JP2006508535A - 低k誘電体フィルムのための乾燥処理 - Google Patents

低k誘電体フィルムのための乾燥処理 Download PDF

Info

Publication number
JP2006508535A
JP2006508535A JP2004555813A JP2004555813A JP2006508535A JP 2006508535 A JP2006508535 A JP 2006508535A JP 2004555813 A JP2004555813 A JP 2004555813A JP 2004555813 A JP2004555813 A JP 2004555813A JP 2006508535 A JP2006508535 A JP 2006508535A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
low
substrate
dielectric layer
treatment
plasma
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004555813A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4359847B2 (ja
Inventor
ワルドフライド カルロ
ハン クインギュアン
ハロック ジョン
ベリー イヴァン
マルゴリス アリ
エスコルシア オーランド
Original Assignee
アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド filed Critical アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド
Publication of JP2006508535A publication Critical patent/JP2006508535A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4359847B2 publication Critical patent/JP4359847B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105After-treatment
    • H01L21/31058After-treatment of organic layers
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/42Stripping or agents therefor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105After-treatment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105After-treatment
    • H01L21/311Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105Etching inorganic layers
    • H01L21/31111Etching inorganic layers by chemical means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105After-treatment
    • H01L21/311Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105Etching inorganic layers
    • H01L21/31111Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Abstract

【課題】処理室内に低k誘電体フィルム層を有する基板から湿気及び汚染物質を取り除くための乾燥方法を提供する。
【解決手段】集積回路の低k誘電体フィルムから汚染物質を乾燥して取り除くための方法。この方法は、低k誘電体層を光子に露出させ、光子の露光と同時に、あるいはその前か後に、低k誘電体層の劣化を生じさせないで汚染物質を取り除くのに有効な処理に対して基板を露出させることからなる。この処理は、加熱処理、真空処理、脱酸素プラズマ処理、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択されることを特徴とする。

