KR20060085953A - 기판 처리 방법과, 프로그램을 기록한 기억 매체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기 실란 가스를 이용한 플라즈마 CVD법에 의해 성막되는 절연막의 저유전율화와, 기계적인 강도의 유지를 가능하게 하는 것을 목적으로 하고 있다. 그 때문에, 본 발명에서는, 피처리 기판에 유기 실란 가스를 함유한 제 1 처리 가스를 공급하여 플라즈마를 여기함으로써, 상기 피처리 기판상에 절연막을 성막하는 성막 단계와, 상기 성막 단계 후, 상기 피처리 기판에 H2 가스를 포함하는 제 2 처리 가스를 공급하여 플라즈마를 여기함으로써, 상기 절연막의 처리를 실행하는 후처리 단계를 갖는 기판 처리 방법으로서, 상기 후처리 단계의 플라즈마 여기는 마이크로파 플라즈마 안테나에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법을 이용하고 있다.

Description

기판 처리 방법과, 프로그램을 기록한 기억 매체{METHOD FOR PROCESSING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 장치에 이용하는 절연막을 형성하는 기판 처리 방법에 관한 것이다.
최근의 반도체 장치의 고성능화에 수반하여, 예컨대 다층 배선 구조가 사용되는 고속 반도체 장치에서는, 상기 다층 배선 구조에서 배선이 미세화되기 때문에 배선 패턴이 근접하고, 배선 패턴간의 기생 용량에 의한 배선 지연의 문제가 생기고 있다. 이러한 기생 용량은 배선 패턴의 거리에 반비례하고, 배선 패턴간의 절연물의 비유전율에 비례한다.
따라서, 상기 다층 배선 구조 중에 있어서의 배선 지연의 문제를 해결하도록, 다층 배선 구조 중에서 층간 절연막에 비유전율이 낮은 것을 이용하여, 기생 용량을 저하시키는 것이 검토되고 있다.
층간 절연막으로서 종래로부터 사용되어온 CVD-SiO2막의 비유전율은 3.5∼4 정도이다. 이 비유전율을 저하시키기 위해서, CVD-SiO2막에 불소를 첨가한 SiOF막을 사용한 경우에도 비유전율은 3.3∼3.5 정도가 한계이고, 최근의 고밀도 반도체 집적 회로에 있어서는 기생 용량의 저감 효과가 충분하지 않으며, 필요한 동작 속도를 얻을 수 없는 경우가 있다.
그 때문에, 더욱 유전율이 낮은, 이른바 저유전율 층간 절연막으로 하여 유기 실란 가스를 이용한 플라즈마 CVD법에 의해 또는 SOD(Spin On Deposition)법에 의해 형성된 막이 제안되어 있고, 또한 이러한 막을 다공질화한 포러스(porous)막 등이 제안되고, 비유전율이 2.5 이하인 저유전율 층간 절연막의 개발이 진행되고 있다.
이와 같이, 플라즈마 CVD법으로 형성된 절연막은 막이 형성된 직후는 유전율이 높고, 예컨대 플라즈마 처리 등의 소정의 처리를 거쳐서 비유전율을 저하시킬 필요가 생길 경우가 있고, 또한 기계적인 강도가 불충분하기 때문에, 소정의 처리를 거쳐서 기계적인 강도를 개선하는 것이 필요할 경우가 있었다.
발명의 요약
그러나, 플라즈마 CVD법으로 형성된 절연막에 소정의 처리를 실시하고, 상기 절연막의 저유전율화를 도모한 경우라도, 기계적인 강도가 불충분한 경우가 있고, 상기 절연막의 저유전율화와 기계적 강도의 유지를 양립하는 것이 어려워지는 경우가 있었다.
이 때문에, 본 발명에서는 상기 문제를 해결한 신규의 유용한 성막 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 구체적인 과제는 유기 실란 가스를 이용한 플라즈마 CVD법에 의해 성막되는 절연막의 저유전율화와, 기계적인 강도의 향상을 가능하게 하는 것이다.
본 발명의 제 1 실시예에서는, 상기 과제를 피처리 기판에 유기 실란 가스를 함유한 제 1 처리 가스를 공급하여 플라즈마를 여기함으로써, 상기 피처리 기판상에 절연막을 성막하는 성막 단계와, 상기 성막 단계 후, 상기 피처리 기판에 H2 가스를 함유한 제 2 처리 가스를 공급하여 플라즈마 여기함으로써, 상기 절연막의 처리를 실행하는 후처리 단계를 갖는 기판 처리 방법으로서, 상기 후처리 단계의 플라즈마 여기는 마이크로파 플라즈마 안테나에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법에 의해 해결한다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에서는 상기의 과제를 피처리 기판상에 유기 실란 가스를 이용하여 형성된 절연막의 플라즈마 처리를 실행하는 기판 처리 장치에 의한 기판 처리 방법을, 컴퓨터에 동작시키는 프로그램을 기록한 기억 매체로서, 상기 절연막이 형성된 상기 피처리 기판에 H2 가스를 함유한 처리 가스를 공급하는 단계와, 상기 처리 가스를 마이크로파 플라즈마 안테나에 의해 플라즈마 여기함으로써, 상기 절연막의 처리를 실행하는 플라즈마 처리 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 기억 매체에 의해 해결한다.
또한, 본 발명의 제 3 실시예에서는, 상기 과제를 피처리 기판을 반송하는 기판 반송실과, 상기 기판 반송실에 접속된 제 1 처리 용기와, 상기 기판 반송실에 접속된 제 2 처리 용기를 갖는 기판 처리 장치의 기판 처리 방법을 컴퓨터에 동작시키는 프로그램을 기록한 기억 매체로서, 상기 제 1 처리 용기로, 상기 피처리 기판에 유기 실란 가스를 함유한 제 1 처리 가스를 공급하여 플라즈마를 여기함으로써, 상기 피처리 기판상에 절연막을 성막하는 성막 단계와, 상기 성막 단계 후, 상기 피처리 기판을 상기 제 1 처리 용기로부터 상기 제 2 처리 용기로 상기 기판 반송실을 거쳐서 반송하는 반송 단계와, 상기 반송 단계 후, 상기 제 2 처리 용기로, 상기 피처리 기판에 H2 가스를 함유한 제 2 처리 가스를 공급하고, 마이크로파 플라즈마 안테나에 의해 플라즈마 여기함으로써, 상기 절연막의 처리를 실행하는 후처리 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 기억 매체에 의해 해결한다.
도 1은 실시예 1에 의한 기판 처리 방법을 도시한 흐름도,
도 2는 실시예 1에 의한 기판 처리 방법을 실시하는 기판 처리 장치의 일례를 도시한 도면,
도 3은 도 2의 기판 처리 장치에 사용되는 처리 용기의 단면을 모식적으로 도시한 도면,
도 4는 도 2의 기판 처리 장치에 사용되는 처리 용기의 단면을 모식적으로 도시한 도면,
도 5는 도 1의 기판 처리 방법의 플라즈마 처리의 상세를 도시하는 흐름도,
도 6은 플라즈마 처리시의 피처리 기판 온도와 절연막의 비유전율의 관계를 도시하는 도면,
도 7a는 피처리 기판을 탑재하고 나서 플라즈마를 여기할 때까지의 시간을 변경한 경우의 절연막의 비유전율의 변화를 도시한 도면,
도 7b는 피처리 기판을 탑재하고 나서 플라즈마를 여기할 때까지의 시간을 변경한 경우의 절연막의 막두께의 변화율을 도시한 도면,
도 8은 플라즈마 처리를 실행하는 처리 용기를 모식적으로 도시한 단면도,
도 9는 도 8의 처리 용기에 사용되는 안테나판의 평면도,
도 10a는 처리 용기의 압력을 변화시킨 경우의 절연막의 탄성 계수의 변화를 도시한 도면,
도 10b는 처리 용기의 압력을 변화시킨 경우의 절연막의 비유전율의 변화를 도시한 도면,
도 11은 플라즈마 처리 후의 절연막의 비유전율과 탄성계수의 관계를 도시하는 도면,
도 12는 마이크로파 투과창과 피처리 기판의 거리를 변화시킨 경우의 절연막의 비유전율과 탄성 계수의 관계를 도시하는 도면,
도 13은 실시예 3에 의한 기판 처리 방법을 실시 가능한 기판 처리 장치의 일례를 모식적으로 도시한 도면,
도 14는 실시예 3에 의한 기판 처리 방법을 도시하는 흐름도,
도 15는 도 14에 도시하는 기판 처리 방법의 클리닝 처리의 상세를 도시하는 흐름도를 도시한 도면,
도 16은 도 14에 도시하는 기판 처리 방법의 클리닝 처리의 상세를 도시하는 흐름도를 도시한 도면,
도 17은 도 14에 도시하는 기판 처리 방법의 클리닝 처리의 상세를 도시하는 흐름도를 도시한 도면,
도 18은 도 14에 도시하는 기판 처리 방법의 클리닝 처리의 상세를 도시하는 흐름도를 도시한 도면.
다음에, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면에 기초하여 이하에 설명한다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 기판 처리 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 우선 단계 100(도면 중 S100으로 표기, 이하 동일)에 있어서, 기판 처리를 개시하면, 단계 200에서 후술하는 제 1 처리 용기로 피처리 기판상에 절연막을 성막한다. 이 경우, 제 1 처리 가스로서 상기 제 1 처리 용기에 유기 실란 가스, 예컨대 트리메틸 실란가스(SiH(CH3)3)를 함유한 제 1 처리 가스를 도입하여 플라즈마를 여기함으로써, 플라즈마 CVD법에 의해 피처리 기판상에 절연막[SiCO(H)막]을 형성한다.
