TW201939641A - 基板處理系統、基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents

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Abstract

一種處理基板之基板處理系統，包含：塗佈部，將包含矽、碳及氧的膜形成材料亦即塗佈液塗佈至該基板的表面以形成犧牲膜；處理部，對形成有該犧牲膜之該基板進行既定處理；照射部，將紫外線照射至已進行該既定處理之該基板的表面，以將該犧牲膜改質；去除部，將處理液供給至該基板，以去除藉由該紫外線而改質後的該犧牲膜。

Description

基板處理系統、基板處理裝置及基板處理方法
（相關申請案之交互參照）
本案係依據2018年2月15日所申請之日本專利申請案(特願2018-024711號)主張優先權，並在此援用其內容。
本發明係關於一種處理半導體晶圓等基板的基板處理系統、基板處理裝置及基板處理方法。
以往在製造半導體裝置時，為了在半導體晶圓（以下，稱為「晶圓」。）上形成既定的圖案，而進行蝕刻處理等既定的處理。在此既定處理之前，會有要形成犧牲膜的情況，該犧牲膜係在該既定處理後被去除。又，犧牲膜係在蝕刻處理中例如作為蝕刻遮罩使用。
就犧牲膜而言，例如，伴隨近年來半導體裝置的微型化，可採用埋入性優異的塗佈型犧牲膜（參照專利文獻1）。
［習知技術文獻］
［專利文獻］
專利文獻1：日本國2008-306161號公報
［發明所欲解決之問題］
此外，犧牲膜較佳係相對於用於該犧牲膜之去除的既定處理液的蝕刻速率（每單位時間的蝕刻量）為高。因為若蝕刻速率低，則會導致在去除犧牲膜時，該犧牲膜以外的部分亦被去除/蝕刻。然而，在上述既定的處理液例如為氫氟酸（以下，稱為「氟酸」）的情況，氟酸亦被使用於犧牲膜之去除處理以外的處理中。例如，在進行使用犧牲膜之蝕刻處理等上述既定處理的步驟，或在該步驟之前的步驟（以下，併稱為「既定處理步驟之前的步驟」）亦使用氟酸。如此，上述既定處理步驟之前的步驟中之該犧牲膜係要求對氟酸的耐受性，換言之，係要求蝕刻速率低。因此，要選擇相對於氟酸等既定處理液之蝕刻速率高者或低者中的何者作為犧牲膜，為其問題。
關於此點，專利文獻1並未有任何的揭露或建議。
本發明係鑑於上述情事而完成者，其目的係提供一種基板處理系統、基板處理裝置及基板處理系統，在使用犧牲膜之既定處理步驟之前的步驟中，犧牲膜不會被氟酸等既定處理液去除，但在使用了上述既定處理液之犧牲膜的去除處理時，可輕易地僅將去除對象去除。
［解決問題之技術手段］
解決上述課題之本發明的一態樣係處理基板之基板處理系統，包含：塗佈部，將包含矽、碳及氧的膜形成材料亦即塗佈液塗佈至該基板的表面以形成犧牲膜；處理部，對形成有該犧牲膜之該基板進行既定處理；照射部，將紫外線照射至已進行該既定處理之該基板的表面，以將該犧牲膜改質；及去除部，將處理液供給至該基板，以去除藉由該紫外線而改質後之該犧牲膜。
依本發明之一態樣，由於係在既定處理後將紫外線照射至犧牲膜，而使上述犧牲膜改質成可溶於上述之既定處理液，故可防止犧牲膜在上述既定處理之前被上述既定處理液所去除，又，在使用了上述既定處理液之犧牲膜的去除處理時，可輕易地僅將去除對象去除。
依另一觀點之本發明之一態樣係處理基板之基板處理裝置，該基板具有由包含矽、碳及氧之膜形成材料而形成之犧牲膜，該基板處理裝置包含：照射部，將紫外線照射至該基板的表面，以將該犧牲膜改質；及去除部，將處理液供給至該基板的表面，以去除藉由該紫外線而改質後之該犧牲膜。
再者，依另一觀點之本發明之一態樣係處理基板之基板處理方法，其包含以下步驟：犧牲膜形成步驟，將包含矽、碳及氧之膜形成材料亦即塗佈液塗佈至基板的表面以形成犧牲膜；處理步驟，對形成有該犧牲膜之該基板進行既定處理；照射步驟，將紫外線照射至已進行該既定處理之該基板的表面，以將該犧牲膜改質；及去除步驟，將處理液供給至該基板的表面，以去除藉由該紫外線而改質後之該犧牲膜。
［對照先前技術之功效］
依本發明，在使用犧牲膜之既定處理步驟之前的步驟中，犧牲膜不會被氟酸等既定處理液所去除，但在使用了上述既定處理液之犧牲膜的去除處理時，可輕易地僅將去除對象去除。
以下，參照圖式說明本發明之實施態樣。又，在本說明書及圖式中，係藉由將實質上具有相同之功能構成的要素賦予相同的符號，以省略重複說明。
圖1係顯示依本發明之實施態樣之基板處理系統之構成概略的說明圖。
