(57)【要約】【課題】  本発明は、処理雰囲気の温度及び絶縁膜中の雰囲気濃度を制御することにより、絶縁膜の流動性を高め平坦化処理温度の低温化を図り、半導体装置の絶縁膜以外の部分への損失を低減させる半導体装置の絶縁膜の平坦化方法を提供することにある。【解決手段】  水蒸気が導入された処理容器２内を圧力が２ＭＰａに加圧し、３５０℃に加熱する。この処理容器２内に一定時間半導体装置８を置いて半導体装置の絶縁膜に水蒸気を拡散させる拡散過程を行う。引き続いて、処理容器２内において、この拡散状態を持つ絶縁膜に反応・流動化過程を実行する。反応・流動化過程では、圧力を２ＭＰａに維持し半導体装置の周囲の温度を７５０℃とする。これにより、絶縁膜が流動化する。絶縁膜の流動性が低下したら圧力をさげ再び拡散過程を行う。このように、拡散過程と反応・流動化過程を交互に繰り返して行い、十分な平坦性を得る。【選択図】  図６
2005235877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された絶縁膜を平坦化するために該基板が収容される処理容器と、
該処理容器に所定の雰囲気を導入する雰囲気導入部と、
前記処理容器内の圧力を制御する圧力制御部と、
前記雰囲気導入部が前記処理容器内に雰囲気を導入し前記圧力制御部が処理容器内を加圧した状態で、前記絶縁膜の深い部分における前記雰囲気の拡散濃度が浅い部分における拡散濃度よりも十分に低くなるように絶縁膜中に前記雰囲気を拡散させるために前記処理容器内を加熱し、その後、雰囲気が拡散された前記絶縁膜を流動化させるために前記処理容器内をより高温に加熱する加熱ヒータとを備えることを特徴とする絶縁膜の平坦化装置。
【請求項２】
流動化された前記絶縁膜の流動性が低下した時に、前記絶縁膜中の前記雰囲気の拡散濃度を下げるために前記圧力制御部が前記処理容器内を前記加圧された状態から減圧することを特徴とする請求項１に記載の絶縁膜の平坦化装置。
【請求項３】
前記処理容器内を前記加圧された状態から減圧した後に、前記圧力制御部が処理容器内を加圧し前記状態に戻し、前記絶縁膜の平坦性が十分になるまで、前記絶縁膜への雰囲気の拡散と前記絶縁膜の流動化を交互に行うように前記圧力制御部は処理容器内の加圧及び減圧を行い、前記加熱ヒータは処理容器内の加熱を行うことを特徴とする請求項２に記載の絶縁膜の平坦化装置。
【請求項４】
前記加熱ヒータは、前記処理容器内の拡散領域を加熱する拡散加熱ヒータと、前記処理容器内の反応・流動領域を加熱する反応・流動加熱ヒータとからなり、
前記絶縁膜に雰囲気を拡散させる場合には、前記基板を前記拡散領域へ移動させ、前記絶縁膜を流動化させる場合には、前記基板を前記反応・流動領域へ移動させる手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の絶縁膜の平坦化装置。
【請求項５】
前記加熱ヒータは、拡散加熱ヒータと反応・流動加熱ヒータとからなり、
前記絶縁膜に雰囲気を拡散させる場合には、前記拡散加熱ヒータを前記基板に対応する位置へ移動させ、前記絶縁膜を流動化させる場合には、前記反応・流動化加熱ヒータを前記基板に対応する位置へ移動させる手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の絶縁膜の平坦化装置。
【請求項６】
前記圧力制御部が前記処理容器内の圧力を制御することにより、雰囲気の絶縁膜への拡散濃度を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の絶縁膜の平坦化装置。
【請求項７】
前記加熱ヒータが前記処理容器の加熱を制御することにより、雰囲気の絶縁膜中への拡散深度を制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の絶縁膜の平坦化装置。
【請求項８】
前記加熱ヒータが処理容器内の加熱を制御することにより、前記絶縁膜の粘度を制御することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の絶縁膜の平坦化装置。
