(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メチル基、フェニル基及びビニル基から選ばれる官能基がシリコン原子と結合しているポリシロキサン系の薬液を塗布して塗布膜が形成された基板を反応容器内に搬入する工程と、
反応容器内にアンモニアガスを供給すると共に流量調整部により流量が調整された水蒸気を供給し、かつ当該反応容器内の処理雰囲気温度を３００〜４００℃に維持し、前記塗布膜を熱処理して層間絶縁膜を得る工程と、を含むことを特徴とする熱処理方法。
【請求項２】
薬液の中のポリシロキサンがポリスチレン換算重量平均分子量で１０万以上であることを特徴とする請求項１に記載の熱処理方法。
【請求項３】
ポリシロキサンが下記式を満たすものであることを特徴とする請求項１または２に記載の熱処理方法。
０．９≧Ｒ／Ｙ≧０．２（Ｒはポリシロキサン中のメチル基、フェニル基またはビニル基の原子数を示し、ＹはＳｉの原子数を示す）
【請求項４】
メチル基、フェニル基及びビニル基から選ばれる官能基がシリコン原子と結合しているポリシロキサン系の薬液を塗布して塗布膜が形成された基板を反応容器内に搬入し、加熱手段により反応容器内を加熱して塗布膜に対して熱処理を行い層間絶縁膜を得るための熱処理装置において、
反応容器内にアンモニアガスを供給するためのアンモニアガス供給部と
反応容器内に水蒸気を供給するための水蒸気供給部と、
前記アンモニアガス供給部及び水蒸気供給部を制御して反応容器内にアンモニアガス及び水蒸気を供給すると共に反応容器内の処理雰囲気温度を３００〜４００℃に維持するように加熱手段を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリシロキサン系の塗布液を基板に塗布した後に塗布膜を熱処理して層間絶縁膜を得るための熱処理方法及び熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイス（半導体装置）の性能向上の要請から、低抵抗でエレクトロマイグレーション耐性（ＥＭ耐性）に優れている銅が配線材料として用いられるようになってきており、銅の多層配線を実現する方法の一つとして、ダマシンプロセスと呼ばれる工程がある。この工程は絶縁膜に配線埋め込み用の凹部を形成し、この凹部に銅を埋め込んだ後、この銅層の表面を研磨して凹部以外の銅を取り除く手法であり、このような工程を繰り返すことで多層構造を実現している。
【０００３】
このような多層構造に含まれる層間絶縁膜に対しては、デバイスの動作速度の高速化に対応するために比誘電率を低くすることが要求され、低誘電率の層間絶縁膜を形成する手法の一つとしてシリコンを含む有機系の材料を半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）上に塗布し、その塗布膜を焼成する方法が実施されている。
【０００４】
本発明者は、有機系の材料としてポリシロキサン系の薬液を用いることを検討しており、これをスピンコーティングによりウエハ上に塗布し、その塗布膜を窒素（Ｎ2）ガス雰囲気下にて４００℃以上の焼成温度で６０分以上焼成することにより低誘電率の層間絶縁膜が得られることを確認している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方パターンの線幅が０．１０μｍの世代以降においては、ｎ＋１層目の配線とビアホール内の配線とを同時に埋め込むデュアルダマシンプロセスを用いて多層構造を得ることが有効であると考えられている。ところで多層化が進むと、既に形成された膜が、その後の熱プロセスにより熱履歴を繰り返し受けてしまうので、その熱履歴をできるだけ低減することが必要であるし、またトランジスタの不純物濃度のプロファイルなどが変わってきてしまうおそれがあるので、プロセスの低温化および短時間化が要求される。しかしながらプロセス温度を低くしてプロセス時間を短くすると、絶縁膜について低い誘電率が得られにくいという課題がある。この理由については次のように考えられる。即ち焼成工程（熱処理工程）は、塗布液を塗布した状態で存在する（−ＳｉＯＨ）同士を反応させて（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−）を生成しようとするものであるが、塗布膜に与える熱エネルギーが少ないと、塗布膜全体に亘ってこの反応が十分に行き渡らず、このため（−ＳｉＯＨ）が膜中に多く残存し、低い誘電率が得られない。