圖1的基板處理系統1包含：塗佈顯影處理系統2、作為處理部的拋光處理裝置3、蝕刻處理裝置4及成膜處理裝置5、清洗處理系統6及控制裝置7。
塗佈顯影處理系統2係對作為基板之晶圓進行光微影處理。又，在本發明之實施態樣中，塗佈顯影處理系統2係為了以將在表面具有凹凸之晶圓的上述凹凸覆蓋住的方式形成犧牲膜而使用。
作為拋光部的拋光處理裝置3，係對晶圓進行CMP處理（Chemical Mechanical Polishing：化學機械拋光）等拋光處理。在本發明之實施態樣中，如後所述，拋光處理裝置3係藉由將形成有犧牲膜之晶圓的表面加以拋光，而使晶圓之上述凹凸的凸部露出。
作為蝕刻部的蝕刻處理裝置4，係對晶圓進行蝕刻處理。作為蝕刻處理裝置4，例如可使用：藉由電漿處理而對晶圓W進行蝕刻處理的RIE（Reactive Ion Etching：反應離子蝕刻）裝置、或是對晶圓W供給既定化學品的濕蝕刻處理裝置等。在本發明之實施態樣中，如後所述，蝕刻處理裝置4係將犧牲膜作為蝕刻遮罩，而蝕刻藉由拋光處理裝置3拋光後之晶圓。藉此，將晶圓之上述凹凸的凸部頂部加以蝕刻。
作為埋入部的成膜處理裝置5，係對晶圓進行成膜處理。作為成膜處理裝置5，例如可使用：藉由電漿處理而對晶圓進行成膜處理的電漿化學氣相沉積裝置、或將處理氣體供給至處理容器內而進行成膜處理的所謂ALD（Atomic Layer Deposition：原子層沉積）裝置等。在本發明之實施態樣中，如後所述，成膜處理裝置5係在晶圓W被蝕刻處理裝置4所蝕刻的部分形成氮化膜等既定的膜。
作為基板處理裝置的清洗處理系統6，係進行晶圓的清洗處理等。在本發明之實施態樣中，如後所述，清洗處理系統6係用於去除因蝕刻處理裝置4而造成之蝕刻處理的殘渣，或是在蝕刻處理後去除犧牲膜。
控制裝置7係控制各裝置的動作，例如由具備CPU或記憶體等的電腦所構成，並具有程式儲存部（未圖示）。在程式儲存部中，係將用於控制上述各種處理裝置等的動作，而使對晶圓W的光微影處理、蝕刻處理、CMP處理、清洗處理等的基板處理系統1中之各種處理實現的程式加以儲存。又，該程式可儲存於例如：電腦可讀取之硬碟（HD）、軟性磁碟（FD）、光碟（CD）、磁光碟（MO）及記憶卡等電腦可讀取記錄媒體H，亦可從該記錄媒體H安裝至控制裝置7。
接著，使用圖2～圖4說明塗佈顯影處理系統2。圖2係顯示塗佈顯影處理系統2之構成概略的俯視圖。圖3及圖4係示意地顯示塗佈顯影處理系統2之內部構成概略的前視圖及後視圖。
如圖2所示，塗佈顯影處理系統2具有將晶圓匣盒站10、處理站11及介面站13連接成一體的構成；該晶圓匣盒站10，係將收納有複數片晶圓W的晶圓匣盒C搬入搬出，該處理站11，係包含有對晶圓W實施各種處理的複數各種處理裝置，該介面站13，係在和與處理站11鄰接的曝光裝置12之間進行晶圓W的傳遞。
在晶圓匣盒站10設有晶圓匣盒載置台20。在晶圓匣盒載置台20係設有複數晶圓匣盒載置板21，其在對於塗佈顯影處理系統2之外部搬入搬出晶圓匣盒C時，載置晶圓匣盒C。又，塗佈顯影處理系統2、拋光處理裝置3、蝕刻處理裝置4、成膜處理裝置5、清洗處理系統6之間的晶圓W的搬運係藉由搬運收納有晶圓W之晶圓匣盒C的搬運裝置（未圖示）而進行。
如圖2所示，在晶圓匣盒站10設有在沿X方向延伸之搬運路22上自由移動的晶圓搬運裝置23。晶圓搬運裝置23亦可在上下方向上，以及繞著垂直軸（θ方向）自由移動，並在各晶圓匣盒載置板21上的晶圓匣盒C，與後述處理站11之第三區塊G3的傳遞裝置之間搬運晶圓W。
在處理站11設有包含了各種裝置的複數例如四個區塊G1、G2、G3、G4。例如，在處理站11的正面側（圖2的X方向負方向側）設有第一區塊G1，在處理站11的背面側（圖2的X方向正方向側）設有第二區塊G2。又，在處理站11的晶圓匣盒站10側（圖2的Y方向負方向側）設有第三區塊G3，在處理站11的介面站13側（圖2的Y方向正方向側）設有第四區塊G4。
例如，如圖3所示，複數液體處理裝置例如：顯影處理裝置30、光阻塗佈裝置31及作為塗佈部的犧牲膜形成裝置32，係從下方依此順序配置於第一區塊G1；該顯影處理裝置30係將晶圓W進行顯影處理，該光阻塗佈裝置31係對晶圓W塗佈光阻液而形成光阻膜，該犧牲膜形成裝置32係將包含矽、碳及氧之膜形成材料亦即塗佈液塗佈至晶圓W的表面以形成犧牲膜。
例如，顯影處理裝置30、光阻塗佈裝置31及犧牲膜形成裝置32係分別在水平方向上並列配置三個。又，該等顯影處理裝置30、光阻塗佈裝置31及犧牲膜形成裝置32的數量或配置可任意選擇。
