KR102255113B1 - 산소 함유 피처리체의 처리 방법 및 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

SiO2막이나 석영 유리 등의 산소 함유 피처리체의 불소의 농도 분포를 제어한다. 산소 함유 피처리체를 처리하는 방법으로서, 산소 함유 피처리체의 처리에 사용되는 불소 함유 처리 가스의 종류, 처리 온도 및 처리 압력의 적어도 하나에 기초하여, 당해 산소 함유 피처리체 내의 불소 농도를 제어한다.

Description

산소 함유 피처리체의 처리 방법 및 처리 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING OXYGEN-CONTAINING WORKPIECE}
본 개시는, 산소 함유 피처리체의 처리 방법 및 처리 장치에 관한 것이다.
비특허문헌 1에는, 이산화규소(SiO2)막에 불소(F)를 첨가함으로써 당해 SiO2막 중의 결함을 개선 가능하다는 사실이 개시되어 있다.
특허문헌 1에는, 석영 유리에 불소 첨가를 행하면, 자외광 투과성이 향상된다는 사실이 개시되어 있다.
일본 특허공개 제2009-203142호 공보
미타니 유이치로 외 2명, 「SiO2막에 대한 불소 도입의 재검토 - 절연 파괴 전하량 분포 테일의 대폭적인 개선 - (Reexamination of Fluorine Incorporation into SiO2 - Significant Improvement of Charge-to-breakdown Distribution Tail -)」, 신뢰성 물리 국제 학회 예고집(International Reliability Physics Symposium proceedings), 미국 전기 전자 학회(IEEE), 1999년, p93-98
본 개시에 따른 기술은, SiO2막이나 석영 유리 등의 산소 함유 피처리체의 불소의 농도 분포를 제어한다.
본 개시의 일 형태는, 산소 함유 피처리체를 처리하는 방법으로서, 산소 함유 피처리체의 처리에 사용되는 불소 함유 처리 가스의 종류, 처리 온도 및 처리 압력 중 적어도 하나에 기초하여, 당해 산소 함유 피처리체 내의 불소 농도를 제어하는 단계를 포함한다.
본 개시에 의하면, SiO2막이나 석영 유리 등의 산소 함유 피처리체의 불소의 농도 분포를 제어할 수 있다.
도 1은, 본 개시자들이 행한 시험의 결과를 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 개시자들이 행한 시험의 다른 결과를 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 개시자들이 행한 시험의 또 다른 결과를 나타내는 도면이다.
도 4는, 본 개시자들이 행한 시험의 또 다른 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는, 본 개시자들이 행한 시험의 또 다른 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 7은, 본 실시 형태에 따른 처리 방법으로 처리하는 산소 함유 피처리체의 예를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 8은, 본 실시 형태에 따른 처리 방법으로 처리하는 산소 함유 피처리체의 예를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 9는, 본 실시 형태에 따른 처리 방법으로 처리하는 산소 함유 피처리체의 예를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 10은, 본 실시 형태에 따른 처리 방법으로 처리하는 산소 함유 피처리체의 예를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 11은, 본 실시 형태에 따른 처리 방법으로 처리하는 산소 함유 피처리체의 예를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
SiO2막이나 석영 유리 등의 산소 함유체는, 다양한 용도로 사용된다. 예를 들어, SiO2막은 반도체 디바이스의 절연막으로서 사용되고, 석영 유리는 단파장 광원에 대해서 사용된다.
비특허문헌 1에는, 전술한 바와 같이, SiO2막에 불소를 첨가함으로써 당해SiO2막 중의 결함을 개선 가능하다는 사실이 개시되어 있으며, 또한, 특허문헌 1에는, 전술한 바와 같이, 석영 유리에 불소 첨가를 행하면, 자외광 투과성이 향상된다는 사실이 개시되어 있다. 그러나, 산소 함유체 내의 불소 농도를 제어하는 방법에 대해서는, 비특허문헌 1이나 특허문헌 1에는 개시되어 있지 않다.
그래서, 본 개시에 따른 기술은, 산소 함유체에 대해서 질소 첨가 처리를 실시하는 것이며, 산소 함유체 내의 불소 농도를 제어한다. 이하, 본 개시에 따른 기술의 처리 대상의 산소 함유체를 산소 함유 피처리체라고 한다. 본 개시자들은, 산소 함유 피처리체 내의 불소 농도를 제어하기 위해서, 이하의 3종류의 불소 첨가 처리 (a) 내지 (c)를 산소 함유 피처리체에 행하고(처리 결과는 후술함), 불소 첨가 처리 후의 산소 함유 피처리체 내의 불소 농도에 관하여, 이하의 지견 (A) 내지 (D)를 얻었다.
불소 첨가 처리 (a): 불소 함유 처리 가스를 논 플라스마 상태에서 산소 함유 피처리체에 공급하여 COR(Chemical Oxide Removal) 처리하는 처리.
불소 첨가 처리 (b): 불소 함유 처리 가스를 리모트 플라스마로 활성화하여 얻어지는 불소 함유 처리 라디칼을, 산소 함유 피처리체에 공급하여 처리하는 처리.
불소 첨가 처리 (c): 불소 함유 처리 가스로부터 이온 에칭 장치 내에서 불소 함유 처리 이온을 생성하여 산소 함유 피처리체에 공급하여 처리하는 처리.
또한, COR 처리란, 케미컬 에칭을 위해서 행해지는 처리이며, 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 하는 경우가 있음) 상에 형성된 산화막과 처리 가스를 반응시키는 처리이다.
(A) 상기 (a) 및 (b)와 같이 불소 함유 처리 가스나 불소 함유 처리 라디칼을 공급하는 경우, 상기 (c)와 같이 불소 함유 처리 이온을 공급하는 경우에 비하여, 불소 첨가 처리 후의 산소 함유 피처리체의 처리 대상 부분 이외의 부분의 손상이 작다. 또한, 당해 불소 첨가 처리 후의 산소 함유 피처리 대상의 표면의 조도가 작다. 또한, 처리 대상부의 에칭 선택성이 높다.
(B) 산소 함유 피처리체에 대한 불소 첨가 처리 시에, 당해 산소 함유 피처리체에 공급하는 불소 함유 처리 가스의 종류에 따라서, 불소 첨가 처리 후의 산소 함유 피처리체 내의 불소 농도가 상이하다.
(C) 산소 함유 피처리체에 대한 불소 첨가 처리 시의 처리 온도에 따라서, 불소 첨가 처리 후의 산소 함유 피처리체 내의 불소 농도가 상이하다.
(D) 산소 함유 피처리체에 대한 불소 첨가 처리 시의 처리 압력에 따라서, 불소 첨가 처리 후의 산소 함유 피처리체 내의 불소 농도가 상이하다.
이하, 본 개시자들이 상기 지견 (A) 내지 (D)를 얻는 데 도달한, 시험 1 내지 3에 대하여 설명한다. 또한, 시험 1 내지 3에서 사용된 산소 함유 피처리체는, Si 기판 상에 FCVD(Flowable Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여 형성된 150㎚의 SiO2막이다. 또한, 이하에 나타내는 시험 1 내지 3에 있어서의 불소 농도 분포의 결과는, 불소 첨가 처리 후에 PHT(Post Heat Treatment) 처리를 행한 것에 대한 결과이다. PHT 처리는, COR 처리 등에 있어서 기판 표면 등에 생성된 반응 생성물을 가열하여 기화시키는 가열 처리이다.
