专利名称：电子装置用基板及其处理方法
技术领域：
本发明涉及半导体装置、液晶显示装置、有机EL元件等电子装置用的基板及其处理方法。
背景技术：
作为用于谋求作为电子装置的半导体装置的高集成化的一种方法，已采用了多层配线结构。因为采用多层配线结构，所以，第n层的配线层与第(n+1)层的配线层之间由导电层连接，并且在导电层以外的区域形成被称为层间绝缘膜的薄膜。作为该层间绝缘膜的代表性的膜有氧化硅膜，但是为了进一步提高半导体装置的动作速度，需要进一步降低层间绝缘膜的介电常数。
在这种背景下，由加氟碳(碳氟化合物)构成的绝缘膜(以下称为“CF绝缘膜”)引人注目，利用该CF绝缘膜，与氧化硅膜相比，能够大幅度地降低介电常数。
CF绝缘膜的成膜，例如在等离子体处理装置中，通过将激发作为加氟碳的原料气体的例如C5F8而产生的自由基堆积在基板上而进行。此时，例如利用微波使氩气等等离子体发生用的等离子体气体等离子体化，利用该等离子体使原料气体激发(例如，参照特开平11-162960号公报)。
但是，在成膜CF绝缘膜的情况下，如图10所示，CF绝缘膜I中的氟原子向膜的表面侧取向，在该膜的表面上露出。氟原子具有负电性高、容易吸附水分子的性质。因此，如果在氟原子在膜的表面上露出的状态下放置，则例如在基板的搬送时等，表面的氟原子会吸附水分子。
而且，在成膜后加热基板时等，吸附的水分子会与氟原子反应。与水分子反应的氟原子，作为氟化氢气体从CF绝缘膜I放出。该氟化氢气体具有腐蚀并破坏膜的性质。例如，氟化氢气体有时会与在半导体装置内的导电层和层间绝缘膜之间形成的势垒金属(barrier metal)膜反应，破坏该势垒金属膜并使其剥离。结果，不能适当地形成半导体装置的多层配线结构，半导体装置的生产效率显著降低。
另外，CF绝缘膜I的表面，由于与水分子的反应而变质，CF绝缘膜I的漏电特性恶化。因此，例如CF绝缘膜I构成的层间绝缘膜的绝缘性降低，使半导体装置的性能降低。
发明内容
本发明是鉴于该点而做出的，其目的在于提供一种抑制在CF绝缘膜的表面上露出的氟原子与水分子反应的电子装置用基板及其处理方法。
为了达到上述目的，本发明的电子装置用基板的处理方法的特征在于，包括准备电子装置用的基板的工序；在该基板的表面上形成由加氟碳构成的绝缘膜的工序；和使在上述绝缘膜的表面上露出的氟原子从该绝缘膜脱离的工序，至少从上述形成绝缘膜的工序之后直到上述使氟原子脱离的工序结束的期间，维持上述基板不与水分接触。
根据该方法，通过使在绝缘膜的表面上露出的氟原子在与水分接触之前从该绝缘膜脱离，能够抑制该氟原子与水分反应。结果，不会从绝缘膜的表面产生氟化氢，能够防止因氟化氢而破坏其它膜并使其剥离。另外，能够防止绝缘膜的表面变质从而介电常数上升。
上述使氟原子脱离的工序，可以通过使在稀有气体或氮气的等离子体中生成的活性种与绝缘膜的表面碰撞而进行。在该情况下，通过活性种的物理的碰撞，能够使绝缘膜表面的氟原子以从该绝缘膜飞出的方式脱离。
上述使氟原子脱离的工序，可以通过使基板暴露在由稀有气体或氮气生成的等离子体中而进行。在该情况下，可以利用由作为惰性气体的稀有气体或氮气生成的等离子体本身具有的能量、或该等离子体再次回到气体时释放的光子能量，使绝缘膜表面的氟原子脱离。上述稀有气体例如选自氩气、氙气和氪气。
这样使基板暴露在等离子体中的工序，优选在电子温度2eV以下、电子密度1×1011个/cm3以上的等离子体空间内进行。通过使基板暴露在这样高密度的等离子体空间内，能够有效率地使氟原子在短时间内脱离。
上述使氟原子脱离的工序，也可以通过向基板上的绝缘膜的表面照射电子射线或紫外线而进行。在该情况下，能够利用电子射线或紫外线的能量，使绝缘膜表面的氟原子脱离。另外，由于电子射线或紫外线进入到绝缘膜的内部，所以也能够使绝缘膜中未结合而处于不稳定状态的氟原子脱离。结果，也能够使绝缘膜本身的膜质提高。
在该基板的处理方法中，在上述使氟原子脱离的工序之后，可以还包括在绝缘膜上形成用于防止水分与该绝缘膜的表面接触的防护膜的工序。在该情况下，由于防护膜，水分不与绝缘膜接触，所以可更可靠地防止氟原子与水分子的反应。
本发明的另一种电子装置用基板的处理方法，其特征在于，包括准备电子装置用的基板的工序；在该基板的表面上形成由加氟碳构成的绝缘膜的工序；和在上述绝缘膜上形成用于防止水分与该绝缘膜的表面接触的防护膜的工序。
