JP4889376B2 - 脱水方法および脱水装置、ならびに基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体基板等の基板に設けられた低誘電率層間絶縁（ｌｏｗ−ｋ）膜を脱水する脱水方法および脱水装置、ならびに低誘電率層間絶縁膜が設けられた半導体基板等の基板に後処理を施す基板処理方法および基板処理装置に関する。

半導体デバイスは近時、動作速度の向上ならびに小型化を目的として、配線が多層に設けられている。また、動作速度を高めるには、配線の抵抗および配線間の電気容量を低減させる必要があるため、配線には抵抗の低いＣｕ（銅）が多く用いられており、配線間に設けられる層間絶縁膜には、配線間の容量が低減されるように低誘電率材料が多く用いられている。

このような多層のＣｕ配線の形成は、まず、下層の配線を半導体ウエハの表面に設け、次に、半導体ウエハの表面に低誘電率層間絶縁（ｌｏｗ−ｋ）膜を被覆し、続いて、下層の配線が露出するようにエッチングによってｌｏｗ−ｋ膜に孔（ビア）を設け、その後、この孔が埋まるようにｌｏｗ−ｋ膜の表面にメタライゼーションプロセスによって上層の配線となるＣｕを成膜して、上層の配線を下層の配線と接続されるように設けるといった手順で行われる。

ところで、ｌｏｗ−ｋ膜は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）にカーボン（Ｃ）をドープ（ｄｏｐｅ）したＳｉＯＣ等の水分を吸収しやすい材料を用いて形成される場合が多い。また、最近では、配線間の容量をより低減するために多孔質状に形成される場合も多く、さらに水分を吸収しやすくなってきている。ｌｏｗ−ｋ膜が水分を吸収すると、誘電率が上昇し、また、配線間の電流リークが生じやすくなる。このため、多層のＣｕ配線の形成においては、メタライゼーションプロセスによるＣｕの成膜前に半導体ウエハ（ｌｏｗ−ｋ膜および下層の配線を含む）を加熱することにより、半導体ウエハ、主にｌｏｗ−ｋ膜を脱水（または脱ガス）するといったことが行われている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、前述のようにｌｏｗ−ｋ膜は多くの水分を含んでいるため、上記した従来の脱水方法では、十分な脱水効果を得るには半導体ウエハを高温に加熱しなければならず、ｌｏｗ−ｋ膜や配線等にダメージを与えてしまうおそれがある。
特開２００３−２６４１６６号公報

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、ｌｏｗ−ｋ膜等の基板の各部位にダメージを与えることなく、ｌｏｗ−ｋ膜を確実に脱水することが可能な脱水方法および脱水装置、ｌｏｗ−ｋ膜等の各部位にダメージを与えることない上に、基板へのｌｏｗ−ｋ膜形成後処理のクオリティを高めることが可能な基板処理方法および基板処理装置、ならびに前記の脱水方法を実行させるための制御プログラムを記憶したコンピュータ読取可能な記憶媒体の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、低誘電率層間絶縁（ｌｏｗ−ｋ）膜を有する基板を処理容器内に収容する工程と、前記低誘電率層間絶縁膜よりも大きな吸湿性を有する脱水剤を前記処理容器内に存在させる工程と、前記脱水剤によって前記低誘電率層間絶縁膜を前記処理容器内で脱水する工程と
を含み、前記脱水剤を存在させる工程は、気相の脱水剤を前記処理容器内に供給することにより行い、前記気相の脱水剤は、固相または液相の脱水剤を不活性ガスによってバブリングさせることにより生成することを特徴とする脱水方法を提供する。

本発明の第１の観点において、前記脱水工程は、前記処理容器内を排気して所定の圧力に減圧しつつ行うことができ、さらにこの場合に、前記処理容器内への前記気相の脱水剤の供給と前記処理容器内の排気とを交互に行うことができる。

本発明の第２の観点では、低誘電率層間絶縁（ｌｏｗ−ｋ）膜を有する基板を処理容器内に収容する工程と、前記低誘電率層間絶縁膜よりも大きな吸湿性を有する脱水剤を前記処理容器内に存在させる工程と、前記脱水剤によって前記低誘電率層間絶縁膜を前記処理容器内で脱水する工程とを含み、前記脱水剤を存在させる工程は、固相の脱水剤を前記処理容器内に配置することにより行うことを特徴とする脱水方法を提供する。

本発明の第２の観点において、前記固相の脱水剤の前記処理容器内への配置は、脱水剤を前記処理容器の内壁にコーティングすることにより行うことが好ましい。また、前記固相の脱水剤の前記処理容器内への配置は、脱水剤をコーティングしたプレート体を、その主面が基板の主面と対向するように前記処理容器内に収容することにより行うことが好ましい。この場合に、前記基板を収容する工程は、基板を主面同士が対向するように前記処理容器内に複数枚収容することにより行い、前記脱水剤を存在させる工程は、前記プレート体を基板と交互に複数枚配置することにより行うことができる。本発明の第１および第２の観点において、前記脱水剤は、リン酸化物、エチレンオキシド（Ｃ _２ Ｈ _４ Ｏ）、プロピレンオキシド（Ｃ _３ Ｈ _６ Ｏ）およびブチレンオキシド（Ｃ _４ Ｈ _８ Ｏ）のうちの少なくとも一つを含むことが好ましい。

本発明の第３の観点では、低誘電率層間絶縁（ｌｏｗ−ｋ）膜を有する基板を処理容器内に収容する工程と、前記低誘電率層間絶縁膜よりも大きな吸湿性を有する脱水剤を前記処理容器内に存在させる工程と、前記脱水剤によって前記低誘電率層間絶縁膜を前記処理容器内で脱水する工程とを含み、前記脱水剤は、リン酸化物、エチレンオキシド（Ｃ _２ Ｈ _４ Ｏ）、プロピレンオキシド（Ｃ _３ Ｈ _６ Ｏ）およびブチレンオキシド（Ｃ _４ Ｈ _８ Ｏ）のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする脱水方法を提供する。

本発明の第１、２、３の観点において、前記基板が、銅（Ｃｕ）からなる配線をさらに有する場合には、前記脱水剤は、前記配線との間で腐食反応を起こさないものであることが好ましい。

本発明の第４の観点では、低誘電率層間絶縁（ｌｏｗ−ｋ）膜を有する基板を収容可能な処理容器と、前記低誘電率層間絶縁膜よりも大きな吸湿性を有する脱水剤を気相で前記処理容器内に供給する脱水剤供給機構とを具備し、前記脱水剤供給機構は、液相または固相の脱水剤を不活性ガスによってバブリングさせることにより気相にして前記処理容器内に供給するものであり、前記処理容器内に基板を収容するとともに、前記脱水剤供給機構によって前記処理容器内に脱水剤を供給し、前記脱水剤によって前記低誘電率層間絶縁膜を前記処理容器内で脱水することを特徴とする脱水装置を提供する。
本発明の第４の観点において、前記処理容器内の圧力を調整する圧力調整機構をさらに具備し、前記圧力調整機構によって前記処理容器内を所定の圧力に調整しつつ、前記脱水剤供給機構によって前記処理容器内に脱水剤を気相で供給することができる。

本発明の第５の観点では、低誘電率層間絶縁（ｌｏｗ−ｋ）膜を有する基板を収容する、前記低誘電率層間絶縁膜よりも大きな吸湿性を有する脱水剤が内壁にコーティングされた処理容器を具備し、前記処理容器内に基板を収容し、前記脱水剤によって前記低誘電率層間絶縁膜を前記処理容器内で脱水することを特徴とする脱水装置を提供する。

本発明の第６の観点では、低誘電率層間絶縁（ｌｏｗ−ｋ）膜を有する基板を収容可能な処理容器と、前記低誘電率層間絶縁膜よりも大きな吸湿性を有する脱水剤がコーティングされた、前記処理容器内に収容可能な脱水プレートとを具備し、基板および前記脱水プレートを、互いに主面が対向するように前記処理容器内に収容し、前記脱水剤によって前記低誘電率層間絶縁膜を前記処理容器内で脱水することを特徴とする脱水装置を提供する。