다음에, 단계 300에 있어서, 절연막이 형성된 피처리 기판을 상기 제 1 처리 용기로부터 후술하는 제 2 처리 용기로 반송한다. 또한, 반송은 후술하는 진공 반송 용기의 반송 아암에 의해 실행된다.
다음에, 단계 400에 있어서, 상기 제 2 처리 용기로 피처리 기판상에 형성된 절연막의 비유전율을 저하시키는 동시에, 기계적 강도를 향상시키기 위해서, 플라즈마 처리를 실행한다. 이 경우, 제 2 처리 가스로서 상기 제 2 처리 용기에, 예컨대 H2 가스를 도입하여 플라즈마를 여기함으로써, 상기 절연막의 플라즈마 처리를 실행하고, 예컨대 절연막이 포함하는 잉여의 수산기(-OH)나, 잉여의 알킬기(-CHx)를 제거하며, 절연막의 비유전율을 저하시키는 처리가 실행되고, 또한 절연막의 기계적 강도가 향상하여 막 품질이 양호해지며, 단계 500에서 기판 처리가 완료된다.
상기 피처리 기판상에 형성되는 절연막은 단계 200에 있어서 상기 제 1 처리 용기로 형성된 직후는, 비유전율이 4정도로 높고, 예컨대 고속도로 동작하는 반도체 장치의 저유전율의 층간 절연막으로서 사용하기 위해서는 불충분한 값이다. 따라서, 절연막의 비유전율을 내리기 위해서 또한 상기 절연막의 막 품질, 예컨대 상기 절연막의 기계적 강도를 양호하게 하기 위해서 상기 제 2 처리 용기내에서 H2 가스를 도입하여 플라즈마 처리를 포함하는 후처리를 실행하고 있다.
또한, 상기 피처리 기판상에 성막하는 경우에는, 예컨대 피처리 기판의 온도가 100℃ 이하, 전형적으로는 실온 정도인 것에 반하여, 성막된 절연막을 플라즈마 처리하는 경우에는 피처리 기판의 온도를 예컨대 35O℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
그 때문에, 제 1 처리 용기로 성막이 종료한 후, 상기 제 1 처리 용기로 플라즈마 처리를 실행하는 경우에는, 피처리 기판의 온도를 상승시킬 필요가 있고, 예컨대 제 1 처리 용기로 성막을 실행하고, 피처리 기판의 온도를 상승시켜서 플라즈마 처리를 실행하는 경우에는 기판 처리에 시간을 필요로 하기 때문에, 어렵다.
그 때문에, 본 실시예에 도시한 바와 같이, 제 1 처리 용기로 성막을 실행한 후, 제 2 처리 용기로 반송하여 플라즈마 처리를 실행하도록 하면, 예컨대 제 2 처리 용기내의 피처리 기판을 유지하는, 후술하는 유지대의 온도를 미리 상승시켜 둠으로써, 효율적으로 피처리 기판의 온도를 상승시키는 것이 가능해지고 적절하다.
또한 이 경우, 후술하는 바와 같이, 절연막의 비유전율을 저하시키기 위해서는 피처리 기판의 온도의 상승과 플라즈마 여기의 타이밍을 최적화할 필요가 있고, 이러한 온도와 플라즈마의 제어성으로부터도 성막을 실행하는 처리 용기와 플라즈마 처리의 처리 용기는 분리하는 것이 바람직하다. 이와 같은 유전율 저하를 위한 적절한 플라즈마 처리 방법에 관해서는 후술한다.
다음에, 도 1에 도시한 기판 처리를 실시하는 기판 처리 장치의 예에 대해 도 2∼도 4를 이용하여 설명한다.
도 2는 도 1에 도시한 기판 처리를 실시하는 기판 처리 장치의 일례를 도시하는 평면도를 모식적으로 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(100)는, 진공 반송실(101)과, 상기 진공 반송실(100)내에 설치된 가동식 반송 아암(102) 및 상기 진공 반송실(101)에 접속된 제 1 처리 용기인 피처리 기판에 절연막을 성막하는 처리 용기(200)와, 제 2 처리 용기인 절연막의 플라즈마 처리를 실행하는 처리 용기(300)와, 로드로크실(103)과, 로드로크실(104)을 갖고 있다.
상기 처리 용기(200), 처리 용기(300), 진공 반송실(101), 로드로크실(103) 및 로드로크실(104)에는 도시하지 않는 배기 수단이 접속되어서, 내부를 감압 상태로 하는 것이 가능해지고 있다.
또한, 상기 처리 용기(200), 처리 용기(300), 로드로크실(103) 및 로드로크실(104)은 각각 개폐 가능한 게이트 밸브(101c, 101d, 101a, 101b)를 거쳐서 상기 진공 반송실(101)과 접속되는 구조로 되어 있다. 예컨대, 피처리 기판을 반송하는 경우에는, 상기 게이트 밸브를 개방하여 실행하는 구조로 되어 있다.
상기 로드로크실(103, 104)에는 각각 개폐 가능한 삽입 도어(103a, 104a)가 설치되어 있다. 예컨대, 상기 삽입 도어(103a)를 개방함으로써, 상기 로드로크실(103)에는 피처리 기판을 복수 수납한 웨이퍼 카세트(C1)를 장전할 수 있다. 마찬가지로, 상기 삽입 도어(103b)를 개방함으로써, 상기 로드로크실(104)에는 피처리 기판을 복수 수납한 웨이퍼 카세트(C2)를 장전할 수 있다.
기판 처리를 실행하는 경우에는, 예컨대 피처리 기판(W)이 카세트(C1 또는 C2)로부터 상기 반송 아암(102)에 의해 상기 진공 반송실(101)을 거쳐서 처리 용기(200)로 반송된다. 상기 처리 용기(200)에서의 성막을 종료한 피처리 기판은 상기 반송 아암(102)에 의해 상기 진공 반송실(101)을 거쳐서 상기 처리 용기(300)로 반송된다. 상기 처리 용기(300)로 플라즈마 처리를 종료한 피처리 기판은 다시 상기 카세트(C1)로 복귀되거나, 상기 로드로크실(104)의 카세트(C2)에 수납된다.
또한, 도 2에서는 진공 반송실에 처리 용기가 2개 접속된 예를 도시했지만, 예컨대 진공 반송 장치의 면(101A 또는 101B)에 또한 처리 용기를 접속하여, 이른바 멀티 챔버 시스템으로서 이용하는 것이 가능하다.
또한, 상기 기판 처리 장치(100)의 상기 도 1의 흐름도에 도시된 기판 처리에 따른 동작은, 기억 매체와 컴퓨터(CPU)를 내장한 제어 수단(100A)에 의해 제어된다. 예컨대, 피처리 기판의 반송이나 각 처리 용기에서의 처리 또한 각 처리 용기에서의 처리 후의 반출 등의 동작은 상기 제어 수단(100A)에 의해 제어된다. 또한, 상기 제어 수단(100A)의 동작은 기억 매체에 기억된 프로그램에 의해 실행되는 구조로 되어 있다.
다음에, 상기 처리 용기(200) 및 상기 처리 용기(300)에 대하여 설명한다.
도 3은 상기 처리 용기(200)의 구조를 모식적으로 도시한 단면도이다. 도 3을 참조하면, 상기 처리 용기(200)는 예컨대 알루미늄 혹은 알루미늄 합금으로 이루어지는 챔버(201)와, 상기 챔버(201)의 내부에 설치된 피처리 기판(Wf)을 유지하는 유지대(201A)를 갖고 있다. 상기 유지대(201A)의 내부에는 히터(201a)가 매설되어 있고, 유지대(201A)에 유지된 피처리 기판(Wf)을 가열하는 것이 가능한 구조로 되어 있다.
상기 챔버(201) 내부는 상기 챔버(201)에 접속되어 있고, 예컨대 진공 펌프(기압 양수기) 등의 배기 수단(205)에 의해 감압 상태로 하는 것이 가능해지고 있다. 또한, 상기 챔버(201)상에는 샤워 헤드(201B)가 설치되어 있고, 상기 샤워 헤드(201B)에 접속된 가스 라인(202)으로부터 밸브(202A)를 개방함으로써 도입된 트리메틸실란 가스를 함유한 제 1 처리 가스를 상기 챔버(201)내에 도입하는 구조로 되어 있다.
또한, 상기 샤워 헤드(201B)에는 고주파 전원(204)이 전원 라인(203)에 의해 전기적으로 접속되고, 상기 샤워 헤드에 고주파 전력을 인가함으로써, 상기 챔버(201)내에 고주파 플라즈마를 여기하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 상기 샤워 헤드(201B)와 상기 챔버(201)는 절연 부품(207)에 의해, 또한 상기 가스 라인(202)과 상기 샤워 헤드(201B)는 절연 부품(208)에 의해 각각 절연되어 있다.
또한, 상기 챔버(201)에 설치된 상기 게이트 밸브(101c)에 면한 피처리 기판 반입구는 도시를 생략하고 있다.
상기 처리 용기(200)에 있어서, 피처리 기판(Wf)에 절연막을 형성하는 경우에는, 구체적으로는 이하와 같이 하여 실행한다.
우선, 도시하지 않는 가스 공급원에 접속된 가스 라인(202)으로부터 밸브(202A)를 개방함으로써, 유기 실란 가스, 예컨대 트리메틸 실란 1OOsccm, O2 10Osccm 및 불활성 가스(예컨대 Ar) 600sccm로 이루어진 제 1 처리 가스를 상기 챔버(201)내에 도입하고, 상기 챔버(201)내의 압력을 100㎩로 한다.
