JP2014045065A - Substrate processing method and substrate processing apparatus - Google Patents

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弘喜 樹山
Kazuhiro Honsho
一大 本庄
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus, which can introduce an impurity only into an extremely shallow region of a surface layer of a substrate in a short processing time.SOLUTION: A substrate processing method comprises: discharging a coating liquid containing dopant to a surface of a rotating silicon substrate to coat a whole area of the surface with the coating liquid; subsequently forming a multi-layer thin film 101 containing dopant on the substrate surface by heating the substrate; and diffusing the dopant contained in the thin film 101 on the substrate surface on which the multi-layer thin film 101 is formed, by exposing flash light on the substrate surface to heat the substrate surface. Since the exposure time of the flash light is an extremely short time of not less than 0.01 ms and not more than 100 ms, the heated time of a neighborhood of the substrate surface is extremely short, thereby reducing a diffusion length of the dopant and allowing an impurity to be introduced only into an extremely shallow region of a surface layer of the substrate.

Description

本発明は、シリコンの半導体ウェハーなどの基板の表面にホウ素などのドーパントを導入する基板処理方法および基板処理装置に関する。   The present invention relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus for introducing a dopant such as boron into the surface of a substrate such as a silicon semiconductor wafer.

半導体デバイスの製造プロセスにおいて、不純物（ドーパント）導入は半導体ウェハー内にｐｎ接合を形成するための必須の工程である。現在、不純物導入は、イオン打ち込み法とその後のアニール法によってなされるのが一般的である。イオン打ち込み法は、ボロン（Ｂ）、ヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）といった不純物の元素をイオン化させて高加速電圧でシリコンの半導体基板に衝突させて物理的に不純物注入を行う技術である。注入された不純物はアニール処理によって活性化される。   In a semiconductor device manufacturing process, introduction of impurities (dopant) is an essential step for forming a pn junction in a semiconductor wafer. Currently, impurities are generally introduced by ion implantation and subsequent annealing. The ion implantation method is a technique in which impurity elements such as boron (B), arsenic (As), and phosphorus (P) are ionized and collided with a silicon semiconductor substrate at a high acceleration voltage to physically perform impurity implantation. The implanted impurities are activated by annealing.

不純物導入に際して、従来より広く行われているイオン打ち込み法は不純物の打ち込み深さおよび濃度を制御しやすいという利点を有している。しかし、近年、半導体デバイスのさらなる微細化にともなって基板の表層の極浅い領域（深さ数ｎｍ以下）のみに不純物を導入することが要求されている。このような極浅い表層領域のみに正確に不純物を注入することはイオン打ち込み法では困難である。   When introducing impurities, the ion implantation method that has been widely used conventionally has an advantage that the implantation depth and concentration of impurities can be easily controlled. However, in recent years, with the further miniaturization of semiconductor devices, it has been required to introduce impurities only into a very shallow region (a depth of several nm or less) on the surface layer of the substrate. It is difficult for the ion implantation method to accurately implant impurities only in such an extremely shallow surface layer region.

また、半導体基板の表面にホウ素などのドーパントを含有する塗布液を塗布して膜形成を行い、続く熱処理によってドーパントを基板に熱拡散させる技術も開発されている（特許文献１）。しかし、特許文献１に開示される技術によっても、熱拡散によってドーパントが深く拡散することとなるため、基板表層の極浅い領域のみへの不純物導入は困難であった。   In addition, a technique has been developed in which a coating liquid containing a dopant such as boron is applied to the surface of a semiconductor substrate to form a film, and the dopant is thermally diffused into the substrate by subsequent heat treatment (Patent Document 1). However, even with the technique disclosed in Patent Document 1, since the dopant is diffused deeply by thermal diffusion, it is difficult to introduce impurities only into an extremely shallow region of the substrate surface layer.

そこで、湿式処理によってドーパントを含む単分子層をシリコンの基板の表面に形成し、その後の熱処理によってドーパントを基板表層に拡散させることにより、基板表層の極めて浅い領域のみに不純物を導入する技術が研究されている（非特許文献１参照）。単分子層からのドーパント拡散であれば、基板の表層の極浅い領域のみに不純物を導入することができる。   Therefore, a technology that introduces impurities only in a very shallow region of the substrate surface by forming a monomolecular layer containing a dopant on the surface of the silicon substrate by wet processing and diffusing the dopant into the substrate surface layer by subsequent heat treatment is studied. (See Non-Patent Document 1). In the case of dopant diffusion from a monomolecular layer, impurities can be introduced only into a very shallow region of the surface layer of the substrate.

特開平７−１２２５１４号公報JP 7-122514 A

JOHNNY C.HO,ROIE YERUSHALMI,ZACHERY A.JACOBSON,ZHIYONG FAN,ROBERT L.ALLEY and ALI JAVEY、Controlled nanoscale doping of semiconductors via molecular monolayers、nature materials、Nature Publishing Group、vol.7,p62-67、２００７年１１月１１日にオンライン公表JOHNNY C.HO, ROIE YERUSHALMI, ZACHERY A.JACOBSON, ZHIYONG FAN, ROBERT L.ALLEY and ALI JAVEY, Controlled nanoscale doping of semiconductors via molecular monolayers, nature materials, Nature Publishing Group, vol.7, p62-67, 2007 Published online on November 11

非特許文献１に開示される技術では、フッ酸によって自然酸化膜を除去した後、表面状態を安定させるために水素終端処理が行われる。そして、水素終端されたシリコンの基板の表面にドーパントを含む薬液を供給することによって水素終端をドーパントに置き換え、ドーパントを含む単分子層を形成している。その後、二酸化ケイ素のキャップ膜を形成し、光照射熱処理を行うことによってドーパントを基板表面に拡散させている。   In the technique disclosed in Non-Patent Document 1, after the natural oxide film is removed with hydrofluoric acid, hydrogen termination treatment is performed to stabilize the surface state. Then, a hydrogen-terminated silicon substrate is supplied with a chemical solution containing a dopant to replace the hydrogen termination with a dopant, thereby forming a monomolecular layer containing the dopant. Thereafter, a cap film of silicon dioxide is formed, and a dopant is diffused on the substrate surface by performing a light irradiation heat treatment.

しかしながら、非特許文献１に開示される技術によって単分子層を形成するのには、非常な長時間（例えば、非特許文献１では２．５時間）が必要である。単分子層を形成するプロセスにこのような長時間を要すると、実用的なスループットが得られない。   However, it takes a very long time (for example, 2.5 hours in Non-Patent Document 1) to form a monomolecular layer by the technique disclosed in Non-Patent Document 1. If such a long time is required for the process of forming the monomolecular layer, a practical throughput cannot be obtained.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、短い処理時間にて基板表層の極めて浅い領域のみに不純物を導入することができる基板処理方法および基板処理装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus capable of introducing impurities only into a very shallow region of the substrate surface layer in a short processing time. .

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板の表面にドーパントを導入する基板処理方法において、基板の表面にドーパントを含む塗布液を塗布し、多分子層の薄膜を形成する薄膜形成工程と、前記薄膜を形成した基板の表面にフラッシュ光を照射して加熱することにより、前記薄膜に含まれるドーパントを基板の表面に拡散させるフラッシュ加熱工程と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the invention of claim 1 is a substrate processing method for introducing a dopant into the surface of a substrate, wherein a coating liquid containing the dopant is applied to the surface of the substrate to form a thin film of a multi-layer. And a flash heating step of diffusing the dopant contained in the thin film to the surface of the substrate by irradiating the surface of the substrate on which the thin film is formed with flash light and heating.

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る基板処理方法において、前記フラッシュ加熱工程の前に、前記薄膜の一部を剥離することによって所定厚さの薄膜を基板の表面に残留させる剥離工程をさらに備えることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the substrate processing method according to the first aspect of the present invention, a thin film having a predetermined thickness remains on the surface of the substrate by peeling off a part of the thin film before the flash heating step. It is further characterized by further comprising a peeling step.

