KR20070011463A - Substrate for electronic device and method for processing same - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a substrate for electronic devices such as semiconductor devices and a method for processing the same. In the processing method, firstly a substrate for electronic devices is prepared and an insulating film (I) composed of a fluorocarbon (CF) is formed on the surface of the substrate. Then, fluorine (F) atoms exposed in the surface of the insulating film (I) are removed therefrom by bombarding the surface of the insulating film (I) with, for example, activated species (Kr+) produced in a krypton (Kr) gas plasma. In this connection, the substrate is kept out of contact with moisture at least from immediately after the insulating film forming step until completion of the fluorine atom removing step. ® KIPO & WIPO 2007

Description

전자 장치용 기판 및 그 처리 방법 {SUBSTRATE FOR ELECTRONIC DEVICE AND METHOD FOR PROCESSING SAME}Substrate for electronic device and processing method thereof {SUBSTRATE FOR ELECTRONIC DEVICE AND METHOD FOR PROCESSING SAME}

본 발명은 반도체 장치, 액정 표시 장치, 유기 EL 소자 등의 전자 장치용의 기판 및 그 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate for an electronic device such as a semiconductor device, a liquid crystal display device, an organic EL element, and a processing method thereof.

전자 장치인 반도체 장치의 고집적화를 도모하기 위한 하나의 방법으로서 다층 배선 구조가 채용되고 있다. 다층 배선 구조를 채용하기 위해서는 n층째의 배선층과 (n+1)층째의 배선층의 사이를 도전층으로 접속함과 동시에, 도전층 이외의 영역에 층간 절연막이라 불리는 박막이 형성된다. 이 층간 절연막의 대표적인 것으로서 실리콘 산화막이 있지만, 반도체 장치의 동작속도를 가일층 빠르게 하기 위해, 층간 절연막의 비유전율을 더욱 낮게 하는 것이 요구되고 있다.As one method for achieving high integration of a semiconductor device as an electronic device, a multilayer wiring structure is adopted. In order to adopt a multilayer wiring structure, a conductive layer is connected between the n-th wiring layer and the (n + 1) th wiring layer with a conductive layer, and a thin film called an interlayer insulating film is formed in a region other than the conductive layer. Although a silicon oxide film is a typical example of this interlayer insulating film, in order to further speed up the operation of a semiconductor device, it is required to further lower the dielectric constant of the interlayer insulating film.

이러한 배경으로부터 불소첨가카본(플루오로카본)으로 이루어지는 절연막(이하, 「CF절연막」이라 함)이 주목받고 있으며, 이 CF절연막에 따르면, 실리콘 산화막에 비해 대폭 비유전율을 저감할 수 있다. From this background, attention has been paid to an insulating film made of fluorinated carbon (fluorocarbon) (hereinafter referred to as a "CF insulating film"). According to this CF insulating film, the relative dielectric constant can be significantly reduced as compared with the silicon oxide film.

CF절연막의 성막은 예를 들면 플라즈마 처리 장치에 있어서, 불소첨가카본의 원료가스인 예를 들면 C5F8을 여기하고, 발생한 래디컬을 기판상에 퇴적하는 것에 의해서 실행된다. 그 때, 예를 들면 마이크로파에 의해서 아르곤가스 등의 플라즈마 발생용의 플라즈마가스를 플라즈마화하고, 이 플라즈마에 의해서 원료가스를 여기시킨다(예를 들면, 일본국 특허공개공보 평성11-162960호 참조). Formation of the CF insulating film is performed by, for example, excitation of C 5 F 8 , which is a source gas of fluorinated carbon, in a plasma processing apparatus, and deposition of generated radicals on a substrate. At that time, for example, plasma is used to plasma plasma gas such as argon gas by the microwave, and the source gas is excited by the plasma (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-162960). .

그러나, CF절연막을 성막한 경우, 도 10에 도시하는 바와 같이 CF절연막 I중의 불소원자는 막의 표면측에 배향되며, 해당 막의 표면에 노출한다. 불소원자는 전기음성도가 높고, 물분자가 흡착되기 쉬운 성질을 갖고 있다. 이 때문에, 불소원자가 막의 표면에 노출된 채 방치되면, 예를 들면 기판의 반송시 등에 표면의 불소원자에 물분자가 흡착해 버린다. However, when the CF insulating film is formed, as shown in Fig. 10, the fluorine atoms in the CF insulating film I are oriented on the surface side of the film and exposed to the surface of the film. Fluorine atoms have a high electronegativity and have a property of adsorbing water molecules. For this reason, when the fluorine atom is left exposed to the surface of the film, water molecules will adsorb to the surface of the fluorine atom at the time of conveyance, for example.

그리고, 성막후에 기판을 가열했을 때 등에, 흡착한 물분자가 불소원자와 반응해 버린다. 물분자와 반응한 불소원자는 CF절연막 I로부터 불화수소가스로서 방출된다. 이 불화수소가스는 막을 부식시켜 파괴하는 성질을 갖고 있다. 예를 들면, 불화수소가스는 반도체 장치내의 도전층과 층간 절연막의 사이에 형성되는 배리어 메탈막과 반응하여, 해당 배리어 메탈막을 파괴하여 박리시키는 경우가 있다. 그 결과, 반도체 장치의 다층 배선 구조가 적정하게 형성되지 않아, 반도체 장치의 생산효율이 현저히 저하하고 있었다. Then, when the substrate is heated after film formation, the adsorbed water molecules react with the fluorine atom. The fluorine atom reacted with the water molecule is released from the CF insulating film I as hydrogen fluoride gas. This hydrogen fluoride gas has a property of corroding and destroying the membrane. For example, hydrogen fluoride gas may react with a barrier metal film formed between a conductive layer and an interlayer insulating film in a semiconductor device, and sometimes the barrier metal film is broken and peeled off. As a result, the multilayer wiring structure of the semiconductor device was not properly formed, and the production efficiency of the semiconductor device was significantly reduced.

또한, CF절연막 I의 표면은 물분자와의 반응에 의해서 변질되어, CF절연막 I의 리크(누설)특성이 악화되고 있었다. 이 때문에, 예를 들면 CF절연막 I이 구성하는 층간 절연막의 절연성이 저하하여, 반도체 장치의 성능을 저하시키고 있었다. In addition, the surface of the CF insulating film I was deteriorated by reaction with water molecules, and the leakage (leakage) characteristics of the CF insulating film I were deteriorated. For this reason, the insulation property of the interlayer insulation film which the CF insulation film I comprises, for example, fell, and the performance of the semiconductor device was reduced.

본 발명은 이러한 점을 감안해서 이루어진 것으로서, CF절연막의 표면에 노출된 불소원자가 물분자와 반응하는 것을 억제하는 전자 장치용 기판 및 그 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. This invention is made | formed in view of this point, Comprising: It aims at providing the board | substrate for electronic devices which suppresses reaction of the fluorine atom exposed to the surface of a CF insulating film with water molecules, and its processing method.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 전자 장치용 기판의 처리 방법은 전자 장치용의 기판을 준비하는 공정과, 상기 기판의 표면상에 불소첨가카본으로 이루어지는 절연막을 형성하는 공정과, 상기 절연막의 표면에 노출되어 있는 불소원자를 해당 절연막으로부터 이탈시키는 공정을 구비하고, 적어도, 상기 절연막을 형성하는 공정의 직후부터 상기 불소원자를 이탈시키는 공정의 완료까지의 동안에는 상기 기판에 수분이 접촉하지 않도록 유지하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the processing method of an electronic device substrate of the present invention comprises the steps of preparing a substrate for an electronic device, forming an insulating film made of fluorinated carbon on the surface of the substrate, and And removing the fluorine atoms exposed on the surface from the insulating film, and keeping the substrate from contact with moisture at least during immediately after the step of forming the insulating film until the completion of the step of removing the fluorine atoms. Characterized in that.

이 방법에 따르면, 절연막의 표면에 노출되어 있는 불소원자를 수분과 접촉하기 전에 해당 절연막으로부터 이탈시킴으로써, 해당 불소원자가 물분자와 반응하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 절연막의 표면으로부터 불화수소가 발생하는 일이 없어, 불화수소에 의해서 다른 막을 파괴하여 박리시키는 것을 방지할 수 있다. 또한, 절연막의 표면이 변질되어 비유전율이 상승하는 것을 방지할 수 있다. According to this method, the fluorine atom exposed on the surface of the insulating film is separated from the insulating film before contacting with water, whereby the reaction of the fluorine atom with the water molecule can be suppressed. As a result, hydrogen fluoride does not generate | occur | produce from the surface of an insulating film, and it can prevent that another film is destroyed and peeled off by hydrogen fluoride. In addition, it is possible to prevent the surface of the insulating film from deteriorating and the relative dielectric constant to rise.

상기 불소원자를 이탈시키는 공정은 희가스 또는 질소가스 플라즈마 중에서 생성된 활성종을 절연막의 표면에 충돌시키는 것에 의해서 실행할 수 있다. 이러한 경우, 활성종의 물리적인 충돌에 의해서, 절연막의 표면의 불소원자가 해당 절연막으로부터 튀어 나가도록 이탈시킬 수 있다. The step of leaving the fluorine atom can be carried out by colliding the active species generated in the rare gas or nitrogen gas plasma with the surface of the insulating film. In such a case, the fluorine atoms on the surface of the insulating film can be separated from the insulating film by the physical collision of the active species.

상기 불소원자를 이탈시키는 공정은 기판을 희가스 또는 질소가스로부터 생성된 플라즈마중에 노출시키는 것에 의해서 실행할 수도 있다. 이러한 경우, 불활성가스인 희가스 또는 질소가스로부터 생성된 플라즈마 자체가 갖는 에너지나, 해당 플라즈마로부터 재차 가스로 되돌릴 때에 방출되는 광자에너지에 의해서, 절연막의 표면의 불소원자를 이탈시킬 수 있다. 상기 희가스는 예를 들면 아르곤가스, 크세논가스 및 크립톤가스로 이루어지는 군에서 선택된다. The step of leaving the fluorine atom may be performed by exposing the substrate to a plasma generated from a rare gas or nitrogen gas. In such a case, the fluorine atoms on the surface of the insulating film can be released by the energy of the plasma itself generated from the rare gas or the nitrogen gas which is an inert gas, or the photon energy emitted when the plasma is returned to the gas. The rare gas is selected from the group consisting of argon gas, xenon gas and krypton gas, for example.

이와 같이 기판을 플라즈마중에 노출시키는 공정은 전자온도가 2eV 이하이고, 전자밀도가 1×1011개/㎤ 이상의 플라즈마 공간내에서 실행하는 것이 바람직하다. 그러한 고밀도의 플라즈마 공간내에 기판을 노출시키는 것에 의해서, 효율적으로 단시간에 불소원자를 이탈시킬 수 있다. In this manner, the step of exposing the substrate in the plasma is preferably carried out in a plasma space having an electron temperature of 2 eV or less and an electron density of 1 × 10 11 atoms / cm 3 or more. By exposing the substrate in such a high density plasma space, fluorine atoms can be efficiently released in a short time.

상기 불소원자를 이탈시키는 공정은 기판상의 절연막의 표면에 전자선 내지 자외선을 조사하는 것에 의해서 실행할 수도 있다. 이 경우, 전자선 내지 자외선의 에너지에 의해서, 절연막의 표면의 불소원자를 이탈시킬 수 있다. 또, 전자선 내지 자외선은 절연막의 내부에까지 진입하므로, 절연막중에서 미결합으로 불안정한 상태에 있는 불소원자도 이탈시킬 수 있다. 이 결과, 절연막 자체의 막질도 향상시킬 수 있다. The step of removing the fluorine atom may be performed by irradiating electron beams or ultraviolet rays to the surface of the insulating film on the substrate. In this case, the fluorine atoms on the surface of the insulating film can be separated by the energy of the electron beam or the ultraviolet ray. Further, since the electron beam or ultraviolet rays enter the inside of the insulating film, fluorine atoms in an unstable state due to unbonding in the insulating film can also be released. As a result, the film quality of the insulating film itself can also be improved.

