(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に発泡する材料を塗布する第１の塗布装置と、
前記基板上に絶縁材料を塗布する第２の塗布装置と、
前記発泡する材料が塗布された前記基板を加熱し、発泡膜を形成する第１の加熱装置と、
前記基板に塗布された前記発泡する材料及び前記基板に塗布された前記絶縁材料のうちいずれか一方を加熱する第２の加熱装置と、
前記基板を、前記第１の塗布装置内、前記第２の塗布装置内、前記第１の加熱装置内、または前記第２の加熱装置内に搬送する搬送手段と、
前記基板が、第１の塗布装置、第２の加熱装置、第１の加熱装置、第２の塗布装置、第２の加熱装置、第１の塗布装置、第２の加熱装置、第１の加熱装置の順に搬送されるように、前記基板の搬送を選択する選択手段と
を具備することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記第１の塗布装置及び前記第２の塗布装置の少なくとも一方において、塗布はスピンコートにより行われることを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記第１の加熱装置は、
前記基板を載置するプレートと、
前記プレートを冷却する冷却手段と
を有することを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
（ａ）基板上に多孔性の絶縁材料をスピンコートにより塗布する工程と、
（ｂ）多孔性の絶縁材料が塗布された基板に第１の加熱を行うことで第１の絶縁膜を形成する工程と、
（ｃ）前記第１の絶縁膜表面を改質する工程と、
（ｄ）第１の絶縁膜が形成された基板上に非多孔性の絶縁材料をスピンコートにより塗布する工程と、
（ｅ）非多孔性の絶縁材料が塗布された基板に第２の加熱を行うことで第２の絶縁膜を形成する工程と
を具備することを特徴とする成膜方法。
【請求項５】
請求項４に記載の成膜方法であって、
前記工程（ｃ）の後、前記第１の絶縁膜上に溶剤をスピンコートにより塗布する工程をさらに具備することを特徴とする成膜方法。
【請求項６】
（ａ）基板上に多孔性の絶縁材料をスピンコートにより塗布する工程と、
（ｂ）多孔性の絶縁材料が塗布された基板に第１の加熱を行うことで有機膜である第１の絶縁膜を形成する工程と、
（ｃ）第１の絶縁膜が形成された基板上に非多孔性の絶縁材料をスピンコートにより塗布する工程と、
（ｄ）非多孔性の絶縁材料が塗布された基板に第２の加熱を行うことで無機膜である第２の絶縁膜を形成する工程と
を具備することを特徴とする成膜方法。
【請求項７】
請求項６に記載の成膜方法であって、
前記工程（ｄ）の後、さらに工程（ａ）、工程（ｂ）を順に行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項８】
基板上に多孔性の絶縁材料をスピンコートにより塗布する第１の塗布装置と、
前記多孔性の絶縁材料が塗布された基板を加熱することで第１の絶縁膜を形成する第１の加熱装置と、
基板上に非多孔性の絶縁材料をスピンコートにより塗布する第２の塗布装置と、
非多孔性の絶縁材料が塗布された基板を加熱することで第２の絶縁膜を形成する第２の加熱装置と、
前記第１の絶縁膜表面の改質を行う改質装置と、
前記第１の塗布装置、前記第２の塗布装置、前記第１の加熱装置、前記第２の加熱装置及び前記改質装置の間で基板を搬送する搬送機構と
を具備することを特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハ等の基板上に多孔性の絶縁膜及び非多孔性の絶縁膜を形成する成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
絶縁膜は、基板上に絶縁膜材料が塗布され、これが乾燥された後、加熱されることにより形成される。このような絶縁膜材料の塗布処理、乾燥処理及び加熱処理といった一連の処理工程を一体化するシステムがある。
【０００３】
最近、絶縁膜の絶縁性の向上が求められており、これを達成するために、絶縁膜を多孔性にすることが行われている。この場合、塗布材料として、メチルシルセスキオキサン（以下、「ＭＳＱ」という。）といった絶縁膜材料に、空孔材（porogen）を含有した材料等が用いられる。また、塗布後の加熱処理においては、従来の非多孔性の絶縁膜形成時の加熱処理とは異なる温度など従来とは異なる処理条件下で行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年多用されているデュアルダマシン工程において、エッチングの精度を高めるため、あるいはハードマスク等を形成するために、二種以上の異なる絶縁膜を用いて絶縁膜を積層している。従って、通常、１枚の半導体ウェハにおいては、非多孔性の絶縁膜と多孔性の絶縁膜とが混在した状態となっている。従来、多孔性の絶縁膜の成膜条件と非多孔性の絶縁膜の成膜条件とは異なるため、多孔性の絶縁膜を成膜するために、非多孔性の膜絶縁膜を成膜するシステムとは別個にシステムが設けられていた。このため、設備が大掛かりとなり、異なるシステム間でのウェハ運搬などが必要となり、処理効率が悪く、処理に時間がかかっていた。
【０００５】
また、一般的に多孔性の絶縁膜が形成された後、この多孔性の絶縁膜上に非多孔性等の他の絶縁膜を形成して積層する場合、当該他の絶縁膜をＣＶＤにより成膜している。ＣＶＤでは、基板の回転による成膜、いわゆるスピンコートによる成膜に比べ非常に薄い膜を形成する。従って、下層となる多孔性の絶縁膜の表面は一般に凹凸が激しいことから上層のＣＶＤで積層された絶縁膜も凹凸が激しくなり、平坦な膜が形成できないという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、設備の省スペース化を実現し、効率よく多孔性の絶縁膜と非多孔性の絶縁膜とが混在した積層膜を成膜できる成膜装置及び成膜方法を提供することを目的としている。
【０００７】
また、本発明は、多孔性の絶縁膜に対して平坦な上層の絶縁膜を形成できる成膜装置及び成膜方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、本発明の成膜装置は、基板上に発泡する材料を塗布する第１の塗布装置と、前記基板上に絶縁材料を塗布する第２の塗布装置と、前記発泡する材料が塗布された前記基板を加熱し、発泡膜を形成する第１の加熱装置と、前記基板に塗布された前記発泡する材料及び前記基板に塗布された前記絶縁材料のうちいずれか一方を加熱する第２の加熱装置と、前記基板を、前記第１の塗布装置内、前記第２の塗布装置内、前記第１の加熱装置内、または前記第２の加熱装置内に搬送する搬送手段と、前記基板が、第１の塗布装置、第２の加熱装置、第１の加熱装置、第２の塗布装置、第２の加熱装置、第１の塗布装置、第２の加熱装置、第１の加熱装置の順に搬送されるように、前記基板の搬送を選択する選択手段とを具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明のこのような構成によれば、基板上に成膜する膜に応じて、ウェハＷをどの処理装置内に搬入するかを選択する選択手段を設けることにより、多孔性の絶縁膜及び非多孔性の絶縁膜それぞれの成膜処理を同じシステム内で行うことができる。従って、従来のように異なるシステム間で基板を搬送する必要がなく、効率よく成膜処理を行うことができ、装置設置の省スペース化が可能となる。また、これにより処理時間を短縮することができる。
