誘電体膜を洗浄するための装置及び方法
本発明において誘電体膜を洗浄する装置及び方法が提供される。一実施形態では、誘電体膜を洗浄する装置は、基板を支持するように適応されたチャンバ本体と、上記チャンバ本体へ複数の反応性ラジカルを与えるように適応されたリモートプラズマ源と、上記リモートプラズマ源を上記チャンバ本体に結合する通路と、上記通路に隣接して配設された少なくとも１つの磁石とを含む。別の実施形態では、誘電体膜を洗浄する方法は、処理チャンバに配設される少なくとも部分的に露出される誘電体層を有する基板を準備し、リモートプラズマ源において複数の反応性ラジカルを生成し、少なくとも１つの磁石を隣接して配設させた通路を通して、上記処理チャンバへ上記リモートプラズマ源から上記反応性ラジカルを流し込み、上記通路を通る上記反応性ラジカルを磁気的にろ過することを含む。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
[0001]本発明は、一般に、基板の表面を洗浄するための装置及び方法に関する。より詳細には、本発明は、誘電体膜の表面を洗浄するための装置及び方法を提供する。
【関連技術の説明】
【０００２】
[0002]集積回路及び半導体デバイスの相互接続構造は、典型的に、誘電体材料によって分離された導電性層の三次元回路網を形成するように一連の誘電体層及び導電性層を形成することにより製造される。この相互接続構造は、例えば、低ｋ誘電体層の如き誘電体層が１つ以上の導電性プラグ又はサブレイヤーの上に形成されているようなダマシン構造を使用して製造することができる。そのような導電性サブレイヤーへの電気接続を形成するため、誘電体がパターン付けされ、そこを貫通するビア開口を画成するようにエッチングされる。この誘電体層内に開口を形成することにより、その導電性ラインの部分が露出させられる。従って、これらの相互接続特徴部を、信頼性をもって形成することは、個々の基板上及び各ダイに形成されるデバイスの品質、性能及び信頼性を確保する上で重要なファクタである。
【０００３】
[0003]集積回路及び半導体デバイスの市場は、より高速な回路、及び例えば、単一チップに何百万という構成要素を含むような、より高い回路密度を絶えず必要としている。その結果として、集積回路構成要素の寸法は小さくなり、そのような構成要素を製造するために使用される材料を選択することの重要性が増してきている。例えば、集積回路の構成要素の間に導電性路を与える銅及びアルミニウムの如き低抵抗金属相互接続は、隣接金属ラインの間の容量性結合を減少させて同じライン幅にて信頼性のある性能を可能とするような金属層間絶縁を与えるために、それら金属相互接続の間に、例えば、誘電率≦４を有する低誘電率層を必要としている。
【０００４】
[0004]誘電体層として従来使用されている低ｋ材料としては、とりわけ、基板上に膜として堆積される、非ドープシリコンガラス（ＵＳＧ）、フッ素ドープシリコンガラス（ＦＳＧ）、炭素ドープ二酸化シリコン及びポリテトラフルオロエチレンがある。エッチング画成された誘電体層上に導電性層を形成する前に、エッチング及び／又はアッシング処理による自然酸化物及び／又は有機物質の如き残留汚染物質を除去するため、誘電体膜の上部表面を洗浄するのが望ましい。それら汚染物質を除去することにより、接触抵抗が減ぜられ及び／又は堆積される導電性層の界面での接着損失を防止することができる。
【０００５】
[0005]導電性層の堆積前に誘電体膜表面から汚染物質を除去するのに、前洗浄手順を使用することができる。しかしながら、誘電体層を前洗浄するために使用されている従来の現場プラズマでは、その後の導電性層の堆積前に、誘電体膜表面が損傷させられたり又は再スパッタリングさせられてしまったり、又は、処理チャンバにおいて望ましくない荷電粒子が生成されてしまうことがある。従って、現場プラズマ技法を使用して洗浄された低ｋ誘電体膜では、膜劣化及び欠陥が生じてしまうことがある。その上、炭素ドープ低ｋ物質は、炭素欠乏又は「ｋ損失」を生じ勝ちであり、この場合には、低ｋ物質の誘電率が、洗浄手順にて使用されるプラズマに曝された後に、増大させられてしまう。その結果、洗浄手順後に、望ましくないクロストーク及びＲＣ遅延がより大きな問題となってしまう。
【０００６】
[0006]従って、当業分野においては、改良された低ｋ誘電体洗浄処理が必要とされている。
【発明の概要】
【０００７】
[0007]誘電体膜を洗浄するための装置及び方法が提供される。１つの実施形態では、本装置は、基板を支持するように適応されたチャンバ本体と、上記チャンバ本体へ複数の反応性ラジカルを与えるように適応されたリモートプラズマ源と、上記チャンバ本体へ上記リモートプラズマ源を結合する通路と、上記通路に隣接して配設された少なくとも１つの磁石と、を含む。
【０００８】
[0008]別の実施形態では、誘電体膜を洗浄するための方法は、処理チャンバに配設される少なくとも部分的に露出される誘電体層を有する基板を準備するステップと、リモートプラズマ源において複数の反応性ラジカルを生成するステップと、少なくとも１つの磁石が隣接して配設された通路を通して上記処理チャンバ内へ上記リモートプラズマ源から上記反応性ラジカルを流し込むステップと、上記通路を通過する上記反応性ラジカルを磁気的にろ過するステップと、を含む。
【０００９】
[0009]更に別の実施形態では、誘電体膜を洗浄するための方法は、第１の処理チャンバに配設される少なくとも部分的に露出される誘電体層を有する基板を準備するステップと、リモートプラズマ源において複数の反応性ラジカルを生成するステップと、少なくとも１つの磁石が隣接して配設された通路を通して上記処理チャンバ内へ上記リモートプラズマ源から上記反応性ラジカルを流し込むステップと、上記通路を通過する上記反応性ラジカルから荷電粒子を磁気的にろ過するステップと、上記リモートプラズマ源から通過する荷電粒子を取り除くステップと、上記ろ過されたラジカルを使用して上記誘電体層の露出部分を洗浄するステップと、真空を損なうことなく第２の処理チャンバへ上記洗浄された基板を移送するステップと、上記第２のチャンバにおいて上記洗浄された基板上にライナー層を堆積させるステップと、を含む。
【００１０】
[0010]本発明の教示は、図面に関連して以下の詳細な説明を参照することにより、容易に理解されよう。
【００１１】
[0017]理解を容易にするため、図において共通な同一要素を示すために、可能な限りにおいて、同一の参照符号を用いている。１つの実施形態の要素及び特徴は、更に詳説せずとも、他の実施形態に組み入れて効果のあるものと考えられる。
【００１２】
[0018]しかしながら、図面は、本発明の典型的な実施形態のみを例示するものであり、従って、本発明の範囲を限定しようとしているものでなく、本発明は、その他の同様の効果のある実施形態を含みうるものであることに注意されたい。
【詳細な説明】
【００１３】
[0019]本発明の実施形態は、一般は、リモートプラズマ源を使用して誘電体層を洗浄するための装置を提供する。この装置は、誘電体層の洗浄中にリモートプラズマ源から通過する荷電粒子の数を減少させることにより、誘電体膜の品質を保つ。
【００１４】
[0020]本発明は、更に、誘電体層を洗浄するための方法を提供する。後エッチングされる誘電体層を洗浄することにより、汚染物質が取り除かれ、その後の導電性層堆積の接着性が改善され、最終的には、形成されるデバイスの完全性及び信頼性が改善される。
【００１５】
[0021]１つの実施形態では、誘電体層は、低ｋ物質であってよい。このような低ｋ誘電体層は、約２．０から約４．０まで、約２．０から約３．０まで、というような約４．０より低いｋ値、又は約２．７より低いｋ値を有する誘電体物質を含む。適当な低ｋ誘電体層の実施例は、商品名「Black Diamond」（商標）の下で入手できるものであり、これは、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアル社によって製造されている低ｋシリコンオキシカーバイドである。更に別の実施形態では、この適当な低ｋ誘電体層は、酸素、炭素及び水素のうちの少なくとも１つと化合されたシリコンでよい。
【００１６】
[0022]誘電体層のエッチング後、その基板表面は、損傷されたシリコン膜又は金属残留物を有していることがある。フォトレジストストリッピング又はアッシング処理による残留フォトレジストが基板表面に存在することもある。誘電体層のエッチングによる残留ポリマーが存在することもある。このような損傷を軽減及び／又は排除するため、導電性層の堆積前に、リモートプラズマ前洗浄処理が行われる。
【００１７】
[0023]本発明の洗浄処理は、ろ過されるリモートプラズマ源を有する処理チャンバにおいて行われる。本発明の効果が得られるように適応されるリモートプラズマ源を有する処理チャンバは、アプライドマテリアル社から入手できる。
【００１８】
