TW507286B - Method and apparatus for fabricating semiconductor devices - Google Patents

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Naoyuki Kofuji
Masaru Izawa
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Hitachi Ltd
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Description

507286 A7 ___：__ B7 五、發明説明（）1 ^ 【發明背景】 【發明領域】 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於半導體裝置之製造方法及製造裝置，尤其 關於作爲絶緣層形成材料使用多孔質低介電率絶緣材料，作 爲導體層形成材料使用銅材之半導體之配線形成方法。 【關於先前技術之描述】 關於使用低介電率絶緣材料之半導體裝置配線之形成 方法，於「信學技報；TECHNICALREPORTOFIEICE，ED200(^ 136，SDM2000- 1 1 8，ICD2000-72(2000-08)，pp.87-92」（文獻 1)， 曾以“使用低介電率膜Cu雙道金屬鑲嵌法配線之形成技術 ”爲題被加以揭示。又，作爲洗浄技術係於「技術情報協會 出版（發行曰：2000年12月27)ρρ·295-305」（文獻2)，以“次世 代ULSI多層配線之新材料•步驟技術”爲題加以揭示。更 且，作爲除去光阻劑技術於「特開平1 1 - 1 768 1 8號公報（對應 美國特許第6,232,237號明細書）（文獻3)被加以揭示。 本發明者等係在到達本發明之前，做爲使用低介電率絶 緣材料（以下，稱爲1^〇〜_〖材）和銅材之半導體裝置配線之形 成法，以下對於顯示的技術加以檢討。該方法參照第2圖之工 程圖加以說明。 首先，於Low-K膜和氧化矽（TEOS)層2之積層構造中，埋 入銅層3(啓始狀態試料）之上，在（工程1)CVD堆積阻止膜（例 如SiN膜等）4,在（工程2)塗布Low-K膜5,在（工程3)進行光罩 材層6(例如TEOS等）的堆積，更且，在（工程4)將上述的阻止膜 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 507286 A7 __ _ B7 _ 五、發明説明（）2 4和同種的材料作爲光罩材層7加以堆積。其次，在（工程5)塗 布光阻膜8,於該光阻膜8中圖案化形成孔形狀的開口，在（工 程6)將此光阻膜8做爲光罩進行光罩材層7的乾蝕刻，於光罩 材層7形成孔形狀的開口。更且，在（工程7)剥離光阻膜8後， 在（工程8)塗布新.光阻膜9,於該光阻膜9圖案化形成溝形狀的 .開口，在（工程9)，將光罩材層7做爲光罩進行光罩材層6之乾 蝕刻，在光罩材層6形成孔形狀的開口，成爲光罩材層6所成之 硬罩幕者。 其次，在（工程10)將光阻膜9做爲光罩鈾刻加工光罩材層 7，.於光罩材層7形成溝形狀的開口，成爲光罩材層.7所成硬光 罩。其次，在（工程11)將光罩材層6做爲光罩向異性乾鈾刻 Low-K膜5,形成孔形狀的開口（導孔）1〇。其次，在（工程12)中， 將光罩材層7做爲光罩，將光罩材層6乾蝕刻加工成溝形狀。 此工程中，亦同時除去光阻膜9。 更且，在（工程13)將光罩材層7及光罩材層6作爲光罩，向 異性乾鈾刻L〇w-K5膜，形成溝形狀的凹部11。其次，在（工程 14)，於Low-K5膜中將形成孔形狀的開口（導孔）作爲光罩開口 ，將阻止膜4乾鈾刻除去，在形成孔形狀的開口之同時，將與阻 止膜4同材質之光罩材層7乾鈾刻除去，其次，在（工程15)中，爲 了除去前工程附著於導孔10的內壁面含銅之堆積物12和，附 著於溝形狀凹部11的內壁面之CF系堆積物13和，形成於銅層 3的表面之銅的變質層1 4等，進行使用胺系的藥液之濕洗淨後 ，在（工程16)藉由濺射法堆積Ta和TaN的積層膜15,在（工程 17)以濺射法堆積銅層16。 本紙張尺度適用中國國家標準( CNS ) A4規格（210X297公釐) 7 --- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