【００１０】
本発明の別の観点に係る成膜装置は、基板上に多孔性の絶縁材料をスピンコートにより塗布する第１の塗布装置と、前記多孔性の絶縁材料が塗布された基板を加熱することで第１の絶縁膜を形成する第１の加熱装置と、基板上に非多孔性の絶縁材料をスピンコートにより塗布する第２の塗布装置と、非多孔性の絶縁材料が塗布された基板を加熱することで第２の絶縁膜を形成する第２の加熱装置と、前記第１の絶縁膜表面の改質を行う改質装置と、前記第１の塗布装置、前記第２の塗布装置、前記第１の加熱装置、前記第２の加熱装置及び前記改質装置の間で基板を搬送する搬送機構とを具備することを特徴とする。
【００１１】
本発明では、第１の塗布装置で多孔性の絶縁材料をスピンコートにより塗布し、また、第２の塗布装置で非多孔性の絶縁材料をスピンコートにより塗布している。これにより、多孔性の絶縁膜表面の凹凸が激しく、すなわち表面粗さが粗い場合であっても、例えば上層となる非多孔性の絶縁膜も平坦に形成することができる。また、第１の加熱装置及び第２の加熱装置における加熱処理を含めたすべての処理を、搬送機構を備えた同一の装置内で行っているので、従来のように異なるシステム間で基板を搬送する必要がなく、効率よく成膜処理を行うことができ、装置設置の省スペース化が可能となる。またこれにより処理時間を短縮することができる。
【００１２】
本発明の成膜方法は、（ａ）基板上に多孔性の絶縁材料をスピンコートにより塗布する工程と、（ｂ）多孔性の絶縁材料が塗布された基板に第１の加熱を行うことで第１の絶縁膜を形成する工程と、（ｃ）前記第１の絶縁膜表面を改質する工程と、（ｄ）第１の絶縁膜が形成された基板上に非多孔性の絶縁材料をスピンコートにより塗布する工程と、（ｅ）非多孔性の絶縁材料が塗布された基板に第２の加熱を行うことで第２の絶縁膜を形成する工程とを具備することを特徴とする。
【００１３】
本発明では、多孔性の絶縁材料をスピンコートにより塗布し、また、第２の塗布装置で非多孔性の絶縁材料をスピンコートにより塗布している。これにより、多孔性の絶縁膜表面の凹凸が激しく、すなわち表面粗さが粗い場合であっても、例えば上層となる非多孔性の絶縁膜も平坦とすることができる。
【００１５】
また、前記工程（ｃ）で、前記第１の絶縁膜表面を改質する工程をさらに具備する。ここで、改質処理とは、例えば第１の絶縁膜に対する紫外線の照射があげられる。このような改質処理により膜表面の吸水性が向上し、膜が親水性となる。その結果、非多孔性の絶縁材料の、多孔性膜表面に対する接触角が小さくなり、非多孔性材料の塗布が容易に行える。すなわち、非多孔性の絶縁材料をスピンコートにより基板上で拡散させる場合に、容易に拡散でき平坦化させることができる。また、このように材料を容易に拡散できることにより材料の使用量を削減できる。
【００１６】
本発明の一の形態は、前記工程（ｃ）の後、前記第１の絶縁膜上に溶剤をスピンコートにより塗布する工程をさらに具備する。これにより、さらに多孔性膜表面の吸水性を向上させることができ、非多孔性の絶縁材料をスピンコートにより基板上で拡散させる場合に、容易に拡散でき平坦化させることができるとともに材料の使用量を削減できる。
本発明の別の観点に係る成膜方法は、（ａ）基板上に多孔性の絶縁材料をスピンコートにより塗布する工程と、（ｂ）多孔性の絶縁材料が塗布された基板に第１の加熱を行うことで有機膜である第１の絶縁膜を形成する工程と、（ｃ）第１の絶縁膜が形成された基板上に非多孔性の絶縁材料をスピンコートにより塗布する工程と、（ｄ）非多孔性の絶縁材料が塗布された基板に第２の加熱を行うことで無機膜である第２の絶縁膜を形成する工程とを具備することを特徴とする。
本発明の一の形態は、前記工程（ｄ）の後、さらに工程（ａ）、工程（ｂ）を順に行う。このように、第３層目として多孔性の絶縁膜をもスピンコートにより形成することにより、例えば同一装置内で効率よく成膜することができる。
本発明の別の観点に係る成膜装置は、基板上に多孔性の絶縁材料をスピンコートにより塗布する第１の塗布装置と、前記多孔性の絶縁材料が塗布された基板を加熱することで第１の絶縁膜を形成する第１の加熱装置と、基板上に非多孔性の絶縁材料をスピンコートにより塗布する第２の塗布装置と、非多孔性の絶縁材料が塗布された基板を加熱することで第２の絶縁膜を形成する第２の加熱装置と、前記第１の絶縁膜表面の改質を行う改質装置と、前記第１の塗布装置、前記第２の塗布装置、前記第１の加熱装置、前記第２の加熱装置及び前記改質装置の間で基板を搬送する搬送機構とを具備することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
本実施形態は、図５（ｄ）に示す３層構造の絶縁膜からなる積層膜を有する半導体素子の製造方法を例にあげて説明する。
【００１９】
図５（ｄ）に示すように、半導体素子２００は、半導体ウェハＷ（以下ウェハＷ）上に下層配線２０１が配置され、この下層配線２０１上には、発泡膜としての多孔性の絶縁膜２０２、非発泡膜としての非多孔性の絶縁膜２０３、発泡膜としての多孔性の絶縁膜２０４との積層膜からなる層間絶縁膜が形成されている。層間絶縁膜には例えばスルーホール（図示せず）が形成され、このスルーホールを介して層間絶縁膜上に形成される導電材料からなる配線（図示せず）と下層配線２０１とが接続される。
【００２０】
多孔性の絶縁膜２０２及び２０４としては、例えばポーラスＭＳＱ系材料を用いることができ、非多孔性の絶縁膜２０３としては、例えばＰＡＥ等有機材料を用いることができる。
【００２１】
このように層間絶縁膜として、多孔性の絶縁膜を用いることにより層間絶縁膜の高絶縁特性を実現することができ、例えば上述した構造においては、下層配線２０１と層間絶縁膜上に形成された配線との間で生じる容量を減らすことができる。
【００２２】
図１〜図４は、上述の半導体素子の絶縁膜を形成する際に用いられる成膜装置の外観を示す図であり、図１は平面から、図２、図３は側面から見た様子を各々示している。
【００２３】
この成膜装置１は、例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部から成膜装置１に対して搬入出したり、カセットＣに対してウェハＷを搬入出するためのカセットステーション２と、成膜処理工程の中でウェハＷに対して所定の処理を施す枚葉式の各種処理装置を多段配置してなる処理ステーション３と、この処理ステーション３に隣接して設けられる露光装置４との間でウェハＷの受け渡しをするためのインターフェイス部５とを一体に接続した構成を有している。
