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JP2009076869A - Substrate processing method, program, and computer storage medium - Google Patents

Substrate processing method, program, and computer storage medium Download PDF

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Publication number
JP2009076869A
JP2009076869A JP2008192129A JP2008192129A JP2009076869A JP 2009076869 A JP2009076869 A JP 2009076869A JP 2008192129 A JP2008192129 A JP 2008192129A JP 2008192129 A JP2008192129 A JP 2008192129A JP 2009076869 A JP2009076869 A JP 2009076869A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coating film
wafer
substrate processing
processing
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008192129A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hajime Yo
元 楊
Makoto Muramatsu
誠 村松
Hiroyuki Fujii
寛之 藤井
Shoichi Terada
正一 寺田
Takanori Nishi
孝典 西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
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Priority to US12/192,422 priority patent/US8084372B2/en
Publication of JP2009076869A publication Critical patent/JP2009076869A/en
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form a uniform coating film on a substrate by oxidizing the coating film on the substrate to the inside thereof. <P>SOLUTION: A coating solution containing polysilazane is applied to a wafer to form a coating film (step S1), and thereafter the wafer is heated to evaporate a part of a solvent in the coating film (step S2). Thereafter, the wafer is irradiated with an ultraviolet ray to cut molecular bonds of Si-N and molecular bonds of Si-H in the coating film (step S3). Thereafter, the coating film is oxidized in steam while heating the wafer (step S4). Thereafter, a desired coating film is formed on the wafer by baking the wafer and dehydrating and condensing the coating film (step S5). <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

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SiO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SiO膜の形成には、従来より、例えばポリシラザン(SiHNH)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、SiO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).

特許第3696939号Japanese Patent No. 3696939

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 substrate processing system 1 in which a substrate processing method according to the present embodiment is implemented, FIG. 2 is a front view of the substrate processing system 1, and FIG. FIG. 2 is a rear view of the substrate processing system 1.

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 substrate processing system 1 includes, for example, a cassette station 2 for loading / unloading 25 wafers W from / to the substrate processing system 1 and loading / unloading wafers W into / from the cassette C. And a processing station 3 in which a plurality of various processing apparatuses for performing predetermined processing in a single-wafer type in a series of substrate processings are arranged in multiple stages, and a batch-type heating furnace provided adjacent to the processing station 3 4 and the interface station 5 that transfers the wafer W to and from the unit 4.

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 cassette station 2 is provided with a cassette mounting table 10 that can mount a plurality of cassettes C in a line in the X direction (vertical direction in FIG. 1). The cassette station 2 is provided with a wafer transfer body 12 that can move in the X direction on the transfer path 11. The wafer carrier 12 is also movable in the wafer arrangement direction (Z direction; vertical direction) of the wafers W accommodated in the cassette C, and is selective to the wafers W in each cassette C arranged in the X direction. Can be accessed.

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 wafer carrier 12 is rotatable in the θ direction around the Z axis, and can also access an extension device 33 belonging to a third processing device group G3 on the processing station 3 side described later.

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 processing station 3 is provided with a main transfer device 13 at the center thereof, and various processing devices are arranged in multiple stages around the main transfer device 13 to form a processing device group. In the substrate processing system 1, four processing device groups G1, G2, G3, and G4 are arranged. The first and second processing device groups G1 and G2 are arranged on the front side of the substrate processing system 1. The third processing unit group G3 is disposed adjacent to the cassette station 2, and the fourth processing unit group G4 is disposed adjacent to the interface station 5. The main transfer device 13 can transfer the wafer W to various processing devices (described later) arranged in these processing device groups G1 to G4.

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, coating processing devices 17 and 18 that apply a coating solution to the wafer W are arranged in two stages in order from the bottom. Similarly, in the second processing unit group G2, the coating processing units 19 and 20 are stacked in two stages in order from the bottom. In addition, the polysilazane is contained in the coating liquid apply | coated to the wafer W with the coating processing apparatuses 17-20.

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 ultraviolet irradiation unit 30 that irradiates the wafer W with ultraviolet rays, cooling processing units 31 and 32 that cool the wafer W, and an extension that waits for the wafer W. An apparatus 33, an oxidation treatment apparatus 34 that oxidizes the coating film on the wafer W, heat treatment apparatuses 35 and 36 that heat-treat the wafer W, and the like are stacked in, for example, seven stages from the bottom.