【請求項９】
前記雰囲気は、水蒸気又は酸素であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の絶縁膜の平坦化装置。
【請求項１０】
基板上に形成された絶縁膜の平坦化方法であって、
所定の雰囲気が導入され加圧された環境のもとに前記基板を置き、前記絶縁膜の深い部分の拡散濃度が浅い部分よりも十分に低くなるように前記絶縁膜に前記雰囲気を拡散させるために前記環境を加熱する拡散ステップと、
該拡散ステップの後に、前記環境において前記雰囲気が拡散された前記絶縁膜を流動化させるために前記環境をより高温に加熱する反応・流動ステップとを含むことを特徴とする絶縁膜の平坦化方法。
【請求項１１】
前記反応・流動ステップにおいて、流動化された前記絶縁膜の流動性が低下した時に、前記絶縁膜中の前記雰囲気の拡散濃度を減少させるために前記環境を減圧することを特徴とする請求項１０に記載の絶縁膜の平坦化方法。
【請求項１２】
前記反応・流動化ステップにおいて前記環境を減圧した後、再び拡散ステップに移行し前記絶縁膜が平坦化されるまで拡散ステップと反応・流動化ステップを交互に繰り返すことを特徴とする請求項１１に記載の絶縁膜の平坦化方法。
【請求項１３】
前記拡散ステップにおいて前記環境の圧力を制御することにより、雰囲気の前記絶縁膜への拡散濃度を制御することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の絶縁膜の平坦化方法。
【請求項１４】
前記拡散ステップにおいて前記環境の加熱を制御することにより、雰囲気の前記絶縁膜中への拡散深度を制御することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の絶縁膜の平坦化方法。
【請求項１５】
前記反応・流動化ステップにおいて前記環境の加熱を制御することにより、前記絶縁膜の粘度を制御することを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれかに記載の絶縁膜の平坦化方法。
【請求項１６】
前記雰囲気は、水蒸気又は酸素であることを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれかに記載の絶縁膜の平坦化方法。
【請求項１７】
請求項１０乃至１６のいずれかに記載の絶縁膜の平坦化方法を使用した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、シリコン等のウエーハ上に多数のＩＣチップを作り込む技術に関する。特に、本発明は、ウエーハ上に多数のＩＣチップを作り込むための過程でウエーハ上に形成された絶縁膜を平坦化する技術に関する。より詳しくは、本発明は、ウエーハ上に形成された絶縁膜をリフロー法により平坦化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣの高集積化に伴う微細化が進むにつれアスペクト比（構造物の横方向寸法に対する深さ方向寸法の比）が高くなり、製作工程において構造の段差が大きくなる傾向がある。
例えば、ウエーハ上にＩＣチップを作成するプロセスにおいてＭＯＳＦＥＴのゲート電極がウエーハの上に突出して形成されることによりそれらの隣接するゲート電極間に凹部ができゲート電極とそれらのゲート電極間とによって凹凸・段差ができる。この段差が大きくなると、露光により配線パターンを描画する際の焦点ずれが生じる。また、段差が大きいことにより、配線を交差して形成する場合に、交差部のラップ部分が薄くなり断線を引き起こす原因になる。このように、段差が大きいことは、ＩＣの欠陥につながる。
【０００３】
このような段差を解消する方法として、下地の段差を緩和するために、層の間に層間絶縁膜を形成し、その層間絶縁膜を何らかの方法で平らにする平坦化工程が必要となる。