(시험 1)
도 1은, 시험 1의 결과로서, 처리 조건 1-1 내지 1-3에서 불소 첨가 처리한 후의 SiO2막의 깊이 방향의 불소 농도 분포를 나타내는 도면이다. 도 2는, 처리 조건 1-1, 1-4 내지 1-6에서 불소 첨가 처리한 후의 상기 불소 농도 분포를 나타내는 도면이며, 도 3은, 처리 조건 1-1, 1-6, 1-7에서 불소 첨가 처리한 후의 상기 불소 농도 분포를 나타내는 도면이다. 도 1, 도 2 및 도 3의 (A)는, SiO2막이 형성된 Si 기판의 표면으로부터 깊이 300㎚ 부분까지의, 불소 첨가 처리 후의 불소 농도 분포를 나타내고, 도 3의 (B)는, Si 기판의 표면으로부터 50㎚ 부분까지의, 불소 첨가 처리 후의 불소 농도 분포를 나타내고 있다. 또한, 도 1, 도 2 및 도 3에는, 전혀 처리가 이루어지지 않은 미처리의, SiO2막의 깊이 방향의 불소 농도 분포가 참고값 R로서 도시되어 있다.
시험 1에 있어서는, SiO2막에 공급하는 것을 상이하게 하여, 당해 SiO2막에 대한 불소 첨가 처리를 행하고, 처리 후의 SiO2막의 깊이 방향의 불소 농도 분포를, SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry)로 측정한 결과에 기초하여 취득하였다. 시험 1에 있어서의 처리 조건 1-1 내지 1-5에서는, COR 처리를 행하는 COR 모듈 내의 Si 기판 상의 SiO2막에 대해서, 불소 함유 처리 가스를 논 플라스마 상태에서 공급하여 불소 첨가 처리를 행하였다. 공급한 불소 함유 처리 가스는, 처리 조건 1-1에서는 HF 가스와 NH3 가스의 혼합 가스, 처리 조건 1-2에서는 ClF3 가스, 처리 조건 1-3에서는 F2 가스, 처리 조건 1-4에서는 HF 가스, 처리 조건 1-5에서는 HF 가스와 H2O 가스의 혼합 가스이다. 또한, 처리 조건 1-1 내지 1-5에 있어서, 처리 온도로서의 SiO2막의 온도 즉 Si 기판의 온도는 5 내지 120℃, 처리 압력은 10mTorr 내지 10Torr이다. 시험 1에 있어서의 처리 조건 1-6, 1-7에서는, 리모트 플라스마를 사용한 에칭을 행하는 RST 모듈 내의 Si 기판 상의 SiO2막에 대해서, 불소 함유 처리 가스를 리모트 플라스마로 활성화한 불소 함유 처리 라디칼을 공급하여 불소 첨가 처리를 행하였다. 공급한 불소 함유 처리 라디칼은, 처리 조건 1-6에서는 NF3 라디칼, 처리 조건 1-7에서는 HF 라디칼이다. 또한, 처리 조건 1-6, 1-7에 있어서, 공급하는 가스의 종류 이외의 조건은 공통이며, 처리 온도로서의 SiO2막의 온도 즉 Si 기판의 온도는 5 내지 120℃, 처리 압력은 10mTorr 내지 10Torr이다.
시험 1에 있어서의 처리 조건 1-8에서는, 이온 에칭 장치 내에서 불소 함유 처리 가스로부터 불소 함유 처리 이온을 생성하여, 당해 이온 에칭 장치 내의 Si 기판 상의 SiO2막에 공급하여 불소 첨가 처리를 행하였다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 불소 함유 처리 가스를 공급하는 경우(처리 조건 1-1 내지 1-5)도, 불소 함유 처리 라디칼을 공급하는 경우(처리 조건 1-6, 1-7)도, 불소 첨가 처리 후의 SiO2막 내의 불소 농도는 미처리의 경우보다 높아진다.
도시는 생략하였지만, 불소 함유 처리 이온을 공급하는 경우(처리 조건 1-8)도, 불소 첨가 처리 후의 SiO2막 내의 불소 농도는 미처리의 경우보다 높아진다.
그러나, 불소 함유 처리 이온을 공급하는 경우, 불소 함유 처리 가스나 불소 함유 처리 라디칼을 공급하는 경우에 비하여, 불소 첨가 처리 후의 SiO2막의 처리 대상 부분 이외의 부분의 손상이 컸다. 또한, 당해 처리 후의 SiO2막의 표면의 조도가 크다. 또한, 처리 대상부의 에칭 선택성이 낮다.
즉, 전술한 지견 (A)와 같이, 불소 함유 처리 가스나 불소 함유 처리 라디칼을 공급하는 경우, 불소 함유 처리 이온을 공급하는 경우에 비하여, 불소 첨가 처리 후의 산소 함유 피처리체의 처리 대상 부분 이외의 부분의 손상이 작다. 또한, 당해 처리 후의 산소 함유 피처리 대상의 표면 조도가 작다. 또한, 처리 대상부의 에칭 선택성이 높다.
또한, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 불소 함유 처리 가스 또는 불소 함유 처리 라디칼을 SiO2막에 공급하는 경우, 불소 함유 처리 가스의 종류에 따라서, 불소 첨가 처리 후의 SiO2막 내의 불소 농도가 상이하다. 예를 들어, 불소 첨가 처리 후의 SiO2막에 있어서의 깊이 방향의 소정 부분의 불소 농도가, 불소 첨가 처리 시의 불소 함유 처리 가스 또는 불소 함유 처리 라디칼의 종류에 따라서 상이하다.
즉, 전술한 지견 (B)와 같이, SiO2막에 대한 불소 첨가 처리 시에 사용되는 불소 함유 가스의 종류에 따라서, 불소 첨가 처리 후의 산소 함유 피처리체 내의 불소 농도가 상이하다.
또한, 도시는 생략하였지만, 공급하는 가스의 종류 이외의 조건을 처리 조건 1-1 내지 1-5와 마찬가지로 하여, 불소 함유 처리 가스로서 HF 가스와 알코올 가스의 혼합 가스를 논 플라스마 상태에서 공급하여 불소 첨가 처리를 행하였다. 이 경우도, SiO2 내의 불소 농도가, 미처리의 경우보다 높아지고, 또한, 다른 종류의 불소 함유 처리 가스를 공급하는 경우와 SiO2막 내의 불소 농도가 상이하다.
또한, 불소 함유 처리 가스로서의 HF 가스와 NH3 가스의 혼합 가스를 공급하는 경우, 불소 함유 처리 라디칼로서의 NF3 라디칼이나 HF 라디칼을 공급하는 경우에서, 불소 첨가 처리 후의 SiO2막 내의 불소 농도의, 깊이 방향에 있어서의 분포가 상이하다. HF 가스와 NH3 가스의 혼합 가스를 공급하는 경우, 불소 첨가 처리 후의 SiO2막 내의 불소 농도는 깊이 방향에서 대략 균일해진다. 그에 반하여, NF3 라디칼이나 HF 라디칼을 공급하는 경우, SiO2막의 표층만 불소 농도가 높으며, 구체적으로는, SiO2막의 표면으로부터 20㎚ 내지 30㎚ 부분까지는 불소 농도가 높다. 그러나, 상기 30㎚보다 깊은 부분에서는, HF 가스와 NH3 가스의 혼합 가스를 공급하는 경우에 비하여, 깊이에 대한 불소 농도의 저하율이 크다.
