TWI831815B - 含氧被處理體之處理方法及處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題為控制SiO2膜或石英玻璃等含氧被處理體的氟濃度分佈。

其解決手段為一種處理含氧被處理體之方法，係依據含氧被處理體的處理所使用之含氟處理氣體的種類、處理溫度及處理壓力至少其中之一來控制該含氧被處理體內的氟濃度。

Description

含氧被處理體之處理方法及處理裝置
本揭示係關於一種含氧被處理體之處理方法及處理裝置。
非專利文獻1中揭示一種可藉由於二氧化矽(SiO2)膜添加氟(F)來改善該SiO2膜中的缺陷之技術。
專利文獻1中揭示若於石英玻璃添加氟，便可提高紫外光透光性。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開2009-203142號公報
[非專利文獻]
非專利文獻1：三谷祐一郎、其他2位，「對SiO2膜滲入氟之再檢討-絕緣破壞電荷量分佈之大幅改善-(Reexamination of Fluorine Incorporation into SiO2-Significant Improvement of Charge-to-breakdown DistributionTail-)」，可靠度物理國際學會預稿集(International Reliability Physics Symposium proceedings)，美國電機電子工程師學會(IEEE)，1999年，p93~98
本揭示之技術係控制SiO2膜或石英玻璃等含氧被處理體的氟濃度分佈。
本揭示之一樣態為處理含氧被處理體之方法，係依據含氧被處理體的處理所使用之含氟處理氣體的種類、處理溫度及處理壓力至少其中之一來控制該含氧被處理體內的氟濃度。
依據本揭示，便可控制控制SiO2膜或石英玻璃等含氧被處理體的氟濃度分佈。
1‧‧‧基板處理裝置
10‧‧‧大氣部
11‧‧‧減壓部
20a、20b‧‧‧加載互鎖模組
21a‧‧‧上部儲存器
21b‧‧‧下部儲存器
22a、23a、55a、56a、57a‧‧‧閘閥
22b、23b、55b、56b、57b‧‧‧閘門
30‧‧‧載置模組
31‧‧‧晶圓匣盒
32‧‧‧載置埠
40‧‧‧轉移模組
41‧‧‧COR模組
42‧‧‧PHT模組
43‧‧‧RST模組
44a、44b、45a、45b、46a、46b‧‧‧台座
50‧‧‧晶圓搬送機構
51a、51b‧‧‧搬送臂
52‧‧‧旋轉台
53‧‧‧旋轉載置台
54‧‧‧導軌
60‧‧‧控制部
W‧‧‧晶圓
圖1係顯示本案發明人所進行之實驗的結果之圖式。
圖2係顯示本案發明人所進行之實驗的其他結果之圖式。
圖3係顯示本案發明人所進行之實驗的另一其他結果之圖式。
圖4係顯示本案發明人所進行之實驗的另一其他結果之圖式。
圖5係顯示本案發明人所進行之實驗的另一其他結果之圖式。
圖6係顯示本實施型態相關之基板處理裝置的概略構成之俯視圖。
圖7係概略顯示以本實施型態相關之處理方法所處理的含氧被處理體例之說明圖。
圖8係概略顯示以本實施型態相關之處理方法所處理的含氧被處理體例之說明圖。
圖9係概略顯示以本實施型態相關之處理方法所處理的含氧被處理體例之說明圖。
圖10係概略顯示以本實施型態相關之處理方法所處理的含氧被處理體例之說明圖。
圖11係概略顯示以本實施型態相關之處理方法所處理的含氧被處理體例之說明圖。
SiO2膜或石英玻璃等含氧體被使用於各種用途。例如，SiO2膜被使用來作為半導體元件的絕緣膜，石英玻璃則是被使用在短波長光源。
非專利文獻1如前述般，係揭示一種藉由於SiO2膜添加氟，便可改善該SiO2膜中的缺陷之技術，又，專利文獻1如前述般，係揭示一種若於石英玻璃添加氟，便可提高紫外光透光性之技術。
然而，控制含氧體內的氟濃度之方法在非專利文獻1或專利文獻1並未有任何揭示。
因此，本揭示之技術係對含氧體施予氮添加處理來控制含氧體內的氟濃度。以下，將本揭示之技術中處理對象的含氧體稱作含氧被處理體。本 案發明人為了控制含氧被處理體內的氟濃度，係對含氧被處理體進行以下3種氟添加處理(a)~(c)(處理結果將敘述於後。)，關於氟添加處理後之含氧被處理體內的氟濃度而獲得了以下見解(A)~(D)。
氟添加處理(a)：以無電漿狀態來將含氟處理氣體供應至含氧被處理體以進行COR(Chemical Oxide Removal)處理之處理。
氟添加處理(b)：將藉由遠端電漿來將含氟處理氣體活性化所獲得的含氟處理自由基供應至含氧被處理體以進行處理之處理。
