TWI608871B - Substrate processing method, substrate processing apparatus, substrate processing system, and memory medium - Google Patents

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Keisuke Yoshida
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Description

基板處理方法、基板處理裝置、基板處理系統及記憶媒體
本發明，係關於對基板照射紫外線而處理被處理膜的技術。
在例如多層配線構造之半導體元件的製造工程中，係依序進行光阻塗佈處理(該光阻塗佈處理，係在半導體晶圓(以下，稱為「晶圓」)上塗佈光阻液而形成光阻膜)、曝光處理(該曝光處理，係在該光阻膜，對預定圖案進行曝光)、顯像處理(該顯像處理，係對已曝光的光阻膜進行顯像)等，從而在晶圓上形成光阻圖案。將該光阻圖案作為光罩而進行晶圓之蝕刻處理，然後，進行光阻膜之去除處理等，從而在晶圓上形成預定圖案。重複進行在像這樣所層疊之各層上形成圖案的工程複數次，而製造多層配線構造之半導體元件。
然而，在像這樣重複在晶圓上形成圖案的情況下，在第n層形成圖案之後，為了讓第(n+1)層之光阻膜形成為適當的高度，而必須使塗佈有光阻液的面平 坦。
因此，以往在晶圓之圖案上形成被處理膜，而進行其表面之平坦化。像這樣之被處理膜的形成，係例如專利文獻1所記載，可藉由利用下述手法來實現：在晶圓上塗佈原料且加熱所塗佈的原料而形成被處理膜之後，藉由例如乾蝕刻法(反應性離子蝕刻法)來蝕刻被處理膜，而去除該被處理膜之表面。以下，為了基板之平坦化，而將塗佈形成之被處理膜稱作為SOC(Spin On Cap)膜。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2003-218116號公報：0002~0003段
在使用記載於上述之專利文獻1之方法的情況下，原料之塗佈與接下來之加熱，係分別在常壓環境下進行，相對於此，SOC膜之回蝕，係在真空環境下進行。如此一來，必須以各別的系統來進行該些常壓環境下之處理與真空環境下之處理，而在系統間搬送晶圓。因此，系統之製造成本會高額化，又，晶圓處理之生產率亦下降。
又，在以乾蝕刻法來進行SOC膜之回蝕的情 況下，晶圓或晶圓上之膜，係有因電漿而受到損傷之虞。而且，亦有因該電漿而讓晶圓上之膜被改質之虞。
本發明，係有鑑於像這樣之情事下而進行研究者，其目的，係提供一種基板處理方法(該基板處理方法，係可一邊抑制對基板的影響，一邊在常壓環境下去除形成於基板表面之被處理膜的一部分)、基板處理裝置、基板處理系統及記載了前述方法的記憶媒體。
本發明之基板處理方法，其特徵係，包含有：在基板上塗佈藉由在含氧環境下照射紫外線的方式而分解之被處理膜之原料的工程；加熱塗佈於前述基板之原料，而形成被處理膜的工程；及將形成有前述被處理膜的基板配置於氣體之流速為10cm/秒以下之含氧環境的處理室內，且對該基板照射紫外線而去除前述被處理膜之一部分的工程。
又，另一發明之基板處理方法，其特徵係，包含有：在基板上塗佈藉由在含氧環境下照射紫外線的方式而分解之被處理膜之原料的工程；加熱塗佈於前述基板之原料，而形成被處理膜的工程；將形成有前述被處理膜的基板配置於具備有排氣機構 之含氧環境的處理室內，且在停止前述排氣機構之排氣的狀態下，對該基板照射紫外線而去除前述被處理膜之一部分的工程；及接下來，藉由前述排氣機構來對處理室內進行排氣的工程。
前述之各基板處理方法，係亦可具備有以下構成。
(a)包含有：在執行去除前述被處理膜之一部分的工程之前，朝前述處理室供給氧氣濃度高於空氣中之氧氣濃度且60體積%以下之範圍的含氧氣體，而形成前述含氧環境的工程。此時，關於前述另一發明之基板處理方法，重複執行：形成前述含氧環境的工程；去除前述被處理膜之一部分的工程；及對前述處理室內進行排氣的工程。
(b)包含有：在藉由前述排氣機構來對處理室內進行排氣之際，供給用以促進該處理室之排氣之排氣用氣體的工程，且在執行對前述處理室內進行排氣的工程之際，執行供給前述排氣用氣體的工程。
(c)包含有：在去除前述被處理膜之一部分之工程的執行中，加熱前述基板的工程。加熱前述基板之工程，係以使該基板之周緣部側之溫度低於基板之中央部側之溫度的方式而進行。
(d)去除前述被處理膜之一部分的工程，係對基板之各區域設定紫外線的照度而進行。
(e)包含有：使用載置台(在前述處理室之下面側形成有開口部，該載置台，係嵌合於前述開口部，且載置有基板)與升降機構(該升降機構，係使載置台在收授位置(該收授位置，係用以進行前述基板之收授)與處理位置(該處理位置，係設置於前述收授位置的上方側，且用以阻塞前述處理室之開口部而將基板載置於處理室內)之間升降)，且在前述收授位置處，將至少塗佈有前述被處理膜之原料後的基板載置於載置台，使該載置台上升至處理位置的工程；及使載置台(該載置台，係載置有被處理膜之一部分被去除後的基板)從處理位置下降至收授位置，而搬出該基板的工程。
(f)前述被處理膜，係指包含有碳化合物的有機膜。
(g)在基板上塗佈前述被處理膜之原料的工程，係對表面形成有圖案的基板而進行，並分別依序進行在基板上塗佈前述被處理膜之原料的工程、形成前述被處理膜的工程及去除前述被處理膜之一部分的工程複數次，且至少在最後步驟之前所進行之去除被處理膜之一部分的工程中，將前述被處理膜之一部分去除直至前述圖案之表面露出為止。
本發明之基板處理裝置，其特徵係，具備有：載置台，載置形成有被處理膜(該被處理膜，係藉由在含氧環境下照射紫外線的方式而分解)的基板；含氧環境之處理室，收容有被載置於前述載置台的基 板；及紫外線照射部，對前述處理室內之基板照射紫外線，在前述載置台，係設置有包圍構件(該包圍構件，係包圍載置於該載置台之基板的周圍，且用以限制從基板之外方側往該基板之上方側之氣體的流入量)。
又，另一基板處理裝置，其特徵係，具備有：載置台，載置形成有被處理膜(該被處理膜，係藉由在含氧環境下照射紫外線的方式而分解)的基板；含氧環境之處理室，收容有被載置於前述載置台的基板；紫外線照射部，對前述處理室內之基板照射紫外線；排氣機構，對前述處理室內進行排氣；及控制部，輸出控制訊號，以便執行：在停止前述排氣機構之排氣的狀態下，從前述紫外線照射部，對基板照射紫外線而去除前述被處理膜之一部分的步驟；及接下來，藉由前述排氣機構對處理室內進行排氣的步驟。
由於本發明，係對被處理膜照射紫外線而去除其一部分，故可一邊抑制對基板之影響，一邊在常壓環境下進行處理。此時，可藉由在氣體之流速為10cm/秒以下的處理室內進行紫外線照射的方式，來抑制氣流之影響，且在基板面內均勻地進行被處理膜之一部分的去除。
又，在另一發明中，係在具備有排氣機構的處理室 中，對基板照射紫外線之際，可藉由停止以前述排氣機構所進行之處理室內之排氣的方式，來抑制氣流之影響，且在基板面內均勻地進行被處理膜之一部分的去除。
W‧‧‧晶圓
1‧‧‧晶圓處理系統
130~133‧‧‧塗佈裝置
140~142、150~152、140a、140b‧‧‧晶圓處理裝置
51‧‧‧載置台
512‧‧‧加熱器
52、52a‧‧‧包圍構件
60‧‧‧處理空間
601‧‧‧氧氣取入口
602‧‧‧氧氣供給空間
61‧‧‧處理室
622a、622b‧‧‧供氣孔
624a、624b‧‧‧供氣管
626a‧‧‧高濃度氧氣供給部
626b‧‧‧潔淨空氣供給部
627‧‧‧加熱部
63‧‧‧開口部
641‧‧‧排氣部
72‧‧‧UV燈
73‧‧‧UV透過部
74‧‧‧電源部
8‧‧‧控制部
[圖1]本發明之實施形態之晶圓處理系統的平面圖。
[圖2]前述晶圓處理系統之縱剖側視圖。
[圖3]從另一方向觀看前述晶圓處理系統的縱剖側視圖。
[圖4]設置於前述晶圓處理系統之塗佈裝置的縱剖側視圖。
[圖5]設置於前述晶圓處理系統之晶圓處理裝置的縱剖側視圖。
[圖6]設置於前述晶圓處理裝置之處理室的橫剖平面圖。
[圖7]設置於前述晶圓處理裝置之燈室的橫剖平面圖。
[圖8]表示從前述處理室使載置台下降之狀態的縱剖側視圖。
[圖9]表示將UV光照射至單向流動內時之SOC膜之膜厚分布的示意圖。
[圖10]表示加熱處理時之晶圓處理裝置之狀態的放大縱剖側視圖。