Description

本発明は、一般的に、低k誘電体フィルムから汚染物質を乾燥しかつ除去するための方法に関する。
最近、マイクロエレクトロニクスの次世代に用いるための低誘電率(低k誘電体)フィルムが注目されている。集積回路素子が益々小さくなるにつれて、相互接続による信号伝播のRCによる遅延時間が、チップ速度全体を制限する主要因の1つとなっている。
銅技術の発達により、回路抵抗は、従来の電流状態に対して最も低い制限要素とみなされてきた。それゆえ、容量を減少させることに注目しなければならない。この課題を克服する1つの方法は、相互接続に関係する絶縁フィルムの平均誘電率(k)を減少させることである。従来の二酸化珪素の誘電率は、約3.9である。それゆえ、誘電率を3.9以下に低下させることにより、容量を下げることが可能になる。
低誘電体材料は、一般的に高度の集積回路に用いられ、有機ポリマーまたは酸化物からなり、約3.5以下の誘電率を有する。この低誘電体材料は、化学蒸着処理によって基板上に溶剤または付着されて広がることができる。
ある低誘電体フィルムの特性としては、均一な厚さ、誘電率、屈折率、粘性、化学的耐性、温度安定性、孔寸法及びその分布、温度膨張係数、ガラス転移温度、フィルムストレス、及び銅拡散係数を含む。
ウエハ上に集積回路を形成する際に、ウエハは、完成した集積回路が生産される前に、多くの処理工程を受ける。低k誘電体材料は、これらの処理工程のいくつかに敏感である。例えば、アッシング工程中に用いられるプラズマは、低k誘電体フィルムの一部分を取り除くと共にフォトレジスト材料を取り除くことができる。アッシングは、プラズマに晒すことによって基板からフォトレジスト、ポストエッジ残留物を取り除くためのプラズマストリップ処理(plasmas tripping process)ということができる。このアッシング処理は、一般的に、フォトレジスト材料がマスクとして用いられて基板にパターンをエッチングするためのエッチング処理または基板の露出した領域にイオンを選択的に注入する注入処理の後に実行される。
残留フォトレジスト、及びエッチング処理または注入処理が完了した後の、ポストエッチングまたはポスト注入によるウエハ上の残留物は、一般的に当業者に知られている多くの理由により、更なる処理のために取り除かなければならない。このアッシング工程は、一般的に、湿式の化学処理によって行われ、根底にある基板の劣化または損失が生じる残留物の形跡を取り除く。低誘電体基板の場合において、材料の劣化や損失によって誘電率が上昇する結果を招く。
代わりに、フォトレジストは、湿式除去方法(wet stripper)を用いて取り除くことができる。この湿式除去方法は、当業者に知られているように、酸、基剤、及び溶剤を含む。特に、使用される湿式除去方法は、当業者に良く知られている。例えば、窒素を含む酸、硫黄を含む酸、アンモニアは、湿式除去方法として共通して用いられる。作用において、基板は、湿式ストリッパーによって、浸漬けされ、撹拌され、流れ、スプレーされて、次に、脱イオン水でリンスされる。
フォトレジストのアッシングまたは湿式除去方法の後、リンス工程が、一般的に用いられて、ストリッパー、汚染物質、および/またはフォトレジスト残留物を取り除く。一般的に、リンス工程は、脱イオン水を用いる。
アッシング処理は、エッチング処理とは非常に異なることに注目することが重要である。両方の処理は、プラズマを介在されるけれども、エッチング処理は、プラズマ化学とは異なり、フォトレジストマスクに設けた開口を介して基板表面の一部分を取り除くことによって、あるパターンのイメージを基板に永久的に移すように選択するものである。プラズマは、一般的に、基板の一部分を取り除くために、低い温度で高エネルギーのイオン衝撃を含んでいる。さらに、イオンに晒される基板の一部分は、ある速度で、フォトレジストマスクの除去に等しいまたはそれより大きい速度で取り除かれる。対照的に、アッシング工程は、一般的にエッチング中に形成されるフォトレジストマスク、ポリマー、または残留物を選択的に取り除くものである。アッシングプラズマ化学は、エッチング化学よりも反応が遅く、フォトレジストマスク層を下にある基板の除去速度よりももっと大きな一定の速度で取り除くことを選択する。さらに、最上のアッシング処理は、プラズマ反応率を増加させるために200℃以上に基板を加熱する。こうして、エッチング及びアッシング処理は、異なる材料を取り除くことに向けられており、プラズマ化学及びその処理とは完全に異なることを必要とする。好ましいアッシング処理は、基板にあるイメージを永久的に移すために使用されない。むしろ、好ましいアッシング処理は、下にある層、例えば、低k誘電体層に影響を与えることなくまたはそれらを取り除くことなく、フォトレジスト、ポリマー、及び残留物の除去速度によって定められる。