[0024]図１は、ろ過されるリモートプラズマ源５０及びチャンバ本体１０を有するリモートプラズマ源（ＲＰＳ）処理チャンバ１００の１つの実施形態の概略断面図を示している。この処理チャンバ１００は、チャンバアダプター１６、アダプター１８及び蓋４０を含むチャンバ本体１０を有する。チャンバアダプター１６及び蓋４０は、アルミニウム、ステンレス鋼又はその他の適当な材料で形成することができる。蓋４０は、処理領域３０を画成するようにチャンバアダプター１６に取り外し可能に結合される。
【００１９】
[0025]チャンバ本体１０の処理領域３０にヒーター１４が配設されている。このヒーター１４は、基板８へ熱を与え、処理中に基板を加熱したり冷却したりするのに使用される。このヒーター１４は、更に後述するような基板の表面の洗浄の如き処理中に基板８を支持する。ヒーター１４は、チャンバアダプター１６の底部に結合され、その外側周辺に配設されたフォーカスリング３８を支持する。このフォーカスリング３８は、処理中にウエハ８を取り囲み規制する。１つの実施形態では、このフォーカスリング３８は、石英で形成することができる。
【００２０】
[0026]アダプター１８は、蓋４０とチャンバアダプター１６との間に配設されており、ガス分配プレート２６を支持する。このガス分配プレート２６と蓋４０との間にプレナム４８が画成されている。ガス分配プレート２６は、蓋４０に形成されたポート４２を通してプレナム４８に流れ込むガスが処理領域３０に配設された基板８に亘って分配されるようにする複数の開口を含む。
【００２１】
[0027]リモートプラズマ源５０は、導管５６によってポート４２に結合されている。この適当なリモートプラズマ源の実施例は、アプライドマテリアル社から入手できる。導管５６は、リモートプラズマ源５０において生成された反応性ラジカルが処理領域３０に入る前にろ過されるようにする通路を与える。リモートプラズマ源から生成される反応性ラジカルは、イオン、荷電種及びその他の反応性種を含む。１つの実施形態では、導管５６を通して流れるガスは、その導管５６に隣接して配設された少なくとも１つの磁石によって発生される磁界によってろ過される。
【００２２】
[0028]図１に示した実施形態では、第１の磁石５２及び第２の磁石５４が導管５６に隣接して配設されている。これら磁石５２、５４は、導管５６に隣接した所定の位置に固着され又は取り付けられる。図１に示した１つの実施形態では、これら磁石５２、５４は、締結具によって導管５６に締結又は固着されており、また、磁石５２、５４を取り付けるためには、接着層又はその他の適当な方法を使用することができる。また、磁石５２、５４は、チャンバ蓋４０又はチャンバ本体１０の他の部分に取り付けることも考えられる。磁石と導管５６内に形成される通路との間の相対的距離は、導管５６を通る磁界の強度に影響を及ぼし、従って、そのろ過効率に影響を及ぼす。従って、これら磁石は、所定のろ過効果を与えるべく磁界の強度を選択できるようにするため、位置を変えることができるようにして取り付けられるのがよい。
【００２３】
[0029]図２Ａ及び図２Ｂは、導管５６の両側に配設された磁石５２、５４の１つの実施形態を示している。望ましくない荷電粒子がイオン又は荷電種から生成され、従来のリモートプラズマ源から漏出し基板に衝突し、それにより、洗浄処理後の膜特性が劣化したものとなってしまうものと考えられる。本発明の１つの実施形態では、リモートプラズマ源５０から流れる反応性ラジカルを同伴した荷電粒子をろ過するように、磁界を発生させるため、２つの対向磁石５２、５４が使用されている。これら対向磁石５２、５４は、システム２００及び２１０に示されるように、接続導管５６内に磁界２０２、２１２を生成し、導管５６において荷電粒子を捕捉するろ過作用を与える。この生成された磁界は、それら２つの対向磁石の間で導管５６を横切る実質的に水平方向３０２を有するもので、荷電粒子の移動路を定める。図３に示されるように、荷電粒子は、磁力線３０２によってろ過され拘束され、磁力線３０２に沿って旋回しつつ移動させられる。荷電粒子の移動路３０４は、図３に示されている。荷電粒子は、導管を通して流れていくにつれて、減速され、又は方向転換されたり、又は減速され且つ方向転換させられたりする。通過していく荷電粒子は、導管の壁部に接触するように引き付けられ、電気的に中性な非イオン種となる。このようにして、実質的にろ過され電気的に中性なラジカルのみが、基板の表面に分配され、そこの汚染物質と反応して洗浄する。従って、望ましくない荷電粒子は、処理領域３０に入るガス流から効率よくろ過される。
【００２４】
[0030]前述したように、磁界の強度は、異なる処理要件に基づいて調整することができる。異なる処理条件の下では、異なるエネルギーの電子を、リモートプラズマ源から導入される異なるイオン及び反応性ラジカルから生成することができる。それら電子から荷電されるより高いエネルギーを有したイオンを捕捉するため、より強い磁界を印加することができる。反対に、それら電子から荷電されるより低いエネルギーを有するイオンを捕捉するため、より弱い磁界を印加することもできる。１つの実施形態では、磁界は、異なる磁石を使用することにより、即ち、異なる強度を有する磁石と交換することにより、調整することができる。別の実施形態では、磁界は、対向磁石５２、５４の間の距離を変えることによっても調整することができる。磁石５２、５４の間の距離は、より小さな直径を有する導管を使用することにより、短くすることができる。更に、これら磁石５２、５４の間の距離は、磁石と導管との間に空隙を与えるか、又は、図２に示されるように、導管と磁石との間に介在物２０４、２１４を挿入することにより、長くすることができる。その適当な材料の実施例としては、ガラス板、アルミナ片又はその他の非磁性材料がある。そうすることにより発生される磁界は、対向磁石の間の増大される距離に逆比例して減少させられる。１つの実施形態では、対向磁石５２、５４は、約０ｃｍから約２０ｃｍまでの距離のところに置くことができる。それにより発生される磁界は、約１０００ガウスから約１００ガウスまでである。別の実施形態では、対向磁石５２、５４は、約０ｃｍから約８ｃｍまでの距離のところに置くことができ、このとき発生される磁界は、約８００ガウスから約１００ガウスまでの間である。更に別の実施形態では、対向磁石５２、５４は、約１ｃｍから約５ｃｍまでの距離のところに置くことができ、このとき発生される磁界は、約６００ガウスから約４００ガウスまでの間である。
【００２５】
[0031]図１に戻って、反応性ラジカルは、チャンバ本体１０内へ通過する処理ガス（即ち、反応性ラジカル）の流路に石英表面を設けることにより、更にろ過することができる。例えば、リモートプラズマ源５０をポート４２に接続する通路を画成する導管５６の内側表面６０に、少なくとも部分的に石英を裏打ちしておくか、又は、その内側表面６０を石英で形成しておくとよい。更に、プレナム４８を画成する表面及び／又はガス分配プレート２６も又、石英で少なくとも部分的に被覆しておくか、又は、それらを石英で形成しておくとよい。例えば、図１に示した実施形態では、石英リング２４でプレナム４８の外側境界を取り囲んでいる。更に、プレナム４８の上方境界を画成する蓋４０の底部表面に、石英ライナー４４を配設しておくとよい。この石英表面６０は、水素含有ラジカルが水素結合できその石英表面上に吸収されるような表面を与えることによりそれらラジカルの再結合を減少させるイオンフィルターとして作用するものと考えられる。石英表面６０に衝突する水素含有ラジカルは、吸収された水素含有ラジカルを付勢されたガスへと解放させ、それにより、水素ラジカルを再生させる。水素イオンは、この石英表面によっては再生されず、従って、これらイオンは、再結合して、電気的に中性な非イオン種を形成する。従って、活性化された洗浄ガスをその石英表面上に通すことにより、それら反応性ラジカルは、付勢された洗浄ガスから効果的にろ過されるが、それら反応性ラジカルは、保存される。再結合活性ラジカルからの荷電粒子は、効率的に減少させられる。
【００２６】
[0032]更に又、本発明の前洗浄処理のための処理ガスは、前述した反応性処理チャンバ本体１０と流体連通したリモートプラズマ源５０内でプラズマへと励起される。反応性ラジカルが、水素ガス、ヘリウムガス又はそれらの組み合わせたものを含む選択された洗浄ガスの群から生成され、基板表面の汚染物質と反応する。プラズマが生成された後、水素又はヘリウムガス又はそれらの組み合わせたものが、リモートプラズマ源５０内へ導入され、それから反応性ラジカルが生成される。それから、それら生成された反応性ラジカルは、接続導管５６を通過して、処理領域３０へと分配され、汚染物質を洗浄する。反応性ラジカルのプラズマからのラジカルによる洗浄の後で、基板表面に残留している自然酸化物及び汚染物質は、それから生成されるラジカルによって除去される。
【００２７】
