(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器と、この処理容器内に設置され，被処理基板が載置される試料支持台と、この試料支持台に設けられた加熱機構と、前記処理容器に接続された電子線発生部と、前記処理容器と前記電子線発生部との間に挿入された隔壁とを具備し、前記被処理基板を加熱しつつ、前記電子線発生部から前記隔壁を介して前記被処理基板に対して電子線を照射して、被処理基板のアニール処理を行う焼成装置に対して、前記隔壁及び処理容器内に付着する生成物の除去処理を行う焼成装置のクリーニング方法であって、
前記処理容器内を酸化性ガス雰囲気にする工程と、
前記処理容器内が酸化性ガス雰囲気の状態で、前記電子線照射部から前記隔壁を介して前記処理容器内に電子線を照射する工程と、
前記処理容器内に照射された電子線により励起する前記酸化性ガスと、前記隔壁及び処理容器内の一部に付着する生成物とを反応させて、該生成物を除去する工程とを含むことを特徴とする焼成装置のクリーニング方法。
【請求項２】
前記加熱機構により、前記隔壁の温度が室温より高い温度に昇温された状態で前記隔壁及び処理容器内の一部に付着する生成物を除去することを特徴とする請求項１に記載の焼成装置のクリーニング方法。
【請求項３】
前記被処理基板のアニール処理時と前記生成物の除去処理時とでは、前記隔壁と前記試料支持台との間隔が異なることを特徴とする請求項１に記載の焼成装置のクリーニング方法。
【請求項４】
前記加熱機構とは、抵抗加熱ヒータもしくはランプ加熱ヒータであることを特徴とする請求項１に記載の焼成装置のクリーニング方法。
【請求項５】
前記電子線発生部は、複数の電子線発生器の集合体であることを特徴とする請求項１に記載の焼成装置のクリーニング方法。
【請求項６】
前記酸化性ガスは、少なくとも酸素ガス、オゾンガス及び亜酸化窒素ガスの何れかを含むことを特徴とする請求項１に記載の焼成装置のクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は絶縁薄膜の形成方法に関し、特に塗布膜に電子線を照射しつつ加熱することにより焼成することにより絶縁膜を形成する装置のクリーニング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の微細化・高速化に伴い、配線構造は単層構造から多層化がすすみ、５層以上の金属配線構造を有する半導体装置も開発生産されている。ただし、微細化が進むにつれていわゆる配線間寄生容量と配線抵抗による信号伝達遅延が問題となっている。近年、多層化に伴い配線構造に起因する信号伝達遅延が半導体装置の高速化に与える影響が増大しており、回避策として様々な方法が取られている。一般的に、信号伝達遅延は前述した配線間寄生容量と配線抵抗の積で示すことができる。配線抵抗の低減に対しては、従来のアルミニウム配線から抵抗の低い銅配線への移行が検討されている。銅を従来と同様にドライエッチングして配線形状に加工することは現状の技術では極めて困難なために、銅の場合には埋め込み配線構造をとる。
【０００３】
また、配線間の容量を低減するために、従来の酸化珪素（ＳｉＯ2 ）を用いたＣＶＤ法による絶縁膜に替わり、ＣＶＤ法によるＳｉＯＦ膜を用いたり、スピンコート法によるいわゆるＳＯＧ（Spin on G1ass）膜や有機樹脂（ポリマー）膜を用いたりすることにより形成する低誘電率層間膜の適用が検討されている。一般的にＳｉＯＦ膜は比誘電率を３．３程度まで低減させることが可能であるとされる（従来用いられているＳｉＯ2 膜の比誘電率は３．９）が、それ以下に下げることは、膜の安定性の面から実用は極めて困難とされている。それに対して低誘電率塗布膜は、比誘電率を２．０程度まで下げることが可能とされているために、現在盛んに検討が進められている。
【０００４】
一般的な塗布膜の形成方法は、
（１）半導体基板上に薄膜材料（ワニス）を滴下し、回転させることにより表面に均一にコーティングする。
【０００５】
（２）ホットプレート上にて段階的に加熱する。（たとえば、１００℃で１分、さらに２００℃で１分間）
（３）電気炉にて焼成する。（たとえば４２０℃で６０分間）
という、ほぼ３段階の工程を経て形成される。
ところが、特に（３）の工程における焼成に要する時間が長いことが半導体装置の生産上問題となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等の鋭意研究により、従来の電気炉に替わり、半導体基板を焼成しつつ電子線を照射することにより、焼成時間を１０分の１程度まで短縮化できることが判明した。
