CN111696890B - 基板处理装置和基板处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供基板处理装置和基板处理方法。在进行有机膜的相对于基板的形成和该有机膜的表面部的去除时，提高生产率。基板处理装置构成为包括：处理容器，其在内部形成真空环境；载置部，其用于在所述处理容器内载置基板；成膜气体供给部，其向载置于所述载置部的所述基板供给用于成膜有机膜的成膜气体；以及加热部，其以与所述基板非接触的方式加热载置于所述载置部的该基板，而去除所述有机膜的表面部。

Description

基板处理装置和基板处理方法
技术领域
本公开涉及基板处理装置和基板处理方法。
背景技术
在半导体器件的制造工序中，存在对作为基板的半导体晶圆(以下记载为晶圆)进行作为聚合物的有机膜的成膜、蚀刻的情况。在专利文献1中，记载有向晶圆的绝缘膜上分别供给二胺的气体、二异氰酸酯的气体，并在形成作为聚合物的聚脲膜之后，利用蚀刻在该聚脲膜形成掩膜图案的处理。在将聚脲膜作为掩模而对绝缘膜进行了蚀刻后，向晶圆照射红外线来加热晶圆，使上述的聚脲膜中的脲键断开，即，使该聚脲解聚从而去除。
另外，在专利文献2中，在晶圆形成了聚脲膜后，将晶圆载置于设有加热器的载置部并进行加热处理，而由聚脲膜生成聚碳化二亚胺膜。作为使聚碳化二亚胺膜的耐热性变化的处理，在上述的加热处理前照射紫外线。
专利文献1：日本特开2018－98220号公报
专利文献2：日本特开平10－289903号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开提供一种在进行相对于基板的有机膜的形成和该有机膜的表面部的去除时能够提高生产率的技术。
用于解决问题的方案
本公开的基板处理装置包括：
处理容器，其在内部形成真空环境；
载置部，其用于在所述处理容器内载置基板；
成膜气体供给部，其向载置于所述载置部的所述基板供给用于成膜有机膜的成膜气体；以及
加热部，其以与所述基板非接触的方式加热载置于所述载置部的该基板，而去除所述有机膜的表面部。
发明的效果
根据本公开，提供一种在进行相对于基板的有机膜的形成和该有机膜的表面部的去除时能够提高生产率的技术。
附图说明
图1是本公开的一实施方式的基板处理装置的纵剖侧视图。
图2是所述基板处理装置的横剖平面图。
图3是所述基板处理装置的俯视图。
图4是表示所述基板处理装置的动作的说明图。
图5是表示所述基板处理装置的动作的说明图。
图6是表示所述基板处理装置的动作的说明图。
图7是表示所述基板处理装置的动作的说明图。
图8A是表示利用所述基板处理装置处理的晶圆的纵剖侧面的概略图。
图8B是表示所述晶圆的纵剖侧面的概略图。
图8C是表示所述晶圆的纵剖侧面的概略图。
图8D是表示所述晶圆的纵剖侧面的概略图。
图8E是表示所述晶圆的纵剖侧面的概略图。
图9A是表示所述晶圆的纵剖侧面的概略图。
图9B是表示所述晶圆的纵剖侧面的概略图。
图9C是表示所述晶圆的纵剖侧面的概略图。
图10是表示所述基板处理装置的第1变形例的概略图。
图11是表示所述基板处理装置的第2变形例的概略图。
图12是表示评价试验的结果的图表。
图13是表示评价试验的结果的图表。
图14是由在评价试验中获取的晶圆的图像得到的示意图。
图15是表示评价试验的结果的图表。
图16是表示评价试验的结果的图表。
具体实施方式
说明本公开的一实施方式的基板处理装置1。该基板处理装置1构成为进行：通过向晶圆W供给成膜气体而进行的作为含有脲键的聚合物的聚脲膜的形成、通过针对晶圆W进行光照射来进行加热而使该聚脲膜的表面部解聚从而去除的退火处理。通过使两种成膜气体气相沉积聚合来进行上述的形成聚脲膜的成膜处理。而且，在将成膜处理和接着该成膜处理的退火处理设为一个处理循环时，重复进行多次该处理循环，来处理一张晶圆W。若更具体地说明，则在表面形成有凹部(凹陷)的晶圆W成膜而在凹部内填入膜，从而限定性地去除膜的表面部并进行凹陷的再形成，再次进行膜的填入，从而控制被填入的膜的形状。另外，关于基板处理装置1，构成为，在晶圆W的处理后，进行后述的用于去除载置台的周缘部处的聚脲膜的清洗。
以下，分别参照基板处理装置1的作为纵剖侧视图的图1、作为横剖平面图的图2、作为俯视图的图3进行说明。基板处理装置1包括圆形的处理容器11。在处理容器11的侧壁的下部侧形成有利用闸阀12开闭的晶圆W的输送口13。另外，在处理容器11的侧壁的比输送口13靠上方的位置设有侧壁加热器14，其用于加热该侧壁，以抑制在该侧壁处的成膜。
在处理容器11内设有被支柱15支承的圆形的作为载置部的载置台2。支柱15贯通在处理容器11的底部形成的开口部16，该支柱15的下端部连接于在处理容器11的外部设置的升降机构17。利用与设于支柱15的下部侧的凸缘18以及上述的开口部16的缘部连接的波纹管19来确保处理容器11内的气密性。
利用上述的升降机构17，载置台2在处理位置和待机位置之间升降，在该处理位置对晶圆W进行处理，该待机位置位于该处理位置的下方，并且在该待机位置与自输送口13向处理容器11内进入的输送机构之间进行晶圆W的交接。处理位置、待机位置在图中分别由实线、双点划线表示。此外，在处理容器11的底部设有升降销，该升降销用于在上述的输送机构与处于待机位置的载置台2之间进行晶圆W的交接，但省略图示。