[0033]本発明においては、基板上の誘電体層は、Ｈ２、Ｈｅ又はＨ２／Ｈｅの混合体からリモートプラズマ源によって生成され且つ発生磁気フィルターを通してチャンバ内へ分配される反応性ラジカルで前洗浄される。このフィルターは、付勢された反応性ラジカルを中性化し、プラズマ領域から漏出する可能性のある荷電粒子を減少させ、その中性化された反応性ラジカルを基板表面へ分配させてその上の表面汚染物質及び残留物と反応して洗浄するようにするために、設けられている。それら中性化された反応性ラジカルは、とりわけ、残留フォトレジスト、炭化水素、フルオロカーボン、自然酸化物及びポリマーを除去し、低ｋ膜特性を更に損なうことなく自然酸化物及び残留物のない誘電体層を与える。
【００２８】
[0034]異なる処理要件に対して洗浄効率を調整するため、異なる洗浄圧力を使用することができる。１つの実施形態では、前洗浄処理は、１５００sccｍの割合で水素ガスを流し込み、１５００ワットの高周波電力を印加し、ウエハ温度を３００℃に維持し、チャンバを４００ミリトールというより高い圧力に維持することを含み、ここで、従来のフォトレジストのエッチング割合は、８００−１０００Å／分のあたりである。別の実施形態では、前洗浄処理は、２００sccｍの割合で水素ガスを流し込み、１５００ワットのＲＦ電力を印加し、ウエハ温度を３００℃に維持し、チャンバを３０ミリトールというより低い圧力に維持することを含み、ここで、従来のフォトレジストのエッチング割合は、９００−１１００Å／分のあたりである。更に別の実施形態では、前洗浄処理は、１：１の比率で水素及びヘリウムガスを含み、チャンバ圧力を３０ミリトールに維持し、ここで、従来のフォトレジストのエッチング割合は、７００−９００Å／分である。更に別の実施形態では、前洗浄処理は、３：７の比率で水素及びヘリウムガスを含み、チャンバ圧力を４５ミリトールに維持し、ここで、従来のフォトレジストのエッチング割合は、６００−８００Å／分である。
【００２９】
[0035]図５は、ここに記載したような処理を行うように適応される典型的なマルチチャンバ処理システム５００の概略上面図である。これらシステムの実施例としては、アプライドマテリアル社から市販されているエンジュラ、センチュラ及びプロジューサー処理システムがある。本発明の効果を得るように適応される別の同様のマルチチャンバ処理システムは、１９９３年２月１６日に発行された「Stage Vacuum Wafer Processing System and Method」と題する米国特許第５，１８６，７１８号明細書に開示されており、この明細書の記載はここに援用される。
【００３０】
[0036]このシステム５００は、一般に、基板をシステム５００に入れたり出したり移送するためのロードロックチャンバ５０２、５０４を含む。典型的には、システム５００は真空下に置かれているので、ロードロックチャンバ５０２、５０４は、システム５００へ導入される基板を「ポンプダウン」することができる。第１のロボット５１０は、基板を、ロードロックチャンバ５０２、５０４、処理チャンバ５１２、５１４、移送チャンバ５２２、５２４及びその他のチャンバ５１６、５１８の間で移送することができる。第２のロボット５３０は、基板を、処理チャンバ５３２、５３４、５３６、５３８と移送チャンバ５２２、５２４との間で移送することができる。各処理チャンバ５１２、５１４、５１６及び５１８は、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、前洗浄、脱気、配向及びその他の基板処理を含む繰り返し層堆積の如き多数の基板処理動作を行うために、装備することができる。また、これらチャンバ５１２、５１４、５１６、５３２、５３４、５３６、５３８のうちの少なくとも１つは、前述したような処理チャンバとして構成される。第１のロボット５１０は、また、基板を１つ以上の移送チャンバ５２２及び５２４へ出し入れするように移送する。
【００３１】
[0037]移送チャンバ５２２及び５２４は、システム５００内で基板を移送できるようにしながら、超高真空状態を維持するのに使用される。第２のロボット５３０は、移送チャンバ５２２及び５２４と、第２のセットの１つ以上の処理チャンバ５３２、５３４、５３６及び５３８との間で基板を移送する。処理チャンバ５１２、５１４、５１６及び５１８と同様に、処理チャンバ５３２、５３４、５３６及び５３８は、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、前洗浄、脱気及び配向を含む繰り返し層堆積の如き種々な基板処理動作を行うために、装備することができる。基板処理チャンバ５１２、５１４、５１６、５３２、５３４、５３６及び５３８のうちのいずれも、もし、特定の処理をこのシステム５００で行う場合に必要がないのであれば、このシステム５００から取り外すことができる。
【００３２】
[0038]この処理システムは、図１に示したような誘電体層を含む基板表面を前洗浄するための処理チャンバ１００のような１つ以上の前洗浄チャンバ、バリヤー層を堆積するように構成された１つ以上の原子層堆積（ＡＬＤ）又はＰＶＤチャンバ及びシード層を堆積するように構成された１つ以上のＰＶＤチャンバを含む。システムの効率及びスループットを高めるために、この処理システムの１つの構成は、基板表面を前洗浄するように構成された２つの前洗浄チャンバ、バリヤー層を堆積するように構成された２つのＡＬＤ又はＰＶＤチャンバ及びバックエンド中央移送チャンバに接続して配設されシード層を堆積するように構成された２つのＰＶＤチャンバを含む。１つの実施形態では、前洗浄チャンバは、参照符号５１２、５１４で示すものである。処理チャンバ５３４、５３６は、窒化タンタル（ＴａＮ）ＡＬＤ又はＰＶＤチャンバであり、処理チャンバ５３２及び５３８は、銅又はタンタルＰＶＤチャンバである。
【００３３】
[0039]本発明において、基板は、この基板の表面上の汚染物質を前洗浄するため前洗浄チャンバ５１２、５１４へと移送される。この前洗浄ステップに続いて、基板は、誘電体層の露出表面上にＴｉ、Ｔｉ／ＴｉＮ、Ｔａ、Ｔａ／ＴａＮ等の如きライナー又はバリヤー層を堆積するため処理チャンバ５３４、５３６へと移送され、その後、更にその露出部分にＡｌ、Ｃｕ、Ｗ又はその他の導電性物質を充填するため別の処理チャンバ５３２、５３８へと移送される。
【００３４】
[0040]図４は、ここに説明した実施形態を実施するのに使用される別の反応性前洗浄チャンバ４０２の概略断面図である。本発明の効果を得るように適応される１つのチャンバは、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアル社から入手できるプリクリーンIIチャンバである。このチャンバ４０２は、ステンレス鋼、アルミニウム等の如き金属構成であってよい側壁部４１４を有するベース部材４１２によって形成された真空チャンバ本体４１１を含む。ベース部材４１２の底部の開口４１５は、チャンバ本体４１１の内側のガス圧力を制御するのに使用されるターボポンプ４１６に接続される。石英ドーム４１７は、チャンバ本体４１１の頂部を形成しており、この石英ドーム４１７の周囲には、フランジ４１８が設けられており、このフランジ４１８は、ベース部材４１２の側壁部４１４の上部周辺と組み合っている。石英ドーム４１７とベース部材４１２との接合部にガス分配システム４１９が設けられている。石英、セラミック等で形成された絶縁性ペデスタル４２０は、チャンバ本体４１１にウエハを保持するように配置された導電性ペデスタル４２２を保持する石英カバー４２１を有する。ＲＦ電力供給源の如き高周波電力供給源４３２が、ペデスタル４２２に容量的に結合され、そこに負のバイアス電圧を供給する。
【００３５】
[0041]ＲＦ誘導コイルの如きアンテナ４２５が、チャンバ本体４１１におけるプラズマ密度を制御するため、石英ドーム４１７の外側に巻かれている。このアンテナ４２５は、カバー４２７によって支持されている。このアンテナ４２５は、中空銅管で形成することができる。このアンテナ４２５の巻回の内側でチャンバ本体４１１に、交流軸方向電磁界が生成される。一般的に、約４００ｋＨｚから約１３５６ｋＨｚまでのＲＦ周波数が使用され、この周波数で動作する従来設計（図示していない）のＲＦ電力供給源４３０が、チャンバ本体４１１にプラズマを生成するため、整合回路網（図示していない）によってアンテナ４２５に結合されている。この高周波電磁界により、ペデスタル４２２の上方のチャンバ本体４１１の部分内にプラズマが生成される。チャンバ本体４１１の内側に真空が引かれ、１つ以上のガス源（図示していない）からガス入口４２９を通してチャンバ本体４１１内へ処理ガスが送り込まれる。ガスをチャンバ本体４１１の外側へ抜くために、排気出口４２８を使用することができる。
【００３６】
[0042]チャンバ本体４０２の頂部に接続導管５６を介してリモートプラズマ源５０が配設されている。このリモートプラズマ源５０は、プラズマを生成して、複数の反応性ラジカルを形成し、接続導管５６を通してそれらラジカルをチャンバ本体４１１へと分配する。このリモートプラズマ源５０は、チャンバ本体４１１からある距離のところに配置されていて、それらのリモート反応性ラジカルがチャンバ本体４１１までの距離に亘って走行しフィルター２００を通過するようにされている。そのフィルターは、リモートプラズマ源５０から生成され付勢された反応性ラジカルをろ過し中性化するように接続導管５６に置かれるように配置されている。
