專利名稱：非晶碳膜的處理方法以及使用其的半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在制造半導(dǎo)體器件時(shí)適于用作掩模等的非晶碳膜的處理方法以及使 用該方法的半導(dǎo)體器件的制造方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件的布線層之間形成層間絕緣膜。作為這樣的層間絕緣膜，一直以來 使用了 SiO2膜，但近來，隨著半導(dǎo)體器件被要求進(jìn)一步高速化，出現(xiàn)了對(duì)介電常數(shù)更低的膜 的需求，并且作為這樣的低介電常數(shù)層間絕緣膜(L0W-k膜)，而逐漸使用例如包含Si、0、C 的以Si為主體的有機(jī)類材料。然而，這種以Si為主體的低介電常數(shù)膜不僅昂貴，而且還存在難以在與其他膜之 間進(jìn)行高選擇性的蝕刻等的問題，因此出現(xiàn)了對(duì)不產(chǎn)生這種問題的低介電常數(shù)膜的需求。作為這樣的材料，已研究出添加有氫的非晶碳膜。如日本專利申請(qǐng)公開公報(bào)第 2002-12972號(hào)(專利文獻(xiàn)1)所示，非晶碳膜能夠通過將烴氣等用作處理氣體并利用CVD法 來形成，這種非晶碳膜價(jià)格低廉，并且不會(huì)產(chǎn)生以Si為主體的低介電常數(shù)膜那樣的問題。此外，在專利文獻(xiàn)1中披露了非晶碳膜的多種用途，例如能夠取代多層抗蝕劑層 中下層的抗蝕膜，或用作反射防止層等。但是，當(dāng)將非晶碳膜應(yīng)用于層間絕緣膜時(shí)，在形成非晶碳膜之后，通過嵌入工序進(jìn) 行溝槽、通孔部分的干蝕刻，然后進(jìn)行濕式洗滌來去除蝕刻時(shí)的殘?jiān)?。此時(shí)，經(jīng)干蝕刻加工 的非晶碳膜的側(cè)壁部分受蝕刻損傷，在濕式洗滌時(shí)比較容易被水分等氧化，形成羥基(0H 基)。而且在所形成的OH基的氧化作用下，非晶碳膜的膜特性劣化，例如非晶碳膜與其上形 成的膜之間的緊密性劣化，或者非晶碳膜自身的介電常數(shù)增大等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種抑制在對(duì)蝕刻加工后的非晶碳膜進(jìn)行濕式洗滌時(shí)由 氧化造成的劣化的非晶碳膜的處理方法。本發(fā)明的另一目的在于提供一種應(yīng)用了上述處理方法的半導(dǎo)體器件的制造方法。根據(jù)本發(fā)明的第一側(cè)面，提供一種非晶碳膜的處理方法，其中，所述非晶碳膜被形 成在襯底上，并在被干蝕刻后實(shí)施了濕式洗滌處理，所述非晶碳膜的處理方法包括以下步 驟準(zhǔn)備具有經(jīng)濕式洗滌處理后的非晶碳膜的襯底；以及在向所述經(jīng)濕式洗滌處理后的非 晶碳膜上形成上層之前，進(jìn)行非晶碳膜的表面改性處理。根據(jù)本發(fā)明的第二側(cè)面，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟在半導(dǎo) 體襯底上形成包含非晶碳膜的層間絕緣膜；對(duì)所述層間絕緣膜實(shí)施干蝕刻，以形成通孔或 溝槽；對(duì)實(shí)施了所述干蝕刻的層間絕緣膜實(shí)施濕式洗滌處理；在濕式洗滌處理后，進(jìn)行非 晶碳膜的表面改性處理；在表面改性處理后，形成阻擋膜作為非晶碳膜的上層；以及在所 述通孔或溝槽中埋入布線金屬。在所述第一及第二側(cè)面中，所述表面改性處理可采用使硅烷基化試劑接觸非晶碳膜的硅烷化處理。所述硅烷化處理可通過使硅烷基化試劑的蒸氣接觸所述非晶碳膜的表面 來進(jìn)行。此時(shí)，所述硅烷化處理可在室溫 200°C的溫度下進(jìn)行。