在载置台2的中央部20埋设有中央加热器21和制冷剂的流路22。作为冷却部的流路22构成冷却器，向该流路22供给进行了温度调整的制冷剂。利用该中央加热器21的发热和在流路22中流动的制冷剂的冷却作用，将载置于作为中央部20的表面的水平的载置区域23的晶圆W调整成期望的温度。
包围中央部20的载置台2的周缘部构成为圆环状的周缘加热器24，与中央加热器21独立地进行温度调整。在周缘加热器24上设有位置限制部25，该位置限制部25包围载置区域23上的晶圆W的侧方，用于限制该晶圆W的位置，该载置区域23构成为浅底的凹部的底面。
另外，以自处理容器11的侧壁突出的方式设有沿着该处理容器11的周部形成的环状的排气组件31，该排气组件31包围处理位置处的载置台2。例如排气组件31的上表面位于比载置台2的上表面低的位置。而且，在该排气组件31的上表面开口有多个排气口32，该排气口32沿着排气组件31的周部排列。
在排气组件31内形成有沿着该排气组件31的周部并且与各排气口32连接的环状流路33，该环状流路33连通于自处理容器11的外侧连接的排气管34。在排气管34随着去向下游侧而依次夹设有排气量调整阀35、阀36、干式泵37、除害装置38。通过在阀36开放并且干式泵37工作的状态下调整排气量调整阀35的开度，从而调整为处理容器11内成为期望的压力的真空环境。在排气管34设有排气管加热器39，利用该排气管加热器39加热排气管34的管壁，从而抑制成膜气体在该管壁处的成膜。
另外，对于处理容器11，在上述的载置台2的上方设有光照射部4，该光照射部4通过向晶圆W照射光而对该晶圆W进行加热。因而，光照射部4为以非接触方式加热晶圆W的加热部，该光照射部4包括例如由石英构成的窗部41和设于该窗部41的上方的灯加热器42。窗部41为将灯加热器42的光向下方引导的扁平的圆形的导光构件，以自处理容器11的顶部的中央部向下方突出的方式设置。窗部41的下表面以与载置台2的表面相对地方式形成为水平，并且作为处理容器11的内壁面而形成有顶面。
作为光源的灯加热器42经由窗部41向载置台2的表面(上表面)照射光。该光例如是波长为400nm～1mm的光，即红外线或可见光。灯加热器42由中央灯加热器43和周缘灯加热器44构成，周缘灯加热器44以包围中央灯加热器43的侧周部的方式设置。作为第1光照射部的中央灯加热器43和作为第2光照射部的周缘灯加热器44构成为能够互相独立地进行开闭的切换，中央灯加热器43向载置台2的中央部照射光，周缘灯加热器44向载置台2的周缘部照射光。
另外，设有环形加热器45，该环形加热器45为从侧方包围窗部41并且对其进行加热的导光构件用的加热部。在该例子中，环形加热器45的下端的高度与窗部41的下端的高度一致，例如，环形加热器45的下端与排气组件31的上表面之间的距离H1例如为60mm。另外，窗部41的下表面与载置于载置台2的晶圆W的表面之间的距离H2例如为5mm～30mm。
另外，窗部41构成为使自中央灯加热器43和周缘灯加热器44照射的光的透过率成为例如50％。因而，窗部41构成为具有吸光性的蓄热构件，在自中央灯加热器43或周缘灯加热器44照射光时，窗部41由于蓄热而温度上升。另外，在窗部41的上方沿着横向方向空开间隔地设有多个非接触型温度计(放射温度计)88，该非接触型温度计88接收自晶圆W被放射并透过窗部41的红外线，而向控制部10发送检测信号。然后，控制部10基于该检测信号来检测温度。也就是说，检测晶圆W的多个部位的表面温度。控制部10能够在后述的退火处理时基于该晶圆W的检测温度来调整已说明的载置台2的中央加热器21的输出，而使晶圆W的温度成为设定温度。
此外，如已说明那样，窗部41的光的透过率并不是100％。因而，自晶圆W发出的放射线的仅一部分透过窗部41并向非接触型温度计88放射。也就是说，检测温度低于实际的晶圆W的温度，但控制部10通过在检测温度上加上校正值来进行校正，并将该进行了校正的温度作为晶圆W的检测温度而进行处理。
另外，在上述的排气组件31的上方沿着处理容器11的周部设有环状的气体供给部5，该气体供给部5以自处理容器11的侧壁突出的方式沿着该处理容器11的周部形成。气体供给部5构成后述的向处理容器11内供给含有成膜气体的气体的成膜气体供给部。在气体供给部5的内周缘形成有多个气体喷出口51，该多个气体喷出口51沿着气体供给部5的周向成列。各气体喷出口51在窗部41和环形加热器45的下方开口，并以俯视观察时均朝向载置台2的中央部喷出气体的方式开口。
在气体供给部5内形成有沿着该气体供给部5的周部并且与各气体喷出口51连接的环状流路52，该环状流路52连通于自处理容器11的外侧连接的气体供给管53的下游端。而且，气体供给管53的上游侧经由流量调整部54连接于N2(氮气)气体供给源55。
在气体供给管53的流量调整部54的下游侧连接有气体供给管61、62的各下游端。在气体供给管61的上游侧，经由流量调整部63、气化部64、流量调整部65连接于N2气体供给源60。在气体供给管62的上游侧，经由流量调整部66、气化部67、流量调整部68连接于N2气体供给源69。上述的流量调整部63、65、66、68由阀和质量流量控制器构成，通过接收自后述的控制部10输出的控制信号来对相对于下游侧的气体的供给中断以及气体的供给流量进行调整。