本発明の第６の観点において、前記処理容器は、基板を主面同士が対向するように複数枚収容し、前記脱水プレートは、基板と交互に複数枚配置されることができる。本発明の第４、５、６の観点において、前記脱水剤は、リン酸化物、エチレンオキシド（Ｃ _２ Ｈ _４ Ｏ）、プロピレンオキシド（Ｃ _３ Ｈ _６ Ｏ）およびブチレンオキシド（Ｃ _４ Ｈ _８ Ｏ）のうちの少なくとも一つを含むことが好ましい。

本発明の第７の観点では、低誘電率層間絶縁（ｌｏｗ−ｋ）膜を有する基板を収容可能な処理容器と、前記低誘電率層間絶縁膜よりも大きな吸湿性を有する脱水剤を気相で前記処理容器内に供給する脱水剤供給機構とを具備し、前記脱水剤供給機構の前記脱水剤は、リン酸化物、エチレンオキシド（Ｃ _２ Ｈ _４ Ｏ）、プロピレンオキシド（Ｃ _３ Ｈ _６ Ｏ）およびブチレンオキシド（Ｃ _４ Ｈ _８ Ｏ）のうちの少なくとも一つを含み、前記処理容器内に基板を収容するとともに、前記脱水剤供給機構によって前記処理容器内に脱水剤を供給し、前記脱水剤によって前記低誘電率層間絶縁膜を前記処理容器内で脱水することを特徴とする脱水装置を提供する。

また、本発明の第８の観点では、低誘電率層間絶縁（ｌｏｗ−ｋ）膜を有する基板を処理容器内に収容する工程と、前記処理容器内を所定の圧力に減圧しつつ、前記低誘電率層間絶縁膜よりも大きな吸湿性を有する脱水剤を気相で前記処理容器内に供給し、前記脱水剤によって基板を前記処理容器内で脱水する工程と、前記脱水工程後に基板を大気雰囲気に曝さずに前記低誘電率層間絶縁膜に所定の膜を成膜する工程とを含むことを特徴とする基板処理方法を提供する。

また、本発明の第９の観点では、基板に設けられた低誘電率層間絶縁（ｌｏｗ−ｋ）膜に脱水処理を施す脱水処理部と、この脱水処理部による脱水処理後に前記低誘電率層間絶縁膜に所定の膜を成膜する成膜部とを具備し、前記脱水処理部は、基板を収容可能な処理容器と、前記低誘電率層間絶縁膜よりも大きな吸湿性を有する脱水剤を気相で前記処理容器内に供給する脱水剤供給機構と、前記処理容器内の圧力を調整する圧力調整機構とを備え、前記処理容器内に基板を収容し、前記圧力調整機構によって前記処理容器内を所定の圧力に調整しつつ、前記脱水剤供給機構によって前記処理容器内に脱水剤を気相で供給し、前記脱水剤によって前記低誘電率層間絶縁膜を前記処理容器内で脱水するように構成されており、前記成膜部は、前記脱水処理部による脱水処理後に基板を大気雰囲気に曝さずに前記低誘電率層間絶縁膜に所定の膜を成膜することを特徴とする基板処理装置を提供する。

さらに、本発明の第１０の観点では、コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に前記第１〜３の観点の脱水方法が行われるように、コンピュータに処理装置を制御させることを特徴とするコンピュータ読取可能な記憶媒体を提供する。

本発明の第１の観点によれば、低誘電率層間絶縁膜を有する基板を処理容器内に収容するとともに、低誘電率層間絶縁膜よりも大きな吸湿性を有する脱水剤を処理容器内に存在させ、この脱水剤によって低誘電率層間絶縁膜を処理容器内で脱水するため、処理容器内の規制された空間によって脱水剤の強力な吸湿性を効果的に引き出すことができ、これにより、基板を高温に加熱することなく、すなわち、低誘電率層間絶縁膜等の基板の各部位にダメージを与えることなく、低誘電率層間絶縁膜を確実に脱水することが可能となる。

本発明の第２の観点によれば、低誘電率層間絶縁膜よりも大きな吸湿性を有する脱水剤を気相で処理容器内に供給し、この脱水剤によって低誘電率層間絶縁膜を処理容器内で脱水するため、処理容器内の規制された空間によって脱水剤の強力な吸湿性を効果的に引き出すことができるとともに、脱水剤の低誘電率層間絶縁膜への接触効率を高めることができ、これにより、基板を高温に加熱することなく、すなわち、低誘電率層間絶縁膜等の基板の各部位にダメージを与えることなく、低誘電率層間絶縁膜をより確実に脱水することが可能となる。

本発明の第３の観点によれば、処理容器の内壁にコーティングした脱水剤によって低誘電率層間絶縁膜を処理容器内で脱水するため、本発明の第１の観点と同様の効果が得られる上に、処理容器の大型化を回避して装置の簡素化を図ることができる。また、本発明の第４の観点によれば、脱水剤をコーティングした脱水プレートを、その主面が基板の主面と対向するように処理容器内に収容し、脱水プレートの脱水剤によって低誘電率層間絶縁膜を処理容器内で脱水するため、本発明の第３の観点と同様の効果が得られる。

本発明の第５、６の観点によれば、低誘電率層間絶縁膜を有する基板を処理容器内に収容し、処理容器内を所定の圧力に調整しつつ、低誘電率層間絶縁膜よりも大きな吸湿性を有する脱水剤を気相で処理容器内に供給し、脱水剤によって低誘電率層間絶縁膜を前記処理容器内で脱水した後、基板を大気雰囲気に曝さずに前記低誘電率層間絶縁膜に所定の膜を成膜するため、本発明の第２の観点と同様の効果が得られる上に、基板を大気に接触させることなく、基板に脱水処理および成膜処理を施すことができ、これにより、基板への低誘電率層間絶縁膜形成後処理のクオリティを高めることが可能となる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。

図１は本発明に係る第１の実施形態としての脱水装置の概略断面図である。
脱水装置１００は、半導体基板であるウエハＷを収容可能な処理容器としてのチャンバー１と、ウエハＷに設けられた低誘電率層間絶縁（ｌｏｗ−ｋ）膜（またはウエハＷ）を脱水するための脱水剤をチャンバー１内に供給する脱水剤供給機構２と、チャンバー１内の圧力を調整可能な圧力調整機構３とを備えている。

チャンバー１は、上部が開口した略筒状または箱状に形成されている。チャンバー１の底部には、収容したウエハＷを載置するためのサセプタ１１が設けられ、このサセプタ１１には、ウエハＷを加熱する加熱機構としてのヒーター１２が埋設されている。チャンバー１の側壁には、ウエハＷを搬入出するための搬入出口１３が形成されているとともに、この搬入出口１３を開閉するゲートバルブ１４が設けられている。

チャンバー１の上部には、開口を閉塞し、かつサセプタ１１に対向するようにシャワーヘッド１５が設けられている。シャワーヘッド１５は、脱水剤供給機構２による脱水剤等を拡散させる拡散空間１６を内部に有するとともに、サセプタ１１との対向面に、脱水剤供給機構２による脱水剤等を吐出する複数または多数の吐出孔１７が形成されている。

チャンバー１の底壁には排気口１８が形成されている。圧力調整機構３は、排気口１８に接続された排気管３１と、排気管３１を介してチャンバー１内を強制排気する排気装置３２とを有している。

脱水剤供給機構２は、脱水剤が貯留された脱水剤貯留部２１と、脱水剤貯留部２１からの脱水剤をシャワーヘッド１５の拡散空間１６内に導く導管２２と、導管２２を流通する脱水剤の流量を調整する流量調整機構としてのマスフローコントローラ２３およびバルブ２４とを有している。脱水剤貯留部２１には、脱水剤を所定の温度に加熱するヒーター２５が設けられている。