507286 A7 __ B7 _ 五、發明説明（）3 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 其次，（工程18)中，在前工程中於灑射堆積之銅層16上將 銅膜17以電鍍法加以堆積後，在（工程19)，將銅層16,銅膜17, 及Ta · TaN積層膜15的多餘部分以CMP法（化學•機械•磨 光法）除去。最後，在（工程20)經過藥液洗淨，取得第1層的配 線終了試料。又，更藉由自上述的工程1到工程20反覆施行， 可形成多層配線。 高速動作用的半導體裝置中，作爲絶緣膜，介電率必須使 用未滿2.5的極低介電率的絶緣膜。如此的絶緣膜係全爲多 孔質，即海棉狀的Low-K膜之故，易於經由藥液洗淨工程吸濕， 又有，無法容易乾燥的困難。此多孔質Low-K膜的吸濕則爲 最大的問題。 圖示於使用多孔質Low-K膜的第2圖的配線法中，因有如 工程1 5和工程20的藥液洗淨工程，在此藥液洗淨工程多孔質 Low-K膜會吸濕，於膜內將有水份殘留問題產生。例如，使用 上述的文獻3方法，即使省略二種藥液洗淨工程的情況下，亦 可藉由H20電漿處理可除去CF系堆積物13。但，爲含有銅之 堆積物12無法除去之故，此含銅堆積物12則於多孔質Low-K 膜中殘留擴散，而有劣化多孔質Low-K膜之電氣的特性之問 題。更且，此文獻3的方法中，較第2圖的工程，TEOS層2和阻止 物膜4的黏著性差之故，會由於熱處理等而易剝落的問題。 如上，因吸濕性，含銅堆積物和銅變質層的殘留，及低黏 著性的問題，在現狀中，藉由多孔質Low-K膜和銅材所成配線 的形成係非常難以形成者。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6- 507286 A7 _____ B7_ 五、發明説明（)4 【本發明之重點】 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 因此，本發明的目的係解決上述的問題點，可藉由多孔質 Low-K膜和銅材提供可優良的配線形成方法及裝置。 本發明者等係:於先前的工程〗5之藥液洗淨中，除了 (1)CF系堆積物13的除去，（2)含銅堆積物12的除去，及（3)銅的 變質層14的除去之三種作用之外，另外發現有（4)藉由藥液洗 淨工程中之純水洗淨，除去在蝕刻工程14進入至TEOS膜中之 氟之第4作用。 於上述的文獻3之方法中，因爲全無包含純水洗淨之藥 液洗淨工程之故，在蝕刻工程14中進入至TEOS膜6中之氟則 直接被殘留。此殘留之氟，會使在下個第2層配線之形成工程 中堆積於TEOS膜6上之阻止膜4的黏著性下降的情形，巳被本 發明者等的硏究所得知。 即，根據本發明時可提供，一種半導體裝置之製造方法其 特徵爲：至少具有於試料上形成第1的絶緣材料層（阻止膜）之 第1工程和，於上述第1的絶緣材料層上形成誘電率未滿2.5的 第2絶緣材料層（多孔質Low-K膜）之第2工程和，將上述第2絶 緣材料層藉由電漿蝕刻法圖案化加工之第3工程和，於上述第 2絶緣材料層上，經由濺射法堆積金屬膜之第4工程和，於上述 金屬膜上形成銅層之第5工程和，將上述銅層之不必要部份藉 由化學•機械•磨光法加以除去之第6工程之半導體裝置之 製造方法中，其特徵係自上述第3工程到上述第4工程間之所 有工程，以乾處理條件下進行，且，於上述第6工程後，設置將上 記試料經由純水洗淨之純水洗淨工程。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -7- 507286 A7 _ B7 ___ 五、發明説明（）5 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 藉由將上述第2絶緣材料層經由電漿蝕刻法圖案化加工 之第3工程到於第2絶緣材料層上依據濺射法堆積金屬膜之 第4工程間的所有工程以乾處理條件進行，可防止低介電率第 2絶緣材料層之吸濕，可避免上述配線特性劣化的問題，又，經 由新設置將上述試料經由純水洗淨之工程，可使對於上述 TEOS膜中之殘留氟所造成黏著特性劣化的問題消除，而達成 優良配線之形成。 