(57)【要約】【課題】基板上にエッチング処理により形成された凹部に露出する低誘電率絶縁膜から水分を脱離させた上で新たな水分を吸収し難くすることができるとともに，エッチング処理などにより凹部に露出する金属層に形成された不所望の金属化合物を除去する。【解決手段】ウエハを所定の温度に加熱しつつ，このウエハ上に水素ラジカルを供給することによって，凹部に露出した金属層の表面をクリーニングするとともに，低誘電率絶縁膜を脱水する水素ラジカル処理工程（ステップＳ１３０）と，水素ラジカル処理が施されたウエハに所定の処理ガスを供給することによって，凹部に露出した低誘電率絶縁膜を疎水化する疎水化処理工程（ステップＳ１５０）とを有し，水素ラジカル処理工程と疎水化処理工程とを大気に晒すことなく連続して行う。【選択図】図７
2009010043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層とこの金属層の上に形成された低誘電率絶縁膜と，前記低誘電率絶縁膜に前記金属層が露出するまでエッチングされた凹部とを有する被処理基板に対して所定の処理を施す基板処理方法であって，
前記被処理基板を所定の温度に加熱しつつ，この被処理基板上に水素ラジカルを供給することによって，前記凹部に露出した金属層の表面をクリーニングするとともに，前記低誘電率絶縁膜を脱水する水素ラジカル処理工程と，
前記水素ラジカル処理が施された被処理基板に所定の処理ガスを供給することによって，前記凹部に露出した前記低誘電率絶縁膜を疎水化する疎水化処理工程と，
を有し，
前記水素ラジカル処理工程と前記疎水化処理工程とを大気に晒すことなく連続して行うことを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記水素ラジカル処理工程と前記疎水化処理工程とはそれぞれ，別個の処理室内で行われ，少なくとも前記水素ラジカル処理工程を行う処理室から前記疎水化処理工程を行う処理室への前記被処理基板の搬送は真空圧雰囲気下で行われることを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
金属層とこの金属層の上に形成された低誘電率絶縁膜とを有する被処理基板に対して所定の処理を施す基板処理方法であって，
前記低誘電率絶縁膜を前記金属層が露出するまでエッチングして，前記低誘電率絶縁膜に凹部を形成するエッチング処理工程と，
前記エッチング処理が施された被処理基板を所定の温度に加熱しつつ，この被処理基板上に水素ラジカルを供給することによって，前記凹部に露出した金属層の表面をクリーニングするとともに，前記低誘電率絶縁膜を脱水する水素ラジカル処理工程と，
前記水素ラジカル処理が施された被処理基板に所定の処理ガスを供給することによって，前記凹部に露出した前記低誘電率絶縁膜を疎水化する疎水化処理工程と，
を有し，
前記エッチング処理工程と前記水素ラジカル処理工程と前記疎水化処理工程とを大気に晒すことなく連続して行うことを特徴とする基板処理方法。
【請求項４】
前記水素ラジカル処理工程では，前記被処理基板の温度を２５０℃〜４００℃の範囲内の所定の温度に加熱することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記疎水化処理工程では，前記低誘電率絶縁膜の露出表面に前記所定の処理ガスとの化学反応で撥水層が形成されることによって前記低誘電率絶縁膜を疎水化することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記疎水化処理工程で使用する所定の処理ガスは，シリル化ガスであることを特徴とする請求項５に記載の基板処理方法。
【請求項７】
前記シリル化ガスは，分子内にシラザン結合（Ｓｉ−Ｎ）を有する化合物から得られたガスであることを特徴とする請求項６に記載の基板処理方法。
【請求項８】
金属層とこの金属層の上に形成された低誘電率絶縁膜と，前記低誘電率絶縁膜に前記金属層が露出するまでエッチングされた凹部とを有する被処理基板に対して所定の処理を実行可能な基板処理装置であって，
前記被処理基板を所定の温度に加熱しつつ，この被処理基板上に水素ラジカルを供給することによって，前記凹部に露出した金属層の表面をクリーニングするとともに，前記低誘電率絶縁膜を脱水する水素ラジカル処理室と，
前記水素ラジカル処理が施された被処理基板に所定の処理ガスを供給することによって，前記低誘電率絶縁膜をさらに脱水しながら，前記凹部に露出した前記低誘電率絶縁膜を疎水化する疎水化処理室と，
前記各処理室に共通に接続され，前記各処理室間における前記被処理基板の搬送処理を真空圧雰囲気下で実行可能な真空搬送室と，
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項９】
金属層とこの金属層の上に形成された低誘電率絶縁膜とを有する被処理基板に対して所定の処理を施す基板処理装置であって，
前記低誘電率絶縁膜を前記金属層が露出するまでエッチングして，前記低誘電率絶縁膜に凹部を形成するエッチング処理室と，
前記エッチング処理が施された被処理基板を所定の温度に加熱しつつ，この被処理基板上に水素ラジカルを供給することによって，前記凹部に露出した金属層の表面をクリーニングするとともに，前記低誘電率絶縁膜を脱水する水素ラジカル処理室と，
前記水素ラジカル処理が施された被処理基板に所定の処理ガスを供給することによって，前記凹部に露出した前記低誘電率絶縁膜を疎水化する疎水化処理室と，
前記エッチング処理室と前記水素ラジカル処理室と前記疎水化処理室との間の前記被処理基板を真空圧雰囲気下で搬送可能な基板搬送機構を有する真空搬送室と，
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項１０】
金属層とこの金属層の上に形成された低誘電率絶縁膜と，前記低誘電率絶縁膜に前記金属層が露出するまでエッチングされた凹部とを有する被処理基板に対して所定の処理を施す基板処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって，
前記プログラムは，コンピュータに，
前記被処理基板を真空圧雰囲気下で水素ラジカル処理室内に搬送するステップと，
前記水素ラジカル処理室内を減圧し，所定の真空圧雰囲気下で，前記被処理基板を所定の温度に加熱しつつ，この被処理基板上に水素ラジカルを供給することによって，前記凹部に露出した金属層の表面をクリーニングするとともに，前記低誘電率絶縁膜を脱水する水素ラジカル処理ステップと，
前記水素ラジカル処理が施された被処理基板を真空圧雰囲気下で疎水化処理室内に搬送するステップと，
前記疎水化処理室内を減圧し，所定の真空圧雰囲気下で，前記被処理基板に所定の処理ガスを供給することによって，前記凹部に露出した前記低誘電率絶縁膜を疎水化する疎水化処理ステップと，
を実行させることを特徴とする，コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，基板処理方法，基板処理装置，記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体集積回路の高集積化に伴い，半導体装置には配線を多層に積み上げる多層配線構造が不可欠となりつつある。多層配線構造を有する半導体装置においては，水平方向に展開する各素子を接続するトレンチ配線と共に垂直方向に積層される各素子を接続するビアホール配線を形成する必要がある。そして集積回路の高速化を図るために，最近では，配線材料として低抵抗でエレクトロマイグレーション耐性に優れた金属例えば銅を用い，層間絶縁材料として低誘電率を確保できる多孔質のＬｏｗ−ｋ材料を用いる傾向にある。
【０００３】
このようなＬｏｗ−ｋ膜と銅配線とから成る配線構造は，通常，ダマシン法により例えば以下のように形成される。まず，基板上に絶縁膜を形成し，これに銅配線を埋め込み配線層を形成する。次に，配線層の上にエッチングストッパ膜，Ｌｏｗ−ｋ材料から成る層間絶縁膜，キャップ膜，反射防止膜を順に形成する。さらに，フォトリソグラフィ技術を用いて，反射防止膜上に配線パターンに対応したパターンを有するフォトレジスト膜を形成し，このフォトレジスト膜をマスクとして用いて，反射防止膜，キャップ膜，Ｌｏｗ−ｋ膜，及びエッチングストッパ膜をエッチングする。これによって，Ｌｏｗ−ｋ膜には凹部としての配線用の溝（トレンチ）又は孔（ビア）が形成され，これら配線溝又は配線孔の底には銅配線の表面が露出することになる。
【０００４】
次に，基板に対してアッシング処理を施すことによってフォトレジスト膜と反射防止膜を除去し，続いて，Ｌｏｗ−ｋ膜に形成された配線溝又は配線孔に配線金属として銅を埋め込み，最後に化学的機械研磨法（ＣＭＰ）により余分な金属を除去する。これによって，水平方向への銅配線（配線層）と垂直方向への銅配線が接続され，多層配線構造の一部が完成する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０４９７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところでこれらの工程のうち，反射防止膜，キャップ膜，Ｌｏｗ−ｋ膜，及びエッチングストッパ膜をエッチングする工程において，処理ガスとしてフッ素含有ガス例えばＣＦ４を用いると，配線溝又は配線孔の底に露出した銅配線の表面にＣｕＦ膜が形成される虞がある。また，銅配線が露出したまま基板を大気中に取り出すと，その銅配線の露出表面にＣｕＯ膜が形成される虞もある。
【０００７】
このように，配線溝又は配線孔の底に露出した銅配線の表面に不所望の銅化合物膜が形成されたままでは，その後に配線溝又は配線孔に銅を埋め込むことによって水平方向への銅配線（配線層）と垂直方向への銅配線を接続したときに，その接続部分での電気抵抗が大きくなってしまい，多層配線構造において良好な電気特性が得られなくなるという問題があった。
【０００８】
一方，近年，層間絶縁材料としてより低い誘電率が得られる多孔質のＬｏｗ−ｋ材が用いられる傾向にある。この多孔質のＬｏｗ−ｋ材は，層間絶縁材料として利点が多いものの，水分を吸収しやすく，この膜内に浸入した水分によって電気的特性と機械的特性の両方が損なわれてしまうという欠点も抱えている。具体的には，Ｌｏｗ−ｋ膜に水分が含まれていると，Ｌｏｗ−ｋ膜の誘電率が上昇してしまい，これによって多層配線構造における層間容量が増大し，電気信号の伝送時間に遅れが生じてくる。
【０００９】
また，近年の回路の微細化に伴い，Ｌｏｗ−ｋ膜に形成する配線溝又は配線孔の開口幅も狭くなってきている。このような状況の中，Ｌｏｗ−ｋ膜に水分が浸入し膜の機械的強度が不足してしまうと所望の形状の配線溝又は配線孔を形成することが困難となってしまう。さらに，Ｌｏｗ−ｋ膜の機械的強度が不足すれば，膜の形状を保てなくなるため，Ｌｏｗ−ｋ膜の上に各種膜を安定的に積み上げることができなくなり，より多層の配線構造を得られなくなる。さらに，Ｌｏｗ−ｋ膜の表面に接している膜がＬｏｗ−ｋ膜から剥離してしまう虞もある。
【００１０】
また，このようなＬｏｗ−ｋ膜などの低誘電材料を用いた層間絶縁膜はエッチング処理やアッシング処理（例えば酸素を含有するプラズマによるアッシング処理）によってダメージを受け易く，またそのようなダメージを受けた部分は，水分を吸着し易くなる傾向にある。このため，エッチング処理やアッシング処理後に，層間絶縁膜を大気中に取り出すと，水分を吸着して電気的特性と機械的特性が損われる虞がある。
【００１１】
この点，上記特許文献１には，層間絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）をエッチングした後に，層間絶縁膜を大気に晒すことなく層間絶縁膜に形成された配線溝又は配線孔の側面部にシリル化処理を施してダメージを回復し，これによって層間絶縁膜への水分吸着に起因する層間絶縁膜の誘電率の上昇を防止する技術が記載されている。
【００１２】
しかしながら，特許文献１の技術では，層間絶縁膜のエッチング後にシリル化処理を施すことによって，エッチングによる層間絶縁膜の表面のダメージ回復により，新たな水分を吸着させ難くすることはできるものの，層間絶縁膜内に含まれる水分までも十分に除去するのは困難である。層間絶縁膜の電気的特性と機械的強度をさらに高めるには限界がある。
【００１３】
しかも，層間絶縁膜に形成された配線溝又は配線孔の側面部にシリル化処理を施しても，配線溝又は配線孔の底に露出した銅配線の表面に形成されているＣｕＯ膜やＣｕＦ膜などの金属化合物膜を除去することはできない。このため，銅配線の電気抵抗が高くなってしまう。
【００１４】
また，エッチング処理により配線溝又は配線孔の底に銅配線の表面が露出した状態で，上述したような酸素含有プラズマを用いたアッシング処理を行っても，銅配線の露出表面上に形成された金属化合物膜は除去されず，かえって酸化が進行してしまう。従って，このようなエッチング処理やアッシング処理によるダメージ回復のために連続してシリル化処理を行っても，銅配線の露出表面の金属化合物膜はそのまま残ってしまう。
【００１５】
そこで，本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，基板上にエッチング処理により形成された凹部に露出する低誘電率絶縁膜から水分を脱離させた上で新たな水分を吸収し難くすることができるとともに，エッチング処理などにより凹部に露出する金属層に形成された不所望の金属化合物を除去することができる基板処理方法等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，金属層とこの金属層の上に形成された低誘電率絶縁膜と，前記低誘電率絶縁膜に前記金属層が露出するまでエッチングされた凹部とを有する被処理基板に対して所定の処理を施す基板処理方法であって，前記被処理基板を所定の温度に加熱しつつ，この被処理基板上に水素ラジカルを供給することによって，前記凹部に露出した金属層の表面をクリーニングするとともに，前記低誘電率絶縁膜を脱水する水素ラジカル処理工程と，前記水素ラジカル処理が施された被処理基板に所定の処理ガスを供給することによって，前記凹部に露出した前記低誘電率絶縁膜を疎水化する疎水化処理工程とを有し，前記水素ラジカル処理工程と前記疎水化処理工程とを大気に晒すことなく連続して行うことを特徴とする基板処理方法が提供される。なお，この場合，前記水素ラジカル処理工程と前記疎水化処理工程とは同じ処理室内で行われるようにしてもよく，また別個の処理室内で行われるようにしてもよい。別個の処理室でそれぞれの処理を行う場合には，少なくとも前記水素ラジカル処理工程を行う処理室から前記疎水化処理工程を行う処理室への前記被処理基板の搬送は真空圧雰囲気下で行われることが好ましい。
【００１７】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，金属層とこの金属層の上に形成された低誘電率絶縁膜と，前記低誘電率絶縁膜に前記金属層が露出するまでエッチングされた凹部とを有する被処理基板に対して所定の処理を実行可能な基板処理装置であって，前記被処理基板を所定の温度に加熱しつつ，この被処理基板上に水素ラジカルを供給することによって，前記凹部に露出した金属層の表面をクリーニングするとともに，前記低誘電率絶縁膜を脱水する水素ラジカル処理室と，前記水素ラジカル処理が施された被処理基板に所定の処理ガスを供給することによって，前記低誘電率絶縁膜をさらに脱水しながら，前記凹部に露出した前記低誘電率絶縁膜を疎水化する疎水化処理室と，前記各処理室に共通に接続され，前記各処理室間における前記被処理基板の搬送処理を真空圧雰囲気下で実行可能な真空搬送室と，を備えたことを特徴とする基板処理装置が提供される。
【００１８】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，金属層とこの金属層の上に形成された低誘電率絶縁膜と，前記低誘電率絶縁膜に前記金属層が露出するまでエッチングされた凹部とを有する被処理基板に対して所定の処理を施す基板処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって，前記プログラムは，コンピュータに，前記被処理基板を真空圧雰囲気下で水素ラジカル処理室内に搬送するステップと，前記水素ラジカル処理室内を減圧し，所定の真空圧雰囲気下で，前記被処理基板を所定の温度に加熱しつつ，この被処理基板上に水素ラジカルを供給することによって，前記凹部に露出した金属層の表面をクリーニングするとともに，前記低誘電率絶縁膜を脱水する水素ラジカル処理ステップと，前記水素ラジカル処理が施された被処理基板を真空圧雰囲気下で疎水化処理室内に搬送するステップと，前記疎水化処理室内を減圧し，所定の真空圧雰囲気下で，前記被処理基板に所定の処理ガスを供給することによって，前記凹部に露出した前記低誘電率絶縁膜を疎水化する疎水化処理ステップと，を実行させることを特徴とする，コンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【００１９】
このような本発明によれば，低誘電率絶縁膜については，水素ラジカル処理によって低誘電率絶縁膜内の水分を十分に脱離させることができ，その後に連続して行う疎水化処理によって凹部に露出した低誘電率絶縁膜を疎水化することができる。このため，低誘電率絶縁膜に含まれる水分を十分に減少させた上で，再び低誘電率絶縁膜内に水分が吸収されることを防止できる。これによって，低誘電率絶縁膜の電気的特性と機械的強度を向上させることができる。一方，金属層については，水素ラジカル処理によって凹部に露出する金属層の表面がクリーニングされるため，エッチングなどによって金属層の露出表面に形成される不所望の金属化合物を除去することができる。これにより，凹部に配線用の金属を埋め込んだ場合，その配線用金属と金属層とをより低抵抗で接続することができる。
【００２０】
さらに，前記水素ラジカル処理工程と前記疎水化処理工程とを例えば真空圧雰囲気下で大気に晒すことなく連続して行うので，水素ラジカル処理によって，凹部に露出した低誘電率絶縁膜が水分を吸収し易い組成になっていても，後の疎水化処理が終了するまで低誘電率絶縁膜内に再度水分が吸収されることを防止できる。
【００２１】
また，上記水素ラジカル処理では，前記被処理基板の温度を２５０℃〜４００℃の範囲内の所定の温度に加熱することが好ましい。被処理基板の温度をこの範囲内にすることによって，低誘電率絶縁膜に熱ダメージを与えない範囲で，低誘電率絶縁膜の表面のみならず，既に低誘電率絶縁膜内に含まれている水分までをも十分に離脱させることができる。
【００２２】
また，上記疎水化処理工程では，例えば前記低誘電率絶縁膜の露出表面に前記所定の処理ガスとの化学反応で撥水層が形成されることによって前記低誘電率絶縁膜を疎水化することができる。これにより，低誘電率絶縁膜に再び水分が吸収されることを防止できる。この場合の所定のガスとしては，例えば分子内にシラザン結合（Ｓｉ−Ｎ）を有する化合物から得られたシリル化ガスを用いることが好ましい。このようなシリル化ガスによって，エッチング処理などによってダメージを受けた前記低誘電率絶縁膜の露出表面がシリル化されることによって撥水層が形成される。すなわち，このようなシリル化ガスによれば，エッチング処理によってダメージを受けた低誘電率絶縁膜の膜質を回復させつつ，撥水層を形成することができる。
【００２３】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，金属層とこの金属層の上に形成された低誘電率絶縁膜とを有する被処理基板に対して所定の処理を施す基板処理方法であって，前記低誘電率絶縁膜を前記金属層が露出するまでエッチングして，前記低誘電率絶縁膜に凹部を形成するエッチング処理工程と，前記エッチング処理が施された被処理基板を所定の温度に加熱しつつ，この被処理基板上に水素ラジカルを供給することによって，前記凹部に露出した金属層の表面をクリーニングするとともに，前記低誘電率絶縁膜を脱水する水素ラジカル処理工程と，前記水素ラジカル処理が施された被処理基板に所定の処理ガスを供給することによって，前記凹部に露出した前記低誘電率絶縁膜を疎水化する疎水化処理工程と，を有し，前記エッチング処理工程と前記水素ラジカル処理工程と前記疎水化処理工程とを大気に晒すことなく連続して行うことを特徴とする基板処理方法が提供される。
【００２４】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，金属層とこの金属層の上に形成された低誘電率絶縁膜とを有する被処理基板に対して所定の処理を施す基板処理装置であって，前記低誘電率絶縁膜を前記金属層が露出するまでエッチングして，前記低誘電率絶縁膜に凹部を形成するエッチング処理室と，前記エッチング処理が施された被処理基板を所定の温度に加熱しつつ，この被処理基板上に水素ラジカルを供給することによって，前記凹部に露出した金属層の表面をクリーニングするとともに，前記低誘電率絶縁膜を脱水する水素ラジカル処理室と，前記水素ラジカル処理が施された被処理基板に所定の処理ガスを供給することによって，前記凹部に露出した前記低誘電率絶縁膜を疎水化する疎水化処理室と，前記エッチング処理室と前記水素ラジカル処理室と前記疎水化処理室との間の前記被処理基板を真空圧雰囲気下で搬送可能な基板搬送機構を有する真空搬送室と，を備えたことを特徴とする基板処理装置が提供される。
【００２５】
このような本発明によれば，エッチング処理，水素ラジカル処理，疎水化処理を大気に晒すことなく連続して行うことができるので，水素ラジカル処理と疎水化処理との間のみならず，エッチング処理と水素ラジカル処理との間でも，低誘電率絶縁膜に水分が吸収されることを防止することができる。また，低誘電率絶縁膜のエッチング処理後に，連続して水素ラジカル処理及び疎水化処理を行うことによって，低誘電率絶縁膜については，その膜内に含まれる水分を十分に減少させた上で，再び膜内に水分が吸収されることを防止でき，金属層については，エッチングなどによって金属層の露出表面に形成される不所望の金属化合物を除去することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば，基板上にエッチング処理により形成された凹部に露出する低誘電率絶縁膜から水分を十分に脱離させた上で，新たな水分を吸収し難くすることができるとともに，エッチング処理などにより凹部に露出する金属層に形成された不所望の金属化合物を除去することができる。これにより，金属配線についてはその電気抵抗を低く抑えることができ，低誘電率絶縁膜についてはその低い誘電率を維持できるとともに，その機械的強度の低下を防止することができるので，より電気的特性及び機械的強度に優れた多層配線構造を基板上に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２８】
（基板処理装置の構成例）
まず，本発明の実施形態にかかる基板処理装置について図面を参照しながら説明する。図１は，本発明の実施形態にかかる基板処理装置の概略構成を示す図である。この基板処理装置１００は，基板例えば半導体ウエハＷに対して真空圧雰囲気中で，エッチング処理，表面処理等の各種の処理を行う複数の処理室を備える処理ユニット２００と，この処理ユニット２００に対して大気圧雰囲気中でウエハＷを搬出入させる搬送ユニット３００と，基板処理装置１００全体の動作を制御する制御部１２０とを備える。
【００２９】
搬送ユニット３００は，図１に示すように，基板収納容器例えばカセット容器１０２（１０２Ａ〜１０２Ｃ）と処理ユニット２００との間でウエハＷを搬出入する大気圧側の搬送室３１０を有している。搬送室３１０は，断面略多角形の箱体状に形成されている。搬送室３１０における断面略多角形状の長辺を構成する一側面には，複数のカセット台３０２（３０２Ａ〜３０２Ｃ）が並設されている。これらカセット台３０２Ａ〜３０２Ｃはそれぞれ，カセット容器１０２Ａ〜１０２Ｃが載置可能なように構成されている。
【００３０】
各カセット容器１０２（１０２Ａ〜１０２Ｃ）は，例えばウエハＷの端部を保持部で保持することにより，例えば最大２５枚のウエハＷを等ピッチで多段に載置して収容できるものであり，内部を例えば窒素（Ｎ２）ガス雰囲気で満たすことができる密閉構造を有している。そして，複数のカセット台３０２（３０２Ａ〜３０２Ｃ）が並設されている搬送室３１０の一側面には，搬出入口３１４（３１４Ａ〜３１４Ｃ）が形成されており，各カセット容器１０２（１０２Ａ〜１０２Ｃ）と搬送室３１０との間のウエハＷの搬出入は，これら搬出入口３１４（３１４Ａ〜３１４Ｃ）を介して可能となっている。なお，カセット台３０２とカセット容器１０２の数は，図１に示す場合に限られるものではない。
【００３１】
搬送室３１０の端部，すなわち断面略多角形状の短辺を構成する一側面には，内部に回転載置台３０６とウエハＷの周縁部を光学的に検出する光学センサ３０８とを備えた位置決め装置としてのオリエンタ（プリアライメントステージ）３０４が設けられている。このオリエンタ３０４では，例えばウエハＷのオリエンテーションフラットやノッチが検出され，ウエハＷの位置決めが行われる。
【００３２】
搬送室３１０内には，ウエハＷをその長手方向（図１に示す矢印方向）に沿って搬送する搬送ユニット側搬送機構３２０が設けられている。搬送ユニット側搬送機構３２０が固定される基台３２２は，搬送室３１０内の長手方向に沿って設けられた案内レール３２４上にスライド移動可能に支持されている。この基台３２２と案内レール３２４にはそれぞれ，リニアモータの可動子と固定子とが設けられている。案内レール３２４の端部には，このリニアモータを駆動するためのリニアモータ駆動機構（図示せず）が設けられている。リニアモータ駆動機構は，制御部１２０からの制御信号に基づいて制御され，これによって搬送ユニット側搬送機構３２０が基台３２２とともに案内レール３２４に沿って長手方向へ移動する。
【００３３】
搬送ユニット側搬送機構３２０には，２つのアーム部からなるいわゆるダブルアーム構造が適用されている。また，各アーム部は，例えば屈伸・昇降・旋回が可能な多関節構造を有している。そして，各アームの先端にはウエハＷを保持するためのピック３２６Ａ，３２６Ｂが備えられており，搬送ユニット側搬送機構３２０は一度に２枚のウエハＷを取り扱うことができる。このような搬送ユニット側搬送機構３２０によって，例えばカセット容器１０２，オリエンタ３０４，及び後述の第１，第２ロードロック室２３０Ｍ，２３０Ｎに対して，ウエハＷを交換するように搬出入することができる。搬送ユニット側搬送機構３２０のピック３２６Ａ，３２６Ｂはそれぞれ，ウエハＷを保持しているか否かを検出するためのセンサ（図示せず）を備えている。なお，搬送ユニット側搬送機構３２０のアーム部の数は上記のものに限られず，例えば搬送ユニット側搬送機構３２０に１つのアーム部からなるシングルアーム構造を適用するようにしてもよい。
【００３４】
次に，処理ユニット２００の構成例について説明する。本実施形態にかかる基板処理装置１００がクラスタツール型であることから，処理ユニット２００は図１に示すように，断面多角形（例えば六角形）に形成された共通搬送室２１０と，その周囲に気密に接続された複数の処理室２２０（第１〜第６処理室２２０Ａ〜２２０Ｆ）及び第１，第２ロードロック室２３０Ｍ，２３０Ｎから構成されている。
【００３５】
各処理室２２０Ａ〜２２０Ｆは，予め制御部１２０の記憶媒体などに記憶されたプロセス・レシピなどに基づいてウエハＷに対して同種の処理又は相異なる異種の処理，例えばエッチング処理の他，後述する水素ラジカル処理や疎水化処理などの所定の処理を施すように構成されている。各処理室２２０（２２０Ａ〜２２０Ｆ）内には，ウエハＷを載置するための載置台２２２（２２２Ａ〜２２２Ｆ）がそれぞれ設けられている。各処理室２２０の構成については後に詳述する。なお，処理室２２０の数は，図１に示す例に限られない。
【００３６】
共通搬送室２１０は，内部空間を所定の真空度に制御することが可能なように構成されており，上述したような各処理室２２０Ａ〜２２０Ｆの間，又は各処理室２２０Ａ〜２２０Ｆと各第１，第２ロードロック室２３０Ｍ，２３０Ｎとの間でウエハＷを搬出入する機能を有する。共通搬送室２１０は多角形（例えば六角形）に形成されており，その周りに処理室２２０（２２０Ａ〜２２０Ｆ）がそれぞれゲートバルブ２４０（２４０Ａ〜２４０Ｆ）を介して接続されているとともに，第１，第２ロードロック室２３０Ｍ，２３０Ｎの先端がそれぞれゲートバルブ（真空圧側ゲートバルブ）２４０Ｍ，２４０Ｎを介して接続されている。第１，第２ロードロック室２３０Ｍ，２３０Ｎの基端は，それぞれゲートバルブ（大気圧側ゲートバルブ）２４２Ｍ，２４２Ｎを介して搬送室３１０における断面略多角形状の長辺を構成する他側面に接続されている。
【００３７】
第１，第２ロードロック室２３０Ｍ，２３０Ｎは，ウエハＷを一時的に保持して圧力調整後に，次段へパスする機能を有している。第１，第２ロードロック室２３０Ｍ，２３０Ｎそれぞれの内部には，ウエハＷを載置可能な受渡台２３２Ｍ，２３２Ｎが設けられている。
【００３８】
共通搬送室２１０内には，例えば屈伸・昇降・旋回可能に構成された多関節アームよりなる処理ユニット側搬送機構２５０が設けられている。処理ユニット側搬送機構２５０は，２つのピック２５２Ａ，２５２Ｂを有しており，一度に２枚のウエハＷを取り扱うことができるようになっている。また，この処理ユニット側搬送機構２５０は基台２５４に回転自在に支持されている。基台２５４は，共通搬送室２１０内の基端側から先端側にわたって配設された案内レール２５６上を例えば図示しないスライド駆動用モータによりスライド移動自在に構成されている。なお，基台２５４には例えばアーム旋回用のモータなどの配線を通すためのフレキシブルアーム２５８が接続されている。このように構成された処理ユニット側搬送機構２５０によれば，この処理ユニット側搬送機構２５０を案内レール２５６に沿ってスライド移動させることにより，第１，第２ロードロック室２３０Ｍ，２３０Ｎ及び各処理室２２０Ａ〜２２０Ｆにアクセス可能となる。
【００３９】
例えば，処理ユニット側搬送機構２５０を第１，第２ロードロック室２３０Ｍ，２３０Ｎ及び対向配置された処理室２２０Ａ，２２０Ｆにアクセスさせる際には，処理ユニット側搬送機構２５０を案内レール２５６に沿って共通搬送室２１０の基端側寄りに位置させる。また，処理ユニット側搬送機構２５０を４つの処理室２２０Ｂ〜２２０Ｅにアクセスさせる際には，処理ユニット側搬送機構２５０を案内レール２５６に沿って共通搬送室２１０の先端側寄りに位置させる。これにより，１つの処理ユニット側搬送機構２５０により，共通搬送室２１０に接続されているすべての処理室２２０Ａ〜２２０Ｆ，第１，第２ロードロック室２３０Ｍ，２３０Ｎにアクセス可能となる。
【００４０】
なお，処理ユニット側搬送機構２５０の構成は上記のものに限られず，２つの搬送機構によって構成してもよい。すなわち，共通搬送室２１０の基端側寄りに屈伸・昇降・旋回可能に構成された多関節アームよりなる第１搬送機構を設けるとともに，共通搬送室２１０の先端側寄りに屈伸・昇降・旋回可能に構成された多関節アームよりなる第２搬送機構を設けるようにしてもよい。また，処理ユニット側搬送機構２５０のピックの数は，２つに限られることはなく，例えば１つのみとしてもよい。
【００４１】
（制御部の構成例）
続いて，制御部１２０の具体的な構成例について図面を参照しながら説明する。図２は，制御部１２０の構成を示すブロック図である。この制御部１２０は，上述のように基板処理装置１００全体の動作を制御するものであって，例えば各処理室２２０のウエハＷに対するプロセス処理制御，搬送ユニット側搬送機構３２０と処理ユニット側搬送機構２５０の移動制御，各ゲートバルブ２４０，２４２の開閉制御，オリエンタ３０４の回転載置台３０６の回転制御を行う。
【００４２】
このような制御を行う制御部１２０は，図２に示すように，制御部本体を構成するＣＰＵ（中央処理装置）１２２，ＣＰＵ１２２が各部を制御するデータなどを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２４，ＣＰＵ１２２が行う各種データ処理のために使用されるメモリエリアなどを設けたＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２６，操作画面や選択画面などを表示する液晶ディスプレイなどで構成される表示手段１２８，オペレータによる種々のデータの入出力などを行うことができる入出力手段１３０，例えばブザーのような警報器などで構成される報知手段１３２，基板処理装置１００の各処理室２２０Ａ〜２２０Ｆ，共通搬送室２１０，搬送室３１０，オリエンタ３０４など各モジュールの各部を制御するモジュールコントローラとして機能する各種コントローラ１３４，基板処理装置１００に適用される各種プログラムデータやこのプログラムデータに基づくプログラム処理を実行するときに使用する各種設定情報を格納する記憶手段１４０を備えている。
【００４３】
記憶手段１４０には，例えば搬送ユニット側搬送機構３２０と処理ユニット側搬送機構２５０の動作を制御する搬送プログラム１４２や各処理室２２０におけるウエハＷに対する処理時に実行される処理プログラム１４４が記憶されている。また，記憶手段１４０には，各処理室２２０の室内圧力，ガス流量，高周波電力などの処理条件（レシピ）データ１４６が記憶されている。このような記憶手段１４０は，例えばフラッシュメモリ，ハードディスク，ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で構成され，必要に応じてＣＰＵ１２２によってデータが読み出される。
【００４４】
そして，制御部１２０を構成するＣＰＵ１２２，ＲＯＭ１２４，ＲＡＭ１２６，表示手段１２８，入出力手段１３０，報知手段１３２，各種コントローラ１３４，及び記憶手段１４０は，制御バス，システムバス，データバスなどのバスライン１５０によって電気的に相互接続されている。
【００４５】
（処理室の構成例）
次に，図１に示す基板処理装置１００における処理室の構成例を説明する。基板処理装置１００は，Ｓｉウエハ上に形成されている低誘電率絶縁膜（例えばＬｏｗ−ｋ膜）を所定のパターンで選択的にエッチングするエッチング処理，このエッチング処理によって露出した膜表面のクリーニングを行うとともにＬｏｗ−ｋ膜から水分を脱離（脱水）させる水素ラジカル処理，及びＬｏｗ−ｋ膜の少なくとも露出表面を疎水化する疎水化処理を連続して実行可能な構成にすることができる。本実施形態においては，例えば処理室２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｅ，２２０Ｆをエッチング処理室として構成し，処理室２２０Ｃを水素ラジカル処理室として構成し，処理室２２０Ｄを疎水化処理室として構成する。なお，各処理室２２０Ａ〜２２０Ｆの組み合わせを変更することによって，基板処理装置１００が実行できる処理内容を変更することもできる。以下，各処理室２２０Ａ〜２２０Ｆの具体的な構成例について詳細に説明する。
【００４６】
（エッチング処理室の構成例）
まず，図１に示す処理室２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｅ，２２０Ｆをエッチング処理室とする場合の具体的構成例について図面を参照しながら説明する。図３は，本実施形態にかかるエッチング処理室の概略構成を示す縦断面図である。ここでのエッチング処理室４００は，例えばＳｉウエハ上に形成されているＬｏｗ−ｋ膜を所定のパターンで選択的にエッチングするエッチング処理を行うようになっている。各処理室２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｅ，２２０Ｆの構成は同様なので，以下では代表して処理室２２０Ａをエッチング処理室４００とした場合を例に挙げて説明する。
【００４７】
図３に示すように，エッチング処理室４００は，例えば接地された金属製（例えば，アルミニウム製又はステンレス製）の処理容器４０２を備える。処理容器４０２によって囲まれた気密性の高い内部空間４０４には，ウエハＷを載置する載置台を兼ねた導電性の下部電極４０６が上下動可能に配置されている。
【００４８】
なお，図示はしないが，処理容器４０２の側壁の下方にはウエハＷの搬出入口が形成されている。この搬出入口は，図１に示すゲートバルブ２４０Ａによって開閉されるようになっている。このゲートバルブ２４０Ａを開状態とすることによって，エッチング処理室４００と共通搬送室２１０との間でウエハＷの搬出入が可能となる。ウエハＷを搬出入する場合には，下部電極４０６を下方の所定位置に移動させた状態にし，ウエハＷのエッチング処理を行う場合には，下部電極４０６を上方の所定位置に移動させる。
【００４９】
下部電極４０６は，温度調節機構（図示せず）により所定温度に維持され，ウエハＷと下部電極４０６との間には伝熱ガス供給源（図示せず）から伝熱ガスが所定の圧力で供給される。下部電極４０６の載置面に対向する位置には，上部電極４０８が形成されている。
【００５０】
処理容器４０２の上部にはガス導入口４２０が形成されており，ガス供給源（図示せず）から所定の処理ガスがこのガス導入口４２０を介して内部空間４０４に導入される。内部空間４０４に導入された処理ガスは，上部電極４０８に複数形成されたガス吐出口４１０から下部電極４０６の載置面に載置されているウエハＷに供給される。例えばＣＦ４ガス，ＣＨＦ３ガス，Ｃ４Ｆ８ガス，Ｏ２ガス，Ｈｅガス，Ａｒガス，Ｎ２ガス，又はこれらの混合ガスが処理ガスとして内部空間４０４に導入される。
【００５１】
処理容器４０２の下部には排気管４２２が接続されており，排気装置（図示せず）がこの排気管４２２を介して処理容器４０２に接続されている。処理容器４０２内は，この排気装置によって真空引きされることで，所定の真空度，例えば１００ｍＴｏｒｒに保たれる。また，処理容器４０２の側方には，磁石４３０が設けられており，この磁石４３０によって処理容器４０２の内壁近傍にプラズマを閉じ込めるための磁場（マルチポール磁場）が形成される。この磁場の強度は可変である。
【００５２】
下部電極４０６には，２周波重畳電力を供給する電力供給装置４４０が接続されている。電力供給装置４４０は，第１周波数の第１高周波電力（プラズマ発生用高周波電力）を供給する第１電力供給源４４２Ａと，第１周波数よりも低い第２周波数の第２高周波電力（バイアス電圧発生用高周波電力）を供給する第２電力供給源４４２Ｂから構成されている。
【００５３】
第１電力供給源４４２Ａは，下部電極４０６側から順次接続される第１フィルタ４４４Ａ，第１整合器４４６Ａ，及び第１電源４４８Ａを有している。第１フィルタ４４４Ａは，第２周波数の電力成分が第１整合器４４６Ａ側に侵入することを防止する。第１整合器４４６Ａは，第１高周波電力成分について下部電極４０６側のインピーダンスと第１電源４４８Ａ側のインピーダンスとをマッチングさせる。第１周波数は例えば１００ＭＨｚである。
【００５４】
第２電力供給源４４２Ｂは，下部電極４０６側から順次接続される第２フィルタ４４４Ｂ，第２整合器４４６Ｂ，及び第２電源４４８Ｂを有している。第２フィルタ４４４Ｂは，第１周波数の電力成分が第２整合器４４６Ｂ側に侵入することを防止する。第２整合器４４６Ｂは，第２高周波電力成分について下部電極４０６側のインピーダンスと第２電源４４８Ｂ側のインピーダンスとをマッチングさせる。第２周波数は例えば３．２ＭＨｚである。
【００５５】
このような構成を有する電力供給装置４４０によれば，下部電極４０６に例えば１００ＭＨｚの第１高周波電力と，例えば３．２ＭＨｚの第２高周波電力を重畳して印加することができる。
【００５６】
上記のように構成されたエッチング処理室４００としての処理室２２０Ａにおいては，電力供給装置４４０が出力する２種類の高周波電力と，磁石４３０が形成する水平磁場とによって，内部空間４０４に導入された処理ガスはプラズマ状態となり，発生する自己バイアス電圧により加速されたイオン及びラジカルのエネルギーにより，ウエハＷに対してエッチング処理が施される。
【００５７】
（水素ラジカル処理室の構成例）
次に，図１に示す処理室２２０Ｃを水素ラジカル処理室とする場合の具体的構成例について図面を参照しながら説明する。図４は，本実施形態にかかる水素ラジカル処理室の概略構成を示す縦断面図である。ここでの水素ラジカル処理室５００は，水素を含む処理ガスを励起させて発生したプラズマ（以下，「水素プラズマ」ともいう）により生成された水素ラジカルを用いたダウンフロータイプのものとして構成した場合を例に挙げる。また，水素ラジカル処理室５００は，上記水素ラジカルによって例えば上記エッチング処理によって露出した膜表面のクリーニングを行うとともに低誘電率絶縁膜（例えばＬｏｗ−ｋ膜）から水分を脱離（脱水）させる水素ラジカル処理を行うようになっている。
【００５８】
図４に示すように，水素ラジカル処理室５００は，ウエハＷの処理を行う処理室本体５０２と，この処理室本体５０２に連通し，処理ガスを励起させてプラズマを生成するベルジャ５０４を備える。ベルジャ５０４は，処理室本体５０２の上方に設けられ，誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）方式によって導入される処理ガスのプラズマを生成するように構成されている。
【００５９】
具体的には，ベルジャ５０４は，例えば石英，セラミックス等の絶縁部材料からなる略円筒状に構成される。ベルジャ５０４の上部にはガス導入口５２２が形成されており，ガス供給源５２０から所定の処理ガスがこのガス導入口５２２を介してベルジャ５０４の内部空間に導入されるようになっている。ガス供給源５２０とガス導入口５２２を接続するガス配管５２４には，図示はしないが，ガス配管５２４を開閉するための開閉バルブ，処理ガスの流量を制御するためのマスフローコントローラなどが備えられている。
【００６０】
上記処理ガスとしては，水素を含有するガスであって水素ラジカル（Ｈ＊）を発生させるガスを用いる。例えば水素ガス単体でもよく，また水素ガスと不活性ガスとの混合ガスであってもよい。この場合の不活性ガスとしては，例えばヘリウムガス，アルゴンガス，ネオンガスが挙げられる。なお，水素ガスと不活性ガスの混合ガスを処理ガスとして用いる場合には，水素ガスの混合比は，例えば４％に調整される。
【００６１】
ベルジャ５０４の円筒状の側壁の外周には，アンテナ部材としてのコイル５１６が巻回されている。コイル５１６には高周波電源５１８が接続されている。高周波電源５１８は，３００ｋＨｚ〜６０ＭＨｚの高周波電源を出力することができる。そして，高周波電源５１８からコイル５１６に例えば４５０ｋＨｚの高周波電力を供給することにより，ベルジャ５０４内に誘導電磁界が形成される。これにより，処理室本体５０２内に導入された処理ガスは励起され，プラズマが生成される。
【００６２】
処理室本体５０２内にはウエハＷを水平に支持する円板状の載置台５０６が設けられている。載置台５０６は，処理室本体５０２の底部に設けられた円筒状の支持部材５０８に支持されている。載置台５０６は，例えば窒化アルミニウムなどのセラミックスからなる。載置台５０６の外縁部には，載置台５０６に載置されたウエハＷをクランプするクランプリング５１０が設けられている。また，載置台５０６内にはウエハＷを加熱するためのヒータ５１２が埋設されており，このヒータ５１２はヒータ電源５１４から給電されることによりウエハＷを所定の温度（例えば３００℃）に加熱できるようになっている。このときの温度は，低誘電率絶縁膜が大きなダメージを受けない範囲で，低誘電率絶縁膜内から水分を十分に脱離させることができる程度の比較的高い温度，例えば２５０℃〜４００℃程度の範囲で設定されることが好ましい。
【００６３】
処理室本体５０２の底壁には排気管５２６が接続されており，この排気管５２６には真空ポンプを含む排気装置５２８が接続されている。排気装置５２８を作動させることにより処理室本体５０２及びベルジャ５０４内を所定の真空度まで減圧することができる。
【００６４】
また，処理室本体５０２の側壁には，図１に示すゲートバルブ２４０Ｃによって開閉自在な搬出入口５３２が形成されている。このゲートバルブ２４０Ｃを開状態とすることによって，水素ラジカル処理室５００と共通搬送室２１０との間でウエハＷの搬出入が可能となる。
【００６５】
上記のように構成された水素ラジカル処理室５００において，ウエハＷを所定の温度に加熱し，ベルジャ５０４内に処理ガスとして水素含有ガスを供給しつつ，高周波電源５１８からコイル５１６に高周波電力を供給して，ベルジャ５０４内に誘導電磁界を形成すると，ベルジャ５０４内に水素含有ガスのプラズマが発生し，水素ラジカル（Ｈ＊）が生成される。そして，この水素ラジカルがウエハＷに供給され，水素ラジカル処理が施される。これにより，低誘電率絶縁膜内に含まれる水分を十分に脱離させることができるとともに，Ｃｕなどの金属層が露出している場合にその露出面をクリーニングすることができる。このような水素ラジカル処理の詳細については後述する。
【００６６】
なお，ここでは，水素ラジカル処理室５００を，誘導結合プラズマ方式によって水素プラズマを生成するタイプの装置として説明したが，必ずしもこれに限定されるものではない。例えばマイクロ波励起方式によって水素プラズマを生成する装置であってもよい。また，水素含有ガスを高温の触媒（例えば高温の触媒ワイヤ）に接触させることにより水素ラジカルを生成するタイプの装置であってもよい。また，水素ラジカル処理室５００は，上述したダウンフロータイプのものに限られるものではなく，ウエハＷから離れた空間にプラズマを発生させるリモートプラズマタイプのものであってもよい。
【００６７】
（疎水化処理室の構成例）
次に，図１に示す処理室２２０Ｄを疎水化処理室とする場合の具体的構成例について図面を参照しながら説明する。図５は，本実施形態にかかる疎水化処理室の概略構成を示す縦断面図である。疎水化処理室６００は，低誘電率絶縁膜（例えばＬｏｗ−ｋ膜）の疎水化処理を行うようになっている。ここでは，所定の処理ガスをウエハ上に供給して，ウエハ上の低誘電率絶縁膜の露出表面をシリル化することによって疎水化する処理を行う場合を例に挙げる。また，ここでいう疎水化とは，Ｌｏｗ−ｋ膜などの低誘電率絶縁膜に新たな水分が吸収され難くすることをいう。
【００６８】
図５に示すように，疎水化処理室６００は，ウエハＷを収容し，内部空間を真空に保持可能な略円筒状の処理容器６０２を備えており，処理容器６０２の底部には，疎水化処理が施されるウエハＷを載置するサセプタ６０４が設けられている。また，サセプタ６０４内にはウエハＷを加熱するためのヒータ６０６が埋設されている。ヒータ電源６０８からヒータ６０６に給電されることにより，ウエハＷは，所定の温度（例えば１８０℃）に加熱される。このときの温度は，低誘電率絶縁膜の膜質が熱によって劣化しない範囲で疎水化処理が適切に進行するように，上述した水素ラジカル処理のときの温度よりも低い温度，例えば１００℃〜２００℃程度の範囲で設定されることが好ましい。なお，水素ラジカル処理より低い温度とはいっても，１００℃以上の比較的高い温度に設定することにより，低誘電率絶縁膜中に水分が残っていれば，それも脱離され易くなる。
【００６９】
処理容器６０２内の上部には，サセプタ６０４に対向するように例えばシリル化剤を含む処理ガス（シリル化剤含有ガス）を処理容器６０２内に導入するための中空円盤状のシャワーヘッド６１０が設けられている。シャワーヘッド６１０は，上面中央にガス導入口６１２を有し，下面に多数のガス吐出孔６１４を有している。
【００７０】
ガス導入口６１２にはガス供給配管６２０が接続されており，このガス供給配管６２０には，ＴＭＳＤＭＡ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）等のシリル化剤を供給するシリル化剤供給源６３０から延びる配管６２２と，シリル化剤を希釈するための希釈ガスを供給する希釈ガス供給源６４０から延びる配管６２４が接続されている。この希釈ガスとしては，例えばＡｒやＮ２ガスなどが挙げられる。
【００７１】
配管６２２には，シリル化剤供給源６３０から順に，シリル化剤を気化させる気化器６３２，マスフローコントローラ６３４，及び開閉バルブ６３６が設けられている。一方，配管６２４には，希釈ガス供給源６４０から順に，マスフローコントローラ６４４及び開閉バルブ６４６が設けられている。気化器６３２により気化されたシリル化剤は，希釈ガスで希釈され，シリル化剤含有ガスの状態でガス供給配管６２０，シャワーヘッド６１０を通って，処理容器６０２内に導入される。
【００７２】
処理容器６０２の底部には排気口６５０が設けられ，この排気口６５０に排気管６５２が接続されている。排気管６５２には圧力制御バルブ６５４とターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有する排気装置６５６が接続されている。排気装置６５６を作動させることにより処理容器６０２内を所定の真空度まで減圧することができる。
【００７３】
また，処理容器６０２の側壁には，ゲートバルブ２４０Ｄによって開閉自在な搬出入口６６２が形成されている。このゲートバルブ２４０Ｄを開状態とすることによって，疎水化処理室６００とこれに隣接する室，本実施形態においては共通搬送室２１０との間でウエハＷの搬出入が可能となる。
【００７４】
上記のように構成された疎水化処理室６００においては，所定の温度に加熱されたウエハＷに対して所定の処理ガス例えばシリル化剤含有ガスが供給される。これによって，ウエハ上の低誘電率絶縁膜の露出表面がシリル化され，その表面に撥水層が形成されることによって疎水化される。なお，低誘電率絶縁膜の露出表面がシリル化するので，低誘電率絶縁膜を疎水化させる効果のみならず，低誘電率絶縁膜のダメージを回復させる効果もある。このような疎水化処理の詳細については後述する。
【００７５】
（処理対象となるウエハの膜構造の具体例）
次に，上述した本実施形態にかかる基板処理装置１００により一連の処理（エッチング処理，水素ラジカル処理，疎水化処理）を施す処理対象となるウエハＷの膜構造の具体例について説明する。図６は，基板処理装置１００による処理前のウエハＷの膜構造の具体例を示す断面図である。
【００７６】
図６に示すウエハＷ上の膜構造は，Ｓｉ基板（シリコン基板）７１０上に形成された複数の膜からなる。具体的には，Ｓｉ基板７１０上に形成されたＳｉＯ２等から成る下地絶縁膜７２０，この下地絶縁膜７２０に例えばＣｕを埋め込むことによって形成された金属層７２２，下地絶縁膜７２０の上に形成されたＳｉＣ等から成るエッチングストッパ膜７３０，その上に形成された例えばシリコンを含みメチル基を骨格とするＬｏｗ−ｋ膜（低誘電率絶縁膜）７４０，その上に形成されたＳｉＯ２等から成るキャップ膜７５０，その上に形成された反射防止膜（ＢＡＲＣ）７６０，その上に形成されたフォトレジスト膜７７０を有する。
【００７７】
このようなウエハＷの膜構造は，例えば基板処理装置１００とは別の基板処理装置（図示せず）にてＳｉ基板７１０に対して成膜処理などの処理が順次施されることによって得られる。また，ウエハＷにおいてフォトレジスト膜７７０が形成された後にフォトリソグラフィ工程が行われ，フォトレジスト膜７７０には所定の配線パターンが形成されている。
【００７８】
（ウエハ処理の具体例）
次に，基板処理装置１００が上記ウエハＷに対して行う一連の処理について図面を参照しながら説明する。図７は，本実施形態にかかる基板処理装置１００が行う処理の工程を説明するためのフローチャートである。基板処理装置１００は，所定のプログラムに基づいて制御部１２０により各部が制御されて，ウエハＷに対する一連の処理を行うようになっている。ここでは，一連の処理として，図６に示すような膜構造を有するウエハＷを各処理室に真空圧雰囲気下で搬送することにより，エッチング処理，水素ラジカル処理，疎水化処理を連続して行う場合を例に挙げて説明する。
【００７９】
基板処理装置１００は，先ずステップＳ１００にて，カセット容器１０２から図６に示すような膜構造を有するウエハＷを，エッチング処理室４００として構成された処理室２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｅ，２２０Ｆのいずれかに搬送する。具体的には，カセット容器１０２内のウエハＷを，搬送ユニット側搬送機構３２０によってオリエンタ３０４へ搬送して位置決めを行う。次に，オリエンタ３０４において位置決めされたウエハＷを再び搬送ユニット側搬送機構３２０によって第１，第２ロードロック室２３０Ｍ，２３０Ｎの一方，例えば第１ロードロック室２３０Ｍへ搬送する。続いて，第１ロードロック室２３０Ｍに搬送されたウエハＷを処理ユニット側搬送機構２５０によってエッチング処理室４００として構成された処理室２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｅ，２２０Ｆのいずれかに搬送し，ウエハＷに対して下記のように所定のエッチング処理を施す。
【００８０】
（エッチング処理の具体例）
ここで，本実施形態にかかる基板処理装置１００において実行されるウエハ処理のうち，ステップＳ１１０のエッチング処理の具体例について図面を参照しながら説明する。処理室２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｅ，２２０Ｆのうちのいずれかのエッチング処理室４００にて実行されるエッチング処理では，パターニングされたフォトレジスト膜７７０をマスクとして用いて，反射防止膜７６０，キャップ膜７５０，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０，及びエッチングストッパ膜７３０を順次選択的にエッチングする。
【００８１】
このエッチング処理におけるプロセス条件は例えば次の通りである。エッチング処理室４００内の圧力を１００ｍＴｏｒｒに調整し，第１電力供給源４４２Ａから下部電極４０６に印加する第１高周波電力（例えば，４０ＭＨｚ）を１０００Ｗ，第２電力供給源４４２Ｂから下部電極４０６に印加する第２高周波電力（例えば，１３．５６ＭＨｚ）を０Ｗ（すなわち，第２高周波電力を印加しない）とする。また，処理ガスとして，ＣＦ４ガスを用いる。そして，このエッチング処理は例えば２３秒間で行われる。
【００８２】
このようなエッチング処理を実施することによって，図８に示すように，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０に凹部としての配線溝（又は配線孔。以下，同様）７８０が形成される。これによって，配線溝７８０の側壁部にてＬｏｗ−ｋ膜７４０の表面が露出し，配線溝７８０の底部にて金属層７２２の表面が露出する。
【００８３】
（Ｌｏｗ−ｋ膜及び金属層がエッチング処理によって受ける影響）
ここで，Ｌｏｗ−ｋ膜及び金属層がエッチング処理によって受ける影響について説明する。エッチング処理を施すと，配線溝７８０の側壁部にＬｏｗ−ｋ膜７４０の表面が露出するので，そのＬｏｗ−ｋ膜７４０の露出表面にダメージが及んだり，配線溝７８０の底部に露出する金属層７２２の表面に金属化合物が付着したりする問題がある。
【００８４】
先ず，上記エッチング処理によって下地の金属層が受ける影響についてより詳細に説明する。ＣＦ４ガスなどの処理ガスによるＬｏｗ−ｋ膜７４０のエッチングによって，図８に示すように，配線溝７８０に下地の金属層７２２が露出すると，ＣＦ４ガスに含まれるフッ素が金属層７２２を構成する金属（例えば銅）と反応してその露出表面に不所望の金属化合物膜（例えばＣｕＦ膜）７２４が生成されてしまう。この配線溝７８０には後の工程で配線用の金属例えば銅が埋め込まれるところでもあるため，この埋め込まれる銅と金属層７２２との接続部分に金属化合物膜７２４が存在するとその接続部分での電気抵抗が大きくなってしまい，多層配線構造において良好な電気特性が得られなくなってしまう問題がある。
【００８５】
さらに，もし上記エッチング処理後に，配線溝７８０に金属層７２２の表面が露出した状態で大気に晒されると，金属層７２２の露出表面に金属化合物膜７２４として，上記のＣｕＦ膜の他にさらに酸化膜が形成されてしまう可能性がある。金属層７２２の露出表面に酸化膜が形成されると，配線溝７８０に埋め込まれる配線金属と金属層７２２との接続部分での電気抵抗がさらに大きくなってしまう。このため，エッチング処理後には，金属層７２２の露出表面からＣｕＦ膜や酸化膜などの金属化合物膜７２４を除去する必要がある。
【００８６】
次に，上記エッチング処理によってＬｏｗ−ｋ膜が受ける影響についてより詳細に説明する。例えばＬｏｗ−ｋ膜７４０をＣＦ４ガスなどの処理ガスによってエッチングすると，図８に示すように，配線溝７８０に露出するＬｏｗ−ｋ膜７４０の表面近傍に，ダメージ領域７４２が生じる。このダメージ領域７４２では，ＣＦ４ガスに含まれるフッ素と反応してメチル基（−ＣＨ３）が減少し，水分と反応して水酸基（−ＯＨ）が増加する状態となって，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０の誘電率を上昇させる要因となる。これを残しておくと，最終的にウエハＷに構成される半導体デバイスにおいて電気的特性が劣化する要因ともなる。なお，図８ではダメージ領域７４２を模式的に明示しているが，ダメージ領域７４２とダメージを受けていない領域との境界は，必ずしも図８に示すように明確なものではない。
【００８７】
また，Ｌｏｗ−ｋ膜には多孔質材料のものも多く，一般に吸水性が高い，すなわち水分（Ｈ２Ｏ）を吸収し易いという性質がある。このため，Ｌｏｗ−ｋ膜が成膜された後に大気中に取り出されると，大気中の水分を吸収するので，エッチング前の段階でも既にＬｏｗ−ｋ膜の内部に水分が含まれている可能性が高く，またＬｏｗ−ｋ膜の雰囲気中に水分が含まれていれば，新たに水分を吸収してしまう可能性も高い。しかも，時間が経過するに連れてどんどん水分を吸収してしまう。
【００８８】
このような性質があるにも拘わらず，図８に示すようにＬｏｗ−ｋ膜７４０がエッチング処理によってダメージを受けると，そのダメージ領域７４２では，水分をより一層吸収し易くなってしまう。従って，もしエッチング処理後に，後述する水素ラジカル処理と疎水化処理を施さずに，ウエハＷを基板処理装置１００から大気中に取り出せば，配線溝７８０においてＬｏｗ−ｋ膜７４０の表面が疎水化されない状態で大気中に晒されるため，大気中に含まれている水分（Ｈ２Ｏ）が，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０のダメージ領域７４２に吸着し易くなるとともに，雰囲気中の水分が内部に吸収され易くなる。
【００８９】
このように，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０に水分７４４が含まれていると，電気的特性と機械的特性の両面でＬｏｗ−ｋ膜７４０の膜質が劣化してしまう問題がある。例えば水は空気と比べても被誘電率が大きいため，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０に含まれる水分７４４の量が増えるほど，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０全体の誘電率が高くなり電気的特性が劣化してしまう。
【００９０】
また，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０に水分７４４が含まれ，機械的強度が劣化してしまうと，エッチングによって形成された微細幅の配線溝７８０の形状が配線金属が埋め込まれる前に崩れてしまいかねない。また，機械的強度が劣化したＬｏｗ−ｋ膜７４０上に他のＬｏｗ−ｋ膜等の各種膜を安定的に積み上げることができなくなり，ひいては多層の配線構造に耐えられなくなるという問題も生じ得る。また，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０の強度劣化によって，そのＬｏｗ−ｋ膜７４０とその表面に接している膜（例えばエッチングストッパ膜７３０やキャップ膜７５０）とが剥離してしまう虞もある。
【００９１】
特に近年では，回路の更なる微細化，更なる多層化に伴い，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０については，電気的特性のみならず，機械的強度の劣化についても防止できることが益々重要になってきている。このため，エッチング処理後には，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０中の水分はできる限り脱離させることが好ましく，またＬｏｗ−ｋ膜７４０中にできる限り新たな水分が吸収されないようにすることが好ましい。
【００９２】
そこで，本実施形態では，エッチング処理後のウエハＷに対して水素ラジカル処理を行い，その後にさらに疎水化処理を行う。具体的には，図７に示すように，エッチング処理が終了すると（ステップＳ１１０），ステップＳ１２０にてエッチング後のウエハＷを水素ラジカル処理室５００として構成された処理室２２０Ｃに搬送し，ステップＳ１３０にて水素ラジカル処理を施す。続いて，ステップＳ１４０にて水素ラジカル処理後のウエハＷを疎水化処理室６００として構成された処理室２２０Ｄに搬送して，ステップＳ１５０にて疎水化処理を施す。しかも，各処理室２２０の間のウエハの搬送は真空圧雰囲気下にて行う。
【００９３】
こうすることにより，Ｌｏｗ−ｋ膜内の水分を十分に脱離（脱水）できるとともに，新たな水分が吸収されないようにすることができ，また金属層７２２の露出表面の金属化合物７２４も除去することができる。このように，劣化したＬｏｗ−ｋ膜７４０及び金属層７２２の膜質を回復させるとともに，その後にこれらの膜質の劣化を防止できるので，ウエハＷ上に良好な特性の半導体デバイスを構成することができる。以下，本実施形態において，上記のエッチング処理後に行う水素ラジカル処理及び疎水化処理について詳細に説明する。
【００９４】
（水素ラジカル処理の具体例）
まず，水素ラジカル処理（ステップＳ１３０）の具体例について図面を参照しながら説明する。水素ラジカル処理室５００としての処理室２２０Ｃにて実行される水素ラジカル処理では，まずゲートバルブ２４０Ｃを開いて，処理室本体５０２内に，図８に示すようなエッチング処理後のウエハＷを搬入し，載置台５０６に載置してクランプリング５１０によって固定する。
【００９５】
その後，ゲートバルブ２４０Ｃを閉じて，排気装置５２８によって処理室本体５０２内及びベルジャ５０４内を排気して所定の減圧状態（例えば１．５Ｔｏｒｒ）とする。続いて，ガス供給源５２０からガス配管５２４を介してベルジャ５０４内に所定のガス，例えば水素ガスとヘリウムガスの混合ガス（水素ガスの混合割合は例えば４％）を導入しつつ，高周波電源５１８からコイル５１６に高周波電力（例えば４０００Ｗ）を供給して，ベルジャ５０４内に誘導電磁界を形成する。これによって，ベルジャ５０４内にプラズマが発生して，水素ラジカルが生成され，その水素ラジカルは下方のウエハＷに供給される。
【００９６】
また，載置台５０６に埋設されているヒータ５１２には，ヒータ電源５１４から電力を供給する。これによってヒータ５１２を発熱させて，ウエハＷを所定の温度例えば３００℃になるように加熱制御する。
【００９７】
このように，水素ラジカル処理室５００内にて，ウエハＷに対して水素ラジカルを供給して，かつウエハＷの温度を３００℃に加熱することによって，ウエハＷに水素ラジカル処理が施されることになる。この水素ラジカル処理後のウエハＷの膜構造は図９に示すようになる。
【００９８】
このような水素ラジカル処理を行うと，図９に示すように，金属層７２２の露出表面上の金属化合物膜（例えばＣｕＦ膜など）７２４が水素ラジカルによって還元されるので，これらの金属化合物膜を除去することができる。このように，水素ラジカル処理により金属層７２２の露出表面がクリーニングされて純粋な金属表面に回復するため，その面抵抗を大幅に低下させることができる。
【００９９】
しかも，上記水素ラジカル処理では，ウエハＷの温度が比較的高温の例えば３００℃に加熱されるため，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０の表面のみならず，その内部からも水分７４４を脱離させることができる。なお，水素ラジカル処理中にウエハＷの温度を高い温度例えば２５０℃以上に加熱することによってＬｏｗ−ｋ膜７４０から水分７４４を効率よく脱離させることができる。ただし，ウエハＷの温度が例えば４００℃以上になるとＬｏｗ−ｋ膜７４０の膜質が熱により劣化してしまう可能性もある。従って，水素ラジカル処理において，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０の膜質が劣化しない範囲でＬｏｗ−ｋ膜７４０から水分を脱離させることができる範囲として，２５０℃〜４００℃の範囲内でウエハＷの温度を設定することが好ましい。
【０１００】
さらに，水素ラジカルの作用により，フォトレジスト膜７７０と反射防止膜７６０も除去できる。したがって，本実施形態にかかる水素ラジカル処理によれば，フォトレジスト膜７７０と反射防止膜７６０を除去するアッシング処理を別途行う必要がないため，スループットを向上させることができ，また基板処理装置１００にアッシング処理室を別途取り付ける必要もない。
【０１０１】
ところで，フォトレジスト膜などを除去するアッシング処理としては，従来より酸素を含むガスのプラズマ（以下，「酸素含有プラズマ」ともいう）を用いた処理が多用されている。ところが，このような酸素プラズマを用いたアッシング処理では，酸素ラジカルによりＬｏｗ−ｋ膜７４０がダメージを受けてしまい，しかもこのダメージを回復させることは極めて難しくなってしまうという問題があった。具体的には，エッチングによりダメージを受けたＬｏｗ−ｋ膜７４０のダメージ領域７４２のあたりに酸素ラジカルによる化学反応が起り，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０の露出表面からその内部に入り込んで，Ｓｉ−Ｏの緻密な部分（ここでは，「シュリンク（Ｓｈｒｉｎｋ）層）という）が形成されてしまう。ダメージ領域７４２にシュリンク層が形成されると，その後にシリル化処理を行っても，シリル化剤の浸透が妨げられるなど，ダメージ領域７４２を十分に回復させることは難しくなる。
【０１０２】
これに対して，本実施形態にかかる水素ラジカル処理では，酸素原子を含まない水素含有ガスを用いるので，酸素ラジカルも発生しないため，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０のダメージ領域７４２にＳｉ−Ｏ結合の緻密な部分であるシュリンク層は形成されることはなく，その代りにダメージ領域７４２にはＳｉ−Ｈ結合が形成されるものと考えられる。このＳｉ−Ｈ結合は，後に行う疎水化処理で例えばシリル化剤などのダメージ回復可能な処理ガスを用いることにより，元のＳｉ−ＣＨ３に戻り易いので，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０のダメージ領域７４２を十分に回復させることができる。このように，本実施形態にかかる水素ラジカル処理によれば，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０のダメージ領域７４２をより回復し易い組成に変えることができる。
【０１０３】
（疎水化処理の具体例）
次に，疎水化処理（ステップＳ１５０）の具体例について図面を参照しながら説明する。疎水化処理室６００としての処理室２２０Ｄにて実行される疎水化処理では，まずゲートバルブ２４０Ｄを開いて，疎水化処理室６００内に，図９に示すような水素ラジカル処理後のウエハＷを搬入し，サセプタ６０４に載置する。
【０１０４】
その後，ゲートバルブ２４０Ｄを閉じて，排気装置６５６によって疎水化処理室６００内を排気して減圧状態（例えば５０Ｔｏｒｒ）とする。また，シリル化剤供給源６３０から気化器６３２にシリル化剤例えばＴＭＳＤＭＡを供給して気化させ，これを希釈ガス供給源６４０から供給される希釈ガスによって希釈してなる処理ガスをガス供給配管６２０及びシャワーヘッド６１０を介して，疎水化処理室６００内に導入する。これによって，ウエハＷにガス化したシリル化剤が供給される。気化器６３２の温度は例えば室温〜２００℃，シリル化剤流量は７００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）以下に調整される。
【０１０５】
また，サセプタ６０４に埋設されているヒータ６０６には，ヒータ電源６０８から電力を供給する。これによってヒータ６０６を発熱させて，ウエハＷを所定の温度例えば１８０℃になるように加熱制御する。
【０１０６】
シリル化剤としては，以上のＴＭＳＤＭＡに限らず，シリル化反応を起こす物質であれば使用可能である。分子内にシラザン結合（Ｓｉ−Ｎ結合）を有する化合物群の中で比較的小さな分子構造を持つもの，例えば分子量が２６０以下のものが好ましく，分子量１７０以下のものがより好ましい。具体的には，例えば，前記ＴＭＳＤＭＡの他，ＤＭＳＤＭＡ（Ｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ），ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｚａｎｅ），ＴＭＤＳ（１，１，３，３−Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｚａｎｅ），ＴＭＳｐｙｒｏｌｅ（１−Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｐｙｒｏｌｅ），ＢＳＴＦＡ（Ｎ，Ｏ−Ｂｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ）ｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｃｅｔａｍｉｄｅ），ＢＤＭＡＤＭＳ（Ｂｉｓ（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ）等を用いることが可能である。これらの化学構造を以下に示す。
【０１０７】
【化１】
2009010043.tif 000003
【０１０８】
上記化合物の中でも，誘電率の回復効果やリーク電流の低減効果が高いものとして，ＴＭＳＤＭＡ及びＴＭＤＳを用いることが好ましい。また，シリル化後の安定性の観点からは，シラザン結合を構成するＳｉが３つのアルキル基（例えばメチル基）と結合している構造のもの（例えばＴＭＳＤＭＡ，ＨＭＤＳなど）が好ましい。
