WO2005109483A1 - 電子装置用基板およびその処理方法 - Google Patents

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Yasuo Kobayashi
Kohei Kawamura
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Tokyo Electron Limited
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Definitions

  • the present invention relates to a substrate for an electronic device such as a semiconductor device, a liquid crystal display device, and an organic EL element, and a processing method therefor.
  • a multilayer wiring structure has been employed as one technique for achieving high integration of a semiconductor device as an electronic device.
  • a conductive layer is connected between the nth wiring layer and the (n + 1) th wiring layer, and a thin film called an interlayer insulating film is formed in a region other than the conductive layer.
  • a typical example of the interlayer insulating film is a silicon oxide film.
  • An insulating film (hereinafter referred to as a "CF insulating film") having both such a background force and a fluorine-added carbon (fluorocarbon) force has attracted attention, and according to the CF insulating film, compared to a silicon oxide film, The relative dielectric constant can be greatly reduced.
  • the CF insulating film is formed, for example, by exciting CF, which is a source gas of fluorinated carbon, for example, in a plasma processing apparatus, and depositing generated radicals on the substrate.
  • a plasma gas for generating plasma such as argon gas
  • argon gas is converted into plasma by microwaves, and the raw material gas is excited by the plasma (see, for example, JP-A-11-162960).
  • the fluorine atoms in the CF insulating film I are oriented toward the surface of the film and are exposed on the surface of the film, as shown in Fig. 10.
  • Fluorine atoms have a high degree of electrical anisotropy and have the property of easily adsorbing water molecules. Therefore, if the fluorine atoms are left exposed on the surface of the film, water molecules will be adsorbed to the fluorine atoms on the surface, for example, when transporting the substrate.
  • the surface of the CF insulating film I was altered by the reaction with water molecules, and the leak characteristics of the CF insulating film I were degraded. For this reason, for example, the insulating properties of the interlayer insulating film formed by the CF insulating film I have been reduced, and the performance of the semiconductor device has been reduced.
  • the present invention has been made in view of the strength of the present invention, and provides a substrate for an electronic device that suppresses the reaction of fluorine atoms exposed on the surface of a CF insulating film with water molecules, and a method for treating the substrate.
  • the purpose is to do.
  • a method for processing a substrate for an electronic device includes a step of preparing a substrate for an electronic device, and a step of forming an insulating film made of fluorine-containing carbon on the surface of the substrate. Forming an insulating film, and removing fluorine atoms exposed on the surface of the insulating film from the insulating film. At least immediately after the step of forming the insulating film, the fluorine atoms are removed. Until the completion of the step of maintaining the substrate, the substrate is maintained so as not to be in contact with moisture.
  • the fluorine atoms exposed on the surface of the insulating film are separated from the insulating film before coming into contact with moisture, thereby suppressing the reaction of the fluorine atoms with water molecules. .
  • no hydrogen fluoride is generated on the surface of the insulating film, and the other film can be prevented from being broken and peeled off by the hydrogen fluoride.
  • the step of releasing fluorine atoms can be performed by colliding active species generated in rare gas or nitrogen gas plasma with the surface of the insulating film.
  • the fluorine atoms on the surface of the insulating film can be desorbed by physical collision of the active species such that the fluorine atoms fly out of the insulating film.
  • the substrate is formed of a rare gas or nitrogen gas. It can also be done by exposing to plasma. In such a case, the fluorine atoms on the surface of the insulating film are desorbed by the energy of the plasma itself generated from the inert gas such as the rare gas or the nitrogen gas, or the photon energy emitted when the plasma returns to the gas again. Can be separated.
  • the rare gas is selected from a group consisting of, for example, argon gas, xenon gas and krypton gas.
  • the step of exposing the substrate to plasma is performed when the electron temperature is 2 eV or less and the electron density is 1 eV.
  • the step of releasing fluorine atoms can also be performed by irradiating the surface of the insulating film on the substrate with an electron beam or an ultraviolet ray.
  • the fluorine atoms on the surface of the insulating film can be released by the energy of the electron beam or the ultraviolet light.
  • the electron beam or ultraviolet rays penetrate into the insulating film, unbonded and unstable fluorine atoms in the insulating film can be eliminated. As a result, the film quality of the insulating film itself can be improved.
  • a step of forming a protective film on the insulating film for preventing moisture from contacting the surface of the insulating film is included. It may be further provided. In such a case, the protective film prevents moisture from coming into contact with the insulating film, so that the reaction between fluorine atoms and water molecules is more reliably prevented.
  • Another method of processing a substrate for an electronic device includes the steps of preparing a substrate for an electronic device and forming an insulating film made of fluorinated carbon on the surface of the substrate. Forming a protective film on the insulating film to prevent moisture from contacting the surface of the insulating film.
  • the protective film prevents moisture from coming into contact with the surface of the insulating film, and the fluorine atoms exposed on the surface of the insulating film do not react with water molecules. As a result, destruction and peeling of other films due to generation of hydrogen fluoride gas can be prevented. Also, it is possible to prevent the dielectric film from being deteriorated and the dielectric constant of the insulating film from increasing.
  • the step of forming the protective film is performed immediately after the step of forming the insulating film. Until completion, it is preferable to keep the substrate from contact with moisture.
  • the electronic device substrate of the present invention has an insulating film made of a fluorine-added carbon black formed on the surface thereof, and the insulating film is formed on the insulating film.
  • a protective film is formed to prevent moisture from coming into contact with the surface of the film.
  • the protective film prevents the fluorine atoms on the surface of the insulating film from contacting and reacting with water molecules. Therefore, no hydrogen fluoride gas is generated on the surface of the insulating film, and damage to the electronic device due to the hydrogen fluoride gas can be prevented. In addition, the insulating film is not deteriorated, and the relative dielectric constant of the insulating film can be prevented from increasing.
  • the material of the protective film is selected, for example, from the group consisting of amorphous carbon, SiN, SiCN, SiC, SiCO and CN.
  • the protective film has a thickness of less than 200A. As a result, it is possible to suppress an increase in the relative dielectric constant of the entire film including the protective film and the insulating film.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a substrate processing system used in a method for processing a substrate for an electronic device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the insulating film forming apparatus in the system shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of a source gas supply structure in the apparatus shown in FIG.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the insulating film processing apparatus in the system shown in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the manner in which fluorine atoms are released from the surface of the CF insulating film.
  • FIG. 6 is a vertical sectional view of an insulating film processing apparatus provided with an electron beam irradiator.
  • FIG. 7 is a schematic view of another substrate processing system used in the method for processing a substrate for an electronic device according to the present invention.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view of the insulating film processing apparatus in the system shown in FIG.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a state in which a protective film is formed on a CF insulating film.
  • FIG. 10 is a schematic view showing a state in which fluorine atoms are exposed on the surface of the CF insulating film.
  • Figure 11a is a graph showing the results of TDS measurement of the substrate of the comparative example that had not been subjected to any treatment after the formation of the CF insulating film.
  • [Figure lib] is a graph showing the results of TDS measurement of the substrate of the example exposed to Ar plasma for 5 seconds after the formation of the CF insulating film.
  • FIG. 11c shows the results of TDS measurement of the substrate of the example exposed to N plasma for 5 seconds after the formation of the CF insulating film.
  • the substrate processing system 1 integrally connects the cassette station 2 and the processing station 3 provided with a plurality of processing devices 32 to 35 in the Y direction (the horizontal direction in the figure). It has the following configuration.
  • the cassette station 2 is used for loading and unloading multiple substrates W between the substrate processing system 1 and the outside (for example, in the cassette C), and for transferring individual substrates W to and from the cassette C. belongs to.
  • the processing station 3 is configured so that each of the processing apparatuses 32 to 35 processes the substrate W in a single-wafer manner.
  • the cassette station 2 includes a cassette mounting table 4 and a transport container 5.
  • the cassette mounting table 4 allows two cassettes C to be mounted side by side in the X direction (vertical direction in FIG. 1).
  • a substrate transfer body 6 constituted by, for example, an articulated robot and a bri-alignment stage 7 are provided in the transfer container 5.
  • the substrate transfer body 6 can transfer the substrate W between the cassette on the cassette mounting table 4, the stage 7, and the load lock chambers 30, 31 of the processing station 3, which will be described later.
  • the processing station 3 is provided with a transfer path 8 formed at a central portion thereof in a straight line from the cassette station 2 in the Y direction.
  • the transfer path 8 is covered with a casing 8a that can close the transfer path 8.
  • the casing 8a is connected to an air supply pipe 21 communicating with a dry gas supply device 20, and the dry gas can be supplied from the gas supply device 20 to the casing 8a through the air supply tube 21.
  • an inert gas such as a rare gas or nitrogen gas is used as the dry gas.
  • the casing 8a has a drain connected to the negative pressure generator 22.
  • the trachea 23 is connected, and the pressure in the casing 8a can be reduced by the exhaust from the exhaust pipe 23.
  • the pressure in the transfer path 8 can be reduced to a predetermined pressure. That is, after moisture is removed from the inside of the transport path 8, the inside of the transport path 8 can be maintained in a dry atmosphere containing no moisture.
  • load lock chambers 30, 31, insulating film forming devices 32, 33, and insulating film processing devices 34, 35 are arranged on both sides of the transfer path 8.
  • Each of the load lock chambers 30, 31 and each of the devices 32 to 35 are connected to the transfer path 8 via a gate valve 36, respectively.
  • the load lock chambers 30 and 31 are adjacent to the transfer container 5 of the cassette station 2, and the load lock chambers 30 and 31 and the transfer container 5 are connected via a gate valve 37. Therefore, the substrate W in the transfer container 5 is transferred into the transfer path 8 via the load lock chambers 30 and 31.
  • a transfer rail 38 extending in the Y direction and a substrate transfer device 39 movable on the transfer rail 38 are provided.
  • the substrate transfer device 39 is configured as a multi-joint bot, and is connected to the load lock chambers 30, 31, insulating film forming devices 32, 33 and insulating film processing devices 34, 35 and the transfer passage 8 via a gate valve 36.
  • the substrate W can be transported by the.
  • the substrate W transferred from the load lock chambers 30 and 31 into the transfer path 8 is selectively transferred to each of the devices 32 to 35 while being maintained in a dry atmosphere, and is transferred to each of the devices 32 to 35.
  • the predetermined processing can be performed on the substrate W.
  • FIG. 2 schematically shows a longitudinal section of the insulating film forming apparatus 32.