チャンバー１内に収容されるウエハＷの表面（上面）部には、例えば、多層配線の一部または全部をなす、銅（Ｃｕ）からなる配線が設けられているとともに、例えば、多層配線間の電気容量が低減するように配線間に配置されるｌｏｗ−ｋ膜が設けられている（図示せず）。ｌｏｗ−ｋ膜は、水分を非常に吸収しやすいものが多く、層間絶縁膜としての膜の性能を維持するために脱水処理が施される。脱水処理に用いられる脱水剤としては、ｌｏｗ−ｋ膜よりも大きな、または強い吸湿性（脱水性）を有し、配線の腐食反応を起こさず、しかもチャンバー１内でウエハＷと接触しやすいように蒸気圧が高いもの、例えばリン酸化物である五酸化二リン（Ｐ_４Ｏ_１０）、を用いることができる。

脱水装置１００は、ＣＰＵを備えたコントローラ１２０に接続されて制御される構成となっている。コントローラ１２０には、工程管理者が脱水装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、ウエハ処理システム１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース１２１と、脱水装置１００で実行される処理をコントローラ１２０の制御にて実現するための制御プログラムや処理条件データ等が記録されたレシピが格納された記憶部１２２とが接続されている。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース１２１からの指示等にて任意のレシピを記憶部１２２から呼び出してコントローラ１２０に実行させることで、コントローラ１２０の制御下で、脱水装置１００での所望の処理が行われる。また、前記レシピは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フラッシュメモリなどのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納された状態のものを利用したり、あるいは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させて利用したりすることも可能である。

次に、脱水装置１００での処理について詳細に説明する。
脱水装置１００においては、まず、ゲートバルブ１４によって搬入出口１３を開放した状態で、ウエハＷを搬入出口１３からチャンバー１内に搬入し、サセプタ１１上に載置する。次に、ゲートバルブ１４によって搬入出口１３を閉塞し、ヒーター１２によってサセプタ１１上のウエハＷを所定の温度、例えば１００〜２５０℃に加熱するとともに、圧力調整機構３によってチャンバー１内を所定の圧力に減圧する。

この状態で、脱水剤供給機構２によりシャワーヘッド１５の吐出孔１７を介してチャンバー１内に脱水剤を供給する。脱水剤供給機構２では、ヒーター２５によって常温以上ウエハＷの加熱温度以下に加熱された脱水剤貯留部２１の脱水剤が、導管２２によってシャワーヘッド１５の拡散空間１６内に導かれ、吐出孔１７から吐出されてチャンバー１内に気相または気体で供給される。この際に、脱水剤を、マスフローコントローラ２３によって所定の流量、例えば０．１〜１００ｓｃｃｍに調整しつつ供給する。脱水剤供給機構２による脱水剤の供給時には、圧力調整機構３によってチャンバー１内が常圧未満の所定の圧力または真空圧、例えば０．１Ｐａ〜１０１．３ｋＰａに調整または保持する。なお、脱水剤供給機構２による脱水剤の供給および圧力調整機構３による減圧は、同時に行ってもよいが、所定の時間ずつ交互に行うことにより、チャンバー１内で脱水剤を効率よくウエハＷに接触させることができる。

脱水剤がチャンバー１内に供給されると、脱水剤である五酸化二リンとウエハＷ、主にｌｏｗ−ｋ膜に含まれる水分（ヒーター１２の加熱によってウエハＷ中から蒸発した水分を含む）とが以下の（１）の式に基づいて反応してリン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）を生成し、ウエハＷ、主にｌｏｗ−ｋ膜が脱水（脱ガス）される。生成したリン酸は、圧力調整機構３によってチャンバー１外に排出される。
Ｐ_４Ｏ_１０＋６Ｈ_２Ｏ→４Ｈ_３ＰＯ_４ ・・・（１）

なお、ｌｏｗ−ｋ膜よりも大きな吸湿性を有し、配線の腐食反応を起こさず、しかも蒸気圧が高い脱水剤として、五酸化二リン等のリン酸化物以外に、エポキシドであるエチレンオキシド（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）、プロピレンオキシド（Ｃ_３Ｈ_６Ｏ）またはブチレンオキシド（Ｃ_４Ｈ_８Ｏ）を用いることができる。あるいは、これらのうちの複数種類を組み合わせて用いてもよい。この場合にも、ヒーター１２によるサセプタ１１上のウエハＷの加熱温度は、例えば１００〜２５０℃に設定することできる。エチレンオキシド、プロピレンオキシドまたはブチレンオキシドは、五酸化二リンよりも蒸気圧が高いため、脱水処理時のチャンバー１内の設定圧力が低い場合には、ヒーター２５よる脱水剤貯留部２１の脱水剤の加熱は必要ない。しかしながら、ｌｏｗ−ｋ膜に含まれる水分とエポキシドとがより効率よく反応するように、ウエハＷの加熱温度を例えば２００℃程度と高く設定する場合には、脱水剤供給機構２による脱水剤の供給時の圧力調整機構３によるチャンバー１内の圧力を例えば大気圧よりも高く設定することが好ましく、ヒーター２５によって脱水剤貯留部２１の脱水剤をウエハＷの加熱温度以下に加熱することが好ましい。このため、脱水剤としてエチレンオキシド、プロピレンオキシドまたはブチレンオキシドを用いた場合の圧力調整機構３によるチャンバー１内の圧力は、ウエハＷの加熱温度に応じて、例えば０．１Ｐａ〜２ＭＰａに調整することができる。

脱水剤としてエチレンオキシドを用いた場合には、ウエハＷがチャンバー１内で脱水剤に接触すると、エチレンオキシドとウエハＷ、主にｌｏｗ−ｋ膜に含まれる水分とが反応してエチレングリコール（Ｃ_２Ｈ_６Ｏ_２）を生成し、ウエハＷ、主にｌｏｗ−ｋ膜が脱水される。また、脱水剤としてプロピレンオキシドを用いた場合には、プロピレンオキシドとウエハＷ、主にｌｏｗ−ｋ膜に含まれる水分とが反応してプロピレングリコール（Ｃ_３Ｈ_８Ｏ_２）を生成し、ウエハＷ、主にｌｏｗ−ｋ膜が脱水される。さらに、脱水剤としてブチレンオキシドを用いた場合には、ブチレンオキシドとウエハＷ、主にｌｏｗ−ｋ膜に含まれる水分とが反応してブチレングリコール（Ｃ_４Ｈ_１０Ｏ_２）を生成し、ウエハＷ、主にｌｏｗ−ｋ膜が脱水（脱ガス）される。生成したエチレングリコール、プロピレングリコールまたはブチレングリコールは、圧力調整機構３によってチャンバー１外に排出される。

上記の脱水剤の脱水作用が特に有効に発揮される、ｌｏｗ−ｋ膜に用いられる低誘電率材料としては、Ｓｉ、Ｏ、Ｈを含むＨＳＱ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ−ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）やＳｉ、Ｃ、Ｏ、Ｈを含むＭＳＱ（Ｍｅｔｈｙｌ−Ｈｙｄｒｏｇｅｎ−ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）、ポーラスＭＳＱ、ポーラスシリカ、Ｂｌａｃｋ Ｄｉａｍｏｎｄ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製）、Ｃｏｒａｌ（Ｎｏｖｅｌｌｕｓ社製）、Ａｕｒｏｒａ（ＡＳＭ社製）等が挙げられる。また、ｌｏｗ−ｋ膜が、ＳｉＯＣ系材料（ＳｉＯ_２のＳｉ−Ｏ結合にメチル基（−ＣＨ_３）を導入してＳｉ−ＣＨ_３を混入したもの）以外の材料、例えば、ポリアリレンエーテルからなるＦＬＡＭＥ（ハネウエル社製）、ポリアリレンハイドロカーボンからなるＳＩＬＫ（ダウ・ケミカル社製）、Ｐａｒｙｌｅｎｅ、ＢＣＢ、ＰＴＦＥ、フッ化ポリイミド、ポーラスＳＩＬＫ、ＳｉＯＦ系材料（ＳｉＯ_２にフッ素（Ｆ）を導入したもの）、フルオロカーボンガスを用いたＣＦ系材料等からなる場合にも有効である。さらに、上記の脱水剤は、ｌｏｗ−ｋ膜以外の絶縁膜、例えばハードマスク膜やエッチストッパ膜等の脱水にも有効である。