湿式化学処理または湿式除去方法に含まれる、このような溶剤は、低k誘電体フィルムの多孔内に固着でき、吸収および/または捕捉される。このエントレイメント(吸込み)は、低k誘電体フィルムの誘電率を増加させるので、この低k誘電体フィルムを使用する目的にそぐわないことになる。望ましくない誘電率の増加は、相互接続容量およびクロストークに影響を与える。さらに、捕捉されたクリーニング用化学薬品が、金属の腐食をもたらし、誘電体層の表面が導体金属層に接触するので装置の信頼性を低下させる。これらの問題は、多孔を含む低k誘電体を悪化させることになる。
これらの従来技術の化学薬品の形式化は、強無機酸、強塩基、および/または化合物を含む反応性アミン等の強試薬を含む。しかし、このような強試薬は、ウエハ上に残留する金属層又は絶縁層をさらに除去させ、多くの場合望ましいものではない。さらに、アミン化合物及び水を含むストリッパーは、金属、特に、銅、アルミニウム、及びアルミニウム銅合金を腐食する。
低k誘電体フィルム内に捕捉される溶剤の量を除去または減少させるために、種々の方法が、従来技術として開示されている。例えば、ユー(You)他の特許文献1には、アッシング処理(アッシング処理とは異なるプラズマ化学を用いる)の最後にプラズマ処理を行う方法が記載されている。このアッシング処理は、後に続く湿式化学処理において溶剤の吸着を防止するために、低k誘電体フィルム層の表面をシールする。しかし、プラズマ処理によって与えられるいわゆる保護層は、溶剤の吸着を取り除くことができず、また、乾燥工程の必要性を無くすことができない。さらに、プラズマ処理を用いることにより、処理により、誘電体フィルム層の誘電率が増加する。ユー等は、加熱および/または真空を用いて捕捉された溶剤を取り除く又は減少させる方法を記載している。しかし、この開示された乾燥工程は、比較的緩やかであり、汚染物質の揮発性に頼ることになる。この汚染物質は、十分に揮発性があり、低k誘電体フィルム層から気体放出される。上述したように、汚染物質のある部分は、残留フォトレジスト材料であり、このフォトレジスト材料は、ポリマーに基づくものであり、加熱および/または真空処理それ自体により十分に取り除かれるほど揮発性を有するものではない。
米国特許第6,235,453号明細書
本発明は、処理室内に低k誘電体フィルム層を有する基板から湿気及び汚染物質を取り除くための乾燥方法を開示する。
この処理は、低k誘電体フィルム層を光子に露出させ、光子の露光と同時に、あるいはその前か後に、低k誘電体フィルム層の劣化を生じさせないで汚染物質を取り除くのに有効な処理に対して基板を露出させ、この処理が加熱処理、真空処理、脱酸素プラズマ処理、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択される。
他の実施形態によれば、低k誘電体フィルム層内に、吸収、固着、又は捕捉された汚染物質を取り除くための方法が開示され、この汚染物質は、残留水、湿気、シラノール、残留プラズマ、又は湿式クリーニング化学の湿式エッチング化学残留物、酸、塩基、及び溶剤からなることが記載されている。
この処理は、処理室内の低k誘電体フィルム層を約150〜約500ナノメータの波長からなる放射線に露出させ、そして、脱酸素プラズマ、または加熱、又は真空、又はそれらの組み合わせたものに前記基板を露出させ、低k誘電体フィルム層の劣化を生じさせないで汚染物質を除去することを特徴する。
上述したおよび他の特徴は、添付する図面及び発明の詳細な説明によって明らかにされるであろう。
低k誘電体フィルムから汚染物質を乾燥して取り除くための方法が、ここに開示される。この乾燥方法は、一般的に、低k誘電体フィルムの表面を光子に露出させ、そして、低k誘電体フィルム層によって、固着、あるいは吸収および/または捕捉された汚染物質を取り除くために、プラズマ、加熱、真空、又はこれら処理の2つ以上の組み合わせを、同時、あるいはその前か後に加えることからなる。光子は、紫外線(UV)、X線、および/または他の電磁気放射の形式に含まれる。好ましい実施形態では、光子源は、UV露光から生じる。
好ましくは、乾燥工程は、低k誘電体層に固着した、吸収された、または捕捉された残留物及び溶剤を取り除くために、アッシングおよび/または湿式ストリッピング処理の後に続くものである。理論に縛られることを望むものではないが、低k誘電体層への光子露光、励起によって、汚染物質の分子結合の切断および/またはフラグメンテーションが生じ、これらの汚染物質の除去を容易にすると考えられる。励起、切断および/またはフラグメンテーションによって発生した種は、より揮発性が強くなることから、プラズマ、加熱、真空処理、または光子露光と同時またはその後に基板に加えられる処理の2以上の組み合わせを用いて取り除くことができる。