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 ultraviolet irradiation unit 40 that irradiates the wafer W with ultraviolet rays, cooling processing units 41 and 42, an extension unit 43, an oxidation processing unit 44, a heating processing unit 45 and 46, and the like. For example, they are stacked in seven steps.

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 interface station 5 is provided with a wafer transfer body 51 that moves on a transfer path 50 that extends in the X direction. Further, on the heating furnace 4 side of the interface station 5, a mounting table 53 is provided on which a plurality of wafer boats 52 can be arranged in the X direction. The wafer boat 52 can hold a plurality of wafers W arranged in multiple stages in the vertical direction. The wafer transfer body 51 can move in the vertical direction and can also rotate in the θ direction, and can transfer the wafer W between the processing station 3 and the wafer boat 52 on the mounting table 53. The heating furnace 4 accommodates the wafer boat 52 from the interface station 5 and can simultaneously heat a plurality of wafers W at a high temperature.

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 coating processing apparatus 17 is demonstrated based on FIG. The coating processing apparatus 17 includes a processing container 100 that can seal the inside. On one side of the processing container 100, a wafer W loading / unloading port 101 is formed on a surface facing the loading area of the main transfer device 13 that is a transfer means for the wafer W. The loading / unloading port 101 is provided with an opening / closing shutter 102. Yes.

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 processing container 100, a spin chuck 110 is provided on the upper surface of the processing container 100 to hold the wafer W by vacuum suction. The spin chuck 110 can be rotated around a vertical position by a drive mechanism 111 including a motor. Further, the drive mechanism 111 is provided with a lift drive source (not shown) such as a cylinder, and the spin chuck 110 can be lifted and lowered.

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 spin chuck 110, there is provided a cup body 112 that receives and collects liquid scattered or dropped from the wafer W. An opening larger than the wafer W and the spin chuck 110 is formed on the upper surface of the cup body 112 so that the spin chuck 110 holding the wafer W can move up and down. At the bottom of the cup body 112, a drain port 113 for discharging the collected coating liquid and an exhaust port 114 for exhausting the atmosphere in the cup body 112 are formed. The drain port 113 and the exhaust port 114 are connected to a drain tube 115 and an exhaust tube 116, respectively, and an exhaust pump 117 that evacuates the atmosphere inside the processing vessel 100 is connected to the exhaust tube 116.

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 spin chuck 110, a coating nozzle 120 for coating a coating solution on the center of the wafer W surface is disposed. The coating nozzle 120 is connected to a coating liquid supply source (not shown) that supplies the coating liquid.

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 application nozzle 120 is connected to a moving mechanism 122 via an arm 121 as shown in FIG. The arm 121 is provided outside the one end side (left side in FIG. 5) of the cup body 112 along the guide rail 123 provided along the length direction (Y direction) of the processing container 100 by the moving mechanism 122. It can move from the waiting area 124 toward the other end side and can move in the vertical direction. The standby area 124 is configured to store the application nozzle 120, and has a cleaning unit 124 a that can clean the tip of the application nozzle 120.

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 gas supply port 130 for supplying an inert gas such as nitrogen gas is formed at the center of the ceiling surface of the processing vessel 100 as shown in FIG. A gas supply source 132 that supplies an inert gas is connected to the gas supply port 131 via a gas supply pipe 132.

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 coating processing apparatuses 18, 19, and 20 is the same as that of the above-mentioned coating processing apparatus 17, description is abbreviate | omitted.

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 ultraviolet irradiation device 30 will be described. As shown in FIG. 6, the ultraviolet irradiation device 30 has a processing container 200 capable of sealing the inside. On one side surface of the processing container 200, a wafer W loading / unloading port 201 is formed on a surface facing the loading area of the main transfer device 13 that is a transfer means for the wafer W, and an opening / closing shutter 202 is provided at the loading / unloading port 201. Yes.