(시험 2)
도 4는, 시험 2의 결과로서, 처리 조건 2-1 내지 2-4에서 불소 첨가 처리한 후의 SiO2막의 깊이 방향의 불소 농도 분포를 나타내는 도면이다. 도 4의 (A)는, SiO2막이 형성된 Si 기판의 표면으로부터 깊이 300㎚ 부분까지의, 불소 첨가 처리 후의 불소 농도 분포를 나타내고, 도 4의 (B)는, 상기 표면으로부터 50㎚ 부분까지의, 불소 첨가 처리 후의 불소 농도 분포를 나타내고 있다. 또한, 도 4에는, 미처리의 SiO2막의 깊이 방향의 불소 농도 분포가 참고값 R로서 도시되어 있다.
시험 2에 있어서는, 불소 함유 가스를 공급하여 불소 첨가 처리할 때의 처리 온도로서의, SiO2막이 형성된 Si 기판의 온도를 상이하게 하여, 불소 첨가 처리 후의 SiO2막의 깊이 방향의 불소 농도 분포를 SIMS로 측정한 결과에 기초하여 취득하였다.
시험 2에 있어서의 Si 기판의 온도는, 처리 조건 2-1에서는 110℃, 처리 조건 2-2에서는 100℃, 처리 조건 2-3에서는 90℃, 처리 조건 2-4에서는 20℃이다. 또한, 처리 조건 2-1 내지 2-4에 있어서, 처리 압력은 10mTorr 내지 10Torr이다.
도 4에 도시한 바와 같이, SiO2막에 불소 함유 가스를 공급하는 경우, 기판 온도의 증가에 수반하여, 불소 첨가 처리 후의 SiO2막 내의 불소 농도는 높아진다.
즉, 전술한 지견 (C)와 같이, 산소 함유 피처리체에 대한 불소 첨가 처리 시의 처리 온도에 따라서, 불소 첨가 처리 후의 산소 함유 피처리체 내의 불소 농도가 상이하다.
(시험 3)
도 5는, 시험 3의 결과로서, 처리 조건 3-1, 3-2에서 불소 첨가 처리한 후의 SiO2막의 깊이 방향의 불소 농도 분포를 나타내는 도면이다.
시험 3에 있어서는, 불소 함유 가스를 SiO2막에 공급하여 불소 첨가 처리할 때의, 처리 압력을 상이하게 하여, 불소 첨가 처리 후의 SiO2막의 깊이 방향의 불소 농도 분포를, SIMS로 측정한 결과에 기초하여 취득하였다. 또한, 시험 3에서는, 처리 압력으로서 HF의 분압을, 처리 조건 3-1, 3-2에서 상이하게 하였다.
시험 3에 있어서의 불소 함유 가스는, HF 가스와 NH3 가스의 혼합 가스이다. 시험 3에 있어서의 HF의 분압은, 처리 조건 3-1에서는 2099mTorr, 처리 조건 3-2에서는 423mTorr이다. 또한, 처리 조건 3-1, 3-2에 있어서, 처리 온도로서의, SiO2막이 형성된 Si 기판의 온도는 5 내지 120℃이다.
도 5에 도시한 바와 같이, SiO2막에 불소 함유 가스를 공급하는 경우, 처리 압력의 증가에 수반하여, 불소 첨가 처리 후의 SiO2막 내의 불소 농도는 높아진다.
즉, 전술한 지견 (D)와 같이, 산소 함유 피처리체에 대한 불소 첨가 처리 시의 처리 압력에 따라서, 불소 첨가 처리 후의 산소 함유 피처리체 내의 불소 농도가 상이하다.
상술한 지견 (A) 내지 (D)를 근거로 하여, 본 실시 형태에 따른 처리 방법에서는, 산소 함유 피처리체에 불소 함유 처리 가스 또는 리모트 플라스마로 활성화된 불소 함유 처리 라디칼을 공급하여 불소 첨가 처리한다. 그리고, 본 실시 형태에 따른 처리 방법에서는, 불소 첨가 처리에 사용되는 불소 함유 처리 가스의 종류, 처리 온도 및 처리 압력 중 적어도 하나에 기초하여, 불소 첨가 처리 후의 산소 함유 피처리체 내의 불소 농도를 제어한다.
이하, 본 실시 형태에 따른 처리 장치로서의 기판 처리 장치의 구성에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 요소에 있어서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
<기판 처리 장치>
도 6은, 본 실시 형태에 따른 처리 장치로서의 기판 처리 장치의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다. 본 실시 형태에 있어서는, 기판 처리 장치(1)가, 각종 처리 모듈로서, COR 처리 모듈, PHT 처리 모듈, RST 처리 모듈을 구비하는 경우에 대하여 설명한다. COR 처리 모듈은, 기판으로서의 웨이퍼(W)에 COR 처리를 행하는 것이며, PHT 처리 모듈은, PHT 처리를 웨이퍼(W)에 행하는 것이다. 또한, RST 처리 모듈은, 리모트 플라스마로 활성화된 불소 함유 라디칼을 사용한 처리를 행하는 것이다. 본 개시의 기판 처리 장치의 모듈 구성은 이것에 한정되지 않고, 임의로 선택될 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이 기판 처리 장치(1)는, 대기부(10)와 감압부(11)가 로드 로크 모듈(20a, 20b)을 개재하여 일체로 접속된 구성을 갖고 있다. 대기부(10)는, 대기압 분위기하에서 웨이퍼(W)에 소정의 처리를 행하는 복수의 대기 모듈을 구비한다. 감압부(11)는, 감압 분위기하에 있어서 웨이퍼(W)에 소정의 처리를 행하는 복수의 감압 모듈을 구비한다.
로드 로크 모듈(20a)은, 대기부(10)의 후술하는 로더 모듈(30)로부터 반송된 웨이퍼(W)를, 감압부(11)의 후술하는 트랜스퍼 모듈(40)에 전달하기 위해서, 웨이퍼(W)를 일시적으로 보유 지지한다. 로드 로크 모듈(20a)은, 2매의 웨이퍼(W)를 겹치도록 보유 지지하는 상부 스토커(21a)와 하부 스토커(21b)를 갖고 있다.
또한, 로드 로크 모듈(20a)은, 게이트 밸브(22a)가 마련된 게이트(22b)를 통해 후술하는 로더 모듈(30)에 접속되어 있다. 이 게이트 밸브(22a)에 의해, 로드 로크 모듈(20a)과 로더 모듈(30) 사이의 기밀성의 확보와 서로의 연통을 양립한다. 또한, 로드 로크 모듈(20a)은, 게이트 밸브(23a)가 마련된 게이트(23b)를 통해 후술하는 트랜스퍼 모듈(40)에 접속되어 있다. 이 게이트 밸브(23a)에 의해, 로드 로크 모듈(20a)과 트랜스퍼 모듈(40) 사이의 기밀성의 확보와 서로의 연통을 양립한다.