ｌｏｗ−ｋ膜を含むウエハＷの脱水処理後、ヒーター１２による加熱、脱水剤供給機構２による脱水剤の供給および圧力調整機構３によるチャンバー１内の減圧を停止する。そして、ゲートバルブ１４によって搬入出口１３を開放し、ウエハＷを搬入出口１３からチャンバー１外に搬出する。

本実施形態では、ｌｏｗ−ｋ膜よりも強い吸湿性を有し、かつＣｕからなる配線を腐食させない脱水剤をチャンバー１内に供給し、この脱水剤の脱水反応によってチャンバー１内でｌｏｗ−ｋ膜を含むウエハＷに脱水処理を施すため、加熱によりウエハ中の水分を蒸発させる従来の脱水技術よりも低いウエハＷの加熱温度、例えば１００〜２５０℃で確実に脱水することができる。このため、ｌｏｗ−ｋ膜や配線等のウエハＷの各部位が損傷してしまうといったことを回避することができる。しかも、チャンバー１内の圧力を調整しつつ、脱水剤を気相でチャンバー１内に供給してウエハＷに接触させるため、ウエハＷへの脱水剤の接触効率が高く、より確実に脱水処理を施すことが可能となる。

次に、本発明に係る脱水装置の第２の実施形態について説明する。
図２は本発明に係る第２の実施形態としての脱水装置の概略断面図である。

本実施形態では、ｌｏｗ−ｋ膜を含むウエハＷに常圧で脱水処理を施す脱水装置２００について説明する。脱水装置２００において、図１に示した脱水装置１００と同部位については同符号を付して説明を省略する。
脱水装置２００は、ウエハＷを収容可能な処理容器としてのチャンバー１′と、ウエハＷを脱水するための脱水剤をチャンバー１内に供給する脱水剤供給機構４とを備えている。なお、脱水装置２００も、脱水装置１００と同様に、ユーザーインターフェースおよび記憶部が接続されたコントローラによって制御される（図示せず）。

チャンバー１′は、図１に示すチャンバー１と略等しい構成であるが、チャンバー１において設けられたゲートバルブ１４の代わりに、搬入出口１３を閉塞するシャッター１９を有している。

脱水剤供給機構４は、脱水剤である粉末状の五酸化二リンが貯留された脱水剤貯留部４１と、脱水剤貯留部４１内に不活性ガス、例えば窒素（Ｎ_２）ガスを供給して脱水剤貯留部４１の五酸化二リンをバブリングさせるバブリング機構４２と、バブリング機構４２によってバブリングさせた五酸化二リンおよび窒素ガスをシャワーヘッド１５の拡散空間１６内に導く導管４３と、導管４３内を開閉するバルブ４５とを有しており、バブリング機構４２は、窒素ガスが貯留された不活性ガス貯留部４２ｄと、不活性ガス貯留部４２ｄの窒素ガスを脱水剤貯留部４１に導く導管４２ａと、導管４２ａ内を流通する窒素ガスの流量を調整するためのマスフローコントローラ４２ｂおよびバルブ４２ｃとを有している。

このように構成された脱水装置２００においては、まず、ウエハＷをチャンバー１内に搬入してサセプタ１１に載置し、シャッター１９によって搬入出口１３を閉塞した後、ヒーター１２によってサセプタ１１上のウエハＷを所定の温度、例えば１００〜２５０℃に加熱する。次に、脱水剤供給機構４によって五酸化二リンをチャンバー１′内に供給する。脱水剤供給機構４では、脱水剤貯留部４１の五酸化二リンが、バブリング機構４２によってバブリングされ、バブリング機構４２の窒素ガスとともに導管４３によってシャワーヘッド１５の拡散空間１６内に導かれる。そして、拡散空間１６内に入った五酸化二リンが、窒素ガスによって気相または実質的に気相で吐出孔１７からチャンバー１′内に吐出されて供給される。この際に、不活性ガス貯留部４２ｄの窒素ガスを、マスフローコントローラ４２ｂによって所定の流量、例えば０．１〜１００ｓｃｃｍに調整しつつ脱水剤貯留部４１に供給することにより、脱水剤貯留部４１の五酸化二リンが窒素ガスとともに、所定の流量、例えば０．１〜１００ｓｃｃｍチャンバー１′内に供給される。これにより、脱水剤である五酸化二リンとウエハＷ、主にｌｏｗ−ｋ膜に含まれる水分とがチャンバー１′内で反応してリン酸を生成し、ウエハＷ、主にｌｏｗ−ｋ膜が脱水される。生成したリン酸や過剰な五酸化二リンおよび窒素ガス等は、排出口１８からチャンバー１′外に排出される。ｌｏｗ−ｋ膜を含むウエハＷの脱水処理後、ヒーター１２による加熱および脱水剤供給機構４による五酸化二リンの供給を停止し、シャッター１９によって搬入出口１３を開放して、ウエハＷを搬入出口１３からチャンバー１′外に搬出する。

本実施形態では、常温常圧で固体である粉末状の五酸化二リンをバブリングさせてウエハＷを収容したチャンバー１′内に供給し、この脱水剤によってｌｏｗ−ｋ膜を含むウエハＷにチャンバー１′内で脱水処理を施すため、従来の脱水技術よりも低いウエハＷの加熱温度で確実に脱水することができる上に、チャンバー１′内を減圧しなくてもウエハＷへの脱水剤の接触効率が高く、これにより、常圧下でより確実に脱水することが可能となる。

なお、チャンバー１′内の圧力を調整する圧力調整機構を設け、この圧力調整機構によってチャンバー１′内を所定の圧力に減圧しつつ脱水剤供給機構４によってバブリングさせた脱水剤をチャンバー１′内に供給してもよい。また、脱水剤にエチレンオキシド、プロピレンオキシドまたはブチレンオキシドを用いる場合には、バブリング機構４２を用いずに脱水剤を気相でチャンバー１′内に供給しつつ、過剰な脱水剤や反応生成物等を排出口１８からチャンバー１′外に排出させてもよい。

次に、本発明に係る脱水装置の第３の実施形態について説明する。
図３は本発明に係る第３の実施形態としての脱水装置の概略断面図であり、図４はこの脱水装置に設けられたチャンバーの平面方向の概略断面図である。

本実施形態では、第１の実施形態と同様にｌｏｗ−ｋ膜を含むウエハＷに減圧下で脱水処理を施す脱水装置３００について説明する。脱水装置３００において、図１に示した脱水装置１００と同部位については同符号を付して説明を省略する。
脱水装置３００は、ウエハＷを収容可能な処理容器としてのチャンバー１″と、五酸化二リン等の脱水剤がコーティングされた、チャンバー１″内に収容可能な板状の脱水プレート５（プレート体）と、チャンバー１″内に不活性ガス、例えば窒素ガスを供給する窒素ガス供給機構６と、チャンバー１″内の圧力を調整可能な圧力調整機構３とを備えている。