【００２４】
カセットステーション２では、カセット載置台１０上の位置決め突起１０ａの位置に、複数個のカセットＣがウェハＷの出入口を処理ステーション３側に向けてＸ方向（図１中の上下方向）に沿って一列に載置自在である。そして、このカセットＣの配列方向（Ｘ方向）及びカセットＣに収容されたウェハＷの配列方向（Ｚ方向；垂直方向）に移動可能なウェハ搬送体１１が搬送路１２に沿って移動自在であり、各カセットＣに対して選択的にアクセスできるようになっている。
【００２５】
このウェハ搬送体１１はθ方向にも回転自在に構成されており、後述する第１処理装置群７０の多段装置部に属するウェハ搬送体１１と後述する第１搬送装置５０との間でウェハを受け渡すためのエクステンション装置（ＥＸＴ）７４や、第４処理装置群９０に属するウェハ搬送体１１と後述する第２搬送装置６０との間でウェハを受け渡すためのエクステンション装置（ＥＸＴ）９３に対してアクセスできるように構成されている。
【００２６】
また、カセット載置台１０上には、選択手段としての制御装置１２０が配置されている。この制御装置１２０は、成膜装置１に投入されるウェハＷ上に形成する膜に応じて、後述する第１搬送装置５０がどの処理装置に基板を搬送するかを選択する選択手段として機能する。例えば、制御装置１２０には、予め、ウェハＷ上に形成する膜に応じて、第１搬送装置５０がどの順番にどの処理装置内へウェハＷを搬送するかの情報が入力されている。
【００２７】
処理ステーション３では、正面側に材料塗布装置、レジスト塗布装置、エクスチェンジ塗布装置からなる第１塗布装置群２０が、背面側に現像処理装置からなる第２塗布装置群３０がそれぞれ配置されている。
【００２８】
第１塗布装置群２０は、図２及び図３に示すように、レジスト塗布装置２２及び２４が積み重ねられ、更に第１塗布装置としての発泡絶縁膜材料塗布装置２３と、第２塗布装置としての非発泡絶縁膜材料塗布装置２１とが、それぞれ積み重ねられて構成されている。レジスト塗布装置２４では、カップＣＰ内でウェハＷをスピンチャックに載せて、スピンコートによりレジスト液を塗布して、該ウェハＷに対してレジスト塗布処理を施す。発泡絶縁膜材料塗布装置２３では、カップＣＰ内でウェハＷをスピンチャックに載せて、スピンコートにより発泡する材料としての発泡絶縁膜材料、ここではポーラスＭＳＱ系材料を塗布して、該ウェハＷに対して発泡絶縁膜材料塗布処理を施す。非発泡絶縁膜材料塗布装置２１では、カップＣＰ内でウェハＷをスピンチャックに載せて、スピンコートにより絶縁材料としての非発泡絶縁膜材料、ここではＰＡＥ等有機材料を塗布して、該ウェハＷに対して非発泡絶縁膜材料塗布処理を施す。
【００２９】
第２塗布装置群３０は、図２及び図３に示すように、現像処理装置３３、３１、現像処理装置３４、３２がそれぞれ積み重ねられて構成されている。現像処理装置３１〜３４では、カップＣＰ内でウェハＷをスピンチャックに載せて、現像液を供給して、該ウェハＷに対して現像処理を施す。
【００３０】
処理ステーション３の中心部には、ウェハＷを載置自在な受け渡し台４０が備えられている。
【００３１】
この受け渡し台４０を挟んで上記第１塗布装置群２０と第２塗布装置群３０とは相対向しており、第１塗布装置群２０と受け渡し台４０との間には搬送手段としての第１搬送装置５０が、第２塗布装置群３０と受け渡し台４０との間には第２搬送装置６０がそれぞれ装備されている。
【００３２】
第１搬送装置５０と第２搬送装置６０とは基本的に同一の構成を有しており、第１搬送装置５０の構成を図４に基づいて説明すると、第１搬送装置５０は、上端及び下瑞で相互に接続され対向する一体の壁部５１、５２からなる筒状支持体５３の内側に、上下方向（Ｚ方向）に昇降自在なウェハ搬送手段５４を備えている。筒状支持体５３はモータ５５の回転軸に接続されており、このモータ５５の回転駆動力で、前記回転軸を中心としてウェハ搬送手段５４と共に一体に回転する。従って、ウェハ搬送手段５４はθ方向に回転自在となっている。
【００３３】
ウェハ搬送手段５４の搬送基台５６上には、ウェハＷを保持する保持部材としての複数、例えば２本のピンセット５７、５８が上下に備えられている。各ピンセット５７、５８は基本的に同一の構成を有しており、筒状支持体５３の両壁部５１、５２間の側面開口部を通過自在な形態及び大きさを有している。また、各ピンセット５７、５８は搬送基台５６に内蔵されたモータ（図示せず）により前後方向の移動が自在となっている。なお、第２搬送装置６０には、ピンセット５７、５８と同ーの機能及び構成を有するピンセット６７、６８が備えられている。
【００３４】
第１搬送装置５０の両側には、第１塗布装置群２０近傍に各種装置が多段に積み重ねられてなる第１処理装置群７０及び冷却系処理装置からなる第２処理装置群８０がそれぞれ配置されている。第２搬送装置６０の両側には、第２塗布装置群３０の近傍に各種加熱系処理装置からなる第４処理装置群９０及び第３処理装置群１００がそれぞれ配置されている。
【００３５】
第１処理装置群７０及び第４処理装置群９０はカセットステーション２側に配置されており、第２処理装置群８０及び第３処理装置群１００はインターフェイス部５側に配置されている。
【００３６】
ここで処理ステーション３をカセットステーション２側から見た図２に基づいて、第１処理装置群７０及び第４処理装置群９０の構成を説明する。
【００３７】
第１処理装置群７０は、第１加熱装置としての低酸素加熱温調処理装置（ＭＨＣ）７２と、第２加熱装置としての低酸素高温加熱処理装置（ＤＬＢ）７５と、ウェハＷの位置合わせを行うアライメント装置（ＡＬＩＭ）７３と、ウェハＷを待機させるエクステンション装置（ＥＸＴ）７４と、低温加熱処理装置（ＬＨＰ）７７と、低酸素キュア・冷却処理（ＤＬＢ）７８とが下から順に積み重ねられている。
【００３８】
第４処理装置群９０は、アライメント装置（ＡＬＩＭ）９２と、エクステンション装置（ＥＸＴ）９３と、レジスト塗布後のウェハＷを加熱処理するプリベーキング装置（ＰＲＥＢＡＫＥ）９４、９５と、現像処理後のウェハＷを加熱処理するポストベーキング装置（ＰＯＢＡＫＥ）９６、９７、９８とが下から順に、積み重ねられている。
【００３９】
次に、処理ステーション３をインターフェイス部５側から見た図３に基づいて第２処理装置群８０及び第３処理装置群１００の構成を説明する。
【００４０】
第２処理装置群８０は、クーリング装置（ＣＯＬ）８１、８２と、アライメント装置（ＡＬＩＭ）８３と、エクステンション装置（ＥＸＴ）８４と、クーリング装置（ＣＯＬ）８５、８６、８７、８８とが下から順に積み重ねられている。
【００４１】
第３処理装置群１００は、プリベーキング装置（ＰＲＥＢＡＫＥ）１０１、１０２と、露光処理後のウェハＷを加熱処理するポストエクスポージャベーキング装置（ＰＥＢ）１０３、１０４と、ポストベーキング装置（ＰＯＢＡＫＥ）１０５、１０６、１０７とが下から順に積み重ねられている。
【００４２】