또한, 로드 로크 모듈(20a)에는 가스를 공급하는 급기부(도시생략)와 가스를 배출하는 배기부(도시생략)가 접속되고, 당해 급기부와 배기부에 의해 내부가 대기압 분위기와 감압 분위기로 전환 가능하게 구성되어 있다. 즉 로드 로크 모듈(20a)은, 대기압 분위기의 대기부(10)와, 감압 분위기의 감압부(11)의 사이에서, 적절하게 웨이퍼(W)의 전달이 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 로드 로크 모듈(20b)은 로드 로크 모듈(20a)과 마찬가지의 구성을 갖고 있기 때문에, 설명을 생략한다.
대기부(10)는, 웨이퍼 반송 기구(도시생략)를 구비한 로더 모듈(30)과, 복수의 웨이퍼(W)를 보관 가능한 후프(31)를 적재하는 로드 포트(32)를 갖고 있다.
로더 모듈(30)은 내부가 직사각형의 하우징으로 이루어지고, 하우징의 내부는 대기압 분위기로 유지되어 있다. 로더 모듈(30)의 하우징의 긴 변을 구성하는 일측면에는, 복수, 예를 들어 3개의 로드 포트(32)가 병설되어 있다. 로더 모듈(30)의 하우징의 긴 변을 구성하는 타측면에는, 로드 로크 모듈(20a, 20b)이 병설되어 있다. 또한, 로더 모듈(30)은, 하우징의 내부에 있어서 그 길이 방향으로 이동 가능한 웨이퍼 반송 기구(도시생략)를 갖고 있다. 웨이퍼 반송 기구는 로드 포트(32)에 적재된 후프(31)와 로드 로크 모듈(20a, 20b)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다. 또한, 웨이퍼 반송 기구의 구성은, 후술하는 웨이퍼 반송 기구(50)의 구성과 마찬가지이다.
후프(31)는 복수의 웨이퍼(W)를 등간격으로 다단으로 겹치도록 하여 수용한다. 또한, 로드 포트(32)에 적재된 후프(31)의 내부는, 예를 들어 대기나 질소 가스 등으로 채워져서 밀폐되어 있다.
감압부(11)는, 2매의 웨이퍼(W)를 동시에 반송하는 트랜스퍼 모듈(40)과, 트랜스퍼 모듈(40)로부터 반송된 웨이퍼(W)에 COR 처리를 행하는 COR 모듈(41)과, PHT 처리를 행하는 PHT 모듈(42)을 갖고 있다. 트랜스퍼 모듈(40), COR 모듈(41) 및 PHT 모듈(42)의 내부는, 각각 감압 분위기로 유지된다.
감압부(11)에 있어서는, 웨이퍼(W)에 대해서 일련의 처리, 본 실시 형태에 있어서는 COR 처리와 PHT 처리가 순차 행해진다. 또한, 트랜스퍼 모듈(40)에는, COR 모듈(41), PHT 모듈(42), RST 모듈(43)이 각각 복수, 본 실시 형태에 있어서는 예를 들어 2개 마련되어 있다.
트랜스퍼 모듈(40)은 내부가 직사각형의 하우징으로 이루어진다. 트랜스퍼 모듈(40)은, 예를 들어 로드 로크 모듈(20a)로 반입된 웨이퍼(W)를 하나의 COR 모듈(41)과 PHT 모듈(42)로 순차 반송하고, COR 처리와 PHT 처리를 실시한다. COR 처리와 PHT 처리를 소정 횟수 반복 실시함으로써, 웨이퍼(W)에 형성된 산소 함유 피처리체로서의 산화막을 소정의 두께까지 에칭시킬 수 있다. 그리고, 트랜스퍼 모듈(40)은, 소정의 두께까지 산화막이 에칭된 웨이퍼(W)를 COR 모듈(41) 또는 RST 모듈(43)로 반송하고, 불소 첨가 처리를 실시한다. 그 후, 트랜스퍼 모듈(40)은, 웨이퍼(W)를 로드 로크 모듈(20b)을 통해 대기부(10)로 반출한다.
COR 모듈(41)의 내부에는, 2매의 웨이퍼(W)를 수평 방향으로 배열하여 적재하는 2개의 스테이지(44a, 44b)가 마련되어 있다. COR 모듈(41)은, 스테이지(44a, 44b)에 웨이퍼(W)를 배열하여 적재함으로써, 2매의 웨이퍼(W)에 대해서 동시에 COR 처리를 행한다. 또한, COR 모듈(41)에는, 처리 가스나 퍼지 가스 등을 공급하는 급기부(도시생략)와 가스를 배출하는 배기부(도시생략)가 접속되어 있다.
PHT 모듈(42)의 내부에는, 2매의 웨이퍼(W)를 수평 방향으로 배열하여 적재하는 2개의 스테이지(45a, 45b)가 마련되어 있다. PHT 모듈(42)은, 스테이지(45a, 45b)에 웨이퍼(W)를 배열하여 적재함으로써, 2매의 웨이퍼(W)에 대해서 동시에 PHT 처리를 행한다. 또한, PHT 모듈(42)에는, 가스를 공급하는 급기부(도시생략)와 가스를 배출하는 배기부(도시생략)가 접속되어 있다.
RST 모듈(43)의 내부에는, 2매의 웨이퍼(W)를 수평 방향으로 배열하여 적재하는 2개의 스테이지(46a, 46b)가 마련되어 있다. RST 모듈(43)은, 스테이지(46a, 46b)에 웨이퍼(W)를 배열하여 적재함으로써, 2매의 웨이퍼(W)에 대해서 동시에 불소 첨가 처리를 행한다. 또한, RST 모듈(43)에는, 리모트 플라스마로 활성화된 라디칼을 공급하는 라디칼 공급부(도시생략)와 RST 모듈 내의 분위기 가스를 배출하는 배기부(도시생략)가 접속되어 있다.
트랜스퍼 모듈(40)의 내부에는, 웨이퍼(W)를 반송하는 웨이퍼 반송 기구(50)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 기구(50)는, 2매의 웨이퍼(W)를 겹치도록 보유 지지하여 이동하는 반송 암(51a, 51b)과, 반송 암(51a, 51b)을 회전 가능하게 지지하는 회전대(52)와, 회전대(52)를 탑재한 회전 적재대(53)를 갖고 있다. 또한, 트랜스퍼 모듈(40)의 내부에는, 트랜스퍼 모듈(40)의 길이 방향으로 연신하는 가이드 레일(54)이 마련되어 있다. 회전 적재대(53)는 가이드 레일(54) 상에 마련되고, 웨이퍼 반송 기구(50)를 가이드 레일(54)을 따라 이동 가능하게 구성되어 있다.
트랜스퍼 모듈(40)은, 상술한 바와 같이 게이트 밸브(23a, 23a)를 통해 로드 로크 모듈(20a, 20b)에 접속되어 있다. 또한, 트랜스퍼 모듈(40)에는, 게이트 밸브(55a)가 마련된 게이트(55b)를 통해 COR 모듈(41)이 접속되어 있다. 이러한 게이트 밸브(55a)에 의해, 트랜스퍼 모듈(40)과 COR 모듈(41) 사이의 기밀성의 확보와 서로의 연통을 양립한다. 또한, 트랜스퍼 모듈(40)에는, 게이트 밸브(56a)가 마련된 게이트(56b)를 통해 PHT 모듈(42)이 접속되어 있다. 이러한 게이트 밸브(56a)에 의해, 트랜스퍼 모듈(40)과 PHT 모듈(42) 사이의 기밀성의 확보와 서로의 연통을 양립한다. 또한, 트랜스퍼 모듈(40)에는, 게이트 밸브(57a)가 마련된 게이트(57b)를 통해 RST 모듈(43)이 접속되어 있다. 이러한 게이트 밸브(57a)에 의해, 트랜스퍼 모듈(40)과 RST 모듈(43) 사이의 기밀성의 확보와 서로의 연통을 양립한다.