また、請求項３の発明は、基板の表面にドーパントを導入する基板処理装置において、基板の表面にドーパントを含む塗布液を塗布する塗布処理部と、前記塗布液が塗布された基板を加熱し、ドーパントを含む多分子層の薄膜を基板の表面に形成する焼成処理部と、前記薄膜が形成された基板の表面にフラッシュ光を照射して加熱することにより、前記薄膜に含まれるドーパントを基板の表面に拡散させるフラッシュ加熱部と、を備えることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus for introducing a dopant into a surface of a substrate, wherein a coating processing unit that applies a coating liquid containing the dopant to the surface of the substrate, and a substrate on which the coating liquid is applied are heated. A baking treatment unit for forming a thin film of a multi-molecular layer containing a dopant on the surface of the substrate, and heating the surface of the substrate on which the thin film is formed by irradiating flash light, thereby heating the dopant contained in the thin film to the substrate. And a flash heating unit for diffusing to the surface of the substrate.

また、請求項４の発明は、請求項３の発明に係る基板処理装置において、前記フラッシュ光を照射する前に、前記薄膜の一部を剥離することによって所定厚さの薄膜を基板の表面に残留させる剥離処理部をさらに備えることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the substrate processing apparatus according to the third aspect of the present invention, a thin film having a predetermined thickness is formed on the surface of the substrate by peeling off a part of the thin film before irradiating the flash light. It is further characterized by further comprising a peeling treatment part to be left.

請求項１および請求項２の発明によれば、基板の表面にドーパントを含む塗布液を塗布して多分子層の薄膜を形成し、その薄膜を形成した基板の表面にフラッシュ光を照射して加熱することにより、薄膜に含まれるドーパントを基板の表面に拡散させるため、薄膜を含む基板の表面近傍が加熱されている時間は極めて短く、ドーパントの拡散距離も短くなって基板の表層の極めて浅い領域のみに不純物を短い処理時間にて導入することができる。   According to invention of Claim 1 and Claim 2, the coating liquid containing a dopant is apply | coated to the surface of a board | substrate, the thin film of a multilayer is formed, Flash light is irradiated to the surface of the board | substrate in which the thin film was formed. Since the dopant contained in the thin film is diffused to the surface of the substrate by heating, the time in which the vicinity of the surface of the substrate including the thin film is heated is extremely short, the diffusion distance of the dopant is also shortened, and the surface layer of the substrate is extremely shallow. Impurities can be introduced into the region only in a short processing time.

特に、請求項２の発明によれば、フラッシュ加熱の前に、薄膜の一部を剥離することによって所定厚さの薄膜を基板の表面に残留させるため、フラッシュ光照射時の薄膜の厚さは一定となり、基板の表層に均一かつ安定したドーパントの拡散を行うことができる。   In particular, according to the invention of claim 2, since the thin film having a predetermined thickness is left on the surface of the substrate by peeling off a part of the thin film before the flash heating, the thickness of the thin film at the time of flash light irradiation is As a result, the dopant can be diffused uniformly and stably on the surface layer of the substrate.

また、請求項３および請求項４の発明によれば、ドーパントを含む多分子層の薄膜が形成された基板の表面にフラッシュ光を照射して加熱することにより、薄膜に含まれるドーパントを基板の表面に拡散させるため、薄膜を含む基板の表面近傍が加熱されている時間は極めて短く、ドーパントの拡散距離も短くなって基板の表層の極めて浅い領域のみに不純物を短い処理時間にて導入することができる。   According to the invention of claim 3 and claim 4, the surface of the substrate on which the multi-layer thin film containing the dopant is formed is irradiated with flash light and heated, whereby the dopant contained in the thin film is In order to diffuse to the surface, the time in which the vicinity of the surface of the substrate including the thin film is heated is extremely short, the diffusion distance of the dopant is also shortened, and impurities are introduced only in a very shallow region of the surface layer of the substrate in a short processing time. Can do.

特に、請求項４の発明によれば、フラッシュ光を照射する前に、薄膜の一部を剥離することによって所定厚さの薄膜を基板の表面に残留させるため、フラッシュ光照射時の薄膜の厚さは一定となり、基板の表層に均一かつ安定したドーパントの拡散を行うことができる。   In particular, according to the invention of claim 4, since the thin film having a predetermined thickness is left on the surface of the substrate by peeling off a part of the thin film before the flash light irradiation, the thickness of the thin film at the time of flash light irradiation is reduced. The thickness is constant, and the dopant can be diffused uniformly and stably on the surface layer of the substrate.

本発明に係る基板処理装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the substrate processing apparatus which concerns on this invention. 塗布処理ユニットの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a coating process unit. ベークユニットの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a bake unit. 剥離ユニットの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a peeling unit. フラッシュ加熱ユニットの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a flash heating unit. 基板処理装置における処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence in a substrate processing apparatus. 基板処理にともなう、基板の表面状態の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the surface state of a board | substrate accompanying board | substrate processing. 第２実施形態における処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence in 2nd Embodiment.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係る基板処理装置１の全体構成を示す図である。この基板処理装置１は、シリコンの半導体基板Ｗ（以下、単に基板Ｗ）にドーパントを含む塗布液を塗布して多分子層の薄膜を形成し、その後フラッシュ光を照射してのフラッシュ加熱によってドーパントを基板表層に拡散させる。基板処理装置１は、基板Ｗの搬出入を行うためのインデクサ部ＩＤと、複数の処理ユニットを配置したユニット配置部ＭＰと、を備える。また、基板処理装置１は、装置に設けられた各種動作機構を制御して基板処理を進行させる制御部９を備える。 <First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a substrate processing apparatus 1 according to the present invention. The substrate processing apparatus 1 forms a multi-layer thin film by applying a coating solution containing a dopant to a silicon semiconductor substrate W (hereinafter simply referred to as a substrate W), and then flashes the flash light to irradiate flash light. Is diffused to the surface of the substrate. The substrate processing apparatus 1 includes an indexer unit ID for carrying in / out the substrate W and a unit arrangement unit MP in which a plurality of processing units are arranged. In addition, the substrate processing apparatus 1 includes a control unit 9 that controls various operating mechanisms provided in the apparatus to advance the substrate processing.

インデクサ部ＩＤは、装置外から受け取った未処理基板をユニット配置部ＭＰに渡すとともに、ユニット配置部ＭＰから受け取った処理済基板を装置外に搬出する。インデクサ部ＩＤは、キャリアＣを載置する複数のキャリアステージ１１（本実施形態では４個）と、各キャリアＣから未処理の基板Ｗを取り出すとともに、各キャリアＣに処理済みの基板Ｗを収納する移載ロボットＩＲと、を備えている。   The indexer unit ID passes the unprocessed substrate received from the outside of the apparatus to the unit arrangement unit MP and carries out the processed substrate received from the unit arrangement unit MP to the outside of the apparatus. The indexer unit ID takes out a plurality of carrier stages 11 (four in this embodiment) on which the carrier C is placed, unprocessed substrates W from each carrier C, and stores processed substrates W in each carrier C. And a transfer robot IR.

各キャリアステージ１１に対しては、未処理の基板Ｗを収納したキャリアＣが装置外部からＡＧＶ(Automated Guided Vehicle)等によって搬入されて載置される。また、装置内での処理が終了した基板Ｗはキャリアステージ１１に載置されたキャリアＣに再度格納される。処理済みの基板Ｗを格納したキャリアＣもＡＧＶ等によって装置外部に搬出される。なお、キャリアＣの形態としては、基板Ｗを密閉空間に収納するＦＯＵＰ(front opening unified pod)の他に、ＳＭＩＦ(Standard Mechanical Inter Face)ポッドや収納基板Ｗを外気に曝すＯＣ(open cassette)であっても良い。   On each carrier stage 11, a carrier C containing an unprocessed substrate W is carried and placed from outside the apparatus by an AGV (Automated Guided Vehicle) or the like. The substrate W that has been processed in the apparatus is stored again in the carrier C placed on the carrier stage 11. The carrier C storing the processed substrate W is also carried out of the apparatus by AGV or the like. In addition to the FOUP (front opening unified pod) that stores the substrate W in a sealed space, the carrier C may be an OC (open cassette) that exposes the standard mechanical interface (SMIF) pod or the storage substrate W to the outside air. There may be.

