(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＶＤ装置による成膜処理を行う基板の前処理を行なうための基板処理装置であって、
前記基板を保持する基板ステージが配された基板処理室と、
前記基板処理室内で前記基板ステージを介して前記基板を加熱する加熱部と、
前記基板処理室内で、前記加熱部により加熱された前記基板の表面を酸化する酸化処理部と、
前記基板処理室内で、前記酸化処理部により酸化された前記基板の表面に有機溶剤を塗布する塗布処理部と、
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記基板は、前記ＣＶＤ装置により絶縁物を埋め込むべき溝又は穴を表面に有し、
前記加熱部は、前記基板の表面における水分を除去するように、前記基板を加熱し、
前記酸化処理部は、前記加熱部により水分の除去された前記基板の表面を酸化し、
前記塗布処理部は、前記酸化処理部により酸化された前記基板の表面に有機溶剤を塗布する
ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記塗布処理部は、
前記基板ステージを回転する回転部と、
前記有機溶剤を前記基板の表面に供給するように、前記基板ステージの上方に配されたノズルと、
を有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記塗布処理部は、
前記有機溶剤を前記基板の表面に噴霧するように、前記基板ステージの上方に配されたスプレーノズルを有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記酸化処理部は、
酸化性ガスが導入されるガス導入室と、
前記ガス導入室と前記基板処理室とを隔てるとともに、前記ガス導入室と前記基板処理室とを連通する複数の貫通孔を有するシャワープレートと、
を有し、
前記酸化処理部は、前記複数の貫通孔を介して前記酸化性ガスを前記ガス導入室から前記基板処理室内の前記基板の表面に供給する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記加熱部は、前記基板ステージを介して前記基板を加熱するように前記基板ステージの内部に配されたヒータを有する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記塗布処理部は、前記基板の表面に自己組織化単分子膜が形成されるように、前記基板の表面に前記有機溶剤を塗布する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の基板処理装置と、
前記基板処理装置により前処理が施された前記基板が大気開放されずに搬送される処理室を有し、前記処理室内で前記基板に成膜処理を行うＣＶＤ装置と、
を備えたことを特徴とする成膜システム。
【請求項９】
前記成膜システムは、複数の前記ＣＶＤ装置を備え、
前記基板処理装置における前記基板処理室は、前記基板を大気開放せずに複数の前記ＣＶＤ装置へ順次に搬送するためのロードロック室として機能する
ことを特徴とする請求項８に記載の成膜システム。
【請求項１０】
前記成膜システムは、
複数の前記ＣＶＤ装置を備えるとともに、
前記基板を大気開放せずに複数の前記ＣＶＤ装置へ順次に搬送するためのロードロック室をさらに備える
ことを特徴とする請求項８に記載の成膜システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、基板処理装置、及び成膜システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の大容量化・コストダウンの要求に答えるため、素子の微細化が加速している。素子の微細化に伴い、半導体基板に溝又は穴（以下、溝等とする）を形成してＣＶＤ装置によりその溝等に絶縁物を埋め込んで形成すべきＳＴＩ型の素子分離部の幅も細くなってきている。また、素子の微細化に伴い、所定の膜に溝等を形成してＣＶＤ装置によりその溝等に絶縁物を埋め込んで形成すべき所定の構造の幅も細くなってきている。このように、絶縁物を埋め込むための溝等のアスペクト比が高くなると、ＣＶＤ装置による溝等への絶縁物の埋め込み性が不十分になることが懸念される。ＣＶＤ装置による絶縁物の溝等への埋め込み性が不十分になると、それにより製造される半導体装置の信頼性を低下させる可能性がある。ＣＶＤ装置による絶縁物の溝等への埋め込み性を向上するための前処理を行う装置の開発が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１５１５１０号公報