이 기판의 처리 방법에 있어서는 상기 불소원자를 이탈시키는 공정 후에, 절연막상에, 해당 절연막의 표면에 수분이 접촉하는 것을 방지하기 위한 방호막을 형성하는 공정을 더 구비하고 있어도 좋다. 이러한 경우, 방호막에 의해서, 수분이 절연막에 접촉하는 일이 없어지므로, 불소원자와 물분자의 반응이 더욱 확실하게 방지된다. The substrate processing method may further include a step of forming a protective film on the insulating film after the step of removing the fluorine atom to prevent moisture from contacting the surface of the insulating film. In this case, since the protective film prevents moisture from contacting the insulating film, the reaction between the fluorine atom and the water molecule is more reliably prevented.

본 발명에 의한 다른 하나의 전자 장치용 기판의 처리 방법은 전자 장치용의 기판을 준비하는 공정과, 이 기판의 표면상에 불소첨가카본으로 이루어지는 절연막을 형성하는 공정과, 상기 절연막상에, 해당 절연막의 표면에 수분이 접촉하는 것을 방지하기 위한 방호막을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다. Another method for processing a substrate for an electronic device according to the present invention includes the steps of preparing a substrate for an electronic device, forming an insulating film made of fluorinated carbon on the surface of the substrate, and And a step of forming a protective film for preventing moisture from contacting the surface of the insulating film.

이 방법에 따르면, 방호막에 의해 절연막의 표면에 수분이 접촉하는 것이 방지되고, 절연막의 표면에 노출하는 불소원자와 물분자가 반응하는 일이 없어진다. 그 결과, 불화수소가스의 발생에 의한 다른 막의 파괴 및 박리를 방지할 수 있다. 또한, 절연막이 변질하여 절연막의 비유전율이 상승하는 것도 방지할 수 있다. According to this method, the protective film prevents moisture from contacting the surface of the insulating film, and the fluorine atom and water molecules exposed on the surface of the insulating film do not react. As a result, it is possible to prevent breakage and peeling of other films due to generation of hydrogen fluoride gas. In addition, it is also possible to prevent the insulating film from deteriorating and to increase the dielectric constant of the insulating film.

이 경우, 상기 절연막을 형성하는 공정의 직후부터 상기 방호막을 형성하는 공정의 완료까지의 동안에는 기판에 수분이 접촉하지 않도록 유지하는 것이 바람직하다. In this case, it is preferable to keep the substrate from contact with moisture from immediately after the step of forming the insulating film to the completion of the step of forming the protective film.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 전자 장치용 기판은 그의 표면상에 불소첨가카본으로 이루어지는 절연막이 형성됨과 동시에, 이 절연막상에, 해당 절연막의 표면에 수분이 접촉하는 것을 방지하기 위한 방호막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. Further, in order to achieve the above object, the substrate for an electronic device of the present invention is formed on the surface thereof with an insulating film made of fluorine-added carbon, and on the insulating film for preventing moisture from contacting the surface of the insulating film. A protective film is formed.

이 전자 장치용 기판에 따르면, 방호막에 의해 절연막의 표면의 불소원자와 물분자가 접촉하여 반응하는 것이 방지된다. 이 때문에, 절연막의 표면으로부터 불화수소가스가 발생하는 일이 없고, 해당 불화수소가스에 의해서 전자 장치가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 절연막이 변질하는 일이 없어, 절연막의 비유전율이 상승하는 것이 방지할 수 있다. According to this electronic device substrate, the protective film prevents the fluorine atom and the water molecules on the surface of the insulating film from contacting and reacting. For this reason, hydrogen fluoride gas does not generate | occur | produce from the surface of an insulating film, and it can prevent that an electronic device is damaged by this hydrogen fluoride gas. In addition, the insulating film does not deteriorate, and an increase in the relative dielectric constant of the insulating film can be prevented.

상기 방호막의 재료는 예를 들면 아몰퍼스 카본, SiN, SiCN, SiC, SiCO 및 CN으로 이루어지는 군에서 선택된다. 이들 비유전율이 낮은 재료로 방호막을 형성하는 것에 의해서, 절연막과 방호막을 포함시킨 막 전체의 비유전율을 낮게 유지할 수 있다. The material of the said protective film is chosen from the group which consists of amorphous carbon, SiN, SiCN, SiC, SiCO, and CN, for example. By forming a protective film with these low dielectric constant materials, the dielectric constant of the whole film including the insulating film and the protective film can be kept low.

상기 방호막은 200Å 미만의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 방호막과 절연막을 포함시킨 막 전체의 비유전율이 상승하는 것을 억제할 수 있다.It is preferable that the said protective film has a thickness of less than 200 GPa. As a result, the relative dielectric constant of the entire film including the protective film and the insulating film can be suppressed from increasing.

도 1은 본 발명에 의한 전자 장치용 기판의 처리 방법에 이용되는 기판 처리 시스템의 개략도,1 is a schematic diagram of a substrate processing system used in a method for processing a substrate for an electronic device according to the present invention;

도 2는 도 1에 나타내는 시스템에 있어서의 절연막 형성 장치의 종단면도,2 is a longitudinal cross-sectional view of the insulating film forming apparatus in the system shown in FIG. 1;

도 3은 도 2에 나타내는 장치에 있어서의 원료 가스 공급 구조체의 평면도,3 is a plan view of a raw material gas supply structure in the apparatus shown in FIG. 2;

도 4는 도 1에 나타내는 시스템에 있어서의 절연막 처리 장치의 종단면도,4 is a longitudinal cross-sectional view of an insulation film processing apparatus in the system shown in FIG. 1;

도 5는 CF절연막의 표면으로부터 불소원자가 이탈하는 상태를 나타내는 모식도,5 is a schematic diagram showing a state in which fluorine atoms are separated from the surface of the CF insulating film;

도 6은 전자선 조사기를 구비한 절연막 처리 장치의 종단면도,6 is a longitudinal sectional view of an insulating film processing apparatus having an electron beam irradiator;

도 7은 본 발명에 의한 전자 장치용 기판의 처리 방법에 이용되는 다른 하나의 기판 처리 시스템의 개략도,7 is a schematic view of another substrate processing system used in a method for processing a substrate for an electronic device according to the present invention;

도 8은 도 7에 나타내는 시스템에 있어서의 절연막 처리 장치의 종단면도,8 is a longitudinal cross-sectional view of an insulation film processing apparatus in the system shown in FIG. 7;

도 9는 CF절연막상에 방호막이 형성된 상태를 나타내는 모식도,9 is a schematic diagram showing a state where a protective film is formed on a CF insulating film;

도 10은 CF절연막의 표면에 불소원자가 노출하는 상태를 나타내는 모식도,10 is a schematic diagram showing a state in which fluorine atoms are exposed on the surface of a CF insulating film;

도 11a는 CF절연막의 형성 후, 어떠한 처리도 하고 있지 않은 비교예의 기판을 TDS 측정한 결과를 나타내는 그래프,11A is a graph showing the results of TDS measurement of a substrate of Comparative Example which is not subjected to any treatment after formation of the CF insulating film;

도 11b는 CF절연막의 형성 후, Ar플라즈마에 5초간 노출시킨 실시예의 기판을 TDS 측정한 결과를 나타내는 그래프, 및11B is a graph showing the results of TDS measurement of a substrate of an example exposed to Ar plasma for 5 seconds after formation of a CF insulating film; and

도 11c는 CF절연막의 형성 후, N2플라즈마에 5초간 노출시킨 실시예의 기판을 TDS 측정한 결과를 나타내는 그래프이다. 11C is a graph showing the results of TDS measurement of the substrate of the example exposed to N 2 plasma for 5 seconds after formation of the CF insulating film.

이하, 도면을 참조해서 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiment of this invention is described with reference to drawings.

우선, 본 발명에 의한 전자 장치용 기판의 처리 방법에 이용되는 기판 처리 시스템에 대해서 설명한다.First, the substrate processing system used for the processing method of the board | substrate for electronic devices by this invention is demonstrated.

기판 처리 시스템(1)은 도 1에 나타내는 바와 같이, 카세트 스테이션(2)과, 복수의 처리 장치(32∼35)를 구비한 처리 스테이션(3)을 Y방향(도면중의 좌우 방향)에 일체로 접속한 구성을 갖고 있다. 카세트 스테이션(2)은 기판 처리 시스템(1)과 외부의 사이에서 복수의 기판 W를 (예를 들면 카세트 C에 수납한 상태에서) 반입출하거나, 카세트 C에 대해 개개의 기판 W를 넣고 빼기 위한 것이다. 또한, 처리 스테이션(3)은 각 처리 장치(32∼35)에 의해 기판 W를 각각 낱장식으로 처리하도록 구성되어 있다. As shown in FIG. 1, the substrate processing system 1 integrates the cassette station 2 and the processing station 3 provided with the some processing apparatus 32-35 in the Y direction (left-right direction in drawing). It has a configuration connected with. The cassette station 2 carries out a plurality of substrates W (for example, in a state stored in the cassette C) between the substrate processing system 1 and the outside, or inserts or removes individual substrates W from the cassette C. will be. Moreover, the processing station 3 is comprised so that each processing apparatus 32-35 may process the board | substrate W separately.

카세트 스테이션(2)은 카세트 탑재대(4)와 반송용기(5)에 의해 구성되어 있다. 카세트 탑재대(4)는 2개의 카세트 C를 X방향(도 1중의 상하 방향)으로 배열해서 탑재할 수 있도록 되어 있다. 반송용기(5)내에는 예를 들면 다관절로봇으로 구성된 기판반송체(6)와 프리 얼라인먼트 스테이지(7)가 마련되어 있다. 기판반송체(6)는 카세트 탑재대(4)상의 카세트 C와, 프리 얼라인먼트 스테이지(7)와, 처리 스테이션(3)의 후술하는 로드록실(30, 31)과의 사이에서 기판 W를 반송할 수 있도록 되어 있다. The cassette station 2 is constituted by the cassette mounting table 4 and the transfer container 5. The cassette mounting table 4 is capable of mounting two cassettes C in the X direction (up and down direction in Fig. 1). In the conveyance container 5, the board | substrate conveyance body 6 comprised by the articulated robot, for example, and the pre-alignment stage 7 are provided. The substrate carrier 6 can carry the substrate W between the cassette C on the cassette mounting table 4, the pre-alignment stage 7, and the load lock chambers 30 and 31 described later of the processing station 3. It is supposed to be.

처리 스테이션(3)은 그의 중앙부에 카세트 스테이션(2)으로부터 Y방향을 향해서 직선형상으로 형성된 반송로(8)를 구비하고 있다. 반송로(8)는 해당 반송로(8)내를 폐쇄 가능한 케이싱(8a)으로 덮여져 있다. 케이싱(8a)에는 건조기체의 기체 공급 장치(20)와 연통하는 급기관(21)이 접속되어 있어, 기체 공급 장치(20)로부터 급기관(21)을 통해서 케이싱(8a)내에 건조기체를 공급할 수 있다. 또, 건조기체로는 예를 들면 희가스나 질소가스 등의 불활성 가스가 이용된다. 케이싱(8a)에는 부압 발생 장치(22)와 연통하는 배기관(23)이 접속되어 있고, 이 배기관(23)으로부터의 배기에 의해서, 케이싱(8a)내를 감압할 수 있다. 따라서, 반송로(8)내의 분위기를 소정의 건조기체로 치환한 후, 반송로(8)내를 소정의 압력으로 감압할 수 있다. 즉, 반송로(8)내로부터 수분을 배제한 후, 해당 반송로(8)내를 수분을 포함하지 않은 건조분위기로 유지할 수 있다.The processing station 3 is provided with the conveyance path 8 formed in the center part in linear form from the cassette station 2 toward the Y direction. The conveying path 8 is covered with the casing 8a which can close the inside of the conveying path 8. The casing 8a is connected to the air supply pipe 21 in communication with the gas supply device 20 of the dry gas, so that the dry gas can be supplied from the gas supply device 20 to the casing 8a through the air supply pipe 21. Can be. As the dry body, an inert gas such as rare gas or nitrogen gas is used. The exhaust pipe 23 which communicates with the negative pressure generator 22 is connected to the casing 8a, and the inside of the casing 8a can be decompressed by the exhaust from the exhaust pipe 23. Therefore, after replacing the atmosphere in the conveyance path 8 with a predetermined | prescribed dry gas, the inside of the conveyance path 8 can be decompressed by predetermined pressure. That is, after removing moisture from the conveyance path 8, the said conveyance path 8 can be maintained in the dry atmosphere containing no moisture.