在上述的气化部64以液体的状态储存有例如作为二胺的1,3-双(氨甲基)环己烷(H6XDA)。而且，通过自气体供给管61的上游侧向气化部64供给N2气体而使该液体气化，并作为第1成膜气体向气体供给管61的下游侧供给。将流量调整部63、65、气化部64以及N2气体供给源60设为第1成膜气体供给部6A。另外，在气化部67以液体状态储存有例如作为二异氰酸酯的1,3-双(异氰酸酯甲基)环己烷(H6XDI)。而且，通过自气体供给管62的上游侧向气化部67供给N2气体而使该液体气化，并作为第2成膜气体向气体供给管62的下游侧供给。将流量调整部66、68、气化部67以及N2气体供给源69设为第2成膜气体供给部6B。
通过上述这样构成配管系统，能够分别以期望的流量向气体供给管53供给第1成膜气体、第2成膜气体、N2气体，并自气体供给部5使这些气体喷出。此外，在未特别说明而仅记载为N2气体的情况下，是指单一的N2气体。也就是说，通过如上述那样供给N2气体来使液体气化从而生成第1成膜气体和第2成膜气体，因而在第1成膜气体和第2成膜气体中含有N2气体，但仅记载为N2气体的情况并不是指该成膜气体中的N2气体。
在后述的晶圆W的处理中，例如始终自气体供给源55向该气体供给部5进行N2气体的供给。对于在该晶圆W的处理中的成膜处理，在向气体供给部5分别供给第1成膜气体、第2成膜气体时，该N2气体作为各成膜气体的载气发挥作用。而且，在不向气体供给部5供给第1成膜气体和第2成膜气体时，该N2气体作为对处理容器11内进行吹扫的吹扫气体发挥作用。
另外，在气体供给管53设有加热该管壁的配管加热器56，从而防止第1成膜气体和第2成膜气体被冷却而在管壁成膜。此外，为了使配管加热器56发挥这样的作用，配管加热器56在气体供给管53的长度方向上设于相对较大的范围，但在图1中为了方便而以局部设置的方式示出。此外，上述的排气管加热器39也同样，为了便于图示而以局部设置的方式示出。此外，N2气体供给源55、60、69在图中以单体的方式示出，但也可以是同一气体供给源。
基板处理装置1包括作为计算机的控制部10，该控制部10包括程序、存储器、CPU。在程序中编入有命令(各步骤)以进行后述的针对晶圆W的处理，该程序储存于计算机存储介质，例如光盘、硬盘、磁光盘、DVD等，并安装到控制部10。控制部10利用该程序向基板处理装置1的各部分输出控制信号，从而控制各部分的动作。具体而言，利用控制信号来控制排气量调整阀35的开度的调整、排气管34的阀36的开闭、已说明的中央灯加热器43和周缘灯加热器44的各自的开闭的切换等各动作。另外，利用上述的控制信号还控制利用流量调整部63、65、66、68进行的相对于配管的下游侧的各气体的供给中断、利用升降机构17进行的载置台2的升降等。
接着，参照表示该基板处理装置1的动作的图4～图7和表示晶圆W的表面变化的形态的作为概略纵剖侧视图的图8A～图8E、图9A～图9C说明使用上述的基板处理装置1对晶圆W进行的处理。图8A示出利用基板处理装置1进行处理的处理前的晶圆W的表面部。在该表面部形成有例如由氧化硅构成的层71，在层71形成有作为图案的凹部72。在以下说明的基板处理装置1的处理中，向凹部72内填入聚脲膜73，以使聚脲膜73的表面的高度与该凹部72的外侧的层71的高度一致。
利用排气管加热器39、配管加热器56、侧壁加热器14、环形加热器45以成为例如150℃的方式进行加热，从而分别抑制排气管34、气体供给管53、处理容器11的侧壁、窗部41处的成膜。另外，在载置台2，利用中央加热器21的发热和制冷剂的相对于流路22的供给，以构成晶圆W的载置区域23的中央部20的温度成为例如80℃的方式进行调整。另一方面，为了抑制在该载置台2的周缘部的成膜，将载置台2的周缘加热器24调整为例如略高于载置区域23的温度、且低于窗部41的温度的温度。此时，停止来自中央灯加热器43和周缘灯加热器44的光照射。
接着，将如图8A所示地构成其表面的晶圆W经由开放的输送口13向处理容器11内送入。在该晶圆W被向位于待机位置的载置台2交接并载置于载置区域23之后，输送口13被关闭，该载置台2朝向处理位置上升。N2气体例如以100sccm～2000sccm自N2气体供给源55向气体供给部5供给，并自该气体供给部5喷出。另一方面，自排气组件31从处理容器11内排气，使该处理容器11内成为例如0.1Torr(13.3Pa)～10Torr(1.333×103Pa)。载置于载置台2的晶圆W利用来自该载置台2的热传递被加热到80℃。此外，使晶圆W成为如后所述那样易于进行成膜处理的相对较低的温度即可，也可以利用来自处理容器11的侧壁和窗部41的辐射热，从而成为略高于载置区域23的温度的温度，例如成为85℃左右。
接着，自第1成膜气体供给部6A向气体供给部5供给作为胺的第1成膜气体，并自该气体供给部5向处理容器11内喷出，而开始成膜处理(第一次成膜处理)(图4)。如上所述，由于晶圆W保持为相对较低的温度，因此第1成膜气体高效地吸附于该晶圆W。另一方面，由于窗部41、处理容器11的侧壁被加热到高于晶圆W的温度的150℃，因此，该第1成膜气体的吸附被抑制。之后，停止自第1成膜气体供给部6A供给第1成膜气体，并自气体供给部5喷出N2气体，在处理容器11内残留的第1成膜气体被吹扫，而自该处理容器11内去除。
