(57)【要約】【課題】キュア処理の低温化を図り、スループットを向上させることができる基板処理方法及び基板処理装置を提供すること。【解決手段】シルセスキオキサン系ポリマーを含む塗布膜中の溶媒が十分に残存した状態で、アンモニアガスを塗布膜に供給する（ステップ７０４）ことにより、キュア時の脱水反応及び縮合反応の補助を行う。その結果キュア時における脱水反応に要するエネルギーを低減させることができる。さらにその脱水により分子同士を近づけることができるので、その後のキュア時の縮合反応に要するエネルギーを低減させることができる。これによりキュア時の温度を低減させることができる。また、本来必要なエネルギーを低減させることができる結果、キュアの処理時間を短縮させることができる。これによりスループットが向上する。【選択図】  図７
2004235343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）シルセスキオキサン系ポリマーが溶解された溶液を基板に塗布し膜を形成する工程と、
（ｂ）前記膜中の溶媒が十分に残存した状態で、基板に所定の材料を供給する工程と
を具備することを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理方法であって、
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、基板を加熱する工程をさらに具備することを特徴とする基板処理方法。
【請求項３】
請求項２に記載の基板処理方法であって、
前記工程（ｃ）は７０℃〜３５０℃で加熱する工程を具備することを特徴とする基板処理方法。
【請求項４】
請求項１に記載の基板処理方法であって、
前記工程（ａ）はメチルシルセスキオキサン系ポリマーまたは水酸化シルセスキオキサン系ポリマーが溶解された溶液を基板に塗布する工程を具備することを特徴とする基板処理方法。
【請求項５】
請求項１に記載の基板処理方法であって、
前記工程（ｂ）はアンモニアガスを前記所定の材料として基板に供給する工程を具備することを特徴とする基板処理方法。
【請求項６】
シルセスキオキサン系ポリマーが溶解された溶液を基板に塗布し膜を形成する塗布機構と、
前記膜中の溶媒が十分に残存した状態で、該基板に所定の材料を供給する供給機構と
を具備することを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
シルセスキオキサン系ポリマーが溶解された溶液を基板に塗布し膜を形成する塗布機構と、
前記溶液に所定の材料を供給する供給機構と
を具備することを特徴とする基板処理装置。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の基板処理装置であって、
前記塗布機構はメチルシルセスキオキサン系ポリマーまたは水酸化シルセスキオキサン系ポリマーが溶解された溶液を基板に塗布することを特徴とする基板処理装置。
【請求項９】
請求項６または請求項７に記載の基板処理装置であって、
前記供給機構はアンモニアガスを前記所定の材料として基板に供給することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の基板処理装置であって、
前記塗布機構は、前記供給機構により前記所定の材料が供給された前記溶液を基板に塗布する機構を具備することを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの製造において半導体基板上に絶縁膜を形成する基板処理方法及び基板処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程において、例えばＳＯＤ（Ｓｐｉｎ  ｏｎ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）システムにより層間絶縁膜を形成している。このＳＯＤシステムでは、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」と呼ぶ。）上に塗布膜をスピンコートし、加熱等の物理的処理や化学的処理を施して絶縁膜を形成している。
【０００３】