반송로(8)의 양측에는 로드록실(30, 31), 절연막 형성 장치(32, 33), 및 절연막 처리 장치(34, 35)가 배치되어 있다. 각 로드록실(30, 31) 및 각 장치(32∼ 35)는 각각 게이트밸브(36)를 거쳐서 반송로(8)에 접속되어 있다. 로드록실(30, 31)은 카세트 스테이션(2)의 반송용기(5)에 인접해 있으며, 로드록실(30, 31)과 반송용기(5)는 게이트밸브(37)를 거쳐서 접속되어 있다. 따라서, 반송용기(5)내의 기판 W는 로드록실(30, 31)을 경유해서 반송로(8)내로 반송된다. The load lock chambers 30 and 31, the insulation film forming apparatuses 32 and 33, and the insulation film processing apparatuses 34 and 35 are arrange | positioned at the both sides of the conveyance path 8, respectively. Each load lock chamber 30, 31 and each apparatus 32-35 are connected to the conveyance path 8 via the gate valve 36, respectively. The load lock chambers 30 and 31 are adjacent to the transport container 5 of the cassette station 2, and the load lock chambers 30 and 31 and the transport container 5 are connected via the gate valve 37. Therefore, the board | substrate W in the conveyance container 5 is conveyed into the conveyance path 8 via the load lock chambers 30 and 31. FIG.

반송로(8)내에는 Y방향을 향해서 신장하는 반송레일(38)과, 해당 반송레일(38)상을 이동 자유자재인 기판반송장치(39)가 마련되어 있다. 기판반송장치(39)는 다관절로봇으로서 구성되며, 게이트밸브(36)를 거쳐서 로드록실(30, 31), 절연막 형성 장치(32, 33) 및 절연막 처리 장치(34, 35)와 반송통로(8)의 사이에서 기판 W를 반송할 수 있다. 이상의 구성에 의해, 로드록실(30, 31)로부터 반송로(8)내로 반입된 기판 W를 건조분위기내로 유지하면서 각 장치(32∼35)로 선택적으로 반송하여, 각 장치(32∼35)에 있어서 기판 W에 소정의 처리를 실시할 수 있다. In the conveyance path 8, the conveyance rail 38 extended toward the Y direction, and the board | substrate conveyance apparatus 39 which are freely movable on the said conveyance rail 38 are provided. The substrate conveying apparatus 39 is configured as a multi-joint robot, and includes a load lock chamber 30 and 31, an insulating film forming apparatus 32 and 33, an insulating film processing apparatus 34 and 35, and a conveyance passage via a gate valve 36. The board | substrate W can be conveyed between 8). By the above structure, the board | substrate W carried in from the load lock chambers 30 and 31 into the conveyance path 8 is selectively conveyed to each apparatus 32-35, maintaining in the dry atmosphere, and is sent to each apparatus 32-35. Thus, the substrate W can be subjected to a predetermined process.

다음에, 상술한 절연막 형성 장치(32, 33)의 구성에 대해서 절연막 형성 장치(32)를 예로 들어 설명한다. Next, the structure of the above-mentioned insulating film forming apparatuses 32 and 33 will be described taking the insulating film forming apparatus 32 as an example.

도 2는 절연막 형성 장치(32)의 종단면을 모식적으로 나타내고 있다. 이 절연막 형성 장치(32)는 고주파에 의해서 생성된 플라즈마를 이용하여, 기판 W상에 불소첨가카본으로 이루어지는 CF절연막을 성막하는 플라즈마 CVD(chemical vapor deposition) 장치이다. 2 schematically illustrates a longitudinal section of the insulating film forming apparatus 32. This insulating film forming apparatus 32 is a plasma CVD (chemical vapor deposition) apparatus which forms a CF insulating film which consists of fluorine-added carbon on the board | substrate W using the plasma produced | generated by high frequency.

절연막 형성 장치(32)는 도 2에 나타내는 바와 같이 예를 들면 상면이 개구된 바닥을 갖는 원통형상의 처리용기(50)를 구비하고 있다. 처리용기(50)는 예를 들면 알루미늄합금에 의해 형성되며, 접지되어 있다. 처리용기(50)의 바닥부의 대략 중앙부에는 기판 W를 탑재하기 위한 탑재대(51)가 마련되어 있다. As shown in FIG. 2, the insulating film forming apparatus 32 includes, for example, a cylindrical processing container 50 having a bottom with an open top surface. The processing container 50 is made of, for example, aluminum alloy and is grounded. A mounting table 51 for mounting the substrate W is provided in the substantially center portion of the bottom of the processing container 50.

탑재대(51)에는 전극판(52)이 내장되어 있으며, 전극판(52)은 처리용기(50)의 외부에 마련된, 예를 들면 13.56㎒의 바이어스용 고주파 전원(53)에 접속되어 있다. 이 고주파 전원(53)에 의해 탑재대(51)의 표면에 음의 고전압을 인가하여, 플라즈마중의 하전입자를 끌어당길 수 있다. 또한, 전극판(52)은 도시하지 않은 직류 전원에도 접속되어 있으며, 탑재대(51)의 표면에 정전기력을 발생시켜, 기판 W를 탑재대(51)상에 정전흡착할 수 있다. An electrode plate 52 is built in the mounting table 51, and the electrode plate 52 is connected to, for example, a 13.56 MHz bias high frequency power source 53 provided outside the processing container 50. The high frequency power source 53 can apply a negative high voltage to the surface of the mounting table 51, thereby attracting charged particles in the plasma. In addition, the electrode plate 52 is also connected to a direct current power source (not shown), thereby generating an electrostatic force on the surface of the mounting table 51, and electrostatically adsorbing the substrate W on the mounting table 51.

탑재대(51)내에는 히터(54)가 마련되어 있다. 히터(54)는 처리용기(50)의 외부에 마련된 전원(55)에 접속되어 있고, 이 전원(55)으로부터의 급전에 의해서 발열하며, 탑재대(51)를 소정온도로 가열할 수 있다. 탑재대(51)내에는 예를 들면 냉각 매체를 통류시키는 냉각재킷(56)이 마련되어 있다. 냉각재킷(56)은 처리용기(50)의 외부에 설치된 냉매 공급 장치(57)와 연통하고 있다. 냉매 공급 장치(57)로부터 냉각재킷(56)에 소정온도의 냉매를 공급하는 것에 의해서, 탑재대(51)를 소정온도로 냉각할 수 있다. The heater 54 is provided in the mounting table 51. The heater 54 is connected to a power source 55 provided outside of the processing container 50, generates heat by power supply from this power source 55, and can heat the mounting table 51 to a predetermined temperature. In the mounting table 51, for example, a cooling jacket 56 through which a cooling medium flows is provided. The cooling jacket 56 communicates with the refrigerant supply device 57 provided outside the processing container 50. By supplying a refrigerant with a predetermined temperature from the refrigerant supply device 57 to the cooling jacket 56, the mounting table 51 can be cooled to a predetermined temperature.

처리용기(50)의 상부 개구에는 기밀성을 확보하기 위한 O링 등의 밀봉(seal)재(60)를 거쳐서, 석영유리 등으로 이루어지는 유전체 창(61)이 마련되어 있다. 이 유전체 창(61)에 의해서 처리용기(50)내가 폐쇄되어 있다. 유전체 창(61)의 상부에는 플라즈마 생성용의 마이크로파를 공급하는 고주파 공급부로서의 RLSA(래디얼 라인 슬롯 안테나)(62)가 마련되어 있다. The upper opening of the processing container 50 is provided with a dielectric window 61 made of quartz glass or the like through a sealing material 60 such as an O-ring for ensuring airtightness. The inside of the processing container 50 is closed by the dielectric window 61. Above the dielectric window 61, a RLSA (radial line slot antenna) 62 is provided as a high frequency supply portion for supplying microwaves for plasma generation.

RLSA(62)는 하면이 개구된 대략 원통형상의 안테나본체(63)를 구비하고 있다. 안테나본체(63)의 하면의 개구부에는 다수의 슬롯이 형성된 원반형상의 슬롯판(64)이 마련되어 있다. 안테나본체(63)내의 슬롯판(64)의 상부에는 저손실 유전체재료에 의해 형성된 지상판(遲相板)(65)이 마련되어 있다. 안테나본체(63)의 상면에는 마이크로파 발진 장치(66)에 통하는 동축 도파관(67)이 접속되어 있다. 마이크로파 발진 장치(66)는 처리용기(50)의 외부에 설치되어 있으며, RLSA(62)에 대해 소정 주파수, 예를 들면 2.45㎓의 마이크로파를 발진할 수 있다. 마이크로파 발진 장치(66)로부터 발진된 마이크로파는 RLSA(62)내로 전파되어, 지상판(65)에서 압축되고 단파장화된 후, 슬롯판(64)에서 원편파(圓偏波)(circularly-polarized wave)를 발생시켜, 유전체 창(61)으로부터 처리용기(50)내를 향해서 방사된다. The RLSA 62 has a substantially cylindrical antenna body 63 with an open lower surface. In the opening portion of the lower surface of the antenna main body 63, a disk-shaped slot plate 64 having a plurality of slots is provided. On the upper portion of the slot plate 64 in the antenna body 63, a ground plate 65 made of a low loss dielectric material is provided. An upper surface of the antenna main body 63 is connected to a coaxial waveguide 67 through a microwave oscillation device 66. The microwave oscillation device 66 is provided outside the processing vessel 50, and can oscillate microwaves of a predetermined frequency, for example, 2.45 kHz, with respect to the RLSA 62. Microwaves oscillated from the microwave oscillation device 66 propagate into the RLSA 62, are compressed and short-wavelength in the ground plate 65, and then circularly polarized wave in the slot plate 64. ) Is emitted from the dielectric window 61 into the processing vessel 50.

처리용기(50)의 상부의 내주면에는 플라즈마 여기용 가스를 공급하는 가스 공급구(70)가 형성되어 있다. 가스 공급구(70)는 처리용기(50)의 내주면을 따라서 복수개소에 형성되어 있다. 가스 공급구(70)에는 처리용기(50)의 외부에 설치된 가스 공급원(71)에 연통하는 가스 공급관(72)이 접속되어 있다. 본 실시형태에 있어서는 가스 공급원(71)에 희가스인 아르곤가스가 봉입되어 있다. On the inner circumferential surface of the upper portion of the processing vessel 50, a gas supply port 70 for supplying a plasma excitation gas is formed. The gas supply ports 70 are formed in plural places along the inner circumferential surface of the processing container 50. A gas supply pipe 72 is connected to the gas supply port 70 to communicate with a gas supply source 71 provided outside the processing container 50. In this embodiment, argon gas which is a rare gas is enclosed in the gas supply source 71.

처리용기(50)내의 탑재대(51)와 RLSA(62)의 사이에는 원료 가스 공급 구조체(80)가 마련되어 있다. 공급 구조체(80)는 외형이 적어도 기판 W의 직경보다도 큰 원판형상으로 형성되고, 탑재대(51)와 RLSA(62)에 대향하도록 마련되어 있다. 이 공급 구조체(80)에 의해서, 처리용기(50)내는 RLSA(62)측의 플라즈마 여기 영역 R1과, 탑재대(51)측의 플라즈마 확산 영역 R2로 구획되어 있다. A source gas supply structure 80 is provided between the mounting table 51 and the RLSA 62 in the processing container 50. The supply structure 80 is formed in a disk shape whose outer shape is larger than the diameter of the substrate W at least, and is provided so as to face the mounting table 51 and the RLSA 62. By the supply structure 80, the processing container 50 is partitioned into a plasma excitation region R1 on the RLSA 62 side and a plasma diffusion region R2 on the mounting table 51 side.

