JP7153499B2 - 酸素含有被処理体の処理方法及び処理装置 - Google Patents
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Description
本開示は、酸素含有被処理体の処理方法及び処理装置に関する。
非特許文献１には、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜にフッ素（Ｆ）を添加することで当該ＳｉＯ２膜中の欠陥を改善可能であることが開示されている。
特許文献１には、石英ガラスにフッ素添加を行うと、紫外光透過性が向上することが開示されている。
特許文献１には、石英ガラスにフッ素添加を行うと、紫外光透過性が向上することが開示されている。
三谷祐一郎、外２名、「SiO2膜へのフッ素取り込みの再検討―絶縁破壊電荷量分布テールの大幅な改善―（Reexamination of Fluorine Incorporation into SiO2 －Significant Improvement of Charge-to-breakdown DistributionTail －）」、信頼性物理国際学会予稿集（International Reliability PhysicsSymposium proceedings）、米国電気電子学会（IEEE）、１９９９年、ｐ９３－９８
本開示にかかる技術は、ＳｉＯ２膜や石英ガラス等の酸素含有被処理体のフッ素の濃度分布を制御する。
本開示の一態様は、酸素含有被処理体を処理する方法であって、酸素含有被処理体の処理に用いられるフッ素含有処理ガスの種類、処理温度及び処理圧力の少なくとも１つに基づいて、当該酸素含有被処理体内のフッ素濃度を制御する工程を含み、前記フッ素含有処理ガスをノンプラズマ状態で酸素含有被処理体に供給するか、リモートプラズマで活性化してフッ素含有ラジカルとして酸素含有被処理体に供給するかを選択して、当該酸素含有被処理体内のフッ素濃度の分布を制御する。
本開示によれば、ＳｉＯ２膜や石英ガラス等の酸素含有被処理体のフッ素の濃度分布を制御することができる。
ＳｉＯ２膜や石英ガラス等の酸素含有体は、様々な用途に用いられる。例えば、ＳｉＯ２膜は半導体デバイスの絶縁膜として用いられ、石英ガラスは短波長光源に対し用いられる。
非特許文献１には、前述のように、ＳｉＯ２膜にフッ素を添加することで当該ＳｉＯ２膜中の欠陥を改善可能であることが開示されており、また、特許文献１には、前述のように、石英ガラスにフッ素添加を行うと、紫外光透過性が向上することが開示されている。
しかし、酸素含有体内のフッ素濃度を制御する方法については、非特許文献１や特許文献１には開示されていない。
しかし、酸素含有体内のフッ素濃度を制御する方法については、非特許文献１や特許文献１には開示されていない。
そこで、本開示にかかる技術は、酸素含有体に対し窒素添加処理を施すものであり、酸素含有体内のフッ素濃度を制御する。以下、本開示にかかる技術の処理対象の酸素含有体を酸素含有被処理体という。本開示者らは、酸素含有被処理体内のフッ素濃度を制御するため、以下の３種類のフッ素添加処理（ａ）～（ｃ）を酸素含有被処理体に行い（処理結果は後述。）、フッ素添加処理後の酸素含有被処理体内のフッ素濃度に関し、以下の知見（Ａ）～（Ｄ）を得た。
フッ素添加処理（ａ）：フッ素含有処理ガスをノンプラズマの状態で酸素含有被処理体に供給してＣＯＲ（Chemical Oxide Removal）処理する処理。
フッ素添加処理（ｂ）：フッ素含有処理ガスをリモートプラズマで活性化して得られるフッ素含有処理ラジカルを、酸素含有被処理体に供給して処理する処理。
フッ素添加処理（ｃ）：フッ素含有処理ガスからイオンエッチング装置内でフッ素含有処理イオンを生成して酸素含有被処理体に供給して処理する処理。
なお、ＣＯＲ処理とは、ケミカルエッチングのために行われる処理であり、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という場合がある。）上に形成された酸化膜と処理ガスとを反応させる処理である。
フッ素添加処理（ｂ）：フッ素含有処理ガスをリモートプラズマで活性化して得られるフッ素含有処理ラジカルを、酸素含有被処理体に供給して処理する処理。
フッ素添加処理（ｃ）：フッ素含有処理ガスからイオンエッチング装置内でフッ素含有処理イオンを生成して酸素含有被処理体に供給して処理する処理。
なお、ＣＯＲ処理とは、ケミカルエッチングのために行われる処理であり、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という場合がある。）上に形成された酸化膜と処理ガスとを反応させる処理である。
（Ａ）上記（ａ）及び（ｂ）のようにフッ素含有処理ガスやフッ素含有処理ラジカルを供給する場合、上記（ｃ）のようにフッ素含有処理イオンを供給する場合に比べて、フッ素添加処理後の酸素含有被処理体の処理対象部分以外の部分の損傷が小さい。また、当該フッ素添加処理後の酸素含有被処理対象の表面のラフネスが小さい。さらに、処理対象部のエッチング選択性が高い。
（Ｂ）酸素含有被処理体へのフッ素添加処理時に、当該酸素含有被処理体に供給するフッ素含有処理ガスの種類に応じて、フッ素添加処理後の酸素含有被処理体内のフッ素濃度が異なる。
（Ｃ）酸素含有被処理体に対するフッ素添加処理時の処理温度に応じて、フッ素添加処理後の酸素含有被処理体内のフッ素濃度が異なる。
（Ｄ）酸素含有被処理体に対するフッ素添加処理時の処理圧力に応じて、フッ素添加処理後の酸素含有被処理体内のフッ素濃度が異なる。
（Ｂ）酸素含有被処理体へのフッ素添加処理時に、当該酸素含有被処理体に供給するフッ素含有処理ガスの種類に応じて、フッ素添加処理後の酸素含有被処理体内のフッ素濃度が異なる。
（Ｃ）酸素含有被処理体に対するフッ素添加処理時の処理温度に応じて、フッ素添加処理後の酸素含有被処理体内のフッ素濃度が異なる。
（Ｄ）酸素含有被処理体に対するフッ素添加処理時の処理圧力に応じて、フッ素添加処理後の酸素含有被処理体内のフッ素濃度が異なる。
以下、本開示者らが上記知見（Ａ）～（Ｄ）を得るに至った、試験１～３について説明する。なお、試験１～３で用いられた酸素含有被処理体は、Ｓｉ基板上にＦＣＶＤ（Flowable Chemical Vapor Deposition）法を用いて形成された１５０ｎｍのＳｉＯ２膜である。また、以下に示す試験１～３におけるフッ素濃度分布の結果は、フッ素添加処理後にＰＨＴ（Post Heat Treatment）処理を行ったものについての結果である。ＰＨＴ処理は、ＣＯＲ処理等において基板表面等に生成された反応生成物を加熱して気化させる加熱処理である
（試験１）
図１は、試験１の結果であって、処理条件１－１～１－３でフッ素添加処理した後のＳｉＯ２膜の深さ方向のフッ素濃度分布を示す図である。図２は、処理条件１－１、１－４～１－６でフッ素添加処理した後の同フッ素濃度分布を示す図であり、図３は、処理条件１－１、１－６、１－７でフッ素添加処理した後の同フッ素濃度分布を示す図である。図１、図２及び図３（Ａ）は、ＳｉＯ２膜が形成されたＳｉ基板の表面から深さ３００ｎｍの部分までの、フッ素添加処理後のフッ素濃度分布を示し、図３（Ｂ）は、同表面から５０ｎｍの部分までの、フッ素添加処理後のフッ素濃度分布を示している。なお、図１、図２及び図３には、何ら処理がなされていない未処理の、ＳｉＯ２膜の深さ方向のフッ素濃度分布が参考値Ｒとして示されている。