此外，在所述第一及第二側(cè)面中，所述硅烷基化試劑優(yōu)選為從下述群中選擇的一 種或兩種以上六甲基二硅烷(HMDS=Hexamethyldisilan)、二甲基硅烷基二甲基胺(DMSDMA =Dimethylsilyldimethylamine)、二甲基氨基三甲基硅燒(TMSDMA =Dimethylaminotrimethylsilane)、1，1，3，3-四甲基二硅氮燒(TMDS :1，1，3，3-Tetramethyldisilazane)、1-三甲基硅烷基吡咯(TMSPyrole I-Trimethylsilylpyrole)、N，0-雙(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺(BSTFA :N, O-Bis (trimethylsilyl) trifluoroacetamide)、雙(二甲基氨基)二甲基硅烷(BDMADMS:Bis (dimethylamino) dimethylsilane)。此外，在所述第一及第二側(cè)面中，所述表面改性處理可采用使硅烷氣體接觸非晶 碳膜的處理。 此外，在所述第一及第二側(cè)面中，優(yōu)選在所述表面改性處理之前還包括以下步驟 進(jìn)行去除所述經(jīng)濕式洗滌處理后的非晶碳膜的表面氧化膜的處理。根據(jù)本發(fā)明的第三側(cè)面，提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行 的用于控制處理裝置的程序，所述程序在執(zhí)行時(shí)使計(jì)算機(jī)控制處理裝置以執(zhí)行包括以下步 驟的非晶碳膜的處理方法準(zhǔn)備具有經(jīng)濕式洗滌處理后的非晶碳膜的襯底；以及在向所述 經(jīng)濕式洗滌處理后的非晶碳膜上形成上層之前，進(jìn)行非晶碳膜的表面改性處理。根據(jù)本發(fā)明，由于對(duì)在被干蝕刻后實(shí)施了濕式洗滌處理的非晶碳膜在形成上層之 前進(jìn)行表面改性處理，因此通過干蝕刻受損并通過之后的濕式洗滌而形成了羥基(0H基) 的表面被改性，從而能夠抑制該非晶碳膜與其上形成的膜之間的緊密性劣化，并且能夠恢 復(fù)由于形成OH基而上升的非晶碳膜自身的介電常數(shù)。尤其通過進(jìn)行作為這種表面改性處 理的硅烷化處理，形成在非晶碳膜的表面上的羥基被硅烷基置換，因此能夠非常有效地與 消除上層金屬膜的緊密性的問題以及非晶碳膜自身的介電常數(shù)上升的問題。


圖1是示出根據(jù)本實(shí)施方式的包含非晶碳膜的處理方法的半導(dǎo)體器件的制造方 法的一系列步驟的流程圖；圖2是示出根據(jù)本實(shí)施方式的包含非晶碳膜的處理方法的半導(dǎo)體器件的制造方 法中的直到非晶碳膜的表面改性處理為止的工序的工序截面圖；圖3是示出根據(jù)本實(shí)施方式的包含非晶碳膜的處理方法的半導(dǎo)體器件的制造方 法中的非晶碳膜的表面改性處理之后的工序的工序截面圖；圖4是用于說明處理裝置群組的框圖，該處理裝置群組用于實(shí)施上述半導(dǎo)體器件 的制造工序中直到非晶碳膜的表面改性處理為止的工序；圖5是示出圖4的處理裝置群組中的非晶碳膜成膜裝置的概要構(gòu)成的截面圖；圖6是示出圖4的處理裝置群組中的硅烷化處理裝置的概要構(gòu)成的截面圖；圖7是示出本發(fā)明的非晶碳膜的處理方法的另一應(yīng)用例的截面圖8是示出本發(fā)明的非晶碳膜的處理方法的又一應(yīng)用例的截面圖。
具體實(shí)施例方式以下，參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是示出根據(jù)本實(shí)施方式的包含非晶碳膜的處理方法的半導(dǎo)體器件的制造方 法的一系列步驟的流程圖，圖2和圖3是其工序截面圖。在本實(shí)施方式中，首先在硅襯底(半導(dǎo)體晶圓)101之上形成作為層間絕緣膜的非 晶碳膜102(步驟1，圖2的(a))。非晶碳膜102的成膜方法不特別限定，但如下面所述優(yōu)選 通過CVD法來進(jìn)行成膜。作為此時(shí)的處理氣體，可使用丙烯(C3H6)、丙炔(C3H4)、丙烷(C3H8)、 丁烷(C4Hltl)、丁烯(C4H8)、丁二烯(C4H6)、乙炔(C2H2)等烴類氣體，或者將它們的化合物作為 主體的氣體。