そのため、従来の集積回路の製造工程において、ＢＰＳＧ膜やＰＳＧ膜などからなる層間絶縁膜を、ウエーハ上に設けられた素子分離のためのフィールド酸化膜や、多結晶シリコンまたは高融点金属シリサイドによる配線の上に形成する。この層間絶縁膜は、例えばリフロー法によって表面が平坦化される。即ち、層間絶縁膜を流動化させ平坦化させるために、９００℃から１０００℃の高温熱処理が必要となる。これらの内容は、例えば特許文献１に開示されている。
また、本発明の実施形態におけるＩＣチップの製造装置に関連した技術として、被加熱対象を移動可能とした特許文献２及び３がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１７３０４８
【特許文献２】特開２００１−１６３６９３
【特許文献３】特開平５−２２３４６６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した方法では、ウエーハ上の絶縁膜を流動化させるために９００℃前後の非常に高い温度で処理する必要があった。そのため、９００℃よりも若干低い温度領域で処理を行うための低温化手法として、０．１ＭＰａの酸素または水蒸気雰囲気による加熱処理を行い、絶縁膜を流動化させて平坦化処理を行う方法がある。このように流動化を促進させるために、水蒸気を導入し処理温度の低温化を図ることができる。
【０００６】
しかし、水蒸気等の雰囲気で処理を行ったとしても、高温で処理を行うために、ウエーハ上の深い位置まで雰囲気が拡散する。即ち、雰囲気が流動化・平坦化させる絶縁膜層よりも深い位置まで拡散し、ＩＣの電気抵抗が増加してしまう。または、この場合に、ＩＣとしての機能を獲得するためにウエーハ上に導入されている不純物（ドーパント）の拡散が生じＩＣに損傷を与える結果となる。
【０００７】
本発明の目的は、処理雰囲気の温度及び絶縁膜中の雰囲気濃度を制御することにより、絶縁膜の流動性を高め平坦化処理温度の低温化を図り、ウエーハ上の絶縁膜以外の部分への損失を低減させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によると、基板上に形成された絶縁膜を平坦化するために該基板が収容される処理容器と、該処理容器に所定の雰囲気を導入する雰囲気導入部と、前記処理容器内の圧力を制御する圧力制御部と、前記雰囲気導入部が前記処理容器内に雰囲気を導入し前記圧力制御部が処理容器内を加圧した状態で、前記絶縁膜の深い部分における前記雰囲気の拡散濃度が浅い部分における拡散濃度よりも十分に低くなるように絶縁膜中に前記雰囲気を拡散させるために前記処理容器内を加熱し、その後、雰囲気が拡散された前記絶縁膜を流動化させるために前記処理容器内をより高温に加熱する加熱ヒータとを備えることを特徴とする絶縁膜の平坦化装置提供される。ここで、基板とは、例えばＩＣなどの製造素材であるウエーハである。
【０００９】
この構成により、絶縁膜中の蒸気の拡散は温度及び圧力に依存するので、絶縁膜の深い部分への処理雰囲気の拡散を押さえて絶縁膜の浅い部分では流動化に必要な十分な拡散濃度を得ることができる。そして、拡散過程で絶縁膜の浅い部分で蒸気の十分な拡散濃度を得た状態で反応・流動化過程に移動するので、反応・流動化過程における高温処理による絶縁膜の流動化が可能となり、かつ、絶縁膜の下側に位置する構造の機能に与える損失を押さえることができる。従って、リフロー法による絶縁膜の平坦化処理においてＩＣに与える上述の損失を低減させることが可能であり、高品質のＩＣの製造が可能になる。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態によると、流動化された前記絶縁膜の流動性が低下した時に、前記絶縁膜中の前記雰囲気の拡散濃度が下げるために前記圧力制御部が前記処理容器内を前記加圧された状態から減圧する。
【００１１】