移載ロボットＩＲは、基板Ｗを下方より支持して保持する搬送アーム１２を備える。移載ロボットＩＲは、キャリアステージ１１の並びの方向と平行に移動可能であるとともに、昇降移動を行う。また、移載ロボットＩＲは、内蔵する駆動機構によって、搬送アーム１２を鉛直方向に沿った軸と中心として旋回駆動させるとともに、その旋回半径方向に沿って進退移動させる。このような構成により、移載ロボットＩＲは、搬送アーム１２を各キャリアステージ１１に載置されたキャリアＣおよび後述のユニット配置部ＭＰに配置された受渡部８０にアクセスさせ、それらとの間で基板Ｗの授受を行う。   The transfer robot IR includes a transfer arm 12 that supports and holds the substrate W from below. The transfer robot IR can move in parallel with the direction in which the carrier stages 11 are arranged, and moves up and down. In addition, the transfer robot IR is driven to turn around the axis and the axis along the vertical direction by the built-in drive mechanism, and moves forward and backward along the turning radius direction. With such a configuration, the transfer robot IR allows the transfer arm 12 to access the carrier C placed on each carrier stage 11 and the delivery unit 80 arranged in the unit arrangement unit MP described later, and between them. Transfer the substrate W.

ユニット配置部ＭＰは、塗布処理ユニット１０と、ベークユニット２０と、剥離ユニット３０と、フラッシュ加熱ユニット４０と、主搬送ロボットＴＲと、を備える。また、ユニット配置部ＭＰには、受渡部８０が設けられている。   The unit arrangement unit MP includes a coating processing unit 10, a bake unit 20, a peeling unit 30, a flash heating unit 40, and a main transfer robot TR. Moreover, the delivery part 80 is provided in unit arrangement | positioning part MP.

主搬送ロボットＴＲは、ユニット配置部ＭＰの中央部に固定配置されており、基板Ｗを下方より支持して保持する搬送アーム１５を備える。主搬送ロボットＴＲは、内蔵する駆動機構によって、搬送アーム１５を鉛直方向に沿った軸と中心として旋回駆動させるとともに、その旋回半径方向に沿って進退移動させる。また、主搬送ロボットＴＲは、搬送アーム１５を昇降移動させる。このような構成により、主搬送ロボットＴＲは、搬送アーム１５を４つの処理ユニット（塗布処理ユニット１０、ベークユニット２０、剥離ユニット３０、および、フラッシュ加熱ユニット４０）および受渡部８０にアクセスさせ、それらとの間で基板Ｗの授受を行う。なお、主搬送ロボットＴＲは、搬送アーム１５を上下に所定間隔で２本備えていても良い。   The main transfer robot TR is fixedly arranged at the center of the unit arrangement unit MP, and includes a transfer arm 15 that supports and holds the substrate W from below. The main transfer robot TR drives the transfer arm 15 to turn around the axis along the vertical direction and moves back and forth along the turning radius direction by a built-in drive mechanism. The main transfer robot TR moves the transfer arm 15 up and down. With such a configuration, the main transfer robot TR causes the transfer arm 15 to access the four processing units (the coating processing unit 10, the bake unit 20, the peeling unit 30, and the flash heating unit 40) and the delivery unit 80, and these The substrate W is exchanged between the two. The main transfer robot TR may include two transfer arms 15 at a predetermined interval in the vertical direction.

受渡部８０は、ユニット配置部ＭＰ内であって、主搬送ロボットＴＲとインデクサ部ＩＤとの間に配置されている。受渡部８０は、基板Ｗを載置することが可能であり、主搬送ロボットＴＲと移載ロボットＩＲとの間で基板Ｗの受け渡しを行うために介在している。すなわち、移載ロボットＩＲがキャリアＣから取り出して受渡部８０に渡した基板Ｗを主搬送ロボットＴＲが受け取って４つの処理ユニットうちの１つ以上に循環搬送する。また、主搬送ロボットＴＲが受渡部８０に渡した処理済みの基板Ｗを移載ロボットＩＲが受け取っていずれかのキャリアＣに格納する。   The delivery unit 80 is arranged in the unit arrangement unit MP and between the main transport robot TR and the indexer unit ID. The delivery unit 80 can place the substrate W, and is interposed to deliver the substrate W between the main transport robot TR and the transfer robot IR. That is, the main transfer robot TR receives the substrate W taken out by the transfer robot IR from the carrier C and transferred to the delivery unit 80, and circulates and transfers it to one or more of the four processing units. In addition, the transferred robot IR receives the processed substrate W transferred from the main transport robot TR to the delivery unit 80 and stores it in any carrier C.

図２は、塗布処理ユニット１０の概略構成を示す図である。塗布処理ユニット１０は、基板Ｗの表面にドーパントを含む塗布液を塗布する塗布処理部であり、筐体１１の内部に、スピンチャック１２、カップ１５、および、塗布ノズル１６などを備える。筐体１１には図示省略の開口部とシャッター機構とが設けられており、当該シャッター機構が開口部を開放している状態にて、主搬送ロボットＴＲによって塗布処理ユニット１０に対する基板Ｗの搬出入が行われる。   FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the coating processing unit 10. The coating processing unit 10 is a coating processing unit that applies a coating solution containing a dopant to the surface of the substrate W, and includes a spin chuck 12, a cup 15, a coating nozzle 16, and the like inside the housing 11. The housing 11 is provided with an opening (not shown) and a shutter mechanism, and the main transfer robot TR carries the substrate W into and out of the coating processing unit 10 with the shutter mechanism opening the opening. Is done.

スピンチャック１２は、基板Ｗの下面を吸着して基板Ｗを略水平姿勢（基板Ｗの法線が鉛直方向に沿う姿勢）にて保持する。スピンチャック１２は、図外の回転駆動機構によって鉛直方向に沿った軸と中心として矢印ＡＲ２にて示すように回転される。スピンチャック１２が基板Ｗを保持しつつ回転することにより、その基板Ｗも水平面内にて回転する。   The spin chuck 12 attracts the lower surface of the substrate W and holds the substrate W in a substantially horizontal posture (a posture in which the normal line of the substrate W is along the vertical direction). The spin chuck 12 is rotated as indicated by an arrow AR2 about the axis and center along the vertical direction by a rotation driving mechanism (not shown). When the spin chuck 12 rotates while holding the substrate W, the substrate W also rotates in the horizontal plane.

塗布ノズル１６は、スピンチャック１２の上方に設けられている。塗布ノズル１６は、図外の塗布液供給源から送給されたドーパントを含む塗布液をスピンチャック１２に保持された基板Ｗの上面中心部に吐出する。ここで「ドーパントを含む塗布液」とは、基板Ｗに導入すべき不純物であるドーパントを含有する薬液であり、基板Ｗの表面に塗布されて溶剤が揮発することによってドーパントを含む薄膜を形成する。本実施形態においては、酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）と有機バインダーと溶剤との混合液を、ドーパントとしてのホウ素を含む塗布液として用いている。 The coating nozzle 16 is provided above the spin chuck 12. The coating nozzle 16 discharges a coating solution containing a dopant fed from a coating solution supply source (not shown) to the center of the upper surface of the substrate W held by the spin chuck 12. Here, the “coating liquid containing a dopant” is a chemical liquid containing a dopant which is an impurity to be introduced into the substrate W, and is applied to the surface of the substrate W to form a thin film containing the dopant by volatilization of the solvent. . In the present embodiment, a mixed liquid of boron oxide (B 2 O 3 ), an organic binder, and a solvent is used as a coating liquid containing boron as a dopant.

カップ１５は、スピンチャック１２およびそれに保持される基板Ｗの周囲を取り囲むように設けられている。スピンチャック１２によって回転される基板Ｗの上面中心部に吐出された塗布液は、回転の遠心力によって基板Ｗの上面全面に拡がり、一部は基板Ｗの端縁部から周囲へと飛散される。カップ１５は、回転する基板Ｗから飛散した塗布液を回収する。   The cup 15 is provided so as to surround the periphery of the spin chuck 12 and the substrate W held thereon. The coating liquid discharged to the center of the upper surface of the substrate W rotated by the spin chuck 12 spreads over the entire upper surface of the substrate W due to the centrifugal force of rotation, and part of the coating liquid is scattered from the edge of the substrate W to the surroundings. . The cup 15 collects the coating liquid scattered from the rotating substrate W.

