JP2001271192A - Surface treating method - Google Patents

Surface treating method

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JP2001271192A
JP2001271192A JP2000131836A JP2000131836A JP2001271192A JP 2001271192 A JP2001271192 A JP 2001271192A JP 2000131836 A JP2000131836 A JP 2000131836A JP 2000131836 A JP2000131836 A JP 2000131836A JP 2001271192 A JP2001271192 A JP 2001271192A
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surface treatment
treated
atmosphere
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Yasuhiro Horiike
靖浩 堀池
Yoki Ogawa
洋輝 小川
Jun Kikuchi
純 菊地
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that, in a method for cleaning the surface in which the inside and bottom of a hole with a diameter of micron or less consisting of copper or almost of copper, a combination of a treatment in which a vapor phase treatment using expensive chemicals and a liquid phase treatment is necessary, and extremely long handling time and high cost have been required for it. SOLUTION: For cleaning vapor, above treatments water and acetic acid vapor are used, and only with combination of the treatment in a vapor phase, the removal, i.e., the cleaning of organic impurities adhered on the surface having a fine structure is attained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は水蒸気(HO、も
しくはDO)あるいは酢酸(CHCOOH)を含む
気体を用いて行う金属、特に銅、もしくは銅を構成元素
として含む材料で覆われた表面、もしくはそれら銅を含
む材料とその他の材料が混在するような表面の処理方法
の提供に関する。特に種々の電子素子作製に必須なミク
ロンオーダー以下の大きさ微細孔や溝内を含む表面処理
を、気相中での処理のみで可能ならしめていることを特
徴とする。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is covered with a material comprising as constituent elements vapor (H 2 O or D 2 O) metals carried out using or gas containing acetic acid (CH 3 COOH), particularly copper, or copper The present invention relates to a method for treating a damaged surface or a surface in which a material containing copper and another material are mixed. Particularly, it is characterized in that surface treatment including micropores and grooves having a size on the order of microns or less, which is essential for producing various electronic elements, can be performed only in a gas phase.

【0002】[0002]

【従来の技術】現代の情報化社会を具現化し、支えてい
る大きな技術の一つとして珪素をベースとした半導体素
子をはじめとする種々の電子素子の製造技術が挙げられ
る。これらの電子素子はさらなる高機能化、高速化を図
るべく、素子を構成する種々の膜の厚さはますます薄く
なっており、薄いものでは数分子層程度の厚みとなって
いる。また、形成した微細なトランジスタなどの素子間
を配線するためにそれらの膜に開口する孔の径は0.1
μm程度と細く、また孔の深さ/孔の径の比(アスペク
ト比)は10とますます大きくなっている。このように
高性能電子素子の製造は高品質な薄膜形成技術、および
その薄膜への開口などの高精度エッチング技術などの総
合的な微細加工技術が要求されている。このような微細
加工を可能ならしめる技術の一つとして、種々の膜を成
長させる前の被成長表面の処理技術、いわゆる洗浄技術
が挙げられる。この技術に課せられた課題は種々の膜の
成膜前の表面に存在する異物、不純物を除去するととも
に、表面に成長している酸化物等を除去して成膜前の表
面状態を保障することにある。
2. Description of the Related Art As one of the major technologies that embody and support the modern information society, there are technologies for manufacturing various electronic devices such as silicon-based semiconductor devices. In these electronic devices, the thicknesses of various films constituting the devices are becoming increasingly thinner in order to achieve higher functions and higher speed. Further, the diameter of a hole opened in these films for wiring between elements such as formed fine transistors is 0.1.
It is as thin as about μm, and the ratio of the hole depth to the hole diameter (aspect ratio) is 10 and more. As described above, the manufacture of a high-performance electronic device requires a comprehensive fine processing technology such as a high-quality thin film forming technology and a high-precision etching technology such as an opening in the thin film. As one of the technologies enabling such fine processing, there is a processing technology of a surface to be grown before growing various films, that is, a so-called cleaning technology. The problem imposed on this technique is to remove foreign substances and impurities present on the surface of various films before film formation and to remove oxides and the like growing on the surface to ensure the surface state before film formation. It is in.

【0003】一般に、同種、あるいは異種の固体同士を
物理的に接触させる場合に、その界面の物理化学的ある
いは電気磁気的な特性は、接触前の表面状態に大きく左
右されることから、接触前にしかるべき表面処理、すな
わち洗浄を行った後に直ちにそれらをに接触させなけれ
ばならない。上述した電子素子に用いられる種々の膜の
厚さはマイクロメートルオーダー以下と非常に薄いの
で、通常これらの薄膜の形成には、常圧や減圧下で所望
の膜の種を気体を熱的やプラズマ化するなどして生成
し、これを被形成表面上に堆積させる化学的気相堆積法
や、形成したい膜種を構成元素とする固体表面にアルゴ
ンなどのイオンを入射して、この固体表面の原子、分子
を気化させ、これを被成膜表面に堆積させる物理的気相
堆積法などが主として用いられている。このようにして
気相において形成される種々の薄膜の物理化学的な特性
は、これらの薄膜を形成する前の被形成表面の状態、す
なわちパーティクルと呼ばれる微細な塵の有無や分子状
の有機、金属などの不純物濃度、その他酸化物の有無、
表面粗さ物理化学的な状態により大きく左右され、結果
として電子素子の電気磁気的特性に多大な影響を及ぼす
ことが明らかとなっていることから、この薄膜形成前の
被形成表面を然るべき表面処理(洗浄)方法により然る
べき状態に清浄化することは今後ますます重要になって
くると考えられる。
[0003] In general, when the same kind or different kinds of solids are brought into physical contact with each other, the physicochemical or electromagnetic properties of the interface greatly depend on the surface state before the contact. They must be brought into contact immediately after the appropriate surface treatment, ie after cleaning. Since the thicknesses of the various films used in the above-described electronic devices are extremely thin, on the order of micrometers or less, the formation of these thin films is usually carried out by subjecting a desired film species to a gas under normal pressure or reduced pressure. It is generated by plasma, etc., and is deposited on the surface to be formed by chemical vapor deposition, or ions such as argon are incident on a solid surface whose constituent element is the type of film to be formed, and this solid surface A physical vapor deposition method of vaporizing atoms and molecules of the compound and depositing the same on the surface on which a film is to be formed is mainly used. The physicochemical properties of the various thin films formed in the gas phase in this way depend on the state of the surface to be formed before forming these thin films, that is, the presence or absence of fine dust called particles, molecular organic, Concentration of impurities such as metals, presence of other oxides,
Surface roughness It has been clarified that the surface is greatly influenced by the physicochemical condition, and as a result it has a great effect on the electro-magnetic properties of electronic devices. It is thought that it will become more and more important in the future to purify to an appropriate state by a (washing) method.

【0004】このような表面の洗浄処理方法としてこれ
まで大気中、ほぼ室温において簡便に処理を行うことが
できる種々の溶液を用いて行われてきた。例えば電子素
子を作製するときに基板として用いられることの多い珪
素の表面の溶液を用いた洗浄方法に関しては40年近く
の研究の歴史があり、洗浄能力の向上、コストダウン、
環境への配慮が図られてきた。
[0004] Such a surface cleaning method has hitherto been performed using various solutions which can be easily processed in the atmosphere at almost room temperature. For example, a cleaning method using a silicon surface solution that is often used as a substrate when manufacturing an electronic element has a history of nearly 40 years of research, and has improved cleaning capability, cost reduction,
Environmental considerations have been taken.

【0005】しかしながら、上述のように現在の電子素
子は高性能化を図るためにますます微細化が進行してお
り、これに伴い薄膜に形成する配線金属等を埋め込むた
めの孔の径や溝幅がますます小くなっている。(現在
0.1μm程度)このように微細な孔や溝が形成されて
いる表面の洗浄、特にこれらの孔や溝の底部や側壁表面
の洗浄においては、孔径や溝幅が非常に狭くなってきて
いることから、従来の溶液を用いた洗浄方法では溶液が
孔や溝内に入り込めない、また入り込めてもこの溶液処
理後に行う純水処理によって孔、溝内の溶液が排出でき
ないなどの問題が顕在化するようになってきた。このよ
うな問題を解決する一つの方法として、洗浄に寄与する
種を溶液のような液相ではなく、気相から供給すること
で行う乾式(ドライ)洗浄法が挙げられる。この場合、
気相中の洗浄に関わる種は従来の溶液を用いて洗浄を行
う場合と比較して容易に被洗浄表面の微細な孔や溝内に
侵入してそれらの側壁や底表面の洗浄をすることが可能
である。またこの方法は洗浄後に形成する種々の薄膜が
上述の物理的、あるいは化学的気相成長法により形成さ
れることから、同じ気相で行う処理として装置的に非常
に整合性が良いため、これら二つの工程を行う装置を一
つの装置に集約できるなどの利点があり、これはコスト
ダウンに寄与する。このような理由から、特に珪素表面
からの有機物、金属不純物および珪素酸化物のドライ洗
浄法についてはこれまで精力的に研究開発が行われ、一
部の技術は実用に供されている。
However, as described above, the current electronic elements are increasingly miniaturized in order to achieve high performance, and accordingly, the diameter and groove of a hole for embedding a wiring metal or the like formed in a thin film. The width is getting smaller and smaller. (Currently, about 0.1 μm) In the cleaning of the surface on which such fine holes and grooves are formed, particularly in the cleaning of the bottom and side wall surfaces of these holes and grooves, the hole diameter and groove width become very narrow. Therefore, with the conventional cleaning method using a solution, the solution cannot enter the holes and grooves, and even if the solution enters, the solution in the holes and grooves cannot be discharged by the pure water treatment performed after the solution treatment. The problem has come to the surface. One method for solving such a problem is a dry (dry) cleaning method in which seeds that contribute to cleaning are supplied not from a liquid phase such as a solution but from a gas phase. in this case,
Species involved in cleaning in the gas phase should easily penetrate into fine holes and grooves on the surface to be cleaned and clean their side walls and bottom surface compared to cleaning using a conventional solution. Is possible. In addition, since this method forms various thin films after cleaning by the above-described physical or chemical vapor deposition method, it is very compatible in terms of equipment as processing performed in the same vapor phase. There are advantages such as the ability to combine two processes in one device, which contributes to cost reduction. For these reasons, especially the dry cleaning method of organic substances, metal impurities and silicon oxide from the silicon surface has been intensively researched and developed, and some techniques have been put to practical use.