また、本発明の好ましい実施形態によると、前記処理容器内を前記加圧された状態から減圧した後に、前記圧力制御部が処理容器内を加圧し前記状態に戻し、前記絶縁膜の平坦性が十分になるまで、前記絶縁膜への雰囲気の拡散と前記絶縁膜の流動化を交互に行うように前記圧力制御部は処理容器内の加圧及び減圧を行い、前記加熱ヒータは処理容器内の加熱を行う。これにより、絶縁膜の十分な平坦性を得ることができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態によると、前記加熱ヒータは、前記処理容器内の拡散領域を加熱する拡散加熱ヒータと、前記処理容器内の反応・流動領域を加熱する反応・流動加熱ヒータとからなり、前記絶縁膜の平坦化装置は、前記絶縁膜に雰囲気を拡散させる場合には、前記基板を前記拡散領域へ移動させ、前記絶縁膜を流動化させる場合には、前記基板を前記反応・流動領域へ移動させる手段をさらに備える手段をさらに備える。
【００１３】
この構成により、予め拡散加熱ヒータと反応・流動加熱ヒータを加熱状態にしておいて拡散過程と反応流動過程の間の移行を行うことができ、これにより、拡散過程で得た蒸気の拡散濃度及び深さを維持したまま、反応・流動化過程に移行することができる。即ち、拡散過程と反応・流動過程の間の移行において、速やかに一方の過程の温度から他方の過程の温度へ移行させることが可能になる。
【００１４】
また、本発明の好ましい実施形態によると、前記加熱ヒータは、拡散加熱ヒータと反応・流動加熱ヒータとからなり、前記絶縁膜の平坦化装置は、前記絶縁膜に雰囲気を十分に拡散させる場合には、前記拡散加熱ヒータを前記基板に対応する位置へ移動させ、前記絶縁膜を流動化させる場合には、前記反応・流動化加熱ヒータを前記基板に対応する位置へ移動させる手段をさらに備える。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態によると、前記圧力制御部が前記処理容器内の圧力を制御することにより、雰囲気の絶縁膜への拡散濃度を制御する。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態によると、前記加熱ヒータが前記処理容器の加熱を制御することにより、雰囲気の絶縁膜中への拡散深度を制御する。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態によると、前記加熱ヒータが処理容器内の加熱を制御することにより、前記絶縁膜の粘度を制御する。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態によると、前記雰囲気は、酸素または水蒸気である。
【００１９】
また、本発明によると、基板上に形成された絶縁膜の平坦化方法であって、所定の雰囲気が導入され加圧された環境のもとに前記基板を置き、前記絶縁膜の深い部分の拡散濃度が浅い部分よりも十分に低くなるように前記絶縁膜に前記雰囲気を拡散させるために前記環境を加熱する拡散ステップと、該拡散ステップの後に、前記環境において前記雰囲気が拡散された前記絶縁膜を流動化させるために前記環境をより高温に加熱する反応・流動ステップとを含むことを特徴とする絶縁膜の平坦化方法提供される。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態によると、前記反応・流動ステップにおいて、流動化された前記絶縁膜の流動性が低下した時に、前記絶縁膜中の前記雰囲気の拡散濃度を減少させために前記環境を減圧する。
【００２１】
本発明の好ましい実施形態によると、前記反応・流動化ステップにおいて、前記環境を減圧した後、再び拡散ステップに移行し前記絶縁膜が平坦化されるまで拡散ステップと反応・流動化ステップを交互に繰り返す。
【００２２】
前記拡散ステップにおいて前記環境の圧力を制御することにより、雰囲気の前記絶縁膜への拡散濃度を制御する。
【００２３】
前記拡散ステップにおいて前記環境の加熱を制御することにより、雰囲気の前記絶縁膜中への拡散深度を制御する。
【００２４】
前記反応・流動化ステップにおいて前記環境の加熱を制御することにより、前記絶縁膜の粘度を制御する。また、前記雰囲気は、水蒸気又は酸素である。
【００２５】