図１は、試験１の結果であって、処理条件１－１～１－３でフッ素添加処理した後のＳｉＯ２膜の深さ方向のフッ素濃度分布を示す図である。図２は、処理条件１－１、１－４～１－６でフッ素添加処理した後の同フッ素濃度分布を示す図であり、図３は、処理条件１－１、１－６、１－７でフッ素添加処理した後の同フッ素濃度分布を示す図である。図１、図２及び図３（Ａ）は、ＳｉＯ２膜が形成されたＳｉ基板の表面から深さ３００ｎｍの部分までの、フッ素添加処理後のフッ素濃度分布を示し、図３（Ｂ）は、同表面から５０ｎｍの部分までの、フッ素添加処理後のフッ素濃度分布を示している。なお、図１、図２及び図３には、何ら処理がなされていない未処理の、ＳｉＯ２膜の深さ方向のフッ素濃度分布が参考値Ｒとして示されている。
試験１においては、ＳｉＯ２膜に供給するものを異ならせて、当該ＳｉＯ２膜に対するフッ素添加処理を行い、処理後のＳｉＯ２膜の深さ方向のフッ素濃度分布を、ＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrometry）で測定した結果に基づいて取得した。
試験１における処理条件１－１～１－５では、ＣＯＲ処理を行うＣＯＲモジュール内のＳｉ基板上のＳｉＯ２膜に対し、フッ素含有処理ガスをノンプラズマの状態で供給してフッ素添加処理を行った。供給したフッ素含有処理ガスは、処理条件１－１ではＨＦガスとＮＨ３ガスの混合ガス、処理条件１－２ではＣｌＦ３ガス、処理条件１－３ではＦ２ガス、処理条件１－４ではＨＦガス、処理条件１－５ではＨＦガスとＨ２Ｏガスの混合ガスである。なお、処理条件１－１～１－５において、処理温度としてのＳｉＯ２膜の温度すなわちＳｉ基板の温度は５～１２０℃、処理圧力は１０ｍＴｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒである。
試験１における処理条件１－６、１－７では、リモートプラズマを用いたエッチングを行うＲＳＴモジュール内のＳｉ基板上のＳｉＯ２膜に対し、フッ素含有処理ガスをリモートプラズマで活性化したフッ素含有処理ラジカルを供給してフッ素添加処理を行った。供給したフッ素含有処理ラジカルは、処理条件１－６ではＮＦ３ラジカル、処理条件１－７ではＨＦラジカルである。なお、処理条件１－６、１－７において、供給するガスの種類以外の条件は共通であり、処理温度としてのＳｉＯ２膜の温度すなわちＳｉ基板の温度は５～１２０℃、処理圧力は１０ｍＴｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒである。
試験１における処理条件１－８では、イオンエッチング装置内でフッ素含有処理ガスからフッ素含有処理イオンを生成して、当該イオンエッチング装置内のＳｉ基板上のＳｉＯ２膜に供給してフッ素添加処理を行った。
試験１における処理条件１－１～１－５では、ＣＯＲ処理を行うＣＯＲモジュール内のＳｉ基板上のＳｉＯ２膜に対し、フッ素含有処理ガスをノンプラズマの状態で供給してフッ素添加処理を行った。供給したフッ素含有処理ガスは、処理条件１－１ではＨＦガスとＮＨ３ガスの混合ガス、処理条件１－２ではＣｌＦ３ガス、処理条件１－３ではＦ２ガス、処理条件１－４ではＨＦガス、処理条件１－５ではＨＦガスとＨ２Ｏガスの混合ガスである。なお、処理条件１－１～１－５において、処理温度としてのＳｉＯ２膜の温度すなわちＳｉ基板の温度は５～１２０℃、処理圧力は１０ｍＴｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒである。
試験１における処理条件１－６、１－７では、リモートプラズマを用いたエッチングを行うＲＳＴモジュール内のＳｉ基板上のＳｉＯ２膜に対し、フッ素含有処理ガスをリモートプラズマで活性化したフッ素含有処理ラジカルを供給してフッ素添加処理を行った。供給したフッ素含有処理ラジカルは、処理条件１－６ではＮＦ３ラジカル、処理条件１－７ではＨＦラジカルである。なお、処理条件１－６、１－７において、供給するガスの種類以外の条件は共通であり、処理温度としてのＳｉＯ２膜の温度すなわちＳｉ基板の温度は５～１２０℃、処理圧力は１０ｍＴｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒである。
試験１における処理条件１－８では、イオンエッチング装置内でフッ素含有処理ガスからフッ素含有処理イオンを生成して、当該イオンエッチング装置内のＳｉ基板上のＳｉＯ２膜に供給してフッ素添加処理を行った。
図１～図３に示すように、フッ素含有処理ガスを供給する場合（処理条件１－１～１－５）も、フッ素含有処理ラジカルを供給する場合（処理条件１－６、１－７）も、フッ素添加処理後のＳｉＯ２膜内のフッ素濃度は未処理の場合より高くなる。
図示は省略するが、フッ素含有処理イオンを供給する場合（処理条件１－８）の場合も、フッ素添加処理後のＳｉＯ２膜内のフッ素濃度は未処理の場合より高くなる。
しかし、フッ素含有処理イオンを供給する場合、フッ素含有処理ガスやフッ素含有処理ラジカルを供給する場合に比べて、フッ素添加処理後のＳｉＯ２膜の処理対象部分以外の部分の損傷が大きかった。また、当該処理後のＳｉＯ２膜の表面のラフネスが大きい。さらに、処理対象部のエッチング選択性が低い。
つまり、前述の知見（Ａ）のように、フッ素含有処理ガスやフッ素含有処理ラジカルを供給する場合、フッ素含有処理イオンを供給する場合に比べて、フッ素添加処理後の酸素含有被処理体の処理対象部分以外の部分の損傷が小さい。また、当該処理後の酸素含有被処理対象の表面のラフネスが小さい。さらに、処理対象部のエッチング選択性が高い。
図示は省略するが、フッ素含有処理イオンを供給する場合（処理条件１－８）の場合も、フッ素添加処理後のＳｉＯ２膜内のフッ素濃度は未処理の場合より高くなる。
しかし、フッ素含有処理イオンを供給する場合、フッ素含有処理ガスやフッ素含有処理ラジカルを供給する場合に比べて、フッ素添加処理後のＳｉＯ２膜の処理対象部分以外の部分の損傷が大きかった。また、当該処理後のＳｉＯ２膜の表面のラフネスが大きい。さらに、処理対象部のエッチング選択性が低い。
つまり、前述の知見（Ａ）のように、フッ素含有処理ガスやフッ素含有処理ラジカルを供給する場合、フッ素含有処理イオンを供給する場合に比べて、フッ素添加処理後の酸素含有被処理体の処理対象部分以外の部分の損傷が小さい。また、当該処理後の酸素含有被処理対象の表面のラフネスが小さい。さらに、処理対象部のエッチング選択性が高い。
また、図１～図３に示すように、フッ素含有処理ガスまたはフッ素含有処理ラジカルをＳｉＯ２膜に供給する場合、フッ素含有処理ガスの種類に応じて、フッ素添加処理後のＳｉＯ２膜内のフッ素濃度が異なる。例えば、フッ素添加処理後のＳｉＯ２膜における深さ方向の所定部分のフッ素濃度が、フッ素添加処理時のフッ素含有処理ガスまたはフッ素含有処理ラジカルの種類に応じて異なる。
