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公開番号2025164370
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-30
出願番号2024068305
出願日2024-04-19
発明の名称改質方法および改質システム
出願人東京エレクトロン株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類C23C 8/64 20060101AFI20251023BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】配線に用いられる金属にボイドが発生することを抑制する。
【解決手段】改質方法は、工程a)と、工程b)と、工程c)とを含む。工程a)では、金属配線が設けられた基板において、成膜装置により、金属配線の表面に炭素含有膜を形成する。工程b)では、アニール装置のチャンバ内に炭素含有膜が形成された基板が搬入される。工程c)では、チャンバ内に酸素含有ガスが供給され、チャンバ内の圧力が大気圧よりも低く、かつ、基板の温度が工程a)における基板の温度よりも高い状態で、炭素含有膜が形成された基板をアニールする。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
ａ）金属配線が設けられた基板において、成膜装置により前記金属配線の表面に炭素含有膜を形成する工程と、
ｂ）アニール装置のチャンバ内に前記炭素含有膜が形成された前記基板を搬入する工程と、
ｃ）前記チャンバ内に酸素含有ガスが供給され、前記チャンバ内の圧力が大気圧よりも低く、かつ、前記基板の温度が前記工程ａ）における前記基板の温度よりも高い状態で、前記炭素含有膜が形成された前記基板をアニールする工程と、
を含む改質方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
ｄ）前記工程ｃ）の後に実行され、前記チャンバ内に酸素を含まないガスが供給され、チャンバ内の圧力が大気圧よりも低く、かつ、前記基板の温度が前記工程ａ）における前記基板の温度よりも高い状態で、前記炭素含有膜が形成された前記基板をアニールする工程
をさらに含む請求項１に記載の改質方法。
【請求項３】
ｅ）前記工程ｃ）の後、かつ、前記工程ｄ）の前に実行され、前記炭素含有膜が形成された前記金属配線の表面を、酸素を含まないガスをプラズマ化することにより生成されたプラズマに晒す工程
をさらに含む請求項２に記載の改質方法。
【請求項４】
ｅ）前記工程ｃ）の後、かつ、前記工程ｄ）の前に実行され、前記炭素含有膜が形成された前記金属配線の表面を、酸素含有ガスをプラズマ化することにより生成されたプラズマに晒す工程
をさらに含む請求項２に記載の改質方法。
【請求項５】
前記工程ｅ）における前記チャンバ内の圧力は大気圧より低い圧力である請求項３または４に記載の改質方法。
【請求項６】
前記工程ｅ）における前記チャンバ内の圧力は、０．００１Ｔｏｒｒ以上かつ１０Ｔｏｒｒ以下の範囲内の圧力である請求項５に記載の改質方法。
【請求項７】
ｄ）前記工程ｃ）の後に実行され、前記チャンバ内に酸素含有ガスが供給され、チャンバ内の圧力が大気圧よりも低く、かつ、前記基板の温度が前記工程ａ）における前記基板の温度よりも高い状態で、前記炭素含有膜が形成された前記基板をアニールする工程
をさらに含み、
前記工程ｄ）において前記チャンバ内に供給される酸素含有ガスの流量は、前記工程ｃ）において前記チャンバ内に供給される酸素含有ガスの流量よりも小さい請求項１に記載の改質方法。
【請求項８】
前記工程ｄ）における前記チャンバ内の圧力は、０．０００１Ｔｏｒｒ以上かつ１００Ｔｏｒｒ以下の範囲内の圧力である請求項７に記載の改質方法。
【請求項９】
前記工程ｄ）における前記基板の温度は、３００℃以上かつ１１００℃以下の範囲内の温度である請求項７に記載の改質方法。
【請求項１０】
ｆ）前記工程ｃ）の後に実行され、前記炭素含有膜が形成された前記金属配線の表面を、酸素含有ガスをプラズマ化することにより生成されたプラズマに晒す工程
をさらに含む請求項１に記載の改質方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示の種々の側面および実施形態は、改質方法および改質システムに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば下記特許文献１には、「プロセスコントローラ２３は、第２の熱処理モジュール１３ｄを制御し、ウエハＷに対して第３の熱処理を実行する（Ｓ１０５）。具体的には、プロセスコントローラ２３は、第２の熱処理モジュール１３ｄのバタフライバルブ４２および真空ポンプ４３を制御して、チャンバ２６内を所定の真空度まで減圧させる。