氟添加處理(c)：在離子蝕刻裝置內由含氟處理氣體來生成含氟處理離子並供應至含氧被處理體以進行處理之處理。
此外，COR處理為一種化學性蝕刻用所進行之處理，係使半導體晶圓(以下有稱作「晶圓」的情況。)上所形成之氧化膜與處理氣體進行反應之處理。
(A)如上述(a)及(b)般地供應含氟處理氣體或含氟處理自由基之情況，相較於如上述(c)般地供應含氟處理離子之情況，氟添加處理後之含氧被處理體之處理對象部分以外的部分所受到的損傷較小。又，該氟添加處理後之含氧被處理對象的表面粗糙度較小。另外，處理對象部的蝕刻選擇性較高。
(B)對含氧被處理體進行氟添加處理時，氟添加處理後之含氧被處理體內的氟濃度會依被供應至該含氧被處理體之含氟處理氣體的種類而不同。
(C)氟添加處理後之含氧被處理體內的氟濃度會依對含氧被處理體進行氟添加處理時的處理溫度而不同。
(D)氟添加處理後之含氧被處理體內的氟濃度會依對含氧被處理體進行氟添加處理時的處理壓力而不同。
以下，針對實驗1~3來加以說明，本案發明在實驗1~3中獲得了上述見解(A)~(D)。此外，實驗1~3中所使用之含氧被處理體為使用FCVD(Flowable Chemical Vapor Deposition)法而於Si基板上所形成之150nm的SiO2膜。又，以下所示之實驗1~3中氟濃度分佈的結果為於氟添加處理後進行了PHT(Post Heat Treatment)處理之相關結果。PHT處理為一種加熱COR處理等中基板表面等所生成的反應生成物來使其氣化之加熱處理。
(實驗1)
圖1為實驗1的結果，係顯示以處理條件1-1~1-3來進行氟添加處理後，SiO2膜在深度方向上的氟濃度分佈之圖式。圖2係顯示以處理條件1-1、1-4~1-6來進行氟添加處理後的同氟濃度分佈之圖式，圖3係顯示以處理條件1-1、1-6、1-7來進行氟添加處理後的同氟濃度分佈之圖式。圖1、圖2及圖3(A)係顯示從形成有SiO2膜之Si基板表面到深度300nm的部分之氟添加處理後的氟濃度分佈，圖3(B)係顯示從同表面到50nm的部分之氟添加處理後的氟濃度分佈。此外，圖1、圖2及圖3係將尚未進行任何處理之未處理的SiO2膜在深度方向上的氟濃度分佈作為參考值R來加以顯示。
實驗1中係使對SiO2膜之供應物不同，來對該SiO2膜進行氟添加處理，並依據SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry)所測定之結果來取得處理後之SiO2膜在深度方向上的氟濃度分佈。
實驗1中的處理條件1-1~1-5係對進行COR處理之COR模組內之Si基板上的SiO2膜，以無電漿狀態來供應含氟處理氣體以進行氟添加處理。所供應之含氟處理氣體在處理條件1-1中為HF氣體與NH3氣體的混合氣體，處理條件1-2中為ClF3氣體，處理條件1-3中為F2氣體，處理條件1-4中為HF氣體，處理條件1-5中為HF氣體與H2O氣體的混合氣體。此外，處理條件1-1~1-5中，作為處理溫度之SiO2膜的溫度，即Si基板的溫度為5~120℃，處理壓力為10mTorr~10Torr。
實驗1中的處理條件1-6、1-7係對使用遠端電漿來進行蝕刻之RST模組內之Si基板上的SiO2膜供應以遠端電漿來將含氟處理氣體活性化後的含氟處理自由基，以進行氟添加處理。所供應之含氟處理自由基在處理條件1-6中為NF3自由基，處理條件1-7中為HF自由基。此外，處理條件1-6、1-7中，所供應之氣體種類以外的條件為共通，作為處理溫度之SiO2膜的溫度，即Si基板的溫度為5~120℃，處理壓力為10mTorr~10Torr。
實驗1中的處理條件1-8係在離子蝕刻裝置內由含氟處理氣體來生成含氟處理離子，並供應至該離子蝕刻裝置內之Si基板上的SiO2膜來進行氟添加處理。
如圖1~圖3所示，氟添加處理後之SiO2膜內的氟濃度在供應含氟處理氣體的情況(處理條件1-1~1-5)及供應含氟處理自由基的情況(處理條件1-6、1-7)，皆是較未處理的情況要來得高。
雖省略圖示，氟添加處理後之SiO2膜內的氟濃度在供應含氟處理離子的情況(處理條件1-8)的情況亦是較未處理的情況要來得高。
但相較於供應含氟處理氣體或含氟處理自由基的情況，氟添加處理後之SiO2膜的處理對象部分以外之部分的損傷在供應含氟處理離子的情況則是較大。又，該處理後之SiO2膜的表面粗糙度較大。另外，處理對象部的蝕刻選擇性較低。
亦即，如前述見解(A)般，相較於供應含氟處理離子的情況，氟添加處理後之含氧被處理體的處理對象部分以外之部分的損傷在供應含氟處理氣體或含氟處理自由基的情況係較小。又，該處理後的含氧被處理對象的表面粗糙度較小。另外，處理對象部的蝕刻選擇性較高。