【0006】近年、電子素子の高性能化を図るため、上
述の素子の微細化に加えて新材料を導入することも活発
に行われてきている。例えばこれまで素子間などの配線
材料として用いられてきたアルミニウムに代わり、より
低抵抗の金属である銅が、またこの配線を包む絶縁層に
は珪素酸化膜から弗素添加珪素酸化膜や弗化炭素膜など
の低誘電率の膜が導入されようとしている。実際にこの
ような新材料を用いて配線構造(この配線層は何層にも
及ぶため多層配線構造と呼ばれる)を形成する場合、そ
の工程は従来の材料を用いた場合の工程とは異なる。す
なわち従来の配線材料であるアルミニウムを用いた場
合、まずアルミニウムを物理的気相堆積法などで成膜し
た後に所望の部分のみ残し、反応性イオンエッチングに
よりこの層を削りとる。次にこのエッチングにより形成
した溝部分に絶縁材料である珪素酸化膜等を埋め込むと
いう工程を繰り返して多層配線構造を形成する。一方、
配線材料に銅を用いた場合、現在の技術においては銅を
反応性イオンエッチングによって満足できるレベルで加
工することができないために、まずはじめに絶縁材料で
ある珪素酸化膜や低誘電率絶縁膜を堆積し、これに配線
材料を埋め込みたい部分にのみ反応性イオンエッチング
を用いて孔や溝を形成した後にこれらの孔や溝に銅を物
理的、化学的気相堆積法および電鋳法などを用い埋め込
むというようないわゆるダマシン法と呼ばれるこれらの
工程を繰り返すことで多層配線構造を形成する。
In recent years, in order to improve the performance of electronic devices, new materials have been actively introduced in addition to the miniaturization of the devices described above. For example, copper, which is a metal having a lower resistance, is used instead of aluminum, which has been used as a wiring material between elements, and the insulating layer surrounding the wiring is made of silicon oxide film to fluorine-added silicon oxide film or carbon fluoride. A low dielectric constant film such as a film is being introduced. When a wiring structure is actually formed using such a new material (this wiring layer is called a multi-layer wiring structure because the wiring layer has many layers), the process is different from the process using a conventional material. That is, when aluminum as a conventional wiring material is used, aluminum is first formed by a physical vapor deposition method or the like, and only a desired portion is left, and this layer is removed by reactive ion etching. Next, a process of embedding a silicon oxide film or the like, which is an insulating material, in the trench formed by this etching is repeated to form a multilayer wiring structure. on the other hand,
If copper is used as the wiring material, the current technology cannot process copper to a satisfactory level by reactive ion etching, so a silicon oxide film or low dielectric constant insulating film, which is an insulating material, is first deposited. After forming holes and grooves using reactive ion etching only in the area where wiring material is to be embedded, copper is physically and chemically vapor-deposited and electroformed using these holes and grooves. A multilayer wiring structure is formed by repeating these steps called the damascene method of embedding.

【0007】このようにして多層配線構造を形成する場
合、微細な孔や溝に金属を埋め込む前の孔や溝の底およ
び側壁の洗浄が低抵抗の電気的接触を得るために非常に
重要となる。すなわち、孔底の珪素基板や銅などの表面
に有機物や金属不純物およびそれら孔底を形成している
材料の酸化物(孔底が珪素の場合には珪素酸化物(Si
)、銅の場合には一価や二価の銅酸化物(Cu
やCuO)など)を除去しなければ、その後に形成する
膜がこれらの不純物や酸化物を巻き込みながら成長する
ために、結果としてこの界面での接触抵抗が増大してし
まい作製する電子素子の良品率の低下を招いてしまう。
したがってこれまで孔底が特に珪素基板である場合のそ
の表面上に付着している有機、金属不純物および珪素酸
化物の除去を行うドライ洗浄方法については精力的に研
究されてきた。一方、孔や溝の底が銅で構成されいる場
合、その表面に存在する有機物あるいは銅酸化物のドラ
イ洗浄による除去方法についてはまだ十分な研究がなさ
れていないのが現状である。
When a multilayer wiring structure is formed in this way, it is very important to clean the bottom and side walls of the holes and grooves before embedding metal in the fine holes and grooves in order to obtain low-resistance electrical contact. Become. That is, an organic substance or a metal impurity and an oxide of a material forming the hole bottom (silicon oxide (Si when the hole bottom is silicon) are formed on the surface of the silicon substrate or copper at the bottom of the hole.
O 2 ), and in the case of copper, monovalent or divalent copper oxide (Cu 2 O)
Or CuO)), the film formed thereafter grows while involving these impurities and oxides, and as a result, the contact resistance at this interface increases, resulting in a good product of the manufactured electronic element. This leads to a decrease in the rate.
Therefore, a dry cleaning method for removing organic, metallic impurities and silicon oxides adhering to the surface of a silicon substrate particularly when the bottom of the hole is a silicon substrate has been energetically studied. On the other hand, when the bottom of a hole or groove is made of copper, a method of removing organic substances or copper oxide present on the surface by dry cleaning has not yet been sufficiently studied.

【0008】銅を底とする微細孔内の洗浄方法に関する
ものとして特開平10−261715(以下、引用例1
と呼ぶ)で開示されているような方法がある。これによ
れば微細孔を形成した直後の表面は図1に示すようにな
っている。すなわち二酸化珪素膜などの層間絶縁膜11
と銅配線層12からの銅の拡散を防ぐための拡散防止層
13をエッチングによって微細孔を形成する際に、弗素
や炭素を含む気体をプラズマ化した雰囲気中に被処理物
は曝されるために、微細孔内および層間絶縁膜表面には
弗化炭素物などが付着している。また拡散防止層13の
エッチングは確実に孔を開口するために過剰に行わなけ
ればならないので下層の銅表面も若干エッチングされ、
このときエッチングされた銅もしくは弗化銅などの銅化
合物15は微細孔内および層間絶縁膜11表面に付着し
ている。さらに微細孔底部の銅配線層表面は銅の酸化も
しくは弗化層16が形成されている。このように微細孔
内および層間絶縁膜表面に付着している弗化炭素物や銅
もしくは銅の化合物、および微細孔底の銅表面の酸化も
しくは酸化層を除去することが洗浄工程に課せられた課
題である。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-261715 (hereinafter referred to as Reference 1) relates to a method for cleaning inside a fine hole having copper as a bottom.
). According to this, the surface immediately after the formation of the fine holes is as shown in FIG. That is, an interlayer insulating film 11 such as a silicon dioxide film
When the fine holes are formed by etching the diffusion preventing layer 13 for preventing the diffusion of copper from the copper wiring layer 12, the object to be processed is exposed to an atmosphere in which a gas containing fluorine or carbon is turned into plasma. In addition, carbon fluoride and the like are attached in the fine holes and on the surface of the interlayer insulating film. Further, since the etching of the diffusion prevention layer 13 must be performed excessively in order to surely open the hole, the lower copper surface is also slightly etched,
At this time, the etched copper compound 15 such as copper or copper fluoride is attached to the inside of the fine hole and the surface of the interlayer insulating film 11. Further, an oxidation or fluoride layer 16 of copper is formed on the surface of the copper wiring layer at the bottom of the fine hole. The cleaning step is required to remove the carbon fluoride or copper or copper compound adhering to the inside of the fine hole and the surface of the interlayer insulating film and the oxidation or oxide layer on the copper surface at the bottom of the fine hole. It is an issue.

【0009】引用例1によれば、当該課題を克服するた
めの方法は以下の通りである。すなわち、まず水素、あ
るいは酸素プラズマ処理を被洗浄物に施し、被洗浄物の
微細孔内を含む表面に付着している弗素や炭素を構成要
素とする不純物を除去する。次に希釈弗酸溶液処理を被
洗浄物に施して被洗浄物表面の層間絶縁膜表面や微細孔
内側壁などに付着している銅もしくは銅の化合物を除去
する。そして最後にヘキサフルオロアセチルアセトン
(Hhfac)雰囲気中に被洗浄物を曝して微細孔内底
部を構成する銅の酸化物を除去するという、一連の工程
を含む洗浄方法である。
According to Reference 1, a method for overcoming the problem is as follows. That is, first, hydrogen or oxygen plasma treatment is performed on the object to be cleaned to remove impurities having fluorine or carbon as a constituent element adhering to the surface of the object to be cleaned including the inside of the fine pores. Next, a diluted hydrofluoric acid solution treatment is performed on the object to be cleaned to remove copper or a copper compound adhering to the surface of the interlayer insulating film on the surface of the object to be cleaned or the inner wall of the fine hole. Finally, this is a cleaning method including a series of steps of exposing an object to be cleaned in a hexafluoroacetylacetone (Hhfac) atmosphere to remove a copper oxide constituting a bottom portion in the fine hole.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述したような方法を
用いて微細孔内の洗浄を行った場合、水素プラズマない
し酸素プラズマ処理、およびHhfac処理という気相
中での処理と希弗酸溶液処理という液相中での処理が必
要となり非常に煩雑とならざるを得ず、手間と時間がか
かるという問題があった。
When micropores are cleaned by using the above-mentioned method, hydrogen plasma or oxygen plasma treatment and Hhfac treatment in the gas phase and dilute hydrofluoric acid solution treatment are used. Therefore, there is a problem that the treatment in the liquid phase is required, and it becomes inevitably complicated, and it takes time and effort.

【0011】また特にHhfac処理を一連の洗浄処理
の最後に行って銅表面の酸化物を除去する場合、酸化物
の除去は達成できてもHhfacを構成する弗化炭素や
炭化水素の表面への残留が危惧される。またHhfac
自体が非常に高価な薬品であることは、コスト的に非常
に不利である。
In particular, when the Hhfac treatment is performed at the end of a series of cleaning treatments to remove the oxide on the copper surface, the removal of the oxide can be achieved, but the surface of the carbon fluoride and hydrocarbon constituting the Hhfac is removed from the surface. Residue is feared. Also Hhfac
Being a very expensive drug itself is very disadvantageous in terms of cost.

