JP5019714B2 - 低誘電率膜のダメージ回復法 - Google Patents
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Description
このような低誘電率膜では、膜自体が多孔質で、その機械的強度が低く、プラズマ耐性が低い。
そして、このような膜表面の変化に起因して、膜の比導電率が大きくなったり、あるいは配線が腐食されやすくなるため、このようなダメージを回復する方策が広く望まれていた。
半導体・集積回路技術 第67回 シンポジウム講演論文集 電気化学会電子材料委員会 平成16年12月9日発行 第42〜45頁
請求項1にかかる発明は、基板上に形成され、ダメージを受けたシリコン系低誘電率膜に対して、モノクロロエタンからなる回復剤を液状または気体状で接触させることを特徴とする低誘電率膜のダメージ回復法である。
請求項3にかかる発明は、接触をプラズマ雰囲気下で行うことを特徴とする請求項1記載のダメージ回復法である。
請求項4にかかる発明は、ダメージがプラズマ処理に伴うものであることを特徴とする請求項1記載のダメージ回復法である。
本発明のダメージ回復法の対象となる低誘電率膜としては、メチルシルセスキシオキサンなどの有機塗布系材料を用い塗布法により成膜した有機SOG膜、原料化合物としてモノメチルシラン、ジメチルシランなどの有機シラン化合物を用いてCVD法により成膜したSiOC膜、水素化シルセスキオキサンなどの無機系塗布材料を用い成膜した無機SOG膜、シラン、テトラエトキシシランなどのシランまたは有機シラン化合物、四フッ化ケイ素、四フッ化炭素などのフッ化化合物と酸素、亜酸化窒素などの酸素含有化合物からなる原料化合物を用いてCVD法により成膜したSiOF膜などの比誘電率が4以下のシリコン系の低誘電率膜である。
このような低誘電率膜表面のダメージの程度は、その表面に滴下した純水の接触角を測定することや赤外分光分析で定量的に確認される。
まず、シリコン基板などの基板上に、層間絶縁膜などの絶縁膜としてSiOC膜などの厚さ100〜1000nmのシリコン系の低誘電率膜を形成する。この基板には、予め低誘電率膜の下側にトランジスタ層、配線層などが設けられていてもよい。
次ぎに、この基板をプラズマ処理装置の反応室内に収容し、基板上の低誘電率膜に対してプラズマエッチング処理などのプラズマ処理を施す。このプラズマ処理により低誘電率膜は上述のようにダメージを受ける。
このような低誘電率膜を有する基板をそのままプラズマ処理装置の反応室内に置き、反応室内に前記回復剤を液状または気体状で導入し、基板上の低誘電率膜に接触させる。
その後、この基板を次工程に移送する。
この低誘電率膜の回復は、上述のように、低誘電率膜と純水との接触角を測定することにより容易に確認され、また赤外分光測定によっても確認される。
(実施例1)
低誘電率膜として、CVD法によりSiウェーハー上に厚さ500nmに成膜したSiOC膜を用いた。この低誘電率膜に平行平板方式のRFプラズマによりプラズマ処理を施し、プラズマダメージを与えたサンプル膜を製作した。プラズマ処理条件は、酸素を500sccm流通させ、処理室の圧力は400Paとした。この時のRFパワーは500W、処理時間は5分である。
また、純水との接触角は、図7に示すように90°となり疎水性に回復していることが明らかとなった。なお、図7において、符号1は測定台を、符号2はSiウェーハーを、符号3は水滴を示す。
実施例1で作製したプラズマダメージサンプル膜に対して、アルコキシ基を含むシリコン化合物としてジメトキシジメチルシランを1分間、気体状で、膜温度20℃の条件で接触させ、洗浄したのちフーリエ変換型赤外線分析計にて赤外吸収スペクトルを測定したところ、図2に示すように、3750cm−1に吸収を持つサンプル表面の水酸基が除去されたことが確認された。
実施例1で作製したプラズマダメージサンプル膜に対して、アルコキシ基を含むシリコン化合物としてジエトキシジメチルシランを1分間、気体状で、膜温度20℃の条件で接触させ、洗浄したのちフーリエ変換型赤外線分析計にて赤外吸収スペクトルを測定したところ、図3に示すように、3750cm−1に吸収を持つサンプル表面の水酸基が除去されたことが確認された。
実施例1で作製したプラズマダメージサンプル膜に対して、アルコキシ基を含むシリコン化合物としてジビニルジメチルシランを1分間気体状で、膜温度20℃の条件で接触させ、洗浄したのちフーリエ変換型赤外線分析計にて赤外吸収スペクトルを測定したところ、図4に示すように3750cm−1に吸収を持つサンプル表面の水酸基が除去されたことが確認された。
実施例1で作製したプラズマダメージサンプル膜に対して、塩素を含むハイドロカーボンとしてモノクロロエタンを1分間気体状で、膜温度20℃の条件で接触させ、洗浄したのちフーリエ変換型赤外線分析計にて赤外吸収スペクトルを測定したところ、図5に示すように3750cm−1に吸収を持つサンプル表面の水酸基が除去されたことが確認された。
実施例1で作製したプラズマダメージサンプル膜に対して回復処理を行わず2日間大気中に放置しフーリエ変換型赤外線分析計にて赤外吸収スペクトルを測定したところ、図6に示すように3750cm−1に吸収を持つサンプル表面の水酸基が増加したことが確認された。
また、図8に示すように、純水との接触角測定は37°となり疎水性から親水性への変化が見られた。なお、図8において、符号1は測定台を、符号2はSiウェーハーを、符号3は水滴を示す。
Claims (4)
- 基板上に形成され、ダメージを受けたシリコン系低誘電率膜に対して、モノクロロエタンからなる回復剤を液状または気体状で接触させることを特徴とする低誘電率膜のダメージ回復法。
- 接触を加熱下で行うことを特徴とする請求項1記載の低誘電率膜のダメージ回復法。
- 接触をプラズマ雰囲気下で行うことを特徴とする請求項1記載のダメージ回復法。
- ダメージがプラズマ処理に伴うものであることを特徴とする請求項1記載のダメージ回復法。
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