【特許文献２】特表２００２−５０２１０８号公報
【特許文献３】特開２００２−２８９６８０号公報
【特許文献４】特開２００６−２５３６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
１つの実施形態は、例えば、ＣＶＤ装置による成膜処理に対する新規な前処理を行うことができる基板処理装置及び成膜システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの実施形態によれば、ＣＶＤ装置による成膜処理を行う基板の前処理を行なうための基板処理装置であって、前記基板を保持する基板ステージが配された基板処理室と、前記基板処理室内で前記基板ステージを介して前記基板を加熱する加熱部と、前記基板処理室内で、前記加熱部により加熱された前記基板の表面を酸化する酸化処理部と、前記基板処理室内で、前記酸化処理部により酸化された前記基板の表面に有機溶剤を塗布する塗布処理部とを備えたことを特徴とする基板処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態にかかる成膜システムの構成を示す図。
【図２】第１の実施形態にかかる成膜システムの動作を示す図。
【図３】第１の実施形態にかかる成膜システムによる半導体装置の製造方法を示す図。
【図４】第１の実施形態の変形例にかかる成膜システムによる半導体装置の製造方法を示す図。
【図５】第１の実施形態の他の変形例にかかる成膜システムの構成を示す図。
【図６】第１の実施形態の他の変形例にかかる成膜システムの構成を示す図。
【図７】第２の実施形態にかかる成膜システムの構成を示す図。
【図８】第２の実施形態におけるスプレーノズルの構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる成膜システムを詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００８】
（第１の実施形態）
第１の実施形態にかかる成膜システム３００の構成について図１を用いて説明する。図１は、成膜システム３００の構成を示す断面図である。
【０００９】
成膜システム３００は、基板処理装置１００、ロードロック室ＬＤ１（図５参照）、及びＣＶＤ装置２００を備える。
【００１０】
基板処理装置１００は、ＣＶＤ装置２００による成膜処理を行うべき基板Ｗの前処理を行うための装置である。すなわち、基板Ｗは、ＣＶＤ装置２００により絶縁物を埋め込むべき溝又は穴（以下、溝等とする）を表面に有している。基板処理装置１００は、ＣＶＤ装置２００による絶縁物の溝等への埋め込み性を向上するための前処理を行う。
【００１１】
基板処理装置１００は、例えばＣＶＤ装置２００に隣接して配されている。このとき、基板処理装置１００の外壁１０１とＣＶＤ装置２００の外壁２０１とが一体化されていても良い。また、基板処理装置１００における基板処理室ＣＨ１の圧力制御部５０（５１、５３、５２）とＣＶＤ装置２００における基板処理室ＣＨ４の圧力制御部（２５１、５３、５２）とが一部共通化されていても良い。図１では、排気管５３及び圧力コントローラ５２が基板処理装置１００とＣＶＤ装置２００との間で共通化された構成例が示されている。排気管５３は、基板処理室ＣＨ１から延びた排気管５１と基板処理室ＣＨ４から延びた排気管２５１とに接続されている。圧力コントローラ５２は、基板処理室ＣＨ１の圧力と基板処理室ＣＨ４の圧力とを略同じ圧力に調整する。
【００１２】
ロードロック室ＬＤ１（図５参照）は、例えば、基板処理装置１００及びＣＶＤ装置２００に隣接して配されている。ロードロック室ＬＤ１は、基板Ｗを大気開放せずに基板処理装置１００からＣＶＤ装置２００へ搬送することを媒介する。具体的には、ロードロック室ＬＤ１には、基板処理装置１００による前処理を施された基板Ｗが基板処理装置１００の基板処理室ＣＨ１から搬入される。その後、基板Ｗは、ロードロック室ＬＤ１からＣＶＤ装置２００の基板処理室ＣＨ４へ搬出される。
【００１３】