【0012】本発明の目的は、溶液処理を含まない一連
の気相中における表面処理方法により微細孔底の銅表面
や当該孔側壁、および層間絶縁膜表面の清浄化を図る手
段を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a means for cleaning the copper surface at the bottom of a fine hole, the side wall of the hole, and the surface of an interlayer insulating film by a series of surface treatment methods in a gas phase not including a solution treatment. It is in.

【0013】[0013]

【課題を解決させるための手段】電子素子の微細な孔の
底の銅表面の酸化物や弗化炭素や弗素、また孔を形成す
る際の反応性イオンエッチングによりその絶縁物側壁に
付着した銅のドライ洗浄を実現するために、まず銅の酸
化物の除去法としてこの酸化物を還元して銅にすること
を考えた。
Means for Solving the Problems Oxide or carbon fluoride or fluorine on the copper surface at the bottom of the fine hole of the electronic element, and copper adhered to the insulator side wall by reactive ion etching when forming the hole. In order to realize the dry cleaning of copper, first, as a method of removing copper oxide, it was considered to reduce this oxide to copper.

【0014】一般に元素の周期律表の左端の水素を含む
アルカリ金属は電子を供与しやすい還元性の性質を持つ
元素であるが、水素以外のリチウム、ナトリウムなどの
アルカリ金属を用いた表面処理はそれ自体が汚染源とな
ることから電子素子の作製に用いられることはなく、こ
のような還元性の気体としては専ら水素(H)やアン
モニア(NH)などが用いられている。当然水素やア
ンモニア雰囲気中で熱処理を行うと銅の酸化物は容易に
銅に還元されることは知られている。この場合の化学反
応は水素の場合CuO+H→Cu+HO、あるいは
CuO+H→2Cu+HOであるといわれてい
る。しかしこの孔底の銅表面には弗化炭素、炭素や弗素
が銅の酸化物とともに存在しており、この水素やアンモ
ニア雰囲気中で熱処理を行った場合、銅酸化物の還元と
弗素が水素と反応して弗化水素(HF)が生成されるた
め、結果として銅の酸化物と弗素の除去は期待できるが
炭素や弗化炭素の除去は期待することはできない。
In general, the alkali metal containing hydrogen at the left end of the periodic table of the elements is an element having a reducing property that can easily donate an electron. However, surface treatment using an alkali metal other than hydrogen, such as lithium or sodium, is not possible. Since it itself is a source of contamination, it is not used in the manufacture of electronic devices, and hydrogen (H 2 ), ammonia (NH 3 ), or the like is exclusively used as such a reducing gas. Naturally, it is known that copper oxide is easily reduced to copper when heat treatment is performed in a hydrogen or ammonia atmosphere. The chemical reaction in this case is said to be CuO + H 2 → Cu + H 2 O or Cu 2 O + H 2 → 2Cu + H 2 O in the case of hydrogen. However, on the copper surface at the bottom of the hole, carbon fluoride, carbon and fluorine are present together with copper oxide, and when heat treatment is performed in an atmosphere of hydrogen or ammonia, the reduction of copper oxide and the conversion of fluorine to hydrogen are performed. Since hydrogen fluoride (HF) is produced by the reaction, removal of copper oxide and fluorine can be expected as a result, but removal of carbon and carbon fluoride cannot be expected.

【0015】通常、このような炭素や炭素を含む化合物
を除去するために、酸素(O)や酸素を含む気体をプ
ラズマ化して、そこで生成した酸素原子などの化学的活
性種をプラズマ領域外の気体下流域に設置された被洗浄
物へと導き、表面の炭素を酸化して二酸化炭素(C
)として表面から揮発、除去する。
Usually, in order to remove such carbon or a compound containing carbon, oxygen (O 2 ) or a gas containing oxygen is turned into plasma, and chemically active species such as oxygen atoms generated therefrom are removed from the plasma region. To the object to be cleaned installed in the downstream area of the gas, and oxidizes the carbon on the surface to produce carbon dioxide (C
O 2 ) is volatilized and removed from the surface.

【0016】そこで銅の酸化物と炭素、弗素、弗化炭素
などの汚染物を同時に除去するために本発明者らは水蒸
気(HOあるいはDO)を含む気体中で処理を行う
ことを考えた。すなわち水蒸気は珪素に対しては酸化剤
として働くことが知られているが、これは珪素の酸化物
(二酸化珪素)が化学的に非常に安定であることに起因
していると考えられる。一方、銅の酸化物の標準生成ギ
ブスエネルギーは、一価と二価の酸化物に対してそれぞ
れ−146、−130kJ/molと二酸化珪素のそれ
(−856kJ/mol)と比較して絶対値が小さく、
また水蒸気のそれ(−229kJ/mol)と比較して
もその絶対値は小さいために、水蒸気雰囲気中に銅を曝
しても銅表面は水蒸気により酸化されないことが期待さ
れる。このとき4CuO→2CuO+O、2CuO
+2Cu+O、2CuO→4Cu+Oというよう
な化学反応が生じるような温度で処理を行えば、被処理
表面の銅の酸化物の還元、すなわち当該銅の酸化物の除
去が可能であると考えられる。
In order to simultaneously remove copper oxides and contaminants such as carbon, fluorine and carbon fluoride, the present inventors conducted a treatment in a gas containing water vapor (H 2 O or D 2 O). I thought. That is, water vapor is known to act as an oxidizing agent for silicon, which is considered to be due to the fact that silicon oxide (silicon dioxide) is extremely stable. On the other hand, the standard Gibbs energies of formation of copper oxides are -146 and -130 kJ / mol for monovalent and divalent oxides, respectively, and have absolute values compared to those of silicon dioxide (-856 kJ / mol). small,
Further, since its absolute value is smaller than that of water vapor (−229 kJ / mol), it is expected that the copper surface is not oxidized by water vapor even when copper is exposed to a water vapor atmosphere. At this time, 4CuO → 2Cu 2 O + O 2 , 2CuO
It is thought that if the treatment is performed at a temperature at which a chemical reaction such as + 2Cu + O 2 , 2Cu 2 O → 4Cu + O 2 occurs, reduction of copper oxide on the surface to be treated, that is, removal of the copper oxide, is possible. Can be

【0017】またこのとき炭素に対してはその酸化物で
ある二酸化炭素の標準生成ギブスエネルギーは−394
kJ/molとその絶対値は水蒸気のそれよりも大きい
ので、酸化剤として作用することが予想され、このこと
は表面に付着していた炭素は二酸化炭素として除去でき
ることを示している。また弗素に関しては水素雰囲気中
に被処理物を曝したときと同様に弗酸として表面から除
去されると考えられる。すなわち、水蒸気を含むような
雰囲気中で被処理物を処理することにより、表面の銅の
酸化物の還元、すなわち除去、表面に付着しているよう
な炭素、弗素などの除去が同時に行うことができる。
At this time, the standard Gibbs energy of formation of carbon dioxide, which is an oxide of carbon, is -394.
Since kJ / mol and its absolute value are larger than those of water vapor, it is expected to act as an oxidizing agent, indicating that carbon attached to the surface can be removed as carbon dioxide. It is considered that fluorine is removed from the surface as hydrofluoric acid in the same manner as when the object is exposed to a hydrogen atmosphere. In other words, by treating the object in an atmosphere containing water vapor, reduction and removal of the copper oxide on the surface, and removal of carbon, fluorine and the like adhering to the surface can be performed simultaneously. it can.

【0018】一方、被処理物表面の微細孔側壁や層間絶
縁膜表面に付着している銅もしくは銅の化合物の除去
は、これらの銅もしくは銅の化合物を揮発性の化合物へ
と変化させて表面から除去しなければならない。このよ
うに銅を揮発性の化合物へと変化させる作用を持つ化合
物として上述のHhfacがある。
On the other hand, the removal of copper or a copper compound adhering to the side walls of the fine pores on the surface of the object to be processed or the surface of the interlayer insulating film is performed by changing the copper or the copper compound to a volatile compound. Must be removed from The above-mentioned Hhfac is a compound having an action of changing copper into a volatile compound.

【0019】またこの他の銅の揮発性化合物を探索した
ところ酢酸銅(II)水和物の沸点が大気圧下で240
℃であることが判明した。このことは減圧下であればこ
れ以下の温度で揮発することを示してしている。このよ
うな銅の化合物を生成するためには酢酸(CHCOO
H)を含む雰囲気中に被処理物を曝せばよい。酢酸(無
水)は室温(25℃)、大気圧においては液体である
が、沸点が118℃であるので大気圧においてもそれ以
上の温度にするか、もしくは室温においても減圧にすれ
ば気相となるので、これを被処理物表面に供給すれば気
相の処理が可能となる。いま、除去したい銅が二価の酸
化物の場合、CuO+2CHCOOH→(CHCO
O)Cu・HOとして生成される酢酸銅水和物は被
処理表面から揮発、除去することができると考えられ
る。また、銅の一価の酸化物や酸化していない銅そのも
のを除去したい場合には、酢酸と同時に水蒸気、もしく
は酸素を供給しながら処理を行えば、それらを除去でき
ると考えられる。あるいは酢酸雰囲気中に被処理物を曝
す前に、当該処理物を酸素プラズマの下流等で処理を行
い、表面に付着している銅もしくは銅の化合物を酸化し
た後に酢酸を含む雰囲気中において処理を行えば良い。
さらにHhfacと比較して酢酸は十分安価であるの
で、本方法はコスト的にも有利である。
Further, the search for other volatile compounds of copper revealed that the boiling point of copper acetate (II) hydrate was 240 at atmospheric pressure.
° C. This indicates that volatilization occurs at a temperature lower than this under reduced pressure. Acetic acid (CH 3 COO) is required to produce such a copper compound.
The object may be exposed to an atmosphere containing H). Acetic acid (anhydrous) is a liquid at room temperature (25 ° C.) and atmospheric pressure, but has a boiling point of 118 ° C., so that it can be heated to a higher temperature even at atmospheric pressure, or if it is depressurized even at room temperature, it becomes gas Therefore, if this is supplied to the surface of the object to be processed, gas phase processing becomes possible. Now, when the copper to be removed is a divalent oxide, CuO + 2CH 3 COOH → (CH 3 CO 3
It is considered that copper acetate hydrate generated as O) 2 Cu · H 2 O can be volatilized and removed from the surface to be treated. In addition, when it is desired to remove copper monovalent oxide or unoxidized copper itself, it is considered that the treatment can be carried out by supplying water vapor or oxygen simultaneously with acetic acid, thereby removing them. Alternatively, before exposing the object to be processed in an acetic acid atmosphere, the processed object is processed downstream of oxygen plasma or the like to oxidize copper or a copper compound adhering to the surface, and then, in an atmosphere containing acetic acid. Just do it.
Further, acetic acid is sufficiently inexpensive as compared with Hhfac, so that the present method is also advantageous in terms of cost.