さらに、本発明によると、上述した平坦化方法を使用した半導体装置の製造方法が提供される。半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、発光装置、ＩＣおよび電子機器は全て半導体装置である。
【発明の効果】
【００２６】
上述のように本発明によると、拡散過程と反応・流動化過程とを行うことにより、基板上の絶縁膜を平坦化するのに必要とされる温度を低減させることができ、かつ、平坦化処理による半導体装置へのダメージを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の実施形態を添付の図面を参照しながら説明する。
層間絶縁膜は、例えばウエーハ上にゲート電極等の構造物を形成した後にその上に形成される。ウエーハ上の構造物により凹凸ができるが、絶縁膜をこの上に形成し平坦にすれば凹凸を無くすことができる。この絶縁膜は、例えばＢＰＳＧ膜やＢＳＧ膜等のガラス系絶縁膜や、ＢＰＳＧやＰＳＧと同様に流動性を有するポリイミド等の樹脂系絶縁膜である。
【００２８】
以下において、絶縁膜を平坦化するための本発明の実施形態による方法及び装置について説明する。
まず絶縁膜が形成されたウエーハをカセットに積載し、これを処理容器内にいれ、ここで平坦化処理を行う。この平坦化処理は、拡散過程と反応・流動化過程からなる。これら拡散過程と反応・流動過程を交互に繰り返して行う。拡散過程では、水蒸気などの処理雰囲気を大量に導入し、かつ、拡散深さを限定するような圧力温度状態でウエーハを処理する。一方、反応・流動過程では、絶縁膜の流動性が得られる程度の高温でウエーハを処理する。
【００２９】
拡散過程について詳細に説明する。拡散過程では、絶縁膜に対する水蒸気等処理雰囲気の温度及び圧力対拡散濃度及び拡散深さの関係を利用し絶縁膜中の処理雰囲気濃度及び深さの制御を行う。
処理雰囲気の温度と拡散濃度との関係は、理想気体の法則（ボイルシャルルの法則）により低温の方が雰囲気の濃度が高くなり、絶縁膜中の拡散濃度も増加する。処理雰囲気の圧力と拡散濃度との関係は、圧力が高い方が雰囲気の濃度が高くなり、絶縁膜中の拡散濃度も増加する。
【００３０】
図１は、水蒸気を導入して一定時間経過した時の絶縁膜中の水分濃度の温度依存性を示している。図１に示されるように、温度が低い場合には、絶縁膜中の水分子濃度は、水蒸気と接触する面に近い程高くなり、絶縁膜中の位置が深くなる程著しく水分子濃度が低下する。一方、高温の場合には、低温の場合と同様に絶縁膜中の深い位置になる程、水分子濃度が低くなるが、深さに依存する濃度変化の割合は小さくなる。図１における処理条件は、水蒸気温度が高い場合では、水蒸気温度が７００℃であり、水蒸気圧力が２ＭＰａであり、水蒸気温度が低い場合では、水蒸気温度が３５０℃であり、水蒸気圧力が２ＭＰａである。この処理条件において、図１に示されるように、絶縁膜の深さ０μｍにおける水分子濃度は、水蒸気温度７００℃の場合には、１．５１Ｅ＋２０個／ｃｍ３となり、水蒸気温度３５０℃の場合には、２．３６Ｅ＋２０個／ｃｍ３となる。絶縁膜の深さ１μｍにおける水分子濃度は、水蒸気温度７００℃の場合には、１．４７Ｅ＋２０個／ｃｍ３となり、水蒸気温度３５０℃の場合には、７．８６Ｅ＋１４個／ｃｍ３となる。
【００３１】
この傾向を利用して、拡散過程では、平坦化させる絶縁膜の厚さに従って処理温度と処理時間を決定し、相対的な濃度を稼ぐために処理雰囲気圧力はできるだけ高圧にする。このことにより絶縁膜中に水分等の処理雰囲気を高濃度に含む領域を形成することができる。しかし、拡散過程では処理温度が低いため絶縁膜の流動は起こらない。
【００３２】