然后，自第2成膜气体供给部6B向气体供给部5供给作为异氰酸酯的第2成膜气体，并自该气体供给部5向处理容器11内喷出。与第1成膜气体同样地，第2成膜气体高效地吸附于温度相对较低的晶圆W。而且，吸附于晶圆W的第1成膜气体与第2成膜气体反应而发生由脲键的形成导致的聚合，从而成膜聚脲膜73(图5)。另一方面，能够抑制该第2成膜气体吸附于成为高于晶圆W的温度的温度的窗部41、处理容器11的侧壁。如此，由于第1成膜气体、第2成膜气体均被抑制吸附，因而窗部41和处理容器11的侧壁处的聚脲膜73的成膜被抑制。此外，对于与该窗部41以及处理容器11的侧壁同样地被加热的排气管34、气体供给管53，也被抑制成膜。
之后，停止自第2成膜气体供给部6B供给第2成膜气体，并自气体供给部5喷出N2气体，在处理容器11内残留的第2成膜气体被吹扫，而自该处理容器11内去除。此后，将上述一系列的包括第1成膜气体的供给、吹扫、第2成膜气体的供给、吹扫的处理设为成膜循环，重复进行该成膜循环，聚脲膜73的膜厚上升。
在进行规定次数的成膜循环时，例如在继续进行自气体供给部5的N2气体的喷出和处理容器11内的排气的状态下，开始自中央灯加热器43和周缘灯加热器44进行的光照射(图6)。此外，在该图6和后述的图7中，由虚线的箭头示出光路。另外，图8B示出该退火处理开始时的晶圆W，由于沿着凹部72形成聚脲膜73，因此该聚脲膜73具备窄幅的凹部74。凹部74的底面低于凹部72的外缘的高度，因而聚脲膜73的相对于凹部72的填充成为不完全的状态。
利用上述的光照射，窗部41的温度上升，并成为使聚脲膜73解聚的温度以上的温度，例如350℃。由于成为这样的高温，因此在成膜处理时，略微形成于该窗部41的聚脲膜73急剧地解聚，由解聚而生成的气体通过排气而被去除。由于该窗部41的聚脲膜73被去除，因而光被向晶圆W供给而使该晶圆W急速升温，例如成为280℃。由于晶圆W的温度低于窗部41的温度，因此聚脲膜73的解聚相对缓慢地进行，由于解聚而气化的聚脲膜73的表面部向周围的环境扩散并通过排气而被去除。另外，通过去除窗部41的聚脲膜73，从而进行已说明的利用非接触型温度计88对晶圆W的表面温度进行的测量、和基于该测量的对中央加热器21的输出的调整。
另外，构成成为热源的中央灯加热器43和周缘灯加热器44的光照射部4为与载置台2分开设置并以非接触方式加热晶圆W的结构，因此，该载置台2难以受到光照射部4的发热的影响。而且，通过供给制冷剂来对载置台2的构成载置区域23的中央部20进行温度调整。而且，与晶圆W相比，载置台2的温度较高，因此载置台2的热容量也大于晶圆W的热容量，而使来自晶圆W的热传递的影响较小。因而，退火处理时的该载置台2的温度变化被抑制，载置台2的中央部20例如与成膜处理时同样地被维持在80℃。
在开始光照射后经过规定时间时，停止自中央灯加热器43和周缘灯加热器44的光照射，退火处理暂时结束，而晶圆W的温度、窗部41的温度分别以返回80℃、150℃的方式下降。图8C示出该退火处理结束时的晶圆W。由于如已说明那样去除了表面部，因而在凹部72的外侧和凹部72的侧壁的上侧，聚脲膜73被去除而使层71暴露，并且窄幅的凹部74消失。而且，在凹部72的底部残留有聚脲膜73。
由于在上述的第一次退火处理中抑制了载置区域23的温度变化，因此，通过停止光照射，晶圆W的温度快速地被调整为80℃，在该晶圆W的温度调整后，开始与已说明的第一次成膜处理同样的第二次成膜处理。即，开始第二个处理循环。在该第二次成膜处理中，如上所述，窄幅的凹部74消失，因此第1成膜气体和第2成膜气体相对易于向层71的凹部72内流入。因而，凹部72的底部处的聚脲膜73的膜厚相对快速地上升。
接着，开始与已说明的第一次退火处理同样的第二次退火处理。图8D示出该第二次退火处理开始时的晶圆W。由于以在凹部72残留有聚脲膜73的状态进行了第二次成膜处理，因而在第二次退火处理开始时，聚脲膜73的凹部74的底面高于第一次退火处理开始时的凹部74的底面。即，相比于第一次退火处理开始时，进行了在凹部72处填充聚脲膜73。而且，通过进行第二次退火处理，与第一次退火处理同样地，成膜在窗部41的聚脲膜73被去除，并且晶圆W处的聚脲膜73的表面部被去除。图8E示出第二次退火处理结束时的晶圆W，聚脲膜73形成到凹部72内的比第一次退火处理结束时的位置高的位置。
而且，通过重复进行包括成膜处理和退火处理的处理循环，从而进行凹部72处的聚脲膜73的填充。通过这样地进行凹部72处的填充，而使成膜处理结束时的聚脲膜73的表面的平坦性提高(图9A)。如此，在平坦性提高了的状态下进行退火处理，使聚脲膜73的表面与凹部72的外侧的高度一致(图9B)。在规定次数的处理循环结束时，将该晶圆W自处理容器11送出。此外，图9A示出最后的处理循环中的退火处理开始时的晶圆W，图9B示出最后的处理循环中的退火处理结束时的晶圆W。
此外，关于自处理容器11送出的晶圆W，在其表面形成了具有气体的透过性的膜(覆盖膜)75，之后，通过加热使聚脲膜73解聚而生成的气体经由覆盖膜75去除。由此，凹部72内构成为用于使之后形成于晶圆W的配线彼此绝缘的密封的空间(空气隙)(图9C)。也就是说，聚脲膜73为用于形成该空气隙的牺牲膜。
