JP2009076869A - Substrate processing method, program, and computer storage medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板の処理方法、その基板の処理方法を実行させるためのプログラム及びコンピュータ記憶媒体に関する。 The present invention relates to a substrate processing method, a program for executing the substrate processing method, and a computer storage medium.
例えば半導体集積回路などの多層配線構造の製造プロセスでは、例えば半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という。)上のパターンに、例えばSiO2膜(酸化シリコン膜)等の絶縁膜を形成する処理が行われる。このSiO2膜の形成には、従来より、例えばポリシラザン(SiH2NH)を含む塗布液をウェハに塗布した後、酸素あるいは水蒸気を含む雰囲気中でウェハ上の塗布膜を酸化させ、その後焼成する方法が用いられている。そして、この塗布膜を効率よく酸化させるため、通常、塗布膜の酸化の雰囲気を高温にしている。 For example, in a manufacturing process of a multilayer wiring structure such as a semiconductor integrated circuit, a process of forming an insulating film such as a SiO 2 film (silicon oxide film) on a pattern on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”) is performed. Is called. Conventionally, this SiO 2 film is formed by, for example, applying a coating liquid containing, for example, polysilazane (SiH 2 NH) to the wafer, oxidizing the coating film on the wafer in an atmosphere containing oxygen or water vapor, and then baking it. The method is used. And in order to oxidize this coating film efficiently, the oxidation atmosphere of a coating film is normally made high temperature.
しかしながら、このように高温の雰囲気中で塗布膜を酸化させる場合、高温の雰囲気の酸化度が高いため、図13に示すように、塗布膜Qの酸化と共に、例えばシリコンからなるウェハWの表層W’の酸化も促進してしまう場合がある。そうすると、ウェハWの厚みや、パターンの幅、高さ等が変形してしまう。そこで、SiO2膜を形成するにあたっては、塗布液をウェハWに塗布した後、比較的低温、例えば240℃〜350℃の範囲から選ばれた最終温度まで昇温させながら乾燥を行って塗布膜Qを形成し、次いで塗布膜Qに紫外線を照射して塗布膜Qを酸化させ、その後焼成する方法が提案されている(特許文献1)。 However, when the coating film is oxidized in such a high temperature atmosphere, since the oxidation degree of the high temperature atmosphere is high, as shown in FIG. 13, along with the oxidation of the coating film Q, for example, the surface layer W of the wafer W made of silicon. It may also promote 'oxidation. If it does so, the thickness of the wafer W, the width | variety, height, etc. of a pattern will deform | transform. Therefore, in forming the SiO 2 film, after applying the coating liquid to the wafer W, drying is performed while raising the temperature to a final temperature selected from a relatively low temperature, for example, a range of 240 ° C. to 350 ° C. A method is proposed in which Q is formed, and then the coating film Q is irradiated with ultraviolet rays to oxidize the coating film Q and then baked (Patent Document 1).
しかしながら、このように塗布膜Qに紫外線を照射しながら塗布膜Qを酸化させた場合、塗布膜Qの酸化反応と同時に塗布膜Qの硬化も起きてしまう。そうすると、特に塗布膜Qの膜厚が厚い場合には、図14に示すように、塗布膜Qの表層部分Q’のみが酸化して硬化してしまい、その内部が酸化しないことがあった。この結果、ウェハW上に塗布膜Qが厚み方向に不均一に形成されることがあった。 However, when the coating film Q is oxidized while irradiating the coating film Q with ultraviolet rays in this way, the coating film Q is cured simultaneously with the oxidation reaction of the coating film Q. In this case, particularly when the coating film Q is thick, only the surface layer portion Q 'of the coating film Q is oxidized and hardened as shown in FIG. As a result, the coating film Q may be unevenly formed on the wafer W in the thickness direction.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板上の塗布膜の内部まで酸化させて、基板に均一な塗布膜を形成することを目的とする。 This invention is made | formed in view of this point, and it aims at oxidizing the inside of the coating film on a board | substrate, and forming a uniform coating film in a board | substrate.
前記の目的を達成するため、本発明は、基板の処理方法であって、ポリシラザンを含む塗布液を基板に塗布し、塗布膜を形成する塗布工程と、前記基板に形成された塗布膜に紫外線を照射し、当該塗布膜中のポリシラザンの分子結合を切断する紫外線照射工程と、前記ポリシラザンの分子結合が切断された塗布膜を加熱しながら酸化させる酸化工程と、前記酸化した塗布膜を焼成する焼成工程と、を有し、前記酸化工程における前記塗布膜の加熱温度は、前記焼成工程における前記塗布膜の焼成温度以下であることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a substrate processing method, wherein a coating liquid containing polysilazane is applied to a substrate to form a coating film, and an ultraviolet ray is applied to the coating film formed on the substrate. And irradiating the molecular film of the polysilazane in the coating film, an oxidation process for oxidizing the coating film with the molecular bond of the polysilazane being heated, and baking the oxidized coating film A baking step, and the heating temperature of the coating film in the oxidation step is equal to or lower than the baking temperature of the coating film in the baking step.
