(57)【要約】【課題】冷却効率に優れ、安定的に絶縁膜を所望の特性に改質できる、冷却機構を有する紫外線照射装置を備えた半導体製造装置を提供する。【解決手段】半導体製造装置は、紫外線発光部１０１と、紫外線発光部１０１との間に空間１０３が形成されるように、紫外線発光部１０１を覆うように配置された外套管１０２とを備える。外套管１０２は、冷却媒体が空間１０３の内部に流入する冷媒流入口１０４と、冷却媒体が空間１０３の外部に流出する冷媒流出口１０５とを有し、冷媒流出口１０５近傍における外套管１０２の内壁の上部高さは、冷媒流入口１０５近傍における外套管１０２の内壁の上部高さよりも大きい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線発光部と、
前記紫外線発光部との間に空間が形成されるように、前記紫外線発光部を覆うように配置された外套管とを備えており、
前記外套管は、
冷却媒体が前記空間の内部に流入する流入口と、
前記冷却媒体が前記空間の外部に流出する流出口とを有し、
前記流出口近傍における前記外套管の内壁の上部高さは、前記流入口近傍における前記外套管の内壁の上部高さよりも大きい、半導体製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体製造装置において、
前記外套管の内壁の上部高さは、前記流入口近傍から前記流出口近傍に向かって徐々に高くなっている、半導体製造装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体製造装置において、
前記外套管の内壁は、前記流入口近傍から前記流出口近傍に向かって傾斜している、半導体製造装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の半導体製造装置において、
前記流入口近傍における前記外套管の内壁の少なくとも上部の厚さは、前記流出口近傍における前記外套管の内壁の少なくとも上部の厚さよりも大きい、半導体製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体製造装置において、
前記外套管の内壁の厚さは、その厚さ方向において均一である、半導体製造装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の半導体製造装置において、
前記流入口近傍における前記外套管の内径は、前記流出口近傍における前記外套管の内径よりも小さい、半導体製造装置。
【請求項７】
請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の半導体製造装置において、
前記流入口は、前記外套管の長さ方向に対して垂直上方向に配置されている、半導体製造装置。
【請求項８】
請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載の半導体製造装置において、
前記流出口は、前記外套管の長さ方向に対して垂直上方向に配置されている、半導体製造装置。
【請求項９】
請求項１〜８のうちのいずれか１項に記載の半導体製造装置において、
前記外套管は、円筒形状である、半導体製造装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちのいずれか１項に記載の半導体製造装置において、
前記外套管と前記紫外線発光部との間に形成された前記空間は、水からなる前記冷却媒体で満たされている、半導体製造装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のうちのいずれか１項に記載の半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
半導体基板上に絶縁膜を形成する工程（ａ）と、
前記絶縁膜に紫外線を照射する工程（ｂ）とを備える、半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記工程（ａ）における前記絶縁膜は、比誘電率が３．０以下の膜からなる、半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記工程（ａ）における前記絶縁膜は、空孔形成材を含有し、