近年、配線の微細化、多層化がよりいっそう進行しており、配線間の絶縁膜の絶縁性の向上が求められている。このため絶縁膜の材料としてメチルシルセスキオキサン（以下、「ＭＳＱ」という。）や水素化シルセスキオキサン（以下、「ＨＳＱ」という。）を用いることが多い。
【０００４】
このようなＭＳＱやＨＳＱ等の絶縁膜の形成工程は一般に以下の順序で行われる。まずウェハ上に絶縁膜材料としてＭＳＱやＨＳＱ等が含まれる溶媒を塗布する。その後ベーク処理を行い、その後例えばキュアして冷却処理等により常温に戻して絶縁膜が完成する。
【０００５】
上記ベーク処理では最初に例えば１００℃前後の低温でウェハを加熱して溶媒を揮発させる。キュア処理では、例えば４００℃以上の高温かつ低酸素雰囲気で加熱して膜中の分子の骨格を形成する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また、ベーク処理では、最初のベークの後キュアの前に、例えば２００℃前後でセカンドベークを行う場合もある。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２３１７０８号公報（段落［００２５］、［００２６］）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近はデバイスの消費電力の削減のために配線材料としてアルミニウム配線から導電率の高い銅配線の使用へ移行しつつある。そのため、キュア処理時の温度が高温であると銅が絶縁膜に拡散してしまうという問題がある。
【０００９】
また、キュア処理が高温の場合、例えば３５０℃を超えると基板が酸化するという問題がある。このような酸化を回避するため、従来では酸素濃度を厳密に管理する必要があった。さらにＳＯＤシステムにおいてキュア処理が高温であるので、そのキュア処理装置に隣接する塗布装置等に与える熱影響を避けるため遮熱板等の遮熱手段を設ける必要があった。
【００１０】
一方、キュア処理には３０分以上の時間を要する場合が多いため、特に枚葉処理ではスループットが低いという問題がある。
【００１１】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、キュア処理時の温度を低下させることができる基板処理方法及び基板処理装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の目的は、スループットを向上させることができる基板処理方法及び基板処理装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る基板処理方法は、（ａ）シルセスキオキサン系ポリマーが溶解された溶液を基板に塗布し膜を形成する工程と、（ｂ）前記膜中の溶媒が十分に残存した状態で、基板に所定の材料を供給する工程とを具備する。
【００１４】
シルセスキオキサン系の材料は一般的にキュア時に脱水縮合反応が起こることにより成膜される。そのため、キュア前の段階では、Ｓｉ−ＯＨにて結合が閉じられている部分が多く存在する。キュア時に例えば４００℃という高温にさらすことによりそのＯＨが離れ（脱水）、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉと架橋していく（縮合）という反応が起こる。
【００１５】
そこで本発明では、シルセスキオキサン系ポリマーを含む基板上の膜中の溶媒が十分に残存した状態で、所定の材料を基板に供給することにより、キュア時の脱水反応及び縮合反応の補助を行う。溶媒が十分に残存する状態とは、溶液が塗布された基板を加熱していない状態、または、例えば１５０℃以下で１５分以内で加熱した状態をいう。
【００１６】
本発明では溶媒が十分に残存した状態で所定の材料を供給することで脱水し、例えばその後のキュア時における脱水反応に要するエネルギーを低減させることができる。さらにその脱水により分子同士を近づけることができるので、その後のキュア時の縮合反応に要するエネルギーを低減させることができる。これにより、キュア時の温度を低減させることができる。また本来必要なエネルギーを低減させることができる結果、処理時間を短縮させることができる。これによりスループットが向上する。シルセスキオキサン系ポリマーとして、例えばメチルシルセスキオキサン系ポリマーまたは水酸化シルセスキオキサン系ポリマーが挙げられる。所定の材料として例えばアンモニアガスが挙げられる。