  • the insulating film forming apparatus 32 is a plasma CVD (chemical vapor deposition) apparatus for forming a CF insulating film made of a fluorine-added carbon on a substrate W using plasma generated by high frequency.
  • CVD chemical vapor deposition
  • the insulating film forming apparatus 32 includes, for example, a cylindrical processing container 50 having a bottom and an open top.
  • the processing container 50 is formed of, for example, an aluminum alloy and is grounded.
  • a mounting table 51 on which the substrate W is mounted is provided.
  • the mounting table 51 has a built-in electrode plate 52, and the electrode plate 52 is provided outside the processing container 50. It is connected to the provided high frequency power supply 53 for bias of, for example, 13.56 MHz. By applying a high negative voltage to the surface of the mounting table 51 by the high-frequency power supply 53, charged particles in the plasma can be attracted.
  • the electrode plate 52 is also connected to a DC power supply (not shown), and generates an electrostatic force on the surface of the mounting table 51 so that the substrate W can be electrostatically adsorbed on the mounting table 51.
  • a heater 54 is provided inside the mounting table 51.
  • the heater 54 is connected to a power supply 55 provided outside the processing container 50.
  • the heater 54 generates heat by power supply from the power supply 55, and can heat the mounting table 51 to a predetermined temperature.
  • a cooling jacket 56 through which a cooling medium flows is provided in the mounting table 51.
  • the cooling jacket 56 communicates with a refrigerant supply device 57 installed outside the processing vessel 50. By supplying the refrigerant at a predetermined temperature from the refrigerant supply device 57 to the cooling jacket 56, the mounting table 51 can be cooled to a predetermined temperature.
  • a dielectric window 61 which is strong such as quartz glass is provided via a sealing material 60 such as an O-ring for ensuring airtightness.
  • the inside of the processing container 50 is closed by the dielectric window 61.
  • an RLSA (radial line slot antenna) 62 is provided as a high-frequency supply unit that supplies microwaves for plasma generation.
  • the RLSA 62 includes a substantially cylindrical antenna body 63 having an open lower surface. At the opening on the lower surface of the antenna body 63, a disk-shaped slot plate 64 in which a number of slots are formed is provided. Above the slot plate 64 in the antenna body 63, a retardation plate 65 made of a low-loss dielectric material is provided. A coaxial waveguide 67 leading to a microwave oscillator 66 is connected to the upper surface of the antenna body 63.
  • the microwave oscillating device 66 is installed outside the processing container 50 and can oscillate a microwave of a predetermined frequency, for example, 2.45 GHz with respect to the RLSA 62. The microwave oscillated from the microwave oscillating device 66 propagates into the RLSA 62, is compressed by the retardation plate 65 and shortened in wavelength, and then generates a circularly polarized wave in the slot plate 64. Radiated into the container 50.
  • a gas supply port 70 for supplying a plasma excitation gas is formed on the inner peripheral surface of the upper part of the processing container 50.
  • the gas supply ports 70 are formed at a plurality of locations along the inner peripheral surface of the processing container 50.
  • the gas supply port 70 has a gas supply source 71 installed outside the processing vessel 50.
  • a gas supply pipe 72 is connected to the gas supply pipe 72.
  • the gas supply source 71 is filled with argon gas, which is a rare gas.
  • a source gas supply structure 80 is provided between the mounting table 51 in the processing container 50 and the RLSA 62.
  • the supply structure 80 is formed in a disk shape whose outer shape is at least larger than the diameter of the substrate W, and is provided to face the mounting table 51 and the RLSA 62.
  • the supply structure 80 divides the inside of the processing container 50 into a plasma excitation region R1 on the RLSA 62 side and a plasma diffusion region R2 on the mounting table 51 side.
  • the source gas supply structure 80 has a series of source gas supply pipes 81 arranged substantially in a grid on the same plane.
  • the gas supply pipe 81 is composed of an annular pipe 81a arranged on the outer periphery of the supply structure 80, and a 8 lb grid tube in which a plurality of pipes are arranged inside the tubular pipe 81a so as to be orthogonal to each other. ing.
  • the cross-sectional shape of the gas supply pipe 81 is rectangular.
  • the raw material gas supply structure 80 has a number of openings 82 between the raw material gas supply pipes 81.
  • the plasma generated in the upper plasma excitation region R1 of the supply structure 80 passes through these openings 82 and enters the lower plasma diffusion region R2.
  • each opening 82 is set shorter than the wavelength of the microwave radiated from RLSA62. By doing so, the microwave radiated from the RLSA 62 is reflected by the source gas supply structure 80, and the penetration of the microwave into the plasma diffusion region R2 can be suppressed.
  • the passivation film By coating the passivation film on the surface of the supply structure 80, that is, the surface of the source gas supply pipe 81, the supply structure 80 can be prevented from being sputtered by charged particles in the plasma. As a result, metal contamination of the substrate W by particles sputtered by sputtering can be prevented.
  • a number of source gas supply ports 83 are formed on the lower surface of the supply pipe 81 of the source gas supply structure 80. These supply ports 83 are evenly arranged in the plane of the supply structure 80. These gas supply ports 83 may be evenly arranged only in a region facing the substrate W mounted on the mounting table 51.
  • a gas pipe 85 communicating with a source gas supply source 84 installed outside the processing vessel 50 is connected to the source gas supply pipe 81. ing.
  • the raw material gas supply source 84 is filled with a gas containing fluorine and carbon as raw material gas, for example, CF gas. Source gas is supplied from the source gas
  • the source gas supplied to the supply pipe 81 is discharged from each of the source gas supply ports 83 toward the lower plasma diffusion region R2.
  • An exhaust port 90 for exhausting the atmosphere in the processing container 50 is provided at the bottom of the processing container 50.
  • An exhaust pipe 92 leading to an exhaust device 91 such as a turbo-molecular pump is connected to the exhaust port 90.
  • the exhaust from the exhaust port 90 can reduce the pressure inside the processing container 50 to a predetermined pressure.
  • the configuration of the insulating film forming device 33 is the same as that of the insulating film forming device 32, and a description thereof will be omitted.
  • FIG. 4 schematically shows a longitudinal section of the insulating film processing apparatus 34.
  • the insulating film forming apparatus 34 is a plasma processing apparatus that generates a rare gas plasma by a high frequency and collides active species in the plasma with the substrate W to process the insulating film on the substrate W.
  • the insulating film processing apparatus 34 includes a cylindrical processing container 100 having a bottom and made of, for example, an aluminum alloy and having an open upper surface.
  • a mounting table 101 is provided substantially at the center of the bottom of the processing container 100.
  • An electrode plate 102 is incorporated in the mounting table 101, and the electrode plate 102 is connected to a high-frequency power source 103 for biasing at, for example, 13.56 MHz provided outside the processing container 100.
  • the high frequency power supply 103 applies a high negative voltage to the surface of the mounting table 101.
  • the positive ions which are the active species in the plasma generated in the processing chamber 100, are attracted to the mounting table 101, and the positive ions can collide with the surface of the substrate W on the mounting table 101 at high speed.
  • the electrode plate 102 is also connected to a DC power supply (not shown), so that an electrostatic force is generated on the surface of the mounting table 101, and the substrate W can be electrostatically attracted onto the mounting table 101.
  • a shower plate 111 is attached to an upper opening of the processing container 100 via a sealing material 110 such as an O-ring for ensuring airtightness.
  • the shower plate 111 is made of a dielectric such as Al 2 O, for example. Processing container 100 by this shower plate 111 The upper opening is closed. Above the shower plate 111, an RLSA 113 for supplying microwaves for plasma generation is provided with the cover plate 112 interposed therebetween.
  • the shower plate 111 is formed, for example, in a disk shape, and is arranged to face the mounting table 101.
  • a plurality of gas supply holes 114 penetrating in the vertical direction are formed in the shower plate 111.
  • a gas supply pipe 115 is formed, which extends horizontally from the side of the processing container 100 to the inside of the shower plate 111 to the center, and opens to the upper surface of the shower plate 111.
  • the gas passage 116 is formed between the shower plate 111 and the cover plate 112 by the recess formed on the upper surface of the shower plate 111.
  • the gas passage 116 communicates with the gas supply pipe 115 and each gas supply hole 114. Therefore, the plasma gas supplied to the gas supply pipe 115 is sent to the gas flow path 116 through the gas supply pipe 115, and is supplied from the gas flow path 116 to the processing vessel 100 through each gas supply hole 114. .
  • the gas supply pipe 115 is in communication with a gas supply source 117 installed outside the processing container 100.
  • the gas supply source 117 is filled with krypton gas, which is a rare gas. Therefore, krypton gas can be supplied into the processing vessel 110 as a plasma excitation gas.
  • the cover plate 112 is adhered to the upper surface of the shower plate 111 via a seal member 118 such as an O-ring.
  • the cover plate 112 is made of a dielectric material such as AlO.
  • the RLSA 113 includes an antenna body 120 having a substantially cylindrical shape with an open lower surface.
  • a slot plate 121 is provided in an opening on the lower surface of the antenna body 120, and a retardation plate 122 is provided above the slot plate 121.
  • the antenna main body 120 is connected to a coaxial waveguide 124 leading to a microwave oscillating device 123.
  • the microwave oscillating device 123 is installed outside the processing vessel 100 and can oscillate a microwave of a predetermined frequency, for example, 2.45 GHz with respect to the RLSA 113.
  • the microwave oscillated from the microwave oscillating device 123 propagates into the RLSA 113, is compressed by the retardation plate 122 and shortened in wavelength, and then generates a circularly polarized wave in the slot plate 121. It is radiated into the processing container 100 via 111.
  • an exhaust port for exhausting the atmosphere in the processing container 100 is provided. 0 is provided.
  • the exhaust port 130 is connected to an exhaust pipe 132 leading to an exhaust device 131 such as a turbo molecular pump.
  • the exhaust from the exhaust port 130 can reduce the pressure inside the processing container 100 to a predetermined pressure. Due to this reduced pressure, water present in the processing vessel 100 is eliminated, and the inside of the processing vessel 100 can be maintained in a dry atmosphere containing no moisture.
  • the insulating film processing apparatus 34 has no source gas supply structure between the RLSA 113 and the mounting table 101! Become composed! / Puru. Since the insulating film processing apparatus 35 has the same configuration as the insulating film processing apparatus 34, the description is omitted.