前記工程（ｂ）は、前記絶縁膜から前記空孔形成材を除去する工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のうちのいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記工程（ｂ）により、前記絶縁膜の膜強度が高くなる、半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
紫外線発光部と、
前記紫外線発光部との間に空間が形成されるように、前記紫外線発光部を覆うように配置された外套管とを備えており、
前記外套管は、
冷却媒体が前記空間の内部に流入する流入口と、
前記冷却媒体が前記空間の外部に流出する流出口とを有し、
前記外套管と前記紫外線発光部との間に形成された前記空間内を流れる前記冷却媒体中の気泡を除去する気泡除去手段を有する、半導体製造装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
半導体基板上に絶縁膜を形成する工程（ａ）と、
前記絶縁膜に紫外線を照射する工程（ｂ）とを備える、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却機構を有する紫外線照射装置を備えた半導体製造装置、及び該半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線照射技術は従来から工業的に広く用いられており、半導体装置の製造においても絶縁膜の改質などに用いられている。近年の半導体装置の微細化及び高集積化に伴い、配線抵抗及び配線間容量の増大に起因する電気信号の伝搬速度の遅延が深刻な問題となっている。そこで、多層配線構造に用いられる導電層として、アルミニウム（Ａｌ）系合金材料に代わり、抵抗率のより低い銅（Ｃｕ）が導入されるようになっている。Ｃｕは従来から使われているＡｌなどの金属材料とは異なり、ドライエッチングによるパターンニングが困難である。このため、Ｃｕを用いた多層配線の形成方法としては、絶縁膜に配線溝を形成し、該配線溝にＣｕ膜を埋め込んだ後、化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法により余分なＣｕを除去することにより、配線パターンを形成するダマシン法が一般に適用されている。特に、デュアルダマシン法は、ビアホールと配線溝とを形成した上で、Ｃｕ膜の埋め込みをビアホール及び配線溝に同一の工程で行うことによって配線及びビアを形成する方法であって、工程数の削減にとって有効であることから広く実用化されている。
【０００３】
また、高集積半導体装置では、配線間容量の増大が半導体装置の動作速度の低下を招くため、層間絶縁膜として比誘電率の低い材料（以下、Ｌｏｗｋ膜という）を用いることにより、配線間容量の増大が抑制されている。Ｌｏｗｋ膜の材料としては、比誘電率が３．５程度であるフッ素含有シリコン酸化膜（ＦＳＧ）、又は比誘電率が３．０前後の炭素含有シリコン酸化膜（ＳｉＯＣ）が実用化されている。絶縁膜の誘電率を減少させることは、一般的に、その材料の機械的強度も減少させることになる。したがって、例えば化学的機械的研磨などに代表される半導体装置の製造プロセス中、又は、例えばウェハダイシング若しくはワイヤーボンディングなどに代表される半導体装置が形成されたウェハのアセンブリプロセス中に半導体装置に印加される応力により、Ｌｏｗｋ膜の剥離又は破壊が発生しやすくなるなどの問題が生じる。このような問題に対し、例えば特許文献１に示すような紫外線ランプが提案されており、このような紫外線ランプを用いてＬｏｗｋ膜に紫外線を照射することにより、Ｌｏｗｋ膜の機械的強度を高めることも可能である。
【０００４】
さらに、近年では、Ｌｏｗｋ膜の形成方法として、空孔形成材を用いてＳｉＯＣ膜を形成した後、空孔形成材を除去することにより、ＳｉＯＣ膜を多孔質化して比誘電率を低減させる材料又はプロセスの開発及び実用化も検討されている。この空孔形成材を除去する方法の１つとして、空孔形成材を含んだＳｉＯＣ膜に紫外線ランプを用いて紫外線を照射し、紫外線のエネルギーにより空孔形成材を分解除去する方法が開発及び実用化されている。
