KR20150124950A - 성막 방법, 컴퓨터 기억 매체 및 성막 시스템 - Google Patents

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후미코 이와오
고오스케 요시하라
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 표면에 패턴이 형성된 기판 상에 유기막을 형성하는 것으로, 기판 상에 유기 재료를 도포하고, 그 후, 이 유기 재료를 열처리하여 기판 상에 유기막을 형성하고, 그 후, 이 유기막에 대해 자외선 조사 처리를 행하여, 당해 유기막의 표면을 소정의 깊이까지 제거하도록 하여, 기판 상에 유기막을 적절하고 또한 효율적으로 형성한다.

Description

성막 방법, 컴퓨터 기억 매체 및 성막 시스템 {FILM-FORMING METHOD, COMPUTER STORAGE MEDIUM, AND FILM-FORMING SYSTEM}
본 발명은, 표면에 패턴이 형성된 기판 상에 유기막을 형성하는 성막 방법, 컴퓨터 기억 매체 및 당해 성막 방법을 실행하기 위한 성막 시스템에 관한 것이다.
본원은, 2013년 2월 22일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2013-033216호에 기초하여, 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
예를 들어, 다층 배선 구조의 반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 예를 들어 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라 함) 상에 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 처리, 당해 레지스트막에 소정의 패턴을 노광하는 노광 처리, 노광된 레지스트막을 현상하는 현상 처리 등이 순차 행해져, 웨이퍼 상에 소정의 레지스트 패턴이 형성된다. 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 웨이퍼의 에칭 처리가 행해지고, 그 후 레지스트막의 제거 처리 등이 행해져, 웨이퍼 상에 소정의 패턴이 형성된다. 이와 같이 소정의 층에 소정의 패턴이 형성되는 공정이 복수회 반복하여 행해져, 다층 배선 구조의 반도체 디바이스가 제조된다.
그런데, 이와 같이 웨이퍼 상에 소정의 패턴이 반복하여 형성되는 경우, n층째에 소정의 패턴이 형성된 후에, (n＋1)층째의 레지스트막이 적절한 높이로 형성되기 위해서는, 레지스트액이 도포되는 면이 평탄한 것이 필요해진다.
따라서 종래부터, 웨이퍼의 소정의 패턴 상에 유기막을 형성하고, 그 표면을 평탄화하는 것이 행해지고 있다. 이러한 유기막의 형성은, 웨이퍼 상에 유기 재료를 도포하고, 도포된 유기 재료를 가열하여 유기막을 형성하고, 또한 예를 들어 건식 에칭법(반응성 이온 에칭법)에 의해 유기막을 에치백하여 당해 유기막의 표면을 제거함으로써 행해진다(특허문헌 1). 또한 유기막으로서는, 예를 들어 SOC(Spin On Cap)막이나 SOG(Spin On Glass)막 등이 사용된다.
일본 특허 공개 제2003-218116호 공보
상술한 특허문헌 1에 기재된 방법을 사용한 경우, 유기 재료의 도포와 유기 재료의 가열은 각각 상압 분위기하에서 행해지는 것에 반해, 유기막의 에치백은 진공 분위기하에서 행해진다. 그렇게 하면, 이들 상압 분위기하의 처리와 진공 분위기하의 처리를 각각의 시스템에서 행하여, 시스템 사이에서 웨이퍼를 반송할 필요가 있다. 이로 인해, 시스템의 제조 비용이 고액화되고, 또한 웨이퍼 처리의 스루풋도 저하된다.
또한, 유기막의 에치백을 건식 에칭법으로 행한 경우, 플라즈마에 의해 웨이퍼나 웨이퍼 상의 막이 플라즈마에 의해 손상을 입을 우려가 있다. 또한 이 플라즈마에 의해, 웨이퍼 상의 막이 개질될 우려도 있다.
본 발명은, 이러한 점에 비추어 이루어진 것이며, 표면에 패턴이 형성된 기판 상에 유기막을 적절하고 또한 효율적으로 형성하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 표면에 패턴이 형성된 기판 상에 유기막을 형성하는 성막 방법이며, 기판 상에 유기 재료를 도포하는 도포 처리 공정과, 그 후, 상기 유기 재료를 열처리하여 기판 상에 유기막을 형성하는 열처리 공정과, 그 후, 상기 유기막에 대해 자외선 조사 처리를 행하여, 당해 유기막의 표면을 소정의 깊이까지 제거하는 자외선 조사 공정을 갖는다.
본 발명에 따르면, 자외선 조사 공정에 있어서 유기막에 대해 자외선 조사 처리를 행한다. 즉, 자외선을 조사함으로써 처리 분위기 중에 활성 산소와 오존이 발생하고, 이들 활성 산소와 오존에 의해 유기막의 표면이 분해되어 제거된다. 그리고, 패턴이 형성된 영역에 있어서의 표면 높이와, 패턴의 오목부가 형성된 영역의 표면 높이의 차가 소정의 범위 내로 되도록, 유기막의 표면이 제거된다. 그렇게 하면, 표면에 패턴이 형성된 기판 상에 유기막이 형성되는 경우라도, 당해 유기막의 표면을 평탄화할 수 있다.
또한, 자외선 조사 처리에 의해 유기막의 표면을 제거하므로, 종래의 건식 에칭법을 행한 경우와 같이 기판이나 기판 상의 막이 손상을 입지 않고, 또한 기판 상의 막이 개질될 우려도 없다. 따라서, 기판 상에 유기막을 적절하게 형성할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 도포 처리 공정, 열처리 공정 및 자외선 조사 공정을 모두 상압 분위기하에서 행할 수 있어, 이 공정을 하나의 시스템에서 행할 수 있다. 따라서, 시스템의 제조 비용을 저렴화할 수 있고, 또한 기판 처리의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
다른 관점에 의한 본 발명은, 상기 성막 방법을 성막 시스템에 의해 실행시키도록, 당해 성막 시스템을 제어하는 제어부의 컴퓨터상에서 동작하는 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체이다.
또한 다른 관점에 의한 본 발명은, 표면에 패턴이 형성된 기판 상에 유기막을 형성하는 성막 시스템이며, 기판 상에 유기 재료를 도포 처리하는 도포 처리부와, 상기 유기 재료를 열처리하여 기판 상에 유기막을 형성하는 열처리부와, 상기 유기막에 대해 자외선 조사 처리를 행하는 자외선 조사부와, 상기 도포 처리, 상기 열처리 및 상기 자외선 조사 처리를 이 순서로 행하고, 상기 자외선 조사 처리에 있어서 상기 유기막의 표면을 소정의 깊이까지 제거하도록, 상기 도포 처리부, 상기 열처리부 및 상기 자외선 조사부를 제어하는 제어부를 갖는다.
본 발명에 따르면, 표면에 패턴이 형성된 기판 상에 유기막을 적절하고 또한 효율적으로 형성할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 성막 시스템의 구성의 개략을 도시하는 평면도이다.
도 2는 본 실시 형태에 관한 성막 시스템의 내부 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 3은 본 실시 형태에 관한 성막 시스템의 내부 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 4는 도포 처리 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 5는 도포 처리 장치의 구성의 개략을 도시하는 횡단면도이다.
도 6은 웨이퍼 처리 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 7은 웨이퍼 처리 장치의 구성의 개략을 도시하는 횡단면도이다.
도 8은 성막 시스템에서 처리되기 전의 웨이퍼의 상태를 도시한 설명도이다.