つまり、前述の知見（Ｂ）のように、ＳｉＯ２膜に対するフッ素添加処理時に用いられるフッ素含有ガスの種類に応じて、フッ素添加処理後の酸素含有被処理体内のフッ素濃度が異なる。
なお、図示は省略するが、供給するガスの種類以外の条件を処理条件１－１～１－５と同様とし、フッ素含有処理ガスとしてＨＦガスとアルコールガスの混合ガスをノンプラズマの状態で供給してフッ素添加処理を行った。この場合も、ＳｉＯ２膜内のフッ素濃度が、未処理の場合より高くなり、また、他の種類のフッ素含有処理ガスを供給する場合と異なる。
つまり、前述の知見（Ｂ）のように、ＳｉＯ２膜に対するフッ素添加処理時に用いられるフッ素含有ガスの種類に応じて、フッ素添加処理後の酸素含有被処理体内のフッ素濃度が異なる。
なお、図示は省略するが、供給するガスの種類以外の条件を処理条件１－１～１－５と同様とし、フッ素含有処理ガスとしてＨＦガスとアルコールガスの混合ガスをノンプラズマの状態で供給してフッ素添加処理を行った。この場合も、ＳｉＯ２膜内のフッ素濃度が、未処理の場合より高くなり、また、他の種類のフッ素含有処理ガスを供給する場合と異なる。
なお、フッ素含有処理ガスとしてのＨＦガスとＮＨ３ガスの混合ガスを供給する場合、フッ素含有処理ラジカルとしてのＮＦ３ラジカルやＨＦラジカルを供給する場合とで、フッ素添加処理後のＳｉＯ２膜内のフッ素濃度の、深さ方向における分布が異なる。ＨＦガスとＮＨ３ガスの混合ガスを供給する場合、フッ素添加処理後のＳｉＯ２膜内のフッ素濃度は深さ方向で略均一となる。それに対して、ＮＦ３ラジカルやＨＦラジカルを供給する場合、ＳｉＯ２膜の表層のみフッ素濃度が高く、具体的には、ＳｉＯ２膜の表面から２０ｎｍ～３０ｎｍの部分まではフッ素濃度が高い。しかし、上記３０ｎｍより深い部分では、ＨＦガスとＮＨ３ガスの混合ガスを供給する場合に比べて、深さに対するフッ素濃度の低下率が大きい。
（試験２）
図４は、試験２の結果であって、処理条件２－１～２－４でフッ素添加処理した後のＳｉＯ２膜の深さ方向のフッ素濃度分布を示す図である。図４（Ａ）は、ＳｉＯ２膜が形成されたＳｉ基板の表面から深さ３００ｎｍの部分までの、フッ素添加処理後のフッ素濃度分布を示し、図４（Ｂ）は、同表面から５０ｎｍの部分までの、フッ素添加処理後のフッ素濃度分布を示している。なお、図４には、未処理のＳｉＯ２膜の深さ方向のフッ素濃度分布が参考値Ｒとして示されている。
図４は、試験２の結果であって、処理条件２－１～２－４でフッ素添加処理した後のＳｉＯ２膜の深さ方向のフッ素濃度分布を示す図である。図４（Ａ）は、ＳｉＯ２膜が形成されたＳｉ基板の表面から深さ３００ｎｍの部分までの、フッ素添加処理後のフッ素濃度分布を示し、図４（Ｂ）は、同表面から５０ｎｍの部分までの、フッ素添加処理後のフッ素濃度分布を示している。なお、図４には、未処理のＳｉＯ２膜の深さ方向のフッ素濃度分布が参考値Ｒとして示されている。
試験２においては、フッ素含有ガスを供給してフッ素添加処理する際の処理温度としての、ＳｉＯ２膜が形成されたＳｉ基板の温度を異ならせ、フッ素添加処理後のＳｉＯ２膜の深さ方向のフッ素濃度分布をＳＩＭＳで測定した結果に基づいて取得した。
試験２におけるＳｉ基板の温度は、処理条件２－１では１１０℃、処理条件２－２では１００℃、処理条件２－３では９０℃、処理条件２－４では２０℃である。なお、処理条件２－１～２－４において、処理圧力は１０ｍＴｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒである。
試験２におけるＳｉ基板の温度は、処理条件２－１では１１０℃、処理条件２－２では１００℃、処理条件２－３では９０℃、処理条件２－４では２０℃である。なお、処理条件２－１～２－４において、処理圧力は１０ｍＴｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒである。
図４に示すように、ＳｉＯ２膜にフッ素含有ガスを供給する場合、基板温度の増加に伴い、フッ素添加処理後のＳｉＯ２膜内のフッ素濃度は高くなる。
つまり、前述の知見（Ｃ）にように、酸素含有被処理体に対するフッ素添加処理時の処理温度に応じて、フッ素添加処理後の酸素含有被処理体内のフッ素濃度が異なる。
つまり、前述の知見（Ｃ）にように、酸素含有被処理体に対するフッ素添加処理時の処理温度に応じて、フッ素添加処理後の酸素含有被処理体内のフッ素濃度が異なる。
（試験３）
図５は、試験３の結果であって、処理条件３－１、３－２でフッ素添加処理した後のＳｉＯ２膜の深さ方向のフッ素濃度分布を示す図である。
図５は、試験３の結果であって、処理条件３－１、３－２でフッ素添加処理した後のＳｉＯ２膜の深さ方向のフッ素濃度分布を示す図である。
試験３においては、フッ素含有ガスをＳｉＯ２膜に供給してフッ素添加処理する際の、処理圧力を異ならせ、フッ素添加処理後のＳｉＯ２膜の深さ方向のフッ素濃度分布を、ＳＩＭＳで測定した結果に基づいて取得した。なお、試験３では、処理圧力としてＨＦの分圧を、処理条件３－１、３－２で異ならせた。
試験３におけるフッ素含有ガスは、ＨＦガスとＮＨ３ガスとの混合ガスである。試験３におけるＨＦの分圧は、処理条件３－１では２０９９ｍＴｏｒｒ、処理条件３－２では４２３ｍＴｏｒｒである。なお、処理条件３－１、３－２において、処理温度としての、ＳｉＯ２膜が形成されたＳｉ基板の温度は５～１２０℃である。
試験３におけるフッ素含有ガスは、ＨＦガスとＮＨ３ガスとの混合ガスである。試験３におけるＨＦの分圧は、処理条件３－１では２０９９ｍＴｏｒｒ、処理条件３－２では４２３ｍＴｏｒｒである。なお、処理条件３－１、３－２において、処理温度としての、ＳｉＯ２膜が形成されたＳｉ基板の温度は５～１２０℃である。
図５に示すように、ＳｉＯ２膜にフッ素含有ガスを供給する場合、処理圧力の増加に伴い、フッ素添加処理後のＳｉＯ２膜内のフッ素濃度は高くなる。
つまり、前述の知見（Ｄ）にように、酸素含有被処理体に対するフッ素添加処理時の処理温度に応じて、フッ素添加処理後の酸素含有被処理体内のフッ素濃度が異なる。
つまり、前述の知見（Ｄ）にように、酸素含有被処理体に対するフッ素添加処理時の処理温度に応じて、フッ素添加処理後の酸素含有被処理体内のフッ素濃度が異なる。
上述の知見（Ａ）～（Ｄ）を踏まえ、本実施形態にかかる処理方法では、酸素含有被処理体にフッ素含有処理ガスまたはリモートプラズマで活性化されたフッ素含有処理ラジカルを供給してフッ素添加処理する。そして、本実施形態にかかる処理方法では、フッ素添加処理に用いられるフッ素含有処理ガスの種類、処理温度及び処理圧力の少なくとも１つに基づいて、フッ素添加処理後の酸素含有被処理体内のフッ素濃度を制御する。
以下、本実施形態にかかる処理装置としての基板処理装置の構成について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
＜基板処理装置＞
