设备的制造方法和程序；特别涉及在利用化学机械研磨研磨在表面形成的导电膜后，通过进行无等离子体蚀刻(plasma-less etching)处理，提高表面平坦性的电子设备的制造方法。
技术介绍
在制造由硅晶片(以下简称“晶片”)构成的电子设备的电子设备的制造方法中，依次反复进行在晶片表面上成膜的绝缘膜上，形成期望的图案的光致抗蚀剂层的光刻工序；使用光致抗蚀剂层作为掩模，利用等离子体在栅电极上形成导电膜，或在绝缘膜上，形成配线槽或接触孔的蚀刻工序；在形成配线槽或接触孔的绝缘膜表面上形成导电膜的PVD(物理气相沉积Physical Vapor Deposition)等的成膜工序；和在除去成膜的导电膜而露出绝缘膜的同时，使该露出的绝缘膜表面平坦化的平坦化工序(蚀刻工序)。近年来，在平坦化工序中，使用称为CMP(化学机械研磨ChemicalMechanical Polishing)的晶片的表面研磨方法代替先前使用的干蚀刻或热回流。如图11所示，CMP是利用头部(晶片保持部)202将晶片挤压在贴附着由聚氨酯等形成的研磨布200的旋转台201上，使晶片表面紧贴着研磨布200，从浆料供给喷嘴203向研磨布200供给以二氧化硅(SiO2)为主成分的研磨剂(浆料)，在供给清洗液的同时，通过使旋转台201和头部202互相独立地旋转，研磨晶片表面的方法。认为在CMP中，利用研磨剂中的SiO2粒子和晶片表面的导电膜或绝缘膜的物理接触，及SiO2粒子和导电膜或绝缘膜的化学反应的增效效应，促进研磨(例如，参照专利文献1)。此外，近年来，为了防止由于电子设备的配线规则(要求尺寸)的微细化而显露的层间绝缘膜的高的介电常数引起的信号传递速度的降低，使用相对介电常数低(Low-κ)的材料作为层间绝缘膜材料(参照表1)。特别是最近，因为大多采用铜作为配线材料，因此使用掺杂有碳的SiOC系的低介电常数材料作为低介电常数层间绝缘膜材料。此外，还有关于使用介电常数更低的多孔材料的研究。这里，将3.0以下的相对介电常数称为低介电常数。表1 然而，在利用CMP而露出绝缘膜的表面上产生由与绝缘膜下的配线图案的密度相关的绝缘膜的研磨特性的差异引起的配线上的绝缘膜的腐蚀(研磨引起的侵蚀)所产生的绝缘膜残渣(削屑)和SiO2粒子和绝缘膜的构成材料的反应生成物。此外，由多孔材料层制成的层间绝缘膜，由于该膜中的多个空穴引起机械强度降低，导电膜的粘着性弱，当在CMP中，以通常的压力由头部202挤压晶片时会产生层间绝缘膜从导电膜的剥离或层间绝缘膜的崩解。与此对应，在使用多孔材料作为层间绝缘膜材料的情况下，必需在低压，例如大约1.0KPa以下的压力下，挤压晶片，但由于利用低压的CMP无法充分的研磨层间绝缘膜，因此在利用CMP研磨的层间绝缘膜的表面上会产生切削残留。上述绝缘膜表面上的残渣，反应生成物和切削残留(以下简称为“切削残留等”)成为由晶片制造的电子设备的配线电阻或电子设备的电容器的层间电容异常的主要原因，因此必须除去。此外，利用CMP研磨在低介电常数的绝缘膜上形成的导电膜时，由于露出的低介电常数层间绝缘膜的表面和在CMP中使用的浆料或清洗液的接触产生的低介电常数层间绝缘膜的吸湿，会化学损坏低介电常数层间绝缘膜，由此，在该低介电常数的层间绝缘膜的表面上，形成碳浓度降低的表面损伤层(损坏层)。由于这种表面损伤层具有与SiO2(天然氧化物Native Oxide)相似的特性，在作为后续工序进行的热处理工序中，成为引起体积收缩、在绝缘膜中产生空穴(void)的主要原因，因此必须在进行后续工序前，预先除去该表面损伤层。作为上述绝缘膜表面上的表面损伤层和切削残留等的除去工序，已知有利用由氢氧化季铵或极性有机胺等形成的CMP后(Post-CMP)清洗液清洗绝缘膜的表面的清洗工序。然而，上述清洗工序相当于使用药液的湿蚀刻工序，由于在清洗工序中，清洗液容易溶解表面损伤层和切削残留等，存在难以控制表面损伤层和切削残留等的除去量的问题。