根据该方法，利用防护膜防止水分与绝缘膜的表面接触，绝缘膜的表面上露出的氟原子不会与水分子反应。结果，能够防止因产生氟化氢气体而引起的其它膜的破坏、剥离。另外，也能够防止绝缘膜变质从而绝缘膜的介电常数上升。
在该情况下，优选从上述形成绝缘膜的工序之后直到上述形成防护膜的工序结束的期间，维持基板不与水分接触。
另外，为了达到上述目的，本发明的电子装置用基板，其特征在于在其表面上形成由加氟碳构成的绝缘膜，并且在该绝缘膜上形成有用于防止水分与该绝缘膜的表面接触的防护膜。
根据该电子装置用基板，利用防护膜防止绝缘膜表面的氟原子与水分子接触并反应。因此，不会从绝缘膜的表面产生氟化氢气体，能够防止电子装置因该氟化氢气体而破损。另外，绝缘膜不会变质，能够防止绝缘膜的介电常数上升。
上述防护膜的材料例如选自无定形碳、SiN、SiCN、SiC、SiCO和CN。通过由这些介电常数低的材料形成防护膜，能够将包括绝缘膜和防护膜的膜整体的介电常数维持得较低。
上述防护膜优选具有小于200的厚度。由此，能够抑制包括防护膜和绝缘膜的膜整体的介电常数上升。
图1是本发明的电子装置用基板的处理方法中使用的基板处理系统的概略图。
图2是图1所示的系统中的绝缘膜形成装置的纵截面图。
图3是图2所示的装置中的原料气体供给结构体的平面图。
图4是图1所示的系统中的绝缘膜处理装置的纵截面图。
图5是表示氟原子从CF绝缘膜的表面脱离的情形的示意图。
图6是包括电子射线照射器的绝缘膜处理装置的纵截面图。
图7是本发明的电子装置用基板的处理方法中使用的另一种基板处理系统的概略图。
图8是图7所示的系统中的绝缘膜处理装置的纵截面图。
图9是表示在CF绝缘膜上形成防护膜的情形的示意图。
图10是表示在CF绝缘膜的表面上氟原子露出的情形的示意图。
图11a是表示对形成CF绝缘膜后、没有进行任何处理的比较例的基板进行TDS测定的结果的图。
图11b是表示对形成CF绝缘膜后、在Ar等离子体中暴露5秒钟的实施例的基板进行TDS测定的结果的图。
图11c是表示对形成CF绝缘膜后、在N2等离子体中暴露5秒钟的实施例的基板进行TDS测定的结果的图。
具体实施例方式
下面，参照附图，对本发明的优选实施方式进行说明。
首先，对本发明的电子装置用基板的处理方法中使用的基板处理系统进行说明。
如图1所示，基板处理系统1具有将盒站(cassette station)2与包括多个处理装置32～35的处理站3在Y方向(图中的左右方向)上连接为一体的结构。盒站2用于在基板处理系统1与外部之间搬入搬出多块基板W(例如在收纳在盒C中的状态下)、以及相对于盒C存入取出各基板W。另外，处理站3被构成为在各处理装置32～35中分别对基板W进行张页式处理。
盒站2由盒载置台4和搬送容器5构成。盒载置台4能够在X方向(图1中的上下方向)上并列载置两个盒C。在搬送容器5内，设置有例如由多关节机械手构成的基板搬送体6和预对准台(prealignment stage)7。基板搬送体6能够在盒载置台4上的盒C、台7、处理站3的后述的负载锁定室30、31之间搬送基板W。
处理站3在其中央部具有从盒站2向Y方向形成为直线状的搬送路8。搬送路8由能够将该搬送路8内封闭的壳体(casing)8a覆盖。与干燥气体的气体供给装置20连通的供气管21，与壳体8a连接，能够从气体供给装置20通过供气管21向壳体8a内供给干燥气体。此外，在干燥气体中，使用例如稀有气体和氮气等惰性气体。在壳体8a上连接有与负压发生装置22连通的排气管23，利用从该排气管23的排气，能够使壳体8a内减压。因此，在将搬送路8内的气氛置换成规定的干燥气体后，能够将搬送路8内减压到规定的压力。即，在从搬送路8内排除水分后，能够将该搬送路8内维持为不含水分的干燥气氛。
在搬送路8的两侧，配置有负载锁定室30、31，绝缘膜形成装置32、33，和绝缘膜处理装置34、35。各负载锁定室30、31和各装置32～35分别经过闸阀36与搬送路8连接。负载锁定室30、31与盒站2的搬送容器5邻接，负载锁定室30、31与搬送容器5经过闸阀37连接。因此，搬送容器5内的基板W，经由负载锁定室30、31被搬送到搬送路8内。