なお、基板処理装置１００における基板処理室ＣＨ１の圧力制御部（５１、５３、５２）とＣＶＤ装置２００における基板処理室ＣＨ４の圧力制御部（２５１、５３、５２）とが共通化されておらず、基板処理室ＣＨ１の圧力と基板処理室ＣＨ４の圧力とが異なる圧力に調整される場合、ロードロック室ＬＤ１には、圧力制御部（図示せず）が設けられていることが好ましい。すなわち、この圧力制御部は、基板Ｗが搬入された後、ロードロック室ＬＤ１の圧力を基板処理室ＣＨ４の圧力に略等しくなるように調整する。これにより、ロードロック室ＬＤ１の圧力が基板処理室ＣＨ４の圧力に略等しくなった状態で、基板Ｗが基板処理室ＣＨ４へ搬出される。
【００１４】
ＣＶＤ装置２００は、基板処理室ＣＨ４内で、基板処理装置１００による前処理を施された基板Ｗに絶縁物の成膜処理を施す。所定の絶縁膜は、オゾンＴＥＯＳ膜である。なお、ＣＶＤ装置２００は、ＡＰＣＶＤ（常圧ＣＶＤ）法で成膜処理を行ってもよいし、ＳＡＣＶＤ（準常圧ＣＶＤ）法で成膜処理を行ってもよいし、ＬＰＣＶＤ（減圧ＣＶＤ）法で成膜処理を行ってもよいし、加圧ＣＶＤ法で成膜処理を行ってもよいし、プラズマＣＶＤ法で成膜処理を行ってもよい。ＣＶＤ装置２００がＡＰＣＶＤ法で成膜処理を行う場合、圧力コントローラ５２は、基板処理室ＣＨ４の圧力をほぼ大気圧に調整する。ＣＶＤ装置２００がＳＡＣＶＤ法で成膜処理を行う場合、圧力コントローラ５２は、基板処理室ＣＨ４の圧力を、大気圧からわずかに減圧した圧力値に調整する。ＣＶＤ装置２００がＬＰＣＶＤ法で成膜処理を行う場合、圧力コントローラ５２は、基板処理室ＣＨ４の圧力を、大気圧から減圧した圧力値に調整する。ＣＶＤ装置２００が加圧ＣＶＤ法で成膜処理を行う場合、圧力コントローラ５２は、基板処理室ＣＨ４の圧力を、大気圧から加圧した圧力値に調整する。ＣＶＤ装置２００がプラズマＣＶＤ法で成膜処理を行う場合、圧力コントローラ５２は、基板処理室ＣＨ４の圧力を、プラズマが発生するのに適した圧力値に調整する。
【００１５】
次に、基板処理装置１００の詳細構成について図１を用いて説明する。
【００１６】
基板処理装置１００は、基板処理室ＣＨ１、加熱部１０、酸化処理部２０、塗布処理部３０、ガス供給部４０、及び圧力制御部５０を備える。
【００１７】
基板処理室ＣＨ１には、基板ステージＳＴが配されている。基板ステージＳＴは、基板Ｗを裏面側から覆うように保持している。基板ステージＳＴは、例えば、真空チャックを有しており、真空チャックを用いて基板Ｗを裏面側から真空吸着するように保持しても良い。あるいは、基板ステージＳＴは、例えば、静電チャックを有しており、静電チャックを用いて基板Ｗを裏面側から静電気的に吸着するように保持しても良い。
【００１８】
加熱部１０は、基板処理室ＣＨ１内で基板ステージＳＴを介して基板Ｗを加熱する。具体的には、加熱部１０は、ヒータ１１を有する。ヒータ１１は、基板ステージＳＴを介して基板Ｗを加熱するように、基板ステージＳＴの内部に配されている。ヒータ１１は、その抵抗により発熱する材料で形成されており、例えばニッケルクロム合金で形成されている。
【００１９】
酸化処理部２０は、基板処理室ＣＨ１内で基板Ｗの表面を酸化する。具体的には、酸化処理部２０は、ガス導入室ＣＨ２、拡散プレート２１、拡散室ＣＨ３、及びシャワープレート２２を有する。
【００２０】
ガス導入室ＣＨ２は、外壁１０１の上部１０１ａと拡散プレート２１とにより囲まれて形成されている。ガス導入室ＣＨ２には、ガス供給部４０を介して酸化性ガスが導入される。酸化性ガスは、例えば、酸素及びオゾンの少なくとも一方を含むガスである。
【００２１】
拡散プレート２１は、ガス導入室ＣＨ２と拡散室ＣＨ３とを仕切るとともに、ガス導入室ＣＨ２と基板処理室ＣＨ１とを隔てている。拡散プレート２１は、拡散室ＣＨ３を介してガス導入室ＣＨ２と基板処理室ＣＨ１とを連通する複数の貫通孔２１ａを有している。
【００２２】
拡散室ＣＨ３は、拡散プレート２１とシャワープレート２２とにより囲まれて形成されている。拡散室ＣＨ３は、拡散プレート２１及びシャワープレート２２を介してガス導入室ＣＨ２と基板処理室ＣＨ１との間に配されている。拡散室ＣＨ３には、図１に実線の矢印で示すように、拡散プレート２１の複数の貫通孔２１ａを介して酸化性ガスがガス導入室ＣＨ２から供給される。
【００２３】
シャワープレート２２は、拡散室ＣＨ３と基板処理室ＣＨ１とを仕切るとともに、ガス導入室ＣＨ２と基板処理室ＣＨ１とを隔てている。シャワープレート２２は、拡散室ＣＨ３を介してガス導入室ＣＨ２と基板処理室ＣＨ１とを連通する複数の貫通孔２２ａを有している。基板処理室ＣＨ１には、図１に実線の矢印で示すように、シャワープレート２２の複数の貫通孔２２ａを介して酸化性ガスが拡散室ＣＨ３から供給される。