【0020】以上のことから、微細孔の底の銅表面や孔
の側壁の表面の洗浄方法として、まず微細孔側壁や層間
絶縁膜表面に付着している銅(その化合物を含む)を酢
酸を含む気体もしくはHhfacを含む気体を用いた処
理により除去する。次に弗素、炭素、弗化炭素などのエ
ッチング工程や前の酢酸もしくはHhfacを含む気体
の処理により表面に付着している有機不純物を除去する
とともに銅表面の酸化物を還元する目的で、水蒸気を含
む気体で被洗浄物表面の処理を行えば良い。このとき洗
浄効果をより確実なものにするために酢酸雰囲気中に被
処理物を曝す前に酸素プラズマ下流等において当該被処
理物表面に付着している銅もしくは銅の化合物を酸化し
た後に上述の一連の処理を行っても良い。
From the above, as a method of cleaning the copper surface at the bottom of the fine hole and the surface of the side wall of the hole, first, copper (including the compound) adhering to the side wall of the fine hole and the surface of the interlayer insulating film is treated with acetic acid. Gas or a gas containing Hhfac. Next, in order to remove organic impurities adhering to the surface and to reduce oxides on the copper surface by using an etching process of fluorine, carbon, carbon fluoride, or the like, or the treatment of a gas containing acetic acid or Hhfac, water vapor is removed. The surface of the object to be cleaned may be treated with the gas contained. At this time, after oxidizing copper or a copper compound adhering to the surface of the object to be processed in an oxygen plasma downstream or the like before exposing the object to acetic acid atmosphere in order to make the cleaning effect more reliable, A series of processes may be performed.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】図2に本発明の表面処理を行う装
置の一例を示す。21は種々の気体の供給装置で、気体
の流量計、バルブなどで構成されている。ここから種々
の気体、もしくはそれらの混合気体を22の被処理物が
設置されている23槽に供給する。23槽はステンレ
ス、アルミニウム、石英などの材質で構成されている。
このとき被処理物の温度を制御できるように、当該被処
理物は温度制御可能な24処理台上に設置している。こ
の被処理物の温度を制御する他の方法としては、当該被
処理物に光を照射するなどの方法を用いても良い。本発
明の表面処理を減圧下、もしくは大気圧下においても当
該処理に用いる気体を流す場合には25排気装置を用い
て気体を排気する。
FIG. 2 shows an example of an apparatus for performing a surface treatment according to the present invention. Reference numeral 21 denotes a supply device for various gases, which includes a gas flow meter, a valve, and the like. From here, various gases or a mixture thereof are supplied to 23 tanks in which 22 objects to be treated are installed. The 23 tanks are made of a material such as stainless steel, aluminum, and quartz.
At this time, in order to control the temperature of the object to be processed, the object to be processed is set on 24 temperature-controllable processing tables. As another method of controlling the temperature of the object, a method of irradiating the object with light may be used. When the gas used for the surface treatment of the present invention is flown under reduced pressure or atmospheric pressure, the gas is exhausted using a 25 exhaust device.

【0022】微細孔を形成し、本発明の表面処理方法に
より表面を清浄化して、引き続き孔内への拡散防止膜
(バリアメタル)や導電材料の埋め込みというような一
連の工程を被処理物を大気中に曝すことなく行うため
に、図3に示すような各々の処理装置を集積した装置を
用いて行っても良い。この図においてまず被処理物は3
1ロード/アンロード室にセットされ、32ゲートバル
ブを介して33ロードロック室に搬送された後にこの室
を真空排気する。これ以後一連の工程中以外は被処理物
は真空中で搬送される。次に被処理物は34搬送室を経
て、35エッチング工程槽に搬送され、被処理表面に微
細孔や溝が形成される。この後36洗浄工程槽において
微細孔や溝内を含む被処理物表面の清浄化を本発明の方
法に従い行う。このエッチング工程と洗浄工程の間にエ
ッチング時に必要なレジストなどのマスク材料を除去す
るための処理槽を追加しても良い。また本発明の一連の
処理工程をそれぞれの処理ごとの処理槽を設置してそこ
で処理を行っても良い。このようにして被処理表面の清
浄化を図った後に37成膜槽において微細孔や溝を含む
表面にバリアメタルや導電材料を被処理物表面に成長さ
せる。このような一連の工程を大気に曝すことなく行っ
た後に被処理物は31ロード/アンロード室に搬出され
る。
A series of steps such as forming micropores, cleaning the surface by the surface treatment method of the present invention, and embedding a diffusion prevention film (barrier metal) or conductive material in the pores are performed on the object. In order to perform the process without exposure to the atmosphere, the process may be performed using an apparatus in which the respective processing apparatuses are integrated as shown in FIG. In this figure, first, the object to be treated is 3
After being set in one load / unload chamber and transferred to a 33 load lock chamber via a 32 gate valve, this chamber is evacuated. Thereafter, the workpiece is conveyed in a vacuum except during a series of steps. Next, the object to be processed is transferred to the 35 etching step tank through the 34 transfer chamber, and fine holes and grooves are formed on the surface to be processed. Thereafter, the surface of the object to be treated including the inside of the fine holes and the grooves is cleaned in the 36 washing step tank according to the method of the present invention. Between the etching step and the cleaning step, a processing tank for removing a mask material such as a resist required at the time of etching may be added. Further, a series of processing steps of the present invention may be performed by installing a processing tank for each processing. After the surface to be processed is cleaned in this way, a barrier metal or a conductive material is grown on the surface including the fine holes and grooves in the 37 film forming tank on the surface of the object to be processed. After performing such a series of steps without exposing to the atmosphere, the object to be processed is carried out to the 31 load / unload chamber.

【0023】[0023]

【実施例】本発明について、以下実施例を用いて説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to embodiments.

【0024】〔第一の実施例〕図4に示すように41珪
素基板上に42チタン層(10nm)、43窒化チタン
層(40nm)、44銅層(1μm)、および銅表面に
大気中で成長した45銅酸化物で覆われている表面の当
該銅酸化物を還元するために、圧力133Paの水蒸気
雰囲気中で種々の温度においてそれぞれ10分間処理を
行い、X線光電子分光法(XPS)を用いて被処理物を
大気に曝すことなくXPS分析槽に搬送し、処理後の被
処理物表面の状態を調べた。
[First Embodiment] As shown in FIG. 4, a 42 titanium layer (10 nm), a 43 titanium nitride layer (40 nm), a 44 copper layer (1 μm) on a 41 silicon substrate, and In order to reduce the copper oxide on the surface covered with the grown 45 copper oxide, treatment is performed for 10 minutes at various temperatures in a steam atmosphere at a pressure of 133 Pa, and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is performed. The object was transported to the XPS analysis tank without being exposed to the atmosphere, and the state of the surface of the object after the treatment was examined.

【0025】図5(イ)と(ロ)には被処理物表面近傍
に存在する銅原子のそれぞれ2p3/2(以下、Cu2
3/2と略す)軌道から放出された光電子のスペクト
ルとLMMオージェ電子(以下、Cu AESと略す)
スペクトルを示している。まず(イ)のCu2p3/2
光電子スペクトル中の、水蒸気処理前のスペクトル
(a)を見てみると結合エネルギー932eV付近と9
34.5eV付近にピークが観察される。この934.
5eV付近のピークは銅の二価の酸化物であるCuOに
由来するもので、このことは被処理物表面には銅の酸化
物が存在していることを示している。また932eV付
近のピークは金属銅(Cu)と銅の一価の酸化物(Cu
O)の両者が由来する可能性があるため、これらを見
分けるためにCu AESスペクトルを観察した。同図
(ロ)の(a)のスペクトルをみてみると、567.5
eVと569.5eV付近にピークが観察され、これら
はそれぞれCuOあるいはCuとCuOに由来するも
のである。これらの結果から、水蒸気雰囲気中処理前の
被処理表面のCu膜上にはCuOやCuOなどの銅の
酸化物が存在していることが分かる。
FIGS. 5A and 5B show 2p 3/2 (hereinafter referred to as Cu 2 ) of copper atoms existing near the surface of the workpiece.
p 3/2 ) Spectrum of photoelectrons emitted from orbitals and LMM Auger electrons (hereinafter abbreviated as Cu AES)
The spectrum is shown. First, (a) Cu2p 3/2
Looking at the spectrum (a) before the steam treatment in the photoelectron spectrum, it can be seen that the binding energy is around 932 eV.
A peak is observed around 34.5 eV. This 934.
The peak near 5 eV is derived from CuO, which is a copper divalent oxide, which indicates that a copper oxide is present on the surface of the object. Also, the peak near 932 eV indicates metallic copper (Cu) and copper monovalent oxide (Cu
Since both of 2O) may be derived, Cu AES spectrum was observed to distinguish them. Looking at the spectrum of (a) of FIG.
Peaks are observed around eV and 569.5 eV, which are derived from CuO or Cu and Cu 2 O, respectively. From these results, it can be seen that copper oxides such as CuO and Cu 2 O exist on the Cu film on the surface to be processed before the treatment in the steam atmosphere.

