JP5466890B2 - Substrate processing method, substrate processing apparatus, and computer-readable storage medium - Google Patents
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この発明は、基板処理方法、基板処理装置及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。 The present invention relates to a substrate processing method, a substrate processing apparatus, and a computer-readable storage medium.
銅多層配線の形成においては、層間絶縁膜の開孔の底に露呈した銅配線の表面に形成されている酸化銅を除去、いわゆるプレクリーンを行ってから、バリア膜を形成することが一般的である。プレクリーンの方法としては、酸化銅との化学反応によって酸化銅を除去できるようなガスを供給する手法、例えば、有機酸ドライクリーニングが注目されている。有機酸ドライクリーニングは、例えば、特許文献1に記載されている。
In the formation of a copper multilayer wiring, it is common to remove the copper oxide formed on the surface of the copper wiring exposed at the bottom of the opening of the interlayer insulation film, so-called preclean, and then form the barrier film It is. As a pre-clean method, a technique of supplying a gas that can remove copper oxide by a chemical reaction with copper oxide, for example, organic acid dry cleaning, has attracted attention. The organic acid dry cleaning is described in
しかしながら、有機酸ドライクリーニングは、200℃前後での加熱処理が必要である。このため、有機酸ドライクリーニング中に、層間絶縁膜中に含まれている水分が蒸発する。層間絶縁膜中の水分が蒸発すると、バリア膜の材質によっては、充分なバリア性を確保するために必要な膜厚が得られ難くなる、という事情がある。 However, organic acid dry cleaning requires heat treatment at around 200 ° C. For this reason, the moisture contained in the interlayer insulating film evaporates during the organic acid dry cleaning. When moisture in the interlayer insulating film evaporates, depending on the material of the barrier film, there is a situation that it is difficult to obtain a film thickness necessary for ensuring sufficient barrier properties.
この発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、層間絶縁膜中の水分の蒸発を抑制しつつ、バリア膜に、充分なバリア性を確保するための膜厚を得ることが可能となるように、基板を低温で処理できる基板処理方法、この基板処理方法を実行することが可能な基板処理装置、及び上記基板処理方法を基板処理装置に実行させるプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供する。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to obtain a film thickness for ensuring sufficient barrier properties for the barrier film while suppressing evaporation of moisture in the interlayer insulating film. A substrate processing method capable of processing a substrate at a low temperature, a substrate processing apparatus capable of executing the substrate processing method, and a computer-readable storage medium storing a program for causing the substrate processing apparatus to execute the substrate processing method I will provide a.
上記課題を解決するため、この発明の第1の態様に係る基板処理方法は、銅を使用している配線と、前記配線上に形成され、前記配線に達する開孔を有し、水分又はOH基を含んでいる層間絶縁膜と、を有し、前記開孔の底に露呈した前記配線の表面に酸化銅が形成されている基板を処理する基板処理方法であって、(1)前記酸化銅に、有機酸を吸着させて有機酸銅錯体を形成する工程と、(2)前記(1)工程の後、前記層間絶縁膜に、マンガン前駆体を吸着させる工程と、(3)前記基板を加熱し、前記有機酸銅錯体を昇華させるとともに、前記層間絶縁膜の表面に酸化マンガン膜を形成する工程と、を具備する。 In order to solve the above-described problem, a substrate processing method according to a first aspect of the present invention includes a wiring using copper, an opening formed on the wiring and reaching the wiring, and moisture or OH. And a substrate processing method for processing a substrate in which copper oxide is formed on a surface of the wiring exposed at the bottom of the opening, the substrate processing method comprising: (1) the oxidation A step of forming an organic acid copper complex by adsorbing an organic acid to copper; (2) a step of adsorbing a manganese precursor to the interlayer insulating film after the step (1) ; and (3) the substrate. And sublimating the organic acid copper complex, and forming a manganese oxide film on the surface of the interlayer insulating film.