도 9는 성막 처리의 각 공정에 있어서의 웨이퍼의 상태를 도시한 설명도로, (a)는 웨이퍼 상에 유기 재료가 도포된 모습을 나타내고, (b)는 1회째의 가열 처리가 행해져 웨이퍼 상에 유기막이 형성된 모습을 나타내고, (c)는 1회째의 자외선 조사 처리가 행해져 유기막의 표면이 제거된 모습을 나타내고, (d)는 2회째의 가열 처리가 행해져 웨이퍼 상에 유기막이 형성된 모습을 나타내고, (e)는 2회째의 자외선 조사 처리가 행해져 유기막의 표면이 제거된 모습을 나타내고, (f)는 n회째의 자외선 조사 처리가 행해져 유기막의 표면이 제거된 모습을 나타내고, (g)는 웨이퍼 상에 소정의 유기막이 형성된 모습을 나타내고 있다.
도 10은 다른 실시 형태에 관한 웨이퍼 처리 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 11은 다른 실시 형태에 관한 성막 시스템의 내부 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 12는 다른 실시 형태에 관한 웨이퍼 처리 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 13은 다른 실시 형태에 관한 웨이퍼 처리 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 14는 막 두께 측정 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 관한 성막 시스템(1)의 구성의 개략을 도시하는 평면도이다. 도 2 및 도 3은, 성막 시스템(1)의 내부 구성의 개략을 도시하는 측면도이다. 또한, 본 실시 형태의 성막 시스템(1)에서는, 기판으로서의 웨이퍼(W) 상에 SOC막인 유기막을 형성하는 경우에 대해 설명한다. 또한, 성막 시스템(1)에서 처리되는 웨이퍼(W) 상에는, 미리 SiO2막 등의 소정의 패턴이 형성되어 있다.
성막 시스템(1)은, 도 1에 도시하는 바와 같이 복수, 예를 들어 25매의 웨이퍼(W)를 카세트 단위로 외부와 성막 시스템(1) 사이에서 반입출하거나, 카세트(C)에 대해 웨이퍼(W)를 반입출하는 카세트 스테이션(2)과, 웨이퍼(W)에 소정의 처리를 실시하는 복수의 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(3)을 일체로 접속한 구성을 갖고 있다.
카세트 스테이션(2)에는, 카세트 적재대(10)가 설치되어 있다. 카세트 적재대(10)는, 복수의 카세트(C)를 X 방향(도 1 중의 상하 방향)으로 1열로 적재 가능하게 되어 있다. 즉, 카세트 스테이션(2)은 복수의 웨이퍼(W)를 보유 가능하게 구성되어 있다.
카세트 스테이션(2)에는, X 방향으로 연신되는 반송로(11) 상을 이동 가능한 웨이퍼 반송체(12)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송체(12)는, 연직 방향 및 연직 주위(θ 방향)로도 이동 가능하며, 카세트(C)와 처리 스테이션(3) 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
처리 스테이션(3)에는, 그 중심부에 웨이퍼 반송 장치(20)가 설치되어 있다. 이 웨이퍼 반송 장치(20)의 주변에는, 각종 처리 장치가 다단으로 배치된, 예를 들어 4개의 처리 블록(G1∼G4)이 배치되어 있다. 처리 스테이션(3)의 정면측(도 1의 X 방향 부방향측)에는, 카세트 스테이션(2)측으로부터 제1 처리 블록(G1), 제2 처리 블록(G2)이 차례로 배치되어 있다. 처리 스테이션(3)의 배면측(도 1의 X 방향 정방향측)에는, 카세트 스테이션(2)측으로부터 제3 처리 블록(G3), 제4 처리 블록(G4)이 차례로 배치되어 있다. 처리 스테이션(3)의 카세트 스테이션(2)측에는, 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 전달 장치(21)가 배치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(20)는, 이들 처리 블록(G1∼G4) 내에 배치된 후술하는 각종 처리 장치 및 전달 장치(21)에 대해 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
제1 처리 블록(G1)에는, 도 2에 도시하는 바와 같이 복수의 액처리 장치, 예를 들어 웨이퍼(W)에 유기막을 형성하기 위한 유기 재료를 도포하는 도포 처리부로서의 도포 처리 장치(30, 31)가 아래로부터 차례로 2단으로 겹쳐져 있다. 제2 처리 블록(G2)도 마찬가지로, 도포 처리 장치(32, 33)가 아래로부터 차례로 2단으로 겹쳐져 있다. 또한, 제1 처리 블록(G1) 및 제2 처리 블록(G2)의 최하단에는, 도포 처리 장치(30∼33)에 유기 재료를 공급하기 위한 케미컬실(34, 35)이 각각 설치되어 있다. 또한 유기 재료는, 예를 들어 유기막인 SOC막의 조성물을 소정의 용매에 용해시킨 액체이다.
제3 처리 블록(G3)에는, 도 3에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)에 대해 열처리를 행함과 함께, 웨이퍼(W)에 대해 자외선 조사 처리를 행하는 웨이퍼 처리 장치(40, 41, 42), 웨이퍼(W)의 온도를 조절하는 온도 조절 장치(43, 44)가 아래로부터 차례로 5단으로 겹쳐져 있다.
제4 처리 블록(G4)에도, 제3 처리 블록(G3)과 마찬가지로, 웨이퍼 처리 장치(50, 51, 52), 온도 조절 장치(53, 54)가 아래로부터 차례로 5단으로 겹쳐져 있다.
다음으로, 상술한 도포 처리 장치(30∼33)의 구성에 대해 설명한다. 도포 처리 장치(30)는, 도 4에 도시하는 바와 같이 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(100)를 갖고 있다. 처리 용기(100)의 웨이퍼 반송 장치(20)측의 측면에는, 웨이퍼(W)의 반입출구(도시하지 않음)가 형성되고, 당해 반입출구에는 개폐 셔터(도시하지 않음)가 설치되어 있다.
처리 용기(100) 내의 중앙부에는, 웨이퍼(W)를 보유 지지하여 회전시키는 스핀 척(110)이 설치되어 있다. 스핀 척(110)은, 수평한 상면을 갖고, 당해 상면에는, 예를 들어 웨이퍼(W)를 흡인하는 흡인구(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 이 흡인구로부터의 흡인에 의해, 웨이퍼(W)를 스핀 척(110) 상에 흡착 보유 지지할 수 있다.
스핀 척(110)의 하방에는, 예를 들어 모터 등을 구비한 척 구동부(111)가 설치되어 있다. 스핀 척(110)은, 척 구동부(111)에 의해 소정의 속도로 회전할 수 있다. 또한, 척 구동부(111)에는, 예를 들어 실린더 등의 승강 구동원이 설치되어 있고, 스핀 척(110)은 승강 가능하게 되어 있다.
스핀 척(110)의 주위에는, 웨이퍼(W)로부터 비산 또는 낙하하는 액체를 받아내어, 회수하는 컵(112)이 설치되어 있다. 컵(112)의 하면에는, 회수한 액체를 배출하는 배출관(113)과, 컵(112) 내의 분위기를 진공화하여 배기하는 배기관(114)이 접속되어 있다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 컵(112)의 X 방향 부방향(도 5 중의 하측 방향)측에는, Y 방향(도 5 중의 좌우 방향)을 따라 연신되는 레일(120)이 형성되어 있다. 레일(120)은, 예를 들어 컵(112)의 Y 방향 부방향(도 5 중의 좌측 방향)측의 외측으로부터 Y 방향 정방향(도 5 중의 우측 방향)측의 외측까지 형성되어 있다. 레일(120)에는, 아암(121)이 장착되어 있다.
아암(121)에는, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W) 상에 유기 재료를 공급하는 도포 노즐(122)이 지지되어 있다. 아암(121)은, 도 5에 도시하는 노즐 구동부(123)에 의해, 레일(120) 상을 이동 가능하다. 이에 의해, 도포 노즐(122)은 컵(112)의 Y 방향 정방향측의 외측에 설치된 대기부(124)로부터 컵(112) 내의 웨이퍼(W)의 중심부 상방까지 이동할 수 있고, 또한 당해 웨이퍼(W) 상을 웨이퍼(W)의 직경 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 아암(121)은 노즐 구동부(123)에 의해 승강 가능하며, 도포 노즐(122)의 높이를 조절할 수 있다.