本発明によれば、基板にポリシラザンを含む塗布液を塗布した後、3段階に分けて所望の塗布膜である酸化膜を形成している。すなわち、先ず、基板に形成された塗布膜に紫外線を照射することで、塗布膜中のポリシラザンのSi−Nの分子結合及びSi−Hの分子結合を塗布膜の内部まで切断する処理を行う。次に、ポリシラザンの分子結合が切れた塗布膜を加熱しながら酸化させる。この塗布膜を酸化する処理は、ポリシラザンのSi−Nの分子結合及びSi−Hの分子結合が切れているため、酸化因子が塗布膜中に接触するのが容易となり、焼成温度以下の例えば酸素あるいは水蒸気を含む雰囲気中で行うことができる。その後、酸化された塗布膜を所定の温度まで加熱して焼成し、基板上に所望の酸化膜が形成される。このように紫外線の照射により、塗布膜中のポリシラザンのSi−Nの分子結合及びSi−Hの分子結合を塗布膜の内部まで切断するので、焼成温度以下の雰囲気中でも容易に酸化させることができ、塗布膜の内部まで均一に酸化することができる。したがって、本発明の基板の処理方法を用いれば、基板上の塗布膜の内部まで酸化させて、基板に所望の塗布膜を均一に形成することができる。 According to the present invention, after an application liquid containing polysilazane is applied to a substrate, an oxide film which is a desired application film is formed in three stages. That is, first, by irradiating the coating film formed on the substrate with ultraviolet rays, the Si—N molecular bond and the Si—H molecular bond of polysilazane in the coating film are cut to the inside of the coating film. Next, the coating film in which the molecular bond of polysilazane is broken is oxidized while heating. In this treatment for oxidizing the coating film, the Si—N molecular bond and the Si—H molecular bond of the polysilazane are broken, so that the oxidizing factor can easily come into contact with the coating film, for example oxygen below the firing temperature. Or it can carry out in the atmosphere containing water vapor | steam. Thereafter, the oxidized coating film is heated to a predetermined temperature and baked to form a desired oxide film on the substrate. In this way, irradiation with ultraviolet rays cuts the Si—N molecular bond and Si—H molecular bond of polysilazane in the coating film to the inside of the coating film, so that it can be easily oxidized even in an atmosphere below the firing temperature. It is possible to uniformly oxidize the inside of the coating film. Therefore, if the substrate processing method of the present invention is used, a desired coating film can be uniformly formed on the substrate by oxidizing the inside of the coating film on the substrate.
前記焼成工程において、前記塗布膜を脱水縮合させてもよい。 In the baking step, the coating film may be dehydrated and condensed.
前記紫外線照射工程において、前記基板に形成された塗布膜に照射する紫外線の波長は、150nm〜200nmであるのが好ましい。 In the ultraviolet irradiation step, the wavelength of ultraviolet light applied to the coating film formed on the substrate is preferably 150 nm to 200 nm.
前記紫外線照射工程は、酸化性ガスの雰囲気内で行われてもよい。また、前記酸化工程は、水蒸気の雰囲気内で行われてもよい。 The ultraviolet irradiation step may be performed in an oxidizing gas atmosphere. The oxidation step may be performed in a steam atmosphere.
前記酸化工程と前記焼成工程は、同一装置内で連続して行われてもよく、また内部に水蒸気を供給できる加熱炉で連続して行われてもよい。 The oxidation step and the firing step may be performed continuously in the same apparatus, or may be performed continuously in a heating furnace that can supply water vapor therein.
別の観点による本発明によれば、前記の基板の処理方法を基板処理装置によって実行させるために、当該基板処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。 According to another aspect of the present invention, in order to cause the substrate processing apparatus to execute the substrate processing method, a program that operates on a computer of a control unit that controls the substrate processing apparatus is provided.
さらに別の観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。 According to another aspect of the present invention, a readable computer storage medium storing the program is provided.
本発明によれば、塗布膜の内部まで酸化させることができ、基板に均一な塗布膜を形成することができる。 According to the present invention, the interior of the coating film can be oxidized, and a uniform coating film can be formed on the substrate.