図６は、本実施形態にかかる処理装置としての基板処理装置の構成の概略を示す平面図である。本実施形態においては、基板処理装置１が、各種処理モジュールとして、ＣＯＲ処理モジュール、ＰＨＴ処理モジュール、ＲＳＴ処理モジュールを備える場合について説明する。ＣＯＲ処理モジュールは、基板としてのウェハＷにＣＯＲ処理を行うものであり、ＰＨＴ処理モジュールは、ＰＨＴ処理をウェハＷに行うものである。また、ＲＳＴ処理モジュールは、リモートプラズマで活性化されたフッ素含有ラジカルを用いた処理を行うものである。本開示の基板処理装置のモジュール構成はこれに限られず、任意に選択され得る。
図６は、本実施形態にかかる処理装置としての基板処理装置の構成の概略を示す平面図である。本実施形態においては、基板処理装置１が、各種処理モジュールとして、ＣＯＲ処理モジュール、ＰＨＴ処理モジュール、ＲＳＴ処理モジュールを備える場合について説明する。ＣＯＲ処理モジュールは、基板としてのウェハＷにＣＯＲ処理を行うものであり、ＰＨＴ処理モジュールは、ＰＨＴ処理をウェハＷに行うものである。また、ＲＳＴ処理モジュールは、リモートプラズマで活性化されたフッ素含有ラジカルを用いた処理を行うものである。本開示の基板処理装置のモジュール構成はこれに限られず、任意に選択され得る。
図６に示すように基板処理装置１は、大気部１０と減圧部１１がロードロックモジュール２０ａ、２０ｂを介して一体に接続された構成を有している。大気部１０は、大気圧雰囲気下においてウェハＷに所定の処理を行う複数の大気モジュールを備える。減圧部１１は、減圧雰囲気下においてウェハＷに所定の処理を行う複数の減圧モジュールを備える。
ロードロックモジュール２０ａは、大気部１０の後述するローダーモジュール３０から搬送されたウェハＷを、減圧部１１の後述するトランスファモジュール４０に引き渡すため、ウェハＷを一時的に保持する。ロードロックモジュール２０ａは、２枚のウェハＷを重なるように保持する上部ストッカ２１ａと下部ストッカ２１ｂを有している。
また、ロードロックモジュール２０ａは、ゲートバルブ２２ａが設けられたゲート２２ｂを介して後述するローダーモジュール３０に接続されている。このゲートバルブ２２ａにより、ロードロックモジュール２０ａとローダーモジュール３０の間の気密性の確保と互いの連通を両立する。また、ロードロックモジュール２０ａは、ゲートバルブ２３ａが設けられたゲート２３ｂを介して後述するトランスファモジュール４０に接続されている。このゲートバルブ２３ａにより、ロードロックモジュール２０ａとトランスファモジュール４０の間の気密性の確保と互いの連通を両立する。
さらに、ロードロックモジュール２０ａにはガスを供給する給気部（図示せず）とガスを排出する排気部（図示せず）が接続され、当該給気部と排気部によって内部が大気圧雰囲気と減圧雰囲気に切り替え可能に構成されている。すなわちロードロックモジュール２０ａは、大気圧雰囲気の大気部１０と、減圧雰囲気の減圧部１１との間で、適切にウェハＷの受け渡しができるように構成されている。なお、ロードロックモジュール２０ｂはロードロックモジュール２０ａと同様の構成を有しているため、説明を省略する。
大気部１０は、ウェハ搬送機構（図示せず）を備えたローダーモジュール３０と、複数のウェハＷを保管可能なフープ３１を載置するロードポート３２と、を有している。
ローダーモジュール３０は内部が矩形の筐体からなり、筐体の内部は大気圧雰囲気に維持されている。ローダーモジュール３０の筐体の長辺を構成する一側面には、複数、例えば３つのロードポート３２が並設されている。ローダーモジュール３０の筐体の長辺を構成する他側面には、ロードロックモジュール２０ａ、２０ｂが並設されている。また、ローダーモジュール３０は、筐体の内部においてその長手方向に移動可能なウェハ搬送機構（図示せず）を有している。ウェハ搬送機構はロードポート３２に載置されたフープ３１とロードロックモジュール２０ａ、２０ｂとの間でウェハＷを搬送できる。なお、ウェハ搬送機構の構成は、後述するウェハ搬送機構５０の構成と同様である。
フープ３１は複数のウェハＷを等間隔で多段に重なるようにして収容する。また、ロードポート３２に載置されたフープ３１の内部は、例えば、大気や窒素ガス等で満たされて密閉されている。
減圧部１１は、２枚のウェハＷを同時に搬送するトランスファモジュール４０と、トランスファモジュール４０から搬送されたウェハＷにＣＯＲ処理を行うＣＯＲモジュール４１と、ＰＨＴ処理を行うＰＨＴモジュール４２とを有している。トランスファモジュール４０、ＣＯＲモジュール４１、及びＰＨＴモジュール４２の内部は、それぞれ減圧雰囲気に維持される。
減圧部１１においては、ウェハＷに対して一連の処理、本実施形態においてはＣＯＲ処理とＰＨＴ処理が順次行われる。なお、トランスファモジュール４０には、ＣＯＲモジュール４１、ＰＨＴモジュール４２、ＲＳＴモジュール４３がそれぞれ複数、本実施形態においては例えば２つ設けられている。
トランスファモジュール４０は内部が矩形の筐体からなる。トランスファモジュール４０は、例えばロードロックモジュール２０ａに搬入されたウェハＷを一のＣＯＲモジュール４１とＰＨＴモジュール４２に順次搬送し、ＣＯＲ処理とＰＨＴ処理を施す。ＣＯＲ処理とＰＨＴ処理を所定回数繰り返し施すことにより、ウェハＷに形成された酸素含有被処理体としての酸化膜を所定の厚さまでエッチングさせることができる。そして、トランスファモジュール４０は、所定の厚さまで酸化膜がエッチングされたウェハＷをＣＯＲモジュール４１またはＲＳＴモジュール４３に搬送し、フッ素添加処理を施す。その後、トランスファモジュール４０は、ウェハＷをロードロックモジュール２０ｂを介して大気部１０に搬出する。
ＣＯＲモジュール４１の内部には、２枚のウェハＷを水平方向に並べて載置する２つのステージ４４ａ、４４ｂが設けられている。ＣＯＲモジュール４１は、ステージ４４ａ、４４ｂにウェハＷを並べて載置することにより、２枚のウェハＷに対して同時にＣＯＲ処理を行う。また、ＣＯＲモジュール４１には、処理ガスやパージガス等を供給する給気部（図示せず）とガスを排出する排気部（図示せず）が接続されている。
ＰＨＴモジュール４２の内部には、２枚のウェハＷを水平方向に並べて載置する２つのステージ４５ａ、４５ｂが設けられている。ＰＨＴモジュール４２は、ステージ４５ａ、４５ｂにウェハＷを並べて載置することにより、２枚のウェハＷに対して同時にＰＨＴ処理を行う。また、ＰＨＴモジュール４２には、ガスを供給する給気部（図示せず）とガスを排出する排気部（図示せず）が接続されている。
ＲＳＴモジュール４３の内部には、２枚のウェハＷを水平方向に並べて載置する２つのステージ４６ａ、４６ｂが設けられている。ＲＳＴモジュール４３は、ステージ４６ａ、４６ｂにウェハＷを並べて載置することにより、２枚のウェハＷに対して同時にフッ素添加処理を行う。また、ＲＳＴモジュール４３には、リモートプラズマで活性化されたラジカルを供給するラジカル供給部（図示せず）とＲＳＴモジュール内の雰囲気ガスを排出する排気部（図示せず）が接続されている。