低k誘電体は、後述するように、集積回路の製造に用いるのに適当な絶縁材料として定められる。またこの低k誘電体は、約3.5より小さい誘電率を有している。低k誘電体有機物及びドープ酸化物のいずれかの1つに分類することができる。有機物の低k誘電体材料の例としては、ポリイミド類、ベンゾシクロブテン、パリレン類、ダイヤモンド状炭素、ポリ(アリーレンエーテル)類、シクロテン類、フッ化炭化水素類、及び登録商標SiLKまたはBCBの下で商業的に利用可能な誘電体等の同等物を含む。一方、ドープ酸化物の低k誘電体材料の例としては、メチルシルセスキオキサン類、水素シルセスキオキサン類、ナノポーラス酸化物、炭素をドープした二酸化物、および例えば、登録商標CORAL、BLACK、DIAMOND及びAURORAの下で商業的に利用可能なこれらの誘電体等の同等物を含んでいる。両方の低k誘電体材料は、密度の高い及び多孔性の形態がある。多孔性のものは、登録商標LKD,ORION、またはポーラスSiLK等の下で商業的に良く知られている。他の低k誘電体材料は、ここに開示するように当業者であれば明らかになるであろう。
前に開示したように、光子は、紫外線(UV)、x線、および/または他の形式の電磁放射を含むことができる。例示の目的から、参考例が好ましい実施形態として詳細に説明される。ここで、光子源は、UV光源である。他の光子源を用いることも、ここで開示する内容に照らして当業者には良く知られている。
UV露光の波長は、狭い波長またはブロードバンドスペクトルとして放射することができる。好ましくは、UV露光は、ブロードバンドスペクトルとして放射される。ここで用いる「ブロードバンドスペクトル」という言葉は、少なくとも1つの波長帯域を有し、この波長帯域は、約10ナノメータ(nm)よりも大きい半値全幅を有し、好ましくは、100nm以上、さらに好ましく200nm以上の半値全幅を有する。この半値全幅(FWHM)は、スペクトル幅の標準的な定義で、分光特性のスペクトルの幅を、ピークの強度の1/2に落ちたときの波長プロフィルを横切る幅で表わしたものである。
好ましくは、UV放射は、約150〜約500ナノメータ(nm)、より好ましくは、約200nm〜約400nmの波長からなる。低k誘電体表面に入射するエネルギーは、好ましくは平均で1平方センチメータ当たり約10ミリワット(mW/cm2)〜約1ワット(W/cm2)である。露光時間は、他の要因の他に光源の強さに直接影響される。スループットに関して、露光時間は、約180秒以下、好ましくは約60秒以下、さらに好ましくは約30秒以下である。
UV露光と同時に、又はそれに続いて、好ましくは、基板は、プラズマ、または加熱、または真空の各工程、または先行する工程の2つまたはそれ以上からなる組み合わせに晒される。上記プラズマは、好ましくは、全体として、本明細書に参考文献と包含されるハン(Han)他に付与された米国特許第6,281,135号に記載されているような無酸素プラズマである。無酸素プラズマは、好ましくは、活性ガス、及び選択的に水素含有ガスを含むガス混合物から発生させる。
水素含有化合物は、水素を含む化合物、例えば、炭化水素、ヒドロフルオロカーボン、水素前駆ガス、水素ガス、及び水素ガスの混合物を含む。水素含有化合物は、好ましくは、窒素等の活性ガスを含む非可燃性の水素ガス混合物である。
好ましい水素前駆ガスは、ガス状態で存在するもので、プラズマを形成する条件の下で、水素を解放して、遊離基又は水素イオン等の反応性の水素種を形成するものである。このガスは、臭素、塩素、またはフッ素等のハロゲンと、あるいは、酸素、窒素、ヒドロキシル、及びアミン群と、置換されないまたは一部分置換される炭化水素とすることができる。
炭化水素は、好ましくは、少なくとも1つの水素と、1〜12の炭素原子を有し、さらに好ましくは、3〜10の炭素原子を有する。好ましい水素含有ガスの例は、メタン、エタン、アンモニア、及びプロパンを含む。
水素ガス混合物は、好ましくは、水素ガスと活性ガスを含むガスである。活性ガスの例としては、アルゴン、窒素、ネオン、ヘリウム、または同等物を含む。特に好ましい水素ガス混合物は、いわゆる形成ガスで、主に、水素ガスと窒素ガス、または水素ガスとヘリウム、あるいは、水素ガスとアルゴンからなる。安全を見て全体の形成ガス混合物の量として、約3〜約5%の量で水素ガスを含む形成ガスが特に望ましい。
本発明に用いるのに特に適しているプラズマアッシャー装置は、ダウンストリーム型プラズマアッシャーであり、例えば、商品面でGEMINIES,ES、ES3、またはES3Iとして利用可能なマイクロ波プラズマアッシャーで、アクセリス テクノロジーズから市販されている。マイクロ波プラズマアッシャーの一部分は、米国特許第5,498,308号、第4,341,592号およびPCT国際出願WO/97/37055に記載されており、これらの開示内容も全体として参考文献として含まれる。この開示は、本明細書、即ち、以下の実施形態において、特定のプラズマアッシャーに限定するものではない。例えば、誘導結合型プラズマ反応器を用いることもできる。