当清洗液过量溶解表面损伤层和切削残留等时，配置在绝缘膜下的Cu配线露出，清洗液会腐蚀(corroded)该Cu配线。专利文献1日本特开平9-251969号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供可以除去绝缘膜表面上的表面损伤层和切削残留等，同时容易控制表面损伤层和切削残留等的除去量的基板处理方法、化学机械研磨后的清洗方法，电子设备的制造方法及程序。为了达到上述目的，本专利技术第一方面所述的基板处理方法，处理具有通过化学机械研磨而露出绝缘膜的基板，其中，具有在规定压力下将上述露出的绝缘膜暴露在含有氨和氟化氢的混合气体氛围中的绝缘膜暴露步骤；和将暴露在上述混合气体氛围中的绝缘膜加热至规定温度的绝缘膜加热步骤。本专利技术第二方面的基板处理方法，如本专利技术第一方面所述的基板处理方法，其特征在于，上述露出的绝缘膜为低介电常数的绝缘膜。本专利技术第三方面的基板处理方法，如本专利技术第一或第二方面所述的基板处理方法，其特征在于，在上述绝缘膜暴露步骤中，在上述基板上实施无等离子体蚀刻处理。本专利技术第四方面的基板处理方法，如本专利技术第一或第二方面所述的基板处理方法，其特征在于，在上述绝缘膜暴露步骤中，在上述基板上实施干燥清洗处理。本专利技术第五方面的基板处理方法，如本专利技术第一到第四方面中任一项所述的基板处理方法，其特征在于，上述混合气体中，上述氟化氢相对于上述氨的体积流量比为1～1/2，上述规定压力为6.7×10-2～4.0Pa。本专利技术第六方面的基板处理方法，如第一方面到第五方面中任一项所述的基板处理方法，其特征在于，上述规定的温度为80～200℃. 本专利技术第七方面的基板处理方法，如第一方面到第六方面中任一项所述的基板处理方法，其特征在于，还具有测定上述露出的绝缘膜的形状，根据该测定的形状，决定上述混合气体中上述氟化氢相对于上述氨的体积流量比和上述规定压力中至少一个的生成物生成条件决定步骤。本专利技术第八方面的处理方法，如第一方面到第七方面中任一项所述的基板处理方法，其特征在于，上述露出的绝缘膜具有由上述化学机械研磨产生的切削残留。本专利技术第九方面的基板处理方法，如第一方面到第七方面中任一项所述的基板处理方法，其特征在于，上述露出的绝缘膜具有由在上述化学机械研磨中使用的研磨剂引起的反应生成物。本专利技术第十方面的基板处理方法，如第一方面到第七方面中任一项所述的基板处理方法，其特征在于上述绝缘膜具有碳浓度降低的表面损伤层。为了达到上述目的，本专利技术第十一方面的化学机械研磨后的清洗方法，在通过化学机械研磨研磨在基板表面成膜的绝缘膜上形成的导电膜后，对上述基板上实施，其中，具有在规定的压力下，将通过上述化学机械研磨而露出的上述绝缘膜暴露在包含氨和氟化氢的混合气体氛围中的绝缘膜暴露步骤；和将暴露在上述混合气体氛围中的上述绝缘膜加热至规定的温度的绝缘膜加热步骤。本专利技术第十二方面的化学机械研磨后的清洗方法，如第十一方面所述的化学机械研磨后的清洗方法，其特征在于，还具有在将上述露出的上述绝缘膜暴露在上述混合气体氛围中之前，对上述露出的绝缘膜的表面进行干燥的绝缘膜干燥步骤。为了达到上述目的，本专利技术第十三方面的电子设备的制造方法，具有在半导体基板的表面成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基板的处理方法，处理具有通过化学机械研磨而露出绝缘膜的基板，其特征在于，具有：在规定压力下，将所述露出的绝缘膜暴露在含有氨和氟化氢的混合气体氛围中的绝缘膜暴露步骤；和将暴露在所述混合气体氛围中的绝缘膜加热至规定温度的绝缘 膜加热步骤。

【技术特征摘要】