この発明の第2の態様に係る基板処理装置は、銅を使用している配線と、前記配線上に形成され、前記配線に達する開孔を有し、水分又はOH基を含んでいる層間絶縁膜と、を有し、前記開孔の底に露呈した前記配線の表面に酸化銅が形成されている基板を収容する少なくとも1つの処理容器を備えた処理部と、前記少なくとも1つの処理容器に収容された前記基板に対し、上記第1の態様に係る基板処理方法を実行するように、前記処理部を制御する制御部と、を具備する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus comprising: a wiring using copper; and an interlayer insulation formed on the wiring, having an opening reaching the wiring, and containing moisture or an OH group A processing unit including at least one processing container for containing a substrate having copper oxide formed on a surface of the wiring exposed at the bottom of the opening, and the at least one processing container. A control unit that controls the processing unit to execute the substrate processing method according to the first aspect with respect to the accommodated substrate.
この発明の第3の態様に係るコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、コンピュータ上で動作し、基板処理装置を制御する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に、第1の態様に係る基板処理方法が行われるように、前記基板処理装置を制御させる。 A computer-readable storage medium according to a third aspect of the present invention is a computer-readable storage medium that operates on a computer and stores a control program for controlling the substrate processing apparatus. At the time of execution, the substrate processing apparatus is controlled so that the substrate processing method according to the first aspect is performed.
この発明によれば、層間絶縁膜中の水分の蒸発を抑制しつつ、バリア膜に、充分なバリア性を確保するための膜厚を得ることが可能となるように、基板を低温で処理できる基板処理方法、この基板処理方法を実行することが可能な基板処理装置、及び上記基板処理方法を基板処理装置に実行させるプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供できる。 According to the present invention, the substrate can be processed at a low temperature so that it is possible to obtain a film thickness for ensuring a sufficient barrier property for the barrier film while suppressing the evaporation of moisture in the interlayer insulating film. A substrate processing method, a substrate processing apparatus capable of executing the substrate processing method, and a computer-readable storage medium storing a program for causing the substrate processing apparatus to execute the substrate processing method can be provided.
以下、この発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。なお、全図にわたり、共通の部分には共通の参照符号を付す。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that common parts are denoted by common reference numerals throughout the drawings.
(バリア膜)
銅を使用している配線の、新しいバリア膜として、シクロペンタ系マンガン前駆体を用いて形成したCVD−酸化マンガン膜がある。層間絶縁膜、例えば、CVD−酸化シリコン系絶縁膜上に形成されたCVD−酸化マンガン膜には、ある膜厚に達すると、それ以上は膜厚がほとんど増加しない、いわゆるセルフリミットと呼ばれる現象が見られる。
(Barrier film)
As a new barrier film for wiring using copper, there is a CVD-manganese oxide film formed using a cyclopenta manganese precursor. An interlayer insulating film, for example, a CVD-manganese oxide film formed on a CVD-silicon oxide-based insulating film, has a phenomenon called a self limit, in which the film thickness hardly increases after reaching a certain film thickness. It can be seen.
さらに、本件発明者の研究の結果、マンガン前駆体を下地、例えば、CVD−酸化シリコン系絶縁膜上に低温、例えば、100℃以下の温度で吸着させ、下地に含まれる水分と反応させると、酸化マンガン膜の膜厚を、より厚く制御できることが確認された。 Furthermore, as a result of the research of the present inventors, when a manganese precursor is adsorbed at a low temperature, for example, at a temperature of 100 ° C. or less on a base, for example, a CVD-silicon oxide insulating film, and reacted with moisture contained in the base, It was confirmed that the thickness of the manganese oxide film can be controlled to be thicker.
以下、このような酸化マンガン膜を、金属、本例では銅の拡散を防ぐバリア膜として使用した場合の基板処理方法を、この発明の一実施形態として説明する。 Hereinafter, a substrate processing method when such a manganese oxide film is used as a barrier film for preventing diffusion of metal, in this example, copper, will be described as an embodiment of the present invention.