  • a substrate W on which a conductive film to be a wiring layer is formed is housed in a cassette C, and the cassette C is mounted on a cassette mounting table of the substrate processing system 1 as shown in FIG. Placed on 4.
  • the inside of the transfer path 8 of the substrate processing system 1 is replaced with a dry gas by, for example, air supply from an air supply pipe 21, and then reduced to a predetermined pressure by exhaustion from an exhaust pipe 23.
  • a dry gas by, for example, air supply from an air supply pipe 21, and then reduced to a predetermined pressure by exhaustion from an exhaust pipe 23.
  • the substrate W is taken out of the cassette C by the substrate carrier 6 and transported to the bri-alignment stage 7.
  • the substrate W aligned on the stage 7 is transported by the substrate carrier 6 through the gate valve 37, for example, into the load lock chamber 30.
  • the substrate W in the load lock chamber 30 is transferred by the substrate transfer device 39 to the insulating film forming device 32 through the transfer path 8.
  • the substrate W transferred to the insulating film forming apparatus 32 is suction-held on a mounting table 51 in a processing container 50 as shown in FIG. At this time, the substrate W is maintained at, for example, about 350 ° C. by the heat generated by the heater 54. Subsequently, the evacuation device 51 starts exhausting the inside of the processing container 50, and the inside of the processing container 50 is reduced to a predetermined pressure, for example, about 13.3 Pa (100 mTorr). Due to this reduced pressure, the inside of the processing container 50 is also maintained in a dry atmosphere containing no moisture.
  • a predetermined pressure for example, about 13.3 Pa (100 mTorr). Due to this reduced pressure, the inside of the processing container 50 is also maintained in a dry atmosphere containing no moisture.
  • the gas is supplied from the gas supply port 70 to the plasma excitation region R1.
  • Argon gas is supplied.
  • a microwave of 2.45 GHz is emitted toward the plasma excitation region R1 immediately below. This microwave radiation transforms the argon gas into plasma in the plasma excitation region R1.
  • the microwaves radiated from the RLSA62 force are reflected by the source gas supply structure 80 and remain in the plasma excitation region R1. As a result, a so-called high-density plasma space is formed in the plasma excitation region R1.
  • a negative voltage is applied to the mounting table 51 by the high frequency power supply 53 for bias.
  • the plasma generated in the plasma excitation region R1 passes through the opening 82 of the source gas supply structure 80 and diffuses into the plasma diffusion region R2.
  • the CF gas is supplied to the plasma diffusion region R2 from the source gas supply port 83 of the source gas supply structure 80.
  • the F gas is activated, for example, by plasma diffused from the plasma excitation region R1,
  • CF insulating film consisting of fluorine and carbon
  • the CF insulating film formed in this way does not contain H atoms in the gas used during film formation, it prevents the F atoms in the film from being combined with H atoms to generate HF. This results in an insulating film with extremely high quality.
  • the radiation of the microwaves and the supply of the raw material gas and the plasma gas are stopped, and the substrate W on the mounting table 51 is transferred to the substrate transfer device. It is carried out of the processing container 50 by 39.
  • the substrate W carried out of the insulating film forming device 32 is transferred to the insulating film processing device 34 through the transfer path 8. During this time, since the inside of the transfer path 8 is maintained in a dry atmosphere, moisture does not contact the surface of the CF insulating film I on the substrate W.
  • the insulating film processing apparatus 34 is maintained in advance in a reduced pressure atmosphere, for example, 33.3 Pa (250 mTorr) by exhaustion from the exhaust port 130. Therefore, even if the substrate W is loaded, the substrate W is maintained in the dry atmosphere.
  • the substrate W transferred to the insulating film processing apparatus 34 is suction-held on a mounting table 101 whose temperature is adjusted to, for example, 30 ° C.
  • a negative high voltage is applied to the mounting table 101 by the high-frequency bias power supply 103. A voltage is applied.
  • krypton gas is supplied downward from the shower head 111 at, for example, 50 cm 3 Zmin, and 2.45 GHz microwaves are emitted from the RLSA113 force at, for example, an output of 500 W.
  • the microwave radiation transforms the krypton gas into plasma, and the krypton 'ion Kr +, which is an active species in the plasma, is attracted to the negative potential on the mounting table 101 side.
  • the krypton 'ion Kr + collides with the surface of the substrate W on the mounting table 101 at high speed.
  • fluorine (F) atoms exposed on the surface of the insulating film I on the substrate are released from the insulating film I by the Kr + collision.
  • the microwave is irradiated for 5 seconds and the fluorine atoms on the surface of the CF insulating film I on the substrate W are sufficiently released, the supply of the microwave and the supply of the krypton gas are stopped. Thereafter, the substrate W is carried out of the insulating film processing device 34 by the substrate transfer device 39.
  • the unloaded substrate W is transferred to the load lock chamber 31 through the transfer path 8 and stored in the cassette C on the cassette mounting table 4 by the substrate transfer body 6.
  • the CF insulating film I on the substrate W is patterned by photolithography, and then a conductive film and a protective film are formed in a predetermined pattern to manufacture a semiconductor device. You.
  • the surface of the CF insulating film I is activated while keeping the moisture from coming into contact with the CF insulating film I.
  • Species were bombarded at high speed to release fluorine atoms from the surface of the CF insulating film I.
  • the fluorine atoms exposed on the surface of the CF insulating film I disappear, and the fluorine atoms do not react with water molecules thereafter. Therefore, the release of hydrogen fluoride gas from the CF insulating film I is also prevented, and for example, the film of another layer in the semiconductor device is not damaged and peeled off.
  • krypton gas is used as a gas for generating plasma in the insulating film processing apparatus 34, but other rare gases such as helium gas, xenon gas, and argon gas may be used. Nitrogen gas may be used.
  • the fluorine atoms on the surface of the CF insulating film I are desorbed by actively colliding the active species generated in the plasma of the rare gas or the nitrogen gas with the CF insulating film I. .
  • fluorine atoms may be desorbed by exposing the substrate W on which the CF insulating film I is formed to plasma in which a rare gas or nitrogen gas force is also generated.
  • krypton gas which is a rare gas, is supplied from the shower plate 111 in the insulating film processing apparatus 34 of FIG.
  • the krypton gas is turned into plasma by the supply of microwaves from the RLS All 3, and a high-density plasma, for example, an electron temperature of 2 eV or less and an electron density of IX 10 11 or more Zcm 3, is placed in the processing vessel 100.
  • a high-density plasma for example, an electron temperature of 2 eV or less and an electron density of IX 10 11 or more Zcm 3
  • the substrate W is turned into plasma by the supply of microwaves from the RLS All 3, and a high-density plasma, for example, an electron temperature of 2 eV or less and an electron density of IX 10 11 or more Zcm 3, is placed in the processing vessel 100.
  • a high-density plasma for example, an electron temperature of 2 eV or less and an electron density of IX 10 11 or more Zcm 3
  • krypton gas having high excitation energy is used, so that fluorine gas atoms can be efficiently desorbed in a short time.
  • a rare gas other than krypton gas such as xenon gas, argon gas, or nitrogen gas, may be used as a gas for generating plasma.
  • the substrate W on which the CF insulating film I is formed may be irradiated with an electron beam to release the fluorine atoms!
  • an insulating film processing apparatus 150 as shown in FIG. 6 is used instead of the insulating film processing apparatus 34 in FIG.
  • the insulating film forming apparatus 150 includes a processing container 151 that can be closed. At the center of the bottom of the processing container 151, a mounting table 152 is provided. A plurality of electron beam irradiators 153 are mounted on the processing vessel 151 at a position facing the mounting table 152. These irradiators 153 are arranged, for example, so that the surface of the substrate W mounted on the mounting table 152 can be uniformly irradiated with the electron beam.
  • the electron beam irradiator 153 can irradiate an electron beam by applying a high voltage from a high-voltage power supply 154 installed outside the processing vessel 151. Further, for example, the irradiation amount of the electron beam can be adjusted by the control unit 155 that controls the operation of the high-voltage power supply 154.
  • an exhaust port 156 for exhausting the atmosphere in the processing container 151 is provided.
  • the exhaust port 156 is connected to an exhaust pipe 158 that leads to an exhaust device 157 such as a turbo molecular pump.
  • an exhaust device 157 such as a turbo molecular pump.
  • the inside of the processing vessel 151 is exhausted from the exhaust port 156.
  • the substrate W is carried into the processing vessel 151 in advance in a dry atmosphere by air.
  • the loaded substrate W is placed on the mounting table 152, and thereafter, the electron beam irradiator 153 irradiates the CF insulating film I on the substrate W with an electron beam. Fluorine atoms exposed on the surface of the CF insulating film I are separated and desorbed by the nuclear energy by the energy of the electron beam. In such a case, fluorine atoms can be efficiently released by irradiation with a high-energy electron beam.
  • the surface of the CF insulating film I is irradiated with an electron beam, but ultraviolet light may be irradiated instead of the electron beam.
  • the insulating film processing apparatus 150 shown in FIG. 6 is provided with an ultraviolet irradiator 160 instead of the electron beam irradiator 153. Even when the CF insulation film I is irradiated with ultraviolet light, fluorine atoms are efficiently desorbed by high-energy ultraviolet light. In addition, fluorine atoms present in an unstable state inside the CF insulating film I can also be eliminated.
  • the reaction between fluorine atoms and water molecules was prevented by removing fluorine atoms exposed on the surface of CF insulating film I. Instead, by forming a protective film on the CF insulating film formed on the substrate W to prevent contact with moisture, the reaction between fluorine atoms and water molecules can be prevented. Is also good.
  • the insulating film processing devices 170 and 171 for forming a protective film are used instead of the insulating film processing devices 34 and 35 of the processing system 1 shown in FIG. 1, the insulating film processing devices 170 and 171 for forming a protective film are used.
  • the provided substrate processing system 1 ' is used.
  • a plasma CVD apparatus that forms a film using plasma is used.
  • the insulating film processing apparatus 170 includes first, second, and third gas supply sources 202, 202 instead of the gas supply source 71 and the source gas supply source 84 shown in FIG. 203, 204, and a source gas supply source 215, respectively.
  • Other configurations of the insulating film processing apparatus 170 are substantially the same as those of the insulating film forming apparatus 32 shown in FIG.
  • a hydrogen gas is supplied to the first gas supply source 202 and an argon gas is supplied to the second gas supply source 203 to form a protective film made of SiN on the substrate W.
  • the third gas supply source 204 is filled with nitrogen gas.
