JP4555143B2 - Substrate processing method - Google Patents

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Description

本発明は，基板の処理方法に関する。 The present invention relates to a process how the substrate.

例えば，電子装置である半導体デバイスの高集積化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化膜があるが，半導体デバイス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低くすることが要求されている。   For example, a multilayer wiring structure is adopted as one technique for achieving high integration of a semiconductor device that is an electronic device. In order to adopt a multilayer wiring structure, the n-th wiring layer and the (n + 1) -th wiring layer are connected by a conductive layer, and a thin film called an interlayer insulating film is formed in a region other than the conductive layer. The A typical example of the interlayer insulating film is a silicon oxide film, but it is required to lower the relative dielectric constant of the interlayer insulating film in order to further increase the operation speed of the semiconductor device.

このような背景からフッ素添加カーボン（フロロカーボン）からなる絶縁膜（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，シリコン酸化膜に比べて大幅に比誘電率を低減することができる。   Under such circumstances, an insulating film made of fluorine-added carbon (fluorocarbon) (hereinafter referred to as “CF insulating film”) is attracting attention. According to this CF insulating film, the relative dielectric constant is significantly higher than that of a silicon oxide film. Can be reduced.

ＣＦ絶縁膜の成膜は，例えばプラズマ処理装置において，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フッ素添加カーボンの原料ガスである例えばＣ５Ｆ８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って行われる（例えば，特許文献１参照。）。 For example, in a plasma processing apparatus, a CF insulating film is formed by, for example, converting a plasma gas for generating plasma such as argon gas into a plasma by using a microwave, and exciting a source gas of fluorine-added carbon, for example, C 5 F 8 by this plasma. The generated radicals are deposited on the substrate (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら，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水分子が吸着し，成膜後に基板を加熱した時などに，当該吸着した水分子がＣＦ絶縁膜の表面の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から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おり，半導体デバイス内の例えば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，当該バリアメタル膜を破壊し剥離させることがあった。この結果，半導体デバイスの多層配線構造が適正に形成されず，半導体デバイスの生産効率が著しく低下していた。   However, when a CF insulating film is formed, as shown in FIG. 10, the fluorine atoms in the CF insulating film I are oriented on the surface side of the film and exposed to the surface of the film. Fluorine atoms have high electronegativity and are easily adsorbed by water molecules. Therefore, if fluorine atoms are left exposed on the surface of the film, water molecules are adsorbed, for example, when transporting the substrate. When the substrate is heated after film formation, the adsorbed water molecules react with fluorine atoms on the surface of the CF insulating film. Fluorine atoms that have reacted with water molecules are released from the CF insulating film I as hydrogen fluoride gas. This hydrogen fluoride gas has a property of corroding and destroying the film, and reacts with a barrier metal film formed between, for example, a conductive layer and an interlayer insulating film in a semiconductor device, and the barrier metal film is It sometimes broke and peeled off. As a result, the multilayer wiring structure of the semiconductor device was not properly formed, and the production efficiency of the semiconductor device was significantly reduced.

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のリーク特性が悪化していた。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，半導体デバイスの性能の低下させていた。   In addition, 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 deteriorated. For this reason, for example, the insulating property of the interlayer insulating film formed by the CF insulating film I is lowered, and the performance of the semiconductor device is lowered.

特開平１１−１６２９６０号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-162960

本発明は，か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基板の処理方法を提供することをその目的とする。 The present invention has been made in view of the foregoing, the fluorine atoms exposed on the surface of the CF insulating film as its object to provide a process how suppress substrate to react with water molecules.

上記目的を達成させるために，本発明の基板の処理方法は，基板上にフッ素添加カーボンからなる絶縁膜を形成する工程と，少なくとも前記絶縁膜を形成した直後から前記基板に水分が接触しないように維持し，当該基板上の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，を有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a substrate processing method according to the present invention includes a step of forming an insulating film made of fluorine-added carbon on a substrate, and prevents moisture from contacting the substrate at least immediately after the insulating film is formed. And the step of detaching fluorine atoms exposed on the surface of the insulating film on the substrate from the insulating film.

本発明によれば，フッ素添加カーボンの絶縁膜が形成された基板に水分が接触しないように維持しつつ，当該絶縁膜の表面に露出しているフッ素原子を離脱するので，絶縁膜の表面に露出しているフッ素原子と水分子が反応することを抑制できる。この結果，絶縁膜の表面から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。   According to the present invention, the fluorine atoms exposed on the surface of the insulating film are released while maintaining the substrate on which the fluorine-added carbon insulating film is formed while keeping moisture away from the substrate. It can suppress that the fluorine atom and water molecule which are exposed react. As a result, hydrogen fluoride is not generated from the surface of the insulating film, and other films can be prevented from being broken and peeled off by hydrogen fluoride. Further, it is possible to prevent the dielectric constant from increasing due to the change of the surface of the insulating film.

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を照射することによって行われてもよく，基板上の絶縁膜の表面に紫外線を照射することによって行われてもよい。これらの場合，電子線或いは紫外線のエネルギーによって，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，電子線或いは紫外線は，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。   The step of releasing the fluorine atoms may be performed by irradiating the surface of the insulating film on the substrate with an electron beam or by irradiating the surface of the insulating film on the substrate with ultraviolet rays. In these cases, fluorine atoms on the surface of the insulating film can be released by the energy of electron beams or ultraviolet rays. In addition, since the electron beam or the ultraviolet ray enters the inside of the insulating film, fluorine atoms that are not bonded and are unstable in the insulating film can be separated. As a result, the film quality of the insulating film itself can be improved.

前記基板の処理方法において，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，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有していてもよい。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。前記フッ素原子を離脱させる工程の後に，前記絶縁膜の表面を窒化させる工程を有していてもよい。 The method for treating a substrate may include a step of forming a protective film for preventing moisture from contacting the surface of the insulating film on the insulating film after the step of releasing the fluorine atoms. Good. In such a case, the protective film prevents moisture from coming into contact with the insulating film, thereby preventing the reaction between fluorine atoms and water molecules more reliably. A step of nitriding the surface of the insulating film may be provided after the step of releasing the fluorine atoms.

前記防護膜は，アモルファスカーボン，ＳｉＮ，ＳｉＣＮ，ＳｉＣ，ＳｉＣＯ又はＣＮのいずれかから構成されていてもよい。前記防護膜を，かかる比誘電率の低い材料で構成することによって，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。   The protective film may be made of any of amorphous carbon, SiN, SiCN, SiC, SiCO, or CN. By constituting the protective film with a material having such a low relative dielectric constant, the relative dielectric constant of the entire film including the insulating film and the protective film can be kept low.

前記防護膜は，２００Å未満の厚みを有するものであってもよい。かかる場合，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。   The protective film may have a thickness of less than 200 mm. In such a case, it is possible to suppress an increase in the relative dielectric constant of the entire film including the protective film and the insulating film.

本発明によれば，絶縁膜の表面のフッ素原子と水分子との反応が抑制されるので，絶縁膜の膜質が維持され，また，絶縁膜周辺の他の膜が破損することがない。   According to the present invention, since the reaction between fluorine atoms and water molecules on the surface of the insulating film is suppressed, the film quality of the insulating film is maintained, and other films around the insulating film are not damaged.

以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，本発明の基板の処理方法が実施される基板処理装置１の構成の概略を示す平面図である。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of a substrate processing apparatus 1 in which the substrate processing method of the present invention is implemented.

基板処理装置１は，図１に示すように，例えば複数の基板Ｗをカセット単位で外部から基板処理装置１に対して搬入出したり，カセットＣに対して基板Ｗを搬入出したりするカセットステーション２と，基板Ｗを枚葉式に処理する複数の各種装置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。   As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus 1 includes, for example, a cassette station 2 for loading / unloading a plurality of substrates W from / to the substrate processing apparatus 1 and loading / unloading the substrates W to / from the cassette C from the outside. And a processing station 3 provided with a plurality of various apparatuses for processing the substrate W in a single wafer type is integrally connected in the Y direction (left and right direction in the figure).