JP 2005-2-14 2005-036717;JP 2005-9-26 2005-2788411.一种基板的处理方法，处理具有通过化学机械研磨而露出绝缘膜的基板，其特征在于，具有在规定压力下，将所述露出的绝缘膜暴露在含有氨和氟化氢的混合气体氛围中的绝缘膜暴露步骤；和将暴露在所述混合气体氛围中的绝缘膜加热至规定温度的绝缘膜加热步骤。2.如权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，所述露出的绝缘膜为低介电常数绝缘膜。3.如权利要求1或2所述的基板处理方法，其特征在于，在所述绝缘膜暴露步骤中，在所述基板上进行无等离子体蚀刻处理。4.如权利要求1或2所述的基板处理方法，其特征在于，在所述绝缘膜暴露步骤中，在所述基板上进行干燥清洗处理。5.如权利要求1～4中任一项所述的基板处理方法，其特征在于，在所述混合气体中，所述氟化氢相对于所述氨的体积流量比为1～1/2，所述规定压力为6.7×10-2～4.0Pa。6.如权利要求1～5中任一项所述的基板处理方法，其特征在于，所述规定的温度为80～200℃。7.如权利要求1～6中任一项所述的基板处理方法，其特征在于，还具有测定所述露出的绝缘膜的形状，根据该测定的形状，决定所述混合气体中所述氟化氢相对于所述氨的体积流量比和所述规定压力中至少一个的生成物生成条件决定步骤。8.如权利要求1～7中任一项所述的基板处理方法，其特征在于，所述露出的绝缘膜具有由所述化学机械研磨产生的切削残留。9.如权利要求1～7中任一项所述的基板处理方法，其特征在于，所述露出的绝缘膜具有由在所述化学机械研磨中使用的研磨剂引起的反应生成物。10.如权利要求1～7中任一项所述的基板处理方法，其特征在于，所述绝缘膜具有碳浓度降低的表面损伤层。11.一种化学机械研磨后的清洗方法，在通过化学机械研磨研磨在基板表面上成膜的绝缘膜上形成的导电膜后，在所述基板上进行，其特征在于，具有在规定的压力下，将通过所述化学机械研磨露出的所述绝缘膜暴露在含有氨和氟化氢的混合气体氛围中的绝缘膜暴露步骤；和将暴露在所述混合气体氛围中的所述绝缘膜加热至规定温度的绝缘膜加热步骤。12.如权利要求11所述的化学机械研磨后的清洗方法，其特征在于，具有在将所述露出的所述绝缘膜暴露在所述混合气体氛围中之前，对所述露出的绝缘膜的表面进行干燥的绝缘膜干燥步骤。13.一种电子设备的制造方法，其特征在于，具有在半导体基板的表面上成膜的第一绝缘膜上，形成由第一导电性材料构成的配线的配线形成步骤；在所述第一绝缘膜上形成覆盖所述配线的第二绝缘膜的第二绝缘膜成膜步骤；在所述成膜的第二绝缘膜上形成规定图案的光致抗蚀剂层的光致抗蚀剂层形成步骤；利用该形成的光致抗蚀剂层，通过等离子体处理，在所述第二绝缘膜上，加工形成达到所述配线的连接孔的等离子体加工成形步骤；除去所述光致抗蚀剂层的灰化步骤；在所述第二绝缘膜上，形成由第二导电性材料构成的导电膜，将所述第二导电性材料填充在所述连接孔中的连接孔填充步骤；利用化学机械研磨研磨所述成膜的导电膜的导电膜研磨步骤；在规定的压力下，将通过所述化学机械研磨露出的所述第二绝缘膜，暴露在含有氨和氟化氢的混合气体氛围中的第二绝缘膜暴露步骤；和将暴露在所述混合气体氛围中的所述第二绝缘膜加热至规定温度的第二绝缘膜加热步骤。14.如权利要求13所述的电子设备的制造方法，其特征在于，具有在规定压力下，将所述加工成形的连接孔的表面暴露在含有氨和氟化氢的混合气体氛围中的连接孔表面暴露步骤；和将暴露在所述混合气体氛围中的连接孔的表面加热至规定温度的连接孔表面加热步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：西村荣一，岩﨑贤也，
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[日本]