基板に加えられる熱量は、他の複数の層と同様に特定の低k誘電体層の温度安定性に関わり、また、基板に既に形成されたコンポーネントに関係する。汚染物質を低k誘電体層から拡散させ、かつ基板において他のコンポーネントまたは層の劣化を生じさせることなく発散させるために、基板は、十分な強さと持続時間の熱に晒されることが望ましい。好ましくは、多孔または非多孔にドープされた酸化物の低k誘電体材料のウエハがm約20℃〜約400℃、より好ましくは、約100℃〜約300℃に加熱される。また、有機低k誘電体材料のために、ウエハは、約80℃〜最大180℃に加熱されることが好ましい。有機誘電体に対する最大温度は、使用される有機低k誘電体材料の本来の特性に左右され、かつ当業者によって知られた温度分析技術によって決定することができる。この温度は、処理中、段階的に上昇させることができ、または、乾燥処理の間一定に保つこともできる。
使用される真空度は、約1ミリトル〜約100ミリトル(mTorr)、より好ましくは、約1ミリトル〜約50ミリトル、さらに望ましくは約1ミリトル〜約10ミリトルで作動させる。
図1は、乾燥処理を実行するために適当な露光ツール装置を例示する。この露光ツール装置10は、一般的に処理室12と放射源室14を含んでいる。処理室12は、基板18が配置されるチャック16を有する。選択的に、チャック16または処理室12は、処理中にウエハを加熱するための熱源(図示略)を与えることができる。選択的な加熱を与える一例は、加熱されたチャックである。露光ツール装置10は、さらに、放射源20と、この放射源とチャック16との間に配置されるプレート22を含んでいる。処理室12を清浄し、処理室12等の圧力を調整するために、この処理室と流体連通する導管24が配置されている。露光ツール装置10は、さらに、マチューズ(Matthews)他に付与された米国特許第4,885,047号に記載された構造上の特徴などの付加的特徴を含むことができ、これらの開示内容は、ウエハ表面に光を均一に露光するために、ここに全体として参考文献とされる。
乾燥処理は、基板18を処理室12内に載置し、そして、この基板18を放射源20によってUV放射で露光するステップを含む。処理室112は、基板18の手動操作が取り除けるような自動操作で行うようになっていることが望ましい。好ましい実施形態では、この処理は、処理室12内の空気を取り除くために、1つ以上の不活性ガスで処理室12を清浄し、さらに、基板18をUV放射で露光する。処理室12からエアを清浄するのに適当な活性ガスは、限定されるものではないが、窒素、アルゴン、ヘリウム、形成ガス、先行のガスおよび同等物の少なくとも1つを含む組み合わせを含んでいる。UV露光と同時にまたはそれに続いて、基板は、低k誘電体から揮発性のコンポーネントを取り除くために、加熱および/または真空に晒される。
実施例
この例では、約1ミクロンの厚さを有する多孔のドープされた酸化物である低k誘電体層が、シリコン基板上でスピンコートされ、硬化され、そして周囲湿度にさらされる。湿度及び汚染物質の吸収に関連したピーク値は、約3000〜約3400オングストロームおよび約1400オングストロームの各波長における基板のFTIRスペクトルで容易に観測することができる。
この基板は、図1に示したものと同様の特徴を有するUV処理室内に置かれ、そして窒素ガスでパージされる。基板は、次に220〜400nmの範囲の広帯域波長スペクトルを有するUV放射に晒される。この露光時間は、30秒でウエハは露光中240℃に加熱された。
図1に関して、UV乾燥工程の前後に基板のFTIRが得られた。その結果、湿度は、約3000〜3400及び約1400cm-1(カイザー)での波長においてピーク値がないことが示唆されるように低k誘電体表面から取り除かれることが明らかになる。
有利なことに、この処理は、低k誘電体層から汚染物質を取り除くのに用いることができる。こうして、固着、吸収、および/または捕捉された汚染物質のために起こり得る劣化を避けることができる。乾燥工程によって媒介される光子は、UV放射に晒されるとき揮発性化合物を形成することにより大きな分子を砕くことができるので、より有効に汚染物質を取り除くことができる考えられる。
例示する実施形態に関連してこれまで開示してきたことから、当業者であれば、種々の変更が可能であり、かつ開示した特許請求の範囲から逸脱しないで、構成要素を他の等価物に置き換えることができる。さらに、多くの修正として、主たる開示範囲から逸脱しないで開示された教示に対して特定の状況または材料を採用することができる。
図1は、低k誘電体層を乾燥させるための例示的な実施形態の断面図である。 図2は、酸素をドープした低k誘電体フィルムの乾燥処理の前後のFTIRスペクトルのグラフである。
符号の説明
10 露光ツール装置
12 処理室
14 放射源室
16 チャック
18 基板
20 放射源
22 プレート