然而，自將上述第2絶緣材料層藉由電漿蝕刻法.圖案化 加工第3工程之開始時點到於上述第2絶緣材料層上經由濺 射法堆積金屬膜第4工程之終了時點的全期間中，將上述試料 不於大氣接觸地爲佳。根據如此，可完全防止低介電率的上 述第2絶緣材料層之吸濕，可有效果避免上述配線的特性劣化 的問題。 又，在上述第3工程後，於上述第4工程前，包含根據上述 第3工程，透過圖案形成於上述第2的絶緣材料層（阻止膜）之 開口，將上述第1絕緣材料層經由包含NF3和Ar之混合氣體之 電漿加以鈾刻除去鈾刻處理工程。藉由包含此NF3和Ar混合 氣體電漿的使用，可壓低施加於試料之偏壓電力，於此，可防 止基材之銅材的蝕刻之故，不會產生含銅堆積物之附著問題 。又，藉由NF3氣體作用，可進行CF系堆積物的除去。 然而，電漿鈾刻上述第1絶緣材料之層（阻止膜）之工程中 ，將施加於試料之每單位單位試料面積之偏壓電力呈 0.16W/cm2以下爲佳，由此，可達防止基材之銅材也被蝕刻之 效果。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格{ 210 X297公釐） 507286 A7 ___ B7 _ 五、發明説明（）6 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，於電漿蝕刻上述第1絶緣材料層（阻止膜）之工程，處 理壓力係設定在〇.5Pa以下爲佳。經由此，可防止經由阻止膜 (SiC膜）的蝕刻所生成的SiF或CF作爲異物，再附著於試料。 更且，於電漿蝕刻上述第1絶緣材料層（阻止膜）工程之後 5對試料設置施行〇2電漿處理及H2電漿處理之工程爲佳。根 據此，以之前的電漿蝕刻工程，可將加工孔（導孔）之底面，即基 材之銅層所氟化之表面回復呈淸淨之表面。 又，根據本發明時可提供一種電漿蝕刻處理裝置其特徵 具有··爲載置設於減壓處理室內之試料之試料台和，於上述減 壓處理內爲導入處理氣體之氣體導入手段和，將上述處理氣 體排氣至上述減壓處理室外之排氣手段和，於上述減壓處理 室內生成上述導入處理氣體的電漿手段之電漿蝕刻處理裝 置中，於上述試料的背面中於上述試料設置爲施加磁場之磁 場施加手段，且，設置於上述試料開關施加之關閉期間爲開關 施加1(Τ6秒以下之負的DC電壓的電壓施加手段。 在於藉由上述的電壓施加手段，開關施加於上述試料之 負的DC電壓所形成之試料面，藉由垂直的電場和上述的磁場 施加手段，經由與平行於試料面所形成之相互作用，自上述氣 體導入機構所導入蝕刻用的氣體電漿可有效率地生成。而 且，藉由施加於試料之負電壓，加速生成電漿中的正離子，入 射至試料面，進行試料的蝕刻反應。又，於施加負電壓的施加 關閉期間中，電子入射至試料面，可防止正離子入射所造成對 試料之正電荷的過度充電。藉由此過度充電防止機能，即使 如TEOS,SiN，SiC，Low-K膜的絶緣材料亦可有良好的蝕刻。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _9_ 507286 A7 ___ B7 五、發明説明（）7 又，因於試料不施加正電壓之故，無正離子往處理室內壁面加 速之入射，不會有處理室內壁材料被削去，而發生異物和金屬 圬染物之情形。更且，藉由將施加負電壓的施加關閉期間△ t 設定在充分短到1(Γ6秒以下，於此短施加關閉期間△ t中，因正 離子無法到達處理室內壁面之故，不會有經由正離子衝擊處 理室內壁材料之削減。 又，根據本發明，提供一種乾鈾刻方法其特徵爲：使用上 述的電漿蝕刻處理裝置，將堆積於設在試料上銅層之絶緣膜， 於上述的負DC電壓在200V以下的條件下進行蝕刻。據此，將 施加於試料之負DC電壓設定在200 V以下，將堆積於銅層上之 絶緣膜，經由蝕刻處理，基材的銅層3完全無鈾刻之故，於加工 孔或加工溝內壁面上，不會產生含銅堆積物的附著。 更且，根據本發明，一種半導體裝置之製造裝置其特徵提 供：具有藉由濺射法於半導體試料上，爲堆積金屬膜之濺射處 理室，和根據乾蝕刻法爲蝕刻處理半導體試料上的絶緣膜之 蝕刻處理室的半導體裝置之製造裝置，更且，設置爲進行上述 半導體試料的電漿處理之電漿處理室，且，更附加可排氣處理 可燃氣體及支援燃燒氣體的兩方的排氣處理設備。如此，藉 由附加可排氣處理可燃氣體及支援燃燒氣體的兩方之排氣 處理設備，使用H2等可燃氣體和NF3和02等支援燃燒氣體的 兩方，可於半導體試料施行所期望的處理，而且，可排氣處理 自處理室所排氣的可燃氣體和支援燃燒氣體的兩方。 然而，於上述半導體的製造裝置中，更附設有將至少NF3 氣體，H2氣體，及〇2氣體之三種氣體，導入至上述處理室內的氣 -10- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 507286