インターフェイス部５には、第２処理装置群８０に属するエクステンション装置（ＥＸＴ）８４と、第３処理装置群１００に属する各ポストエクスポージャベーキング装置（ＰＥＢ）１０３、１０４とにアクセス可能なウェハ搬送体１１０が装備されている。
【００４３】
ウェハ搬送体１１０はレール１１１に沿ったＸ方向への移動と、Ｚ方向（図１の垂直方向）への昇降とが自在であり、θ方向にも回転自在となっている。そして、露光装置４や周辺露光装置１１２に対してウェハＷを搬送することができるように構成されている。
【００４４】
上述した第１塗布装置としての発泡絶縁膜材料塗布装置（ＳＣＴ）２３及び第２塗布装置としての非発泡絶縁膜材料塗布装置（ＳＣＴ）２１は、ともにスピンコートにより塗布を行うものであり、同様の構造を有している。
【００４５】
図８及び図９は、これら塗布装置（ＳＣＴ）の断面図及び平面図である。塗布装置（ＳＣＴ）の中央部には廃液管１５３を有する環状のカップＣΡが配設され、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１５２が配置されている。スピンチャック１５２は真空吸着によって半導体ウェハＷを固定保持した状態で駆動モータ１５４によって回転駆動される。駆動モータ１５４は、ユニット底板１５１に設けられた開口１５１ａ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１５８を介して例えばエアシリンダからなる昇降駆動手段１６０および昇降ガイド手段１６２と結合されている。
【００４６】
半導体ウェハＷの表面に非発泡絶縁膜材料または発泡絶縁膜材料を吐出するノズル１７７には図示しない絶縁膜材料の供給源から延びた供給管１８３が接続されている。このノズル１７７はノズルスキャンアーム１７６の先端部にノズル保持体１７２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１７６は、ユニット底板１５１の上に一方向（Ｙ方向）に敷設されたガイドレール１７４上で水平移動可能な垂直支持部材１７５の上端部に取り付けられており、図示しないＹ方向駆動機構によって垂直支持部材１７５と一体にＹ方向に移動するようになっている。
【００４７】
次に、上述した第１加熱装置としての低酸素加熱温調処理装置（ＭＨＣ）７２と、第２加熱装置としての低酸素高温加熱処理装置（ＤＬＢ）７５について説明する。
【００４８】
図１０は、第１加熱装置としての低酸素加熱温調処理装置（ＭＨＣ）の正面からみた断面図、図１２はその一部平面図である。低酸素加熱温調処理装置（ＭＨＣ）は、ウェハＷ上に塗布された発泡絶縁膜材料を加熱処理する装置である。
【００４９】
低酸素加熱温調処理装置（ＭＨＣ）における処理室２５１内には、ウェハＷを例えば２００〜８００℃の温度で加熱処理するためのプレート２５２と、第１搬送装置５０とプレート２５２間のウェハＷの搬送を行うアーム２２３とが配置されている。アーム２２３は、第１搬送装置５０のピンセット５７により保持されたウェハＷを受け取り、プレート２５２上にウェハＷを受け渡す。更に、アーム２２３は、冷却機構を有し、プレート２５２上で加熱処理されたウェハＷをアーム２２３上に保持することにより冷却し、ウェハＷを第１搬送装置５０のピンセット５７に受け渡す。また、プレート２５２は、ウェハＷと同一の材料から構成されている。例えば、ウェハＷがシリコンからなる場合にはプレート２５２もシリコンからなるようにされている。これにより、ウェハＷを加熱処理する際にウェハＷとプレート２５２との間の熱的な反射を抑え、後述する加熱処理の際にウェハＷの温度を正確に推定できる。また、プレート２５２の容積は、ウェハＷの容積とほぼ等しいものとなっている。これにより、温度制御のためにプレート２５２に印加する熱容量をより正確に算出できる。しかし、異なる容積に、例えばウェハＷの容積の整数倍にしてもいいし、温度制御しやすい他の容積としても勿論構わない。また、本実施形態においては、プレート２５２は、後述する第２加熱装置としての低酸素高温加熱処理装置（ＤＬＢ）に搭載されるプレートの厚みより薄く設計されている。これにより、低酸素高温加熱処理装置（ＤＬＢ）と比較して、プレート自体がもつ熱容量を減少させることができ、プレート２５２の温度制御を短時間で行うことができ、ウェハＷ上に成膜する膜材料に応じてウェハＷの加熱処理温度を容易に変化させることができる。すなわち、塗布された発泡絶縁膜材料を加熱して多孔性の絶縁膜を形成する場合、温度条件の変更の機会が多いため、このような構造とすることにより、効率良く処理を行うことができる。
【００５０】
プレート２５２は、例えば外周方向に向けて３つの領域Ｒ１〜Ｒ３に区画化されており、区画化された各領域Ｒ１〜Ｒ３毎に温度管理が行われるようになっている。即ち、各領域Ｒ１〜Ｒ３毎にそれぞれプレート２５２内にヒータＨ１〜Ｈ３が例えば同心円状に埋め込まれ、更に各領域Ｒ１〜Ｒ３毎にそれぞれプレート２５２内に温度検出素子Ｄ１〜Ｄ３が埋め込まれている。また、プレート２５２の裏面側には、プレート２５２を冷却するための冷却配管２５３が配置されている。冷却配管２５３には、例えば１５℃〜２３℃程度に冷却された液体、例えば純水が図示を省略した冷凍機との間で循環するようになっている。このような冷却手段を持つことで、プレート２５２の降温を短時間で行うことができ、更に加熱の際にヒータＨ１〜Ｈ３との組み合わせでより精度がよく迅速に温度制御が実現できる。また、ヒータを複数、例えば３つとして領域的な管理を行うのに対して冷却手段としての冷却配管２５３では領域的な管理をあえて行わないようにすることで、正確な温度制御を実現しつつ構成を簡単化することができる。しかし、冷却に関しても領域的な管理を行うようにしても勿論構わない。なお、加熱手段としてはヒータばかりでなく赤外線等を用いてもよく、冷却手段としてはペルチェ素子等を用いても勿論構わない。
【００５１】
また、処理室２５１の下部には、Ｎ２２５４から処理室２５１内にＮ２ガスを導入するためのＮ２導入口２５５が設けられている。Ｎ２２５４とＮ２導入口２５５との間に配設された配管２５６上には、Ｎ２導入口２５５導入量を調節するためのバルブ２５７が設けられている。なお、配管２５６上にＮ２ガスを加熱や冷却するための手段を設けて、Ｎ２ガスの温度を適応的に制御しても構わない。
【００５２】
更に、処理室２５１の上部には、処理室２５１内を真空排気するための排気口２５８が設けられている。排気口２５８には、配管２５９を介して真空ポンプ２６０が接続されている。
【００５３】
そして、制御部２６１は、温度検出素子Ｄ１〜Ｄ３による検出結果からウェハＷの加熱処理温度を推定し、推定された温度に基づき、各領域Ｒ１〜Ｒ３が所望の温度なるようにヒータＨ１〜Ｈ３に供給される電力を領域Ｒ１〜Ｒ３毎に制御し、必要な場合には冷却配管２５３に供給される液体の温度や量も制御している。制御部２６１は、必要に応じてＮ２ガスの導入量や室内の真空度も制御している。
【００５４】