【００２４】
すなわち、酸化処理部２０は、複数の貫通孔２１ａ、拡散室ＣＨ３、複数の貫通孔２２ａを介して酸化性ガスをガス導入室ＣＨ２から基板処理室ＣＨ１内の基板Ｗの表面に供給する。
【００２５】
なお、酸化処理部２０は、ガス導入室ＣＨ２及び拡散室ＣＨ３の少なくとも一方にプラズマを発生させてプラズマ酸化を行ってもよい。ガス導入室ＣＨ２にプラズマを発生させる場合、外壁１０１の上部１０１ａが高周波電源（図示せず）に接続される。拡散室ＣＨ３にプラズマを発生させる場合、拡散プレート２１が高周波電源（図示せず）に接続される。これにより、酸化性ガスのプラズマ中におけるラジカル、正イオン、又は負イオンの活性種を基板Ｗの表面に導くことができるので、基板Ｗの表面を高速に酸化することができる。
【００２６】
塗布処理部３０は、基板処理室ＣＨ１内で基板Ｗの表面に有機溶剤を塗布する。具体的には、塗布処理部３０は、回転部３２及びノズル３１を有する。
【００２７】
回転部３２は、シャフト３３を介して基板ステージＳＴに接続されている。これにより、回転部３２は、シャフト３３を介して基板ステージＳＴを回転する。
【００２８】
ノズル３１は、所定の配管及び所定の開閉弁を介して薬液タンク（図示せず）に接続されており、薬液タンクに貯蔵された有機溶剤が供給される。ノズル３１は、基板ステージＳＴの上方に配されており、基板ステージＳＴの中央部に向いた吐出口３１ａを有する。これにより、ノズル３１は、図１に破線の矢印で示すように、有機溶剤を、基板ステージＳＴにより保持された基板Ｗの表面に供給する。有機溶剤は、例えば、アルキル基（Ｒ）にヒドロキシ基（−ＯＨ）が結合した有機分子を含む。また、有機溶剤は複数の有機溶剤の混合溶剤でもよい。
【００２９】
なお、塗布処理部３０は、基板ステージＳＴの外周近傍の空間を下向きに排気するための排気機構３４をさらに有していても良い。これにより、有機溶剤から蒸発した揮発成分を容易に排気でき、基板Ｗの表面に塗布された有機溶剤の乾燥及び定着を促進できる。
【００３０】
また、薬液タンクとノズル３１との間に所定の流量調整部を設けてもよい。この流量調整部は、回転部３２による基板ステージＳＴの回転速度に応じて、基板Ｗの表面に供給する有機溶剤の量を調整してもよい。
【００３１】
ガス供給部４０は、ガス供給管４１、４２を有し、ガス供給管４１、４２、所定の配管及び所定の開閉弁を介してガス供給源（図示せず）に接続されており、ガス供給源からガス供給管４１、４２へ酸化性ガスが供給される。ガス供給管４１、４２は、ガス導入室ＣＨ２に連通されている。これにより、ガス供給部４０は、図１に破線の矢印で示すように、ガス供給管４１、４２を介して酸化性ガスをガス導入室ＣＨ２へ供給する。
【００３２】
なお、ガス供給部４０が酸化性ガスとしてオゾン、又はオゾン／酸素の混合ガスを供給する場合、ガス供給管４１、４２とガス供給源との間にオゾン発生器を設けても良い。オゾン発生器は、ガス供給源から供給された例えば酸素ガスに対して紫外線を照射したり無声放電を行ったりして酸素ガスの少なくとも一部をオゾンに変えてガス供給管４１、４２へ供給する。
【００３３】
圧力制御部５０は、基板処理室ＣＨ１の圧力および処理ガスの排気量を制御する。具体的には、圧力制御部５０は、排気管５１、５３、５４、圧力センサ（図示せず）、圧力コントローラ５２、及び真空ポンプ（図示せず）を有する。圧力センサは、基板処理室ＣＨ１内の圧力を検知し、その圧力の値の情報を圧力コントローラ５２へ供給する。圧力コントローラ５２は、排気管５１、５３を介して基板処理室ＣＨ１に接続されているとともに、排気管５４を介して真空ポンプに接続されている。圧力コントローラ５２は、開度を調整可能な調整弁を有し、圧力センサから供給された圧力の値に応じて、基板処理室ＣＨ１内の圧力が目標値になるように、調整弁の開度を制御する。これにより、基板処理室ＣＨ１の圧力および処理ガスの排気量が制御される。
【００３４】
次に、成膜システム３００の動作について図２及び図３を用いて説明する。図２は、成膜システム３００の動作を示すフローチャートである。図３は、成膜システム３００による半導体装置の製造方法を示す図である。
【００３５】
ステップＳ１０では、搬送機構ＣＭ（図５参照）が、基板Ｗを基板処理装置１００へ搬入する。基板Ｗは、ＣＶＤ装置２００により絶縁物を埋め込むべき溝等（例えば、図３（ａ）に示す溝ＴＲ１〜ＴＲ４）を表面に有している。基板処理装置１００は、ＣＶＤ装置２００による成膜処理を行うべき基板Ｗの前処理を行う。具体的には、基板処理装置１００は、次のステップＳ１１〜Ｓ１３の処理を行う。