【０００５】
以上のように、Ｌｏｗｋ膜の改質に紫外線ランプを用いると、該紫外線ランプが水冷機構を備えている場合には、紫外線の放射効率を高めるために必要な高密度電流による紫外線ランプの点灯が可能となる。その結果、被照射物に対する紫外線照射効率を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２６０７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の紫外線ランプは水冷機構を備えるため、紫外線ランプの他に冷却媒体である水を循環する装置、及び水の温度調節機から構成されたシステムが必要である。このシステムで冷媒を循環させた場合、循環系統外部からの空気、水に溶存していた空気、又は紫外光に誘起されて発生した空気などが冷却媒体中に気泡として混入する。特に、冷却媒体の循環系などにおいて、紫外線ランプが垂直方向において最も高い位置に配置される場合、気泡が紫外線ランプ内に蓄積することになる。このようにして、冷却媒体中に混入した気泡が紫外線ランプ内に蓄積すると、紫外線ランプの冷却効率が低下する。その結果、紫外線ランプの温度が上昇し、安全上の問題が生じる。また、紫外線ランプから放出された紫外線の一部が、混入した気泡が集まって形成した空気層を通過することにより、放出光の特性変化が生じる。このため、紫外線を照射した絶縁膜の機械強度にばらつきが生じたり、空孔形成材の除去率にばらつきが発生するなど、絶縁膜を所望の特性に改質できない。その結果、半導体装置の歩留まりの低下又は信頼性の低下などの問題が生じる。
【０００８】
前記に鑑み、本発明の目的は、冷却効率に優れ、安定的に絶縁膜を所望の特性に改質できる、冷却機構を有する紫外線照射装置を備えた半導体製造装置を実現することである。また、該半導体製造装置を用いて、安定的に所望の特性に改質された絶縁膜を有する半導体装置の製造方法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するため、本発明の一側面に係る半導体製造装置は、紫外線発光部と、前記紫外線発光部との間に空間が形成されるように、紫外線発光部を覆うように配置された外套管とを備えており、外套管は、冷却媒体が前記空間の内部に流入する流入口と、冷却媒体が空間の外部に流出する流出口とを有し、流出口近傍における外套管の内壁の上部高さは、流入口近傍における外套管の内壁の上部高さよりも大きい。
【００１０】
本発明の一側面に係る半導体製造装置において、外套管の内壁の上部高さは、流入口近傍から流出口近傍に向かって徐々に高くなっていてもよい。
【００１１】
本発明の一側面に係る半導体製造装置において、外套管の内壁は、流入口近傍から流出口近傍に向かって傾斜していてもよい。
【００１２】
本発明の一側面に係る半導体製造装置において、流入口近傍における外套管の内壁の少なくとも上部の厚さは、流出口近傍における外套管の内壁の少なくとも上部の厚さよりも大きくてもよい。
【００１３】
本発明の一側面に係る半導体製造装置において、外套管の内壁の厚さは、その厚さ方向において均一であってもよい。
【００１４】
本発明の一側面に係る半導体製造装置において、流入口近傍における外套管の内径は、流出口近傍における外套管の内径よりも小さくてもよい。
【００１５】
本発明の一側面に係る半導体製造装置において、流入口は、外套管の長さ方向に対して垂直上方向に配置されていてもよい。
【００１６】
本発明の一側面に係る半導体製造装置において、流出口は、外套管の長さ方向に対して垂直上方向に配置されていてもよい。
【００１７】
本発明の一側面に係る半導体製造装置において、外套管は、円筒形状であってもよい。
【００１８】
本発明の一側面に係る半導体製造装置において、外套管と紫外線発光部との間に形成された空間は、水からなる冷却媒体で満たされていてもよい。
【００１９】
本発明の一側面に係る半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法であって、半導体基板上に絶縁膜を形成する工程（ａ）と、絶縁膜に紫外線を照射する工程（ｂ）とを備える。