カセットステーション２は，カセット載置台４と搬送チャンバ５により構成され，カセット載置台４は，複数，例えば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っている。搬送チャンバ５は，例えば多関節ロボットから構成された基板搬送体６とプリアライメントステージ７を備えている。基板搬送体６は，カセット載置台４上のカセットＣと，プリアライメントステージ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に対して基板Ｗを搬送できる。   The cassette station 2 includes a cassette mounting table 4 and a transfer chamber 5, and the cassette mounting table 4 can mount a plurality of, for example, two cassettes C side by side in the X direction (vertical direction in FIG. 1). Yes. The transfer chamber 5 includes, for example, a substrate transfer body 6 and a pre-alignment stage 7 constituted by an articulated robot. The substrate transport body 6 can transport the substrate W to the cassette C on the cassette mounting table 4, the pre-alignment stage 7, and load lock chambers 30 and 31 described later of the processing station 3.

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方向に向かっ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，例えば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気体が用いられる。ケーシング８ａには，例えば負圧発生装置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。   The processing station 3 includes a conveyance path 8 formed linearly from the cassette station 2 in the Y direction at the center thereof. The conveyance path 8 is covered with a casing 8 a that can close the inside of the conveyance path 8. For example, an air supply pipe 21 communicating with a dry gas supply device 20 is connected to the casing 8a, and the dry gas can be supplied into the casing 8a from the gas supply device 20 through the air supply tube 21. As the dry gas, for example, an inert gas such as a rare gas or nitrogen gas is used. For example, an exhaust pipe 23 communicating with the negative pressure generator 22 is connected to the casing 8a, and the inside of the casing 8a can be decompressed by exhaust from the exhaust pipe 23. Therefore, after replacing the atmosphere in the transport path 8 with a predetermined dry gas, the transport path 8 can be depressurized to a predetermined pressure. That is, after removing moisture from the inside of the conveyance path 8, the inside of the conveyance path 8 can be maintained in a dry atmosphere containing no moisture.

搬送路８を挟んだＸ方向の両側には，当該搬送路８に沿って，例えばロードロック室３０，３１，絶縁膜形成装置３２，３３，絶縁膜処理装置３４，３５がカセットステーション２側から順に配置されている。各ロードロック室３０，３１，絶縁膜形成装置３２，３３及び絶縁膜処理装置３４，３５は，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の搬送チャンバ５に隣接しており，ロードロック室３０，３１と搬送チャンバ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，搬送チャンバ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。   On both sides in the X direction across the transport path 8, along the transport path 8, for example, load lock chambers 30 and 31, insulating film forming apparatuses 32 and 33, and insulating film processing apparatuses 34 and 35 are provided from the cassette station 2 side. Arranged in order. The load lock chambers 30 and 31, the insulating film forming devices 32 and 33, and the insulating film processing devices 34 and 35 are connected to the transfer path 8 via the gate valve 36. The load lock chambers 30 and 31 are adjacent to the transfer chamber 5 of the cassette station 2, and the load lock chambers 30 and 31 and the transfer chamber 5 are connected via a gate valve 37. Accordingly, the substrate W in the transfer chamber 5 is transferred into the transfer path 8 via the load lock chambers 30 and 31.

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上を移動自在で，多関節ロボットから構成された基板搬送装置３９が設けられている。基板搬送装置３９は，搬送レール３８上を移動し，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及び絶縁膜処理装置３４，３５に対して基板Ｗを搬送できる。以上の構成から，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，前記装置３２〜３５に選択的に搬送し，当該装置３２〜３５において基板Ｗに所定の処理を施すことができる。   In the transport path 8, there are provided a transport rail 38 extending in the Y direction, and a substrate transport device 39 configured to be movable on the transport rail 38 and composed of an articulated robot. The substrate transfer device 39 moves on the transfer rail 38 and can transfer the substrate W to the load lock chambers 30 and 31, the insulating film forming devices 32 and 33, and the insulating film processing devices 34 and 35 through the gate valve 36. . With the above configuration, the substrate W carried into the transport path 8 from the load lock chambers 30 and 31 is selectively transported to the devices 32 to 35 while being maintained in a dry atmosphere. A predetermined process can be performed on W.

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の縦断面の様子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。   Next, the configuration of the insulating film forming apparatuses 32 and 33 will be described by taking the insulating film forming apparatus 32 as an example. FIG. 2 schematically shows a vertical section of the insulating film forming apparatus 32. The insulating film forming apparatus 32 is a plasma CVD (chemical vapor deposition) apparatus that forms a CF insulating film made of fluorine-added carbon on the substrate W using plasma generated by high frequency.

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ている。処理容器５０は，接地されている。処理容器５０の底部のほぼ中央部には，例えば基板Ｗを載置するための載置部としての載置台５１が設けられている。   As shown in FIG. 2, the insulating film forming apparatus 32 includes, for example, a bottomed cylindrical processing container 50 having an open upper surface. The processing container 50 is made of, for example, an aluminum alloy. The processing container 50 is grounded. A mounting table 51 as a mounting unit for mounting the substrate W, for example, is provided at substantially the center of the bottom of the processing container 50.

載置台５１には，例えば電極板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。このバイアス用高周波電源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込むことができる。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。   The mounting table 51 includes, for example, an electrode plate 52, and the electrode plate 52 is connected to a bias high-frequency power source 53 of 13.56 MHz, for example, provided outside the processing container 50. A negative high voltage can be applied to the surface of the mounting table 51 by the bias high-frequency power source 53 to draw charged particles in the plasma. The electrode plate 52 is also connected to a DC power source (not shown), and can generate electrostatic force on the surface of the mounting table 51 to electrostatically attract the substrate W onto the mounting table 51.

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から冷却キャビネット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。   A heater 54 is provided in the mounting table 51. The heater 54 is connected to a power supply 55 provided outside the processing container 50, and generates heat by power supply from the power supply 55, and can heat the mounting table 51 to a predetermined temperature. In the mounting table 51, for example, a cooling jacket 56 through which a cooling medium flows is provided. The cooling jacket 56 communicates with a refrigerant supply device 57 installed outside the processing container 50. By supplying a coolant having a predetermined temperature from the coolant supply device 57 to the cooling cabinet 56, the mounting table 51 can be cooled to a predetermined temperature.

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，石英ガラスなどからなる誘電体窓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ラジアルラインスロットアンテナ６２が設けられている。   A dielectric window 61 made of quartz glass or the like is provided in the upper opening of the processing vessel 50 through 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. A radial line slot antenna 62 as a high-frequency supply unit that supplies microwaves for plasma generation is provided on the top of the dielectric window 61.

ラジアルラインスロットアンテナ６２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，ラジアルラインスロットアンテナ６２に対し，所定周波数，例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発振できる。かかる構成により，マイクロ波発振装置６６から発振されたマイクロ波は，ラジアルラインスロットアンテナ６２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。   The radial line slot antenna 62 includes a substantially cylindrical antenna body 63 having an open bottom surface. A disc-shaped slot plate 64 in which a large number of slots are formed is provided in the opening on the lower surface of the antenna body 63. On the upper portion of the slot plate 64 in the antenna body 63, a slow phase plate 65 made of a low-loss dielectric material is provided. A coaxial waveguide 67 communicating with the microwave oscillator 66 is connected to the upper surface of the antenna body 63. The microwave oscillating device 66 is installed outside the processing vessel 50 and can oscillate a microwave having a predetermined frequency, for example, 2.45 GHz, with respect to the radial line slot antenna 62. With this configuration, the microwave oscillated from the microwave oscillating device 66 is propagated into the radial line slot antenna 62, compressed by the slow phase plate 65 and shortened in wavelength, and then circularly polarized by the slot plate 64. And radiated from the dielectric window 61 into the processing container 50.