(基板処理方法)
図1は、この発明の一実施形態に係る基板処理方法に使用することが可能な基板の一構造例を概略的に示す断面図である。
(Substrate processing method)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a structural example of a substrate that can be used in a substrate processing method according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、基板1は、半導体ウエハ、例えば、シリコンウエハである。なお、図1では、シリコンウエハやトランジスタ等の素子の図示は省略しており、シリコンウエハ上に形成されている配線、及び層間絶縁膜の部分のみを概略的に示している。
As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、図示せぬシリコンウエハ上には、第1層層間絶縁膜2が形成されている。第1層層間絶縁膜2の材料例は、CVD−酸化シリコン系絶縁膜である。CVD−酸化シリコン系絶縁膜の一例は、TEOS膜である。第1層層間絶縁膜2には、配線を形成するための溝が形成されており、この溝の内部には、銅を使用している配線3が形成されている。なお、配線3の周囲にはバリア膜4が形成されている。配線3及び第1層層間絶縁膜2上には、第2層層間絶縁膜5が形成されている。第2層層間絶縁膜5の材料例は、CVD−酸化シリコン系絶縁膜である。CVD−酸化シリコン系絶縁膜の一例は、TEOS膜である。なお、TEOS膜は内部に水分を含有する。第2層層間絶縁膜5には、配線3に達する開孔6が形成されている。開孔6の底に露呈した配線3の表面には酸化銅7が形成されている。
As shown in FIG. 1, a first interlayer
このように、一実施形態に係る基板処理方法は、銅を使用している配線3と、配線3上に形成され、配線3に達する開孔を有し、水分を含んでいる層間絶縁膜5と、を有し、開孔6の底に露呈した配線3の表面に酸化銅7が形成されている基板1を処理する。
As described above, the substrate processing method according to the embodiment includes the
図2は、この発明の一実施形態に係る基板処理方法の一例を示す流れ図である。図3A乃至図3Dは、各工程における基板1の状態を概略的に示した断面図である。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of a substrate processing method according to an embodiment of the present invention. 3A to 3D are cross-sectional views schematically showing the state of the
まず、基板1を、図示せぬ基板処理装置の処理容器内に収容し、処理を開始する。
First, the
次に、図2及び図3Aに示すように、処理容器内に有機酸ガスを供給し、酸化銅7に有機酸を吸着させ、有機酸銅錯体8を形成する(ステップ1)。本例では有機酸ガスとして、蟻酸(HCOOH)を用いた。具体的な処理条件の一例は以下の通りである。 Next, as shown in FIGS. 2 and 3A, an organic acid gas is supplied into the processing container, and the organic acid is adsorbed on the copper oxide 7 to form the organic acid copper complex 8 (step 1). In this example, formic acid (HCOOH) was used as the organic acid gas. An example of specific processing conditions is as follows.
処理容器内圧力 : 0.1Pa以上105Pa以下
基板温度 : 室温
処理容器内雰囲気:蟻酸ガス雰囲気
もしくは不活性ガスで希釈された蟻酸ガス雰囲気
処理時間 : 10sec以上600sec以下
次に、図2及び図3Bに示すように、処理容器内にマンガン前駆体ガスを供給し、第2層層間絶縁膜5に、マンガン前駆体を吸着させる(ステップ2)。本例ではマンガン前駆体ガスとして、ビスエチルシクロペンタジエニルマンガン((EtCp)2Mn[=Mn(C2H5C5H4)2])ガスを用いた。具体的な処理条件の一例は以下の通りである。
Processing container pressure: 0.1 Pa or more and 10 5 Pa or less
Substrate temperature: Room temperature
Processing chamber atmosphere: Formic acid gas atmosphere
Or formic acid gas atmosphere diluted with inert gas
Processing time: 10sec or more and 600sec or less
Next, as shown in FIGS. 2 and 3B, a manganese precursor gas is supplied into the processing container, and the manganese precursor is adsorbed to the second interlayer insulating film 5 (step 2). In this example, bisethylcyclopentadienyl manganese ((EtCp) 2 Mn [= Mn (C 2 H 5 C 5 H 4 ) 2 ]) gas was used as the manganese precursor gas. An example of specific processing conditions is as follows.