【００２０】
本発明の一側面に係る半導体装置の製造方法において、工程（ａ）における絶縁膜は、比誘電率が３．０以下の膜からなる場合でもよい。
【００２１】
本発明の一側面に係る半導体装置の製造方法において、工程（ａ）における絶縁膜は、空孔形成材を含有し、工程（ｂ）は、絶縁膜から空孔形成材を除去する工程を含んでもよい。
【００２２】
本発明の一側面に係る半導体装置の製造方法において、工程（ｂ）により、絶縁膜の膜強度が高くなることが好ましい。
【００２３】
また、本発明の一側面に係る半導体製造装置は、紫外線発光部と、紫外線発光部との間に空間が形成されるように、紫外線発光部を覆うように配置された外套管とを備えており、外套管は、冷却媒体が空間の内部に流入する流入口と、冷却媒体が空間の外部に流出する流出口とを有し、外套管と紫外線発光部との間に形成された空間内を流れる冷却媒体中の気泡を除去する気泡除去手段を有する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の一側面に係る半導体製造装置によると、紫外線ランプの冷却効率の低下を防止して安全性に優れると共に、紫外線ランプからの放出光の特性変動を防止して安定的に絶縁膜を所望の特性に改質することができる。これにより、本発明の一側面に係る半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法によると、安定的に絶縁膜を所望の特性に改質することができるため、半導体装置の歩留まりの低下又は信頼性の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る半導体製造装置としての紫外線照射装置の構造を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る半導体製造装置を構成する紫外線ランプの構造を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｅ）は、本発明の一実施形態に係る半導体製造装置としての紫外線照射装置を用いた半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る半導体製造装置としての紫外線照射装置の変形例の構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下では、図面及び詳細な説明をもって本発明の技術的思想を明確に説明するものであり、当該技術分野におけるいずれの当業者であれば、本発明の好ましい実施例を理解した後に、本発明が開示する技術により、変更及び付加を加えることが可能であり、これは本発明の技術的思想及び範囲を逸脱するものではない。
【００２７】
（一実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体製造装置としての紫外線照射装置の構造を模式的に示している。
【００２８】
図１に示すように、半導体基板２１を搭載する基板支持台２２を備える真空室２０の上には、石英ガラス３０を介して配置され、内部に紫外線照射板１２を有する紫外線ランプユニット１０が設けられている。紫外線ランプユニット１０内には、冷却機構及び気泡を除去する機構を有する紫外線ランプ１１が設置されている。紫外線ランプ１１は、配管４０を介して、温度調節機５０及びポンプ６０に接続され、例えば水からなる冷却媒体を循環させる系統が構成されている。また、紫外線ランプ１１は、電源ケーブル８０を介して、紫外線ランプ制御電源７０に接続されている。
【００２９】
ここで、図２は、図１で示した紫外線ランプ１１の断面構造を具体的に示している。
【００３０】
図２に示すように、紫外線ランプ１１は、紫外線発光部１０１と、該紫外線発光部１０１との間に空間１０３が形成されるように、紫外線発光部１０１の外面を覆うように形成された外套管１０２とによって構成されている。また、紫外線ランプ１１の一方の端部近傍には、冷却媒体を空間１０３に流入する冷媒流入口１０４が形成されており、他方の端部近傍には、冷却媒体を外部に流出する冷媒流出口１０５が形成されている。このような構成において、冷媒流入口１０４から紫外線ランプ１０内部に流入した冷却媒体は空間１０３内を満たし、該冷却媒体は冷媒流出口１０５より紫外線ランプ１０外部へ流出する。このように循環する冷却媒体により、紫外線発光部１０１の発光中の発熱によって生じる紫外線ランプ１１の温度上昇が抑制される。