도포 노즐(122)에는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 당해 도포 노즐(122)에 유기 재료를 공급하는 공급관(125)이 접속되어 있다. 공급관(125)은, 내부에 유기 재료를 저류하는 유기 재료 공급원(126)에 연통되어 있다. 또한, 공급관(125)에는, 유기 재료의 흐름을 제어하는 밸브나 유량 조절부 등을 포함하는 공급 기기군(127)이 설치되어 있다.
또한, 스핀 척(110)의 하방에는, 웨이퍼(W)의 이면을 향해 세정액을 분사하는 백 린스 노즐(도시하지 않음)이 설치되어 있어도 된다. 이 백 린스 노즐로부터 분사되는 세정액에 의해, 웨이퍼(W)의 이면과 웨이퍼(W)의 외주부가 세정된다.
또한, 도포 처리 장치(31∼33)의 구성은, 상술한 도포 처리 장치(30)의 구성과 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
다음으로, 상술한 웨이퍼 처리 장치(40∼42, 50∼52)의 구성에 대해 설명한다. 웨이퍼 처리 장치(40)는, 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이 내부를 폐쇄 가능한 처리 용기(130)를 갖고 있다. 처리 용기(130)의 웨이퍼 반송 장치(20)측의 측면에는, 웨이퍼(W)의 반입출구(도시하지 않음)가 형성되고, 당해 반입출구에는 개폐 셔터(도시하지 않음)가 설치되어 있다.
처리 용기(130)의 천장면에는, 당해 처리 용기(130)의 내부에, 예를 들어 산화성 가스를 공급하는 가스 공급구(131)가 형성되어 있다. 가스 공급구(131)에는, 가스 공급원(132)에 연통되는 가스 공급관(133)이 접속되어 있다. 가스 공급관(133)에는, 산화성 가스의 흐름을 제어하는 밸브나 유량 조절부 등을 포함하는 공급 기기군(134)이 설치되어 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서 산화성 가스에는, 통상의 대기보다도 산소 농도가 높은 가스가 사용된다. 단, 처리 용기(130) 내에 특정 가스를 공급하지 않고 당해 처리 용기(130)의 내부를 대기 분위기로 해도 되고, 이러한 경우에는, 상기 가스 공급구(131), 가스 공급원(132), 가스 공급관(133), 공급 기기군(134)을 생략해도 된다.
또한, 도시한 예에 있어서는, 가스 공급구(131)는 후술하는 제1 열처리부(140)측에 설치되어 있지만, 자외선 조사부(142)측에 설치되어 있어도 된다. 이러한 경우, 가스 공급구(131)로부터 산화성 가스가 공급됨으로써 다운 플로우가 발생하여, 후술하는 바와 같이 자외선 조사 처리에 의해 웨이퍼(W) 상의 유기막의 표면을 제거할 때, 유기막으로부터 발생하는 승화물 등이 자외선 조사부(142)에 부착되는 것을 억제할 수 있다.
처리 용기(130)의 저면에는, 당해 처리 용기(130)의 내부의 분위기를 흡인하는 흡기구(135)가 형성되어 있다. 흡기구(135)에는, 예를 들어 진공 펌프 등의 부압 발생 장치(136)에 연통되는 흡기관(137)이 접속되어 있다.
처리 용기(130)의 내부에는, 제1 열처리부(140), 다른 열처리부로서의 제2 열처리부(141), 자외선 조사부(142)가 설치되어 있다. 제1 열처리부(140)와 제2 열처리부(141)는, Y 방향으로 나란히 배치되고, 자외선 조사부(142)는 제2 열처리부(141)의 상방에 배치되어 있다.
제1 열처리부(140)는, 도포 처리 장치(30∼33)에 있어서 웨이퍼(W) 상에 도포된 유기 재료를 가열하여, 당해 웨이퍼(W) 상에 유기막을 형성한다.
제1 열처리부(140)는, 열판(150)을 수용하여 열판(150)의 외주부를 보유 지지하는 환상의 보유 지지 부재(151)와, 그 보유 지지 부재(151)의 외주를 둘러싸는 대략 통 형상의 서포트 링(152)을 구비하고 있다. 열판(150)은, 두께가 있는 대략 원반 형상을 갖고, 웨이퍼(W)를 적재하여 가열할 수 있다. 또한, 열판(150)에는, 예를 들어 가열 기구(153)가 내장되어 있다. 가열 기구(153)에는, 예를 들어 히터가 사용된다. 열판(150)의 가열 온도는, 예를 들어 제어부(200)에 의해 제어되고, 열판(150) 상에 적재된 웨이퍼(W)가 소정의 온도로 가열된다.
열판(150)의 하방에는, 웨이퍼(W)를 하방으로부터 지지하여 승강시키기 위한 승강 핀(160)이 예를 들어 3개 설치되어 있다. 승강 핀(160)은, 승강 구동부(161)에 의해 상하 이동할 수 있다. 열판(150)의 중앙부 부근에는, 당해 열판(150)을 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(162)이 예를 들어 3개소에 형성되어 있다. 그리고, 승강 핀(160)은 관통 구멍(162)을 삽입 관통하여, 열판(150)의 상면으로부터 돌출 가능하게 되어 있다.
제2 열처리부(141)는, 제1 열처리부(140)에 있어서 열처리를 행한 후, 자외선 조사부(142)에 의한 자외선 조사 처리를 행할 때, 웨이퍼(W) 상의 유기막을 가열한다.
제2 열처리부(141)는, 제1 열처리부(140)와 마찬가지의 구성을 갖고 있다. 즉, 제2 열처리부(141)는, 열처리판으로서의 열판(170), 보유 지지 부재(171), 서포트 링(172), 가열 기구(173)를 갖고 있다. 또한, 열판(170)의 하방에는 승강 핀(180), 승강 구동부(181)가 설치되고, 열판(170)의 중앙부 부근에는 관통 구멍(182)이 형성되어 있다.
자외선 조사부(142)는, 예를 들어 172㎚의 파장의 자외선을 조사한다. 그리고, 제1 열처리부(140)에 있어서 열처리를 행한 후, 자외선 조사부(142)는 웨이퍼(W) 상의 유기막에 대해 자외선 조사 처리를 행한다. 또한, 도시한 예에 있어서 자외선 조사부(142)는 처리 용기(130)의 천장면에 지지되어 설치되어 있지만, 당해 자외선 조사부(142)는 처리 용기(130)의 천장면에 설치된 유리 창(도시하지 않음) 상에 설치되어 있어도 된다. 이러한 경우, 자외선 조사부(142)로부터 조사된 자외선은 유리 창을 통해 처리 용기(130)의 내부에 진입한다.
또한, 처리 용기(130)의 내부에는, 제1 열처리부(140)와 제2 열처리부(141) 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 기구(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 혹은, 이 반송 기구 대신에, 웨이퍼 반송 장치(20)에 의해 제1 열처리부(140)와 제2 열처리부(141) 사이에서 웨이퍼(W)를 반송해도 된다.
또한, 웨이퍼 처리 장치(41, 42, 50∼52)의 구성은, 상술한 웨이퍼 처리 장치(40)의 구성과 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
이상의 성막 시스템(1)에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 제어부(200)가 설치되어 있다. 제어부(200)는, 예를 들어 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 성막 시스템(1)에 있어서의 성막 처리를 실행하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 예를 들어 컴퓨터 판독 가능한 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그네토 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체(H)에 기록되어 있던 것이며, 그 기억 매체(H)로부터 제어부(200)에 인스톨된 것이어도 된다.