【０００６】
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、基板上に形成されたポリシロキサン系の塗布膜を熱処理して層間絶縁膜を形成するにあたり、低い熱処理温度でも低誘電率の層間絶縁膜を得ることのできる技術を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のメチル基、フェニル基及びビニル基から選ばれる官能基がシリコン原子と結合しているポリシロキサン系の薬液を塗布して塗布膜が形成された基板を反応容器内に搬入する工程と、
反応容器内にアンモニアガスを供給すると共に流量調整部により流量が調整された水蒸気を供給し、かつ当該反応容器内の処理雰囲気温度を３００〜４００℃に維持し、前記塗布膜を熱処理して層間絶縁膜を得る工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、３００〜４００℃といった低い熱処理温度で低誘電率の層間絶縁膜が得られ、しかも例えば熱処理時間は５分以上と短くて済む。このように低い熱処理温度で低い誘電率が得られる理由は、アンモニアと反応容器内の水蒸気とが触媒となって塗布膜においてＳｉ−０−Ｓｉ結合化が十分に進むものと考えられる。またアンモニアガスに加えてあるいはアンモニアガス及び水蒸気に加えて窒素ガスなどの不活性ガスを反応容器内に供給するようにしてもよい。
【００１０】
本発明は熱処理装置においても成立するものであり、具体的には本発明の熱処理装置は、上述の塗布膜が形成された基板を反応容器内に搬入し、加熱手段により反応容器内を加熱して塗布膜に対して熱処理を行い層間絶縁膜を得るための熱処理装置において、
反応容器内にアンモニアガスを供給するためのアンモニアガス供給部と
反応容器内に水蒸気を供給するための水蒸気供給部と、
前記アンモニアガス供給部及び水蒸気供給部を制御して反応容器内にアンモニアガス及び水蒸気を供給すると共に反応容器内の処理雰囲気温度を３００〜４００℃に維持するように加熱手段を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の熱処理方法を縦型熱処理装置により実施する形態について説明する。先ず図１を参照しながら縦型熱処理装置の構成について簡単に述べておくと、この装置は両端が開口している内管１ａ及び上端が閉塞している外管１ｂからなる石英製の二重管構造の反応管１を備えている。反応管１の周囲には筒状の断熱体２がベース体２１に固定して設けられ、この断熱体２の内側には抵抗発熱体からなる加熱手段であるヒータ３が例えば上下に複数分割して（図１の例では便宜上３段に分割して）設けられている。
【００１３】
内管１ａ及び外管１ｂは下部側にて筒状のマニホールド４の上に支持され、このマニホールド４には、内管１ａの内側の下部領域に供給口が開口するように第１のガス供給管５及び第２のガス供給管６が設けられている。第１のガス供給管５は、流量調整部５１及びバルブ５２を含む第１のガス供給制御部（アンモニアガス供給制御部）５０を介してアンモニアガス供給源５３に接続され、第２のガス供給管６は、流量調整部６１及びバルブ６２を含む第２のガス供給制御部６０を介して水蒸気供給源６３に接続されている。この例では第１のガス供給管５及び第１のガス供給制御部５０により第１のガス供給部が構成され、第２のガス供給管６及び第２のガス供給制御部６０により第２のガス供給部が構成されている。
【００１４】
またマニホールド４には、内管１ａ及び外管１ｂの間から排気するように排気管７が設けられ、この排気管７は、例えばバタフライバルブからなる圧力調整部７１を介して真空ポンプ７２に接続されている。なおこの例では内管１ａ、外管１ｂ及びマニホールド４により反応容器が構成されている。
【００１５】
更にマニホールド４の下端開口部を塞ぐように蓋体２２が設けられており、この蓋体２２はボートエレベータ２３の上に設けられている。蓋体２２の上には駆動部２４により回転する回転軸２５を介して回転台２６が設けられ、この回転台２６の上には保温筒からなる断熱ユニット２７を介して基板保持具であるウエハボート２８が搭載されている。このウエハボート２８は多数枚のウエハＷが棚状に保持されるように構成されている。
【００１６】
またこの縦型熱処理装置は制御部８を備えており、この制御部８は制御部８の一部であるメモリに格納された所定のプログラムに従ってヒータ３、圧力調整部７１、第１のガス供給制御部５０、第２のガス供給制御部６０を制御する機能を備えている。