又，如圖1~圖3所示，對SiO2膜供應含氟處理氣體或含氟處理自由基的情況，氟添加處理後之SiO2膜內的氟濃度會依含氟處理氣體的種類而不同。例如，氟添加處理後之SiO2膜在深度方向上特定部分的氟濃度會依氟添加處理時之含氟處理氣體或含氟處理自由基的種類而不同。
亦即，如前述見解(B)般，氟添加處理後之含氧被處理體內的氟濃度會依對SiO2膜進行氟添加處理時所使用之含氟氣體的種類而不同。
此外，雖省略圖示，係使所供應之氣體種類以外的條件與處理條件1-1~1-5相同，並以無電漿狀態供應HF氣體與醇類氣體的混合氣體來作為含氟處理氣體，以進行氟添加處理。此情況下，SiO2膜內的氟濃度亦是較未處理的情況要來得高，又，與供應其他種類之含氟處理氣體的情況不同。
此外，在供應HF氣體與NH3氣體的混合氣體來作為含氟處理氣體之情況與供應NF3自由基或HF自由基來作為含氟處理自由基的情況，氟添加處理後之SiO2膜內的氟濃度在深度方向上的分佈為不同。在供應HF氣體與NH3氣體的混合氣體之情況，氟添加處理後之SiO2膜內的氟濃度在深度方向上係變得大致均勻。相對於此，在供應NF3自由基或HF自由基的情況，則是僅有SiO2膜表層的氟濃度較高，具體而言，從SiO2膜的表面到 20nm~30nm的部分，氟濃度為較高。但在較上述30nm要深之部分，相較於供應HF氣體與NH3氣體的混合氣體之情況，氟濃度相對於深度的降低率則是較大。
(實驗2)
圖4為實驗2的結果，係顯示以處理條件2-1~2-4來進行氟添加處理後，SiO2膜在深度方向上的氟濃度分佈之圖式。圖4(A)係顯示從形成有SiO2膜之Si基板表面到深度300nm的部分之氟添加處理後的氟濃度分佈，圖4(B)係顯示從同表面到50nm的部分之氟添加處理後的氟濃度分佈。此外，圖4中係將未處理之SiO2膜在深度方向上的氟濃度分佈作為參考值R來加以顯示。
實驗2中，係在供應含氟氣體來進行氟添加處理時，讓作為處理溫度之形成有SiO2膜之Si基板的溫度不同，並依據SIMS所測定之結果來取得氟添加處理後之SiO2膜在深度方向上的氟濃度分佈。
實驗2中Si基板的溫度在處理條件2-1中為110℃，處理條件2-2中為100℃，處理條件2-3中為90℃，處理條件2-4中為20℃。此外，處理條件2-1~2-4中，處理壓力為10mTorr~10Torr。
如圖4所示，在對SiO2膜供應含氟氣體的情況，氟添加處理後之SiO2膜內的氟濃度會隨著基板溫度增加而變高。
亦即，如前述見解(C)般，氟添加處理後之含氧被處理體內的氟濃度會依對含氧被處理體進行氟添加處理時的處理溫度而不同。
(實驗3)
圖5為實驗3的結果，係顯示以處理條件3-1、3-2來進行氟添加處理後，SiO2膜在深度方向上的氟濃度分佈之圖式。
實驗3中，係在對SiO2膜供應含氟氣體來進行氟添加處理時，讓處理壓力不同，並依據SIMS所測定之結果來取得氟添加處理後之SiO2膜在深度方向上的氟濃度分佈。此外，實驗3中，係使作為處理壓力之HF的分壓在處理條件3-1、3-2中不同。
實驗3中，含氟氣體為HF氣體與NH3氣體的混合氣體。實驗3中，HF的分壓在處理條件3-1中為2099mTorr，處理條件3-2中為423mTorr。 此外，處理條件3-1、3-2中，作為處理溫度之形成有SiO2膜之Si基板的溫度為5~120℃。
如圖5所示，在對SiO2膜供應含氟氣體的情況，氟添加處理後之SiO2膜內的氟濃度會隨著處理壓力的增加而變高。
亦即，如前述見解(D)般，氟添加處理後之含氧被處理體內的氟濃度會依對含氧被處理體進行氟添加處理時的處理溫度而不同。
基於上述見解(A)~(D)，本實施型態相關之處理方法中，係對含氧被處理體供應含氟處理氣體或藉由遠端電漿而被活性化後的含氟處理自由基來進行氟添加處理。然後，本實施型態相關之處理方法中，係依據氟添加處理所使用之含氟處理氣體的種類、處理溫度及處理壓力的至少其中之一，來控制氟添加處理後之含氧被處理體內的氟濃度。
以下，便針對作為本實施型態相關的處理裝置之基板處理裝置的構成，參閱圖式來加以說明。此外，本說明書中，針對實質地具有相同功能構成之要素，會賦予相同的符號而省略重複說明。
<基板處理裝置>
圖6係顯示作為本實施型態相關的處理裝置之基板處理裝置的概略構成之俯視圖。本實施型態中係針對基板處理裝置1乃具備有COR處理模組、PHT處理模組、RST處理模組來作為各種處理模組之情況加以說明。COR處理模組會對作為基板之晶圓W進行COR處理，PHT處理模組會對晶圓W進行PHT處理。又，RST處理模組係使用藉由遠端電漿而被活性化後的含氟自由基來進行處理。本揭示之基板處理裝置的模組構成並未侷限於此，可任意選擇。