また、このプレート２５２には同心円状に複数、例えば３個の孔２６２が上下に貫通しており、これらの孔２６２にはウェハＷを支持する支持ピン２６３が昇降可能に介挿されている。これら支持ピン２６３はプレート２５２の裏面において連通部材２６４に接続されて一体化されており、連通部材２６４はその下方に配置された昇降シリンダ２６５によって昇降されるようになっている。そして、昇降シリンダ２６５の昇降作動によって支持ピン２６３はプレート２５２表面から突出したり、没したりするようになっている。
【００５５】
また、処理室２５１の正面には、第１搬送装置５０との間でウェハＷの受け渡しを行うための開口部２６６が設けられており、この開口部２６６はシャッタ部材２６７により開閉自在とされている。シャッタ部材２６７が開口部２６６を閉じることで処理室２５１内の密閉状態とされ、効率よく真空引きができるようになっている。
【００５６】
更に、処理室２５１を構成する壁部２６８、即ちプレート２５２を含む領域Ｒを囲繞するように（周囲を取り囲むように）設けられ壁部２６８には、該壁部２６８により囲繞された領域Ｒを温調するための温調機構２６９が設けられている。この温調機構２６９は、壁部２６８に埋め込まれたヒータ２７０と冷却配管２７１とにより構成され、制御部２６１の制御の元でヒータ２７０に供給される電力、及び冷却配管２７１に供給される冷却水の温度や量が制御されるようになっている。このような温調機構２６９を有することで処理室２５１内の温度管理をより精密に行うことができる。
【００５７】
なお、壁部２６８の上下間を例えば３つの領域Ｒ４〜Ｒ６の領域に分割してそれぞれの領域を上記の温調機構２６９により別個に管理することにより、より精密な温度管理に加えて処理室２５１内の気流管理も行うことができる。例えば、上方の領域の方が下方の領域よりも温度を高めることによって意図的に上昇気流を発生させ、これによりウェハＷから発生する昇華物等をウェハＷに悪影響を与えることなく外部（例えば排気口２５８を介して）に確実に排出することができるようになる。本実施形態では、処理室２５１の外周の壁部を制御しているが、上下の壁部を制御しても勿論構わない。
【００５８】
図１１は第２加熱装置としての低酸素高温加熱処理装置（ＤＬＢ）の正面からみた断面図、図１２はその一部平面図である。低酸素高温加熱処理装置（ＤＬＢ）は、上述の低酸素加熱温調処理装置（ＭＨＣ）と比較して、主に、プレート２５２の冷却機構及びアーム２２３が除かれた構造となっている。低酸素高温加熱処理装置（ＤＬＢ）は、ウェハＷ上に塗布された非発泡絶縁膜材料またはウェハＷ上に塗布された発泡絶縁膜材料を加熱処理するための装置である。
【００５９】
低酸素高温加熱処理ユニット（ＤＬＢ）における処理室３５１内には、ウェハＷを例えば２００〜８００℃の温度で加熱処理するためのプレート３５２が配置されている。このプレート３５２は、ウェハＷと同一の材料から構成されている。例えば、ウェハＷがシリコンからなる場合にはプレート３５２もシリコンからなるようにされている。これにより、ウェハＷを加熱処理する際にウェハＷとプレート３５２との間の熱的な反射を抑え、後述する加熱処理の際にウェハＷの温度を正確に推定できる。また、プレート３５２の容積は、ウェハＷの容積とほぼ等しいものとなっている。これにより、温度制御のためにプレート３５２に印加する熱容量をより正確に算出できる。しかし、異なる容積に、例えばウェハＷの容積の整数倍としてもいいし、温度制御しやすい他の容積としても勿論構わない。
【００６０】
プレート３５２は、例えば外周方向に向けて３つの領域Ｒ１〜Ｒ３に区画化されており、区画化された各領域Ｒ１〜Ｒ３毎に温度管理が行われるようになっている。即ち、各領域Ｒ１〜Ｒ３毎にそれぞれプレート３５２内にヒータＨ１〜Ｈ３が例えば同心円状に埋め込まれ、更に各領域Ｒ１〜Ｒ３毎にそれぞれプレート３５２内に温度検出素子Ｄ１〜Ｄ３が埋め込まれている。なお、加熱手段としてはヒータばかりでなく赤外線等を用いてもよい。
【００６１】
また、処理室３５１の下部には、Ｎ２３５４から処理室３５１内にＮ２ガスを導入するためのＮ２導入口３５５が設けられている。Ｎ２３５４とＮ２導入口３５５との間に配設された配管３５６上には、Ｎ２導入口３５５導入量を調節するためのバルブ３５７が設けられている。なお、配管３５６上にＮ２ガスを加熱や冷却するための手段を設けて、Ｎ２ガスの温度を適応的に制御しても構わない。
【００６２】
更に、処理室３５１の上部には、処理室３５１内を真空排気するための排気口３５８が設けられている。排気口３５８には、配管３５９を介して真空ポンプ３６０が接続されている。
【００６３】
そして、制御部３６１は、温度検出素子Ｄ１〜Ｄ３による検出結果からウェハＷの加熱処理温度を推定し、推定された温度に基づき、各領域Ｒ１〜Ｒ３が所望の温度なるようにヒータＨ１〜Ｈ３に供給される電力を領域Ｒ１〜Ｒ３毎に制御している。制御部３６１は、必要に応じてＮ２ガスの導入量や室内の真空度も制御している。
【００６４】
また、このプレート３５２には同心円状に複数、例えば３個の孔３６２が上下に貫通しており、これらの孔３６２にはウェハＷを支持する支持ピン３６３が昇降可能に介挿されている。これら支持ピン３６３はプレート３５２の裏面において連通部材３６４に接続されて一体化されており、連通部材３６４はその下方に配置された昇降シリンダ３６５によって昇降されるようになっている。そして、昇降シリンダ３６５の昇降作動によって支持ピン３６３はプレート３５２表面から突出したり、没したりするようになっている。
【００６５】
また、処理室３５１の正面には、第１搬送装置５０との間でウェハＷの受け渡しを行うための開口部３６６が設けられており、この開口部３６６はシャッタ部材３６７により開閉自在とされている。シャッタ部材３６７が開口部３６６を閉じることで処理室３５１内の密閉状態とされ、効率よく真空引きができるようになっている。
【００６６】
更に、処理室３５１を構成する壁部３６８、即ちプレート３５２を含む領域Ｒを囲繞するように（周囲を取り囲むように）設けられ壁部３６８には、該壁部３６８により囲繞された領域Ｒを温調するための温調機構３６９が設けられている。この温調機構３６９は、壁部３６８に埋め込まれたヒータ３７０と冷却配管３７１とにより構成され、制御部３６１の制御の元でヒータ３７０に供給される電力、及び冷却配管３７１に供給される冷却水の温度や量が制御されるようになっている。このような温調機構３６９を有することで処理室３５１内の温度管理をより精密に行うことができる。なお、壁部３６８の上下間を例えば３つの領域Ｒ４〜Ｒ６の領域に分割してそれぞれの領域を上記の温調機構３６９により別個に管理することにより、より精密な温度管理に加えて処理室３５１内の気流管理も行うことができる。例えば、上方の領域の方が下方の領域よりも温度を高めることによって意図的に上昇気流を発生させ、これによりウェハＷから発生する昇華物等をウェハＷに悪影響を与えることなく外部（例えば排気口３５８を介して）に確実に排出することができるようになる。本実施形態では、処理室３５１の外周の壁部を制御しているが、上下の壁部を制御しても勿論構わない。