そして、プロセスコントローラ２３は、第２のガス供給源２８ｂからのアルゴンガス、および、第３のガス供給源２８ｃからの酸素ガスを、それぞれ所定の流量でシャワープレート３８を介してチャンバ２６内に供給する。そして、プロセスコントローラ２３は、ヒータ電源３７を制御して、ウエハＷの温度を所定の温度に設定する。これにより、例えば図４（ｄ）に示すように、金属触媒５１の表面に付着した余分な炭素が除去される。」ことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－３５０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、金属配線にボイドが発生することを抑制することができる改質方法および改質システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一側面は、改質方法であって、工程ａ）と、工程ｂ）と、工程ｃ）とを含む。工程ａ）では、金属配線が設けられた基板において、成膜装置により、金属配線の表面に炭素含有膜を形成する。工程ｂ）では、アニール装置のチャンバ内に炭素含有膜が形成された基板が搬入される。工程ｃ）では、チャンバ内に酸素含有ガスが供給され、チャンバ内の圧力が大気圧よりも低く、かつ、基板の温度が工程ａ）における基板の温度よりも高い状態で、炭素含有膜が形成された基板をアニールする。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の種々の側面および実施形態によれば、金属配線にボイドが発生することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、本開示の一実施形態における改質システムの一例を示すシステム構成図である。
図２は、プラズマ処理装置の一例を示す図である。
図３は、アニール装置の一例を示す図である。
図４は、第１の実施形態における改質方法の一例を示すフローチャートである。
図５は、基板の構造の一例を示す断面図である。
図６Ａは、第１の実施形態における改質過程の一例を示す模式図である。
図６Ｂは、第１の実施形態における改質過程の一例を示す模式図である。
図６Ｃは、第１の実施形態における改質過程の一例を示す模式図である。
図７は、ギブス自由エネルギーと温度との関係の一例を示す図である。
図８は、配線層のシート抵抗の変化の一例を示す図である。
図９は、第２の実施形態における改質方法の一例を示すフローチャートである。
図１０Ａは、第２の実施形態における改質過程の一例を示す模式図である。
図１０Ｂは、第２の実施形態における改質過程の一例を示す模式図である。
図１０Ｃは、第２の実施形態における改質過程の一例を示す模式図である。
図１０Ｄは、第２の実施形態における改質過程の一例を示す模式図である。
図１１は、配線層のシート抵抗の変化の一例を示す図である。
図１２は、第３の実施形態における改質方法の一例を示すフローチャートである。
図１３Ａは、第３の実施形態における改質過程の一例を示す模式図である。
図１３Ｂは、第３の実施形態における改質過程の一例を示す模式図である。
図１３Ｃは、第３の実施形態における改質過程の一例を示す模式図である。
図１３Ｄは、第３の実施形態における改質過程の一例を示す模式図である。
図１４は、第４の実施形態における改質方法の一例を示すフローチャートである。
図１５Ａは、第４の実施形態における改質過程の一例を示す模式図である。
図１５Ｂは、第４の実施形態における改質過程の一例を示す模式図である。
図１５Ｃは、第４の実施形態における改質過程の一例を示す模式図である。
図１５Ｄは、第４の実施形態における改質過程の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、開示される改質方法および改質システムの実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示される改質方法および改質システムが限定されるものではない。
【０００９】
半導体層に金属配線を設ける場合、半導体層と金属配線との間には、バリア層および接着層を設ける場合がある。この場合、接着層の金属が、金属配線の粒界を通って金属配線の表面に析出する場合がある。接着層の金属が金属配線の表面に析出すると、接着層の金属が通過した金属配線の粒界に亀裂が発生し、その亀裂が金属配線の応力によって広がる場合がある。金属配線の亀裂が広がると、亀裂が金属配線のボイドとなる。
【００１０】
金属配線にボイドが発生すると、金属配線の抵抗が大きくなる。また、接着層の金属が金属配線の表面に析出すると、半導体層と金属配線との間の接着層の金属が減少し、半導体層と金属配線との間の密着性が低下する。半導体層と金属配線との間の密着性が低下すると、半導体層と金属配線との間の抵抗が大きくなる。
（【００１１】以降は省略されています）

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