【００３６】
ステップＳ１１では、基板処理装置１００の加熱部１０が、基板処理室ＣＨ１内で基板ステージＳＴを介して基板Ｗを加熱する。すなわち、基板ステージＳＴの内部に配されたヒータ１１は、基板ステージＳＴを介して基板Ｗを加熱する。これにより、加熱部１０は、基板Ｗの表面における水分を除去する。
【００３７】
ステップＳ１２では、基板処理装置１００の酸化処理部２０が、基板処理室ＣＨ１内で基板Ｗの表面を酸化する。すなわち、酸化処理部２０は、複数の貫通孔２１ａ、拡散室ＣＨ３、複数の貫通孔２２ａを介して酸化性ガスをガス導入室ＣＨ２から基板処理室ＣＨ１内の基板Ｗの表面に供給する。これにより、基板Ｗの表面が酸化され、基板Ｗの表面に例えばＳｉＯＨが形成される。例えば、図３（ｂ）に示すように、基板Ｗの表面Ｗ１と溝ＴＲ１〜ＴＲ４の側面及び底面（図３（ａ）参照）とを覆うように、例えばＳｉＯＨを主成分とする酸化膜ＯＸＦ１が形成される。
【００３８】
ステップＳ１３では、基板処理装置１００の塗布処理部３０が、基板処理室ＣＨ１内で基板Ｗの表面に有機溶剤を回転塗布する。すなわち、回転部３２が基板ステージＳＴを回転し、この状態で、ノズル３１は、図１に破線の矢印で示すように、有機溶剤を、基板ステージＳＴにより保持された基板Ｗの表面に滴下する。滴下された有機溶剤は、回転に応じた遠心力により基板Ｗの周辺側へ広がっていき基板Ｗの表面に塗布される。有機溶剤は、例えば、アルキル基（Ｒ）にヒドロキシ基（−ＯＨ）が結合した有機分子（ＲＯＨ）を複数含む。あるいは、有機溶剤は、例えば、フッ化アルキル基（Ｒ）にヒドロキシ基（−ＯＨ）が結合した有機分子（ＲＯＨ）を複数含む。これにより、基板Ｗの表面において、
ＳｉＯＨ＋ＲＯＨ→ＳｉＯＲ＋Ｈ２Ｏ・・・（１）
の反応が行われる。すなわち、基板Ｗの表面の全面にＳｉＯＲが形成される。例えば、図３（ｃ）に示すように、酸化膜ＯＸＦ１で覆われた基板Ｗの表面Ｗ１と溝ＴＲ１〜ＴＲ４の側面及び底面（図３（ａ）参照）とをさらに覆うように、例えばＳｉＯＲを主成分とする有機膜ＯＲＦが形成される。
【００３９】
ステップＳ２０では、ロードロック室ＬＤ１（図５参照）に、基板処理装置１００による前処理を施された基板Ｗが基板処理装置１００の基板処理室ＣＨ１から搬入される。その後、基板Ｗは、ロードロック室ＬＤ１からＣＶＤ装置２００の基板処理室ＣＨ４へ搬出される。
【００４０】
ＣＶＤ装置２００は、基板処理室ＣＨ４内で、基板処理装置１００による前処理を施された基板Ｗに絶縁物の成膜処理を施す。所定の絶縁膜は、オゾンＴＥＯＳ膜である。このとき、基板Ｗの表面が改質されているので、絶縁物は基板Ｗの表面における溝等へ容易に埋め込むことができる。例えば、図３（ｄ）に示すように、有機膜ＯＲＦで覆われた基板Ｗの溝ＴＲ１〜ＴＲ４（図３（ａ）参照）に埋め込まれるように、例えばＴＥＯＳを主成分とする酸化膜ＯＸＦ２が容易に形成される。
【００４１】
ここで、仮に、基板処理装置１００が、加熱部１０を備えない場合について考える。この場合、基板処理装置１００が基板Ｗの表面に水分が残存した状態で基板Ｗの表面に有機溶剤を滴下することになる。これにより、有機溶剤が疎水性を有する場合、基板Ｗの表面に残存した水分により有機溶剤が基板Ｗの表面に定着しにくく、有機溶剤を基板Ｗの表面に塗布することが困難になる。あるいは、有機溶剤がある程度の親水性を有していても水への溶解度が有限の場合（例えば、有機溶剤が炭素数４以上のアルコールである場合）、基板Ｗの表面に残存した水分により有機溶剤が基板Ｗの表面に定着しにくく、有機溶剤を基板Ｗの表面に塗布することが困難になる。あるいは、有機溶剤が親水性を有し水への溶解度がほぼ無限の場合（例えば、有機溶剤が低級アルコールである場合）であっても、水分とともに有機溶剤の定着を妨げる成分（例えば、セリンなどの疎アルコール性及び親水性を有する不純物）が基板Ｗの表面に残存していると、その成分により有機溶剤が基板Ｗの表面に定着しにくく、有機溶剤を基板Ｗの表面に塗布することが困難になる。
【００４２】
また、仮に、基板処理装置１００が、酸化処理部２０を備えない場合について考える。この場合、基板Ｗの表面における水分（及び不純物）を除去でき、基板Ｗの表面を有機溶剤の定着しやすい状態にできたとしても、基板Ｗの表面に例えばＳｉＯＨが形成されないので、有機溶剤を基板Ｗの表面に滴下しても化学吸着（あるいは化学反応を介しての結合）ができず、基板Ｗの表面を改質できない傾向にある。