在搬送路8内，设置有向Y方向延伸的搬送轨道38、和在该搬送轨道38上自由移动的基板搬送装置39。基板搬送装置39构成为多关节机械手，能够经过闸阀36在负载锁定室30、31、绝缘膜形成装置32、33和绝缘膜处理装置34、35与搬送通路8之间搬送基板W。通过以上的结构，能够一边将从负载锁定室30、31搬入到搬送路8内的基板W维持在干燥气氛内，一边选择性地向各装置32～35搬送，在各装置32～35中对基板W实施规定的处理。
接下来，以绝缘膜形成装置32为例，对上述的绝缘膜形成装置32、33的结构进行说明。
图2示意地表示绝缘膜形成装置32的纵截面。该绝缘膜形成装置32是使用由高频生成的等离子体，在基板W上形成由加氟碳构成的CF绝缘膜的等离子体CVD(chemical vapor deposition化学气相沉积)装置。
绝缘膜形成装置32，如图2所示，具有例如上面开口的有底圆筒状的处理容器50。处理容器50例如由铝合金形成，被接地。在处理容器50的底部的大致中央部，设置有用于载置基板W的载置台51。
在载置台51中，内置有电极板52，电极板52与设置在处理容器50外部的例如13.56MHz的偏压用高频电源53连接。由该高频电源53向载置台51的表面施加负的高电压，能够吸引等离子体中的带电粒子。另外，电极板52还与未图示的直流电源连接，使载置台51的表面上产生静电力，能够将基板W静电吸附在载置台51上。
在载置台51内，设置有加热器54。加热器54与设置在处理容器50外部的电源55连接，利用来自该电源55的供电而发热，能够将载置台51加热到规定温度。在载置台51内，例如设置有使冷却介质流通的冷却套56。冷却套56与设置在处理容器50外部的制冷剂供给装置57连通。利用从制冷剂供给装置57供给至冷却套56的规定温度的制冷剂，能够对载置台51进行规定温度的冷却。
在处理容器50的上部开口上，经过用于确保气密性的O形圈等密封件60，设置有由石英玻璃等构成的电介质窗61。利用该电介质窗61将处理容器50内封闭。在电介质窗61的上部，设置有作为供给等离子体生成用微波的高频供给部的RLSA(radial line slot antenna径向线缝隙天线)62。
RLSA 62具有下面开口的大致圆筒状的天线主体63。在天线主体63的下面的开口部上，设置有形成有多个槽(slot)的圆盘状的槽板64。在天线主体63内的槽板64的上部，设置有由低损失电介质材料形成的滞相板65。与微波振荡装置66相通的同轴波导管67，与天线主体63的上面连接。微波振荡装置66设置在处理容器50的外部，能够对RLSA 62振荡规定频率、例如2.45GHz的微波。由微波振荡装置66振荡的微波，被传播至RLSA 62内，由滞相板65压缩而短波长化后，在槽板64中产生圆偏振波，从电介质窗61向处理容器50内发射。
在处理容器50的上部的内周面，形成有供给等离子体激发用气体的气体供给口70。气体供给口70沿着处理容器50的内周面在多个部位形成。与设置在处理容器50外部的气体供给源71连通的气体供给管72，与气体供给口70连接。在本实施方式中，气体供给源71中封入有作为稀有气体的氩气。
在处理容器50内的载置台51与RLSA 62之间，设置有原料气体供给结构体80。供给结构体80形成为外形至少大于基板W的直径的圆板状，以与载置台51和RLSA 62相对的方式设置。处理容器50内被该供给结构体80划分成RLSA 62侧的等离子体激发区域R1、和载置台51侧的等离子体扩散区域R2。
如图3所示，原料气体供给结构体80具有在同一平面上大致呈格子状配置的连续的原料气体供给管81。气体供给管81由配置在供给结构体80的外周部分的环状管81a、和多个管在环状管81a的内侧以相互正交的方式配置的格子状管81b构成。如图2所示，气体供给管81的截面形状为矩形。
此外，如图2和图3所示，原料气体供给结构体80在原料气体供给管81彼此之间有多个开口部82。在图2中，在供给结构体80的上侧的等离子体激发区域R1中生成的等离子体，通过这些开口部82进入下侧的等离子体扩散区域R2。
各开口部82的平面尺寸设定成比从RLSA 62发射的微波的波长短。这样，从RLSA 62发射的微波被原料气体供给结构体80反射，可以抑制微波进入等离子体扩散区域R2内。通过在供给结构体80的表面、也就是原料气体供给管81的表面上覆盖钝化膜，可以防止供给结构体80被等离子体中的带电粒子溅射。由此，可以防止基板W被因溅射而飞出的粒子金属污染。