チャンバー１″は、図１に示すチャンバー１と略等しい構成であるが、収容した脱水プレート５を支持する支持部１０を有している。支持部１０は、脱水プレート５を、サセプタ１１に載置したウエハＷと主面同士が対向するように、このウエハＷの上方で支持する。支持部１０は、搬入出口１３からのウエハWの搬入出の邪魔にならないように、例えば、サセプタ１１の周方向に間隔をあけて複数設けられており、チャンバー１″内の底部に固定されて上方に延びる柱部１０ａと、この柱部１０ａの例えば上端部からサセプタ１１上に向かって側方に延びるアーム部１０ｂと、アーム部１０ｂの先端部から上方に突出する、脱水プレート５の縁部に下方から当接する当接部１０ｃとを有している。なお、支持部は、チャンバー１″内の側壁やサセプタ１１上に設けられていてもよい。

脱水プレート５は、例えば、ウエハＷと同じ材料で略等しい形状に形成されており、両主面のうちの少なくとも一方側面に脱水剤がコーティングされている。脱水プレート５への脱水剤のコーティングは、溶媒に溶かした脱水剤を脱水プレート５に塗布し、加熱等によって溶媒を除去することにより行うことができる。

窒素ガス供給機構６は、窒素ガス供給源６１と、窒素ガス供給源６１からの窒素ガスをシャワーヘッド１５の拡散空間１６内に導く導管６２と、導管６２を流通する窒素ガスの流量を調整する流量調整機構としてのマスフローコントローラ６３およびバルブ６４とを有している。

このように構成された脱水装置３００においては、まず、ウエハＷをチャンバー１内に搬入してサセプタ１１に載置するとともに、脱水プレート５をチャンバー１内に搬入して支持部１０に支持させる。ここで、脱水プレート５は、脱水剤がコーティングされた主面を、ウエハＷのｌｏｗ−ｋ膜が設けられた主面と向かい合わせるように下向きにして配置されることが好ましい。次に、ゲートバルブ１４によって搬入出口１３を閉塞し、ヒーター１２によってサセプタ１１上のウエハＷを所定の温度、例えば１００〜２５０℃に加熱するとともに、圧力調整機構３によってチャンバー１″内を常圧未満の所定の圧力または真空圧、例えば０．１Ｐａ〜１０１．３ｋＰａに減圧しつつ、窒素ガス供給機構６によってチャンバー１″内に窒素ガスを供給する。これにより、脱水プレート５にコーティングされた脱水剤とウエハＷ、主にｌｏｗ−ｋ膜に含まれる水分とが反応してリン酸を生成し、ウエハＷ、主にｌｏｗ−ｋ膜が脱水される。リン酸等の反応生成物や窒素ガスなどは、圧力調整機構３によってチャンバー１″外に排出される。ｌｏｗ−ｋ膜を含むウエハＷの脱水処理後、ヒーター１２による加熱、圧力調整機構３による減圧および窒素ガス供給機構６による窒素ガスの供給を停止し、ゲートバルブ１４によって搬入出口１３を開放して、ウエハＷおよび脱水プレート５を搬入出口１３からチャンバー１″外に搬出する。

本実施形態では、脱水剤をコーティングした脱水剤供給媒体である脱水プレート５をチャンバー１″内に配置し、脱水プレート５の脱水剤によってｌｏｗ−ｋ膜を含むウエハＷに脱水処理を施すため、従来の脱水技術よりも低いウエハＷの加熱温度で確実に脱水することができる上に、脱水剤を気相でチャンバー内に供給する脱水剤供給機構が必要なく、これにより、装置の簡素化を図ることができる。なお、前述のように圧力調整機構３によるチャンバー１″の減圧および窒素ガス供給機構６によるチャンバー１″への窒素ガスの供給を行うことにより、ウエハＷへの脱水剤の接触効率を高めて脱水剤とウエハＷに含まれる水分との反応を速めることができるが、これらを行わなくとも脱水反応は緩やかに進行するため、圧力調整機構３および窒素ガス供給機構６は必ずしも設ける必要はなく、これにより、装置のさらなる簡素化を図ることも可能である。

さらに、本実施形態では、脱水剤供給媒体を脱水プレート５で構成し、脱水プレート５を、その主面がウエハＷの主面と対向するようにチャンバー１″内に配置したため、チャンバー１″の大型化を回避することができる。

なお、図５に示すように、脱水剤をチャンバー１″の内壁（シャワーヘッド１５の内壁も含む）に直接コーティングしても（符号Ａ参照）、脱水プレート５をチャンバー１″内に配置した場合と同様の効果を得ることができる。

次に、本発明に係る脱水装置の第４の実施形態について説明する。
図６は本発明に係る第４の実施形態としての脱水装置の概略断面図であり、図７（ａ）はこの脱水装置に設けられたウエハボートの側面図であり、図７（ｂ）はそのｂ−ｂ線に沿った断面図である。

第２、３の実施形態では、ｌｏｗ−ｋ膜を含むウエハＷを１枚ずつ脱水するいわゆる枚葉式の脱水装置２００、３００について説明したが、本実施形態では、ｌｏｗ−ｋ膜を含むウエハＷを常圧で複数枚同時に脱水するいわゆるバッチ式の脱水装置４００について説明する。脱水装置４００において、図３に示した脱水装置３００と同部位については同符号を付して説明を省略する。
脱水装置４００は、下部が開口した、ウエハＷを収容して加熱する略筒状の熱処理炉７（処理容器）と、この処理炉７内に不活性ガス、例えば窒素ガスを供給する窒素ガス供給機構６と、複数枚のウエハＷを保持して処理炉７内に収容させるためのウエハボート８と、このウエハボート８にウエハＷとともに保持される前述の脱水プレート５と、ウエハボート８を昇降させて熱処理炉７内外の間で進退させるボートエレベータ９とを備えている。

熱処理炉７内には、熱処理炉７と対応する形状を有する石英製のプロセスチューブ７１が設けられ、このプロセスチューブ７１の外周に囲繞するように、ウエハＷを加熱する加熱機構としてのヒーター７２が設けられている。プロセスチューブ７１の下端部には、筒状または環状のマ二ホールド７３が設けられており、このマニホールド７３には、熱処理炉７内に窒素ガスを導く窒素ガス供給機構６の導管６２が接続されているとともに、熱処理炉７内に供給された窒素ガス等を排出する排出口７４が設けられている。

ボートエレベータ９には、マニホールド７３と当接してプロセスチューブ７１内を密閉状態に保持する蓋部９１が設けられており、この蓋部９１の上部に保温筒９２が搭載されている。

ウエハボート８は、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、上下に対向する上板部８１および下板部８２と、上板部８１および下板部８２間に介在され、長手方向に間隔をおいてウエハＷまたは脱水プレート５を保持する保持溝８３が複数または多数形成された複数本、例えば４本の保持柱８４とを有しており、保持柱８４の各保持溝８３によって複数枚のウエハＷおよび脱水プレート５を、その主面同士が対向するように保持するように構成されている。ウエハボート８は、パーティクルが発生しないように石英またはシリカガラスによって形成されている。

このように構成された脱水装置４００においては、まず、ボートエレベータ９がウエハボート８を下降させた状態で、ウエハボート８に複数枚のウエハＷおよび脱水プレート５を保持させる。ここで、図８（ａ）に示すように、ウエハＷおよび脱水プレート５は、ウエハボート８に交互に保持させることが好ましく、この場合には、各脱水プレート５は、脱水剤がコーティングされた主面をウエハＷのｌｏｗ−ｋ膜が設けられた主面と向かい合わせるように下向きにして配置されることが好ましい。あるいは、図８（ｂ）に示すように、ウエハボート８の上端側部および下端側部にそれぞれ、脱水プレート５を複数枚ずつ配置し、ウエハボート８の中央部にウエハＷを複数枚配置してもよく、この場合には、ウエハボート８の上端側部の各脱水プレート５は、脱水剤がコーティングされた主面を下向きにして配置され、ウエハボート８の下端側部の各脱水プレート５は、脱水剤がコーティングされた主面を上向きにして配置されることが好ましい。次に、ボートエレベータ９によってウエハボート８を上昇させて熱処理炉７内に収容させる。そして、ヒーター７２によって熱処理炉７内を所定の温度、例えば１００〜２５０℃に加熱するとともに、窒素ガス供給機構６によって熱処理炉７内に窒素ガスを供給する。これにより、脱水プレート５にコーティングされた脱水剤とウエハＷ、主にｌｏｗ−ｋ膜に含まれる水分とが反応してリン酸を生成し、ウエハＷ、主にｌｏｗ−ｋ膜が脱水される。リン酸等の反応生成物や窒素ガスなどは、排出口７４から熱処理炉７外に排出される。なお、窒素ガス供給機構６による熱処理炉７への窒素ガスの供給を行わなくとも、脱水プレート５の脱水剤とウエハＷ、主にｌｏｗ−ｋ膜に含まれる水分との反応は緩やかに進行する。ウエハＷの脱水処理を終了したら、ヒーター７２による加熱および窒素ガス供給機構６による窒素ガスの供給を停止し、ボートエレベータ９によってウエハボート８を下降させて、ウエハＷおよび脱水プレート５を熱処理炉７外に搬出することとなる。