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図1は、本実施の形態にかかる基板の処理方法が実施される基板処理システム1の構成の概略を示す平面図であり、図2は、基板処理システム1の正面図であり、図3は、基板処理システム1の背面図である。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of a
基板処理システム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基板処理システム1に対して搬入出したり、カセットCに対してウェハWを搬入出したりするカセットステーション2と、一連の基板処理の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理装置を多段配置してなる処理ステーション3と、この処理ステーション3に隣接して設けられたバッチ式の加熱炉4との間でウェハWの受け渡しをするインターフェイスステーション5とを一体に接続した構成を有している。
As shown in FIG. 1, the
カセットステーション2には、カセット載置台10が設けられ、当該カセット載置台10は、複数のカセットCをX方向(図1中の上下方向)に一列に載置自在になっている。カセットステーション2には、搬送路11上をX方向に向かって移動可能なウェハ搬送体12が設けられている。ウェハ搬送体12は、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;鉛直方向)にも移動自在であり、X方向に配列された各カセットC内のウェハWに対して選択的にアクセスできる。
The
ウェハ搬送体12は、Z軸周りのθ方向に回転可能であり、後述する処理ステーション3側の第3の処理装置群G3に属するエクステンション装置33に対してもアクセスできる。
The
処理ステーション3には、その中心部に主搬送装置13が設けられており、この主搬送装置13の周辺には、各種処理装置が多段に配置されて処理装置群が構成されている。この基板処理システム1には、4つの処理装置群G1、G2、G3、G4が配置されており、第1及び第2の処理装置群G1、G2は、基板処理システム1の正面側に配置され、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、第4の処理装置群G4は、インターフェイスステーション5に隣接して配置されている。主搬送装置13は、これらの処理装置群G1〜G4内に配置されている後述する各種処理装置に対してウェハWを搬送できる。
The
第1の処理装置群G1には、図2に示すように例えばウェハWに塗布液を塗布する塗布処理装置17、18が下から順に2段に配置されている。第2の処理装置群G2も同様に、塗布処理装置19、20が下から順に2段に積み重ねられている。なお、塗布処理装置17〜20でウェハWに塗布される塗布液には、ポリシラザンが含まれている。
In the first processing unit group G1, as shown in FIG. 2, for example,
第3の処理装置群G3には、図3に示すように例えばウェハWに対して紫外線を照射する紫外線照射装置30、ウェハWを冷却処理する冷却処理装置31、32、ウェハWを待機させるエクステンション装置33、ウェハW上の塗布膜を酸化させる酸化処理装置34、ウェハWを加熱処理する加熱処理装置35、36等が下から順に例えば7段に重ねられている。
As shown in FIG. 3, the third processing unit group G3 includes, for example, an
第4の処理装置群G4には、例えばウェハWに対して紫外線を照射する紫外線照射装置40、冷却処理装置41、42、エクステンション装置43、酸化処理装置44、加熱処理装置45、46等が下から順に例えば7段に積み重ねられている。
The fourth processing unit group G4 includes, for example, an
インターフェイスステーション5には、図1に示すようにX方向に向けて延伸する搬送路50上を移動するウェハ搬送体51が設けられている。また、インターフェイスステーション5の加熱炉4側には、複数のウェハボート52をX方向に並べて配置できる載置台53が設けられている。ウェハボート52は、複数のウェハWを垂直方向に多段に配列して保持できるものである。ウェハ搬送体51は、上下方向に移動可能でかつθ方向にも回転可能であり、処理ステーション3と載置台53上のウェハボート52との間でウェハWを搬送できる。加熱炉4は、インターフェイスステーション5からウェハボート52を収容して、複数のウェハWを同時に高温で加熱できる。
As shown in FIG. 1, the
次に、上述の塗布処理装置17の構成について、図4に基づいて説明する。塗布処理装置17は、内部を密閉することができる処理容器100を有している。処理容器100の一側面には、ウェハWの搬送手段である主搬送装置13の搬入領域に臨む面にウェハWの搬入出口101が形成され、搬入出口101には、開閉シャッタ102が設けられている。
Next, the structure of the above-mentioned
処理容器100の内部には、その上面にウェハWを水平に真空吸着保持するスピンチャック110が設けられている。このスピンチャック110はモータなどを含む駆動機構111により鉛直周りに回転できる。また、駆動機構111には、シリンダなどの昇降駆動源(図示せず)が設けられており、スピンチャック110は昇降できる。
Inside the
スピンチャック110の周囲には、ウェハWから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ体112が設けられている。カップ体112の上面には、ウェハWを保持した状態のスピンチャック110が昇降できるようにウェハW及びスピンチャック110よりも大きい開口部が形成されている。カップ体112底部には、回収した塗布液を排出するための排液口113と、カップ体112内の雰囲気を排気する排気口114が形成されている。排液口113と排気口114は、排液管115と排気管116にそれぞれ接続され、排気管116には、処理容器100の内部の雰囲気を真空引きする排気ポンプ117が接続されている。
Around the
スピンチャック110の上方には、ウェハW表面の中心部に塗布液を塗布するための塗布ノズル120が配置されている。塗布ノズル120は、塗布液を供給する塗布液供給源(図示せず)に接続されている。