第90117943號專利申請案 中文說明書修正專7民國91年7月30日呈 B7 五、發明説明（8 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 體導入手段者爲佳。經由附設上述三種氣體的導入手段，可 達成藉由NF3氣體電漿之CF系堆積物的除去，又，利用〇2氣體 電漿所造成之氧化作用及仏氣體所造成之還原作用，可進行 被污染（氟化）銅層表面的成爲淸淨表面的處理。. 第1圖中，顯示根據本發明之半導體裝置之製造方法的 基本工程圖。本發明所成新工程中，較示於第二圖的工程，在 於以下二點有很大的差異。 (1)首先，第一圖工程14中，使用NF3氣體和Ar氣體的混合 氣體，鈾刻處理阻止膜4。此時，施加於試料之每單位面積的 偏壓電力係在0.1 6W/cm2以下。於此條件下，因銅層3全不蝕 刻之故，於導孔10的內壁面上，不會產生含銅堆積物的附著 又，藉由NF3氣體的作用，於工程9到工程1 3間，溝11或導孔10的 內壁面上的CF系堆積物亦可有效地除去。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以上的步驟中，於孔或溝的內壁面上，不會堆積CF系堆 積物或含銅堆積物，又，亦可除去銅層3表面的變質層之故，無 需蝕刻後的藥液處理。因此，於工程16中，不進行藥液洗淨， 直接進行下個Ta · TaN積層膜15的堆積工程之故，不會產生 藥淨洗淨所造成之吸濕的問題。 _ 又，與上述的文獻3的方法不同，於CMP工程20之後，設置 藥液洗淨工程21。此CMP工程20後的藥液洗淨中，Low-K膜與 藥液不直接接觸之故，不會產生藥液所造成吸濕的問題。又， 將作爲光罩材層的TEOS膜6中的殘留氟，可藉由上述的藥液 洗淨工程中的純水洗淨處理除去。爲此，不會產生阻止層4的 黏著性降低的問題。 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 2们公釐）-11- 507286 A7 B7 五、發明说明（）9 對於本發明上述以外的目的，構成，及所產生作用效果， 可於所列舉以下的實施例之詳細說明中，明白得知。 【圖示說明】 第一圖係顯示本發明所成半導體裝置之配線形成方法 工程圖。 第二圖係顯示於本發明之前所檢討配線形成方法之一 例的工程圖。 第三圖係顯示本發明所成使用於半導體裝置配線形成 之半導體製造裝置之槪略構成圖。 第四圖係顯示本發明所成之使用於半導體裝置配線形 成之電漿處理裝置之槪略構成圖。 第五圖係顯示對示於第四圖電漿處理裝置之試料的施 加負電壓的時間變化圖。 【符號說明】 1多孔質Low-Κ膜 2 TEOS膜 3銅層 4阻止膜 5 Low-K膜 6光罩材層 7光罩材層 8光阻膜 -12- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Μ規格（210X297公釐） 507286 A7 B7 五、發明説明（）10 9光阻膜 1 〇導孔 11凹部 12堆積物 13 CF系堆積物 14變質層 15積層膜 16銅層 17銅層 1 8氟化銅層 1 9氧化銅層 21處理室 22試料 23試料台 24排氣機構 25氣體導入機構 26磁鐵 27電源 28電漿 29減壓處理室 3 0減壓處理室 31減壓處理室 32減壓處理室 33減壓處理室 -13- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 507286 A7 _B7_ __ 五、發明説明（）彳1 34減壓處理室 35搬送機器人 36排氣處理設備 37搬入口 刊搬出口 【實施例】 以下，關於本發明，列舉實施例，參照圖面詳細說明。 .(實施例1) 第一圖中，顯示本發明的一實施例所成多孔質Low-K膜（ 絕緣膜）與銅層（導電層）所形成配線的形成方法之一連串工 程。本實施例中，根據本工程，形成多孔質Low-K膜和銅層所 形成的配線。 首先，於多孔質Low-K材與TE0S膜2的積層構造中，準備 埋入有銅層配線3者（啓始狀態），在（工程1)，於其之上將成爲 阻止膜4之SiN膜以CVD法加以堆積。之後，在（工程2)，更且， 在其之上，塗布形成有機材料所成多孔質Low-K膜5,在（工程 3)，在其之上，CVD堆積成爲光罩材層6之TE0S膜，在（工程4)， 更且，於其之上CVD堆積作爲光罩材層7之SiN膜。其次，在（工 程5)，圖案化形成光阻膜8,在（工程6)，藉由CHF3和Ar及〇2的混 合氣體之電漿，罩幕光阻膜8,乾蝕刻作爲光罩材層7的SiN膜， 於光罩材層7圖案化形成孔形狀的開口。 其次，在（工程7)，將光阻膜8加以剥離除去之後，在（工程 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
-14- 507286 干人，u 二 ”..:、； A 7 f B7 五、發明説明（12 ) 8)，重新圖案化形成光阻膜9,在（工程9)，藉由C5F8和Αι·及〇2混 合氣體之電漿，罩幕光罩材層7,乾蝕刻作爲光罩材層6之TEOS 膜，於光罩材層6圖案化形成孔形狀的開口，其次，在（工程10) 藉由CHF3® Ai•及〇2混合氣體之電漿，罩幕光阻膜9,乾蝕刻作 爲光罩材層7之SiN膜，形成具有溝形狀開口 SiN膜光罩。其次 ，在（工程11)，使用NH3氣體的電漿，透過光罩材層6的孔形狀開 口，向異性乾蝕刻多孔質Low_K膜5,形成導孔10。其次，藉由 C5F8和Ar及〇2混合氣體之電漿，將具有溝形狀開口之光罩材 層7做爲光罩，乾蝕刻作爲光罩材層6之TEOS膜，於光罩材層6 形成溝形狀開口。然而，於此工程中，光阻膜9亦同時蝕刻除 去。 其次，在（工程1 3)中，使用NF3氣體的電漿，透過光罩材層6 及光罩材層7的溝形狀開口，向異性乾蝕刻多孔質Low-K膜5, 形成溝形狀凹部11。其次，在（工程14)，使用NF3與Ar混合氣體 的電漿，於作爲阻止膜4之SiN膜，形成孔形狀開口之同時，乾 蝕刻除去作爲光罩材層7之SiN膜。於此，在（工程14)中，因使 用NF3氣體與Αι‘氣體之混合氣體的電漿之故，CF系的堆積物 不會附著於溝側面。又，因使用NF3氣體與Αι·氣體之混合氣體 的電漿之故，可將欲施加至試料（晶圓）之偏壓電力抑制於低 電力。使用以往之CHF3氣體步驟中，對於作爲每單位試料面 積施加偏壓電力，需要〇.64W/Cm2以上的電力，就本發明所成 使用NF3與Ar的混合氣體步驟而言，即使爲該1/4的0.16W/cm2 以下時，亦可鈾刻。於本步驟中，將施加偏加電力抑制在 0.1 6W/cm2以下情況時，銅層3幾乎不蝕刻之故，不會有含銅堆 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 507286 A7 B7 五、發明説明（13 ) 積物附著於導孔1$的內壁面上之情形。爲此，不需要爲除去 CF系的堆積和含銅堆積物之藥液洗淨工程。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 另一方面，銅層表面3係經由上述工程14之含有NF3氣體 電漿所成處理加以氟化。爲除去此氟化銅層18,首先，在（工 程15)，藉由〇2電漿處理氧化氟化銅層18,置換爲氧化銅層19 。將此氧化銅層19,於下個（工程16)，經由H2電漿處理加以還 原除去，產生淸淨的銅層表面20。其次，在（工程17)，藉由濺射 法堆積Ta · TaN積層膜15,更且，在（工程18)，以濺射法將銅層 16加以堆積。於此濺射物堆積的銅層16上，在（工程19)，將銅 層17以電鍍加以堆積，其次，在（工程20)，將多餘的銅層部分 16,17及Ta · TaN積層膜部分15以CMP法加以除去。於此CMP 法除去工程後，將殘留於TEOS膜6中的氟，在下個的（工程21)， 經由包含純水洗淨之藥液洗淨加以除去。