処理容器５０の上部の内周面には，プラズマ原料となる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，例えば処理容器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，例えば処理容器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。本実施の形態においては，ガス供給源７１に希ガスのアルゴンガスが封入されている。   A gas supply port 70 for supplying a plasma excitation gas serving as a plasma raw material is formed on the inner peripheral surface of the upper portion of the processing vessel 50. The gas supply ports 70 are formed at a plurality of locations along the inner peripheral surface of the processing container 50, for example. For example, a gas supply pipe 72 communicating with a gas supply source 71 installed outside the processing container 50 is connected to the gas supply port 70. In the present embodiment, a rare gas argon gas is sealed in the gas supply source 71.

処理容器５０内の載置台５１とラジアルラインスロットアンテナ６２との間には，例えば外形が略平板形状の原料ガス供給構造体８０が設けられている。原料ガス供給構造体８０は，外形が平面から見て少なくとも基板Ｗの直径よりも大きい円形状に形成され，載置台５１とラジアルラインスロットアンテナ６２に対向するように設けられている。この原料ガス供給構造体８０によって，処理容器５０内は，ラジアルラインスロットアンテナ６２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とに区画されている。   Between the mounting table 51 and the radial line slot antenna 62 in the processing container 50, for example, a raw material gas supply structure 80 having a substantially flat outer shape is provided. The source gas supply structure 80 is formed in a circular shape whose outer shape is at least larger than the diameter of the substrate W when viewed from above, and is provided so as to face the mounting table 51 and the radial line slot antenna 62. By this source gas supply structure 80, the inside of the processing vessel 50 is partitioned into a plasma excitation region R1 on the radial line slot antenna 62 side and a plasma diffusion region R2 on the mounting table 51 side.

原料ガス供給構造体８０は，図３に示すように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により構成されている。原料ガス供給管８１は，例えば原料ガス供給構造体８０の外周部分に環状に配置された環状管８１ａと，管状管８１ａの内側において複数本の縦横の管が互いに直交するように配置された格子状管８１ｂにより構成されている。これらの原料ガス供給管８１は，軸方向から見て縦断面が方形に形成され，総て互いに連通している。   As shown in FIG. 3, the source gas supply structure 80 includes a series of source gas supply pipes 81 arranged in a substantially lattice pattern on the same plane. The source gas supply pipe 81 includes, for example, an annular pipe 81a that is annularly arranged on the outer peripheral portion of the source gas supply structure 80, and a lattice in which a plurality of vertical and horizontal pipes are arranged orthogonal to each other inside the tubular pipe 81a. It is constituted by a tube 81b. These source gas supply pipes 81 are formed in a rectangular longitudinal section when viewed from the axial direction, and are all in communication with each other.

また，原料ガス供給構造体８０は，格子状に配置された原料ガス供給管８１同士の隙間に多数の開口部８２を有している。原料ガス供給構造体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，この開口部８２を通過して載置部台３側のプラズマ拡散領域Ｒ２に進入する。   The source gas supply structure 80 has a large number of openings 82 in the gaps between the source gas supply pipes 81 arranged in a lattice pattern. The plasma generated in the plasma excitation region R1 on the upper side of the source gas supply structure 80 passes through the opening 82 and enters the plasma diffusion region R2 on the placement unit table 3 side.

各開口部８２の寸法は，例えばラジアルラインスロットアンテナ６２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。こうすることによって，ラジアルラインスロットアンテナ６２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。原料ガス供給構造体８０の表面，つまり原料ガス供給管８１の表面には，例えば不動態膜が被覆されており，プラズマ中の荷電粒子により原料ガス供給構造体８０がスパッタリングされることを防止し，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。   The size of each opening 82 is set to be shorter than the wavelength of the microwave radiated from the radial line slot antenna 62, for example. By doing so, the microwave radiated from the radial line slot antenna 62 is reflected by the source gas supply structure 80, and the microwave can be prevented from entering the plasma diffusion region R2. The surface of the source gas supply structure 80, that is, the surface of the source gas supply pipe 81 is covered with, for example, a passive film to prevent the source gas supply structure 80 from being sputtered by charged particles in the plasma. , It is possible to prevent the substrate W from being contaminated with metal by the particles popped out by sputtering.

原料ガス供給構造体８０の原料ガス供給管８１の下面には，図２に示すように多数の原料ガス供給口８３が形成されている。これらの原料ガス供給口８３は，原料ガス供給構造体８０面内において均等に配置されている。なお，この原料ガス供給口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，例えば原料ガスであるフッ素と炭素を含有するガス，例えばＣ５Ｆ８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。 A number of source gas supply ports 83 are formed on the lower surface of the source gas supply pipe 81 of the source gas supply structure 80 as shown in FIG. These source gas supply ports 83 are evenly arranged in the surface of the source gas supply structure 80. The source gas supply ports 83 may be evenly arranged in a region facing the substrate W placed on the mounting table 51. A gas pipe 85 communicating with a source gas supply source 84 installed outside the processing container 50 is connected to the source gas supply pipe 81. The source gas supply source 84 is filled with, for example, a gas containing fluorine and carbon, for example, C 5 F 8 gas. The source gas supplied from the source gas supply source 84 to the source gas supply pipe 81 through the gas pipe 85 is discharged from each source gas supply port 83 toward the lower plasma diffusion region R2.

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。   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 communicating with an exhaust device 91 such as a turbo molecular pump is connected to the exhaust port 90. By exhausting from the exhaust port 90, the inside of the processing vessel 50 can be reduced to a predetermined pressure.

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。   The configuration of the insulating film forming apparatus 33 is the same as that of the insulating film forming apparatus 32, and the description thereof is omitted.

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４２の縦断面の様子を模式的に示している。この絶縁膜形成装置３２は，高周波によって希ガスからプラズマを生成し，当該プラズマにより生成された活性種を基板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。   Next, the configuration of the insulating film processing apparatuses 34 and 35 will be described by taking the insulating film processing apparatus 34 as an example. FIG. 4 schematically shows a vertical cross section of the insulating film processing apparatus 42. The insulating film forming apparatus 32 is a plasma processing apparatus that generates plasma from a rare gas by high frequency, and collides active species generated by the plasma onto the substrate W to process the insulating film on the substrate W.

絶縁膜処理装置３４は，図４に示すように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，例えば電極板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１３．５６ＭＨｚのバイアス用高周波電源１０３に接続されている。このバイアス用高周波電源１０３により，載置台１０１の表面に負の高電圧を印加し，処理容器１００内で生成されたプラズマを引き付けて，当該プラズマを載置台１０１上の基板Ｗ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。   As shown in FIG. 4, the insulating film processing apparatus 34 includes a bottomed cylindrical processing container 100 made of, for example, an aluminum alloy and having an upper surface opened. A mounting table 101 is provided at substantially the center of the bottom of the processing container 100. The mounting table 101 incorporates, for example, an electrode plate 102, and the electrode plate 102 is connected to a high frequency power source 103 for bias of, for example, 13.56 MHz provided outside the processing container 100. The bias high-frequency power source 103 applies a negative high voltage to the surface of the mounting table 101, attracts plasma generated in the processing container 100, and causes the plasma to collide with the substrate W on the mounting table 101 at high speed. be able to. The electrode plate 102 is also connected to a DC power source (not shown), and can generate electrostatic force on the surface of the mounting table 101 to electrostatically attract the substrate W onto the mounting table 101.