【０００７】
電子線源は、プラズマ中から電子のみをメッシュを介して引き出す方法が採用されているので、電子線源と焼成室は常に同一雰囲気となる。そのために、前述した（３）の工程に適用したような場合には、被焼成膜から有機成分を含有したガスが脱離し、放電領域の圧力が急変する。圧力の急変により、電子線源が不安定になり、その結果電子線の均一な照射ができない、焼成後の膜の特性にばらつきが生じる等の問題が発生する。
【０００８】
特に、被焼成膜からの脱ガスが多いものに関しては影響が大きく無視できない。本発明者らはその点を解決するために、被照射物が格納された処理容器内と電子線源との間に隔壁を設け、隔壁を介して電子線を照射することにより被照射物からの脱ガスによる影響を抑える方式を用いた焼成装置を開発した。
【０００９】
次に、図４を用いて本発明者らが開発した焼成装置について説明する。処理容器８上部には複数の電子線形成部９が設置され、各々の電子線形成部９は、隔壁１０により処理容器８と隔離され、電子線１３は隔壁を透過して処理容器８内に導入される。隔壁には珪素薄膜が用いられている。処理容器８に設置された試料支持台１１上に半導体基板１２が載置された状態で、電子線１３を照射する。ＳＯＧ膜の形成方法は従来例と同様である。
【００１０】
この装置では隔壁の存在によりＳＯＧ膜焼成時の脱離ガスによる電子線照射の不安定性は無くなった。ところが、脱離ガスにより、隔壁１０上や処理容器８の一部に生成物（有機物）が堆積し連続使用していると照射量に変化が起きてしまうという問題が新たに生じた。センサーを用いて実効的にウェハ上に照射される電子照射量を一定に保つことは可能であったが、その場合にも、電子線形成部９への負担が増大する。
【００１１】
電子線はフィラメントに電流を流すことによって発生する熱電子を利用しているために、照射量を増やさなければならない場合にはフィラメントに流す電流量が増すために寿命が短くなってしまうという問題が生じた。さらに、隔壁上の堆積量が増大するにつれて、生成物がはがれることにより半導体基板上のダストの原因となるという問題も生じた。
【００１２】
さらには、隔壁上の堆積した生成物がはがれ、半導体基板上のダストの原因となるという問題も生じた。
【００１３】
本発明の目的は、隔壁や処理容器の一部に堆積した生成物を除去し得る焼成装置のクリーニング方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
［構成］
本発明は、上記目的を達成するために以下のように構成されている。
【００１５】
（１）本発明（請求項１）は、処理容器と、この処理容器内に設置され，被処理基板が載置される試料支持台と、この試料支持台に設けられた加熱機構と、前記処理容器に接続された電子線発生部と、前記処理容器と前記電子線発生部との間に挿入された隔壁とを具備し、前記被処理基板を加熱しつつ、前記電子線発生部から前記隔壁を介して前記被処理基板に対して電子線を照射して、被処理基板のアニール処理を行う焼成装置に対して、前記隔壁及び処理容器内に付着する生成物の除去処理を行う焼成装置のクリーニング方法であって、前記処理容器内を酸化性ガス雰囲気にする工程と、前記処理容器内が酸化性ガス雰囲気の状態で、前記電子線照射部から前記隔壁を介して前記処理容器内に電子線を照射する工程と、前記処理容器内に照射された電子線により励起する前記酸化性ガスと、前記隔壁及び処理容器内の一部に付着する生成物とを反応させて、該生成物を除去する工程とを含むことを特徴とする。
【００１６】
(a) 前記加熱機構により、前記隔壁の温度が室温より高い温度に昇温された状態で前記隔壁及び処理容器内の一部に付着する生成物を除去すること。
(b) 前記被処理基板のアニール処理時と前記生成物の除去処理時とでは、前記隔壁と前記試料支持台との間隔が異なること。
(c) 前記加熱機構とは、抵抗加熱ヒータもしくはランプ加熱ヒータであること。
(d) 前記電子線発生部は、複数の電子線発生器の集合体であること。
(e) 前記酸化性ガスは、少なくとも酸素ガス、オゾンガス及び亜酸化窒素ガスの何れかを含むこと。
【００１７】
［作用］
本発明は、上記構成によって以下の作用・効果を有する。