【００１７】
本発明の一の形態では、（ｃ）前記工程（ｂ）の後、基板を加熱する工程をさらに具備する。この工程（ｃ）は、上記脱水反応及び縮合反応を起こさせるための加熱処理である。これは例えばキュア等の加熱処理である。この工程（ｃ）では例えば７０℃〜３５０℃で基板を加熱する。加熱温度が７０℃より低い場合、脱水反応がほとんど起こらないので加熱の意味がなくなるからである。加熱温度が３５０℃より高い場合、酸化が起こりやすくなるので酸素濃度の制御を必要とし、本発明の目的に沿わないからである。
【００１８】
本発明に係る基板処理装置は、シルセスキオキサン系ポリマーが溶解された溶液を基板に塗布し膜を形成する塗布機構と、前記膜中の溶媒が十分に残存した状態で、該基板に所定の材料を供給する供給機構とを具備する。
【００１９】
本発明では、シルセスキオキサン系ポリマーを含む基板上の膜中の溶媒が十分に残存した状態で、所定の材料を基板に供給することにより、キュア時の脱水反応及び縮合反応の補助を行う。これにより、キュア時の温度を低減させることができる。またこれにより処理時間を短縮させることができるのでスループットが向上する。
【００２０】
本発明に係る基板処理装置は、シルセスキオキサン系ポリマーが溶解された溶液を基板に塗布し膜を形成する塗布機構と、前記溶液に所定の材料を供給する供給機構とを具備する。
【００２１】
本発明では、シルセスキオキサン系ポリマーを含む溶媒に所定の材料を供給することにより、キュア時の脱水反応及び縮合反応の補助を行う。これにより、キュア時の温度を低減させることができる。また処理時間を短縮させることができるのでスループットが向上する。本発明において、例えば所定の材料が供給された溶液を、塗布機構により基板に塗布して膜を形成することも可能である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２３】
図１〜図３は本発明の一実施形態に係るＳＯＤ（Ｓｐｉｎ  ｏｎ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）システムの全体構成を示す図であって、図１は平面図、図２は正面図および図３は背面図である。
【００２４】
このＳＯＤシステム１は、基板としての半導体ウェハＷをウェハカセットＣＲで複数枚たとえば２５枚単位で外部からシステムに搬入しまたはシステムから搬出したり、ウェハカセットＣＲに対してウェハＷを搬入・搬出したりするためのカセットブロック１０と、ＳＯＤ塗布工程の中で１枚ずつウェハＷに所定の処理を施す枚葉式の各種処理ステーションを所定位置に多段配置してなる処理ブロック１１とを一体に接続した構成を有している。
【００２５】
カセットブロック１０では、図１に示すように、カセット載置台２０上の突起２０ａの位置に複数個たとえば４個までのウェハカセットＣＲがそれぞれのウェハ出入口を処理ブロック１１側に向けてＸ方向一列に載置され、カセット配列方向（Ｘ方向）およびウェハカセットＣＲ内に収納されたウェハのウェハ配列方向（Ｚ垂直方向）に移動可能なウェハ搬送体２１が各ウェハカセットＣＲに選択的にアクセスするようになっている。さらに、このウェハ搬送体２１は、θ方向に回転可能に構成されており、後述するように処理ブロック１１側の第３の組Ｇ３の多段ステーション部に属する受け渡し・冷却ステーション（ＴＣＰ）にもアクセスできるようになっている。
【００２６】
処理ブロック１１では、図１に示すように、中心部に垂直搬送型の主ウェハ搬送機構２２が設けられ、その周りに全ての処理ステーションが１組または複数の組に亙って多段に配置されている。この例では、４組Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４の多段配置構成であり、第１および第２の組Ｇ１，Ｇ２の多段ステーションはシステム正面（図１において手前）側に並置され、第３の組Ｇ３の多段ステーションはカセットブロック１０に隣接して配置され、第４の組Ｇ４の多段ステーションはキャビネット１２に隣接して配置されている。
【００２７】