另外，通過使處理氣體還含有氧，即使在比較低的溫度成膜也能夠形成堅(jiān)固的 碳網(wǎng)絡(luò)。在形成非晶碳膜102之后，對(duì)作為層間絕緣膜的非晶碳膜102實(shí)施干蝕刻，以形成 通孔103、溝槽104(步驟1，圖2的(b))。具體來說，首先，將抗蝕劑層(圖中沒有示出)作 為掩模進(jìn)行通孔蝕刻，在去除抗蝕劑之后，形成犧牲層(圖中沒有示出)，將抗蝕劑層作為 掩模進(jìn)行溝槽蝕刻，再次去除抗蝕劑后進(jìn)行干式灰化，然后通過蝕刻來去除犧牲層和阻擋 層(圖中沒有示出)，由此形成通孔103、溝槽104。此時(shí)，在非晶碳膜102上通過蝕刻或灰 化而形成有損傷層105。在上述步驟2的處理之后，通過通常的方法進(jìn)行濕式洗滌(步驟3，図2的(C))。 通過該濕式洗滌時(shí)的水分，損傷層105比較容易地氧化，變成具有OH基的自然氧化膜106。接著，根據(jù)需要，去除表面的自然氧化膜106(步驟4，図2的(d))。自然氧化膜的 去除可利用等離子處理、利用了 H2氣體等還原氣體的處理、利用了非晶碳?xì)怏w以及氟化氫 氣體的COR處理等。但是，即便如此去除自然氧化膜，非晶碳膜102的表面上仍會(huì)殘留具有 OH基的變性層107。如果表面上存在自然氧化膜106或變性層107這樣的具有OH基的部分，則在此后 形成了金屬膜時(shí)金屬膜就會(huì)氧化、或者非晶碳膜102自身的介電常數(shù)變高，膜的質(zhì)量劣化。因此，接著，在形成上層之前對(duì)非晶碳膜102實(shí)施表面改性處理，形成表面改性層 108 (步驟5，圖2的(e))。如此改變非晶碳膜102表面的性質(zhì)，用其它基置換表面的OH基， 由此降低了氧化作用，能夠抑制在其上形成的膜的緊密性的下降。此外，能夠恢復(fù)由于存在 OH基而上升了的非晶碳膜102的介電常數(shù)。作為這樣的處理，例如可舉出硅烷化處理。硅烷化處理是通過將形成在非晶碳膜 102的表面上的OH基與硅烷基化試劑反應(yīng)來將該OH基用三甲基硅烷基(trimethylsilyl group)等硅烷基置換的處理，由此非晶碳膜102的表面被改性，形成表面改性層108。作為硅烷基化試劑，可以是任意的引起硅烷化反應(yīng)的物質(zhì)而不特別限定，但優(yōu)選 的是在分子內(nèi)具有硅氮鍵(Si-N鍵)的化合物群中具有較小的分子結(jié)構(gòu)的化合物。具體來 說，例如可應(yīng)用下述化合物等六甲基二硅燒(HMDS=Hexamethyldisilan)、二甲基硅烷基二甲基胺(DMSDMA =Dimethylsilyldimethylamine)、二甲基氨基三甲基硅燒(TMSDMA =Dimethylaminotrimethylsilane)、
1，1，3，3-四甲基二硅氮燒(TMDS :1，1，3，3-Tetramethyldisilazane)、三甲基硅烷基吡咯(TMSPyrole=I-Trimethylsilylpyrole),N，0-雙(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺(BSTFA :N, O-Bis (trimethylsilyl) trifluoroacetamide)、雙(二甲基氨基)二甲基硅烷(BDMADMS:Bis (dimethylamino) dimethylsilane)。它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)如下所示。[化學(xué)式1] 如果以使用DMSDMA作為硅烷基化試劑的場(chǎng)合為例，硅烷化反應(yīng)由下述化學(xué)式2示 出，膜中的OH基被置換成O-Si的形式。[化學(xué)式2] 硅烷化處理可通過使上述硅烷基化試劑接觸非晶碳膜102來進(jìn)行，典型地可舉出 如后所述的那樣使上述硅烷基化試劑的蒸氣接觸非晶碳膜102的表面。也可以通過在非晶 碳膜上涂覆硅烷基化試劑來進(jìn)行。在如此對(duì)非晶碳膜102實(shí)施本實(shí)施方式的處理之后，形成阻擋膜110作為非晶碳 膜的上層(步驟6，圖3的(a))。