【００３１】
また、上記外套管１０２は、図２に示すように、内壁の厚さが長さ方向に変化する形状を有しており、好ましくは円筒形状を有している。具体的には、外套管１０２は、その厚さが、冷媒流入口１０４近傍側から冷媒流出口１０５近傍側に向かって減少するように構成されている。つまり、外套管１０２の内壁の厚さは、図２の領域２ａにおける厚さｔ１と図２の領域２ｂにおける厚さｔ２とが、ｔ１＞ｔ２の関係を満たすように加工されている。なお、図２においては、外套管１０２の内壁の厚さが、冷媒流入口１０４側から冷媒流出口１０５側に向かって、滑らかに、均一的に、又は、徐々に、減少するように加工された場合を示しており、その内壁は傾斜している。しかしながら、段階的にその厚さが減少するように加工される場合であってもよい。外套管１０２がこのような形状を有することにより、循環する冷却媒体中の気泡が紫外線ランプ１１の冷媒流入口１０４を通して流入すると、気泡は空間１０３を満たした冷却媒体中を上昇して外套管１０２の内壁の上部に到達した後、外套管１０２の内壁の上部における傾斜に沿うようにして冷媒流出口１０５側へ移動する。このため、冷却媒体中の気泡は冷媒流出口１０５を通して紫外線ランプ１１の外部へ冷却媒体と共に流出する。
【００３２】
また、図２では、外套管１０２の内壁の厚さが、厚さ方向において、下部から上部にかけて均一であって（下部と上部との間の領域は不図示）、且つ、冷媒流入口１０４近傍側から冷媒流出口１０５近傍側に向かって減少するように形成されている場合を示しているが、外套管１０２の内壁の少なくとも上部の厚さがｔ１＞ｔ２の関係を満たすように加工されていれば上記効果が実現される。しかしながら、図２に示すように、外套管１０２の内壁の厚さが、厚さ方向において、下部から上部にかけて均一であって、且つ、冷媒流入口１０４近傍側から冷媒流出口１０５近傍側に向かって減少するように形成されていると、外套管１０２の内径は、冷媒流入口１０４近傍における内径Ｒ１と冷媒流出口１０５近傍における内径Ｒ２とが、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たすことになり、気泡が紫外線ランプ１１の内部に滞留することをより防止することができる。
【００３３】
また、冷媒流入口１０４は、紫外線ランプ１１における冷却媒体が流れる方向に垂直上方向に配置されている。つまり、冷媒流入口１０４は、外套管１０２の内壁の上面位置よりも高い位置に配置されている。これにより、気泡が紫外線ランプ１１の内部に滞留することを防止し、冷却媒体と共に紫外線ランプ１１の外部へ排出することができる。同様に、冷媒流出口１０５は、紫外線ランプ１１における冷却媒体が流れる方向に垂直上方向に配置されている。つまり、冷媒流出口１０５は、外套管１０２の内壁の上面位置よりも高い位置に配置されている。これにより、気泡が紫外線ランプ１１の内部に滞留することを防止し、冷却媒体と共に紫外線ランプ１１の外部へ排出することができる。
【００３４】
以上のように、本実施形態の半導体製造装置によると、冷却媒体が循環する系統に気泡が混入しても、気泡を除去する機構を構成する外套管１０２の内壁の少なくとも上部の厚さが、冷媒流入口１０４近傍側から冷媒流出口１０５近傍側に向かって減少するように形成されていることにより、紫外線ランプ１１の空間１０３を満たす冷却媒体中に気泡が長時間蓄積することを防止し、冷却媒体中の気泡が成長し空気層が形成されることがない。このため、紫外線ランプ発光部１０１から放出された紫外線が空気層を通過することがなく、紫外線ランプ１１の外套管１０２の空間１０３を満たす冷却媒体を透過して放出される。その結果、紫外線の減衰量のばらつきを防いで一定に保持することができるため、外套管１０２の冷媒流出口１０５から放出される紫外線が照射される絶縁膜の膜質を安定して改質することができる。その結果、半導体装置の歩留り低下又は信頼性低下を防止できる。さらに、上記のように、紫外線ランプ１１内部に混入する気泡が長時間滞留することなく直ちに排出されるため、冷媒中の気泡が成長し空気層を形成することがなく、空間１０３は常に冷却媒体で満たされている。したがって、紫外線ランプ１１の発光に伴う発熱を効率良く冷却でき、冷却効率が低下することもない。その結果、紫外線ランプ１１の温度を安定化でき、安全性の低下を招くことがない。