  • the source gas supply source 215 is filled with silane gas as the source gas.
  • the configuration of the insulating film processing apparatus 171 is the same as that of the insulating film processing apparatus 170, and a description thereof will be omitted.
  • the CF insulating film I is formed on the surface of the substrate W by the insulating film forming device 32 or 33 as in the above-described embodiment. . Thereafter, the substrate W is transferred through the transfer path 8 into the insulating film processing apparatus 170 or 171, for example, into the processing apparatus 170, while keeping the moisture from coming into contact with the CF insulating film I.
  • the inside of the insulating film processing apparatus 170 is preliminarily depressurized by exhaust air from the exhaust port 90, and is maintained in a dry atmosphere.
  • the substrate W transferred into the insulating film processing apparatus 170 is mounted on the mounting table 51.
  • the substrate W is maintained at, for example, about 350 ° C. by the heater 54 in the mounting table 51.
  • a mixed gas of argon gas, hydrogen gas, and nitrogen gas is supplied toward the plasma excitation region R1.
  • a microwave of 2.45 GHz is radiated to the plasma excitation region R1 immediately below, and the mixed gas in the plasma excitation region R1 is turned into plasma.
  • a negative voltage is applied to the mounting table 51 by the high frequency power supply 53 for bias, and the plasma in the plasma excitation region R1 passes through the source gas supply structure 80 and diffuses into the plasma diffusion region R2.
  • Silane gas is supplied to the plasma diffusion region R2 from the raw material gas supply port 83, and the silane gas is activated by the plasma diffused from the plasma excitation region R1.
  • SiN is deposited and grown on the surface of the CF insulating film I on the substrate W by the radicals of the silane gas or nitrogen gas. In this way, as shown in Fig.
  • a film D is formed.
  • the substrate W on which the CF insulating film I has been formed is transported to the insulating film processing apparatus 170 so as not to come in contact with moisture, and the surface of the CF insulating film I is processed there.
  • a protective film D having a SiN force can be formed thereon. This prevents fluorine atoms exposed on the surface of the CF insulating film I from reacting with water molecules.
  • the CF insulating film I Hydrogen gas is not released, and the hydrogen fluoride gas prevents, for example, other films in the semiconductor device from being damaged and peeled off.
  • the reaction with water molecules prevents the CF insulating film I itself from being altered and the relative dielectric constant from increasing.
  • the protective film D made of SiN is formed on the CF insulating film I to a thickness of less than 200 A, the insulation of the entire film including the CF insulating film I and the protective film D can be maintained. .
  • the material of the protective film D is not limited to SiN, and another material having a low dielectric constant such as amorphous carbon, SiCN, SiC, SiCO, or CN may be used.
  • the amorphous carbon includes hydrogenated kamune amorphous carbon.
  • these amorphous materials such as carbon, SiCN, SiC, SiCO or CN are used, the relative dielectric constant is lower than that of SiN, so that the protective film D can be made thicker. It can be done more easily.
  • the material of the protective film D is amorphous carbon, SiCN, SiC, SiCO, CN, a thickness of about 5 to 500A is preferable.
  • the insulating film processing equipment for forming the protective film D may be a plasma CVD device using electron cyclotron resonance, or other film forming devices such as a sputtering device, an ICP plasma device, or a parallel plate type plasma device. Good.
  • the surface force of the CF insulating film on the substrate W is also changed by directly nitriding carbon on the surface of the CF insulating film after releasing fluorine atoms. Is also good. In such a case, the surface of the CF insulating film functions as a protective film.
  • the protective film D is formed on the CF insulating film I. May be. This makes it possible to more reliably prevent the reaction between the fluorine atoms on the surface of the CF insulating film I and water molecules.
  • Figs. 11a to 11c show the results of experiments for confirming the properties of the CF insulating film processed based on the previous embodiment (Figs. 1 to 5).
  • Fig. 11a shows a comparative example in which no treatment was performed after the CF insulating film was formed
  • Fig. Lib shows an example in which the CF insulating film was formed, and the structure was exposed to Ar plasma for 5 seconds. After forming the insulating film, expose to N plasma for 5 seconds
  • the amount of outgas from the CF insulating film is small when annealing the substrate after forming the CF insulating film. Therefore, at the interface between the CF insulating film and the Noria layer, wiring layer, protective layer, and the like laminated thereon, it is possible to prevent the generation of voids and maintain good adhesion between the two.
  • the present invention is not limited to these examples, and can take various forms.