図２に示すように、第１の組Ｇ１では、カップＣＰ内でウェハＷをスピンチャックに載せて絶縁膜材料を供給し、ウェハを回転させることによりウェハ上に均一な絶縁膜を塗布するＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）が配置されている。
【００２８】
第２の組Ｇ２では、ＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）が上段に配置されている。なお、必要に応じて第２の組Ｇ２の下段にＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）やソルベントエクスチェンジ処理ステーション（ＤＳＥ）等を配置することも可能である。
【００２９】
図３に示すように、第３の組Ｇ３では、２個の低酸素加熱ステーション（ＤＬＢ）と、２個の低温加熱処理ステーション（ＬＨＰ）と、受け渡しステーション（ＴＲＳ）と、受け渡し・冷却ステーション（ＴＣＰ）と、冷却処理ステーション（ＣＰＬ）とが上から順に多段に配置されている。低温加熱処理ステーション（ＬＨＰ）はウェハＷが載置される熱板を有し、ウェハＷを低温加熱処理する。冷却処理ステーション（ＣＰＬ）はウェハＷが載置される冷却板を有し、ウェハＷを冷却処理する。受け渡しステーション（ＴＲＳ）や受け渡し・冷却ステーション（ＴＣＰ）はカセットブロック１０と処理ブロック１１との間でウェハＷの受け渡しを行う。受け渡し・冷却ステーション（ＴＣＰ）は下段にウェハＷを冷却する冷却板、上段に受け渡し台を有する２段構造とされている。
【００３０】
第４の組Ｇ４では、例えば２個の低酸素加熱冷却ステーション（ＤＬＣ）と、２個のエージング処理ステーション（ＤＡＣ）とが多段に配置されている。低酸素高温加熱冷却ステーション（ＤＬＣ）は、酸素濃度の制御を行いながらウェハを加熱した後冷却する。エージング処理ステーション（ＤＡＣ）は例えばアンモニアガスを基板に供給して化学反応を起こす。
【００３１】
低酸素加熱ステーション（ＤＬＢ）、低酸素加熱冷却ステーション（ＤＬＣ）では、加熱温度が２００℃〜４５０℃に設定可能とされている。加熱温度が例えば３５０℃以下の場合は、ウェハの酸化するおそれが少ないので酸素の制御を要しない。両者の違いは、ＤＬＢでは冷却板がないのに対し、ＤＬＣは冷却板が設けられウェハを冷却できるところにある。またウェハの処理工程によって、低酸素加熱ステーション（ＤＬＢ）、低酸素加熱冷却ステーション（ＤＬＣ）のうちいずれか一方を選択して使用できたり、あるいは両方を使用できたりする。
【００３２】
図３を参照して、主ウェハ搬送機構２２は筒状支持体２７の内側に、上下方向（Ｚ方向）に昇降自在なウェハ搬送装置３０を装備している。筒状支持体２７は図示しないモータの回転軸に接続されており、このモータの回転駆動力によって、前記回転軸を中心としてウェハ搬送装置３０と一体に回転する。従って、ウェハ搬送装置３０はθ方向に回転自在となっている。このウェハ搬送装置３０の搬送基台４０上にはアームが例えば３本備えられており、これらのアーム３１は主ウェハ搬送機構２２の周囲に配置された処理ステーションにアクセスしてこれら処理ステーションとの間でウェハＷの受け渡しを行うようになっている。
【００３３】
図４はＳＯＤ塗布処理ステーションを示す平面図であり、図５はその断面図である。
【００３４】
このＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）の中央部には廃液管５３を有する環状のカップＣΡが配設されている。カップＣΡの内側には、基板を水平に保持する保持台としてのスピンチャック５２が配置されている。スピンチャック５２は真空吸着によってウェハＷを固定保持した状態で駆動モータ５４によって回転駆動される。駆動モータ５４は、ユニット底板５１に設けられた開口５１ａに昇降移動可能に配置され、例えばアルミニウムからなるキャップ状のフランジ部材５８を介して例えばエアシリンダからなる昇降駆動手段６０および昇降ガイド手段６２と結合されている。
【００３５】
ウェハＷの表面に絶縁膜材料を吐出するノズル７７には、図示しない絶縁膜材料の供給源から延びた供給管８３が接続されている。このノズル７７はノズルスキャンアーム７６の先端部にノズル保持体７２を介して着脱可能に取り付けられている。このノズルスキャンアーム７６は、ユニット底板５１の上に一方向（Ｙ方向）に敷設されたガイドレール７４上で水平移動可能な垂直支持部材７５の上端部に取り付けられている。これによりノズルスキャンアーム７６は図示しないＹ方向の駆動機構によって垂直支持部材７５と一体にＹ方向に移動する。