【００６７】
次に上述した構成を有する成膜装置を用いた、半導体素子の積層膜からなる絶縁膜の製造方法について、図５及び図６を用いて説明する。図５は半導体素子の製造プロセスを説明する図であり、図６は、上述の成膜装置における処理フローを含む積層膜からなる絶縁膜製造における処理フローを示している。
【００６８】
まず、図５（ａ）に示すように、下層配線２０１が形成されたウェハＷを用意し、このウェハＷをカセット載置台１０上に載置されたカセットＣに収容する。その後、作業者は制御装置１２０に対してウェハＷ上に成膜したい膜の情報を入力する。本実施形態においては、多孔性の絶縁膜、非多孔性の絶縁膜、多孔性の絶縁膜が順に積層された３層からなる絶縁膜をウェハＷ上に成膜するように、制御装置１２０に対して情報を入力した。制御装置１２０では、この情報を基に、第１搬送装置５０がどの順番でどの装置にウェハＷを搬送するかが計算され、この計算結果に基づいて第１搬送装置５０は作動する。本実施形態では、主要な装置へのウェハＷ搬送において、多孔性の絶縁膜の成膜に対しては、塗布装置として発泡絶縁膜材料塗布装置（ＳＣＴ）２３、加熱装置として低酸素加熱温調処理（ＭＨＣ）７２が選択され、非多孔性の絶縁膜の成膜に対しては、塗布装置として非発泡絶縁膜材料塗布装置（ＳＣＴ）２１、加熱装置として低酸素高温加熱処理装置（ＤＬＢ）７５が制御装置により選択される。情報入力後、カセット載置台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１１を介して処理ステーション３側の第１処理装置群７０のエクステンション装置（ＥＸＴ）７４内へ搬送される。
【００６９】
エクステンション装置（ＥＸＴ）７４における受け渡し台に搬送されたウェハＷは、第１搬送装置５０を介して、第２処理装置群８０の例えばクーリング装置（ＣＯＬ）８１内へ搬送される。そしてクーリング装置（ＣＯＬ）において、例えばウェハＷを２３℃前後に冷却する（Ｓ１）。
【００７０】
クーリング装置（ＣＯＬ）で冷却処理されたウェハＷは第１搬送装置を介して第１塗布装置群２０の発泡絶縁膜材料塗布装置（ＳＣＴ）２３へ搬送される。そして発泡絶縁膜材料塗布装置（ＳＣＴ）２３において、例えばウェハＷ上に５００ｎｍ程度の厚さの発泡材料をスピンコートにより塗布する（Ｓ２）。これにより、ウェハＷ上の下層配線２０１を覆って発泡絶縁材料塗布膜が形成される。ここでは、発泡絶縁膜材料としては、ポーラスＭＳＱ系材料を用いた。
【００７１】
発泡絶縁膜材料塗布装置（ＳＣＴ）２３で発泡絶縁膜材料が塗布されたウェハＷは、第１搬送装置５０を介して、第１処理装置群の低温加熱処理装置（ＬＨＰ）７７へ搬送される。そして低温加熱処理装置（ＬＨＰ）７７において、ウェハＷを例えば１００℃前後で、６０秒間程度低温加熱処理する（Ｓ３）。
【００７２】
低温加熱処理装置（ＬＨＰ）７７で低温加熱処理されたウェハＷは第１搬送装置５０を介して、低酸素加熱温調処理装置（ＭＨＣ）７２へ搬送される。そして低酸素加熱温調処理装置（ＭＨＣ）７２内の低酸素化雰囲気中、例えば１０００ｐｐｍ以下の酸素濃度下において、ウェハＷを４００℃前後３０分間程度高温加熱処理し、発泡絶縁膜材料塗布膜の膜質を硬化・改善させる（Ｓ４）。これにより、図５（ｂ）に示すように、ウェハＷ上の下層配線２０１を覆ってポーラスＭＳＱ系材料からなる多孔性の絶縁膜２０２が形成される。なお、多孔性の絶縁膜は、非多孔性の絶縁膜を形成する場合と比較して、加熱処理時に必要な熱量がより大きく必要とされる。
【００７３】
次に、低酸素加熱温調処理装置（ＭＨＣ）７２で処理されたウェハＷは、第１搬送装置５０を介して、第２処理装置群の例えばクーリング装置（ＣＯＬ）８２へ搬送される。そしてクーリング装置（ＣＰＬ）８２において、ウェハＷを２３℃前後に冷却する（Ｓ５）。
【００７４】
クーリング装置（ＣＯＬ）８２で冷却処理されたウェハＷは、第１搬送装置５０を介して、第１塗布装置群２０の非発泡絶縁膜材料塗布装置（ＳＣＴ）２１へ搬送される。そして非発泡絶縁膜材料塗布装置（ＳＣＴ）２１において、例えばウェハＷ上に２００ｎｍ程度の厚さの非発泡絶縁膜材料を塗布する（Ｓ６）。これにより、多孔性の絶縁膜２０２を覆って非発泡材料絶縁材料塗布膜が形成される。ここでは、非発泡絶縁膜材料としては、ＰＡＥ材料を用いた。
【００７５】
非発泡絶縁膜材料塗布装置（ＳＣＴ）２１で非発泡絶縁膜材料が塗布されたウェハＷは第１搬送装置５０を介して、低酸素高温加熱処理装置（ＤＬＢ）７５へ搬送される。そして低酸素高温加熱処理装置（ＤＬＢ）７５内の低酸素化雰囲気中において、例えばウェハＷを３００℃前後６０秒間以下で高温加熱処理する（Ｓ７）。
【００７６】
低酸素高温加熱処理装置（ＤＬＢ）７５で高温加熱処理が行われたウェハＷは、第１搬送装置５０を介して低酸素キュア・冷却処理装置（ＤＬＣ）７８へ搬送される。そして低酸素キュア・冷却処理装置（ＤＬＣ）７８内の低酸素雰囲気中において、例えばウェハＷを４５０℃前後、５分間程度高温加熱処理することにより、非発泡絶縁材料塗布膜の膜質を硬化・改善し、その後２３℃前後で冷却処理する（Ｓ８）。これにより、図５（ｃ）に示すように、多孔性の絶縁膜２０２上に非多孔性の絶縁膜２０３が形成される。
【００７７】
低酸素キュア・冷却処理装置（ＤＬＣ）７８で処理されたウェハＷは、第１搬送装置５０を介して、第２処理装置群８０の例えばクーリング装置（ＣＯＬ）８５へ搬送される。そしてクーリング装置（ＣＯＬ）８５において、例えばウェハＷを２３℃前後に冷却する（Ｓ９）。
【００７８】
クーリング装置（ＣＯＬ）８５にて冷却処理されたウェハＷは、第１搬送装置５０を介して、第１搬送装置を介して第１塗布装置群２０の発泡絶縁膜材料塗布装置（ＳＣＴ）２３へ搬送される。そして発泡絶縁膜材料塗布装置（ＳＣＴ）２３において、例えばウェハＷ上に５００ｎｍ程度の厚さの発泡絶縁膜材料をスピンコートにより塗布する（Ｓ１０）。これにより、ウェハＷ上の下層配線２０１を覆って発泡絶縁膜材料塗布膜２０１が形成される。ここでは、発泡絶縁膜材料としては、ポーラスＭＳＱ系材料を用いた。
【００７９】
発泡絶縁膜材料塗布装置（ＳＣＴ）２３で発泡絶縁膜材料が塗布されたウェハＷは、第１搬送装置５０を介して、第１処理装置群の低温加熱処理装置（ＬＨＰ）７７へ搬送される。そして低温加熱処理装置（ＬＨＰ）７７において、ウェハＷを例えば１００℃前後で、６０秒間程度低温加熱処理する（Ｓ１１）。
【００８０】
低温加熱処理装置（ＬＨＰ）７７で低温加熱処理されたウェハＷは第１搬送装置５０を介して、低酸素加熱温調処理装置（ＭＨＣ）７２へ搬送される。そして低酸素加熱温調処理装置（ＭＨＣ）７２内の低酸素化雰囲気中、例えば１０００ｐｐｍ以下の酸素濃度下において、ウェハＷを４００℃前後で３０分間程度高温加熱処理する（Ｓ１２）。これにより、図５（ｄ）に示すように、非多孔性の絶縁膜２０３上に、ＭＳＱ系構造や有機・無機（シリカ）構造からなる多孔性の絶縁膜２０４が形成され、多孔性の絶縁膜２０２、非多孔性の絶縁膜２０３、多孔性の絶縁膜２０４の３層が順に積層された積層膜を得ることができる。