図３は、ベークユニット２０の概略構成を示す図である。ベークユニット２０は、塗布液が塗布された基板Ｗを加熱してドーパントを含む薄膜を焼成する焼成処理部であり、筐体２１の内部に、ホットプレート２２およびカバー２３などを備える。筐体２１には図示省略の開口部とシャッター機構とが設けられており、当該シャッター機構が開口部を開放している状態にて、主搬送ロボットＴＲによってベークユニット２０に対する基板Ｗの搬出入が行われる。   FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the bake unit 20. The bake unit 20 is a baking processing unit that heats the substrate W on which the coating liquid is applied and bakes the thin film containing the dopant, and includes a hot plate 22 and a cover 23 inside the housing 21. The casing 21 is provided with an opening (not shown) and a shutter mechanism. With the shutter mechanism opening the opening, the main transport robot TR can carry the substrate W into and out of the bake unit 20. Done.

ホットプレート２２は、基板Ｗを載置して所定温度に加熱する。カバー２３は、ホットプレート２２の上方にて昇降するように設けられており、ホットプレート２２によって加熱される基板Ｗを覆う。ドーパントを含む塗布液が塗布された基板Ｗがホットプレート２２に載置されて加熱されることにより、塗布液の溶剤が蒸発して基板Ｗの表面にはドーパントを含む薄膜が形成される。   The hot plate 22 places the substrate W and heats it to a predetermined temperature. The cover 23 is provided so as to move up and down above the hot plate 22 and covers the substrate W heated by the hot plate 22. When the substrate W coated with the coating liquid containing the dopant is placed on the hot plate 22 and heated, the solvent of the coating liquid evaporates and a thin film containing the dopant is formed on the surface of the substrate W.

図４は、剥離ユニット３０の概略構成を示す図である。剥離ユニット３０は、ドーパントを含む薄膜の一部を剥離することによって所定厚さの薄膜を基板Ｗの表面に残留させる剥離処理部であり、筐体３１の内部に、スピンチャック３２、カップ３５、および、吐出ノズル３６などを備える。上記と同様に、筐体３１には図示省略の開口部とシャッター機構とが設けられており、当該シャッター機構が開口部を開放している状態にて、主搬送ロボットＴＲによって剥離ユニット３０に対する基板Ｗの搬出入が行われる。   FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of the peeling unit 30. The peeling unit 30 is a peeling processing unit that peels a part of the thin film containing the dopant to leave a thin film with a predetermined thickness on the surface of the substrate W. The peeling unit 30 includes a spin chuck 32, a cup 35, And a discharge nozzle 36 and the like. Similarly to the above, the housing 31 is provided with an opening (not shown) and a shutter mechanism, and the substrate with respect to the peeling unit 30 by the main transport robot TR in a state where the shutter mechanism opens the opening. W is carried in and out.

スピンチャック３２は、基板Ｗの下面端縁部を把持することによって基板Ｗを略水平姿勢にて保持する。スピンチャック３２は、図外の回転駆動機構によって鉛直方向に沿った軸と中心として矢印ＡＲ４にて示すように回転される。スピンチャック３２が基板Ｗを保持しつつ回転することにより、その基板Ｗも水平面内にて回転する。   The spin chuck 32 holds the substrate W in a substantially horizontal posture by gripping the lower edge of the substrate W. The spin chuck 32 is rotated as indicated by an arrow AR4 about an axis and a center along the vertical direction by a rotation driving mechanism (not shown). When the spin chuck 32 rotates while holding the substrate W, the substrate W also rotates in the horizontal plane.

吐出ノズル３６は、スピンチャック３２の上方に設けられている。吐出ノズル３６は、図外の剥離液供給源から送給された剥離液をスピンチャック３２に保持された基板Ｗの上面中心部に吐出する。剥離液は、上記のドーパントを含む薄膜に対して腐食作用を有する薬液であり、本実施形態ではフッ酸（ＨＦ）を用いている。   The discharge nozzle 36 is provided above the spin chuck 32. The discharge nozzle 36 discharges the stripping solution fed from a stripping solution supply source (not shown) to the center of the upper surface of the substrate W held by the spin chuck 32. The stripping solution is a chemical solution that has a corrosive action on the thin film containing the above dopant, and hydrofluoric acid (HF) is used in this embodiment.

カップ３５は、スピンチャック３２およびそれに保持される基板Ｗの周囲を取り囲むように設けられている。スピンチャック３２によって回転される基板Ｗの端縁部から飛散した剥離液はカップ３５によって回収される。   The cup 35 is provided so as to surround the periphery of the spin chuck 32 and the substrate W held thereon. The stripping liquid splashed from the edge of the substrate W rotated by the spin chuck 32 is collected by the cup 35.

図５は、フラッシュ加熱ユニット４０の概略構成を示す図である。フラッシュ加熱ユニット４０は、薄膜が形成された基板Ｗの表面にフラッシュ光を照射して加熱することにより、薄膜に含まれるドーパントを基板Ｗの表面に拡散させるフラッシュ加熱部である。フラッシュ加熱ユニット４０は、筐体４１の内部に、載置台４４と、複数のフラッシュランプＦＬと、リフレクタ４５と、を備える。筐体４１には図示省略の開口部とシャッター機構とが設けられており、当該シャッター機構が開口部を開放している状態にて、主搬送ロボットＴＲによってフラッシュ加熱ユニット４０に対する基板Ｗの搬出入が行われる。   FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the flash heating unit 40. The flash heating unit 40 is a flash heating unit that diffuses the dopant contained in the thin film to the surface of the substrate W by irradiating the surface of the substrate W on which the thin film is formed with the flash light and heating it. The flash heating unit 40 includes a mounting table 44, a plurality of flash lamps FL, and a reflector 45 inside the housing 41. The housing 41 is provided with an opening (not shown) and a shutter mechanism, and the main transport robot TR carries the substrate W into and out of the flash heating unit 40 with the shutter mechanism opening the opening. Is done.

載置台４４は、筐体４１内にて基板Ｗを載置して保持する。載置台４４は、ヒータを内蔵しており、載置した基板Ｗを所定温度に加熱することができる。   The mounting table 44 mounts and holds the substrate W in the housing 41. The mounting table 44 incorporates a heater, and can heat the mounted substrate W to a predetermined temperature.

複数のフラッシュランプＦＬは、載置台４４の上方に設けられている。複数のフラッシュランプＦＬは、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、載置台４４に保持される基板Ｗと平行となるように平面上に配列されている。各フラッシュランプＦＬは、その内部にキセノンガスが封入されその両端部にコンデンサーに接続された陽極および陰極が配設された棒状のガラス管（放電管）と、該ガラス管の外周面上に付設されたトリガー電極と、を備える。キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、コンデンサーに電荷が蓄積されていたとしても通常の状態ではガラス管内に電気は流れない。しかしながら、トリガー電極に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には、コンデンサーに蓄えられた電気がガラス管内に瞬時に流れ、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。このようなキセノンフラッシュランプＦＬにおいては、予めコンデンサーに蓄えられていた静電エネルギーが０．０１ミリセカンドないし１００ミリセカンドという極めて短い光パルスに変換されることから、連続点灯の光源に比べて極めて強い光を照射し得るという特徴を有する。フラッシュランプＦＬの発光時間は、フラッシュランプＦＬに電力供給を行う電源回路のコイル定数によって調整することができる。   The plurality of flash lamps FL are provided above the mounting table 44. The plurality of flash lamps FL are rod-shaped lamps each having a long cylindrical shape, and are arranged on a plane so as to be parallel to the substrate W held on the mounting table 44. Each flash lamp FL has a rod-shaped glass tube (discharge tube) in which xenon gas is sealed and a cathode and a cathode connected to a capacitor at both ends thereof, and an outer peripheral surface of the glass tube. A trigger electrode. Since xenon gas is an electrical insulator, electricity does not flow into the glass tube under normal conditions even if electric charges are accumulated in the capacitor. However, when the insulation is broken by applying a high voltage to the trigger electrode, the electricity stored in the capacitor flows instantaneously in the glass tube, and light is emitted by excitation of atoms or molecules of xenon at that time. In such a xenon flash lamp FL, the electrostatic energy stored in the condenser in advance is converted into an extremely short light pulse of 0.01 millisecond to 100 millisecond. It has the feature that it can irradiate strong light. The light emission time of the flash lamp FL can be adjusted by the coil constant of the power supply circuit that supplies power to the flash lamp FL.