【００３６】
このＳＯＤ塗布処理ステーションでは、ノズル７７から絶縁膜材料が溶解された溶液がスピンチャック５２に保持されたウェハＷ上に供給される。ウェハＷ上に塗布されると、スピンチャック５２の回転によりウェハが回転し、その遠心力により溶液が均一に塗布され、ウェハ上に膜が形成される。
【００３７】
図６はエージング処理ステーション（ＤＡＣ）を示す断面図である。
【００３８】
エージング処理ステーション（ＤＡＣ）は、ヒータ６１ａを内蔵した例えばセラミックスからなる加熱プレート６１を有している。この加熱プレート６１の上方には、処理室をなす空間Ｓを形成するようにこの加熱プレート６１の周縁部にシール部材６７を介して密接するとともに、加熱プレート６１に対して接離する蓋６３が設けられている。蓋６３には、例えばガス供給源８１から供給されるアンモニアガスを処理室Ｓに導くガス供給路６４が接続されている。加熱プレート６１には吸い込み口が形成された排気路６５が設けられ、この排気路６５を介して処理室Ｓ内のガスが排気される。加熱プレート６１にはウェハＷを昇降する３本の昇降ピン６６が挿通されている。加熱プレート６１上には例えば高さが０．１ｍｍ前後のプロキシミティシート４１及びプロキシミティピン４２、さらには案内ガイド４３が設けられている。
【００３９】
このエージング処理ステーション（ＤＡＣ）では、ガス供給路６４を介して処理室Ｓ内にアンモニアガスが供給され、加熱プレート６１に載置されたウェハＷにアンモニアが供給される。
【００４０】
次に、以上のように構成されたこのＳＯＤシステム１の処理工程について説明する。図７はその処理工程を示すフローチャートである。
【００４１】
まずカセットブロック１０において、処理前のウェハＷはウェハカセットＣＲからウェハ搬送体２１を介して処理ブロック１１側の第３の組Ｇ３に属する受け渡しステーション（ＴＲＳ）へ搬送される（ステップ７０１）。
【００４２】
受け渡しステーション（ＴＲＳ）へ搬送されたウェハＷは主ウェハ搬送機構２２を介して冷却処理ステーション（ＣＰＬ）へ搬送される。冷却処理ステーション（ＣＰＬ）において、ウェハＷはＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）における処理に適合する温度まで温調される（ステップ７０２）。
【００４３】
冷却処理ステーション（ＣＰＬ）で温調処理されたウェハＷは主ウェハ搬送機構２２を介してＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）へ搬送される。ＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）において、ウェハＷに絶縁膜材料が塗布され塗布膜が形成される（ステップ７０３）。本実施の形態では、絶縁膜材料としてＭＳＱまたはＨＳＱ材料が溶解された溶液をウェハＷに塗布する。ＭＳＱやＨＳＱはポーラス系の材料であり低誘電率を実現できる。
【００４４】
ＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）で塗布処理が行われたウェハＷは主ウェハ搬送機構２２を介してエージング処理ステーション（ＤＡＣ）へ搬送される。エージング処理ステーション（ＤＡＣ）では、基板にアンモニアガスが供給され塗布膜に化学反応を起こさせる（ステップ７０４）。
【００４５】
エージング処理ステーション（ＤＡＣ）でエージング処理されたウェハＷは主ウェハ搬送機構２２を介して低温加熱処理ステーション（ＬＨＰ）へ搬送される。低温加熱処理ステーション（ＬＨＰ）では、ウェハＷは例えば８０℃で低温加熱処理される（ベーク）（ステップ７０５）。これにより、例えばステップ７０３の塗布処理時にプリウェットのために用いられたシンナや、溶媒等の薬液を揮発させる。
【００４６】
低温加熱処理ステーション（ＬＨＰ）で低温加熱処理されたウェハＷは、主ウェハ搬送機構２２を介して低酸素加熱ステーション（ＤＬＢ）へ搬送される。低酸素加熱ステーション（ＤＬＢ）では、ウェハは例えば３００℃で加熱処理される（キュア）（ステップ７０６）。このように加熱温度が３００℃の場合、ウェハが酸化することはないので酸素濃度の制御を行わなくてもよい。