[圖11]表示前述晶圓處理裝置之作用的第1說明圖。
[圖12]表示前述晶圓處理裝置之作用的第2說明圖。
[圖13]表示在前述晶圓處理系統中，於晶圓所實施之處理之內容的說明圖。
[圖14]第2實施形態之晶圓處理裝置的縱剖側視圖。
[圖15]第2實施形態之晶圓處理裝置的另一縱剖側視圖。
[圖16]第2實施形態之晶圓處理裝置的橫剖平面圖。
[圖17]放大第3實施形態之晶圓處理裝置之一部分的示意圖。
[圖18]第3實施形態之晶圓處理裝置的作用說明圖。
[圖19]表示載置台之溫度與有機膜之去除速度之經時變化之關係的說明圖。
[圖20]表示UV照射之有機膜之去除速度之分布的第1說明圖。
[圖21]表示UV照射之有機膜之去除速度之分布的第2說明圖。
[圖22]表示UV照射之有機膜之去除速度之分布的第3說明圖。
以下，說明本發明之實施形態。圖1，係表示本實施形態之晶圓處理系統(基板處理系統)1之概略構成的平面圖。圖2及圖3，係表示晶圓處理系統1之內部 之概略構成的側視圖。另外，在本實施形態之晶圓處理系統1中，係說明關於使有機膜(該有機膜，係藉由對作為基板之晶圓W的表面照射紫外線的方式而分解)形成為SOC膜的情形。又，以晶圓處理系統1所予以處理之晶圓W的表面，係預先形成有SiO2膜等的圖案。
如圖1所示，晶圓處理系統1，係形成為連接了卡匣站110與處理站120之構成，該卡匣站110，係進行來自卡匣C(該卡匣，係收容了複數片例如25片的晶圓W)之外部的搬入搬出及來自卡匣C之晶圓W的搬入搬出，該處理站120，係具備有對晶圓W施予預定處理的複數個處理裝置。
以下，在晶圓處理系統1的說明中，係將設置有卡匣站110的方向設成為前方側，且將設置有處理站120的方向設成為後方側。
在卡匣站110，係設置有卡匣載置台111。卡匣載置台111，係沿著晶圓處理系統1之前面，以一列的方式而設置，且可載置複數個卡匣C。
在卡匣站110內，係設置有晶圓搬送機構113(該晶圓搬送機構，係可在從前方側觀看而朝左右方向延伸的行走路徑112上移動)。晶圓搬送機構113，係在垂直方向及垂直軸(θ方向)亦移動自如，且可在卡匣C與處理站120之間搬送晶圓W。
處理站120，係在其中心部設置有晶圓搬送機構122。在該晶圓搬送機構122之周邊，係多段地設置有 各種處理裝置，例如配置有4個處理區塊G1~G4。從前側觀看，在晶圓搬送機構122之右手側，係從前側依序配置有第1處理區塊G1、第2處理區塊G2。又，從同方向觀看，在晶圓搬送機構122之左手側，係從前側依序配置有第3處理區塊G3、第4處理區塊G4。
又，在與卡匣站110側相對向之處理站120的前方側中央位置，係配置有用以進行晶圓W之收授的收授棚架121。晶圓搬送機構122，係可對配置於該些處理區塊G1~G4內之後述的各種處理裝置及收授棚架121搬送晶圓W。
如圖2所示，在第1處理區塊G1，係從下方依序而以2段的方式重疊有塗佈裝置130、131(該塗佈裝置，係對晶圓W塗佈用以形成SOC膜的原料)。第2處理區塊G2，亦同樣地，係從下方依序而以2段的方式重疊有塗佈裝置132、133。又，在第1處理區塊G1及第2處理區塊G2之最下段，係分別設置有用以對塗佈裝置130~133供給SOC膜之原料的化學室134、135。
作為從化學室134、135所供給之SOC膜的原料，係使用包含有碳化合物(該碳化合物，係與藉由在含氧環境下照射紫外線的方式所產生的活性氧或臭氧反應而分解)之有機膜原料，例如使具有聚乙烯構造((-CH2-)n)之骨架的聚合物原料溶解於溶媒的液體。
在第3處理區塊G3，係如圖3所示，係從下起依序而以5段的方式重疊有晶圓處理裝置140、141、 142(該晶圓處理裝置，係對晶圓W進行熱處理並且對晶圓W進行紫外線照射處理)及溫度調節裝置143、144(該溫度調節裝置，係調節晶圓W之溫度)。又，在第4處理區塊G4，亦與第3處理區塊G3同樣地，係從下起依序而以5段的方式重疊有晶圓處理裝置150、151、152及溫度調節裝置153、154。
接下來，說明塗佈裝置130~133的構成。由於該些塗佈裝置130~133，係具備有相互共通的構成，因此，在圖4，係表示塗佈裝置130之例子。
塗佈裝置130，係具有可密閉內部的處理容器200。在處理容器200之晶圓搬送機構122側的側面，係形成有晶圓W之搬入搬出口(未圖示)，在該搬入搬出口，係設置有擋板(未圖示)。
在處理容器200內，係設置有保持晶圓W而使其旋轉之旋轉夾盤210。在旋轉夾盤210的上面，係形成有晶圓W之載置面，在該載置面，係設置有例如吸引晶圓W的吸引口(未圖示)。可藉由來自該吸引口的吸引，使晶圓W吸附保持於旋轉夾盤210上。
在旋轉夾盤210的下方，係設置有具備例如電動機等的轉軸驅動部211。旋轉夾盤210，係可藉由轉軸驅動部211而以預定速度進行旋轉。又，在轉軸驅動部211，係設置有例如氣缸等的升降機構，且可升降自如。
在旋轉夾盤210的周圍，係設置有將從晶圓W飛濺或滴落的液體擋住而回收的罩杯212。在罩杯212 的下面，係連接有將所回收之液體排出的排出管213與吸引罩杯212內的環境而進行排氣的排氣管214。
在旋轉夾盤210的上方側，係配置有被保持於噴嘴頭221的塗佈噴嘴222。噴嘴頭221，係被保持於沿著軌道(未圖示)而行進的臂部(未圖示)，該軌道，係設置為沿著圖4左右方向而延伸。在罩杯212的側位置，係設置有噴嘴浴224(該噴嘴浴，係在不對晶圓W進行原料塗佈的期間中，使噴嘴222待機)。
藉此，塗佈噴嘴222，係可在處於待機位置的噴嘴浴224與對被載置於旋轉夾盤210之晶圓W供給原料之該晶圓W之中央部上方側的位置之間移動。又，保持噴嘴頭221的臂部，係構成為升降自如，且亦可調節塗佈噴嘴222之高度位置。
在塗佈噴嘴222，係連接有對該塗佈噴嘴222供給SOC膜之原料的供給管225。供給管225，係連通於將前述原料儲存於內部的原料供給源226。又，在供給管225，係設置有進行原料之供給與遮斷或流量調節之流量調節部227。
另外，在旋轉夾盤210的下方，係亦可設置有朝向晶圓W之背面噴射洗淨液的背面沖洗噴嘴(未圖示)。藉由從該背面沖洗噴嘴所噴射之洗淨液，洗淨晶圓W之背面與晶圓W之外周部。
接下來，參閱圖5~圖8來說明上述之晶圓處理裝置140~142、150~152之構成。由於該些晶圓處理 裝置140~142、150~152，係具備有相互共通的構成，因此，在圖5~圖8，係表示晶圓處理裝置140之例子。
如圖5所示，晶圓處理裝置140，係設置於扁平且前後方向細長之長方體形狀的殼體300。在殼體300之前方側的側壁面，係設置有：搬入搬出口301，用以搬入搬出晶圓W；及擋板302，將該搬入搬出口301予以開關。
殼體300之內部，係藉由分隔板303來分隔為上下，且從搬入搬出口301觀看，在前側之分隔板303之上方側的空間，係設置有搬送晶圓W的搬送臂41。在搬送臂41，係設置有未圖示的移動機構，該移動機構，係用以在與晶圓處理系統1之晶圓搬送機構122之間進行晶圓W之收授之前側的位置和在與後述之載置台51之間進行晶圓W之收授之後側的位置之間，往前後方向移動。搬送臂41，係亦具有使處理後之晶圓W冷卻之冷卻臂部的作用。
在與晶圓搬送機構122之間收授晶圓W之前側的位置，係設置有支撐銷421，該支撐銷421，係在晶圓搬送機構122與搬送臂41之間之晶圓W的收授時，暫時支撐該晶圓W。支撐銷421，係經由配置於分隔板303之下方側之空間的升降構件422，而連接於升降電動機423，且可在搬送臂41之比晶圓W之載置面更往下方側的位置和比該載置面更往上方側且與晶圓搬送機構122之間進行晶圓W之收授的位置之間升降。
在搬送臂41於與晶圓搬送機構122之間進行 晶圓W之收授之位置的後方側，係配置有晶圓W之載置台51。如圖6之平面圖所示，載置台51，係藉由SiC或AlN等之陶瓷製之矩形形狀的板材等所構成。在載置台51之內部，係填埋有加熱器512，亦具有作為加熱晶圓W之加熱部的功能。加熱器512，雖係形成為被分割於晶圓W的徑方向，且可因應晶圓W之位置來使加熱溫度發生變化的構成，但其詳細構成，係如後述。
載置台51，係藉由構成為伸縮自如的複數根支撐構件531，從背面側予以支撐，且藉由設置於各支撐構件531之基端側的電動機532來使支撐構件531伸縮，藉由此，可使載置台51在處理位置(該處理位置，係進行晶圓W之處理)與收授位置(該收授位置，係進行在與搬送臂41之間之晶圓W的收授)之間，往上下方向移動。在分隔板303，係設置有與載置台51之形狀相對應的缺口，如圖8所示，在使載置台51下降後時，載置台51，係嵌合於前述缺口內，而分隔板303與載置台51，係大致形成為同一面的狀態。