將洗淨之試料再 藉由從工程1的SiN膜的CVD堆積工程之順序，反覆處理，形成 多層配線。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於省略工程21的洗淨工程情形中，因於TEOS膜6或2中殘 留氟之故，於下個工程1中堆積之阻止膜4與TEOS膜6或2的黏 著性則變差。爲此，於之後的熱處理或導線接合時等，由於施 加於晶圓應力，在阻止膜4和TEOS膜2的界面易産生剥離。 另一方面，上述本發明的配線形成法中，因在工程2 1，洗 淨可良好除去TEOS膜6或2中的氟之故，在下個工程1中，堆積 於TEOS膜6或2上的阻止膜4之黏著性則極高。爲此，配線形 成產率則大幅提升。又，本方法中，多孔質Low-K膜因無與洗 淨用藥液直接接P工程之故，可大幅改善多孔質Low-K膜的 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）纠6_ 507286 A7 __B7_ 五、發明説明（）14 吸濕性問題。 以上，經由本發明之配線方法，所形成多孔質Low-K膜與 銅層之配線，係較以往的配線方法，信頼性高，產率也高。然 而，本實施例中，雖做爲阻止膜4及光罩材層7使用SiN膜，做爲 光罩材層6使用TEOS膜，但對於其他的材料也可取得相同的 結果。又，本實施例中，雖做爲多孔質Low-K膜1及5使用有機 材料，但於具有SiOH基之膜或具有Si〇基之膜之情形中，在先 前的工程11及工程13的乾鈾刻中，如使用含有F含有氣體及Αι* 氣體混合氣體的話，可得到同樣的結果。 (實施例2) 在實施例1的工程14,15，16中，需要異物或金屬污染少之 電漿處理。將爲此之電漿處理裝置示於第4圖。本裝置係具 備爲載置減壓處理室21，被處理試料33之試料台23,爲排氣減 壓處理室21內之排氣機構2七及導入氣體至減壓處理室21內 之機構25,更具備於試料22的背面部爲產生平行於試料面的 磁力線之磁石26。又，本裝置中，具備有施加電壓至試料22之 電源27,經由此電源27,如第五圖所示的負的DC電壓Vo則間 歇性的施加至試料22。於藉由此施加負電壓，所產生試料22, 經由對於垂直電場和於磁石26所作用之試料面平行之磁場 的相互作用，生成自氣體導入機構25導入之蝕刻用氣體的電 漿28。根據施加於上述試料22之負電壓，電漿28中的正離子 入射至試料2 2，進行試料的鈾刻反應。又，於上述的d C電壓 施加關閉期間中，電漿28中的電子入射至試料22,中和先前的 -17- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 507286 A7 B7 五、發明説明（）15 正離子入射，所成試料22的過度充電。因有此過度充電中和 機能，即使丁£03,31181(：，1^〜-；^膜之絶緣材料亦可蝕刻。又， 此裝置中，因無將正電壓施加至試料22之時間之故，正離子則 無加速入射往減壓處理室2 1的內壁之情形。爲此，少有減壓 處理室2 1的內壁材料被切削所成異物或金屬污染物的發生 。尤其，於對於試料2的負DC電壓的施加關閉期間△ t較1(Γό 秒爲短的情形中1於此DC電壓的施加關閉期間△ 1中，因離子 並無到達處理室2 1的內壁之故，完全沒有由於離子衝擊處理 室2 1的內壁材料被切削之情形。 使用本裝置，實行實施例1的工程14。經由氣體導入機 構25,將NF3與Ar的混合氣體導入至處理室21，於試料22間歇 性的施加（ON-OFF施加）上述負的DC電壓，蝕刻阻止膜（SiC膜 )4。將處理室21內的壓力設定在〇.5Pa以下情形時，得知經由 上述SiC膜的鈾刻所生成SiF或CF可作爲防止異物再附著於 試料22之用。又，經由將第五圖的施加負電壓Vo設定在200V 以下，因基材的銅層3全無蝕刻之故，可判斷出於導孔10或溝 形狀凹部11的內壁面上，無含銅堆積物的附著。 (實施例3) 於顯示實施例1之配線方法中，自工程9的光罩材層6的蝕 刻處理工程到工程17的Ta · TaN積層膜15之濺射處理工程之 間，係因多孔質Low-K膜5的表面對於處理室21的內部空間呈 現剝離出的狀態（露出狀態）之故，於此期間，試料22與大氣接 觸時，經由大氣中的水份，多孔質Low_K膜有吸濕之虞。