反応・流動過程について詳細に説明する。拡散過程の後、すみやかに反応・流動過程に移行する。反応・流動過程では、絶縁膜が流動する程度の温度でウエーハを処理し、ガラス系物質で形成された絶縁膜の平坦化が進行する。図２はガラス中の水分濃度と粘性の関係を示す。図２に示されるように、ガラス中の水分濃度が高い程、ガラスの粘度が低下する傾向がある。従って、予め絶縁膜には拡散過程で水分等が高濃度に導入されているため、従来の方法と比較して処理温度（流動温度）を低くすることができる。また、反応・流動過程では処理温度が高いので処理雰囲気の濃度が低くなり絶縁膜における処理雰囲気の拡散速度が速くなるため、図３に示されるように絶縁膜中の浅い領域で水分濃度が低下する（図中の矢印Ａ及びＢの変化）。このため一定時間経過後に、絶縁膜流動性が低下し、平坦化が進行しなくなる（図中の矢印Ｃの変化）。このように平坦化が停止した後、又は流動性が低下した後、処理雰囲気の圧力を下げることにより絶縁膜中から処理雰囲気が脱離し（図中の矢印Ｄの変化）、これにより絶縁膜深層のダメージ・損失を低減することができる。次に、平坦化が進行しなくなり絶縁膜中の処理雰囲気を排した状態から再度拡散過程に移行する。
【００３３】
このような処理パターンの例を図４に示す。拡散過程においては低温であり加圧される。一方、反応・流動過程では絶縁膜の流動性が低下したら減圧を行う。これにより、図４（Ｃ）に示されるように、絶縁膜の表層では拡散過程において水蒸気が十分に拡散され、反応・流動過程において水分濃度が低下する（即ち、流動性が低下する）。絶縁膜の深層では、拡散過程において雰囲気温度が低いので水分濃度は低く、反応・流動過程において高温高圧なので水分濃度が上昇していくが、減圧開始後からは、下降していく。従って、このように両過程を交互に繰り返すことにより、絶縁膜の平坦化を行うことができると共に絶縁膜中の深い部分において水分濃度を制限することが可能になる。
【００３４】
上述の処理の流れを図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施形態による平坦化処理方法のフローチャートである。図示されるように、最初にステップＳ２においてウエーハを処理容器内に充填する。次に、ステップＳ４において拡散過程を行う、この後ステップＳ６において反応・流動過程を行う。反応流動過程の後、絶縁膜がまだ十分に平坦になっていない場合には（ステップＳ８において、いいえ）、再びステップＳ４へ戻り拡散過程を行う。一方、反応・流動過程の後、絶縁膜が十分に平坦になっている場合には（ステップＳ８において、はい）、Ｓ１０へ移行し、ウエーハを処理容器から排出する。このように拡散過程と反応・流動過程を絶縁膜の平坦性が得られるまで交互に繰り返す。
【００３５】
次に、上述した拡散過程と反応・流動過程を交互に繰り返して行うための絶縁膜の平坦化装置を説明する。図６（Ａ）は、本実施形態による絶縁膜の平坦化装置を示している。図６（Ａ）の絶縁膜の平坦化装置１０において、処理対象のウエーハを取り付けたカセット８が処理容器２に入れられる。符号４は拡散加熱ヒータを示し、符号６は反応・流動加熱ヒータを示す。
【００３６】
純水タンク１４に蓄えられた純水が、純水ポンプ１６によって蒸気発生器１８に送り込まれる。蒸気発生器１８は、送り込まれた純水を水蒸気に変えて処理容器２に水蒸気を導入する。
また、処理容器２内の圧力を調整するために、処理容器加圧源２０と、処理容器加圧弁２２と、処理容器減圧弁２４とが設けられる。処理容器２は、圧力容器２６内に設けられている。処理容器２内と外部に連通している処理容器加圧弁２４を開くことにより処理容器２の加圧を行い、処理容器減圧弁２４を開くことにより処理容器２の減圧を行うことができる。
【００３７】
処理容器２の圧力制御と連動して圧力容器２６の圧力も制御することが好ましい。そのために、図６（Ａ）に示されるように圧力容器加圧源２８と、圧力容器加圧弁３０とが設けられる。圧力容器加圧源２８は、圧力容器加圧弁３０を介して圧力容器２６に連通している。圧力加圧弁３０を開くことにより圧力容器２６の加圧ができる。また、圧力容器２６内と外部に連通している圧力容器減圧弁３２が設けられる。圧力容器減圧弁３２を開くことにより圧力容器２６の減圧を行うことができる。さらに、圧力容器２６の圧力が所定値よりも大きくなった時に自動的に開く圧力容器安全弁３４も圧力容器２６内と外部に連通している。図６（Ｂ）については後述する。なお、図６と図８は加熱ヒータ移動型の装置であり、図７はカセット移動型の装置である。
【００３８】