Claims (17)

  1. 処理室内において、低k誘電体層を有する基板から汚染物質を取り除くための乾燥方法であって、
    前記低k誘電体層を光子に露出させ、
    光子の露光と同時に、あるいはその前か後に、低k誘電体層の劣化を生じさせないで汚染物質を取り除くのに有効な処理に対して基板を露出させ、
    この処理は、加熱処理、真空処理、脱酸素プラズマ処理、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択されることを特徴とする乾燥方法。
  2. 前記光子は、紫外線放射またはx線放射によって発生することを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 前記低k誘電体層は、多孔性または非多孔性のドープした酸化物材料からなり、前記加熱処理は、基板を約20℃〜約400℃の温度で加熱することを特徴とする請求項1記載の方法。
  4. 低k誘電体層は、多孔性または非多孔性のドープした酸化物材料からなり、前記加熱処理は、基板を約100℃〜約300℃の温度で加熱することことを特徴とする請求項1記載の方法。
  5. 前記低k誘電体層は、有機材料からなり、前記加熱処理は、基板を約80℃〜約180℃の温度で加熱することを特徴とする請求項1記載の方法。
  6. 前記光子は、平方センチメートル当たり約10ミリワット〜約1ワットのエネルギー密度を有する基板に入射することを特徴とする請求項1記載の方法。
  7. 前記真空処理は、前記基板の回りの圧力を約1〜約10ミリトルに減少させることからなる請求項1記載の方法。
  8. さらに、活性ガスを用いて前記処理室を清浄するステップを有することを特徴とする請求項1記載の方法。
  9. 低k誘電体層内に、吸着、固着、又は捕捉された汚染物質を取り除くための方法であって、前記汚染物質は、残留水、湿気、シラノール、残留プラズマ、または湿気清浄化学の湿式エッチング化学残留物、酸、塩基、および溶剤を含んでおり、前記方法は、
    処理室内において、約150ナノメータ〜約500ナノメータの波長からなる放射線に前記低k誘電体層を露出させ、そして、
    脱酸素プラズマ、または加熱、又は真空、又はそれらの組み合わせたものに前記基板を露出させ、低k誘電体フィルム層の劣化を生じさせないで汚染物質を除去する、各ステップを含んでいることを特徴とする汚染物質の除去方法。
  10. 前記低k誘電体層は、多孔性材料またはドープした酸化物材料からなり、前記基板の加熱は、約20℃〜約400℃の温度である請求項9記載の方法。
  11. 前記前記低k誘電体層は、多孔性材料またはドープした酸化物材料からなり、前記基板の加熱は、約100℃〜約300℃の温度であることを特徴とする請求項9記載の方法。
  12. 前記低k誘電体層は、有機材料からなり、前記基板の加熱は、約80℃〜約180℃の温度であることを特徴とする請求項9記載の方法。
  13. 圧力を減少させることは、処理室内の圧力を約1〜約10ミリトルの間に低下させることからなる請求項9記載の方法。
  14. 前記低k誘電体層を放射線に露出させる時間は、約120秒より短いことを特徴とする請求項9記載の方法。
  15. 前記低k誘電体層を放射線に露出させる時間は、約60秒より短いことを特徴とする請求項9記載の方法。
  16. 前記プラズマは、水素関連ガス及び活性ガスを含んでいることを特徴とする請求項9記載の方法。
  17. 処理室内において、低k誘電体層を有する基板から汚染物質を取り除くための乾燥方法であって、
    前記低k誘電体層を電磁気放射に露出させ、
    前記電磁気放射の露出と同時に、あるいはその前か後に、低k誘電体層の劣化を生じさせないで汚染物質を取り除くのに有効な処理に、基板を露出させ、
    この処理は、加熱処理、真空処理、脱酸素プラズマ処理、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択されることを特徴とする乾燥方法。
JP2004555813A 2002-11-26 2003-11-26 低k誘電体フィルムのための乾燥処理 Expired - Fee Related JP4359847B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/065,861 US20040099283A1 (en) 2002-11-26 2002-11-26 Drying process for low-k dielectric films
PCT/US2003/038019 WO2004049073A2 (en) 2002-11-26 2003-11-26 Drying process for low-k dielectric films