処理容器内圧力 : 1Pa以上105Pa以下
基板温度 : 室温を超え100℃以下
処理容器内雰囲気: マンガン前駆体ガス雰囲気
もしくは不活性ガスで希釈されたマンガン前駆体ガス雰囲気
処理時間 : 10sec以上600sec以下
次に、図2及び図3Cに示すように、処理容器内に不活性ガスを供給し、基板1を加熱し、有機酸銅錯体8を昇華させるとともに、第2層層間絶縁膜5の表面に酸化マンガン膜9を形成する。本例では不活性ガスとして、アルゴン(Ar)ガスを用いた。具体的な処理条件の一例は以下の通りである。
Processing container pressure: 1 Pa or more and 10 5 Pa or less
Substrate temperature: Over room temperature and below 100 ° C
Processing vessel atmosphere: Manganese precursor gas atmosphere
Or manganese precursor gas atmosphere diluted with inert gas
Processing time: 10sec or more and 600sec or less
Next, as shown in FIGS. 2 and 3C, an inert gas is supplied into the processing container, the
処理容器内圧力 : 0.1Pa以上105Pa以下
基板温度 : 100℃を超え200℃以下
処理容器内雰囲気: 不活性ガス雰囲気
処理時間 : 10sec以上600sec以下
次に、図2及び図3Dに示すように、処理容器内に銅原料ガスを供給し、開孔6の底に露呈した配線3上及び第2層層間絶縁膜5上に、銅又は銅合金膜10を形成する。本例では銅原料ガスとして、ベータジケトン銅錯体であるCu(hfac)TMVSを用いた。具体的な処理条件の一例は以下の通りである。
Processing container pressure: 0.1 Pa or more and 10 5 Pa or less
Substrate temperature: Over 100 ° C and below 200 ° C
Atmosphere in processing container: Inert gas atmosphere
Processing time: 10sec or more and 600sec or less
Next, as shown in FIGS. 2 and 3D, a copper source gas is supplied into the processing vessel, and copper or a copper alloy is formed on the
処理容器内圧力 : 0.1Pa以上103Pa以下
基板温度 : 100℃以上200℃以下
処理容器内雰囲気: 銅原料ガス雰囲気
もしくは不活性ガスで希釈された銅原料ガス雰囲気
処理時間 : 10sec以上600sec以下
このようにして、この発明の一実施形態に係る基板処理方法が終了する。
Processing vessel internal pressure: 0.1 Pa or more and 10 3 Pa or less
Substrate temperature: 100 ° C or higher and 200 ° C or lower
Processing vessel atmosphere: Copper source gas atmosphere
Or copper source gas atmosphere diluted with inert gas
Processing time: 10sec or more and 600sec or less
Thus, the substrate processing method according to one embodiment of the present invention is completed.
上記一実施形態に係る基板処理方法によれば、酸化銅7に有機酸を吸着させ、有機酸銅錯体8を形成し、第2層層間絶縁膜5に、マンガン前駆体を吸着させ、基板1を加熱し、有機酸銅錯体8を昇華させるとともに、第2層層間絶縁膜5の表面に酸化マンガン膜9を形成する。このように、酸化銅7への有機酸吸着、層間絶縁膜5へのマンガン前駆体吸着を行った後に、基板1を加熱するように構成したことで、マンガン前駆体吸着前に、層間絶縁膜5が高温処理、例えば、100℃を超えるような高温処理に曝されることがない。このため、層間絶縁膜5から水分の蒸発を抑制することができ、バリア膜として、充分なバリア性を確保するための膜厚を有した酸化マンガン膜9を形成することができる。特に、本例では、酸化銅7への有機酸吸着を常温で行う。このため、層間絶縁膜5から水分の蒸発は、さらに良く抑制される。
According to the substrate processing method according to the one embodiment, an organic acid is adsorbed on the copper oxide 7 to form the organic
また、配線3上の有機酸銅錯体8は、ステップ3において、基板1を加熱することで昇華されて除去される。また、マンガン前駆体についても、有機酸銅錯体8が昇華されることで、配線3上から除去することが可能である。このため、配線3上に、酸化マンガン膜9が形成されることが抑制される。従って、配線3と銅又は銅合金膜10との間に、絶縁物である酸化マンガン膜9が介在することが抑制され、配線3と銅又は銅合金膜10との接触抵抗を低減することも可能である。配線3と銅又は銅合金膜10との接触抵抗を低減は、今後、さらに微細化される半導体集積回路装置の製造にとって有利である。
Further, the organic
また、接触抵抗の低減効果は、配線3上に銅又は銅合金膜10を形成する際、本例のように、有機酸銅錯体8を昇華させ、酸化マンガン膜9を形成した後、基板1を大気暴露することなく、銅又は銅合金膜10を形成することで、さらに良く得ることができる。
The contact resistance can be reduced by sublimating the organic
図4は、酸化マンガン膜の膜厚と基板の昇温時間との関係を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the thickness of the manganese oxide film and the temperature raising time of the substrate.