また、リフレクタ４５は、複数のフラッシュランプＦＬの上方にそれら全体を覆うように設けられている。リフレクタ４５の基本的な機能は、複数のフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光を載置台４４の側に反射するというものである。   In addition, the reflector 45 is provided above the plurality of flash lamps FL so as to cover all of them. The basic function of the reflector 45 is to reflect the flash light emitted from the plurality of flash lamps FL toward the mounting table 44.

制御部９は、基板処理装置１に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。制御部９のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部９は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えて構成される。制御部９のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって基板処理装置１における処理が進行する。なお、図１においては、制御部９をインデクサ部ＩＤ内に示しているが、これに限定されるものではなく、基板処理装置１内の任意の位置に制御部９を設けることができる。   The controller 9 controls the various operation mechanisms provided in the substrate processing apparatus 1. The configuration of the control unit 9 as hardware is the same as that of a general computer. That is, the control unit 9 stores a CPU that performs various arithmetic processes, a ROM that is a read-only memory that stores basic programs, a RAM that is a readable and writable memory that stores various information, control software, data, and the like. It is configured with a magnetic disk. The processing in the substrate processing apparatus 1 proceeds as the CPU of the control unit 9 executes a predetermined processing program. In FIG. 1, the control unit 9 is shown in the indexer unit ID. However, the control unit 9 is not limited to this, and the control unit 9 can be provided at an arbitrary position in the substrate processing apparatus 1.

以上、基板処理装置１の全体概略構成について説明したが、基板処理装置１は他の種々の構成を備えていても良い。例えば、４つの処理ユニットを含む基板処理装置１の全体に窒素ガス（Ｎ２）などの不活性ガスを供給して不活性ガス雰囲気を形成する雰囲気形成機構を備えるようにしても良い。このようにすれば、基板Ｗの表面酸化やドーパントを含む塗布液の変質を抑制することができる。また、薄膜焼成後またはフラッシュ加熱後の基板Ｗを冷却するための冷却ユニットを基板処理装置１に設けるようにしても良い。 The overall schematic configuration of the substrate processing apparatus 1 has been described above, but the substrate processing apparatus 1 may have other various configurations. For example, an atmosphere forming mechanism that forms an inert gas atmosphere by supplying an inert gas such as nitrogen gas (N 2 ) to the entire substrate processing apparatus 1 including four processing units may be provided. In this way, surface oxidation of the substrate W and alteration of the coating solution containing the dopant can be suppressed. In addition, a cooling unit for cooling the substrate W after thin film baking or flash heating may be provided in the substrate processing apparatus 1.

次に、上記の構成を有する第１実施形態の基板処理装置１における基板処理動作について説明する。図６は、基板処理装置１における処理手順を示すフローチャートである。また、図７は、基板処理にともなう、基板Ｗの表面状態の変化を示す図である。以下に示す処理手順は、制御部９が基板処理装置１の各動作機構を制御することによって進行される。   Next, the substrate processing operation in the substrate processing apparatus 1 of the first embodiment having the above configuration will be described. FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure in the substrate processing apparatus 1. FIG. 7 is a diagram showing a change in the surface state of the substrate W accompanying the substrate processing. The processing procedure shown below proceeds by the control unit 9 controlling each operation mechanism of the substrate processing apparatus 1.

まず、インデクサ部ＩＤの移載ロボットＩＲがキャリアＣから未処理の基板Ｗを取り出して受渡部８０に渡す。主搬送ロボットＴＲは、その基板Ｗを受渡部８０から受け取って塗布処理ユニット１０に搬入する。なお、キャリアＣに収納されている未処理の基板Ｗは、予め基板処理装置１の外部にて自然酸化膜（ＳｉＯ２）が除去されて表面にシリコンが露出した半導体基板である。 First, the transfer robot IR of the indexer unit ID takes out the unprocessed substrate W from the carrier C and passes it to the delivery unit 80. The main transport robot TR receives the substrate W from the delivery unit 80 and carries it into the coating processing unit 10. The unprocessed substrate W accommodated in the carrier C is a semiconductor substrate in which the natural oxide film (SiO 2 ) is previously removed outside the substrate processing apparatus 1 and silicon is exposed on the surface.

塗布処理ユニット１０に搬入された基板Ｗはスピンチャック１２によって略水平姿勢にて保持される。基板Ｗは表面を上面に向けてスピンチャック１２に保持される。なお、基板Ｗの表面とは、デバイスパターンが形成される主面であり、裏面とはその反対側の主面である。   The substrate W carried into the coating processing unit 10 is held in a substantially horizontal posture by the spin chuck 12. The substrate W is held by the spin chuck 12 with the surface facing up. The surface of the substrate W is a main surface on which a device pattern is formed, and the back surface is a main surface on the opposite side.

続いて、スピンチャック１２が回転を開始し、基板Ｗも水平面内にて所定の回転数にて回転する。次に、塗布ノズル１６から回転する基板Ｗの上面中心部にドーパントを含む塗布液を所定量吐出する。上述の通り、本実施形態ではドーパントを含む塗布液として、酸化ホウ素と有機バインダーと溶剤との混合液を用いており、その混合液が塗布ノズル１６から吐出される。基板Ｗの上面中心部に着液した塗布液は、基板Ｗの回転にともなう遠心力によって基板Ｗの周縁部へと拡がる。これにより、基板Ｗの表面全面にドーパントを含む塗布液が塗布されることとなる（ステップＳ１１）。基板Ｗの表面に塗布液が塗布された後、基板Ｗの回転が停止される。   Subsequently, the spin chuck 12 starts to rotate, and the substrate W also rotates at a predetermined rotation number in the horizontal plane. Next, a predetermined amount of a coating solution containing a dopant is discharged from the coating nozzle 16 to the center of the upper surface of the rotating substrate W. As described above, in this embodiment, a mixed liquid of boron oxide, an organic binder, and a solvent is used as the coating liquid containing the dopant, and the mixed liquid is discharged from the coating nozzle 16. The coating liquid deposited on the center of the upper surface of the substrate W spreads to the peripheral edge of the substrate W due to the centrifugal force accompanying the rotation of the substrate W. Thereby, the coating liquid containing the dopant is applied to the entire surface of the substrate W (step S11). After the coating liquid is applied to the surface of the substrate W, the rotation of the substrate W is stopped.

次に、主搬送ロボットＴＲが塗布処理ユニット１０から基板Ｗを搬出してベークユニット２０に搬入する。ベークユニット２０に搬入された基板Ｗは、ホットプレート２２の上面に載置される。ホットプレート２２は予め所定温度に昇温されており、ホットプレート２２に載置された基板Ｗは当該所定温度に加熱される。また、基板Ｗの加熱中は、カバー２３が基板Ｗの上方を覆う。ドーパントを含む塗布液が塗布された基板Ｗが加熱されることによって塗布液中の溶剤が蒸発し、図７（ａ）に示すように、基板Ｗの表面にはドーパントを含む薄膜１０１が焼成される（ステップＳ１２）。   Next, the main transport robot TR unloads the substrate W from the coating processing unit 10 and loads it into the bake unit 20. The substrate W carried into the bake unit 20 is placed on the upper surface of the hot plate 22. The hot plate 22 is heated to a predetermined temperature in advance, and the substrate W placed on the hot plate 22 is heated to the predetermined temperature. Further, the cover 23 covers the upper side of the substrate W during heating of the substrate W. The substrate W coated with the coating liquid containing the dopant is heated to evaporate the solvent in the coating liquid, and the thin film 101 containing the dopant is baked on the surface of the substrate W as shown in FIG. (Step S12).