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１１０を介して，プラズマガス供給部としての例えばＡｌ２Ｏ３などの誘電体からなるシャワープレート１１１が設けられている。このシャワープレート１１１によって処理容器１００内が閉鎖されている。シャワープレート１１１の上部側には，カバープレート１１２を挟んで，プラズマ発生用のマイクロ波を供給する高周波供給部としてのラジアルラインスロットアンテナ１１３が設けられている。 The upper opening of the processing vessel 100 is provided with a shower plate 111 made of a dielectric material such as Al 2 O 3 as a plasma gas supply unit through a sealing material 110 such as an O-ring for ensuring airtightness. ing. The inside of the processing container 100 is closed by the shower plate 111. On the upper side of the shower plate 111, a radial line slot antenna 113 is provided as a high-frequency supply unit that supplies microwaves for plasma generation with the cover plate 112 interposed therebetween.

シャワープレート１１１は，例えば円盤状に形成され，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が形成されている。シャワープレート１１１には，処理容器１００の側面からシャワープレート１１１の内部を水平に通過し，シャワープレート１１１の中央部から上面に連通するガス供給管１１５が形成されている。このガス供給管１１５が連通するシャワープレート１１１の上面には，凹部が形成されており，シャワープレート１１１とカバープレート１１２との間には，ガス流路１１６が形成されている。ガス流路１１６は，前記各ガス供給孔１１４に連通している。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。   The shower plate 111 is formed in a disk shape, for example, and is disposed so as to face the mounting table 101. In the shower plate 111, a plurality of gas supply holes 114 penetrating in the vertical direction are formed. The shower plate 111 is formed with a gas supply pipe 115 that horizontally passes through the inside of the shower plate 111 from the side surface of the processing container 100 and communicates with the upper surface from the center of the shower plate 111. A recess is formed on the upper surface of the shower plate 111 that communicates with the gas supply pipe 115, and a gas flow path 116 is formed between the shower plate 111 and the cover plate 112. The gas flow path 116 communicates with each gas supply hole 114. Accordingly, 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 container 100 through the gas supply holes 114. .

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。本実施の形態においては，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。   The gas supply pipe 115 communicates with a gas supply source 117 installed outside the processing container 100. In the present embodiment, the gas supply source 117 is filled with krypton gas, which is a rare gas. Therefore, krypton gas can be supplied into the processing chamber 110 as a plasma excitation gas.

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Ａｌ２Ｏ３などの誘電体により形成されている。 The cover plate 112 is bonded 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 Al 2 O 3 .

ラジアルラインスロットアンテナ１１３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，ラジアルラインスロットアンテナ１１３に対し，所定周波数，例えば２．４５ＧＨｚ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，ラジアルラインスロットアンテナ１１３内に伝搬され，遅相板１２２で圧縮され短波長化され，スロット板１２１で円偏波を発生させた後，カバープレート１１２及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。   The radial line slot antenna 113 includes a substantially cylindrical antenna body 120 having an open bottom surface. A slot plate 121 is provided at the opening on the lower surface of the antenna body 120, and a slow phase plate 122 is provided above the slot plate 121. A coaxial waveguide 124 communicating with the microwave oscillating device 123 is connected to the antenna body 120. The microwave oscillating device 123 is installed outside the processing container 100 and can oscillate microwaves of a predetermined frequency, for example, 2.45 GHz, with respect to the radial line slot antenna 113. The microwave oscillated from the microwave oscillating device 123 is propagated in the radial line slot antenna 113, compressed by the slow phase plate 122 and shortened in wavelength, and after the circular polarization is generated by the slot plate 121, the cover plate It radiates | emits toward the inside of the processing container 100 through 112 and the shower plate 111. FIG.

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１３０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。   An exhaust port 130 for exhausting the atmosphere in the processing container 100 is provided at the bottom of the processing container 100. An exhaust pipe 132 communicating with an exhaust device 131 such as a turbo molecular pump is connected to the exhaust port 130. By exhausting from the exhaust port 130, the inside of the processing vessel 100 can be reduced to a predetermined pressure. By this pressure reduction, moisture present in the processing container 100 is eliminated, and the inside of the processing container 100 can be maintained in a dry atmosphere containing no moisture.

以上のように絶縁膜処理装置３４は，前記絶縁膜成膜装置３２と比較して，ラジアルラインスロットアンテナと載置台との間に，原料ガス供給構造体８０を持たない構成になっている。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。   As described above, the insulating film processing apparatus 34 is configured not to have the source gas supply structure 80 between the radial line slot antenna and the mounting table, as compared with the insulating film forming apparatus 32. The insulating film processing apparatus 35 has the same configuration as that of the insulating film processing apparatus 34 and will not be described.

基板処理装置１は，以上のように構成されており，次に本実施の形態にかかる基板Ｗの処理方法を，電子装置である多層構造の半導体デバイスを製造する場合を例に採って説明する。   The substrate processing apparatus 1 is configured as described above. Next, the substrate W processing method according to the present embodiment will be described by taking as an example the case of manufacturing a semiconductor device having a multilayer structure as an electronic apparatus. .

例えば他の処理装置におい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装置１のカセット載置台４に載置される。このとき，基板処理装置１の搬送路８内は，例えば給気管２１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。   For example, a substrate W on which a conductive film to be a wiring layer is formed in another processing apparatus is accommodated in a cassette C, and the cassette C is mounted on a cassette mounting table 4 of the substrate processing apparatus 1 as shown in FIG. . At this time, the inside of the transport path 8 of the substrate processing apparatus 1 is replaced with, for example, dry gas by supply of air from the supply pipe 21, and then reduced to a predetermined pressure by exhaust from the exhaust pipe 23. Thus, the inside of the transport path 8 is maintained in a reduced pressure atmosphere that does not contain moisture.

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，プリアライメントステージ７に搬送される。プリアライメントステージ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に搬送される。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。   When the cassette C is mounted on the cassette mounting table 4, the substrate W is taken out from the cassette C by the substrate transfer body 6 and transferred to the pre-alignment stage 7. The substrate W that has been aligned in the pre-alignment stage 7 is transferred to the load lock chamber 30 by the substrate transfer body 6 via the gate valve 37, for example. 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.

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℃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。   The substrate W transferred to the insulating film forming apparatus 32 is sucked and held on the mounting table 51 in the 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 exhaust device 51 starts exhausting the processing container 50, and the processing container 50 is decompressed to a predetermined pressure, for example, about 13.3 Pa (100 mTorr). By this decompression, the inside of the processing container 50 is also maintained in a dry atmosphere containing no moisture.

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。ラジアルラインスロットアンテナ６２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，ラジアルラインスロットアンテナ６２か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，高密度のプラズマ空間が形成される。   When the inside of the processing container 50 is depressurized, argon gas is supplied from the gas supply port 70 toward the plasma excitation region R1. From the radial line slot antenna 62, for example, a microwave of 2.45 GHz is radiated toward the plasma excitation region R1 directly below. Due to the microwave radiation, the argon gas is turned into plasma in the plasma excitation region R1. At this time, the microwave radiated from the radial line slot antenna 62 is reflected by the source gas supply structure 80 and remains in the plasma excitation region R1. As a result, a high-density plasma space is formed in the plasma excitation region R1.

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，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８０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Ｃ５Ｆ８ガスが供給されている。Ｃ５Ｆ８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化され，当該Ｃ５Ｆ８ガスのプラズマによって，基板Ｗ上には，フッ素原子と炭素原子からなるＣＦ絶縁膜が形成される。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，例えばＣＦ絶縁膜中のＦとＨ原子によるＨＦの生成が防止され，極めて優れた品質を持った絶縁膜となる。 On the other hand, a negative voltage is applied to the mounting table 51 by the biasing high-frequency power source 53, and the plasma generated in the plasma excitation region R1 passes through the opening 82 of the source gas supply structure 80 and is in the plasma diffusion region. Diffuses to R2. C 5 F 8 gas is supplied from the source gas supply port 83 of the source gas supply structure 80 to the plasma diffusion region R2. The C 5 F 8 gas is activated by, for example, plasma diffused from the plasma excitation region R 1, and a CF insulating film composed of fluorine atoms and carbon atoms is formed on the substrate W by the plasma of the C 5 F 8 gas. The At this time, fluorine atoms are exposed side by side on the surface of the CF insulating film I as shown in FIG. The CF insulating film thus formed does not contain H atoms in the gas used during the film formation, so that, for example, generation of HF by F and H atoms in the CF insulating film is prevented, which is extremely excellent. Insulating film with high quality.