在上述的执行处理循环过程中，关于载置台2的周缘加热器24，例如保持在比窗部41、处理容器11的侧壁低的温度，因而在如上述那样自处理容器11送出晶圆W时，在载置台2的周缘部的位置限制部25稍微成膜有聚脲膜73。在自该处理容器11送出晶圆W后，载置台2位于处理位置，在与执行处理循环时同样地相对于处理容器11内进行N2气体的供给和排气的状态下，自周缘灯加热器44照射光。而且，例如将周缘加热器24设为比执行处理循环时高的温度，例如200℃。利用来自周缘灯加热器44的光照射和周缘加热器24的发热，位置限制部25的温度达到例如350℃，其表面的聚脲膜73由于解聚而被去除。即，对载置台2处的晶圆W的载置区域23的外侧进行清洗。
由于利用周缘灯加热器44向载置台2的周缘部照射限定的光，并且使中央加热器21和周缘加热器24中仅周缘加热器24的温度上昇，因此，在该清洗过程中，载置台2的中央部20的温度上升也被抑制。之后，停止自周缘灯加热器44的光照射，而结束上述的清洗。在清洗结束之后，向处理容器11送入晶圆W，通过如已说明那样重复进行处理循环来进行处理。如上所述，由于抑制了清洗过程中的、中央部20的温度上升，因此，清洗后载置于中央部20的载置区域23的晶圆W快速地完成温度调整，并开始已说明的处理循环。该清洗例如在每处理1张晶圆W时进行，但也可以在每处理多张晶圆W时进行。
如后述的评价试验所示，对于将晶圆W暴露于等离子体来进行聚脲膜73的表面部的去除的情况，在由于构成聚脲膜73的交联断裂而产生的自由基的作用下，产生该聚脲膜73劣化了的成分。如上所述，由于聚脲膜73为牺牲膜，因而在后续的处理中被去除，但在进行该去除时，有可能导致该劣化了的成分作为残渣而滞留于晶圆W。但是，采用基板处理装置1，通过自灯加热器42进行光照射来加热晶圆W，而使形成于该晶圆W的聚脲膜73解聚，从而对其表面部进行去除。也就是说，以不使用等离子体而不会生成上述的自由基的方式去除聚脲膜73的表面部，因此，能够抑制上述的残渣的生成。
而且，根据基板处理装置1，设为在共用的处理容器11内对晶圆W进行成膜处理和退火处理的结构。因而，与设置成膜处理专用的处理容器、退火处理专用的处理容器并在这些处理容器之间输送晶圆W来进行处理的情况相比，对于基板处理装置1，不需要在处理容器之间输送晶圆W，因此能够得到较高的生产率。此外，也可以在使晶圆W自载置台2分开的状态下进行上述的退火处理。也就是说，也可以如后述的例子那样通过被支承于销从而在使晶圆W自载置台2的表面分开的状态下进行加热。
另外，在成膜处理时，为了使成膜气体高效地吸附于晶圆W，优选将晶圆W设为相对较低的温度。另一方面，在退火处理时，为了去除聚脲膜73，而需要将晶圆W设为相对较高的温度。如此，在成膜处理时和退火处理时，晶圆W的适当的温度范围不同。对于上述的基板处理装置1，在保持为相对较低温度的载置台2的中央部20载置晶圆W，如上所述，在退火处理时通过使光照射部4向晶圆W照射光从而以非接触方式加热晶圆W。由于是非接触方式的加热，因此，在停止了该光照射时，晶圆W难以受到光照射部4的温度的影响。另一方面，由于与晶圆W接触的载置台2的中央部20的温度被设为相对较低的状态，因此，即使不使该载置台2的中央加热器21的温度下降来冷却载置台2，晶圆W也会快速降温。也就是说，无需由在成膜处理与退火处理之间切换而导致的中央加热器21的升温和降温，而能够抑制晶圆W的温度调整所需要的时间变长。因而，在如上述那样重复处理循环时，能够快速地开始接着退火处理的成膜处理，因而能够获得较高的生产率。另外，在处理了一张晶圆W后将下一晶圆W载置于载置台2时，能够快速地调整晶圆W的温度并开始处理，因此，从这一观点来看，也能够获得较高的生产率。此外，如上所述，不需要为了在成膜处理时与退火处理时之间切换而变更中央加热器21的温度，但也可以对该温度进行略微的变更。也就是说，并不限定于在各处理之间使载置台2的载置区域23的温度一定。
根据凹部72的长宽比，能够利用一次成膜处理和退火处理将聚脲膜73充分地填入凹部72。另外，不一定必须在凹部72内将聚脲膜73填入到其表面与凹部72的外侧的高度相同为止。也就是说，对于一张晶圆W，并不限定于重复进行上述的处理循环，也可以仅进行一次处理循环。在该情况下，也能够如上述那样抑制一个晶圆W与下一晶圆W之间的处理间隔变长，因此，能够谋求生产率的提高。
而且，在成膜处理时，利用灯加热器42将窗部41加热到高于晶圆W的温度的温度，而抑制该窗部41处的成膜。因而，在开始退火处理后利用一点时间自窗部41去除聚脲膜73，而向晶圆W照射光。由此，能够在开始退火处理后使晶圆W快速地升温，因而能够获得更高的生产率。
而且，作为灯加热器42，包括周缘灯加热器44，该周缘灯加热器44在晶圆W的处理后向晶圆W的载置区域23的外侧即载置台2的周缘部局部地照射光来进行清洗。利用该清洗，能够防止由之前的晶圆W的处理时形成于载置台2的周缘部的聚脲膜73产生微粒而导致在后续的晶圆W的处理发生不良情况。另外，通过使用自载置台2分开设置的周缘灯加热器44来进行这样的清洗，从而能够抑制清洗过程中的载置台2的中央部20的温度上升，而能够如已说明的那样在清洗后快速地开始晶圆W的处理。此外，并不限定于利用自周缘灯加热器44的光照射和载置台2的周缘加热器24的温度上升来进行清洗，例如也可以通过仅进行这些方式中的一者来实施清洗。
