(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が配置されると共に内部が所定の真空状態にされる処理室と、
処理室の外部に備えられ前記基板の表面にエネルギーを与えるエネルギー源と、
前記処理室の一部を構成し前記エネルギー源からのエネルギーを前記処理室の内部に透過させる窓部材と、
前記処理室の内部に設けられ前記処理室の内部及び基板を加熱することで基板を所定の温度分布に保つ熱源と、
前記窓部材に対向して前記処理室の内部に設けられ前記熱源からの熱を遮断する遮断部材とを備え、
前記エネルギー源は紫外線照射手段であり、前記窓部材は紫外線を透過する石英製の石英窓であり、
前記遮断部材は前記石英窓の対向部に設けられることで少なくとも前記石英窓に対する前記熱源からの熱を遮断し、
前記処理室は円筒状の処理室であり、
前記処理室の上部に前記石英窓が天井部材として固定され、
前記石英窓の上側に前記紫外線照射手段が設けられ、
前記基板を支持する基板支持部材が前記処理室の内部に設けられ、
前記基板支持部材の下方に前記熱源が設けられ、
前記遮断部材は円盤状に形成されて前記基板支持部材の上部に設けられている
ことを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の真空処理装置において、
前記熱源はランプ加熱手段であり、前記基板支持部材の下部に設けられる
ことを特徴とする真空処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の真空処理装置において、
前記遮断部材には、中央部に円形の開口が形成され、主に前記石英窓の周縁部に対する熱が遮断される
ことを特徴とする真空処理装置。
【請求項４】
請求項２に記載の真空処理装置において、
前記遮断部材には、複数の小穴が形成され、前記処理室の内部の温度が維持されて熱が遮断される
ことを特徴とする真空処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の真空処理装置において、
前記基板には低誘電率膜組成物が形成され、前記エネルギー源からのエネルギーが照射されると共に前記熱源による加熱により前記低誘電率膜組成物が低誘電率膜として硬化処理される
ことを特徴とする真空処理装置。
【請求項６】
基板に低誘電率組成物を塗布する塗布装置と、
前記塗布装置で低誘電率組成物が塗布された前記基板が搬入される請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の真空処理装置とを備えた
ことを特徴とする低誘電率膜作製装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空状態の処理室で処理を行う真空処理装置に関する。また、本発明は、真空処理装置を用いて低誘電率膜を作製する低誘電率膜作製装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の微細化が進む一方で、信号伝達遅延や消費電力の増大を抑制する必要がある。このため、配線を支える層間絶縁膜材料の誘電率を低くし、配線間の容量の低減が不可欠となっている。
【０００３】
低誘電率膜を作製する技術として、スピンコータにより層間絶縁膜の材料（低誘電率材料：Low-k材料）を液状にして基板に塗布し、基板を加熱すると共に塗布された低誘電率材料に紫外線（UV）を照射して硬化（キュア）させ、十分な機械的強度を有する低誘電率膜を基板に作製することが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、CVD装置により基板に低誘電率膜を堆積させ、基板を加熱すると共に堆積した低誘電率膜に紫外線（UV）を照射して硬化（キュア）させ、十分な機械的強度を有する低誘電率膜を基板に作製することが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
低誘電率膜を作製する場合、基板を加熱すると共に低誘電率材料（低誘電率膜）に紫外線（UV）を照射して硬化させる工程が実施されている。この工程は、基板を加熱する機構及び紫外線（UV）を照射する機構を備えた真空処理装置により実施されている。低誘電率膜を硬化（キュア）させる真空処理装置には、基板を加熱する加熱手段と、処理室の内に紫外線（UV）を照射する紫外線照射手段が備えられている。
【０００５】
加熱手段としては、基板を直接加熱するプレートや、処理室内の温度を上昇させるヒータが用いられている。また、紫外線照射手段は処理室の外部に設置され、金属製の処理室に対し天井部の開口に紫外線透過窓（石英窓）が固定され、石英窓から紫外線（UV）が処理室内の基板に照射されるようになっている。
【０００６】