【００３７】
[0043]かくして、導電性層堆積前の前洗浄処理後の低ｋ膜劣化を減少させ、低ｋ膜品質を大幅に改善するような、誘電体膜を洗浄するための装置及び方法が提供された。
【００３８】
[0044]本発明の実施形態について前述したのであるが、本発明の基本的範囲から逸脱せずに、本発明の他の更に別の実施形態を考えることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって決定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による反応性前洗浄チャンバの一実施形態の概略断面図である。
【図２Ａ】本発明による２つの対向磁石の一実施形態の概略断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの２つの対向磁石の間に存在する磁界の概略上面図である。
【図３】本発明に従って磁石によって拡大される荷電粒子の流路の一実施形態の上面図である。
【図４】本発明の実施形態を実施するのに使用することのできる反応性前洗浄チャンバの別の実施形態を示している。
【図５】本発明の処理を行うように適応されるマルチチャンバ処理システムの一実施例の概略上面図である。
【符号の説明】
【００４０】
８…基板（ウエハ９、１０…チャンバ本体、１４…ヒーター、１６…チャンバアダプター、１８…アダプター、２４…石英リング、２６…ガス分配プレート、３０…処理領域、３８…フォーカスリング、４０…チャンバ蓋、４２…ポート、４４…石英ライナー、４８…プレナム、５０…リモートプラズマ源、５２…第１の磁石、５４…第２の磁石、５６…接続導管、６０…内側表面（石英表面）、１００…処理チャンバ、２００…システム、２０２…磁界、２０４…介在物、２１０…システム、２１２…磁界、２１４…介在物、３０２…磁力線、３０４…移動路、４０２…反応性前洗浄チャンバ、４１１…真空チャンバ本体、４１２…ベース部材、４１４…側壁部、４１５…開口、４１６…ターボポンプ、４１７…石英ドーム、４１８…フランジ、４１９…ガス分配システム、４２０…絶縁性ペデスタル、４２１…石英カバー、４２２…導電性ペデスタル、４２５…アンテナ、４２７…カバー、４２８…排気出口、４２９…ガス入口、４３０…ＲＦ電力供給源、４３２…高周波電力供給源、５００…マルチチャンバ処理システム、５０２…ロードロックチャンバ、５０４…ロードロックチャンバ、５１０…第１のロボット、５１２…処理チャンバ、５１４…処理チャンバ、５１６…他のチャンバ、５１８…他のチャンバ、５２２…移送チャンバ、５２４…移送チャンバ、５３０…第２のロボット、５３２…処理チャンバ、５３４…処理チャンバ、５３６…処理チャンバ、５３８…処理チャンバ、５５０…マイクロプロセッサコントローラ
【発明の背景】
【０００１】
[0001]本発明は、一般に、基板の表面を洗浄するための装置及び方法に関する。より詳細には、本発明は、誘電体膜の表面を洗浄するための装置及び方法を提供する。
【関連技術の説明】
【０００２】
[0002]集積回路及び半導体デバイスの相互接続構造は、典型的に、誘電体材料によって分離された導電性層の三次元回路網を形成するように一連の誘電体層及び導電性層を形成することにより製造される。この相互接続構造は、例えば、低ｋ誘電体層の如き誘電体層が１つ以上の導電性プラグ又はサブレイヤーの上に形成されているようなダマシン構造を使用して製造することができる。そのような導電性サブレイヤーへの電気接続を形成するため、誘電体がパターン付けされ、そこを貫通するビア開口を画成するようにエッチングされる。この誘電体層内に開口を形成することにより、その導電性ラインの部分が露出させられる。従って、これらの相互接続特徴部を、信頼性をもって形成することは、個々の基板上及び各ダイに形成されるデバイスの品質、性能及び信頼性を確保する上で重要なファクタである。
【０００３】
[0003]集積回路及び半導体デバイスの市場は、より高速な回路、及び例えば、単一チップに何百万という構成要素を含むような、より高い回路密度を絶えず必要としている。その結果として、集積回路構成要素の寸法は小さくなり、そのような構成要素を製造するために使用される材料を選択することの重要性が増してきている。例えば、集積回路の構成要素の間に導電性路を与える銅及びアルミニウムの如き低抵抗金属相互接続は、隣接金属ラインの間の容量性結合を減少させて同じライン幅にて信頼性のある性能を可能とするような金属層間絶縁を与えるために、それら金属相互接続の間に、例えば、誘電率≦４を有する低誘電率層を必要としている。
【０００４】
[0004]誘電体層として従来使用されている低ｋ材料としては、とりわけ、基板上に膜として堆積される、非ドープシリコンガラス（ＵＳＧ）、フッ素ドープシリコンガラス（ＦＳＧ）、炭素ドープ二酸化シリコン及びポリテトラフルオロエチレンがある。エッチング画成された誘電体層上に導電性層を形成する前に、エッチング及び／又はアッシング処理による自然酸化物及び／又は有機物質の如き残留汚染物質を除去するため、誘電体膜の上部表面を洗浄するのが望ましい。それら汚染物質を除去することにより、接触抵抗が減ぜられ及び／又は堆積される導電性層の界面での接着損失を防止することができる。
【０００５】
[0005]導電性層の堆積前に誘電体膜表面から汚染物質を除去するのに、前洗浄手順を使用することができる。しかしながら、誘電体層を前洗浄するために使用されている従来の現場プラズマでは、その後の導電性層の堆積前に、誘電体膜表面が損傷させられたり又は再スパッタリングさせられてしまったり、又は、処理チャンバにおいて望ましくない荷電粒子が生成されてしまうことがある。従って、現場プラズマ技法を使用して洗浄された低ｋ誘電体膜では、膜劣化及び欠陥が生じてしまうことがある。その上、炭素ドープ低ｋ物質は、炭素欠乏又は「ｋ損失」を生じ勝ちであり、この場合には、低ｋ物質の誘電率が、洗浄手順にて使用されるプラズマに曝された後に、増大させられてしまう。その結果、洗浄手順後に、望ましくないクロストーク及びＲＣ遅延がより大きな問題となってしまう。
【０００６】
[0006]従って、当業分野においては、改良された低ｋ誘電体洗浄処理が必要とされている。
【発明の概要】
【０００７】
[0007]誘電体膜を洗浄するための装置及び方法が提供される。１つの実施形態では、本装置は、基板を支持するように適応されたチャンバ本体と、上記チャンバ本体へ複数の反応性ラジカルを与えるように適応されたリモートプラズマ源と、上記チャンバ本体へ上記リモートプラズマ源を結合する通路と、上記通路に隣接して配設された少なくとも１つの磁石と、を含む。
【０００８】
[0008]別の実施形態では、誘電体膜を洗浄するための方法は、処理チャンバに配設される少なくとも部分的に露出される誘電体層を有する基板を準備するステップと、リモートプラズマ源において複数の反応性ラジカルを生成するステップと、少なくとも１つの磁石が隣接して配設された通路を通して上記処理チャンバ内へ上記リモートプラズマ源から上記反応性ラジカルを流し込むステップと、上記通路を通過する上記反応性ラジカルを磁気的にろ過するステップと、を含む。
【０００９】
[0009]更に別の実施形態では、誘電体膜を洗浄するための方法は、第１の処理チャンバに配設される少なくとも部分的に露出される誘電体層を有する基板を準備するステップと、リモートプラズマ源において複数の反応性ラジカルを生成するステップと、少なくとも１つの磁石が隣接して配設された通路を通して上記処理チャンバ内へ上記リモートプラズマ源から上記反応性ラジカルを流し込むステップと、上記通路を通過する上記反応性ラジカルから荷電粒子を磁気的にろ過するステップと、上記リモートプラズマ源から通過する荷電粒子を取り除くステップと、上記ろ過されたラジカルを使用して上記誘電体層の露出部分を洗浄するステップと、真空を損なうことなく第２の処理チャンバへ上記洗浄された基板を移送するステップと、上記第２のチャンバにおいて上記洗浄された基板上にライナー層を堆積させるステップと、を含む。
【００１０】
[0010]本発明の教示は、図面に関連して以下の詳細な説明を参照することにより、容易に理解されよう。
【００１１】
[0017]理解を容易にするため、図において共通な同一要素を示すために、可能な限りにおいて、同一の参照符号を用いている。１つの実施形態の要素及び特徴は、更に詳説せずとも、他の実施形態に組み入れて効果のあるものと考えられる。
【００１２】
[0018]しかしながら、図面は、本発明の典型的な実施形態のみを例示するものであり、従って、本発明の範囲を限定しようとしているものでなく、本発明は、その他の同様の効果のある実施形態を含みうるものであることに注意されたい。
【詳細な説明】
【００１３】
[0019]本発明の実施形態は、一般は、リモートプラズマ源を使用して誘電体層を洗浄するための装置を提供する。この装置は、誘電体層の洗浄中にリモートプラズマ源から通過する荷電粒子の数を減少させることにより、誘電体膜の品質を保つ。
【００１４】