如图2所示，在原料气体供给结构体80的供给管81的下面上，形成有多个原料气体供给口83。这些供给口83在供给结构体80的平面内均匀地配置。这些气体供给口83也可以仅在与被载置在载置台51上的基板W相对的区域内均匀地配置。与设置在处理容器50的外部的原料气体供给源84连通的气体管85，与原料气体供给管81连接。在原料气体供给源84中，封入有作为原料气体的含有氟和碳的气体，例如C5F8。从原料气体供给源84通过气体管85供给至原料气体供给管81的原料气体，从各原料气体供给口83向下方的等离子体扩散区域R2喷出。
在处理容器50的底部，设置有用于对处理容器50内的气氛进行排气的排气口90。与涡轮分子泵等排气装置91相通的排气管92与排气口90连接。通过从该排气口90的排气，可以将处理容器50内减压到规定的压力。
此外，绝缘膜形成装置33的结构，与绝缘膜形成装置32相同，省略说明。
接下来，以绝缘膜处理装置34为例，对上述的绝缘膜处理装置34、35的结构进行说明。
图4示意性地表示绝缘膜处理装置34的纵截面。该绝缘膜形成装置34是利用高频由稀有气体生成等离子体、并使该等离子体中的活性种撞击在基板W上从而对基板W上的绝缘膜进行处理的等离子体处理装置。
如图4所示，绝缘膜处理装置34具有例如由铝合金形成、上面开口的有底圆筒状的处理容器100。在处理容器100的底部的大致中央部，设置有载置台101。在载置台101中，内置有电极板102，电极板102与设置在处理容器100外部的、例如13.56MHz的偏压用高频电源103连接。通过该高频电源103，向载置台101的表面施加负的高压。由此，可以将在处理容器100内生成的等离子体中的作为活性种的正离子吸引至载置台101侧，使该正离子以高速与载置台101上的基板W表面碰撞。此外，电极板102还与未图示的直流电源连接，在载置台101的表面产生静电力，可以将基板W静电吸附在载置台101上。
在处理容器100的上部开口上，经过用于确保气密性的O形圈等密封件110，安装有喷淋板111。喷淋板111由例如Al2O3等电介质构成。处理容器100的上部开口由该喷淋板111封闭。在喷淋板111的上侧，隔着盖板112，设置有用于供给等离子体发生用的微波的RLSA113。
喷淋板111被形成为例如圆板状，与载置台101相对地配置。在喷淋板111上，形成有在铅垂方向上贯通的多个气体供给孔114。形成有从处理容器100的侧面经过喷淋板111的内部水平地贯通至中央部、在喷淋板111的上面上开口的气体供给管115。利用在喷淋板111的上面上形成的凹部，在喷淋板111与盖板112之间形成有气体流路116。气体流路116与气体供给管115和各气体供给孔114连通。因此，供给到气体供给管115的等离子体气体通过气体供给管115输送到气体流路116，从气体流路116通过各气体供给孔114供给到处理容器100内。
气体供给管115与设置在处理容器100的外部的气体供给源117连通。在气体供给源117中，封入有作为稀有气体的氪气。因此，向处理容器110内供给氪气，作为等离子体激发用气体。
盖板112经过O形圈等密封件118与喷淋板111的上面粘结。盖板112由例如Al2O3等电介质构成。
RLSA 113具有下面开口的大致圆筒状的天线主体120。在天线主体120的下面的开口部上，设置有槽板121，在该槽板121的上部，设置有滞相板122。与微波振荡装置123相通的同轴波导管124，与天线主体120连接。微波振荡装置123设置在处理容器100的外部，能够对RLSA 113振荡规定频率、例如2.45GHz的微波。由微波振荡装置123振荡的微波，被传播至RLSA 113内，由滞相板122压缩而短波长化后，在槽板121中产生圆偏振波，经过盖板112和喷淋板111向处理容器100内发射。
在处理容器100的底部，设置有用于对处理容器100内的气氛进行排气的排气口130。与涡轮分子泵等排气装置131相通的排气管132，与排气口130连接。通过从该排气口130的排气，可以将处理容器100内减压到规定的压力。通过该减压，将处理容器100内存在的水分排除，可以将处理容器100内维持为不含水分的干燥气氛。
如以上所述，绝缘膜处理装置34与图2所示的绝缘膜成膜装置32不同，是在RLSA 113与载置台101之间不具有原料气体供给结构体的结构。此外，由于绝缘膜处理装置35是与绝缘膜处理装置34同样的结构，所以省略说明。