まず、図７を参照して、カセット移動型の場合の絶縁膜の平坦化装置１０による平坦化処理について説明する。図７において、符号１２は、処理容器２６内に移動可能に設けられたボートを示す。ウエーハが取り付けられたカセット８は、ボート１２に積載される。図７（Ａ）は、拡散過程におけるボート１２の位置を示す。拡散過程では、ボート１２は拡散加熱ヒータ４に対向する拡散領域に位置している。この位置において、蒸気発生器１８によって処理容器２内に導入された水蒸気を用いて、拡散領域ヒータ４により加熱された処理容器２内の低い温度と、処理容器加圧弁２２により加圧された高圧力とにより、ウエーハの絶縁膜中への水蒸気拡散過程を行う。この例では、拡散流域加熱ヒータによって加熱された処理容器２内の拡散処理領域の温度は３５０℃であり、処理容器加圧源２０及び処理容器加圧弁２２によって加圧された処理容器２内の圧力は２ＭＰａである。
【００３９】
この状態により水蒸気がウエーハ上に形成された絶縁膜内に拡散した後、速やかに反応・流動過程に移行する。このために、ボート１２を図７（Ｂ）に示される位置へ速やかに移動させる。即ち、反応・流動加熱ヒータ６に対向する反応・流動領域へボート１２を移動させる。この反応・流動領域は、反応・流動領域加熱ヒータ６によって高温に加熱されている。この例では、処理容器２内の反応・流動領域は７５０℃に加熱されている。
【００４０】
上述のように絶縁膜（例えば、ガラス系物質）の粘性は絶縁膜中の水分濃度が高い程、粘度が低下する傾向があり、先の拡散過程により絶縁膜の浅い領域には水分が高濃度に導入されているので、反応・流動過程における、反応・流動領域の温度は従来よりも低い温度（この例では、７５０℃）にすることができる。
【００４１】
従って、拡散過程から反応・流動過程に移行した直後は、絶縁膜中の水分濃度は、図３の矢印Ａによって示されているように、絶縁膜の表面において水分濃度が高いので、この部分で絶縁膜の粘性が低下し、一時的に流動状態にすることができる。拡散過程から反応・流動過程に移行して一定時間が経過すると、絶縁膜中の浅い領域で水分濃度が低下する。なぜなら、上述のように反応・拡散過程では、処理温度が高いので、処理容器２内の水蒸気濃度が拡散過程よりも低くなり、絶縁膜における水蒸気の拡散速度が上がるからである。絶縁膜の表面付近で水蒸気濃度が低下すると、この部分で流動化が低下し平坦化が停止する。平坦化が停止した後は、処理容器減圧弁２４を開いて処理容器２を減圧させる。これにより、絶縁膜中から水蒸気が離脱する。このように、絶縁膜中から水蒸気が離脱してからボート１２を反応・流動領域から流動化領域へ、例えば伸縮可能なアクチュエータ３８により移動させる。即ち、反応・流動過程から拡散過程へ移行する。拡散過程では、再び処理容器減圧弁２４を閉じ、処理容器加圧弁２２を開いて、２ＭＰａまで圧力を上げて、上述した状態で拡散過程を行う。絶縁膜の平坦性が十分になるまで拡散過程と反応・流動過程を繰り返して行う。
【００４２】
ボート１２を移動させる代わりに、図８に示されるように拡散加熱ヒータ４及び反応・流動加熱ヒータ６を移動させてもよい。図８は、この場合の絶縁膜の平坦化装置の構成の別の例を示している。図８（Ａ）に示されるように、カセット８が積載されているボート１２がボートエレベータ４０に置かれる。このボートエレベータ４０の上昇により、カセット８が処理容器２内に入れられ拡散加熱ヒータ４に対向するの位置へ移動させられる。この位置で拡散過程を行った後、拡散加熱ヒータ４及び反応・流動加熱ヒータ６がアクチュエータ４２によりヒータ移動ロッド４４が伸びる。これにより拡散加熱ヒータ４及び反応・流動加熱ヒータ６が移動させられる。この方法で、図８（Ｂ）に示されるように、反応・流動加熱ヒータ６をウエーハが取り付けられたカセット８に対向する位置へ移動させることができる。この位置で、反応・流動過程を行った後に、再び拡散ヒータ４及び反応・流動加熱ヒータ６をアクチュエータ４２によって移動させ、拡散加熱ヒータ４をカセット８に対向する位置まで移動させる。このように、ボート１２を移動させる代わりに、拡散加熱ヒータ４及び反応・流動加熱ヒータ６を移動させることにより、拡散過程と反応・流動過程を交互に繰り返して行ってもよい。