Above the
塗布ノズル120は、図5に示すようにアーム121を介して移動機構122に接続されている。アーム121は移動機構122により、処理容器100の長さ方向(Y方向)に沿って設けられたガイドレール123に沿って、カップ体112の一端側(図5では左側)の外側に設けられた待機領域124から他端側に向かって移動できると共に、上下方向に移動できる。待機領域124は、塗布ノズル120を収納できるように構成されていると共に、塗布ノズル120の先端部を洗浄できる洗浄部124aを有している。
The
処理容器100の天井面の中央部には、図1に示すように窒素ガス等の不活性ガスを供給するガス給気口130が形成されている。ガス供給口131には、ガス供給管132を介して不活性ガスを供給するガス供給源132が接続されている。
A
なお、塗布処理装置18、19、20の構成は、上述の塗布処理装置17と同様であるので、説明を省略する。
In addition, since the structure of the
次に、上述の紫外線照射装置30の構成について説明する。紫外線照射装置30は、図6に示すように内部を密閉することができる処理容器200を有している。処理容器200の一側面には、ウェハWの搬送手段である主搬送装置13の搬入領域に臨む面にウェハWの搬入出口201が形成され、搬入出口201には、開閉シャッタ202が設けられている。
Next, the configuration of the above-described
処理容器200の上面には、処理容器200の内部に向けて例えば大気ガスあるいは酸素濃度を調整した混合ガスである酸化性ガスを供給するためのガス供給口210が形成されており、このガス供給口210には、酸化性ガスを供給するガス供給管211が接続されている。ガス供給管211には、3方口バルブ240を介して、ガス供給口210に酸化性ガスとしての大気ガスを供給する大気供給源241と、ガス供給口210に混合ガスを供給する混合ガス供給機構250とが接続されている。混合ガス供給機構250は、酸素ガスを貯留する酸素供給源251と窒素ガスを貯留する窒素供給源252を有している。酸素供給源251と窒素供給源252には、酸素ガスと窒素ガスを所定の混合比で混合するために、当該酸素ガスと窒素ガスの供給量を調節するための流量調節器253、254がそれぞれ設けられている。流量調節器253、254の下流側には、酸素供給源251と窒素供給源252から供給された酸素ガスと窒素ガスを所定の混合比で混合するミキサー255が設けられている。そして、3方口バルブ240を制御することにより、大気供給源241から供給された大気ガスあるいはミキサー255で混合された混合ガスがガス供給口210に供給される。なお、3方口バルブ240の切り替えや、酸素ガスと窒素ガスの混合ガスの混合比は、塗布膜の種類、パターンの寸法、塗布膜の膜厚等の条件に応じて設定される。例えば短時間で紫外線照射処理を行う場合は、酸素ガス濃度を高くし、例えば時間をかけて紫外線照射処理を行う場合は、酸素ガス濃度を低くする。なお、本実施の形態では、酸素ガスと窒素ガスを混合して混合ガスを生成したが、酸素ガスと窒素ガス以外の非酸化性ガスを混合してもよい。
A
処理容器200の下面には、処理容器200の内部の雰囲気を排気するための排気口213が形成されており、この排気口213には、排気管214を介して処理容器200の内部の雰囲気を真空引きする排気ポンプ215が接続されている。
An
処理容器200の内部には、ウェハWを水平に載置する円筒形の支持体220が設けられている。支持体220の内部には、ウェハWの受け渡しを行うための昇降ピン221が支持部材222に支持されて設置されている。昇降ピン221は、支持体220の上面220aに形成された貫通孔223を貫通するように設けられ、例えば3本設けられている。支持部材222の基端部には、昇降ピン221と支持部材222を昇降させるためのモータなどを含む駆動機構224が設けられている。
Inside the
処理容器200の上方には、支持体220上のウェハWに例えば172nmの波長の紫外線を照射する重水素ランプ又はエキシマランプなどの紫外線照射部230が設けられている。紫外線照射部230は、ウェハWの全面に対して紫外線を照射することができる。処理容器200の天板には、紫外線照射部230からの紫外線を透過する窓231が設けられている。なお、紫外線の波長は、172nmに限定されず、150nm〜200nmであればよい。かかる場合、紫外線の波長が150nm以上であるので、当該紫外線は、塗布処理装置17でウェハW上に形成された塗布膜に吸収されず、塗布膜の内部まで進入できる。また、紫外線の波長が200nm以下であるので、紫外線のエネルギーが十分に大きく、後述するように塗布膜中のSi−Nの分子結合及びSi−Hの分子結合を切断することができる。
Above the
なお、紫外線照射装置40の構成は、上述の紫外線照射装置30と同様であるので、説明を省略する。
In addition, since the structure of the
次に、上述の酸化処理装置34の構成について説明する。酸化処理装置34は、図7に示すように内部を密閉することができる処理容器300を有している。処理容器300の一側面には、ウェハWの搬送手段である主搬送装置13の搬入領域に臨む面にウェハWの搬入出口301が形成され、搬入出口301には、開閉シャッタ302が設けられている。
Next, the configuration of the above-described
処理容器300の上面には、処理容器300の内部に向けて水蒸気を供給するためのガス供給口310が形成されており、このガス供給口310には、ガス供給管311を介して水蒸気を供給する水蒸気供給源312が接続されている。処理容器300の下面には、処理容器300の内部の雰囲気を排気するための排気口313が形成されており、この排気口313には、排気管314を介して処理容器200の内部の雰囲気を真空引きする排気ポンプ315が接続されている。なお、ガス供給口310から処理容器300内に供給される水蒸気は、凝結して結露しない温度で供給される必要がある。このため、水蒸気が結露しない温度に処理容器300内部を維持するために、処理容器300にはヒータが設けられているのが好ましい。また、供給される水蒸気は、水蒸気と例えば窒素ガス等のキャリアガスを混合することにより、その湿度を制御してもよい。
A