図4に示すように、マンガン前駆体ガスを供給する前に基板1を昇温した際、昇温時間が長くなるにつれて、酸化マンガン膜9の膜厚は、約4.0nmから薄くなる。昇温時間が、約300secを超えると、昇温時間に係わらず膜厚は約0.8nmでほぼ一定となる。
As shown in FIG. 4, when the temperature of the
なお、酸化マンガン膜厚は、透過型電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope:TEM)で測定している。 The manganese oxide film thickness is measured with a transmission electron microscope (TEM).
図4に示すように、マンガン前駆体ガスを供給する前に実施されるような基板1の昇温を、例えば、300sec以下とすることで、充分なバリア性を確保するための膜厚を持つ酸化マンガン膜9を得ることができる。
As shown in FIG. 4, by raising the temperature of the
このように、一実施形態に係る基板処理方法によれば、層間絶縁膜5中の水分の蒸発を抑制しつつ、バリア膜(酸化マンガン膜9)に、充分なバリア性を確保するための膜厚を得ることが可能となるように、基板1を低温で処理できる基板処理方法を得ることができる。
Thus, according to the substrate processing method according to the embodiment, a film for ensuring sufficient barrier properties for the barrier film (manganese oxide film 9) while suppressing evaporation of moisture in the
(装置構成)
次に、上記一実施形態に係る基板処理方法を実行することが可能な基板処理装置の一例を説明する。上記一実施形態に係る基板処理方法は、例えば、クラスターツール型(マルチチャンバータイプ)の基板処理システムを用いることができる。
(Device configuration)
Next, an example of a substrate processing apparatus capable of executing the substrate processing method according to the one embodiment will be described. In the substrate processing method according to the embodiment, for example, a cluster tool type (multi-chamber type) substrate processing system can be used.
図5は、この発明の一実施形態に係る基板処理方法を実施することが可能な基板処理システムの一例を概略的に示す平面図である。 FIG. 5 is a plan view schematically showing an example of a substrate processing system capable of performing the substrate processing method according to one embodiment of the present invention.
図5に示すように、基板処理システム100は、基板1に処理を施す処理部110と、この処理部110に基板Wを搬入出する搬入出部120と、システム100を制御する制御部130とを備えている。
As shown in FIG. 5, the
処理部110は、本例では、基板1に処理を施す処理容器を四つ備えている(処理容器111a〜111d)。これらの処理容器111a及び111bはそれぞれ、内部を所定の真空度に減圧可能に構成されている。処理容器111aにおいては、図2に示したステップ1、即ち、酸化銅7に有機酸を吸着させる工程が行われる。処理容器111bにおいては、図2に示したステップ2、即ち、層間絶縁膜5に、マンガン前駆体を吸着させる工程が行われる。処理容器111cにおいては、図2に示したステップ3、即ち、基板1を加熱し、有機酸銅錯体8を昇華させるとともに、第2層層間絶縁膜5の表面に酸化マンガン膜9を形成する工程が行われる。処理容器111dにおいては、図2に示したステップ4、即ち、開孔6の底に露呈した配線3上及び層間絶縁膜5上に、銅又は銅合金膜10を形成する工程が行われる。処理容器111a〜111dは、ゲートバルブGを介して、一つの搬送室112に接続されている。
In this example, the
搬入出部120は、搬入出室121を備えている。搬入出室121は、内部を大気圧、又はほぼ大気圧、例えば、外部の大気圧に対してわずかに陽圧に調圧可能に構成されている。搬入出室121の平面形状は、平面から見て長辺、及び短辺を有した矩形である。矩形の長辺は処理部110に隣接する。搬入出室121は、基板1を収容するキャリアCが取り付けられるロードポートを備えている。本例では、搬入出室121の処理部110に相対した長辺に、三つのロードポート122a〜122cが設けられている。本例においては、ロードポートの数を三つとしているが、これらに限られるものではなく、数は任意である。ロードポート122a〜122cには各々、図示せぬシャッターが設けられており、基板1を収容した、あるいは空のキャリアCがこれらのロードポート122a〜122cに取り付けられると、図示せぬシャッターが外れて外気の侵入を防止しつつ、キャリアCの内部と搬入出室121の内部とが連通される。
The loading /
処理部110と搬入出部120との間にはロードロック室、本例では二つのロードロック室141a及び141bが設けられている。ロードロック室141a及び141bは各々、内部を所定の真空度、及び大気圧、もしくはほぼ大気圧に切り換え可能に構成されている。ロードロック室141a及び141bは各々、ゲートバルブGを介して搬入出室121、及び搬送室112に接続される。ロードロック室141a及び141bは、対応するゲートバルブGを開放することにより搬入出室121と連通され、対応するゲートバルブGを閉じることにより搬入出室121から遮断される。また、対応するゲートバルブGを開放することにより搬送室112と連通され、対応するゲートバルブGを閉じることにより搬送室112から遮断される。
Between the
搬入出室121の内部には搬入出機構123が設けられている。搬入出機構123は、キャリアCに対する基板1の搬入出と、ロードロック室141a及び141bに対する基板1の搬入出とを行う。