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 gas supply port 210 for supplying, for example, an atmospheric gas or an oxidizing gas, which is a mixed gas having an adjusted oxygen concentration, is formed on the upper surface of the processing container 200 toward the inside of the processing container 200. A gas supply pipe 211 that supplies an oxidizing gas is connected to the port 210. An air supply source 241 that supplies atmospheric gas as an oxidizing gas to the gas supply port 210 and a mixed gas supply that supplies mixed gas to the gas supply port 210 are connected to the gas supply pipe 211 via a three-way valve 240. The mechanism 250 is connected. The mixed gas supply mechanism 250 includes an oxygen supply source 251 that stores oxygen gas and a nitrogen supply source 252 that stores nitrogen gas. The oxygen supply source 251 and the nitrogen supply source 252 have flow rate controllers 253 and 254 for adjusting the supply amounts of the oxygen gas and the nitrogen gas, respectively, in order to mix the oxygen gas and the nitrogen gas at a predetermined mixing ratio. Is provided. A mixer 255 that mixes oxygen gas and nitrogen gas supplied from the oxygen supply source 251 and the nitrogen supply source 252 at a predetermined mixing ratio is provided on the downstream side of the flow rate controllers 253 and 254. Then, by controlling the three-way valve 240, the atmospheric gas supplied from the atmospheric supply source 241 or the mixed gas mixed by the mixer 255 is supplied to the gas supply port 210. Note that the switching of the three-way valve 240 and the mixing ratio of the mixed gas of oxygen gas and nitrogen gas are set according to conditions such as the type of coating film, the dimension of the pattern, and the thickness of the coating film. For example, when the ultraviolet irradiation process is performed in a short time, the oxygen gas concentration is increased. For example, when the ultraviolet irradiation process is performed over time, the oxygen gas concentration is decreased. In the present embodiment, oxygen gas and nitrogen gas are mixed to generate a mixed gas, but oxygen gas and non-oxidizing gas other than nitrogen gas may be mixed.

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 exhaust port 213 for exhausting the atmosphere inside the processing container 200 is formed on the lower surface of the processing container 200, and the atmosphere inside the processing container 200 is given to the exhaust port 213 through an exhaust pipe 214. An exhaust pump 215 for evacuation is connected.

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 processing container 200, a cylindrical support body 220 on which the wafer W is horizontally placed is provided. Inside the support 220, lifting pins 221 for delivering the wafer W are supported by the support member 222 and installed. The elevating pins 221 are provided so as to pass through the through holes 223 formed in the upper surface 220a of the support body 220, for example, three are provided. A drive mechanism 224 including a lift pin 221 and a motor for moving the support member 222 up and down is provided at the base end portion of the support member 222.

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 processing container 200, an ultraviolet irradiation unit 230 such as a deuterium lamp or an excimer lamp that irradiates the wafer W on the support 220 with ultraviolet light having a wavelength of 172 nm, for example, is provided. The ultraviolet irradiation unit 230 can irradiate the entire surface of the wafer W with ultraviolet rays. The top plate of the processing container 200 is provided with a window 231 that transmits ultraviolet rays from the ultraviolet irradiation unit 230. The wavelength of the ultraviolet light is not limited to 172 nm and may be 150 nm to 200 nm. In this case, since the wavelength of the ultraviolet ray is 150 nm or more, the ultraviolet ray is not absorbed by the coating film formed on the wafer W by the coating processing apparatus 17 and can enter the coating film. Further, since the wavelength of the ultraviolet light is 200 nm or less, the energy of the ultraviolet light is sufficiently large, and the Si—N molecular bond and the Si—H molecular bond in the coating film can be cut as described later.

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 ultraviolet irradiation device 40 is the same as that of the above-mentioned ultraviolet irradiation device 30, description is abbreviate | omitted.

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 oxidation treatment apparatus 34 will be described. As shown in FIG. 7, the oxidation treatment apparatus 34 has a treatment container 300 that can be sealed inside. On one side of the processing container 300, a wafer W loading / unloading port 301 is formed on the surface facing the loading area of the main transfer device 13 which is a wafer W transferring means, and an opening / closing shutter 302 is provided at the loading / unloading port 301. Yes.

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 gas supply port 310 for supplying water vapor toward the inside of the processing container 300 is formed on the upper surface of the processing container 300, and water vapor is supplied to the gas supply port 310 via a gas supply pipe 311. A water vapor supply source 312 is connected. An exhaust port 313 for exhausting the atmosphere inside the processing container 300 is formed on the lower surface of the processing container 300, and the atmosphere inside the processing container 200 is given to the exhaust port 313 via an exhaust pipe 314. An exhaust pump 315 for evacuation is connected. Note that the water vapor supplied from the gas supply port 310 into the processing container 300 needs to be supplied at a temperature at which condensation does not occur and condensation occurs. For this reason, in order to maintain the inside of the processing container 300 at a temperature at which water vapor is not condensed, the processing container 300 is preferably provided with a heater. In addition, the humidity of the supplied water vapor may be controlled by mixing water vapor and a carrier gas such as nitrogen gas.