【0026】次にこのような表面を圧力133Paの水
蒸気雰囲気中で100℃、150℃、200℃、250
℃、300℃で10分間処理した後のCu2p3/2
電子スペクトルとCu AES電子スペクトルをそれぞ
れ図5(イ)と(ロ)の(b)から(f)に示す。
(b)の100℃の処理を行った後にはCu2
3/2、Cu AES共に(a)の処理前のスペクト
ルと比較して大きな変化がないが、150℃で処理した
(c)のスペクトルにおいては、(イ)のCu2p
3/2光電子スペクトルの934.5eV付近のピーク
は消失し、932eV付近のピークのみとなっており、
またCu AES電子スペクトルにおいては567.5
eV付近のピークと比較して569.5eV付近のピー
クが強調されてきていることが分かる。この結果は被処
理表面の二価の酸化物(CuO)はCuOへと還元
(4CuO→2CuO+O)されており、当該被処
理物表面に存在している銅酸化物はCuOのみになっ
たことを示している。
Next, such a surface is placed at 100 ° C., 150 ° C., 200 ° C., 250 ° C. in a steam atmosphere at a pressure of 133 Pa.
The Cu2p 3/2 photoelectron spectrum and the Cu AES electron spectrum after treatment at 300C and 300C for 10 minutes are shown in Figs. 5A and 5B, respectively.
After the treatment at 100 ° C. in FIG.
Both p 3/2 and Cu AES have no significant change compared to the spectrum before the treatment of (a), but in the spectrum of (c) treated at 150 ° C., the Cu2p of (a)
The peak around 934.5 eV in the 3/2 photoelectron spectrum disappeared, and only the peak around 932 eV was found.
567.5 in the Cu AES electron spectrum.
It can be seen that the peak near 569.5 eV has been emphasized compared to the peak near eV. As a result, the divalent oxide (CuO) on the surface to be treated is reduced to Cu 2 O (4CuO → 2Cu 2 O + O 2 ), and the copper oxide present on the surface of the object to be treated is Cu 2 This indicates that only O has been reached.

【0027】この150℃以上の温度において同図
(イ)のCu2p3/2光電子スペクトルはほとんど変
化せず、932eV付近にピークを持つのみである。一
方、同図(ロ)のCu AES電子スペクトルにおいて
は、温度の上昇に伴い569.5eV付近のピークは小
さくなっていき、(f)300℃で処理を行った後にお
いてはほぼ消失していることが分かる。またこの300
℃で処理した後のCu2p3/2光電子スペクトルとC
u AES電子スペクトルは(g)の被処理物表面をア
ルゴンイオン衝撃により物理的に洗浄した後の表面のス
ペクトルと非常に酷似していることが分かる。このアル
ゴンイオン衝撃による洗浄後の銅表面にはその酸化物な
どは存在していないことから、このことは水蒸気中雰囲
気中で300℃程度の熱処理を行うことにより、銅表面
の酸化物(特にCuO)は還元され銅になる(2Cu
O→4Cu+O)こと、すなわち表面の銅酸化物の
除去が可能であることを示している。
At a temperature of 150 ° C. or higher, the Cu2p 3/2 photoelectron spectrum shown in FIG. 4A hardly changes, and has only a peak near 932 eV. On the other hand, in the Cu AES electron spectrum shown in FIG. 2B, the peak near 569.5 eV decreases as the temperature increases, and (f) almost disappears after the treatment at 300 ° C. You can see that. Also this 300
3/2 photoelectron spectrum and C
It can be seen that the uAES electron spectrum is very similar to the spectrum of the surface of the object (g) after physically cleaning the surface of the object by argon ion bombardment. Since the oxides and the like do not exist on the copper surface after the cleaning by the argon ion bombardment, the heat treatment at about 300 ° C. in an atmosphere of water vapor causes the oxide on the copper surface (especially Cu 2 O) is in copper is reduced (2Cu
2 O → 4Cu + O 2) that, that indicates that it is possible to remove copper oxide on the surface.

【0028】このような水蒸気雰囲気中での銅の酸化物
の還元の機構を調べるために種々の雰囲気中で同様の処
理を実施した。図6には図5の場合と同様に図4で説明
した被処理物を種々の温度において圧力133Paの酸
素雰囲気中で処理を行ったときのCu2p3/2光電子
スペクトルとCu AES電子スペクトルの変化を示し
た図である。この場合は150℃の処理後に表面に存在
していたCuOがCuOへと還元される現象は図5に
示した水蒸気雰囲気中と同様であるが、CuAES電子
スペクトルの結果から明らかのように、温度の上昇に伴
いCuOに由来する569.5eV付近に現れるピー
クは大きくなる。このことは酸素雰囲気中においては銅
表面の酸化は進行してしまうことを示している。
In order to investigate the mechanism of reduction of copper oxide in such a steam atmosphere, the same treatment was performed in various atmospheres. FIG. 6 shows changes in the Cu2p 3/2 photoelectron spectrum and the Cu AES electron spectrum when the object to be processed described in FIG. 4 is treated at various temperatures in an oxygen atmosphere at a pressure of 133 Pa, as in FIG. FIG. In this case, the phenomenon in which CuO existing on the surface after the treatment at 150 ° C. is reduced to Cu 2 O is the same as in the steam atmosphere shown in FIG. 5, but as is clear from the results of the CuAES electron spectrum. As the temperature rises, the peak appearing near 569.5 eV derived from Cu 2 O increases. This indicates that oxidation of the copper surface proceeds in an oxygen atmosphere.

【0029】同様にして図7および図8にはそれぞれ水
素雰囲気中および窒素雰囲気中で圧力133Paの下に
種々の温度で10分間処理を行ったときのCu2p
3/2光電子スペクトルとCu AES電子スペクトル
の変化を示した図である。これらの結果と図5に示した
水蒸気雰囲気中の場合の結果とは非常に酷似しているこ
とが分かる。すなわち、まず150℃での処理後に表面
に存在していたCuOはCuOへと還元され、300
℃で処理を行った後にはこのようなCuOはさらにC
uへと還元され、アルゴンイオン衝撃による物理的洗浄
後の銅の表面のように、被処理物表面には酸化物が存在
しない状態になっていることを示している。
Similarly, FIG. 7 and FIG. 8 show Cu2p obtained by performing a treatment at various temperatures under a pressure of 133 Pa for 10 minutes in a hydrogen atmosphere and a nitrogen atmosphere, respectively.
FIG. 3 is a diagram showing changes in a 3/2 photoelectron spectrum and a Cu AES electron spectrum. It can be seen that these results and the results in the steam atmosphere shown in FIG. 5 are very similar. That is, CuO existing on the surface after the treatment at 150 ° C. is reduced to Cu 2 O,
After the treatment at ℃, such Cu 2 O further contains C
This indicates that oxide is not present on the surface of the object to be treated, such as the surface of copper after physical cleaning by argon ion bombardment.

【0030】このように不活性気体である窒素雰囲気中
においても他の水蒸気や水素雰囲気中の場合と同様に3
00℃においてCuOからCuへの還元、すなわち表
面の銅酸化物の除去が可能であるので、この場合の被処
理物表面における化学反応は2Cu2O→4Cu+O
であると考えられる。したがって水蒸気は窒素と同様に
銅に対しては酸化剤にならない不活性な気体として作用
することを示唆している。
As described above, even in an atmosphere of nitrogen, which is an inert gas, as in other atmospheres of water vapor or hydrogen, 3 times.
Since reduction of Cu 2 O to Cu at 00 ° C., that is, removal of copper oxide on the surface is possible, the chemical reaction on the surface of the object to be treated in this case is 2Cu 2 O → 4Cu + O 2
It is considered to be. This suggests that water vapor acts as an inert gas that does not become an oxidizing agent for copper, like nitrogen.

【0031】一般に水素のような還元気体中での銅の酸
化物の還元はもっと低温で生じる。図9と10にはそれ
ぞれ水素または窒素雰囲気中において、種々の圧力で被
処理物温度200℃、処理時間10分で処理を実施した
ときのCu2p3/2光電子スペクトルとCu AES
電子スペクトルの変化を示した図である。図9の水素の
場合には圧力の増加に伴いCuOがCuOへと、また
CuOがCuへと還元され、特に87.8kPaで処
理を行った後にはアルゴンイオン衝撃による物理的洗浄
の場合と同様なスペクトルが得られており、被処理物表
面の銅酸化物が完全に還元されて銅になったことを示し
ている。一方、図10の窒素の場合を見てみると、処理
前に表面に存在していたCuOのCuOの還元は生じ
ているものの水素の場合と同様に窒素の圧力を増加させ
てもCuOはCuへと還元されている様子は観察され
ない。すなわち被処理物の温度が200℃における図9
の(d)や(e)などの比較的水素の分圧の高いところ
でのCuOのCuへの還元は、図10の窒素の場合に
は観察されないことから、これは水素そのものが寄与し
た銅酸化物の還元(CuO+H→2Cu+HO)
であると考えられる。水素の分圧が133Paで処理を
行った図7の場合に200℃においてこのような還元が
明瞭に観察されなかったのは、処理中の被処理表面にお
ける水素の濃度が低かったためであると考えられる。
Generally, the reduction of copper oxides in a reducing gas such as hydrogen occurs at lower temperatures. FIGS. 9 and 10 show the Cu2p 3/2 photoelectron spectrum and the Cu AES when the treatment was performed at a temperature of 200 ° C. and a treatment time of 10 minutes at various pressures in a hydrogen or nitrogen atmosphere.
FIG. 3 is a diagram showing a change in an electronic spectrum. Is CuO with increasing pressure to Cu 2 O in the case of hydrogen 9, also Cu 2 O is reduced to Cu, in particular physical cleaning by argon ion bombardment after the treatment with 87.8kPa A spectrum similar to that of the above case was obtained, indicating that the copper oxide on the surface of the object was completely reduced to copper. On the other hand, looking at the case of nitrogen in FIG. 10, the reduction of Cu 2 O of CuO existing on the surface before the treatment has occurred, but the Cu pressure was increased even when the pressure of nitrogen was increased as in the case of hydrogen. No reduction of 2 O to Cu is observed. That is, FIG. 9 when the temperature of the object to be treated is 200 ° C.
Since reduction of Cu 2 O to Cu at a relatively high partial pressure of hydrogen, such as (d) and (e), is not observed in the case of nitrogen in FIG. 10, hydrogen itself contributed. Reduction of copper oxide (Cu 2 O + H 2 → 2Cu + H 2 O)
It is considered to be. The reason why such reduction was not clearly observed at 200 ° C. in the case of FIG. 7 in which the treatment was performed at a partial pressure of hydrogen of 133 Pa is considered to be because the concentration of hydrogen on the surface to be treated during the treatment was low. Can be

【0032】以上のことから、水蒸気を含む気体中で銅
の酸化物は還元、除去できることが明らかとなった。ま
たこのような銅の還元は、重水(DO)蒸気雰囲気中
においても可能であることを確認した。
From the above, it has become clear that copper oxide can be reduced and removed in a gas containing water vapor. It was also confirmed that such copper reduction was possible even in a heavy water (D 2 O) vapor atmosphere.