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006508535A true JP2006508535A (ja) 2006-03-09
JP4359847B2 JP4359847B2 (ja) 2009-11-11

Family

ID=32323603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004555813A Expired - Fee Related JP4359847B2 (ja) 2002-11-26 2003-11-26 低k誘電体フィルムのための乾燥処理

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20040099283A1 (ja)
JP (1) JP4359847B2 (ja)
WO (1) WO2004049073A2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009510768A (ja) * 2005-09-30 2009-03-12 東京エレクトロン株式会社 バッチの加工システムを使用する低い比誘電率のフィルムの処理
JP2009065170A (ja) * 2007-09-07 2009-03-26 Interuniv Micro Electronica Centrum Vzw 希ガスクリーニングステップの追加によって改善したプラズマチャンバ壁のクリーニング

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7060330B2 (en) * 2002-05-08 2006-06-13 Applied Materials, Inc. Method for forming ultra low k films using electron beam
US6936551B2 (en) * 2002-05-08 2005-08-30 Applied Materials Inc. Methods and apparatus for E-beam treatment used to fabricate integrated circuit devices
US6913992B2 (en) * 2003-03-07 2005-07-05 Applied Materials, Inc. Method of modifying interlayer adhesion
US20050250346A1 (en) 2004-05-06 2005-11-10 Applied Materials, Inc. Process and apparatus for post deposition treatment of low k dielectric materials
US20060251827A1 (en) * 2005-05-09 2006-11-09 Applied Materials, Inc. Tandem uv chamber for curing dielectric materials
US20060249175A1 (en) * 2005-05-09 2006-11-09 Applied Materials, Inc. High efficiency UV curing system
US7501355B2 (en) * 2006-06-29 2009-03-10 Applied Materials, Inc. Decreasing the etch rate of silicon nitride by carbon addition
US7598183B2 (en) * 2006-09-20 2009-10-06 Applied Materials, Inc. Bi-layer capping of low-K dielectric films
US10811370B2 (en) 2018-04-24 2020-10-20 Cree, Inc. Packaged electronic circuits having moisture protection encapsulation and methods of forming same

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4341592A (en) * 1975-08-04 1982-07-27 Texas Instruments Incorporated Method for removing photoresist layer from substrate by ozone treatment
US4885047A (en) * 1986-08-11 1989-12-05 Fusion Systems Corporation Apparatus for photoresist stripping
DE69012727T2 (de) * 1989-03-31 1995-02-09 Canon Kk Verfahren zur herstellung eines polykristallinen filmes mittels chemischen dampfniederschlags.
CA2032763C (en) * 1990-12-20 2001-08-21 Mitel Corporation Prevention of via poisoning by glow discharge induced desorption
US5290383A (en) * 1991-03-24 1994-03-01 Tokyo Electron Limited Plasma-process system with improved end-point detecting scheme
US5498308A (en) * 1994-02-25 1996-03-12 Fusion Systems Corp. Plasma asher with microwave trap
US5705232A (en) * 1994-09-20 1998-01-06 Texas Instruments Incorporated In-situ coat, bake and cure of dielectric material processing system for semiconductor manufacturing
US6203582B1 (en) * 1996-07-15 2001-03-20 Semitool, Inc. Modular semiconductor workpiece processing tool
KR100219562B1 (ko) * 1996-10-28 1999-09-01 윤종용 반도체장치의 다층 배선 형성방법
US20010051082A1 (en) * 1997-09-05 2001-12-13 Kirkpatrick Thomas I. Cost effective modular-linear wafer processing
US6053687A (en) * 1997-09-05 2000-04-25 Applied Materials, Inc. Cost effective modular-linear wafer processing
US5866945A (en) * 1997-10-16 1999-02-02 Advanced Micro Devices Borderless vias with HSQ gap filled patterned metal layers
JPH11279773A (ja) * 1998-03-27 1999-10-12 Tomoo Ueno 成膜方法
US6021672A (en) * 1998-09-18 2000-02-08 Windbond Electronics Corp. Simultaneous in-situ optical sensing of pressure and etch rate in plasma etch chamber
US6328809B1 (en) * 1998-10-09 2001-12-11 Scp Global Technologies, Inc. Vapor drying system and method
US6610150B1 (en) * 1999-04-02 2003-08-26 Asml Us, Inc. Semiconductor wafer processing system with vertically-stacked process chambers and single-axis dual-wafer transfer system
US6452275B1 (en) * 1999-06-09 2002-09-17 Alliedsignal Inc. Fabrication of integrated circuits with borderless vias
US6235453B1 (en) * 1999-07-07 2001-05-22 Advanced Micro Devices, Inc. Low-k photoresist removal process
US6281135B1 (en) * 1999-08-05 2001-08-28 Axcelis Technologies, Inc. Oxygen free plasma stripping process
US6495825B1 (en) * 1999-12-22 2002-12-17 International Business Machines Corporation Apparatus for photo exposure of materials with subsequent capturing of volatiles for analysis
US20010048867A1 (en) * 2000-03-29 2001-12-06 Lebar Technology, Inc. Method and apparatus for processing semiconductor wafers
US6319809B1 (en) * 2000-07-12 2001-11-20 Taiwan Semiconductor Manfacturing Company Method to reduce via poison in low-k Cu dual damascene by UV-treatment
JP4043705B2 (ja) * 2000-09-27 2008-02-06 株式会社東芝 半導体装置の製造方法、ウェハ処理装置、及びウェハ保管箱
US6720247B2 (en) * 2000-12-14 2004-04-13 Texas Instruments Incorporated Pre-pattern surface modification for low-k dielectrics using A H2 plasma
US6303524B1 (en) * 2001-02-20 2001-10-16 Mattson Thermal Products Inc. High temperature short time curing of low dielectric constant materials using rapid thermal processing techniques
US6503840B2 (en) * 2001-05-02 2003-01-07 Lsi Logic Corporation Process for forming metal-filled openings in low dielectric constant dielectric material while inhibiting via poisoning
JP3739325B2 (ja) * 2001-09-20 2006-01-25 株式会社日立製作所 有機絶縁膜のエッチング方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009510768A (ja) * 2005-09-30 2009-03-12 東京エレクトロン株式会社 バッチの加工システムを使用する低い比誘電率のフィルムの処理
JP2009065170A (ja) * 2007-09-07 2009-03-26 Interuniv Micro Electronica Centrum Vzw 希ガスクリーニングステップの追加によって改善したプラズマチャンバ壁のクリーニング