도 3에 도시하는 바와 같이, 원료 가스 공급 구조체(80)는 동일 평면상에서 대략 격자형상으로 배치된 일련의 원료 가스 공급관(81)을 갖고 있다. 가스 공급관(81)은 공급 구조체(80)의 외주 부분에 배치된 환형상 관(81a)와, 환형상 관(81a)의 내측에 있어서 복수의 관이 서로 직교하도록 배치된 격자형상 관(81b)으로 구성되어 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 가스 공급관(81)의 단면형상은 직사각형을 이루고 있다. As shown in FIG. 3, the source gas supply structure 80 has a series of source gas supply pipes 81 arranged in a substantially lattice shape on the same plane. The gas supply pipe 81 is an annular tube 81a disposed at an outer circumferential portion of the supply structure 80 and a lattice tube 81b disposed so that a plurality of tubes are orthogonal to each other inside the annular tube 81a. It consists of. As shown in FIG. 2, the cross-sectional shape of the gas supply pipe 81 is rectangular.

또한, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 원료 가스 공급 구조체(80)는 원료 가스 공급관(81)끼리의 사이에 다수의 개구부(82)를 갖고 있다. 도 2에 있어서, 공급 구조체(80)의 상측의 플라즈마 여기 영역 R1에서 생성된 플라즈마는 이들 개구부(82)를 통과하여 하측의 플라즈마 확산 영역 R2로 진입한다. 2 and 3, the source gas supply structure 80 has a plurality of openings 82 between the source gas supply pipes 81. In FIG. 2, the plasma generated in the plasma excitation region R1 on the upper side of the supply structure 80 passes through these openings 82 and enters the lower plasma diffusion region R2.

각 개구부(82)의 평면치수는 RLSA(62)로부터 방사되는 마이크로파의 파장보다도 짧게 설정된다. 이렇게 하는 것에 의해서, RLSA(62)로부터 방사된 마이크로파가 원료 가스 공급 구조체(80)에서 반사하여, 마이크로파의 플라즈마 확산 영역 R2내로의 진입을 억제할 수 있다. 공급 구조체(80)의 표면, 즉 원료 가스 공급관(81)의 표면에 부동태막을 피복함으로써, 플라즈마중의 하전입자에 의해 공급 구조체(80)가 스퍼터링되는 것을 방지할 수 있다. 이것에 의해, 스퍼터링에 의해 튀어나간 입자에 의해서 기판 W가 금속오염되는 것을 방지할 수 있다. The plane dimension of each opening 82 is set shorter than the wavelength of microwaves emitted from the RLSA 62. By doing so, the microwaves emitted from the RLSA 62 are reflected by the source gas supply structure 80, thereby preventing the microwaves from entering the plasma diffusion region R2. By coating the passivation film on the surface of the supply structure 80, that is, the surface of the source gas supply pipe 81, it is possible to prevent the supply structure 80 from being sputtered by the charged particles in the plasma. This can prevent the substrate W from being contaminated with metal by the particles protruding by sputtering.

도 2에 도시하는 바와 같이, 원료 가스 공급 구조체(80)의 공급관(81)의 하면에는 다수의 원료 가스 공급구(83)가 형성되어 있다. 이들 공급구(83)는 공급 구조체(80)의 평면내에 있어서 균등하게 배치되어 있다. 이들 가스 공급구(83)는 탑재대(51)에 탑재된 기판 W에 대향하는 영역에만균등하게 배치되어 있어도 좋다. 원료 가스 공급관(81)에는 처리용기(50)의 외부에 설치된 원료 가스 공급원(84)과 연통하는 가스관(85)이 접속되어 있다. 원료 가스 공급원(84)에는 원료 가스인 불소와 탄소를 함유하는 가스 예를 들면 C5F8가스가 봉입되어 있다. 원료 가스 공급원(84)으로부터 가스관(85)을 통해서 원료 가스 공급관(81)에 공급된 원료 가스는 각 원료 가스 공급구(83)로부터 아래쪽의 플라즈마 확산 영역 R2를 향해서 토출된다. As shown in FIG. 2, a plurality of source gas supply ports 83 are formed on the lower surface of the supply pipe 81 of the source gas supply structure 80. These supply ports 83 are evenly arranged in the plane of the supply structure 80. These gas supply ports 83 may be evenly disposed only in the region facing the substrate W mounted on the mounting table 51. The source gas supply pipe 81 is connected to a gas pipe 85 in communication with the source gas supply source 84 provided outside the processing container 50. The source gas supply source 84 is filled with a gas containing fluorine and carbon as a source gas, for example, a C 5 F 8 gas. The source gas supplied from the source gas supply source 84 to the source gas supply pipe 81 through the gas pipe 85 is discharged from each source gas supply port 83 toward the plasma diffusion region R2 below.

처리용기(50)의 바닥부에는 처리용기(50)내의 분위기를 배기하기 위한 배기구(90)가 마련되어 있다. 배기구(90)에는 터보분자펌프 등의 배기 장치(91)에 통하는 배기관(92)이 접속되어 있다. 이 배기구(90)로부터의 배기에 의해, 처리용기(50)내를 소정의 압력으로 감압할 수 있다. The exhaust port 90 for exhausting the atmosphere in the processing container 50 is provided in the bottom part of the processing container 50. The exhaust port 90 is connected to an exhaust pipe 92 through an exhaust device 91 such as a turbomolecular pump. By exhausting this exhaust port 90, the inside of the processing container 50 can be decompressed to a predetermined pressure.

또, 절연막 형성 장치(33)의 구성은 절연막 형성 장치(32)와 마찬가지로서, 설명을 생략한다. In addition, the structure of the insulating film forming apparatus 33 is the same as that of the insulating film forming apparatus 32, and abbreviate | omits description.

다음에, 상술한 절연막 처리 장치(34, 35)의 구성에 대해서, 절연막 처리 장치(34)를 예로 들어 설명한다. Next, the structure of the insulation film processing apparatus 34, 35 mentioned above is demonstrated using the insulation film processing apparatus 34 as an example.

도 4는 절연막 처리 장치(34)의 종단면을 모식적으로 나타내고 있다. 이 절연막 처리 장치(34)는 고주파에 의해서 희가스로부터 플라즈마를 생성하고, 해당 플라즈마중의 활성종을 기판 W상에 충돌시켜 기판 W상의 절연막을 처리하는 플라즈마 처리 장치이다. 4 schematically illustrates a longitudinal section of the insulation film processing apparatus 34. The insulating film processing apparatus 34 is a plasma processing apparatus which generates a plasma from the rare gas by high frequency, and impinges an active species in the plasma on the substrate W to process the insulating film on the substrate W.

도 4에 도시하는 바와 같이, 절연막 처리 장치(34)는 예를 들면 알루미늄합금에 의해 형성되며 상면이 개구된 바닥을 갖는 원통형상의 처리용기(100)를 구비하고 있다. 처리용기(100)의 바닥부의 대략 중앙부에는 탑재대(101)가 마련되어 있다. 탑재대(101)에는 전극판(102)이 내장되어 있으며, 전극판(102)은 처리용기(100)의 외부에 마련된, 예를 들면 13.56㎒의 바이어스용 고주파 전원(103)에 접속되어 있다. 이 고주파 전원(103)에 의해, 탑재대(101)의 표면에 음의 고전압을 인가한다. 이것에 의해, 처리용기(100)내에서 생성된 플라즈마중의 활성종인 양이온을 탑재대(101)측으로 끌어당겨서, 해당 양이온을 탑재대(101)상의 기판 W 표면에 고속으로 충돌시킬 수 있다. 또한, 전극판(102)은 도시하지 않은 직류 전원에도 접속되어 있으며, 탑재대(101)의 표면에 정전기력을 발생시켜, 기판 W를 탑재대(101)상에 정전 흡착할 수 있다. As shown in FIG. 4, the insulating film processing apparatus 34 is provided with the cylindrical processing container 100 which is formed by the aluminum alloy, for example, and has a bottom opening with an upper surface. The mounting base 101 is provided in the substantially center part of the bottom part of the processing container 100. An electrode plate 102 is built in the mounting table 101, and the electrode plate 102 is connected to, for example, a 13.56 MHz bias high frequency power source 103 provided outside the processing vessel 100. The high frequency power supply 103 applies a negative high voltage to the surface of the mounting table 101. As a result, positive ions, which are active species in the plasma generated in the processing container 100, are attracted to the mounting table 101 side, and the positive ions can collide with the substrate W surface on the mounting table 101 at high speed. In addition, the electrode plate 102 is also connected to a direct current power source (not shown), and generates an electrostatic force on the surface of the mounting table 101, so that the substrate W can be electrostatically adsorbed on the mounting table 101.

처리용기(100)의 상부 개구에는 기밀성을 확보하기 위한 O링 등의 밀봉재(110)를 거쳐서, 샤워 플레이트(111)가 부착되어 있다. 샤워 플레이트(111)는 예를 들면 Al2O3 등의 유전체로 이루어진다. 이 샤워 플레이트(111)에 의해서 처리용기(100)의 상부 개구가 폐쇄되어 있다. 샤워 플레이트(111)의 상측에는 커버 플레이트(112)를 사이에 두고, 플라즈마 발생용의 마이크로파를 공급하기 위한 RLSA(113)가 마련되어 있다. The shower plate 111 is attached to the upper opening of the processing container 100 via a sealing material 110 such as an O-ring for ensuring airtightness. The shower plate 111 is made of a dielectric such as Al 2 O 3. The upper opening of the processing container 100 is closed by the shower plate 111. The upper side of the shower plate 111 is provided with the RLSA 113 for supplying the microwave for plasma generation with the cover plate 112 interposed therebetween.

샤워 플레이트(11l)는 예를 들면 원판형상으로 형성되며, 탑재대(101)에 대향하도록 배치되어 있다. 샤워 플레이트(111)에는 연직방향으로 관통하는 복수의 가스 공급 구멍(114)이 형성되어 있다. 처리용기(100)의 측면으로부터 샤워 플레 이트(111)의 내부를 중앙부까지 수평으로 관통하고, 샤워 플레이트(111)의 상면에 개구하는 가스 공급관(115)이 형성되어 있다. 샤워 플레이트(111)의 상면에 형성된 오목부에 의해, 샤워 플레이트(111)와 커버플레이트(112)의 사이에 가스유로(116)가 형성되어 있다. 가스유로(116)는 가스 공급관(115) 및 각 가스 공급 구멍(114)과 연통하고 있다. 따라서, 가스 공급관(115)에 공급된 플라즈마가스는 가스 공급관(115)을 통해서 가스유로(116)로 보내지고, 가스유로(116)로부터 각 가스 공급 구멍(114)을 통해서 처리용기(100)내로 공급된다. The shower plate 11l is formed in a disk shape, for example, and is disposed to face the mounting table 101. The shower plate 111 is formed with a plurality of gas supply holes 114 penetrating in the vertical direction. A gas supply pipe 115 penetrates the inside of the shower plate 111 horizontally from the side surface of the processing container 100 to the center portion and opens on the upper surface of the shower plate 111. The gas flow passage 116 is formed between the shower plate 111 and the cover plate 112 by the recess formed in the upper surface of the shower plate 111. The gas flow passage 116 communicates with the gas supply pipe 115 and the respective gas supply holes 114. Accordingly, the plasma gas supplied to the gas supply pipe 115 is sent to the gas flow path 116 through the gas supply pipe 115, and from the gas flow path 116 into the processing vessel 100 through each gas supply hole 114. Supplied.

가스 공급관(115)은 처리용기(100)의 외부에 설치된 가스 공급원(117)에 연통하고 있다. 가스 공급원(117)에는 희가스인 크립톤가스가 봉입되어 있다. 따라서, 처리용기(100)내에는 플라즈마 여기용 가스로서 크립톤가스를 공급할 수 있다. The gas supply pipe 115 communicates with the gas supply source 117 provided outside the processing container 100. Krypton gas, which is a rare gas, is sealed in the gas supply source 117. Therefore, krypton gas can be supplied into the processing container 100 as a gas for plasma excitation.

커버플레이트(112)는 O링 등의 밀봉 부재(118)를 거쳐서 샤워 플레이트(111)의 상면에 접착되어 있다. 커버플레이트(112)는 예를 들면 Al2O3 등의 유전체에 의해 형성되어 있다. The cover plate 112 is adhered to the upper surface of the shower plate 111 via a sealing member 118 such as an O-ring. The cover plate 112 is made of, for example, a dielectric such as Al 2 O 3.