다음에, 상기 고주파 전원(204)으로부터 상기 샤워 헤드(201B)에 고주파 전력을 250W 인가하여, 상기 챔버(201)내에 고주파 플라즈마를 여기한다. 본 실시예의 경우, 고주파의 주파수는 27㎒를 사용하고 있지만, 예컨대 13㎒-60㎒ 정도의 주파수를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 이 경우, 상기 피처리 기판(Wf)의 온도는 10O℃ 이하인 것이 바람직하고, 본 실시예에서는 25℃(실온 정도)로 하고 있다.
여기서, 플라즈마에 의해 처리 가스의 분해 반응하고, 피처리 기판상으로의 퇴적이 생기며 상기 피처리 기판상에 SiCO(H)로 이루어지는 절연막(비유전율 3-4)이 형성된다. 다음에, 형성된 절연막을 저유전율의 절연막으로 하기 위해서, 피처리 기판을 상기 처리 용기(300)로 반송하여 후처리를 실행한다.
따라서 다음에, 도 4에 상기 처리 용기(300)의 구조를 모식적으로 도시한 단면도를 도시한다. 도 4를 참조하면, 본 도면에 있어서의 챔버(301), 유지대(301A), 히터(301a), 샤워 헤드(301B), 절연 부품(307, 308), 가스 라인(302), 밸브(302A), 전원 라인(303), 고주파 전원(304) 및 배기 수단(305)은 상기 처리 용기(200)에 있어서의 챔버(201), 유지대(201A), 히터(201a), 샤워 헤드(201B), 절연 부품(207, 208), 가스 라인(202), 밸브(202A), 전원 라인(203), 고주파 전원(204) 및 배기 수단(205)과 동일한 구조를 갖고 있기 때문에, 설명을 생략한다.
본 도면에 도시하는 처리 용기(300)의 경우, 상기 가스 라인(302)은 H2 가스를 공급 가능한 가스 공급원에 접속되고, 상기 챔버(302)내에 H2 가스 공급 가능하게 되어 있다.
상기 처리 용기(300)에는 상기 처리 용기(200)에 절연막이 형성된 피처리 기판이 상기 진공 반송실(101)을 거쳐서 반송되고, 후처리가 실시되며, 저유전율의 절연막이 형성된다.
다음에, 처리 용기(300)에서 실시되는 플라즈마 처리를 포함하는 후처리의 상세에 대하여, 도 5에 도시하는 흐름도를 따라서 설명한다.
도 5는 상기 처리 용기(300)에서 실시되는 후처리의 순서를 도시한 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 우선 단계 101에서 상기 게이트 밸브(101d)가 개방되고, 절연막이 성막된 피처리 기판이 상기 처리 용기(200)로부터 상기 진공 반송실(101)을 거쳐서 상기 처리 용기(300)내에 삽입된다. 이 경우, 피처리 기판은 상기 반송 아암(102)에 유지되고, 상기 유지대(301A)상까지 반송된다.
다음에, 단계 102에서 피처리 기판을 상기 유지대(301A)에 탑재한다. 이 경우, 상기 반송 아암상에 유지된 피처리 기판을 도 4에서는 도시를 생략하고 있는 상기 유지 대(301A)에 설치된 상하에 가동하는 피처리 기판을 유지하는 리프트 핀을 상승시킴으로써 유지하고, 상기 리프트 핀을 하강시킴으로써 상기 피처리 기판을 상기 유지대(301A)상에 탑재한다.
여기서, 상기 유지대(301A)는 상기 유지대(301A)내에 매설된 히터(301a)에 의해 소정 온도로 가열되고, 그 때문에 피처리 기판이 예컨대 200∼500℃, 바람직하게는 300∼400℃으로 유지된다.
다음에, 단계 104에 있어서, 상기 밸브(302A)를 개방함으로써, 상기 가스 라인(302)으로부터, 예컨대 H2 가스를 100∼2000sccm, 상기 챔버(301)내에 도입한다.
다음에, 단계 105에 있어서, 상기 고주파 전원(304)으로부터 상기 샤워 헤드(301B)에 고주파 전력이 바람직하게는 500∼2000W, 이 경우 예컨대 1500W 인가되어서, 상기 챔버(301)내에 H2 가스의 플라즈마가 여기된다. 본 실시예의 경우, 고주파의 주파수는 27㎒를 이용하고 있지만, 예컨대 13.56㎒∼60㎒ 정도의 주파수를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이 경우 유지대(301)에 피처리 기판이 탑재되어 있기 때문에, 90초 이내에 플라즈마를 여기하고, 플라즈마 처리를 실행하는 것이 바람직하다. 이하의 처리에서는, 열과 플라즈마의 양쪽 효과로 절연막이 저유전율화된다.
다음에, 단계 106에 있어서, 절연막의 H2 플라즈마 처리를 예컨대 5분간 실행한 후, 단계 107에서 고주파 전력의 인가를 정지하고, 가스의 도입을 정지하여 처리를 종료한다.
도 6에는 본 실시예에 기재한 기판 처리 방법에 의해 형성된 절연막의 비유전율과, 플라즈마 처리시의 피처리 기판의 온도의 관계를 도시한다.
도 6을 참조하면, 플라즈마 처리시의 피처리 기판의 온도를 높게 하면, 절연막의 유전율이 낮게 되어 있는 것을 알 수 있다. 이것은, 절연막 중에 포함되는 수산기(-OH)나 유기물 등이 수소 플라즈마(수소 이온, 수소 라디칼)에 의해 제거되는 효과가 온도를 상승시킴으로써 상승적으로 커지는 것으로 추찰된다.
그러나, 플라즈마를 여기하지 않는 상태에서 피처리 기판의 온도를 상승시키면, 그 후의 플라즈마에서의 처리에 의한 절연막의 비유전율의 저감 효과를 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다. 예컨대 피처리 기판을 가열된 유지대에 탑재하고 나서 플라즈마를 여기할 때까지의 시간이 길면, 절연막의 수축이 커지고, 비유전율이 높아져서, 그 후의 플라즈마 처리를 실행해도 절연막의 유전율을 저감하는 효과를 충분히 얻을 수 없다.
도 7a는 도 5에 도시하는 기판 처리 방법에 있어서, 단계 102에서 피처리 기판을 유지대에 탑재하고 나서, 단계 105의 플라즈마 여기(플라즈마 착화)를 실행할 때까지의 시간을 변경한 경우의 플라즈마 처리 후의 절연막의 비유전율을 도시한 것이다.
도 7a를 참조하면, 피처리 기판이 유지대에 탑재되고 나서, 플라즈마가 여기될 때까지의 유지 시간이 길수록 절연막의 비유전율이 커지게 되어 있는 것을 알 수 있다. 예컨대, 상기 유지 시간이 10초인 경우는 비유전율이 2.24인 것에 반하여, 상기 유지 시간이 60초인 경우에는 비유전율이 2.38로 높게 되어 있다.
이와 같이, 상기 유지 시간, 즉 피처리 기판을 유지대에 탑재하고 나서 플라즈마가 여기될 때까지의 시간을 보다 짧게 함으로써, 절연막의 비유전율을 작게 하는 것이 가능해지고, 도 7a로부터 상기 유지 시간을 90초 이하로 함으로써, 절연막의 비유전율을 2.5 이하로 할 수 있다. 또한, 상기 유지 시간을 30초 이하로 하면, 절연막의 비유전율을 2.3 이하로 하는 것이 가능해진다.
도 7b는 도 7a의 경우와 동일하게 하여, 상기 유지 시간을 변경한 경우의 플라즈마 처리후의 절연막의 막두께의 변화의 비율(막두께의 수축)을 도시한 것이다. 도 7b를 참조하면, 수치의 편차는 있지만, 피처리 기판이 유지대에 탑재되고 나서, 플라즈마가 여기될 때까지의 유지 시간이 길수록 절연막의 막두께의 감소가 커지는 경향이 있다는 것을 알 수 있다. 예컨대, 상기 유지 시간이 10초인 경우는, 막두께의 변화율이 -3.0%(막두께의 감소율이 3.0%)인 것에 반하여, 상기 유지 시간이 60초인 경우에는 막두께의 변화율이 -7.0%(막두께의 감소율이 7.0%)으로 막두께의 감소율이 커지고 있다.
이것은, 고온의 유지대에 피처리 기판이 탑재됨으로써 절연막의 온도가 상승하여 절연막중에 축중합 반응이 진행된 결과, 절연막의 밀도가 증대하고 있는 것을 나타내고 있는 것으로 추찰되고, 이 때문에 절연막의 유전율이 증가하고 있는 것으로 고려된다.
그러나 한편, 상술한 바와 같이, H2 플라즈마 처리에 의한 절연막의 유전율을 저감시키기 위해서는 피처리 기판의 온도가 높은 것, 전형적으로는 300℃ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 340℃ 이상이다. 이로써, 절연막의 비유전율을 2.5 이하로 효과적으로 저감시키기 위해서는, 피처리 기판의 온도를 350℃ 이상으로 상승시킬 필요가 있는 것은 분명하지만, 또한 그 경우에 효과적으로 유전율을 저하시키는 것이 가능한 상기 처리 조건에서 플라즈마를 여기시키는 것이 바람직하다.
즉, 피처리 기판의 온도를 상승시키는 경우에, H2 플라즈마를 여기시키고 있지 않으면, 절연막 중에서의 축중합에 의해 막의 밀도가 증가하여 유전율이 증가하게 되는 영향이 커진다. 이 때문에, 이러한 축중합이 진행되기 전에 피처리 기판의 온도 상승에 따라 조속히 H2 플라즈마를 여기하고, 생성된 활성 수소(H+, H*)에 의해 개질함으로써 절연막 중의 잉여의 OH기나 CH3 등의 알킬기 등을 제거하여 유전율이 저하하는 반응이 지배적으로 되도록 기판 처리를 실행하는 것이 바람직하다.