如圖5、圖8所示，在載置台51之下方側，係設置有支撐銷541(該支撐銷，係在與搬送臂41之間之晶圓W的收授時，暫時支撐該晶圓W)。如圖6所示，在載置台51，係設置有用以貫穿支撐銷541之貫穿孔511，在使載置台51下降至下方側後時，支撐銷541之前端部，係形成為從載置台51之上面突出的狀態(圖8)。
支撐銷541，係經由升降構件542而連接於升降電動機543，且藉由在移動至載置台51之上方側之搬送臂41之晶圓W之載置面的下方側位置與該載置面的上方側位置之間進行升降的方式，在與搬送臂41之間進行晶圓W之收授。又，在使搬送臂41退避至前方側之位置的狀態下，藉由使載置台51升降的方式，進行在載置台51與支撐銷541之間之晶圓W的收授。
在載置台51之上方側之殼體300的頂棚面，係形成有與載置台51相對應之形狀的開口部63。又，在殼體300之上面側，係以覆蓋該開口部63的方式，設置有扁平的處理室61。支撐於支撐構件531之載置台51，係嵌合於前述開口部63，且在與處理室61之間形成晶圓W之處理空間60(圖5)。
載置於載置台51之晶圓W的上面與處理空間60的頂棚面(後述之UV透過部73)之間的高度尺寸，係形成為數mm~數十mm之範圍內的例如3mm。
在該處理空間60中，係進行：加熱塗佈有SOC膜之原料的晶圓W，而形成SOC膜的處理；及對該SOC膜照射紫外線(UV光)而去除SOC膜之一部分的處理。
如圖5、圖6所示，在處理空間60之前方側的位置，係以沿著載置台51之前端緣而從前側觀看往左右方向延伸的方式，形成有供氣部621。供氣部621，係經由供氣管624而連接於潔淨空氣供給部625，且從該潔淨空氣供給部625朝供氣部621供給潔淨空氣。
又，在面對處理空間60之供氣部621的側壁面，係相互隔著間隔形成有複數個供氣孔622，供給至供氣部621的潔淨空氣，係均勻地流入至處理空間60內。另外，設置於供氣部621與處理室61之間的推拔部623，係進行來自供氣孔622之潔淨空氣的吐出位置與往處理空間60的流入位置之位置調節。
另一方面，在處理空間60之後方側的位置，係以沿著載置台51之後端緣而從前側觀看往左右方向延伸的方式，形成有排氣部641。排氣部641，係連接於排氣管644(該排氣管，係設置有執行處理空間60內之環境之排氣的排氣風扇645)，該排氣管644，係連接於外部之除害設備646。
排氣部641、排氣管644、排氣風扇645等，係相當於本實施形態之排氣機構。
在面對處理空間60之排氣部641的側壁面，係相互隔著間隔形成有複數個排氣孔642，處理空間60之環境，係經由該些排氣孔642而往排氣部641進行排氣。關於設置於處理室61與排氣部641之間的推拔部643，亦進行處理空間60內之環境的流出位置與來自排氣孔642的排氣位置之位置調節。
如圖5、圖6所示，供氣部621、排氣部641，係經由處理空間60而以前後相對向的方式而配置，藉由此，在處理空間60內，係可形成從供氣部621所供給之潔淨空氣通過處理空間60而均勻地流向排氣部641 的單向流動。
在處理室61之上面側，係設置有燈室71(該燈室，係收容有用以對配置於處理空間60內之晶圓W照射UV光的UV燈72)。如圖7所示，在燈室71內，係以可對晶圓W全面照射UV光的方式，往前後方向延伸而相互隔著間隔地配置有複數根直管型UV燈72，在本例中係4根。
從UV燈72所照射之UV光的波長，係只要可產生使用於從包含於處理空間60內之環境的氧氣來去除SOC膜的活性氧或臭氧，則不特別限定。UV光，雖係其波長越短則能量越大，又另一方面，亦容易被處理空間60內的氣體吸收，但在本例中，係考慮該些之平衡而使用照射172nm之波長之UV光的UV燈72。
該些UV燈72，係連接於電源部74，且從該電源部74，藉由電力之供給與遮斷來進行點亮、熄滅。
如圖5、圖11等所示，在上下層疊而配置的處理室61與燈室71之間，係設置有UV透過部73(該UV透過部，係使從UV燈72所照射之UV光朝向處理空間60內透過)。UV透過部73，係藉由例如透過UV光的玻璃基板等所構成。
UV燈72、電源部74、UV透過部73等，係相當於本實施形態之紫外線照射部。
在具備有如上述說明之構成的晶圓處理裝置140中，係如前述，進行：在處理空間60內，加熱晶圓 W而形成作為被處理膜之SOC膜的處理；及對晶圓W照射UV光，去除SOC膜之一部分而使晶圓W之表面平坦化的處理。
該些處理中之形成SOC膜的處理，係在從供氣部621流向排氣部641之潔淨空氣的單向流動內予以進行，藉由此，在加熱之際，從SOC膜之原料產生的成分，係從處理空間60被排出。
另一方面，發明者們又新發現下述之情形：在與形成SOC膜之際相同的條件之潔淨空氣的單向流動內，當對晶圓W照射UV光時，則難以均勻地去除SOC膜，且對於使晶圓W之表面平坦化而言，成為了阻害要因。
如圖9所示，當朝向處理空間60(該處理空間，係形成有從供氣部621流向排氣部641之潔淨空氣的單向流動)照射UV光時，在流動方向之上游側會形成有富含活性氧或臭氧的環境。又，在扁平的處理室61內，從前側觀看而靠近左右兩側之側壁面的區域，係氣流之流速比中央部側的區域慢。該結果，在處理空間60之前方側、左右兩側的位置會形成有富含活性氧或臭氧的狀態。而且，配置於該處理空間60內之晶圓W，係形成有富含活性氧或臭氧的區域之減膜量變多的區域(減膜區域R)，而導致不均勻地進行SOC膜之去除。
因此，在本例之晶圓處理裝置140中，係如圖5、圖6所示，設置圓環形狀的包圍構件52(該包圍構 件，係包圍載置於載置台51上之晶圓W的周圍)，來限制往照射有UV光之晶圓W之上方側之氣體的流入。又，在UV光之照射時，係藉由停止來自供氣部621之潔淨空氣的供給及來自排氣部641之強制排氣，並在靜止環境下進行處理的方式，來抑制使用圖9所示之減膜區域R的形成。
在作用說明中，如後述，由於在以包圍構件52所包圍的處理空間60內形成有對流，故本例之處理空間60內之氣體的流速不會為零。只要該處理空間60內之氣體的流速為例如10cm/秒以下，則可抑制減膜區域R之形成，而實施使晶圓W之表面平坦化的處理。
另一方面，在以包圍構件52所包圍的狹窄空間內，當不從外部供給氧氣而照射UV光時，則有欠缺對於SOC膜之去除所必要的活性氧或臭氧之虞。因此，如圖11、圖12之放大圖所示，在包圍構件52的上端與處理室61的頂棚面之間，係形成有間隙(氧氣取入口601)，且可經由該氧氣取入口601，從包圍構件52之外部(如圖6等所示的氧氣供給空間602)，將包含有氧氣的潔淨空氣導入至包圍構件52之內側。
氧氣取入口601之間隙的寬度，係設定為大於零，且3mm以下之範圍的例如0.8mm。氧氣取入口601，係不限於由包圍構件52的上端與處理室61的頂棚面之間的間隙構成的情形，而沿著包圍構件52之圓周方向設置狹縫狀之氧氣取入口601，在由UV光進行處理 時，係亦可設成為關閉上述間隙的構成。
另外，在圖11、圖12中，係放大表示處理空間60或包圍構件52之高度尺寸。
在後述之實施例中，如實驗結果所示，發明者們掌握到：即使在以包圍構件52所包圍的處理空間60內，進行對晶圓W照射UV光之處理的情況下，藉由加熱器512來使載置台51升溫而對晶圓W進行加熱時，SOC膜的去除速度亦變大。另一方面，發明者們亦發現到下述事實：當使晶圓W之面內溫度均一並照射UV光時，在晶圓W的周緣部中減膜量會變大，且形成有越朝向晶圓W之中央部側，減膜量越小的膜厚分布。
形成上述之膜厚分布的理由，係被認為可能是因副產物(該副產物，係在分解SOC膜之際產生)浮遊於處理空間60內而吸收UV光，抑制活性氧或臭氧之生成，又，該些副產物與活性氧或臭氧反應而阻害與SOC膜之反應的緣故(圖11)。而且，在接近包圍構件52之晶圓W的周緣區域，係與中央側之區域相比，由於副產物之產生量少，又，成為活性氧或臭氧之原料的氧氣，係經由氧氣取入口601來予以供給，因此，推測出：與中央部側相比，減膜量會變大。
