JP3616732B2 - 基板の処理方法及び処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，基板を処理する方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程においては，例えば半導体ウェハ（以下，「ウェハ」という）等の如き基板の表面にアルミニウム配線などの電極配線を多層に形成する，いわゆる多層配線技術が行われている。この多層配線技術においては，積層される電極配線間に，有機高分子などからなる層間絶縁膜を形成させ，電極配線間同士の絶縁性を確保している。
【０００３】
従来，層間絶縁膜を形成するために，スピンコート法が行われている。このスピンコート法では，層間絶縁膜の原材料となる塗布液（有機高分子などを含んだ塗布液）をウェハの表面に供給し，ウェハを回転させて遠心力により塗布液をウェハの表面全体に拡散させる。そして，ウェハを更に回転させてスピン乾燥させ，有機高分子などからなる層間絶縁膜をウェハ表面に形成する。更にその後，ウェハは数回の段階加熱によって例えば３１０℃で加熱処理され，冷却処理される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，ウェハの表面における塗布液の定着性を向上させるため，塗布液を表面に供給する前に，ＡＤＰ液をウェハに供給するアドヒージョンプロモータ（ＡＤＰ）処理が行われるが，このＡＤＰ処理を行う場合，ＡＤＰ液の供給によってウェハの表面温度が変動するおそれがある。例えばＡＤＰ処理を行うことによりウェハの表面温度が低くなりすぎると塗布液の乾燥が進まなくなり，ウェハの周縁部に供給された塗布液がウェハの回転によって遠心力でウェハの周囲に多く振り切られてしまい，振り切られる塗布液が増加して無駄が多くなり，特にウェハの周縁部では充分な厚さの層間絶縁膜が形成され難くなったりしてしまう。また逆に，例えばＡＤＰ処理を行うことによりウェハの表面温度が高くなり過ぎると，塗布液の乾燥が過度に進むようになり，塗布液はウェハの周縁部にまで均一に拡散しなくなってしまう。このようにウェハの表面温度の変動は，層間絶縁膜の不均一を招き好ましくない。今日ではウェハが大型化しており，これに伴い，このような層間絶縁膜の不均一性や塗布液の使用量の増加による弊害が問題視されている。
【０００５】
従って本発明の目的は，基板の表面に密着性の良い層間絶縁膜を均一に形成でき，また塗布液の使用量も少なくできる方法と装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために，膜形成装置を使用して半導体基板の表面に層間絶縁膜を形成する基板の処理方法であって，ＡＤＰ液を，前記基板の表面に拡散させる前に予め所定の温度に調整する工程と，前記所定の温度に調整されたＡＤＰ液を基板の表面に拡散させる工程と，前記ＡＤＰ液を供給し，拡散させた基板の表面を所定の基板温度に調整する工程と，前記所定の温度に調節された基板の表面に層間絶縁膜を形成するための塗布液を拡散させる工程とを有し，前記ＡＤＰ液の供給から前記塗布液の拡散までの各工程は前記膜形成装置内で一貫して行われることを特徴とする，基板の処理方法が提供される。この請求項１の処理方法にあっては，ＡＤＰ液を基板の表面に拡散させた後，基板の表面を所定の基板温度に調整する。これにより，基板の表面を所定の基板温度にした状態で，層間絶縁膜を形成するための塗布液を拡散させることができるようになる。
【００１１】
請求項２によれば，半導体基板の表面に層間絶縁膜を形成する基板の処理装置であって，ケーシング内に備えられた１のカップと，基板の表面に，予め所定の液温度に調整されたＡＤＰ液を供給する第１の処理液供給ノズルと，基板の表面に，層間絶縁膜を形成するための塗布液を供給する第２の処理液供給ノズルと，
前記カップ内において基板を載置させ，回転させる回転載置台と，基板の表面を所定の基板温度に調整する温度調整機構とを備え，前記ＡＤＰ液の基板への供給から前記塗布液の基板への供給及び拡散処理までを前記ケーシング内において一貫して行うことを特徴とする，基板の処理装置が提供される。この請求項２の処理装置によれば，前述の処理方法を好適に実施することが可能である。
【００１２】
この請求項２の処理装置において，前記温度調整機構は，請求項３に記載したように，ペルチェ素子を備えていても良い。また請求項４に記載したように，前記回転載置台に設けられた熱媒を流通させる流路を備えていても良い。更にまた請求項５に記載したように，基板に所定の基板温度の気体を吹き付ける気体供給機構を備えていても良い。これらペルチェ素子や，熱媒を流通させる流路，気体供給機構により，基板の表面を所定の基板温度に調整することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好ましい実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお，本発明の実施の形態にかかる処理方法の一例として，基板としてのウェハＷ上に層間絶縁膜を形成する膜形成方法を説明する。図１は，本発明の実施の形態にかかる処理装置の一例としての膜形成システム１の平面図であり，図２は，図１に示した膜形成システム１の正面図，図３は図１に示した膜形成システム１の背面図である。
【００１４】
膜形成システム１は図１に示すように，例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部から膜形成システム１に搬入出したり，カセットＣにウェハＷを搬入出したりするためのカセットステーション２と，枚葉式に所定の処理を施す各種処理ユニットを多段配置してなる処理ステーション３とを一体に接続した構成を有している。
【００１５】
カセットステーション２では，カセット載置台６上の所定の位置にカセット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）一列に載置自在である。そして，このカセット配列方向（Ｘ方向）及びカセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；垂直方向）に移動可能なウェハ搬送体８が搬送路９に沿って移動自在であり，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。
【００１６】
ウェハ搬送体８はθ方向（Ｚ軸を中心とする回転方向）にも回転自在に構成されており，後述するように処理ステーション３側の第３の処理装置群Ｇ３に属するアライメントユニット３２及びエクステンションユニット３３に対してもアクセスできるように構成されている。
【００１７】
処理ステーション３では，その中央部には垂直搬送型の主搬送装置１３が設けられ，主搬送装置１３の周囲には各種処理ユニットが多段に配置されて処理装置群を構成している。膜形成システム１においては，４つの処理装置群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４が配置可能である。第１及び第２の処理装置群Ｇ１，Ｇ２は膜形成システム１の正面側に配置されており，第３の処理装置群Ｇ３はカセットステーション２に隣接して配置されており，第４の処理装置群Ｇ４は主搬送装置１３を挟んで第３の処理装置群Ｇ３と対面するようにして配置されている。また，必要に応じて破線で示した第５の処理装置群Ｇ５も背面側に配置可能である。
【００１８】
第１の処理装置群Ｇ１では図２に示すように，ウェハＷに対してアドヒージョンプロモータ（ＡＤＰ）処理を行う第１の膜形成装置２０，２１が上下２段に配置されている。第２の処理装置群Ｇ２では，第１の膜形成装置２０，２１と基本的に同様な構成を有し，さらにウェハＷに対して塗布処理を行う第２の膜形成装置２２，２３が上下２段に積み重ねられている。
【００１９】
第３の処理装置群Ｇ３には，温度調整機構としての各ユニットなどが配置されており，図３に示すように，ウェハＷを載置台に載せて所定の処理を施すオーブン型の処理ユニット，例えば冷却処理を行うクーリングヒートユニット３０，３１，ウェハＷの位置合わせを行うアライメントユニット３２，ウェハＷを待機させるエクステンションユニット３３，加熱処理を行うベーキングユニット３４，３５，３６，３７等が下から順に８段に重ねられている。