본 실시예에 의해 형성된 비유전율이 2.5 이하인 저유전율 절연막은, 예컨대 반도체 장치의 층간 절연막으로서 이용한 경우에는, 배선간의 기생 용량을 저감시켜서 배선 지연의 영향을 작게 하는 것이 가능해지고, 보다 미세화된 고속 동작을 필요로 하는 반도체 장치의 층간 절연막으로서 유용하다.
또한, 본 실시예에서는 유기 실란 가스의 예로서 트리메틸 실란을 이용한 예를 개시했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 유기 실란 가스, 예컨대 디메틸디메톡시실란(DMDMOS)을 이용하는 것도 가능하다.
예컨대, 도 1에 도시한 단계 200의 공정에 있어서, 도시하지 않는 가스 공급원에 접속된 가스 라인(202)으로부터 밸브(202A)를 개방함으로써 유기 실란 가스, 예컨대 디메틸디메톡시실란 100sccm, O2 100sccm 및 불활성 가스(예컨대 Ar) 150sccm로 이루어진 제 1 처리 가스를 상기 챔버(201)내에 도입하고, 상기 챔버(201)내의 압력을 60㎩로 하고, 상기 고주파 전원(204)으로부터 상기 샤워 헤드(201B)에 고주파 전력을 250W 인가하며, 상기 챔버(201)내에 고주파 플라즈마를 여기하여 처리를 실행하고, 후의 공정은 트리메틸 실란을 이용한 경우와 동일하게 하면 무방하다.
이와 같이 유기 실란 가스에, 예컨대 디메틸디메톡시실란을 이용한 경우에도, 본 실시예에 기재한 트리메틸실란을 이용한 경우와 동일한 효과를 얻는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예에 의해 형성된 절연막은 기계적 강도를 도시하는 지표인 탄성 계수 중 하나인 종탄성 계수(영율)가 예컨대 막두께가 200㎚, 비유전율 2.3의 절연막의 경우 9.4㎬이고, 막두께가 350㎚, 비유전율이 2.23인 절연막의 경우에는 8.3㎬로 되고, 모두 8㎬ 이상으로 되며, 반도체 장치의 층간 절연막으로서 이용하는 것이 가능한 수준에 이르고 있다.
그러나, 예컨대 금후의 고성능의 반도체 장치의 개발에 있어서는, 다층 배선층의 수가 증가할 것으로 예상되고, 또한 예컨대 강 스트레스의 막을 사용하기 위해서는, 층간 절연막의 기계적인 강도가 더 높은 것이 바람직하다.
따라서, 다음에 도시하는 바와 같이, 형성된 절연막의 기계적인 강도를 더 양호하게 하기 위해서, 절연막의 플라즈마 처리를, 예컨대 다음에 도시하는 처리 용기(10)로 실시하도록 할 수도 있다.
실시예 2
도 8은 절연막의 후처리(플라즈마 처리)를 실행하는 처리 용기의 일례인 처리 용기(10)를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 상기 처리 용기(10)는 내부에 공간(11a)을 형성하는 챔버(11)와, 상기 챔버(11)내에 설치되고, 피처리 기판(12)을 정전 척에 의해 유지하는 유지대(13)를 갖는다.
상기 챔버(11)내의 공간(11a)은 바닥부에 상기 유지대(13)를 둘러싸도록 등간격으로 즉 상기 유지대(13)상의 피처리 기판(12)에 대하여 대략 축대칭의 관계에서 적어도 2개소, 바람직하게는 3개소 이상에 형성된 배기 포트(11D)를 거쳐서 진공 펌프(기압 양수기) 등의 배기 수단에 의해 배기·감압된다.
상기 챔버(11)의 외벽 중 상기 피처리 기판(12)에 대응하는 부분에는 상기 피처리 기판에 대략 대향하도록 마이크로파를 투과하는 석영 등의 유전체로 이루어지는 마이크로파 투과창(17)이 설치되고, 또한 상기 마이크로파 투과창(17)과 상기 처리 용기(n)의 사이에는 상기 처리 용기(11)내에 플라즈마 가스를 도입하는 플라즈마 가스 도입 링(20)이 삽입되어서 각각 상기 챔버(11)의 외벽을 구성하고 있다.
상기 마이크로파 투과창(17)은 그 주연부에 단차 형상을 갖고, 상기 단차 형상부가 상기 플라즈마 가스 도입 링(20)에 설치된 단차 형상과 계합하고, 또한 밀봉 링(16A)에 의해 상기 처리 공간(11a)의 기밀이 유지되는 구조로 되어 있다.
상기 플라즈마 가스 도입 링(20)에는 플라즈마 가스 도입구(20A)로부터 플라즈마 가스가 도입되고, 대략 고리 형상으로 형성된 가스 홈(20B) 중을 확산한다. 상기 가스 홈(20B) 중의 플라즈마 가스는 상기 가스 홈(20B)에 연통하는 복수의 플라즈마 가스 구멍(20C)으로부터 상기 공간(Ha)에 공급된다.
상기 마이크로파 투과창(17)상에는 플라즈마 발생부(30)가 설치되어 있다. 상기 플라즈마 발생부(30)는 상기 마이크로파 투과창(17)에 밀접하고, 복수의 슬롯(18a, 18b)이 형성된 스테인리스 합금 또는 알루미늄 합금에 금 도금이 실시된 재료로 이루어지는 평면 형상의 안테나판(18)과, 상기 안테나판(18)을 유지하고, 마이크로파를 실딩하는 도체 재료로 이루어지는 실드 하우징(22)과 상기 안테나판(18)과 상기 실드 하우징(22)의 사이에 협지된 Al2O3, SiO2 혹은 Si3N4의 저손실 유전체 재료로 이루어지는 지파판(19)을 갖고 있다. 또한, 상기 플라즈마 발생부(30)와 상기 마이크로파 투과창(17)의 결합부에서는 O링 등의 밀봉링(16B)에 의해 기밀이 유지되는 구조로 되어 있다.
상기 플라즈마 발생부(30)는 상기 챔버(11)상에 상기 플라즈마 가스 도입 링(14)을 거쳐서 장착되어 있고, 상기 플라즈마 발생부(30)의 중앙에 접속하는 동일축 도파관(21)을 거쳐서 외부의 마이크로파원(도시하지 않음)으로부터 주파수가, 예컨대 2.45㎓인 마이크로파가 공급된다.
공급된 마이크로파는 상기 안테나판(18)상의 슬롯으로부터 상기 마이크로파 투과창(17)을 거쳐서 상기 챔버(11)중에 방사되고, 상기 마이크로파 투과창(17) 바로 아래의 공간(11a)에 도입되는, 상기 플라즈마 가스 공급 링(20)으로부터 공급된 플라즈마 가스, 예컨대 Ar 가스와 HH2 가스를 플라즈마 여기한다. 이 플라즈마는 저전자 온도이기 때문에, 피처리 기판으로의 손상이 작고, 또한 고밀도의 플라즈마(1O11∼1O13/㎤)의 특징을 갖고 있다.
상기 동일축 도파관(21) 중 외측의 도파관(21A)은 상기 실드 하우징(22)에 접속되고, 중심 도체(21B)는 상기 지파판(19)에 형성된 개구부를 거쳐서 상기 안테나판(18)의 중심에 접속되어 있다. 따라서, 상기 동일축 도파관(21A)에 공급된 마이크로파는 상기 실드 하우징(22)과 안테나판(18) 사이를 직경 방향으로 진행하면서, 상기 슬롯으로부터 방사된다.
또한, 상기 실드 하우징(22)에는, 예컨대 상기 마이크로파 투과창(17), 안테나판(18)이나 상기 지파판(19)을 냉각하기 위한 냉각부를 설치할 수도 있다.
도 9에는 상기 안테나판(18)의 평면도를 도시한다. 도 9를 참조하면, 상기 안테나판(18)에는 서로 직교하는 복수의 슬롯이 형성되어 있고, 마이크로파가 방사되는 복수의 슬롯(18a) 및 이것에 직교하는 다수의 슬롯(18b)이 형성되어 있다. 예컨대, 이와 같이 구성된 안테나판(18)을 이용한 상기 플라즈마 발생부(30)를 라디얼 라인 슬롯 안테나라 부르는 경우가 있다.
이러한 구성의 플라즈마 발생부(30)에서는 상기 동축 도파관(21)으로부터 급전된 마이크로파는 상기 실드 하우징(22)과 안테나판(18)의 사이를 반경 방향으로 확장되면서 진행하지만, 그 때에 상기 지파판(19)의 작용에 의해 파장이 압축된다. 따라서, 이와 같이 하여 반경 방향으로 진행하는 마이크로파의 파장에 대응하여 상기 슬롯(18a) 및 (18b)을 동심원 형상으로 또한 서로 직교하도록 형성해 둠으로써, 원편파를 갖는 평면파를 상기 안테나판(18)에 실질적으로 수직한 방향으로 방사할 수 있다.
이러한 플라즈마 발생부(30)를 사용함으로써, 상기 처리 공간(11a)에 균일한 고밀도 플라즈마가 형성된다. 이와 같이 하여 형성된 고밀도 플라즈마는 전자 온도가 낮고(예컨대 0.7eV∼2eV), 그 때문에 피처리 기판(12)에 손상이 생기지 않고, 또한 챔버(11) 측벽의 스퍼터링에 기인하는 금속 오염이 생길 가능성이 적다.
또한, 상기 처리 용기(10)의 성막에 따른 동작은 기억 매체와 컴퓨터(CPU)를 내장한 제어 수단(10A)에 의해 제어된다. 예컨대, 가스의 공급, 배출이나 마이크로파 플라즈마의 제어 등의 동작은 상기 제어 수단(10A)에 의해 제어된다. 또한, 상기 제어 수단(10A)의 동작은 기억 매체에 기억된 프로그램에 의해 실행되는 구조로 되어 있다.