[0020]本発明は、更に、誘電体層を洗浄するための方法を提供する。後エッチングされる誘電体層を洗浄することにより、汚染物質が取り除かれ、その後の導電性層堆積の接着性が改善され、最終的には、形成されるデバイスの完全性及び信頼性が改善される。
【００１５】
[0021]１つの実施形態では、誘電体層は、低ｋ物質であってよい。このような低ｋ誘電体層は、約２．０から約４．０まで、約２．０から約３．０まで、というような約４．０より低いｋ値、又は約２．７より低いｋ値を有する誘電体物質を含む。適当な低ｋ誘電体層の実施例は、商品名「Black Diamond」（商標）の下で入手できるものであり、これは、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアル社によって製造されている低ｋシリコンオキシカーバイドである。更に別の実施形態では、この適当な低ｋ誘電体層は、酸素、炭素及び水素のうちの少なくとも１つと化合されたシリコンでよい。
【００１６】
[0022]誘電体層のエッチング後、その基板表面は、損傷されたシリコン膜又は金属残留物を有していることがある。フォトレジストストリッピング又はアッシング処理による残留フォトレジストが基板表面に存在することもある。誘電体層のエッチングによる残留ポリマーが存在することもある。このような損傷を軽減及び／又は排除するため、導電性層の堆積前に、リモートプラズマ前洗浄処理が行われる。
【００１７】
[0023]本発明の洗浄処理は、ろ過されるリモートプラズマ源を有する処理チャンバにおいて行われる。本発明の効果が得られるように適応されるリモートプラズマ源を有する処理チャンバは、アプライドマテリアル社から入手できる。
【００１８】
[0024]図１は、ろ過されるリモートプラズマ源５０及びチャンバ本体１０を有するリモートプラズマ源（ＲＰＳ）処理チャンバ１００の１つの実施形態の概略断面図を示している。この処理チャンバ１００は、チャンバアダプター１６、アダプター１８及び蓋４０を含むチャンバ本体１０を有する。チャンバアダプター１６及び蓋４０は、アルミニウム、ステンレス鋼又はその他の適当な材料で形成することができる。蓋４０は、処理領域３０を画成するようにチャンバアダプター１６に取り外し可能に結合される。
【００１９】
[0025]チャンバ本体１０の処理領域３０にヒーター１４が配設されている。このヒーター１４は、基板８へ熱を与え、処理中に基板を加熱したり冷却したりするのに使用される。このヒーター１４は、更に後述するような基板の表面の洗浄の如き処理中に基板８を支持する。ヒーター１４は、チャンバアダプター１６の底部に結合され、その外側周辺に配設されたフォーカスリング３８を支持する。このフォーカスリング３８は、処理中にウエハ８を取り囲み規制する。１つの実施形態では、このフォーカスリング３８は、石英で形成することができる。
【００２０】
[0026]アダプター１８は、蓋４０とチャンバアダプター１６との間に配設されており、ガス分配プレート２６を支持する。このガス分配プレート２６と蓋４０との間にプレナム４８が画成されている。ガス分配プレート２６は、蓋４０に形成されたポート４２を通してプレナム４８に流れ込むガスが処理領域３０に配設された基板８に亘って分配されるようにする複数の開口を含む。
【００２１】
[0027]リモートプラズマ源５０は、導管５６によってポート４２に結合されている。この適当なリモートプラズマ源の実施例は、アプライドマテリアル社から入手できる。導管５６は、リモートプラズマ源５０において生成された反応性ラジカルが処理領域３０に入る前にろ過されるようにする通路を与える。リモートプラズマ源から生成される反応性ラジカルは、イオン、荷電種及びその他の反応性種を含む。１つの実施形態では、導管５６を通して流れるガスは、その導管５６に隣接して配設された少なくとも１つの磁石によって発生される磁界によってろ過される。
【００２２】
[0028]図１に示した実施形態では、第１の磁石５２及び第２の磁石５４が導管５６に隣接して配設されている。これら磁石５２、５４は、導管５６に隣接した所定の位置に固着され又は取り付けられる。図１に示した１つの実施形態では、これら磁石５２、５４は、締結具によって導管５６に締結又は固着されており、また、磁石５２、５４を取り付けるためには、接着層又はその他の適当な方法を使用することができる。また、磁石５２、５４は、チャンバ蓋４０又はチャンバ本体１０の他の部分に取り付けることも考えられる。磁石と導管５６内に形成される通路との間の相対的距離は、導管５６を通る磁界の強度に影響を及ぼし、従って、そのろ過効率に影響を及ぼす。従って、これら磁石は、所定のろ過効果を与えるべく磁界の強度を選択できるようにするため、位置を変えることができるようにして取り付けられるのがよい。
【００２３】
[0029]図２Ａ及び図２Ｂは、導管５６の両側に配設された磁石５２、５４の１つの実施形態を示している。望ましくない荷電粒子がイオン又は荷電種から生成され、従来のリモートプラズマ源から漏出し基板に衝突し、それにより、洗浄処理後の膜特性が劣化したものとなってしまうものと考えられる。本発明の１つの実施形態では、リモートプラズマ源５０から流れる反応性ラジカルを同伴した荷電粒子をろ過するように、磁界を発生させるため、２つの対向磁石５２、５４が使用されている。これら対向磁石５２、５４は、システム２００及び２１０に示されるように、接続導管５６内に磁界２０２、２１２を生成し、導管５６において荷電粒子を捕捉するろ過作用を与える。この生成された磁界は、それら２つの対向磁石の間で導管５６を横切る実質的に水平方向３０２を有するもので、荷電粒子の移動路を定める。図３に示されるように、荷電粒子は、磁力線３０２によってろ過され拘束され、磁力線３０２に沿って旋回しつつ移動させられる。荷電粒子の移動路３０４は、図３に示されている。荷電粒子は、導管を通して流れていくにつれて、減速され、又は方向転換されたり、又は減速され且つ方向転換させられたりする。通過していく荷電粒子は、導管の壁部に接触するように引き付けられ、電気的に中性な非イオン種となる。このようにして、実質的にろ過され電気的に中性なラジカルのみが、基板の表面に分配され、そこの汚染物質と反応して洗浄する。従って、望ましくない荷電粒子は、処理領域３０に入るガス流から効率よくろ過される。
【００２４】
[0030]前述したように、磁界の強度は、異なる処理要件に基づいて調整することができる。異なる処理条件の下では、異なるエネルギーの電子を、リモートプラズマ源から導入される異なるイオン及び反応性ラジカルから生成することができる。それら電子から荷電されるより高いエネルギーを有したイオンを捕捉するため、より強い磁界を印加することができる。反対に、それら電子から荷電されるより低いエネルギーを有するイオンを捕捉するため、より弱い磁界を印加することもできる。１つの実施形態では、磁界は、異なる磁石を使用することにより、即ち、異なる強度を有する磁石と交換することにより、調整することができる。別の実施形態では、磁界は、対向磁石５２、５４の間の距離を変えることによっても調整することができる。磁石５２、５４の間の距離は、より小さな直径を有する導管を使用することにより、短くすることができる。更に、これら磁石５２、５４の間の距離は、磁石と導管との間に空隙を与えるか、又は、図２に示されるように、導管と磁石との間に介在物２０４、２１４を挿入することにより、長くすることができる。その適当な材料の実施例としては、ガラス板、アルミナ片又はその他の非磁性材料がある。そうすることにより発生される磁界は、対向磁石の間の増大される距離に逆比例して減少させられる。１つの実施形態では、対向磁石５２、５４は、約０ｃｍから約２０ｃｍまでの距離のところに置くことができる。それにより発生される磁界は、約１０００ガウスから約１００ガウスまでである。別の実施形態では、対向磁石５２、５４は、約０ｃｍから約８ｃｍまでの距離のところに置くことができ、このとき発生される磁界は、約８００ガウスから約１００ガウスまでの間である。更に別の実施形態では、対向磁石５２、５４は、約１ｃｍから約５ｃｍまでの距離のところに置くことができ、このとき発生される磁界は、約６００ガウスから約４００ガウスまでの間である。
【００２５】
[0031]図１に戻って、反応性ラジカルは、チャンバ本体１０内へ通過する処理ガス（即ち、反応性ラジカル）の流路に石英表面を設けることにより、更にろ過することができる。例えば、リモートプラズマ源５０をポート４２に接続する通路を画成する導管５６の内側表面６０に、少なくとも部分的に石英を裏打ちしておくか、又は、その内側表面６０を石英で形成しておくとよい。更に、プレナム４８を画成する表面及び／又はガス分配プレート２６も又、石英で少なくとも部分的に被覆しておくか、又は、それらを石英で形成しておくとよい。例えば、図１に示した実施形態では、石英リング２４でプレナム４８の外側境界を取り囲んでいる。更に、プレナム４８の上方境界を画成する蓋４０の底部表面に、石英ライナー４４を配設しておくとよい。この石英表面６０は、水素含有ラジカルが水素結合できその石英表面上に吸収されるような表面を与えることによりそれらラジカルの再結合を減少させるイオンフィルターとして作用するものと考えられる。石英表面６０に衝突する水素含有ラジカルは、吸収された水素含有ラジカルを付勢されたガスへと解放させ、それにより、水素ラジカルを再生させる。水素イオンは、この石英表面によっては再生されず、従って、これらイオンは、再結合して、電気的に中性な非イオン種を形成する。従って、活性化された洗浄ガスをその石英表面上に通すことにより、それら反応性ラジカルは、付勢された洗浄ガスから効果的にろ過されるが、それら反応性ラジカルは、保存される。再結合活性ラジカルからの荷電粒子は、効率的に減少させられる。