本実施形態では、脱水剤をコーティングした脱水剤供給媒体である脱水プレート５を熱処理炉７内に配置し、脱水プレート５の脱水剤によってｌｏｗ−ｋ膜を含むウエハＷに脱水処理を施すため、従来の脱水技術よりも低いウエハＷの加熱温度で確実に脱水することができ、しかも、脱水剤を気相でチャンバー内に供給する脱水剤供給機構やチャンバー内を減圧する圧力調整機構等が必要なく、これにより、装置の簡素化を図ることができる。その上、ウエハＷと脱水プレート５とを、その主面同士が対向するように熱処理炉７内に交互に複数枚配置したため、あるいは、脱水プレート５を、その主面がウエハＷの主面と対向するように複数枚のウエハＷの両側に配置したため、熱処理炉７の大型化を回避しつつ、複数枚のウエハＷに同時かつ均一または略均一に脱水処理を施してスループットの向上を図ることができる。

なお、ここでも、前述の実施形態と同様に、脱水剤を熱処理炉の内壁に直接コーティングしてもよく、あるいは、脱水剤を気相で熱処理炉内に供給してもよく、または、熱処理炉内を強制的に排気して減圧しつつ、脱水剤を気相で熱処理炉内に供給してもよい。

以上の実施形態の脱水装置および脱水方法による吸湿性能はいずれも、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴＩＲ：Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ）を用いて、ウエハＷのｌｏｗ−ｋ膜中の水のピーク強度を測定することにより把握することができ、例えば、ｌｏｗ−ｋ膜の成分にケイ素（Ｓｉ）が含まれる場合には、波数３２００〜３６００ｃｍ^−１のＳｉ−ＯＨ強度を測定することにより把握することができる。また、本実施形態の脱水方法による吸湿性能は、ウエハＷを真空チャンバー内で常温から徐々に加熱して脱水または脱ガスし、質量分析計により脱水または脱ガス成分に含まれる水の質量数（１８）の強度の量を測定する昇温脱離分析（ＴＤＳ：Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）によっても把握することができる。このような手法は、脱水処理後、ウエハＷを大気に暴露してから行う必要があるため、脱水処理後に可及的速やかに行うことが好ましい。

ｌｏｗ−ｋ膜を含むウエハの脱水処理後には通常、ｌｏｗ−ｋ膜にバリアメタルやハードマスク等の所定の膜が成膜されるが、前述の脱水装置による処理直後、特に真空雰囲気で脱水を行う脱水装置１００による処理直後にウエハＷを大気に暴露すると、ｌｏｗ−ｋ膜が大気中の水分を吸収するおそれがある。このため、脱水処理後の成膜等の後処理は、ウエハＷを大気に暴露せずに行うことが好ましい。そこで、次に、ウエハＷを大気に暴露せずに脱水処理および成膜等の後処理を行う、脱水装置１００を備えたウエハ処理システムについて説明する。
図９は脱水装置１００を備えた本発明に係る基板処理装置の一実施形態であるウエハ処理システムの概略構成図である。

ウエハ処理システム１０１は、前述の脱水装置１００と、ウエハＷに形成された自然酸化膜を除去するためのプリクリーンユニット１０２と、ウエハＷに設けられた低誘電率層間絶縁（ｌｏｗ−ｋ）膜に、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、亜鉛（Ｚｒ）やこれらの窒化物等の化合物または合金などからなるバリアメタルを成膜するためのバリアメタル成膜ユニット１０３と、バリアメタルを介してウエハＷに例えば銅（Ｃｕ）からなるシード層を形成するためのシード層形成ユニット１０４とを備え、脱水装置１００および各ユニット１０２〜１０４は、六角形をなすウエハ搬送室１０５の４つの辺にそれぞれ対応して設けられている。また、ウエハ搬送室１０５の他の２つの辺にはそれぞれロードロック室１０６、１０７が設けられている。これらロードロック室１０６、１０７のウエハ搬送室１０５と反対側にはウエハ搬入出室１０８が設けられ、ウエハ搬入出室１０８のロードロック室１０６、１０７と反対側にはウエハＷを収容可能な３つのキャリアＣを取り付けるポート１０９、１１０、１１１が設けられている。

脱水装置１００のチャンバー１（図１参照）は、ゲートバルブ１４を介してウエハ搬送室１０５に接続されている。また、プリクリーンユニット１０２、バリアメタル成膜ユニット１０３およびシード層形成ユニット１０４はそれぞれ、ウエハＷを収容可能な図示しないチャンバーを有しており、プリクリーンユニット１０２、バリアメタル成膜ユニット１０３、シード層形成ユニット１０４の各チャンバーおよびロードロック室１０６、１０７はそれぞれ、ゲートバルブＧを介してウエハ搬送室１０５に接続されている。これらは、対応するゲートバルブＧを開放することによりウエハ搬送室１０５と連通し、対応するゲートバルブＧを閉塞することによりウエハ搬送室１０５と遮断される。また、ロードロック室１０６、１０７とウエハ搬入出室１０８との接続部分にもゲートバルブＧが設けられており、ロードロック室１０６、１０７は、対応するゲートバルブＧを開放することによりウエハ搬入出室１０８と連通し、対応するゲートバルブＧを閉塞することによりウエハ搬入出室１０８と遮断される。ウエハ搬送室１０５内は所定の真空度に保持されており、ロードロック室１０６、１０７はゲートバルブＧの閉塞時に所定の真空度に減圧可能である。また、脱水装置１００、プリクリーンユニット１０２、バリアメタル成膜ユニット１０３およびシード層形成ユニット１０４のチャンバー内もそれぞれ所定の真空度に減圧可能である。

ウエハ搬送室１０５内には、脱水装置１００、プリクリーンユニット１０２、バリアメタル成膜ユニット１０３、シード層形成ユニット１０４およびロードロック室１０６、１０７の間でウエハＷの搬入出を行うウエハ搬送機構１１２が設けられている。このウエハ搬送機構１１２は、ウエハ搬送室１０５の略中央に配設されており、回転および伸縮可能な回転・伸縮部１１３の先端にウエハＷを保持する２つのブレード１１４ａ、１１４ｂを有しており、これら２つのブレード１１４ａ、１１４ｂは互いに反対方向を向くように回転・伸縮部１１３に取り付けられている。

ウエハ搬入出室１０８の天井部には図示しないＨＥＰＡフィルタが設けられており、このＨＥＰＡフィルタを通過した清浄な空気がウエハ搬入出室１０８内にダウンフロー状態で供給され、大気圧の清浄空気雰囲気でウエハＷの搬入出が行われるようになっている。ウエハ搬入出室１０８のキャリアＣ取り付け用の３つのポート１０９、１１０、１１１にはそれぞれ図示しないシャッターが設けられており、これらポート１０９、１１０、１１１にウエハＷを収容したまたは空のキャリアＣが直接取り付けられ、取り付けられた際にシャッターが外れて外気の侵入を防止しつつウエハ搬入出室１０８と連通するようになっている。また、ウエハ搬入出室１０８の側面にはアライメントチャンバ１１５が設けられており、そこでウエハＷのアライメントが行われる。