예컨대, 상기 처리 용기(10)를 이용하여, 피처리 기판상에 형성된 절연막의 후처리(플라즈마 처리)를 실행하는 경우에는, 상기 제어 수단(10A)의 기억 매체에 기록된 프로그램(이것을 레시피라 부르는 경우가 있음)에 의해, 상기 제어 수단(1OS)이 처리 용기(10)를 도 5에 도시한 흐름도에 기초하여 예컨대, 실시예 1에 도시한 상기 처리 용기(300)의 경우와 같이 하고, 피처리 기판상에 형성된 절연막의 후처리인 플라즈마 처리를 실행하는 것이 가능하다.
이 경우, 처리의 일례로서, 예컨대 이하의 조건에서 플라즈마 처리를 실행했다. 피처리 기판 온도 400℃, 상기 처리 공간(11a)의 압력을 260㎩, 마이크로파의 주파수 2.45㎓, 마이크로파 전력 2000W, 제 2 처리 가스로서 Ar 250sccm, H2 500sccm를 이용하여 5분간 후처리했다.
상기 조건에서 플라즈마 처리를 실행한 결과, 막두께가 220㎚, 비유전율 2.44인 절연막의 종탄성 계수는 16.0㎬, 막두께가 375㎚, 비유전율이 2.33인 절연막의 종탄성 계수는 10.7㎬로 되고, 모두 10㎬ 이상 높은 값을 나타내며, 실시예 1의 경우, 즉 평행 평판 플라즈마에 의한 플라즈마 처리를 실행한 경우에 비해 더욱 막이 굳고, 기계적 강도가 큰 것을 도시하고 있으며, 적절한 특성을 나타내고 있다. 이와 같이, 절연막의 탄성 계수가 높은 것은, 예컨대 다층 배선 구조의 층간 절연막에 이용한 경우에는, 강 스트레스에 대한 신뢰성이 높고, 또한 CMP(화학 기계 연마) 공정 등의 막에 강한 스트레스가 걸리는 경우에 막의 내성이 높은 것을 도시하고 있으며, 특히 다층 배선 구조를 갖는 반도체 장치의 층간 절연막으로서 이용하면, 신뢰성이 높은 구조를 구성하는 것이 가능해지고 적절하다.
또한, 상기한 바와 같이 신뢰성이 높은 탄성 계수가 큰 저유전율의 절연막을 형성하기 위해서, 예컨대 절연막의 후처리인 플라즈마 처리의 경우의 조건은 이하에 설명하는 바와 같이 바람직한 범위가 요구된다.
예컨대, 도 10a는 절연막의 플라즈마 처리시의 상기 처리 공간(11a)의 압력을 변화시킨 경우의 절연막의 탄성 계수의 변화를 도시한 것이고, 도 10b는 절연막의 플라즈마 처리시의 상기 처리 공간(11a)의 압력을 변화시킨 경우의 절연막의 비유전율의 변화를 도시한 것이다.
도 10a를 참조하면, 플라즈마 처리시의 상기 처리 공간(11a)의 압력의 변화에 대응하여 절연막의 탄성 계수도 변화되지만, 절연막의 탄성 계수는 10㎬ 이상으로 되고, 압력을 변화시킨 경우에도 절연막의 경도는 유지되고 있다는 것을 알 수 있다. 그러나, 처리 용기내의 압력이 1O㎩ 미만으로 되면, 처리 용기내에 생성되는 활성종 중, 이온이 많아지고, 이온에 의한 스퍼터링의 영향이 커져서 절연막이 에칭되게 된다. 또한, 처리 용기내의 압력이 1OOO㎩를 넘은 경우에는, 절연막의 막두께의 감소(막의 수축)가 커질 우려가 있다. 그 때문에, 플라즈마 처리시의 처리 용기내의 압력은 1O㎩ 이상 1OOO㎩ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 도 10b를 참조하면, 플라즈마 처리시의 처리 용기내의 압력의 변화에 대응하여 절연막의 비유전율이 변화되고 있다는 것을 알 수 있다. 이 경우, 상기 처리 공간(na)의 압력이 대략 50㎩ 정도 이하의 영역에서는, 상기 처리 공간(na)의 압력의 증대에 수반하여, 비유전율이 저하하고 있지만, 압력이 대략 50㎩를 넘는 영역에서는 압력의 증가를 따라 비유전율이 증대하는 경향이 있다. 이 때문에, 비유전율을 소망하는 값으로 하기 위해서는, 바람직한 압력 영역이 존재한다는 것을 알 수 있다. 예컨대, 비유전율을 3 이하로 하기 위해서는, 플라즈마 처리시의 상기 처리 공간(11a)의 압력은 10㎩ 이상 500㎩ 이하로 하는 것이 바람직하고, 비유전율을 2.5 이하로 하기 위해서는, 플라즈마 처리시의 상기처리 공간(11a)의 압력은 40㎩ 이상 90㎩ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 플라즈마 처리시의 플라즈마 여기를 하기 위해서 상기 플라즈마 발생부(30)에 인가하는 마이크로파 전력은 500W 이상 2000W 이하인 것이 바람직하다. 이것은, 마이크로파 전력이 500W 미만에서는 제 2 처리 가스의 해리가 진행되지 않고 플라즈마 처리 효과를 충분히 얻을 수 없으며, 한편 마이크로파 전력을 2000W 이상으로 하면, 처리되는 절연막에 손상의 영향이 나오기 때문이다.
또한, 도 11은 실시예 1과 실시예 2에 의한 기판 처리 방법에 의해 형성된 절연막의 비유전율과 탄성 계수의 관계를 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 도면 중, 실험 PP에서 실시예 1에 의한 결과, 즉 절연막의 플라즈마 처리를 처리 용기(300)의 평행 평판 플라즈마로 실행한 경우의 결과를 도시하고, 실험(MW)에서, 실시예 2에 의한 결과, 즉 절연막의 플라즈마 처리를 처리 용기(m)의 마이크로파 플라즈마로 실행한 경우의 결과를 도시하고 있다.
실험(PP)의 경우, 플라즈마 처리 조건은 고주파 전력을 500∼2000W, 처리 용기내의 압력을 30∼100㎩로 한 경우의 결과이다. 한편, 실험(MW)의 경우, 플라즈마 처리의 조건은 마이크로파 전력을 500∼2000W, 처리 용기내의 압력을 50∼266㎩로 한 경우의 결과이다.
도 11을 참조하면, 실험(MW)의 경우, 즉 상기 처리 용기(10)의 마이크로파 플라즈마를 이용하여 처리를 실행한 경우에는, 평행 평판 플라즈마를 이용하여 처리를 실행한 경우에 비해, 탄성 계수가 높고, 절연막이 견고하고 기계적 강도가 우수하며, 층간 절연막으로서 이용하는 경우에 보다 적절한 것을 알 수 있다.
이것은 마이크로파를 상기 플라즈마 발생부(30)를 이용하여 플라즈마 여기하고 있기 때문에, 플라즈마 밀도가 높고, 또한 전자 온도가 낮은 플라즈마가 여기 가능한 것이 기여하고 있는 것으로 사료된다. 이 경우, 예컨대 절연막의 유전율이 2.5 이하이고, 또한 탄성 계수를 10㎬ 이상으로 하는 것이 가능해진다.
또한, 본 도면에는 실험(PPL)에서, 실험(PP)에서 도시한 평행 평판 플라즈마를 이용한 처리에 있어서, 처리 시간을 5배로 한 경우의 결과를 도시하고 있다. 이와 같이 평행 평판 플라즈마 처리에 의해 탄성 계수가 높은 막, 즉 경고한 막을 형성하고자 한 경우, 처리 시간이 길게 걸릴 우려가 있다. 한편, 실험(MW)에 도시하는 바와 같이, 상기 처리 용기(m)에 의한 마이크로파 플라즈마를 이용한 경우, 탄성 계수가 높은 기계적 강도가 우수한 절연막을 조속히, 예컨대 평행 평판 플라즈마의 경우의 대략 1/5의 처리 시간으로 형성하는 것이 가능하다. 즉, 절연막의 비유전율을 2.5 이하로 하여, 탄성 계수를 8㎬ 이상으로 하기 위해서는, 마이크로파 플라즈마 처리를 실행하는 것이 보다 효과적이다.
또한, 절연막의 비유전율로 기계적인 강도는, 도 8에 도시한 상기 처리 용기(10)의 상기 마이크로파 투과창(17)과, 피처리 기판(12)의 거리인 갭(G)을 변화시킨 경우에도 변화한다.
도 12는 절연막을 플라즈마 처리하는 경우의 상기 처리 용기(10)의 상기 갭(G)을 변화시킨 경우의 플라즈마 처리 후의 비유전율과 탄성 계수의 관계를 나타낸 도면이다. 또한, 도 12에는 상기 갭(G)을 35㎜으로 한 경우, 55㎜으로 한 경우 및 105㎜으로 한 경우의 결과가 도시되어 있다.