接著，通過鍍銅等來填埋通孔103和溝槽104，以形成Cu布線層111 (步驟7，圖3 的(b))。然后，通過CMP法研磨所形成的Cu布線層111 (步驟8，圖3的(c))。從改善獲得 的半導(dǎo)體器件的特性的角度出發(fā)，優(yōu)選去除Cu布線層111表面上的自然氧化膜。接著，在Cu布線層111以及非晶碳膜102之上形成SiN膜等銅擴(kuò)散阻擋膜112 (步 驟9，圖3的(d))。之后，在銅擴(kuò)散阻擋膜112之上形成下一個(gè)層間絕緣膜113(步驟10，圖 3的(e))。在該層間絕緣膜113上也同樣地通過雙嵌入法來形成通孔和溝槽，埋入Cu布線 層，并通過重復(fù)執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的該處理，制造出具有銅的多層布線構(gòu)造的半導(dǎo)體器件。接下來，對(duì)用于實(shí)施直到上述圖1的步驟5的根據(jù)本實(shí)施方式的非晶碳膜的表面 改性處理為止的一系列工序的處理裝置群進(jìn)行說明。圖4是示出用于實(shí)施上述一系列工序 的處理裝置群的框圖。該處理裝置群包括非晶碳膜成膜裝置201，其形成非晶碳膜；干蝕 刻裝置202，其對(duì)半導(dǎo)體晶圓W上的非晶碳膜實(shí)施干蝕刻處理；灰化裝置203，其在蝕刻后將 抗蝕劑膜等灰化；洗滌處理裝置204，其在蝕刻、灰化后進(jìn)行濕式洗滌處理；自然氧化膜去 除裝置205，其在濕式洗滌后去除非晶碳膜表面的自然氧化膜；以及硅烷化處理裝置206， 其在濕式洗滌后或者在去除自然氧化膜之后對(duì)非晶碳膜實(shí)施作為表面改性處理的硅烷化 處理。當(dāng)在各裝置之間運(yùn)送晶圓W時(shí)，可以使用圖中沒有示出的運(yùn)送裝置。代替運(yùn)送裝置， 也可以由操作員運(yùn)送。此外，在上述一群裝置中，非晶碳膜成膜裝置201和硅烷化處理裝置 206在下面進(jìn)行說明，但其他裝置由于能夠應(yīng)用通常使用的裝置，因此省略詳細(xì)的說明。這些裝置被構(gòu)成為由具備微處理器(計(jì)算機(jī))的工藝控制器211統(tǒng)一控制。在工 藝控制器211上連接有用戶接口 212和存儲(chǔ)部213，用戶接口 212包括供操作員為了管理各 裝置而進(jìn)行指令的輸入操作等的鍵盤、以及可視地顯示各裝置的運(yùn)行狀態(tài)的顯示器等，存 儲(chǔ)部213中保存有處理配方，該處理配方中記錄有用于通過工藝控制器211的控制來實(shí)現(xiàn) 在各處理裝置中執(zhí)行的各種處理的控制程序和處理?xiàng)l件數(shù)據(jù)等。配方被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部213 中的存儲(chǔ)介質(zhì)中。存儲(chǔ)介質(zhì)既可以是硬盤等固定介質(zhì)，也可以是CDR0M、DVD、閃存等可移動(dòng) 介質(zhì)。此外，也可以從其他裝置例如經(jīng)由專用線路適當(dāng)?shù)貍鬏斉浞健４送?，根?jù)需要，接受來自用戶接口 212的指示等，從存儲(chǔ)部213調(diào)出任意的配方 并使工藝控制器211執(zhí)行該配方，由此在工藝控制器211的控制下，在處理裝置群中進(jìn)行期望的一系列的處理。接著，對(duì)非晶碳膜成膜裝置201進(jìn)行詳細(xì)說明。圖5是示出非晶碳膜成膜裝置的 一個(gè)例子的截面圖。該非晶碳膜成膜裝置201具有大致圓筒形狀的艙室21。在該艙室21的內(nèi)部配置 有用于水平地支承作為被處理體的晶圓W的承載盤22，該承載盤22由設(shè)置于其中央下部 的圓筒形狀的支承部件23支承。在承載盤22的外邊緣部設(shè)置有用于引導(dǎo)晶圓W的導(dǎo)向環(huán) 24。并且，在承載盤22內(nèi)內(nèi)置有加熱器25，該加熱器25通過接受來自加熱器電源26的供 電而將作為被處理體的晶圓W加熱到預(yù)定的溫度。