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 processing container 300, a cylindrical support 320 is provided on which the wafer W is horizontally placed and the upper surface is opened. Inside the support 320, for example, three elevating pins 321 for delivering the wafer W are supported by the support member 322 and installed. A driving mechanism 323 including a lift pin 321 and a motor for moving the support member 322 up and down is provided at the base end portion of the support member 322.

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 support 320, a support surface 320 a is provided above the support member 322 of the elevating pin 321. A heat insulating material 324 is filled above the support surface 320a, and a hot plate 325 having a heater 325a therein is provided on the upper surface of the heat insulating material 324. The hot plate 325 can place the wafer W horizontally and heat the wafer W. A through hole 326 through which the elevating pin 321 passes is formed in the support surface 320a of the support 320, the heat insulating material 324, and the hot plate 325.

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 oxidation processing apparatus 44 is the same as that of the above-described oxidation processing apparatus 34, and thus the description thereof is omitted.

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 substrate processing system 1 configured as described above is performed by the control unit 60 provided in the cassette station 2 as shown in FIG. The control unit 60 is a computer, for example, and has a program storage unit. The program storage unit stores a program P for controlling the operation of a driving system such as the above-described various processing apparatuses and transfer bodies to execute wafer processing of a predetermined recipe described later. The program P is stored in a readable storage medium such as a hard disk (HD), a flexible disk (FD), a memory card, a compact disk (CD), a magnetic optical desk (MO), a hard disk, and the like. Is installed on the computer.

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SiO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 substrate processing system 1 in which the wafer W processing method according to the present embodiment is implemented is configured as described above. Next, a process of forming a SiO 2 film on the wafer W performed in the substrate processing system 1 is performed. explain. FIG. 8 shows a main processing flow of the processing of the wafer W, and FIG. 9 shows the state of the coating film on the wafer in each step shown in FIG.

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 wafer transfer body 12 and transferred to the cooling processing device 31 via the extension device 33 of the third processing device group G3. The wafer W transferred to the cooling processing device 31 is adjusted to a predetermined temperature and then transferred to the coating processing device 17 by the main transfer device 13.

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(SiHNH)が含まれている。 In the coating processing apparatus 17, the wafer W adsorbed by the spin chuck 110 is rotated by the driving mechanism 111 and the coating liquid is dropped from the coating nozzle 120 onto the center of the wafer W. The coating liquid applied to the wafer W is diffused over the entire surface of the wafer W due to centrifugal force generated by the rotation of the wafer W, and a coating film is formed on the surface layer of the wafer W (step S1 in FIG. 8). At this time, the coating film on the wafer W contains polysilazane (SiH 2 NH) shown in FIG.

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 coating processing apparatus 17 is transferred to the heat processing apparatus 35. In the heat treatment apparatus 35, the wafer W is heated, and a part of the solvent in the coating film on the wafer W is evaporated (step S2 in FIG. 8). At this time, the wafer W is heated at a predetermined temperature within 200 ° C., for example.

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 cooling processing device 31, cooled to a predetermined temperature, and then transferred to the ultraviolet irradiation device 30.

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 ultraviolet irradiation device 30 is placed on the upper surface 220 a of the support body 220 by the lift pins 221. When the wafer W is placed on the support 220, the open / close shutter 202 is closed to seal the inside of the processing container 200, and an oxidizing gas is supplied into the processing container 200 from the gas supply port 210. When supplying the oxidizing gas, the three-way valve 240 is switched so that the atmospheric gas supplied from the atmospheric supply source 241 or the mixed gas supplied from the mixed gas supply mechanism 250 is supplied. . At this time, exhaust of the atmosphere inside the processing container 200 from the exhaust port 213 is also started. Then, ultraviolet rays having a wavelength of 172 nm are irradiated from the ultraviolet irradiation unit 230 onto the coating film on the wafer W, and ultraviolet irradiation processing is performed in an oxidizing gas atmosphere (step S3 in FIG. 8). Ultraviolet rays are irradiated for a predetermined time within 1 minute, for example. Then, as shown in FIG. 9 (ii), the Si—N molecular bond and the Si—H molecular bond in the coating film on the wafer W are broken by such ultraviolet irradiation.