【００４３】
また、図８の代わりに図６（Ｂ）（及び図６（Ａ））に示すリニアアクチュエータにより、拡散過程と反応・流動化過程の間の移行を行ってもよい。１対の拡散加熱ヒータ４と１対の反応・流動加熱ヒータ６は図６（Ａ）の位置と図６（Ｂ）の位置との間を一体的に移動可能に構成されている。
【００４４】
具体的には、図６（Ｂ）に示されるように、下側の拡散加熱ヒータ４の下部と下側の反応・流動化加熱ヒータ６の下部にそれぞれリニアポールスライド１１が設けられている。なお、図６（Ｂ）には説明に必要な部分のみを描き、他の部分は省略してある。これらのリニアポールスライド１１には、開口部が形成されており、これらの開口部をガイドレール１３が貫くように配置されている。リニアポールスライド１１は、ガイドレール１３に対して移動可能である。また、ガイドレール１３の下部には、リニアモータステータ７が設けられている。図６（Ｂ）に示されるようにリニアポールスライド１１は、リニアモータスライダ９に固定されている。このようなリニアアクチュエータの構成により、リニアモータ駆動電流がリニアモータステータ７に送られるこれにより、リニアモータ作用でリニアモータスライダ１１が駆動されガイドレール１３上をリニアポールスライド１１が拡散加熱ヒータ４及び反応・流動化加熱ヒータ６を載せて移動する。これにより、拡散加熱ヒータ４及び反応・流動化加熱ヒータ６を図６（Ａ）に示される位置と図６（Ｂ）に示される位置との間で移動させることが可能である。リニアモータスライダ１１は、リニアモータ作用で非接触で駆動されるため、安定した移動が可能である。
【００４５】
なお、特許請求の範囲の雰囲気導入部は、純水タンク１４、純水ポンプ１６及び蒸気発生器１８に対応するが、これらに限定されない。同様に、圧力制御部は、処理容器加圧源２０、処理容器加圧弁２２及び処理容器減圧弁２４に対応するが、これらに限定されない。また、加熱ヒータは拡散加熱ヒータ４及び反応・流動加熱ヒータ６に対応するがこれらに限定されない。
【００４６】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】高温又は低温雰囲気中に定常状態になるまでウエーハを置いた場合の絶縁膜中の水分濃度の温度依存性を示す図である。
【図２】ガラス中の水分濃度と粘性の関係を示す図である。
【図３】本発明の実施形態による反応・流動過程での絶縁膜中の水分濃度の時間変化を示す図である。
【図４】本発明の実施形態による平坦化処理の処理温度、処理圧力及び絶縁膜中の水分濃度のパターンを示す図である。
【図５】本発明の実施形態による平坦化処理のフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態による平坦化処理を行うための絶縁膜の平坦化装置である。
【図７】本発明の実施形態によるボートを移動させる場合の絶縁膜の平坦化装置を示す図である。
【図８】本発明の実施形態による拡散加熱ヒータ及び反応流動加熱ヒータを移動させる場合の絶縁膜の平坦化装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
２  処理容器
４  拡散加熱ヒータ
６  反応・流動加熱ヒータ
８  カセット
１０  絶縁膜の平坦化装置
１２  ボート
１４  純水タンク
１６  純水ポンプ
１８  蒸気発生器
２０  処理容器加圧源
２２  処理容器加圧弁
２４  処理容器減圧弁
２６  圧力容器
２８  圧力容器加圧源
３０  圧力容器加圧弁
３２  圧力容器減圧弁
３４  圧力容器安全弁
３８  アクチュエータ
４０  ボートエレベータ
４２  アクチュエータ
４４  ボート移動ロッド
【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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