【００８１】
また、多孔性の絶縁膜２０２及び／又は非多孔性の絶縁膜２０３を形成した後に膜質を改質させ、絶縁膜表面の密着性を向上させるために、図１３に示すような紫外線照射ユニット（ＵＶ）１０６を設け、絶縁膜上に紫外線を照射してもよい。このような改質処理により、密着性が向上するだけでなく膜表面の吸水性が向上し、膜が親水性となる。その結果、非多孔性の絶縁材料の、多孔性膜表面に対する接触角が小さくなり、非多孔性材料の塗布が容易に行える。すなわち、非多孔性の絶縁材料をスピンコートによりウェハ上で拡散させる場合に、容易に拡散でき平坦化させることができる。また、このように材料を容易に拡散できることにより材料の使用量を削減できる。
【００８２】
さらに、このような紫外線照射の後、その紫外線照射された絶縁膜上にシンナ等の溶剤をスピンコートにより均一に塗布するようにしてもよい。これにより、この多孔性の絶縁膜上に非多孔性の絶縁材料をさらに容易に拡散させることができるとともに材料の使用量を削減できる。
【００８３】
また、上記実施形態においては、発泡絶縁膜材料の膜質を硬化・改善させるために低酸素加熱温調処理装置（ＭＨＣ）７２を設け、かつ非発泡絶縁膜材料の膜質を硬化・改善させるために低酸素・キュア冷却装置（ＤＬＣ）７８を設ける構成としたが、これらの代わりに、図１３に示すように電子照射キュア処理装置（ＥＢ）１０７を設けることにより、各塗布膜の膜質を硬化・改善することができ、第１の塗布装置群２０及び第２の塗布装置郡３０への熱影響を抑えることができる。
【００８４】
また、上記実施形態では、図６に示すように、発泡材料塗布（Ｓ２又はＳ１０）され、低温加熱処理（Ｓ３又はＳ１１）されているが、発泡材料として使用される薬液（例えばポーラスＨＳＱ系材料）によっては発泡材料塗布と低温加熱処理の間に、エージング処理（Ｓ２−２又はＳ１０−２）や改質処理（Ｓ２−３又はＳ１０−３）（図１３において符号２５で示す位置に配置される処理装置により処理される。）を施してもよい。同様に、非発泡材料として使用される薬液によっては、非発泡材料塗布と低酸素高温加熱処理との間に、エージング処理（Ｓ６−２）や改質処理（Ｓ６−３）を施してもよい。これらのエージング処理は、エージング処理装置（ＤＡＣ）７６，７９により処理されることとなる。
【００８５】
このエージング処理装置（ＤＡＣ）７６，７９では、密閉可能な処理室にアンモニアガスと水蒸気とを混合した期待を導入してウェハＷをエージング処理し、ウェハ上の絶縁膜材料をウェットゲル化する。更に、上記改質用処理装置２５により膜質の改質処理が施される。この改質用処理装置２５では、ウェハＷ上に改質処理用薬液又はガス（例えばＨＭＤＳ等）が供給され、ウェハＷ上に塗布された絶縁膜中の分子結合終端部分に別の分子を配置結合させる。これにより、所望の絶縁膜に改質することができる。
【００８６】
上記低酸素加熱温調処理（Ｓ１２）が終了すると、図示は省略するが、ウェハＷは第１搬送装置５０を介して、第１塗布装置群２０のレジスト塗布装置（ＳＣＴ）２４へ搬送される。そしてレジスト塗布装置（ＳＣＴ）２４において、レジスト膜が形成される。レジスト膜としては、例えばアセタール系レジストを用いることができる。
【００８７】
レジスト膜が形成されたウェハＷは、その後、第１搬送装置５０の上側のピンセット５７に保持された状態で、受け渡し台４０に搬送される。受け渡し台４０に搬送されたウェハＷは、第２搬送装置６０のピンセット６８に保持され、今度は第３処理装置群１００の例えばプリベーキング処理装置（ＰＲＥＢＡＫＥ）１０１に搬入されて所定の加熱処理が施される。かかる加熱処理終了後のウェハＷは、第２搬送装置のピンセット６８に保持された状態で、第２処理装置群８０のクーリング装置（ＣＯＬ）８６に搬送され冷却処理が施される。クーリング装置（ＣＯＬ）８６で冷却処理が終了したウェハＷは、その後第２処理装置群８０のエクステンション装置（ＥＸＴ）８４に搬入されて、その場で待機する。
【００８８】
次いで、ウェハＷはウェハ搬送体１１０によってエクステンション装置（ＥＸＴ）８４から搬出され、周辺露光装置１１２に搬送される。そして、周辺露光装置１１２で周辺部の不要なレジスト膜が除去される。この後、ウェハＷは露光装置４に搬送されて、所定の露光処理が施される。露光装置４でパターンが露光されたウェハＷは、ウェハ搬送体１１０で第２加熱処理装置群１００に搬送され、例えばポストエクスポージャベーキング装置（ＰＥＢ）１０３に搬入され、加熱処理が施される。
【００８９】
次に、ウェハＷは、第２搬送装置６０のピンセット６８に保持されて、第２処理装置群８０の例えばクーリング装置（ＣＯＬ）８７に搬入され、冷却処理が施される。このクーリング装置（ＣＯＬ）８７で所定の冷却処理が終了したウェハＷは、第１搬送装置５０のピンセット５８に保持されて、受け渡し台４０に搬送される。その後、ウェハＷはピンセット６８に保持された状態で受け渡し台４０から第２塗布装置群の例えば現像処理装置（ＤＥＶ）３１に搬入されて所定の現像処理が施される。これにより、所定の形状のレジストパターンが形成される。
【００９０】
かかる現像処理が終了したウェハＷは、第２搬送装置６０のピンセット６７に保持された状態で第３処理装置群１００の例えばポストベーキング装置（ＰＯＢＡＫＥ）１０５に搬入されて現像処理後の加熱処理が施される。ポストベーキング装置（ＰＯＢＡＫＥ）１０５における加熱処理が終了したウェハＷは、第２搬送装置６０のピンセット６７に保持された状態で受け渡し台４０に搬送される。
【００９１】
受け渡し台４０に搬送されたウェハＷは、その後第１搬送装置５０のピンセット５８に保持されて第２処理装置群８０の例えばクーリング装置（ＣＯＬ）８８に搬送される。このクーリング装置（ＣＯＬ）８８内で、ウェハＷは、所定温度まで積極的に冷却処理される。
【００９２】
その後、クーリング装置（ＣＯＬ）８８にて冷却処理されたウェハＷは、第１搬送装置５０を介して、第１処理装置群７０の例えばエクステンション装置７４に搬入され、その場で待機する。そして、エクステンション装置７４からウェハ搬送体１１で搬出され、カセット載置台１０上のカセットＣに収納される。
【００９３】
その後、ウェハＷは、図示しないエッチング装置により、レジストパターンをマスクとしてドライエッチング処理により、３層からなる絶縁膜にスルーホールが形成される。エッチング処理後、レジストパターンは剥離される。
【００９４】
エッチング処理、レジストパターン剥離が施されたウェハＷは、スルーホール表面を含む絶縁膜上に導電膜を形成し、導電膜と下層配線とがスルーホールを介して接続された半導体素子が形成される。
【００９５】