【0033】〔第二の実施例〕図4に説明した銅薄膜表
面を実際に層間絶縁膜と用いられる場合のあるSiO
の反応性イオンエッチング条件で処理を行った後に本発
明の表面処理方法による洗浄を行った。反応性イオンエ
ッチングの処理条件は八弗化四炭素(C)とアル
ゴンの分圧比1、全圧1.3Paで誘導結合によりプラ
ズマ(電力:1kW)を生成し、引き込み直流電圧40
0Vで処理時間は10分である。このような条件でエッ
チングを行った後に、被処理物を圧力13Paの酸素プ
ラズマの下流において処理を行い、この後に本発明の表
面処理方法で表面の清浄化を試みた。
[Second Embodiment] The surface of the copper thin film described in FIG. 4 is formed of SiO 2 which may be actually used as an interlayer insulating film.
After performing the treatment under the reactive ion etching conditions, cleaning by the surface treatment method of the present invention was performed. The processing conditions of the reactive ion etching are as follows: plasma (electric power: 1 kW) is generated by inductive coupling at a partial pressure ratio of tetracarbon octafluoride (C 4 F 8 ) to argon at a total pressure of 1.3 Pa;
At 0 V, the processing time is 10 minutes. After etching under such conditions, the object to be processed was processed downstream of oxygen plasma at a pressure of 13 Pa, and then the surface was cleaned by the surface treatment method of the present invention.

【0034】図11には圧力133Paの水蒸気雰囲気
中において種々の温度で10分間処理を行った後の被処
理物表面の(イ)Cu2p3/2光電子スペクトル、
(ロ)CuAES電子スペクトル、(ハ)炭素原子のl
s軌道(以下、Cls)から放出された光電子のスペク
トルおよび(ニ)弗素原子のls軌道(以下、Fls)
から放出された光電子のスペクトルの変化を示してい
る。まず処理前の銅表面にCu2p3/2光電子スペク
トルおよびCu AES電子スペクトルから明らかのよ
うに、CuOや銅の弗化物(CuF)が存在している。
加えてCls光電子スペクトルおよびFls光電子スペ
クトルから明らかのように、弗化炭素(CF)や炭化
水素(CH)などの有機汚染物が残留していることが
分かる。
FIG. 11 shows (a) Cu2p 3/2 photoelectron spectrum of the surface of the object to be treated after treatment for 10 minutes at various temperatures in a steam atmosphere at a pressure of 133 Pa;
(B) CuAES electron spectrum, (c) l of carbon atom
Spectrum of photoelectrons emitted from s orbital (hereinafter, Cls) and ls orbital of (d) fluorine atom (hereinafter, Fls)
3 shows a change in the spectrum of the photoelectrons emitted from. First, as is clear from the Cu2p3 / 2 photoelectron spectrum and the Cu AES electron spectrum, CuO and copper fluoride (CuF) exist on the copper surface before the treatment.
In addition, as is clear from the Cls photoelectron spectrum and the Fls photoelectron spectrum, organic contaminants such as carbon fluoride (CF x ) and hydrocarbons (CH x ) remain.

【0035】次に水蒸気雰囲気中において被処理物を処
理すると、Cu2p3/2光電子スペクトルおよびCu
AES電子スペクトルからCuOやCuFは処理温度
の上昇に伴い、CuOからCuへと還元されており、
400℃で処理を行った後にはほぼ完全にCuになって
いることが分かる。
Next, when the object is processed in a steam atmosphere, the Cu2p 3/2 photoelectron spectrum and the Cu2p3 / 2
From the AES electron spectrum, CuO and CuF are reduced from Cu 2 O to Cu with an increase in the processing temperature,
It can be seen that Cu has been almost completely converted after the treatment at 400 ° C.

【0036】また同時にCls光電子スペクトルおよび
Fls光電子スペクトルを見てみると、処理前に表面に
存在していた有機汚染物等に由来するピークは300℃
の処理後にほぼ完全に消失しており、このことは表面か
らこれらの汚染物が除去されていることを示している。
すなわち以上の結果から、本発明の表面処理方法によっ
て銅表面の酸化物の除去、および弗素、炭素、弗化炭素
などの表面に付着している汚染物の除去が可能であるこ
とを示している。
At the same time, when looking at the Cls photoelectron spectrum and the Fls photoelectron spectrum, the peak derived from organic contaminants and the like existing on the surface before the treatment showed a peak of 300 ° C.
Disappeared almost completely after the treatment, indicating that these contaminants had been removed from the surface.
That is, the above results show that the surface treatment method of the present invention can remove oxides on the copper surface and remove contaminants adhering to the surface such as fluorine, carbon, and carbon fluoride. .

【0037】図12には比較のために図11の場合と同
様の被処理物を水素雰囲気中で処理を行ったときの
(イ)Cu2p3/2光電子スペクトル、(ロ)Cu
AES電子スペクトル、(ハ)Cls光電子スペクトル
および(ニ)Fls光電子スペクトルの変化を示してい
る。これから水素雰囲気中の処理温度の上昇と共に図1
1に示した水蒸気の場合と同様にCuOやCuFがCu
Oなどを経てCuへと還元されており、400℃で処
理した後にはほぼ完全にCuになっていることが分か
る。
FIG. 12 shows, for comparison, (a) Cu2p3 / 2 photoelectron spectrum and (b) Cu when the same object to be treated as in FIG. 11 was treated in a hydrogen atmosphere.
Changes in the AES electron spectrum, (c) Cls photoelectron spectrum, and (d) Fls photoelectron spectrum are shown. From now on, as the processing temperature in the hydrogen atmosphere increases, FIG.
As in the case of the water vapor shown in FIG.
It can be seen that Cu has been reduced to Cu via 2 O and the like, and has been almost completely converted to Cu after treatment at 400 ° C.

【0038】しかしながらCls光電子スペクトルおよ
びFls光電子スペクトルを見てみると、処理前に表面
に存在していた有機汚染物等に由来するピークの減少
は、水蒸気処理の場合と比較して遅く、400℃で処理
した後にも表面には炭化水素が残留していることが見て
取れる。
However, when looking at the Cls photoelectron spectrum and the Fls photoelectron spectrum, the decrease in peaks derived from organic contaminants and the like existing on the surface before the treatment was slower than that in the case of the steam treatment, and it was 400 ° C. It can be seen that hydrocarbons remain on the surface even after the treatment.

【0039】次に同様にして被処理物を窒素雰囲気中で
処理を行ったときの(イ)Cls光電子スペクトルおよ
び(ロ)Fls光電子スペクトルの変化を図13に示し
ている。処理前の被処理物表面に存在しているCuOや
CuFの窒素雰囲気中処理に伴う還元の様子は、図11
および図12で示した水蒸気や水素雰囲気中での処理の
場合と同様であった。図13から400℃で処理を行っ
た後にも表面に弗素や炭素が残留していることが分か
る。以上の結果から、銅酸化物の還元特性は水蒸気、水
素、窒素雰囲気中の場合ともにお互い同等であったが、
表面に付着している弗素や炭素の除去特性は水蒸気の場
合が最も優れていることが明らかとなった。これは水が
水素と酸素両方を構成元素としているために、弗素に対
しては水分子内の水素が作用して弗化水素が生成されて
表面から除去され、炭素に対しては水分子内の酸素が作
用して二酸化炭素が生成されて表面から除去されている
ためだと考えられる。
Next, FIG. 13 shows (a) changes in the Cls photoelectron spectrum and (b) the Fls photoelectron spectrum when the object is similarly processed in a nitrogen atmosphere. FIG. 11 shows a state of reduction of CuO and CuF present on the surface of the object before the treatment in the nitrogen atmosphere.
And it was the same as the case of the treatment in the steam or hydrogen atmosphere shown in FIG. FIG. 13 shows that fluorine and carbon remain on the surface even after the treatment at 400 ° C. From the above results, the reduction characteristics of the copper oxide were similar to each other in the water vapor, hydrogen, and nitrogen atmospheres.
It was found that the characteristics of removing fluorine and carbon adhering to the surface were most excellent in the case of water vapor. This is because water has both hydrogen and oxygen as constituent elements, so hydrogen in water molecules acts on fluorine to generate hydrogen fluoride and is removed from the surface, and carbon in water molecules. It is considered that the oxygen is acting to generate carbon dioxide and remove it from the surface.

【0040】〔第三の実施例〕本発明の表面処理方法を
被処理物表面に付着している銅の除去に適用した。除去
すべき銅の不純物が銅もしくは銅薄膜表面に付着してい
る場合、不純物の銅とその下地の銅とを見分けることは
難しいので、珪素基板上に銅を付着させてその除去を試
みた。
[Third Embodiment] The surface treatment method of the present invention was applied to the removal of copper adhering to the surface of a workpiece. When copper impurities to be removed are attached to the surface of copper or a copper thin film, it is difficult to distinguish between the impurity copper and the underlying copper. Therefore, an attempt was made to remove copper by attaching copper to a silicon substrate.