トランスファモジュール４０の内部には、ウェハＷを搬送するウェハ搬送機構５０が設けられている。ウェハ搬送機構５０は、２枚のウェハＷを重なるように保持して移動する搬送アーム５１ａ、５１ｂと、搬送アーム５１ａ、５１ｂを回転可能に支持する回転台５２と、回転台５２を搭載した回転載置台５３とを有している。また、トランスファモジュール４０の内部には、トランスファモジュール４０の長手方向に延伸するガイドレール５４が設けられている。回転載置台５３はガイドレール５４上に設けられ、ウェハ搬送機構５０をガイドレール５４に沿って移動可能に構成されている。
トランスファモジュール４０は、上述したようにゲートバルブ２３ａ、２３ａを介してロードロックモジュール２０ａ、２０ｂに接続されている。また、トランスファモジュール４０には、ゲートバルブ５５ａが設けられたゲート５５ｂを介してＣＯＲモジュール４１が接続されている。かかるゲートバルブ５５ａにより、トランスファモジュール４０とＣＯＲモジュール４１の間の気密性の確保と互いの連通を両立する。さらに、トランスファモジュール４０には、ゲートバルブ５６ａが設けられたゲート５６ｂを介してＰＨＴモジュール４２が接続されている。かかるゲートバルブ５６ａにより、トランスファモジュール４０とＰＨＴモジュール４２の間の気密性の確保と互いの連通を両立する。さらにまた、トランスファモジュール４０には、ゲートバルブ５７ａが設けられたゲート５７ｂを介してＲＳＴモジュール４３が接続されている。かかるゲートバルブ５７ａにより、トランスファモジュール４０とＲＳＴモジュール４３の間の気密性の確保と互いの連通を両立する。
以上の基板処理装置１には制御部６０が設けられている。制御部６０は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、基板処理装置１におけるウェハＷの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、各種処理をプロセッサにより制御するための制御プログラムや、処理条件に応じて基板処理装置１の各構成部にウェハＷを処理するためのプログラム、例えば処理レシピが格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、当該記憶媒体から制御部６０にインストールされたものであってもよい。
＜基板処理装置の動作＞
基板処理装置１は以上のように構成されており、次に、基板処理装置１におけるウェハ処理について説明する。
基板処理装置１は以上のように構成されており、次に、基板処理装置１におけるウェハ処理について説明する。
先ず、複数のウェハＷを収容したフープ３１がロードポート３２に載置される。各ウェハＷにはＦＣＶＤを用いて酸素含有被処理膜としてのＳｉＯ２膜が形成されているものとする。
その後、ローダーモジュール３０によって、フープ３１から２枚のウェハＷが取り出され、ロードロックモジュール２０ａに搬入される。ロードロックモジュール２０ａに２枚のウェハＷが搬入されると、ゲートバルブ２２ａが閉じられ、ロードロックモジュール２０ａ内が密閉され、減圧される。その後、ゲートバルブ２３ａが開放され、ロードロックモジュール２０ａの内部とトランスファモジュール４０の内部が連通される。
その後、ローダーモジュール３０によって、フープ３１から２枚のウェハＷが取り出され、ロードロックモジュール２０ａに搬入される。ロードロックモジュール２０ａに２枚のウェハＷが搬入されると、ゲートバルブ２２ａが閉じられ、ロードロックモジュール２０ａ内が密閉され、減圧される。その後、ゲートバルブ２３ａが開放され、ロードロックモジュール２０ａの内部とトランスファモジュール４０の内部が連通される。
次に、ロードロックモジュール２０ａとトランスファモジュール４０が連通すると、ウェハ搬送機構５０の搬送アーム５１ａによって２枚のウェハＷが重なるように保持され、ロードロックモジュール２０ａからトランスファモジュール４０に搬入される。続いて、ウェハ搬送機構５０が一のＣＯＲモジュール４１の前まで移動する。
次に、ゲートバルブ５５ａが開放され、２枚のウェハＷを保持する搬送アーム５１ａがＣＯＲモジュール４１に進入する。そして、搬送アーム５１ａからステージ４４ａ、４４ｂのそれぞれに、１枚ずつウェハＷが載置される。その後、搬送アーム５１ａはＣＯＲモジュール４１から退出する。
次に、搬送アーム５１ａがＣＯＲモジュール４１から退出すると、ゲートバルブ５５ａが閉じられ、ＣＯＲモジュール４１において２枚のウェハＷに対してＣＯＲ処理が行われる。
次に、ＣＯＲモジュール４１におけるＣＯＲ処理が終了すると、ゲートバルブ５５ａが開放され、搬送アーム５１ａがＣＯＲモジュール４１に進入する。そして、ステージ４４ａ、４４ｂから搬送アーム５１ａに２枚のウェハＷが受け渡され、搬送アーム５１ａで２枚のＷが重なるように保持される。その後、搬送アーム５１ａはＣＯＲモジュール４１から退出し、ゲートバルブ５５ａが閉じられる。
次に、ウェハ搬送機構５０がＰＨＴモジュール４２の前まで移動する。続いて、ゲートバルブ５６ａが開放され、２枚のウェハＷを保持する搬送アーム５１ａがＰＨＴモジュール４２に進入する。そして、搬送アーム５１ａからステージ４５ａ、４５ｂのそれぞれに、１枚ずつウェハＷが受け渡される。その後、搬送アーム５１ａはＰＨＴモジュール４２から退出する。続いて、ゲートバルブ５６ａが閉じられ、２枚のウェハＷに対してＰＨＴ処理が行われる。
次に、ウェハＷのＰＨＴ処理が終了すると、ゲートバルブ５６ａが開放され、搬送アーム５１ｂがＰＨＴモジュール４２に進入する。そして、ステージ４５ａ、４５ｂから搬送アーム５１ｂに２枚のウェハＷが受け渡され、搬送アーム５１ｂで２枚のウェハＷが保持される。その後、搬送アーム５１ｂはＰＨＴモジュール４２から退出し、ゲートバルブ５６ａが閉じられる。
その後、ゲートバルブ５５ａが開放され、ウェハ搬送機構５０によって２枚のウェハＷがＣＯＲモジュール４１に再度搬送される。以後、上述のＣＯＲ処理及びＰＨＴ処理それぞれ処理の回数が所定回数となるまで、搬送アーム５１ａ、５１ｂによるウェハＷの搬送等が繰り返し行われる。
ＣＯＲ処理及びＰＨＴ処理が所定回数繰り返し行われた後、例えば、ウェハＷ上のＳｉＯ２膜の所望のフッ素濃度に応じて、続くフッ素添加処理で用いられるフッ素含有処理ガスの種類が選択される。この選択は、制御部６０が、所望のフッ素濃度に応じて自動的に行ってもよいし、作業者からの入力に応じて行ってもよい。また、フッ素含有処理ガスの供給形態、すなわち、ノンプラズマの状態で供給するか、フッ素含有処理ガスをリモートプラズマで活性化してフッ素含有処理ラジカルとして供給するかについても、必要に応じて選択される。なお、フッ素含有処理ガスは例えば、ＨＦガスとＮＨ３ガスの混合ガス、ＣｌＦ３ガス、Ｆ２ガス、ＨＦガス、ＨＦガスとＨ２Ｏガスの混合ガス、または、ＨＦガスとアルコールガスの混合ガスである。
そして、上記選択されたフッ素含有処理ガスを上記選択された供給形態でウェハＷに供給するＣＯＲモジュール４１またはＲＳＴモジュール４３が選択される。この選択は、制御部６０が、不図示の記憶部に記憶されている、処理モジュールと当該処理モジュールがウェハＷに供給可能な処理ガスの種類等との対応テーブルから自動的に行ってもよいし、作業者からの入力に応じて行ってもよい。