이상의 기판 처리 장치(1)에는 제어부(60)가 마련되어 있다. 제어부(60)는, 예를 들어 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시생략)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 기판 처리 장치(1)에 있어서의 웨이퍼(W)의 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 프로그램 저장부에는, 각종 처리를 프로세서에 의해 제어하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라서 기판 처리 장치(1)의 각 구성부에 웨이퍼(W)를 처리하기 위한 프로그램, 예를 들어 처리 레시피가 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것이며, 당해 기억 매체로부터 제어부(60)에 인스톨된 것이어도 된다.
<기판 처리 장치의 동작>
기판 처리 장치(1)는 이상과 같이 구성되어 있으며, 이어서, 기판 처리 장치(1)에 있어서의 웨이퍼 처리에 대하여 설명한다.
우선, 복수의 웨이퍼(W)를 수용한 후프(31)가 로드 포트(32)에 적재된다. 각 웨이퍼(W)에는 FCVD를 사용하여 산소 함유 피처리막으로서의 SiO2막이 형성되어 있는 것으로 한다.
그 후, 로더 모듈(30)에 의해, 후프(31)로부터 2매의 웨이퍼(W)가 취출되고, 로드 로크 모듈(20a)로 반입된다. 로드 로크 모듈(20a)에 2매의 웨이퍼(W)가 반입되면, 게이트 밸브(22a)가 폐쇄되어, 로드 로크 모듈(20a) 내가 밀폐되고, 감압된다. 그 후, 게이트 밸브(23a)가 개방되고, 로드 로크 모듈(20a)의 내부와 트랜스퍼 모듈(40)의 내부가 연통된다.
다음으로, 로드 로크 모듈(20a)과 트랜스퍼 모듈(40)이 연통하면, 웨이퍼 반송 기구(50)의 반송 암(51a)에 의해 2매의 웨이퍼(W)가 겹치도록 보유 지지되고, 로드 로크 모듈(20a)로부터 트랜스퍼 모듈(40)로 반입된다. 계속해서, 웨이퍼 반송 기구(50)가 하나의 COR 모듈(41)의 앞까지 이동한다.
다음으로, 게이트 밸브(55a)가 개방되고, 2매의 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 반송 암(51a)이 COR 모듈(41)에 진입한다. 그리고, 반송 암(51a)으로부터 스테이지(44a, 44b)의 각각에, 1매씩 웨이퍼(W)가 적재된다. 그 후, 반송 암(51a)은 COR 모듈(41)로부터 퇴출된다.
다음으로, 반송 암(51a)이 COR 모듈(41)로부터 퇴출되면, 게이트 밸브(55a)가 폐쇄되고, COR 모듈(41)에 있어서 2매의 웨이퍼(W)에 대해서 COR 처리가 행해진다.
다음으로, COR 모듈(41)에 있어서의 COR 처리가 종료되면, 게이트 밸브(55a)가 개방되고, 반송 암(51a)이 COR 모듈(41)에 진입한다. 그리고, 스테이지(44a, 44b)로부터 반송 암(51a)으로 2매의 웨이퍼(W)가 전달되고, 반송 암(51a)으로 2매의 W가 겹치도록 보유 지지된다. 그 후, 반송 암(51a)은 COR 모듈(41)로부터 퇴출되고, 게이트 밸브(55a)가 폐쇄된다.
다음으로, 웨이퍼 반송 기구(50)가 PHT 모듈(42)의 앞까지 이동한다. 계속해서, 게이트 밸브(56a)가 개방되고, 2매의 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 반송 암(51a)이 PHT 모듈(42)에 진입한다. 그리고, 반송 암(51a)으로부터 스테이지(45a, 45b)의 각각에, 1매씩 웨이퍼(W)가 전달된다. 그 후, 반송 암(51a)은 PHT 모듈(42)로부터 퇴출된다. 계속해서, 게이트 밸브(56a)가 폐쇄되고, 2매의 웨이퍼(W)에 대해서 PHT 처리가 행해진다.
다음으로, 웨이퍼(W)의 PHT 처리가 종료되면, 게이트 밸브(56a)가 개방되고, 반송 암(51b)이 PHT 모듈(42)에 진입된다. 그리고, 스테이지(45a, 45b)로부터 반송 암(51b)으로 2매의 웨이퍼(W)가 전달되고, 반송 암(51b)으로 2매의 웨이퍼(W)가 보유 지지된다. 그 후, 반송 암(51b)은 PHT 모듈(42)로부터 퇴출되고, 게이트 밸브(56a)가 폐쇄된다.
그 후, 게이트 밸브(55a)가 개방되고, 웨이퍼 반송 기구(50)에 의해 2매의 웨이퍼(W)가 COR 모듈(41)로 다시 반송된다. 이후, 상술한 COR 처리 및 PHT 처리 각각 처리의 횟수가 소정 횟수가 될 때까지, 반송 암(51a, 51b)에 의한 웨이퍼(W)의 반송 등이 반복해서 행해진다.
COR 처리 및 PHT 처리가 소정 횟수 반복해서 행해진 후, 예를 들어 웨이퍼(W) 상의 SiO2막의 원하는 불소 농도에 따라서, 계속되는 불소 첨가 처리에서 사용되는 불소 함유 처리 가스의 종류가 선택된다. 이 선택은, 제어부(60)가, 원하는 불소 농도에 따라서 자동적으로 행해도 되고, 작업자로부터의 입력에 따라서 행해도 된다. 또한, 불소 함유 처리 가스의 공급 형태, 즉, 논 플라스마 상태에서 공급할지, 불소 함유 처리 가스를 리모트 플라스마로 활성화하여 불소 함유 처리 라디칼로서 공급할지에 대해서도, 필요에 따라서 선택된다. 또한, 불소 함유 처리 가스는 예를 들어, HF 가스와 NH3 가스의 혼합 가스, ClF3 가스, F2 가스, HF 가스, HF 가스와 H2O 가스의 혼합 가스, 또는 HF 가스와 알코올 가스의 혼합 가스이다.
그리고, 상기 선택된 불소 함유 처리 가스를 상기 선택된 공급 형태로 웨이퍼(W)에 공급하는 COR 모듈(41) 또는 RST 모듈(43)이 선택된다. 이 선택은, 제어부(60)가, 도시하지 않은 기억부에 기억되어 있는, 처리 모듈과 당해 처리 모듈이 웨이퍼(W)에 공급 가능한 처리 가스의 종류 등의 대응 테이블로부터 자동적으로 행해도 되고, 작업자로부터의 입력에 따라서 행해도 된다.
또한, 상술한, 불소 함유 처리 가스의 종류의 선택, 불소 함유 처리 가스의 공급 형태의 선택, 및 불소 함유 처리 가스를 웨이퍼(W)에 공급하는 COR 모듈(41) 또는 RST 모듈(43)의 선택은, 사전에 행해도 된다.