【００２０】
第４の処理装置群Ｇ４には，温度調整機構として，例えばクーリングヒートユニット４０，４１，４２，４３，ベーキングユニット４４，４５，４６，４７等が下から順に８段に積み重ねられている。
【００２１】
第１の膜形成装置２０，２１の構成について，第１の膜形成装置２０を例にとって説明すると，図４に示すように，ケーシング５０内に備えられたカップ５１内部には，載置させたウェハＷを真空吸着し，ウェハＷを回転自在に支持するスピンチャック５２が備えられている。スピンチャック５２の下面のほぼ中央には駆動部５３によって昇降及び回転可能な回転軸５４が取り付けられている。これにより，スピンチャック５２は，図４中で鎖線で示すカップ５１の上方側のウェハＷの受け渡し位置と図４中で実線で示すウェハＷの処理位置との間で昇降すると共に，鉛直な軸のまわりに回転できるようになっている。
【００２２】
カップ５１の上面にはウェハＷが通行可能な開口部５５が形成されており，この開口部５５は昇降可能なように設けられた蓋５６によって開閉されるようになっている。蓋５６には，ウェハＷ上のほぼ回転中心部に，第１の処理液としてのＡＤＰ液を供給するためのＡＤＰ液供給ノズル６０が取り付けられている。このＡＤＰ液供給ノズル６０から供給されるＡＤＰ液の温度は，図５に示す温度調節機構１２０により所定のＡＤＰ液温度（所定の処理液温度）によって予め調整されるようになっている。
【００２３】
即ち図５に示すように，ＡＤＰ液を貯留しているタンク１２１は，熱媒１２２で満たされた温調槽１２３によって囲まれている。この温調槽１２３内の熱媒１２２は，ポンプ１２４の稼働により，温調槽１２３内から循環回路１２５に一旦流れ込んだ後，温調槽１２３内に再び循環供給されている。また循環回路１２５には，制御部１２６によって稼働が制御される温調器１２７が設けられている。温調槽１２３内の熱媒１２２の温度はセンサ１２８によって検出され，制御部１２６に入力されている。これにより，制御部１２６は，センサ１２８によって検出された温度に基づいて温調器１２７の稼働を制御し，温調槽１２３内の熱媒１２２の温度を所定のＡＤＰ液温度に維持するように構成されている。そして，このように温調槽１２３内の熱媒１２２が所定のＡＤＰ液温度に維持されることにより，タンク１２１内に貯留されたＡＤＰ液の温度が所定のＡＤＰ液温度に調整されるようになっている。また，こうして所定のＡＤＰ液温度に調整されたＡＤＰ液が，回路１２９を経てＡＤＰ液供給ノズル６０から吐出されるようになっている。
【００２４】
図４に示すように，ＡＤＰ液供給ノズル６０の先端部は，ウェハＷ上のほぼ回転中心に向けて斜め下側を向くようになっている。ＡＤＰ液は，後述する塗布液とウェハＷとの定着性を高めるための役割を果たす。また，カップ５１の底部には，ウェハＷから飛散したＡＤＰ液を排液する排液管６１と，カップ５１内の雰囲気を排気する排気管６２が接続されている。なお，第１の膜形成装置２１は，第１の膜形成装置２０と同様な構成を有しているので，詳細な説明を省略する。
【００２５】
図６に示すように，第２の膜形成装置２２，２３の構成について説明すると，基本的な構成は第１の膜形成装置２０，２１と同様であり，異なる点は，蓋５６にＡＤＰ液供給ノズル６０の代わりに，第２の処理液としての塗布液（有機高分子などを含んだ塗布液）をウェハＷの表面に供給する塗布液供給ノズル６５が取り付けられている。それ以外の構成は，第１の膜形成装置２０，２１と同様であり，第２の膜形成装置２２，２３の構成要素において，第１の膜形成装置２０，２１に設けられた構成要素と同じものについては，同一符号を付することにより，重複説明を省略する。なお塗布液は，ウェハＷ上で層間絶縁膜を形成するための原材料となる液体である。
【００２６】
各クーリングヒートユニット３０，３１，４０，４１，４２，４３は何れも同様の構成を備えているため，代表してクーリングヒートユニット３０を例にとって説明すると，図７に示すように，クーリングヒートユニット３０内には載置台７０が設けられている。この載置台７０内にはペルチェ素子７１が埋め込まれ，このペルチェ素子７１は図示しない電源制御部に接続されている。電源制御部がペルチェ素子７１を通電し，その通電方向や通電の際の電圧を変えることによって，ペルチェ素子７１は載置台７０に載置されたウェハＷを所望の温度に加熱及び冷却することが可能である。
【００２７】
各ベーキングユニット３４，３５，３６，３７，４４，４５，４６，４７の構成について，ベーキングユニット３４を例にとって説明すると，図８に示すように，ベーキングユニット３４のほぼ中央には載置台８０が設けられている。この載置台８０内には例えば熱線８１が埋め込まれ，この熱線８１は図示しない電源制御部に接続されている。電源制御部が熱線８１を通電すると，熱線８１は発熱し載置台８０に載置されたウェハＷを加熱するようになっている。また，この載置台８０には，昇降機構８２によって昇降自在な３本の支持ピン８３，８４，８５が出没可能なように配置されている。これにより，支持ピン８３〜８５はウェハＷを，図８中で鎖線で示す載置台８０の上方側のウェハＷの受け渡し位置と図８中で実線で示すウェハＷの処理位置との間で昇降するようになっている。
【００２８】
載置台８０の周囲には，載置台８０を取り囲むようＮ２気体噴出管８６が配置されている。載置台８０の上方には，載置台８０との間で密閉空間を形成するように蓋体８７が配置されている。この蓋体８７は，図示しない昇降機構により昇降可能となっている。また，蓋体８７は，中心に向かって上方に傾斜する構造となっており，蓋体８７の中心には排気口８８が設けられている。この排気口８８は，図示しない真空ポンプ等の排気装置に接続されている。
【００２９】
以上のように構成された膜形成システム１で行われる層間絶縁膜の形成方法について説明する。図９に，層間絶縁膜の形成方法のフローチャートを示す。
【００３０】
まず，未処理のウェハＷを，例えばクーリングヒートユニット３０に搬入して冷却もしくは加熱処理し，ウェハＷの表面温度を所定の温度例えば３５℃に調整する（Ｓ１）。その後，ウェハＷを第１の膜形成装置２０に搬入し，スピンチャック５２にウェハＷに真空吸着させてカップ５１内に収納する。次にＡＤＰ液供給ノズル６０から，予め図５で説明した温度調節機構１２０によって所定のＡＤＰ液温度に温度が調整されたＡＤＰ液をウェハＷの表面に供給し，スピンチャック５２によりウェハＷを回転させる。ウェハＷを回転させた際の遠心力によってＡＤＰ液を拡散させてウェハＷの表面全体にＡＤＰ液を拡散させる（Ｓ２）。この後，ウェハＷを回転させ続けてウェハＷをスピン乾燥し（Ｓ３），ＡＤＰ処理を終了する。
【００３１】
ここで，ＡＤＰ処理に伴ってウェハＷの表面温度が変動する。そこで，塗布液を拡散させる工程の前に，予めウェハＷをクーリングヒートユニット３０に搬入して加熱もしくは冷却し，ウェハＷの表面温度を所定の基板温度に調整する（Ｓ４）。即ち，先の工程においてＡＤＰ液供給ノズル６０からウェハＷの表面に供給されたＡＤＰ液の温度（ＡＤＰ液温度）が所定の基板温度よりも高い場合は，ウェハＷの表面温度は所定の基板温度よりも高くなっているので，クーリングヒートユニット３０において，電源制御部によりペルチェ素子７１を冷却させる通電方向に通電し，その通電電圧を適宜制御して載置台７０上に載置されたウェハＷを冷却することにより，ウェハＷの表面温度を所定の基板温度に調整する。一方，逆に先の工程においてＡＤＰ液供給ノズル６０からウェハＷの表面に供給されたＡＤＰ液の温度（ＡＤＰ液温度）が所定の基板温度よりも低い場合は，ウェハＷの表面温度は所定の基板温度よりも低くなっているので，クーリングヒートユニット３０において，電源制御部によりペルチェ素子７１を加熱させる通電方向に通電し，その通電電圧を適宜制御して載置台７０上に載置されたウェハＷを加熱することにより，ウェハＷの表面温度を所定の基板温度に調整する。
【００３２】