【００１７】
次に上述の縦型熱処理装置を用いて基板に対して熱処理を行う様子について説明するが、その前にこの基板に塗布される塗布膜について述べておく。この塗布膜は、メチル基（−ＣＨ３）、フェニル基（−Ｃ６Ｈ５）及びビニル基（−ＣＨ＝ＣＨ２）から選ばれる官能基がシリコン原子と結合しているポリシロキサン系の薬液を例えばスピンコーティングにより基板例えばウエハ表面に塗布し乾燥して形成されたものである。
【００１８】
ポリシロキサンは、加水分解性基を有するシラン化合物を触媒の存在下または非存在下にて加水分解し、縮合したものである。加水分解性基を有するシラン化合物としては、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、メチルトリ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシラン、テトラ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、テトラ−ｎ−ブトキシシラン、テトラ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、テトラ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、テトラフェノキシシランなどを好ましい例として挙げることができる。
加水分解の際使用できる触媒としては酸、キレート化合物、アルカリなどが挙げられるが、特にアンモニア、アルキルアミンなどのアルカリが好ましい。
ポリシロキサンの分子量は、ＧＰＣ法によるポリスチレン換算の重量平均分子量で、１０万〜１，０００万、好ましくは１０万〜９００万、さらに好ましくは２０万〜８００万である。５万未満では、十分な誘電率と弾性率が得られない場合があり、一方、１，０００万より大きい場合は、塗膜の均一性が低下する場合がある。
【００１９】
更にポリシロキサン系の薬液は、下記式を満たすものであることがより好ましい。
【００２０】
０．９≧Ｒ／Ｙ≧０．２（Ｒはポリシロキサン中のメチル基、フェニル基またはビニル基の原子数を示し、ＹはＳｉの原子数を示す）
ポリシロキサン系の薬液（塗布液）は、上記ポリシロキサンを有機溶媒に溶解したものであるが、この場合に用いられる具体的な溶媒としては、例えばアルコール系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒およびエステル系溶媒の群から選ばれた少なくとも１種が挙げられる。またこの塗布液には、ポリシロキサン以外にも界面活性剤、熱分解性ポリマーなどの任意成分を必要に応じて添加してもよい。
【００２１】
上述のようにして塗布膜が形成されたウエハＷは、ウエハボート２８に多数枚例えば１５０枚棚状に保持され、エレベータ２３により上昇して反応管１及びマニホールド４からなる反応容器内に搬入される。反応容器内は例えばこれから行おうとする熱処理時のプロセス温度に予め維持されているが、ウエハボート２８の搬入により一旦温度が低くなるので、プロセス温度に安定されるまで待機する。このプロセス温度とは、製品となるウエハＷが載置される領域の温度であり、３００〜４００℃の範囲、より好ましくは３００〜３８０℃の範囲で設定される。また反応容器内の温度が安定化するまでの間に反応容器内を真空引きし、圧力調整部７１により所定の減圧雰囲気にする。
【００２２】
そして反応容器内がプロセス温度に安定し、所定の減圧雰囲気になった後、第１のガス供給制御部５０を介して即ちバルブ５２を開き流量調整部５１により所定の流量に調整してアンモニアガスを反応容器内に供給すると共に、第２のガス供給制御部６０を介して即ちバルブ６２を開き流量調整部６１により所定の流量に調整して水蒸気を反応容器内に供給し、塗布膜の焼成（熱処理）を行う。所定時間熱処理を行った後、反応容器内に図示しない不活性ガス供給管から例えば窒素ガスを供給して反応容器内を大気圧に戻し、しかる後に蓋体２２を下降させてウエハボート２８を搬出する。このような一連の動作は、制御部８により所定のプログラムに従って行われる。
【００２３】
以上の熱処理においては、反応容器内に存在する微量な水分（Ｈ2０）とアンモニア（ＮＨ3）とが反応してＮＨ4＋とＯＨ−とが生成され、これらＮＨ4＋とＯＨ−と未反応のＨ2０とが触媒となって、塗布膜中の（−ＳｉＯＨ）同士が次のように反応して脱水縮重合反応が起こり、−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−になると考えられる。