隔壁を介して電子線発生部に接続された処理容器内を酸化性ガス雰囲気に制御し、電子線を照射することにより隔壁及び処理容器内に付着する付着物を効果的に酸化・除去することができ、ダストの原因を取り除くことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係わる焼成装置の概略構成を示す図である。この装置の構成は、“発明が解決しようとする課題”の項で図４に示した装置構成と同様であり、同一な構成には同一の符号を付したので、その説明を省略する。
【００１９】
但し、本装置には、図１に示すように、試料支持台１１内に抵抗加熱ヒータ或いはランプ加熱ヒータで構成された加熱機構１９が設けられている。また、処理容器８に酸素ガス，亜酸化窒素ガス等の酸化性ガスが充填されたガスボンベ２０が接続されている。なお、酸素ガスが充填されたガスボンベ２０と処理容器８との間にオゾナイザーを挿入し、酸素ガスを励起してオゾンを生成し、オゾンを処理容器８内に導入するようにしても良い。また、隔壁１０と試料支持台１１との間隔を変更する機構が設けられている（不図示）。
【００２０】
次に、隔壁１０上や処理容器８の一部に堆積した生成物（有機物）を除去するためのクリーニング方法について詳述する。
【００２１】
処理容器８内に設置した試料支持台１１上にダミーウェハ１８を設置し、処理容器８内部にガスボンベ２０から酸化性ガスとして例えば酸素を導入しつつ、減圧雰囲気に調整した。電子線生成部９から電子線１３を処理容器８内部に導入することにより処理容器８内部で酸素の励起子が生成される。酸素の励起子により隔壁１０上や処理容器８の一部に堆積した生成物が効果的に酸化されることにより、生成物の除去が可能であった。
【００２２】
クリーニング処理時に、試料支持台１１に設けられた加熱機構１９を動作させ、試料支持台１１に対向する隔壁１０を通常の室温以上に加熱することにより、隔壁１０上のクリーニング速度（酸化速度）を上げることが可能であった。図２に隔壁の温度とクリーニング速度との関係を示す。
【００２３】
さらに、試料支持台１１と隔壁１０との間隔をクリーニング処理時に変化させることにより、より効果的にクリーニングを行うことが可能であった。図３に示すように、試料支持台１１と隔壁１０との間隔を変動させることによりクリーニング速度を改善することが可能であった。これは、ガスの流れ・隔壁１０の温度・電子線により励起される酸素ガスの空間分布などが影響するために、装置の形状や構成により様々な設定が必要であった。
【００２４】
図３は、試料支持台１１の温度を３００℃に保持した場合の、試料支持台１１と隔壁１０との間隔と、クリーニング速度との関係を示している。また、クリーニング中に試料支持台１１と隔壁１０との間隔を変動させることも効果的であった。
【００２５】
なお、ここでＳＯＧ膜を形成する際に堆積する膜の除去方法について説明したがこの膜に限定されるわけではなく、フォトレジスト膜の電子ビーム照射処理や、ポリアリレンエーテルやポリイミドなどの低誘電率有機樹脂膜に適用した電子線処理装置のクリーニングにも効果的であった。また、クリーニングの際のガスとして酸素を用いたが、それに限定されずオゾンガスや亜酸化窒素ガスなどの酸化効果を有するガスや、それらのガスに窒素やアルゴンなどを混合したガスを用いても十分な効果が得られた。その際に、あらかじめマイクロ波等により励起した酸化性ガスを導入しても良い。
【００２６】
また、本実施例ではダミーウェハ１８を試料支持台１１上に載置してクリーニングを行ったが、ダミーウェハは必須なものではなかった。
【００２７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、隔壁を介して電子線発生部に接続された処理容器内を酸化性ガス雰囲気に制御し、電子線を照射することにより隔壁及び処理容器内に付着する付着物を効果的に酸化・除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる焼成装置の概略構成を示す図。
【図２】隔壁の温度とクリーニング速度との関係を示す特性図。
【図３】温度を３００℃に保持した場合の、試料支持台１１と隔壁１０との間隔と、クリーニング速度との関係を示す特性図。
【図４】本願発明等が開発した焼成装置の概略構成を示す図。
【符号の説明】
８…処理容器
９…電子線形成部
１０…隔壁
１１…試料支持台
１８…ダミーウェハ
１９…加熱機構
２０…ガスボンベ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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