次いで，ウェハＷを第２の膜形成装置２２に搬入し，第１の膜形成装置２０と同様に，スピンチャック５２にウェハＷに真空吸着させてカップ５１内に収納する。次に塗布液供給ノズル６５から塗布液をウェハＷの表面に供給し，スピンチャック５２によりウェハＷを回転させる。ウェハＷを回転させた際の遠心力によって塗布液を拡散させてウェハＷの表面全体に塗布液を拡散させる（Ｓ５）。この場合，ウェハＷの表面温度が所定の基板温度に維持されているため，ウェハＷ上では塗布液の乾燥が適度に進み，ウェハＷの周縁部に拡散した塗布液は，ウェハＷの回転に伴ってウェハＷから振り切られ難くなって，ウェハＷ表面に残りやすくなる。従って，ウェハＷ上に塗布液を均一に塗布することができる。しかも，このようにウェハＷの表面温度を制御することによって塗布液を円滑に拡散でき，振り切られ難くなるので，塗布液の使用量を従来よりも低減することができる。塗布液を拡散させた後，ウェハＷをスピン乾燥し（Ｓ６），塗布処理を終了する。
【００３３】
以後，ウェハＷを，例えばＮ２雰囲気で満たされているベーキングユニット３４に搬入して例えば３１０℃で加熱処理し（Ｓ７），最後に冷却処理する（Ｓ８）。このように，この実施の形態にかかる膜形成方法によれば，ウェハＷの表面のＡＤＰ液をスピン乾燥した後に，ウェハＷの表面温度を所定の基板温度に調整しているので，ウェハＷの表面温度を所定の基板温度に維持した状態で，次の塗布液を拡散させる工程を行うことができる。このため，ウェハＷ上に層間絶縁膜が均一に形成されるようになる。なお，最初に行われる温度調整処理（Ｓ１）は，特に必要がなければ省略してもかまわない。
【００３４】
かくして，本発明の実施の形態にかかる膜形成方法によれば，少量の塗布液で，塗布液を均一にウェハＷの表面に拡散させることができる。従って，ウェハＷが大型化しても塗布液の使用量を抑えることができ，資源を節約しながら高品質な半導体デバイスの製造が可能となる。
【００３５】
なお，先に説明した実施の形態では，未処理のウェハＷの表面温度を所定の温度に調整する工程（Ｓ１）や，ウェハＷの表面温度を所定の基板温度に調整する工程（Ｓ４）において，ウェハＷを加熱する場合と冷却する場合の何れにもクーリングヒートユニット３０を用いる例を説明したが，例えばウェハＷを冷却する場合は，ウェハＷをクーリングヒートユニット３０に搬入して冷却し，またウェハＷを加熱する場合は，ウェハＷをベーキングユニット３４に搬入して加熱することによって，ウェハＷの表面温度を調整することも可能である。
【００３６】
また先に説明した実施の形態では，ＡＤＰ処理液を拡散させた後にスピン乾燥を行っていたが，このスピン乾燥を行わないで，ＡＤＰ処理液を拡散させた後に，直ぐに温度調整処理を行っても良い。このときのフローチャートを図１０に示す。この図１０に示す場合は，まず未処理のウェハＷを，例えばクーリングヒートユニット３０に搬入し，ウェハＷの表面温度を所定の温度例えば３５℃に調整する（Ｓ１）。なおこの場合も先と同様に，ウェハＷを冷却する場合はクーリングヒートユニット３０でウェハＷを冷却し，加熱する場合はベーキングユニット３４でウェハＷを加熱しても良い。
【００３７】
その後，ウェハＷを第１の膜形成装置２０に搬入し，スピンチャック５２にウェハＷに真空吸着させてカップ５１内に収納する。ＡＤＰ液供給ノズル６０からＡＤＰ液を供給し，スピンチャック５２によりウェハＷを回転させる。ウェハＷを回転させた際の遠心力によってＡＤＰ液を拡散させてウェハＷの表面全体にＡＤＰ液を拡散させる（Ｓ２）。こうしてＡＤＰ処理を終了する。
【００３８】
ここで，ＡＤＰ処理に伴ってウェハＷの表面温度が変動するので，塗布液を拡散させる工程の前に，予めウェハＷをクーリングヒートユニット３０に搬入して加熱もしくは冷却し，ウェハＷの表面温度を所定の基板温度に調整する（Ｓ３）。即ち，ウェハＷの表面温度が所定の基板温度よりも高くなっている場合は，ペルチェ素子７１によってウェハＷを冷却し，逆にウェハＷの表面温度が所定の基板温度よりも低くなっている場合は，ペルチェ素子７１によってウェハＷを加熱することにより，ウェハＷの表面温度を所定の基板温度に調整する。なおこの場合も先と同様に，ウェハＷを冷却する場合はクーリングヒートユニット３０でウェハＷを冷却し，加熱する場合はベーキングユニット３４でウェハＷを加熱しても良い。
【００３９】
次いで，ウェハＷを第２の膜形成装置２２に搬入し，第１の膜形成装置２０と同様な工程を行って，ウェハＷ上に塗布液を拡散させる（Ｓ４）。塗布液を拡散させた後，ウェハＷをスピン乾燥し（Ｓ５），塗布処理を終了する。以後，ウェハＷを，例えばＮ２雰囲気で満たされているベーキングユニット３４に搬入して例えば３１０℃で加熱処理し（Ｓ６），最後に冷却処理する（Ｓ７）。こうして，ウェハＷ上に層間絶縁膜が均一に形成される。なお，最初に行われる温度調整処理（Ｓ１）は，特に必要がなければ省略してもかまわない。
【００４０】
かくして，この実施の形態にかかる膜形成方法によれば，少量の塗布液で，塗布液を均一にウェハＷの表面に拡散させることができる。従って，ウェハＷが大型化しても塗布液の使用量を抑えることができ，資源を節約しながら高品質な半導体デバイスの製造が可能となる。また，ウェハＷの表面温度を所定の温度に調整するだけでなく，塗布液も所定の温度に調整するようにすれば，塗布液の拡散均一性を更に向上することができる。
【００４１】
また，設置スペースの節約等の観点から，ＡＤＰ液と塗布液の何れもウェハＷに供給できるような装置を構成しても良い，図１１に示す膜形成装置９０はその例である。この膜形成装置９０は，蓋５６にＡＰＤ液供給ノズル６０と塗布液供給ノズル６５が取り付けられている。また，カップ５１の側壁部には，カップ５１内にＮ２気体を供給するＮ２気体供給管９１，９２が接続されている。それ以外の構成は，この膜形成装置９０は，先に図４で説明した第１の膜形成装置２０，２１と同様であり，この膜形成装置９０の構成要素において，第１の膜形成装置２０，２１に設けられた構成要素と同じものについては，同一符号を付することにより，重複説明を省略する。
【００４２】
かかる膜形成装置９０によれば，ＡＤＰ液の塗布及び拡散，スピン乾燥を行った後，一旦ウェハＷを搬出する。ウェハＷがクーリングヒートユニット若しくはベーキングユニットで温度調整されている間，カップ５１内ではＮ２パージが行われる。これにより，カップ５１内にＡＤＰ液の雰囲気が残らない状態で，次の塗布液を塗布及び拡散させる工程を行うことができる。
【００４３】
また図１２に示すように，膜形成装置１００にウェハＷの表面温度を所定の温度に調整できる機能を付加しても良い。本実施の形態にかかる膜形成装置１００は，蓋５６にＡＤＰ液供給ノズル６０と塗布液供給ノズル６５の両方を備えているだけでなく，スピンチャック１０１内に熱媒としての温調水を流通させる流路１０２を形成している。流路１０２には，温調水供給装置１０３によって所定の基板温度に調整された温調水が，二重管１０４を介して駆動部５３の回転軸５４を貫通して循環供給されている。それ以外の構成は，この膜形成装置１００は，先に図４で説明した第１の膜形成装置２０，２１と同様であり，この膜形成装置１００の構成要素において，第１の膜形成装置２０，２１に設けられた構成要素と同じものについては，同一符号を付することにより，重複説明を省略する。
【００４４】
かかる膜形成装置１００によれば，ＡＤＰ処理を行った後も，そのままウェハＷをスピンチャック１０１に真空吸着させる。そして，流路１０２に温調水を流通させ，ウェハＷの表面温度を所定の基板温度に調整すると共に，各Ｎ２気体供給管９１，９２によってＮ２パージが行われ，カップ５１内の雰囲気をＮ２雰囲気に置換する。その後，塗布液を塗布及び拡散させる工程が行われる。このように膜形成装置１００では，ＡＤＰ処理から塗布液の拡散処理までを一貫して行えるので，先に説明した膜形成装置９０などに比べてウェハＷを搬入出する手間が省け，スループットを向上させることができる。
【００４５】