另外，在上述的气体供给部5开口有多个气体喷出口51，但只要能够向晶圆W供给气体即可，因而也可以仅开口一个。另外，在上述的例子中，为了在各配管和处理容器11抑制不必要的聚脲膜73的成膜，而在互不相同的时刻向处理容器11内供给第1成膜气体和第2成膜气体，但也可以同时向处理容器11内供给这些成膜气体来进行成膜。另外，根据所使用的成膜气体的种类，成膜处理时的适当的晶圆W的温度也不同。即，只要能够成膜，也可以不设置作为加热部的中央加热器21。也就是说，可以不进行载置台2的加热。另一方面，为了如上述那样在退火处理时抑制由来自晶圆W的热传递导致的载置台2的温度上升而能够快速地开始成膜处理，优选设置构成载置台2的冷却部的流路22。
接着，参照图10以与基板处理装置1的不同点为中心说明作为基板处理装置1的第1变形例的基板处理装置80。对于该基板处理装置80，未设置周缘灯加热器44，而在退火处理时仅利用来自中央灯加热器43的光照射来加热晶圆W。而且，在中央灯加热器43上设有第1反射构件82，该第1反射构件82与作为移动机构的旋转机构81连接，并能够绕纵轴旋转自如。设有俯视观察呈环状的第2反射构件83，该第2反射构件83从侧方包围该第1反射构件82，并且配置于载置台2的周缘部之上。而且，在第1反射构件82的上方设有能够与中央灯加热器43独立地进行光照射的激光束照射部84，该激光束照射部84朝向第1反射构件82照射激光束。旋转机构81、第1反射构件82、第2反射构件83以及激光束照射部84构成第2光照射部。
图10中的直线的箭头示出自激光束照射部84照射的激光束的光路。向第1反射构件82照射的激光束朝向横向反射，并向第2反射构件83照射。第2反射构件83将该激光束朝向下方反射，该激光束透过窗部41向载置台2的位置限制部25照射。通过旋转第1反射构件82，从而改变被该第1反射构件82反射的激光束的方向，使照射激光束的位置在第2反射构件83的周向上移动。通过该第2反射构件83处的照射位置的移动，而使照射激光束的位置沿着位置限制部25的周向移动，从而遍及位置限制部25的整周地进行清洗。此外，代替使第1反射构件82构成为能够相对于载置台2旋转，通过使载置台2构成为能够旋转，也能够使载置台2处的照射激光束的位置沿着位置限制部25的周部移动。也就是说，第1反射构件82和第2反射构件83能够相对于载置台2进行相对移动即可。
图11中示出作为基板处理装置1的第2变形例的基板处理装置85。以与基板处理装置1的不同点为中心说明该基板处理装置85。在该基板处理装置85的载置台2作为构成加热部的光源而设有LED(Light Emitting Diode，发光二极管)86。另外，在载置台2上设有多个销87，利用该销87，晶圆W的背面被支承为相对于作为加热部的LED86分离开。而且，在退火处理时，代替自上述的灯加热器42进行光照射，而通过自LED86进行光照射来加热晶圆W，从而进行退火处理。这样构成装置也是，成为热源的LED86以非接触方式加热晶圆W来进行退火处理，因此在接下来进行成膜处理时，晶圆W的温度难以受到LED86的影响。因而，能够与基板处理装置1同样地在退火处理后快速地开始成膜处理，而能够谋求生产率的提高。LED86例如由光源主体86A和使自光源主体86A发出的光向上方透过窗部86B构成。另外，在窗部86B的下方设有多个非接触型温度计88。在退火处理时，利用来自光源主体86A的光来加热窗部86B的表面，而去除在该窗部86B成膜的聚脲膜73，从而能够与基板处理装置1同样地检测晶圆W的多个部位的温度。然后，基于该检测温度，以使晶圆W成为设定温度的方式调整LED86的输出(光源主体86A的光强度)。
如作为已说明的各基板处理装置的例子所示，作为成为以非接触方式加热晶圆W的热源的加热部，能够由灯构成，作为该灯，可以为LED。另外，对于基板处理装置1，也可以设置具备加热电阻的发热体作为加热部，来代替在处理容器11的顶部设置光照射部4，并利用来自该发热体的辐射热以非接触方式加热晶圆W。在这样构成了装置的情况下也是，在退火处理之后接着进行成膜处理的晶圆W的温度难以受到发热体的温度的影响，因此能够快速地开始成膜处理。因而，作为用于加热晶圆W的加热部，可以是被电阻加热的发热体。
此外，本申请公开的技术并不限定于上述的实施方式，在其主旨的范围内能够进行各种变形、省略以及置换。
例如在上述的实施方式中，作为形成于晶圆W的有机膜的材料，示出了使用聚脲的例子，但只要是能够热分解的有机材料，也可以使用其他的有机材料。作为聚脲以外的能够热分解的有机材料，可以考虑聚氨酯、丙烯树脂、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酰胺、酚醛树脂或能够加热气化的低分子材料等。因而，使用聚脲以外的聚合物也能够形成有机膜。另外，例如，作为成膜聚脲膜73的材料的一个例子而示出了H6XDA、H6XDI，但并不限定于使用这些材料，例如还能够使用其他公知的材料来成膜聚脲膜73。
(评价试验)
接着，说明与已记载的实施方式相关联地进行的评价试验。
(评价试验1)
作为评价试验1，如上述的实施方式中已说明的那样，进行通过加热晶圆W来去除聚脲膜的表面部的退火处理。也就是说，不将晶圆W暴露于等离子体地去除了聚脲膜。关于处理时的晶圆W的温度，根据每个晶圆W变更。而且，关于处理后的各晶圆W，计算出聚脲膜73的去除速率(被去除的聚脲膜的膜厚/处理时间)。另外，作为比较试验1，向处理容器内供给氩气和氧气，使这些气体等离子体化，从而在真空环境下蚀刻形成于晶圆W的表面的聚脲膜的表面部。在该比较试验1中，也与评价试验1同样地，根据每个晶圆W变更温度来进行处理。而且，对于处理后的各晶圆W，计算出聚脲膜的去除速率(蚀刻速率)。