도 12를 참조하면, 상기 갭(G)이 105㎜인 경우에 비해 상기 갭(G)을 55㎜로 한 경우 쪽이 절연막의 비유전율이 낮고, 또한 탄성 계수가 커지는 경향이 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 마찬가지로 상기 갭(G)이 55㎜인 경우에 비해 상기 갭(G)을 35㎜로 한 경우쪽이 절연막의 비유전율이 낮고, 또한 탄성 계수가 커지는 경향이 있다는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 갭(G)을 좁게 한 경우에, 비유전율이 낮고, 또한 기계적인 강도가 우수한 절연막을 형성하기 때문에 바람직하고, 비유전율을 2.5 이하로 하여, 또한 탄성 계수를 8㎬ 이상으로 되는 절연막을 형성하기 위해서는, 상기 갭(G)을 55㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 갭(G)을 극단적으로 좁게 한 경우에는, 피처리 기판의 온도 상승을 억제하는 것이 어렵고, 또한 피처리 기판에 손상이 생길 우려가 있기 때문에, 상기 갭(G)은 10㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
실시예 3
또한, 예컨대 도 3에 도시한 상기 처리 용기(200)에 절연막을 형성한 경우, Si와 C를 포함한 처리 용기(200) 중, 예컨대 벽, 샤워 헤드, 탑재대 등에 부착된 상기 절연막을 클리닝에 의해 제거하는 것이 어려워지는 경우가 있다.
예컨대, 종래부터 이용되어온 실리콘 산화막(Si02막)계의 절연막의 경우, 불소를 함유한 가스, 예컨대 CF계의 가스나 NF3 가스를 플라즈마 여기함으로써 생성되는 이온이나 라디칼에 의해, 실리콘 산화막을 용이하게 에칭하는 것이 가능했다.
한편, Si와 C를 포함하는 절연막, 예컨대 SiC막, SiCO막, SiCO(H)막 등의 경우에는, CF계의 가스나 NF3 가스로 생성되는 이온이나 라디칼로는 에칭 속도가 극단적으로 저하하게 되고, 클리닝 시간이 길어진다. 또한, 클리닝 시간이 길어지기 때문에, 클리닝이 실행되는 처리 용기의 내부에 손상을 줄 우려가 생겼다.
또한, 예컨대 HF 등의 가스를 이용하면 에칭 레이트를 상승시키는 것은 가능하지만, 예컨대 처리 용기는 Al 또는 Al 합금 등의 금속으로 형성되는 것이 바람직하기 때문에, HF를 이용한 경우에는 처리 용기 내부에 손상을 주는 것을 회피할 수 없었다.
따라서, 본 실시예에서는 상기 과제를 해결한 처리 용기의 클리닝 방법을 이하에 도시한다.
본 실시예에 의한 클리닝 방법을 실시하는 경우, 도 3에 도시한 상기 처리 용기(200)를 다음에 도시하는 바와 같이 변경하면 된다.
도 13은 본 실시예에 따른 클리닝 방법 및 기판 처리 방법을 실시 가능한, 처리 용기의 일례인 처리 용기(200A)를 모식적으로 도시한 도면이다. 단지 도면 중, 앞서 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.
상기 샤워 헤드(201B)에는 절연막을 성막하기 위한 원료가 되는 성막 처리 가스인 Si와 C를 함유한 유기 실란 가스, 예컨대 트리메틸 실란(SiH(CH3)3) 가스를 공급하는 가스 라인(202)이 접속되어 있지만, 이에 부가하여 본 실시예에 의한 처리 용기(200A)에서는 상기 샤워 헤드(201B)에는 상기처리 용기(201) 내부를 클리닝하기 위한 처리 가스를 공급하는 가스 라인(206)이 접속되어 있다. 상기 가스 라인(206)에는 클리닝을 위한 제 3 처리 가스를 공급하는 밸브(206A)를 장착한 가스 라인(206a)과, 클리닝을 위한 제 4 처리 가스를 공급하는 밸브(206B)를 장착한 가스 라인(206b)이 접속되어 있다.
상기 가스 라인(206a)은 도시하지 않는 가스 공급원에 접속되고, 상기 가스 라인(206a)으로부터는 클리닝을 위한 제 3 처리 가스인 산소를 함유한 가스, 예컨대 O2가 상기 샤워 헤드(201B)를 거쳐서 상기 처리 용기(201)내에 공급된다.
마찬가지로, 상기 가스 라인(203b)은 도시하지 않는 가스 공급원에 접속되고, 상기 가스 라인(203b)으로부터는 클리닝을 위한 제 4 처리 가스인 불소를 함유한 가스, 예컨대 NF3이 상기 샤워 헤드(201B)를 거쳐서 상기 처리 용기(201)내에 공급된다. 또한, 상기 가스 라인(203a 또는 203b)으로부터는 필요에 따라 희석을 위한 불활성 가스가 공급된다.
상기 처리 용기(200A)에 있어서, 피처리 기판(Wf)에 절연막을 형성하고, 또한 상기 처리 용기를 클리닝하는 기판 처리 방법은, 예컨대 도 14에 도시하는 흐름도에 기초하여 이하에 설명하는 바와 같이 실행한다.
도 14를 참조하면, 우선 단계 600(도면 중 S100이라 표기, 이하 동일)에 있어서, 도 14에 도시를 생략한 상기 처리 용기(200A)에 설치된 웨이퍼 반송용의 게이트 밸브를 개방하여 피처리 기판을 상기 챔버(201)에 반입하고, 상기 유지대(201A)에 탑재한다.
다음에, 단계 700에 있어서, 상기 피처리 기판상에 실시예 1에 기재한 바와 같이 하여 절연막을 성막하는 처리를 실행한다.
여기서, 플라즈마에 의해 가스의 분해와, 피처리 기판상으로의 퇴적이 생기고, 상기 피처리 기판상에 Si와 C를 포함하는 절연막, 예컨대 SiCO(H)막이 형성된다.
다음에, 단계 800에 있어서, 상기 챔버(201)로부터 게이트 밸브를 거쳐서 피처리 기판 처리 용기를 반출한다. 이러한 단계 600으로부터 단계 800까지의 성막 공정(D)을 예컨대 복수회 반복함으로써, 복수매의 피처리 기판상에 절연막을 연속적으로 형성하는 것이 가능하다.
그러나, 성막 공정(D)에 있어서, 상기 샤워 헤드(201B)나 상기 유지대(201A)를 포함하는 상기 챔버(201) 내부에는 절연막이 퇴적되기 때문에, 상기 처리 용기(201)의 클리닝을 실행하는 것이 필요하게 된다.
따라서, 본 실시예에 의한 기판 처리에서는, 단계 900에 있어서, 처리 용기의 클리닝 정도(C)를 실시하고, 처리 용기의 클리닝을 실행하고 있다.
또한, 클리닝 처리는, 예컨대 피처리 기판에 절연막을 형성하는 처리를 1장 실행할 때마다 실행할 경우, 또한 복수매의 성막을 실행한 후에, 예컨대 25장의 성막을 실행한 후에 25장의 처리로 부착된 절연막을 한번에 클리닝하는 경우가 있고, 어느 방법으로 실행해도 무방하다.
종래, Si와 C를 포함하는 절연막의 클리닝에, 예컨대 실리콘 산화막과 동일한 클리닝 방법을 적용한 경우에는, 상기 절연막의 에칭 속도가 느리기 때문에 클리닝이 어려워지는 경우가 있었다.
따라서, 본 실시예에서는 산소를 함유한 제 3 처리 가스로 플라즈마 처리를 실행하고, 상기 절연막의 산화를 촉진시키며, 그 후에 불소를 함유한 제 4 처리 가스에서 플라즈마 처리를 실행하는 것으로, 산화가 진행한 절연막의 에칭을 실행하여 절연막의 제거를 실행하는 방법을 실행하고 있다.
이 때문에, Si와 C를 포함하는 절연막의 에칭 속도가 상승하고, 클리닝 시간을 단축하여, 처리 용기에 손상을 주지 않고 절연막의 클리닝을 실행하는 것이 가능해지고 있다. 다음에, 본 실시예에 의한 클리닝 처리에 관하여, 상기 단계 900의 상세를 도 15에 도시한다.
도 15는 본 실시예에 의한 클리닝 방법의 상세를 도시하는 흐름도이다. 도 15를 참조하면, 우선 단계 910에서 클리닝 처리를 개시하면, 다음에 단계 920에서 상기 밸브(206A)를 개방함으로써, 제 3 처리 가스, 예컨대 O2를 200sccm, 상기 샤워 헤드(201B)를 거쳐서 상기 챔버(201)내에 도입하며, 챔버(201)내의 압력을 60㎩로 한다.
다음에, 단계 930에서 상기 고주파 전원(204)으로부터 상기 샤워 헤드(201B)에 고주파 전력을 1000W 인가하여, 상기 챔버(201)내에 고주파 플라즈마를 여기한다. 따라서, 산소 플라즈마중의 산소 라디칼 및 산소 이온 등에 의해 상기 샤워 헤드(201B)나 상기 유지대(201A)를 포함하는 상기 챔버(201) 내부에 퇴적된 Si와 C를 포함하는 절연막의 산화를 촉진시킨다.
이 경우, 절연막의 에칭 레이트를 향상시키기 위해서, 도 13에는 도시를 생략한 상기 챔버(201)에 설치된 벽 히터에 의해 상기 챔버(201)의 온도는 50∼200℃이고, 바람직하게는 100∼150℃ 정도로 유지된다. 또한, 상기 유지대의 온도는 100℃∼450℃로 하는 것이 바람직하고, 이 경우 예컨대 350℃로 한다.
다음에, 단계 940에 있어서, 상기 밸브(206A)를 폐쇄하고, 고주파 전력의 인가를 정지하여 플라즈마를 오프(OFF)로 한다.
다음에, 단계 950에서 상기 밸브(206B)를 개방함으로써 불소를 함유한 제 4 처리 가스, 예컨대 NF3를 150sccm, 상기 샤워 헤드(201B)를 거쳐서 상기 챔버(201)내에 도입하고, 챔버(201)내의 압력을 60㎩로 한다.