接下来，以对作为电子装置的多层结构的半导体装置用的基板进行处理的情况为例，对使用像以上那样构成的基板处理系统1的基板W的处理方法进行说明。
例如，在另一个处理装置中，形成有作为配线层的导电膜的基板W被收容在盒C内，该盒C如图1所示被载置在基板处理系统1的盒载置台4上。此时，基板处理系统1的搬送路8内，例如通过来自供气管21的供气而被置换成干燥气体，然后通过从排气管23的排气而减压到规定的压力。于是，搬送路8内被维持为不含水分的减压气氛。
盒C被载置在盒载置台4上时，由基板搬送体6从盒C内取出基板W，并搬送到预对准台7。在台7中进行位置对准后的基板W，由基板搬送体6经过闸阀37搬送到例如负载锁定室30。负载锁定室30的基板W由基板搬送装置39通过搬送路8搬送到绝缘膜形成装置32。
被搬送到绝缘膜形成装置32的基板W，如图2所示，被吸附保持在处理容器50内的载置台51上。此时，通过加热器54的发热，将基板W维持在例如350℃左右。接着，由排气装置51开始对处理容器50内进行排气，处理容器50内被减压到规定的压力、例如13.3Pa(100mTorr)左右。通过该减压，将处理容器50内维持为不含水分的干燥气氛。
处理容器50内被减压时，从气体供给口70向等离子体激发区域R1供给氩气。从RLSA 62向正下方的等离子体激发区域R1发射例如2.45GHz的微波。通过发射该微波，在等离子体激发区域R1中，氩气被等离子体化。此时，从RLSA 62发射的微波被原料气体供给结构体80反射，留在等离子体激发区域R1内。结果，在等离子体激发区域R1内形成所谓高密度的等离子体空间。
另一方面，由偏压用高频电源53向载置台51施加负的电压。由此，在等离子体激发区域R1内生成的等离子体，通过原料气体供给结构体80的开口部82扩散到等离子体扩散区域R2。从原料气体供给结构体80的原料气体供给口83向等离子体扩散区域R2供给C5F8气体。C5F8气体由例如从等离子体激发区域R1扩散的等离子体活化，利用C5F8气体的活性种，在基板W上形成由氟原子和碳原子构成的CF绝缘膜。此时，如图10所示，在CF绝缘膜I的表面上，氟(F)原子并排露出。
这样形成的CF绝缘膜，因为在成膜中使用的气体中不含有H原子，所以可以防止膜中的F原子与H原子结合而生成HF，成为具有极其优异的品质的绝缘膜。
在基板W上形成规定厚度的CF绝缘膜I时，停止微波的发射和原料气体、等离子体气体的供给，载置台51上的基板W由基板搬送装置39从处理容器50中搬出。从绝缘膜形成装置32中搬出的基板W，通过搬送路8内被搬送到绝缘膜处理装置34。在此期间，搬送路8内被维持为干燥气氛，所以水分不会与基板W上的CF绝缘膜I的表面接触。
绝缘膜处理装置34通过从排气口130排气，预先维持在减压气氛、例如33.3Pa(250mTorr)。因此，即使搬入基板W，基板W也继续维持在干燥气氛内。被搬送到绝缘膜处理装置34中的基板W被吸附保持在温度调节为例如30℃的载置台101上。基板W被保持在载置台101上时，利用偏压用高频电源103对载置台101施加负的高电压。另一方面，从喷淋板111以例如50cm3/min向下方供给氪气，并且从RLSA113以例如500W的功率发射2.45GHz的微波。通过发射该微波，氪气被等离子体化，作为该等离子体中的活性种的氪离子Kr+被载置台101侧的负电位吸引。由此，氪离子Kr+以高速与载置台101上的基板W表面碰撞。如图5所示，通过该Kr+的碰撞，在基板上的绝缘膜I的表面露出的氟(F)原子脱离绝缘膜I。
例如照射5秒钟微波、基板W上的CF绝缘膜I表面的氟原子充分地脱离时，停止微波的供给和氪气的供给。然后，基板W由基板搬送装置39从绝缘膜处理装置34搬出。被搬出的基板W通过搬送路8被搬送到负载锁定室31，由基板搬送体6将其收容在盒载置台4上的盒C内。然后，在另一个处理装置中，通过光刻法将基板W上的CF绝缘膜I图案化后，以规定的图案形成导电膜、保护膜等，由此制造出半导体装置。