ステップＳ１１およびステップＳ１２の一連の薄膜形成工程によって基板Ｗの表面に形成される薄膜１０１の膜厚は、ドーパントを含む塗布液の粘度および塗布処理時の基板Ｗの回転数に依存しており、１００ｎｍから数１００ｎｍである。この膜厚は、ドーパントを含む分子が多数積層されていることによるものであり（単分子層であれば数ｎｍ）、上述の薄膜形成工程によって基板Ｗの表面にはドーパントを含む多分子層の薄膜１０１が形成されるのである。   The film thickness of the thin film 101 formed on the surface of the substrate W by the series of thin film forming steps of Step S11 and Step S12 depends on the viscosity of the coating liquid containing the dopant and the rotation speed of the substrate W during the coating process. 100 nm to several 100 nm. This film thickness is due to the fact that a large number of molecules containing a dopant are stacked (several nm if a monomolecular layer), and the surface of the substrate W is formed of a multi-molecular layer containing a dopant by the above-described thin film formation process. A thin film 101 is formed.

所定時間の加熱処理によって基板Ｗの表面に薄膜１０１が焼成された後、第１実施形態では、主搬送ロボットＴＲがベークユニット２０から基板Ｗを搬出してフラッシュ加熱ユニット４０に搬入する。フラッシュ加熱ユニット４０に搬入された基板Ｗは、載置台４４の上面に載置される。載置台４４は、内蔵するヒータによって予め所定温度に昇温されており、載置台４４に載置された基板Ｗは当該所定温度に予備加熱（アシスト加熱）される。   After the thin film 101 is baked on the surface of the substrate W by the heat treatment for a predetermined time, the main transport robot TR unloads the substrate W from the bake unit 20 and loads it into the flash heating unit 40 in the first embodiment. The substrate W carried into the flash heating unit 40 is placed on the upper surface of the placement table 44. The mounting table 44 is heated to a predetermined temperature in advance by a built-in heater, and the substrate W mounted on the mounting table 44 is preheated (assist heating) to the predetermined temperature.

そして、基板Ｗが所定の予備加熱温度に到達して所定時間が経過した時点にて、フラッシュランプＦＬから基板Ｗへ向けてフラッシュ光が照射されてフラッシュ加熱が実行される（ステップＳ１３）。フラッシュランプＦＬから照射されるフラッシュ光は、予め蓄えられていた静電エネルギーが極めて短い光パルスに変換された、照射時間が０．０１ミリセカンド以上１００ミリセカンド以下程度の極めて短く強い閃光である。このフラッシュ光照射によって、薄膜１０１を含む基板Ｗの表面は瞬間的に目標とする処理温度にまで上昇し、その後急速に上記の予備加熱温度にまで降温する。目標とする処理温度は、形成された薄膜の種類に依存しており、数１００℃から１２００℃である。   Then, when a predetermined time elapses after the substrate W reaches a predetermined preheating temperature, flash light is irradiated from the flash lamp FL toward the substrate W to perform flash heating (step S13). The flash light emitted from the flash lamp FL is an extremely short and strong flash light whose irradiation time is about 0.01 millisecond or more and 100 milliseconds or less, in which electrostatic energy stored in advance is converted into a light pulse. . By this flash light irradiation, the surface of the substrate W including the thin film 101 instantaneously rises to the target processing temperature, and then rapidly drops to the preheating temperature. The target processing temperature depends on the type of thin film formed, and is several hundred to 1200 ° C.

図７（ｂ）に示すように、矢印ＡＲ７１にて示す照射時間が極めて短く強度の強いフラッシュ光照射を受光して基板Ｗの表面が処理温度にまで上昇することによって、ドーパントを含む多分子層の薄膜１０１から基板Ｗの表層に向けてドーパントの拡散が生じる（矢印ＡＲ７２）。ここで、フラッシュ光の照射時間は、０．０１ミリセカンド以上１００ミリセカンド以下であるため、基板Ｗの表面におけるシリコンと薄膜１０１との界面が処理温度にまで上昇されている時間も極めて短い。このため、ドーパントの拡散距離も極めて短く、基板Ｗの表層の極めて浅い領域のみにドーパントを拡散させることができる。また、フラッシュ加熱によって、拡散したドーパントの活性化も行われる。   As shown in FIG. 7 (b), the irradiation time indicated by the arrow AR71 is extremely short and the intensity of the flash light is received and the surface of the substrate W rises to the processing temperature, so that the multi-molecular layer containing the dopant is contained. Diffusion of the dopant from the thin film 101 toward the surface layer of the substrate W occurs (arrow AR72). Here, since the irradiation time of the flash light is not less than 0.01 milliseconds and not more than 100 milliseconds, the time during which the interface between the silicon and the thin film 101 on the surface of the substrate W is raised to the processing temperature is extremely short. For this reason, the diffusion distance of the dopant is also extremely short, and the dopant can be diffused only in a very shallow region of the surface layer of the substrate W. The diffused dopant is also activated by flash heating.

フラッシュ加熱処理が終了した後、主搬送ロボットＴＲがフラッシュ加熱ユニット４０から基板Ｗを搬出して受渡部８０に渡す。その後、移載ロボットＩＲが受渡部８０から処理済みの基板Ｗを受け取って所定のキャリアＣに格納する。このようにして、一連の不純物導入処理が完了する。   After the flash heating process is completed, the main transfer robot TR carries the substrate W out of the flash heating unit 40 and passes it to the delivery unit 80. Thereafter, the transfer robot IR receives the processed substrate W from the delivery unit 80 and stores it in a predetermined carrier C. In this way, a series of impurity introduction processing is completed.

第１実施形態においては、基板Ｗの表面にドーパントを含む塗布液を塗布し、その基板Ｗを加熱することによって基板Ｗの表面にドーパントを含む多分子層の薄膜１０１を形成している。そして、多分子層の薄膜１０１が形成された基板Ｗの表面にフラッシュ光を照射して加熱することにより、薄膜１０１に含まれるドーパントを基板Ｗの表面に拡散させている。フラッシュ光の照射時間は、０．０１ミリセカンド以上１００ミリセカンド以下の極めて短時間であるため、薄膜１０１を含む基板Ｗの表面近傍が加熱されている時間は極めて短く、ドーパントの拡散距離も短くなって基板Ｗの表層の極めて浅い領域のみにドーパントを拡散させることができる。   In the first embodiment, a coating liquid containing a dopant is applied to the surface of the substrate W, and the substrate W is heated to form the multi-layer thin film 101 containing the dopant on the surface of the substrate W. And the dopant contained in the thin film 101 is diffused in the surface of the board | substrate W by irradiating the flash light to the surface of the board | substrate W in which the thin film 101 of the multi-molecular layer was formed, and heating. Since the irradiation time of the flash light is an extremely short time of 0.01 milliseconds or more and 100 milliseconds or less, the time in which the vicinity of the surface of the substrate W including the thin film 101 is heated is extremely short, and the diffusion distance of the dopant is also short. Thus, the dopant can be diffused only in a very shallow region of the surface layer of the substrate W.

また、照射時間の極めて短いフラッシュ光の照射によって加熱するようにすれば、薄膜１０１の膜厚にバラツキがあったとしても、シリコンとの界面近傍のドーパントのみが基板Ｗの表層に拡散することとなるため、ドーパントを均一に拡散させることができる。   Further, if heating is performed by flash light irradiation with an extremely short irradiation time, only the dopant in the vicinity of the interface with silicon diffuses into the surface layer of the substrate W even if the film thickness of the thin film 101 varies. Therefore, the dopant can be uniformly diffused.

また、第１実施形態のようにすれば、塗布および焼成処理によって基板Ｗの表面に比較的厚い薄膜１０１を形成しているため、非特許文献１に開示される如き単分子層を形成した場合に必要なＳｉＯ２のキャップ層を形成せずとも、ドーパントの基板Ｗとは反対側への抜けを防止することができる。 Further, according to the first embodiment, since a relatively thick thin film 101 is formed on the surface of the substrate W by coating and baking processes, a monomolecular layer as disclosed in Non-Patent Document 1 is formed. Even without forming the SiO 2 cap layer necessary for this, it is possible to prevent the dopant from escaping to the side opposite to the substrate W.