【0041】被処理物は以下のように作製した。すなわ
ち珪素の単結晶基板を原子吸光分析用の銅の標準液(銅
濃度1000ppm)1ccを混合した100ccの1
重量%弗酸溶液中に10分間浸漬して表面に銅を付着さ
せた後に超純水リンスを施し、次に50℃の30重量%
の過酸化水素水(H)中で10分間処理を行って
珪素表面にその酸化層を約1nm形成させると同時に珪
素表面に付着している銅も酸化した。この過酸化水素水
処理による酸化の意味は、銅の不純物が付着している実
際の微細孔の側壁を構成する層間絶縁膜の材質が二酸化
珪素やそれをベースにしたものである場合が多いため、
珪素表面を酸化してこのような酸化層を形成する所にあ
る。したがって過酸化水素水処理の代わりに酸素を含む
ような気体のプラズマ処理を行っても良い。
The object to be treated was prepared as follows. That is, a single crystal substrate of silicon was mixed with 1 cc of a standard solution of copper (copper concentration: 1000 ppm) for atomic absorption analysis to obtain 100 cc of 1 cc.
After being immersed in a 10% by weight hydrofluoric acid solution for 10 minutes to attach copper to the surface, rinsing with ultrapure water is performed, and then 30% by weight at 50 ° C.
Was treated in a hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ) for 10 minutes to form an oxide layer of about 1 nm on the silicon surface, and at the same time the copper adhering to the silicon surface was oxidized. The meaning of the oxidation by the hydrogen peroxide solution treatment is that the material of the interlayer insulating film constituting the side wall of the actual fine hole to which the impurity of copper is attached is often silicon dioxide or a material based on silicon dioxide. ,
This is where the silicon surface is oxidized to form such an oxide layer. Therefore, a plasma treatment of a gas containing oxygen may be performed instead of the hydrogen peroxide solution treatment.

【0042】このようにして作製した被処理物に対し、
圧力40Paの酢酸雰囲気中、200℃で処理を施し
た。そのときの処理時間の増加に伴う被処理物表面に存
在する銅のCu2p3/2光電子スペクトルを図14に
示す。この図から明らかのように処理時間の増加に伴い
933eV付近に現れるCuOに由来するピークの強度
は減少していくことが分かる。そして、処理時間20分
においてこのピークは消失していることが認められ、こ
のことは被処理物表面に存在していた銅不純物は表面か
ら除去されたものと考えられる。
With respect to the object thus produced,
The treatment was performed at 200 ° C. in an acetic acid atmosphere at a pressure of 40 Pa. FIG. 14 shows a Cu2p3 / 2 photoelectron spectrum of copper present on the surface of the object with an increase in the processing time at that time. As is apparent from this figure, the intensity of the peak derived from CuO, which appears near 933 eV, decreases as the processing time increases. Then, it was recognized that this peak disappeared in the processing time of 20 minutes, which is considered that the copper impurity existing on the surface of the object was removed from the surface.

【0043】また同様にして、酢酸と酸素、あるいは酢
酸と水蒸気をそれぞれ分圧比1、全圧70Pa、被処理
物温度200℃で処理を行ったところ、処理時間10分
で銅不純物を除去することができた。
Similarly, when acetic acid and oxygen, or acetic acid and water vapor were each processed at a partial pressure ratio of 1, a total pressure of 70 Pa, and an object temperature of 200 ° C., copper impurities were removed in a processing time of 10 minutes. Was completed.

【0044】このような銅の除去に伴い被処理物表面に
は、酢酸を含む雰囲気中処理に起因すると考えられる炭
化水素などの不純物の付着がCls光電子スペクトルか
ら認められるが、このような不純物は同じく被処理物温
度200℃、圧力133Paの水蒸気雰囲気中で5分間
処理によってこれらを完全に除去することができた。
With the removal of copper, the Cls photoelectron spectrum shows that impurities such as hydrocarbons, which are considered to be caused by the treatment in an atmosphere containing acetic acid, are observed on the surface of the object to be treated. Similarly, these could be completely removed by treating for 5 minutes in a steam atmosphere at a temperature of 200 ° C. and a pressure of 133 Pa.

【0045】〔第四の実施例〕本発明の表面処理方法を
用いて図1に示したような微細孔を持つ表面の清浄化を
試みた。被処理物は以下の通りに作製した。すなわち、
まず珪素基板上にチタン層(10nm)、窒化チタン層
(40nm)を形成し、さらにその上に銅層(1μ
m)、拡散防止層としての窒化珪素層(10nm)、層
間絶縁膜としての弗素添加二酸化珪素層(2μm)を順
次成膜した。次にこの層間絶縁膜に直径0.7μmの孔
を開口率30%で八弗化四炭素とアルゴンの混合気体を
用いた反応性イオンエッチングで形成した。その後に層
間絶縁膜に開口した孔の底に露出している窒化珪素層を
三弗化メタン(CHF)とアルゴンの混合気体を用い
た反応性イオンエッチングでエッチングし、下層の銅層
を露出した。
[Fourth Embodiment] An attempt was made to clean a surface having fine holes as shown in FIG. 1 by using the surface treatment method of the present invention. The object to be treated was prepared as follows. That is,
First, a titanium layer (10 nm) and a titanium nitride layer (40 nm) are formed on a silicon substrate, and a copper layer (1 μm) is further formed thereon.
m), a silicon nitride layer (10 nm) as a diffusion preventing layer, and a fluorine-added silicon dioxide layer (2 μm) as an interlayer insulating film were sequentially formed. Next, holes having a diameter of 0.7 μm were formed in the interlayer insulating film at an opening ratio of 30% by reactive ion etching using a mixed gas of tetracarbon tetrafluoride and argon. Thereafter, the silicon nitride layer exposed at the bottom of the hole opened in the interlayer insulating film is etched by reactive ion etching using a mixed gas of methane trifluoride (CHF 3 ) and argon to expose the underlying copper layer. did.

【0046】角度分解XPS測定の結果から、このよう
にして形成した被処理物表面の層間絶縁膜表面、孔内に
は弗化炭素、炭化水素、弗化銅、酸化銅などが存在する
ことが確認された。そこでまず、層間絶縁膜表面や孔内
の側壁に付着している銅の除去を行うために、圧力70
Paの酢酸雰囲気中、150℃、10分の処理を被処理
物に施した。この処理後の表面状態をXPSで調べた結
果、層間絶縁膜、および孔の側壁表面に付着している銅
に由来する信号は観察されず、これらの銅はこの処理に
除去されていたことが判明した。次に層間絶縁膜表面、
孔内に残留している弗化炭素、炭化水素などの有機汚染
物、および孔底の銅表面に存在する銅酸化物の除去を、
圧力133Paの水蒸気雰囲気、300℃、20分間の
処理で行った。処理後の表面をXPSを用いて評価した
ところ、これらの有機不純物および銅酸化物は完全に除
去されていることが判明した。
From the results of the angle-resolved XPS measurement, it was found that carbon fluoride, hydrocarbons, copper fluoride, copper oxide, and the like are present on the surface of the interlayer insulating film and the pores formed on the surface of the workpiece thus formed. confirmed. Therefore, first, in order to remove the copper adhering to the surface of the interlayer insulating film and the side wall in the hole, a pressure of 70 ° C.
The object was subjected to a treatment at 150 ° C. for 10 minutes in an acetic acid atmosphere of Pa. As a result of XPS examination of the surface state after this treatment, no signal derived from copper adhering to the interlayer insulating film and the side wall surface of the hole was observed, and it was confirmed that these coppers were removed by this treatment. found. Next, the surface of the interlayer insulating film,
Removal of organic contaminants such as carbon fluoride and hydrocarbon remaining in the pores and copper oxides present on the copper surface at the bottom of the pores.
The treatment was performed in a steam atmosphere at a pressure of 133 Pa at 300 ° C. for 20 minutes. When the surface after the treatment was evaluated using XPS, it was found that these organic impurities and copper oxide were completely removed.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の表面処理方
法により微細な孔や溝を持つ表面の清浄化を水蒸気ある
いは酢酸を含む気相中のみの処理を行うことで実現する
ことができた。従来方法の液相と気相、両方の処理を組
み合わせた処理と比較して手間を必要とせず、またその
他の気相で行うエッチング、成膜工程の装置と本発明の
表面処理方法を実行する装置を組み合わせることが可能
で、これらはコストの削減に寄与する。さらに使用する
気体も従来方法と比較して十分安価なものとなってい
る。もちろん本発明の表面処理方法は微細な孔や溝を持
つ表面の清浄化のみにとどまらないことは明白である。
すなわち銅を含む材料でその全部、もしくは一部を構成
された表面全般の清浄化に有効である。
As described above, according to the surface treatment method of the present invention, the surface having fine holes and grooves can be cleaned by performing the treatment only in the vapor phase containing steam or acetic acid. . Liquid phase and gas phase of the conventional method, compared with the process of combining both processes, requires less trouble, and also performs the etching and film forming process performed in the other gas phase and the surface treatment method of the present invention. It is possible to combine the devices, which contribute to cost reduction. Further, the gas used is sufficiently inexpensive as compared with the conventional method. Obviously, the surface treatment method of the present invention is not limited to cleaning a surface having fine holes and grooves.
In other words, it is effective for cleaning the entire surface, which is entirely or partially composed of a material containing copper.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の表面処理方法を適用する被処理物表面
の様子を説明する図である。
FIG. 1 is a view for explaining a state of a surface of a workpiece to which a surface treatment method of the present invention is applied.

【図2】本発明の表面処理方法を実施する装置の一例を
説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an apparatus for performing the surface treatment method of the present invention.

【図3】本発明の表面処理方法を含むエッチング、成膜
などの工程を被処理物を大気に曝すことなく実施する装
置の一例を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an apparatus that performs processes such as etching and film formation including the surface treatment method of the present invention without exposing an object to be processed to the atmosphere.

【図4】本発明の表面処理方法の効果を確認するために
用いた被処理物の構造を説明する図である。
FIG. 4 is a view for explaining the structure of an object to be treated used for confirming the effect of the surface treatment method of the present invention.

【図5】図4で説明した被処理物を種々の温度において
水蒸気雰囲気中で処理を行ったときのCu2p3/2
電子スペクトルとCu AES電子スペクトルの変化を
示した図である。
5 is a diagram showing changes in a Cu2p 3/2 photoelectron spectrum and a Cu AES electron spectrum when the object described in FIG. 4 is processed in a steam atmosphere at various temperatures.

【図6】図4で説明した被処理物を種々の温度において
酸素雰囲気中で処理を行ったときのCu2p3/2光電
子スペクトルとCu AES電子スペクトルの変化を示
した図である。
FIG. 6 is a diagram showing changes in a Cu2p 3/2 photoelectron spectrum and a Cu AES electron spectrum when the object described in FIG. 4 is treated in various conditions at an oxygen atmosphere.