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によって処理容器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いるので，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い。   When the CF insulating film I having a predetermined thickness is formed on the substrate W, the supply of microwave radiation, source gas, and plasma gas is stopped, and the substrate W on the mounting table 51 is processed by the substrate transfer device 39. It is carried out from the container 50. The substrate W unloaded from the insulating film forming apparatus 32 is transferred to the insulating film processing apparatus 34 through the transfer path 8. During this time, since the inside of the transport path 8 is maintained in a dry atmosphere, moisture does not contact the surface of the CF insulating film I on the substrate W.

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℃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５０ｃｍ３／ｍｉｎで供給されと共に，ラジアルラインスロットアンテナ１１３からは，出力５００Ｗで例えば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，クリプトンガスがプラズマ化され，当該プラズマが，載置台１０１側の負電位に引き寄せられ，高速で載置台１０１上の基板Ｗに衝突する。この衝突によって，図５に示すように基板Ｗ上の絶縁膜Ｉの表面に露出しているフッ素原子が絶縁膜Ｉから離脱される。 The insulating film processing apparatus 34 is previously maintained in a reduced-pressure atmosphere, for example, 33.3 Pa (250 mTorr) by exhausting from the exhaust port 130. Therefore, even if the substrate W is carried in, the substrate W is continuously maintained in the dry atmosphere. The substrate W transferred to the insulating film processing apparatus 34 is sucked and held on the mounting table 101 whose temperature is adjusted to 30 ° C., for example. When the substrate W is held on the mounting table 101, a negative high voltage is applied to the mounting table 101 by the high frequency power supply 103 for bias. On the other hand, the krypton gas is supplied downward from the shower head 111 at, for example, 50 cm 3 / min, and the radial line slot antenna 113 radiates, for example, 2.45 GHz microwaves at an output of 500 W. Due to the radiation of the microwave, the krypton gas is turned into plasma, and the plasma is attracted to the negative potential on the mounting table 101 side and collides with the substrate W on the mounting table 101 at a high speed. By this collision, fluorine atoms exposed on the surface of the insulating film I on the substrate W are separated from the insulating film I as shown in FIG.

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，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。その後基板Ｗは，他の処理装置において，ＣＦ絶縁膜Ｉがフォトリソグラフィ法によってパターニングされ，その後例えば導電膜や保護膜などが所定のパターンで形成されて，所定の半導体デバイスが製造される。   For example, when microwaves are irradiated for 5 seconds and fluorine atoms on the surface of the CF insulating film I on the substrate W are sufficiently separated, the supply of microwaves and the supply of krypton gas are stopped, and the substrate W is transferred to the substrate transfer device 39. Is carried out of the insulating film processing apparatus 34. The unloaded substrate W is transported to the load lock chamber 31 through the transport path 8 and accommodated in the cassette C on the cassette mounting table 4 by the substrate transport body 6. Thereafter, the CF insulating film I is patterned by photolithography in another processing apparatus, and then a conductive film, a protective film, etc. are formed in a predetermined pattern, and a predetermined semiconductor device is manufactured.

以上の実施の形態によれば，基板Ｗ上にＣＦ絶縁膜Ｉを形成した後，当該ＣＦ絶縁膜Ｉに水分が接触しないように維持し，絶縁膜処理装置３４においてプラズマをＣＦ絶縁膜Ｉの表面に高速で衝突させて，ＣＦ絶縁膜Ｉの表面か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からフッ化水素ガスが放出されることが防止され，例えば半導体デバイス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，以上の実施の形態において，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。   According to the above embodiment, after the CF insulating film I is formed on the substrate W, the CF insulating film I is maintained so that moisture does not come into contact therewith. Fluorine atoms were released from the surface of the CF insulating film I by colliding with the surface at high speed. As a result, the fluorine atoms exposed on the surface of the CF insulating film I disappear, and the fluorine atoms and water molecules do not react thereafter. Accordingly, the hydrogen fluoride gas is prevented from being released from the CF insulating film I, and, for example, the film of another layer in the semiconductor device is not damaged and peeled off. Further, the surface of the CF insulating film I is not deteriorated and the relative dielectric constant of the CF insulating film I does not increase. In the above embodiment, the krypton gas is used as the plasma generating gas in the insulating film processing apparatus 34. However, other rare gases such as helium gas, xenon gas, and argon gas may be used. Nitrogen gas may be used.

前記実施の形態では，プラズマにより生成された活性種をＣＦ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が，ＣＦ絶縁膜Ｉが形成された基板Ｗを，プラズマにより生成された活性種中に曝すことによってフッ素原子を離脱させてもよい。   In the above embodiment, the active species generated by the plasma are positively collided with the CF insulating film I to release the fluorine atoms on the surface of the CF insulating film I. However, the CF insulating film I is formed. Fluorine atoms may be detached by exposing the substrate W to active species generated by plasma.

かかる場合，例えば上記絶縁膜処理装置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，ラジアルラインスロットアンテナ１１３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１×１０１１個／ｃｍ３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，クリプトンイオンからクリプトンガスに戻る際に放出される光子エネルギーによって，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。 In such a case, for example, krypton gas, which is a rare gas, is supplied from the shower plate 111 in the insulating film processing apparatus 34. Then, by supplying microwaves from the radial line slot antenna 113, the krypton gas is turned into plasma, and the processing container 100 has a high density, for example, an electron temperature of 2 eV or less and an electron density of 1 × 10 11 pieces / cm 3 or more. A plasma space is formed. By exposing the substrate W to this high-density plasma space, for example, the surface of the CF insulating film I on the substrate W is exposed by the energy of the krypton ions themselves or the photon energy released when returning from the krypton ions to the krypton gas. Fluorine gas atoms are released. In this case, since krypton gas with high excitation energy is used, fluorine gas atoms can be efficiently separated in a short time. In this example, 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.

以上の実施の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い。   Instead of the fluorine atom detachment method described in the above embodiment, the substrate W on which the CF insulating film I is formed may be irradiated with an electron beam to detach the fluorine atoms.

かかる場合，例えば前記絶縁膜処理装置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。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の底部の中央部には，載置台１５２が設けられている。例えば処理容器１５１の上部であって載置台１５２に対向する位置には，電子管照射管からなる複数の電子線照射部１５３が取り付けられている。この複数の電子線照射部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。電子線照射部１５３は，例えば処理容器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によって，電子線の照射量を調整できる。   In such a case, for example, an insulating film processing apparatus 150 as shown in FIG. 6 is used instead of the insulating film processing apparatus 34. The insulating film forming apparatus 150 includes a process container 151 that can be closed. A mounting table 152 is provided at the center of the bottom of the processing container 151. For example, a plurality of electron beam irradiation units 153 made of electron tube irradiation tubes are attached to the upper portion of the processing container 151 and at a position facing the mounting table 152. The plurality of electron beam irradiation units 153 are arranged so that, for example, the surface of the substrate W placed on the mounting table 152 can be uniformly irradiated with electron beams. The electron beam irradiation unit 153 can irradiate the electron beam, for example, by applying a high voltage by a high voltage power supply 154 installed outside the processing container 151. For example, the amount of electron beam irradiation can be adjusted by the control unit 155 that controls the operation of the high-voltage power supply 154.