また、図６に示したステップＳ１１からステップＳ１３の各工程の処理時間は、長くても数分程度であり、非特許文献１に開示の技術（２．５時間）に比較して顕著に短い処理時間にてドーパントを基板Ｗの表層に拡散させることができる。   Moreover, the processing time of each process of step S11 to step S13 shown in FIG. 6 is about several minutes at the longest, and is remarkably shorter than the technique (2.5 hours) disclosed in Non-Patent Document 1. The dopant can be diffused into the surface layer of the substrate W in the processing time.

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態の基板処理装置の構成は第１実施形態と全く同じである。図８は、第２実施形態における処理手順を示すフローチャートである。第２実施形態が第１実施形態と相違するのは、基板Ｗの表面にドーパントを含む薄膜１０１を形成した後に、その薄膜１０１の一部を剥離する処理を行う点である。以下に示す処理手順は、制御部９が基板処理装置１の各動作機構を制御することによって進行される。 Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The configuration of the substrate processing apparatus of the second embodiment is exactly the same as that of the first embodiment. FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure in the second embodiment. The second embodiment is different from the first embodiment in that after the thin film 101 containing the dopant is formed on the surface of the substrate W, a process of peeling off a part of the thin film 101 is performed. The processing procedure shown below proceeds by the control unit 9 controlling each operation mechanism of the substrate processing apparatus 1.

まず、ステップＳ２１の塗布処理およびステップＳ２２の焼成処理は第１実施形態のステップＳ１１およびステップＳ１２と同じである。すなわち、移載ロボットＩＲがキャリアＣから取り出した未処理の基板Ｗを受渡部８０を介して主搬送ロボットＴＲが受け取り、塗布処理ユニット１０に搬入する。塗布処理ユニット１０では、回転する基板Ｗの表面にドーパントを含む塗布液を吐出して拡布し、基板Ｗの表面全面に塗布液を塗布する。   First, the coating process of step S21 and the baking process of step S22 are the same as steps S11 and S12 of the first embodiment. That is, the unprocessed substrate W taken out from the carrier C by the transfer robot IR is received by the main transport robot TR via the delivery unit 80 and is carried into the coating processing unit 10. In the coating processing unit 10, the coating liquid containing the dopant is discharged and spread on the surface of the rotating substrate W, and the coating liquid is applied to the entire surface of the substrate W.

次に、主搬送ロボットＴＲが塗布処理ユニット１０からベークユニット２０に基板Ｗを搬送する。ベークユニット２０では、基板Ｗを加熱して塗布液中の溶剤を蒸発させ、基板Ｗの表面にドーパントを含む多分子層の薄膜１０１を焼成する。   Next, the main transport robot TR transports the substrate W from the coating processing unit 10 to the bake unit 20. In the bake unit 20, the substrate W is heated to evaporate the solvent in the coating solution, and the multi-layer thin film 101 containing the dopant on the surface of the substrate W is baked.

第２実施形態では、基板Ｗの表面に薄膜１０１が形成された後、主搬送ロボットＴＲがベークユニット２０から基板Ｗを搬出して剥離ユニット３０に搬入する。剥離ユニット３０に搬入された基板Ｗはスピンチャック３２によって表面を上面に向けて保持される。続いて、スピンチャック３２が回転を開始し、基板Ｗも水平面内にて所定の回転数にて回転する。   In the second embodiment, after the thin film 101 is formed on the surface of the substrate W, the main transport robot TR unloads the substrate W from the bake unit 20 and loads it into the peeling unit 30. The substrate W carried into the peeling unit 30 is held by the spin chuck 32 with the surface facing up. Subsequently, the spin chuck 32 starts to rotate, and the substrate W also rotates at a predetermined rotation number in the horizontal plane.

次に、吐出ノズル３６から回転する基板Ｗの上面中心部に剥離液を吐出する。剥離液としては例えばフッ酸を用いる。基板Ｗの上面中心部に着液した剥離液は、基板Ｗの回転にともなう遠心力によって基板Ｗの周縁部へと拡がる。これにより、基板Ｗの表面全面が剥離液によって覆われることとなる。そして、剥離液によって薄膜１０１の表層側（基板Ｗとの界面との反対側）のエッチングが進行し、腐食部分が除去される。   Next, the stripping liquid is discharged from the discharge nozzle 36 to the center of the upper surface of the rotating substrate W. For example, hydrofluoric acid is used as the stripping solution. The stripping solution that has landed on the center of the upper surface of the substrate W spreads to the peripheral edge of the substrate W due to the centrifugal force accompanying the rotation of the substrate W. As a result, the entire surface of the substrate W is covered with the stripping solution. Then, the etching on the surface layer side of the thin film 101 (the side opposite to the interface with the substrate W) proceeds with the stripping solution, and the corroded portion is removed.

回転する基板Ｗの表面への剥離液の吐出を開始してから所定時間が経過した時点で、剥離液の吐出を停止するとともに基板Ｗの回転も停止する。これにより、薄膜１０１の表層側の一部が剥離されて所定厚さの薄膜１０１が基板Ｗの表面に残留することとなる（ステップＳ２３）。基板Ｗの表面に残留させる薄膜１０１の厚さは数１０ｎｍとすればよい。なお、剥離処理が終了した後に、純水によって基板Ｗの表面から剥離液を洗い流すリンス処理を実行するようにしても良い。   When a predetermined time elapses after the discharge of the release liquid onto the surface of the rotating substrate W is started, the release of the release liquid is stopped and the rotation of the substrate W is also stopped. Thereby, a part of the surface layer side of the thin film 101 is peeled off, and the thin film 101 having a predetermined thickness remains on the surface of the substrate W (step S23). The thickness of the thin film 101 remaining on the surface of the substrate W may be several tens of nm. In addition, after the peeling process is completed, a rinsing process in which the peeling solution is washed from the surface of the substrate W with pure water may be executed.

第２実施形態においては、上述の剥離処理が終了した後、主搬送ロボットＴＲが剥離ユニット３０から基板Ｗを搬出してフラッシュ加熱ユニット４０に搬入する。フラッシュ加熱ユニット４０では、第１実施形態と同様のフラッシュ加熱処理が行われる。すなわち、基板Ｗの表面に照射時間が０．０１ミリセカンド以上１００ミリセカンド以下の強度の強いフラッシュ光を照射することにより、ドーパントを含む多分子層の薄膜１０１から基板Ｗの表層に向けてドーパントを拡散させる（ステップＳ２４）。   In the second embodiment, after the above-described peeling process is completed, the main transport robot TR carries out the substrate W from the peeling unit 30 and carries it into the flash heating unit 40. In the flash heating unit 40, the same flash heating process as in the first embodiment is performed. That is, by irradiating the surface of the substrate W with strong flash light having an irradiation time of 0.01 milliseconds to 100 milliseconds, the dopant from the multi-layer thin film 101 containing the dopant toward the surface layer of the substrate W Is diffused (step S24).

フラッシュ加熱処理が終了した後、主搬送ロボットＴＲがフラッシュ加熱ユニット４０から基板Ｗを搬出して受渡部８０に渡す。その後、移載ロボットＩＲが受渡部８０から処理済みの基板Ｗを受け取って所定のキャリアＣに格納する。このようにして、一連の不純物導入処理が完了する。   After the flash heating process is completed, the main transfer robot TR carries the substrate W out of the flash heating unit 40 and passes it to the delivery unit 80. Thereafter, the transfer robot IR receives the processed substrate W from the delivery unit 80 and stores it in a predetermined carrier C. In this way, a series of impurity introduction processing is completed.