また，図１３に示すように，膜形成装置１１０は，スピンチャック５２に温調機能を持たせる代わりに，基板に対して所定の基板温度の気体を吹き付ける気体供給機構を設けている。即ち，Ｎ２気体供給管９１に温度調整素子１１１が設けられ，Ｎ２気体供給管９２に温度調整素子１１２が設けられている。かかる構成によれば，Ｎ２気体は，カップ５１内に供給される前に，温度調整素子１１１，１１２によって所定の基板温度に調整される。そして，カップ５１内はこのような所定の基板温度のＮ２気体で満たされ，これによりウェハＷの表面温度を所定の基板温度に調整することができる。もちろん，膜形成装置１００と同様に，スループットを向上させることができる。
【００４６】
なお，基板は上記した本実施の形態のウェハＷに限定されず，例えばＬＣＤ基板やＣＤ基板等の他の基板であってもよい。
【００４７】
【実施例】
次に本発明の実施例を行った。図１〜図７で説明した膜形成システムを作成し，ウェハ上に塗布液の膜を形成した。ウェハの表面温度と塗布液の膜の均一性との関係を調べた。この場合，従来の膜形成方法と本発明の膜形成方法のいずれも行って，その結果を比較する。実験対象を，直径２００ミリのウェハとし，ＡＤＰ液の成分には，ＰＧＭＥ ＰＭＡが含有され，塗布液の成分には，シクロヘキサンが含有されている。
【００４８】
従来の膜形成方法によってウェハ上に塗布液の膜を形成する場合において，ウェハの表面温度を所定の温度に調整した後に，ＡＤＰ処理と塗布処理を連続して行った。その結果を図１４に示す。また，本発明の膜形成方法によってウェハ上に塗布液の膜を形成する場合において，ウェハの表面温度を所定の温度に調整した後にＡＤＰ処理を行い，その後に再びウェハの表面温度を所定の温度に調整して塗布処理を行った。その結果を図１５に示す。なお，いずれの場合においても，２ｃｃ程度の液量のＡＤＰ液によってＡＤＰ液の膜を形成し，２ｃｃ程度の液量の塗布液によって塗布液の膜を形成した。
【００４９】
図１４及び図１５では，縦軸を塗布液の膜の厚さ（単位：オングストローム）とし，横軸をウェハの直径とし，図１４及び図１５で示されている各グラフ線は，ウェハ上の塗布液の膜の厚さの変化の様子（塗布液の膜のプロファイル）を示している。図１４において，グラフ線ａは所定の温度が１９℃の時，グラフ線ｂは所定の温度が２３℃の時，グラフ線ｃは所定の温度が２５℃の時，グラフ線ｄは所定の温度が２７℃の時，グラフ線ｅは所定の温度が２９℃の時，グラフ線ｆは所定の温度が３３℃の時の塗布液の膜のプロファイルをそれぞれ示している。また，図１５において，グラフ線ｇは所定の温度が１９℃の時，グラフ線ｈは所定の温度が２１℃の時，グラフ線ｉは所定の温度が２３℃の時，グラフ線ｊは所定の温度が２５℃の時の塗布液の膜のプロファイルをそれぞれ示している。
【００５０】
図１４及び図１５から理解できるように，本発明の膜形成方法によってウェハ上に塗布液の膜を形成したほうが，従来の膜形成方法によってウェハ上に塗布液の膜を形成する時に比べて，塗布液の膜のプロファイルが平坦化している。従って，ウェハ上に従来よりも均一な塗布液の膜を形成することができる。また，図１４においてグラフ線ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆをそれぞれ比較し，図１５においてグラフ線ｇ，ｈ，ｉ，ｊをそれぞれ比較することから理解できるように，所定の温度が上昇するのに伴い，塗布液の膜のプロファイルが平坦化している。これは，ウェハの表面温度が，塗布液が適度に乾燥する温度に近づくためである。なお，図１５では，所定の温度が２５℃時の塗布液の膜のプロファイルのグラフ線ｊまでしか示していないが，所定の温度が２５℃を越えた時，例えば所定の温度が３５℃の時の塗布液の膜のプロファイルのデータをとれば，塗布液の膜のプロファイルがより平坦化していることが予想される。
【００５１】
さらに，本発明の膜形成方法によってウェハ上に塗布液の膜を形成する場合において，０．５ｃｃ程度の液量の塗布液によってウェハ上に塗布液の膜を形成する際の塗布液の膜のプロファイルを調べた。その結果を図１６に示す。図１６において，グラフ線ｋは所定の温度が２３℃の時，グラフ線ｌは所定の温度が２５℃の時，グラフ線ｍは所定の温度が３０℃の時の塗布液の膜のプロファイルをそれぞれ示している。図１６中のグラフ線ｋ，ｌ，ｍにおいても，図１４及び図１５と同様に，所定の温度が上昇するのに伴い，塗布液の膜のプロファイルが平坦化しているのが理解できる。こうして，ウェハの表面温度が３０℃程度に調整されていれば，少量の塗布液でウェハ上に塗布液の薄膜を均一に形成することができる。なお，ウェハの表面温度を所定の温度に調整するだけでなく，塗布液も所定の温度に調整するようにすれば，塗布液の膜の均一性が更に向上することが予想される。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば，少量の塗布液で，当該塗布液の膜を均一に基板上に形成することができる。従って，基板が大型化しても塗布液の使用量を抑えることができ，資源を節約しながら高品質な基板の製造が可能となる。
【００５３】
請求項２〜５によれば，本発明の方法を好適に実施することができる。さらに，設置スペースの節約やスループットの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる膜形成方法が実施される膜形成システムの平面図である。
【図２】図１の膜形成システムの正面図である。
【図３】図１の膜形成システムの背面図である。
【図４】第１の膜形成装置の断面説明図である。
【図５】ＡＤＰ液の温度調節機構の説明図である。
【図６】第２の膜形成装置の断面説明図である。
【図７】クーリングヒートユニットの断面説明図である。
【図８】ベーキングユニットの断面説明図である。
【図９】層間絶縁膜の形成プロセスを示すフローチャートである。
【図１０】ＡＤＰ液の膜が形成された後に温度調整処理が行われる場合の層間絶縁膜の形成プロセスを示すフローチャートである。
【図１１】ＡＤＰ液供給ノズルと塗布液供給ノズルを備えた膜形成装置の断面説明図である。
【図１２】ＡＤＰ液供給ノズルと塗布液供給ノズルを備え，さらにスピンチャックに温度調整機能を付加した膜形成装置の断面説明図である。
【図１３】ＡＤＰ液供給ノズルと塗布液供給ノズルを備え，さらにＮ２気体供給管の途中に温度調整素子を設けた膜形成装置の断面説明図である。
【図１４】従来の膜形成方法によってウェハ上に塗布液の膜を形成する場合における，ウェハの表面温度と塗布液の膜のプロファイルとの関係を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施の形態にかかる膜形成方法によってウェハ上に塗布液の膜を形成する場合における，ウェハの表面温度と塗布液の膜のプロファイルとの関係を示すグラフである。
【図１６】本発明の実施の形態にかかる膜形成方法によってウェハ上に塗布液の膜を形成する場合において，０．５ｃｃ程度の液量の塗布液でウェハ上に塗布液の膜を形成する際のウェハの表面温度と塗布液の膜のプロファイルとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 膜形成システム
２０，２１ 第１の膜形成装置
２２，２３ 第２の膜形成装置
３０，３１，４０，４１，４２，４３ クーリングヒートユニット
３４，３５，３６，３７，４４，４５，４６，４７ ベーキングユニット
Ｗ ウェハ
【発明の属する技術分野】
本発明は，基板を処理する方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程においては，例えば半導体ウェハ（以下，「ウェハ」という）等の如き基板の表面にアルミニウム配線などの電極配線を多層に形成する，いわゆる多層配線技術が行われている。この多層配線技術においては，積層される電極配線間に，有機高分子などからなる層間絶縁膜を形成させ，電極配線間同士の絶縁性を確保している。
【０００３】