根据以上的实施方式，在基板W上形成CF绝缘膜I后，一边维持水分不与该CF绝缘膜I接触，一边使活性种以高速与CF绝缘膜I的表面碰撞，使氟原子从CF绝缘膜I的表面脱离。结果，在CF绝缘膜I的表面露出的氟原子消失，以后，氟原子与水分子不会进行反应。因此，可以防止从CF绝缘膜I放出氟化氢气体，不会发生例如半导体装置内的其它层的膜破损并剥离。另外，也不会发生CF绝缘膜I的表面劣化从而CF绝缘膜I的介电常数上升。此外，在以上的实施方式中，在绝缘膜处理装置34中，使用氪气作为生成等离子体的气体，但是也可以使用作为其它稀有气体的氦气、氙气、和氩气，也可以使用氮气。
在以上的实施方式中，通过使在稀有气体或氮气的等离子体中生成的活性种积极地与CF绝缘膜I碰撞，使CF绝缘膜I表面的氟原子脱离。取而代之，也可以通过使形成有CF绝缘膜I的基板W暴露在由稀有气体或氮气生成的等离子体中从而使氟原子脱离。
在该情况下，在图4的绝缘膜处理装置34中，从喷淋板111供给例如作为稀有气体的氪气。然后，通过由RLSA113供给微波，使氪气等离子体化，在处理容器100内形成高密度，例如电子温度为2eV以下、电子密度为1×1011个/cm3以上的等离子体空间。通过将基板W暴露于该高密度的等离子体空间，利用例如氪离子本身的能量、或从氪离子返回到氪气时放出的光子能量，使在基板W上的CF绝缘膜I的表面露出的氟原子脱离。在该情况下，由于使用激发能量高的氪气，所以能够在短时间内高效率地使氟原子脱离。此外，在该例子中，作为生成等离子体的气体，也可以使用氪气以外的其它稀有气体，例如氙气或氩气，也可以使用氮气。
也可以代替以上的实施方式中所述的氟原子的脱离方法，对形成有CF绝缘膜I的基板W照射电子射线，使氟原子脱离。
在该情况下，例如使用图6所示的绝缘膜处理装置150代替图4的绝缘膜处理装置34。该绝缘膜形成装置150具有能够封闭的处理容器151。在处理容器151的底部中央，设置有载置台152。在处理容器151上部与载置台152相对的位置，安装有多个电子射线照射器153。这些照射器153配置成能够对例如被载置在载置台152上的基板W的表面均匀地照射电子射线。通过由设置在处理容器151外部的高压电源154施加高电压，电子射线照射器153能够照射电子射线。此外，能够通过例如控制高压电源154的动作的控制部155来调整电子射线的照射量。
在处理容器151的底部，设置有用于对处理容器151内的气氛进行排气的排气口156。与涡轮分子泵等排气装置157连通的排气管158与排气口156连接。通过从该排气口156排气，可以将处理容器151内减压到规定的压力，将处理容器151内维持为不含水分的减压气氛。
于是，在使氟原子脱离时，通过从排气口156排气，预先将处理容器151内维持为干燥气氛，然后将基板W搬入到该处理容器151内。被搬入的基板W被载置在载置台152上，然后，从电子射线照射器153对基板W上的CF绝缘膜I照射电子射线。利用该电子射线的能量，将在CF绝缘膜I的表面露出的氟原子与碳原子断开并使其脱离。在该情况下，通过照射高能的电子射线，能够高效率地使氟原子脱离。另外，由于电子射线透射到CF绝缘膜I的内部，所以在CF绝缘膜I的内部，未结合而以不稳定的状态存在的氟原子也被脱离，可以提高CF绝缘膜I本身的膜质。
此外，根据该例子，对CF绝缘膜I的表面照射电子射线，但也可以代替电子射线而照射紫外线。在该情况下，在图6所示的绝缘膜处理装置150中，设置有紫外线照射器160以代替电子射线照射器153。对CF绝缘膜I照射紫外线时，也可以利用高能的紫外线高效率地进行氟原子的脱离。另外，也可以使在CF绝缘膜I内部以不稳定的状态存在的氟原子脱离。
在以上的实施方式中，通过使在CF绝缘膜I的表面上露出的氟原子脱离，来防止氟原子与水分子的反应。取而代之，也可以通过在基板W上形成的CF绝缘膜上形成用于防止水分接触的防护膜，来防止氟原子与水分子的反应。
在这种情况下，如图7所示，使用代替图1所示的处理系统1的绝缘膜处理装置34、35而设置有用于形成防护膜的绝缘膜处理装置170、171的基板处理系统1′。作为绝缘膜处理装置170、171，使用利用等离子体进行成膜的等离子体CVD装置。
如图8所示，绝缘膜处理装置170分别具有第一、第二和第三气体供给源202、203、204以及原料气体供给源215，以代替图2所示的气体供给源71和原料气体供给源84。绝缘膜处理装置170的其它结构与图2所示的绝缘膜形成装置32实质上是同样的。
在本实施方式中，例如为了在基板W上形成由SiN构成的防护膜，在第一气体供给源202中封入有氢气，在第二气体供给源203中封入有氩气，在第三气体供给源204中封入有氮气。另外，在原料气体供给源215中封入有作为原料气体的硅烷气体。