在承載盤22內(nèi)內(nèi)置有熱電偶27，從而根 據(jù)其檢測(cè)信號(hào)來控制向加熱器25的輸出。在承載盤22的表面附近的位置內(nèi)置有電極28， 該電極28被接地。此外，在承載盤22中設(shè)置有用于支承晶圓W使其升降的三根晶圓支承 銷(圖中沒有示出)，該三根晶圓支承銷能夠相對(duì)于承載盤22的表面伸出或縮回。噴淋頭30經(jīng)由絕緣部件29設(shè)置在艙室21的頂壁21a上。該噴淋頭30形成為內(nèi) 部具有氣體擴(kuò)散空間39的圓筒形狀，并且在上面具有導(dǎo)入處理氣體的氣體導(dǎo)入口 31，在下 面具有許多氣體噴射口 32。噴淋頭30的氣體導(dǎo)入口 31經(jīng)由氣體管道33與供應(yīng)處理氣體 的氣體供應(yīng)機(jī)構(gòu)34連接，該處理氣體用于形成非晶碳膜。噴淋頭30經(jīng)由匹配器35與高頻電源36連接，從而從該高頻電源36向噴淋頭30 供應(yīng)高頻電力。通過從高頻電源36供應(yīng)高頻電力，能夠?qū)⒔?jīng)由噴淋頭30供應(yīng)到艙室21內(nèi) 的氣體等離子化。艙室21的底壁21b與排氣管37連接，該排氣管與包含真空泵的排氣裝置38連接。 從而，通過使該排氣裝置38工作，能夠?qū)⑴撌?1內(nèi)部減壓至預(yù)定的真空度。在艙室21的側(cè) 壁上設(shè)置有用于運(yùn)入運(yùn)出晶圓W的運(yùn)入運(yùn)出口 40和用于開閉該運(yùn)入運(yùn)出口 40的閘閥41。非晶碳膜成膜裝置201的各個(gè)構(gòu)成部、例如加熱器電源26、氣體供應(yīng)機(jī)構(gòu)34、高頻 電源36、排氣裝置38等與裝置控制器42連接，裝置控制器42與上述工藝控制器211連接。 從而，裝置控制器42基于工藝控制器211的指令來控制非晶碳膜成膜裝置201的各個(gè)構(gòu)成 部。在如此構(gòu)成的非晶碳膜成膜裝置201中，首先將半導(dǎo)體晶圓W運(yùn)入艙室21內(nèi)，并 載置到承載盤22上。然后，一邊從氣體供應(yīng)機(jī)構(gòu)34經(jīng)由氣體管道33和噴淋頭30輸送作 為等離子體生成氣體的例如Ar氣體，一邊通過排氣裝置38對(duì)艙室21內(nèi)進(jìn)行排氣，從而將 艙室21內(nèi)部維持在預(yù)定的負(fù)壓狀態(tài)，同時(shí)通過加熱器25將承載盤22加熱至100 200°C 的預(yù)定溫度。然后，從高頻電源36向噴淋頭30施加高頻電力，由此在噴淋頭30和電極28 之間產(chǎn)生高頻電場(chǎng)，將處理氣體等離子體化。在此狀態(tài)下，從氣體供應(yīng)機(jī)構(gòu)34經(jīng)由氣體管道33和噴淋頭30向艙室21內(nèi)導(dǎo)入 包含用于形成非晶碳膜的羥氣的處理氣體。由此，在通過形成在艙室21內(nèi)的等離子體來激發(fā)處理氣體的同時(shí)在晶圓W上加熱 該處理氣體使其分解，由此形成預(yù)定厚度的非晶碳膜。作為含有羥氣的處理氣體，可使用混合了乙炔和氫氣的氣體。除此以外，還可以 使用化學(xué)式被表示為C4H6的氣體，作為具體的化合物，可使用2- 丁炔、丁二烯。此外，作 為處理氣體，也可以含有Ar氣體等惰性氣體。此外，成膜時(shí)的艙室內(nèi)壓優(yōu)選小于或等于 2. 7Pa(20mTorr)。