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１５６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内を水分を含まない減圧雰囲気に維持できる。   An exhaust port 156 for exhausting the atmosphere in the processing container 151 is provided at the bottom of the processing container 151. An exhaust pipe 158 that communicates with an exhaust device 157 such as a turbo molecular pump is connected to the exhaust port 156. By exhausting from the exhaust port 156, the inside of the processing vessel 151 can be depressurized to a predetermined pressure, and the inside of the processing vessel 151 can be maintained in a reduced pressure atmosphere that does not contain moisture.

そして，フッ素原子を離脱させる際には，例えば処理容器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，電子線照射部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から切り離され，離脱される。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の内部において例えば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。   When the fluorine atoms are separated, for example, the inside of the processing container 151 is maintained in a dry atmosphere by exhausting from the exhaust port 156, and the substrate W is carried into the processing container 151. The loaded substrate W is mounted on the mounting table 152, and then the electron beam irradiation unit 153 irradiates the CF insulating film I on the substrate W with an electron beam. The fluorine atoms exposed on the surface of the CF insulating film I are separated from the carbon atoms and separated by the energy of the electron beam. In such a case, fluorine atoms can be efficiently separated by irradiation with a high energy electron beam. Further, since the electron beam is transmitted to the inside of the CF insulating film I, for example, fluorine atoms existing in an unstable state in the CF insulating film I are also separated, and the film quality of the CF insulating film I itself is reduced. Improvement is achieved.

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，絶縁膜処理装置１５０には，図６に示すように電子線照射部１５３に代えて紫外線照射部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。   In this example, the surface of the CF insulating film I is irradiated with the electron beam, but ultraviolet rays may be irradiated instead of the electron beam. In this case, the insulating film processing apparatus 150 is provided with an ultraviolet irradiation unit 160 instead of the electron beam irradiation unit 153 as shown in FIG. Even when the CF insulating film I is irradiated with ultraviolet rays, the fluorine atoms are efficiently separated by the high energy ultraviolet rays. Further, fluorine atoms existing in an unstable state in the CF insulating film I can be separated.

以上の実施の形態では，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が，基板Ｗ上にＣＦ絶縁膜を形成した後に，水分の接触を防止する防護膜を形成することによって，フッ素原子と水分子との反応を防止してもよい。   In the above embodiment, the fluorine atoms exposed on the surface of the CF insulating film I are separated to prevent the reaction between the fluorine atoms and water molecules. However, after the CF insulating film is formed on the substrate W, The reaction between fluorine atoms and water molecules may be prevented by forming a protective film that prevents contact with moisture.

図７は，かかる場合の基板処理装置１の一構成例を示すものであり，前記絶縁膜処理装置３４，３５に代えて，基板ＷのＣＦ絶縁膜の表面上に防護膜を形成する絶縁膜処理装置１７０，１７１が設けられる。絶縁膜処理装置１７０，１７１には，プラズマを用いて成膜するプラズマＣＶＤ装置が用いられ，絶縁膜処理装置１７０，１７１は，例えば前記絶縁膜形成装置３２とほぼ同様の構成を備えている。   FIG. 7 shows an example of the configuration of the substrate processing apparatus 1 in such a case. Instead of the insulating film processing apparatuses 34 and 35, an insulating film for forming a protective film on the surface of the CF insulating film of the substrate W is shown. Processing devices 170 and 171 are provided. As the insulating film processing apparatuses 170 and 171, a plasma CVD apparatus for forming a film using plasma is used. The insulating film processing apparatuses 170 and 171 have, for example, substantially the same configuration as the insulating film forming apparatus 32.

例えば絶縁膜形成装置１７０は，図８に示すように上面が開口した有底円筒状の処理容器１８０を備え，処理容器１８０内には，載置台１８１が設けられている。載置台１８１には，電極板１８２が内蔵されており，電極板１８２は，１３．５６ＭＨｚのバイアス用高周波電源１８３に接続されている。載置台１８１内には，電源１８４からの給電によって発熱するヒータ１８５が設けられている。載置台１８１内には，冷媒供給装置１８６からの冷媒が通流する冷却ジャケット１８７が設けられている。   For example, as shown in FIG. 8, the insulating film forming apparatus 170 includes a bottomed cylindrical processing container 180 having an open upper surface, and a mounting table 181 is provided in the processing container 180. The mounting table 181 incorporates an electrode plate 182, and the electrode plate 182 is connected to a 13.56 MHz bias high-frequency power source 183. A heater 185 that generates heat when power is supplied from a power source 184 is provided in the mounting table 181. In the mounting table 181, a cooling jacket 187 through which the refrigerant from the refrigerant supply device 186 flows is provided.

処理容器１８０の上部開口には，シール材１９０を介して誘電体窓１９１が設けられている。誘電体窓１９１の上部側には，ラジアルラインスロットアンテナ１９２が設けられている。   A dielectric window 191 is provided in the upper opening of the processing container 180 via a seal material 190. A radial line slot antenna 192 is provided on the upper side of the dielectric window 191.

ラジアルラインスロットアンテナ１９２は，アンテナ本体１９３内に，スロット板１９４と，遅相板１９５とを下から順に備えている。アンテナ本体１９３には，２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発振するマイクロ波発振装置１９６に通じる同軸導波管１９７が接続されている。   The radial line slot antenna 192 includes a slot plate 194 and a slow phase plate 195 in order from the bottom in the antenna body 193. The antenna body 193 is connected to a coaxial waveguide 197 that leads to a microwave oscillation device 196 that oscillates a 2.45 GHz microwave.

処理容器１８０の上部の内周面には，ガス供給口２００が形成されている。ガス供給口２００は，例えば処理容器１８０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２００は，ガス供給管２０１を通じて例えば３つの第１，第２及び第３のガス供給源２０２，２０３，２０４に連通している。この実施の形態においては，例えば基板Ｗ上にＳｉＮからなる防護膜を形成するために，第１のガス供給源２０２には水素ガスが封入され，第２のガス供給源２０３にはアルゴンガスが封入され，第３のガス供給源２０４には窒素ガスが封入されている。   A gas supply port 200 is formed on the inner peripheral surface of the upper portion of the processing vessel 180. The gas supply ports 200 are formed at a plurality of locations along the inner peripheral surface of the processing container 180, for example. The gas supply port 200 communicates with, for example, three first, second, and third gas supply sources 202, 203, and 204 through a gas supply pipe 201. In this embodiment, for example, in order to form a protective film made of SiN on the substrate W, the first gas supply source 202 is filled with hydrogen gas, and the second gas supply source 203 is filled with argon gas. The third gas supply source 204 is sealed and nitrogen gas is sealed.

処理容器１８０内の載置台１８１とラジアルラインスロットアンテナ１９２との間には，原料ガス供給構造体２１０が設けられ，処理容器１８０内を，ラジアルラインスロットアンテナ１９２側のプラズマ励起領域Ｒ１と載置台１８１側のプラズマ拡散領域Ｒ２とに区画している。原料ガス供給構造体２１０は，格子状に配置された一続きの原料ガス供給管２１１を備え，当該原料ガス供給管２１１同士の隙間は，プラズマ励起領域Ｒ１からプラズマ拡散領域Ｒ２にプラズマが通過するための開口部２１２になっている。原料ガス供給管２１１の下面には，多数の原料ガス供給口２１３が形成されている。また，原料ガス供給管２１１は，ガス管２１４によって原料ガス供給源２１５に連通している。原料ガス供給源２１５には，例えば原料ガスであるシランガスが封入されており，原料ガス供給源２１５からガス管２１４，原料ガス供給口２１３を通じて処理容器１８０内のプラズマ拡散領域Ｒ２にシランガスを供給できる。   A raw material gas supply structure 210 is provided between the mounting table 181 and the radial line slot antenna 192 in the processing container 180, and the plasma excitation region R1 and the mounting table on the radial line slot antenna 192 side are provided in the processing container 180. It is partitioned into a plasma diffusion region R2 on the 181 side. The source gas supply structure 210 includes a series of source gas supply pipes 211 arranged in a lattice pattern, and plasma passes through the gap between the source gas supply pipes 211 from the plasma excitation region R1 to the plasma diffusion region R2. Opening 212 for this purpose. A large number of source gas supply ports 213 are formed on the lower surface of the source gas supply pipe 211. The source gas supply pipe 211 communicates with the source gas supply source 215 through the gas pipe 214. The source gas supply source 215 is filled with, for example, a silane gas that is a source gas, and the silane gas can be supplied from the source gas supply source 215 to the plasma diffusion region R2 in the processing vessel 180 through the gas pipe 214 and the source gas supply port 213. .