このような真空処理装置で、基板の低誘電率膜を硬化（キュア）させる際には、基板が搬入される前に予めプレートの温度や処理室内の温度を均一に調整し、基板支持部材等の冶具類の温度を一定の温度に保っておく必要がある（予備加熱）。基板が存在しない状態で予備加熱を行った場合、石英窓（金属製の処理室に対する固定部）や外部の紫外線照射手段に対しても熱の影響が及び、石英窓の固定部に熱膨張率の違いによりクラックが生じたり、紫外線照射手段に熱損傷が生じる虞があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−４６２８号公報
【特許文献２】特開２００６−１６５５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、基板を加熱すると共にエネルギー源からのエネルギーを与える処理に際し、処理室の窓部材やエネルギー源への熱の影響をなくして必要な予備加熱を行うことができる真空処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、低誘電率膜を硬化（キュア）させる処理に際し、紫外線透過部位や紫外線照射手段への熱の影響をなくして必要な予備加熱を行うことができる基板処理方法を提供することができる。
【００１０】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、低誘電率膜を硬化（キュア）させる処理に際し、処理室やエネルギー源への熱の影響をなくして必要な予備加熱を行うことができる真空処理装置を備えた低誘電率膜作製装置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】
【００１１】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の真空処理装置は、基板が配置されると共に内部が所定の真空状態にされる処理室と、処理室の外部に備えられ前記基板の表面にエネルギーを与えるエネルギー源と、前記処理室の一部を構成し前記エネルギー源からのエネルギーを前記処理室の内部に透過させる窓部材と、前記処理室の内部に設けられ前記処理室の内部及び基板を加熱することで基板を所定の温度分布に保つ熱源と、前記窓部材に対向して前記処理室の内部に設けられ前記熱源からの熱を遮断する遮断部材とを備え、前記エネルギー源は紫外線照射手段であり、前記窓部材は紫外線を透過する石英製の石英窓であり、前記遮断部材は前記石英窓の対向部に設けられることで少なくとも前記石英窓に対する前記熱源からの熱を遮断し、前記処理室は円筒状の処理室であり、前記処理室の上部に前記石英窓が天井部材として固定され、前記石英窓の上側に前記紫外線照射手段が設けられ、前記基板を支持する基板支持部材が前記処理室の内部に設けられ、前記基板支持部材の下方に前記熱源が設けられ、前記遮断部材は円盤状に形成されて前記基板支持部材の上部に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
このため、基板が存在しない状態で熱源により加熱を行う際に、窓部材や窓部材を通してのエネルギー源への熱の影響を遮断部材で遮断することができ、基板を加熱すると共にエネルギー源からのエネルギーを与える際に、処理室の窓部材やエネルギー源への熱の影響をなくして必要な予備加熱を行うことが可能になる。
また、石英窓に対する熱を遮断部材で遮断することで、石英窓の固定部の処理室との熱膨張差による変形に伴うクラックの発生を防止することができる。
また、石英窓や石英窓を通しての紫外線照射手段への熱源からの熱の影響を遮断部材で遮断することができ、基板を加熱すると共に紫外線を照射する処理に際し、処理室の石英窓や紫外線照射手段への熱の影響をなくして必要な予備加熱を行うことが可能になる。石英窓としては、例えば、角型状や円盤状のものが適用される。
【００１３】
また、請求項２に係る本発明の真空処理装置は、請求項１に記載の真空処理装置において、前記熱源はランプ加熱手段であり、前記基板支持部材の下部に設けられることを特徴とする。
【００１４】
このため、ランプ加熱手段を用いて処理室の内部の温度を昇温させることで基板を加熱するので、加熱手段を基板に接触させることなく基板を加熱することができる。
【００１５】
また、請求項３に係る本発明の真空処理装置は、請求項２に記載の真空処理装置において、前記遮断部材には、中央部に円形の開口が形成され、主に前記石英窓の周縁部に対する熱が遮断されることを特徴とする。
【００１６】
このため、中央部に円形の開口が形成された遮断部材を用いることで、金属製の処理室における石英窓の周縁の固定部に対する熱の影響を低減することができ、熱膨張率の差による変形により石英窓の周縁にクラックが発生することを防止して、処理室の石英窓や紫外線照射手段への熱の影響をなくすことができる。