【００２４】
−ＳｉＯＨ  ＋  ＨＯＳｉ−  →  −Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−
この例では水蒸気を外部から供給しているが、実際には反応容器内の大気を完全に排気できないことから反応容器内に微量の水分が存在し、このため外部から水蒸気を供給しなくても後述の実験例からも分かるように低誘電率の層間絶縁膜が得られる。しかしながらウエハのバッチ処理枚数が多い場合には、水分が不足するおそれがあることから、この実施の形態のように外部から水蒸気を供給することが好ましいと考えられる。
【００２５】
また水蒸気を供給する場合には、熱処理雰囲気の温度が所定の温度になってから、先ず水蒸気のみを供給し、次にアンモニアガスを供給するようにしてもよい。水蒸気のみを供給する時間は例えば３０秒〜１０分間、好ましくは１分間〜５分間に設定する。
【００２６】
アンモニアガスの流量については、例えば８インチサイズのウエハＷを最大搭載枚数（上下両端部のダミーウエハも含めた枚数）が１７０枚であるウエハボート２８に満載して処理を行う場合において、０．０１slm〜５slmが好ましく、特に０．１slm〜２slmが好ましい。また水蒸気の流量については、アンモニアガス０．１slmあたり液体換算の流量で０．００５sccm〜３sccmが好ましい。
反応容器内の圧力については、０．１５kPa〜９０kPaにて圧力を変えて熱処理を行い、層間絶縁膜の誘電率に対する圧力の影響を調べたが、圧力により誘電率に実質差異は見られず、従って減圧雰囲気、常圧雰囲気、加圧雰囲気のいずれであってもよいと考えられる。また反応容器内にアンモニアガスを供給するときに同時に窒素ガスなどの不活性ガスを供給してもよく、反応容器内に酸素などの酸化成分が多く残存するおそれのある場合には酸化雰囲気を抑制し、塗布膜の酸化を抑えて酸化雰囲気による悪影響を避けることができるなどの利点があるが、後述の実験例からも分かるようにアンモニアガスと同時に不活性ガスを供給しなくても実験レベルでは問題がないことから、不活性ガスの供給は絶対的な要件ではない。また熱処理の時間は、後述の実験例からも分かるように例えば３５０℃であれば５分以上であればよいが、あまり長く行うと下層側の膜に対する熱履歴が懸念されることから６０分以内であることが望ましい。
【００２７】
このような実施の形態によれば、ポリシロキサン系の塗布膜を焼成して層間絶縁膜を形成するにあたり、アンモニア及び水分（反応容器内に供給した水蒸気あるいは反応容器内に残存している水分）が触媒効果を発揮し、焼成反応に必要な活性化エネルギーを低下させることで、熱処理温度が低くても、また熱処理時間（焼成時間）が短くても、焼成反応が十分に進行し、このため低誘電率の層間絶縁膜を得ることができる。従ってパターンの線幅が０．１０μｍになる世代のデバイスの例えばデュアルダマシン構造に要求される層間絶縁膜の物性を得ることができ、しかも既に形成されているデバイス構造に熱による悪影響を与えるおそれがない。
【００２８】
なお上述の縦型熱処理装置は二重管構造の反応管を用いたが、例えば上部から排気する構成である単管の反応管を用いてもよい。また第１のガス供給管５から反応管１内に供給するガスとしては、アンモニアガスに代えて酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）ガスまたは水素（Ｈ2）ガスを用いるようにしてもよく、後述の実験例からも分かるようにアンモニアガスを用いたときと同様の低誘電率の層間絶縁膜を得ることができる。酸化二窒素ガスを用いた場合には酸系である二酸化窒素ガス自体が触媒となり、また水素ガスを用いた場合には酸系である水素ガス自体が触媒となって、既述の脱水縮重合反応が起こるものと思われる。そしてこの反応を行うことで、層間絶縁膜を得るために必要な活性エネルギーを低下させることができるため、焼成温度が低くても、また焼成時間が短くても十分に焼成反応を進行させることができる。
【００２９】
また酸化二窒素ガスまたは水素ガスを用いた場合における熱処理の条件は、例えば焼成温度については４００℃以下、特に３８０℃以下が好ましく、焼成時間については５分〜６０分、特に１０分〜３０分が好ましく、焼成時における反応管１内の圧力については０〜１０１．３kPa、特に０．１５〜９０kPaが好ましい。そして熱処理時にはこれらの条件のうち、少なくとも一つを満たすと共に、酸化二窒素ガスを用いた場合には流量を０．０１slm〜５slm、特に０．１slm〜２slmとすることが好ましく、水素ガスを用いた場合には０．０１slm〜６slm、特に０．１slm〜２slmとすることが好ましい。更に、酸化二窒素ガス及び水素ガスは、同時に供給するようにしてもよい。