그리고 또, 여기서는, RST 모듈(43)이 선택된 것으로 한다.
COR 처리 및 PHT 처리가 소정 횟수 반복해서 실시된 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 기구(50)에 의해 보유 지지되고, 당해 웨이퍼 반송 기구(50)가 RST 모듈(43)의 앞까지 이동한다. 계속해서, 게이트 밸브(57a)가 개방되고, 2매의 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 반송 암(51a)이 RST 모듈(43)에 진입한다. 그리고, 반송 암(51a)으로부터 스테이지(46a, 46b)의 각각에, 1매씩 웨이퍼(W)가 전달된다. 그 후, 반송 암(51a)은 RST 모듈(43)로부터 퇴출된다. 계속해서, 게이트 밸브(57a)가 폐쇄된다. 그리고, 2매의 웨이퍼(W)의 SiO2막에 대해서, 선택된 불소 함유 처리 가스가, 선택된 공급 형태로 공급되고, 즉, 리모트 플라스마로 활성화되어 불소 함유 처리 라디칼로서 공급되고, 불소 첨가 처리가 행해진다.
다음으로, 웨이퍼(W)의 SiO2막에 대한 불소 첨가 처리가 종료되면, 게이트 밸브(57a)가 개방되고, 반송 암(51a)이 RST 모듈(43)에 진입한다. 그리고, 스테이지(46a, 46b)로부터 반송 암(51a)으로 2매의 웨이퍼(W)가 전달되고, 반송 암(51a)으로 2매의 웨이퍼(W)가 보유 지지된다. 그 후, 반송 암(51a)은 RST 모듈(43)로부터 퇴출되고, 게이트 밸브(57a)가 폐쇄된다.
다음으로, 웨이퍼 반송 기구(50)가 PHT 모듈(42)의 앞까지 이동한다. 계속해서, 게이트 밸브(56a)가 개방되고, 2매의 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 반송 암(51a)이 PHT 모듈(42)에 진입한다. 그리고, 반송 암(51a)으로부터 스테이지(45a, 45b)의 각각에, 1매씩 웨이퍼(W)가 전달된다. 그 후, 반송 암(51a)은 PHT 모듈(42)로부터 퇴출된다. 계속해서, 게이트 밸브(56a)가 폐쇄되고, 2매의 웨이퍼(W)에 대해서 PHT 처리가 행해진다.
웨이퍼(W)의 PHT 처리가 종료되면, 게이트 밸브(56a)가 개방되고, 반송 암(51b)이 PHT 모듈(42)에 진입한다. 그리고, 스테이지(45a, 45b)로부터 반송 암(51b)으로 2매의 웨이퍼(W)가 전달되고, 반송 암(51b)에서 2매의 웨이퍼(W)가 보유 지지된다. 그 후, 반송 암(51b)은 PHT 모듈(42)로부터 퇴출되고, 게이트 밸브(56a)가 폐쇄된다.
그 후, 게이트 밸브(23a)가 개방되고, 웨이퍼 반송 기구(50)에 의해 2매의 웨이퍼(W)가 로드 로크 모듈(20b)로 반입된다. 로드 로크 모듈(20b) 내에 웨이퍼(W)가 반입되면, 게이트 밸브(23a)가 폐쇄되고, 로드 로크 모듈(20b) 내가 밀폐되어, 대기 개방된다. 그 후, 로더 모듈(30)에 의해, 로드 포트(32)에 적재된 후프(31)로 되돌려지고, 기판 처리 장치(1)에 있어서의 웨이퍼 처리가 완료된다.
상술한 웨이퍼 처리의 예는, 웨이퍼(W) 상의 SiO2막에 요구되는 불소 농도에 따라서, 불소 첨가 처리에서 사용되는 불소 함유 처리 가스의 종류를 선택하는 예이다. 바꿔 말하면, 불소 첨가 처리에서 사용되는 불소 함유 처리 가스의 종류에 기초하여 불소 첨가 처리 후의 SiO2막의 불소 농도를 제어하는 예이다.
불소 첨가 처리 시의 처리 온도에 기초하여 불소 첨가 처리 후의 SiO2막의 불소 농도를 제어하는 경우에는, 웨이퍼(W) 상의 SiO2막에 요구되는 불소 농도에 따라서, 불소 첨가 처리 시의 처리 온도가, 불소 첨가 처리 전에 선택된다. 그리고, 예를 들어 SiO2막의 에칭 후에, 소정의 처리 모듈(예를 들어 COR 모듈(41))로 웨이퍼(W)가 반송되고, 선택된 처리 온도에서 불소 첨가 처리가 행해진다. 불소 첨가 처리 후의 웨이퍼(W)는 상술과 마찬가지로 후프(31)로 되돌려진다.
마찬가지로, 불소 첨가 처리 시의 처리 압력에 기초하여 불소 첨가 처리 후의 SiO2막의 불소 농도를 제어하는 경우에는, 웨이퍼(W) 상의 SiO2막에 요구되는 불소 농도에 따라서, 불소 첨가 처리 시의 처리 압력이, 불소 첨가 처리 전에 선택된다. 그리고, 예를 들어 SiO2막의 에칭 후에, 소정의 처리 모듈(예를 들어 COR 모듈(41))로 웨이퍼(W)가 반송되고, 선택된 처리 압력으로 불소 첨가 처리가 행해진다.
또한, 이상의 예에서는, 불소 함유 처리 가스의 종류, 처리 온도 및 처리 압력 중 어느 하나에 기초하여, 불소 첨가 처리 후의 SiO2막의 불소 농도를 제어하고 있었다. 이 대신에, 불소 함유 처리 가스의 종류, 처리 온도 및 처리 압력의 조합에 기초하여, 불소 첨가 처리 후의 SiO2막의 불소 농도를 제어해도 된다. 즉, 불소 함유 처리 가스의 종류, 처리 온도 및 처리 압력의 적어도 하나에 기초하여, 불소 첨가 처리 후의 SiO2막의 불소 농도를 제어해도 된다.
또한, 불소 첨가 처리의 처리 시간에 의해, 불소 첨가 처리 후의 산소 함유 피처리체의 불소 농도를 제어해도 된다. 본 개시자들이 확인한 바에 의하면, 불소 첨가 처리의 처리 시간에 따라서, 불소 첨가 처리 후의 SiO2막 내의 불소 농도가 상이하기 때문이다.
또한, 전술한 시험 1에서는, 이하의 지견도 얻어졌다. 불소 함유 처리 가스로서의 HF 가스와 NH3 가스의 혼합 가스를 논 플라스마 상태에서 공급하는 경우와, 불소 함유 처리 라디칼로서의 NF3 라디칼이나 HF 라디칼을 공급하는 경우는, SiO2막 내의 깊이 방향에 따른 불소 농도 분포가 상이하다는 지견이다.
이 지견에 기초하여, 제어부(60)가, 불소 함유 가스로서의 상기 혼합 가스를 논 플라스마 상태에서 공급할지, 리모트 플라스마로 활성화된 NF3 라디칼 등의 불소 함유 라디칼을 공급할지를 선택하여, SiO2막 내의 불소 농도의 분포를 제어해도 된다. 바꿔 말하면, 제어부(60)가, COR 모듈(41)과 RST 모듈(43) 중 어느 것을 사용하여 불소 첨가 처리를 행할지에 기초하여, SiO2막 내의 불소 농도 분포를 제어하도록 해도 된다.