【００１７】
また、請求項４に係る本発明の真空処理装置は、請求項２に記載の真空処理装置において、前記遮断部材には、複数の小穴が形成され、前記処理室の内部の温度が維持されて熱が遮断されることを特徴とする。
【００１８】
このため、複数の小穴が形成された遮断部材を用いることで、処理室内の温度を制御して、処理室の石英窓や紫外線照射手段への熱の影響をなくすことができる。
【００１９】
また、請求項５に係る本発明の真空処理装置は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の真空処理装置において、前記基板には低誘電率膜組成物が形成され、前記エネルギー源からのエネルギーが照射されると共に前記熱源による加熱により前記低誘電率膜組成物が低誘電率膜として硬化処理されることを特徴とする。
【００２０】
このため、低誘電率膜組成物を低誘電率膜として硬化処理する際に処理室の窓部材やエネルギー源への熱の影響をなくして必要な予備加熱を行うことが可能になる。
【００２１】
真空処理方法として、低誘電率組成物が塗布された基板が加熱されると共に、前記低誘電率組成物に処理室の外部から透過する紫外線が照射されることで基板に低誘電率膜を形成する基板処理方法において、前記基板の処理を行う時を除き、前記紫外線の照射源及び前記処理室の前記紫外線が透過する部位に対し、前記処理室の内部を加熱する際の熱を遮断することができる。
このため、低誘電率膜を硬化（キュア）させる処理に際し、紫外線透過部位や紫外線照射手段への熱の影響をなくして必要な予備加熱を行うことが可能になる。
【００２２】
このため、低誘電率組成物を硬化（キュア）させて低誘電率膜を形成する処理に際し、紫外線透過部位や紫外線照射手段への熱の影響をなくして必要な予備加熱を行うことができる。
【００２３】
上記目的を達成するための請求項６に係る本発明の低誘電率膜作製装置は、基板に低誘電率組成物を塗布する塗布装置と、前記塗布装置で低誘電率組成物が塗布された前記基板が搬入される請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の真空処理装置とを備えたことを特徴とする。
【００２４】
このため、低誘電率膜を硬化（キュア）させる処理に際し、処理室やエネルギー源への熱の影響をなくして必要な予備加熱を行うことができる真空処理装置を備えた低誘電率膜作製装置とすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の真空処理装置は、基板を加熱すると共にエネルギー源からのエネルギーを与える処理に際し、処理室の窓部材やエネルギー源への熱の影響をなくして必要な予備加熱を行うことが可能になる。
【００２６】
本発明の低誘電率膜作製装置は、低誘電率膜を硬化（キュア）させる処理に際し、処理室やエネルギー源への熱の影響をなくして必要な予備加熱を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の低誘電率膜作製装置の概念図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る真空処理装置の断面図である。
【図３】遮断部材の外観図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る真空処理装置の断面図である。
【図５】遮断部材の外観図である。
【図６】遮断部材の外観図である。
【図７】遮断部材の外観図である。
【図８】本発明の参考例に係る真空処理装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１に基づいて低誘電率膜作製装置を説明する。図１には本発明の真空処理装置を備えた低誘電率膜作製装置の全体の処理のフローを概念的に示してある。
【００２９】
図に示すように、低誘電率材料（Low-k材料）の塗布液１がスピンコータ２により基板３に塗布される。塗布液１が均一にされた基板３は低温（例えば、７０℃から１５０℃）で焼成される。低誘電率材料が焼成された基板３は枚葉式の真空処理装置４に搬送され、基板３が所定の温度（例えば、３５０℃）に加熱された状態で紫外線（UV）５が照射されて硬化（キュア）される。これにより、十分な機械的強度を有する低誘電率膜が基板３に作製される。
【００３０】
図２、図３に基づいて低誘電率膜を基板３に作製する真空処理装置４を具体的に説明する。図２には本発明の第１実施例に係る真空処理装置の全体の側面側からの断面状態、図３には円盤状の遮断盤の外観状態を示してある。
【００３１】