【００４７】
低酸素加熱ステーション（ＤＬＢ）で加熱処理されたウェハＷは、主ウェハ搬送機構２２を介して受け渡し・冷却ステーション（ＴＣＰ）における冷却板へ搬送される。そして受け渡し・冷却ステーション（ＴＣＰ）における冷却板において、ウェハＷは冷却処理される（ステップ７０７）。
【００４８】
受け渡し・冷却ステーション（ＴＣＰ）における冷却板で冷却処理されたウェハＷはカセットブロック１０においてウェハ搬送体２１を介してウェハカセットＣＲへ搬送される。
【００４９】
以上のように、本実施の形態では、ＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）でＭＳＱまたはＨＳＱ系の材料を含む溶液の塗布処理を行い、その塗布処理後にエージング処理ステーション（ＤＡＣ）で基板上の膜にアンモニアを供給する。すなわち、塗布膜中の溶媒が十分に残存した状態でアンモニアガスを供給することによりステップ７０７において上記のように３００℃という低温でキュアを行うことができる。従来ではキュア処理時に酸素濃度を厳密に管理する必要があったが、本実施の形態によればそのような厳密な管理を行わなくてもよい。また、酸素濃度の管理を行わなくてもよいため、例えばＤＬＢやＤＬＣ等のキュア装置に密閉機能を必要としない。
【００５０】
また、キュア装置の温度を低くできることから、そのキュア処理装置に隣接する装置に与える熱影響を低減することができる。特にＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）では塗布膜厚の管理が重要である。膜厚は温度に影響されやすいので本実施の形態は非常に有効である。さらに、従来では、そのような熱影響を抑えるために遮熱板等を設けていたが本実施の形態によればその必要がない。
【００５１】
本実施の形態において、塗布膜中の溶媒が十分に残存した状態でアンモニアガスを供給することでキュア時の温度を低下させることができる理由は以下のように考えられる。
【００５２】
シルセスキオキサン系の材料は一般的にキュア時に脱水縮合反応が起こることにより成膜される。そのため、キュア前の段階では、Ｓｉ−ＯＨにて結合が閉じられている部分が多く存在する。キュア時に例えば４００℃という高温にさらすことによりそのＯＨが離れ（脱水）、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉと架橋していく（縮合）という反応が起こる。
【００５３】
そこで本実施の形態では、シルセスキオキサン系ポリマーを含む塗布膜中の溶媒が十分に残存した状態で、アンモニアガスを塗布膜に供給することにより、キュア時の脱水反応及び縮合反応の補助を行う。すなわち、塗布膜中の溶媒が十分に残存している状態でアンモニアガスを供給することにより脱水反応が起こる。その結果キュア時における脱水反応に要するエネルギーを低減させることができる。さらにその脱水により分子同士を近づけることができるので、その後のキュア時の縮合反応に要するエネルギーを低減させることができる。以上により、キュア時の温度を低減させることができる。また、これにより省エネルギー化を図ることができる。
【００５４】
また、本来必要なエネルギーを低減させることができる結果、キュアの処理時間を短縮させることができる。これによりスループットが向上する。
【００５５】
図８〜図１１に本発明の効果を裏付ける実験データを示す。
【００５６】
本実験は、エージング処理（ＤＡＣ）を行うタイミングを種々変えて、ベーク後とキュア後とでＭＳＱ絶縁膜の膜厚の比較したものである。また、エージング処理を行わない従来の処理におけるベーク後とキュア後とで絶縁膜の膜厚の比較をも行っている。この実験では、ベーク後とキュア後とで絶縁膜の膜厚の比較することにより、その膜厚の差が少ないほどエージング処理によってキュア同等の反応が進行しているものと把握することができる。
【００５７】
図８に示すように、本発明者は上記のようにエージング処理（ＤＡＣ）を行うタイミングを種々変えてウェハの処理フローを６種類用意し、さらに各フローに３種類のキュアの処理時間を用意して実験を行った。