処理容器１８０の底部には，排気管２２０によって排気装置２２１に通じる排気口２２２が形成されており，この排気口２２２からの排気により，処理容器１８０内を減圧し，処理容器１８０内を水分を含まない雰囲気に維持できる。   An exhaust port 222 communicating with the exhaust device 221 is formed at the bottom of the processing vessel 180 through an exhaust pipe 220. By exhausting from the exhaust port 222, the inside of the processing vessel 180 is depressurized and moisture is passed through the processing vessel 180. An atmosphere that does not contain can be maintained.

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。   The configuration of the insulating film processing apparatus 171 is the same as that of the insulating film processing apparatus 170, and thus the description thereof is omitted.

そして，以上のように構成された基板処理装置１においては，上述した実施の形態と同様に絶縁膜形成装置３２で基板ＷにＣＦ絶縁膜Ｉが形成された後，基板ＷのＣＦ絶縁膜Ｉに水分が接触しないように維持しながら，基板Ｗは搬送路８を通って例えば絶縁膜処理装置１７０内に搬送される。絶縁膜処理装置１７０内は，排気口２２２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１８１に載置される。   In the substrate processing apparatus 1 configured as described above, after the CF insulating film I is formed on the substrate W by the insulating film forming apparatus 32 as in the above-described embodiment, the CF insulating film I of the substrate W is then formed. The substrate W is transported through the transport path 8 into, for example, the insulating film processing apparatus 170 while keeping the moisture from contacting the substrate. The inside of the insulating film processing apparatus 170 is depressurized in advance by the exhaust from the exhaust port 222 and is maintained in a dry atmosphere. The substrate W transferred into the insulating film processing apparatus 170 is mounted on the mounting table 181.

基板Ｗは，載置台１８１内のヒータ１８５によって，例えば３５０℃程度に維持される。ガス供給口２００からは，アルゴンガス，水素ガス及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。ラジアルラインスロットアンテナ１９２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。   The substrate W is maintained at, for example, about 350 ° C. by the heater 185 in the mounting table 181. From the gas supply port 200, a mixed gas of argon gas, hydrogen gas and nitrogen gas is supplied toward the plasma excitation region R1. From the radial line slot antenna 192, a 2.45 GHz microwave is radiated to the plasma excitation region R1 directly below, and the mixed gas in the plasma excitation region R1 is turned into plasma.

載置台１８１には，バイアス用高周波電源１８３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２１０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２１３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って活性化される。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，ＣＦ絶縁膜Ｉ上に，２００Å未満，好ましくは１００Å未満，例えば３０〜９０Å程度の厚みのＳｉＮ膜（シリコン窒化膜）が堆積し，図９に示すようにＣＦ絶縁膜Ｉ上に防護膜Ｄが形成される。   A negative voltage is applied to the mounting table 181 by the high frequency power source 183 for bias, and the plasma in the plasma excitation region R1 passes through the source gas supply structure 210 and diffuses into the plasma diffusion region R2. Silane gas is supplied from the source gas supply port 213 to the plasma diffusion region R2, and the silane gas is activated by the plasma diffused from the plasma excitation region R1. SiN is deposited and grows on the surface of the CF insulating film I of the substrate W due to radicals of the silane gas or nitrogen gas. In this manner, a SiN film (silicon nitride film) having a thickness of less than 200 mm, preferably less than 100 mm, for example, about 30 to 90 mm, is deposited on the CF insulating film I. As shown in FIG. A protective film D is formed on the surface.

この実施の形態によれば，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，絶縁膜処理装置１７０においてＣＦ絶縁膜Ｉの表面上にＳｉＮからなる防護膜Ｄを形成したので，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からフッ化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デバイス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，ＳｉＮからなる防護膜Ｄを２００Å未満の厚みに形成したので，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。   According to this embodiment, the substrate W on which the CF insulating film I is formed is transferred to the insulating film processing apparatus 170 so that moisture does not come into contact therewith, and SiN is formed on the surface of the CF insulating film I in the insulating film processing apparatus 170. Since the protective film D made of is formed, it is possible to prevent the fluorine atoms exposed on the surface of the CF insulating film I from reacting with water molecules. As a result, hydrogen fluoride gas is not released from the CF insulating film I, and other films in the semiconductor device, for example, are prevented from being damaged and separated by the hydrogen fluoride gas. In addition, the CF dielectric film I itself is prevented from being altered by the reaction with water molecules and the relative dielectric constant is prevented from increasing. Further, since the protective film D made of SiN is formed on the CF insulating film I with a thickness of less than 200 mm, the insulating properties of the entire film including the CF insulating film I and the protective film D can be maintained.

なお，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加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カーボン，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，５〜５００Å程度の厚みが好ましい。また，防護膜Ｄを形成する絶縁膜処理装置１７０は，他の構成の成膜装置であってもよく，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，ＩＣＰプラズマ装置又は平行平板型プラズマ装置であってもよい。なお，上記例において，基板Ｗ上のＣＦ絶縁膜の表面からフッ素原子を離脱させた後に，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。   The material of the protective film D is not limited to SiN, and other materials having a low relative dielectric constant such as amorphous carbon, SiCN, SiC, SiCO, or CN may be used. Here, amorphous carbon includes hydrogenated amorphous carbon. When these amorphous carbon, SiCN, SiC, SiCO, or CN materials are used, since the relative dielectric constant is lower than that of SiN, the protective film D can be made thicker and the protective film D can be formed more easily. It can be carried out. For example, when the material of the protective film D is amorphous carbon, SiCN, SiC, SiCO, or CN, a thickness of about 5 to 500 mm is preferable. The insulating film processing apparatus 170 for forming the protective film D may be a film forming apparatus having another configuration, such as a plasma CVD apparatus using electron cyclotron resonance, a sputtering apparatus, an ICP plasma apparatus, or a parallel plate type plasma. It may be a device. In the above example, after the fluorine atoms are detached from the surface of the CF insulating film on the substrate W, carbon on the surface of the CF insulating film may be directly nitrided. In such a case, the surface of the CF insulating film functions as a protective film.

基板Ｗ上にＣＦ絶縁膜Ｉを形成した後，上述の実施の形態で記載したようにＣＦ絶縁膜Ｉの表面に露出しているフッ素原子を離脱させ，その後にＣＦ絶縁膜Ｉの表面に防護膜Ｄを形成してもよい。こうすることによって，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できる。   After the CF insulating film I is formed on the substrate W, fluorine atoms exposed on the surface of the CF insulating film I are separated as described in the above embodiment, and then the surface of the CF insulating film I is protected. The film D may be formed. By doing so, the reaction between the fluorine atoms on the surface of the CF insulating film I and water molecules can be prevented more reliably.