在該等顯影處理裝置30、光阻塗佈裝置31及犧牲膜形成裝置32等塗佈處理裝置中，係進行例如將既定塗佈液塗佈至晶圓W上的旋轉塗佈。旋轉塗佈係例如將塗佈液從塗佈噴嘴噴吐至晶圓W上，並同時使晶圓W旋轉，而使塗佈液擴散於晶圓W的表面。
例如，如圖4所示，在第二區塊G2中於上下方向及水平方向上並列設有熱處理裝置40、41、42，進行晶圓W之加熱或冷卻等熱處理。關於熱處理裝置40、41、42的數量或配置亦可任意選擇。
例如，在第三區塊G3係從下方依序設有複數傳遞裝置50、51、52、53、54、55、56。又，在第四區塊G4係從下方依序設有複數傳遞裝置60、61、62。
如圖2所示，在被第一區塊G1～第四區塊G4所包圍的區域中，形成有晶圓搬運區域D。在晶圓搬運區域D配置有複數晶圓搬運裝置70，其具有例如在Y方向、X方向、θ方向及上下方向上自由移動的搬運臂70a。晶圓搬運裝置70可在晶圓搬運區域D內移動，並將晶圓W搬運至周圍之第一區塊G1、第二區塊G2、第三區塊G3及第四區塊G4內的既定裝置。
又，在晶圓搬運區域D設有穿梭搬運裝置80，在第三區塊G3與第四區塊G4之間直線地搬運晶圓W。
穿梭搬運裝置80例如在圖4的Y方向上直線地自由移動。穿梭搬運裝置80可在支撐晶圓W的狀態下在Y方向上移動，以便在第三區塊G3之傳遞裝置52與第四區塊G4之傳遞裝置62之間搬運晶圓W。
如圖2所示，在第三區塊G3之X方向正方向側的旁邊設有晶圓搬運裝置90。晶圓搬運裝置90具有例如在X方向、θ方向及上下方向上自由移動的搬運臂。晶圓搬運裝置90可在支撐晶圓W的狀態下上下移動，以將晶圓W搬運至第三區塊G3內的各傳遞裝置。
在介面站13設有晶圓搬運裝置100及傳遞裝置101。晶圓搬運裝置100具有例如在Y方向、θ方向及上下方向上自由移動的搬運臂。晶圓搬運裝置100例如可在搬運臂支撐晶圓W，以便在第四區塊G4內的各傳遞裝置、傳遞裝置101及曝光裝置12之間搬運晶圓W。
接著，說明上述犧牲膜形成裝置32的構成。圖5及圖6係分別顯示犧牲膜形成裝置32之構成概略的縱剖面圖及橫剖面圖。
如圖5所示，犧牲膜形成裝置32包含可將內部閉鎖的處理容器120。如圖5所示，晶圓W的搬入搬出口121係形成於處理容器120的側面，並在搬入搬出口121設有開閉閘門122。
如圖5所示，在處理容器120內的中央部設有固持晶圓W並使其旋轉的旋轉夾頭130。旋轉夾頭130具有水平的頂面，在該頂面設有例如抽吸晶圓W的抽吸口（未圖示）。藉由從此抽吸口進行的抽吸，可將晶圓W吸附固持於旋轉夾頭130上。
旋轉夾頭130具有包含例如馬達等的夾頭驅動機構131，並可藉由該夾頭驅動機構131而以既定速度旋轉。又，在夾頭驅動機構131設有氣缸等升降驅動源，可使旋轉夾頭130上下移動。
在旋轉夾頭130的周圍設有擋住並回收從晶圓W飛散或是落下之液體的杯體132。在杯體132的底面係與排出回收之液體的排出管133、及將杯體132內之環境氣體加以排氣的排氣管134連接。
如圖6所示，在杯體132的X方向負方向（圖6的下方）側形成有沿著Y方向（圖6的左右方向）延伸的軌道140。軌道140例如從杯體132的Y方向負方向（圖6左方）側之外部形成至Y方向正方向（圖6的右方）側之外部。在軌道140安裝有臂部141。
如圖5及圖6所示，噴吐光阻液的塗佈噴嘴142係被支撐於臂部141。臂部141係藉由圖6所示之噴嘴驅動部143，而在軌道140上自由移動。藉此，塗佈噴嘴142可從設於杯體132的Y方向正方向側之外部的待命部144移動至杯體132內之晶圓W的中心部上方，並可進一步在該晶圓W的表面上沿著晶圓W的徑向移動。又，臂部141可藉由噴嘴驅動部143而自由升降，以調節塗佈噴嘴142的高度。塗佈噴嘴142係與供給包含矽、碳及氧之膜形成材料亦即塗佈液的液體供給裝置（未圖示）連接。
又，顯影處理裝置30及光阻塗佈裝置31的構成除了從液體供給裝置所供給之塗佈液/處理液的種類不同這點之外，與犧牲膜形成裝置32的構成相同。
接著，說明上述熱處理裝置40的構成。圖7及圖8係分別顯示熱處理裝置40之構成概略的橫剖面圖及縱剖面圖。
例如，熱處理裝置40設有框體150；溫度調節板151，載置晶圓W並進行溫度調節；及加熱板152，載置晶圓W並進行加熱。溫度調節板151與加熱板152係在框體150的內側，例如沿著圖7之Y方向而並列設置。框體150中，溫度調節板151側的頂棚部係跨越整面而形成開口，僅加熱板152側形成具有頂棚之容器狀。在框體150的溫度調節板151與加熱板152之間，形成有溫度調節板151通過之搬運口150a。