【００５８】
ウェハの処理フローは（１）〜（６）であり、また各ウェハごとに１〜１８のナンバーを付けている。
【００５９】
処理フロー（６）（ウェハナンバー１６，１７，１８）は従来技術に係る処理フローであり、エージング処理（ＤＡＣ）を行っていない。ウェハナンバー１９（ウェハフローＲ（リファレンス））は参考基準を示している。
【００６０】
なお、処理フローにおいてＤＣＣは、上述した低酸素加熱冷却ステーション（ＤＬＣ）の処理と同様に、酸素濃度の制御を行いながら加熱及び冷却する。表に示すキュア時間、キュア温度は、このＤＣＣによるキュアの時間、温度を示す。
【００６１】
ＬＨＰによる加熱温度は８０℃とした。ＤＬＢによる加熱温度は２００℃とした。本実験はこのＤＬＢによるベーク後の膜厚と、ＤＣＣによるキュア後の膜厚とを比較するものである（上記実施の形態では、ステップ７０６におけるＤＬＢによる３００℃の加熱処理をキュア処理としている。）
図９はベーク後の膜厚を示し、図１０はキュア後の膜厚を示している。図９（ａ）、図１０（ａ）に示すグラフは、それぞれ図９（ｂ）、図１０（ｂ）に示したデータをグラフ化したものである。膜厚が小さいほどキュアと同等の反応が進行しているものと考えられる。したがってこれらの図から分かるように、処理フロー（１）について最も顕著な効果が得られた。
【００６２】
図１１はベーク後の膜厚に対するキュア後の膜厚の縮み率を百分率で表したものである。図１１において「Ｒｅａｌ」は、エージング処理を行った場合の縮み率を表し、「Ｖｉｒｔｕａｌ」はエージング処理を行っていない場合を想定しシミュレーションにより縮み率を算出している。この図１１から分かるように、処理フロー（１）、（２）において「Ｒｅａｌ」の縮み率が少なく顕著な効果が得られた。
【００６３】
なお、処理フロー（４）、（５）については、そのフローからくるハード上の問題からベーク後の膜厚測定を行うことができなかったため縮み率は算出していない。
【００６４】
また、本発明者は、２００℃のベーク後の絶縁膜の比誘電率と、キュア後所定時間放置した場合の比誘電率との差を取る実験も行った。この実験ではその差が少ないほど良好であると考えられる。これは、放置により絶縁膜が吸収する空気中の水分量が多いほどキュアと同等の反応の進行が鈍い状態と考えられるからである。つまり、吸収する水分量が多いほど比誘電率が上がり上記差が大きくなるので、その差が少ない方がキュア処理と同等の反応が進行し良好な状態であるといえる。
【００６５】
図１２は、ＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）の別の実施の形態を示す図である。
【００６６】
この例におけるＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）は、シルセスキオキサン系ポリマーが溶解された溶液８８を溶液タンク８５に貯留している。溶液タンク８５には溶液供給管８４が接続され、溶液供給管８４には混合タンク８６が接続されている。溶液供給管８４にはポンプ８０が接続され、溶液８８はポンプ８０により混合タンク８６に供給される。アンモニアガス供給部７８はガス供給管７９を介して混合タンク８６に接続され、アンモニアガスがガス供給管７９を通って混合タンク８６に供給されるように構成されている。混合タンク８６には、溶液とアンモニアガスが混合した状態の液８７が通る配管１８３が接続されている。配管１８３はノズル１７７に接続され、液８７が図示しないポンプ等によりウェハＷ上に吐出されるようになっている。
【００６７】
このような構成によれば、溶液とアンモニアガスとが混合した液８７をウェハ上に供給することができる。したがって上記と同様に、キュア時の脱水反応及び縮合反応の補助を行うことができるので、キュア時の温度を低減させることができるとともに、高スループット化が図れる。
【００６８】
図１３はさらに別の実施の形態に係るＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）を示す断面図である。
【００６９】