RLSA(113)는 하면이 개구된 대략 원통형상의 안테나본체(120)를 구비하고 있다. 안테나본체(120)의 하면의 개구부에는 슬롯판(121)이 마련되고, 그 슬롯판(121)의 상부에는 지상판(122)이 마련되어 있다. 안테나본체(120)에는 마이크로파 발진 장치(123)에 통과하는 동축도파관(124)이 접속되어 있다. 마이크로파 발진 장치(123)는 처리용기(100)의 외부에 설치되어 있으며, RLSA(113)에 대해 소정 주파수, 예를 들면 2.45㎓의 마이크로파를 발진할 수 있다. 마이크로파 발진 장치(123)로부터 발진된 마이크로파는 RLSA(113)내에 전파되어, 지상판(122)에서 압 축되고 단파장화된 후, 슬롯판(121)으로 원편파를 발생시켜, 커버플레이트(112) 및 샤워 플레이트(111)를 거쳐서 처리용기(100)내를 향해 방사된다. The RLSA 113 has a substantially cylindrical antenna body 120 with an open lower surface. The slot plate 121 is provided in the opening of the lower surface of the antenna body 120, and the ground plate 122 is provided on the slot plate 121. The coaxial waveguide 124 passing through the microwave oscillation device 123 is connected to the antenna main body 120. The microwave oscillation device 123 is installed outside the processing vessel 100 and may oscillate microwaves of a predetermined frequency, for example, 2.45 GHz, with respect to the RLSA 113. The microwaves oscillated from the microwave oscillation device 123 propagate in the RLSA 113, are compressed and short-wavelength in the ground plate 122, and then generate circularly polarized waves in the slot plate 121, thereby covering the cover plate 112. And it is radiated toward the process container 100 via the shower plate 111.

처리용기(100)의 바닥부에는 처리용기(100)내의 분위기를 배기하기 위한 배기구(130)가 마련되어 있다. 배기구(130)에는 터보분자펌프 등의 배기 장치(131)에 통하는 배기관(132)이 접속되어 있다. 이 배기구(130)로부터의 배기에 의해, 처리용기(100)내를 소정의 압력으로 감압할 수 있다. 이 감압에 의해서, 처리용기(100)내에 존재하는 수분이 배제되어, 처리용기(100)내를 수분을 포함하지 않는 건조분위기로 유지할 수 있다. The exhaust port 130 for exhausting the atmosphere in the processing container 100 is provided at the bottom of the processing container 100. The exhaust port 130 is connected to an exhaust pipe 132 that communicates with an exhaust device 131 such as a turbomolecular pump. The exhaust from the exhaust port 130 can reduce the pressure inside the processing vessel 100 to a predetermined pressure. By this depressurization, the water present in the processing container 100 is removed, and the inside of the processing container 100 can be maintained in a dry atmosphere containing no water.

이상과 같이 절연막 처리 장치(34)는 도 2에 나타낸 절연막 성막 장치(32)와는 달리, RLSA(113)와 탑재대(101)의 사이에, 원료 가스 공급 구조체를 갖지 않는 구성으로 되어 있다. 또, 절연막 처리 장치(35)는 절연막 처리 장치(34)와 마찬가지의 구성이므로, 설명을 생략한다. As described above, the insulation film processing apparatus 34 is configured to have no source gas supply structure between the RLSA 113 and the mounting table 101, unlike the insulation film deposition apparatus 32 shown in FIG. 2. In addition, since the insulating film processing apparatus 35 is the same structure as the insulating film processing apparatus 34, description is abbreviate | omitted.

다음에, 이상과 같이 구성된 기판 처리 시스템(1)을 이용한 기판 W의 처리 방법을, 전자 장치인 다층 구조의 반도체 장치용의 기판을 처리하는 경우를 예로 들어 설명한다. Next, the processing method of the board | substrate W using the board | substrate processing system 1 comprised as mentioned above is demonstrated taking the case of processing the board | substrate for semiconductor devices of the multilayered structure which is an electronic device as an example.

예를 들면 다른 처리 장치에 있어서 배선층으로 되는 도전막이 형성된 기판 W가 카세트 C내에 수용되고, 해당 카세트 C가 도 1에 도시하는 바와 같이 기판 처리 시스템(1)의 카세트 탑재대(4)에 탑재된다. 이 때, 기판 처리 시스템(1)의 반송로(8)내는 예를 들면 급기관(21)으로부터의 급기에 의해서 건조기체로 치환되고, 그 후 배기관(23)으로부터의 배기에 의해서 소정의 압력으로 감압되어 있다. 이렇 게 해서, 반송로(8)내는 수분을 포함하지 않는 감압분위기로 유지되어 있다. For example, in another processing apparatus, the substrate W on which the conductive film serving as the wiring layer is formed is accommodated in the cassette C, and the cassette C is mounted on the cassette mounting table 4 of the substrate processing system 1 as shown in FIG. . At this time, in the conveyance path 8 of the substrate processing system 1, it is substituted by dry air supply by the air supply from the air supply pipe 21, for example, and pressure-reduced by predetermined pressure by exhaust from the exhaust pipe 23 after that. It is. In this way, the conveyance path 8 is maintained in the pressure-reduced atmosphere containing no water.

카세트 탑재대(4)에 카세트 C가 탑재되면, 기판반송체(6)에 의해서 카세트 C내로부터 기판 W가 꺼내지며, 프리 얼라인먼트 스테이지(7)로 반송된다. 스테이지(7)에 있어서 위치맞춤이 실행된 기판 W는 기판반송체(6)에 의해서 게이트밸브(37)를 거쳐 예를 들면 로드록실(30)로 반송된다. 로드록실(30)의 기판 W는 기판반송장치(39)에 의해서 반송로(8)를 통해 절연막 형성 장치(32)로 반송된다. When the cassette C is mounted on the cassette mounting table 4, the substrate W is taken out from the cassette C by the substrate carrier 6, and is conveyed to the pre-alignment stage 7. The board | substrate W in which the alignment was performed in the stage 7 is conveyed to the load lock chamber 30 by the board | substrate carrier 6 via the gate valve 37, for example. The board | substrate W of the load lock chamber 30 is conveyed by the board | substrate conveying apparatus 39 to the insulating film forming apparatus 32 via the conveyance path 8.

절연막 형성 장치(32)로 반송된 기판 W는 도 2에 도시하는 바와 같이 처리용기(50)내의 탑재대(51)상에 흡착 유지된다. 이 때, 기판 W는 히터(54)의 발열에 의해서 예를 들면 350℃로 유지된다. 계속해서, 배기 장치(91)에 의해 처리용기(50)내의 배기가 개시되고, 처리용기(50)내가 소정의 압력 예를 들면 13.3Pa(100mTorr)정도로 감압된다. 이 감압에 의해서, 처리용기(50)내도 수분을 포함하지 않는 건조분위기로 유지된다. The board | substrate W conveyed by the insulating film forming apparatus 32 is adsorbed-held on the mounting table 51 in the processing container 50 as shown in FIG. At this time, the substrate W is maintained at, for example, 350 ° C by the heat generation of the heater 54. Subsequently, the exhaust gas in the processing vessel 50 is started by the exhaust apparatus 91, and the pressure in the processing vessel 50 is reduced to a predetermined pressure, for example, about 13.3 Pa (100 mTorr). By this reduced pressure, the processing container 50 is also maintained in a dry atmosphere containing no water.

처리용기(50)내가 감압되면, 가스 공급구(70)로부터 플라즈마 여기 영역 R1을 향해서 아르곤가스가 공급된다. RLSA(62)로부터는 바로 아래의 플라즈마 여기 영역 R1을 향해서, 예를 들면 2.45㎓의 마이크로파가 방사된다. 이 마이크로파의 방사에 의해서, 플라즈마 여기 영역 R1에 있어서 아르곤가스가 플라즈마화된다. 이 때, RLSA(62)로부터 방사된 마이크로파는 원료 가스 공급 구조체(80)에서 반사하고, 플라즈마 여기 영역 R1내에 머무른다. 이 결과, 플라즈마 여기 영역 R1내에는 소위 고밀도의 플라즈마공간이 형성된다. When the inside of the processing container 50 is depressurized, argon gas is supplied from the gas supply port 70 toward the plasma excitation region R1. From the RLSA 62, for example, microwaves of 2.45 GHz are emitted toward the plasma excitation region R1 directly below. The radiation of the microwaves causes the argon gas to plasma form in the plasma excitation region R1. At this time, the microwaves emitted from the RLSA 62 are reflected by the source gas supply structure 80 and remain in the plasma excitation region R1. As a result, a so-called high-density plasma space is formed in the plasma excitation region R1.

한편, 탑재대(51)에는 바이어스용 고주파 전원(53)에 의해서 음의 전압이 인 가된다. 이것에 의해, 플라즈마 여기 영역 R1내에서 생성된 플라즈마는 원료 가스 공급 구조체(80)의 개구부(82)를 통해서 플라즈마 확산 영역 R2로 확산한다. 플라즈마 확산 영역 R2에는 원료 가스 공급 구조체(80)의 원료 가스 공급구(83)로부터 C5F8가스가 공급되고 있다. C5F8가스는 예를 들면 플라즈마 여기 영역 R1로부터 확산한 플라즈마에 의해 활성화되고, C5F8가스의 활성종에 의해서, 기판 W상에는 불소원자와 탄소원자로 이루어지는 CF절연막이 형성된다. 이 때, 도 10에 도시한 바와 같이 CF절연막 I의 표면에는 불소(F)원자가 배열되어 노출한다. On the other hand, a negative voltage is applied to the mounting table 51 by the bias high frequency power supply 53. As a result, the plasma generated in the plasma excitation region R1 diffuses into the plasma diffusion region R2 through the opening 82 of the source gas supply structure 80. The C 5 F 8 gas is supplied to the plasma diffusion region R2 from the source gas supply port 83 of the source gas supply structure 80. The C 5 F 8 gas is activated by, for example, a plasma diffused from the plasma excitation region R1, and a CF insulating film made of fluorine atoms and carbon atoms is formed on the substrate W by the active species of the C 5 F 8 gas. At this time, the fluorine (F) atoms are arranged and exposed on the surface of the CF insulating film I as shown in FIG.

이와 같이 해서 형성되는 CF절연막은 성막중에 사용되는 가스에 H 원자가 포함되어 있지 않으므로, 막중의 F원자가 H원자와 결합해서 HF를 생성하는 것이 방지되어, 극히 우수한 품질을 가진 절연막으로 된다. Since the CF insulating film formed in this way does not contain H atoms in the gas used during film formation, F atoms in the film are prevented from combining with H atoms to form HF, resulting in an insulating film having extremely excellent quality.

기판 W상에 소정 두께의 CF절연막 I이 형성되면, 마이크로파의 방사나, 원료가스, 플라즈마가스의 공급이 정지되어, 탑재대(51)상의 기판 W는 기판반송장치(39)에 의해서 처리용기(50)로부터 반출된다. 절연막 형성 장치(32)로부터 반출된 기판 W는 반송로(8)내를 통해서 절연막 처리 장치(34)로 반송된다. 그 동안, 반송로(8)내가 건조분위기로 유지되어 있으므로, 기판 W상의 CF절연막 I의 표면에 수분이 접촉하는 일이 없다. When the CF insulating film I having a predetermined thickness is formed on the substrate W, the radiation of the microwaves, the supply of the source gas and the plasma gas are stopped, and the substrate W on the mounting table 51 is processed by the substrate transfer device 39. 50). The board | substrate W carried out from the insulating film forming apparatus 32 is conveyed to the insulating film processing apparatus 34 through the conveyance path 8. In the meantime, since the inside of the conveyance path 8 is maintained in a dry atmosphere, moisture does not contact the surface of the CF insulating film I on the board | substrate W.