如圖6所示，基板處理裝置1係構成為透過加載互鎖模組20a、20b而一體地連接有大氣部10與減壓部11。大氣部10係具有在大氣壓氛圍下對晶圓W進行特定處理之複數大氣模組。減壓部11係具有在減壓氛圍下對晶圓W進行特定處理之複數減壓模組。
加載互鎖模組20a為了將從大氣部10的後述載置模組30所搬送之晶圓W傳遞至減壓部11的後述轉移模組40，會暫時地保持晶圓W。加載互鎖 模組20a係具有會重疊般地保持2片晶圓W之上部儲存器21a與下部儲存器21b。
又，加載互鎖模組20a係透過設置有閘閥22a之閘門22b而連接於後述載置模組30。藉由此閘閥22a，來同時達成加載互鎖模組20a與載置模組30間之氣密性的確保與相互連通。又，加載互鎖模組20a係透過設置有閘閥23a之閘門23b而連接於後述轉移模組40。藉由此閘閥23a，來同時達成加載互鎖模組20a與轉移模組40間之氣密性的確保與相互連通。
進一步地，加載互鎖模組20a係連接有會供應氣體供氣部(圖中未顯示)與會排出氣體之排氣部(圖中未顯示)，而構成為可藉由該供氣部與排氣部來將內部切換為大氣壓氛圍與減壓氛圍。亦即加載互鎖模組20a係構成為可在大氣壓氛圍的大氣部10與減壓氛圍的減壓部11間適當地傳遞晶圓W。此外，由於加載互鎖模組20b係具有與加載互鎖模組20a相同的構成，故省略說明。
大氣部10係具有具備晶圓搬送機構(圖中未顯示)之載置模組30，以及用以載置可保管複數晶圓W的晶圓匣盒31之載置埠32。
載置模組30的內部係由矩形的框體所構成，框體內部被維持在大氣壓氛圍。載置模組30之構成框體長邊的一側面係並排地設置有複數(例如3個)載置埠32。載置模組30之構成框體長邊的另一側面則是並排地設置有加載互鎖模組20a、20b。又，載置模組30係具有可在框體內部移動於其長邊方向之晶圓搬送機構(圖中未顯示)。晶圓搬送機構可在載置埠32所載置之晶圓匣盒31與加載互鎖模組20a、20b間搬送晶圓W。此外，晶圓搬送機構的構成係與後述晶圓搬送機構50的構成相同。
晶圓匣盒31係以等間隔而多層地重疊之方式來收納複數晶圓W。又，載置埠32所載置之晶圓匣盒31的內部係充滿例如大氣或氮氣等而被密閉。
減壓部11係具有可同時搬送2片晶圓W之轉移模組40、會對從轉移模組40所搬送之晶圓W進行COR處理之COR模組41、以及會進行PHT處理之PHT模組42。轉移模組40、COR模組41及PHT模組42的內部係分別被維持為減壓氛圍。
減壓部11中會對晶圓W依序進行一連串的處理，本實施型態中為COR處理與PHT處理。此外，轉移模組40係分別設置有複數個(本實施型態中為例如2個)COR模組41、PHT模組42及RST模組43。
轉移模組40的內部係由矩形框體所構成。轉移模組40會將例如被搬入至加載互鎖模組20a之晶圓W依序搬送至其中一COR模組41與PHT模組42來施予COR處理與PHT處理。藉由重複實施COR處理與PHT處理特定次數後，便可將形成於晶圓W來作為含氧被處理體的氧化膜蝕刻至特定厚度。然後，轉移模組40會將氧化膜已被蝕刻至特定厚度後的晶圓W搬送至COR模組41或RST模組43來施予氟添加處理。之後，轉移模組40會透過加載互鎖模組20b來將晶圓W搬出至大氣部10。
COR模組41的內部係設置有於水平方向並排載置2片晶圓W之2個台座44a、44b。COR模組41係藉由將晶圓W並排載置於台座44a、44b來同時對2片晶圓W進行COR處理。又，COR模組41係連接有會供應處理氣體或吹淨氣體等之供氣部(圖中未顯示)與會排出氣體之排氣部(圖中未顯示)。
PHT模組42的內部係設置有於水平方向並排載置2片晶圓W之2個台座45a、45b。PHT模組42係藉由將晶圓W並排載置於台座45a、45b來同時對2片晶圓W進行PHT處理。又，PHT模組42係連接有會供應氣體之供氣部(圖中未顯示)與會排出氣體之排氣部(圖中未顯示)。
RST模組43的內部係設置有於水平方向並排載置2片晶圓W之2個台座46a、46b。RST模組43係藉由將晶圓W並排載置於台座46a、46b來同時對2片晶圓W進行氟添加處理。又，RST模組43係連接有會供應藉由遠端電漿而被活性化後的自由基之自由基供應部(圖中未顯示)與會將RST模組內的氛圍氣體排出之排氣部(圖中未顯示)。
轉移模組40的內部係設置有會搬送晶圓W之晶圓搬送機構50。晶圓搬送機構50係具有重疊般地保持並移動2片晶圓W之搬送臂51a、51b；可旋轉地支撐搬送臂51a、51b之旋轉台52；以及搭載有旋轉台52之旋轉載置台53。又，轉移模組40的內部係設置有延伸於轉移模組40的長邊方 向之導軌54。旋轉載置台53係構成為設置於導軌54上，且可使晶圓搬送機構50沿著導軌54移動。