본 실시 형태에 관한 성막 시스템(1)은 이상과 같이 구성되어 있다. 다음으로, 그 성막 시스템(1)에서 행해지는 유기막을 성막하는 처리에 대해 설명한다. 도 8은 성막 시스템(1)에서 처리되기 전의 웨이퍼(W) 상태를 나타내고, 도 9는 성막 처리의 각 공정에 있어서의 웨이퍼(W)의 상태를 나타내고 있다.
성막 시스템(1)에서 처리되는 웨이퍼(W) 상에는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 미리 SiO2막 등의 소정의 패턴(P)이 형성되어 있다. 웨이퍼(W) 상에 있어서 패턴(P)은 소밀하게 형성되어 있고, 웨이퍼(W) 상에는, 패턴(P)의 오목부가 형성되지 않고, 막[패턴(P)]이 웨이퍼(W)의 표면을 덮는 제1 영역(A)과, 패턴(P, P) 사이에 오목부(Q)가 형성된 제2 영역(B)이 형성되어 있다. 즉, 제1 영역(A)은 소위 블랭킷 영역이고, 제2 영역(B)은 예를 들어 라인 앤 스페이스의 패턴(P)이 형성된 영역이다.
우선, 웨이퍼 반송체(12)에 의해, 카세트 적재대(10) 상의 카세트(C)로부터 웨이퍼(W)가 취출되어, 처리 스테이션(3)의 전달 장치(21)에 반송된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(20)에 의해 온도 조절 장치(43)로 반송되어, 소정의 온도로 온도 조절된다.
그 후, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(20)에 의해 도포 처리 장치(30)로 반송된다. 도포 처리 장치(30)에 반입된 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(20)로부터 스핀 척(110)에 전달되어 흡착 보유 지지된다. 계속해서, 아암(121)에 의해 대기부(124)의 도포 노즐(122)을 웨이퍼(W)의 중심부의 상방까지 이동시킨다. 그 후, 스핀 척(110)에 의해 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 도포 노즐(122)로부터 웨이퍼(W) 상에 유기 재료를 공급한다. 공급된 유기 재료는 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 표면 전체면으로 확산되어, 당해 웨이퍼(W) 상에 유기 재료가 도포된다(공정 S1).
이때, 도 9의 (a)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W) 상에 도포된 유기 재료(L)의 표면 장력이나 점도에 기인하여 제2 영역(B)의 유기 재료(L)(이하, 「유기 재료(LB)」라 함)는, 제1 영역(A)의 유기 재료(L)(이하, 「유기 재료(LA)」라 함)에 비해 우묵하게 들어간다. 즉, 유기 재료(LB)의 패턴(P) 표면으로부터의 높이 HB1은, 유기 재료(LA)의 패턴(P) 표면으로부터의 높이 HA1보다 낮아진다. 그리고, 유기 재료(LA)와 유기 재료(LB) 사이에서 단차 D1이 발생한다.
그 후, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(20)에 의해 웨이퍼 처리 장치(40)로 반송된다. 이때, 웨이퍼 처리 장치(40)의 내부는, 산화성 가스의 상압 분위기로 유지되어 있다. 웨이퍼 처리 장치(40)에 반입된 웨이퍼(W)는, 우선 제1 열처리부(140)로 반송되어, 미리 상승하여 대기하고 있던 승강 핀(160)에 전달된다. 계속해서, 승강 핀(160)이 하강하여, 웨이퍼(W)는 열판(150) 상에 적재된다. 그리고 열판(150) 상의 웨이퍼(W)는 소정의 온도, 예를 들어 300℃로 가열된다. 웨이퍼(W)가 소정의 시간 가열되면, 웨이퍼(W) 상의 유기 재료(L)가 가열되어, 도 9의 (b)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W) 상에 유기막(F)이 형성된다(공정 S2). 또한, 제1 영역(A)의 유기막(F)(이하, 「유기막(FA)」라 하는 경우가 있음)과 제2 영역(B)의 유기막(F)(이하, 「유기막(FB)」라 하는 경우가 있음) 사이에는, 상술한 단차 D1이 발생되어 있다.
그 후, 웨이퍼(W)는 제2 열처리부(141)로 반송되어, 미리 상승하여 대기하고 있던 승강 핀(180)에 전달된다. 계속해서 승강 핀(180)이 하강하여, 웨이퍼(W)는 열판(170) 상에 적재된다. 그리고 열판(170) 상의 웨이퍼(W)는, 소정의 온도, 예를 들어 300℃로 가열된다.
또한, 웨이퍼(W)가 열판(170) 상에 적재되면, 자외선 조사부(142)로부터 172㎚의 파장의 자외선을 조사한다. 조사된 자외선에 의해, 처리 용기(130) 내의 산화성 가스의 처리 분위기 중에 활성 산소와 오존이 발생한다. 이들 활성 산소와 오존에 의해, 유기막(F)의 표면이 분해되어 제거된다(공정 S3). 즉, 유기막(F)의 에치백이 행해진다.
이와 같이 유기막(F)의 표면의 제거는, 열판(170)에 의해 유기막(F)을 가열하면서, 자외선 조사부(142)로부터 자외선을 조사함으로써 행해진다. 그리고, 도 9의 (c)에 도시하는 바와 같이, 유기막(F)의 표면의 제거는, 유기막(FA)이 완전히 제거되는 소정의 깊이까지, 즉 높이 HA1분의 유기막(F)의 표면이 제거된다. 그렇게 하면, 패턴(P)의 표면이 노출되어, 제1 영역(A)에는 유기막(FA)이 존재하지 않고, 제2 영역(B)에 있어서 패턴(P)의 오목부(Q) 내에 높이 HC1(＝HA1-HB1)의 유기막(FB)이 잔존한다.
또한, 자외선 조사부(142)에 의한 자외선 처리를 행할 때, 유기막(F)을 가열함으로써, 유기막(F)의 표면의 제거를 단시간에 효율적으로 행할 수 있다. 예를 들어, 상온(23℃)의 유기막(F)의 표면을 100㎚ 제거하는 경우, 자외선 조사 처리를 10분간 행할 필요가 있는 것에 반해, 본 실시 형태와 같이 300℃로 유기막(F)을 가열하면서 당해 유기막(F)의 표면을 100㎚ 제거하는 경우, 예를 들어 자외선 조사 처리는 30초간만 행해도 된다.
또한, 자외선 조사부(142)로부터 조사하는 자외선의 파장은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 실시 형태와 같이 172㎚가 바람직하다. 자외선의 파장이 짧을수록, 자외선 조사 처리를 행할 때의 파워가 커, 효율적으로 유기막(F)의 표면을 제거할 수 있지만, 당해 파장이 짧은 자외선은 처리 용기(130) 내에 존재하는 물질에 흡수되기 쉬워진다. 따라서, 유기막(F)의 표면을 제거하는 효율과 물질에 흡수되기 어려움의 밸런스를 고려하여, 자외선의 파장은 172㎚가 바람직하다.
그 후, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(20)에 의해 온도 조절 장치(44)로 반송되어, 소정의 온도로 온도 조절된다.
이상과 같이 공정 S1에 있어서의 웨이퍼(W) 상에의 유기 재료(L)의 도포 처리, 공정 S2에 있어서의 웨이퍼(W) 상의 유기 재료(L)의 가열 처리, 공정 S3에 있어서의 웨이퍼(W) 상의 유기막(F)의 표면 제거 처리가 순차 행해져, 웨이퍼(W) 상에 유기막(F)이 형성된다. 그리고, 이들 공정 S1∼S3이 복수회, 예를 들어 n회 행해진다. 또한, 각 회의 공정 S3 후에는 온도 조절 장치(43, 44, 53, 54)에 있어서의 웨이퍼(W)의 온도 조절이 행해지지만, 이하에 있어서는 설명을 생략한다.