【図7】図4で説明した被処理物を種々の温度において
水素雰囲気中で処理を行ったときのCu2p3/2光電
子スペクトルとCu AES電子スペクトルの変化を示
した図である。
FIG. 7 is a diagram showing changes in a Cu2p 3/2 photoelectron spectrum and a Cu AES electron spectrum when the object to be processed described in FIG. 4 is processed at various temperatures in a hydrogen atmosphere.

【図8】図4で説明した被処理物を種々の温度において
窒素雰囲気中で処理を行ったときのCu2p3/2光電
子スペクトルとCu AES電子スペクトルの変化を示
した図である。
FIG. 8 is a diagram showing changes in a Cu2p 3/2 photoelectron spectrum and a Cu AES electron spectrum when the object described in FIG. 4 is processed in a nitrogen atmosphere at various temperatures.

【図9】図4で説明した被処理物を種々の圧力において
水素雰囲気中で処理を行ったときのCu2p3/2光電
子スペクトルとCu AES電子スペクトルの変化を示
した図である。
FIG. 9 is a diagram showing changes in a Cu2p 3/2 photoelectron spectrum and a Cu AES electron spectrum when the object described in FIG. 4 is processed in a hydrogen atmosphere at various pressures.

【図10】図4で説明した被処理物を種々の圧力におい
て窒素雰囲気中で処理を行ったときのCu2p3/2
電子スペクトルとCu AES電子スペクトルの変化を
示した図である。
FIG. 10 is a diagram showing changes in a Cu2p 3/2 photoelectron spectrum and a Cu AES electron spectrum when the object described in FIG. 4 is processed in a nitrogen atmosphere at various pressures.

【図11】図4で説明した銅表面に反応性イオンエッチ
ングおよび酸素プラズマ処理を施した後に、圧力133
Paの水蒸気雰囲気中において種々の温度で10分間処
理を行った後の被処理物表面の(イ)Cu2p3/2
電子スペクトル、(ロ)CuAES電子スペクトル、
(ハ)Cls光電子スペクトルおよび(ニ)Fls光電
子スペクトルの変化を示した図である。
FIG. 11 is a graph showing a pressure of 133 after the reactive ion etching and the oxygen plasma treatment are performed on the copper surface described in FIG.
(A) Cu2p 3/2 photoelectron spectrum, (b) CuAES electron spectrum of the surface of the object after treatment for 10 minutes at various temperatures in a steam atmosphere of Pa
It is a figure which showed the change of (c) Cls photoelectron spectrum and (d) Fls photoelectron spectrum.

【図12】図4で説明した銅表面に反応性イオンエッチ
ングおよび酸素プラズマ処理を施した後に、圧力133
Paの水素雰囲気中において種々の温度で10分間処理
を行った後の被処理物表面の(イ)Cu2p3/2光電
子スペクトル、(ロ)CuAES電子スペクトル、
(ハ)Cls光電子スペクトルおよび(ニ)Fls光電
子スペクトルの変化を示した図である。
FIG. 12 shows a pressure 133 after performing reactive ion etching and oxygen plasma treatment on the copper surface described in FIG.
(A) Cu2p 3/2 photoelectron spectrum, (b) CuAES electron spectrum of the surface of the object after being treated at various temperatures for 10 minutes in a hydrogen atmosphere of Pa
It is a figure which showed the change of (c) Cls photoelectron spectrum and (d) Fls photoelectron spectrum.

【図13】図4で説明した銅表面に反応性イオンエッチ
ングおよび酸素プラズマ処理を施した後に、圧力133
Paの窒素雰囲気中において種々の温度で10分間処理
を行った後の被処理物表面の(イ)Cls光電子スペク
トルおよび(ロ)Fls光電子スペクトルの変化を示し
た図である。
FIG. 13 shows a pressure 133 after performing reactive ion etching and oxygen plasma treatment on the copper surface described in FIG.
FIG. 6 is a diagram showing changes in (a) Cls photoelectron spectrum and (b) Fls photoelectron spectrum on the surface of the object after treatment for 10 minutes at various temperatures in a nitrogen atmosphere of Pa.

【図14】銅が付着している珪素基板表面を酢酸雰囲気
中で処理したときの表面のCu2p3/2光電子スペク
トルの変化の様子を示した図である。
FIG. 14 is a diagram showing a state of a change in a Cu2p3 / 2 photoelectron spectrum of a surface of a silicon substrate to which copper is adhered when the surface is treated in an acetic acid atmosphere.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 層間絶縁膜 12 銅配線層 13 拡散防止膜 14 弗化炭素物 15 銅もしくは銅化合物 16 銅の酸化もしくは弗化層 21 気体の供給装置 22 被処理物 23 槽 24 処理台 31 ロード/アンロード室 32 ゲートバルブ 33 ロードロック室 34 搬送室 35 エッチング工程槽 36 洗浄工程槽 37 成膜槽 41 珪素基板 42 チタン層 43 窒化チタン層 44 銅層 45 銅酸化物 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Interlayer insulating film 12 Copper wiring layer 13 Diffusion prevention film 14 Carbon fluoride 15 Copper or copper compound 16 Copper oxidation or fluoride layer 21 Gas supply device 22 Workpiece 23 Tank 24 Processing table 31 Load / unload chamber Reference Signs List 32 Gate valve 33 Load lock chamber 34 Transfer chamber 35 Etching step tank 36 Cleaning step tank 37 Film forming tank 41 Silicon substrate 42 Titanium layer 43 Titanium nitride layer 44 Copper layer 45 Copper oxide

フロントページの続き (72)発明者 小川 洋輝 神奈川県横浜市港北区新横浜2丁目18番地 1 センチュリー新横浜701号室 (72)発明者 菊地 純 東京都港区白金台2丁目14番地6号 Fターム(参考) 4K053 PA06 QA01 QA04 RA02 RA04 SA01 TA01 TA04 TA09 XA01 4K057 DA01 DB04 DD03 DE06 DE14 DM02 DM36 DN01 5F004 AA09 AA14 BB17 BB18 CB02 DA00 DA23 DA24 DA26 DB13Continued on the front page (72) Inventor Hiroki Ogawa 2-18-18 Shin-Yokohama, Kohoku-ku, Yokohama-shi, Kanagawa 1st Century Shin-Yokohama Room 701 (72) Inventor Jun Kikuchi 2--14-6 Shirokanedai, Minato-ku, Tokyo F-term (reference) 4K053 PA06 QA01 QA04 RA02 RA04 SA01 TA01 TA04 TA09 XA01 4K057 DA01 DB04 DD03 DE06 DE14 DM02 DM36 DN01 5F004 AA09 AA14 BB17 BB18 CB02 DA00 DA23 DA24 DA26 DB13

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】水蒸気(HO)もしくは重水蒸気(D
O)を含む気体中に、銅または銅を主成分とする材料が
表面の少なくとも一部を占めているような被処理物を曝
すことを特徴とする表面処理方法。
1. A method according to claim 1, wherein said water vapor (H 2 O) or heavy water vapor (D 2
A surface treatment method comprising exposing an object to be treated such that copper or a material containing copper as a main component occupies at least a part of the surface in a gas containing O).
【請求項2】前記請求項1に記載の表面処理方法におい
て、処理中の被処理物の温度が特に300℃以上である
ことを特徴とする表面処理方法。
2. The surface treatment method according to claim 1, wherein the temperature of the object to be treated during the treatment is particularly 300 ° C. or higher.
【請求項3】酢酸(CHCOOH)を含む気体中に被
処理物を曝すことを特徴とする表面処理方法。
3. A surface treatment method comprising exposing an object to be treated to a gas containing acetic acid (CH 3 COOH).
【請求項4】酢酸と酸素を含む気体中に被処理物を曝す
ことを特徴とする表面処理方法。
4. A surface treatment method comprising exposing an object to be treated to a gas containing acetic acid and oxygen.
【請求項5】 酢酸と水蒸気を含む気体中に被処理物を
曝すことを特徴とする表面処理方法。
5. A surface treatment method comprising exposing an object to be treated to a gas containing acetic acid and water vapor.
【請求項6】前記請求項3から5において、処理中の被
処理物の温度が特に150℃以上であることを特徴とす
る表面処理方法。
6. A surface treatment method according to claim 3, wherein the temperature of the object to be treated during the treatment is particularly 150 ° C. or higher.
【請求項7】前記請求項3から5において、被処理物表
面の少なくとも極一部に銅または銅を含む化合物が付着
していることを特徴とする表面処理方法。
7. A surface treatment method according to claim 3, wherein copper or a compound containing copper is attached to at least a very small portion of the surface of the object to be treated.
【請求項8】被処理物表面を酸化性雰囲気中に曝した後
に前記請求項3から5に記載の処理を行うことを特徴と
する表面処理方法。
8. The surface treatment method according to claim 3, wherein the treatment according to claim 3 is performed after exposing the surface of the treatment object to an oxidizing atmosphere.
【請求項9】前記請求項8において、酸化性雰囲気が酸
素プラズマにより生成されていることを特徴とする表面
処理方法。
9. The surface treatment method according to claim 8, wherein the oxidizing atmosphere is generated by oxygen plasma.
【請求項10】前記請求項3から5に記載の表面処理を
被処理物に施した後に、前記請求項1に記載の表面処理
を被処理物に施すことを特徴とする表面処理方法。
10. A surface treatment method, comprising: applying the surface treatment according to claim 1 to the object after applying the surface treatment according to claim 3 to the object.
【請求項11】ヘキサフルオロアセチルアセトンを含む
気体の雰囲気中に被処理物を曝した後に、前記請求項1
に記載の表面処理を被処理物に施すことを特徴とする表
面処理方法。
11. The method according to claim 1, wherein the object to be processed is exposed to an atmosphere of a gas containing hexafluoroacetylacetone.
A surface treatment method characterized by applying the surface treatment described in (1) to an object to be treated.
【請求項12】水素、もしくはアンモニアを含む含む気
体中に、銅または銅を主成分とする材料が表面の少なく
とも一部を占めているような被処理物を曝しながら、該
被処理物をアニールした後に、前記請求項1に記載の表
面処理を被処理物に施すことを特徴とする表面処理方
法。
12. An object to be processed which is annealed while exposing the object in which copper or a material mainly composed of copper occupies at least a part of the surface to a gas containing hydrogen or ammonia. 2. A surface treatment method comprising: applying the surface treatment according to claim 1 to an object to be treated.
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