なお、上述の、フッ素含有処理ガスの種類の選択、フッ素含有処理ガスの供給形態の選択、及び、フッ素含有処理ガスをウェハＷに供給するＣＯＲモジュール４１またはＲＳＴモジュール４３の選択は、事前に行ってもよい。
なおまた、ここでは、ＲＳＴモジュール４３が選択されたものとする。
なお、上述の、フッ素含有処理ガスの種類の選択、フッ素含有処理ガスの供給形態の選択、及び、フッ素含有処理ガスをウェハＷに供給するＣＯＲモジュール４１またはＲＳＴモジュール４３の選択は、事前に行ってもよい。
なおまた、ここでは、ＲＳＴモジュール４３が選択されたものとする。
ＣＯＲ処理及びＰＨＴ処理が所定回数繰り返し施されたウェハＷは、ウェハ搬送機構５０により保持され、当該ウェハ搬送機構５０がＲＳＴモジュール４３の前まで移動する。続いて、ゲートバルブ５７ａが開放され、２枚のウェハＷを保持する搬送アーム５１ａがＲＳＴモジュール４３に進入する。そして、搬送アーム５１ａからステージ４６ａ、４６ｂのそれぞれに、１枚ずつウェハＷが受け渡される。その後、搬送アーム５１ａはＲＳＴモジュール４３から退出する。続いて、ゲートバルブ５７ａが閉じられる。そして、２枚のウェハＷのＳｉＯ２膜に対して、選択されたフッ素含有処理ガスが、選択された供給形態で供給され、すなわち、リモートプラズマで活性化されてフッ素含有処理ラジカルとして供給され、フッ素添加処理が行われる。
次に、ウェハＷのＳｉＯ２膜へのフッ素添加処理が終了すると、ゲートバルブ５７ａが開放され、搬送アーム５１ａがＲＳＴモジュール４３に進入する。そして、ステージ４６ａ、４６ｂから搬送アーム５１ａに２枚のウェハＷが受け渡され、搬送アーム５１ａで２枚のウェハＷが保持される。その後、搬送アーム５１ａはＲＳＴモジュール４３から退出し、ゲートバルブ５７ａが閉じられる。
次に、ウェハ搬送機構５０がＰＨＴモジュール４２の前まで移動する。続いて、ゲートバルブ５６ａが開放され、２枚のウェハＷを保持する搬送アーム５１ａがＰＨＴモジュール４２に進入する。そして、搬送アーム５１ａからステージ４５ａ、４５ｂのそれぞれに、１枚ずつウェハＷが受け渡される。その後、搬送アーム５１ａはＰＨＴモジュール４２から退出する。続いて、ゲートバルブ５６ａが閉じられ、２枚のウェハＷに対してＰＨＴ処理が行われる。
ウェハＷのＰＨＴ処理が終了すると、ゲートバルブ５６ａが開放され、搬送アーム５１ｂがＰＨＴモジュール４２に進入する。そして、ステージ４５ａ、４５ｂから搬送アーム５１ｂに２枚のウェハＷが受け渡され、搬送アーム５１ｂで２枚のウェハＷが保持される。その後、搬送アーム５１ｂはＰＨＴモジュール４２から退出し、ゲートバルブ５６ａが閉じられる。
その後、ゲートバルブ２３ａが開放され、ウェハ搬送機構５０によって２枚のウェハＷがロードロックモジュール２０ｂに搬入される。ロードロックモジュール２０ｂ内にウェハＷが搬入されると、ゲートバルブ２３ａが閉じられ、ロードロックモジュール２０ｂ内が密閉され、大気開放される。その後、ローダーモジュール３０によって、ロードポート３２に載置されたフープ３１に戻され、基板処理装置１におけるウェハ処理が完了する。
上述のウェハ処理の例は、ウェハＷ上のＳｉＯ２膜に求められるフッ素濃度に応じて、フッ素添加処理で用いられるフッ素含有処理ガスの種類を選択する例である。言い換えれば、フッ素添加処理で用いられるフッ素含有処理ガスの種類に基づいてフッ素添加処理後のＳｉＯ２膜のフッ素濃度を制御する例である。
フッ素添加処理時の処理温度に基づいてフッ素添加処理後のＳｉＯ２膜のフッ素濃度を制御する場合は、ウェハＷ上のＳｉＯ２膜に求められるフッ素濃度に応じて、フッ素添加処理時の処理温度が、フッ素添加処理の前に選択される。そして、例えば、ＳｉＯ２膜のエッチング後に、所定の処理モジュール（例えばＣＯＲモジュール４１）にウェハＷが搬送され、選択された処理温度でフッ素添加処理が行われる。フッ素添加処理後のウェハＷは上述と同様にフープ３１に戻される。
同様に、フッ素添加処理時の処理圧力に基づいてフッ素添加処理後のＳｉＯ２膜のフッ素濃度を制御する場合は、ウェハＷ上のＳｉＯ２膜に求められるフッ素濃度に応じて、フッ素添加処理時の処理圧力が、フッ素添加処理の前に選択される。そして、例えば、ＳｉＯ２膜のエッチング後に、所定の処理モジュール（例えばＣＯＲモジュール４１）にウェハＷが搬送され、選択された処理圧力でフッ素添加処理が行われる。
フッ素添加処理時の処理温度に基づいてフッ素添加処理後のＳｉＯ２膜のフッ素濃度を制御する場合は、ウェハＷ上のＳｉＯ２膜に求められるフッ素濃度に応じて、フッ素添加処理時の処理温度が、フッ素添加処理の前に選択される。そして、例えば、ＳｉＯ２膜のエッチング後に、所定の処理モジュール（例えばＣＯＲモジュール４１）にウェハＷが搬送され、選択された処理温度でフッ素添加処理が行われる。フッ素添加処理後のウェハＷは上述と同様にフープ３１に戻される。
同様に、フッ素添加処理時の処理圧力に基づいてフッ素添加処理後のＳｉＯ２膜のフッ素濃度を制御する場合は、ウェハＷ上のＳｉＯ２膜に求められるフッ素濃度に応じて、フッ素添加処理時の処理圧力が、フッ素添加処理の前に選択される。そして、例えば、ＳｉＯ２膜のエッチング後に、所定の処理モジュール（例えばＣＯＲモジュール４１）にウェハＷが搬送され、選択された処理圧力でフッ素添加処理が行われる。
なお、以上の例では、フッ素含有処理ガスの種類、処理温度及び処理圧力のいずれか１つに基づいて、フッ素添加処理後のＳｉＯ２膜のフッ素濃度を制御していた。これに代えて、フッ素含有処理ガスの種類、処理温度及び処理圧力の組み合わせに基づいて、フッ素添加処理後のＳｉＯ２膜のフッ素濃度を制御してもよい。つまり、フッ素含有処理ガスの種類、処理温度及び処理圧力の少なくとも１つに基づいて、フッ素添加処理後のＳｉＯ２膜のフッ素濃度を制御してもよい。
また、フッ素添加処理の処理時間によって、フッ素添加処理後の酸素含有被処理体のフッ素濃度を制御してもよい。本開示者らが確認したところによれば、フッ素添加処理の処理時間に応じて、フッ素添加処理後のＳｉＯ２膜内のフッ素濃度が異なるからである。
なお、前述の試験１では、以下の知見も得られている。フッ素含有処理ガスとしてのＨＦガスとＮＨ３ガスの混合ガスをノンプラズマの状態で供給する場合、フッ素含有処理ラジカルとしてのＮＦ３ラジカルやＨＦラジカルを供給する場合とで、ＳｉＯ２膜内の深さ方向にかかるフッ素濃度分布が異なるという知見である。
この知見に基づいて、制御部６０が、フッ素含有ガスとしての上記混合ガスをノンプラズマの状態で供給するか、リモートプラズマで活性化されたＮＦ３ラジカル等のフッ素含有ラジカルを供給するかを選択して、ＳｉＯ２膜内のフッ素濃度の分布を制御してもよい。言い換えれば、制御部６０が、ＣＯＲモジュール４１とＲＳＴモジュール４３とのいずれを用いてフッ素添加処理を行うかに基づいて、ＳｉＯ２膜内のフッ素濃度分布を制御するようにしてもよい。
この知見に基づいて、制御部６０が、フッ素含有ガスとしての上記混合ガスをノンプラズマの状態で供給するか、リモートプラズマで活性化されたＮＦ３ラジカル等のフッ素含有ラジカルを供給するかを選択して、ＳｉＯ２膜内のフッ素濃度の分布を制御してもよい。言い換えれば、制御部６０が、ＣＯＲモジュール４１とＲＳＴモジュール４３とのいずれを用いてフッ素添加処理を行うかに基づいて、ＳｉＯ２膜内のフッ素濃度分布を制御するようにしてもよい。