【００３０】
更にまた塗布膜の焼成（熱処理）を上記の例と同様の条件（温度、時間、圧力）下で行うとき、Ｎ2ＯガスまたはＨ2ガス（両者を併用する場合を含む）と共に、窒素（Ｎ2）ガスまたは他の不活性ガスを供給するようにしてもよい。
【００３１】
【実施例】
（実施例１）
単管からなる反応管を備えた縦型熱処理装置を用い、ウエハボート２８に熱処理の対象となる２０枚のウエハＷを搭載し、反応容器内の圧力を１３．３kPaに設定すると共にアンモニアガスを２slmの流量で供給し、熱処理温度を３００℃、３３０℃、３４０℃、３５０℃、３８０℃、４２０℃の６通りに設定して、いずれの場合にも３０分間熱処理（焼成）を行った。第２のガス供給管６からの水蒸気の供給は行わなかった。各ウエハＷに塗布された薬液（塗布液）中のポリスチレン換算重量平均分子量は８２万であり、ポリシロキサン中のシリコンの原子数に対するメチル基の原子数の比（ＣＨ3／Ｓｉ）は０．５である。得られた絶縁膜（実際の製品ウエハでは層間絶縁膜となる膜）について比誘電率を測定したところ、熱処理温度と比誘電率との関係は図２の△で示すプロットとなった。
【００３２】
比誘電率の測定に関しては、得られた絶縁膜に対してアルミニウム電極パターンを形成してサンプルを形成し、このサンプルを１００ｋＨｚの周波数で、横河・ヒューレットパッカード社（株）製のＨＰ１６４５１Ｂ電極及びＨＰ４２８４ＡプレシジョンＬＣＲメータを用いてＣＶ法により当該絶縁膜の比誘電率を測定した。
【００３３】
（比較例１）
アンモニアガスを供給する代わりに窒素（Ｎ2）ガスを１０slmの流量で供給し、熱処理温度を３００℃、３８０℃、４２０℃の３通りに設定して、３００℃、３８０℃のときには３０分間、また４２０℃のときには６０分間夫々熱処理（焼成）を行った。他の条件は実施例１と同様である。得られた絶縁膜について同様にして比誘電率を測定したところ、熱処理温度と比誘電率との関係は図２の○で示すプロットとなった。
【００３４】
（考察）
本発明者は層間絶縁膜の比誘電率が２．３以下であれば十分動作速度の高速化に対応できると考えているが、本発明方法によれば、３００℃もの低い温度であっても予定としている比誘電率を確保できる。また比誘電率だけに着目すれば４２０℃の熱処理温度において比誘電率が可成り低くなり良好な絶縁膜が得られるが、あまり高い温度であると、既に形成されたデバイス構造に悪影響を与え、例えばデュアルダマシンを用いた多層構造のデバイスの製造に対応できなくなるので４００℃以下の熱処理温度であることが必要である。そしてアンモニアガスを用いた場合には、従来のように窒素ガスを用いた場合と比較して、同じ熱処理温度であっても３８０℃以下では絶縁膜の比誘電率が可成り小さくなっている。また窒素ガスを用いた場合には、２．３以下の比誘電率を確保しようとすると、４００℃程度以上の熱処理温度としなければならず、こうした結果から本発明方法は、熱処理温度の低温度化を図れ、窒素ガスを用いた場合に比べて格段に優れていることが分かる。
【００３５】
（実施例２）
実施例１と同様にして熱処理温度を３００℃に設定すると共に熱処理時間を３０分間、６０分間の２通りに設定して熱処理を行い、夫々得られた絶縁膜の比誘電率を測定した。結果は図３の○で示すプロットである。
【００３６】
（実施例３）
実施例１と同様にして熱処理温度を３５０℃に設定すると共に熱処理時間を１０分間、２０分間、３０分間の３通りに設定して熱処理を行い、夫々得られた絶縁膜の比誘電率を測定した。結果は図３の■で示すプロットである。
【００３７】
（実施例４）
実施例１と同様にして熱処理温度を３８０℃に設定すると共に熱処理時間を１０分間、３０分間の２通りに設定して熱処理を行い、夫々得られた絶縁膜の比誘電率を測定した。結果は図３の△で示すプロットである。
【００３８】
（考察）
図３から分かるように熱処理時間が同じでも熱処理温度の高い方が絶縁膜の比誘電率が低くなっており、３５０℃であれば熱処理時間が１０分間であっても比誘電率は２．２５と十分に低い値が得られる。また３００℃では３０分間で比誘電率が２．２９であり、予定とする比誘電率とするためには３５０℃の場合に比べて熱処理時間を長くしなければならないと予測されるが、温度が低いことから層間絶縁膜の下側のデバイス構造に対して与える熱の影響は極めて小さいものと考えられる。