절연막 처리 장치(34)는 배기구(130)로부터의 배기에 의해서, 미리 감압분위기 예를 들면 33.3Pa (250mTorr)로 유지되어 있다. 따라서, 기판 W가 반입되어도, 기판 W가 계속해서 건조분위기내로 유지된다. 절연막 처리 장치(34)로 반송된 기 판 W는 예를 들면 30℃로 온도조절된 탑재대(101)상에 흡착 유지된다. 기판 W가 탑재대(101)상에 유지되면, 바이어스용 고주파 전원(103)에 의해서 탑재대(101)에 음의 고전압이 인가된다. 한편, 샤워 플레이트(111)로부터는 크립톤가스가 아래쪽을 향해서 예를 들면 50㎤/min으로 공급됨과 동시에, RLSA(113)로부터는 2.45㎓의 마이크로파가 예를 들면 출력 500W로 방사된다. 이 마이크로파의 방사에 의해서, 크립톤가스가 플라즈마화되고, 해당 플라즈마중의 활성종인 크립톤 이온 Kr+가 탑재대(101)측의 음전위로 끌어당겨진다. 이것에 의해, 크립톤이온 Kr+가 고속으로 탑재대(101)상의 기판 W표면에 충돌한다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 이 Kr+의 충돌에 의해서, 기판상의 절연막 I의 표면에 노출되어 있는 불소(F)원자가 절연막 I로부터 이탈시켜진다. The insulating film processing apparatus 34 is previously maintained at a reduced pressure, for example, 33.3 Pa (250 mTorr) by the exhaust from the exhaust port 130. Therefore, even when the substrate W is carried in, the substrate W continues to be kept in the dry atmosphere. The board | substrate W conveyed to the insulation film processing apparatus 34 is hold | maintained and adsorb | sucked on the mounting base 101 temperature-controlled, for example at 30 degreeC. When the substrate W is held on the mounting table 101, a negative high voltage is applied to the mounting table 101 by the bias high-frequency power source 103. On the other hand, krypton gas is supplied downward from the shower plate 111 at 50 cm 3 / min, for example, and 2.45 GHz microwaves are radiated from the RLSA 113 at an output of 500 W, for example. By the radiation of the microwaves, krypton gas is converted into plasma, and krypton ion Kr +, which is an active species in the plasma, is attracted to the negative potential on the mounting table 101 side. As a result, krypton ion Kr + collides with the substrate W surface on the mounting table 101 at high speed. As shown in FIG. 5, by the collision of Kr + , fluorine (F) atoms exposed on the surface of the insulating film I on the substrate are separated from the insulating film I.

예를 들면 마이크로파가 5초간 조사되고, 기판 W 상의 CF절연막 I의 표면의 불소원자가 충분히 이탈되면, 마이크로파의 공급이나 크립톤가스의 공급이 정지된다. 그 후, 기판 W가 기판반송장치(39)에 의해서 절연막 처리 장치(34)로부터 반출된다. 반출된 기판 W는 반송로(8)를 통해 로드록실(31)로 반송되고, 기판반송체(6)에 의해서 카세트 탑재대(4)상의 카세트 C내에 수용된다. 그 후, 다른 처리 장치에 있어서, 포토리소그래피법에 의해서 기판 W상의 CF절연막 I이 패터닝된 후, 도전막이나 보호막 등이 소정의 패턴으로 형성됨으로써, 반도체 장치가 제조된다. For example, when microwaves are irradiated for 5 seconds and the fluorine atoms on the surface of the CF insulating film I on the substrate W are sufficiently released, the supply of microwaves and the supply of krypton gas are stopped. Subsequently, the substrate W is carried out from the insulating film processing apparatus 34 by the substrate transfer device 39. The unloaded board | substrate W is conveyed to the load lock chamber 31 through the conveyance path 8, and is accommodated in the cassette C on the cassette mounting base 4 by the board | substrate conveyance body 6. As shown in FIG. Then, in another processing apparatus, after the CF insulating film I on the board | substrate W is patterned by the photolithographic method, a conductive film, a protective film, etc. are formed in a predetermined pattern, and a semiconductor device is manufactured.

이상의 실시형태에 따르면, 기판 W상에 CF절연막 I을 형성한 후, 해당 CF절연막 I에 수분이 접촉하지 않도록 유지하면서, CF절연막 I의 표면에 활성종을 고속 으로 충돌시켜서, CF절연막 I의 표면으로부터 불소원자를 이탈시켰다. 그 결과, CF절연막 I의 표면에 노출된 불소원자가 없어지고, 이후, 불소원자와 물분자가 반응하는 일이 없다. 따라서, CF절연막 I로부터 불화수소가스가 방출되는 것이 방지되고, 예를 들면 반도체 장치내의 다른 층의 막이 파손되고 박리하는 일이 없다. 또한, CF절연막 I의 표면이 열화하고 CF절연막 I의 비유전율이 상승하는 일도 없다. 또, 이상의 실시형태에 있어서, 절연막 처리 장치(34)에 있어서 플라즈마를 생성하는 가스로서 크립톤가스를 이용하였지만, 다른 희가스인 헬륨가스나 크세논가스, 아르곤가스를 이용해도 좋으며, 질소가스를 이용해도 좋다. According to the above embodiment, after the CF insulating film I is formed on the substrate W, the active species is collided on the surface of the CF insulating film I at high speed while maintaining the CF insulating film I so as not to contact with the moisture. The fluorine atom was separated from. As a result, the fluorine atoms exposed on the surface of the CF insulating film I disappear, and thereafter, the fluorine atoms and the water molecules do not react. Accordingly, the hydrogen fluoride gas is prevented from being released from the CF insulating film I, and for example, the film of another layer in the semiconductor device is not broken and peeled off. In addition, the surface of the CF insulating film I is not deteriorated, and the relative dielectric constant of the CF insulating film I is not increased. In the above embodiment, krypton gas is used as the gas for generating plasma in the insulating film processing apparatus 34, but other rare gas may be helium gas, xenon gas, argon gas, or nitrogen gas. .

이상의 실시형태에서는 희가스 또는 질소가스의 플라즈마중에서 생성된 활성종을 CF절연막 I에 적극적으로 충돌시키는 것에 의해서, CF절연막 I 표면의 불소원자를 이탈시키고 있었다. 이 대신에, CF절연막 I이 형성된 기판 W를, 희가스 또는 질소가스로부터 생성된 플라즈마중에 노출시키는 것에 의해서 불소원자를 이탈시켜도 좋다. In the above embodiment, fluorine atoms on the surface of the CF insulating film I are separated by actively colliding the active species generated in the plasma of the rare gas or nitrogen gas with the CF insulating film I. Alternatively, the fluorine atom may be released by exposing the substrate W on which the CF insulating film I is formed to a plasma generated from a rare gas or nitrogen gas.

이러한 경우 도 4의 절연막 처리 장치(34)에 있어서, 샤워 플레이트(111)로부터 예를 들면 희가스인 크립톤가스가 공급된다. 그리고, RLSA(113)로부터의 마이크로파의 공급에 의해서, 크립톤가스를 플라즈마화하고, 처리용기(100)내에 고밀도, 예를 들면 전자온도가 2eV이하이고, 전자밀도가 1×1011개/㎤ 이상인 플라즈마공간을 형성한다. 이 고밀도의 플라즈마공간에 기판 W를 노출시키는 것에 의해서, 예를 들면 크립톤이온 자체의 에너지나, 크립톤이온으로부터 크립톤가스로 되돌릴 때에 방출되는 광자에너지에 의해서, 기판 W상의 CF절연막 I의 표면에 노출되어 있 는 불소가스 원자가 이탈된다. 이 경우, 여기에너지가 높은 크립톤가스가 이용되므로, 단시간에 효율적으로 불소가스원자를 이탈시킬 수 있다. 또, 이 예에 있어서, 플라즈마를 생성하는 가스로서, 크립톤가스 이외의 다른 희가스, 예를 들면 크세논가스나 아르곤가스, 질소가스를 이용해도 좋다. In this case, in the insulating film processing apparatus 34 of FIG. 4, krypton gas, for example, a rare gas, is supplied from the shower plate 111. Then, by supplying microwaves from the RLSA 113, the krypton gas is plasma-formed, and the processing vessel 100 has a high density, for example, a plasma having an electron temperature of 2 eV or less and an electron density of 1 × 10 11 pieces / cm 3 or more. Form a space. By exposing the substrate W to this high-density plasma space, for example, it is exposed to the surface of the CF insulating film I on the substrate W by the energy of the krypton ion itself or the photon energy emitted upon returning from the krypton ion to the krypton gas. Fluorine gas atoms are released. In this case, since krypton gas having a high excitation energy is used, the fluorine gas atom can be efficiently separated in a short time. In this example, other rare gases other than krypton gas, for example, xenon gas, argon gas, and nitrogen gas may be used as the gas for generating plasma.

이상의 실시형태에서 기재한 불소원자의 이탈방법 대신에, CF절연막 I이 형성된 기판 W에 전자선을 조사해서 불소원자를 이탈시켜도 좋다. Instead of the fluorine atom detachment method described in the above embodiment, the fluorine atom may be removed by irradiating an electron beam to the substrate W on which the CF insulating film I is formed.

이러한 경우, 예를 들면 도 4의 절연막 처리 장치(34) 대신에 도 6에 도시하는 바와 같은 절연막 처리 장치(150)가 이용된다. 이 절연막 처리 장치(150)는 폐쇄 가능한 처리용기(151)를 구비하고 있다. 처리용기(151)의 바닥부중앙에는 탑재대(152)가 마련되어 있다. 처리용기(151) 상부의 탑재대(152)에 대향하는 위치에는 복수의 전자선 조사기(153)가 부착되어 있다. 이들 조사기(153)는 예를 들면 탑재대(152)에 탑재된 기판 W의 표면에 균등하게 전자선을 조사할 수 있도록 배치되어 있다. 전자선 조사기(153)는 처리용기(151)의 외부에 설치된 고압전원(154)에 의해 고전압을 부가하는 것에 의해서, 전자선을 조사할 수 있다. 또, 예를 들면 고압 전원(154)의 동작을 제어하는 제어부(155)에 의해서, 전자선의 조사량을 조정할 수 있다. In this case, for example, the insulating film processing apparatus 150 as shown in FIG. 6 is used instead of the insulating film processing apparatus 34 of FIG. This insulating film processing apparatus 150 is provided with the processing container 151 which can be closed. The mounting table 152 is provided at the center of the bottom of the processing container 151. A plurality of electron beam irradiators 153 are attached to a position facing the mounting table 152 on the upper portion of the processing vessel 151. These irradiator 153 is arrange | positioned so that an electron beam may be irradiated evenly to the surface of the board | substrate W mounted in the mounting table 152, for example. The electron beam irradiator 153 can irradiate an electron beam by adding a high voltage by the high voltage power supply 154 provided in the exterior of the processing container 151. Moreover, the irradiation amount of an electron beam can be adjusted by the control part 155 which controls the operation of the high voltage power supply 154, for example.

처리용기(151)의 바닥부에는 처리용기(151)내의 분위기를 배기하기 위한 배기구(156)가 마련되어 있다. 배기구(156)에는 터보분자펌프 등의 배기 장치(157)에 통하는 배기관(158)이 접속되어 있다. 이 배기구(156)로부터의 배기에 의해, 처리용기(151)내를 소정의 압력으로 감압하여, 처리용기(151)내를 수분을 포함하지 않은 감압분위기로 유지할 수 있다. At the bottom of the processing container 151, an exhaust port 156 for exhausting the atmosphere in the processing container 151 is provided. The exhaust port 156 is connected to an exhaust pipe 158 that communicates with an exhaust device 157 such as a turbomolecular pump. By the exhaust from the exhaust port 156, the inside of the processing container 151 can be decompressed to a predetermined pressure, and the inside of the processing container 151 can be maintained in a reduced pressure atmosphere containing no water.