【００３５】
なお、以上では、紫外線ランプ１１における外套管１０２の内壁の厚さ及び内径については、外套管１０２の形状が円筒形状である場合を想定したものであるが、その形状は種々想定され得る（例えば、円筒形状であっても全体として、冷媒流入口１０４側から冷媒流出口１０５側に向かって上又は下方向に傾斜しているような形状や、円錐形状の上部を切り取った形状で、冷媒流入口１０４側から冷媒流出口１０５側に向かって広がるような形状など）。したがって、本発明は、少なくとも、冷媒流出口１０５近傍における外套管１０２の内壁の上部高さ（位置）が、冷媒流入口１０４近傍における外套管１０２の内壁の上部高さ（位置）よりも大きく（高く）なるように、形成された外套管１０２を有する紫外線ランプ１１を備えていれば、上述した効果を実現することができる。
【００３６】
次に、以上で説明した本実施形態に係る半導体製造装置としての紫外線照射装置を用いた半導体装置の製造方法について、上記図１及び図２、並びに図３（ａ）〜（ｅ）を参照しながら説明する。以下では、一例として、本実施形態に係る紫外線照射装置を用いて、空孔形成材を含有する絶縁膜を改質し、該絶縁膜中に配線構造を有する半導体装置を製造する方法を説明する。
【００３７】
図３（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態に係る半導体製造装置としての紫外線照射装置を用いた半導体装置の製造方法を工程順に示している。
【００３８】
まず、図３（ａ）に示すように、半導体基板２０１の上に、例えばＳｉＯ２  からなる絶縁膜２０２を形成した後、絶縁膜２０２の上にレジストを塗布し、リソグラフィー法を用いて配線溝パターン（図示省略）を形成する。続いて、該配線溝パターンをマスクとして、絶縁膜２０２に対してドライエッチングを行って配線溝を形成した後、アッシングによりレジストを除去する。続いて、配線溝の壁部及び底部を覆うように例えばＴａＮからなるバリアメタル膜２０３をスパッタリングにより形成した後、バリアメタル膜２０３上に配線溝が埋まるように例えばＣｕからなる配線用導電膜２０４を電気メッキ法により形成する。その後、配線溝からはみ出した余分なバリアメタル膜２０３及び配線用導電膜２０４を例えば化学的機械的研磨法により除去することにより、バリアメタル膜２０３及び配線用導電膜２０４からなる配線２０５を形成する。
【００３９】
次に、図３（ｂ）に示すように、絶縁膜２０２の上に配線２０５を覆うように、例えば化学的気相成長（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いてＳｉＣからなるライナー絶縁膜２０６を形成し、次いで、ライナー絶縁膜２０６の上に、膜骨格が例えばＳｉＯＣからなり且つ空孔形成材（ポロジェンと同義）２０７ａを含有する絶縁膜２０７を例えばＣＶＤ法により形成する。ここで、絶縁膜２０７の比誘電率は３．０以下であることが好ましい。
【００４０】
ここで、空孔形成材２０７ａを含有する絶縁膜２０７の形成方法については、具体的に説明する。すなわち、上記ライナー絶縁膜２０６までを有する半導体基板２０１が、真空に保持された図示しないＣＶＤチャンバー内に設置され、且つ、２００℃以上に保持された基板支持台上に配置した状態で、ジエトキシメチルシラン（ＤＥＭＳ）などの炭素を含有するプリカーサーと、酸素と、αテルピネンなどの空孔形成材料とを少なくとも含む混合ガスを、ヘリウムなどのキャリアガスと共にＣＶＤチャンバー内に供給し、高周波電力を印加する。このようにすると、半導体基板２０１上のライナー絶縁膜２０６上に空孔形成材を含有する絶縁膜２０７が形成される。
【００４１】