上述の実施形態においては、多孔性の絶縁膜を形成する場合、ウェハＷは、低温加熱処理装置（ＬＨＰ）での加熱処理後、低酸素加熱温調処理装置（ＭＨＣ）で加熱処理が施されるが、他の実施形態として、図７に示すＳ４、Ｓ１３に示すように、低温加熱処理装置（ＬＨＰ）での処理と低酸素加熱温調処理装置（ＭＨＣ）での処理との間に低酸素高温加熱処理装置（ＤＬＢ）での処理をいれても良い。この形態では、主要な装置へのウェハＷ搬送において、多孔性の絶縁膜の成膜に対しては、塗布装置として発泡絶縁膜材料塗布装置（ＳＣＴ）、加熱装置として低酸素高温加熱処理装置（ＤＬＢ）及び低酸素加熱温調処理（ＭＨＣ）が選択され、非多孔性の絶縁膜の成膜に対しては、塗布装置として非発泡絶縁膜材料塗布装置（ＳＣＴ）、加熱装置として低酸素高温加熱処理装置（ＤＬＢ）が制御装置により選択される。この形態においては、低酸素高温加熱処理装置（ＤＬＢ）において理想的なポーラス膜を形成し、低酸素加熱温調処理（ＭＨＣ）において重結合させることができる。
【００９６】
このように本実施形態の成膜装置においては、ウェハＷ上に成膜する膜に応じて、ウェハＷをどの処理装置内に搬入するかを選択する制御装置が設けられているので、多孔性の絶縁膜及び非多孔性の絶縁膜が混在する積層膜を形成する場合においても、従来のように異なるシステム間でウェハＷを搬送する必要がなく、効率よく成膜処理を行うことができる。
【００９７】
次に、本発明を例えばデュアルダマシン工程について適用する場合について説明する。
【００９８】
図１４を参照して、図５で示した工程と同様に図１４（ａ），図１４（ｂ），図１４（ｃ），図１４（ｄ）の順で下層配線膜２０１、多孔性の絶縁膜２０２、非多孔性の絶縁膜２０３及び多孔性の絶縁膜２０４を形成する。次に、図１４（ｅ）及び図１４（ｆ）に示すように、エッチングにより配線用の溝２０５及びコンタクトホール２０６を形成する。そして、図１４（ｇ）に示すように、バリアメタル層２０７を例えばメッキにより形成し、図１４（ｈ）に示すように、例えば銅２０８を埋め込みＣＭＰを行うことでより配線及びコネクタを同時に形成する。なお、図１４（ｅ）〜（ｈ）ではエッチング装置やＰＶＤ装置等を用いているが、当該エッチング工程のために、本発明の成膜装置によりフォトリソグラフィ工程を行っている。
【００９９】
本実施形態では図１４（ｂ）〜（ｄ）において、多孔性の絶縁膜２０２及び２０４は発泡絶縁膜材料塗布装置（ＳＣＴ）２３により塗布し、非多孔性の絶縁膜２０３は非発泡絶縁膜材料塗布装置（ＳＣＴ）２１により塗布する。一般に多孔性の絶縁膜は、非多孔性の絶縁膜に比べて表面の凹凸が激しい。すなわち、表面粗さが粗い。しかし、本実施形態では、下層の多孔性の絶縁膜２０２に対して上層の非多孔性の絶縁膜２０３をスピンコートにより成膜しているので、従って、多孔性の絶縁膜２０２の表面粗さが粗い場合であっても、非多孔性の絶縁膜２０３の表面が平坦になるように均一に成膜できる。
【０１００】
ＣＶＤ法では、空孔を有する膜の形成ができないため、多孔性の絶縁膜２０２の形成には、現在のところＣＶＤ法では困難である。従って、多孔性の絶縁膜はスピンコート以外に手段がない。本発明はこのような事情にも考慮しており、多孔性の絶縁膜及び非多孔性の絶縁膜の両者をスピンコートで行うことで、従来のように異なるシステム間でウェハＷを搬送する必要がなく、効率よく成膜処理を行うことができ、装置設置の省スペース化が可能となる。これに加え、上記の通り、非多孔性の絶縁膜２０３の表面が平坦になるように均一に成膜できるようになる。
【０１０１】
また、本実施形態では、多孔性の絶縁膜２０２を有機系の膜とし、非多孔性の絶縁膜２０３及び多孔性の絶縁膜２０４を無機系の絶縁膜とすることができる。あるいは、多孔性の絶縁膜２０２及び非多孔性の絶縁膜２０３を有機性の膜とし、多孔性の絶縁膜２０４を無機系の絶縁膜とすることができる。有機膜としては、例えばダウケミカル社の「ポーラスシルク」を使用することができる。無機膜としては、例えばＪＳＲ社の「ＬＫＤシリーズ」、あるいは日立化成の「ＨＳＧシリーズ」等を使用することができる。
【０１０２】
なお、図１４Ｅ，Ｆで示すエッチング工程前に、上層の多孔性の絶縁膜２０４上に有機膜であるレジスト膜が形成されるので、多孔性の絶縁膜２０４としては無機膜を選択する必要がある。
【０１０３】
また、上述の実施形態では、基板として半導体ウェハを例にあげて説明したが、液晶装置用の基板に適用しても良い。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明では、ウェハＷ上に成膜する膜に応じてウェハＷをどの処理装置内に搬入するかを選択する選択手段を設けることにより、多孔性の絶縁膜及び非多孔性の絶縁膜それぞれの成膜処理を同じシステム内で行うことができる。従って、従来のように異なるシステム間でウェハＷを搬送する必要がなく、効率よく成膜処理を行うことができ、装置設置の省スペース化が可能となる。
【０１０５】
また、本発明では、下層の多孔性の絶縁膜に対して平坦な上層の絶縁膜を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る成膜装置の平面図である。
【図２】図１に示した成膜装置の側面図である。
【図３】図１に示した成膜装置のもう一方の側面図である。
【図４】図１に示した成膜装置における搬送装置の斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る半導体素子の製造工程を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る半導体素子製造における処理フローを示すものである。
【図７】本発明の他の実施の形態に係る半導体素子製造における処理フローを示すものである。
【図８】塗布装置（ＳＣＴ）の断面図である。
【図９】塗布装置（ＳＣＴ）の平面図である。
【図１０】低酸素加熱温調処理装置（ＭＨＣ）の正面からみた断面図である。
【図１１】低酸素高温加熱処理装置（ＤＬＢ）の正面からみた断面図である。
【図１２】低酸素加熱温調処理装置（ＭＨＣ）及び低酸素高温加熱処理装置（ＤＬＢ）の一部平面図である。
【図１３】本発明の別の実施形態に係る成膜装置の側面図である。
【図１４】デュアルダマシン工程を説明するための半導体素子の図である。
【符号の説明】
Ｗ…ウェハ
１…成膜装置
２１…非発泡性絶縁膜材料塗布装置
２３…発泡性絶縁膜材料塗布装置
５０…第１搬送装置
７２…低酸素加熱温調処理装置（ＭＨＣ）
７５…低酸素高温加熱処理装置（ＤＬＢ）
１２０…制御装置
２０２、２０４…多孔性の絶縁膜
２０３…非多孔性の絶縁膜
２５２…プレート
２５３…冷却配管
【図１】
0004043022.tif 000002
【図２】
0004043022.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004043022.tif 000005
【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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【図１４】
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