轉移模組40係如上所述般地透過閘閥23a、23a而連接於加載互鎖模組20a、20b。又，轉移模組40係透過設置有閘閥55a之閘門55b而連接有COR模組41。藉由上述閘閥55a來同時達成轉移模組40與COR模組41間之氣密性的確保與相互連通。進一步地，轉移模組40係透過設置有閘閥56a之閘門56b而連接有PHT模組42。藉由上述閘閥56a來同時達成轉移模組40與PHT模組42間之氣密性的確保與相互連通。另外，轉移模組40係透過設置有閘閥57a之閘門57b而連接有RST模組43。藉由上述閘閥57a來同時達成轉移模組40與RST模組43間之氣密性的確保與相互連通。
以上的基板處理裝置1係設置有控制部60。控制部60為例如電腦，係具有程式儲存部(圖中未顯示)。程式儲存部係儲存有會控制基板處理裝置1中晶圓W的處理之程式。又，程式儲存部係儲存有藉由處理器來控制各種處理用之控制程式，或依處理條件來使基板處理裝置1的各構成部處理晶圓W用之程式，例如處理配方。此外，上述程式亦可被記錄在可被電腦讀取之記憶媒體，並由該記憶媒體被安裝在控制部60。
<基板處理裝置的動作>
基板處理裝置1係依上述方式構成，接下來，針對基板處理裝置1中的晶圓處理加以說明。
首先，將收納有複數晶圓W之晶圓匣盒31載置於載置埠32。各晶圓W係使用FCVD而形成有作為含氧被處理膜的SiO2膜。
之後，藉由載置模組30來將2片晶圓W從晶圓匣盒31取出，並搬入至加載互鎖模組20a。將2片晶圓W搬入至加載互鎖模組20a後，便關閉閘閥22a來使加載互鎖模組20a內密閉而被減壓。之後，打開閘閥23a來讓加載互鎖模組20a的內部與轉移模組40的內部相連通。
接下來，當加載互鎖模組20a與轉移模組40相連通後，便藉由晶圓搬送機構50的搬送臂51a來將2片晶圓W保持為重疊，並從加載互鎖模組20a搬入至轉移模組40。接著，使晶圓搬送機構50移動至其中一COR模組41的前方。
接下來，打開閘閥55a來讓保持著2片晶圓W之搬送臂51a進入至COR模組41。然後，從搬送臂51a來將各1片晶圓W分別載置於台座44a、44b。之後，使搬送臂51a從COR模組41退出。
接下來，當搬送臂51a從COR模組41退出後，便關閉閘閥55a，並在COR模組41中對2片晶圓W進行COR處理。
接下來，當COR模組41中的COR處理結束後，便打開閘閥55a來使搬送臂51a進入至COR模組41。然後，從台座44a、44b將2片晶圓W傳遞至搬送臂51a，並以搬送臂51a來將2片晶圓W保持為重疊。之後，使搬送臂51a從COR模組41退出，並關閉閘閥55a。
接下來，使晶圓搬送機構50移動至PHT模組42的前方。接著，打開閘閥56a來使保持著2片晶圓W之搬送臂51a進入至PHT模組42。然後，從搬送臂51a來將各1片晶圓W分別傳遞至台座45a、45b。之後，使搬送臂51a從PHT模組42退出。接著，關閉閘閥56a來對2片晶圓W進行PHT處理。
接下來，當晶圓W的PHT處理結束後，便打開閘閥56a來讓搬送臂51b進入至PHT模組42。然後，從台座45a、45b將2片晶圓W傳遞至搬送臂51b，並以搬送臂51b來保持2片晶圓W。之後，使搬送臂51b從PHT模組42退出，並關閉閘閥56a。
之後，打開閘閥55a，並藉由晶圓搬送機構50來將2片晶圓W再次搬送至COR模組41。之後，重複以搬送臂51a、51b來進行晶圓W的搬送等直到上述COR處理及PHT處理的處理次數分別成為特定次數為止。
重複進行COR處理及PHT處理特定次數後，例如，依晶圓W上之SiO2膜的所需氟濃度來選擇接下來的氟添加處理中所使用之含氟處理氣體的種類。此選擇可由控制部60依所需氟濃度來自動地進行，或是依來自作業員的輸入來進行。又，有關於含氟處理氣體的供應型態，亦即以無電漿狀態供應或是藉由遠端電漿來讓含氟處理氣體活性化而作為含氟處理自由基加以供應，亦可依需要來做選擇。此外，含氟處理氣體為例如HF氣體與NH3氣體的混合氣體、ClF3氣體、F2氣體、HF氣體、HF氣體與H2O氣體的混合氣體、或HF氣體與醇類氣體的混合氣體。
然後，選擇會以上述所選擇的供應型態來將上述所選擇的含氟處理氣體供應至晶圓W之COR模組41或RST模組43。關於此選擇，控制部60可由記憶部(圖中未顯示)所記憶的對應表格來自動地進行或依來自作業員的輸入來進行，其中該對應表格為處理模組與該處理模組可對晶圓W供應的處理氣體種類等之對應表格。