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 ultraviolet irradiation apparatus 30 to the oxidation processing apparatus 34. The wafer W transferred to the oxidation processing apparatus 34 is placed on the hot plate 325 of the support 320 by the lift pins 321. When the wafer W is placed on the hot plate 325, the open / close shutter 302 is closed to seal the inside of the processing container 300, and water vapor is supplied into the processing container 300 from the gas supply port 310. The supplied water vapor is generated, for example, by evaporating water, and is heated to a predetermined temperature, for example, between 100 ° C. and 450 ° C., which is the same as the heating temperature of the wafer W by a hot plate 325 described later. This supply of water vapor is preferably performed in a state where the inside of the processing container 300 is sufficiently heated to prevent condensation. Then, along with the supply of the water vapor, the exhaust of the atmosphere inside the processing container 300 from the exhaust port 313 is also started. Then, the wafer W is heated by the hot plate 325 at a temperature of 100 ° C. to 450 ° C., for example, for a predetermined time between 1 minute and 5 minutes. Then, the coating film on the wafer W is oxidized by the water vapor supplied into the processing container 300. Specifically, as shown in FIG. 9 (iii), N in the coating film on the wafer W is replaced with O (oxygen atom), and H in the coating film is replaced with OH (hydroxyl group). (Step S4 in FIG. 8). Note that, when the processing container 300 is provided with a heater, the processing container 300 may be heated to the same temperature as the heating temperature of the wafer W.

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SiO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 ultraviolet irradiation device 30 to the extension device 43 and transferred from the extension device 43 to the interface station 5. Thereafter, the wafer W is accommodated in the wafer boat 52, and when a predetermined number of wafers W are accommodated in the wafer boat 52, the wafer W is transferred to the heating furnace 4 for each wafer boat 52. In the heating furnace 4, the wafer W is heated at a predetermined baking temperature of, for example, 400 ° C. to 1000 ° C. for a predetermined time within 60 minutes in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen gas, and the coating film is baked. (Step S5 in FIG. 8). At this time, OH in the coating film is dehydrated and condensed as shown in FIG. 9 (iv), and a desired SiO 2 film is formed on the wafer W as shown in FIG. 9 (v). Note that the baking treatment in the heating furnace 4 may be performed in an atmosphere of a non-oxidizing gas such as the inert gas or in an atmosphere of an oxidizing gas.

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 processing station 3 through the interface station 5, returned from the processing station 3 to the cassette station 2, and returned to the cassette C by the wafer carrier 12. Thus, a series of processing of the wafer W is completed.

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 coating treatment device 17 to form a coating film, the ultraviolet irradiation device 30 irradiates the wafer W with ultraviolet rays, and Si— Since the molecular bond of N and the molecular bond of Si—H are cut to the inside of the coating film, it becomes easy for the oxidizing factor to come into contact with the coating film, and the oxidation processing of the coating film in the subsequent oxidation processing apparatus 34 is performed. It can be carried out easily even in an atmosphere at a firing temperature of 100 ° C. to 450 ° C. or lower. Thus, since the inside of the coating film can be oxidized, a desired coating film can be uniformly formed on the wafer W.

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 ultraviolet irradiation device 30 is performed in an oxidizing gas atmosphere, the ultraviolet irradiation device 30 can promote oxidation inside the coating film to some extent. In such a case, it is possible to irradiate the ultraviolet rays without curing the coating film, and it is possible to more easily perform the oxidation process in the subsequent oxidation processing apparatus 34 and to oxidize the inside of the coating film with certainty.

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 ultraviolet irradiation apparatus 30 is performed in order to cut | disconnect the molecular bond of Si-N and the molecular bond of Si-H in a coating film, the irradiation time of the ultraviolet-ray can be shortened. it can. Furthermore, since the oxidation treatment of the coating film in the oxidation treatment apparatus 34 is performed in an atmosphere of 100 ° C. to 450 ° C., there is no need to raise or lower the temperature of the atmosphere in which the oxidation treatment is performed as in the prior art, and the oxidation of the coating film is performed. Processing can also be performed in a short time. Therefore, the processing time for forming a desired coating film on the wafer W can be shortened.