以上の例では、ＳｉＯ２膜のエッチング処理にかかるＣＯＲ処理と、フッ素添加処理とは別の処理である。ただし、ＣＯＲ処理に用いる処理ガスとフッ素添加処理に用いるフッ素含有処理ガスが共通する場合等においては、ＣＯＲモジュール４１におけるＣＯＲ処理がフッ素添加処理を兼ねてもよい。
なお、同一のＣＯＲモジュール４１におけるＣＯＲ処理と次のＣＯＲ処理との間に、ＨＦガス等のパージガスを用いたパージを行うことがある。したがって、ＣＯＲモジュール４１のパージガスとフッ素添加処理に用いるガスとが同じ場合は、ＣＯＲモジュール４１のパージ時に当該ＣＯＲモジュール４１にウェハＷを搬送し、当該ＣＯＲモジュール４１でパージと同時にフッ素添加処理を施してもよい。つまり、ＣＯＲモジュール４１をパージするパージ工程が、ＳｉＯ２膜へのフッ素添加処理を行うフッ素添加処理工程となるようにしてもよい。
なお、以上の例では、酸素含有被処理体は、Ｓｉ基板上にＦＣＶＤ法を用いて形成されたＳｉＯ２膜であるとした。ただし、本実施形態にかかる酸素含有被処理体は、上述のものに限られず、熱酸化膜、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＯＣＮ膜、ＳｉＯＮ等の酸素含有膜であってもよいし、Ｈｉｇｈ－ｋ金属含有酸化膜であってもよい。Ｈｉｇｈ－ｋ金属含有酸化膜は、例えば、ＨｆＯｘ、またはＷ，Ａｌ、ＡｌＴｉ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＴａＳｉＮ、Ｃｏ、Ｒｕ等の金属や合金の酸化膜である。また、本実施形態にかかる酸素含有被処理体は、石英ガラス等の酸素含有材料から成る部品、例えば、石英ガラス基板や石英ガラスパーツであってもよい。
以上、本実施形態によれば、酸素含有被処理体へのフッ素添加処理を、フッ素含有イオンではなく、ノンプラズマの状態のフッ素含有処理ガスやリモートプラズマで活性化されたフッ素含有処理ラジカルを用いている。そのため、フッ素添加処理後の酸素含有被処理体にフッ素を添加することができる。また、フッ素添加処理後の酸素含有被処理体の処理対象部分以外の部分の損傷が小さい。さらに、当該処理後の酸素含有被処理対象の表面のラフネスが小さい。さらにまた、処理対象部分のエッチング選択性が高い。
また、本実施形態によれば、フッ素添加処理後の酸素含有被処理体内のフッ素濃度を制御することができる。
このように制御することにより、酸素含有被処理体がＳｉＯ２膜である場合、ＳｉＯ２膜の欠陥を抑制し、絶縁性を向上させることができる。なお、ここでの絶縁性とは、例えば、絶縁破壊に至るまでに通すことができる電子総量である。また、酸素含有被処理体が、Ｓｉ基板等上に形成された酸素含有膜であり、フッ素添加処理前において基板との界面にＳｉのダングリングボンドを有する場合、以下の効果がある。すなわち、フッ素添加処理後の酸素含有膜内のフッ素濃度を制御することで、酸素含有膜と基板との界面にまでフッ素を添加することができ、ＳｉのダングリングボンドをＳｉ－Ｆに変化させることができる。これにより、酸素含有膜を安定させることができる。
さらに、本実施形態のようにフッ素添加処理後の酸素含有被処理体内のフッ素濃度を制御することにより、酸素含有被処理体が石英ガラス基盤や石英ガラスパーツである場合、紫外光透過性等の機能を改善することができる。
さらにまた、本実施形態によれば、フッ素濃度を制御することができるため、撥水性を向上させることができる。
このように制御することにより、酸素含有被処理体がＳｉＯ２膜である場合、ＳｉＯ２膜の欠陥を抑制し、絶縁性を向上させることができる。なお、ここでの絶縁性とは、例えば、絶縁破壊に至るまでに通すことができる電子総量である。また、酸素含有被処理体が、Ｓｉ基板等上に形成された酸素含有膜であり、フッ素添加処理前において基板との界面にＳｉのダングリングボンドを有する場合、以下の効果がある。すなわち、フッ素添加処理後の酸素含有膜内のフッ素濃度を制御することで、酸素含有膜と基板との界面にまでフッ素を添加することができ、ＳｉのダングリングボンドをＳｉ－Ｆに変化させることができる。これにより、酸素含有膜を安定させることができる。
さらに、本実施形態のようにフッ素添加処理後の酸素含有被処理体内のフッ素濃度を制御することにより、酸素含有被処理体が石英ガラス基盤や石英ガラスパーツである場合、紫外光透過性等の機能を改善することができる。
さらにまた、本実施形態によれば、フッ素濃度を制御することができるため、撥水性を向上させることができる。
また、本実施形態では、ＣＯＲモジュール４１をパージするパージ工程が、酸素含有被処理体へのフッ素添加処理を行うフッ素添加処理工程でもあるため、フッ素添加処理を導入することによってタクトタイムが長くなるのを防ぐことができる。
なお、一度のフッ素添加処理で処理対象となる部分は一箇所とは限らず、複数個所であっても良く、複数個所の場合は、各箇所の酸素含有被処理体の種類は互いに同一であっても異なっていてもよい。
図７～図１１を用いて、酸素含有被処理体の例をより具体的に説明する。
図７（Ａ）に示すように、Ｓｉ基板Ａ１上に層間絶縁膜Ａ２が形成され、層間絶縁膜Ａ２に設けられた凹所Ａ２１の底部であってＳｉ基板Ａ１上となる位置にゲート酸化膜Ａ３が形成されていることがある。このゲート酸化膜Ａ３を、本実施形態にかかる酸素含有被処理体とし、図７（Ｂ）に示すように、フッ素添加処理を施してもよい。フッ素添加処理後、図７（Ｃ）に示すように、上記凹所Ａ２１の内周面に沿って金属酸化膜Ａ４が形成される。
図７（Ａ）に示すように、Ｓｉ基板Ａ１上に層間絶縁膜Ａ２が形成され、層間絶縁膜Ａ２に設けられた凹所Ａ２１の底部であってＳｉ基板Ａ１上となる位置にゲート酸化膜Ａ３が形成されていることがある。このゲート酸化膜Ａ３を、本実施形態にかかる酸素含有被処理体とし、図７（Ｂ）に示すように、フッ素添加処理を施してもよい。フッ素添加処理後、図７（Ｃ）に示すように、上記凹所Ａ２１の内周面に沿って金属酸化膜Ａ４が形成される。
また、図８（Ａ）に示すように、上記凹所Ａ２１の底部のゲート酸化膜Ａ３に対してはフッ素添加処理を行わずに凹所Ａ２１の内周面に沿って金属酸化膜Ａ４を形成し、この金属酸化膜Ａ４を酸素含有被処理体としてもよい。この場合、図８（Ｂ）に示すように、金属酸化膜Ａ４に対してフッ素添加処理を施した後、図８（Ｃ）に示すように、ゲート金属Ａ５が凹所Ａ２１に形成される。
図９（Ａ）に示すように、Ｓｉ基板Ｂ１上に層間絶縁膜Ｂ２が形成されており、層間絶縁膜Ｂ２から、ＳｉまたはＳｉＧｅを材料とするフィンＢ３が突出していることがある。そして、層間絶縁膜Ｂ２が酸素を含有する材料から形成され、フィンＢ３の表面に酸化膜が形成されている場合がある。この場合、図９（Ｂ）に示すように層間絶縁膜Ｂ２とフィンＢ３の表面の酸化膜の両方を酸素含有被処理体とし、フッ素添加処理を施してもよい。