  • the substrate W on which the CF insulating film I is formed is used for a semiconductor device which is a semiconductor device.
  • other electronic devices such as a liquid crystal display device and an organic EL device are used. It may be used for.
  • the present invention is useful for forming a high-quality insulating film having a fluorinated carbon force on the surface of an electronic device substrate in the manufacture of electronic devices such as semiconductor devices, liquid crystal display devices, and organic EL devices. It is.

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Abstract

　本発明は，半導体装置などの電子装置用の基板，およびその処理方法に関する。その基板の処理方法においては、まず電子装置用の基板を準備し，この基板の表面上に，フッ素添加カーボン（ＣＦ）からなる絶縁膜（Ｉ）を形成する。次に，例えばクリプトン（Ｋｒ）ガスのプラズマ中で生成された活性種（Ｋｒ＋）を絶縁膜（Ｉ）の表面に衝突させることによって，絶縁膜（Ｉ）の表面に露出しているフッ素（Ｆ）原子を当該絶縁膜から離脱させる。その際，少なくとも，絶縁膜を形成する工程の直後から，フッ素原子を離脱させる工程の完了までの間は，基板に水分が接触しないように維持する。

Description

明 細 書
電子装置用基板およびその処理方法
技術分野
[0001] 本発明は，半導体装置，液晶表示装置，有機 EL素子などの電子装置用の基板， およびその処理方法に関する。
背景技術
[0002] 電子装置である半導体装置の高集積ィヒを図るための一つの手法として多層配線 構造が採用されている。多層配線構造を採るためには， n層目の配線層と (n+ 1)層 目の配線層との間を導電層で接続すると共に，導電層以外の領域に層間絶縁膜と 呼ばれる薄膜が形成される。この層間絶縁膜の代表的なものとしてシリコン酸ィ匕膜が あるが，半導体装置の動作速度をより一層早くするために，層間絶縁膜の比誘電率 をより低くすることが要求されて 、る。
[0003] このような背景力もフッ素添加カーボン (フロロカーボン)力もなる絶縁膜 (以下， 「CF 絶縁膜」という）が注目されており，この CF絶縁膜によれば，シリコン酸ィ匕膜に比べて 大幅に比誘電率を低減することができる。
[0004] CF絶縁膜の成膜は，例えばプラズマ処理装置において，フッ素添加カーボンの原 料ガスである例えば C Fを励起し，発生したラジカルを基板上に堆積することによつ
5 8
て行われる。その際，例えばマイクロ波によってアルゴンガスなどのプラズマ発生用 のプラズマガスをプラズマ化し，このプラズマによって原料ガスを励起させる（例えば ,特開平 11 162960号公報参照)。
[0005] し力しながら， CF絶縁膜を成膜した場合，図 10に示すように CF絶縁膜 I中のフッ 素原子は膜の表面側に配向され，当該膜の表面に露出する。フッ素原子は，電気陰 性度が高く，水分子が吸着しやすい性質を有している。このため，フッ素原子が膜の 表面に露出したまま放置されると，例えば基板の搬送時などに表面のフッ素原子に 水分子が吸着してしまう。
[0006] そして，成膜後に基板を加熱した時などに，吸着した水分子がフッ素原子と反応し てしまう。水分子と反応したフッ素原子は， CF絶縁膜 I力 フッ化水素ガスとして放出 される。このフッ化水素ガスは，膜を腐蝕させ破壊する性質を有している。例えば，フ ッ化水素ガスは，半導体装置内の導電層と層間絶縁膜との間に形成されるバリアメタ ル膜と反応し，当該ノリアメタル膜を破壊し剥離させることがある。この結果，半導体 装置の多層配線構造が適正に形成されず，半導体装置の生産効率が著しく低下し ていた。
[0007] また， CF絶縁膜 Iの表面は，水分子との反応によって変質し， CF絶縁膜 Iのリーク 特性が悪ィ匕していた。このため，例えば CF絶縁膜 Iが構成する層間絶縁膜の絶縁性 が低下し，半導体装置の性能の低下させていた。
発明の開示
[0008] 本発明は，力かる点に鑑みてなされたものであり， CF絶縁膜の表面に露出したフッ 素原子が水分子と反応することを抑制する電子装置用基板およびその処理方法を 提供することを目的とする。
[0009] 上記目的を達成するために，本発明の電子装置用基板の処理方法は，電子装置 用の基板を準備する工程と，この基板の表面上に，フッ素添加カーボンカゝらなる絶縁 膜を形成する工程と，前記絶縁膜の表面に露出しているフッ素原子を当該絶縁膜か ら離脱させる工程と，を備え，少なくとも，前記絶縁膜を形成する工程の直後から，前 記フッ素原子を離脱させる工程の完了までの間は，前記基板に水分が接触しないよ うに維持する，ことを特徴とする。
[0010] この方法によれば，絶縁膜の表面に露出しているフッ素原子を，水分と接触する前 に当該絶縁膜から離脱させることで，当該フッ素原子が水分子と反応することを抑制 できる。この結果，絶縁膜の表面力もフッ化水素が発生することがなく，フッ化水素に よって他の膜を破壊し剥離させることが防止できる。また，絶縁膜の表面が変質して 比誘電率が上昇することが防止できる。
[0011] 前記フッ素原子を離脱させる工程は，希ガス又は窒素ガスプラズマ中で生成された 活性種を絶縁膜の表面に衝突させることによって行うことができる。かかる場合，活性 種の物理的な衝突によって，絶縁膜の表面のフッ素原子が当該絶縁膜から飛び出 すように脱離させることができる。
[0012] 前記フッ素原子を離脱させる工程は，基板を希ガス又は窒素ガスカゝら生成されたプ ラズマ中に曝すことによって行うこともできる。かかる場合，不活性ガスである希ガス 又は窒素ガスから生成されたプラズマ自体が有するエネルギーや，当該プラズマか ら再びガスに戻る際に放出される光子エネルギーによって，絶縁膜の表面のフッ素 原子を脱離させることができる。前記希ガスは，例えばアルゴンガス，キセノンガスお よびクリプトンガスよりなる群力 選択される。
[0013] このように基板をプラズマ中に曝す工程は，電子温度が 2eV以下で，電子密度が 1
X 1011個 Zcm3以上のプラズマ空間内で行うことが好ましい。そのような高密度のプ ラズマ空間内に基板を曝すことによって，効率的に短時間でフッ素原子を離脱させる ことができる。
[0014] 前記フッ素原子を離脱させる工程は，基板上の絶縁膜の表面に電子線ないし紫外 線を照射することによって行うこともできる。この場合，電子線ないし紫外線のェネル ギ一によつて，絶縁膜の表面のフッ素原子を離脱させることができる。また，電子線な いし紫外線は，絶縁膜の内部にまで進入するので，絶縁膜中で未結合で不安定な 状態にあるフッ素原子も離脱させることができる。この結果，絶縁膜自体の膜質も向 上させることができる。
[0015] この基板の処理方法においては，前記フッ素原子を離脱させる工程の後に，絶縁 膜上に，当該絶縁膜の表面に水分が接触するのを防止するための防護膜を形成す る工程を更に備えていてもよい。かかる場合，防護膜によって，水分が絶縁膜に接触 することがなくなるので，フッ素原子と水分子との反応がより確実に防止される。
[0016] 本発明によるもう 1つの電子装置用基板の処理方法は，電子装置用の基板を準備 する工程と，この基板の表面上に，フッ素添加カーボンカゝらなる絶縁膜を形成するェ 程と，前記絶縁膜上に，当該絶縁膜の表面に水分が接触するのを防止するための 防護膜を形成する工程と，を備えたことを特徴とする。
[0017] この方法によれば，防護膜により絶縁膜の表面に水分が接触することが防止され， 絶縁膜の表面に露出するフッ素原子と水分子とが反応することがなくなる。この結果 ,フッ化水素ガスの発生による他の膜の破壊，剥離が防止できる。また，絶縁膜が変 質し絶縁膜の比誘電率が上昇することも防止できる。
[0018] この場合，前記絶縁膜を形成する工程の直後から，前記防護膜を形成する工程の 完了までの間は，基板に水分が接触しないように維持することが好ましい。
[0019] また，上記目的を達成するために，本発明の電子装置用基板は，その表面上にフ ッ素添加カーボンカゝらなる絶縁膜が形成されると共に，この絶縁膜上に，当該絶縁膜 の表面に水分が接触するのを防止するため防護膜が形成されている，ことを特徴と する。
[0020] この電子装置用基板によれば，防護膜により絶縁膜の表面のフッ素原子と水分子 が接触し反応することが防止される。このため，絶縁膜の表面カゝらフッ化水素ガスが 発生することがなく，当該フッ化水素ガスによって電子装置が破損することが防止で きる。また，絶縁膜が変質することがなく，絶縁膜の比誘電率が上昇することが防止 できる。
[0021] 前記防護膜の材料は，例えばアモルファスカーボン， SiN, SiCN, SiC, SiCOお よび CNよりなる群から選択される。これらの比誘電率の低!ヽ材料で防護膜を形成す ること〖こよって，絶縁膜と防護膜を含めた膜全体の比誘電率を低く維持できる。
[0022] 前記防護膜は， 200A未満の厚さを有することが好ましい。これにより，防護膜と絶 縁膜を含めた膜全体の比誘電率が上昇することを抑制できる。
図面の簡単な説明
[0023] [図 1]は，本発明による電子装置用基板の処理方法に用いられる基板処理システム の概略図である。
[図 2]は，図 1に示すシステムにおける絶縁膜形成装置の縦断面図である。
[図 3]は，図 2に示す装置における原料ガス供給構造体の平面図である。
[図 4]は，図 1に示すシステムにおける絶縁膜処理装置の縦断面図である。
[図 5]は， CF絶縁膜の表面力 フッ素原子が離脱する様子を示す模式図である。
[図 6]は，電子線照射器を備えた絶縁膜処理装置の縦断面図である。
[図 7]は，本発明による電子装置用基板の処理方法に用いられるもう 1つの基板処理 システムの概略図である。
[図 8]は，図 7に示すシステムにおける絶縁膜処理装置の縦断面図である。
[図 9]は， CF絶縁膜上に防護膜が形成された様子を示す模式図である。
[図 10]は， CF絶縁膜の表面にフッ素原子が露出する様子を示す模式図である。 [図 11a]は， CF絶縁膜の形成後，何の処理もしていない比較例の基板を TDS測定し た結果を示すグラフである。
[図 lib]は， CF絶縁膜の形成後， Arプラズマに 5秒間曝した実施例の基板を TDS測 定した結果を示すグラフである。
[図 11c]は， CF絶縁膜の形成後， Nプラズマに 5秒間曝した実施例の基板を TDS測
2
定した結果を示すグラフである。
発明を実施するための最良の形態
[0024] 以下，図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。
まず、本発明による電子装置用基板の処理方法に用いられる基板処理システムに ついて説明する。
[0025] 基板処理システム 1は，図 1に示すように，カセットステーション 2と，複数の処理装 置 32〜35を備えた処理ステーション 3とを Y方向（図中の左右方向）に一体に接続し た構成を有している。カセットステーション 2は，基板処理システム 1と外部との間で複 数の基板 Wを (例えばカセット Cに収納した状態で)搬入出したり，カセット Cに対して 個々の基板 Wを出し入れしたりするためのものである。また，処理ステーション 3は， 各処理装置 32〜35で基板 Wをそれぞれ枚葉式に処理するように構成されて!ヽる。