此外，形成非晶碳膜時(shí)的晶圓溫度(成膜溫度)優(yōu)選小于或等于200°C，更優(yōu)選 100 200"C。向噴淋頭30施加的高頻電力的頻率和功率可根據(jù)必要的反應(yīng)來適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。通 過如此施加高頻電力，能夠在艙室21內(nèi)形成高頻電場(chǎng)，使處理氣體等離子化，從而能夠通 過等離子體CVD法來形成非晶碳膜。由于等離子化的氣體的反應(yīng)性強(qiáng)，因此能夠進(jìn)一步降 低成膜溫度。作為等離子體源，不限于這種通過高頻電力的電容耦合型等離子體源，也可以 是感應(yīng)耦合型等離子體源，也可以經(jīng)由波導(dǎo)管和天線向艙室21內(nèi)導(dǎo)入微波來形成等離子 體的等離子體源。此外，等離子體的生成不是必須的，在反應(yīng)性足夠的情況下也可以通過熱 CVD法來進(jìn)行成膜。如此成膜的非晶碳膜是由碳和氫組成的CHx膜(0.8 <x< 1.2)，介電常數(shù)為2. 7 左右，略高于現(xiàn)有Low-k膜，能夠用作介電常數(shù)足夠低的層間絕緣膜。此外，如此形成的非 晶碳膜針對(duì)Cu的擴(kuò)散具有高的阻擋特性。接著，對(duì)執(zhí)行硅烷化處理的硅烷化處理裝置206進(jìn)行說明，硅烷化處理是非晶碳 膜的表面改性處理。圖6是示出硅烷化處理裝置的概要構(gòu)成的截面圖。硅烷化處理裝置 206具有容納晶圓W的艙室51，艙室51由被固定的下部容器51a和覆蓋下部容器51a的蓋 體51b構(gòu)成，蓋體51b通過圖中沒有示出的升降裝置可自由升降。在下部容器51a中設(shè)置 有加熱板52，從而上述任意的硅烷基化試劑的蒸氣從加熱板52的周圍被供應(yīng)到艙室51內(nèi)。 硅烷基化試劑通過汽化器53氣化成蒸氣狀態(tài)，并被承載在N2氣體上被供應(yīng)到艙室51內(nèi)。在加熱板52中內(nèi)置有加熱器52a，該加熱器52a通過接受來自加熱器電源(圖中 沒有示出)的供電，例如能夠在室溫 200°C的范圍內(nèi)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，并且在加熱板52的表 面上設(shè)置有支承半導(dǎo)體晶圓W的銷54。由于不將半導(dǎo)體晶圓W直接承載在加熱板52上，因 此防止了半導(dǎo)體晶圓W背面被污染。在下部容器51a的外周部頂面設(shè)置有第一密封環(huán)55， 蓋體51b的外周部底面設(shè)置有第二密封環(huán)56，當(dāng)將蓋體51b壓到下部容器51a上時(shí)，第二密 封環(huán)56與第一密封環(huán)55接觸。在內(nèi)側(cè)和外側(cè)上設(shè)置了兩組所述第一及第二密封環(huán)55、56 的對(duì)，它們之間的空間可成為負(fù)壓。通過對(duì)該空間進(jìn)行減壓，可確保艙室51的氣密性。在 蓋體51b的大致中心部設(shè)置有用于排出供應(yīng)到艙室51內(nèi)的硅烷基化試劑和氮?dú)獾呐艢饪?57，該排氣口 57經(jīng)由壓力調(diào)節(jié)裝置58連接在真空泵59上。硅烷化處理裝置206的各個(gè)構(gòu)成部與裝置控制器60連接，裝置控制器60與上述 工藝控制器211連接。從而，裝置控制器60基于工藝控制器211的指令來控制硅烷化處理 裝置206的各個(gè)構(gòu)成部。在如此構(gòu)成的硅烷化處理裝置206中，在提升了蓋體51b的狀態(tài)下，將半導(dǎo)體晶 圓W運(yùn)入艙室51內(nèi)，并載置到加熱板52的銷54上。接著，降下蓋體51b，使艙室51內(nèi)部 變?yōu)槊荛]空間，進(jìn)而對(duì)艙室51內(nèi)部進(jìn)行減壓來提高氣密性，并在此狀態(tài)下，將加熱板52控 制在室溫 200°C的預(yù)定溫度上，同時(shí)將汽化器53的溫度設(shè)定為室溫 50°C，然后，例如以 0. 1 1. Og/min的流量供應(yīng)硅烷基化試劑，并例如以1 lOL/min的流量供應(yīng)N2氣體(吹 掃氣)，同時(shí)將處理壓力設(shè)為666 96000Pa(5 720Torr)，進(jìn)行1分鐘左右的硅烷化處 理。由此，硅烷基化試劑的蒸氣被供應(yīng)到形成在半導(dǎo)體晶圓W上的非晶碳膜上，并在該表面 上進(jìn)行硅烷化反應(yīng)，形成表面改性層。