従来，層間絶縁膜を形成するために，スピンコート法が行われている。このスピンコート法では，層間絶縁膜の原材料となる塗布液（有機高分子などを含んだ塗布液）をウェハの表面に供給し，ウェハを回転させて遠心力により塗布液をウェハの表面全体に拡散させる。そして，ウェハを更に回転させてスピン乾燥させ，有機高分子などからなる層間絶縁膜をウェハ表面に形成する。更にその後，ウェハは数回の段階加熱によって例えば３１０℃で加熱処理され，冷却処理される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，ウェハの表面における塗布液の定着性を向上させるため，塗布液を表面に供給する前に，ＡＤＰ液をウェハに供給するアドヒージョンプロモータ（ＡＤＰ）処理が行われるが，このＡＤＰ処理を行う場合，ＡＤＰ液の供給によってウェハの表面温度が変動するおそれがある。例えばＡＤＰ処理を行うことによりウェハの表面温度が低くなりすぎると塗布液の乾燥が進まなくなり，ウェハの周縁部に供給された塗布液がウェハの回転によって遠心力でウェハの周囲に多く振り切られてしまい，振り切られる塗布液が増加して無駄が多くなり，特にウェハの周縁部では充分な厚さの層間絶縁膜が形成され難くなったりしてしまう。また逆に，例えばＡＤＰ処理を行うことによりウェハの表面温度が高くなり過ぎると，塗布液の乾燥が過度に進むようになり，塗布液はウェハの周縁部にまで均一に拡散しなくなってしまう。このようにウェハの表面温度の変動は，層間絶縁膜の不均一を招き好ましくない。今日ではウェハが大型化しており，これに伴い，このような層間絶縁膜の不均一性や塗布液の使用量の増加による弊害が問題視されている。
【０００５】
従って本発明の目的は，基板の表面に密着性の良い層間絶縁膜を均一に形成でき，また塗布液の使用量も少なくできる方法と装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために，膜形成装置を使用して半導体基板の表面に層間絶縁膜を形成する基板の処理方法であって，ＡＤＰ液を，前記基板の表面に拡散させる前に予め所定の温度に調整する工程と，前記所定の温度に調整されたＡＤＰ液を基板の表面に拡散させる工程と，前記ＡＤＰ液を供給し，拡散させた基板の表面を所定の基板温度に調整する工程と，前記所定の温度に調節された基板の表面に層間絶縁膜を形成するための塗布液を拡散させる工程とを有し，前記ＡＤＰ液の供給から前記塗布液の拡散までの各工程は前記膜形成装置内で一貫して行われることを特徴とする，基板の処理方法が提供される。この請求項１の処理方法にあっては，ＡＤＰ液を基板の表面に拡散させた後，基板の表面を所定の基板温度に調整する。これにより，基板の表面を所定の基板温度にした状態で，層間絶縁膜を形成するための塗布液を拡散させることができるようになる。
【００１１】
請求項２によれば，半導体基板の表面に層間絶縁膜を形成する基板の処理装置であって，ケーシング内に備えられた１のカップと，基板の表面に，予め所定の液温度に調整されたＡＤＰ液を供給する第１の処理液供給ノズルと，基板の表面に，層間絶縁膜を形成するための塗布液を供給する第２の処理液供給ノズルと，
前記カップ内において基板を載置させ，回転させる回転載置台と，基板の表面を所定の基板温度に調整する温度調整機構とを備え，前記ＡＤＰ液の基板への供給から前記塗布液の基板への供給及び拡散処理までを前記ケーシング内において一貫して行うことを特徴とする，基板の処理装置が提供される。この請求項２の処理装置によれば，前述の処理方法を好適に実施することが可能である。
【００１２】
この請求項２の処理装置において，前記温度調整機構は，請求項３に記載したように，ペルチェ素子を備えていても良い。また請求項４に記載したように，前記回転載置台に設けられた熱媒を流通させる流路を備えていても良い。更にまた請求項５に記載したように，基板に所定の基板温度の気体を吹き付ける気体供給機構を備えていても良い。これらペルチェ素子や，熱媒を流通させる流路，気体供給機構により，基板の表面を所定の基板温度に調整することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好ましい実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお，本発明の実施の形態にかかる処理方法の一例として，基板としてのウェハＷ上に層間絶縁膜を形成する膜形成方法を説明する。図１は，本発明の実施の形態にかかる処理装置の一例としての膜形成システム１の平面図であり，図２は，図１に示した膜形成システム１の正面図，図３は図１に示した膜形成システム１の背面図である。
【００１４】
膜形成システム１は図１に示すように，例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部から膜形成システム１に搬入出したり，カセットＣにウェハＷを搬入出したりするためのカセットステーション２と，枚葉式に所定の処理を施す各種処理ユニットを多段配置してなる処理ステーション３とを一体に接続した構成を有している。
【００１５】
カセットステーション２では，カセット載置台６上の所定の位置にカセット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）一列に載置自在である。そして，このカセット配列方向（Ｘ方向）及びカセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；垂直方向）に移動可能なウェハ搬送体８が搬送路９に沿って移動自在であり，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。
【００１６】
ウェハ搬送体８はθ方向（Ｚ軸を中心とする回転方向）にも回転自在に構成されており，後述するように処理ステーション３側の第３の処理装置群Ｇ３に属するアライメントユニット３２及びエクステンションユニット３３に対してもアクセスできるように構成されている。
【００１７】
処理ステーション３では，その中央部には垂直搬送型の主搬送装置１３が設けられ，主搬送装置１３の周囲には各種処理ユニットが多段に配置されて処理装置群を構成している。膜形成システム１においては，４つの処理装置群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４が配置可能である。第１及び第２の処理装置群Ｇ１，Ｇ２は膜形成システム１の正面側に配置されており，第３の処理装置群Ｇ３はカセットステーション２に隣接して配置されており，第４の処理装置群Ｇ４は主搬送装置１３を挟んで第３の処理装置群Ｇ３と対面するようにして配置されている。また，必要に応じて破線で示した第５の処理装置群Ｇ５も背面側に配置可能である。
【００１８】
第１の処理装置群Ｇ１では図２に示すように，ウェハＷに対してアドヒージョンプロモータ（ＡＤＰ）処理を行う第１の膜形成装置２０，２１が上下２段に配置されている。第２の処理装置群Ｇ２では，第１の膜形成装置２０，２１と基本的に同様な構成を有し，さらにウェハＷに対して塗布処理を行う第２の膜形成装置２２，２３が上下２段に積み重ねられている。
【００１９】
第３の処理装置群Ｇ３には，温度調整機構としての各ユニットなどが配置されており，図３に示すように，ウェハＷを載置台に載せて所定の処理を施すオーブン型の処理ユニット，例えば冷却処理を行うクーリングヒートユニット３０，３１，ウェハＷの位置合わせを行うアライメントユニット３２，ウェハＷを待機させるエクステンションユニット３３，加熱処理を行うベーキングユニット３４，３５，３６，３７等が下から順に８段に重ねられている。
【００２０】
第４の処理装置群Ｇ４には，温度調整機構として，例えばクーリングヒートユニット４０，４１，４２，４３，ベーキングユニット４４，４５，４６，４７等が下から順に８段に積み重ねられている。
【００２１】
第１の膜形成装置２０，２１の構成について，第１の膜形成装置２０を例にとって説明すると，図４に示すように，ケーシング５０内に備えられたカップ５１内部には，載置させたウェハＷを真空吸着し，ウェハＷを回転自在に支持するスピンチャック５２が備えられている。スピンチャック５２の下面のほぼ中央には駆動部５３によって昇降及び回転可能な回転軸５４が取り付けられている。これにより，スピンチャック５２は，図４中で鎖線で示すカップ５１の上方側のウェハＷの受け渡し位置と図４中で実線で示すウェハＷの処理位置との間で昇降すると共に，鉛直な軸のまわりに回転できるようになっている。