Also Published As

Publication number Publication date
US20040099283A1 (en) 2004-05-27
JP4359847B2 (ja) 2009-11-11
WO2004049073A3 (en) 2004-11-18
WO2004049073A2 (en) 2004-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6548416B2 (en) Plasma ashing process
US6630406B2 (en) Plasma ashing process
US6834656B2 (en) Plasma process for removing polymer and residues from substrates
US7399712B1 (en) Method for etching organic hardmasks
US6951823B2 (en) Plasma ashing process
US6207583B1 (en) Photoresist ashing process for organic and inorganic polymer dielectric materials
EP2166564B1 (en) Method for removing a hardened photoresist from a semiconductor substrate
US8716143B1 (en) Plasma based photoresist removal system for cleaning post ash residue
US7851232B2 (en) UV treatment for carbon-containing low-k dielectric repair in semiconductor processing
US20060274405A1 (en) Ultraviolet curing process for low k dielectric films
US20080057717A1 (en) Semiconductor device manufacturing method
JP2001110775A (ja) フォトレジスト/エッチング後の残留物を取り除くためのプラズマストリッピング処理方法
JP4359847B2 (ja) 低k誘電体フィルムのための乾燥処理
WO2007038635A1 (en) Hydrogen treatment to improve photoresist adhesion and rework consistency
CN1395296A (zh) 避免低介电常数介电层劣化的方法
JP2003158181A (ja) 半導体素子の製造方法
US6647994B1 (en) Method of resist stripping over low-k dielectric material
US20130273732A1 (en) Method of and apparatus for active energy assist baking
TW200524030A (en) Post-etch clean process for porous low dielectric constant materials
JP2009289996A (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
TWI332230B (en) A method for selectively etching organosilicate glass with respect to a doped silicon carbide
JP2011014696A (ja) 有機質物除去方法
JP2005072601A (ja) 多孔質低誘電率材料のエッチング後のクリーニング法
JP2009152373A (ja) 低k誘電体膜用の紫外線硬化法
Maisonobe et al. Effect of fluorinated plasma on SiLK during mineral hard masks etching

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061124

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090626

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090701

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090729

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120821

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees