JP3530810B2 - 基板処理方法 - Google Patents

Description

【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
製造工程等の技術分野に属し、特に例えば基板上に絶縁
膜材料として塗布された、粒子またはコロイドを有機溶
媒に分散させたゾル状の塗布膜をゲル化する際にゲル化
処理を施すための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は、
例えば、ＳＯＤ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉ
ｃ）システムにより層間絶縁膜を形成している。このＳ
ＯＤシステムでは、ゾル−ゲル方法等により、ウエハ上
に塗布膜をスピンコートし、化学的処理または加熱処理
等を施して層間絶縁膜を形成している。

【０００３】例えばゾル−ゲル方法により層間絶縁膜を
形成する場合には、まず半導体ウエハ（以下、「ウエ
ハ」と呼ぶ。）上に絶縁膜材料、例えばＴＥＯＳ（テト
ラエトキシシラン）のコロイドを有機溶媒に分散させた
溶液を供給する。次に、溶液が供給されたウエハをゲル
化処理し、次いで溶媒の置換を行う。そして、溶媒の置
換されたウエハを加熱処理している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これら一連の工程のう
ちウエハをゲル化処理（エージング処理）する工程で
は、例えばアンモニアの気体と水蒸気とを混合した処理
気体を供給しつつ排気するように構成された処理室内の
熱板上でウエハを例えば１００℃前後で加熱処理してい
る。このように処理気体に水蒸気が含まれていることに
より、絶縁膜材料として塗布された塗布膜に含まれるＴ
ＥＯＳのコロイドがゲル化して網目状に連鎖される。ゲ
ル化した直後の塗布膜には水分が含有されており、塗布
膜中の水分を他の溶媒に置き換えた後、溶媒を除去し、
乾燥して絶縁膜を得る。あるいは、塗布膜中の水分を除
去し、乾燥して絶縁膜を得る。このような塗布膜中の水
分の除去には、全体的な処理時間に要する時間が非常に
長くなる、という課題がある。

【０００５】そこで、このような課題を解決するため
に、例えば処理気体に含まれる水蒸気の割合を少なくす
ることが考えられる。しかしながら、その場合には、Ｔ
ＥＯＳのコロイドがゲル化して網目状に連鎖する反応速
度が遅くなり、エージング処理に要する時間が非常に長
くなる、という課題がある。更に、水分は加熱時に、熱
板からウエハに対して熱を伝える熱伝達媒体として働く
ため、水分が少ないと、熱板からウエハ上に塗布された
塗布膜に伝達する熱にばらつきが生じ、形成された層間
絶縁膜の表面に凹凸を生じる。そして、このような凹凸
はその上に形成される配線の絶縁不良等を生じさせるこ
とになる。

【０００６】本発明は、このような事情に基づきなされ
たもので、処理時間を短くしつつ、基板に対する加熱を
均一に行うことができる基板処理方法を提供することを
目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の第１の観点は、基板が配置された処理室内
にアルカリ系の気体と水蒸気とを混合した処理気体を導
入しつつ基板を加熱する工程と、処理気体を処理室内に
導入してから所定時間経過後に処理気体の水蒸気の割合
を減少させる工程とを有する基板処理方法が提供され
る。

【０００８】このような構成によれば、処理気体に晒し
た後の塗布膜に含まれる水分量を少量化することがで
き、この水分の除去に要する処理時間を短縮することが
できる。

【０００９】本発明の第２の観点は、基板が配置された
処理室内にアルカリ系の気体と水蒸気とを混合した処理
気体を導入しつつ前記基板を加熱する工程と、前記処理
気体を前記処理室内に導入してから所定時間経過後に前
記処理気体の水蒸気の割合を減少させる工程とを有する
基板処理方法において、前記処理気体は、前記処理室内
に徐々にその量を増加させて導入されることを特徴とす
る。本発明の第３の観点は、基板が配置された処理室内
にアルカリ系の気体と水蒸気とを混合した処理気体を導
入しつつ前記基板を加熱する工程と、前記処理気体を前
記処理室内に導入してから所定時間経過後に前記処理気
体の水蒸気の割合を減少させる工程とを有する基板処理
方法において、前記処理室内は徐々に加圧されることを
特徴とする。本発明の第４の観点は、基板が配置された
処理室内にアルカリ系の気体と水蒸気とを混合した処理
気体を導入しつつ前記基板を加熱する工程と、前記処理
気体を前記処理室内に導入してから所定時間経過後に前
記処理気体の水蒸気の割合を減少させる工程とを有する
基板処理方法において、前記処理室内は常圧よりも低い
圧力に減圧され、その後常圧よりも高く加圧されること
を特徴とする。

【００１０】

【００１１】

【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。

【００１２】この実施形態は、本発明の基板処理方法
を、ウエハ上に層間絶縁膜を形成するためのＳＯＤ（Ｓ
ｐｉｎ ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）処理システムに
適用したものである。図１〜図３はこのＳＯＤ処理シス
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。

【００１３】このＳＯＤ処理システム１は、基板として
の半導体ウエハ（以下、ウエハと呼ぶ。）Ｗをウエハカ
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、ウエハカ
セットＣＲに対してウエハ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
枚ずつウエハ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、エージング工程にて必要とされるアンモニア水
のボトル、バブラー、ドレインボトル等が設置されたキ
ャビネット１２とを一体に接続した構成を有している。

【００１４】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
個例えば４個までのウエハカセットＣＲがそれぞれのウ
エ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）及びウエハカセ
ットＣＲ内に収納されたウエハのウエハ配列方向（Ｚ垂
直方向）に移動可能なウエハ搬送体２１が各ウエハカセ
ットＣＲに選択的にアクセスするようになっている。更
に、このウエハ搬送体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
プレート（ＴＣＰ）にもアクセスできるようになってい
る。

【００１５】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エハ搬送機構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。

【００１６】図２に示すように、第１の組Ｇ１では、カ
ップＣＰ内でウエハＷをスピンチャックに載せて絶縁膜
材料を供給し、ウエハを回転させることによりウエハ上
に均一な絶縁膜材料を塗布するＳＯＤ塗布処理ステーシ
ョン（ＳＣＴ）と、カップＣＰ内でウエハＷをスピンチ
ャックに載せてＨＭＤＳ及びヘプタン等のエクスチェン
ジ用薬液を供給し、ウエハ上に塗布された絶縁膜中の溶
媒を乾燥工程前に他の溶媒に置き換える処理を行うソル
ベントエクスチェンジ処理ステーション（ＤＳＥ）とが
下から順に２段に重ねられている。

【００１７】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。

【００１８】図３に示すように、第３の組Ｇ３では、２
個の低酸素高温加熱処理ステーション（ＯＨＰ）と、低
温加熱処理ステーション（ＬＨＰ）と、２個の冷却処理
ステーション（ＣＰＬ）と、受け渡し・冷却プレート
（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。ここで、低酸素高温加
熱処理ステーション（ＯＨＰ）は密閉化可能な処理室内
にウエハＷが載置される熱板を有し、熱板の外周の穴か
ら均一にＮ_２を吐出しつつ処理室上部中央より排気し、
低酸素化雰囲気中でウエハＷを高温加熱処理する。低温
加熱処理ステーション（ＬＨＰ）はウエハＷが載置され
る熱板を有し、ウエハＷを低温加熱処理する。冷却処理
ステーション（ＣＰＬ）はウエハＷが載置される冷却板
を有し、ウエハＷを冷却処理する。受け渡し・冷却プレ
ート（ＴＣＰ）は下段にウエハ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、カセットブロ
ック１０と処理ブロック１１との間でウエハＷの受け渡
しを行う。

【００１９】第４の組Ｇ４では、低温加熱処理ステーシ
ョン（ＬＨＰ）、２個の低酸素キュア・冷却処理ステー
ション（ＤＣＣ）と、エージング処理ステーション（Ｄ
ＡＣ）とが上から順に多段に配置されている。ここで、
低酸素キュア・冷却処理ステーション（ＤＣＣ）は密閉
化可能な処理室内に熱板と冷却板とを隣接するように有
し、Ｎ_２置換された低酸素雰囲気中で高温加熱処理する
と共に加熱処理されたウエハＷを冷却処理する。エージ
ング処理ステーション（ＤＡＣ）は密閉化可能な処理室
内にアルカリ系の気体であるアンモニアガスと水蒸気と
を混合した処理気体（ＮＨ_３＋Ｈ_２Ｏ）を導入してウエ
ハＷをエージング処理し、ウエハＷ上の絶縁膜材料をウ
エットゲル化する。

【００２０】図４は主ウエハ搬送機構２２の外観を示し
た斜視図であり、この主ウエハ搬送機構２２は上端及び
下端で相互に接続され対向する一対の壁部２５、２６か
らなる筒状支持体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はモータ３１の回転軸に接続されており、この
モータ３１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上にはピンセット
が例えば３本備えられている。これらのピンセット４
１、４２、４３は、いずれも筒状支持体２７の両壁部２
５、２６間の側面開口部４４を通過自在な形態及び大き
さを有しており、Ｘ方向に沿って前後移動が自在となる
ように構成されている。そして、主ウエハ搬送機構２２
はピンセット４１、４２、４３をそ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
ンとの間でウエハＷの受け渡しを行う。

【００２１】図５は上述したエージング処理ステーショ
ン（ＤＡＣ）の断面図、図６はその平面図である。図７
はエージング処理ステーション（ＤＡＣ）における処理
室の構成を示す断面図、図８はその平面図である。

【００２２】図５及び図６に示すように、エージング処
理ステーション（ＤＡＣ）の中央には、処理室５１が配
置されている。処理室５１は処理室本体５２とこの処理
室本体５２に対して昇降可能に配置された蓋体５３とを
有する。また、処理室５１に隣接するように２つの昇降
シリンダー５４，５５が配置されている。昇降シリンダ
ー５４は支持部材５６を介して蓋体５３に接続されてお
り、蓋体５３を昇降駆動する。また昇降シリンダー５５
は支持部材５７を介して後述する３本の支持ピン５８に
接続され、支持ピン５８を昇降駆動する。

【００２３】図７及び図８に示すように、処理室本体５
２のほぼ中央には熱板６０が配置されている。この熱板
６０内には図示を省略したヒータが内蔵されている。熱
板６０はヒータによってエージング処理を行うための温
度、例えば１００℃前後に加熱されるようになってい
る。また熱板６０表面から裏面には、複数個、例えば３
個の孔６１が同心円上に設けられている。各孔６１には
上述した支持ピン５８が熱板６０表面から出没可能に配
置されている。そして支持ピン５８は、熱板６０の表面
から突き出た状態で、主ウエハ搬送機構２２との間でウ
ェハＷの受け渡しを行う。主ウエハ搬送機構２２からウ
エハＷを受け取った支持ピン５８は、下降して熱板６０
内に没し、これによりウエハＷが熱板６０上に載置さ
れ、ウエハＷの加熱が行われるようになっている。更に
ウエハＷを熱板６０上に密着することなく熱板６０上で
浮かせて保持するためのプロキシミティシート６２ａが
熱板６０表面のウエハＷ載置位置の外周部の複数カ所、
例えば６カ所に配置されている。またプロキシミティシ
ート６２ａは、それぞれウエハＷ載置位置の外側に延在
しており、各プロキシミティシート６２ａの延在した位
置には、それぞれウエハＷの案内用の案内ガイド６３が
配置されている。

【００２４】また上述したように処理室本体５２の上方
には蓋体５３が昇降可能に配置されている。処理室本体
５２外周の蓋体５３の密着面には、シール部材６２が配
置されており、またこの密着面には図示を省略した真空
引き装置に接続された吸引孔６４が複数設けられてい
る。そして、蓋体５３が下降した状態で、吸引孔６４が
真空引きされて蓋体５３外周の密着面と処理室本体５２
の密着面とが密着して処理室５１内に密閉空間Ｓを形成
するように構成されている。更に蓋体５３のほぼ中央、
つまり熱板６０の上方中央には、排気装置８１に接続さ
れた排気孔６５が設けられている。

【００２５】処理室本体５２の裏面外周寄りには、処理
室５１内に処理気体を及びパージ用の窒素（Ｎ_２）ガス
を供給する供給装置８２に接続された供給路６６が設け
られている。熱板６０裏面の外周の内側に沿って、供給
路６６を介して供給装置から供給された処理気体を一旦
蓄えて熱板６０の外縁から該熱板６０の表面に向けて案
内する案内室６７が設けられている。

【００２６】案内室６７内には、案内室６７内を上下に
仕切るための仕切板６８が設けられている。そして仕切
板６８によって仕切られた下方室６９の底面外側には上
記の供給路６６が設けられ、下方室６９の内側において
下方室６９は仕切板６８によって仕切られた上方室７０
との間で連通している。

【００２７】また下方室６９の底面には、供給装置から
供給された処理気体を熱板６０裏面の外周に沿って案内
する環状の案内溝７１が例えば４本設けられている。更
に上方室７０には、供給装置から供給された処理気体を
熱板６０裏面の外周に沿って案内する環状の案内板７２
〜７５が例えば４枚設けられている。最内周に配置され
た案内板７２は仕切板６８上に配置され、熱板６０裏面
との間で隙間を有し、次の案内板７３は熱板６０裏面に
配置され、仕切板６８との間で隙間を有し、次の案内板
７４は仕切板６８上に配置され、熱板６０裏面との間で
隙間を有し、最外周の案内板７５は熱板６０裏面に配置
され、仕切板６８との間で隙間を有する。そして、処理
室本体５２の内周と熱板６０の外縁との間に隙間７６が
設けられ、この隙間７６を介して案内室６７から熱板６
０の表面に処理気体及びパージ用の窒素（Ｎ_２）ガスが
供給されるようになっている。

【００２８】制御部８３は上述した排気装置８１及び供
給装置８２等の動作を制御する。例えば排気装置８１は
排気量が制御され、供給装置８２は供給する処理気体や
窒素ガスの導入量（導入圧）が制御され、更に供給する
処理気体の水蒸気の割合が制御される。排気装置８１に
よる排気量及び供給装置８２による処理気体や窒素ガス
の導入量を制御することで処理室５１内の圧力が制御さ
れるようになっている。供給装置８２にはヒータが組み
込まれており、供給装置８２に導入される窒素ガス及び
水はこのヒータにより温調され、処理気体となって供給
される。処理気体の水蒸気の割合の調整は、ヒータの温
度調整により行われる。

【００２９】また、処理室５１内にはこのような処理室
５１内の圧力を検出するための圧力センサー８４が配置
されており、圧力センサー８４による検出結果は制御部
８３に伝えられるようになっている。

【００３０】次にこのように構成されたＳＯＤ処理シス
テム１における動作について説明する。図９はこのＳＯ
Ｄ処理システム１における処理フローを示している。

【００３１】まずカセットブロック１０において、処理
前のウエハＷはウエハカセットＣＲからウエハ搬送体２
１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・冷却プレート（ＴＣＰ）における受け渡し台
へ搬送される。

【００３２】受け渡し・冷却プレート（ＴＣＰ）におけ
る受け渡し台に搬送されたウエハＷは主ウエハ搬送機構
２２を介して冷却処理ステーション（ＣＰＬ）へ搬送さ
れる。そして冷却処理ステーション（ＣＰＬ）におい
て、ウエハ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冷却される（ステップ
９０１）。

【００３３】冷却処理ステーション（ＣＰＬ）で冷却処
理されたウエハＷは主ウエハ搬送機構２２を介してＳＯ
Ｄ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）へ搬送される。そし
てＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）において、ウ
エハＷはＳＯＤ塗布処理が行われる（ステップ９０
２）。

【００３４】ＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）で
ＳＯＤ塗布処理が行われたウエハＷは主ウエハ搬送機構
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）の
処理室５１では、支持ピン５８が熱板６０の表面から突
き出た状態で、主ウエハ搬送機構２２からウエハＷを受
け取る。次に、支持ピン５８が下降して熱板６０上に載
置されると共に、蓋体５３が下降して蓋体５３外周の密
着面と処理室本体５２の密着面とが密着して処理室５１
内に密閉空間Ｓが形成される。そして、供給装置８２よ
り供給路６６を介して処理室５１内の密閉空間Ｓに処理
気体を供給する。

【００３５】図１０は処理室５１内に処理気体及びその
後窒素ガスを供給する際の処理室内の圧力の時間的変化
並びに処理室５１内に導入される処理気体の含まれる水
蒸気の割合の時間的変化を示す一例である。

【００３６】上述したように排気装置８１による排気量
及び供給装置８２による処理気体の導入量を制御するこ
とで、例えばまず処理室５１内の密閉空間Ｓを常圧から
第１の圧力である２０００Ｐａまで加圧し、この状態を
例えば２０秒程度維持する（図１０の期間）。

【００３７】その後、処理室５１内の密閉空間Ｓを２０
００Ｐａから第２の圧力である例えば３０００Ｐａまで
加圧し、この状態を例えば４０秒程度維持する（図１０
の期間）。

【００３８】ここで、このような処理を開始してから例
えば４０秒程度経過したとき（図１０の期間）処理室
５１内に導入される処理気体の含まれる水蒸気の割合を
減少させ、その後２０秒程度に亘って（処理気体による
処理の終了まで）減少させ続ける（図１０の期間）。
例えば処理を開始してから４０秒程度までは、水蒸気の
割合は１００〜８０％程度であり、最終的には水蒸気の
割合は６０〜４０％程度まで減少することが好ましい。

【００３９】以上の及びの期間によって処理室５１
内のウエハＷは処理気体によってエージング処理され、
ウエハＷ上の絶縁膜材料がゲル化される（ステップ９０
３）。

【００４０】このように本実施形態では、処理開始から
例えば４０秒程度、処理気体の含まれる水蒸気の割合を
比較的大きくしているので、ＴＥＯＳのコロイドがゲル
化して網目状に連鎖されることが促進され、エージング
処理に要する時間が短くなる。更に、水分が充分に供給
されるので、ウエハ全面に水分が行きわたり、水分は熱
板からウエハに対して熱を伝える熱伝達媒体として働い
て、ウエハＷに対して均一に加熱が行われる。このよう
にある程度のゲル化が進んだ後、処理気体の水蒸気の割
合を減少させているので、ゲル化によって生じる塗布膜
中の水分量が少量化される。この結果、後述するソルベ
ントエクスチェンジ処理ステーション（ＤＳＥ）におけ
る塗布膜中の水分を他の溶媒に置き換える処理の処理時
間を短縮することができ、全体的な処理時間を短縮する
ことができる。尚、絶縁膜材料によっては、このソルベ
ントエクスチェンジ処理ステーション（ＤＳＥ）での工
程を削除することができる。この場合においても、塗布
膜中の水分を除去する必要があるので、塗布膜中の水分
が少量化されることにより、塗布膜中の水分除去に要す
る時間が短縮され、全体的な処理時間を短縮することが
できる。

【００４１】また本実施形態では、処理室５１内に処理
気体を導入した後の例えば２０秒程度は処理室５１内を
常圧よりも高い例えば２０００Ｐａ程度の第１の圧力と
し、その後処理室５１内を第１の圧力よりも高い例えば
３０００Ｐａ程度の第２の圧力としているので、表面に
凹凸が生じることもなく、所望の膜厚の層間絶縁膜をウ
エハＷ上に形成することができ、しかも処理時間を短く
することができる。

【００４２】そして、アンモニアガスの拡散を防止する
ため、その後一旦処理室５１内の密閉空間Ｓを常圧に戻
し、供給装置８２から処理室５１内の密閉空間Ｓへ窒素
ガスを１０秒程度供給し、処理室５１内の密閉空間Ｓを
窒素ガスでパージする（図１０の期間）。

【００４３】次に、蓋体５３を上昇すると共に、支持ピ
ン５８を上昇してウエハＷを主ウエハ搬送機構２２に受
け渡す。

【００４４】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エハＷは主ウエハ搬送機構２２
を介してソルベントエクスチェンジ処理ステーション
（ＤＳＥ）へ搬送される。そしてソルベントエクスチェ
ンジ処理ステーション（ＤＳＥ）において、ウエハＷは
エクスチェンジ用薬液が供給され、ウエハ上に塗布され
た絶縁膜中の溶媒を他の溶媒に置き換える処理が行われ
る（ステップ９０４）。

【００４５】ソルベントエクスチェンジ処理ステーショ
ン（ＤＳＥ）で置換処理が行われたウエハＷは主ウエハ
搬送機構２２を介して低温加熱処理ステーション（ＬＨ
Ｐ）へ搬送される。そして低温加熱処理ステーション
（ＬＨＰ）において、ウエハＷは低温加熱処理される
（ステップ９０５）。

【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エハＷは主ウエハ搬送機構２２を介
して低酸素高温加熱処理ステーション（ＯＨＰ）へ搬送
される。そして低酸素高温加熱処理ステーション（ＯＨ
Ｐ）において、ウエハＷは低酸素化雰囲気中での高温加
熱処理が行われる（ステップ９０６）。

【００４７】低酸素高温加熱処理ステーション（ＯＨ
Ｐ）で高温加熱処理が行われたウエハＷは主ウエハ搬送
機構２２を介して低酸素キュア・冷却処理ステーション
（ＤＣＣ）へ搬送される。そして低酸素キュア・冷却処
理ステーション（ＤＣＣ）において、ウエハＷは低酸素
雰囲気中で高温加熱処理され、冷却処理される（ステッ
プ９０７）。

【００４８】低酸素キュア・冷却処理ステーション（Ｄ
ＣＣ）で処理されたウエハＷは主ウエハ搬送機構２２を
介して受け渡し・冷却プレート（ＴＣＰ）における冷却
板へ搬送される。そして受け渡し・冷却プレート（ＴＣ
Ｐ）における冷却板において、ウエハＷは冷却処理され
る（ステップ９０８）。

【００４９】受け渡し・冷却プレート（ＴＣＰ）におけ
る冷却板で冷却処理されたウエハＷはカセットブロック
１０においてウエハ搬送体２１を介してウエハカセット
ＣＲへ搬送される。

【００５０】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されず、種々変形可能である。

【００５１】例えば図１０の期間、圧力を細かく変動
させてもよい。これにより、処理期間をより短くするこ
とが可能となる。

【００５２】また、上述した実施の形態においては、始
めからある一定量の処理気体を供給しているが、図１１
に示すように徐々に供給する処理気体の量を増加させて
も良い。このように、徐々に圧力を変化させることによ
り、処理気体中のアンモニアガスと水蒸気とを、アンモ
ニア水にならないように効率良く気化することができ
る。

【００５３】また、上述した実施の形態においては、常
圧から３０００Ｐａまでの加圧を段階的に行っている。
このように段階的に加圧を行うことにより、膜質が安定
してから加圧を行うこととなるので、良好な膜質の絶縁
膜を得ることができる。しかし、このように段階的に圧
力を変化させずに、図１２に示すように徐々に圧力を変
化させても良い。

【００５４】また、上述の実施形態においては常圧から
３０００Ｐａまで加圧しているが、図１３に示すよう
に、一旦常圧から例えば−１０００Ｐａまで減圧した
後、３０００Ｐａまで加圧しても良い。このように、は
じめに減圧下とすることにより、処理気体が処理室内で
充満する時間を短縮することができ、例えば上述の実施
形態と比較して約５秒間処理時間を短縮することができ
る。

【００５５】また、上述の実施形態においては二段階に
わけて処理室内の圧力をあげているが、図１４に示すよ
うに三段階にわけて処理室内の圧力をあげてもよく、更
に処理時間を短縮することができる。

【００５６】また、絶縁膜材料によってエージング処理
時間や水蒸気の供給状態などは適宜調整すれば良い。ま
た、供給する処理気体の温度は例えば３０〜４０℃のも
のが用いられるが、処理気体の温度は絶縁膜材料により
適宜調整すれば良い。

【００５７】また、絶縁膜材料によっては、温度が高く
なると収縮して膜減りする材料がある。このような絶縁
膜材料を用いる場合には、エージング処理時における処
理気体を低温にする必要があり、上述の実施の形態にお
ける供給装置８２に、ヒータの代わりに例えば２０℃の
温度に冷却可能な冷却手段を組み込むことができる。冷
却手段としては、例えば設定温度付近の温度を有する温
調水を間接的に流通させることができる。このような冷
却手段を有する装置内にアンモニア水を貯留し、このア
ンモニア水中にアンモニアガスをバブリングさせること
により、処理気体としての水蒸気が含まれたアンモニア
ガスを生成することができる。

【００５８】本発明では、処理する基板は半導体ウエハ
に限らず、ＬＣＤ基板等の他のものであってもよい。ま
た、膜の種類は層間絶縁膜に限らない。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、処理時間を短くし
つつ、基板に対する加熱を均一に行うことができる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るＳＯＤ処理システム
の平面図である。

【図２】図１に示したＳＯＤ処理システムの正面図であ
る。

【図３】図１に示したＳＯＤ処理システムの背面図であ
る。

【図４】図１に示したＳＯＤ処理システムにおける主ウ
エハ搬送機構の斜視図である。

【図５】本発明の実施の形態に係るエージング処理ステ
ーションの断面図である。

【図６】図５に示したエージング処理ステーションの平
面図である。

【図７】図５及び図６に示した処理室の断面図である。

【図８】図７に示した処理室の平面図である。

【図９】図１に示したＳＯＤ処理システムの処理フロー
図である。

【図１０】図１に示したＳＯＤ処理システムにおけるエ
ージング処理ステーション（ＤＡＣ）において処理室内
に処理気体及びその後窒素ガスを供給する際の処理室内
の圧力の時間的変化並びに処理室内に導入される処理気
体の含まれる水蒸気の割合の時間的変化を示す図であ
る。