이상의 예에서는, SiO2막의 에칭 처리에 따른 COR 처리와, 불소 첨가 처리는 다른 처리이다. 단, COR 처리에 사용하는 처리 가스와 불소 첨가 처리에 사용하는 불소 함유 처리 가스가 공통되는 경우 등에 있어서는, COR 모듈(41)에 있어서의 COR 처리가 불소 첨가 처리를 겸해도 된다.
또한, 동일한 COR 모듈(41)에 있어서의 COR 처리와 다음 COR 처리의 사이에, HF 가스 등의 퍼지 가스를 사용한 퍼지를 행하는 경우가 있다. 따라서, COR 모듈(41)의 퍼지 가스와 불소 첨가 처리에 사용하는 가스가 동일한 경우에는, COR 모듈(41)의 퍼지 시에 당해 COR 모듈(41)로 웨이퍼(W)를 반송하고, 당해 COR 모듈(41)로 퍼지와 동시에 불소 첨가 처리를 실시해도 된다. 즉, COR 모듈(41)을 퍼지하는 퍼지 공정이, SiO2막에 대한 불소 첨가 처리를 행하는 불소 첨가 처리 공정이 되도록 해도 된다.
또한, 이상의 예에서는, 산소 함유 피처리체는, Si 기판 상에 FCVD법을 이용하여 형성된 SiO2막인 것으로 하였다. 단, 본 실시 형태에 따른 산소 함유 피처리체는, 상술한 것에 한정되지 않고, 열산화막, SiOC막, SiOCN막, SiON 등의 산소 함유막이어도 되고, High-k 금속 함유 산화막이어도 된다. High-k 금속 함유 산화막은, 예를 들어 HfOx, 또는 W, Al, AlTi, TiN, TaN, TaSiN, Co, Ru 등의 금속이나 합금의 산화막이다. 또한, 본 실시 형태에 따른 산소 함유 피처리체는, 석영 유리 등의 산소 함유 재료로 이루어지는 부품, 예를 들어 석영 유리 기판이나 석영 유리 부품이어도 된다.
이상, 본 실시 형태에 따르면, 산소 함유 피처리체에 대한 불소 첨가 처리를, 불소 함유 이온이 아니라, 논 플라스마 상태 불소 함유 처리 가스나 리모트 플라스마로 활성화된 불소 함유 처리 라디칼을 사용하고 있다. 그 때문에, 불소 첨가 처리 후의 산소 함유 피처리체에 불소를 첨가할 수 있다. 또한, 불소 첨가 처리 후의 산소 함유 피처리체의 처리 대상 부분 이외의 부분의 손상이 작다. 또한, 당해 처리 후의 산소 함유 피처리 대상의 표면 조도가 작다. 또한, 처리 대상 부분의 에칭 선택성이 높다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 불소 첨가 처리 후의 산소 함유 피처리체 내의 불소 농도를 제어할 수 있다.
이와 같이 제어함으로써, 산소 함유 피처리체가 SiO2막인 경우, SiO2막의 결함을 억제하여, 절연성을 향상시킬 수 있다. 또한, 여기에서의 절연성은, 예를 들어 절연 파괴에 이르기까지 통과시킬 수 있는 전자 총량이다. 또한, 산소 함유 피처리체가, Si 기판 등의 위에 형성된 산소 함유막이며, 불소 첨가 처리 전에 있어서 기판과의 계면에 Si의 댕글링 본드를 갖는 경우, 이하의 효과가 있다. 즉, 불소 첨가 처리 후의 산소 함유막 내의 불소 농도를 제어함으로써, 산소 함유막과 기판의 계면에까지 불소를 첨가할 수 있어, Si의 댕글링 본드를 Si-F로 변화시킬 수 있다. 이에 의해, 산소 함유막을 안정시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태와 같이 불소 첨가 처리 후의 산소 함유 피처리체 내의 불소 농도를 제어함으로써, 산소 함유 피처리체가 석영 유리 기반이나 석영 유리 부품인 경우, 자외광 투과성 등의 기능을 개선할 수 있다.
더욱이, 본 실시 형태에 따르면, 불소 농도를 제어할 수 있기 때문에, 발수성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, COR 모듈(41)을 퍼지하는 퍼지 공정이, 산소 함유 피처리체에 대한 불소 첨가 처리를 행하는 불소 첨가 처리 공정이기 때문에, 불소 첨가 처리를 도입함으로써 택트 타임이 길어지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 한 번의 불소 첨가 처리에서 처리 대상으로 되는 부분은 1개소로 한정되지는 않고, 복수 개소여도 되고, 복수 개소인 경우에는, 각 개소의 산소 함유 피처리체의 종류는 서로 동일해도 되고 상이해도 된다.
도 7 내지 도 11을 이용하여, 산소 함유 피처리체의 예를 보다 구체적으로 설명한다.
도 7의 (A)에 도시한 바와 같이, Si 기판 A1 상에 층간 절연막 A2가 형성되고, 층간 절연막 A2에 마련된 오목부 A21의 저부로서 Si 기판 A1 상으로 되는 위치에 게이트 산화막 A3이 형성되어 있는 경우가 있다. 이 게이트 산화막 A3을, 본 실시 형태에 따른 산소 함유 피처리체로 하고, 도 7의 (B)에 도시한 바와 같이, 불소 첨가 처리를 실시해도 된다. 불소 첨가 처리 후, 도 7의 (C)에 도시한 바와 같이, 상기 오목부 A21의 내주면을 따라서 금속 산화막 A4가 형성된다.
또한, 도 8의 (A)에 도시한 바와 같이, 상기 오목부 A21의 저부의 게이트 산화막 A3에 대해서는 불소 첨가 처리를 행하지 않고 오목부 A21의 내주면을 따라서 금속 산화막 A4를 형성하고, 이 금속 산화막 A4를 산소 함유 피처리체로 해도 된다. 이 경우, 도 8의 (B)에 도시한 바와 같이, 금속 산화막 A4에 대해서 불소 첨가 처리를 실시한 후, 도 8의 (C)에 도시한 바와 같이, 게이트 금속 A5가 오목부 A21에 형성된다.
도 9의 (A)에 도시한 바와 같이, Si 기판 B1 상에 층간 절연막 B2가 형성되어 있으며, 층간 절연막 B2로부터, Si 또는 SiGe를 재료로 하는 핀 B3이 돌출되어 있는 경우가 있다. 그리고, 층간 절연막 B2가 산소를 함유하는 재료로 형성되고, 핀 B3의 표면에 산화막이 형성되어 있는 경우가 있다. 이 경우, 도 9의 (B)에 도시한 바와 같이 층간 절연막 B2와 핀 B3의 표면 산화막의 양쪽을 산소 함유 피처리체로 하고, 불소 첨가 처리를 실시해도 된다.
또한, 도 9의 (C)에 도시한 바와 같이, Si 기판 B1 상에 층간 절연막 B2가 형성되어 있으며, 층간 절연막 B2로부터, High-k 재료 또는 Low-k 재료로 형성되는 핀 B4가 돌출되어 있는 경우가 있다. 그리고, 층간 절연막 B2가 산소를 함유하는 재료로 형성되고, 핀 B4의 표층이 산화막층 B41로 형성되어 있는 경우가 있다. 이 경우, 도 9의 (D)에 도시한 바와 같이 층간 절연막 B2와 핀 B4의 표층의 산화막층 B41의 양쪽을 산소 함유 피처리체로 하고, 불소 첨가 처리를 실시해도 된다.