通過如此進(jìn)行表面改性處理，形成實(shí)質(zhì)上不存在OH基的表面改性層，因此可抑制與其上形成的Cu擴(kuò)散阻擋層之間的緊密性的下降，同時(shí)能夠?qū)⒂捎诖嬖贠H基而上升了的 非晶碳膜自身的介電常數(shù)恢復(fù)到2. 7左右。本發(fā)明不限定于上述實(shí)施方式，可進(jìn)行各種變形。例如，在上述實(shí)施方式中，作為 非晶碳膜的表面改性處理，例示了硅烷化處理，但只要能夠改變非晶碳膜的性質(zhì)的處理即 可，不特別限定。例如，作為其他的表面改性處理，也可以采用將非晶碳膜暴露在加熱還原 氣氛中的方法。這里，還原氣體(氣氛)可例舉諸如甲硅烷(SiH4)這樣的硅烷氣體。例如， 在上述的非晶碳膜成膜裝置201中，將晶圓W載置在被維持在室溫 350°C的預(yù)定溫度的承 載盤22上，并通過從噴淋頭30例如供應(yīng)甲硅烷氣體來使硅烷氣體接觸非晶碳膜的表面。當(dāng)用ESCA(X射線光電子能譜分析裝置)觀察如此制成的非晶碳膜時(shí)，可觀 察到Si-C鍵的能譜，因此可知附著在非晶碳上的羥基與硅烷氣體發(fā)生了如下的反應(yīng)。SiH4+H0-C- — H2CHH3Si-C此外，在上述實(shí)施方式中，示出了將非晶碳膜用作層間絕緣膜、并僅用非晶碳膜形 成層間絕緣膜的例子，但如圖7和圖8所示，本發(fā)明也能夠應(yīng)用于將非晶碳膜與SiOC系等 其他低介電常數(shù)膜120層疊而成的層間絕緣膜。此外，不限于層間絕緣膜，當(dāng)將非晶碳膜用 于Cu擴(kuò)散阻擋膜等其它用途時(shí)也同樣能夠應(yīng)用本發(fā)明。此外，示出了通過干蝕刻來形成通 孔和溝槽的例子，但也可以只形成通孔和溝槽中的任一個(gè)，而且也可以利用其它蝕刻方式。此外，在上述實(shí)施方式中，示出了半導(dǎo)體晶圓作為被處理襯底的例子，但被處理襯 底不限于此，用于以液晶顯示裝置(LCD)為代表的平板顯示器(FPD)的玻璃襯底等其它襯 底也適用。
權(quán)利要求
一種非晶碳膜的處理方法，其中，所述非晶碳膜被形成在襯底上，并在被干蝕刻后實(shí)施了濕式洗滌處理，所述非晶碳膜的處理方法包括以下步驟準(zhǔn)備具有經(jīng)濕式洗滌處理后的非晶碳膜的襯底；以及在向所述經(jīng)濕式洗滌處理后的非晶碳膜上形成上層之前，進(jìn)行非晶碳膜的表面改性處理。
2.如權(quán)利要求1所述的非晶碳膜的處理方法，其中，所述表面改性處理是使硅烷基化 試劑接觸非晶碳膜的硅烷化處理。
3.如權(quán)利要求2所述的非晶碳膜的處理方法，其中，所述硅烷化處理通過使硅烷基化 試劑的蒸氣接觸所述非晶碳膜的表面來進(jìn)行。
4.如權(quán)利要求3所述的非晶碳膜的處理方法，其中，所述硅烷化處理在室溫 200°C的 溫度下進(jìn)行。
5.如權(quán)利要求2所述的非晶碳膜的處理方法，其中，所述硅烷基化試劑是從下述群中 選擇的一種或兩種以上六甲基二硅烷(HMDS :Hexamethyldisilan)、 二甲基硅烷基二甲基胺(DMSDMA =Dimethylsilyldimethylamine)、 二甲基氨基三甲基硅烷(TMSDMA =Dimethylaminotrimethylsilane)、 1，1,3,3-四甲基二硅氮燒(TMDS :1，1,3, 3-Tetramethyldisilazane)、 1-三甲基硅烷基吡咯(TMSPyrole =I-Trimethylsilylpyrole), N，O-雙(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺(BSTFA :N, O-Bis (trimethylsilyl) trifluoroacetamide)、雙(二甲基氨基)二甲基硅烷(BDMADMS :Bis(dimethylamino)dimethylsilane)。
6.如權(quán)利要求1所述的非晶碳膜的處理方法，其中，所述表面改性處理是使硅烷氣體 接觸非晶碳膜的處理。