[0026] カセットステーション 2は，カセット載置台 4と搬送容器 5により構成されている。カセ ット載置台 4は， 2つのカセット Cを X方向（図 1中の上下方向）に並べて載置できるよ うになつている。搬送容器 5内には，例えば多関節ロボットから構成された基板搬送 体 6とブリアライメントステージ 7とが設けられている。基板搬送体 6は，カセット載置台 4上のカセットじと，ステージ 7と，処理ステーション 3の後述するロードロック室 30, 31 との間で基板 Wを搬送できるようになって 、る。
[0027] 処理ステーション 3は，その中央部にカセットステーション 2から Y方向に向力つて直 線状に形成された搬送路 8を備えている。搬送路 8は，当該搬送路 8内を閉鎖可能な ケーシング 8aに覆われている。ケーシング 8aには，乾燥気体の気体供給装置 20に 連通する給気管 21が接続されており，気体供給装置 20から給気管 21を通じてケー シング 8a内に乾燥気体を供給できる。なお，乾燥気体には，例えば希ガスや窒素ガ ス等の不活性ガスが用いられる。ケーシング 8aには，負圧発生装置 22に連通する排 気管 23が接続されており，この排気管 23からの排気によって，ケーシング 8a内を減 圧することができる。したがって，搬送路 8内の雰囲気を所定の乾燥気体に置換した 後，搬送路 8内を所定の圧力に減圧できる。つまり，搬送路 8内から水分を排除した 後，当該搬送路 8内を水分を含まない乾燥雰囲気に維持することができる。
[0028] 搬送路 8の両側には，ロードロック室 30, 31,絶縁膜形成装置 32, 33,および絶 縁膜処理装置 34, 35が配置されている。各ロードロック室 30, 31および各装置 32 〜35は，それぞれゲートバルブ 36を介して搬送路 8に接続されている。ロードロック 室 30, 31は，カセットステーション 2の搬送容器 5に隣接しており，ロードロック室 30, 31と搬送容器 5とは，ゲートバルブ 37を介して接続されている。したがって，搬送容 器 5内の基板 Wは，ロードロック室 30, 31を経由して搬送路 8内に搬送される。
[0029] 搬送路 8内には， Y方向に向かって延びる搬送レール 38と，当該搬送レール 38上 を移動自在な基板搬送装置 39とが設けられている。基板搬送装置 39は，多関節口 ボットとして構成され，ゲートバルブ 36を介してロードロック室 30, 31,絶縁膜形成装 置 32, 33および絶縁膜処理装置 34, 35と搬送通路 8との間で基板 Wを搬送できる 。以上の構成により，ロードロック室 30, 31から搬送路 8内に搬入された基板 Wを乾 燥雰囲気内に維持しながら，各装置 32〜35へ選択的に搬送し，各装置 32〜35に ぉ ヽて基板 Wに所定の処理を施すことができる。
[0030] 次に，上述の絶縁膜形成装置 32, 33の構成について，絶縁膜形成装置 32を例に 採って説明する。
図 2は，絶縁膜形成装置 32の縦断面を模式的に示している。この絶縁膜形成装置 32は，高周波によって生成されたプラズマを用いて，基板 W上にフッ素添加カーボ ンからなる CF絶縁膜を成膜するプラズマ CVD (chemical vapor deposition)装置であ る。
[0031] 絶縁膜形成装置 32は，図 2に示すように例えば上面が開口した有底円筒状の処理 容器 50を備えている。処理容器 50は，例えばアルミニウム合金により形成され，接地 されている。処理容器 50の底部のほぼ中央部には，基板 Wを載置するための載置 台 51が設けられている。
[0032] 載置台 51には，電極板 52が内蔵されており，電極板 52は，処理容器 50の外部に 設けられた，例えば 13. 56MHzのバイアス用高周波電源 53に接続されている。こ の高周波電源 53により載置台 51の表面に負の高電圧を印加し，プラズマ中の荷電 粒子を引き寄せることができる。また，電極板 52は，図示しない直流電源にも接続さ れており，載置台 51の表面に静電気力を生じさせて，基板 Wを載置台 51上に静電 吸着することができる。
[0033] 載置台 51内には，ヒータ 54が設けられている。ヒータ 54は，処理容器 50の外部に 設けられた電源 55に接続されており，この電源 55からの給電によって発熱し，載置 台 51を所定温度に加熱できる。載置台 51内には，例えば冷却媒体を通流させる冷 却ジャケット 56が設けられている。冷却ジャケット 56は，処理容器 50の外部に設置さ れた冷媒供給装置 57に連通している。冷媒供給装置 57から冷却ジャケット 56に所 定温度の冷媒を供給することによって，載置台 51を所定温度の冷却できる。
[0034] 処理容器 50の上部開口には，気密性を確保するための Oリングなどのシール材 60 を介して，石英ガラスなど力もなる誘電体窓 61が設けられている。この誘電体窓 61に よって処理容器 50内が閉鎖されている。誘電体窓 61の上部には，プラズマ生成用 のマイクロ波を供給する高周波供給部としての RLSA (ラジアルラインスロットアンテ ナ） 62が設けられている。
[0035] RLSA62は，下面が開口した略円筒状のアンテナ本体 63を備えている。アンテナ 本体 63の下面の開口部には，多数のスロットが形成された円盤状のスロット板 64が 設けられている。アンテナ本体 63内のスロット板 64の上部には，低損失誘電体材料 により形成された遅相板 65が設けられている。アンテナ本体 63の上面には，マイクロ 波発振装置 66に通じる同軸導波管 67が接続されている。マイクロ波発振装置 66は ,処理容器 50の外部に設置されており， RLSA62に対し，所定周波数，例えば 2. 4 5GHzのマイクロ波を発振できる。マイクロ波発振装置 66から発振されたマイクロ波 は， RLSA62内に伝搬され，遅相板 65で圧縮され短波長化された後，スロット板 64 で円偏波を発生させ，誘電体窓 61から処理容器 50内に向けて放射される。
[0036] 処理容器 50の上部の内周面には，プラズマ励起用ガスを供給するガス供給口 70 が形成されている。ガス供給口 70は，処理容器 50の内周面に沿って複数箇所に形 成されている。ガス供給口 70には，処理容器 50の外部に設置されたガス供給源 71 に連通するガス供給管 72が接続されている。本実施形態においては，ガス供給源 7 1に希ガスであるアルゴンガスが封入されて 、る。
[0037] 処理容器 50内の載置台 51と RLSA62との間には，原料ガス供給構造体 80が設 けられている。供給構造体 80は，外形が少なくとも基板 Wの直径よりも大きい円板状 に形成され，載置台 51と RLSA62に対向するように設けられている。この供給構造 体 80によって，処理容器 50内は， RLSA62側のプラズマ励起領域 R1と，載置台 51 側のプラズマ拡散領域 R2とに区画されて 、る。
[0038] 図 3に示すように，原料ガス供給構造体 80は，同一平面上で略格子状に配置され た一続きの原料ガス供給管 81を有している。ガス供給管 81は，供給構造体 80の外 周部分に配置された環状管 81aと，管状管 81aの内側において複数の管が互いに 直交するように配置された格子状管 8 lbとで構成されている。図 2に示すように，ガス 供給管 81の断面形状は矩形をなしている。
[0039] また，図 2および図 3に示すように，原料ガス供給構造体 80は，原料ガス供給管 81 同士の間に多数の開口部 82を有している。図 2において，供給構造体 80の上側の プラズマ励起領域 R1で生成されたプラズマは，これらの開口部 82を通過して下側の プラズマ拡散領域 R2に進入する。
[0040] 各開口部 82の平面寸法は， RLSA62から放射されるマイクロ波の波長よりも短く設 定される。こうすること〖こよって， RLSA62から放射されたマイクロ波が原料ガス供給 構造体 80で反射し，マイクロ波のプラズマ拡散領域 R2内への進入を抑制できる。供 給構造体 80の表面，つまり原料ガス供給管 81の表面に不動態膜を被覆することで， プラズマ中の荷電粒子により供給構造体 80がスパッタリングされることを防止できる。 これにより，スパッタリングで飛び出した粒子によって基板 Wが金属汚染されることを 防止できる。
[0041] 図 2に示すように，原料ガス供給構造体 80の供給管 81の下面には，多数の原料ガ ス供給口 83が形成されている。これらの供給口 83は，供給構造体 80の平面内にお いて均等に配置されている。これらのガス供給口 83は，載置台 51に載置された基板 Wに対向する領域にのみ均等に配置されていてもよい。原料ガス供給管 81には，処 理容器 50の外部に設置された原料ガス供給源 84に連通するガス管 85が接続され ている。原料ガス供給源 84には，原料ガスであるフッ素と炭素を含有するガス，例え ば C Fガスが封入されている。原料ガス供給源 84からガス管 85を通じて原料ガス供
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給管 81に供給された原料ガスは，各原料ガス供給口 83から下方のプラズマ拡散領 域 R2に向けて吐出される。
[0042] 処理容器 50の底部には，処理容器 50内の雰囲気を排気するための排気口 90が 設けられている。排気口 90には，ターボ分子ポンプなどの排気装置 91に通じる排気 管 92が接続されている。この排気口 90からの排気により，処理容器 50内を所定の圧 力に減圧できる。
[0043] なお，絶縁膜形成装置 33の構成は，絶縁膜形成装置 32と同様であり，説明を省 略する。
[0044] 次に，上述の絶縁膜処理装置 34, 35の構成について，絶縁膜処理装置 34を例に 採って説明する。
図 4は，絶縁膜処理装置 34の縦断面を模式的に示している。この絶縁膜形成装置 34は，高周波によって希ガスカゝらプラズマを生成し，当該プラズマ中の活性種を基 板 W上に衝突させて基板 W上の絶縁膜を処理するプラズマ処理装置である。
[0045] 図 4に示すように，絶縁膜処理装置 34は，例えばアルミニウム合金により形成され 上面が開口した有底円筒状の処理容器 100を備えている。処理容器 100の底部の ほぼ中央部には，載置台 101が設けられている。載置台 101には，電極板 102が内 蔵されており，電極板 102は，処理容器 100の外部に設けられた，例えば 13. 56M Hzのバイアス用高周波電源 103に接続されている。この高周波電源 103により，載 置台 101の表面に負の高電圧を印加する。これにより，処理容器 100内で生成され たプラズマ中の活性種である正イオンを載置台 101側へ引き付けて，当該正イオン を載置台 101上の基板 W表面に高速で衝突させることができる。また，電極板 102は ,図示しない直流電源にも接続されており，載置台 101の表面に静電気力を生じさ せて，基板 Wを載置台 101上に静電吸着することができる。
[0046] 処理容器 100の上部開口には，気密性を確保するための Oリングなどのシール材 1 10を介して，シャワープレート 111が取り付けられている。シャワープレート 111は， 例えば Al O等の誘電体からなる。このシャワープレート 111によって処理容器 100 の上部開口が閉鎖されている。シャワープレート 111の上側には，カバープレート 11 2を挟んで，プラズマ発生用のマイクロ波を供給するための RLSA113が設けられて いる。
[0047] シャワープレート 111は，例えば円板状に形成され，載置台 101に対向するように 配置されている。シャワープレート 111には，鉛直方向に貫通する複数のガス供給孔 114が形成されて!、る。処理容器 100の側面からシャワープレート 111の内部を中央 部まで水平に貫通し，シャワープレート 111の上面に開口するガス供給管 115が形 成されている。シャワープレート 111の上面に形成された凹部により，シャワープレー ト 111とカバープレート 112との間にガス流路 116が形成されて!ヽる。ガス流路 116 は，ガス供給管 115および各ガス供給孔 114と連通している。したがって，ガス供給 管 115に供給されたプラズマガスは，ガス供給管 115を通ってガス流路 116に送られ ,ガス流路 116から各ガス供給孔 114を通って処理容器 100内に供給される。