【０１０９】
このように，疎水化処理室６００内にて，ウエハＷに対してシリル化剤を供給して，かつウエハＷの温度を例えば１８０℃に制御することによって，ウエハＷに疎水化処理が施される。そして，この疎水化処理後のウエハＷの膜構造を図１０に示す。
【０１１０】
このようなシリル化剤を含む処理ガスを用いた疎水化処理を行うと，図１０に示すように，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０のダメージ領域７４２にシリル化反応が起るので，減少したメチル基（−ＣＨ３）を回復させることができる。しかも，上述したように，本実施形態による疎水化処理では，その直前に行われた水素ラジカル処理によりＬｏｗ−ｋ膜７４０のダメージ領域７４２がメチル基（−ＣＨ３）になり易い状態になっているため，ダメージ領域７４２をより十分に回復させることができる。
【０１１１】
これにより，ダメージ領域７４２は元の組成に回復してダメージ領域７４２がなくなるとともに，配線溝７８０に露出するＬｏｗ−ｋ膜７４０の表面部分における組成もその末端がメチル基（−ＣＨ３）の組成になることによってＬｏｗ−ｋ膜７４０の表面部分に撥水層７６４が形成される。これにより，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０の露出表面に新たに水分が吸着されることを防止できるとともに，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０の内部に新たに水分が吸収されることを防止できる。
【０１１２】
なお，シリル化反応が進むことによって，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０の水分もさらに減少させることができる。しかも，ウエハＷの温度をＬｏｗ−ｋ膜７４０の膜質が熱によって劣化しない範囲で，比較的高い温度（例えば１８０℃）に加熱するので，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０中に水分７４４が残っていれば，それも脱離され易くなる。また，疎水化処理の処理時間（例えば１５０秒）は，水素ラジカル処理の処理時間（例えば６９秒）の２倍以上であり，ウエハＷをより長い時間高温に維持するので，これによっても水分７４４をより多く脱離させることができる。
【０１１３】
こうして，ステップＳ１５０にてＬｏｗ−ｋ膜７４０の疎水化処理が終了すると，ステップＳ１６０にて，共通搬送室２１０に備えられている処理ユニット側搬送機構２５０によってウエハＷを疎水化処理室６００としての処理室２２０Ｄから搬出し，第１，第２ロードロック室２３０Ｍ，２３０Ｎの一方，例えば第２ロードロック室２３０Ｎへ搬送する。次に，第２ロードロック室２３０Ｎに搬送されたウエハＷを搬送ユニット側搬送機構３２０によって元のカセット容器１０２に戻す。ここで本実施形態にかかるウエハ処理が完了する。そして，カセット容器１０２に戻されたウエハＷは，その後，他の基板処理装置（図示せず）へ搬送され，そこで所定のプロセス処理例えば，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０に形成された配線溝７８０への配線金属としての銅の埋め込み処理が施される。
【０１１４】
以上のように本実施形態にかかるウエハ処理によれば，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０から水分７４４を十分に除去することができ，しかも撥水層７４６を形成することによって，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０に新たに水分が吸収されないようにすることができる。しかも，これら一連のウエハ処理は，ウエハＷを大気に曝すことなく行われる。このため，ウエハＷの搬送中にＬｏｗ−ｋ膜７４０に新たに水分７４４が吸収されてしまうことを防止することができる。また，金属層７２２の露出表面が酸化してしまうことも防止することができる。これによって，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０の機械的強度が保たれ，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０の形状を維持することができ，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０からの他の膜の剥離を防止することができる。また，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０の誘電率が低く抑えられ，良好な電気的特性を得ることができる。
【０１１５】
また，エッチング処理においてＬｏｗ−ｋ膜７４０がダメージを受けても，そのダメージ領域を修復してＬｏｗ−ｋ膜７４０の膜質を回復させることができる。これによっても，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０について良好な電気的特性を得ることができる。また，エッチングによって形成された配線溝７８０の形状を崩すことなく維持することができる。
【０１１６】
また，金属層７２２の露出表面に金属化合物膜７２４が形成されていても，この露出表面をクリーニングすることができるため，金属層７２２の露出表面の面抵抗を小さくすることができる。したがって，配線溝７８０に埋め込まれる配線用金属と金属層７２２との接続部分での電気的抵抗を小さくすることができる。
【０１１７】
なお，水素ラジカル処理室５００から疎水化処理室６００へのウエハＷの搬送は，真空圧雰囲気下で行うことが最も好ましいが，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０への水分浸入や金属層７２２の露出表面の酸化を抑制するためには，少なくとも水分や酸素を低く抑えられた空間内で行うことが好ましい。
【０１１８】
ところで，水素ラジカル処理は，上述したように，従来以上に多くの水分をＬｏｗ−ｋ膜から脱離させることができるが，Ｌｏｗ−ｋ膜の露出表面に撥水層が形成されるわけではないので，Ｌｏｗ−ｋ膜の露出表面は水分が吸収され易い状態である。従って，水素ラジカル処理を行っただけでは，Ｌｏｗ−ｋ膜に再び水分が吸収される可能性が高い。このため，もし水素ラジカル処理を行った後にウエハＷを大気中に放置すれば，時間経過とともに水分をどんどん吸収し，Ｌｏｗ−ｋ膜の電気的特性及び機械的強度は時間経過とともに劣化してしまう。このため，次に行う処理（例えばウエットクリーニング処理や配線用の金属の埋込み処理）などにも影響が生じる。従って，このように水素ラジカル処理を行った後に大気中に取り出す運用を行うときには，次に行う処理までの時間はできるだけ短くなるように管理しなければならない。
【０１１９】
これに対して，本実施形態にかかるウエハ処理では，このような水素ラジカル処理の欠点を補うことができる。すなわち，水素ラジカル処理後に連続して疎水化処理を行い，その間の搬送は真空圧雰囲気下で行うため，水素ラジカル処理後にＬｏｗ−ｋ膜の露出表面から再び水分が吸収されない状態で，疎水化処理によりＬｏｗ−ｋ膜の露出表面に撥水層を形成することができる。これにより，例えば本実施形態による疎水化処理後はウエハＷを大気中に取り出しても，Ｌｏｗ−ｋ膜の露出表面から水分が吸収され難いので，時間経過によるＬｏｗ−ｋ膜の電気的特性及び機械的強度の劣化を防止できる。従って，本実施形態によれば，次に行う処理までの時間は特に管理する必要がなくなる。この点で，処理後のウエハＷの管理を容易にすることができる効果もある。
【０１２０】
ここで，Ｌｏｗ−ｋ膜の時間経過による機械的強度の変化について，水素ラジカル処理のみを行った場合と，水素ラジカル処理と疎水化処理とを連続して行った場合とを比較する実験を行った結果について説明する。図１１Ａは，Ｌｏｗ−ｋ膜を有するサンプルウエハに対して水素ラジカル処理のみを行った直後と大気圧雰囲気下に４８時間置いた後のＬｏｗ−ｋ膜の硬さ（ここでは弾性率の特性）をそれぞれ検出してグラフにしたものであり，図１１Ｂは，水素ラジカル処理のみを行った直後と真空圧雰囲気下に４８時間置いた後のＬｏｗ−ｋ膜の弾性率の特性をそれぞれ検出してグラフにしたものである。図１１Ｃは水素ラジカル処理と疎水化処理を連続して行った直後と大気圧雰囲気下に４８時間置いた後のＬｏｗ−ｋ膜の弾性率の特性をそれぞれ検出してグラフにしたものである。
【０１２１】
本実験におけるＬｏｗ−ｋ膜の弾性率の特性は，ナノインデンテーション（押込み）法を用いて検出した。具体的にはＬｏｗ−ｋ膜の表面から深さ方向に先端形状が三角錐の圧子（バーコビッチ圧子）を押し込み，そのときの圧子にかかる荷重を精密に制御しながら圧子の侵入量をｎｍの精度で測定し，得られたデータを解析してＬｏｗ−ｋ膜の弾性率を求めている。従って，図１１Ａ〜図１１Ｃでは，Ｌｏｗ−ｋ膜の弾性率が大きいほど，Ｌｏｗ−ｋ膜の弾性特性が良好であり，Ｌｏｗ−ｋ膜の弾性率が小さいほどＬｏｗ−ｋ膜の弾性特性が劣化していることになる。また，サンプルウエハを大気圧雰囲気下に置く場合には，大気圧雰囲気であって高湿度環境下（例えば温度８０℃，湿度８０％）に４８時間おいた後のＬｏｗ−ｋ膜の弾性率を測定する加速試験を行った。
【０１２２】
なお，本実験での水素ラジカル処理におけるプロセス条件は例えば次の通りである。水素ラジカル処理室５００内の圧力を１．５Ｔｏｒｒに調整し，水素ラジカル処理室５００に水素ガスとヘリウムガスの混合ガス（水素ガスの混合割合は例えば４％）を導入しつつ，高周波電源５１８からコイル５１６に高周波電力例えば４０００Ｗを供給して，ベルジャ５０４内に誘導電磁界を形成する。また，載置台５０６に埋設されているヒータ５１２には，ヒータ電源５１４から電力を供給する。これによってヒータ５１２を発熱させて，ウエハＷを３００℃に加熱制御する。そして，この水素ラジカル処理の時間は６９秒とする。
【０１２３】
また，本実験での疎水化処理におけるプロセス条件は例えば次の通りである。疎水化処理室６００内の圧力を５０Ｔｏｒｒに調整し，疎水化処理室６００にＴＭＳＤＭＡガスを導入する。また，ウエハＷを所定の温度例えば１８０℃に加熱制御する。そして，この疎水化処理の時間は１５０秒とする。
【０１２４】
この実験結果によれば，水素ラジカル処理のみを行った場合（図１１Ａ，図１１Ｂ）には，処理直後よりも４８時間経過後の方がＬｏｗ−ｋ膜の弾性率が全体的に低くなっているので，時間経過に応じてＬｏｗ−ｋ膜の機械的強度が劣化していくことがわかる。しかも，高湿度環境の大気圧雰囲気で４８時間経過した場合（図１１Ａ）の方が，低湿度環境の真空圧雰囲気で４８時間経過した場合（図１１Ｂ）よりもＬｏｗ−ｋ膜の機械的強度の劣化が激しいこともわかる。これは，Ｌｏｗ−ｋ膜の周囲に水分が多いほど，Ｌｏｗ−ｋ膜により多くの水分が吸収され，膜強度が著しく低下することを示している。
【０１２５】
これに対して，水素ラジカル処理と疎水化処理とを連続して行った場合（図１１Ｃ）には，処理直後よりも４８時間経過後の方がＬｏｗ−ｋ膜の弾性率がほとんど変化していないので，時間が経過してもＬｏｗ−ｋ膜の機械的強度はほとんど劣化しないことがわかる。しかも，水素ラジカル処理と疎水化処理を連続して行った後は，真空圧雰囲気の場合は言うまでもなく，高湿度環境の大気圧雰囲気の場合に４８時間経過しても，Ｌｏｗ−ｋ膜の機械的強度は劣化しない。
【０１２６】