【００２６】
[0032]更に又、本発明の前洗浄処理のための処理ガスは、前述した反応性処理チャンバ本体１０と流体連通したリモートプラズマ源５０内でプラズマへと励起される。反応性ラジカルが、水素ガス、ヘリウムガス又はそれらの組み合わせたものを含む選択された洗浄ガスの群から生成され、基板表面の汚染物質と反応する。プラズマが生成された後、水素又はヘリウムガス又はそれらの組み合わせたものが、リモートプラズマ源５０内へ導入され、それから反応性ラジカルが生成される。それから、それら生成された反応性ラジカルは、接続導管５６を通過して、処理領域３０へと分配され、汚染物質を洗浄する。反応性ラジカルのプラズマからのラジカルによる洗浄の後で、基板表面に残留している自然酸化物及び汚染物質は、それから生成されるラジカルによって除去される。
【００２７】
[0033]本発明においては、基板上の誘電体層は、Ｈ２、Ｈｅ又はＨ２／Ｈｅの混合体からリモートプラズマ源によって生成され且つ発生磁気フィルターを通してチャンバ内へ分配される反応性ラジカルで前洗浄される。このフィルターは、付勢された反応性ラジカルを中性化し、プラズマ領域から漏出する可能性のある荷電粒子を減少させ、その中性化された反応性ラジカルを基板表面へ分配させてその上の表面汚染物質及び残留物と反応して洗浄するようにするために、設けられている。それら中性化された反応性ラジカルは、とりわけ、残留フォトレジスト、炭化水素、フルオロカーボン、自然酸化物及びポリマーを除去し、低ｋ膜特性を更に損なうことなく自然酸化物及び残留物のない誘電体層を与える。
【００２８】
[0034]異なる処理要件に対して洗浄効率を調整するため、異なる洗浄圧力を使用することができる。１つの実施形態では、前洗浄処理は、１５００sccｍの割合で水素ガスを流し込み、１５００ワットの高周波電力を印加し、ウエハ温度を３００℃に維持し、チャンバを４００ミリトールというより高い圧力に維持することを含み、ここで、従来のフォトレジストのエッチング割合は、８００−１０００Å／分のあたりである。別の実施形態では、前洗浄処理は、２００sccｍの割合で水素ガスを流し込み、１５００ワットのＲＦ電力を印加し、ウエハ温度を３００℃に維持し、チャンバを３０ミリトールというより低い圧力に維持することを含み、ここで、従来のフォトレジストのエッチング割合は、９００−１１００Å／分のあたりである。更に別の実施形態では、前洗浄処理は、１：１の比率で水素及びヘリウムガスを含み、チャンバ圧力を３０ミリトールに維持し、ここで、従来のフォトレジストのエッチング割合は、７００−９００Å／分である。更に別の実施形態では、前洗浄処理は、３：７の比率で水素及びヘリウムガスを含み、チャンバ圧力を４５ミリトールに維持し、ここで、従来のフォトレジストのエッチング割合は、６００−８００Å／分である。
【００２９】
[0035]図５は、ここに記載したような処理を行うように適応される典型的なマルチチャンバ処理システム５００の概略上面図である。これらシステムの実施例としては、アプライドマテリアル社から市販されているエンジュラ、センチュラ及びプロジューサー処理システムがある。本発明の効果を得るように適応される別の同様のマルチチャンバ処理システムは、１９９３年２月１６日に発行された「Stage Vacuum Wafer Processing System and Method」と題する米国特許第５，１８６，７１８号明細書に開示されており、この明細書の記載はここに援用される。
【００３０】
[0036]このシステム５００は、一般に、基板をシステム５００に入れたり出したり移送するためのロードロックチャンバ５０２、５０４を含む。典型的には、システム５００は真空下に置かれているので、ロードロックチャンバ５０２、５０４は、システム５００へ導入される基板を「ポンプダウン」することができる。第１のロボット５１０は、基板を、ロードロックチャンバ５０２、５０４、処理チャンバ５１２、５１４、移送チャンバ５２２、５２４及びその他のチャンバ５１６、５１８の間で移送することができる。第２のロボット５３０は、基板を、処理チャンバ５３２、５３４、５３６、５３８と移送チャンバ５２２、５２４との間で移送することができる。各処理チャンバ５１２、５１４、５１６及び５１８は、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、前洗浄、脱気、配向及びその他の基板処理を含む繰り返し層堆積の如き多数の基板処理動作を行うために、装備することができる。また、これらチャンバ５１２、５１４、５１６、５３２、５３４、５３６、５３８のうちの少なくとも１つは、前述したような処理チャンバとして構成される。第１のロボット５１０は、また、基板を１つ以上の移送チャンバ５２２及び５２４へ出し入れするように移送する。
【００３１】
[0037]移送チャンバ５２２及び５２４は、システム５００内で基板を移送できるようにしながら、超高真空状態を維持するのに使用される。第２のロボット５３０は、移送チャンバ５２２及び５２４と、第２のセットの１つ以上の処理チャンバ５３２、５３４、５３６及び５３８との間で基板を移送する。処理チャンバ５１２、５１４、５１６及び５１８と同様に、処理チャンバ５３２、５３４、５３６及び５３８は、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、前洗浄、脱気及び配向を含む繰り返し層堆積の如き種々な基板処理動作を行うために、装備することができる。基板処理チャンバ５１２、５１４、５１６、５３２、５３４、５３６及び５３８のうちのいずれも、もし、特定の処理をこのシステム５００で行う場合に必要がないのであれば、このシステム５００から取り外すことができる。
【００３２】
[0038]この処理システムは、図１に示したような誘電体層を含む基板表面を前洗浄するための処理チャンバ１００のような１つ以上の前洗浄チャンバ、バリヤー層を堆積するように構成された１つ以上の原子層堆積（ＡＬＤ）又はＰＶＤチャンバ及びシード層を堆積するように構成された１つ以上のＰＶＤチャンバを含む。システムの効率及びスループットを高めるために、この処理システムの１つの構成は、基板表面を前洗浄するように構成された２つの前洗浄チャンバ、バリヤー層を堆積するように構成された２つのＡＬＤ又はＰＶＤチャンバ及びバックエンド中央移送チャンバに接続して配設されシード層を堆積するように構成された２つのＰＶＤチャンバを含む。１つの実施形態では、前洗浄チャンバは、参照符号５１２、５１４で示すものである。処理チャンバ５３４、５３６は、窒化タンタル（ＴａＮ）ＡＬＤ又はＰＶＤチャンバであり、処理チャンバ５３２及び５３８は、銅又はタンタルＰＶＤチャンバである。
【００３３】
[0039]本発明において、基板は、この基板の表面上の汚染物質を前洗浄するため前洗浄チャンバ５１２、５１４へと移送される。この前洗浄ステップに続いて、基板は、誘電体層の露出表面上にＴｉ、Ｔｉ／ＴｉＮ、Ｔａ、Ｔａ／ＴａＮ等の如きライナー又はバリヤー層を堆積するため処理チャンバ５３４、５３６へと移送され、その後、更にその露出部分にＡｌ、Ｃｕ、Ｗ又はその他の導電性物質を充填するため別の処理チャンバ５３２、５３８へと移送される。
【００３４】
[0040]図４は、ここに説明した実施形態を実施するのに使用される別の反応性前洗浄チャンバ４０２の概略断面図である。本発明の効果を得るように適応される１つのチャンバは、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアル社から入手できるプリクリーンIIチャンバである。このチャンバ４０２は、ステンレス鋼、アルミニウム等の如き金属構成であってよい側壁部４１４を有するベース部材４１２によって形成された真空チャンバ本体４１１を含む。ベース部材４１２の底部の開口４１５は、チャンバ本体４１１の内側のガス圧力を制御するのに使用されるターボポンプ４１６に接続される。石英ドーム４１７は、チャンバ本体４１１の頂部を形成しており、この石英ドーム４１７の周囲には、フランジ４１８が設けられており、このフランジ４１８は、ベース部材４１２の側壁部４１４の上部周辺と組み合っている。石英ドーム４１７とベース部材４１２との接合部にガス分配システム４１９が設けられている。石英、セラミック等で形成された絶縁性ペデスタル４２０は、チャンバ本体４１１にウエハを保持するように配置された導電性ペデスタル４２２を保持する石英カバー４２１を有する。ＲＦ電力供給源の如き高周波電力供給源４３２が、ペデスタル４２２に容量的に結合され、そこに負のバイアス電圧を供給する。