また、図９（Ｃ）に示すように、Ｓｉ基板Ｂ１上に層間絶縁膜Ｂ２が形成されており、層間絶縁膜Ｂ２から、Ｈｉｇｈ－ｋ材料またはＬｏｗ－ｋ材料から形成されるフィンＢ４が突出していることがある。そして、層間絶縁膜Ｂ２が酸素を含有する材料から形成され、フィンＢ４の表層が酸化膜層Ｂ４１から形成されている場合がある。この場合、図８（Ｄ）に示すように層間絶縁膜Ｂ２とフィンＢ３の表層の酸化膜層Ｂ４１との両方を酸素含有被処理体とし、フッ素添加処理を施してもよい。
図１０（Ａ）に示すように、Ｓｉ基板Ｃ１上に平坦な層間絶縁膜Ｃ２が形成されている場合がある。この場合、図１０（Ｂ）に示すように、層間絶縁膜Ｃ２を酸素含有被処理体とし、フッ素添加処理を施し、層間絶縁膜Ｃ２全体にフッ素が添加されるようにしてもよい。この場合、フッ素添加処理後、層間絶縁膜Ｃ２に凹所が形成されるように当該層間絶縁膜Ｃ２がエッチングされ、当該凹所にＣｕやＣｏ等の金属Ｃ３が充填される。
図１１（Ａ）に示すように、Ｓｉ基板Ｄ１上に形成された層間絶縁膜Ｄ２に凹所が形成され当該凹所にＣｕやＣｏ等の金属Ｄ３が充填されている場合がある。この場合に、図１０（Ｂ）に示すように、Ｃｕ等の金属Ｄ３が充填された状態の層間絶縁膜Ｄ２を酸素含有被処理体とし、フッ素添加処理を施してもよい。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）酸素含有被処理体を処理する方法であって、
酸素含有被処理体の処理に用いられるフッ素含有処理ガスの種類、処理温度及び処理圧力の少なくとも１つに基づいて、当該酸素含有被処理体内のフッ素濃度を制御する、処理方法。
前記（１）によれば、酸素含有被処理体内のフッ素濃度を制御できる。その結果、所望の品質、性能の酸素含有被処理体を得ることができる。
（１）酸素含有被処理体を処理する方法であって、
酸素含有被処理体の処理に用いられるフッ素含有処理ガスの種類、処理温度及び処理圧力の少なくとも１つに基づいて、当該酸素含有被処理体内のフッ素濃度を制御する、処理方法。
前記（１）によれば、酸素含有被処理体内のフッ素濃度を制御できる。その結果、所望の品質、性能の酸素含有被処理体を得ることができる。
（２）前記フッ素含有処理ガスは、ノンプラズマの状態で酸素含有被処理体に供給される、前記（１）に記載の処理方法。
（３）前記フッ素含有処理ガスは、ＨＦガスとＮＨ３ガスの混合ガス、ＣｌＦ３ガス、Ｆ２ガス、ＨＦガス、ＨＦガスとＨ２Ｏガスの混合ガス、または、ＨＦガスとアルコールガスの混合ガスである、前記（２）に記載の処理方法。
（４）前記フッ素含有処理ガスは、リモートプラズマで活性化されフッ素含有ラジカルとして酸素含有被処理体に供給される、前記（１）に記載の処理方法。
（５）酸素含有被処理体の処理における処理時間に基づいて、当該酸素含有被処理体内のフッ素濃度を制御する、前記（１）～（４）のいずれか１に記載の処理方法。
（６）酸素含有被処理体にフッ素含有処理ガスを供給して当該酸素含有被処理体を処理する処理工程と、
前記処理工程より前の工程で用いられた処理モジュールを、前記フッ素含有処理ガスを用いてパージするパージ工程と、を有し、
前記処理工程は、前記パージ工程を兼ねる、前記（１）～（５）のいずれか１に記載の処理方法。
前記（６）によれば、酸素含有被処理体を処理する工程を導入することによってタクトタイムが長くなるのを防ぐことができる。
前記処理工程より前の工程で用いられた処理モジュールを、前記フッ素含有処理ガスを用いてパージするパージ工程と、を有し、
前記処理工程は、前記パージ工程を兼ねる、前記（１）～（５）のいずれか１に記載の処理方法。
前記（６）によれば、酸素含有被処理体を処理する工程を導入することによってタクトタイムが長くなるのを防ぐことができる。
（７）酸素含有被処理体を処理する装置であって、
フッ素含有処理ガスまたはリモートプラズマで活性化されたフッ素含有ラジカルを酸素含有被処理体に供給して当該酸素含有被処理体を処理する処理モジュールと、
前記処理モジュールでの処理に用いられる前記フッ素含有処理ガスの種類、処理温度及び処理圧力の少なくとも１つに基づいて、前記処理モジュールにおける酸素含有被処理体内のフッ素濃度を制御する制御部と、を有する処理装置。
前記（７）は前記（１）と同様の技術的特徴を有するものであり、すなわち所望の品質、性能の酸素含有被処理体を得ることができる。
フッ素含有処理ガスまたはリモートプラズマで活性化されたフッ素含有ラジカルを酸素含有被処理体に供給して当該酸素含有被処理体を処理する処理モジュールと、
前記処理モジュールでの処理に用いられる前記フッ素含有処理ガスの種類、処理温度及び処理圧力の少なくとも１つに基づいて、前記処理モジュールにおける酸素含有被処理体内のフッ素濃度を制御する制御部と、を有する処理装置。
前記（７）は前記（１）と同様の技術的特徴を有するものであり、すなわち所望の品質、性能の酸素含有被処理体を得ることができる。
１ 基板処理装置
４１ ＣＯＲモジュール
４３ ＲＳＴモジュール
６０ 制御部
Ｗ ウェハ
４１ ＣＯＲモジュール
４３ ＲＳＴモジュール
６０ 制御部
Ｗ ウェハ
Claims (5)
- 酸素含有被処理体を処理する方法であって、
酸素含有被処理体の処理に用いられるフッ素含有処理ガスの種類、処理温度及び処理圧力の少なくとも１つに基づいて、当該酸素含有被処理体内のフッ素濃度を制御する工程を含み、
前記フッ素濃度を制御する工程は、前記フッ素含有処理ガスをノンプラズマ状態で酸素含有被処理体に供給するか、リモートプラズマで活性化してフッ素含有ラジカルとして酸素含有被処理体に供給するかを選択して、当該酸素含有被処理体内のフッ素濃度の分布を制御する、処理方法。 - 前記フッ素含有処理ガスは、ＨＦガスとＮＨ３ガスの混合ガス、ＣｌＦ３ガス、Ｆ２ガス、ＨＦガス、ＨＦガスとＨ２Ｏガスの混合ガス、または、ＨＦガスとアルコールガスの混合ガスである、請求項１に記載の処理方法。
- 酸素含有被処理体の処理における処理時間に基づいて、当該酸素含有被処理体内のフッ素濃度を制御する、請求項１または２に記載の処理方法。
- 酸素含有被処理体にフッ素含有処理ガスを供給して当該酸素含有被処理体を処理する処理工程と、
前記処理工程より前の工程で用いられた処理モジュールを、前記フッ素含有処理ガスを用いてパージするパージ工程と、を有し、
前記処理工程は、前記パージ工程を兼ねる、請求項１～３いずれか１項に記載の処理方法。 - 酸素含有被処理体を処理する装置であって、
フッ素含有処理ガスまたはリモートプラズマで活性化されたフッ素含有ラジカルを酸素含有被処理体に供給して当該酸素含有被処理体を処理する処理モジュールと、
前記処理モジュールでの処理に用いられる前記フッ素含有処理ガスの種類、処理温度及び処理圧力の少なくとも１つに基づいて、前記処理モジュールにおける酸素含有被処理体内のフッ素濃度を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記フッ素含有処理ガスをノンプラズマ状態で酸素含有被処理体に供給するか、リモートプラズマで活性化してフッ素含有ラジカルとして酸素含有被処理体に供給するかを選択して、当該酸素含有被処理体内のフッ素濃度の分布を制御する処理装置。
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