다음에, 단계 960에서, 상기 고주파 전원(204)으로부터 상기 샤워 헤드(201B)에 고주파 전력을 1500W 인가하여 상기 챔버(201)내에 고주파 플라즈마를 여기한다. 여기서, NF3 플라즈마 중의 불소 라디칼 및 불소 이온 등에 의해, 상기 샤워 헤드(201B)나 상기 유지대(201A)를 포함하는 상기 챔버(201) 내부에 퇴적한 절연막을 에칭하여 제거한다. 이 경우, 상기 단계 930에 있어서 Si와 C를 포함하는 절연막의 산화가 촉진되고 있기 때문에, 불소 라디칼 및 불소 이온 등에 의해 절연막이 SiFx의 형태로 용이하게 에칭되어서 제거된다.
이 경우, 절연막의 에칭 레이트를 향상시키기 위해서, 도 13에서는 도시를 생략한 상기 챔버(201)에 설치된 벽 히터에 의해 상기 챔버(201)의 온도는 50∼200℃이고, 바람직하게는 100∼150℃ 정도로 유지된다. 또한, 상기 유지대의 온도는 100℃∼450℃로 하는 것이 바람직하고, 이 경우 예컨대 350℃로 한다.
다음에, 단계 970에서 상기 밸브(206B)를 폐쇄하고, 고주파 전력의 인가를 정지하여, 플라즈마를 오프로 하며, 단계 980에서 클리닝 처리를 완료한다.
본 실시예의 경우에는, 도 15에 도시하는 단계 920∼940, 즉 산소 처리 공정(C1)에 있어서, 산소를 함유한 제 3 처리 가스의 플라즈마, 예컨대 O2 플라즈마에 의해 Si와 C를 포함하여 절연막의 산화가 진행한다. 또한, 일부의 C는 C02의 형태로 제거될 가능성도 고려된다.
그 때문에, 도 15에 도시하는 단계 950∼970, 즉 불소 처리 공정(C2)에 있어서는, 산화가 진행되고, 또한 일부(C)(탄소)가 제거된 절연막을 불소를 함유한 제 4 처리 가스의 플라즈마, 예컨대 NF3 플라즈마에 의해 에칭하는 것으로 되기 때문에, 종래의 방법과 비교하여 상기 절연막의 에칭 속도가 상승하는 것으로 사료된다.
또한, 본 실시예의 도 14 및 도 15에 도시하는 방법과, 종래의 방법에서 클리닝 시간을 비교한 바, 본 실시예에 의한 클리닝 시간의 단축 효과가 확인되었다. 구체적으로는, 종래의 방법으로서 본 실시예에 있어서 산소 처리 공정(C1)을 생략한 방법과 본 실시예의 경우로 클리닝 시간을 비교했다. 또한, 도 14에 도시하는 성막 공정(D)에 있어서는, 피처리 기판상에 Si와 C를 포함하는 절연막을 50㎚ 성막하는 처리를 25회 반복했다.
이 경우, 종래의 방법에서는, 단계 960의 처리를 45분간 실행하여도 절연막을 완전히 제거할 수 없고, 클리닝 시간은 45분 이상을 필요로 하는 것이 확인되었다. 한편, 본 실시예의 경우에는, 단계 930의 처리를 10분간, 단계 950의 처리를 15분간, 플라즈마 처리를 합계로 25분간 실행함으로써, 상기 챔버(201)내의 예컨대 챔버(201)의 내벽면이나 상기 유지대(201A), 상기 샤워 헤드(201B) 등에 부착된 Si와 C를 포함하는 절연막의 제거를 완료할 수 있었다.
또한, 클리닝 시간을 단축하는 것이 가능해졌기 때문에, 챔버가 플라즈마에 노출되어 있는 시간이 짧아지고, 플라즈마에 의한 챔버(201)내로의 손상을 저감하는 것이 가능해지며, 예컨대 플라즈마 손상에 의한 금속 오염이나 파티클의 발생 등이 억제되는 효과를 이룬다. 또한, 손상을 저감했기 때문에 장치의 유지 보수 사이클을 길게 하고, 또한 클리닝 시간을 단축했기 때문에, 고가의 클리닝 가스의 사용량을 저감하고, 장치의 운전 비용의 저감을 가능하게 하는 효과를 이룬다.
또한, 본 실시예의 경우, 상기 샤워 헤드(201B)와, 상기 유지대(201A) 사이에 플라즈마를 여기하는, 소위 병행 평판 플라즈마 방식을 취하고 있다. 이 경우, 예컨대 처리 용기와 이간한 플라즈마 발생 용기로 플라즈마를 발생시켜서, 상기 플라즈마에 의해 발생한 라디칼을 처리 용기내에 도입하여 클리닝을 실행하는, 이른바 리모트 플라즈마 방식과 비교한 경우, 클리닝에 이용하는 클리닝 가스의 사용량이 적기 때문에, 장치의 운전 비용이 억제되는 효과를 이룬다.
또한, 성막에 이용하는 플라즈마원과 클리닝에 이용하는 플라즈마원을 공용할 수 있기 때문에, 기판 처리 장치가 단순하게 되고, 기판 처리 장치의 비용을 저감할 수 있는 이점이 있다.
또한, 예컨대 ICP(유도 결합) 플라즈마원 등의 고밀도 플라즈마와 비교한 경우, 평행 평판 플라즈마는 형상이 단순하고, 장치 비용을 억제할 수 있다.
본 실시예에서는, 제 3 처리 가스로서, O2를 이용하는 예를 개시했지만, 필요에 따라 예컨대 Ar, He 등의 불활성 가스로 희석하여 이용할 수도 있다. 또한, O를 함유한 화합물 가스, 예컨대 N2O를 이용할 수도 있고, O3 등을 이용해도 본 실시예와 동일한 효과를 얻는 것이 가능하다.
또한, 제 4 처리 가스로는 NF3의 이외에도 F를 함유한 에칭성을 갖는 가스를 이용하는 것이 가능하고, 플로로카본계 가스, 예컨대 CF4, C2F5, C5F8나 또한 SF6 등을 이용해도, NF3를 이용한 경우와 동일한 효과를 얻는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예에서는 성막 처리 가스의 유기 실란 가스로서, 트리메틸 실란을 사용한 예를 도시했지만, 다른 유기 실란 가스를 이용하는 것도 가능하고, 예컨대 디메틸디메톡시실란(DMDMOS)을 이용하는 것도 가능하다.
또한, 실란 가스(SiH4)에 다른 가스를 첨가하여 성막 처리 가스로서 이용하는 것도 가능하고, 예컨대 실란 가스에 O2와 메탄 또는 에탄 등의 탄화수소계의 가스를 첨가하여 성막 처리 가스로서 이용함으로써 SiC막, SiCO막, SiCO(H)막 등을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 동일하게 하여 실란 가스에 메타놀, 에탄놀 등을 첨가하여 SiC막, SiCO막, SiCO(H)막 등을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 동일하게 하여 질소를 포함하는 막, 예컨대 SiCN막 등을 클리닝하는 것도 가능하다.
본 실시예에 의해 형성된 Si와 C를 포함하는 절연막은 예컨대 반도체 장치의 배선 형성 공정에 있어서, 층간 절연막을 에칭하는 경우의 저유전율 하드 마스크로서 이용하는 것이 가능하다. 상기 하드 마스크는 배선간(층간)에서의 기생 용량을 증대시키지 않기 위해서 저유전율인 것을 필요로 하고, 본 실시예에 기재된 바와 같은 Si와 C를 포함하는 절연막, 예컨대 SiC계의 절연막은 상기 하드 마스크로서 이용하면 적절하다.
또한, Si와 C를 포함하는 층간 절연막은, 예컨대 반도체 장치의 배선간의 층간 절연막으로서 이용하면, 저유전율의 층간 절연막으로서 배선간의 기생 용량을 작게 할 수 있기 때문에 적절하다. 또한, 층간 절연막으로서 이용하는 경우에는, 하드 마스크로서 이용하는 경우에 비해, 산소 또는 수소의 첨가량을 늘려서, SiCO막 또는 SiCO(H)막으로서 이용하는 경우가 있고, 유전율을 더 저하시키기 때문에 적절하다.
본 실시예는 이와 같이 저유전율이기 때문에 배선간의 기생 용량을 작게 할 수 있는 하드 마스크 또는 저유전율이기 때문에 배선간의 기생 용량을 작게 할 수 있는 층간 절연막의 형성에 이용하는 처리 용기의 클리닝 방법에 유효한 기술이고, 고속도로 동작하는 반도체 장치를 제조하기 위한 기판 처리 방법으로서 유효한 기술이다.
실시예 4
또한, 상기 개시한 실시예 3은 다음에 도시하는 바와 같이 변경하는 것이 가능하고, 실시예 3에 기재된 경우와 동일한 효과를 이룬다.
도 16은 실시예 3에 있어서, 도 15에 도시한 클리닝 처리를 변경한 경우의 실시예이며, 그 흐름도를 도시하고 있다. 단지 도면 중, 앞서 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.
본 실시예에서는, 단계 970의 종료 후에 필요에 따라서 처리를 단계 920으로 되돌리도록 제어되고, 단계 920∼단계 970의 처리, 즉 산소 처리 공정(C1)과 불소 함유 가스 처리 공정(C2)이 반복 실시되도록 되어 있다. 단계 920∼단계 970의 처리가 소정 회수 실시된 후, 단계 980에서 처리가 종료한다.
이 때문에, 본 실시예에서는, 실시예 3에 기재한 효과에 부가하여, 더욱 효과적으로 절연막의 산화 또는 C의 제거를 실행할 수 있기 때문에, 절연막의 에칭 속도를 상승시킬 수 있는 효과를 이룬다.