A carry-in / out
搬送室112は真空保持可能な構成、例えば、真空容器として構成されている。搬送室112の内部には、処理容器111a〜111d、並びにロードロック室141a及び141b相互間に対して基板1の搬送を行う搬送機構113が設けられている。これにより、基板1は大気とは遮断された状態、即ち、大気暴露することなく基板1を搬送することができる。
The
制御部130は、システム100を制御する。制御部130は、プロセスコントローラ131、ユーザーインターフェース132、及び記憶部133を含んで構成される。ユーザーインターフェース132は、工程管理者が、システム100を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボード、システム100の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を含む。記憶部133には、システム100による処理を、コントローラ131の制御にて実現するための制御プログラムや駆動条件データ等が記録されたレシピが格納される。レシピは、必要に応じてユーザーインターフェース132からの指示により記憶部133から呼び出され、コントローラ131に実行させることでシステム100が制御される。レシピは、例えば、CD−ROM、ハードディスク、フラッシュメモリなどのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納された状態のものを利用したり、あるいは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させて利用したりすることも可能である。
The
このように、一実施形態に係る基板処理方法は、例えば、酸化銅7に有機酸を吸着させる工程を行う処理容器111a、層間絶縁膜5にマンガン前駆体を吸着させる工程を行う処理容器111b、基板1を加熱し、有機酸銅錯体8を昇華させるとともに層間絶縁膜5の表面に酸化マンガン膜9を形成する工程を行う処理容器111c、開孔6の底に露呈した配線3上及び層間絶縁膜5上に、銅又は銅合金膜10を形成する工程を行う処理容器111d、及び処理容器111a〜111dと連通され、基板1を大気暴露することなく処理容器111a〜111d相互間を搬送する搬送室112を備えた、いわゆるクラスターツール型(マルチチャンバータイプ)の基板処理システム100を用いることで実行することができる。
Thus, the substrate processing method according to the embodiment includes, for example, a
なお、システム100における処理容器としては、酸化銅7に有機酸を吸着させる工程(ステップ1)、層間絶縁膜5にマンガン前駆体を吸着させる工程(ステップ2)、及び基板1を加熱し、有機酸銅錯体8を昇華させるとともに層間絶縁膜5の表面に酸化マンガン膜9を形成する工程(ステップ3)を分ける必要はなく、一つの処理容器で行うようにすることもできる。
In addition, as a processing container in the
また、銅又は銅合金膜10を形成する工程(ステップ4)を行う処理容器111dは、システム100として備えていなくても、処理容器111a〜111cの三つ、あるいはステップ1〜ステップ3を一つの処理容器で行う処理容器を備えていれば良い。
Even if the
以上、この発明を一実施形態に従って説明したが、この発明は一実施形態に限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲で様々に変形することができる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated according to one Embodiment, this invention is not limited to one Embodiment, It can change variously in the range which does not deviate from the main point.
例えば、上記一実施形態においては、酸化銅7に有機酸を吸着させ、有機酸銅錯体8を形成する有機酸ガスの例としては、蟻酸(HCOOH)ガスを用いたが、有機酸ガスは、蟻酸ガスに限られるものではない。例えば、有機酸ガスとしては、以下のような有機酸ガスを用いることができる。
For example, in the above embodiment, formic acid (HCOOH) gas is used as an example of an organic acid gas that adsorbs an organic acid to the copper oxide 7 to form the organic
例えば、有機酸として、
カルボキシル基(−COOH)を有するカルボン酸
上記カルボン酸の例としては、
以下の一般式(1)で記述されるカルボン酸
R1−COOH …(1)
(R1は水素、又は直鎖もしくは分枝鎖状のC1〜C20のアルキル基もしくはアルケニル基、好ましくはメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル又はヘキシル)
例えば、酢酸(CH3COOH)
プロピオン酸(CH3CH2COOH)
酪酸(CH3(CH2)2COOH)
吉草酸(CH3(CH2)3COOH)
などを挙げることができる。
For example, as an organic acid,
Carboxylic acid having a carboxyl group (—COOH) As an example of the carboxylic acid,
Carboxylic acid R 1 —COOH described by the following general formula (1) (1)
(R 1 is hydrogen, or a linear or branched C 1 -C 20 alkyl or alkenyl group, preferably methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl or hexyl)
For example, acetic acid (CH 3 COOH)
Propionic acid (CH 3 CH 2 COOH)
Butyric acid (CH 3 (CH 2 ) 2 COOH)
Valeric acid (CH 3 (CH 2 ) 3 COOH)
And so on.