【００２２】
カップ５１の上面にはウェハＷが通行可能な開口部５５が形成されており，この開口部５５は昇降可能なように設けられた蓋５６によって開閉されるようになっている。蓋５６には，ウェハＷ上のほぼ回転中心部に，第１の処理液としてのＡＤＰ液を供給するためのＡＤＰ液供給ノズル６０が取り付けられている。このＡＤＰ液供給ノズル６０から供給されるＡＤＰ液の温度は，図５に示す温度調節機構１２０により所定のＡＤＰ液温度（所定の処理液温度）によって予め調整されるようになっている。
【００２３】
即ち図５に示すように，ＡＤＰ液を貯留しているタンク１２１は，熱媒１２２で満たされた温調槽１２３によって囲まれている。この温調槽１２３内の熱媒１２２は，ポンプ１２４の稼働により，温調槽１２３内から循環回路１２５に一旦流れ込んだ後，温調槽１２３内に再び循環供給されている。また循環回路１２５には，制御部１２６によって稼働が制御される温調器１２７が設けられている。温調槽１２３内の熱媒１２２の温度はセンサ１２８によって検出され，制御部１２６に入力されている。これにより，制御部１２６は，センサ１２８によって検出された温度に基づいて温調器１２７の稼働を制御し，温調槽１２３内の熱媒１２２の温度を所定のＡＤＰ液温度に維持するように構成されている。そして，このように温調槽１２３内の熱媒１２２が所定のＡＤＰ液温度に維持されることにより，タンク１２１内に貯留されたＡＤＰ液の温度が所定のＡＤＰ液温度に調整されるようになっている。また，こうして所定のＡＤＰ液温度に調整されたＡＤＰ液が，回路１２９を経てＡＤＰ液供給ノズル６０から吐出されるようになっている。
【００２４】
図４に示すように，ＡＤＰ液供給ノズル６０の先端部は，ウェハＷ上のほぼ回転中心に向けて斜め下側を向くようになっている。ＡＤＰ液は，後述する塗布液とウェハＷとの定着性を高めるための役割を果たす。また，カップ５１の底部には，ウェハＷから飛散したＡＤＰ液を排液する排液管６１と，カップ５１内の雰囲気を排気する排気管６２が接続されている。なお，第１の膜形成装置２１は，第１の膜形成装置２０と同様な構成を有しているので，詳細な説明を省略する。
【００２５】
図６に示すように，第２の膜形成装置２２，２３の構成について説明すると，基本的な構成は第１の膜形成装置２０，２１と同様であり，異なる点は，蓋５６にＡＤＰ液供給ノズル６０の代わりに，第２の処理液としての塗布液（有機高分子などを含んだ塗布液）をウェハＷの表面に供給する塗布液供給ノズル６５が取り付けられている。それ以外の構成は，第１の膜形成装置２０，２１と同様であり，第２の膜形成装置２２，２３の構成要素において，第１の膜形成装置２０，２１に設けられた構成要素と同じものについては，同一符号を付することにより，重複説明を省略する。なお塗布液は，ウェハＷ上で層間絶縁膜を形成するための原材料となる液体である。
【００２６】
各クーリングヒートユニット３０，３１，４０，４１，４２，４３は何れも同様の構成を備えているため，代表してクーリングヒートユニット３０を例にとって説明すると，図７に示すように，クーリングヒートユニット３０内には載置台７０が設けられている。この載置台７０内にはペルチェ素子７１が埋め込まれ，このペルチェ素子７１は図示しない電源制御部に接続されている。電源制御部がペルチェ素子７１を通電し，その通電方向や通電の際の電圧を変えることによって，ペルチェ素子７１は載置台７０に載置されたウェハＷを所望の温度に加熱及び冷却することが可能である。
【００２７】
各ベーキングユニット３４，３５，３６，３７，４４，４５，４６，４７の構成について，ベーキングユニット３４を例にとって説明すると，図８に示すように，ベーキングユニット３４のほぼ中央には載置台８０が設けられている。この載置台８０内には例えば熱線８１が埋め込まれ，この熱線８１は図示しない電源制御部に接続されている。電源制御部が熱線８１を通電すると，熱線８１は発熱し載置台８０に載置されたウェハＷを加熱するようになっている。また，この載置台８０には，昇降機構８２によって昇降自在な３本の支持ピン８３，８４，８５が出没可能なように配置されている。これにより，支持ピン８３〜８５はウェハＷを，図８中で鎖線で示す載置台８０の上方側のウェハＷの受け渡し位置と図８中で実線で示すウェハＷの処理位置との間で昇降するようになっている。
【００２８】
載置台８０の周囲には，載置台８０を取り囲むようＮ２気体噴出管８６が配置されている。載置台８０の上方には，載置台８０との間で密閉空間を形成するように蓋体８７が配置されている。この蓋体８７は，図示しない昇降機構により昇降可能となっている。また，蓋体８７は，中心に向かって上方に傾斜する構造となっており，蓋体８７の中心には排気口８８が設けられている。この排気口８８は，図示しない真空ポンプ等の排気装置に接続されている。
【００２９】
以上のように構成された膜形成システム１で行われる層間絶縁膜の形成方法について説明する。図９に，層間絶縁膜の形成方法のフローチャートを示す。
【００３０】
まず，未処理のウェハＷを，例えばクーリングヒートユニット３０に搬入して冷却もしくは加熱処理し，ウェハＷの表面温度を所定の温度例えば３５℃に調整する（Ｓ１）。その後，ウェハＷを第１の膜形成装置２０に搬入し，スピンチャック５２にウェハＷに真空吸着させてカップ５１内に収納する。次にＡＤＰ液供給ノズル６０から，予め図５で説明した温度調節機構１２０によって所定のＡＤＰ液温度に温度が調整されたＡＤＰ液をウェハＷの表面に供給し，スピンチャック５２によりウェハＷを回転させる。ウェハＷを回転させた際の遠心力によってＡＤＰ液を拡散させてウェハＷの表面全体にＡＤＰ液を拡散させる（Ｓ２）。この後，ウェハＷを回転させ続けてウェハＷをスピン乾燥し（Ｓ３），ＡＤＰ処理を終了する。
【００３１】
ここで，ＡＤＰ処理に伴ってウェハＷの表面温度が変動する。そこで，塗布液を拡散させる工程の前に，予めウェハＷをクーリングヒートユニット３０に搬入して加熱もしくは冷却し，ウェハＷの表面温度を所定の基板温度に調整する（Ｓ４）。即ち，先の工程においてＡＤＰ液供給ノズル６０からウェハＷの表面に供給されたＡＤＰ液の温度（ＡＤＰ液温度）が所定の基板温度よりも高い場合は，ウェハＷの表面温度は所定の基板温度よりも高くなっているので，クーリングヒートユニット３０において，電源制御部によりペルチェ素子７１を冷却させる通電方向に通電し，その通電電圧を適宜制御して載置台７０上に載置されたウェハＷを冷却することにより，ウェハＷの表面温度を所定の基板温度に調整する。一方，逆に先の工程においてＡＤＰ液供給ノズル６０からウェハＷの表面に供給されたＡＤＰ液の温度（ＡＤＰ液温度）が所定の基板温度よりも低い場合は，ウェハＷの表面温度は所定の基板温度よりも低くなっているので，クーリングヒートユニット３０において，電源制御部によりペルチェ素子７１を加熱させる通電方向に通電し，その通電電圧を適宜制御して載置台７０上に載置されたウェハＷを加熱することにより，ウェハＷの表面温度を所定の基板温度に調整する。
【００３２】
次いで，ウェハＷを第２の膜形成装置２２に搬入し，第１の膜形成装置２０と同様に，スピンチャック５２にウェハＷに真空吸着させてカップ５１内に収納する。次に塗布液供給ノズル６５から塗布液をウェハＷの表面に供給し，スピンチャック５２によりウェハＷを回転させる。ウェハＷを回転させた際の遠心力によって塗布液を拡散させてウェハＷの表面全体に塗布液を拡散させる（Ｓ５）。この場合，ウェハＷの表面温度が所定の基板温度に維持されているため，ウェハＷ上では塗布液の乾燥が適度に進み，ウェハＷの周縁部に拡散した塗布液は，ウェハＷの回転に伴ってウェハＷから振り切られ難くなって，ウェハＷ表面に残りやすくなる。従って，ウェハＷ上に塗布液を均一に塗布することができる。しかも，このようにウェハＷの表面温度を制御することによって塗布液を円滑に拡散でき，振り切られ難くなるので，塗布液の使用量を従来よりも低減することができる。塗布液を拡散させた後，ウェハＷをスピン乾燥し（Ｓ６），塗布処理を終了する。