그리고, 불소원자를 이탈시킬 때에는 처리용기(151)내는 배기구(156)로부터의 배기에 의해서 미리 건조분위기로 유지되고, 해당 처리용기(151)내로 기판 W가 반입된다. 반입된 기판 W는 탑재대(152)상에 탑재되고, 그 후, 전자선 조사기(153)로부터 기판 W상의 CF절연막 I에 대해 전자선이 조사된다. 그 전자선의 에너지에 의해서 CF절연막 I의 표면에 노출되어 있는 불소원자가 탄소원자로부터 분리되고, 이탈시켜진다. 이러한 경우, 고에너지의 전자선의 조사에 의해서 효율적으로 불소원자를 이탈할 수 있다. 또, 전자선은 CF절연막 I의 내부에까지 투과하므로, CF절연막 I의 내부에 있어서 미결합에 의해 불안정한 상태로 존재하는 불소원자도 이탈되어, CF절연막 I 자체의 막질의 향상이 도모된다. When the fluorine atom is separated, the processing container 151 is held in a dry atmosphere in advance by the exhaust from the exhaust port 156, and the substrate W is loaded into the processing container 151. The carried-in board | substrate W is mounted on the mounting table 152, and the electron beam is irradiated to the CF insulating film I on the board | substrate W from the electron beam irradiator 153 after that. By the energy of the electron beam, the fluorine atoms exposed on the surface of the CF insulating film I are separated from the carbon atoms and released. In such a case, fluorine atoms can be efficiently released by irradiation of high energy electron beams. In addition, since the electron beam penetrates into the CF insulating film I, the fluorine atoms present in an unstable state due to unbonding in the CF insulating film I are also separated, thereby improving the film quality of the CF insulating film I itself.

또, 이 예에 따르면, CF절연막 I의 표면에 전자선을 조사하고 있었지만, 전자선 대신에 자외선을 조사해도 좋다. 이 경우, 도 6에 나타내는 절연막 처리 장치(150)에는 전자선 조사기(153) 대신에 자외선 조사기(160)가 마련된다. CF절연막 I에 자외선을 조사한 경우에도, 고에너지의 자외선에 의해 불소원자의 이탈이 효율적으로 실행된다. 또한, CF절연막 I의 내부에 불안정한 상태로 존재하는 불소원자도 이탈시킬 수 있다. Moreover, according to this example, although the electron beam was irradiated to the surface of CF insulating film I, you may irradiate an ultraviolet-ray instead of an electron beam. In this case, the ultraviolet ray irradiator 160 is provided in the insulating film processing apparatus 150 shown in FIG. 6 instead of the electron beam irradiator 153. Even when the CF insulating film I is irradiated with ultraviolet rays, the fluorine atom is efficiently removed by the high energy ultraviolet rays. In addition, fluorine atoms present in an unstable state inside the CF insulating film I can also be released.

이상의 실시형태에서는 CF절연막 I의 표면에 노출한 불소원자를 이탈시키는 것에 의해서, 불소원자와 물분자의 반응을 방지하고 있었다. 이 대신에, 기판 W상에 형성한 CF절연막 I의 위에, 수분의 접촉을 방지하기 위한 방호막을 형성하는 것에 의해서, 불소원자와 물분자의 반응을 방지해도 좋다. In the above embodiment, the reaction between the fluorine atom and the water molecule is prevented by leaving the fluorine atom exposed on the surface of the CF insulating film I. Instead, a protective film for preventing contact of moisture may be formed on the CF insulating film I formed on the substrate W to prevent the reaction between the fluorine atom and the water molecule.

그와 같은 경우, 도 7에 도시하는 바와 같이, 도 1에 도시한 처리 시스템(1)의 절연막 처리 장치(34, 35) 대신에, 방호막을 형성하기 위한 절연막 처리 장치(170, 171)가 마련된 기판 처리 시스템(1′)이 이용된다. 절연막 처리 장치(170, 171)로서는 플라즈마를 이용해서 성막하는 플라즈마 CVD장치가 이용된다. In such a case, as shown in FIG. 7, instead of the insulating film processing apparatuses 34 and 35 of the processing system 1 shown in FIG. 1, the insulating film processing apparatus 170 and 171 for forming a protective film was provided. Substrate processing system 1 'is used. As the insulating film processing apparatus 170 and 171, the plasma CVD apparatus which forms into a film using plasma is used.

도 8에 도시하는 바와 같이, 절연막 처리 장치(170)는 도 2에 도시한 가스 공급원(71) 및 원료 가스 공급원(84) 대신에, 제1, 제2 및 제3 가스 공급원(202, 203, 204)과 원료 가스 공급원(215)을 각각 구비하고 있다. 절연막 처리 장치(170)의 그 밖의 구성은 도 2에 도시한 절연막 형성 장치(32)와 실질적으로 마찬가지이다.As shown in FIG. 8, the insulating film processing apparatus 170 replaces the gas supply source 71 and the source gas supply source 84 shown in FIG. 204 and source gas supply source 215, respectively. The other structure of the insulation film processing apparatus 170 is substantially the same as the insulation film forming apparatus 32 shown in FIG.

이 실시형태에 있어서는 예를 들면 기판 W상에 SiN으로 이루어지는 방호막을 형성하기 위해, 제 1 가스 공급원(202)에는 수소가스, 제 2 가스 공급원(203)에는 아르곤가스, 제 3 가스 공급원(204)에는 질소가스가, 각각 봉입되어 있다. 또한, 원료 가스 공급원(215)에는 원료가스인 실란가스가 봉입되어 있다. In this embodiment, for example, in order to form a protective film made of SiN on the substrate W, hydrogen gas is used for the first gas source 202, argon gas is provided for the second gas source 203, and the third gas source 204 is formed. Is filled with nitrogen gas. The source gas supply source 215 is filled with silane gas, which is a source gas.

또, 절연막 처리 장치(171)의 구성에 대해서는 절연막 처리 장치(170)와 동일하므로 설명을 생략한다.In addition, since the structure of the insulating film processing apparatus 171 is the same as that of the insulating film processing apparatus 170, description is abbreviate | omitted.

이상과 같이 구성된 기판 처리 시스템(1′)에 있어서는 우선 상술한 실시형태와 마찬가지로 절연막 형성 장치(32 또는 33)에 의해 기판 W의 표면에 CF절연막 I이 형성된다. 그 후, 기판 W는 CF절연막 I에 수분이 접촉하지 않도록 유지하면서, 반송로(8)를 통해 절연막 처리 장치(170 또는 171), 예를 들면 처리 장치(170)내로 반송된다. 절연막 처리 장치(170)내는 배기구(90)로부터의 배기에 의해서 미 리 감압되어 있고, 건조분위기로 유지되어 있다. 절연막 처리 장치(170)내로 반송된 기판 W는 탑재대(51)에 탑재된다. In the substrate processing system 1 ′ configured as described above, first, the CF insulating film I is formed on the surface of the substrate W by the insulating film forming apparatus 32 or 33 as in the above-described embodiment. Thereafter, the substrate W is conveyed into the insulating film processing apparatus 170 or 171, for example, the processing apparatus 170, through the conveying path 8 while maintaining the CF insulating film I in contact with moisture. The inside of the insulation film processing apparatus 170 is previously depressurized by the exhaust from the exhaust port 90, and is maintained in a dry atmosphere. The substrate W conveyed into the insulating film processing apparatus 170 is mounted on the mounting table 51.

기판 W는 탑재대(51)내의 히터(54)에 의해서, 예를 들면 350℃정도로 유지된다. 가스 공급구(70)로부터는 아르곤가스, 수소가스 및 질소가스의 혼합가스가 플라즈마 여기영역 R1을 향해서 공급된다. RLSA(62)로부터는 2.45㎓의 마이크로파가 바로 아래의 플라즈마 여기영역 R1에 방사되며, 플라즈마 여기영역 R1내의 혼합 가스가 플라즈마화된다. The board | substrate W is hold | maintained at about 350 degreeC by the heater 54 in the mounting table 51, for example. From the gas supply port 70, a mixed gas of argon gas, hydrogen gas and nitrogen gas is supplied toward the plasma excitation region R1. From the RLSA 62, microwaves of 2.45 GHz are emitted into the plasma excitation region R1 immediately below, and the mixed gas in the plasma excitation region R1 is converted into plasma.

탑재대(51)에는 바이어스용 고주파 전원(53)에 의해서 음의 전압이 인가되며, 플라즈마 여기 영역 R1내의 플라즈마는 원료 가스 공급 구조체(80)를 통해서 플라즈마 확산 영역 R2내로 확산한다. 플라즈마 확산 영역 R2에는 원료 가스 공급구(83)로부터 실란 가스가 공급되어 있고, 해당 실란 가스는 플라즈마 여기 영역 R1로부터 확산한 플라즈마에 의해서 활성화된다. 해당 실란가스나 질소가스의 래디컬 등에 의해서, 기판 W의 CF절연막 I의 표면상에 SiN이 퇴적하여 성장한다. 이와 같이 해서, 도 9에 도시하는 바와 같이, CF절연막 I상에, 200Å미만, 바람직하게는 100Å미만, 예를 들면 30∼90Å정도의 두께의 SiN막(실리콘 질화막)으로 이루어지는 방호막 D가 형성된다. A negative voltage is applied to the mounting table 51 by the bias high frequency power supply 53, and the plasma in the plasma excitation region R1 diffuses into the plasma diffusion region R2 through the source gas supply structure 80. Silane gas is supplied to the plasma diffusion region R2 from the source gas supply port 83, and the silane gas is activated by the plasma diffused from the plasma excitation region R1. SiN deposits and grows on the surface of the CF insulating film I of the substrate W by radicals of silane gas and nitrogen gas. Thus, as shown in FIG. 9, on CF insulating film I, the protective film D which consists of a SiN film (silicon nitride film) of thickness less than 200 micrometers, preferably less than 100 micrometers, for example, about 30-90 micrometers is formed. do.

이 실시형태에 따르면, CF절연막 I이 형성된 기판 W를, 수분이 접촉하지 않도록 절연막 처리 장치(170)로 반송하고, 처리 장치(170)에 있어서 CF절연막 I의 표면상에 SiN으로 이루어지는 방호막 D를 형성할 수 있다. 이 때문에, CF절연막 I의 표면에 노출한 불소원자가 물분자와 반응하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, CF절연막 I로부터 불화수소가스가 방출되는 일이 없어, 해당 불화수소가스에 의해서 예를 들면 반도체 장치내의 다른 막이 파손되어 박리하는 것이 방지된다. 또한, 물분자와의 반응에 의해 CF절연막 I 자체가 변질하여 비유전율이 상승하는 것이 방지된다. 또한, CF절연막 I상에는 SiN으로 이루어지는 방호막 D를 200Å미만의 두께로 형성했으므로, CF절연막 I과 방호막 D를 포함시킨 막 전체의 절연성을 유지할 수 있다. According to this embodiment, the board | substrate W in which the CF insulation film I was formed is conveyed to the insulation film processing apparatus 170 so that moisture may not contact, and the protection film D which consists of SiN on the surface of the CF insulation film I in the processing apparatus 170 is carried out. Can be formed. For this reason, it is possible to prevent the fluorine atoms exposed on the surface of the CF insulating film I from reacting with water molecules. As a result, hydrogen fluoride gas is not emitted from the CF insulating film I, and the other film in the semiconductor device is prevented from being peeled off by the hydrogen fluoride gas, for example. In addition, the CF dielectric film I itself is prevented from being deteriorated by the reaction with water molecules to prevent the relative dielectric constant from increasing. In addition, since the protective film D made of SiN is formed to a thickness of less than 200 μs on the CF insulating film I, the insulation of the entire film including the CF insulating film I and the protective film D can be maintained.

방호막 D의 재료는 SiN에 한정되지 않으며, 아몰퍼스카본, SiCN, SiC, SiCO 또는 CN 등의 비유전율이 낮은 다른 재료를 이용해도 좋다. 여기서, 아몰퍼스 카본이란 수소첨가 아몰퍼스 카본을 포함하는 것이다. 이들 아몰퍼스 카본, SiCN, SiC, SiCO 또는 CN의 재료를 이용한 경우, SiN보다도 비유전율이 낮으므로, 방호막 D를 더욱 두껍게 할 수 있어, 방호막 D의 성막을 더욱 간단하게 실행할 수 있다. 예를 들면, 방호막 D의 재료가 아몰퍼스 카본, SiCN, SiC, SiCO, CN의 경우는, 5∼500Å정도의 두께가 바람직하다. 또한, 방호막 D를 형성하는 절연막 처리 장치는 전자 사이클로트론 공명을 이용한 플라즈마 CVD 장치나, 스퍼터링 장치, ICP 플라즈마 장치 또는 평행평판형 플라즈마 장치 등의 다른 성막 장치이어도 좋다. The material of the protective film D is not limited to SiN, and other materials having a low dielectric constant such as amorphous carbon, SiCN, SiC, SiCO, or CN may be used. Here, amorphous carbon includes hydrogenated amorphous carbon. In the case where these amorphous carbon, SiCN, SiC, SiCO, or CN materials are used, the dielectric constant is lower than that of SiN, so that the protective film D can be made thicker, and the protective film D can be formed more easily. For example, when the material of protective film D is amorphous carbon, SiCN, SiC, SiCO, CN, the thickness of about 5-500 GPa is preferable. The insulating film processing apparatus for forming the protective film D may be a plasma CVD apparatus using electron cyclotron resonance, or another film forming apparatus such as a sputtering apparatus, an ICP plasma apparatus, or a parallel plate type plasma apparatus.