さらに、上記一実施形態においては、マンガン前駆体として、(EtCp)2Mnを用いたが、これに限られるものではなく、他のシクロペンタ系のマンガン前駆体を用いることもできる。 Further, in the above-described embodiment, (EtCp) 2 Mn is used as the manganese precursor. However, the present invention is not limited to this, and other cyclopenta manganese precursors can also be used.
シクロペンタ系のマンガン前駆体としては、例えば、
Cp2Mn[=Mn(C5H5)2]
(MeCp)2Mn[=Mn(CH3C5H4)2]
(i−PrCp)2Mn[=Mn(C3H7C5H4)2]
MeCpMn(CO)3[=(CH3C5H4)Mn(CO)3]
(t−BuCp)2Mn[=Mn(C4H9C5H4)2]
Mn(DMPD)(EtCp)[=Mn(C7H11C2H5C5H4)]
((CH3)5Cp)2Mn[=Mn((CH3)5C5H4)2]
等を挙げることができる。
Examples of cyclopenta manganese precursors include:
Cp 2 Mn [= Mn (C 5 H 5) 2]
(MeCp) 2 Mn [= Mn (CH 3 C 5 H 4 ) 2 ]
(I-PrCp) 2 Mn [ = Mn (C 3 H 7 C 5 H 4) 2]
MeCpMn (CO) 3 [= (CH 3 C 5 H 4 ) Mn (CO) 3 ]
(T-BuCp) 2 Mn [ = Mn (C 4 H 9 C 5 H 4) 2]
Mn (DMPD) (EtCp) [ = Mn (C 7 H 11 C 2 H 5 C 5 H 4)]
((CH 3 ) 5 Cp) 2 Mn [= Mn ((CH 3 ) 5 C 5 H 4 ) 2 ]
Etc.
さらに、シクロペンタ系以外のマンガン前駆体を用いても良い。 Further, manganese precursors other than cyclopenta-based ones may be used.
このようなマンガン前駆体としては、例えば、
Mn(acac)2[=Mn(C5H7O2)2]
Mn(acac)3[=Mn(C5H7O2)3]
Mn(hfac)2[=Mn(C5HF6O2)3]
等を挙げることができる。
As such a manganese precursor, for example,
Mn (acac) 2 [= Mn (C 5 H 7 O 2 ) 2 ]
Mn (acac) 3 [= Mn (C 5 H 7 O 2 ) 3 ]
Mn (hfac) 2 [= Mn (C 5 HF 6 O 2 ) 3 ]
Etc.
また、上記一実施形態においては、層間絶縁膜としてTEOS膜を用いたが、TEOS膜に限られるものではなく、水分を含む絶縁物であれば良い。 In the above-described embodiment, the TEOS film is used as the interlayer insulating film. However, the TEOS film is not limited to the TEOS film, and any insulating material including moisture may be used.
また、水分に限らず、OH基を含む膜であっても良い。特に、OH基を含む膜としては、反応させることでOH基が水分(H2O)に変化する膜であることが良い。OH基が変化して生成された水分を表面に出すことによって、金属原料ガスを表面に出た水分と接触させることができるからである。 Further, the film is not limited to moisture, and may be a film containing OH groups. In particular, the film containing an OH group is preferably a film in which the OH group changes to moisture (H 2 O) when reacted. This is because the metal raw material gas can be brought into contact with the moisture that has come out on the surface by taking out the moisture generated by changing the OH group.