此外，上述含氟處理氣體之種類的選擇、含氟處理氣體之供應型態的選擇、以及對晶圓W供應含氟處理氣體之COR模組41或RST模組43的選擇亦可在事前進行。
又，此處係選擇RST模組43。
藉由晶圓搬送機構50來保持已重複實施COR處理及PHT處理特定次數後的晶圓W，並使該晶圓搬送機構50移動至RST模組43的前方。接著，打開閘閥57a來讓保持著2片晶圓W之搬送臂51a進入至RST模組43。然後，從搬送臂51a來將各1片晶圓W分別傳遞至台座46a、46b。之後，使搬送臂51a從RST模組43退出。接著，關閉閘閥57a。然後，以所選擇的供應型態來將所選擇的含氟處理氣體供應至2片晶圓W的SiO2膜，亦即，藉由遠端電漿來使其活性化而作為含氟處理自由基加以供應，以進行氟添加處理。
接下來，對晶圓W的SiO2膜之氟添加處理結束後，打開閘閥57a來讓搬送臂51a進入至RST模組43。然後，從台座46a、46b將2片晶圓W傳遞至搬送臂51a，並以搬送臂51a來保持2片晶圓W。之後，當搬送臂51a從RST模組43退出後便關閉閘閥57a。
接下來，使晶圓搬送機構50移動至PHT模組42的前方。接著，打開閘閥56a來讓保持著2片晶圓W之搬送臂51a進入至PHT模組42。然後，從搬送臂51a來將各1片晶圓W分別傳遞至台座45a、45b。之後，使搬送臂51a從PHT模組42退出。接著，關閉閘閥56a並對2片晶圓W進行PHT處理。
當晶圓W的PHT處理結束後，打開閘閥56a來讓搬送臂51b進入至PHT模組42。然後，從台座45a、45b將2片晶圓W傳遞至搬送臂51b，並以搬 送臂51b來保持2片晶圓W。之後，使搬送臂51b從PHT模組42退出並關閉閘閥56a。
之後，打開閘閥23a並藉由晶圓搬送機構50來將2片晶圓W搬入至加載互鎖模組20b。當晶圓W被搬入至加載互鎖模組20b內後，便關閉閘閥23a來使加載互鎖模組20b內被密閉而開放在大氣中。之後，藉由載置模組30來返回載置埠32所載置的晶圓匣盒31，便完成基板處理裝置1中的晶圓處理。
上述晶圓處理的範例為依晶圓W上的SiO2膜所被要求之氟濃度來選擇氟添加處理中所使用之含氟處理氣體種類的範例。換言之，係依據氟添加處理中所使用之含氟處理氣體的種類來控制氟添加處理後之SiO2膜的氟濃度之範例。
在依據氟添加處理時的處理溫度來控制氟添加處理後之SiO2膜的氟濃度之情況，係依晶圓W上的SiO2膜所被要求之氟濃度，而在氟添加處理前便先選擇氟添加處理時的處理溫度。然後，例如在SiO2膜的蝕刻後，便將晶圓W搬送至特定處理模組(例如COR模組41)，並以所選擇之處理溫度來進行氟添加處理。氟添加處理後的晶圓W係與上述同樣地被返回晶圓匣盒31。
同樣地，在依據氟添加處理時的處理壓力來控制氟添加處理後之SiO2膜的氟濃度之情況，係依晶圓W上的SiO2膜所被要求之氟濃度，而在氟添加處理前便先選擇氟添加處理時的處理壓力。然後，例如在SiO2膜的蝕刻後，便將晶圓W搬送至特定處理模組(例如COR模組41)，並以所選擇之處理壓力來進行氟添加處理。
此外，以上範例中，係依據含氟處理氣體的種類、處理溫度及處理壓力之任一者來控制氟添加處理後之SiO2膜的氟濃度。亦可取代此，而依據含氟處理氣體的種類、處理溫度及處理壓力的組合來控制氟添加處理後之SiO2膜的氟濃度。亦即，亦可依據含氟處理氣體的種類、處理溫度及處理壓力的至少其中之一來控制氟添加處理後之SiO2膜的氟濃度。
又，亦可藉由氟添加處理的處理時間，來控制氟添加處理後之含氧被處理體的氟濃度。其係因為依據本案發明人的確認，氟添加處理後之SiO2膜內的氟濃度會依氟添加處理的處理時間而不同的緣故。
此外，前述實驗1亦可獲得以下見解。其見解為SiO2膜內的深度方向上之氟濃度分佈在以無電漿狀態供應HF氣體與NH3氣體的混合氣體來作為含氟處理氣體之情況，與供應NF3自由基或HF自由基來作為含氟處理自由基之情況下會不同。
依據此見解，控制部60亦可選擇是以無電漿狀態供應上述混合氣體來作為含氟氣體，或是供應藉由遠端電漿而被活性化後的NF3自由基等含氟自由基，來控制SiO2膜內之氟濃度的分佈。換言之，控制部60亦可依據是使用COR模組41與RST模組43當中的何者來進行氟添加處理，以控制SiO2膜內的氟濃度分佈。
以上範例中，SiO2膜的蝕刻處理相關之COR處理與氟添加處理為個別的處理。但是COR處理所使用的處理氣體與氟添加處理所使用的含氟處理氣體為共通之情況等，則COR模組41中的COR處理亦可兼為氟添加處理。