【図１１】エージング処理ステーション（ＤＡＣ）にお
いて、他の実施形態に関わる処理室内の圧力の時間的変
化並びに処理室内に導入される処理気体の含まれる水蒸
気の割合の時間的変化を示す図である。

【図１２】エージング処理ステーション（ＤＡＣ）にお
いて、更に他の実施形態に関わる処理室内の圧力の時間
的変化並びに処理室内に導入される処理気体の含まれる
水蒸気の割合の時間的変化を示す図である。

【図１３】エージング処理ステーション（ＤＡＣ）にお
いて、更に他の実施形態に関わる処理室内の圧力の時間
的変化並びに処理室内に導入される処理気体の含まれる
水蒸気の割合の時間的変化を示す図である。

【図１４】エージング処理ステーション（ＤＡＣ）にお
いて、更に他の実施形態に関わる処理室内の圧力の時間
的変化並びに処理室内に導入される処理気体の含まれる
水蒸気の割合の時間的変化を示す図である。

【符号の説明】

５１ 処理室 ６０ 熱板 ６５ 排気孔 ６６ 供給路 ８１ 排気装置 ８２ 供給装置 ８３ 制御部 ８４ 圧力センサー Ｗ ウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/312 H01L 21/314 H01L 21/316 H01L 21/318

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板が配置された処理室内にアルカリ系
   の気体と水蒸気とを混合した処理気体を導入しつつ前記
   基板を加熱する工程と、 前記処理気体を前記処理室内に導入してから所定時間経
   過後に前記処理気体の水蒸気の割合を減少させる工程と
   を有する基板処理方法において、 前記処理室内に前記処理気体を導入した後の所定時間内
   は前記処理室内を常圧よりも高い第１の圧力とし、その
   後前記処理室内を前記第１の圧力よりも高い第２の圧力
   とする ことを特徴とする基板処理方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の基板処理方法におい
   て、 前記処理気体の水蒸気の割合を減少させてから所定時間
   経過後に前記処理室内を前記第２の圧力から常圧に近い
   状態とすることを特徴とする基板処理方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の基板処理方法におい
   て、 前記処理室内を前記第２の圧力から常圧に近い状態とし
   た後、前記処理室内を不活性ガスで置換することを特徴
   とする基板処理方法。
4. 【請求項４】 基板が配置された処理室内にアルカリ系
   の気体と水蒸気とを混合した処理気体を導入しつつ前記
   基板を加熱する工程と、 前記処理気体を前記処理室内に導入してから所定時間経
   過後に前記処理気体の水蒸気の割合を減少させる工程と
   を有する基板処理方法において、 前記処理気体は、前記処理室内に徐々にその量を増加さ
   せて導入されることを特徴とする基板処理方法。
5. 【請求項５】 基板が配置された処理室内にアルカリ系
   の気体と水蒸気とを混合した処理気体を導入しつつ前記
   基板を加熱する工程と、 前記処理気体を前記処理室内に導入してから所定時間経
   過後に前記処理気体の水蒸気の割合を減少させる工程と
   を有する基板処理方法において、 前記処理室内は徐々に加圧されることを特徴とする基板
   処理方法。
6. 【請求項６】 基板が配置された処理室内にアルカリ系
   の気体と水蒸気とを混合した処理気体を導入しつつ前記
   基板を加熱する工程と、 前記処理気体を前記処理室内に導入してから所定時間経
   過後に前記処理気体の水蒸気の割合を減少させる工程と
   を有する基板処理方法において、 前記処理室内は常圧よりも低い圧力に減圧され、その後
   常圧よりも高く加圧されることを特徴とする基板処理方
   法。
7. 【請求項７】 請求項１から６のいずれか１項に記載の
   基板処理方法において、 前記基板には粒子またはコロイドを溶媒に分散させた塗
   布液が塗布されており、 前記処理気体に混合されたアルカリ系の気体がアンモニ
   アガスであることを特徴とする基板処理方法。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の基板処理方法におい
   て、 前記粒子またはコロイドはＴＥＯＳからなることを特徴
   とする基板処理方法。