다음으로 2회째의 공정 S1∼S3에 대해 설명한다. 또한, 2회째의 공정 S1∼S3은, 각각 1회째의 공정 S1∼S3과 마찬가지의 공정이며, 이하의 설명에서는 요점에 대해서만 설명한다.
2회째의 공정 S1에서는, 도포 처리 장치(31)에 있어서 웨이퍼(W) 상에 유기 재료(L)가 도포된다. 이 2회째의 공정 S1에 있어서는, 1회째의 공정 S1에 비해, 유기 재료(L)가 얇은 막 두께로 도포된다. 구체적으로는, 예를 들어 스핀 척(110)의 회전수를 크게 하거나, 혹은 웨이퍼(W) 상에 공급하는 유기 재료(L)의 공급량을 적게 하거나 하여, 2회째의 유기 재료(L)의 막 두께를 1회째의 유기 재료(L)의 막 두께보다 얇게 한다. 그리고, 후술하는 도 9의 (d)에 도시하는 바와 같이 2회째의 유기막(FA, FB)[유기 재료(LA, LB)]의 높이 HA2, HB2는, 1회째의 유기막(FA, FB)의 높이 HA1, HB1보다도 작아진다.
그 후, 2회째의 공정 S2에서는, 웨이퍼 처리 장치(41)의 제1 열처리부(140)에 있어서 웨이퍼(W) 상의 유기 재료(L)가 가열되어, 도 9의 (d)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W) 상에 유기막(F)이 형성된다. 이때, 유기막(FA)과 유기막(FB) 사이에는, 단차 D2가 발생되어 있다. 단, 2회째의 공정 S1에 있어서 유기 재료(L)의 막 두께를 얇게 한 만큼, 이 단차 D2는 상술한 1회째의 단차 D1보다도 작게 되어 있다.
그 후, 2회째의 공정 S3에서는, 웨이퍼 처리 장치(41)의 제2 열처리부(141)에 있어서 웨이퍼(W) 상의 유기막(F)을 가열하면서, 자외선 조사부(142)로부터 자외선을 조사함으로써, 도 9의 (e)에 도시하는 바와 같이 유기막(F)의 표면이 제거된다. 유기막(F)의 표면의 제거는, 유기막(FA)이 완전히 제거될 때까지, 즉 높이 HA2분의 유기막(F)의 표면이 제거된다. 그렇게 하면, 제1 영역(A)에는 유기막(FA)이 존재하지 않고, 제2 영역(B)에 있어서 패턴(P)의 오목부(Q) 내에 높이 HC2(＝HA1-HB1)의 유기막(FB)이 잔존한다. 또한, 2회째의 공정 S3 후에 잔존하는 유기막(FB)의 높이 HC2는, 1회째의 공정 S3 후에 잔존하는 유기막(FB)의 높이 HC1보다도 크게 되어 있다. 즉, 공정 S1∼S3의 횟수를 거듭할 때마다, 패턴(P)의 오목부(Q)에 유기막(FB)이 저류되어 간다.
이상의 2회째의 공정 S1∼S3과 마찬가지로, 3회째∼n회째의 공정 S1∼S3을 행한다. 그렇게 하면, 유기막(FA)과 유기막(FB) 사이의 단차 D3∼Dn은 작아져, 최종적으로는 단차 Dn은 거의 제로로 된다. 그렇게 하면, 도 9의 (f)에 도시하는 바와 같이 유기막(FB)의 표면의 높이와 패턴(P)의 표면의 높이가 동일해진다. 또한, 단차 Dn은 완전히 제로가 아니어도, 요구되는 소정의 범위 내에 포함되어 있으면 된다.
그 후, 도포 처리 장치(32)에 있어서 웨이퍼(W) 상에 소정의 막 두께의 유기 재료(L)를 도포하고, 웨이퍼 처리 장치(42)의 제1 열처리부(140)에 있어서 웨이퍼(W) 상의 유기 재료(L)를 가열한다. 이와 같이 하여, 도 9의 (g)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W) 상에 소정의 막 두께이며, 또한 표면이 평탄화된 유기막(F)이 형성된다.
또한 본 실시 형태에서는, 유기막(F)의 형성시에, 마지막으로 공정 S1 및 S2를 행하여, 유기 재료(L)를 도포, 가열하고 종료하고 있었지만, 공정 S3을 행하여 유기막(F)의 표면을 제거하고 종료해도 된다. 어느 공정에서 종료할지는, 요구되는 제품의 사양에 따라서 결정하면 된다. 또한, 유기막(F)의 표면을 제거하고 종료하는 경우, 유기막(F)의 막 두께가 소정의 막 두께로 되도록 유기막(F)의 표면을 제거하면 되고, 예를 들어 도 9의 (g)에 도시한 상태까지 유기막(F)의 표면을 제거해도 된다.
그 후, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(20)에 의해 전달 장치(21)로 반송되고, 웨이퍼 반송체(12)에 의해 카세트(C)로 복귀된다. 이와 같이 하여 성막 시스템(1)에 있어서의 일련의 성막 처리가 종료된다.
이상의 실시 형태에 의하면, 공정 S3에 있어서, 자외선 조사부(142)로부터 자외선을 조사함으로써 처리 분위기 중에 활성 산소와 오존을 발생시켜, 이들 활성 산소와 오존에 의해 웨이퍼(W) 상의 유기막(F)의 표면을 제거할 수 있다. 그리고, 공정 S1∼S3을 반복하여 행함으로써, 유기막(FA)과 유기막(FB) 사이의 단차 Dn이 거의 제로로 되어, 웨이퍼(W) 상의 유기막(F)의 표면을 평탄화할 수 있다. 그 결과, 다양한 막 두께(예를 들어 수십 ㎛∼수십 ㎚)의 유기막(F)을 웨이퍼(W) 상에 형성할 수 있다.
또한 공정 S3에서는, 자외선 조사부(142)로부터 자외선을 조사할 때, 열판(170)에 의해 유기막(F)을 가열하므로, 유기막(F)의 표면의 제거를 단시간에 효율적으로 행할 수 있다.
또한 공정 S3에서는, 열판(170)에 의해 유기막(F)을 가열하면서, 자외선 조사부(142)로부터 자외선을 조사함으로써 유기막(F)의 표면을 제거하므로, 종래의 건식 에칭법을 행한 경우와 같이 웨이퍼(W), 혹은 웨이퍼(W) 상의 패턴(P)이나 Low-K막 등의 층간 절연막 등이 손상을 입지 않고, 또한 패턴(P)이나 층간 절연막 등이 개질될 우려도 없다. 따라서, 웨이퍼(W) 상에 유기막(F)을 적절하게 형성할 수 있다.
또한 유기막(F)의 표면을 제거할 때, 종래의 건식 에칭법을 행한 경우, 표면 제거의 정밀도는 수 ㎚ 레벨이었다. 이에 대해, 발명자들이 예의 검토한 결과, 본 실시 형태와 같이 공정 S3에 있어서 자외선 조사 처리를 행하는 경우, 표면 제거의 정밀도를 0.1㎚ 레벨로 할 수 있는 것을 알 수 있었다. 따라서, 본 실시 형태에 의하면, 유기막(F)의 표면 제거의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한 유기막(F)의 표면을 제거할 때, 종래의 건식 에칭법을 행한 경우, 마이크로로딩 효과의 영향을 받아, 패턴(P)이 소하게 형성되어 있는 부분에서는 표면 제거 속도(에칭 레이트)가 크고, 패턴(P)이 밀하게 형성되어 있는 부분에서는 표면 제거 속도가 작아진다. 이로 인해, 유기막(F)의 표면을 균일하게 제거할 수 없어, 당해 유기막(F)의 표면을 평탄화할 수 없다. 이에 반해, 본 실시 형태와 같이 공정 S3에서는, 균일한 처리 분위기 중에서 자외선 조사 처리가 행해지므로, 유기막(F)의 표면을 균일하게 제거할 수 있다. 따라서, 유기막(F)의 표면을 평탄화할 수 있다.