処理容器300の内部には、ウェハWを水平に載置し、上面が開口した円筒形の支持体320が設けられている。支持体320の内部には、ウェハWの受け渡しを行うための昇降ピン321が支持部材322に支持されて、例えば3本設置されている。支持部材322の基端部には、昇降ピン321と支持部材322を昇降させるためのモータなどを含む駆動機構323が設けられている。
Inside the
支持体320の内部には、昇降ピン321の支持部材322の上方に支持面320aが設けられている。支持面320aの上方には、断熱材324が充填され、断熱材324の上面には、内部にヒータ325aを有するホットプレート325が設けられている。ホットプレート325は、ウェハWを水平に載置して、ウェハWを加熱することができる。支持体320の支持面320a、断熱材324、ホットプレート325には、昇降ピン321が貫通するための貫通孔326が形成されている。
Inside the
なお、酸化処理装置44の構成は、上述の酸化処理装置34と同様であるので、説明を省略する。
The configuration of the
以上のように構成された基板処理システム1におけるウェハ処理の制御は、図1に示すようにカセットステーション2に設けられた制御部60によって行われている。制御部60は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部を有している。そのプログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送体などの駆動系の動作を制御して、後述する所定のレシピのウェハ処理を実行するプログラムPが格納されている。なお、このプログラムPは、例えばハードディスク(HD)、フレキシブルディスク(FD)、メモリーカード、コンパクトディスク(CD)、マグネットオプティカルデスク(MO)、ハードディスク等の読み取り可能な記憶媒体に格納され、制御部60であるコンピュータにインストールされている。
The wafer processing control in the
本実施の形態にかかるウェハWの処理方法が実施される基板処理システム1は以上のように構成されており、次にその基板処理システム1で行われるウェハWにSiO2膜を形成する処理について説明する。図8は、このウェハWの処理の主な処理フローを示し、図9は、図8に示した各工程におけるウェハ上の塗布膜の状態を示している。
The
先ず、ウェハ搬送体12によって、カセット載置台10上のカセットCからウェハWが取り出され、第3の処理装置群G3のエクステンション装置33を介して冷却処理装置31に搬送される。冷却処理装置31に搬送されたウェハWは、所定温度に温度調節され、その後主搬送装置13によって塗布処理装置17に搬送される。
First, the wafer W is taken out from the cassette C on the cassette mounting table 10 by the
塗布処理装置17では、スピンチャック110に吸着されたウェハWを駆動機構111によって回転させると共に、塗布ノズル120からウェハWの中心部に塗布液を滴下する。ウェハWに塗布された塗布液は、ウェハWの回転により生じる遠心力によってウェハWの表面の全体に拡散し、ウェハWの表面層に塗布膜が形成される(図8のステップS1)。このとき、ウェハW上の塗布膜には、図9(i)に示すポリシラザン(SiH2NH)が含まれている。
In the
塗布処理装置17で塗布膜が形成されたウェハWは、加熱処理装置35に搬送される。加熱処理装置35において、ウェハWは加熱され、ウェハW上の塗布膜中の溶剤の一部を蒸発される(図8のステップS2)。このとき、ウェハWは、例えば200℃以内の所定の温度で加熱される。
The wafer W on which the coating film is formed by the
次にウェハWは、冷却処理装置31に搬送され、所定の温度に冷却され、その後紫外線照射装置30に搬送される。
Next, the wafer W is transferred to the
紫外線照射装置30に搬送されたウェハWは、昇降ピン221によって支持体220の上面220aに載置される。ウェハWが支持体220上に載置されると、開閉シャッタ202を閉めて処理容器200内を密閉し、ガス供給口210から処理容器200内に酸化性ガスを供給する。酸化性ガスの供給に際しては、3方口バルブ240を切り替えることにより、大気供給源241から供給される大気ガス、あるいは混合ガス供給機構250から供給される所定の混合比の混合ガスが供給される。このとき、排気口213から処理容器200の内部の雰囲気の排気も開始する。そして、紫外線照射部230からウェハW上の塗布膜に172nmの波長の紫外線を照射して、酸化性ガスの雰囲気中で紫外線照射処理を行う(図8のステップS3)。紫外線は、例えば1分以内の所定の時間照射される。そうすると、このような紫外線の照射によって、図9(ii)に示すようにウェハW上の塗布膜中のSi−Nの分子結合及びSi−Hの分子結合が切断される。
The wafer W transferred to the
紫外線照射処理の終了したウェハWは、紫外線照射装置30から酸化処理装置34に搬送される。酸化処理装置34に搬送されたウェハWは、昇降ピン321によって支持体320のホットプレート325上に載置される。ウェハWがホットプレート325上に載置されると、開閉シャッタ302を閉めて処理容器300内を密閉し、ガス供給口310から処理容器300内に水蒸気を供給する。供給される水蒸気は、例えば水を蒸発させる等によって生成され、後述するホットプレート325によるウェハWの加熱温度と同じ例えば100℃〜450℃の間の所定の温度に熱せられている。この水蒸気の供給は、結露防止のため、処理容器300内が十分に加熱された状態で行われるのが好ましい。そして、この水蒸気の供給と共に、排気口313から処理容器300の内部の雰囲気の排気も開始する。そして、ホットプレート325によって、ウェハWを100℃〜450℃の温度で、例えば1分〜5分の間の所定の時間加熱する。そうすると、処理容器300内に供給された水蒸気によって、ウェハW上の塗布膜が酸化される。具体的には、図9(iii)に示すように、ウェハW上の塗布膜中のNは、O(酸素原子)に置換され、塗布膜中のHは、OH(水酸基)に置換される(図8のステップS4)。なお、処理容器300にヒータが設けられている場合には、処理容器300をウェハWの加熱温度と同じ温度まで加熱してもよい。
The wafer W that has been subjected to the ultraviolet irradiation process is transferred from the