次に、図３（ｃ）に示すように、半導体基板２０１を加熱しながら絶縁膜２０７に対して、上記図２の紫外線ランプを有する図１の紫外線照射装置を用いて紫外線を照射することにより、絶縁膜２０７中の空孔形成材２０７ａを分解除去して、複数の空孔２０７ｂを有する絶縁膜２０７を形成する。具体的には、図１に示す真空室２０内の基板支持台２２上に、空孔形成材２０７ａを含有する絶縁膜２０７が形成された半導体基板２０１（図１の符号２１に相当する）を配置し、基板支持台２２の温度を４００℃に保持する。そして、図２に示した紫外線ランプユニット２０を用いて、波長領域２００〜４００ｎｍの紫外線を照射する。このようにすると、半導体基板２０１上に形成された絶縁膜２０７中の空孔形成材２０７ａは分解除去され、空孔２０７ｂを有する多孔質の絶縁膜２０７が形成される。
【００４２】
次に、図３（ｄ）に示すように、リソグラフィー法及びエッチング技術を用いて、ライナー絶縁膜２０６と絶縁膜２０７の少なくとも下部とにビアホール３ｒ１を形成すると共に、絶縁膜２０７の少なくとも上部に配線溝３ｒ２をビアホール３ｒ１と連通するように形成する。具体的には、まず、絶縁膜２０７上にレジストを塗布し、リソグラフィー法を用いてビアパターン（図示省略）を形成した後、このビアパターンをマスクとして、絶縁膜２０７に対してドライエッチングを行ってビアホール３ｒ１を形成する。その後、残存したレジストパターン（ビアパターン）をアッシング及び洗浄により除去した後、絶縁膜２０７上に再度レジストを塗布し、リソグラフィー法を用いて配線パターン（図示省略）を形成する。その後、該配線パターンをマスクとして、絶縁膜２０７に対して再度ドライエッチングを行って、配線溝３ｒ２をビアホール３ｒ１と連通するように形成する。続いて、ビアホール３ｒ１の底部に露出するライナー絶縁膜２０６（配線２０５上のライナー絶縁膜２０６）をドライエッチングにより除去して、ビアホール３ｒ１を配線２０５の上面に到達させる。
【００４３】
次に、図３（ｅ）に示すように、ビアホール３ｒ１及び配線溝３ｒ２の壁部及び底部を覆うように例えばＴａＮからなるバリアメタル膜２０８をスパッタリングにより形成した後、バリアメタル膜２０８上にビアホール３ｒ１及び配線溝３ｒ２が埋まるように例えばＣｕからなる配線用導電膜２０９を電気メッキ法により形成する。その後、配線溝３ｒ２からはみ出した余分なバリアメタル膜２０８及び配線用導電膜２０９を例えば化学的機械的研磨法により除去し、バリアメタル２０８と導電膜２０９とからなる配線２１０及びビア２１１を形成する。
【００４４】
以上の工程を繰り返すことにより、配線構造を有する半導体装置が完成する。
【００４５】
本実施形態に係る半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法によると、上述したように、紫外線の減衰量のばらつきを防いで一定に保持することができる紫外線ランプ１１を有する紫外線照射装置を用いることにより、空孔形成材２０７ａを含有する絶縁膜２０７を改質して空孔２０７ｂを有する絶縁膜２０７を安定的に形成し、該絶縁膜２０７中に配線構造を有する半導体装置を製造することができる。
【００４６】
なお、以上の工程では、配線溝３ｒ２及びビアホール３ｒ１を形成する前に、空孔形成材２０７ａを分解除去することで空孔２０７ｂを形成する例を説明したが、これに限られることはない。例えば、配線溝３ｒ２及びビアホール３ｒ１を形成した後に、空孔形成材２０７ａを分解除去して空孔２０７ｂを形成してもよい。また、ビアホールを形成した後に、又は、ＣＭＰ工程により配線及びビアを形成した後に、空孔を形成してもよい。
【００４７】
また、以上の半導体装置の製造方法では、本実施形態の紫外線照射装置を用いた紫外線照射の対象物として、空孔形成材２０７ａを用いた絶縁膜２０７を例に示したが、これに限定されるものではない。つまり、紫外線照射装置を用いて、半導体基板又は半導体基板上に形成された種々の絶縁膜を改質する工程を含む、半導体装置の製造方法に対して適用可能であり、同様の効果が得られる。例えば、紫外線照射を用いて、絶縁膜の膜強度を高める場合、又は、空孔形成材２０７ａを含有する絶縁膜２０７に紫外線照射して空孔２０７ｂを有する絶縁膜２０７を形成する代わりに、空孔形成材を含有していない例えば比誘電率が３．０以下の膜からなる絶縁膜に紫外線照射する場合などにも使用することが可能である。
【００４８】
−変形例−