因此，在本例之晶圓處理裝置140中，係如圖11所示，朝向晶圓W的徑方向，將載置台51分割成同心圓狀，並設置第1載置台部(第1加熱部)51a與第2載置台部(第2加熱部)51b。而且，以電源部514a (該電源部514a，係對設置於中央部側之第1載置台部51a的第1加熱器512a供給電力)與電源部514b(該電源部514b，係對設置於周緣部側之第2載置台部51b的第2加熱器512b供給電力)來使輸出發生變化。另外，如圖11所示，在第1載置台部51a與第2載置台部51b之間，設置隔熱部513。
在本例中，係將中央部側之第1載置台部51a的溫度設定為200~350℃之範圍的300℃，且將周緣部側之第2載置台部51b的溫度設定為200~350℃之範圍的250℃。藉由此，在均勻地加熱面內時，使減膜量變小之晶圓W之中央部側的去除速度提升，而達成UV光照射後之SOC膜之膜厚分布的均勻化。
在圖11中，雖說明了將載置台51朝向晶圓W之徑方向分割為2的例子，但當然亦可將載置台51分割為3以上，進而以更高精度的方式來進行膜厚調整。
而且，本例之晶圓處理裝置140，係因應晶圓W之照射區域來變更UV透過部73的材質，即使藉由此，亦可達成UV光照射後之SOC膜之膜厚分布的均勻性。
亦即，如圖7、圖11等所示，UV透過部73，係朝向晶圓W的徑方向，被分割為第1UV透過部731、第2UV透過部732。而且，第1UV透過部731，係由UV光之透射率高的玻璃板所構成，另一方面，第2UV透過部732，係由UV光之透射率比較低的毛玻璃板所構成。
由於像這樣之材質的不同，例如透過第1UV透過部731的UV光，係以30~60mW/cm2之範圍之40mW/cm2的照度來照射至處理空間60，透過第2UV透過部732的UV光，係以20~45mW/cm2之範圍之30mW/cm2的照度來照射至處理空間60。該結果，活性氧或臭氧的產生量會在晶圓W之周緣部側相對變少，而可達成UV光照射後之SOC膜之膜厚分布的均勻化。
第1UV透過部731、第2UV透過部732，係相當於本實施形態之照度調節機構。即使在UV透過部73中，當然亦可在晶圓W的徑方向上分割為3個以上，進而以更高精度的方式來調節UV光的照度。
具備有上述所說明之構成的晶圓處理系統1、塗佈裝置130~133及晶圓處理裝置140~142、150~152，係與控制部8連接。控制部8，係由具備有CPU與記憶部的電腦所構成，在記憶部，係記錄有程式，該程式，係編入有關於晶圓處理系統1或各塗佈裝置130~133、晶圓處理裝置140~142、150~152的作用，亦即從卡匣C取出晶圓W，並將晶圓W搬送至塗佈裝置130~133或晶圓處理裝置140~142、150~152，進行原料之塗佈或由加熱所進行之SOC膜的形成、由UV照射所進行之SOC膜的一部分去除，且進行使晶圓W之表面平坦化的處理之後，直至使晶圓W返回到卡匣C之控制的步驟(命令)群。該程式，係儲存於例如硬碟、光碟、磁光碟、記憶卡等的記憶媒體，且從該些安裝於電腦。
以下，參閱圖10~圖13，說明晶圓處理系統1之作用。圖10，係表示形成SOC膜之加熱處理時之處理空間60的狀態；圖11、圖12，係表示UV光之照射時之處理空間60的狀態，圖13(a)~(g)，係示意地表示該些處理的執行中之晶圓W之表面附近的縱剖面。
在晶圓處理系統1所處理之晶圓W的表面，係如圖13所示，例如SiO2膜被圖案化。該圖案P，係以疏密的方式形成，且設置有：覆面區域A，僅配置有圖案P；及線與間隙之區域B，交替地形成有圖案P與凹窪部Q。
當收容有晶圓W(該晶圓，係形成有上述圖案P)的卡匣C被載置於卡匣載置台111上時，則藉由晶圓搬送機構113，從卡匣C取出晶圓W。所取出的晶圓W，係被搬送至處理站120之收授棚架121，且藉由晶圓搬送機構122被搬送至溫度調節裝置143、144、153、154，溫度調節到預定之溫度。
然後，晶圓W，係藉由晶圓搬送機構122被搬送至塗佈裝置130。被搬入至塗佈裝置130之晶圓W，係從晶圓搬送機構122被收授至旋轉夾盤210並予以吸附保持。接下來，在噴嘴浴224待機的塗佈噴嘴222會移動至晶圓W之中心部的上方位置，將SOC膜之原料供給至藉由旋轉夾盤210而旋轉的晶圓W。被供給至旋轉之晶圓W的原料，係因離心力而膜狀地擴散到晶圓W的整個表面。
此時，如圖13(a)所示，因為原料的表面張力或黏度，塗佈於晶圓W的原料L，係形成為下述狀態：塗佈於線與間隙之區域B的原料L(以下，稱為「原料LB」)比塗佈於覆面區域A的原料L(以下，稱為「原料LA」)，更向下方側凹陷。亦即，從圖案P之上端至原料LB之表面的高度HB1，係比從圖案P之上端至原料LA之表面的高度HA1更小。該結果，原料LA與原料LB之間會產生高低差D1。
然後，晶圓W，係藉由晶圓搬送機構122，自塗佈裝置130~133被搬出，且被搬送至晶圓處理裝置140~142、150~152(以下，為了方便記載，而僅記載晶圓處理裝置140的符號)。晶圓搬送機構122從搬入搬出口301進入之際，搬送臂41，係移動至前方側的位置，載置台51，係在下降至下方側的狀態下待機。
當開啟擋板302，晶圓搬送機構122從搬入搬出口301進入至晶圓處理裝置140內，且在搬送臂41的上方位置停止時，支撐銷421會上升，從晶圓搬送機構122接收晶圓W。然後，晶圓搬送機構122會從晶圓處理裝置140內退出，而將擋板302關閉。
當支撐晶圓W的支撐銷421下降時，晶圓W從該支撐銷421被收授至搬送臂41，保持有晶圓W的搬送臂41，係朝向載置台51待機的後方側移動。在搬送臂41移動至載置台51的上方側並停止之後，使支撐銷541上升，從搬送臂41將晶圓W收授至支撐銷541(圖 8)。
然後，使搬送臂41移動至前方側的待機位置，並使載置台51上升，從支撐銷541接收晶圓W，而將晶圓W載置於包圍構件52之內側之區域的載置台51上。載置有晶圓W的載置台51，係上升至處理室61之下面側的位置，阻塞開口部63。
在此，如圖11所示，當使載置台51上升至包圍構件52的上端與處理室61的頂棚面之間的間隙為0.8mm的位置時，在以包圍構件52所包圍之晶圓W的上方，難以形成有同樣的單向流動。因此，如圖10所示，在例如包圍構件52之上端與推拔部623、643之上端成為同一面的時序下，停止載置台51之上升。
如此一來，在形成於處理室61與載置台51之間的處理空間60內，形成從供氣部621朝向排氣部641的單向流動，且從電源部514(514a、514b)朝向加熱器512(512a、512b)供給電力，將晶圓W加熱至例如300℃。此時，電源部514a、514b之輸出一致，晶圓W全面被加熱至均勻的溫度。
當晶圓W加熱預定時間時，則從原料L形成作為有機膜的SOC膜F(圖13(b))。即使在此時，在區域A的SOC膜F(以下，有時稱為「SOC膜FA」)與區域B的SOC膜F(以下，有時稱為「SOC膜FB」)之間，亦會產生前述的高低差D1。
SOC膜形成之際所產生的副產物，係隨著單向流動， 從處理空間60朝排氣部641排出(圖10)。
接下來，停止來自供氣部621之潔淨空氣的供給、由排氣部641所進行之處理空間60內的排氣，使載置台51上升至在包圍構件52的上端與處理室61的頂棚面之間形成有0.8mm之氧氣取入口601的位置(圖11)。又，使電源部514b之輸出下降，將第2載置台部51b上之晶圓W的加熱溫度調節為250℃。
然後，從電源部74供給電力，點亮各UV燈72，對處理空間60照射UV光。藉由所照射的UV光，從處理空間60內之潔淨空氣(含氧環境)中的氧氣會產生活性氧或臭氧。藉由該些活性氧與臭氧，SOC膜F的表面(SOC膜F之一部分)會被分解並去除，且執行所謂的回蝕。
此時，由於停止處理空間60內之排氣，而且在以包圍構件52所包圍的處理空間60內進行UV光之照射，且在氣體之流速為10cm/秒以下的環境下進行SOC膜之一部分的去除，因此，可在面內進行均勻的處理。而且，載置有晶圓W之載置台51，係藉由加熱器512被加熱，另一方面，處理空間60之頂棚面側，係不會被加熱至250~300℃這樣的高溫。該結果，在處理空間60內，會產生從下方側朝向上方側氣體溫度降低的溫度差，如圖12所示，在晶圓W之上方側會產生往上下方向循環的對流，並對處理空間60內進行均勻攪伴。即使藉由該對流之作用，晶圓W面內之均勻的處理亦會被執行。
而且，由於在包圍構件52，係設置有氧氣取入口601，因此，當活性氧或臭氧在以包圍構件52所包圍的處理空間60內被消耗，而該些活性成分之濃度降低時，則包含有氧氣的環境(亦可照射UV光，而形成為活性氧或臭氧的狀態)，係從包圍構件52之外部向包圍構件52之內側流入。如此一來，包圍構件52之外側的空間，係可說是具有氧氣補充空間的功能，且對去除SOC膜之一部分的處理有貢獻。