酸化処理の終了したウェハWは、紫外線照射装置30からエクステンション装置43に搬送され、エクステンション装置43からインターフェイスステーション5に搬送される。その後ウェハWは、ウェハボート52に収容され、ウェハボート52に所定枚数のウェハWが収容された時点で、ウェハボート52毎に加熱炉4に搬送される。加熱炉4では、ウェハWは、窒素ガス等の不活性ガスの雰囲気中において、例えば400℃〜1000℃の所定の焼成温度で、例えば60分以内の所定の時間加熱され、塗布膜が焼成される(図8のステップS5)。このとき、図9(iv)に示すように塗布膜中のOHが脱水縮合され、図9(v)に示すようにウェハW上に所望のSiO2膜が形成される。なお、加熱炉4における焼成処理は、上記不活性ガスなどの非酸化性ガスの雰囲気中で行ってもよいし、酸化性ガスの雰囲気中で行ってもよい。
The wafer W after the oxidation treatment is transferred from the
焼成処理の終了したウェハWは、インターフェイスステーション5を通じて処理ステーション3に戻され、処理ステーション3からカセットステーション2に戻されて、ウェハ搬送体12によってカセットCに戻される。こうして一連のウェハWの処理が終了する。
The wafer W that has been baked is returned to the
以上の実施の形態によれば、塗布処理装置17においてウェハWに塗布液を塗布して塗布膜を形成した後、紫外線照射装置30において、ウェハWに紫外線を照射し、塗布膜中のSi−Nの分子結合及びSi−Hの分子結合を塗布膜の内部まで切断しているので、酸化因子が塗布膜中に接触するのが容易となり、後続の酸化処理装置34における塗布膜の酸化処理を100℃〜450℃の焼成温度以下の雰囲気中でも容易に行うことができる。このように、塗布膜の内部まで酸化させることができるので、ウェハWに所望の塗布膜を均一に形成することができる。
According to the above embodiment, after the coating liquid is applied to the wafer W in the
また、紫外線照射装置30における紫外線の照射は、酸化性ガスの雰囲気中で行われるので、紫外線照射装置30において塗布膜の内部の酸化をある程度促進することができる。かかる場合、塗布膜を硬化させずに紫外線を照射できると共に、後続の酸化処理装置34での酸化処理をより容易に行うことができ、塗布膜の内部まで確実に酸化させることができる。
In addition, since the ultraviolet irradiation in the
また、紫外線照射装置30における紫外線の照射は、塗布膜中のSi−Nの分子結合及びSi−Hの分子結合を切断するために行われるので、その紫外線の照射時間を短時間にすることができる。さらに、酸化処理装置34における塗布膜の酸化処理は、100℃〜450℃の雰囲気中で行われるので、酸化処理を行う雰囲気の温度を従来のように昇降温させる必要がなく、塗布膜の酸化処理も短時間で行うことができる。したがって、ウェハWに所望の塗布膜を形成する処理時間を短縮することができる。
Moreover, since the ultraviolet irradiation in the
以上の実施の形態において、ウェハWの焼成温度が450℃以下の場合には、加熱炉4内で行われていたウェハWの焼成処理を、酸化処理装置34、35、44、45のいずれかで行うこともできる。かかる場合、ウェハWの焼成処理は枚葉式に行われ、水蒸気に代えて窒素ガス等の不活性ガスが装置内部に供給される。これによって、ウェハWの製造プロセスが多様化するに伴い、要求される焼成処理の温度が比較的低温、例えば450℃以下に制限される場合でも、本発明の処理方法を適用してウェハW上に所望の塗布膜を形成することができる。
In the above embodiment, when the baking temperature of the wafer W is 450 ° C. or lower, the baking processing of the wafer W performed in the
また、ウェハWの焼成温度が450℃以下の場合の焼成処理を、酸化処理が行われる酸化処理装置34と同一装置内で連続して行ってもよい。かかる場合、酸化処理装置34のガス供給管311には、図10に示すように3方口バルブ400を介して、ガス供給口310に水蒸気を供給する水蒸気供給源312と、ガス供給口310に非酸化性ガスである窒素ガスを供給する窒素ガス供給源401とが接続されている。なお、酸化処理装置34の他の構成は、前記実施の形態の酸化処理装置34の構成と同一であるので、説明を省略する。そして、先ず、3方口バルブ400を制御して、水蒸気供給源312から処理容器300内に水蒸気を供給し、ホットプレート325によりウェハWを例えば200℃に加熱して塗布膜の酸化処理を行う。酸化処理が終了すると、処理容器300内の水蒸気を外部に排気した後、3方口バルブ400を切り替えて、窒素ガス供給源401から処理容器300内に窒素ガスを供給する。続いてホットプレート325によりウェハWを焼成温度である430℃まで加熱して塗布膜の焼成処理を行う。このように同一装置内で、塗布膜の酸化処理と焼成処理を連続して行うことができるので、ウェハ処理のスループットを向上させることができる。なお、上述した酸化処理と焼成処理は、先ず、焼成温度である例えば430℃で塗布膜の酸化処理を行った後、処理容器300内の水蒸気を排気して、続いて同じ温度(430℃)で塗布膜の焼成処理を行ってもよい。
Further, the baking process when the baking temperature of the wafer W is 450 ° C. or lower may be continuously performed in the same apparatus as the