因此， -18- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） 507286 A7 _ B7 _^_ 五、發明説明（）16 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲避免此吸濕的問題，需要將自上述工程9到工程17的乾處理 ，可於真空中一貫地加以進行之半導體製造裝置。將可將此 等工程在真空中一貫進行半導體處理裝置之構成例示於第3 圖。本裝置係具備有可蝕刻處理.光罩材層之減壓處理室29, 可蝕刻處理多孔質Low-K膜之減壓處理室30,可使用NF;和Ar 混合氣體之蝕刻處理電漿阻止膜之減壓處理室31，可使用H2 氣體及〇2氣體的電漿進行後處理之減壓處理室32,於濺射法 中，可堆積處理金屬膜之減壓處理室33,及，將此處理室間在 減壓下連接之減壓搬送室34和，可真空搬送之搬送機器人35 。又，本裝置中，因使用112等可燃氣體與NF3或〇2等支援燃燒 氣體之兩者之故，具備有可排氣體處理可燃氣體和支援燃燒 氣體之兩者之排氣處理設備36。 其次，說明本半導體製造裝置之配線形成工程的流程。 試料係經由搬入口 37搬入至光罩蝕刻用的減壓處理室29內， 進行實施例1的工程9及工程10的光罩加工處理。之後，試料 係經由搬送機器人35真空搬送往Low-K膜蝕刻用的減壓處理 室30內，進行工程11的多孔質Low-K膜的蝕刻處理。之後， 試料係再一次搬入至光罩鈾刻用的減壓處理室29內，進行 工程12的光罩加工處理。接著，試料係搬送至Low-K膜鈾刻 用的減壓處理室30內，施行工程13的Low-K膜鈾刻處理。之 後，試料係搬入至阻止膜蝕刻用的減壓處理室3 1內，施行 工程14的阻止膜飩刻處理。接著，試料係搬入至後處理用 減壓處理室32內，施行工程15的〇2電漿處理和工程16的H2電 漿處理。最後，試料係於阻止膜用的減壓處理室3 3內施行工 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -19- 507286 A7 B7 五、發明説明（企 程17的金屬膜堆積處理之後，經由搬出口 38排出至裝置外（大 氣中）。 藉由示於第3圖裝置構成，完全不使試料曝露於大氣中 ，因可施行自工程9到工程17之間完全處理之故，可完全避 免大氣中的水份，所造成之多孔質Low-K膜的吸濕問題。爲 此，可呈更可靠性高的配，線之形成，可提升半導體裝置製 置的產率。更且，經由將後處理用減壓處理室32或阻止膜 蝕刻用減壓處理室3 1成爲實施例2的電漿處理裝置相同構成 ，可製造無異物或污染的問題，可靠性極高的半導體裝置 〇 如以上詳細說明可得知，根據本發明時，作爲配線間 絶緣材料，例如使用多孔質Low-K膜等的低介電率絶緣材料 之半導體裝置的配線形成時，可防止上述低介電率絶緣才才 料的吸濕，更可達可靠性高的配線之形成，據此，可大幅提 升半導體裝置的製造產率。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -20- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

  1. 507286 8 8 88 ABCD 六、申請專利範圍 第90 1 1 7943號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 民國91年7月30日修正 1. 一種半導體裝置之製造方法，屬於在試料上形成第1的 絶緣材料層之第1工程和，於上述第1的絶緣材料層上形成誘 電率.不足2.5的第2絶緣材料層之第2工程和，將上述第2絶緣 材料層藉由電漿鈾刻法圖案化加工之第3工程和，於上述第2 絶緣材料層上，經由濺射法堆積金屬膜之第4工程和，於上述 金屬膜上形成銅層之第5工程和，將上述銅層之不必要部份藉 由化學機械磨光法加以除去之第6工程之半導體裝置之製造 方法中，其特徵係自上述第3工程到上述第4工程間之所有工 程，在乾處理條件下進行，且，於上述第6工程後，設置將上記試 料經由純水洗淨之純水洗淨工程。 2. 