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 heating furnace 4 is performed by any of the oxidation processing apparatuses 34, 35, 44, 45. Can also be done. In such a case, the wafer W is baked in a single wafer manner, and an inert gas such as nitrogen gas is supplied into the apparatus instead of water vapor. Accordingly, as the manufacturing process of the wafer W is diversified, even when the required temperature of the baking process is limited to a relatively low temperature, for example, 450 ° C. or less, the processing method of the present invention is applied to the wafer W. A desired coating film can be formed.

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 oxidation processing apparatus 34 in which the oxidation process is performed. In such a case, the gas supply pipe 311 of the oxidation treatment apparatus 34 has a water vapor supply source 312 for supplying water vapor to the gas supply port 310 and a gas supply port 310 via a three-way valve 400 as shown in FIG. A nitrogen gas supply source 401 that supplies nitrogen gas, which is a non-oxidizing gas, is connected. The other configuration of the oxidation processing apparatus 34 is the same as the configuration of the oxidation processing apparatus 34 of the above embodiment, and a description thereof will be omitted. First, the three-way valve 400 is controlled to supply water vapor from the water vapor supply source 312 into the processing container 300, and the wafer W is heated to, for example, 200 ° C. by the hot plate 325 to oxidize the coating film. . When the oxidation process ends, the water vapor in the processing container 300 is exhausted to the outside, and then the three-way valve 400 is switched to supply nitrogen gas from the nitrogen gas supply source 401 into the processing container 300. Subsequently, the wafer W is heated to a baking temperature of 430 ° C. by a hot plate 325 to perform a baking process of the coating film. As described above, since the oxidation treatment and the baking treatment of the coating film can be continuously performed in the same apparatus, the throughput of the wafer processing can be improved. In the oxidation treatment and the firing treatment described above, first, the coating film is oxidized at a firing temperature of, for example, 430 ° C., then the water vapor in the processing container 300 is exhausted, and then the same temperature (430 ° C.). The coating film may be baked by the above.

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 heating furnace 4 is provided adjacent to the substrate processing system 1 via the interface station 5, but the heating furnace 4 is not connected to the substrate processing system 1 as shown in FIG. It may be provided. In this case, the interface station 5 can be omitted from the substrate processing system 1. The heating furnace 4 includes a water vapor supply source 500 that supplies water vapor and a nitrogen gas supply source 501 that supplies a non-oxidizing nitrogen gas into a quartz tube (not shown) that is a processing region inside the heating furnace 4. Are connected via a three-way valve 502. Further, the furnace atmosphere is exhausted by an exhaust line 503 connected to the quartz tube. First, in the substrate processing system 1, the coating process (step S1 in FIG. 8), the heating process (step S2 in FIG. 8), and the ultraviolet irradiation process (step S3 in time 8) described in the above embodiment are performed. . Thereafter, the wafers W that have been subjected to the ultraviolet irradiation process are transferred to the heating furnace 4 every predetermined number. In the heating furnace 4, first, the three-way valve 502 is controlled to supply water vapor from the water vapor supply source 500 into the heating furnace 4, and the wafer W is heated to a predetermined temperature to oxidize the coating film. (Step S4 in FIG. 8). When the oxidation treatment is completed, the water vapor in the heating furnace 4 is exhausted to the outside, and then the three-way valve 502 is switched to supply nitrogen gas from the nitrogen gas supply source 501 into the heating furnace 4. Subsequently, the wafer W is heated to a baking temperature to perform a baking process of the coating film (step S5 in FIG. 8). Even in such a case, a desired coating film can be formed on the wafer W. Note that a plurality of heating furnaces 4 may be provided, and in each heating furnace 4, oxidation treatment and baking treatment may be performed separately.

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 substrate processing system 1 previously shown in FIG. 1 is used as equipment for processing wafers, and the processing follows the flow shown in FIG.

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 coating processing apparatus 17, after apply | coating the coating liquid containing polysilazane to the wafer W and forming a coating film (step S1 of FIG. 8), the following processes were performed in order.
(1) In the heat treatment apparatus 35, the wafer W was heated. The heat treatment of the wafer W was performed at a temperature of 150 ° C. for 3 minutes (step S2 in FIG. 8).
(2) Then, in the ultraviolet irradiation device 30, the coating film on the wafer W was irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 172 nm. The ultraviolet irradiation was performed for 1 minute in an atmosphere of an oxidizing gas at room temperature (step S3 in FIG. 8).
(3) Thereafter, in the oxidation processing apparatus 34, the coating film on the wafer W was oxidized while the wafer W was heated. The oxidation treatment of the wafer W was performed for 1 minute at a heating temperature of 105 ° C. in an atmosphere of water vapor and nitrogen gas (step S4 in FIG. 8).
(4) Thereafter, the wafer W was baked in the heating furnace 4. The wafer was baked in a nitrogen gas atmosphere at a baking temperature of 950 ° C. for 30 minutes (step S5 in FIG. 8).