또, 이전의 실시형태(도 1∼도 6)와 같이 기판 W상의 CF절연막의 표면으로부터 불소원자를 이탈시킨 후, 해당 CF절연막의 표면의 탄소를 직접 질화시켜도 좋다. 이러한 경우, CF절연막의 표면이 방호막으로서의 기능을 한다. As in the previous embodiment (Figs. 1 to 6), after fluorine atom is separated from the surface of the CF insulating film on the substrate W, carbon on the surface of the CF insulating film may be directly nitrided. In this case, the surface of the CF insulating film functions as a protective film.

또한, 이전의 실시형태(도 1∼도 6)와 같이 기판 W 상의 CF절연막 I의 표면으로부터 불소원자를 이탈시킨 후에, CF절연막 I상에 방호막 D를 형성해도 좋다. 이렇게 하는 것에 의해서, CF절연막 I의 표면의 불소원자와 물분자의 반응을 더욱 확실하게 방지할 수 있다. In addition, after the fluorine atom is separated from the surface of the CF insulating film I on the substrate W as in the previous embodiment (FIGS. 1 to 6), the protective film D may be formed on the CF insulating film I. By doing in this way, reaction of the fluorine atom and water molecule on the surface of CF insulating film I can be prevented more reliably.

도 11a∼도 11c는 이전의 실시형태(도 1∼도 5)에 의거해서 처리된 CF절연막의 성상을 확인하기 위한 실험 결과를 나타내는 것이다. 그 중, 도 11a는 CF절연막의 형성 후, 어떠한 처리도 하고 있지 않은 비교예, 도 11b는 CF절연막의 형성 후, Ar플라즈마에 5초간 노출시킨 실시예, 도 11c는 CF절연막의 형성 후, N2플라즈마에 5초간 노출시킨 실시예의 기판을 각각 TDS(승온이탈 가스분석법: thermal desorption spectroscopy)에 의해 측정한 결과를 나타낸다. 11A to 11C show experimental results for confirming the properties of the CF insulating film treated according to the previous embodiment (FIGS. 1 to 5). 11A shows a comparative example in which no treatment is performed after the formation of the CF insulating film. FIG. 11B shows an example in which an Ar plasma is exposed for 5 seconds after the formation of the CF insulating film. FIG. 11C shows N after the formation of the CF insulating film. The substrate of the Example exposed to 2 plasma for 5 seconds was measured by TDS (thermal desorption spectroscopy), respectively.

이들 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, CF절연막을 플라즈마에 노출시킴으로써, 막중으로부터의(특히 F의)의 탈가스는 감소한다. 이들 도면에는 대표적인 탈가스 성분만 나타내고 있지만, 실제로는 플라즈마에 노출시키는 것에 의한 C, CF, CF2, SiF3 등의 성분의 감소도 관측되어 있다. 이것은 CF절연막 형성후의 기판을 어닐 처리할 때에 CF절연막으로부터의 탈가스량이 적은 것을 의미한다. 따라서, CF절연막과, 그 위에 적층되는 배리어층, 배선층, 보호층 등과의 계면에 있어서 보이드의 발생을 방지함과 동시에, 양자간의 양호한 밀착성을 유지하는 것으로 이어진다. As can be seen from these figures, by exposing the CF insulating film to plasma, degassing from the film (particularly of F) is reduced. These drawings are also observed reduction of components such as C, CF, CF 2, SiF 3 due to that typical deionized but indicates only the gas components, actually exposed to the plasma. This means that the amount of outgassing from the CF insulating film is small when annealing the substrate after the CF insulating film is formed. This prevents the generation of voids at the interface between the CF insulating film and the barrier layer, wiring layer, protective layer, etc. stacked thereon, and at the same time, maintains good adhesion between the two.

또, 이상에 있어서, 본 발명의 실시형태의 몇개의 예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이들 예에 한정되지 않으며 각종 형태를 취할 수 있는 것이다. 예를 들면, 이상의 실시형태에 있어서 CF절연막 I이 형성된 기판 W는 반도체 장치인 반도 체 장치에 이용되는 것이었지만, 다른 전자 장치 예를 들면 액정 표시 장치, 유기 EL 소자에 이용되는 것이어도 좋다.Moreover, although some examples of embodiment of this invention were demonstrated above, this invention is not limited to these examples, It can take various forms. For example, in the above-mentioned embodiment, although the board | substrate W in which the CF insulation film I was formed was used for the semiconductor device which is a semiconductor device, it may be used for other electronic devices, such as a liquid crystal display device and an organic electroluminescent element.

본 발명은 반도체 장치, 액정 표시 장치, 유기 EL 소자 등의 전자 장치의 제조에 있어서, 전자 장치용 기판의 표면에 불소첨가카본으로 이루어지는 양질의 절연막을 형성할 때에 유용하다. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful in forming a high quality insulating film made of fluorinated carbon on the surface of an electronic device substrate in the manufacture of electronic devices such as semiconductor devices, liquid crystal display devices and organic EL elements.

Claims (17)

전자 장치용의 기판을 준비하는 공정과, Preparing a substrate for an electronic device; 상기 기판의 표면상에 불소첨가카본으로 이루어지는 절연막을 형성하는 공정과, Forming an insulating film made of fluorinated carbon on the surface of the substrate; 상기 절연막의 표면에 노출되어 있는 불소원자를 해당 절연막으로부터 이탈시키는 공정을 구비하고, And removing the fluorine atom exposed on the surface of the insulating film from the insulating film, 적어도, 상기 절연막을 형성하는 공정의 직후부터 상기 불소원자를 이탈시키는 공정의 완료까지의 동안에는 상기 기판에 수분이 접촉하지 않도록 유지하는 것을 특징으로 하는 전자 장치용 기판의 처리 방법.And at least until the completion of the step of removing the fluorine atom from immediately after the step of forming the insulating film to keep the substrate from contact with moisture. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 불소원자를 이탈시키는 공정은 The step of leaving the fluorine atom 희가스 또는 질소가스의 플라즈마중에서 생성된 활성종을 상기 절연막의 표면에 충돌시키는 것에 의해서 실행되는 것을 특징으로 하는 전자 장치용 기판의 처리 방법.A method of processing a substrate for an electronic device, which is performed by colliding active species generated in a plasma of rare gas or nitrogen gas with the surface of the insulating film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 불소원자를 이탈시키는 공정은 The step of leaving the fluorine atom 상기 기판을 희가스 또는 질소가스로부터 생성된 플라즈마중에 노출시키는 것에 의해서 실행되는 것을 특징으로 하는 전자 장치용 기판의 처리 방법. And exposing the substrate to a plasma generated from a rare gas or nitrogen gas. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 희가스는 아르곤가스, 크세논가스 및 크립톤가스로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전자 장치용 기판의 처리 방법.The rare gas is selected from the group consisting of argon gas, xenon gas and krypton gas. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 불소원자를 이탈시키는 공정은 The step of leaving the fluorine atom 전자온도가 2eV 이하이고, 전자밀도가 1×1011개/㎤이상의 플라즈마공간내에서 실행되는 것을 특징으로 하는 전자 장치용 기판의 처리 방법.A method of processing a substrate for an electronic device, wherein the electron temperature is 2 eV or less and the electron density is performed in a plasma space of 1 × 10 11 cells / cm 3 or more. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 불소원자를 이탈시키는 공정은 The step of leaving the fluorine atom 상기 절연막의 표면에 전자선을 조사하는 것에 의해서 실행되는 것을 특징으로 하는 전자 장치용 기판의 처리 방법.A method of processing a substrate for an electronic device, which is performed by irradiating an electron beam onto the surface of the insulating film. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 불소원자를 이탈시키는 공정은 The step of leaving the fluorine atom 상기 절연막의 표면에 자외선을 조사하는 것에 의해서 실행되는 것을 특징으로 하는 전자 장치용 기판의 처리 방법.A method for processing a substrate for an electronic device, which is performed by irradiating ultraviolet rays to the surface of the insulating film. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 불소원자를 이탈시키는 공정 후에, After the step of leaving the fluorine atom, 상기 절연막상에, 해당 절연막의 표면에 수분이 접촉하는 것을 방지하기 위한 방호막을 형성하는 공정을 더 구비한 것을 특징으로 하는 전자 장치용 기판의 처리 방법.And forming a protective film on the insulating film to prevent moisture from contacting the surface of the insulating film. 제 8 항에 있어서, The method of claim 8, 상기 방호막의 재료는 아몰퍼스 카본, SiN, SiCN, SiC, SiCO 및 CN으로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전자 장치용 기판의 처리 방법.The material of the said protective film is selected from the group which consists of amorphous carbon, SiN, SiCN, SiC, SiCO, and CN, The processing method of the board | substrate for electronic devices characterized by the above-mentioned. 제 8 항에 있어서, The method of claim 8, 상기 방호막은 200Å 미만의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 장치용 기판의 처리 방법.And said protective film has a thickness of less than 200 GPa. 전자 장치용의 기판을 준비하는 공정과, Preparing a substrate for an electronic device; 상기 기판의 표면상에 불소첨가카본으로 이루어지는 절연막을 형성하는 공정과, Forming an insulating film made of fluorinated carbon on the surface of the substrate; 상기 절연막상에, 해당 절연막의 표면에 수분이 접촉하는 것을 방지하기 위한 방호막을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 전자 장치용 기판의 처리 방법.And a protective film for preventing moisture from contacting the surface of the insulating film on the insulating film. 제 11 항에 있어서, The method of claim 11, 상기 절연막을 형성하는 공정의 직후부터 상기 방호막을 형성하는 공정의 완료까지의 동안에는 상기 기판에 수분이 접촉하지 않도록 유지하는 것을 특징으로 하는 전자 장치용 기판의 처리 방법.The method of processing a substrate for an electronic device, wherein the substrate is held so that moisture does not come into contact with the substrate immediately after the step of forming the insulating film until the completion of the step of forming the protective film. 제 11 항에 있어서, The method of claim 11, 상기 방호막의 재료는 아몰퍼스카본, SiN, SiCN, SiC, SiCO 및 CN으로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전자 장치용 기판의 처리 방법.The material for the protective film is selected from the group consisting of amorphous carbon, SiN, SiCN, SiC, SiCO and CN. 제 11 항에 있어서, The method of claim 11, 상기 방호막은 200Å 미만의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 장치용 기판의 처리 방법.And said protective film has a thickness of less than 200 GPa. 전자 장치용 기판에 있어서,In the substrate for an electronic device, 그의 표면상에 불소첨가카본으로 이루어지는 절연막이 형성됨과 동시에, 이 절연막상에, 해당 절연막의 표면에 수분이 접촉하는 것을 방지하기 위해 방호막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 장치용 기판.An insulating film made of fluorinated carbon is formed on the surface thereof, and a protective film is formed on the insulating film to prevent moisture from contacting the surface of the insulating film. 제 15 항에 있어서, The method of claim 15, 상기 방호막의 재료는 아몰퍼스 카본, SiN, SiCN, SiC, SiCO 및 CN으로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전자 장치용 기판.The material of the said protective film is an electronic device board | substrate characterized by selecting from the group which consists of amorphous carbon, SiN, SiCN, SiC, SiCO, and CN. 제 15 항에 있어서, The method of claim 15, 상기 방호막은 200Å 미만의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 장치용 기판.The protective film has a thickness of less than 200 GPa substrate for electronic devices.
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