第２実施形態においても、多分子層の薄膜１０１が形成された基板Ｗの表面にフラッシュ光を照射して加熱することにより、薄膜１０１に含まれるドーパントを基板Ｗの表面に拡散させている。フラッシュ光の照射時間は、０．０１ミリセカンド以上１００ミリセカンド以下の極めて短時間であるため、薄膜１０１を含む基板Ｗの表面近傍が加熱されている時間は極めて短く、ドーパントの拡散距離も短くなって基板Ｗの表層の極めて浅い領域のみにドーパントを拡散させることができる。   Also in the second embodiment, the dopant contained in the thin film 101 is diffused on the surface of the substrate W by irradiating the surface of the substrate W on which the multi-layer thin film 101 is formed with flash light and heating. Since the irradiation time of the flash light is an extremely short time of 0.01 milliseconds or more and 100 milliseconds or less, the time in which the vicinity of the surface of the substrate W including the thin film 101 is heated is extremely short, and the diffusion distance of the dopant is also short. Thus, the dopant can be diffused only in a very shallow region of the surface layer of the substrate W.

特に、第２実施形態においては、ドーパントを含む多分子層の薄膜１０１の一部を剥離することによって所定厚さの薄膜１０１を基板Ｗの表面に残留させた状態にてフラッシュ加熱を行っている。このため、フラッシュ光照射時の薄膜１０１の厚さは一定となり、フラッシュランプＦＬの発光条件を一定にすれば、基板Ｗの表層に均一かつ安定したドーパントの拡散を行うことができる。   In particular, in the second embodiment, flash heating is performed in a state in which the thin film 101 having a predetermined thickness is left on the surface of the substrate W by peeling off a part of the thin film 101 of the multi-molecular layer containing the dopant. . For this reason, the thickness of the thin film 101 at the time of flash light irradiation is constant, and uniform and stable diffusion of the dopant into the surface layer of the substrate W can be performed if the light emission conditions of the flash lamp FL are constant.

また、図８に示したステップＳ２１からステップＳ２４の各工程の処理時間は、長くても数分程度であり、非特許文献１に開示の技術に比較して顕著に短い処理時間にてドーパントを基板Ｗの表層に拡散させることができる。   Moreover, the processing time of each process of step S21 to step S24 shown in FIG. 8 is about several minutes at the longest, and the dopant is added in a significantly shorter processing time than the technique disclosed in Non-Patent Document 1. It can be diffused to the surface layer of the substrate W.

＜変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、基板処理装置１の構成は図１に限定されるものではなく、少なくとも薄膜形成およびフラッシュ加熱を行うユニットを備えた構成であれば良い。 <Modification>
While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be modified in various ways other than those described above without departing from the spirit of the present invention. For example, the configuration of the substrate processing apparatus 1 is not limited to that shown in FIG. 1, and may be any configuration that includes at least a unit that performs thin film formation and flash heating.

また、フラッシュランプＦＬはキセノンフラッシュランプに限定されるものではなく、クリプトンフラッシュランプであっても良い。   The flash lamp FL is not limited to a xenon flash lamp, and may be a krypton flash lamp.

また、フラッシュ加熱に代えて、１秒未満の短時間の加熱が行える熱処理、例えばレーザアニールを用いるようにしても良い。１秒未満の短時間の加熱であれば、上記各実施形態と同様に、ドーパントの拡散距離が短くなって基板Ｗの表層の極めて浅い領域のみにドーパントを拡散させることができる。   Further, instead of flash heating, heat treatment capable of heating in a short time of less than 1 second, such as laser annealing, may be used. If the heating is performed for a short time of less than 1 second, the dopant diffusion distance is shortened and the dopant can be diffused only in a very shallow region of the surface layer of the substrate W as in the above embodiments.

また、フラッシュランプＦＬに電力供給を行う回路にＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を組み込み、フラッシュランプＦＬに供給する電流を断続することによってフラッシュ光の照射時間を自在に調整するようにしても良い。フラッシュ光の照射時間を調整することにより、ドーパントの拡散を制御することができる。   Further, an IGBT (insulated gate bipolar transistor) may be incorporated in a circuit that supplies power to the flash lamp FL, and the flash light irradiation time may be freely adjusted by intermittently supplying the current supplied to the flash lamp FL. The diffusion of the dopant can be controlled by adjusting the flash light irradiation time.

また、フラッシュ加熱ユニット４０における基板Ｗの予備加熱は載置台４４に内蔵されたヒータによるものに限定されず、例えばハロゲンランプから光照射によって行うようにしても良い。或いは、目標とする処理温度が低い場合であれば、予備加熱は必ずしも必須ではない。   In addition, the preliminary heating of the substrate W in the flash heating unit 40 is not limited to the heater built in the mounting table 44, and may be performed, for example, by light irradiation from a halogen lamp. Alternatively, if the target processing temperature is low, preheating is not necessarily essential.

また、ドーパントを含む塗布液としては、酸化ホウ素と有機バインダーと溶剤との混合液に限定されるものではなく、導入するドーパントの種類（例えば、リン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ））に応じて適宜のものを選択することができる。   Further, the coating liquid containing the dopant is not limited to a mixed liquid of boron oxide, an organic binder, and a solvent, and depends on the type of dopant to be introduced (for example, phosphorus (P) or arsenic (As)). An appropriate one can be selected.

１ 基板処理装置
９ 制御部
１０ 塗布処理ユニット
２０ ベークユニット
３０ 剥離ユニット
４０ フラッシュ加熱ユニット
８０ 受渡部
ＦＬ フラッシュランプ
ＩＤ インデクサ部
ＩＲ 移載ロボット
ＭＰ ユニット配置部
ＴＲ 主搬送ロボット
Ｗ 基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate processing apparatus 9 Control part 10 Application | coating processing unit 20 Bake unit 30 Peeling unit 40 Flash heating unit 80 Delivery part FL Flash lamp ID Indexer part IR Transfer robot MP unit arrangement part TR Main transfer robot W Substrate

Claims (4)

基板の表面にドーパントを導入する基板処理方法であって、
基板の表面にドーパントを含む塗布液を塗布し、多分子層の薄膜を形成する薄膜形成工程と、
前記薄膜を形成した基板の表面にフラッシュ光を照射して加熱することにより、前記薄膜に含まれるドーパントを基板の表面に拡散させるフラッシュ加熱工程と、
を備えることを特徴とする基板処理方法。 A substrate processing method for introducing a dopant into the surface of a substrate,
A thin film forming step of applying a coating solution containing a dopant on the surface of the substrate to form a multi-layer thin film;
A flash heating step of diffusing the dopant contained in the thin film on the surface of the substrate by irradiating and heating the surface of the substrate on which the thin film is formed with flash light;
A substrate processing method comprising: 請求項１記載の基板処理方法において、
前記フラッシュ加熱工程の前に、前記薄膜の一部を剥離することによって所定厚さの薄膜を基板の表面に残留させる剥離工程をさらに備えることを特徴とする基板処理方法。 The substrate processing method according to claim 1,
Prior to the flash heating step, the substrate processing method further includes a peeling step of peeling a part of the thin film to leave a thin film having a predetermined thickness on the surface of the substrate. 基板の表面にドーパントを導入する基板処理装置であって、
基板の表面にドーパントを含む塗布液を塗布する塗布処理部と、
前記塗布液が塗布された基板を加熱し、ドーパントを含む多分子層の薄膜を基板の表面に形成する焼成処理部と、
前記薄膜が形成された基板の表面にフラッシュ光を照射して加熱することにより、前記薄膜に含まれるドーパントを基板の表面に拡散させるフラッシュ加熱部と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。 A substrate processing apparatus for introducing a dopant into a surface of a substrate,
A coating treatment unit for coating a coating solution containing a dopant on the surface of the substrate;
A baking treatment unit that heats the substrate coated with the coating solution, and forms a multi-layer thin film including a dopant on the surface of the substrate;
A flash heating unit for diffusing the dopant contained in the thin film on the surface of the substrate by irradiating and heating the surface of the substrate on which the thin film is formed with flash light;
A substrate processing apparatus comprising: 請求項３記載の基板処理装置において、
前記フラッシュ光を照射する前に、前記薄膜の一部を剥離することによって所定厚さの薄膜を基板の表面に残留させる剥離処理部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 3, wherein
A substrate processing apparatus, further comprising: a peeling processing unit that peels a part of the thin film to leave a thin film having a predetermined thickness on the surface of the substrate before the flash light irradiation.
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