此外，关于绝缘膜处理装置171的结构，由于与绝缘膜处理装置170相同，所以省略说明。
在像以上那样构成的基板处理系统1′中，首先与上述实施方式同样地在绝缘膜形成装置32或33中在基板W的表面上形成CF绝缘膜I。然后，一边维持CF绝缘膜I不与水分接触，一边通过搬送路8将基板W搬送到绝缘膜处理装置170或171、例如绝缘膜处理装置170内。绝缘膜处理装置170内通过从排气口90排气而预先减压，维持为干燥气氛。被搬送到绝缘膜处理装置170内的基板W被载置在载置台51上。
利用载置台51内的加热器54将基板W维持在例如350℃左右。从气体供给口70向等离子体激发区域R1供给氩气、氢气和氮气的混合气体。从RLSA 62向正下方的等离子体激发区域R1发射2.45GHz的微波，将等离子体激发区域R1内的混合气体等离子体化。
通过偏压用高频电源53向载置台51施加负的电压，等离子体激发区域R1内的等离子体通过原料气体供给结构体80而扩散到等离子体扩散区域R2内。从原料气体供给口83向等离子体扩散区域R2供给硅烷气体，该硅烷气体被从等离子体激发区域R1扩散的等离子体活化。通过该硅烷气体和氮气的自由基等，SiN在基板W的CF绝缘膜I的表面上堆积生长。这样，如图9所示，在CF绝缘膜I上，形成由小于200、优选小于100、例如30～90左右的厚度的SiN膜(氮化硅膜)构成的防护膜D。
根据本实施方式，不与水分接触地将形成有CF绝缘膜I的基板W搬送至绝缘膜处理装置170，在处理装置170中，可以在CF绝缘膜I的表面上形成由SiN构成的防护膜D。因此，可以防止在CF绝缘膜I的表面上露出的氟原子与水分子发生反应。结果，不会从CF绝缘膜I放出氟化氢气体，可以防止例如半导体装置内的其它膜因该氟化氢气体而破损并剥离。另外，可以防止CF绝缘膜I本身因与水分子的反应而变质从而导致介电常数上升。而且，由于在CF绝缘膜I上形成有厚度小于200的由SiN构成的防护膜D，所以可以维持包括CF绝缘膜I与防护膜D的膜整体的绝缘性。
防护膜D的材料不限于SiN，也可以使用无定形碳、SiCN、SiC、SiCO或CN等介电常数低的其它材料。在此，无定形碳包含加氢无定形碳。在使用这些无定形碳、SiCN、SiC、SiCO或CN材料的情况下，由于介电常数低于SiN，所以可以进一步加厚防护膜D的厚度，能够更简单地进行防护膜D的成膜。例如，在防护膜D的材料为无定形碳、SiCN、SiC、SiCO、CN的情况下，优选为5～500左右的厚度。另外，形成防护膜D的绝缘膜处理装置也可以是利用电子回旋加速器共振的等离子体CVD装置、溅射装置、ICP等离子体装置或平行平板型等离子体装置等其它成膜装置。
此外，也可以像前面的实施方式(图1～图6)那样使氟原子从基板W上的CF绝缘膜的表面脱离后，直接使该CF绝缘膜表面的碳氮化。在该情况下，CF绝缘膜的表面发挥作为防护膜的功能。
另外，也可以在像前面的实施方式(图1～图6)那样使氟原子从基板W上的CF绝缘膜I的表面脱离后，在CF绝缘膜I上形成防护膜D。这样，可以更可靠地防止CF绝缘膜I表面的氟原子与水分子的反应。
图11a～图11c表示用于确认根据前面的实施方式(图1～图5)进行处理后的CF绝缘膜的性状的实验结果。其中，图11a表示利用TDS(升温脱离气体分析法thermal desorption spectroscopy)测定CF绝缘膜形成后未进行任何处理的比较例的基板的结果，图11b表示利用TDS测定CF绝缘膜形成后在Ar等离子体中暴露5秒钟的实施例的基板的结果，图11c表示利用TDS测定CF绝缘膜形成后在N2等离子体中暴露5秒钟的实施例的基板的结果。
从这些图可以看出，通过将CF绝缘膜暴露于等离子体，来自膜中的(特别是F的)脱气减少。在这些图中仅表示出代表性的脱气成分，但是实际上也观测到由于暴露于等离子体而引起的C、CF、CF2、SiF3等成分的减少。这意味着在对CF绝缘膜形成后的基板进行退火处理时来自CF绝缘膜的脱气量减少。因而，可以防止在CF绝缘膜与叠层于其上的阻挡层、配线层、保护层等的界面上产生空隙，并且关系到维持两者间的良好的密合性。