将上述的评价试验1的试验结果表示在图12的图表中。图表的横轴表示晶圆W的温度(单位：℃)，图表的纵轴表示聚脲膜的去除速率(单位：nm/分)。在图表中，分别绘制评价试验1、比较试验1的结果，而且，表示基于评价试验1、比较试验1各自的结果制作而成的近似直线。
根据各近似直线可知，对于在本实施方式的去除方法与等离子体蚀刻的去除方法之间得到相同的去除速率的情况，本实施方式的去除方法需要使晶圆W的温度升高。但是，各近似直线的倾斜没有较大的差异。即，在本实施方式的去除方法与等离子体蚀刻的去除方法之间，在温度的变化量相同的情况下，去除速率的变化量也相同。因而可知，在本实施方式的去除方法和等离子体蚀刻的去除方法之间，去除速率的控制性不存在较大的差异。
(评价试验2)
作为评价试验2，使用试验用的装置进行与上述的基板处理装置1的退火处理同样的处理，从而去除了形成于晶圆W表面的聚脲膜的表面部，之后，测量出残留于晶圆W的聚脲膜的膜厚。对于晶圆W，以膜厚成为50nm、100nm、200nm、500nm的方式形成了聚脲膜，将这样对膜厚为50nm、100nm、200nm、500nm的晶圆W进行的试验分别设为评价试验2－1、2－2、2－3、2－4。而且，对于这些评价试验2－1～2－4，根据每个晶圆W变更处理时的晶圆W的温度，变更的范围为260℃～300℃。
图13的图表表示评价试验2的结果。图表的横轴表示晶圆W的温度(单位：℃)，图表的纵轴表示被去除的表面部的膜厚(单位：nm)。根据该图表，关于评价试验2－1～2－4，示出了在260℃～300℃的范围内温度越高则残留的聚脲膜的膜厚越小以及随着晶圆W的温度升高而在评价试验2－1～2－4中残留的膜厚之差减小的情况。因而，能够根据晶圆W的温度调整退火处理后的各膜厚的聚脲膜73的残留量，因而可知，能够如已记载的实施方式中说明的那样进行退火处理，来仅去除聚脲膜73的一部分。
(评价试验3)
与已说明的实施方式同样地，在具有层71的晶圆W表面成膜聚脲膜73，并获取晶圆W的截面的图像，该层71形成有用于形成图案的凹部72。以膜厚成为100nm的方式设定并进行该成膜处理。而且，在该成膜后，进行将晶圆W加热至290℃的退火处理，去除聚脲膜73的表面部，并获取晶圆W的截面的图像。对凹部72的深度相同、且图案的半间距(日文：ハーフピッチ)互不相同的多个晶圆W进行这样的成膜处理、退火处理并进行退火处理前后的截面图像的获取。作为该半间距，分别为40nm、80nm、120nm、150nm、200nm、250nm、300nm。
图14作为示意图示出了获取到的图像。自左侧去向右侧排列地示出由从半间距为40nm、120nm、200nm、300nm的晶圆W获取到的图像得到的示意图，图的上层示出退火处理前的晶圆W，下层示出退火处理后的晶圆W。省略了对半间距为80nm、150nm、250nm的晶圆W的图示，但在对退火处理前的各晶圆W进行观察时，成为如下结果：半间距越大，凹部72的底面与聚脲膜73的处于凹部72的外侧的表面之间的高度越大。另外，在附图中，由虚线表示退火处理前的晶圆W的凹部72的底面的高度。而且，在对退火处理后的各晶圆W进行观察时，成为如下结果：在晶圆W之间，凹部72内的聚脲膜73的厚度大致相同，并且，在凹部72的外侧，聚脲膜73被去除，而层71的表面暴露。
因而可知，即使在退火处理前自凹部72的底面观察到的聚脲膜73的表面的高度不同，也能够使退火处理后的聚脲膜的膜厚彼此一致。而且，根据该评价试验3的结果可知，无论凹部72的宽度如何，通过进行实施方式中说明的处理循环都能够使聚脲膜73残留。而且，如此利用一次处理循环而在凹部72内残留聚脲膜73，因此，如实施方式中说明的那样，认为通过重复处理循环能够使聚脲膜73在凹部72内堆积。
(评价试验4)
作为评价试验4(4－1～4－8)，对于对表面进行了包含聚脲膜的形成在内的各种处理的基板和未对表面进行处理的硅制的基板的各表面，进行XPS(X射线光电子能谱)，测量了C1s的光电子发射强度。以下，具体说明评价试验4－1～4－8。作为评价试验4－1，对未进行上述的处理的作为裸硅的基板的表面进行了测量。作为评价试验4－2，对进行如下处理后的基板的表面进行了测量：进行了以使膜厚成为150nm的方式在基板成膜聚脲膜的成膜处理，之后进行在N2气体环境下以350℃加热5分钟的退火处理。作为评价试验4－3～4－8，对在成膜处理后且在退火处理前除了将基板暴露于等离子体以外与评价试验4－2同样地进行了处理的基板的表面进行了测量。在评价试验4－3～4－8之间，用于生成等离子体的气体不同。在评价试验4－3、4－4、4－5、4－6、4－7、4－8中，由Ar(氩)气体、O2(氧)气体、CO2(二氧化碳)气体、H2(氢)气体和N2气体的混合气体、CF4(四氟甲烷)气体、C4F8(八氟环丁烷)气体分别形成等离子体。