【００３３】
以後，ウェハＷを，例えばＮ２雰囲気で満たされているベーキングユニット３４に搬入して例えば３１０℃で加熱処理し（Ｓ７），最後に冷却処理する（Ｓ８）。このように，この実施の形態にかかる膜形成方法によれば，ウェハＷの表面のＡＤＰ液をスピン乾燥した後に，ウェハＷの表面温度を所定の基板温度に調整しているので，ウェハＷの表面温度を所定の基板温度に維持した状態で，次の塗布液を拡散させる工程を行うことができる。このため，ウェハＷ上に層間絶縁膜が均一に形成されるようになる。なお，最初に行われる温度調整処理（Ｓ１）は，特に必要がなければ省略してもかまわない。
【００３４】
かくして，本発明の実施の形態にかかる膜形成方法によれば，少量の塗布液で，塗布液を均一にウェハＷの表面に拡散させることができる。従って，ウェハＷが大型化しても塗布液の使用量を抑えることができ，資源を節約しながら高品質な半導体デバイスの製造が可能となる。
【００３５】
なお，先に説明した実施の形態では，未処理のウェハＷの表面温度を所定の温度に調整する工程（Ｓ１）や，ウェハＷの表面温度を所定の基板温度に調整する工程（Ｓ４）において，ウェハＷを加熱する場合と冷却する場合の何れにもクーリングヒートユニット３０を用いる例を説明したが，例えばウェハＷを冷却する場合は，ウェハＷをクーリングヒートユニット３０に搬入して冷却し，またウェハＷを加熱する場合は，ウェハＷをベーキングユニット３４に搬入して加熱することによって，ウェハＷの表面温度を調整することも可能である。
【００３６】
また先に説明した実施の形態では，ＡＤＰ処理液を拡散させた後にスピン乾燥を行っていたが，このスピン乾燥を行わないで，ＡＤＰ処理液を拡散させた後に，直ぐに温度調整処理を行っても良い。このときのフローチャートを図１０に示す。この図１０に示す場合は，まず未処理のウェハＷを，例えばクーリングヒートユニット３０に搬入し，ウェハＷの表面温度を所定の温度例えば３５℃に調整する（Ｓ１）。なおこの場合も先と同様に，ウェハＷを冷却する場合はクーリングヒートユニット３０でウェハＷを冷却し，加熱する場合はベーキングユニット３４でウェハＷを加熱しても良い。
【００３７】
その後，ウェハＷを第１の膜形成装置２０に搬入し，スピンチャック５２にウェハＷに真空吸着させてカップ５１内に収納する。ＡＤＰ液供給ノズル６０からＡＤＰ液を供給し，スピンチャック５２によりウェハＷを回転させる。ウェハＷを回転させた際の遠心力によってＡＤＰ液を拡散させてウェハＷの表面全体にＡＤＰ液を拡散させる（Ｓ２）。こうしてＡＤＰ処理を終了する。
【００３８】
ここで，ＡＤＰ処理に伴ってウェハＷの表面温度が変動するので，塗布液を拡散させる工程の前に，予めウェハＷをクーリングヒートユニット３０に搬入して加熱もしくは冷却し，ウェハＷの表面温度を所定の基板温度に調整する（Ｓ３）。即ち，ウェハＷの表面温度が所定の基板温度よりも高くなっている場合は，ペルチェ素子７１によってウェハＷを冷却し，逆にウェハＷの表面温度が所定の基板温度よりも低くなっている場合は，ペルチェ素子７１によってウェハＷを加熱することにより，ウェハＷの表面温度を所定の基板温度に調整する。なおこの場合も先と同様に，ウェハＷを冷却する場合はクーリングヒートユニット３０でウェハＷを冷却し，加熱する場合はベーキングユニット３４でウェハＷを加熱しても良い。
【００３９】
次いで，ウェハＷを第２の膜形成装置２２に搬入し，第１の膜形成装置２０と同様な工程を行って，ウェハＷ上に塗布液を拡散させる（Ｓ４）。塗布液を拡散させた後，ウェハＷをスピン乾燥し（Ｓ５），塗布処理を終了する。以後，ウェハＷを，例えばＮ２雰囲気で満たされているベーキングユニット３４に搬入して例えば３１０℃で加熱処理し（Ｓ６），最後に冷却処理する（Ｓ７）。こうして，ウェハＷ上に層間絶縁膜が均一に形成される。なお，最初に行われる温度調整処理（Ｓ１）は，特に必要がなければ省略してもかまわない。
【００４０】
かくして，この実施の形態にかかる膜形成方法によれば，少量の塗布液で，塗布液を均一にウェハＷの表面に拡散させることができる。従って，ウェハＷが大型化しても塗布液の使用量を抑えることができ，資源を節約しながら高品質な半導体デバイスの製造が可能となる。また，ウェハＷの表面温度を所定の温度に調整するだけでなく，塗布液も所定の温度に調整するようにすれば，塗布液の拡散均一性を更に向上することができる。
【００４１】
また，設置スペースの節約等の観点から，ＡＤＰ液と塗布液の何れもウェハＷに供給できるような装置を構成しても良い，図１１に示す膜形成装置９０はその例である。この膜形成装置９０は，蓋５６にＡＰＤ液供給ノズル６０と塗布液供給ノズル６５が取り付けられている。また，カップ５１の側壁部には，カップ５１内にＮ２気体を供給するＮ２気体供給管９１，９２が接続されている。それ以外の構成は，この膜形成装置９０は，先に図４で説明した第１の膜形成装置２０，２１と同様であり，この膜形成装置９０の構成要素において，第１の膜形成装置２０，２１に設けられた構成要素と同じものについては，同一符号を付することにより，重複説明を省略する。
【００４２】
かかる膜形成装置９０によれば，ＡＤＰ液の塗布及び拡散，スピン乾燥を行った後，一旦ウェハＷを搬出する。ウェハＷがクーリングヒートユニット若しくはベーキングユニットで温度調整されている間，カップ５１内ではＮ２パージが行われる。これにより，カップ５１内にＡＤＰ液の雰囲気が残らない状態で，次の塗布液を塗布及び拡散させる工程を行うことができる。
【００４３】
また図１２に示すように，膜形成装置１００にウェハＷの表面温度を所定の温度に調整できる機能を付加しても良い。本実施の形態にかかる膜形成装置１００は，蓋５６にＡＤＰ液供給ノズル６０と塗布液供給ノズル６５の両方を備えているだけでなく，スピンチャック１０１内に熱媒としての温調水を流通させる流路１０２を形成している。流路１０２には，温調水供給装置１０３によって所定の基板温度に調整された温調水が，二重管１０４を介して駆動部５３の回転軸５４を貫通して循環供給されている。それ以外の構成は，この膜形成装置１００は，先に図４で説明した第１の膜形成装置２０，２１と同様であり，この膜形成装置１００の構成要素において，第１の膜形成装置２０，２１に設けられた構成要素と同じものについては，同一符号を付することにより，重複説明を省略する。
【００４４】
かかる膜形成装置１００によれば，ＡＤＰ処理を行った後も，そのままウェハＷをスピンチャック１０１に真空吸着させる。そして，流路１０２に温調水を流通させ，ウェハＷの表面温度を所定の基板温度に調整すると共に，各Ｎ２気体供給管９１，９２によってＮ２パージが行われ，カップ５１内の雰囲気をＮ２雰囲気に置換する。その後，塗布液を塗布及び拡散させる工程が行われる。このように膜形成装置１００では，ＡＤＰ処理から塗布液の拡散処理までを一貫して行えるので，先に説明した膜形成装置９０などに比べてウェハＷを搬入出する手間が省け，スループットを向上させることができる。
【００４５】
また，図１３に示すように，膜形成装置１１０は，スピンチャック５２に温調機能を持たせる代わりに，基板に対して所定の基板温度の気体を吹き付ける気体供給機構を設けている。即ち，Ｎ２気体供給管９１に温度調整素子１１１が設けられ，Ｎ２気体供給管９２に温度調整素子１１２が設けられている。かかる構成によれば，Ｎ２気体は，カップ５１内に供給される前に，温度調整素子１１１，１１２によって所定の基板温度に調整される。そして，カップ５１内はこのような所定の基板温度のＮ２気体で満たされ，これによりウェハＷの表面温度を所定の基板温度に調整することができる。もちろん，膜形成装置１００と同様に，スループットを向上させることができる。
【００４６】
なお，基板は上記した本実施の形態のウェハＷに限定されず，例えばＬＣＤ基板やＣＤ基板等の他の基板であってもよい。
【００４７】
【実施例】
次に本発明の実施例を行った。図１〜図７で説明した膜形成システムを作成し，ウェハ上に塗布液の膜を形成した。ウェハの表面温度と塗布液の膜の均一性との関係を調べた。この場合，従来の膜形成方法と本発明の膜形成方法のいずれも行って，その結果を比較する。実験対象を，直径２００ミリのウェハとし，ＡＤＰ液の成分には，ＰＧＭＥ ＰＭＡが含有され，塗布液の成分には，シクロヘキサンが含有されている。