この例におけるＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）は、下部チャンバ９４と上部チャンバ９３とを有している。上部チャンバ９３は図示しない昇降駆動装置によって昇降可能に設けられており、下部チャンバ９４に着脱自在に構成されている。上部チャンバ９３が下部チャンバ９４に装着されることで内部の空間Ｍが密閉される。下部チャンバ９４の例えば底部には排気口９７が設けられチャンバ内のガスが排気されるように構成されている。また下部チャンバ９４には図示しない廃液口等が設けられている。下部チャンバ９４内には、駆動装置５４により昇降可能であって回転可能なスピンチャック１５２が設けられ、スピンチャック１５２はウェハＷを保持する機能を有する。上部チャンバ９３には、溶液ノズル２７７とガスノズル３７７とを保持する保持体１７２が取り付けられている。溶液ノズル２７７には溶液供給管２８３が接続されている。これによりシルセスキオキサン系ポリマーが溶解された溶液を供給する溶液供給部９０からノズル２７７へ溶液が供給される。ガスノズル３７７にはガス供給管９２が接続されている。これにより、例えばガス供給部９１からノズル３７７へアンモニアガスが供給される。
【００７０】
このような構成によれば、溶液のウェハＷへの塗布と、アンモニアガスの供給を同じ処理空間内で行うことができる。例えば塗布とガス供給とを同時に行うことができるので、さらにスループットが向上するとともに装置のフットプリントも低減させることができる。また上記各実施の形態と同様に、キュア時の温度を低減させることができる。
【００７１】
本発明は以上説明した実施の形態には限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００７２】
上記実施の形態では、図７に示すようにステップ７０６でキュアを３００℃で行ったが、エージング処理（ＤＡＣ）でキュアと同等の反応がさらに進行すれば、３００℃より低することももちろん可能である。キュア温度を低下することができれば、ＬＨＰのベーク処理の温度を例えば２００℃より多少上げるだけで足り、ＤＬＢ装置やＤＬＣ装置等のキュア装置を省くことができる。これにより装置の削減、コストの削減、省エネルギー化等を図ることができる。
【００７３】
上記実施の形態では、本発明を半導体ウェハに適用した例を説明したが、ガラス基板にももちろん本発明は適用可能である。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、キュア時の脱水反応及び縮合反応の補助を行うことができるので、キュア時の温度を低減させることができるとともに、高スループット化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るＳＯＤシステムの全体構成を示す平面図である。
【図２】図１に示すＳＯＤシステムの正面図である。
【図３】図１に示すＳＯＤシステムの背面図である。
【図４】一実施の形態に係るＳＯＤ塗布処理ステーションを示す平面図である。
【図５】図４に示すＳＯＤ塗布処理ステーションの断面図である。
【図６】一実施の形態に係るエージング処理ステーションを示す断面図である。
【図７】一実施の形態に係るＳＯＤシステムの処理フローである。
【図８】本発明の効果を示すための実験データに係る処理内容及び処理フローである。
【図９】ベーク後の塗布膜厚の実験データである。
【図１０】キュア後の塗布膜厚の実験データである。
【図１１】ベーク後とキュア後とで比較した塗布膜厚の縮み率のデータである。
【図１２】本発明の別の実施の形態に係るＳＯＤ塗布処理ステーションを示す図である。
【図１３】本発明のさらに別の実施の形態に係るＳＯＤ塗布処理ステーションを示す図である。
【符号の説明】
Ｗ  半導体ウェハ
ＳＣＴ  ＳＯＤ塗布処理ステーション
ＤＡＣ  エージング処理ステーション
ＤＬＢ  低酸素加熱ステーション
ＤＬＣ  低酸素加熱冷却ステーション
ＬＨＰ  低温加熱処理ステーション
７８  アンモニアガス供給部
８５  溶液タンク
８６  混合タンク
８７  液
８８  溶液
９０  溶液供給部
９１  ガス供給部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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