図１１は，本願実施の形態に基づき処理されたＣＦ絶縁膜をＴＤＳ（熱脱離ガススペクトロスコピー）により測定した結果を示すものであり，縦軸に測定された成分量（Ａ／ｓｅｃ．），横軸に温度（℃）をとっている。図１１（ａ）はＣＦ絶縁膜形成後，何の処理もしていないものをＴＤＳ測定したものであり，図１１（ｂ）はＣＦ絶縁膜形成後，Ａｒプラズマに５秒間曝したものをＴＤＳ測定したものであり，図１１（ｃ）はＣＦ絶縁膜形成後，Ｎ２プラズマに５秒間曝したものをＴＤＳ測定したものである。 FIG. 11 shows the result of measuring the CF insulating film processed based on the embodiment of the present application by TDS (thermal desorption gas spectroscopy), and the measured component amount (A / sec.) On the vertical axis. The horizontal axis is the temperature (° C). FIG. 11A shows a TDS measurement of a CF insulation film that has not been processed, and FIG. 11B shows a TDS measurement of a CF insulation film that has been exposed to Ar plasma for 5 seconds. FIG. 11C shows the result of TDS measurement of the film exposed to N 2 plasma for 5 seconds after the CF insulating film is formed.

これらから判るように，ＣＦ絶縁膜をプラズマに曝すことにより，膜中からの脱ガス（特に）Ｆは，減少する。図１１においては，代表的な脱ガス成分のみを示しているが，実際にはこれら成分の他にＣ，ＣＦ，ＣＦ２，ＳｉＦ３，等の成分も観測されており，これら成分の脱ガス量も減少している。このことは，ＣＦ絶縁膜形成後の工程において，アニール処理された際に，ＣＦ絶縁膜からの脱ガス量が少ないことを意味し，ＣＦ絶縁膜に積層されるバリア層，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共に両者間の良好な密着性を維持することにつながる。 As can be seen from these, degassing (especially) F from the film decreases by exposing the CF insulating film to plasma. In FIG. 11, only representative degas components are shown, but in fact, components such as C, CF, CF 2 , SiF 3 , etc. are also observed in addition to these components, and these components are degassed. The amount is also decreasing. This means that the amount of degassing from the CF insulating film is small when annealing is performed in the process after the CF insulating film is formed, and a barrier layer, wiring layer, protective layer laminated on the CF insulating film. At the interface with the like, voids are prevented and good adhesion between them is maintained.

なお，以上において，本発明の実施の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，以上の実施の形態においてＣＦ絶縁膜Ｉが形成された基板Ｗは，半導体デバイスである半導体装置に用いられるものであったが，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。   In the above, some examples of the embodiment of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to these examples, and can take various forms. For example, in the above embodiments, the substrate W on which the CF insulating film I is formed is used for a semiconductor device which is a semiconductor device, but is used for other electronic devices such as a liquid crystal display device and an organic EL element. May be used.

本発明によれば，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，良質のフッ素添加カーボンからなる絶縁膜を形成する際に有用である。   The present invention is useful when forming an insulating film made of high-quality fluorine-added carbon in the manufacture of electronic devices such as semiconductor devices, liquid crystal display devices, and organic EL elements.

実施の形態における基板処理装置の構成の概略を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the outline of the structure of the substrate processing apparatus in embodiment. 絶縁膜形成装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the outline of a structure of an insulating film forming apparatus typically. 原料ガス供給構造体の平面図である。It is a top view of a source gas supply structure. 絶縁膜処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the outline of a structure of an insulating film processing apparatus typically. ＣＦ絶縁膜の表面からフッ素原子が離脱する様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that a fluorine atom detach | leaves from the surface of CF insulating film. 電子線照射部を備えた絶縁膜処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the outline of a structure of the insulating film processing apparatus provided with the electron beam irradiation part typically. 防護膜を形成する絶縁膜処理装置を備えた基板処理装置の構成の概略を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline of a structure of the substrate processing apparatus provided with the insulating film processing apparatus which forms a protective film. 防護膜を形成する絶縁膜処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows typically the outline of a structure of the insulating film processing apparatus which forms a protective film. ＣＦ絶縁膜上に防護膜が形成された様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that the protective film was formed on CF insulating film. ＣＦ絶縁膜の表面にフッ素原子が露出する様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that a fluorine atom is exposed to the surface of CF insulating film. 本願実施の形態に基づき処理されたＣＦ絶縁膜をＴＤＳにより測定した結果を示し，図１１（ａ）はＣＦ絶縁膜形成後，何の処理も施さない場合，図１１（ｂ）はＣＦ絶縁膜形成後，Ａｒプラズマに５秒間曝した場合，図１１（ｃ）はＣＦ絶縁膜形成後，Ｎ２プラズマに５秒間曝した場合を各々示すグラフである。FIG. 11A shows the result of measuring the CF insulating film processed according to the embodiment of the present invention by TDS. FIG. 11A shows the case where no processing is performed after the CF insulating film is formed, and FIG. FIG. 11C is a graph showing a case where the film is exposed to Ar plasma for 5 seconds after formation, and FIG. 11C is a case where the film is exposed to N 2 plasma after formation of the CF insulating film.

符号の説明Explanation of symbols

１ 基板処理装置
８ 搬送路
３２，３３ 絶縁膜形成装置
３４，３５ 絶縁膜処理装置
Ｉ ＣＦ絶縁膜
Ｗ 基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate processing apparatus 8 Conveyance path 32, 33 Insulating film forming apparatus 34, 35 Insulating film processing apparatus I CF insulating film W Substrate

Claims (6)

基板上にフッ素添加カーボンからなる絶縁膜を形成する工程と，
少なくとも前記絶縁膜を形成した直後から前記基板に水分が接触しないように維持し，当該基板上の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有し，
前記フッ素原子を離脱させる工程は，前記基板上の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，基板の処理方法。 Forming an insulating film made of fluorine-added carbon on a substrate;
Maintaining at least water contact with the substrate immediately after forming the insulating film, and removing fluorine atoms exposed on the surface of the insulating film on the substrate from the insulating film ,
The method for treating a substrate , wherein the step of releasing the fluorine atoms is performed by irradiating the surface of the insulating film on the substrate with an electron beam . 基板上にフッ素添加カーボンからなる絶縁膜を形成する工程と，Forming an insulating film made of fluorine-added carbon on a substrate;
少なくとも前記絶縁膜を形成した直後から前記基板に水分が接触しないように維持し，当該基板上の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有し，  Maintaining at least water contact with the substrate immediately after forming the insulating film, and removing fluorine atoms exposed on the surface of the insulating film on the substrate from the insulating film,
前記フッ素原子を離脱させる工程は，前記基板上の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，基板の処理方法。  The method for treating a substrate, wherein the step of releasing the fluorine atoms is performed by irradiating the surface of the insulating film on the substrate with ultraviolet rays. 前記フッ素原子を離脱させる工程の後に，After the step of releasing the fluorine atom,
前記絶縁膜上に，絶縁膜の表面に水分が接触するのを防止するための，アモルファスカーボン，ＳｉＮ，ＳｉＣＮ，ＳｉＣ，ＳｉＣＯ又はＣＮのいずれかから構成されている防護膜を形成する工程を有することを特徴とする，請求項１または２のいずれかに記載の基板の処理方法。  Forming a protective film made of any of amorphous carbon, SiN, SiCN, SiC, SiCO, or CN on the insulating film to prevent moisture from coming into contact with the surface of the insulating film; The substrate processing method according to claim 1, wherein the substrate processing method is characterized in that: 前記絶縁膜が形成されてから前記防護膜が形成されるまでの間は，前記基板は水分を含まない乾燥雰囲気内に維持されることを特徴とする，請求項３に記載の基板の処理方法。4. The substrate processing method according to claim 3, wherein the substrate is maintained in a dry atmosphere containing no moisture between the formation of the insulating film and the formation of the protective film. 5. . 前記防護膜は，２００Å未満の厚みを有することを特徴とする，請求項３または４のいずれかに記載の基板の処理方法。5. The substrate processing method according to claim 3, wherein the protective film has a thickness of less than 200 mm. 前記フッ素原子を離脱させる工程の後に，前記絶縁膜の表面を窒化させる工程を有することを特徴とする，請求項１または２のいずれかに記載の基板の処理方法。3. The substrate processing method according to claim 1, further comprising a step of nitriding the surface of the insulating film after the step of removing the fluorine atoms.
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