此外，會有在相同COR模組41中的COR處理與接下來的COR處理之間，使用HF氣體等吹淨氣體來進行吹淨的情況。因此，COR模組41的吹淨氣體與氟添加處理所使用之氣體為相同的情況，則亦可在COR模組41的吹淨時，便將晶圓W搬送至該COR模組41，並在該COR模組41與吹淨同時地施予氟添加處理。亦即，亦可使吹淨COR模組41之吹淨工序成為對SiO2膜進行氟添加處理之氟添加處理工序。
此外，以上範例中，含氧被處理體為使用FCVD法來形成於Si基板上之SiO2膜。但本實施型態相關之含氧被處理體不限於上述者，而亦可為熱氧化膜、SiOC膜、SiOCN膜、SiON等含氧膜，或是High-k含金屬氧化膜。High-k含金屬氧化膜例如為HfOx、或W、Al、AlTi、TiN、TaN、TaSiN、Co、Ru等金屬或合金的氧化膜。又，本實施型態相關之含氧被處理體亦可為石英玻璃等含氧材料所構成之零件，例如石英玻璃基板或石英玻璃組件。
以上，依據本實施型態，並非使用含氟離子，而是使用無電漿狀態的含氟處理氣體或藉由遠端電漿而被活性化後的含氟處理自由基來對含氧被處理體進行氟添加處理。於是，便可將氟添加在氟添加處理後的含氧被處理體。又，氟添加處理後之含氧被處理體的處理對象部分以外之部分的損傷較小。另外，該處理後之含氧被處理對象的表面粗糙度較小。且處理對象部分的蝕刻選擇性較高。
又，依據本實施型態，便可控制氟添加處理後之含氧被處理體內的氟濃度。
藉由上述般之控制，當含氧被處理體為SiO2膜的情況，便可抑制SiO2膜的缺陷來提高絕緣性。此外，此處之絕緣性係指例如直到絕緣破壞為止能夠通過的電子總量。又，含氧被處理體為形成於Si基板等上之含氧膜，在氟添加處理前，若與基板的界面處具有Si的懸浮鍵(戴格寧鍵)之情況，則會具有以下效果。亦即，藉由控制氟添加處理後之含氧膜內的氟濃度，便可將氟添加在含氧膜與基板的界面，來使Si的懸浮鍵改變為Si-F。藉此，便可讓含氧膜穩定。
進一步地，藉由如本實施型態般地控制氟添加處理後之含氧被處理體內的氟濃度，當含氧被處理體為石英玻璃基板或石英玻璃組件的情況，便可改善紫外光透光性等功能。
另外，依據本實施型態，由於可控制氟濃度，故可提高撥水性。
又，本實施型態中，由於吹淨COR模組41之吹淨工序亦可為對含氧被處理體進行氟添加處理之氟添加處理工序，故可藉由導入氟添加處理來防止生產節奏(tact time)變長。
此外，在一次氟添加處理中成為處理對象之部分不限於一個部位，而亦可為複數部位，當複數部位的情況，各部位之含氧被處理體的種類可為相同或是不同。
使用圖7~圖11來更具體地說明含氧被處理體例。
如圖7(A)所示，會有Si基板A1上形成有層間絕緣膜A2，且於層間絕緣膜A2所設置凹部A21的底部，即成為Si基板A1上之位置處形成有閘極氧化膜A3的情況。亦可將此閘極氧化膜A3作為本實施型態相關之含氧被 處理體，而如圖7(B)所示般地施予氟添加處理。在氟添加處理後，如圖7(C)所示般地沿著上述凹部A21的內周面來形成金屬氧化膜A4。
又，亦可如圖8(A)所示般地，對於上述凹部A21底部的閘極氧化膜A3並未進行氟添加處理，而是沿著凹部A21的內周面來形成金屬氧化膜A4，並以此金屬氧化膜A4作為含氧被處理體。此情況下，如圖8(B)所示，係在對金屬氧化膜A4施予氟添加處理後，如圖8(C)所示般地於凹部A21形成閘極金屬A5。
如圖9(A)所示，會有Si基板B1上形成有層間絕緣膜B2，且自層間絕緣膜B2突出有以Si或SiGe作為材料的鰭部B3之情況。然後，會有層間絕緣膜B2是由含氧材料所形成，且於鰭部B3的表面形成有氧化膜之情況。此情況下，亦可如圖9(B)所示般地以層間絕緣膜B2與鰭部B3表面的氧化膜兩者作為含氧被處理體來施予氟添加處理。
又，如圖9(C)所示般地會有於Si基板B1上形成有層間絕緣膜B2，且自層間絕緣膜B2突出有High-k材料或Low-k材料所形成之鰭部B4的情況。然後，會有層間絕緣膜B2是由含氧材料所形成，且鰭部B4的表層是由氧化膜層B41所形成之情況。此情況下，亦可如圖9(D)所示般地以層間絕緣膜B2與鰭部B3表層的氧化膜層B41兩者作為含氧被處理體來施予氟添加處理。
如圖10(A)所示般地會有於Si基板C1上形成有平坦的層間絕緣膜C2之情況。此情況下，亦可如圖10(B)所示般地以層間絕緣膜C2作為含氧被處理體來施予氟添加處理，並將氟添加在層間絕緣膜C2整體。此情況下，當氟添加處理後，會蝕刻該層間絕緣膜C2來使層間絕緣膜C2形成有凹部，並將Cu或Co等金屬C3充填在該凹部。
如圖11(A)所示般地，會有於Si基板D1上所形成之層間絕緣膜D2形成有凹部，並將Cu或Co等金屬D3充填在該凹部的情況。此情況下，亦可如圖10(B)所示般地將充填有Cu等金屬D3之狀態的層間絕緣膜D2作為含氧被處理體來施予氟添加處理。