【００４３】
それに対して、第１の実施形態では、加熱部１０が、基板Ｗの表面における水分を除去するように、基板Ｗを加熱する。これにより、基板Ｗの表面を有機溶剤の定着しやすい状態にすることができる。そして、酸化処理部２０は、加熱部１０により水分の除去された基板Ｗの表面を酸化する。これにより、基板Ｗの表面に例えばＳｉＯＨが形成される。ＳｉＯＨ自体は、ＣＶＤ装置２００による絶縁物の溝等への埋め込み性を改善する物質ではないが、さらに、塗布処理部３０は、酸化処理部２０により酸化された基板Ｗの表面に有機溶剤を塗布する。これにより、ＣＶＤ装置２００による絶縁物の溝等への埋め込み性を改善することができる。すなわち、その後にＣＶＤ装置２００による絶縁物の成膜処理が行われた際に、基板Ｗの表面が全面的に改質されているので、絶縁物を基板Ｗの表面における溝等へ容易に埋め込むことができる。
【００４４】
したがって、形成すべきＳＴＩ型の素子分離部の幅が細くなったとしても、素子分離部に対応した溝等に絶縁物を容易に埋め込むことができる。また、形成すべき所定の構造の幅が細くなったとしても、所定の構造に対応した溝等に絶縁物を容易に埋め込むことができる。すなわち、絶縁物を埋め込むための溝等のアスペクト比が高くなったとしても、ＣＶＤ装置による溝等への絶縁物の埋め込み性の低下を抑制でき、それにより製造される半導体装置の信頼性を向上できる。
【００４５】
仮に、加熱部１０、酸化処理部２０、及び塗布処理部３０が、互いに異なる装置の処理室内に設けられている場合について考える。この場合、加熱部１０による加熱処理が完了した後に、加熱処理の施された基板Ｗが加熱部１０用の装置から所定のロードロック室を介して酸化処理部２０用の装置へ搬送されることになる。そして、酸化処理部２０による酸化処理が完了した後に、酸化処理の施された基板Ｗが酸化処理部２０用の装置から所定のロードロック室を介して塗布処理部３０用の装置へ搬送されることになる。このように、１つの処理が終わるたびにロードロック室を介した搬送が必要になるので、前処理に要する処理時間が長くなり、前処理のスループットが低下する傾向にある。また、待機時間中や搬送経路において水分等の吸着が考えられ、基板表面の改質を妨げる虞がある。
【００４６】
それに対して、第１の実施形態では、加熱部１０、酸化処理部２０、及び塗布処理部３０が、同じ処理室である基板処理室ＣＨ１内で各処理を行う。これにより、前処理の途中における搬送が不要なので、前処理に要する処理時間を短縮でき、前処理のスループットを向上及び基板表面を効果的に改質することができる。
【００４７】
また、第１の実施形態では、塗布処理部３０が、基板ステージＳＴを回転する回転部３２と、有機溶剤を基板Ｗの表面に供給するように基板ステージＳＴの上方に配されたノズル３１とを有する。これにより、塗布処理部３０を簡易な構成で実現できる。
【００４８】
また、第１の実施形態では、酸化処理部２０が、酸化性ガスが導入されるガス導入室ＣＨ２と、ガス導入室ＣＨ２と基板処理室ＣＨ１とを隔てるとともにガス導入室ＣＨ２と基板処理室ＣＨ１とを連通する複数の貫通孔２２ａを有するシャワープレート２２とを有する。これにより、酸化処理部２０を簡易な構成で実現できる。
【００４９】
また、第１の実施形態では、加熱部１０は、基板ステージＳＴを介して基板Ｗを加熱するように基板ステージＳＴの内部に配されたヒータ１１を有する。これにより、加熱部１０を簡易な構成で実現できる。
【００５０】
なお、基板処理装置１００の塗布処理部３０は、有機溶剤として、自己組織化単分子膜（ＳＡＭ：Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）を形成するような成分を含む有機溶剤を基板Ｗの表面に供給してもよい。この場合、例えば、図３（ｃ）に示す工程で、有機溶剤中の成分における有機分子同士が自発的に配向しながら単分子層を形成していく。より具体的には、各有機分子は、酸化膜ＯＸＦ１に対して化学的親和性の高い官能基（吸着基）と酸化膜ＯＸＦ１に対して化学的親和性の低い官能基（配向基）とを有し、吸着基が酸化膜ＯＸＦ１と結合するとともに配向基が酸化膜ＯＸＦ１と反対側を向くように配向する。これにより、酸化膜ＯＸＦ１を覆う有機膜ＯＲＦは、例えば、各分子が略一様に配向するとともに、１分子層の略一様な膜厚（例えば、約１〜２ｎｍ）を有することになる。
【００５１】