ウエハ搬入出室１０８内には、キャリアＣに対するウエハＷの搬入出およびロードロック室１０６、１０７に対するウエハＷの搬入出を行うウエハ搬送機構１１６が設けられている。このウエハ搬送機構１１６は、多関節アーム構造を有しており、キャリアＣの配列方向に沿ってレール１１８上を走行可能となっており、その先端のハンド１１７上にウエハＷを載せてその搬送を行う。

このよう構成されたウエハ処理システム１０１においては、まず、ポート１０９、（または１１０、１１１）に取り付けられたキャリアＣからウエハ搬送機構１１６によって一枚のウエハＷを取り出し、ロードロック室１０６（または１０７）内に搬入する。なお、この時点でのウエハＷには、例えば銅からなる下層配線と、エッチングによって溝部が形成されたｌｏｗ−ｋ膜とが設けられている。ロードロック室１０６にウエハＷを搬入したら、ロードロック室１０６内を密閉して減圧する。ロードロック室１０６内を所定の真空度まで減圧したら、ロードロック室１０６内とウエハ搬入出室１０８内とを連通させ、ウエハ搬送機構１１２によってウエハＷをロードロック室１０６内から脱水装置１００のチャンバー１（図１参照）内に搬入する。

脱水装置１００のチャンバー１内にウエハＷを搬入したら、チャンバー１内を密閉し、ウエハＷに脱水処理を施す。脱水処理終了後、ウエハＷを、ウエハ搬送機構１１２によってプリクリーンユニット１０２、バリアメタル成膜ユニット１０３、シード層形成ユニット１０４のチャンバー内に順次搬入し、各チャンバー内を密閉した状態で所定の処理を施す。プリクリーンユニット１０２ではエッチングによってウエハＷに形成された自然酸化膜が除去され、バリアメタル成膜ユニット１０３ではｌｏｗ−ｋ膜にバリアメタルが成膜され、シード層形成ユニット１０４では、シード層がｌｏｗ−ｋ膜に設けられた溝部内にバリアメタルを介して下層配線に接続されるように形成される。なお、ウエハＷの搬入出時および処理時には、各チャンバー内を所定の真空度に保持する。このため、ウエハＷは、大気に曝されることなく、脱水処理、自然酸化膜の除去、バリアメタルおよびシード層の成膜の一連の処理が施される。

シード層形成ユニット１０４での処理終了後、ウエハ搬送機構１１２によってウエハＷを所定の真空度に保持されたロードロック室１０７（または１０６）内に搬入する。そして、ウエハ搬送室１０５内とロードロック室１０７内とを遮断し、ロードロック室１０７内とウエハ搬入出室１０８とを連通させ、ウエハ搬送機構１１６によってウエハＷをポート１０９に取り付けられたキャリアＣに戻すこととなる。

本実施形態では、前述の脱水装置１００によってウエハＷに確実に脱水処理を施すことができる上に、ウエハＷを大気雰囲気に曝さらすことなく、脱水処理、および脱水処理後の自然酸化膜の除去、バリアメタルの成膜、シード層の成膜といった一連の処理を行うため、ｌｏｗ−ｋ膜形成後のウエハＷへの処理品質を高めることが可能となる。

なお、本実施形態では、ウエハＷを大気雰囲気に曝露せずに脱水処理後のｌｏｗ−ｋ膜に所定の膜を成膜する成膜ユニット（成膜部）として、バリアメタル成膜ユニット１０３を設けたが、これに限らず、例えば、ウエハＷに設けられたｌｏｗ−ｋ膜に、アルミニウム（Ａｌ）、Ｔａ、Ｔｉやこれらの酸化物、窒化物、炭化物等からなるメタルハードマスクを成膜するメタルハードマスクユニットを設けてもよい。メタルハードマスクユニットを設けた場合には、メタルハードマスクユニットで成膜されるメタルハードマスクを、酸化タングステン、酸化アルミニウム、酸窒化アルミニウム等からなる可溶性薄膜とＳｉ、Ｗ、ニッケル（Ｎｉ）、Ｔｉ、カルシウム（Ｃａ）等からなるハードマスクとの積層構造とし、ｌｏｗ−ｋ膜の加工後に、可溶性薄膜を溶かし、ハードマスクをリフトオフすることによってメタルハードマスクを除去するように構成してもよい。また、ｌｏｗ−ｋ膜にＳｉＯ_２、ＳｉＯＣ、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ、ＳｉＯＣＮ系等のハードマスク（またはエッチングストッパ膜あるいはキャップ絶縁膜）をＣＶＤ等によって成膜するハードマスクユニットを設けてもよく、脱水装置１００で脱水したｌｏｗ−ｋ膜とは異なる材料からなるｌｏｗ−ｋ膜をＣＶＤ等によって成膜するｌｏｗ−ｋ膜成膜ユニットを設けてもよい。ＣＶＤによって成膜されるｌｏｗ−ｋ膜に用いられる低誘電率材料としては、Ｂｌａｃｋ Ｄｉａｍｏｎｄ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製）、Ｃｏｒａｌ（Ｎｏｖｅｌｌｕｓ社製）、Ａｕｒｏｒａ（ＡＳＭ社製）等のＳｉＯＣ系材料やＳｉＯＦ系材料、ＣＦ系材料などが挙げられる。

以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、脱水剤としては、ｌｏｗ−ｋ膜よりも強い吸湿性を有し、配線の腐食反応を起こさず、蒸気圧が高いものであれば、五酸化二リン等のリン酸化物、エチレンオキシド、プロピレンオキシドまたはブチレンオキシドに限らず、例えば他のエポキシドを用いてもよい。また、脱水剤として五酸化二リン以外の常温常圧で固体または液体の物質を用いて常圧で脱水処理を施す場合にも、バブリングさせることにより気相で処理容器内に供給することができる。さらに、脱水プレートを用いた場合には、脱水プレートの両主面に脱水剤をコーティングしてもよく、脱水装置をいわゆる枚葉式とし、脱水プレートを基板の両主面側に配置してもよい。

本発明に係る第１の実施形態としての脱水装置の概略断面図である。 本発明に係る第２の実施形態としての脱水装置の概略断面図である。 本発明に係る第３の実施形態としての脱水装置の概略断面図である。 脱水装置に設けられたチャンバーの平面方向の概略断面図である。 チャンバー内への固相の脱水剤の配置態様の変更例を示す図である。 本発明に係る第４の実施形態としての脱水装置の概略断面図である。 脱水装置に設けられたウエハボートの側面図および断面図である。 ウエハボートでのウエハおよび脱水プレートの配置態様の一例を説明するための図である。 脱水装置を備えた本発明に係る基板処理装置の一実施形態であるウエハ処理システムの概略構成図である。

符号の説明

１、１′、１″：チャンバー（処理容器）
２、４：脱水剤供給機構
３：圧力調整機構
５：脱水プレート（プレート体）
７：熱処理炉（処理容器）
４２：バブリング機構
１０１：ウエハ処理システム（基板処理装置）
１０３：バリアメタル成膜ユニット（成膜部）
１００：脱水装置（脱水処理部）
２００、３００、４００：脱水装置
Ｗ：ウエハ（基板）

Claims (20)