又，在晶圓W之周緣部側中，第2載置台部51b的溫度被調節成比中央部側之第1載置台部51a更低溫，而第2UV透過部732之UV光的透射率變得比中央部側之第1UV透過部731更低。因此，較少受到副產物之影響之晶圓W之周緣區域中之SOC膜的去除速度被抑制為較低，故可在面內均勻地進行SOC膜之一部分的去除。
執行上述之UV光的照射，例如圖13(c)所示，進行高度HA1之SOC膜F的去除直至區域A側之SOC膜FA完全被去除的預定深度為止。該結果，晶圓W，係形成為下述狀態：圖案P的表面露出，在區域A中，SOC膜FA已不存在，在區域B中，於圖案P的凹窪部Q內則殘留高度為HC1的SOC膜FB。
如此一來，在進行UV光的照射僅預定時間之後，熄滅UV燈72，停止對加熱器512之電力供給，使載置台51下降至如圖10所示的位置。然後，進行來自供氣 部621之潔淨空氣的供給、來自排氣部641的排氣，在處理空間60內形成單向流動，而將活性氧或臭氧、副產物等從處理空間60內排出。
接下來，使載置台51下降，以與搬入時相反的步驟來將處理後的晶圓W收授至搬送臂41。接收了晶圓W的搬送臂41，係移動至在與晶圓搬送機構122之間進行晶圓W之收授之前方側的位置，並待機一預定時間，等待晶圓W被冷卻至預定溫度。被溫度調節後的晶圓W，係以與搬入時相反的步驟來收授至晶圓搬送機構122，且從晶圓處理裝置140被搬出。
依序進行上述所說明之塗佈裝置130~133之原料的塗佈處理→晶圓處理裝置140~142、150~152中之晶圓W的加熱処理→接下來之UV光的照射處理複數次，例如n次。
在例如第2次的原料塗佈中，係以塗佈裝置130~133來將SOC膜之原料L再度塗佈於晶圓W上。
在該第2次中，係與第1次之原料塗佈相比，以使原料L之膜厚變小的方式來加以調節。具體而言，可採用例如增大旋轉夾盤210之旋轉速度，或是減少供給至晶圓W上之原料L的供給量等之手法。該結果，如圖13(d)所示，第2次之SOC膜FA、FB(原料LA、LB)的高度HA2、HB2，係比第1次之SOC膜FA、FB的高度HA1、HB1更小。
然後，在晶圓處理裝置140的處理空間60 內，晶圓W上的原料L被加熱而形成有SOC膜F(圖13(d))。此時，SOC膜FA與SOC膜FB之間的高低差D2，係比第1次的高低差D1更小。
然後，在晶圓處理裝置141的處理空間60中，對晶圓W照射UV光，藉由此，如圖13(e)所示，進行高度HA2之SOC膜F的去除直至區域A側之SOC膜FA完全被去除的預定深度為止。該結果，形成為下述狀態：在區域A中，SOC膜FA已不存在，在區域B中，於圖案P的凹窪部Q內則殘留高度為HC2的SOC膜FB。另外，在第2次之UV光照射後殘留之SOC膜FB的高度HC2，係比第1次之UV光照射後殘留之SOC膜FB的高度HC1更大。亦即，隨著原料之塗佈→SOC膜之形成→SOC膜之一部分的去除之一連串處理順序的次數增加，從而在圖案P之凹窪部Q內逐漸層疊有SOC膜FB。
與以上所說明之第2次的處理順序相同地，即使在第3次~第n次中，亦重複下述處理順序：原料之塗佈→SOC膜之形成→SOC膜之一部分的去除。該結果，SOC膜FA與SOC膜FB之間的高低差D3~Dn，係逐漸變小，最終高低差Dn幾乎為零。如此一來，如圖13(f)所示，SOC膜FB之表面的高度與圖案P之表面的高度變成相同的狀態。另外，即使高低差Dn不完全為零，只要其收斂在所要求的預定範圍內即可。
然後，以塗佈裝置130~133來對晶圓W上塗佈預定膜厚的原料L，接下來，在晶圓處理裝置140的處 理空間60內，僅執行加熱晶圓W上之原料L的處理。該結果，如圖13(g)所示，在晶圓W上形成具有預定膜厚且表面平坦化的SOC膜F。
在形成如圖13(g)所示的SOC膜F之後，在不進行UV光之照射而將晶圓W收授至搬送臂41進行溫度調節之後，藉由晶圓搬送機構122，從晶圓處理裝置140搬出晶圓W。然後，晶圓，係經由收授棚架121→晶圓搬送機構113，從處理站120被搬送至卡匣站110，並返回到卡匣載置台111上的卡匣C。如此一來，形成用以使晶圓W之表面平坦化的SOC膜之晶圓處理系統1的處理結束。
根據本實施形態之晶圓處理系統1、晶圓處理裝置140~142、150~152，具有以下的效果。由於是對SOC膜照射UV光而去除其一部分，故可一邊抑制對晶圓W之影響，一邊在常壓環境下進行處理。此時，在具備有排氣機構(排氣部641或排氣風扇645等)的處理室61中，停止處理室61內(處理空間60)之排氣，於氣體之流速為10cm/秒以下的狀態下進行UV光之照射，藉由此，可抑制氣流之影響並在晶圓W面內均勻地進行SOC膜之一部分的去除。
接下來，參閱圖14~圖16來說明第2實施形態之晶圓處理裝置140a。該晶圓處理裝置140a，係在比載置台51更下方側設置有供氣部621(該供氣部，係用以朝向處理空間60供給含氧氣體)與排氣部641(該排 氣部，係排出從處理空間60所排出的氣體)這點，不同於在橫方向排列設置有該些供氣部621、排氣部641與處理空間60之第1實施形態的晶圓處理裝置140(參閱圖5、圖10)。
另外，在使用圖14~圖18來進行說明的各實施形態中，係對於具有與第1實施形態之晶圓處理裝置140共通之功能的構成要素，賦予與圖5~圖12所示者相同的符號。又，在該些圖14~圖18中，係省略UV透過部73之分割(第1、第2UV透過部731、732)或載置台51之分割(第1、第2載置台部51a、51b)之記載。
如圖14~圖16所示，在本例之晶圓處理裝置140a的載置台51，係以包圍載置台51之側周面的方式，設置有圓筒狀之凸緣部640，其下端部，係朝比載置台51更往下方側延伸而出。凸緣部640，係被安裝於載置台51，且伴隨著支撐構件531的伸縮動作，與載置台51一起往上下方向移動。
如圖16所示，從載置台51觀看，在後方側的凸緣部640內，係設置有供氣部621(該供氣部，係沿著載置台51而形成為圓弧狀的溝狀空間)。如圖14所示，供氣部621，係連接於供氣管624，從潔淨空氣供給部625供給作為含氧氣體的潔淨空氣。在本例之晶圓處理裝置140a中，潔淨空氣，係使用介設於供氣管624上的空氣泵626來強制供氣。另外，配置於殼體300a內之供氣管624，係藉由可撓性的軟管所構成，以便可因應凸緣 部640之升降動作而變形。
前述供氣部621之上面，係以凸緣部640之上面側的構件來覆蓋，在覆蓋該供氣部621的構件，係沿著載置台51之圓周方向，相互隔著間隔設置有複數個供氣孔622。擴散至供氣部621內的潔淨空氣，係從該些供氣孔622分散而被予以吐出(圖16)。如圖14所示，供氣孔622，係形成於比收容有晶圓W之處理空間60(載置於載置台51上的晶圓W)更低的高度位置。
另一方面，從載置台51觀看，在前方側之凸緣部640內，係設置有排氣部641(該排氣部，係沿著載置台51而形成為圓弧狀的溝狀空間)(圖16)。如圖14所示，排氣部641，係連接於排氣管644，從處理空間60內所排出的氣體，係在流入至排氣部641之後，朝外部之除害設備646排出。另外，關於該排氣管644，亦藉由可撓性的軟管等所構成，以便可因應凸緣部640之升降動作而變形。又，亦可進行排氣風扇645(該排氣風扇，係設置於排氣管644側)之排氣來代替使用了供氣管624側之空氣泵626的強制供氣或並行地進行。
而且，排氣部641之上面，係以凸緣部640之上面側的構件來覆蓋，在覆蓋該排氣部641的構件，係沿著載置台51之圓周方向，相互隔著間隔設置有複數個排氣孔642。從處理空間60所排出的氣體，係經由該些排氣孔642朝排氣部641排出(圖16)。如圖14所示，關於排氣孔642，係形成於比處理空間60(載置於載置台 51上的晶圓W)更低的高度位置。
又，在凸緣部640內，供氣部621與排氣部641，係相互隔開而形成，供給至供氣部621的潔淨空氣，係不會直接流入至排氣部641。
在凸緣部640之上端部，係設置圓環狀的下部側流路形成構件652(該下部側流路形成構件，係具備有從載置台51之周緣部朝向設置於載置台51上之包圍構件52a彎曲的凸彎曲面)。另一方面，在殼體300a之頂棚面，係設置有上部側流路形成構件651(該上部側流路形成構件，係具備有與載置台51及凸緣部640相對應之形狀的開口部63(參閱圖15)。在該上部側流路形成構件651，係沿著開口部63，在圓周方向形成有凹彎曲面。