加熱板152為具有厚度的略圓盤狀。加熱板152具有水平的頂面，並在該頂面設有例如抽吸晶圓W之未圖示的抽吸口，藉由從此抽吸口進行的抽吸，可將晶圓W吸附固持在加熱板152上。
如圖8所示，在加熱板152的內部設有將加熱板152加熱的加熱機構153。作為加熱機構153，例如可使用電力加熱器等，藉由控制裝置7對加熱機構153的電力供給量進行控制，而將加熱板152控制在既定的設定溫度。
在加熱板152形成有在上下方向上貫通的複數穿通孔154。在穿通孔154設有升降銷155。升降銷155可藉由氣缸等升降驅動機構156而上下移動。升降銷155可貫通穿通孔154內而突出至加熱板152的頂面，以支撐並升降晶圓W。
在加熱板152設有固持該加熱板152之外周部的環狀固持構件157。在固持構件157設有將該固持構件157的外周包圍並收納升降銷155的筒狀支撐環158。
如圖7所示，溫度調節板151具有略方形的平板狀，並在加熱板152側的端面彎曲成圓弧狀。在溫度調節板151形成有沿著Y方向的兩個狹縫160，可防止溫度調節板151干擾升降銷155及設於溫度調節板151之下方的升降銷161。升降銷161可藉由氣缸等升降驅動機構162而上下移動。又，在溫度調節板151內建有例如帕耳帖(peltier)元件等溫度調節構件（未圖示）。
如圖7所示，溫度調節板151係支撐於支撐臂部170。在支撐臂部170安裝有驅動部171。驅動部171係安裝於在Y方向上延伸的軌道172。軌道172係從溫度調節板151的下方延伸至搬運口150a的下方附近。藉由此驅動部171，溫度調節板151可沿著軌道172而移動至加熱板152的上方。藉由如此之構成，溫度調節板151亦用作在與加熱板152之間進行晶圓W之傳遞的搬運機構。
在加熱板152的上方設有例如具有與支撐環158大致相同直徑的筒狀蓋體180。在蓋體180的頂棚部中，於中央部附近形成有氣體供給口190，而氣體供給源192係與氣體供給口190連接。在氣體供給口190設有形成略圓盤狀的供給噴嘴193。在供給噴嘴193的外周部形成有未圖示的供給口，可在晶圓W的直徑方向上放射狀地供給從氣體供給源192所供給之既定氣體或蒸氣。
蓋體180係以可藉由未圖示之升降機構而自由升降的方式形成，例如，如圖8所示，使蓋體180下降，而使該蓋體180的下端面與支撐環158的頂面抵接，藉此可將被固持構件157、支撐環158、加熱板152及蓋體180所包圍的空間A設為幾乎氣密的狀態。又，例如在固持構件157的頂面形成有未圖示之排氣口，可將從氣體供給源192所供給的處理氣體排出。從而，可一邊在使蓋體180與支撐環158抵接的狀態下將空間A進行排氣，一邊從氣體供給源192供給既定氣體或蒸氣（以下，亦有將既定氣體或蒸氣總稱為「處理氣體」的情況），藉此以最小限度的處理氣體，將加熱板152上的晶圓W覆蓋在處理氣體的環境氣體中。又，在本發明之實施態樣中，從氣體供給源192所供給之處理氣體為非氧化性氣體，因此空間A的內部會維持在低氧之環境氣體。作為非氧化性氣體，例如可使用氮氣或氬氣等鈍性氣體。
又，熱處理裝置41、42的構成與熱處理裝置40的構成相同。
接著，說明清洗處理系統6。圖9係顯示清洗處理系統6之構成概略的俯視圖。
如圖9所示，清洗處理系統6具有將晶圓匣盒站200及處理站201連接成一體的構成；該晶圓匣盒站200係將收納有複數片晶圓W的晶圓匣盒C搬入搬出，該處理站201係包含有對晶圓W實施各種處理的複數各種處理裝置。
在晶圓匣盒站200設有晶圓匣盒載置台202。在晶圓匣盒載置台202設有複數晶圓匣盒載置板203，其在對清洗處理系統6之外部搬入搬出晶圓匣盒C時，載置晶圓匣盒C。
如圖9所示，在晶圓匣盒站200設有在沿X方向延伸之搬運路204上自由移動的晶圓搬運裝置205。晶圓搬運裝置205亦可在上下方向上、以及繞著垂直軸（θ方向）自由移動，並在各晶圓匣盒載置板203上的晶圓匣盒C與後述之處理站201的第三區塊G13的傳遞裝置之間搬運晶圓W。
在處理站201設有包含了各種裝置的複數例如三個區塊G11、G12、G13。例如，第一區塊G11係設在處理站201的正面側（圖9的X方向負方向側），第二區塊G12係設在處理站201的背面側（圖9的X方向正方向側）。又，第三區塊G13係設在處理站201的晶圓匣盒站200側（圖9的Y方向負方向側）。
例如，在第一區塊G11設有複數塗佈處理裝置，例如去除蝕刻處理之殘渣的殘渣去除處理裝置206。殘渣去除處理裝置206係將既定處理液，例如氟酸供給至晶圓W，以去除上述殘渣。又，殘渣去除處理裝置206的數量或配置可任意選擇。