このように，水素ラジカル処理後に連続して疎水化処理を行うことによって，水素ラジカル処理のみを行った場合に比して，時間経過によるＬｏｗ−ｋ膜の機械的強度の劣化を効果的に防止できる。従って，本実施形態によれば，水素ラジカル処理及び疎水化処理を施した後，次のプロセス処理，例えばウエットクリーニング処理やＬｏｗ−ｋ膜７４０に形成されている配線溝７８０への配線金属としての銅の埋め込み処理などを行うまでに，ウエハＷを例えばカセット容器内に収容したまま長時間大気中で待機させなければならない場合であっても，Ｌｏｗ−ｋ膜７４０の機械的強度を保つことができる。この結果，配線溝７８０の形状が崩れることなく，そこに配線金属を埋め込むことができる。また，より多層の配線構造を形成することができる。
【０１２７】
なお，上記実施形態では，基板処理装置１００にエッチング処理室４００，水素ラジカル処理室５００，疎水化処理室６００を設けた場合について説明したが，必ずしもこれに限定されるものではなく，基板処理装置１００にエッチング処理室４００を設けることなく，水素ラジカル処理室５００と疎水化処理室６００のみを設けるようにしてもよい。この場合，エッチング処理は，別の基板処理装置によって行うようにしてもよい。この場合，別の基板処理装置でエッチング処理が終了した後は，基板処理装置１００に大気圧雰囲気内でウエハＷを搬送するようにしてもよい。
【０１２８】
この場合には，エッチング処理後に凹部に露出した低誘電率絶縁膜と金属層の表面が大気に晒されるので，低誘電率絶縁膜内に大気中の水分が吸収されてしまう可能性が高くなるとともに，金属層の露出表面には不所望の金属化合物膜として金属酸化膜が形成される可能性が高くなる。このような場合でも，本実施形態にかかる水素ラジカル処理室５００及び疎水化処理室６００を行うことにより，大気搬送によって低誘電率絶縁膜内に取り込まれた大気中の水分についても十分に離脱させることができるとともに，金属層の表面に形成された不所望の金属酸化膜も除去することができる。
【０１２９】
上記実施形態により詳述した本発明については，上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを記憶した記憶媒体等の媒体をシステムあるいは装置に供給し，そのシステムあるいは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体等の媒体に記憶されたプログラムを読み出して実行することによっても達成され得る。
【０１３０】
この場合，記憶媒体等の媒体から読み出されたプログラム自体が上述した実施形態の機能を実現することになり，そのプログラムを記憶した記憶媒体等の媒体は本発明を構成することになる。プログラムを供給するための記憶媒体等の媒体としては，例えば，フロッピー（登録商標）ディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−ＲＷ，ＤＶＤ＋ＲＷ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどが挙げられる。また，プログラムを上記の各記憶媒体に対してネットワークを介してダウンロードして提供することも可能である。
【０１３１】
なお，コンピュータが読み出したプログラムを実行することにより，上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく，そのプログラムの指示に基づき，コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが実際の処理の一部又は全部を行い，その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合も，本発明に含まれる。
【０１３２】
さらに，記憶媒体等の媒体から読み出されたプログラムが，コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後，そのプログラムの指示に基づき，その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い，その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合も，本発明に含まれる。
【０１３３】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１３４】
例えば，上記実施形態では，疎水化処理としてシリル化処理を例示したが，必ずしもこれに限定されるものではなく，他の処理ガスを用いた疎水化処理であってもよい。また本発明には，Ｌｏｗ−ｋ膜として，ＳＯＤ装置で形成されるＭＳＱ（ｍｅｔｈｙｌ−ｈｙｄｒｏｇｅｎ−ＳｉｌｓｅｓＱｕｉｏｘａｎｅ）（多孔質又は緻密質）の他，ＣＶＤで形成される無機絶縁膜の１つであるＳｉＯＣ系膜（従来のＳｉＯ２膜のＳｉ−Ｏ結合にメチル基（−ＣＨ３）を導入して，Ｓｉ−ＣＨ３結合を混合させたもので，Ｂｌａｃｋ  Ｄｉａｍｏｎｄ（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社），Ｃｏｒａｌ（Ｎｏｖｅｌｌｕｓ社），Ａｕｒｏｒａ（ＡＳＭ社）等がこれに該当し，緻密質のものとポーラス（多孔質）なものが存在する）等を適用することができる。
【０１３５】
また，上記実施形態にかかる被処理基板には反射防止膜（ＢＡＲＣ）が含まれているが，本発明において反射防止膜は必須ではない。また，被処理基板として半導体ウエハを用いた場合について本発明の実施形態を説明したが，これに限らず他の基板であっても本発明の適用は可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
本発明は，多層配線構造を有する半導体装置が形成される被処理基板の基板処理方法，基板処理装置，及び記録媒体に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明の実施形態にかかる基板処理装置の構成例を示す横断面図である。
【図２】図１に示す制御部の構成例を示すブロック図である。
【図３】同実施形態にかかる基板処理装置に設けられるエッチング処理室の構成例を示す縦断面図である。
【図４】同実施形態にかかる基板処理装置に設けられる水素ラジカル処理室の構成例を示す縦断面図である。
【図５】同実施形態にかかる基板処理装置に設けられる疎水化処理室の構成例を示す縦断面図である。
【図６】同実施形態にかかる基板処理装置での処理対象となる処理前のウエハの膜構造の具体例を示す断面図である。
【図７】同実施形態にかかる基板処理装置で行われるウエハ処理の各工程を示すフローチャートである。
【図８】エッチング処理後のウエハ上の膜構造の例を示す断面図である。
【図９】水素ラジカル処理後のウエハ上の膜構造の例を示す断面図である。
【図１０】疎水化処理後のウエハ上の膜構造の例を示す断面図である。
【図１１Ａ】水素ラジカル処理のみを行った場合のＬｏｗ−ｋ膜について，水素ラジカル処理直後と大気圧雰囲気下に４８時間置いた後の弾性率を検出した実験結果をグラフで示した図である。
【図１１Ｂ】水素ラジカル処理のみを行った場合のＬｏｗ−ｋ膜について，水素ラジカル処理後と真空圧雰囲気下に４８時間置いた後の弾性率を検出した実験結果をグラフで示した図である。
【図１１Ｃ】水素ラジカル処理と疎水化処理を連続して行った場合について，水素ラジカル処理後と真空圧雰囲気下に４８時間置いた後の弾性率を検出した実験結果をグラフで示した図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１００      基板処理装置
１０２（１０２Ａ〜１０２Ｃ）      カセット容器
１２０      制御部
１２２      ＣＰＵ
１２４      ＲＯＭ
１２６      ＲＡＭ
１２８      表示手段
１３０      入出力手段
１３２      報知手段
１３４      各種コントローラ
１４０      記憶手段
１４２      搬送プログラム
１４４      処理プログラム
１４６      処理条件データ
１５０      バスライン
２００      処理ユニット
２１０      共通搬送室
２２０（２２０Ａ〜２２０Ｆ）      処理室
２２２（２２２Ａ〜２２２Ｆ）      載置台
２３０（２３０Ｍ,２３０Ｎ）      ロードロック室
２３２（２３２Ｍ，２３２Ｎ）      受渡台
２４０Ａ〜２４０Ｆ      ゲートバルブ
２４０Ｍ，２４０Ｎ      ゲートバルブ
２４２Ｍ，２４２Ｎ      ゲートバルブ
２５０      処理ユニット側搬送機構
２５２Ａ，２５２Ｂ      ピック
２５４      基台
２５６      案内レール
２５８      フレキシブルアーム
３００      搬送ユニット
３０２（３０２Ａ〜３０２Ｃ）      カセット台
３０４      オリエンタ
３０６      回転載置台
３０８      光学センサ
３１０      搬送室
３１４（３１４Ａ〜３１４Ｃ）      搬出入口
３２０      搬送ユニット側搬送機構
３２２      基台
３２４      案内レール
３２６Ａ，３２６Ｂ      ピック
４００      エッチング処理室
４０２      処理容器
４０４      内部空間
４０６      下部電極
４０８      上部電極
４１０      ガス吐出口
４２０      ガス導入口
４２２      排気管
４３０      磁石
４４０      電力供給装置
４４２Ａ    第１電力供給源
４４２Ｂ    第２電力供給源
４４４Ａ    第１フィルタ
４４４Ｂ    第２フィルタ
４４６Ａ    第1整合器
４４６Ｂ    第２整合器
４４８Ａ    第1電源
４４８Ｂ    第２電源
５００      水素ラジカル処理室
５０２      処理室本体
５０４      ベルジャ
５０６      載置台
５０８      支持部材
５１０      クランプリング
５１２      ヒータ
５１４      ヒータ電源
５１６      コイル
５１８      高周波電源
５２０      ガス供給源
５２２      ガス導入口
５２４      ガス配管
５２６      排気管
５２８      排気装置
５３２      搬出入口
６００      疎水化処理室
６０２      処理容器
６０４      サセプタ
６０６      ヒータ
６０８      ヒータ電源
６１０      シャワーヘッド
６１２      ガス導入口
６１４      ガス吐出孔
６２０      ガス供給配管
６２２      配管
６２４      配管
６３０      シリル化剤供給源
６３２      気化器
６３４      マスフローコントローラ
６３６      開閉バルブ
６４０      希釈ガス供給源
６４４      マスフローコントローラ
６４６      開閉バルブ
６５０      排気口
６５２      排気管
６５４      圧力制御バルブ
６５６      排気装置
６６２      搬出入口
７１０      Ｓｉ基板
７２０      下地絶縁膜
７２２      金属層
７２４      金属化合物膜
７３０      エッチングストッパ膜
７４０      Ｌｏｗ−ｋ膜
７４２      ダメージ領域
７４４      水分
７４６      撥水層
７５０      キャップ膜
７６０      反射防止膜
７７０      フォトレジスト膜
７８０      配線溝
Ｗ        ウエハ
【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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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