在使載置台51上升至處理位置時，在形成有供氣孔622、排氣孔642的區域中，上部側流路形成構件651之凹彎曲面，係以遠離下部側流路形成構件652之凸彎曲面數mm左右且相對向的方式形成。如圖14所示，該些上部側流路形成構件651、下部側流路形成構件652之以相互對向之彎曲面所包圍的空間，係形成為狹縫狀之流路653a、653b(該流路，係流動有供給至處理空間60的潔淨空氣或從處理空間60所排出的氣體)。在本例之晶圓處理裝置140a中，以前述上部側流路形成構件651、載置台51及殼體300a之頂棚面(UV透過部73)所包圍的扁平圓盤狀空間，係形成為處理空間60。因此，在包圍構件52a之外方側的區域，係幾乎不會形成如 圖6等所示的氧氣供給空間602。
另一方面，在未形成有供氣孔622、排氣孔642的區域中，係亦可構成為儘可能接近上部側流路形成構件651、下部側流路形成構件652的彎曲面彼此，而不形成氣體之流路，從供氣孔622所供給的潔淨空氣，係由處理空間60旁路出去，而不流入至排氣孔642。
在具備有上述所說明之構成的晶圓處理裝置140a中，當使載置台51上升至處理位置時，在UV透過部73與載置台51之間形成有處理空間60，又，在下部側流路形成構件652、上部側流路形成構件651間形成有潔淨空氣供給用的流路653a及來自處理空間60之氣體排氣用的流路653b。而且，當從供氣管624對供氣部621供給潔淨空氣時，則從流路653a朝向處理空間60供給潔淨空氣，而在處理空間60內形成含氧環境。被潔淨空氣所置換之處理空間60內的氣體，係形成為單向流動而朝流路653b排氣，且經由排氣孔642朝排氣部641之下游側排出。
在此，在本例的晶圓處理裝置140a中，包圍構件52a的上端與處理室61的頂棚面之間之間隙的寬度，係被設定為足以讓藉由空氣泵626所送出的氣體從排氣孔642朝向排氣部641流通，而在處理空間60內形成單向流動的尺寸。
在該狀態中，當藉由加熱器512來加熱晶圓W時，在塗佈有原料L之晶圓W的表面形成有SOC膜F，此時 所產生的生成物會從處理空間60內往排氣孔642排氣，關於該點，係與使用圖10所說明之第1實施形態的晶圓處理裝置140相同。
而且，關於在形成有SOC膜F的時序下，進行停止來自供氣孔622之潔淨空氣的供給、來自排氣孔642之處理空間60內的排氣，且點亮UV燈72而在處理空間60內產生臭氧或活性氧，去除SOC膜F之一部分的處理該點(參閱圖11)，與在該處理執行後，形成從供氣孔622朝向排氣孔642的單向流動，而對處理空間60內進行排氣該點，亦與第1實施形態的晶圓處理裝置140相同。
在如圖14~圖16所示之第2實施形態的晶圓處理裝置140a中，供氣部621(該供氣部，係用以朝向處理室60供給潔淨空氣)，係配置於比處理室60更往下方側，又，關於排氣部641(該排氣部，係排出從處理空間60所排出的氣體)亦配置於比處理室60更往下方側。該結果，由於可利用構成晶圓處理裝置140a之殼體300a內的空間，來設置潔淨空氣之供給機構(形成有供氣部621之區域的凸緣部640或供氣管624等)、處理空間60內之氣體排氣機構(形成有排氣部641之區域的凸緣部640或排氣管644等)，因此，可使裝置比在橫方向排列設置有該些供氣部621、排氣部641與處理空間60之第1實施形態的晶圓處理裝置140(圖8)更小型化。
除了上述所說明的點以外，本例之晶圓處理 裝置140a，係亦即為下述點亦可達成小型化。亦即，省略被使用來作為冷卻臂部之搬送臂41的設置，從搬入搬出口301進入的晶圓搬送機構122，係在與支撐銷541之間直接進行晶圓W之收授。又，支撐銷541，係形成為藉由基台部543a而固定配置於預定的高度位置，且不進行升降動作的構成，亦可達成抑制殼體300a的高度尺寸。
接下來，參閱圖17、圖18，說明第3實施形態的晶圓處理裝置140b。
如前述，在第2實施形態之晶圓處理裝置140a中，係從達成裝置之小型化的觀點等來看，在第1實施形態之晶圓處理裝置140，省略所設置之氧氣供給空間602的設置。在該情況下，係於停止潔淨空氣之供給的狀態下，對狹窄之處理空間60內的含氧環境照射UV光時，亦有伴隨著SOC膜之去除的進行，活性氧或臭氧之濃度降低且SOC膜之去除速度變慢之虞。
因此，本例之晶圓處理裝置140b，係如圖17示意地表示，形成為下述之構成：藉由將進行「高濃度氧氣」之供給的高濃度氧氣供給部626a連接於處理空間60，並增加包含於含氧環境中之氧氣之量的方式，來確保SOC膜之去除所需之量的活性氧或臭氧。
另外，圖17、圖18(a)~(e)所示的晶圓處理裝置140b，係表示未在載置台51上設置包圍構件52、52a的例子。
在本實施形態中，所謂「高濃度氧氣」，係 指氧氣濃度高於空氣中之氧氣濃度為21體積%(0℃、1氣壓之標準狀態基準)，且60體積%以下的氣體，更佳的係，氧氣濃度為25~60體積%之範圍內的含氧氣體。例如高濃度氧氣，係藉由將潔淨空氣混合至氧氣的方式來加以調製。
在如圖17所示之晶圓處理裝置140b的處理空間60，係經由供氣管624a連接有高濃度氧氣供給部626a，且從供氣孔622a對處理空間60內供給高濃度氧氣。對處理空間60之高濃度氧氣的供給與遮斷，係藉由空壓閥628a來執行。在此，在混合氧氣(該氧氣，係使例如液態氧氣化所獲得)與潔淨空氣來加以調製高濃度氧氣時，係亦存在有因使液態氧氣化之際的氣化熱而使高濃度氧氣之溫度下降的情形。因此，為了防止處理空間60內之溫度下降，而在進行高濃度氧氣之供給的供氣管624a，設置進行高濃度氧氣之加熱的加熱部627。
而且，在晶圓處理裝置140b，係連接有潔淨空氣供給部626b(該潔淨空氣供給部，係在對處理空間60內之氣體進行排氣之際，對處理空間60供給作為排氣用氣體之例如潔淨空氣)。從潔淨空氣供給部626b對處理空間60之潔淨空氣的供給，係經由連接於供氣孔622b的供氣管624b而進行，對該處理空間60之潔淨空氣的供給與遮斷，係藉由空壓閥628b而執行。又，從潔淨空氣供給部626b所供給的潔淨空氣，係亦使用於使用圖10、圖14等所說明之SOC膜F的形成。供給作為排氣用氣體 之潔淨空氣的潔淨空氣供給部626b，係相當於本實施形態之排氣用氣體供給部。
而且，如圖17所示，從排氣孔642對排氣管644之處理空間60內之氣體的排氣、停止，係藉由空壓閥647來執行。前述的各空壓閥628a、628b、647之動作控制，係根據從控制部8所輸出的控制訊號，經由未圖示之閥動作空氣供給系統，藉由對各空壓閥628a、628b、647供給、停止動作用空氣的動作來執行。
接下來，參閱圖18(a)~(e)，說明本例之晶圓處理裝置140b的作用。
在處理對象之晶圓W被載置於載置台51之後，使載置台51上升而形成處理空間60(圖18(a))。然後，關於從潔淨空氣供給部626b對處理空間60內供給潔淨空氣，另一方面，從排氣孔642進行排氣，在處理空間60內形成潔淨空氣之單向流動，且在該狀態下，藉由加熱晶圓W的方式，在晶圓W形成SOC膜F的處理，係由於與第1、第2實施形態之晶圓處理裝置140、140a相同，故省略說明。
形成了SOC膜F之後，將供給至處理空間60的氣體從潔淨空氣切換為高濃度氧氣，在處理空間60內形成高濃度氧氣的含氧環境(圖18(b))。此時，亦可持續來自排氣孔642之處理空間60內的排氣，加以促進處理空間60內之氣體的置換。
接下來，於處理空間60內形成為預定氧氣濃 度之含氧環境的時序下，停止高濃度氧氣之供給及處理空間60內之排氣。而且，點亮UV燈72，並在處理空間60內產生臭氧或活性氧，進行去除SOC膜F之一部分的處理(圖18(c))。
在成為處理空間60內之臭氧或活性氧被消耗，而該些成分之濃度變得比預先設定之目標濃度更低的時序之後，一邊點亮UV燈72並對處理空間60內供給作為排氣用氣體的潔淨空氣，一邊進行處理空間60內的排氣(圖18(d))。而且，在處理空間60內之排氣結束之後，將供給的氣體切換為高濃度氧氣，而在處理空間60內再次形成含氧環境。
重複執行上述所說明之圖18(b)~(d)的動作複數次，例如3次以上。而且，在重複該些動作預先設定的次數之後，使載置台51下降，從晶圓處理裝置140b搬出晶圓W(圖18(e))。
在本實施形態之晶圓處理裝置140b中，係可藉由供給高濃度氧氣而形成含氧環境的方式，與於進行臭氧或活性氧之消耗的時序下，更換處理空間60內的氣體而形成新的含氧環境的方式，來抑制SOC膜F之去除速度的下降，且以比較短的時間來去除所需量的SOC膜F。