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、HO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SiO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.

本実施の形態にかかる基板の処理方法を実現するための基板処理システムの構成の概略を示す平面図である。It is a top view which shows the outline of a structure of the substrate processing system for implement | achieving the processing method of the board | substrate concerning this Embodiment. 本実施の形態にかかる基板処理システムの正面図である。It is a front view of the substrate processing system concerning this embodiment. 本実施の形態にかかる基板処理システムの背面図である。It is a rear view of the substrate processing system concerning this embodiment. 塗布処理装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。It is explanatory drawing of the longitudinal cross-section which shows the outline of a structure of a coating processing apparatus. 塗布処理装置の構成の概略を示す横断面の説明図である。It is explanatory drawing of the cross section which shows the outline of a structure of a coating processing apparatus. 紫外線照射装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。It is explanatory drawing of the longitudinal cross-section which shows the outline of a structure of an ultraviolet irradiation device. 酸化処理装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。It is explanatory drawing of the longitudinal cross-section which shows the outline of a structure of an oxidation processing apparatus. ウェハの処理のフロー図である。It is a flowchart of a process of a wafer. 図8中の各工程におけるウェハ上の塗布膜の状態を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the state of the coating film on the wafer in each process in FIG. 他の実施の形態にかかる酸化処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the outline of a structure of the oxidation processing apparatus concerning other embodiment. 他の実施の形態にかかる基板処理システムと加熱炉の構成の概略を示す平面図である。It is a top view which shows the outline of a structure of the substrate processing system and heating furnace concerning other embodiment. 実施例におけるウェハ上の塗布膜のFTIRスペクトルを示したグラフである。It is the graph which showed the FTIR spectrum of the coating film on the wafer in an Example. 従来の処理方法で塗布膜を形成した場合の塗布膜の様子を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the mode of the coating film at the time of forming a coating film with the conventional processing method. 従来の処理方法で塗布膜を形成した場合の塗布膜の様子を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the mode of the coating film at the time of forming a coating film with the conventional processing method.

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 1 Substrate processing system 4 Heating furnace 17-19 Coating processing apparatus 30, 40 Ultraviolet irradiation apparatus 34, 44 Oxidation processing apparatus 35, 36, 45, 46 Heat processing apparatus

Claims (9)

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.
前記焼成工程において、前記塗布膜を脱水縮合させることを特徴とする、請求項1に記載の基板の処理方法。 The substrate processing method according to claim 1, wherein the coating film is dehydrated and condensed in the baking step. 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であることを特徴とする請求項1又は2に記載の基板の処理方法。 3. The substrate processing method according to claim 1, wherein, in the ultraviolet irradiation step, a wavelength of ultraviolet light applied to the coating film formed on the substrate is 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ることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の基板の処理方法。 The substrate processing method according to claim 1, wherein the ultraviolet irradiation step is performed in an atmosphere of an oxidizing gas. 前記酸化工程は、水蒸気の雰囲気内で行われることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の基板の処理方法。 The substrate processing method according to claim 1, wherein the oxidation step is performed in an atmosphere of water vapor. 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ることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の基板の処理方法。 The substrate processing method according to claim 1, wherein the oxidation step and the baking step are continuously performed in the same apparatus. 前記酸化工程と前記焼成工程は、内部に水蒸気を供給できる加熱炉で連続して行われることを特徴とする、請求項6に記載の基板の処理方法。 The substrate processing method according to claim 6, wherein the oxidation step and the baking step are continuously performed in a heating furnace capable of supplying water vapor therein. 請求項1〜7のいずれか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。 A program that operates on a computer of a control unit that controls the substrate processing apparatus in order to cause the substrate processing apparatus to execute the substrate processing method according to claim 1. 請求項8に記載の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。 A readable computer storage medium storing the program according to claim 8.
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