1. 低誘電率層間絶縁（ｌｏｗ−ｋ）膜を有する基板を処理容器内に収容する工程と、
   前記低誘電率層間絶縁膜よりも大きな吸湿性を有する脱水剤を前記処理容器内に存在させる工程と、
   前記脱水剤によって前記低誘電率層間絶縁膜を前記処理容器内で脱水する工程と
   を含み、
   前記脱水剤を存在させる工程は、気相の脱水剤を前記処理容器内に供給することにより行い、
   前記気相の脱水剤は、固相または液相の脱水剤を不活性ガスによってバブリングさせることにより生成することを特徴とする脱水方法。
2. 前記脱水工程は、前記処理容器内を排気して所定の圧力に減圧しつつ行うことを特徴とする請求項１に記載の脱水方法。
3. 前記処理容器内への前記気相の脱水剤の供給と前記処理容器内の排気とを交互に行うことを特徴とする請求項２に記載の脱水方法。
4. 低誘電率層間絶縁（ｌｏｗ−ｋ）膜を有する基板を処理容器内に収容する工程と、
   前記低誘電率層間絶縁膜よりも大きな吸湿性を有する脱水剤を前記処理容器内に存在させる工程と、
   前記脱水剤によって前記低誘電率層間絶縁膜を前記処理容器内で脱水する工程と
   を含み、
   前記脱水剤を存在させる工程は、固相の脱水剤を前記処理容器内に配置することにより行うことを特徴とする脱水方法。
5. 前記固相の脱水剤の前記処理容器内への配置は、脱水剤を前記処理容器の内壁にコーティングすることにより行うことを特徴とする請求項４に記載の脱水方法。
6. 前記固相の脱水剤の前記処理容器内への配置は、脱水剤をコーティングしたプレート体を、その主面が基板の主面と対向するように前記処理容器内に収容することにより行うことを特徴とする請求項４に記載の脱水方法。
7. 前記基板を収容する工程は、基板を主面同士が対向するように前記処理容器内に複数枚収容することにより行い、
   前記脱水剤を存在させる工程は、前記プレート体を基板と交互に複数枚配置することにより行うことを特徴とする請求項６に記載の脱水方法。
8. 前記脱水剤は、リン酸化物、エチレンオキシド（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）、プロピレンオキシド（Ｃ_３Ｈ_６Ｏ）およびブチレンオキシド（Ｃ_４Ｈ_８Ｏ）のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の脱水方法。
9. 低誘電率層間絶縁（ｌｏｗ−ｋ）膜を有する基板を処理容器内に収容する工程と、
   前記低誘電率層間絶縁膜よりも大きな吸湿性を有する脱水剤を前記処理容器内に存在させる工程と、
   前記脱水剤によって前記低誘電率層間絶縁膜を前記処理容器内で脱水する工程と
   を含み、
   前記脱水剤は、リン酸化物、エチレンオキシド（Ｃ _２ Ｈ _４ Ｏ）、プロピレンオキシド（Ｃ _３ Ｈ _６ Ｏ）およびブチレンオキシド（Ｃ _４ Ｈ _８ Ｏ）のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする脱水方法。
10. 前記基板は、銅（Ｃｕ）からなる配線をさらに有し、
    前記脱水剤は、前記配線との間で腐食反応を起こさないものであることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の脱水方法。
11. 低誘電率層間絶縁（ｌｏｗ−ｋ）膜を有する基板を収容可能な処理容器と、
    前記低誘電率層間絶縁膜よりも大きな吸湿性を有する脱水剤を気相で前記処理容器内に供給する脱水剤供給機構と
    を具備し、
    前記脱水剤供給機構は、液相または固相の脱水剤を不活性ガスによってバブリングさせることにより気相にして前記処理容器内に供給するものであり、
    前記処理容器内に基板を収容するとともに、前記脱水剤供給機構によって前記処理容器内に脱水剤を供給し、前記脱水剤によって前記低誘電率層間絶縁膜を前記処理容器内で脱水することを特徴とする脱水装置。
12. 前記処理容器内の圧力を調整する圧力調整機構をさらに具備し、
    前記圧力調整機構によって前記処理容器内を所定の圧力に調整しつつ、前記脱水剤供給機構によって前記処理容器内に脱水剤を気相で供給することを特徴とする請求項１１に記載の脱水装置。
13. 低誘電率層間絶縁（ｌｏｗ−ｋ）膜を有する基板を収容する、前記低誘電率層間絶縁膜よりも大きな吸湿性を有する脱水剤が内壁にコーティングされた処理容器を具備し、
    前記処理容器内に基板を収容し、前記脱水剤によって前記低誘電率層間絶縁膜を前記処理容器内で脱水することを特徴とする脱水装置。
14. 低誘電率層間絶縁（ｌｏｗ−ｋ）膜を有する基板を収容可能な処理容器と、
    前記低誘電率層間絶縁膜よりも大きな吸湿性を有する脱水剤がコーティングされた、前記処理容器内に収容可能な脱水プレートと
    を具備し、
    基板および前記脱水プレートを、互いに主面が対向するように前記処理容器内に収容し、前記脱水剤によって前記低誘電率層間絶縁膜を前記処理容器内で脱水することを特徴とする脱水装置。
15. 前記処理容器は、基板を主面同士が対向するように複数枚収容し、
    前記脱水プレートは、基板と交互に複数枚配置されることを特徴とする請求項１４に記載の脱水装置。
16. 前記脱水剤は、リン酸化物、エチレンオキシド（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）、プロピレンオキシド（Ｃ_３Ｈ_６Ｏ）およびブチレンオキシド（Ｃ_４Ｈ_８Ｏ）のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１１から請求項１５のいずれか１項に記載の脱水装置。
17. 低誘電率層間絶縁（ｌｏｗ−ｋ）膜を有する基板を収容可能な処理容器と、
    前記低誘電率層間絶縁膜よりも大きな吸湿性を有する脱水剤を気相で前記処理容器内に供給する脱水剤供給機構と
    を具備し、
    前記脱水剤供給機構の前記脱水剤は、リン酸化物、エチレンオキシド（Ｃ _２ Ｈ _４ Ｏ）、プロピレンオキシド（Ｃ _３ Ｈ _６ Ｏ）およびブチレンオキシド（Ｃ _４ Ｈ _８ Ｏ）のうちの少なくとも一つを含み、
    前記処理容器内に基板を収容するとともに、前記脱水剤供給機構によって前記処理容器内に脱水剤を供給し、前記脱水剤によって前記低誘電率層間絶縁膜を前記処理容器内で脱水することを特徴とする脱水装置。
18. 低誘電率層間絶縁（ｌｏｗ−ｋ）膜を有する基板を処理容器内に収容する工程と、
    前記処理容器内を所定の圧力に減圧しつつ、前記低誘電率層間絶縁膜よりも大きな吸湿性を有する脱水剤を気相で前記処理容器内に供給し、前記脱水剤によって基板を前記処理容器内で脱水する工程と、
    前記脱水工程後に基板を大気雰囲気に曝さずに前記低誘電率層間絶縁膜に所定の膜を成膜する工程と
    を含むことを特徴とする基板処理方法。
19. 基板に設けられた低誘電率層間絶縁（ｌｏｗ−ｋ）膜に脱水処理を施す脱水処理部と、この脱水処理部による脱水処理後に前記低誘電率層間絶縁膜に所定の膜を成膜する成膜部とを具備し、
    前記脱水処理部は、
    基板を収容可能な処理容器と、
    前記低誘電率層間絶縁膜よりも大きな吸湿性を有する脱水剤を気相で前記処理容器内に供給する脱水剤供給機構と、
    前記処理容器内の圧力を調整する圧力調整機構と
    を備え、
    前記処理容器内に基板を収容し、前記圧力調整機構によって前記処理容器内を所定の圧力に調整しつつ、前記脱水剤供給機構によって前記処理容器内に脱水剤を気相で供給し、前記脱水剤によって前記低誘電率層間絶縁膜を前記処理容器内で脱水するように構成されており、
    前記成膜部は、前記脱水処理部による脱水処理後に基板を大気雰囲気に曝さずに前記低誘電率層間絶縁膜に所定の膜を成膜することを特徴とする基板処理装置。
20. コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、
    前記制御プログラムは、実行時に請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の脱水方法が行われるように、コンピュータに処理装置を制御させることを特徴とするコンピュータ読取可能な記憶媒体。

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