또한 본 실시 형태에 의하면, 공정 S1의 유기 재료(L)의 도포 처리, 공정 S2의 유기 재료(L)의 가열 처리, 및 공정 S3의 유기막(F)의 표면의 제거 처리를 모두 상압 분위기하에서 행할 수 있어, 이들 공정을 하나의 성막 시스템(1) 내에서 행할 수 있다. 따라서, 종래와 같이 에치백법을 행하여, 상압 분위기하의 처리와 진공 분위기하의 처리를 각각의 시스템에서 행하는 경우에 비해, 본 실시 형태의 성막 시스템(1)의 제조 비용을 저렴화할 수 있고, 또한 웨이퍼 처리의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한 본 실시 형태에 의하면, 공정 S3에 있어서 유기막(F)의 표면을 제거할 때, 패턴(P) 사이의 스컴(레지스트 잔차)도 제거할 수 있다. 또한 패턴(P)(레지스트 패턴)의 리워크도 가능해진다.
또한, 이상의 실시 형태의 공정 S3에 있어서, 유기막(F)의 표면의 제거 속도는, 제2 열처리부(141)에 있어서의 열판(170)에 의한 가열 온도에 의해 제어된다. 예를 들어, 가열 온도를 높게 하면, 유기막(F)의 표면의 제거 속도가 커진다.
또한 유기막(F)의 표면의 제거 속도는, 처리 분위기의 산소 농도, 자외선의 조도, 자외선의 조사 시간에 의해서도 제어된다. 예를 들어, 처리 분위기의 산소 농도를 크게 하면, 처리 분위기에 발생하는 활성 산소와 오존이 증가하여, 유기막(F)의 표면의 제거 속도가 커진다. 또한 자외선의 조도를 크게 하면, 유기막(F)의 표면의 제거 속도가 커진다. 또한 자외선의 조사 시간을 길게 하면, 유기막(F)의 표면의 제거 속도가 커진다.
이상의 실시 형태에 있어서, 공정 S1∼S3을 몇 회 반복할지는, 예를 들어 요구되는 유기막(F)의 막 두께나 단차 Dn에 요구되는 소정의 범위 등, 다양한 조건에 따라서 임의로 설정할 수 있다.
또한 이상의 실시 형태에서는, 공정 S1∼S3을 복수회 행하고 있었지만, 1회째의 단차 D1이 요구되는 소정의 범위 내에 포함되는 경우는, 이들 공정 S1∼S3을 1회만 행해도 된다.
이상의 실시 형태에 있어서, 웨이퍼 처리 장치(40)의 내부에는 제1 열처리부(140)와 제2 열처리부(141)가 각각 설치되어 있었지만, 도 10에 도시하는 바와 같이 제1 열처리부(140)를 생략하고, 제2 열처리부(141)가 제1 열처리부(140)를 겸용해도 된다. 이러한 경우, 공정 S2에 있어서 열판(170)에 의해 웨이퍼(W) 상의 유기 재료(L)가 가열된다. 계속해서 공정 S3에 있어서, 열판(170)에 의해 유기막(F)을 가열하면서, 자외선 조사부(142)로부터 자외선을 조사하여 유기막(F)의 표면이 제거된다.
본 실시 형태에 의하면, 제1 열처리부(140)를 생략할 수 있으므로, 웨이퍼 처리 장치(40)의 제조 비용을 저렴화할 수 있음과 함께, 웨이퍼 처리 장치(40)의 전유 면적을 작게 할 수 있다. 특히 공정 S2에 있어서의 가열 온도와 공정 S3에 있어서의 가열 온도가 동일한 경우에는, 열판(170)의 온도를 일정하게 유지할 수 있으므로, 이러한 경우에 본 실시 형태는 유용하다.
이상의 실시 형태에 있어서, 제1 열처리부(140)와 제2 열처리부(141)는 하나의 웨이퍼 처리 장치(40) 내에 설치되어 있었지만, 개별의 장치 내에 설치되어 있어도 된다. 예를 들어, 도 11에 도시하는 바와 같이 제3 처리 블록(G3)에, 제1 열처리부(140)를 구비한 열처리 장치(300, 301), 제2 열처리부(141)와 자외선 조사부(142)를 구비한 웨이퍼 처리 장치(302, 303, 304)를 배치해도 된다. 마찬가지로 제4 처리 블록(G4)에도, 제1 열처리부(140)를 구비한 열처리 장치(310, 311), 제2 열처리부(141)와 자외선 조사부(142)를 구비한 웨이퍼 처리 장치(312, 313, 314)를 배치해도 된다. 또한 도시한 예에 있어서는, 웨이퍼(W)의 온도를 조절하는 온도 조절 장치를 생략하고 있다.
상술한 바와 같이 공정 S3에 있어서의 유기막(F)의 표면의 제거 속도는, 예를 들어 제2 열처리부(141)에 있어서의 열판(170)에 의한 가열 온도에 의해 제어된다. 또한, 공정 S3을 복수회 행하는 경우, 횟수를 거듭하는 것에 수반하여, 각 회에 있어서의 유기막(F)의 막 두께는 작아져, 유기막(FA)과 유기막(FB) 사이의 단차 D는 작아져 가므로, 각 회의 공정 S3에 있어서의 유기막(F)의 표면의 제거 속도를 작게 하는 경우가 있다.
따라서 본 실시 형태에서는, 복수의 웨이퍼 처리 장치(302∼304, 312∼314)를 구비하고 있으므로, 각 웨이퍼 처리 장치(302∼304, 312∼314)에 있어서의 열판(170)의 가열 온도를 다른 온도로 설정할 수 있다. 그렇게 하면 본 실시 형태는, 상술한 바와 같이 각 회의 공정 S3에 있어서의 유기막(F)의 표면의 제거 속도가 다른 경우에도 적용할 수 있다. 즉, 각 열판(170)의 가열 온도를 승강시킬 필요가 없어, 각 열판(170)의 가열 온도를 일정하게 유지할 수 있으므로, 웨이퍼 처리의 스루풋을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상의 실시 형태에 있어서, 공정 S3에 있어서의 유기막(F)의 가열 처리는 열판(170)에 의해 행하고 있었지만, 당해 유기막(F)의 가열 처리 방법은 이것에 한정되지 않는다.
공정 S3에 있어서의 유기막(F)의 가열 처리시에, 예를 들어 도 12에 도시하는 바와 같이 열판(170) 대신에, 보온재(320)를 사용해도 된다. 웨이퍼 처리 장치(40)의 제2 열처리부(141)에는, 상기 실시 형태의 열판(170), 보유 지지 부재(171), 서포트 링(172), 가열 기구(173) 대신에, 보온재(320)를 적재하는 적재대(321)가 설치되어 있다. 적재대(321) 내에는 상기 승강 핀(180), 승강 구동부(181)가 설치되고, 적재대(321)의 상면에는 관통 구멍(182)이 형성되어 있다.