예컨대, 특히 에칭 대상이 되는 절연막이 두꺼운 경우에는, 단계 920∼단계 940의 산소 처리 공정(C1)에 있어서, 상기 절연막의 내부까지 산화가 진행되지 않고, 또한 상기 절연막의 내부의 C를 제거하는 효과가 충분하지 않은 경우가 있다. 그 때문에, 그 후의 단계 950∼970의 불소 함유 가스 처리 공정에 있어서, 절연막의 에칭이 진행됨에 따라서, 절연막의 에칭 속도가 저하될 우려가 있었다.
본 실시예에서는 상기 산소 처리 공정(C1)과 상기 불소 함유 가스 처리 공정(C2)을 반복하여 실시하도록 하고 있기 때문에, 절연막의 에칭이 진행된 후에도 다시 상기 산소 처리 공정(C1)이 실시되고, 에칭이 진행된 후의 절연막의 산화와 C의 제거를 효과적으로 실행하도록 하고 있다. 그 때문에, 절연막의 에칭이 진행한 후라도 에칭 속도가 저하하는 것을 방지하고, 에칭 속도를 높게 유지하는 것이 가능해지는 효과를 갖는다.
또한, 본 실시예는 특히 에칭되는 절연막이 두꺼운 경우에 효과적이기 때문에, 예컨대 도 14의 성막 공정(D)을 복수회 반복한 후, 예컨대 25장의 성막 두께에 클리닝을 실행하는 경우 등에 특히 효과적이다. 또한, 클리닝 처리는 성막 처리를 1장 실행할 때마다 실시하는 경우에 비해, 복수의 성막후에 모두 실행하는 경우 쪽이 예컨대 피처리 기판의 반송 시간 등도 고려하면 효율이 좋기 때문에, 본 실시예는 피처리 기판의 처리 효율을 양호하게 하는 것에 특히 유효한 기술이다.
실시예 5
다음에, 실시예 3의 다른 변형예를 도 17에 도시한다.
도 17은 실시예 3에 있어서, 도 15에 도시한 클리닝 처리를 변경한 경우의 실시예이고, 그 흐름도를 도시하고 있다. 단지 도면 중, 앞서 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.
도 17을 참조하면, 본 실시예의 경우에는, 단계 930 후에 단계 950A에서 상기 밸브(206B)를 개방하고, 제 4 처리 가스, 예컨대 NF3를 150sccm, 상기 샤워 헤드(201B)를 거쳐서 상기 챔버(201)내에 도입하도록 되어 있다.
단계 970에서는 상기 밸브(206A, 206B)를 폐쇄하는 동시에, 고주파 전력의 인가를 정지하여, 단계 980에서 처리를 종료하고 있다.
본 실시예에서는, 제 3 처리 가스로 플라즈마를 여기한 상태에서 제 4 처리 가스를 도입하고 있기 때문에, 실시예 1에 기재한 효과에 부가하여, 클리닝 처리에 따른 제어를 단순하게 하여, 클리닝 처리에 따른 시간을 단축할 수 있는 효과를 나타낸다.
또한, 단계 950A에서는 절연막의 산화나 C의 제거와 불소에 의한 에칭이 동시에 진행되게 되지만, 필요에 따라 단계 950A에서 제 3 처리 가스의 도입량을 적게 하거나, 또는 도입을 정지하도록 할 수도 있다.
실시예 6
또한, 실시예 3의 또한 다른 변형예를 도 18에 도시한다. 도 18은 실시예 3에 있어서, 도 15에 도시한 클리닝 처리를 변경한 경우의 실시예이고, 그 흐름도를 도시하고 있다. 단지 도면 중, 앞서 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 부여하고, 설명을 생략한다.
도 18을 참조하면, 본 실시예의 경우에는, 단계 920A에서 상기 밸브(206A)와 함께 상기 밸브(206B)를 개방하여 제 3 처리 가스와 제 4 처리 가스를 상기 샤워 헤드(201B)를 거쳐서 상기 챔버(201)내에 도입하도록 되어 있다.
그 때문에, 본 실시예에서는 절연막의 산화나 C의 제거와 불소에 의한 에칭이 동시에 진행되게 된다. 본 실시예의 경우, 실시예 3에 기재한 효과에 부가하여, 제 3 처리 가스와 제 4 처리 가스를 동시에 도입하고 있기 때문에, 클리닝 처리에 따른 제어를 단순하게 하고, 클리닝 처리에 따른 시간을 단축 가능하다는 효과를 갖는다. 또한, 제 3 처리 가스와 제 4 처리 가스를 정리하여 도입하는 것이 가능해지기 때문에, 가스 라인의 개수를 저감하여 장치의 비용을 저감하는 효과도 있다.
또한, Si와 C를 포함하는 절연막의 조성에 의해 에칭되는 속도는 다르고, 예컨대 조성에 따라서는 절연막의 산화 또는 C의 제거의 효과가 에칭 속도에 기여하는 영향이 커지기 때문에, 산소 처리 공정(C1)이 불소 처리 공정(C2)전에 실시된 경우에 에칭 레이트가 높아지는 경우가 있고, 이 경우 클리닝 시간은 본 실시예보다도 실시예 3∼실시예 5의 쪽이 짧아지는 경우가 있다. 이 때문에, 이러한 영향을 고려하여, 필요에 따라 실시예 3∼실시예 6에 기재한 방법을 나누어 사용하는 것이 바람직하다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 특정한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 청구범위에 기재한 요지내에 있어서 각종 변형·변경이 가능하다.
본 발명에 따르면, 유기 실란 가스계의 가스를 이용하여 형성되는 절연막의 저유전율화와 기계적인 강도의 향상이 가능해진다.

Claims (13)

  1. 피처리 기판에 유기 실란 가스를 함유한 제 1 처리 가스를 공급하여 플라즈마를 여기함으로써, 상기 피처리 기판상에 절연막을 성막하는 성막 단계와,
    상기 성막 단계 후, 상기 피처리 기판에 H2 가스를 함유한 제 2 처리 가스를 공급하여 플라즈마를 여기함으로써, 상기 절연막의 처리를 실행하는 후처리 단계를 갖는 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 후처리 단계의 플라즈마 여기는 마이크로파 플라즈마 안테나에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로파 플라즈마 안테나는, 상기 후처리 단계를 실행하는 처리 용기에, 상기 처리 용기내에 유지된 상기 피처리 기판에 대응하도록 마이크로파 투과창을 거쳐서 설치되어 있는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로파 플라즈마 안테나에는 마이크로파를 방사하는 서로 직교하는 복수의 슬롯이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 성막 단계의 플라즈마는 평행 평판 플라즈마인 것을 특징으로 하는
    기판 처리 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 피처리 기판을 내부에 유지하는 상기 후처리 단계를 실행하는 처리 용기내의 압력은 1O㎩ 이상 1OOO㎩ 이하인 것을 특징으로 하는
    기판 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 처리 용기내의 압력은 40㎩ 이상 90㎩ 이하인 것을 특징으로 하는
    기판 처리 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 후처리 단계에서 상기 마이크로파 플라즈마 안테나에 인가되는 마이크로파 전력은 500W 이상 2000W 이하인 것을 특징으로 하는
    기판 처리 방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 마이크로파 투과창과 상기 피처리 기판의 거리는 10㎜ 이상 55㎜ 이하인 것을 특징으로 하는
    기판 처리 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 후처리 단계 후의 상기 절연막의 비유전율은 2.5 이하인 것을 특징으로 하는
    기판 처리 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 성막 단계를 실행한 성막 처리 용기의 클리닝은 상기 성막 처리 용기내에서 산소를 함유한 제 3 처리 가스의 플라즈마를 여기하는 제 1 단계와, 상기 성막 처리 용기내에서 불소를 함유한 제 4 처리 가스의 플라즈마를 여기하는 제 2 단계를 포함하는 클리닝 방법에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 단계와 상기 제 2 단계가 복수회 반복하여 실시되는 것을 특징으 로 하는
    기판 처리 방법.
  12. 피처리 기판상에 유기 실란 가스를 이용하여 형성된 절연막의 플라즈마 처리를 실행하는 기판 처리 장치에 의한 기판 처리 방법을, 컴퓨터에 동작시키는 프로그램을 기록한 기억 매체에 있어서,
    상기 절연막이 형성된 상기 피처리 기판에 H2 가스를 함유한 처리 가스를 공급하는 단계와,
    상기 처리 가스를 마이크로파 플라즈마 안테나에 의해 플라즈마를 여기함으로써, 상기 절연막의 처리를 실행하는 플라즈마 처리 단계를 갖는 것을 특징으로 하는
    프로그램을 기록한 기억 매체.
  13. 피처리 기판을 반송하는 기판 반송실과,
    상기 기판 반송실에 접속된 제 1 처리 용기와,
    상기 기판 반송실에 접속된 제 2 처리 용기를 갖는 기판 처리 장치의 기판 처리 방법을 컴퓨터에 동작시키는 프로그램을 기록한 기억 매체에 있어서,
    상기 제 1 처리 용기에서 상기 피처리 기판에 유기 실란 가스를 함유한 제 1 처리 가스를 공급하여 플라즈마를 여기함으로써, 상기 피처리 기판상에 절연막을 성막하는 성막 단계와,
    상기 성막 단계 후, 상기 피처리 기판을 상기 제 1 처리 용기로부터 상기 제 2 처리 용기로 상기 기판 반송실을 거쳐서 반송하는 반송 단계와,
    상기 반송 단계 후, 상기 제 2 처리 용기로 상기 피처리 기판에 H2 가스를 포함하는 제 2 처리 가스를 공급하여 마이크로파 플라즈마 안테나에 의해 플라즈마 여기함으로써, 상기 절연막의 처리를 실행하는 후처리 단계를 갖는 것을 특징으로 하는
    프로그램을 기록한 기억 매체.
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