[0048] ガス供給管 115は，処理容器 100の外部に設置されたガス供給源 117に連通して いる。ガス供給源 117には，希ガスであるクリプトンガスが封入されている。したがって ,処理容器 110内へは，プラズマ励起用ガスとしてクリプトンガスを供給できる。
[0049] カバープレート 112は， Oリング等のシール部材 118を介してシャワープレート 111 の上面に接着されている。カバープレート 112は，例えば Al Oなどの誘電体により
2 3
形成されている。
[0050] RLSA113は，下面が開口した略円筒状のアンテナ本体 120を備えている。アンテ ナ本体 120の下面の開口部には，スロット板 121が設けられ，そのスロット板 121の 上部には，遅相板 122が設けられている。アンテナ本体 120には，マイクロ波発振装 置 123に通じる同軸導波管 124が接続されている。マイクロ波発振装置 123は，処 理容器 100の外部に設置されており， RLSA113に対し，所定周波数，例えば 2. 45 GHzのマイクロ波を発振できる。マイクロ波発振装置 123から発振されたマイクロ波 は， RLSA113内に伝搬され，遅相板 122で圧縮され短波長化された後，スロット板 121で円偏波を発生させ，カバープレート 112およびシャワープレート 111を介して 処理容器 100内に向けて放射される。
[0051] 処理容器 100の底部には，処理容器 100内の雰囲気を排気するための排気口 13 0が設けられている。排気口 130には，ターボ分子ポンプなどの排気装置 131に通じ る排気管 132が接続されている。この排気口 130からの排気により，処理容器 100内 を所定の圧力に減圧できる。この減圧によって，処理容器 100内に存在する水分が 排除され，処理容器 100内を水分を含まない乾燥雰囲気に維持することができる。
[0052] 以上のように絶縁膜処理装置 34は，図 2に示した絶縁膜成膜装置 32とは異なり， R LSA113と載置台 101との間に，原料ガス供給構造体を持たな!ヽ構成になって!/ヽる 。なお，絶縁膜処理装置 35は，絶縁膜処理装置 34と同様の構成であるので，説明 を省略する。
[0053] 次に，以上のように構成された基板処理システム 1を用いた基板 Wの処理方法を， 電子装置である多層構造の半導体装置用の基板を処理する場合を例に採って説明 する。
[0054] 例えば他の処理装置にぉ 、て配線層となる導電膜が形成された基板 Wがカセット C内に収容され，当該カセット Cが図 1に示すように基板処理システム 1のカセット載 置台 4に載置される。このとき，基板処理システム 1の搬送路 8内は，例えば給気管 2 1からの給気によって乾燥気体に置換され，その後排気管 23からの排気によって所 定の圧力に減圧されている。こうして，搬送路 8内は，水分を含まない減圧雰囲気に 維持されている。
[0055] カセット載置台 4にカセット Cが載置されると，基板搬送体 6によってカセット C内から 基板 Wが取り出され，ブリアライメントステージ 7に搬送される。ステージ 7において位 置合わせの行われた基板 Wは，基板搬送体 6によってゲートバルブ 37を介して例え ばロードロック室 30〖こ搬送される。ロードロック室 30の基板 Wは，基板搬送装置 39に よって搬送路 8を通って絶縁膜形成装置 32に搬送される。
[0056] 絶縁膜形成装置 32に搬送された基板 Wは，図 2に示すように処理容器 50内の載 置台 51上に吸着保持される。このとき，基板 Wは，ヒータ 54の発熱によって，例えば 350°C程度に維持される。続いて，排気装置 51により処理容器 50内の排気が開始 され，処理容器 50内が所定の圧力，例えば 13. 3Pa (100mTorr)程度に減圧され る。この減圧によって，処理容器 50内も水分を含まない乾燥雰囲気に維持される。
[0057] 処理容器 50内が減圧されると，ガス供給口 70からプラズマ励起領域 R1に向けて アルゴンガスが供給される。 RLSA62からは，直下のプラズマ励起領域 R1に向けて ,例えば 2. 45GHzのマイクロ波が放射される。このマイクロ波の放射によって，プラ ズマ励起領域 R1においてアルゴンガスがプラズマ化される。このとき， RLSA62力ら 放射されたマイクロ波は，原料ガス供給構造体 80で反射し，プラズマ励起領域 R1内 に留まる。この結果，プラズマ励起領域 R1内には，いわゆる高密度のプラズマ空間 が形成される。
[0058] 一方，載置台 51には，バイアス用高周波電源 53によって負の電圧が印加される。
これにより，プラズマ励起領域 R1内で生成されたプラズマは，原料ガス供給構造体 8 0の開口部 82を通過してプラズマ拡散領域 R2に拡散する。プラズマ拡散領域 R2に は，原料ガス供給構造体 80の原料ガス供給口 83から C Fガスが供給されている。 C
5 8
Fガスは，例えばプラズマ励起領域 R1から拡散したプラズマにより活性ィ匕され， C
5 8 5
Fガスの活性種によって，基板 W上には，フッ素原子と炭素原子力ゝらなる CF絶縁膜
8
が形成される。このとき，図 10に示したように CF絶縁膜 Iの表面には，フッ素 (F)原子 が並んで露出する。
このようにして形成される CF絶縁膜は，成膜中に使用されるガスに H原子が含まれ ないことから，膜中の F原子が H原子と結合して HFを生成することが防止され，極め て優れた品質を持った絶縁膜となる。
[0059] 基板 W上に所定厚さの CF絶縁膜 Iが形成されると，マイクロ波の放射や，原料ガス ,プラズマガスの供給が停止され，載置台 51上の基板 Wは，基板搬送装置 39によつ て処理容器 50から搬出される。絶縁膜形成装置 32から搬出された基板 Wは，搬送 路 8内を通って絶縁膜処理装置 34に搬送される。この間，搬送路 8内が乾燥雰囲気 に維持されて 、るので，基板 W上の CF絶縁膜 Iの表面に水分が接触することがな ヽ
[0060] 絶縁膜処理装置 34は，排気口 130からの排気によって，予め減圧雰囲気，例えば 33. 3Pa (250mTorr)に維持されている。したがって，基板 Wが搬入されても，基板 Wが引き続き乾燥雰囲気内に維持される。絶縁膜処理装置 34に搬送された基板 W は，例えば 30°Cに温度調節された載置台 101上に吸着保持される。基板 Wが載置 台 101上に保持されると，バイアス用高周波電源 103によって載置台 101に負の高 電圧が印加される。一方，シャワーヘッド 111からは，クリプトンガスが下方に向けて 例えば 50cm3Zminで供給されと共に， RLSA113力らは， 2. 45GHzのマイクロ波 が例えば出力 500Wで放射される。このマイクロ波の放射によって，クリプトンガスが プラズマ化され，当該プラズマ中の活性種であるクリプトン 'イオン Kr+が，載置台 10 1側の負電位に引き寄せられる。これにより，クリプトン 'イオン Kr+が高速で載置台 1 01上の基板 W表面に衝突する。図 5に示すように，この Kr+の衝突によって，基板上 の絶縁膜 Iの表面に露出しているフッ素 (F)原子が絶縁膜 I力 離脱させられる。
[0061] 例えばマイクロ波が 5秒間照射され，基板 W上の CF絶縁膜 Iの表面のフッ素原子が 十分に離脱されると，マイクロ波の供給やクリプトンガスの供給が停止される。その後 ,基板 Wが基板搬送装置 39によって絶縁膜処理装置 34から搬出される。搬出され た基板 Wは，搬送路 8を通ってロードロック室 31に搬送され，基板搬送体 6によって カセット載置台 4上のカセット C内に収容される。その後，他の処理装置において，フ オトリソグラフィ法によって基板 W上の CF絶縁膜 Iがパターユングされた後，導電膜や 保護膜などが所定のパターンで形成されることで，半導体装置が製造される。
[0062] 以上の実施形態によれば，基板 W上に CF絶縁膜 Iを形成した後，当該 CF絶縁膜 I に水分が接触しな ヽように維持しつつ， CF絶縁膜 Iの表面に活性種を高速で衝突さ せて， CF絶縁膜 Iの表面カゝらフッ素原子を離脱させた。この結果， CF絶縁膜 Iの表面 に露出したフッ素原子がなくなり，以後，フッ素原子と水分子とが反応することがない 。したがって， CF絶縁膜 I力もフッ化水素ガスが放出されることが防止され，例えば半 導体装置内の他の層の膜が破損し剥離することがない。また， CF絶縁膜 Iの表面が 劣化し CF絶縁膜 Iの比誘電率が上昇することもない。なお，以上の実施形態におい て，絶縁膜処理装置 34において，プラズマを生成するガスとしてクリプトンガスを用い たが，他の希ガスであるヘリウムガスやキセノンガス，アルゴンガスを用いてもよいし， 窒素ガスを用いてもよい。
[0063] 以上の実施形態では，希ガス又は窒素ガスのプラズマ中で生成された活性種を C F絶縁膜 Iに積極的に衝突させることによって， CF絶縁膜 I表面のフッ素原子を離脱 させていた。これに代えて， CF絶縁膜 Iが形成された基板 Wを，希ガス又は窒素ガス 力も生成されたプラズマ中に曝すことによってフッ素原子を離脱させてもよい。 [0064] かかる場合，図 4の絶縁膜処理装置 34において，シャワープレート 111から，例え ば希ガスであるクリプトンガスが供給される。そして， RLS Al l 3からのマイクロ波の供 給によって，クリプトンガスをプラズマ化し，処理容器 100内に高密度，例えば電子温 度が 2eV以下で，電子密度が I X 1011個 Zcm3以上のプラズマ空間を形成する。こ の高密度のプラズマ空間に基板 Wを曝すことによって，例えばクリプトンイオン自体 のエネルギーや，クリプトンイオンカゝらクリプトンガスに戻る際に放出される光子エネル ギ一によつて，基板 W上の CF絶縁膜 Iの表面に露出しているフッ素ガス原子が離脱 される。この場合，励起エネルギーの高いクリプトンガスが用いられるので，短時間で 効率的にフッ素ガス原子を離脱させることができる。なお，この例において，プラズマ を生成するガスとして，クリプトンガス以外の他の希ガス，例えばキセノンガスやアル ゴンガス，窒素ガスを用いてもよい。
[0065] 以上の実施形態で記載したフッ素原子の離脱方法に代えて， CF絶縁膜 Iが形成さ れた基板 Wに電子線を照射して，フッ素原子を離脱させてもよ!ヽ。
[0066] かかる場合，例えば図 4の絶縁膜処理装置 34に代えて図 6に示すような絶縁膜処 理装置 150が用いられる。この絶縁膜形成装置 150は，閉鎖可能な処理容器 151を 備えている。処理容器 151の底部中央には，載置台 152が設けられている。処理容 器 151上部の載置台 152に対向する位置には，複数の電子線照射器 153が取り付 けられている。これらの照射器 153は，例えば載置台 152に載置された基板 Wの表 面に均等に電子線を照射できるように配置されている。電子線照射器 153は，処理 容器 151の外部に設置された高圧電源 154により高電圧を付加することによって，電 子線を照射できる。また，例えば高圧電源 154の動作を制御する制御部 155によつ て，電子線の照射量を調整できる。
[0067] 処理容器 151の底部には，処理容器 151内の雰囲気を排気するための排気口 15 6が設けられている。排気口 156には，ターボ分子ポンプなどの排気装置 157に通じ る排気管 158が接続されている。この排気口 156からの排気により，処理容器 151内 を所定の圧力に減圧し，処理容器 151内を水分を含まな ヽ減圧雰囲気に維持できる
[0068] そして，フッ素原子を離脱させる際には，処理容器 151内は，排気口 156からの排 気によって予め乾燥雰囲気に維持され，当該処理容器 151内に基板 Wが搬入され る。搬入された基板 Wは，載置台 152上に載置され，その後，電子線照射器 153か ら基板 W上の CF絶縁膜 Iに対して電子線が照射される。その電子線のエネルギーに よって CF絶縁膜 Iの表面に露出しているフッ素原子が炭素原子力 切り離され，離脱 させられる。かかる場合，高エネルギーの電子線の照射によって効率的にフッ素原 子を離脱することができる。また，電子線は， CF絶縁膜 Iの内部にまで透過するので , CF絶縁膜 Iの内部において未結合で不安定な状態で存在するフッ素原子も離脱さ れ， CF絶縁膜 I自体の膜質の向上が図られる。