図に示すように、真空処理装置４は、上面が開口した円筒状の金属製のチャンバ１１を備え、チャンバ１１の上部には開口部１２が形成されている。チャンバ１１の開口部１２には円盤状の石英窓１３が配され、石英窓１３の周縁がＯリング１４を介してチャンバ１１の上部の開口部１２の縁に固定されている。チャンバ１１及び石英窓１３により処理室１５が形成され、処理室１５の内部は図示しない真空排気系により所定の真空状態に排気される。
【００３２】
チャンバ１１の壁面には搬送口１０が設けられ、搬送口１０を介して基板３の搬入・搬出が行われる。処理室１５には基板３が載置されて支持される基板支持部材である基板支持台１６が備えられ、基板支持台１６は昇降自在に備えられている。基板支持台１６の上面には保持部材１７が設けられ、保持部材１７により基板３が所定の位置に規制されて保持される。
【００３３】
基板支持台１６の下部には熱源となるランプ加熱手段としてランプヒータ１８が設けられ、ランプヒータ１８により処理室１５の内部と基板３が加熱され、基板３が所定の温度分布に保たれる。基板支持台１６の下方における処理室１５にはリフレクタ１９が設けられ、基板３の搬送口１０からの搬入・搬出の経路を避けた状態で、基板支持台１６がランプヒータ１８と共に下方からリフレクタ１９に覆われている。
【００３４】
また、石英窓１３の上方には紫外線（UV）照射装置２１が設けられ、低誘電率材料が焼成された基板３に対し、紫外線（UV）照射装置２１から石英窓１３を通して紫外線（UV）５（図１参照）が照射される。
【００３５】
基板支持台１６の上方におけるチャンバ１１の内壁の同一高さの複数個所には支持材２２が固定され、支持材２２には遮断部材としての円盤状の遮断盤２３が載置されている。遮断盤２３は処理室１５を予備加熱する際に搬送口１０を介して処理室１５の内部に搬入され、ランプヒータ１８により処理室１５が昇温された際に、石英窓１３及び紫外線（UV）照射装置２１への熱の伝達が遮断盤２３で遮断される。
【００３６】
遮断盤２３は、耐熱温度が高く、熱膨張性が低く、比重が低く、安価な材料が適用され、例えば、アルミナ、ＳｉＣ、ＳｉＮ等のセラミックスやＴｉ等の金属が適用される。
【００３７】
上述した真空処理装置４では、ランプヒータ１８により低誘電率材料が焼成された基板３が所定の温度（例えば、３５０℃）に加熱され、紫外線（UV）照射装置２１から石英窓１３を通して紫外線（UV）５（図１参照）が基板３に照射される。紫外線（UV）５（図１参照）が照射されることにより、低誘電率材料が硬化（キュア）され、十分な機械的強度を有する低誘電率膜が基板３に作製される。
【００３８】
紫外線（UV）５（図１参照）が基板３に照射される処理に先立ち、ランプヒータ１８により処理室１５が昇温されて冶具や処理室内が所定の温度に予備加熱される。この時、遮断盤２３が支持材２２に載置され、石英窓１３及び紫外線（UV）照射装置２１への熱の伝達が遮断盤２３で遮断される。これにより、処理室１５を加熱するための熱の影響を石英窓１３及び紫外線（UV）照射装置２１が受けることがなくなり、遮断盤２３の下側の雰囲気の温度を必要な状態に均一に保つことができる。
【００３９】
予備加熱を実施する際に、石英窓１３及び紫外線（UV）照射装置２１は熱の影響を受けることがないので、過熱状態になる虞がなく、金属製のチャンバ１１における石英窓１３の周縁の固定部に対する熱の影響を低減することができ、熱膨張率の差による変形により石英窓１３の周縁にクラックが発生することが防止される。また、紫外線（UV）照射装置２１が熱に曝されることがなくなり、熱損傷が生じることがなくなる。
【００４０】
このため、処理室１５の予備加熱を十分に実施することが可能になり、低誘電率材料の硬化（キュア）処理を効率よく行うことができる。また、紫外線（UV）照射装置２１が熱に曝されることがないので、紫外線（UV）照射装置２１側での熱の対策を簡素化することができる。熱源としてランプヒータ１８を用いているので、熱源が基板３に接触することがなく、コンタミ等が発生する虞がない。
【００４１】
従って、低誘電率組成物を硬化（キュア）させて低誘電率膜を形成する処理に際し、石英窓１３や、紫外線（UV）照射装置２１への熱の影響をなくして必要な予備加熱を行うことが可能になる。
【００４２】
図４、図５に基づいて真空処理装置の第２実施例を説明する。
【００４３】
図４には本発明の第２実施例に係る真空処理装置の全体の側面側からの断面状態、図５には開口が形成された遮断盤の外観状態を示してある。尚、第２実施例の真空処理装置は、第１実施例の真空処理装置に対して遮断盤の形状が異なるので、同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００４４】