보온재(320)는, 웨이퍼(W)를 보유 지지하여 보온할 수 있다. 보온재(320)에는, 열용량이 큰 재료, 예를 들어 석영 유리가 사용된다. 또한 보온재(320)는, 이동 기구(도시하지 않음)에 의해, 제1 열처리부(140)의 열판(150)과 제2 열처리부(141)의 적재대(321) 상을 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 웨이퍼 처리 장치(40)의 그 밖의 구성에 대해서는, 상기 실시 형태의 웨이퍼 처리 장치(40)의 구성과 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
이러한 경우, 공정 S2에 있어서, 제1 열처리부(140)의 열판(150)에서 웨이퍼(W)가 소정의 온도, 예를 들어 300℃로 가열될 때, 보온재(320)도 동일한 온도로 가열된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 보온재(320)에 보유 지지된 상태에서 적재대(321)에 반송된다. 그리고, 공정 S3에 있어서 자외선 조사부(142)에 의한 자외선 처리를 행할 때, 웨이퍼(W)는 보온재(320)에 의해 그 온도가 유지되고 있다. 이로 인해, 공정 S3에 있어서 웨이퍼(W) 상의 유기막(F)을 가열하면서, 자외선 조사부(142)로부터 자외선을 조사할 수 있다. 본 실시 형태에 의하면, 상기 실시 형태와 마찬가지의 효과를 누릴 수 있다. 즉, 유기막(F)의 표면을 효율적으로 제거할 수 있다.
또한 공정 S3에 있어서의 유기막(F)의 가열 처리시에, 열판(170) 대신에, 광원으로서의 LED(Light Emitting Diode: 발광 다이오드)를 사용해도 된다. 예를 들어, 도 13에 도시하는 바와 같이 웨이퍼 처리 장치(40)의 처리 용기(130)의 내부에는, 웨이퍼(W)를 적재하는 적재판(330)이 설치되어 있다. 적재판(330)은, 이동 기구(도시하지 않음)에 의해 수평 방향인 Y 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 적재판(330)의 하방에는, 웨이퍼(W)를 하방으로부터 지지하여 승강시키기 위한 승강 핀(331)이 예를 들어 3개 설치되어 있다. 승강 핀(331)은 승강 구동부(332)에 의해 상하 이동할 수 있다. 적재판(330)의 중앙부 부근에는, 당해 적재판(330)을 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(333)이 예를 들어 3개소에 형성되어 있다. 그리고, 승강 핀(331)은 관통 구멍(333)을 삽입 관통하여, 적재판(330)의 상면으로부터 돌출 가능하게 되어 있다.
적재판(330)의 상방에는, 자외선 조사부(340)와 제2 열처리부(341)가 일체로 되어 설치되어 있다. 이들 자외선 조사부(340)와 제2 열처리부(341)는, 이동 기구(도시하지 않음)에 의해 수평 방향인 Y 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다.
자외선 조사부(340)는, 자외선 조사부(142)와 마찬가지로 172㎚의 파장의 자외선을 조사한다.
제2 열처리부(341)에는, 복수의 LED(350)가 Y 방향으로 1열로 나란히 배치되어 있다. LED(350)는, 웨이퍼(W)의 직경 방향의 길이 보다 길게 설치되어 있다. 즉, LED(350)는, 적재판(330) 상의 웨이퍼(W)의 직경 방향 전체에 조사광을 발광할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는, 성막 시스템(1)에 제1 열처리부(140)를 구비한 열처리 장치(도시하지 않음)가 별도 설치된다.
이러한 경우, 공정 S3에 있어서, 웨이퍼(W)를 적재한 적재판(330)이 Y 방향 부방향측으로 이동함과 함께, 자외선 조사부(340)와 제2 열처리부(341)가 Y 방향 정방향측으로 이동한다. 즉, 적재판(330)과 자외선 조사부(340)가 상대적으로 근접하도록 이동한다. 또한 본 실시 형태에서는, 적재판(330)과 자외선 조사부(340) 및 제2 열처리부(341)를 모두 이동시키고 있었지만, 어느 한쪽을 이동시켜도 된다.
그리고, 제2 열처리부(341)의 LED(350)로부터 발광되는 조사광에 의해 웨이퍼(W) 상의 유기막(F)을 가열하면서, 자외선 조사부(340)로부터 자외선을 조사한다. 그렇게 하면, 상기 실시 형태와 마찬가지로 유기막(F)의 표면이 제거된다. 따라서, 본 실시 형태에 의하면, 상기 실시 형태와 마찬가지의 효과를 누릴 수 있다. 즉, 유기막(F)의 표면을 효율적으로 제거할 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태의 공정 S3에 있어서, 유기막(F)의 표면의 제거 속도는, 제2 열처리부(341)에 있어서의 LED(350)의 발광 강도, LED(350)의 수, LED(350)로부터 발광되는 조사광의 파장 등에 의해 제어할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 공정 S3을 복수회 행하는 경우, 각 회의 유기막(F)의 표면의 제거 속도를 작게 하는 경우가 있다. 이러한 경우라도, LED(350)의 발광 강도를 제어하고, LED(350)의 온-오프를 제어하여 그 발광 횟수를 제어하고, 또한 LED(350)로부터 발광되는 조사광의 파장을 제어하는, 등의 방법을 적절하게 선택하거나, 조합함으로써, 유기막(F)의 표면의 제거 속도를 제어할 수 있다. 또한 LED(350)의 반응 속도가 빠르기 때문에, 유기막(F)의 가열 온도의 승온, 강온을 용이하게 제어할 수 있고, 또한 유기막(F)의 가열 온도의 승온, 강온을 국소적으로 제어할 수도 있다. 따라서, 보다 효율적으로 유기막(F)의 표면을 제거할 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 제2 열처리부(341)에 있어서의 광원으로서 LED(350)를 사용하였지만, LED(350) 대신에, 예를 들어 레이저나 할로겐 램프 등, 다양한 광원을 사용할 수도 있다.
이상의 실시 형태에 있어서, 성막 시스템(1)은, 웨이퍼(W) 상에 소정의 유기막(F)을 형성한 후, 당해 유기막(F)의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정부로서의 막 두께 측정 장치를 갖고 있어도 된다. 막 두께 측정 장치는, 성막 시스템(1) 내에 있어서 예를 들어 전달 장치(21) 상에 적층되어 설치된다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 막 두께 측정 장치(400)는, 처리 용기(410)를 갖고 있다. 처리 용기(410)의 웨이퍼 반송 장치(20)측의 측면에는, 웨이퍼(W)의 반입출구(도시하지 않음)가 형성되고, 당해 반입출구에는 개폐 셔터(도시하지 않음)가 설치되어 있다.
처리 용기(410) 내의 저면에는, 웨이퍼(W)를 적재하는 적재대(420)와, 광학식 표면 형상 측정계(421)가 설치되어 있다. 적재대(420)는, 예를 들어 수평 방향으로 2차원 방향으로 이동할 수 있다. 광학식 표면 형상 측정계(421)는, 예를 들어 웨이퍼(W)에 대해 경사 방향으로부터 광을 조사하는 광 조사부(422)와, 광 조사부(422)로부터 조사되고 웨이퍼(W)에서 반사한 광을 검출하는 광 검출부(423)와, 당해 광 검출부(423)의 수광 정보에 기초하여 웨이퍼(W) 상의 유기막(F)의 막 두께를 산출하는 측정부(424)를 구비하고 있다. 막 두께 측정 장치(400)는, 예를 들어 스캐터로메트리법을 사용하여 유기막(F)의 막 두께를 측정하는 것이며, 측정부(424)에 있어서, 광 검출부(423)에 의해 검출된 웨이퍼 면 내의 광 강도 분포와, 미리 기억되어 있는 가상의 광 강도 분포를 대조하고, 그 대조된 가상의 광 강도 분포에 대응하는 유기막(F)의 막 두께를 구함으로써, 유기막(F)의 막 두께를 측정할 수 있다.