【００４８】
従来の膜形成方法によってウェハ上に塗布液の膜を形成する場合において，ウェハの表面温度を所定の温度に調整した後に，ＡＤＰ処理と塗布処理を連続して行った。その結果を図１４に示す。また，本発明の膜形成方法によってウェハ上に塗布液の膜を形成する場合において，ウェハの表面温度を所定の温度に調整した後にＡＤＰ処理を行い，その後に再びウェハの表面温度を所定の温度に調整して塗布処理を行った。その結果を図１５に示す。なお，いずれの場合においても，２ｃｃ程度の液量のＡＤＰ液によってＡＤＰ液の膜を形成し，２ｃｃ程度の液量の塗布液によって塗布液の膜を形成した。
【００４９】
図１４及び図１５では，縦軸を塗布液の膜の厚さ（単位：オングストローム）とし，横軸をウェハの直径とし，図１４及び図１５で示されている各グラフ線は，ウェハ上の塗布液の膜の厚さの変化の様子（塗布液の膜のプロファイル）を示している。図１４において，グラフ線ａは所定の温度が１９℃の時，グラフ線ｂは所定の温度が２３℃の時，グラフ線ｃは所定の温度が２５℃の時，グラフ線ｄは所定の温度が２７℃の時，グラフ線ｅは所定の温度が２９℃の時，グラフ線ｆは所定の温度が３３℃の時の塗布液の膜のプロファイルをそれぞれ示している。また，図１５において，グラフ線ｇは所定の温度が１９℃の時，グラフ線ｈは所定の温度が２１℃の時，グラフ線ｉは所定の温度が２３℃の時，グラフ線ｊは所定の温度が２５℃の時の塗布液の膜のプロファイルをそれぞれ示している。
【００５０】
図１４及び図１５から理解できるように，本発明の膜形成方法によってウェハ上に塗布液の膜を形成したほうが，従来の膜形成方法によってウェハ上に塗布液の膜を形成する時に比べて，塗布液の膜のプロファイルが平坦化している。従って，ウェハ上に従来よりも均一な塗布液の膜を形成することができる。また，図１４においてグラフ線ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆをそれぞれ比較し，図１５においてグラフ線ｇ，ｈ，ｉ，ｊをそれぞれ比較することから理解できるように，所定の温度が上昇するのに伴い，塗布液の膜のプロファイルが平坦化している。これは，ウェハの表面温度が，塗布液が適度に乾燥する温度に近づくためである。なお，図１５では，所定の温度が２５℃時の塗布液の膜のプロファイルのグラフ線ｊまでしか示していないが，所定の温度が２５℃を越えた時，例えば所定の温度が３５℃の時の塗布液の膜のプロファイルのデータをとれば，塗布液の膜のプロファイルがより平坦化していることが予想される。
【００５１】
さらに，本発明の膜形成方法によってウェハ上に塗布液の膜を形成する場合において，０．５ｃｃ程度の液量の塗布液によってウェハ上に塗布液の膜を形成する際の塗布液の膜のプロファイルを調べた。その結果を図１６に示す。図１６において，グラフ線ｋは所定の温度が２３℃の時，グラフ線ｌは所定の温度が２５℃の時，グラフ線ｍは所定の温度が３０℃の時の塗布液の膜のプロファイルをそれぞれ示している。図１６中のグラフ線ｋ，ｌ，ｍにおいても，図１４及び図１５と同様に，所定の温度が上昇するのに伴い，塗布液の膜のプロファイルが平坦化しているのが理解できる。こうして，ウェハの表面温度が３０℃程度に調整されていれば，少量の塗布液でウェハ上に塗布液の薄膜を均一に形成することができる。なお，ウェハの表面温度を所定の温度に調整するだけでなく，塗布液も所定の温度に調整するようにすれば，塗布液の膜の均一性が更に向上することが予想される。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば，少量の塗布液で，当該塗布液の膜を均一に基板上に形成することができる。従って，基板が大型化しても塗布液の使用量を抑えることができ，資源を節約しながら高品質な基板の製造が可能となる。
【００５３】
請求項２〜５によれば，本発明の方法を好適に実施することができる。さらに，設置スペースの節約やスループットの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる膜形成方法が実施される膜形成システムの平面図である。
【図２】図１の膜形成システムの正面図である。
【図３】図１の膜形成システムの背面図である。
【図４】第１の膜形成装置の断面説明図である。
【図５】ＡＤＰ液の温度調節機構の説明図である。
【図６】第２の膜形成装置の断面説明図である。
【図７】クーリングヒートユニットの断面説明図である。
【図８】ベーキングユニットの断面説明図である。
【図９】層間絶縁膜の形成プロセスを示すフローチャートである。
【図１０】ＡＤＰ液の膜が形成された後に温度調整処理が行われる場合の層間絶縁膜の形成プロセスを示すフローチャートである。
【図１１】ＡＤＰ液供給ノズルと塗布液供給ノズルを備えた膜形成装置の断面説明図である。
【図１２】ＡＤＰ液供給ノズルと塗布液供給ノズルを備え，さらにスピンチャックに温度調整機能を付加した膜形成装置の断面説明図である。
【図１３】ＡＤＰ液供給ノズルと塗布液供給ノズルを備え，さらにＮ２気体供給管の途中に温度調整素子を設けた膜形成装置の断面説明図である。
【図１４】従来の膜形成方法によってウェハ上に塗布液の膜を形成する場合における，ウェハの表面温度と塗布液の膜のプロファイルとの関係を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施の形態にかかる膜形成方法によってウェハ上に塗布液の膜を形成する場合における，ウェハの表面温度と塗布液の膜のプロファイルとの関係を示すグラフである。
【図１６】本発明の実施の形態にかかる膜形成方法によってウェハ上に塗布液の膜を形成する場合において，０．５ｃｃ程度の液量の塗布液でウェハ上に塗布液の膜を形成する際のウェハの表面温度と塗布液の膜のプロファイルとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 膜形成システム
２０，２１ 第１の膜形成装置
２２，２３ 第２の膜形成装置
３０，３１，４０，４１，４２，４３ クーリングヒートユニット
３４，３５，３６，３７，４４，４５，４６，４７ ベーキングユニット
Ｗ ウェハ
Claims (5)
- 膜形成装置を使用して半導体基板の表面に層間絶縁膜を形成する基板の処理方法であって，
ＡＤＰ液を，前記基板の表面に拡散させる前に予め所定の温度に調整する工程と，前記所定の温度に調整されたＡＤＰ液を基板の表面に供給し，拡散させる工程と，
前記ＡＤＰ液を拡散させた基板の表面を所定の基板温度に調整する工程と，
前記所定の温度に調節された基板の表面に層間絶縁膜を形成するための塗布液を供給し拡散させる工程とを有し，
前記ＡＤＰ液の供給から前記塗布液の拡散までの各工程は前記膜形成装置内で一貫して行われることを特徴とする，基板の処理方法。 - 半導体基板の表面に層間絶縁膜を形成する基板の処理装置であって，
ケーシング内に備えられた１のカップと，
基板の表面に，予め所定の液温度に調整されたＡＤＰ液を供給する第１の処理液供給ノズルと，
基板の表面に，層間絶縁膜を形成するための塗布液を供給する第２の処理液供給ノズルと，
前記カップ内において基板を載置させ，回転させる回転載置台と，
基板の表面を所定の基板温度に調整する温度調整機構とを備え，
前記ＡＤＰ液の基板への供給から前記塗布液の基板への供給及び拡散処理までを前記ケーシング内において一貫して行うことを特徴とする，基板の処理装置。 - 前記温度調整機構は，ペルチェ素子を備えることを特徴とする，請求項２に記載の基板の処理装置。
- 前記温度調整機構は，前記回転載置台に設けられた熱媒を流通させる流路を備えることを特徴とする，請求項２に記載の基板の処理装置。
- 前記温度調整機構は，基板に所定の基板温度の気体を吹き付ける気体供給機構を備えることを特徴とする，請求項２に記載の基板の処理装置。
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