另外，使用了高濃度氧氣之SOC膜F的去除，係當然亦可以具備有包圍構件52且形成有氧氣供給空間602之第1實施形態的晶圓處理裝置140來進行。又，即使在僅進行使用潔淨空氣來去除SOC膜F之一部分的處理來 代替如本例之供給高濃度氧氣的情形下，亦可重複進行圖18(b)~(d)的動作複數次，而更換處理空間60內的氣體。
在上述所說明之各實施形態的晶圓處理裝置140、140a、140b中，在處理室61內設置包圍構件52並非是必要的要件(參閱第3實施形態之晶圓處理裝置140b)。亦可例如在將晶圓W載置於未設置包圍構件52的載置台51上，而形成處理空間60之後，於停止對處理空間60之潔淨空氣之供給及處理空間60內之排氣的狀態下，進行UV光的照射。可藉由使用圖9所說明之在未形成活性氧或臭氧之濃度偏頗的條件下，照射UV光的方式，在晶圓W面內更均勻地去除SOC膜。
又，在如圖5等所示的晶圓處理裝置140、140a、140b中，係進行：晶圓W之加熱處理，用以使用相同的載置台51而在共通的處理空間60內形成SOC膜；及UV光之照射處理，用以去除SOC膜之一部分。該些處理，係亦可在各別的載置台51(加熱部)或處理空間60內進行。
而且，處理室61之構成，係不限定於在其下面設置開口部63，且以載置台51來阻塞該開口部63而形成處理室61的方式。例如亦可從扁平之處理室的側面來搬入搬出晶圓W。
而且，亦無將載置台51分割為第1載置台部51a與第2載置台部51b，並在晶圓W之徑方向使加熱溫度發生 變化，或者將UV透過部73分割為第1UV透過部731與第2UV透過部732，並在晶圓W之徑方向使UV光之照度發生變化之必要。
而且，亦可藉由其他溫度調節裝置143、144、153、154來進行使用了搬送臂41之晶圓W的溫度調節，或是使UV光之照射時之晶圓W的加熱溫度下降而省略晶圓W之溫度調節。如後述之實施例所示，當使晶圓W之加熱溫度下降時，雖存在有去除SOC膜之速度下降的關係，但只要處理時間沒有限制，則在常溫下進行UV光之照射的情形亦不會被排除。
而且，在上述之說明，係說明關於下述手法：在去除用以使晶圓W表面平坦化之SOC膜之一部分的處理中，氣體之流速為10cm/秒以下，或者於停止處理空間60之排氣的狀態下，藉由照射UV光的方式，在晶圓W之面內均勻地去除SOC膜。使用該手法而從晶圓W之表面所去除一部分之膜的用途，係不限定於SOC膜之一部分的去除。本發明，係亦可適用於例如其他塗佈膜之一部分的去除。
[實施例] (實驗1)
在密閉之處理室61內(處理空間60)，使加熱晶圓W之載置台51的溫度發生各種變化，而觀察到SOC膜之 去除速度的經時變化。
A.實驗條件
(實施例1-1)將形成有有機膜之晶圓W載置於全面被設定為300℃的載置台51，並以40mW/cm2的照度來照射172nm之波長的UV光，且使處理時間變化為5、10、20、30、60分。晶圓W的上面與UV透過部73的下面之間的間隙，係3mm。
(實施例1-2)除了將載置台51之設定溫度設成為250℃該點之外，其餘係以與實施例1-1相同的條件來進行晶圓W之處理。
(實施例1-3)除了將載置台51之設定溫度設成為200℃該點之外，其餘係以與實施例1-1相同的條件來進行晶圓W之處理。
B.實驗結果
將實施例1-1~1-3的結果表示於圖19。圖19之橫軸，係表示處理時間(分)；縱軸，係表示有機膜的去除速度(nm/分)。實施例1-1之結果，係以白色圓圈來標示；實施例1-2之結果，係以白色三角形來標示；實施例1-3之結果，係以白色四角形來標示。
根據圖19所示的結果，已知：隨著升高載置台51之溫度，則有機膜的去除速度會變快。另一方面，在將載置台51之溫度設成為300℃的實施例1-1中，係隨著拉長處理時間，而有機膜的去除速度(各處理時間內的 平均值)會下降。又，即使在將載置台51之溫度設成為250℃的實施例1-2中，亦可觀察到隨著拉長處理時間，而有機膜之去除速度會下降之與實施例1-1相同的傾向。然而，在實施例1-2中，相較於實施例1-1，去除速度的下降率變得較緩慢。而且，在使載置台51之溫度下降至200℃的實施例1-3中，並未觀察到有機膜之去除速度下降。
如上述，在將載置台51之溫度設成為高溫的情況下，隨著時間之經過而觀察到去除速度下降的理由，被認為是：照射UV光後時之晶圓W的溫度越高，有機膜之分解則越迅速地進行，另一方面，處理空間60內的氧氣會更迅速地被消耗。又，亦被認為可能是對於下述有顯著影響：伴隨著有機膜之分解，而在處理空間60內會積存有副產物，藉由UV光之照射，阻害從氧氣產生活性氧或臭氧的反應，或者從產生的氧氣，活性氧會與副產物反應。
在該觀點下，如使用圖11所說明，將包圍構件52之外側設成為氧氣之補充空間的構成，係被認為具有抑制有機膜之去除速度下降的效果。另外，即使有機膜之去除速度下降，亦只要能夠在預先設定的時間內去除預定量之有機膜，則對處理晶圓W而言沒有問題。
(實驗2)
在密閉的處理室61內(處理空間60)，使UV光之 照度或載置台51之溫度發生變化，而計測進行晶圓W之處理後時之有機膜之去除速度的面內分布。
A.實驗條件
(實施例2-1)以與實施例1-3(載置台51之溫度200℃、UV光之照度40mW/cm2)相同的條件，來進行晶圓W之處理1分鐘。
(實施例2-2)除了將UV光之照度設成為60mW/cm2該點之外，其餘係以與實施例2-1相同的條件來進行晶圓W之處理。
(實施例2-3)除了將載置台51之溫度設成為300℃、UV光之照度設成為60mW/cm2該點之外，其餘係以與實施例2-1相同的條件來進行晶圓W之處理。
B.實驗結果
將實施例2-1~2-3之結果分別表示於圖20~圖22。各圖中的圓，係表示晶圓W之輪廓；橫軸及縱軸，係表示離各晶圓W之中心之距離的座標軸。
各實施例之有機膜之去除速度的面內平均值，係實施例2-1為16.9nm/分，實施例2-2為20.5nm/分，實施例2-3為36.6nm/分。如此一來，UV光之照度越高，又載置台51之溫度越高，則有機膜之去除速度越上升。
另一方面，將圖20~圖22加以比較時，相較於載置台51之溫度為200℃的實施例2-1、2-2，在載置台51之溫度為300℃的實施例2-3中，有機膜之去除速 度，係從晶圓W之中央部朝向周緣部上升，而去除速度之面內均一性也跟著惡化。這被認為可能是，如使用圖11所說明，起因於因UV光之照射而產生之副產物之分布的現象。在該觀點中，在第1載置台部51a、第2載置台部51b之間設定溫度差，使晶圓W之周緣部側的溫度下降，或者在第1UV透過部731與第2UV透過部732之間，對UV光之透射率設定差值，使朝晶圓W之周緣部側照射之UV光之照度下降的手法，係在均勻地處理晶圓W面內時，可以說是有效的手法。
8‧‧‧控制部
41‧‧‧搬送臂
51‧‧‧載置台
52‧‧‧包圍構件
60‧‧‧處理空間
71‧‧‧燈室
72‧‧‧UV燈
73‧‧‧UV透過部
140‧‧‧晶圓處理裝置
300‧‧‧殼體
301‧‧‧搬入搬出口
302‧‧‧擋板
303‧‧‧隔板
421‧‧‧支撐銷
422‧‧‧升降構件
423‧‧‧升降電動機
511‧‧‧貫穿孔
512‧‧‧加熱器
531‧‧‧支撐構件
532‧‧‧電動機
541‧‧‧支撐銷
542‧‧‧升降構件
543‧‧‧升降電動機
621‧‧‧供氣部
622‧‧‧供氣孔
623‧‧‧推拔部
624‧‧‧供氣管
625‧‧‧潔淨空氣供給部
641‧‧‧排氣部
642‧‧‧排氣孔
643‧‧‧推拔部
644‧‧‧排氣管
645‧‧‧排氣風扇
646‧‧‧除害設備
731‧‧‧第1UV透過部
732‧‧‧第2UV透過部
W‧‧‧晶圓

Claims (26)

  1. 一種基板處理方法，其特徵係，包含有：在基板上塗佈藉由在含氧環境下照射紫外線的方式而分解之被處理膜之原料的工程；加熱塗佈於前述基板之原料，而形成被處理膜的工程；及將形成有前述被處理膜的基板配置於氣體之流速為10cm/秒以下之含氧環境的處理室內，且對該基板照射紫外線而去除前述被處理膜之一部分的工程。