此外，在以上所述中，对本发明的实施方式的几个例子进行了说明，但是本发明不限于这些例子，可以采用各种方式。例如，在以上的实施方式中，形成有CF绝缘膜I的基板W用于作为半导体装置的半导体装置，但是也可以用于其它电子装置，例如液晶显示装置、有机EL元件。
产业上的可利用性本发明在半导体装置、液晶显示装置、有机EL元件等电子装置的制造中，在电子装置用基板的表面上形成由加氟碳构成的优质的绝缘膜时是有用的。
权利要求
1.一种电子装置用基板的处理方法，其特征在于包括准备电子装置用的基板的工序；在该基板的表面上形成由加氟碳构成的绝缘膜的工序；和使在所述绝缘膜的表面上露出的氟原子从该绝缘膜脱离的工序，至少从所述形成绝缘膜的工序之后直到所述使氟原子脱离的工序结束的期间，维持所述基板不与水分接触。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述使氟原子脱离的工序通过使在稀有气体或氮气的等离子体中生成的活性种与所述绝缘膜的表面碰撞而进行。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述使氟原子脱离的工序通过使所述基板暴露在由稀有气体或氮气生成的等离子体中而进行。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述稀有气体选自氩气、氙气和氪气。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述使氟原子脱离的工序，在电子温度2eV以下、电子密度1×1011个/cm3以上的等离子体空间内进行。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述使氟原子脱离的工序，通过向所述绝缘膜的表面照射电子射线而进行。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述使氟原子脱离的工序，通过向所述绝缘膜的表面照射紫外线而进行。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于在所述使氟原子脱离的工序之后，还包括在所述绝缘膜上形成用于防止水分与该绝缘膜的表面接触的防护膜的工序。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述防护膜的材料选自无定形碳、SiN、SiCN、SiC、SiCO和CN。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述防护膜具有小于200的厚度。
11.一种电子装置用基板的处理方法，其特征在于，包括准备电子装置用的基板的工序；在该基板的表面上形成由加氟碳构成的绝缘膜的工序；和在所述绝缘膜上形成用于防止水分与该绝缘膜的表面接触的防护膜的工序。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于从所述形成绝缘膜的工序之后直到所述形成防护膜的工序结束的期间，维持基板不与水分接触。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于所述防护膜的材料选自无定形碳、SiN、SiCN、SiC、SiCO和CN。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于所述防护膜具有小于200的厚度。
15.一种电子装置用基板，其特征在于在其表面上形成由加氟碳构成的绝缘膜，并且在该绝缘膜上形成有用于防止水分与该绝缘膜的表面接触的防护膜。
16.如权利要求15所述的基板，其特征在于所述防护膜的材料选自无定形碳、SiN、SiCN、SiC、SiCO和CN。
17.如权利要求15所述的基板，其特征在于所述防护膜具有小于200的厚度。
全文摘要
本发明涉及半导体装置等电子装置用基板及其处理方法。在该基板的处理方法中，首先，准备电子装置用基板，在该基板的表面上形成由加氟碳(CF)构成的绝缘膜(I)。接着，通过使在例如氪(Kr)气的等离子体中生成的活性种(Kr
文档编号H01L21/314GK1943021SQ200580011029
公开日2007年4月4日 申请日期2005年5月10日 优先权日2004年5月11日
发明者小林保男, 川村刚平 申请人:东京毅力科创株式会社