【００３５】
[0041]ＲＦ誘導コイルの如きアンテナ４２５が、チャンバ本体４１１におけるプラズマ密度を制御するため、石英ドーム４１７の外側に巻かれている。このアンテナ４２５は、カバー４２７によって支持されている。このアンテナ４２５は、中空銅管で形成することができる。このアンテナ４２５の巻回の内側でチャンバ本体４１１に、交流軸方向電磁界が生成される。一般的に、約４００ｋＨｚから約１３５６ｋＨｚまでのＲＦ周波数が使用され、この周波数で動作する従来設計（図示していない）のＲＦ電力供給源４３０が、チャンバ本体４１１にプラズマを生成するため、整合回路網（図示していない）によってアンテナ４２５に結合されている。この高周波電磁界により、ペデスタル４２２の上方のチャンバ本体４１１の部分内にプラズマが生成される。チャンバ本体４１１の内側に真空が引かれ、１つ以上のガス源（図示していない）からガス入口４２９を通してチャンバ本体４１１内へ処理ガスが送り込まれる。ガスをチャンバ本体４１１の外側へ抜くために、排気出口４２８を使用することができる。
【００３６】
[0042]チャンバ本体４０２の頂部に接続導管５６を介してリモートプラズマ源５０が配設されている。このリモートプラズマ源５０は、プラズマを生成して、複数の反応性ラジカルを形成し、接続導管５６を通してそれらラジカルをチャンバ本体４１１へと分配する。このリモートプラズマ源５０は、チャンバ本体４１１からある距離のところに配置されていて、それらのリモート反応性ラジカルがチャンバ本体４１１までの距離に亘って走行しフィルター２００を通過するようにされている。そのフィルターは、リモートプラズマ源５０から生成され付勢された反応性ラジカルをろ過し中性化するように接続導管５６に置かれるように配置されている。
【００３７】
[0043]かくして、導電性層堆積前の前洗浄処理後の低ｋ膜劣化を減少させ、低ｋ膜品質を大幅に改善するような、誘電体膜を洗浄するための装置及び方法が提供された。
【００３８】
[0044]本発明の実施形態について前述したのであるが、本発明の基本的範囲から逸脱せずに、本発明の他の更に別の実施形態を考えることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって決定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による反応性前洗浄チャンバの一実施形態の概略断面図である。
【図２Ａ】本発明による２つの対向磁石の一実施形態の概略断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの２つの対向磁石の間に存在する磁界の概略上面図である。
【図３】本発明に従って磁石によって拡大される荷電粒子の流路の一実施形態の上面図である。
【図４】本発明の実施形態を実施するのに使用することのできる反応性前洗浄チャンバの別の実施形態を示している。
【図５】本発明の処理を行うように適応されるマルチチャンバ処理システムの一実施例の概略上面図である。
【符号の説明】
【００４０】
８…基板（ウエハ９、１０…チャンバ本体、１４…ヒーター、１６…チャンバアダプター、１８…アダプター、２４…石英リング、２６…ガス分配プレート、３０…処理領域、３８…フォーカスリング、４０…チャンバ蓋、４２…ポート、４４…石英ライナー、４８…プレナム、５０…リモートプラズマ源、５２…第１の磁石、５４…第２の磁石、５６…接続導管、６０…内側表面（石英表面）、１００…処理チャンバ、２００…システム、２０２…磁界、２０４…介在物、２１０…システム、２１２…磁界、２１４…介在物、３０２…磁力線、３０４…移動路、４０２…反応性前洗浄チャンバ、４１１…真空チャンバ本体、４１２…ベース部材、４１４…側壁部、４１５…開口、４１６…ターボポンプ、４１７…石英ドーム、４１８…フランジ、４１９…ガス分配システム、４２０…絶縁性ペデスタル、４２１…石英カバー、４２２…導電性ペデスタル、４２５…アンテナ、４２７…カバー、４２８…排気出口、４２９…ガス入口、４３０…ＲＦ電力供給源、４３２…高周波電力供給源、５００…マルチチャンバ処理システム、５０２…ロードロックチャンバ、５０４…ロードロックチャンバ、５１０…第１のロボット、５１２…処理チャンバ、５１４…処理チャンバ、５１６…他のチャンバ、５１８…他のチャンバ、５２２…移送チャンバ、５２４…移送チャンバ、５３０…第２のロボット、５３２…処理チャンバ、５３４…処理チャンバ、５３６…処理チャンバ、５３８…処理チャンバ、５５０…マイクロプロセッサコントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部で基板を支持するように適応されたチャンバ本体と、
複数の反応性ラジカルを上記チャンバ本体へ与えるように適応されたリモートプラズマ源と、
上記リモートプラズマ源を上記チャンバ本体に結合する通路と、
上記通路に隣接して配設された少なくとも１つの磁石と、
を備える、誘電体膜を洗浄するための装置。
【請求項２】
上記通路に隣接して配設された２つ以上の磁石を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
上記磁石は、導管の外側周辺の対向側に配設されている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
上記通路に隣接して配設された上記磁石は、上記通路を横切る磁界を与える、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
上記磁界は、上記磁石の間の距離を変えることにより調整可能である、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
上記対向磁石は、約０センチメートルから約１０センチメートルの距離だけ離間される、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
上記通路は、少なくとも部分的に石英で裏打ちされる、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
上記通路の少なくとも一部分は、石英管により画成される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
上記チャンバ本体を上記リモートプラズマ源に結合する入口より下で、上記チャンバ本体に配設されたガス分配プレートと、
上記入口と上記ガス分配プレートの間に画成されたプレナムに露出された石英表面と、
を更に備える請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
上記チャンバ本体に配設され、熱を上記基板へ与えるように適応されたヒーターを更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
処理チャンバに配設される少なくとも部分的に露出された誘電体層を有する基板を準備するステップと、
リモートプラズマ源において複数の反応性ラジカルを生成するステップと、
少なくとも１つの磁石を隣接して配設させた通路を通して、上記リモートプラズマ源から上記処理チャンバへと上記反応性ラジカルを流し込むステップと、
上記通路に通される上記反応性ラジカルを磁気的にろ過するステップと、
を備える、誘電体層を洗浄する方法。
【請求項１２】
上記通路に隣接して配設された上記磁石により磁界を調整するステップを更に備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
上記通路において荷電粒子を中性化するステップを更に備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
上記荷電粒子を上記通路の壁部に接触させるように引き付けるステップを更に備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
上記リモートプラズマ源の下流の石英表面に対して上記反応性ラジカルを露出させるステップを更に備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
上記露出された誘電体層を上記ろ過された反応性ラジカルで洗浄するステップを更に備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
上記洗浄された誘電体層の少なくとも一部分にバリヤー層を堆積するステップを更に備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
上記誘電体層は、低ｋ物質である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
上記洗浄するステップは、
上記処理チャンバを約４００ミリトールより低い圧力に維持する段階と、