图15的柱状图示出该评价试验4的结果，图表的纵轴表示测量出的C1s的强度。在使用了裸硅的评价试验4－1与未进行等离子体处理而进行了退火处理的评价试验4－2之间，C1s的强度不存在较大的差异。而且，如图表所示，使用了Ar气体的等离子体的评价试验4－3的C1s的强度略大于评价试验4－2的C1s的强度。而且，在使用了各种等离子体的评价试验4－4～4－8中，相比于评价试验4－2，C1s的强度明显变大。在暴露于等离子体的评价试验4－3～4－8中，C1s的强度较大，认为这是由于如已说明那样产生了聚脲膜的劣化，因而生成了未被退火处理去除的化合物。由该评价试验4的结果示出，由于在聚脲膜的成膜处理后不暴露于等离子体而进行聚脲膜的去除的上述的实施方式中，能够抑制聚脲膜的劣化并减少残渣，因而是有效的。
(评价试验5)
作为评价试验5，加热晶圆W，供给成膜气体而形成聚脲膜，根据处理后的晶圆W计算出沉积速率(聚脲膜的膜厚/成膜处理时间)。对多个晶圆W进行处理，在80℃～95℃的范围内根据每个晶圆W变更成膜处理时的温度。
图16的半对数坐标图表示评价试验5的结果，图表的纵轴表示沉积速率(单位：nm/分)，横轴表示晶圆W的温度(单位：℃)。如图表所示，在晶圆W的温度为80℃、85℃、90℃、95℃时，沉积速率大约为800nm/分、110nm/分、30nm/分、12nm/分。如此一来，根据相对较小的温度的变化，沉积速率相对较大程度地变化。因而，根据该评价试验5确认到的是，如实施方式所示，能够通过相对于晶圆W的温度使处理容器内的各构件的温度较高，而使聚脲膜在晶圆W高效地成膜，另一方面，较大程度地抑制聚脲膜相对于处理容器内的各构件的成膜。

Claims (10)

1.一种基板处理装置，其中，
该基板处理装置包括：
处理容器，其在内部形成真空环境；
载置部，其用于在所述处理容器内载置基板；
成膜气体供给部，其向载置于所述载置部的所述基板供给用于成膜有机膜的成膜气体；
加热部，其为通过向所述基板照射光来进行加热的光照射部，以与所述基板非接触的方式加热载置于所述载置部的该基板，而去除所述有机膜的表面部；以及
清洗机构，其在基板未载置于所述载置部时，去除在该载置部处的所述基板的载置区域的外侧成膜了的所述有机膜，
其中，所述光照射部包括向所述基板的载置区域照射光的第1光照射部，
所述清洗机构由与所述第1光照射部独立地向所述载置区域的外侧照射光来进行加热的第2光照射部构成。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
该基板处理装置设有控制部，在将成膜气体的相对于所述基板的供给和接着该成膜气体的供给进行的相对于基板的光照射设为处理循环时，所述控制部输出控制信号，以对一个该基板重复进行所述处理循环。
3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，
所述第2光照射部包括：
激光束照射部，其用于照射激光束；
反射构件，其反射该激光束而向所述载置部的周缘部照射；以及
移动机构，其以使所述激光束的照射位置沿着所述载置部的周缘部移动的方式使所述反射构件相对于所述载置部相对移动。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的基板处理装置，其中，
所述光照射部包括：
光源；以及
导光构件，其使自该光源照射的光透过而向所述基板供给，并且形成所述处理容器的内壁面，
该基板处理装置设有导光构件用的加热部，该加热部用于加热所述导光构件。
5.根据权利要求4所述的基板处理装置，其中，
在所述成膜气体供给部供给所述成膜气体时，所述导光构件用的加热部以使导光构件的温度成为高于所述基板的温度的温度的方式进行加热。
6.根据权利要求4所述的基板处理装置，其中，
利用所述导光构件因吸收自所述光源照射的光而产生的蓄热以及由所述导光构件用的加热部进行的加热，在向所述基板进行光照射时，所述导光构件成为使所述有机膜解聚的温度。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的基板处理装置，其中，
该基板处理装置设有冷却部，在自所述光照射部向所述基板照射光时，所述冷却部冷却所述载置部。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的基板处理装置，其中，
所述有机膜为聚合物。
9.根据权利要求8所述的基板处理装置，其中，
所述聚合物为具有脲键的聚合物。
10.一种基板处理方法，其中，
该基板处理方法包括以下工序：
在处理容器的内部形成真空环境；
在所述处理容器内的载置部载置基板；
利用成膜气体供给部向载置于所述载置部的所述基板供给成膜气体而形成有机膜；以及
利用作为通过向所述基板照射光来进行加热的光照射部的、与所述基板非接触的加热部加热载置于所述载置部的该基板，而去除所述有机膜的表面部，
所述基板处理方法还包括以下工序：在基板未载置于所述载置部时，利用清洗机构去除在该载置部处的所述基板的载置区域的外侧成膜了的所述有机膜，
其中，所述光照射部包括向所述基板的载置区域照射光的第1光照射部，
所述清洗机构由与所述第1光照射部独立地向所述载置区域的外侧照射光来进行加热的第2光照射部构成。
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GR01 Patent grant
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