例如，在第二區塊G12係例如將作為照射部的UV處理裝置207、及作為去除部的犧牲膜去除處理裝置208各並列設置兩個；該UV處理裝置207，係照射紫外線（UV光）以將犧牲膜改質，該犧牲膜去除處理裝置208，係將氟酸等處理液供給至晶圓W以去除藉由紫外線而改質後之犧牲膜。又，UV處理裝置207及犧牲膜去除處理裝置208的數量或配置亦可任意選擇。
又，殘渣去除處理裝置206及犧牲膜去除處理裝置208的構成除了供給至塗佈噴嘴之處理液的種類不同此點之外，與犧牲膜形成裝置32的構成相同。UV處理裝置207的構成細節會在之後敘述。
例如，在第三區塊G13係從下方依序設有複數傳遞裝置（未圖示）。
在被第一區塊G11～第三區塊G13所包圍的區域中，形成有晶圓搬運區域D1。在晶圓搬運區域D1配置有晶圓搬運裝置209，其具有例如在Y方向、X方向、θ方向及上下方向上自由移動的搬運臂209a。晶圓搬運裝置209可在晶圓搬運區域D1內移動，並將晶圓W搬運至周圍的第一區塊G11、第二區塊G12及第三區塊G13內的既定裝置。
接著，說明上述UV處理裝置207的構成。圖10係顯示UV處理裝置207之構成概略的縱剖面圖。
如圖10所示，UV處理裝置207具有可將內部密封的處理容器210。在處理容器210的一側面中，於臨近晶圓搬運區域D1之面形成有晶圓W的搬入搬出口211，在搬入搬出口211設有開閉閘門212。
在處理容器210的頂面形成有用於朝向處理容器210的內部供給大氣氣體的氣體供給口220，而供給大氣氣體的氣體供給管221係與此氣體供給口220連接。又，供給作為氧化性氣體之大氣氣體的大氣供給源222係與氣體供給管221連接。
在處理容器210的底面形成有用於將處理容器210之內部的環境氣體加以排氣的排氣口223，而將處理容器210之內部的環境氣體抽真空的排氣泵浦225係透過排氣管224與此排氣口223連接。
在處理容器210的內部設有水平地載置晶圓W的圓筒形支撐體230。在支撐體230的內部設有用於進行晶圓W之傳遞的升降銷231，其被支撐構件232所支撐。升降銷231係以能貫通形成於支撐體230之頂面230a的穿通孔233的方式設置，例如設有三支。在支撐構件232的基端部設有驅動機構234，其包含用於使升降銷231及支撐構件232升降的馬達等。
在處理容器210的上方設有對支撐體230上的晶圓W照射例如波長172nm之紫外線的氘燈或是準分子燈等紫外線照射部240。紫外線照射部240可對晶圓W之整面照射紫外線。在處理容器210的頂板設有能使來自紫外線照射部240的紫外線透射過的窗部241。又，紫外線的波長並不限定於172nm，而係只要在150nm以上即可。此情況下，由於紫外線的波長在150nm以上，故該紫外線可進入至藉由犧牲膜形成裝置32而在晶圓W上所形成之犧牲膜的內部。又，在犧牲膜的膜厚非常厚，而可能導致紫外線無法到達犧牲膜之內側的情況下，亦可使紫外線的照射時間變長。
接著，說明使用如上述般構成之基板處理系統1而進行之基板處理。圖11係顯示上述基板處理之各步驟中之晶圓W狀態的示意剖面圖。圖12係顯示後述之甲基矽倍半氧烷（MSQ）之紫外線照射前後的化學結構式的圖式。又，如圖11（A）所示，在進行上述基板處理之晶圓W的表面，係預先藉由二氧化矽（SiO2 ）膜等既定圖案而形成凹凸T。又，構成晶圓W之凹凸T的凸部T1例如係以氮化矽（SiN）膜形成俯視觀察中的周緣部，以多晶矽形成被該SiN膜所覆蓋之中心部的底部，並以SiO2 膜形成上述中心部的頂部。
在使用基板處理系統1的基板處理中，首先，將收納有複數晶圓W的晶圓匣盒C搬入至塗佈顯影處理系統2的晶圓匣盒站10。接著，將晶圓匣盒C內的晶圓W搬運至處理站11，藉由熱處理裝置40進行溫度調節後，再搬運至犧牲膜形成裝置32。在犧牲膜形成裝置32中，係將包含矽、碳及氧的膜形成材料亦即塗佈液旋轉塗佈至晶圓W的表面，如圖11（B）所示，以覆蓋住晶圓W之表面的凹凸T的方式形成犧牲膜S。
作為上述塗佈液，可使用會因紫外線的照射而變質者。具體而言，可將「因紫外線之照射，而從對於『犧牲膜去除處理裝置208中之犧牲膜去除處理所使用的處理液』之高蝕刻耐受性的性質，變化為低蝕刻耐受性的性質者」，作為上述塗佈液使用。在上述處理液為氟酸的情況下，例如可使用甲基矽倍半氧烷（MSQ）作為上述塗佈液。
一般認為MSQ會因紫外線的照射而改變其對氟酸的蝕刻耐受性的原因係如以下所述。