如申請專利範圍第1項所記載之半導體裝置之製造方· 法，其中，自第3工程之開始時點到第4工程之終了時點的所有 期間中，將上述試料不與大氣接觸者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3·如申請專利範圍第1項或第2項所記載之半導體裝置 之製造方法，其中， 上述第3工程於上述第4工程前，更包含根據上述第3工程透過 圖案形成於上述第2的絶緣材料層之開口，將上述第1絕緣材 料層所定之一部分經由包含NF3和At*之混合氣體之電漿加以 蝕刻除去蝕刻處理工程。 4·如申請專利範圍第3項所記載之半導體裝置之製造方 法，其中，上述蝕刻處理工程，係將於試料之每單位單位試料 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS )八4規格（2丨〇><297公釐） 507286 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 面積之偏壓電力設定呈〇. 1 6W/cm2以下加以進行。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 5.如申請專利範圍第3項所記載之半導體裝置之製自$ 法，其中， 上述蝕刻處理工程，係將處理電漿壓力設定呈0.5Pa以下進行 〇 6·如申請專利範圍第4項所記載之半導體裝置之製自$ 法，其中， 上述蝕刻處理工程，係將處理電漿壓力設定呈0.5Pa以下進行 〇 - 7. 如申請專利範圍第3項所記載之半導體裝置之製自$ 法，其中，於上述蝕刻處理工程之後，更包含對上述試料施行 〇2電漿處理及H2電漿處理之工程。 8. 如申請專利範圍第4項所記載之半導體裝置之製自$ 法，其中，於上述蝕刻處理工程之後，更包含對上述試料施行. 〇2電漿處理及H2電漿處理之工程。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 9·如申請專利範圍第5項所記載之半導體裝置之製造方 法，其中，於上述蝕刻處理工程之後，更包含對上述試料施行 〇2電漿處理及H2電漿處理之工程。 1〇·如申請專利範圍第6項所記載之半導體裝置之製造 方法，其中，於上述蝕刻處理工程之後，更包含對上述試料施 行〇2電漿處理及H2電漿處理之工程。 11 · 一種電漿鈾刻處理裝置，屬於具有：爲載置設於減壓 處理室內之試料之試料台和，於上述減壓處理內爲導入處理 氣體之氣體導入手段和，將上述處理氣體排氣至上述減壓處 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -2 - 507286 A8 B8 C8 ______ D8 夂、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 理室外之排氣手段和，於上述減壓處理室內生成上述導入處 理氣體的電漿手段之電漿蝕刻處理裝置中，其特徵係於上述 試料的背面中設置爲對於上述試料施加磁場之磁場施加手 段，且，於上述試料設置開關施加之關閉期間爲開關施加1 0·6 秒以下之負的DC電壓的電壓施加手段。 1 2. —種乾蝕刻方法，其特徵爲：使用上述申請專利範圍 第1 1項記載的電漿蝕刻處理裝置，將堆積於設在試料上銅層 之絶緣膜，於上述的負DC電壓在200V以下的條件下進行鈾刻 處理。 ' 13. —種半導體裝置之製造裝置，屬於：具有藉由濺射法 於半導體試料上，爲堆積金屬膜之濺射處理室，和根據乾蝕刻 法爲蝕刻處理半導體試料上的絶緣膜之蝕刻處理室的半導 體裝置之製造裝置中，其特徵係更，設置爲進行上述半導體試 料的電漿處理之電漿處理室，且，更附加可排氣處理可燃氣體· 及支援燃燒氣體的兩者之排氣處理設備。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 14. 如申請專利範圍第13項所記載之半導體裝置的製造 裝置，其中，更附設有將.至少NF;氣體，H2氣體，及〇2氣體之三 種氣體，導入至上述蝕刻處理室內的氣體導入手段。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ297公釐） -3
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