以上の実施の形態では、加熱炉4はインターフェイスステーション5を介して基板処理システム1に隣接して設けられていたが、図11に示すように加熱炉4は基板処理システム1に接続されずに設けられていてもよい。この場合、基板処理システム1からインターフェイスステーション5を省略できる。加熱炉4には、加熱炉4内部の処理領域である石英チューブ(図示せず)内に、水蒸気を供給する水蒸気供給源500と、非酸化性ガスの窒素ガスを供給する窒素ガス供給源501とが、3方口バルブ502を介して接続されている。また、炉内雰囲気の排気は、石英チューブに接続された排気ライン503により行われる。そして、先ず、基板処理システム1において、前記実施の形態で説明した、塗布処理(図8のステップS1)、加熱処理(図8のステップS2)、紫外線照射処理(時8のステップS3)を行う。その後、紫外線照射処理が終了したウェハWは、所定の枚数毎に加熱炉4に搬送される。加熱炉4内では、先ず、3方口バルブ502を制御して、水蒸気供給源500から加熱炉4内に水蒸気を供給し、ウェハWを所定の温度まで加熱して塗布膜の酸化処理を行う(図8のステップS4)。酸化処理が終了すると、加熱炉4内の水蒸気を外部に排気した後、3方口バルブ502を切り替えて、窒素ガス供給源501から加熱炉4内に窒素ガスを供給する。続いてウェハWを焼成温度まで加熱して塗布膜の焼成処理を行う(図8のステップS5)。かかる場合でも、ウェハWに所望の塗布膜を形成することができる。なお、加熱炉4は複数設けられていてもよく、各加熱炉4で、酸化処理と焼成処理を別々に行ってもよい。
In the above embodiment, the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のFPD(フラットパネルディスプレイ)、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the ideas described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs. The present invention is not limited to this example and can take various forms. The present invention can also be applied to a case where the substrate is another substrate such as an FPD (flat panel display) other than a wafer or a mask reticle for a photomask.
以下、本発明のウェハの処理方法の効果について、FTIR(Fourier Transform Infrared Spectrometer)測定を行い、各処理工程におけるウェハ上の塗布膜のFTIRスペクトルを測定した。なお、本実施例を行うに際し、ウェハの処理を行う設備としては、先に図1に示した基板処理システム1を用い、その処理は図8に示したフローにしたがっている。
Hereinafter, the effect of the wafer processing method of the present invention was measured by FTIR (Fourier Transform Infrared Spectrometer), and the FTIR spectrum of the coating film on the wafer in each processing step was measured. When performing this embodiment, the
塗布処理装置17において、ウェハWにポリシラザンを含む塗布液を塗布して塗布膜を形成した後(図8のステップS1)、以下の処理を順に行った。
(1)加熱処理装置35において、ウェハWを加熱した。ウェハWの加熱処理は、150℃の温度で3分間行った(図8のステップS2)。
(2)その後、紫外線照射装置30において、ウェハW上の塗布膜に波長172nmの紫外線を照射した。紫外線の照射は、常温の酸化性ガスの雰囲気中において1分間行った(図8のステップS3)。
(3)その後、酸化処理装置34において、ウェハWを加熱しながら、ウェハW上の塗布膜の酸化処理を行った。ウェハWの酸化処理は、水蒸気及び窒素ガスの雰囲気中において、加熱温度105℃で1分間行った(図8のステップS4)。
(4)その後、加熱炉4において、ウェハWを焼成した。ウェハの焼成処理は、窒素ガス雰囲気中において、焼成温度950℃で30分間行った(図8のステップS5)。
In the
(1) In the
(2) Then, in the
(3) Thereafter, in the
(4) Thereafter, the wafer W was baked in the
以上のようにウェハWの処理を行い、各工程(1)〜(4)におけるウェハW上の塗布膜のFTIRスペクトルの測定結果を図12に示す。縦軸はウェハWのFTIRスペクトルを示し、横軸は赤外線の波長を示している。図12を参照すると、(1)の加熱工程後の塗布膜には、3000cm−1〜3500cm−1の間と2000cm−1〜2500cm−1の間にピークが測定され、これらのピークはそれぞれN−Hの分子結合とSi−Hの分子結合を示している。すなわち、加熱処理を行った後には、ポリシラザンのN−Hの分子結合とSi−Hの分子結合が塗布膜中に残存している。(2)の紫外線照射工程後の塗布膜にも、(1)の加熱工程後の塗布膜と同様に、N−Hの分子結合とSi−Hの分子結合が塗布膜中に残存している。(3)の酸化工程後の塗布膜中には、3000cm−1〜3500cm−1の間と1000cm−1〜1500cm−1の間にピークが測定され、これらのピークはそれぞれSi−OHの分子結合、H2OとSi−Oの分子結合を示している。すなわち、酸化工程において、塗布膜が酸化され、塗布膜中のNがOに置換され、塗布膜中のHがOHに置換されたことを示している。(4)の焼成工程後の塗布膜には、1000cm−1〜1500cm−1の間にピークが測定され、このピークはSi−Oの分子結合を示している。すなわち、焼成工程において、(3)の酸化工程後に塗布膜中に残存していたSi−OHのうち、OHが脱水縮合し、Si−Oの分子結合に置換されたことを示している。以上のことから、本実施例によれば、本発明の処理方法を用いた場合、ウェハW上に所望の塗布膜であるSiO2膜を適切に形成できることが分かった。 