図４は、本実施形態の半導体製造装置としての紫外線照射装置の変形例の構造を示している。
【００４９】
図４に示す本変形例に係る半導体製造装置は、上記図１に示した半導体製造装置の構造と比較すると、紫外線ランプ１１と温度調節機５０及びポンプ６０とを接続する配管４０の構造が異なっており、その他の構造は同様である。具体的には、図４における配管４０は、紫外線ランプ１１の冷媒流入口１０４（図１参照）と温度調節機５０及びポンプ６０とを接続する配管４０における冷媒流入口１０４側に近い部分に、紫外線ランプ１１の位置よりも高い位置に配置されている配管部分４０ａを有している点で、そのような配管部分４０ａを有さない図１における配管４０と異なっている。本変形例の配管４０の形状により、冷却媒体は、紫外線ランプ１１よりも高い位置にある配管部分４０ａを通過してから降下し、紫外線ランプ１１の冷媒流入口１０４へ導入される。
【００５０】
以上のような配管構成を有する冷却媒体を循環させる系統を備えることにより、配管４０中の気泡が紫外線ランプ１１よりも高いところに留まり、紫外線ランプ１１に流入することを防止できる。このため、紫外線ランプ１１内の冷却媒体中の気泡が成長して空気層を形成することがなくなり、空間１０３は常に冷却媒体で満たされる。その結果、紫外線ランプ１１の発光に伴う発熱を効率よく冷却することができ、さらに、紫外線ランプ１１の放射光が発光部から外套管１０２の外部に放射されるまでに空気層により減衰することがなく、常に安定した放射光を得ることができる。これにより、紫外線照射による絶縁膜の改質をより安定して行うことができ、半導体装置の歩留り低下又は信頼性低下などを確実に防止できる。
【００５１】
なお、図示していないが、冷却媒体を循環させる系統を構成する各種部材の中で、紫外線照射ランプ１１は、垂直方向（外套管１０２の厚さ方向）において、循環系統中で最も低い位置に配置される構成としてもよい。さらには、紫外線ランプ１１の冷媒流出口１０５に接続される配管４０は、紫外線ランプ１１よりも低い位置へ直ちに引き回されない構成（つまり、紫外線ランプ１１よりも高い位置へ一旦引き回す構成）としてもよい。いずれの構成によっても、循環系統中の気泡が紫外線ランプ１１内に滞留することをより防止する効果がある。
【００５２】
また、本変形例では、紫外線ランプ１１の構造は、図１に示した紫外線ランプ１１の構成と同様であると説明したが、この場合、循環系統中に生じる気泡を除去する機構として、配管４０の形状と紫外線ランプ１１の外套管１０２の形状とによって、より効果的な構造となっている。しかしながら、本変形例においては、少なくとも配管４０の形状に特徴を有するものであればよく、例えば、紫外線ランプ１１の代わりに従来の形態の紫外線ランプを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、冷却機構を有する紫外線照射装置を備えた半導体製造装置、及び該半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法にとって有用である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  紫外線ランプユニット
１１  紫外線ランプ
１２  紫外線照射板
２０  真空室
２１  半導体基板
２２  基板支持台
３０  石英ガラス
４０  配管
４０ａ  配管の部分
５０  温度調節機
６０  ポンプ
７０  紫外線ランプ制御電源
８０  電源ケーブル
１０１  紫外線発光部
１０２  外套管
１０３  冷媒が満たされる空間
１０４  冷媒流入口
１０５  冷媒流出口
２０１  半導体基板
２０２  絶縁膜
２０３  バリアメタル膜
２０４  配線用導電膜
２０５  配線
２０６  ライナー絶縁膜
２０７  絶縁膜
２０７ａ  空孔形成材（ポロジェン）
２０７ｂ  空孔
２０８  バリアメタル膜
２０９  配線用導電膜
２１０  配線
２１１  ビア
３ｒ１  ビアホール
３ｒ２  配線溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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