도 10의 (A)에 도시한 바와 같이, Si 기판 C1 상에 평탄한 층간 절연막 C2가 형성되어 있는 경우가 있다. 이 경우, 도 10의 (B)에 도시한 바와 같이, 층간 절연막 C2를 산소 함유 피처리체로 하고, 불소 첨가 처리를 실시하고, 층간 절연막 C2 전체에 불소가 첨가되도록 해도 된다. 이 경우, 불소 첨가 처리 후, 층간 절연막 C2에 오목부가 형성되도록 당해 층간 절연막 C2가 에칭되고, 당해 오목부에 Cu나 Co 등의 금속 C3이 충전된다.
도 11의 (A)에 도시한 바와 같이, Si 기판 D1 상에 형성된 층간 절연막 D2에 오목부가 형성되고 당해 오목부에 Cu나 Co 등의 금속 D3이 충전되어 있는 경우가 있다. 이 경우에, 도 11의 (B)에 도시한 바와 같이, Cu 등의 금속 D3이 충전된 상태의 층간 절연막 D2를 산소 함유 피처리체로 하고, 불소 첨가 처리를 실시해도 된다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이지 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시 형태는, 첨부의 청구범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
또한, 이하와 같은 구성도 본 개시의 기술적 범위에 속한다.
(1) 산소 함유 피처리체를 처리하는 방법으로서,
산소 함유 피처리체의 처리에 사용되는 불소 함유 처리 가스의 종류, 처리 온도 및 처리 압력 중 적어도 하나에 기초하여, 당해 산소 함유 피처리체 내의 불소 농도를 제어하는 단계를 포함하는, 처리 방법.
상기 (1)에 의하면, 산소 함유 피처리체 내의 불소 농도를 제어할 수 있다. 그 결과, 원하는 품질, 성능의 산소 함유 피처리체를 얻을 수 있다.
(2) 상기 불소 함유 처리 가스는, 논 플라스마 상태에서 산소 함유 피처리체에 공급되는, 상기 (1)에 기재된 처리 방법.
(3) 상기 불소 함유 처리 가스는, HF 가스와 NH3 가스의 혼합 가스, ClF3 가스, F2 가스, HF 가스, HF 가스와 H2O 가스의 혼합 가스, 또는 HF 가스와 알코올 가스의 혼합 가스인, 상기 (2)에 기재된 처리 방법.
(4) 상기 불소 함유 처리 가스는, 리모트 플라스마로 활성화되어 불소 함유 라디칼로서 산소 함유 피처리체에 공급되는, 상기 (1)에 기재된 처리 방법.
(5) 산소 함유 피처리체의 처리에 있어서의 처리 시간에 기초하여, 당해 산소 함유 피처리체 내의 불소 농도를 제어하는, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 처리 방법.
(6) 상기 산소 함유 피처리체 내의 불소 농도를 제어하는 단계는, 상기 산소 함유 피처리체에 불소 함유 처리 가스를 공급하여 당해 산소 함유 피처리체를 처리하는 단계와,
상기 산소 함유 피처리체를 처리하는 단계 이전에 사용된 처리 모듈을, 상기 불소 함유 처리 가스를 사용하여 퍼지하는 단계를 포함하고,
상기 산소 함유 피처리체를 처리하는 단계 및 상기 처리 모듈을 퍼지하는 단계는 동시에 수행되는, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 처리 방법.
상기 (6)에 의하면, 산소 함유 피처리체를 처리하는 공정을 도입함으로써 택트 타임이 길어지는 것을 방지할 수 있다.
(7) 산소 함유 피처리체를 처리하는 장치로서,
불소 함유 처리 가스 또는 리모트 플라스마로 활성화된 불소 함유 라디칼을 산소 함유 피처리체에 공급하여 당해 산소 함유 피처리체를 처리하는 처리 모듈과,
상기 처리 모듈에서의 처리에 사용되는 상기 불소 함유 처리 가스의 종류, 처리 온도 및 처리 압력 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 처리 모듈에 있어서의 산소 함유 피처리체 내의 불소 농도를 제어하는 제어부를 포함하는 처리 장치.
상기 (7)은 상기 (1)과 마찬가지의 기술적 특징을 갖는 것이며, 즉 원하는 품질, 성능의 산소 함유 피처리체를 얻을 수 있다.

Claims (7)

  1. 산소 함유 피처리체를 처리하는 방법으로서,
    상기 산소 함유 피처리체의 처리에 사용되는 불소 함유 처리 가스의 종류, 처리 온도 및 처리 압력 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 산소 함유 피처리체 내의 불소 농도를 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 불소 농도를 제어하는 단계는, 상기 불소 함유 처리 가스를 논 플라스마 상태에서 상기 산소 함유 피처리체에 공급할지, 리모트 플라스마로 활성화하여 불소 함유 라디칼로서 상기 산소 함유 피처리체에 공급할지를 선택하여 불소 농도 분포를 제어하는 것을 더 포함하는, 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 불소 함유 처리 가스는, 논 플라스마 상태에서 상기 산소 함유 피처리체에 공급되는, 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 불소 함유 처리 가스는, HF 가스와 NH3 가스의 혼합 가스, ClF3 가스, F2 가스, HF 가스, HF 가스와 H2O 가스의 혼합 가스, 및 HF 가스와 알코올 가스의 혼합 가스 중에서 선택되는, 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 불소 함유 처리 가스는, 리모트 플라스마로 활성화되어 불소 함유 라디칼로서 상기 산소 함유 피처리체에 공급되는, 처리 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산소 함유 피처리체의 처리에 있어서의 처리 시간에 기초하여, 상기 산소 함유 피처리체 내의 불소 농도를 제어하는, 처리 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산소 함유 피처리체 내의 불소 농도를 제어하는 단계는,
    상기 산소 함유 피처리체에 상기 불소 함유 처리 가스를 공급하여 상기 산소 함유 피처리체를 처리하는 단계, 및
    상기 산소 함유 피처리체를 처리하는 단계 이전에 사용된 처리 모듈을 상기 불소 함유 처리 가스를 사용하여 퍼지하는 단계를 포함하고,
    상기 산소 함유 피처리체를 처리하는 단계 및 상기 처리 모듈을 퍼지하는 단계는 동시에 수행되는, 처리 방법.
  7. 산소 함유 피처리체를 처리하는 장치로서,
    불소 함유 처리 가스 또는 리모트 플라스마로 활성화된 불소 함유 라디칼을 상기 산소 함유 피처리체에 공급하여 상기 산소 함유 피처리체를 처리하는 처리 모듈과,
    상기 처리 모듈에서의 처리에 사용되는 상기 불소 함유 처리 가스의 종류, 처리 온도 및 처리 압력 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 처리 모듈에 있어서의 상기 산소 함유 피처리체 내의 불소 농도를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 불소 함유 처리 가스를 논 플라스마 상태에서 상기 산소 함유 피처리체에 공급할지, 상기 리모트 플라스마로 활성화된 불소 함유 라디칼을 상기 산소 함유 피처리체에 공급할지를 선택하여 불소 농도 분포를 제어하는, 처리 장치.
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