The wafer W is processed as described above, and the measurement results of the FTIR spectrum of the coating film on the wafer W in each of the steps (1) to (4) are shown in FIG. The vertical axis represents the FTIR spectrum of the wafer W, and the horizontal axis represents the infrared wavelength. Referring to FIG. 12, the coating film after heating step (1), is measured peak between between and 2000cm -1 ~2500cm -1 of 3000cm -1 ~3500cm -1, each of these peaks is N The molecular bond of -H and the molecular bond of Si-H are shown. That is, after the heat treatment, N—H molecular bonds and Si—H molecular bonds of polysilazane remain in the coating film. In the coating film after the ultraviolet irradiation process of (2), as in the coating film after the heating process of (1), N—H molecular bonds and Si—H molecular bonds remain in the coating film. . (3) The coating film after oxidation step, is measured peak between between and 1000cm -1 ~1500cm -1 of 3000cm -1 ~3500cm -1, molecular binding of each of these peaks are Si-OH , Shows molecular bonds between H 2 O and Si—O. That is, in the oxidation step, the coating film is oxidized, N in the coating film is replaced with O, and H in the coating film is replaced with OH. The coating film after the baking step of (4), is measured peak between 1000cm -1 ~1500cm -1, the peak indicates the molecular bonds Si-O. That is, in the baking step, among the Si—OH remaining in the coating film after the oxidation step (3), OH was dehydrated and condensed and replaced with Si—O molecular bonds. From the above, according to this example, it was found that when the processing method of the present invention is used, a SiO 2 film, which is a desired coating film, can be appropriately formed on the wafer W.
本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板に塗布膜を形成する処理方法及び基板処理システムに有用である。 The present invention is useful for a processing method and a substrate processing system for forming a coating film on a substrate such as a semiconductor wafer.
1 基板処理システム
4 加熱炉
17〜19 塗布処理装置
30、40 紫外線照射装置
34、44 酸化処理装置
35、36、45、46 加熱処理装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
ポリシラザンを含む塗布液を基板に塗布し、塗布膜を形成する塗布工程と、
前記基板に形成された塗布膜に紫外線を照射し、当該塗布膜中のポリシラザンの分子結合を切断する紫外線照射工程と、
前記ポリシラザンの分子結合が切断された塗布膜を加熱しながら酸化させる酸化工程と、
前記酸化した塗布膜を焼成する焼成工程と、を有し、
前記酸化工程における前記塗布膜の加熱温度は、前記焼成工程における前記塗布膜の焼成温度以下であることを特徴とする、基板の処理方法。 A substrate processing method comprising:
A coating step of applying a coating liquid containing polysilazane to a substrate to form a coating film;
Irradiating the coating film formed on the substrate with ultraviolet rays, and irradiating the coating film with ultraviolet rays to break molecular bonds of polysilazane in the coating film;
An oxidation step of oxidizing while heating the coating film in which the molecular bond of the polysilazane is cut; and
A baking step of baking the oxidized coating film,
The method for treating a substrate, wherein a heating temperature of the coating film in the oxidation step is equal to or lower than a baking temperature of the coating film in the baking step.
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