例えば、自己組織化単分子膜を形成するような成分として、超撥水性（例えば、水との接触角が１５０°以上となる性質）を基板Ｗの表面に付与するような成分、例えば、アルキルシランやフルオロアルキルシランを用いることができる。そのような成分は、フッ化アルキル基（Ｒ）及びヒドロキシ基（−ＯＨ）を含むフルオロアルキルシランを用いることができ、例えば、ヘプタデカフルオロテトラヒドロデシルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロテトラヒドロデシルトリクロロシラン、トリデカフルオロテトラヒドロオクチルトリクロロシランなどを用いることができる。この場合、図３（ｃ）に示す工程では、例えば、図４に示すように、有機溶剤の成分におけるヒドロキシ基（−ＯＨ）が吸着基として酸化膜ＯＸＦ１におけるヒドロキシ基（−ＯＨ）との間で脱水縮合反応を起こし、酸化膜ＯＸＦ１の表面を覆う自己組織化単分子膜として有機膜ＯＲＦが形成される。このとき、アルキル基又はフッ化アルキル基（Ｒ）が酸化膜ＯＸＦ１と反対側に露出されており、有機膜ＯＲＦの表面がアルキル基又はフッ化アルキル基（Ｒ）により例えば超撥水性を有する表面エネルギーの低い状態になる。すなわち、基板Ｗの表面が改質された状態になる。
【００５２】
あるいは、基板処理装置１００の酸化処理部２０は、拡散プレート２１及び拡散室ＣＨ３が省略された構成であってもよい。
【００５３】
あるいは、成膜システム３００ｉは、図５に示すように、複数のＣＶＤ装置２００ｉ１、２００ｉ２を備えても良い。この場合、ロードロック室ＬＤ１は、複数のＣＶＤ装置２００ｉ１、２００ｉ２及び基板処理装置１００に隣接して配されている。図５に示す装置ＡＰ１は、成膜システム３００ｉによる処理の前の工程処理を行う装置である。成膜システム３００ｉには、搬送機構ＣＭにより、ロードロック室ＬＤ２を介して、装置ＡＰ１による工程処理が施された基板が順次に搬送されてくる。
【００５４】
例えば、基板Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３が成膜システム３００ｉに順次に搬送されてくる場合について考える。この場合、基板Ｗ１は、ロードロック室ＬＤ１を介して基板処理装置１００へ搬入され、基板処理装置１００による前処理が施された後、ロードロック室ＬＤ１を介してＣＶＤ装置２００ｉ１へ搬入される。そして、基板Ｗ２は、ＣＶＤ装置２００ｉ１による成膜処理が基板Ｗ１に施されている期間に、ロードロック室ＬＤ１を介して基板処理装置１００へ搬入され、基板処理装置１００による前処理が施された後、ロードロック室ＬＤ１を介してＣＶＤ装置２００ｉ２へ搬入される。一方、基板Ｗ１は、ＣＶＤ装置２００ｉ２による成膜処理が基板Ｗ２に施されている期間において、ＣＶＤ装置２００ｉ１による成膜処理が完了した後に、ロードロック室ＬＤ１を介して搬送機構ＣＭにより搬出される。また、基板Ｗ３は、ＣＶＤ装置２００ｉ２による成膜処理が基板Ｗ２に施されている期間において、基板Ｗ１が搬出される前又は後に、ロードロック室ＬＤ１を介して基板処理装置１００へ搬入される。
【００５５】
このように、成膜システム３００ｉでは、複数の基板Ｗ１〜Ｗ３に対して、基板処理装置１００による前処理とＣＶＤ装置２００ｉ１、２００ｉ２による成膜処理とをそれぞれ並行して行うことができる。これにより、複数の基板Ｗ１〜Ｗ３に対して、成膜システム３００ｉによる処理のスループットを全体として向上できる。
【００５６】
あるいは、成膜システム３００ｊは、図６に示すように、ロードロック室ＬＤ１が省略された構成であってもよい。この場合、基板処理装置１００ｊは、複数のＣＶＤ装置２００ｉ１、２００ｉ２に隣接して配されており、基板を大気開放せずに複数のＣＶＤ装置２００ｉ１、２００ｉ２へ順次に搬送するためのロードロック室として機能する。
【００５７】
例えば、上記と同様に、基板Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３が成膜システム３００ｊに順次に搬送されてくる場合について考える。この場合、基板Ｗ１は、ロードロック室ＬＤ１を介さずに直接基板処理装置１００ｊへ搬入され、基板処理装置１００ｊによる前処理が施された後も、ロードロック室ＬＤ１を介さずにＣＶＤ装置２００ｉ１へ搬入される。基板Ｗ２、Ｗ３についても同様である。
【００５８】
このように、成膜システム３００ｊでは、複数の基板Ｗ１〜Ｗ３に対して、基板処理装置１００ｊによる前処理とＣＶＤ装置２００ｉ１、２００ｉ２による成膜処理とをそれぞれ並行して行うことができることに加えて、ロードロック室ＬＤ１を介さずに基板処理装置１００ｊ及びＣＶＤ装置２００ｉ１、２００ｉ２に対する搬入・搬出を行うことができる。これにより、複数の基板Ｗ１〜Ｗ３に対して、成膜システム３００ｊによる処理のスループットを全体としてさらに向上できる。