基板支持台１６の上方におけるチャンバ１１の内壁の同一高さの複数個所には支持材２２が固定され、支持材２２には遮断部材としての遮断盤２６が載置されている。遮断盤２６は、円盤状で中央部に円形の開口２７が形成されている。遮断盤２６は、処理室１５を予備加熱する際に搬送口１０を介して処理室１５の内部に搬入され、ランプヒータ１８により処理室１５が昇温された際に、石英窓１３の周縁部（チャンバ１１に対する固定部）の熱の伝達が遮断盤２６で遮断される。
【００４５】
予備加熱を実施する際に、石英窓１３の周縁部位は熱の影響を受けることがないので、過熱状態になる虞がなく、金属製のチャンバ１１における石英窓１３の周縁の固定部に対する熱の影響を大幅に低減することができ、熱膨張率の差による変形により石英窓１３の周縁にクラックが発生することが確実に防止される。また、遮断盤２６には開口２７が形成されているので、処理室１５の全体の雰囲気を均一に昇温させることができる。
【００４６】
このため、石英窓１３の周縁のクラック発生を防止すると同時に処理室１５の内部の全体に亘り加熱を均一に行うことができる。紫外線（UV）照射装置として熱の対策が施されたものが使用されている場合、石英窓１３のクラック発生の防止に特化して軽量の遮断盤２６を設けることができ、石英窓１３の周縁のクラック発生を確実に防止した状態で予備加熱を実施することができる。
【００４７】
上述した第１実施例、第２実施例では、遮断盤２３、遮断盤２６を支持材２２に載置した例を挙げて説明したが、基板３の保持部材１７に保持させることも可能である。また、リフレクタ１９の上縁に載置することも可能である。
【００４８】
尚、遮断盤の形状は、図６に示すように、円盤状で外周部位の厚さが中心部位の厚さに対して厚くなった遮断盤３１を適用することができる。外周部の厚さを厚くした遮断盤３１を備えることで、金属製のチャンバ１１（図２、図４参照）における石英窓１３（図２、図４参照）の周縁の固定部に対する熱の影響を確実に低減することができ、遮断盤３１の下側を均一に昇温させて予備加熱を実施することができる。
【００４９】
また、遮断盤の形状は、図７に示すように、円盤状で複数の小穴３２が形成された遮断盤３３を適用することができる。小穴３２が形成された遮断盤３３を備えることで、処理室１５の全体の雰囲気の昇温制御を行うことができる。
【００５０】
図８に基づいて真空処理装置の参考例を説明する。
【００５１】
図８には本発明の参考例に係る真空処理装置の全体の側面側からの断面状態を示してある。尚、参考例の真空処理装置は、第１実施例、第２実施例の真空処理装置に対して基板支持台１６の構成が異なるので、同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００５２】
図に示すように、チャンバ１１の内部には基板支持台１６が備えられ、基板支持台１６は昇降自在に備えられている。基板支持台１６の上面には熱源としてのホットプレート４１が設けられている。ホットプレート４１には基板３が直接載置され、基板３の背面が所定の温度に加熱される。そして、ランプヒータ１８（図２、図４参照）は備えられていない。
【００５３】
参考例の真空処理装置は、ホットプレート４１を備えた真空処理装置であっても、石英窓１３及び紫外線（UV）照射装置２１が熱の影響を受けることがない。
【００５４】
上述した真空処理装置は、スピンコータ２により表面に低誘電率材料が塗布された基板３を処理する装置を例に挙げて説明したが、ＣＶＤ装置等の成膜装置により低誘電率材料が形成された基板の処理に適用することも可能である。更に、上述した真空処理装置は、低誘電率膜を作製する処理に限らず、基板の表面の硬化処理等に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、真空状態の処理室で処理を行う真空処理装置の産業の分野で利用することができ、また、真空処理装置を用いて低誘電率膜を作製する低誘電率膜作製装置の産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  塗布液
２  スピンコータ
３  基板
４  真空処理装置
５  紫外線（UV）
１０  搬送口
１１  チャンバ
１２  開口部
１３  石英窓
１４  Ｏリング
１５  処理室
１６  基板支持台
１７  保持部材
１８  ランプヒータ
１９  リフレクタ
２１  紫外線（UV）照射装置
２２  支持材
２３、２６、３１、３３  遮断盤
２７  開口
３２  小穴
４１  ホットプレート
【図１】
0005560325.tif 000002
【図２】
0005560325.tif 000003
【図３】
0005560325.tif 000004
【図４】
0005560325.tif 000005
【図５】
0005560325.tif 000006
【図６】
0005560325.tif 000007
【図７】
0005560325.tif 000008
【図８】
0005560325.tif 000009