約１２００Ｗから１８００Ｗの範囲内のリモートプラズマ源電力を印加する段階と、
上記チャンバへ水素ガスを流す段階と、
を更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
上記チャンバ圧力を維持する段階は、上記処理チャンバを約３０ミリトールの圧力に維持することを更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
上記処理チャンバにヘリウムガスを流す段階を更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
約２５０℃から約３５０℃までの温度に上記基板を加熱するステップを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２３】
第１の処理チャンバに配設される少なくとも部分的に露出された誘電体層を有する基板を準備するステップと、
リモートプラズマ源において複数の反応性ラジカルを生成するステップと、
少なくとも１つの磁石を隣接して配設させた通路を通して、上記リモートプラズマ源から上記反応性ラジカルを上記処理チャンバへと流し込むステップと、
上記通路を通る上記反応性ラジカルから荷電粒子を磁気的にろ過するステップと、
上記リモートプラズマ源から通される荷電粒子を除去するステップと、
上記ろ過されたラジカルを使用して上記誘電体層の露出された部分を洗浄するステップと、
真空を損なうことなく、上記洗浄された基板を第２の処理チャンバへ移送するステップと、
上記第２のチャンバ内で上記洗浄された基板上にライナー層を堆積するステップと、
を備えた、誘電体層を洗浄する方法。
【請求項１】
内部で基板を支持するように適応されたチャンバ本体と、
複数の反応性ラジカルを上記チャンバ本体へ与えるように適応されたリモートプラズマ源と、
上記リモートプラズマ源を上記チャンバ本体に結合する通路と、
上記通路に隣接して配設された少なくとも１つの磁石と、
を備える、誘電体膜を洗浄するための装置。
【請求項２】
上記通路に隣接して配設された２つ以上の磁石を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
上記磁石は、導管の外側周辺の対向側に配設されている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
上記通路に隣接して配設された上記磁石は、上記通路を横切る磁界を与える、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
上記磁界は、上記磁石の間の距離を変えることにより調整可能である、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
上記対向磁石は、約０センチメートルから約１０センチメートルの距離だけ離間される、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
上記通路は、少なくとも部分的に石英で裏打ちされる、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
上記通路の少なくとも一部分は、石英管により画成される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
上記チャンバ本体を上記リモートプラズマ源に結合する入口より下で、上記チャンバ本体に配設されたガス分配プレートと、
上記入口と上記ガス分配プレートの間に画成されたプレナムに露出された石英表面と、
を更に備える請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
上記チャンバ本体に配設され、熱を上記基板へ与えるように適応されたヒーターを更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
処理チャンバに配設される少なくとも部分的に露出された誘電体層を有する基板を準備するステップと、
リモートプラズマ源において複数の反応性ラジカルを生成するステップと、
少なくとも１つの磁石を隣接して配設させた通路を通して、上記リモートプラズマ源から上記処理チャンバへと上記反応性ラジカルを流し込むステップと、
上記通路に通される上記反応性ラジカルを磁気的にろ過するステップと、
を備える、誘電体層を洗浄する方法。
【請求項１２】
上記通路に隣接して配設された上記磁石により磁界を調整するステップを更に備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
上記通路において荷電粒子を中性化するステップを更に備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
上記荷電粒子を上記通路の壁部に接触させるように引き付けるステップを更に備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
上記リモートプラズマ源の下流の石英表面に対して上記反応性ラジカルを露出させるステップを更に備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
上記露出された誘電体層を上記ろ過された反応性ラジカルで洗浄するステップを更に備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
上記洗浄された誘電体層の少なくとも一部分にバリヤー層を堆積するステップを更に備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
上記誘電体層は、低ｋ物質である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
上記洗浄するステップは、
上記処理チャンバを約４００ミリトールより低い圧力に維持する段階と、
約１２００Ｗから１８００Ｗの範囲内のリモートプラズマ源電力を印加する段階と、
上記チャンバへ水素ガスを流す段階と、
を更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
上記チャンバ圧力を維持する段階は、上記処理チャンバを約３０ミリトールの圧力に維持することを更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
上記処理チャンバにヘリウムガスを流す段階を更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
約２５０℃から約３５０℃までの温度に上記基板を加熱するステップを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２３】
第１の処理チャンバに配設される少なくとも部分的に露出された誘電体層を有する基板を準備するステップと、
リモートプラズマ源において複数の反応性ラジカルを生成するステップと、
少なくとも１つの磁石を隣接して配設させた通路を通して、上記リモートプラズマ源から上記反応性ラジカルを上記処理チャンバへと流し込むステップと、
上記通路を通る上記反応性ラジカルから荷電粒子を磁気的にろ過するステップと、
上記リモートプラズマ源から通される荷電粒子を除去するステップと、
上記ろ過されたラジカルを使用して上記誘電体層の露出された部分を洗浄するステップと、
真空を損なうことなく、上記洗浄された基板を第２の処理チャンバへ移送するステップと、
上記第２のチャンバ内で上記洗浄された基板上にライナー層を堆積するステップと、
を備えた、誘電体層を洗浄する方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２００９−５１６９２０（Ｐ２００９−５１６９２０Ａ）
【公表日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５４１４８７（Ｐ２００８−５４１４８７）
【出願日】平成１８年１１月１７日（２００６．１１．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０６１０３３
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１２０２７６
【国際公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１７日（２００６．１１．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０６１０３３
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１２０２７６
【国際公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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