[0069] なお，この例によれば， CF絶縁膜 Iの表面に電子線を照射していたが，電子線に 代えて紫外線を照射してもよい。この場合，図 6に示す絶縁膜処理装置 150には，電 子線照射器 153に代えて紫外線照射器 160が設けられる。 CF絶縁膜 Iに紫外線を 照射した場合も，高エネルギーの紫外線によりフッ素原子の離脱が効率的に行われ る。また， CF絶縁膜 Iの内部に不安定な状態で存在するフッ素原子も離脱させること ができる。
[0070] 以上の実施形態では， CF絶縁膜 Iの表面に露出したフッ素原子を離脱させることに よって，フッ素原子と水分子との反応を防止していた。これに代えて、基板 W上に形 成した CF絶縁膜の上に，水分の接触を防止するための防護膜を形成することによつ て，フッ素原子と水分子との反応を防止してもよい。
[0071] そのような場合，図 7に示すように，図 1に示した処理システム 1の絶縁膜処理装置 34, 35に代えて，防護膜を形成するための絶縁膜処理装置 170, 171の設けられた 基板処理システム 1 'が用いられる。絶縁膜処理装置 170, 171としては，プラズマを 用いて成膜するプラズマ CVD装置が用いられる。
[0072] 図 8に示すように，絶縁膜処理装置 170は，図 2に示したガス供給源 71および原料 ガス供給源 84に代えて，第 1,第 2および第 3のガス供給源 202, 203, 204,並びに 原料ガス供給源 215をそれぞれ備えている。絶縁膜処理装置 170のその他の構成 は，図 2に示した絶縁膜形成装置 32と実質的に同様である。
この実施形態にぉ ヽては，例えば基板 W上に SiNカゝらなる防護膜を形成するため に，第 1のガス供給源 202には水素ガス，第 2のガス供給源 203にはアルゴンガス， 第 3のガス供給源 204には窒素ガスが，それぞれ封入されている。また，原料ガス供 給源 215には，原料ガスであるシランガスが封入されている。
[0073] なお，絶縁膜処理装置 171の構成については，絶縁膜処理装置 170と同じである ので説明を省略する。
[0074] 以上のように構成された基板処理システム 1 'にお 、ては，まず上述した実施形態と 同様に絶縁膜形成装置 32または 33で基板 Wの表面に CF絶縁膜 Iが形成される。そ の後，基板 Wは， CF絶縁膜 Iに水分が接触しないように維持しながら，搬送路 8を通 つて絶縁膜処理装置 170または 171,例えば処理装置 170内に搬送される。絶縁膜 処理装置 170内は，排気口 90からの排気によって予め減圧されており，乾燥雰囲気 に維持されている。絶縁膜処理装置 170内に搬送された基板 Wは，載置台 51に載 置される。
[0075] 基板 Wは，載置台 51内のヒータ 54によって，例えば 350°C程度に維持される。ガス 供給口 70からは，アルゴンガス，水素ガスおよび窒素ガスの混合ガスがプラズマ励 起領域 R1に向けて供給される。 RLSA62からは， 2. 45GHzのマイクロ波が直下の プラズマ励起領域 R1に放射され，プラズマ励起領域 R1内の混合ガスがプラズマ化 される。
[0076] 載置台 51には，バイアス用高周波電源 53によって負の電圧が印加され，プラズマ 励起領域 R1内のプラズマは，原料ガス供給構造体 80を通過してプラズマ拡散領域 R2内に拡散する。プラズマ拡散領域 R2には，原料ガス供給口 83からシランガスが 供給されており，当該シランガスは，プラズマ励起領域 R1から拡散したプラズマによ つて活性ィ匕される。当該シランガスや窒素ガスのラジカルなどによって，基板 Wの CF 絶縁膜 Iの表面上に SiNが堆積し成長する。このようにして，図 9に示すように， CF絶 縁膜 I上に， 200 A未満，好ましくは 100 A未満，例えば 30〜90A程度の厚さの Si N膜 (シリコン窒化膜)力もなる防護膜 Dが形成される。
[0077] この実施形態によれば， CF絶縁膜 Iが形成された基板 Wを，水分が接触しないよう に絶縁膜処理装置 170に搬送し，処理装置 170にお 、て CF絶縁膜 Iの表面上に Si N力もなる防護膜 Dを形成することができる。このため， CF絶縁膜 Iの表面に露出した フッ素原子が水分子と反応することを防止できる。この結果， CF絶縁膜 Iカもフツイ匕 水素ガスが放出されることがなく，当該フッ化水素ガスによって例えば半導体装置内 の他の膜が破損し剥離することが防止される。また，水分子との反応により CF絶縁膜 I自体が変質し比誘電率が上昇することが防止される。さらに， CF絶縁膜 I上には， Si Nカゝらなる防護膜 Dを 200A未満の厚さに形成したので， CF絶縁膜 Iと防護膜 Dを含 めた膜全体の絶縁性を維持できる。
[0078] 防護膜 Dの材料は， SiNに限られず，アモルファスカーボン， SiCN, SiC, SiCO 又は CNなどの比誘電率の低い他の材料を用いてもよい。ここで，アモルファスカー ボンとは，水素添カ卩アモルファスカーボンを含むものである。これらのアモルファス力 一ボン， SiCN, SiC, SiCO又は CNの材料を用いた場合， SiNよりも比誘電率が低 いので，防護膜 Dをより厚くすることができ，防護膜 Dの成膜をより簡単に行うことがで きる。例えば，防護膜 Dの材料がアモルファスカーボン， SiCN, SiC, SiCO, CNの 場合は， 5〜500A程度の厚さが好ましい。また，防護膜 Dを形成する絶縁膜処理装 置は，電子サイクロトロン共鳴を利用したプラズマ CVD装置や，スパッタリング装置， I CPプラズマ装置又は平行平板型プラズマ装置などの他の成膜装置であってもよい。
[0079] なお，先の実施形態（図 1〜図 6)のように基板 W上の CF絶縁膜の表面力もフッ素 原子を離脱させた後，当該 CF絶縁膜の表面の炭素を直接窒化させてもよい。かかる 場合， CF絶縁膜の表面が防護膜としての機能を果たす。
[0080] また，先の実施形態（図 1〜図 6)のように基板 W上の CF絶縁膜 Iの表面力もフッ素 原子を離脱させた後で， CF絶縁膜 I上に防護膜 Dを形成してもよい。こうすること〖こよ つて， CF絶縁膜 Iの表面のフッ素原子と水分子との反応をより確実に防止することが できる。
[0081] 図 11a〜図 11cは，先の実施形態（図 1〜図 5)に基づいて処理された CF絶縁膜の 性状を確認するための実験結果を示すものである。そのうち，図 11aは， CF絶縁膜 の形成後，何の処理もしていない比較例，図 l ibは， CF絶縁膜の形成後， Arプラズ マに 5秒間曝した実施例，図 11cは， CF絶縁膜の形成後， Nプラズマに 5秒間曝し
2
た実施例の基板を，それぞれ TDS (昇温離脱ガス分析法: thermal desorption spectroscopy)により測定した結果を示す。
[0082] これらの図から分力るように， CF絶縁膜をプラズマに曝すことで，膜中からの（特に Fの)脱ガスは減少する。これらの図には代表的な脱ガス成分のみ示しているが，実 際にはプラズマに曝すことによる C, CF, CF , SiF等の成分の減少も観測されてい
2 3
る。このことは， CF絶縁膜形成後の基板をァニール処理する際に CF絶縁膜からの 脱ガス量が少ないことを意味する。従って、 CF絶縁膜と、その上に積層されるノリア 層，配線層，保護層等との界面において，ボイドの発生を防止するとともに，両者間 の良好な密着性を維持することにつながる。
[0083] なお，以上において，本発明の実施形態の幾つかの例について説明したが，本発 明はこれらの例に限らず種々の態様を採りうるものである。例えば，以上の実施形態 にお 、て CF絶縁膜 Iが形成された基板 Wは，半導体装置である半導体装置に用い られるものであつたが，他の電子装置，例えば液晶表示装置，有機 EL素子に用いら れるものであってもよい。
産業上の利用可能性
[0084] 本発明は，半導体装置，液晶表示装置，有機 EL素子などの電子装置の製造にお いて，電子装置用基板の表面にフッ素添加カーボン力もなる良質の絶縁膜を形成す る際に有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 電子装置用の基板を準備する工程と，
この基板の表面上に，フッ素添加カーボンカゝらなる絶縁膜を形成する工程と， 前記絶縁膜の表面に露出しているフッ素原子を当該絶縁膜から離脱させる工程と を備え，
少なくとも，前記絶縁膜を形成する工程の直後から，前記フッ素原子を離脱させる 工程の完了までの間は，前記基板に水分が接触しないように維持する，ことを特徴と する電子装置用基板の処理方法。
[2] 前記フッ素原子を離脱させる工程は，
希ガス又は窒素ガスのプラズマ中で生成された活性種を前記絶縁膜の表面に衝突 させること〖こよって行われる，ことを特徴とする請求項 1記載の方法。
[3] 前記フッ素原子を離脱させる工程は，
前記基板を希ガス又は窒素ガスから生成されたプラズマ中に曝すことによって行わ れる，ことを特徴とする請求項 1に記載の方法。
[4] 前記希ガスは，アルゴンガス，キセノンガスおよびクリプトンガスよりなる群カゝら選択 される，ことを特徴とする請求項 3記載の方法。
[5] 前記フッ素原子を離脱させる工程は，
電子温度が 2eV以下で，電子密度が 1 X 1011個 Zcm3以上のプラズマ空間内で行 われる，ことを特徴とする請求項 3記載の方法。
[6] 前記フッ素原子を離脱させる工程は，
前記絶縁膜の表面に電子線を照射することによって行われる，ことを特徴とする請 求項 1記載の方法。
[7] 前記フッ素原子を離脱させる工程は，
前記絶縁膜の表面に紫外線を照射することによって行われる，ことを特徴とする請 求項 1記載の方法。
[8] 前記フッ素原子を離脱させる工程の後に，
前記絶縁膜上に，当該絶縁膜の表面に水分が接触するのを防止するための防護 膜を形成する工程を更に備えた，ことを特徴とする請求項 1記載の方法。
[9] 前記防護膜の材料は，アモルファスカーボン， SiN, SiCN, SiC, SiCOおよび CN よりなる群から選択される，ことを特徴とする請求項 8記載の方法。
[10] 前記防護膜は 200A未満の厚さを有する，ことを特徴とする請求項 8記載の方法。
[11] 電子装置用の基板を準備する工程と，
この基板の表面上に，フッ素添加カーボンカゝらなる絶縁膜を形成する工程と， 前記絶縁膜上に，当該絶縁膜の表面に水分が接触するのを防止するための防護 膜を形成する工程と，
を備えたことを特徴とする電子装置用基板の処理方法。
[12] 前記絶縁膜を形成する工程の直後から，前記防護膜を形成する工程の完了までの 間は，前記基板に水分が接触しないように維持する，ことを特徴とする請求項 11記 載の方法。
[13] 前記防護膜の材料は，アモルファスカーボン， SiN, SiCN, SiC, SiCOおよび CN よりなる群から選択される，ことを特徴とする請求項 11記載の方法。
[14] 前記防護膜は 200 A未満の厚さを有する，ことを特徴とする請求項 11記載の方法
[15] 電子装置用の基板であって，
その表面上にフッ素添加カーボンカゝらなる絶縁膜が形成されると共に，この絶縁膜 上に，当該絶縁膜の表面に水分が接触するのを防止するため防護膜が形成されて いる，ことを特徴とする電子装置用基板。
[16] 前記防護膜の材料は，アモルファスカーボン， SiN, SiCN, SiC, SiCOおよび CN よりなる群カゝら選択される，ことを特徴とする請求項 15記載の基板。
[17] 前記防護膜は 200A未満の厚さを有する，ことを特徴とする請求項 15記載の基板
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