【００５９】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態にかかる成膜システム３００ｋについて図７及び図８を用いて説明する。図７は、第２の実施形態にかかる成膜システム３００ｋの構成を示す図である。図８は、第２の実施形態におけるスプレーノズルの構成を示す図である。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６０】
成膜システム３００ｋは、塗布処理部３０ｋを備える。塗布処理部３０ｋは、基板ステージＳＴを回転せずに有機溶剤を基板Ｗの表面に塗布する。具体的には、塗布処理部３０ｋは、回転部３２（図１参照）を有さず、スプレーノズル３１ｋを有する。スプレーノズル３１ｋは、基板ステージＳＴの上方に配されており、基板ステージＳＴの中央部に向いた吐出口３１ｋ１に加えて基板ステージＳＴの周辺部に向いた吐出口３１ｋ２〜３１ｋ９（図８（ａ）、（ｂ）参照）を有する。これにより、スプレーノズル３１ｋは、図１に破線の矢印で示すように、有機溶剤を、基板ステージＳＴにより保持された基板Ｗの表面に噴霧する。
【００６１】
具体的には、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、スプレーノズル３１ｋにおける各吐出口３１ｋ１〜３１ｋ９は、内側の開口幅に比べて外側の開口幅が大きくなっている。これにより、図８（ａ）、（ｂ）に破線の矢印で示すように、有機溶剤を基板Ｗの表面の全体に噴霧することができる。すなわち、吐出口３１ｋ１から噴霧された有機溶剤が基板Ｗの表面における中央部に向かうとともに、吐出口３１ｋ２〜３１ｋ９から噴霧された有機溶剤が基板Ｗの表面における周辺部へ向かう。
【００６２】
このように、第２の実施形態では、スプレーノズル３１ｋが、有機溶剤を基板Ｗの表面の全体に噴霧するので、基板ステージＳＴを回転せずに有機溶剤を基板Ｗの表面に塗布することができる。
【００６３】
なお、スプレーノズル３１ｋに代えて、図８（ｃ）に示すスプレーノズル３１ｎが用いられても良い。スプレーノズル３１ｎでは、基板ステージＳＴの周辺部に向いた吐出口３１ｎ２、３１ｎ３の中心軸がスプレーノズル３１ｎの壁面の法線に対して上側に傾斜している。これにより、吐出口３１ｎ２、３１ｎ３から噴霧された有機溶剤がより効率的に基板Ｗの表面における周辺部へ向かうようにすることができる。
【００６４】
あるいは、スプレーノズル３１ｋに代えて、図８（ｄ）に示すスプレーノズル３１ｐが用いられても良い。スプレーノズル３１ｐでは、基板ステージＳＴの周辺部に向いた吐出口３１ｐ２〜３１ｐ１０の中心軸がスプレーノズル３１ｐの円形断面における径方向に対して円形断面内で（例えば一様な傾斜角度で）傾斜している。これにより、吐出口３１ｎ２、３１ｎ３から噴霧された有機溶剤が旋回流を形成しながらより均等に基板Ｗの表面における周辺部へ向かうようにすることができる。
【００６５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、第１の実施形態でスプレーノズルを採用しても構わない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６６】
１０  加熱部、１１  ヒータ、２０  酸化処理部、２１  拡散プレート、２２  シャワープレート、３０  塗布処理部、３１  ノズル、３１ｋ、３１ｎ、３１ｐ  スプレーノズル、３２  回転部、３３  シャフト、４０  ガス供給部、４１、４２  ガス供給管、５０  圧力制御部、５１、５３、５４  排気管、５２  圧力コントローラ、１００、１００ｊ、１００ｋ  基板処理装置、１０１  外壁、２００、２００ｉ１、２００ｉ２  ＣＶＤ装置、２０１  外壁、２５１  排気管、３００、３００ｉ、３００ｊ、３００ｋ  成膜システム、ＡＰ１  装置、ＣＨ１、ＣＨ４  基板処理室、ＣＨ２  ガス導入室、ＣＨ３  拡散室、ＬＤ１、ＬＤ２  ロードロック室。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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