また、例えば、マンガン以外のシクロペンタ系金属含有前駆体を用いて、バリア膜を形成するようにしても良い。
また、バリア膜の成膜から、銅の成膜までの間に、別の金属膜をシード層、あるいは密着層として成膜するようにしても良い。
さらに、銅又は銅合金膜の形成は、CVD法に限定されず、PVDやメッキを用いてもよい。
その他、この発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々に変形することができる。
For example, the barrier film may be formed using a cyclopenta metal-containing precursor other than manganese.
Further, another metal film may be formed as a seed layer or an adhesion layer between the barrier film formation and the copper film formation.
Furthermore, the formation of the copper or copper alloy film is not limited to the CVD method, and PVD or plating may be used.
In addition, the present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.
1…基板、2…第1層層間絶縁膜、3…銅を使用している配線、4…バリア膜、5…第2層層間絶縁膜、6…開孔、7…酸化銅、8…有機酸銅錯体、9…酸化マンガン膜、10…銅又は銅合金膜。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記配線上に形成され、前記配線に達する開孔を有し、水分又はOH基を含んでいる層間絶縁膜と、を有し、
前記開孔の底に露呈した前記配線の表面に酸化銅が形成されている基板を処理する基板処理方法であって、
(1)前記酸化銅に、有機酸を吸着させて有機酸銅錯体を形成する工程と、
(2)前記(1)工程の後、前記層間絶縁膜に、マンガン前駆体を吸着させる工程と、
(3)前記基板を加熱し、前記有機酸銅錯体を昇華させるとともに、前記層間絶縁膜の表面に酸化マンガン膜を形成する工程と、
を具備することを特徴とする基板処理方法。 Wiring using copper,
An interlayer insulating film formed on the wiring, having an opening reaching the wiring, and containing moisture or an OH group,
A substrate processing method for processing a substrate in which copper oxide is formed on a surface of the wiring exposed at the bottom of the opening,
(1) forming an organic acid copper complex by adsorbing an organic acid to the copper oxide;
(2) After the step (1), a step of adsorbing a manganese precursor on the interlayer insulating film;
(3) heating the substrate, sublimating the organic acid copper complex, and forming a manganese oxide film on the surface of the interlayer insulating film;
The substrate processing method characterized by comprising.
(4)前記開孔の底に露呈した前記配線上及び前記層間絶縁膜上に、銅又は銅合金膜を形成する工程を、さらに具備することを特徴とする請求項1に記載の基板処理方法。 After the step (3),
(4) The substrate processing method according to claim 1, further comprising a step of forming a copper or copper alloy film on the wiring and the interlayer insulating film exposed to the bottom of the opening. .
前記(4)工程を、前記基板を大気暴露することなく別のチャンバで行うことを特徴とする請求項2に記載の基板処理方法。 Steps (1) to (3) are performed in the same chamber,
The substrate processing method according to claim 2, wherein the step (4) is performed in another chamber without exposing the substrate to the atmosphere.
前記(2)工程は、前記第一の温度以上の第二の温度で行われ、
前記(3)工程は、前記第二の温度以上の第三の温度で行われることを特徴とする請求項1乃至請求項6いずれか一項に記載の基板処理方法。 The step (1) is performed at a first temperature,
The step (2) is performed at a second temperature equal to or higher than the first temperature,
The substrate processing method according to claim 1, wherein the step (3) is performed at a third temperature equal to or higher than the second temperature.
前記少なくとも1つの処理容器に収容された前記基板に対し、請求項1乃至請求項7いずれか一項に記載の基板処理方法を実行するように、前記処理部を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする基板処理装置。 A wiring using copper, and an interlayer insulating film formed on the wiring and having an opening reaching the wiring and containing moisture or an OH group, and exposed to a bottom of the opening A processing unit including at least one processing container for storing a substrate in which copper oxide is formed on the surface of the wiring;
A control unit that controls the processing unit to execute the substrate processing method according to any one of claims 1 to 7, with respect to the substrate accommodated in the at least one processing container;
A substrate processing apparatus comprising:
前記制御プログラムは、実行時に、請求項1乃至請求項7いずれか一項に記載の基板処理方法が行われるように、前記基板処理装置を制御させることを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。 A computer-readable storage medium that operates on a computer and stores a control program for controlling the substrate processing apparatus,
A computer-readable storage medium characterized in that, when executed, the control program controls the substrate processing apparatus so that the substrate processing method according to any one of claims 1 to 7 is performed.
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