本次所揭示之實施型態應被認為所有要點僅為例示而非用以限制本發明之範圍。上述實施型態亦可在未背離添附之申請專利範圍及其要旨下，而以各種型態來做省略、置換及變更。
此外，下述般之構成亦屬於本揭示之技術範圍。
(1)一種處理含氧被處理體之處理方法，係依據含氧被處理體的處理所使用之含氟處理氣體的種類、處理溫度及處理壓力至少其中之一來控制該含氧被處理體內的氟濃度。
依據上述(1)，可控制含氧被處理體內的氟濃度。其結果，便可獲得所需品質、性能的含氧被處理體。
(2)如上述(1)所記載之處理方法，其中該含氟處理氣體係以無電漿狀態被供應至含氧被處理體。
(3)如上述(2)所記載之處理方法，其中該含氟處理氣體為HF氣體與NH3氣體的混合氣體、ClF3氣體、F2氣體、HF氣體、HF氣體與H2O氣體的混合氣體、或HF氣體與醇類氣體的混合氣體。
(4)如上述(1)所記載之處理方法，其中該含氟處理氣體係藉由遠端電漿而被活性化，並作為含氟自由基來被供應至含氧被處理體。
(5)如上述(1)至(4)任一者所記載之處理方法，其係依據含氧被處理體的處理中之處理時間來控制該含氧被處理體內的氟濃度。
(6)如上述(1)至(5)任一者所記載之處理方法，具有：處理工序，係對含氧被處理體供應含氟處理氣體來處理該含氧被處理體；以及吹淨工序，係使用該含氟處理氣體來吹淨早於該處理工序之工序中所使用的處理模組；該處理工序係兼為該吹淨工序。
依據上述(6)，藉由導入處理含氧被處理體之工序，便可防止生產節奏(tact time)變長。
(7)一種處理裝置，係處理含氧被處理體之裝置，具有：處理模組，係將含氟處理氣體或藉由遠端電漿而被活性化之含氟自由基供應至含氧被處理體來處理該含氧被處理體；以及控制部，係依據該處理模組中之處理所使用該含氟處理氣體的種類、處理溫度及處理壓力的至少其中之一來控制該處理模組中之含氧被處理體內的氟濃度。
上述(7)係具有與上述(1)相同的技術特徵，亦即可獲得所需品質、性能的含氧被處理體。
1‧‧‧基板處理裝置
10‧‧‧大氣部
11‧‧‧減壓部
20a、20b‧‧‧加載互鎖模組
21a‧‧‧上部儲存器
21b‧‧‧下部儲存器
22a、23a、55a、56a、57a‧‧‧閘閥
22b、23b、55b、56b、57b‧‧‧閘門
30‧‧‧載置模組
31‧‧‧晶圓匣盒
32‧‧‧載置埠
40‧‧‧轉移模組
41‧‧‧COR模組
42‧‧‧PHT模組
43‧‧‧RST模組
44a、44b、45a、45b、46a、46b‧‧‧台座
50‧‧‧晶圓搬送機構
51a、51b‧‧‧搬送臂
52‧‧‧旋轉台
53‧‧‧旋轉載置台
54‧‧‧導軌
60‧‧‧控制部
W‧‧‧晶圓

Claims (4)

  1. 一種含氧被處理體之處理方法，係處理含氧被處理體之方法，包含依據該含氧被處理體的處理所使用之含氟處理氣體的種類、處理溫度、處理壓力及處理時間至少其中之一來控制該含氧被處理體內的氟濃度之工序；控制該氟濃度之工序係選擇是以無電漿狀態將該含氟處理氣體供應至含氧被處理體，或是藉由遠端電漿來使該含氟處理氣體活性化後作為含氟自由基供應至含氧被處理體，以控制該含氧被處理體內之氟濃度的分佈。
  2. 如申請專利範圍第1項之含氧被處理體之處理方法，其中該含氟處理氣體為HF氣體與NH3氣體的混合氣體、ClF3氣體、F2氣體、HF氣體、HF氣體與H2O氣體的混合氣體、或HF氣體與醇類氣體的混合氣體。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之含氧被處理體之處理方法，其具有以下工序：處理工序，係對該含氧被處理體供應含氟處理氣體來處理該含氧被處理體；以及吹淨工序，係使用該含氟處理氣體來吹淨早於該處理工序之工序中所使用的處理模組；該處理工序係兼為該吹淨工序。
  4. 一種含氧被處理體之處理裝置，係處理含氧被處理體之裝置，具有：處理模組，係將含氟處理氣體或藉由遠端電漿而被活性化之含氟自由基供應至該含氧被處理體來處理該含氧被處理體；以及控制部，係依據該處理模組中之處理所使用該含氟處理氣體的種類、處理溫度、處理壓力及處理時間的至少其中之一來控制該處理模組中之該含氧被處理體內的氟濃度；該控制部係選擇是以無電漿狀態將該含氟處理氣體供應至含氧被處理體，或是藉由遠端電漿來使該含氟處理氣體活性化後作為含氟自由基供應至含氧被處理體，以控制該含氧被處理體內之氟濃度的分佈。
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