  2. 一種基板處理方法，其特徵係，包含有：在基板上塗佈藉由在含氧環境下照射紫外線的方式而分解之被處理膜之原料的工程；加熱塗佈於前述基板之原料，而形成被處理膜的工程；將形成有前述被處理膜的基板配置於具備有排氣機構之含氧環境的處理室內，且在停止前述排氣機構之排氣的狀態下，對該基板照射紫外線而去除前述被處理膜之一部分的工程；及接下來，藉由前述排氣機構來對處理室內進行排氣的工程。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理方法，其中，包含有：在執行去除前述被處理膜之一部分的工程之前，朝前述處理室供給氧氣濃度高於空氣中之氧氣濃度且 60體積%以下之範圍的含氧氣體，而形成前述含氧環境的工程。
  4. 如申請專利範圍第2項之基板處理方法，其中，包含有：在執行去除前述被處理膜之一部分的工程之前，朝前述處理室供給氧氣濃度高於空氣中之氧氣濃度且60體積%以下之範圍的含氧氣體，而形成前述含氧環境的工程，且重複執行：形成前述含氧環境的工程；去除前述被處理膜之一部分的工程；及對前述處理室內進行排氣的工程。
  5. 如申請專利範圍第2或4項之基板處理方法，其中，包含有：在藉由前述排氣機構來對處理室內進行排氣之際，供給用以促進該處理室之排氣之排氣用氣體的工程，且在執行對前述處理室內進行排氣的工程之際，執行供給前述排氣用氣體的工程。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理方法，其中，包含有：在去除前述被處理膜之一部分之工程的執行中，加熱前述基板的工程。
  7. 如申請專利範圍第6項之基板處理方法，其中，加熱前述基板之工程，係以使該基板之周緣部側之溫度低於基板之中央部側之溫度的方式而進行。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理方法，其中，去除前述被處理膜之一部分的工程，係對基板之各區域設定紫外線的照度而進行。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理方法，其中，包含有：使用載置台與使載置台在收授位置與處理位置之間升降的升降機構，並在前述收授位置處，將至少塗佈有前述被處理膜之原料後的基板載置於載置台，使該載置台上升至處理位置的工程，該載置台，係在前述處理室之下面側形成有開口部，嵌合於前述開口部，且載置有基板，該收授位置，係用以進行前述基板之收授，該處理位置，係設置於前述收授位置的上方側，且用以阻塞前述處理室之開口部而將基板載置於處理室內；及使載置有被處理膜之一部分被去除後的基板之載置台從處理位置下降至收授位置，而搬出該基板的工程。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理方法，其中，前述被處理膜，係指包含有碳化合物的有機膜。
  11. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理方法，其中，在基板上塗佈前述被處理膜之原料的工程，係對表面形成有圖案的基板而進行，並分別依序進行在基板上塗佈前述被處理膜之原料的 工程、形成前述被處理膜的工程及去除前述被處理膜之一部分的工程複數次，且至少在最後步驟之前所進行之去除被處理膜之一部分的工程中，將前述被處理膜之一部分去除直至前述圖案之表面露出為止。
  12. 一種基板處理裝置，其特徵係，具備有：載置台，載置形成有被處理膜的基板，該被處理膜，係藉由在含氧環境下照射紫外線的方式而分解；含氧環境之處理室，收容有被載置於前述載置台的基板；及紫外線照射部，對前述處理室內之基板照射紫外線，在前述載置台，係設置有包圍構件，該包圍構件，係包圍載置於該載置台之基板的周圍，且用以限制從基板之外方側往該基板之上方側之氣體的流入量。
  13. 一種基板處理裝置，其特徵係，具備有：載置台，載置形成有被處理膜的基板，該被處理膜，係藉由在含氧環境下照射紫外線的方式而分解；含氧環境之處理室，收容有被載置於前述載置台的基板；紫外線照射部，對前述處理室內之基板照射紫外線；排氣機構，對前述處理室內進行排氣；及控制部，輸出控制訊號，以便執行：在停止前述排氣機構之排氣的狀態下，從前述紫外線照射部，對基板照射紫外線而去除前述被處理膜之一部分的步驟；及接下來， 藉由前述排氣機構對處理室內進行排氣的步驟。
  14. 如申請專利範圍第12或13項之基板處理裝置，其中，為了形成前述含氧環境，而具備有供氣部，該供氣部，係朝前述處理室供給氧氣濃度高於空氣中之氧氣濃度且60體積%以下之範圍的含氧氣體。
  15. 如申請專利範圍第13項之基板處理裝置，其中，為了形成前述含氧環境，而具備有供氣部，該供氣部，係朝前述處理室供給氧氣濃度高於空氣中之氧氣濃度且60體積%以下之範圍的含氧氣體，前述控制部，係輸出控制訊號，以便重複執行：從前述供氣部對處理室供給含氧氣體，而形成含氧環境的步驟；去除前述被處理膜之一部分的步驟；及對前述處理室內進行排氣的步驟。
  16. 如申請專利範圍第13或15項之基板處理裝置，其中，具備有：排氣用氣體供氣部，在藉由前述排氣機構來對處理室內進行排氣之際，供給用以促進該處理室之排氣的排氣用氣體，前述控制部，係輸出控制訊號，以便執行：在執行對前述處理室內進行排氣之際，從前述排氣用氣體供氣部對處理室供給排氣用氣體的步驟。
  17. 如申請專利範圍第13或15項之基板處理裝置，其中， 在前述載置台，係設置有包圍構件，該包圍構件，係包圍載置於該載置台之基板的周圍，且用以限制從基板之外方側往該基板之上方側之氣體的流入量。
  18. 如申請專利範圍第12項之基板處理裝置，其中，在前述包圍構件，係設置有氧氣取入口，該氧氣取入口，係用以從該包圍構件之外方側，取入含有氧氣的氣體。
  19. 如申請專利範圍第12或13項之基板處理裝置，其中，在前述載置台，係設置有加熱部，該加熱部，係用以在從前述紫外線照射部朝基板照射紫外線的期間，加熱該基板。
  20. 如申請專利範圍第19項之基板處理裝置，其中，前述加熱部，係具備有：第1加熱部，加熱基板之中央部側；及第2加熱部，將該基板之周緣部側的溫度加熱至比前述基板之中央部側之溫度更低的溫度。
  21. 如申請專利範圍第12或13項之基板處理裝置，其中，前述紫外線照射部，係具備有照度調節機構，該照度調節機構，係以可對基板的各區域設定紫外線之照度的方式來調節照度。
  22. 如申請專利範圍第12或13項之基板處理裝置，其中，在前述處理室之下面側，係形成有開口部，前述載置 台，係形成為可嵌合於前述開口部，且具備有：升降機構，使載置台在收授位置與處理位置之間升降，該收授位置，係用以進行前述基板之收授，該處理位置，係設置於前述收授位置的上方側，且用以阻塞前述處理室之開口部而將基板載置於處理室內；及控制部，輸出控制訊號，以便執行：在前述收授位置處，在使至少塗佈有前述被處理膜之原料後的基板載置於載置台之後，使該載置台上升至處理位置的步驟；及使載置有被處理膜之一部分被去除後的基板之載置台從處理位置下降至收授位置，而搬出該基板的步驟。
  23. 如申請專利範圍第12或13項之基板處理裝置，其中，在前述載置台之側方，係設置有：供氣部，連接於供給含氧氣體的供氣管，且用以從比前述處理室更下方側朝向該處理室供給含氧氣體；及排氣部，連接於排氣管，且朝向前述處理室之下方側，排出從前述處理室內所排出的氣體。
  24. 一種基板處理系統，其特徵係，具備有：塗佈裝置，在基板上塗佈藉由在含氧環境下照射紫外線的方式而分解之被處理膜的原料；加熱裝置，加熱塗佈於前述基板之原料，而形成被處理膜；及如申請專利範圍第12~23項中任一項之基板處理裝 置。
  25. 如申請專利範圍第24項之基板處理系統，其中，前述塗佈裝置，係對表面形成有圖案的基板，塗佈被處理膜之原料，且具備有：控制部，輸出控制訊號，以便分別依序進行藉由前述塗佈裝置來將被處理膜之原料塗佈於基板的步驟、藉由前述加熱裝置而在基板形成被處理膜的步驟及藉由前述基板處理裝置來去除被處理膜之一部分的步驟複數次，且至少在最後步驟之前所進行之去除被處理膜之一部分的步驟中，將前述被處理膜之一部分去除直至前述圖案之表面露出為止。
  26. 一種記憶媒體，係記憶有使用於基板處理系統之電腦程式，該基板處理系統，係在形成有被處理膜的基板，進行藉由在含氧環境下照射紫外線的方式來去除前述被處理膜之一部分的處理，該記憶媒體，其特徵係，前述電腦程式，係編入有步驟群，以便執行申請專利範圍第1~11項中任一項之基板處理方法。
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