7.如權(quán)利要求1所述的非晶碳膜的處理方法，其中，在所述表面改性處理之前還包括 以下步驟進(jìn)行去除所述經(jīng)濕式洗滌處理后的非晶碳膜的表面氧化膜的處理。
8.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟 在半導(dǎo)體襯底上形成包含非晶碳膜的層間絕緣膜； 對(duì)所述層間絕緣膜實(shí)施干蝕刻，以形成通孔或溝槽； 對(duì)實(shí)施了所述干蝕刻的層間絕緣膜實(shí)施濕式洗滌處理； 在濕式洗滌處理后，進(jìn)行非晶碳膜的表面改性處理；在表面改性處理后，形成阻擋膜作為非晶碳膜的上層；以及 在所述通孔或溝槽中埋入布線金屬。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，所述表面改性處理是使硅烷基 化試劑接觸非晶碳膜的硅烷化處理。
10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，所述硅烷化處理通過使硅烷基 化試劑的蒸氣接觸所述非晶碳膜的表面來進(jìn)行。
11.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，所述硅烷化處理在室溫 200°C的溫度下進(jìn)行。
12.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，所述硅烷基化試劑是從下述群2中選擇的一種或兩種以上六甲基二硅烷(HMDS :Hexamethyldisilan)、 二甲基硅烷基二甲基胺(DMSDMA =Dimethylsilyldimethylamine)、 二甲基氨基三甲基硅烷(TMSDMA =Dimethylaminotrimethylsilane)、 1，1,3,3-四甲基二硅氮燒(TMDS :1，1,3, 3-Tetramethyldisilazane)、 1-三甲基硅烷基吡咯(TMSPyrole =I-Trimethylsilylpyrole), N，O-雙(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺(BSTFA :N, O-Bis (trimethylsilyl) trifluoroacetamide)、雙(二甲基氨基)二甲基硅烷(BDMADMS :Bis(dimethylamino)dimethylsilane)。
13.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，所述表面改性處理是使硅烷氣 體接觸非晶碳膜的處理。
14.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，在所述濕式洗滌處理之后且在 所述表面改性處理之前還包括以下步驟進(jìn)行去除所述經(jīng)濕式洗滌處理后的非晶碳膜的表 面氧化膜的處理。
15.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的用于控制處理裝置的程序，所 述程序在執(zhí)行時(shí)使計(jì)算機(jī)控制處理裝置以執(zhí)行包括以下步驟的非晶碳膜的處理方法準(zhǔn)備具有經(jīng)濕式洗滌處理后的非晶碳膜的襯底；以及在向所述經(jīng)濕式洗滌處理后的非晶碳膜上形成上層之前，進(jìn)行非晶碳膜的表面改性處理。
全文摘要
提供一種非晶碳膜的處理方法，其中，所述非晶碳膜被形成在襯底上，并在被干蝕刻后實(shí)施了濕式洗滌處理，所述非晶碳膜的處理方法包括以下步驟準(zhǔn)備具有經(jīng)濕式洗滌處理后的非晶碳膜的襯底；以及在向經(jīng)濕式洗滌處理后的非晶碳膜上形成上層之前，進(jìn)行非晶碳膜的表面改性處理。
文檔編號(hào)H01L21/314GK101919031SQ200980102550
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者松岡孝明, 石川拓 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社