이러한 경우, 막 두께 측정 장치(400)에서는, 우선 웨이퍼(W)가 적재대(420)에 적재된다. 계속해서 웨이퍼(W)에 광 조사부(422)로부터 광이 조사되고, 그 반사광이 광 검출부(423)에 의해 검출된다. 그리고 측정부(424)에 있어서, 웨이퍼(W) 상의 유기막(F)의 막 두께가 측정된다. 이 유기막(F)의 막 두께 측정 결과는, 제어부(200)에 출력된다.
유기막(F)의 막 두께 측정 결과에 기초하여, 유기막(F)의 막 두께가 소정의 막 두께로 되어 있고, 유기막(F)이 평탄화되어 있는 경우, 즉 유기막(F)에 있어서의 단차 D가 소정의 범위 내에 있는 경우, 이후의 웨이퍼(W)에 대해서도 그대로의 처리 조건에서 웨이퍼 처리가 행해진다.
한편, 유기막(F)이 충분히 평탄화되어 있지 않은 경우, 공정 S3에 있어서의 처리 조건을 보정한다. 구체적으로는, 예를 들어 제2 열처리부(141, 341)의 가열 온도를 보정한다. 또한, 자외선 조사부(142, 340)로부터의 자외선의 조도, 자외선의 조사 시간 등의 처리 조건을 보정한다. 또한, 공정 S3의 처리 분위기의 산소 농도를 보정한다.
본 실시 형태에 의하면, 보다 적절한 조건에서 웨이퍼 처리를 행할 수 있으므로, 웨이퍼(W) 상에 유기막(F)을 보다 적절하게 형성할 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태의 공정 S3에서는, 유기막(F)을 가열하면서 자외선 조사 처리를 행하고 있었지만, 발명자들이 예의 검토한 결과, 자외선 조사 처리만을 행해도, 유기막(F)의 표면을 적절하게 제거할 수 있는 것을 알 수 있었다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면 청구범위에 기재된 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명확하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.
1 : 성막 시스템
30∼33 : 도포 처리 장치
40∼42, 50∼52 : 웨이퍼 처리 장치
140 : 제1 열처리부
141 : 제2 열처리부
142 : 자외선 조사부
150 : 열판
170 : 열판
200 : 제어부
300, 301, 310, 311 : 열처리 장치
302∼304, 312∼314 : 웨이퍼 처리 장치
320 : 보온재
340 : 자외선 조사부
341 : 제2 열처리부
350 : LED
400 : 막 두께 측정 장치
A : 제1 영역
B : 제2 영역
D : 단차
F : 유기막
FA : [제1 영역(A)의] 유기막
FB : [제2 영역(B)의] 유기막
L : 유기 재료
LA : [제1 영역(A)의] 유기 재료
LB : [제2 영역(B)의] 유기 재료
P : 패턴
Q : 오목부
W : 웨이퍼

Claims (18)

  1. 표면에 패턴이 형성된 기판 상에 유기막을 형성하는 성막 방법이며,
    기판 상에 유기 재료를 도포하는 도포 처리 공정과,
    그 후, 상기 유기 재료를 열처리하여 기판 상에 유기막을 형성하는 열처리 공정과,
    그 후, 상기 유기막에 대해 자외선 조사 처리를 행하여, 당해 유기막의 표면을 소정의 깊이까지 제거하는 자외선 조사 공정을 갖는, 성막 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도포 처리 공정, 상기 열처리 공정 및 상기 자외선 조사 공정을 각각 이 순서로 복수회 행하고,
    적어도 마지막보다 전에 행해지는 상기 자외선 조사 공정에 있어서, 상기 패턴의 표면이 노출될 때까지 상기 유기막의 표면을 제거하는, 성막 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 자외선 조사 공정에 있어서, 상기 유기막을 열처리하면서 상기 자외선 조사 처리를 행하는, 성막 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 자외선 조사 공정에 있어서의 상기 열처리는, 기판을 열처리판에 적재하여 행해지는, 성막 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열처리판은 복수 설치되고, 각각 다른 온도에서 상기 자외선 조사 공정에 있어서의 상기 열처리가 행해지는, 성막 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 자외선 조사 공정에 있어서의 상기 열처리는, 광원으로부터의 조사광에 의해 행해지는, 성막 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자외선 조사 공정에 있어서, 적어도 처리 분위기의 산소 농도, 자외선의 조도 또는 자외선의 조사 시간을 제어하는, 성막 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 자외선 조사 공정 후, 상기 유기막의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정 공정을 더 갖고,
    상기 막 두께 측정 공정에 있어서의 측정 결과에 기초하여, 상기 자외선 조사 공정의 처리 조건을 보정하는, 성막 방법.
  9. 표면에 패턴이 형성된 기판 상에 유기막을 형성하는 성막 방법을 성막 시스템에 의해 실행시키도록, 당해 성막 시스템을 제어하는 제어부의 컴퓨터상에서 동작하는 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체이며,
    상기 성막 방법은,
    기판 상에 유기 재료를 도포하는 도포 처리 공정과,
    그 후, 상기 유기 재료를 열처리하여 기판 상에 유기막을 형성하는 열처리 공정과,
    그 후, 상기 유기막에 대해 자외선 조사 처리를 행하여, 당해 유기막의 표면을 소정의 깊이까지 제거하는 자외선 조사 공정을 갖는, 컴퓨터 기억 매체.
  10. 표면에 패턴이 형성된 기판 상에 유기막을 형성하는 성막 시스템이며,
    기판 상에 유기 재료를 도포 처리하는 도포 처리부와,
    상기 유기 재료를 열처리하여 기판 상에 유기막을 형성하는 열처리부와,
    상기 유기막에 대해 자외선 조사 처리를 행하는 자외선 조사부와,
    상기 도포 처리, 상기 열처리 및 상기 자외선 조사 처리를 이 순서로 행하고,
    상기 자외선 조사 처리에 있어서 상기 유기막의 표면을 소정의 깊이까지 제거하도록, 상기 도포 처리부, 상기 열처리부 및 상기 자외선 조사부를 제어하는 제어부를 갖는, 성막 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 도포 처리, 상기 열처리 및 상기 자외선 조사 처리를 각각 이 순서로 복수회 행하고, 적어도 마지막보다 전에 행해지는 상기 자외선 조사 처리에 있어서, 상기 패턴의 표면이 노출될 때까지 상기 유기막의 표면을 제거하도록, 상기 도포 처리부, 상기 열처리부 및 상기 자외선 조사부를 제어하는, 성막 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 자외선 조사 처리를 행할 때, 당해 유기막을 열처리하는 다른 열처리부를 더 갖는, 성막 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 다른 열처리부는, 기판을 적재하여 열처리하는 열처리판을 갖는, 성막 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 열처리판은 복수 설치되고, 각각 다른 온도에서 열처리가 행해지는, 성막 시스템.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 다른 열처리부는, 상기 유기막에 대해 조사광을 조사하는 광원을 갖는, 성막 시스템.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 열처리부와 상기 자외선 조사부는 동일한 장치 내에 설치되고,
    당해 장치 내에는, 상기 열처리부와 상기 자외선 조사부 사이를 이동 가능하고, 또한 기판을 보유 지지하여 보온하는 보온재가 설치되어 있는, 성막 시스템.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 자외선 조사 처리에 있어서, 적어도 처리 분위기의 산소 농도, 자외선의 조도 또는 자외선의 조사 시간을 제어하는, 성막 시스템.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 자외선 조사 처리가 행해진 상기 유기막의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정부를 더 갖고,
    상기 제어부는, 상기 막 두께 측정부에 의한 측정 결과에 기초하여, 상기 자외선 조사 처리의 처리 조건을 보정하는, 성막 시스템.
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