【００３９】
（実施例５）
アンモニアガスと同時に水蒸気を０．０００１slm（０．１sccm）の流量で供給し、熱処理温度を３８０℃に設定した他は、実施例１と同様にして熱処理を行ったところ、得られた絶縁膜の比誘電率は２．２５であった。この例からアンモニアガスに対して少量の水蒸気を供給することも有効であることが分かる。
【００４０】
（実施例６）
実施例１と同様の縦型熱処理装置を用い、同様の薬液（塗布液）の塗布が行われた２０枚のウエハＷをウエハボート２８に搭載し、アンモニアガスに代えて酸化二窒素ガスを用いる場合と、同じく水素ガスを用いる場合とで夫々熱処理（焼成）を行った。処理条件については、酸化二窒素ガス及び水素ガスのいずれを用いた場合にも反応容器内の圧力を１３．３kPa、ガス流量を２slm、焼成時間を３０分とした。またいずれの場合にも加熱温度は３５０℃に設定しており、不活性ガスの供給は行わなかった。そして得られた絶縁膜（実際の製品ウエハでは層間絶縁膜となる膜）について比誘電率を測定したところ、夫々の熱処理温度と比誘電率との関係は図４の◇（酸化二窒素ガス）、◆（水素ガス）で示すプロットとなった。
なお比誘電率の測定は実施例１と同様の手法により、かつ同様の装置を用いて行っており、また比較のため、図４には比較例１において説明した窒素ガスを用いて熱処理を行った場合の熱処理温度と比誘電率との関係（図中○にて図示）をプロットしている。
【００４１】
（考察）
図４に示されるように焼成時において反応容器内に供給するガス（焼成反応促進用のガス）として酸化二窒素ガスまたは水素ガスを用いると、３５０℃という低い焼成温度であっても窒素ガスを用いて熱処理を行った場合よりもウエハＷに形成された絶縁膜の比誘電率が低くなることが分かる。また、この焼成温度における前記絶縁膜の比誘電率は、酸化二窒素ガスにおいて２．２８、水素ガスにおいて２．２７であり、上述した既に形成されたデバイス構造への影響を考慮したときに好ましいとされる焼成温度４００℃以下の状況下で、いずれの場合も２．３以下というかなり低い比誘電率となっていることが分かる。
【００４２】
焼成温度を変化させた場合については図示していないが、図２にて示したように焼成反応促進用のガスが窒素ガス、アンモニアガスのいずれであっても、焼成温度の上昇に伴って前記絶縁膜の比誘電率は下がっており、このことから前記ガスとして酸化二窒素ガスまたは水素ガスを用いた場合にも焼成温度の上昇に伴って比誘電率の値は右下がりとなるものと思われる。従って熱処理時に反応容器内に供給するガスとして酸化二窒素ガスまたは水素ガスを用いた場合にも、窒素ガスを用いたときと比べて絶縁膜の比誘電率を下げることができ、更には熱処理温度の低温度化をも図ることができることが分かる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、基板上に形成されたポリシロキサン系の塗布膜を熱処理して層間絶縁膜を形成するにあたり、低い熱処理温度でも低誘電率の層間絶縁膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱処理方法を実施する縦型熱処理装置を示す縦断側面図である。
【図２】塗布膜の焼成温度と得られた層間絶縁膜の誘電率との関係を示す特性図である。
【図３】塗布膜の焼成時間と得られた層間絶縁膜の誘電率との関係を示す特性図である。
【図４】塗布膜の焼成温度と得られた層間絶縁膜の誘電率との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１              反応管
２              断熱体
２２            蓋体
２８            ウエハボート
３              加熱手段であるヒータ
４              マニホールド
５              第１のガス供給管
５０            第１のガス供給制御部
６              第２のガス供給管
６０            第２のガス供給制御部
７              排気管
７１            圧力調整部
８              制御部
【図１】
0003913638.tif 000002
【図２】
0003913638.tif 000003
【図３】
0003913638.tif 000004
【図４】
0003913638.tif 000005