如圖12（A）所示，MSQ具有作為取代基R的甲基與Si-O-Si之二氧化矽網狀結構（骨架結構）之一部分結合的結構，係與可溶於氟酸之SiO2 為不同的結構。接著，如圖12（B）所示，MSQ被紫外線照射而造成甲基脫附，Si原子之甲基脫附後的原子鍵係與羥基的氧原子結合，而使組成變為接近可溶於氟酸之SiO2 。因此，一般認為MSQ會因紫外線的照射而改變其對氟酸的蝕刻耐受性。
在犧牲膜形成裝置32形成犧牲膜S後，晶圓W係被搬運至熱處理裝置40，加熱由MSQ所構成之犧牲膜S。
已完成加熱處理之晶圓W係依序被收納至晶圓匣盒C，再被搬運至拋光處理裝置3。如圖11（C）所示，在拋光處理裝置3中，係對犧牲膜S之表面進行拋光處理，使原本構成晶圓W之凹凸T的凸部T1頂部露出。
已完成拋光處理之晶圓W係在收納於晶圓匣盒C的狀態下，被搬運至蝕刻處理裝置4。如圖11（D）所示，在蝕刻處理裝置4中，係將犧牲膜S作為遮罩而對晶圓W之表面進行乾式蝕刻，其將原本構成晶圓W之凹凸T的凸部T1頂部進行蝕刻，而形成凹部U。
已完成乾式蝕刻之晶圓W係在收納於晶圓匣盒C的狀態下，被搬入至清洗處理系統6的晶圓匣盒站200。其後，晶圓W係被搬運至處理站201，再被搬運至殘渣去除處理裝置206。在殘渣去除處理裝置206中，係將作為清洗液的稀氫氟酸供給至旋轉的晶圓W，並將犧牲膜S設為遮罩而進行濕蝕刻處理亦即殘渣去除處理，以去除乾式蝕刻的殘渣。又，在殘渣去除處理裝置206中，於殘渣去除處理後，係將作為沖洗液的純水（超純水）供給至旋轉之晶圓W，而進行晶圓W的沖洗處理，以沖掉晶圓W上的稀氫氟酸。再者，在殘渣去除處理裝置206中，於沖洗處理後，係進行使晶圓W旋轉的乾燥處理，以使該晶圓W乾燥。
已完成乾燥處理之晶圓W係依序被收納至晶圓匣盒C，再被搬運至成膜處理裝置5。如圖11（E）所示，在成膜處理裝置5中，係對晶圓W進行成膜處理，其將既定的膜F埋入被乾式蝕刻等所蝕刻的部分亦即凹部U。上述既定的膜例如為SiN膜。
已完成成膜處理之晶圓W係在收納於晶圓匣盒C的狀態下，被再次搬入至清洗處理系統6的晶圓匣盒站200。其後，晶圓W係被搬運至處理站201，再被搬運至UV處理裝置207。如圖11（F）所示，在UV處理裝置207中，係在呈大氣氣體的環境氣體之處理容器210內，對晶圓W的表面進行紫外線照射處理（UV處理），以將犧牲膜S改質。
已完成UV處理之晶圓W係被搬運至犧牲膜去除處理裝置208。如圖11（G）所示，在犧牲膜去除處理裝置208中，係將稀氫氟酸供給至旋轉之晶圓W，而進行犧牲膜S的去除處理，以去除晶圓W上的犧牲膜S。又，在犧牲膜去除處理裝置208中，於犧牲膜S之去除處理後，係將作為沖洗液的純水（超純水）供給至旋轉之晶圓W，而進行晶圓W的沖洗處理，以沖掉晶圓W上的稀氫氟酸。再者，在犧牲膜去除處理裝置208中，於沖洗處理後，係進行使晶圓W旋轉的乾燥處理，以使該晶圓W乾燥。已完成乾燥處理之晶圓W係依序被收納至晶圓匣盒C，如此，便完成使用基板處理系統1的基板處理。
在本發明之實施態樣中，如上所述，就「在蝕刻處理時作為蝕刻遮罩而使用並在其後去除之犧牲膜」而言，係使用會因紫外線照射而降低對氟酸等既定處理液之耐受性者，亦即被該既定處理液蝕刻之蝕刻速率會上升者，並在蝕刻處理後對犧牲膜照射紫外線。因此，可防止在蝕刻處理步驟以前犧牲膜被上述既定處理液所去除，又，在使用上述既定處理液進行犧牲膜之去除處理時，可防止去除對象以外的部分被去除之情形，因此，可輕易地僅將去除對象去除。
又，在本發明之實施態樣中，由於係藉由使用既定處理液的濕蝕刻來進行犧牲膜的去除，故與乾式蝕刻的情況相比，去除對象以外的部分例如藉由成膜處理裝置5而埋入之既定的膜F的肩部不會被去除。
在以上的說明中，使用犧牲膜S的既定處理係將犧牲膜S作為遮罩而使用的蝕刻處理，但亦可為其他處理。
在以上的說明中，犧牲膜的形成與UV照射處理、以及犧牲膜的去除處理係在各自的裝置進行，但亦可在同一裝置進行。換言之，例如，亦可預先將犧牲膜形成裝置32設於清洗處理系統6，便可在清洗處理系統6中，進行犧牲膜的形成處理、UV照射處理及犧牲膜的去除處理。
又，在以上的說明中，係在犧牲膜形成後，進行加熱處理，但此加熱處理亦可省略。
再者，在以上的說明中，在進行將犧牲膜作為遮罩的蝕刻時，係進行乾式蝕刻，但亦可進行使用氟酸等的濕蝕刻。
又，在以上的說明中，係使用MSQ作為包含矽、碳及氧的膜形成材料。MSQ具有以可溶於氟酸的矽氧烷鍵為主鏈，以難溶於氟酸的有機基亦即甲基為側鏈的結構。上述膜形成材料並不限定於MSQ，只要具有由可溶於氟酸等既定處理液之主鏈及難溶於上述既定處理液之側鏈所構成的結構，並會因紫外線照射而降低對上述處理液之溶解度者即可。又，上述膜形成材料並不限定於如MSQ等的鏈式化合物，例如，亦可為可溶於氟酸之物質與難溶於氟酸之物質的混合物，並會因紫外線照射而降低對氟酸的溶解度。
又，在以上的說明中，係將UV處理時之UV處理裝置207的處理容器210內的環境氣體設為大氣氣體之環境氣體，但處理容器210內的環境氣體只要可藉由紫外線活化而使活性氧產生即可，亦可將UV處理時之處理容器210內的環境氣體設為氧氣之環境氣體。
圖13係顯示依本發明之參考實施態樣之基板處理系統之構成概略的說明圖。
在圖1的基板處理系統1中，於塗佈顯影處理系統2中，係藉由將包含矽、碳及氧的膜形成材料亦即塗佈液塗佈至晶圓W的表面，以進行犧牲膜的形成。相對於此，圖13的基板處理系統1並未包含塗佈顯影處理系統2，包含矽、碳及氧的犧牲膜之形成係藉由成膜處理裝置5中的電漿化學氣相沉積或ALD而進行。亦即，在本發明之參考實施態樣中，成膜處理裝置5係用作犧牲膜形成裝置。
本案發明人係在作為評估用之晶圓的裸晶圓之表面形成由MSQ所構成的犧牲膜，並針對該犧牲膜之對氟酸的蝕刻速率（以下，稱為「對氟酸蝕刻速率」），進行了以下的評估測試。
（評估測試1）
在評估測試1中，係針對「形成犧牲膜之MSQ的組成對於上述對氟酸蝕刻速率的影響」進行了測試。
在測試例1-1中，係將Me（甲基）相對於MSQ之SQ（矽倍半氧烷）的比（以下，稱為「SQ：Me」）設為5：5，在測試例1-2中，係將MSQ的SQ：Me設為1：9。
又，在測試例1-1及測試例1-2中，係一邊使MSQ噴吐，一邊使晶圓以500rpm旋轉60秒而形成犧牲膜，並在其後的乾燥步驟中，使晶圓以1000rpm旋轉7秒後，再以2000rpm旋轉五秒，使犧牲膜乾燥。接著，在大氣環境氣體下，將形成有犧牲膜之晶圓以220℃加熱一分鐘。加熱後，從晶圓W切出試樣樣本，並對將該樣本切出後之晶圓進行UV處理後，再進行犧牲膜的去除處理。又，在UV處理中，係將紫外線的波長設為172nm、光照度設為50mW/cm2 、劑量設為3000mJ/cm2 、處理容器內的環境氣體設為大氣環境氣體。在犧牲膜的去除處理中，係進行使用了0.5%稀氫氟酸的濕蝕刻。
又，比較例1-1及比較例1-2係對於測試例1-1及比較例1-2中所切出的試樣樣本進行與測試例1-1等相同的犧牲膜之去除處理，但未進行UV處理的例子。
圖14係顯示比較例1-1及測試例1-1的濕蝕刻時間與犧牲膜之膜厚的關係的圖式，圖15係顯示比較例1-2及測試例1-2的濕蝕刻時間與犧牲膜之膜厚的關係的圖式。
如圖14及圖15所示，在比較例1-1及比較例1-2中，儘管進行了濕蝕刻但犧牲膜的膜厚並未改變。相對於此，在測試例1-1及測試例1-2中，膜厚會因進行濕蝕刻而減少。又，相對於測試例1-1在10秒左右所有的犧牲膜便被去除，測試例1-2在30秒左右犧牲膜尚有一半的膜厚。具體而言，在測試例1-1中，最初10秒之犧牲膜的對氟酸蝕刻速率約為940nm/分，在測試例1-2中，對氟酸蝕刻速率為130nm/分，就對氟酸蝕刻速率而言，測試例1-1為測試例1-2的7倍左右。
依此結果，由MSQ所構成之犧牲膜，在紫外線照射前對氟酸的蝕刻耐受性較高，但可藉由紫外線照射而使上述蝕刻耐受性降低，又，可藉由將MSQ的SQ：Me設得較小而使對氟酸蝕刻速率升高。
（評估測試2）
評估測試2係針對「照射至犧牲膜之紫外線的劑量對於對氟酸蝕刻速率的影響」進行了測試。
測試例2-1係與上述的測試例1-1相同，比較例2-1係與上述的比較例1-1相同。測試例2-2～2-4與測試例2-1僅劑量有所不同，各測試例的劑量如下：測試例2-2為2000mJ/cm2 、測試例2-3為1000mJ/cm2 、測試例2-4為500mJ/cm2 。
圖16係顯示比較例2-1及測試例2-1～2-4的濕蝕刻時間與犧牲膜之膜厚的關係的圖式。又，圖17係顯示對氟酸蝕刻速率與劑量之關係的圖式。圖17中的由虛線所構成的曲線係表示將表示對氟酸蝕刻速率與劑量之關係的資料以二次函數近似後的近似曲線。
如圖16所示，在比較例2-1中，無論濕蝕刻時間多長，犧牲膜的膜厚皆未改變，但在測試例2-1～2-4中，膜厚會隨著濕蝕刻時間變長而單調減少。由此結果可知，紫外線不僅到達犧牲膜的表面，亦到達遠離表面之處。
又，如圖16及圖17所示，伴隨著劑量的增加，對氟酸蝕刻速率會變得越大，該對氟酸蝕刻速率係與劑量的平方成比例。
（評估測試3）
在評估測試3中，係針對「UV處理時之處理室內的環境氣體對於對氟酸蝕刻速率的影響」進行了測試。
測試例3-1係與上述的測試例1-1相同。測試例3-2僅UV處理時之處理室內的環境氣體此點不同，測試例3-2中之處理室內的環境氣體為氮氣之環境氣體。
圖18係顯示測試例3-1～3-2的濕蝕刻時間與犧牲膜之膜厚的關係的圖式。
如圖18所示，就對氟酸蝕刻速率後而言，UV處理時之處理室內的環境氣體為大氣環境氣體的測試例3-1這方，係大於氮氣之環境氣體的測試例3-2。
依此結果，可藉由將UV處理時之處理室內的環境氣體設為大氣環境氣體，而縮短犧牲膜之去除所需要的時間。又，依此結果，可知不僅UV處理時之波長172nm的紫外線有助於使犧牲膜中的甲基脫附，藉由該紫外線而活化的活性氧，亦有助於使犧牲膜中的甲基脫附。
以上，雖說明了本發明的實施態樣，但本發明並不限定於此例。吾人應瞭解到，只要係該技術領域中具通常知識者，顯然能在發明申請專利範圍所記載之技術思想的範疇內，想到各種變更例或是修正例，而該等例子當然亦屬於本發明的技術範圍。
1‧‧‧基板處理系統
2‧‧‧塗佈顯影處理系統
3‧‧‧拋光處理裝置
4‧‧‧蝕刻處理裝置
5‧‧‧成膜處理裝置
6‧‧‧清洗處理系統
7‧‧‧控制裝置
10、200‧‧‧晶圓匣盒站
11、201‧‧‧處理站
12‧‧‧曝光裝置
13‧‧‧介面站
20、202‧‧‧晶圓匣盒載置台
21、203‧‧‧晶圓匣盒載置板
22、204‧‧‧搬運路
23、70、90、100、205、209‧‧‧晶圓搬運裝置
30‧‧‧顯影處理裝置
31‧‧‧光阻塗佈裝置
32‧‧‧犧牲膜形成裝置
40、41、42‧‧‧熱處理裝置
50～56、60～62、101‧‧‧傳遞裝置
70a、209a‧‧‧搬運臂
80‧‧‧穿梭搬運裝置
120、210‧‧‧處理容器
121、211‧‧‧搬入搬出口
122、212‧‧‧開閉閘門
130‧‧‧旋轉夾頭
131‧‧‧夾頭驅動機構
132‧‧‧杯體
133‧‧‧排出管
134、224‧‧‧排氣管
140、172‧‧‧軌道
141‧‧‧臂部
142‧‧‧塗佈噴嘴
143‧‧‧噴嘴驅動部
144‧‧‧待命部
150‧‧‧框體
150a‧‧‧搬運口
151‧‧‧溫度調節板
152‧‧‧加熱板
153‧‧‧加熱機構
154、233‧‧‧穿通孔
155、161、231‧‧‧升降銷
156、162‧‧‧升降驅動機構
157‧‧‧固持構件
158‧‧‧支撐環
160‧‧‧狹縫
170‧‧‧支撐臂部
171‧‧‧驅動部
180‧‧‧蓋體
190、220‧‧‧氣體供給口
192‧‧‧氣體供給源
193‧‧‧供給噴嘴
206‧‧‧殘渣去除處理裝置
207‧‧‧UV處理裝置
208‧‧‧犧牲膜去除處理裝置
221‧‧‧氣體供給管
222‧‧‧大氣供給源
223‧‧‧排氣口
225‧‧‧排氣泵浦
230‧‧‧支撐體
230a‧‧‧頂面
232‧‧‧支撐構件
234‧‧‧驅動機構
240‧‧‧紫外線照射部
241‧‧‧窗部
C‧‧‧晶圓匣盒
D1‧‧‧晶圓搬運區域
F‧‧‧膜
G1～G4、G11～G13‧‧‧區塊
H‧‧‧記錄媒體
S‧‧‧犧牲膜
T‧‧‧凹凸
T1‧‧‧凸部
U‧‧‧凹部
W‧‧‧晶圓
圖1係顯示依本發明之實施態樣之基板處理系統之構成概略的說明圖。
圖2係顯示圖1之塗佈顯影處理系統之構成概略的俯視圖。
圖3係示意地顯示圖1之塗佈顯影處理系統之內部構成概略的前視圖。
圖4係示意地顯示圖1之塗佈顯影處理系統之內部構成概略的後視圖。
圖5係顯示犧牲膜形成裝置之構成概略的縱剖面圖。
圖6係顯示犧牲膜形成裝置之構成概略的橫剖面圖。
圖7係顯示熱處理裝置之構成概略的橫剖面圖。
圖8係顯示熱處理裝置之構成概略的縱剖面圖。
圖9係顯示圖1之清洗處理系統之構成概略的俯視圖。
圖10係顯示UV處理裝置之構成概略的縱剖面圖。
圖11（A）～（G）係顯示在依本發明之實施態樣之基板處理之各步驟中的晶圓之狀態的示意剖面圖。
圖12（A）、（B）係顯示甲基矽倍半氧烷之紫外線照射前後之化學結構式的圖式。
圖13係顯示依本發明之參考實施態樣之基板處理系統之構成概略的說明圖。
圖14係顯示使用了比較例1-1及測試例1-1之氟酸的濕蝕刻時間與犧牲膜之膜厚的關係的圖式。
圖15係顯示使用了比較例1-2及測試例1-2之氟酸的濕蝕刻時間與犧牲膜之膜厚的關係的圖式。
圖16係顯示使用了比較例2-1及測試例2-1～2-4之氟酸的濕蝕刻時間與犧牲膜之膜厚的關係的圖式。
圖17係顯示對氟酸蝕刻速率與劑量之關係的圖式。
圖18係顯示測試例3-1～3-2的濕蝕刻時間與犧牲膜之膜厚的關係的圖式。

Claims (8)

  1. 一種基板處理系統，係將基板進行處理，包含： 塗佈部，將包含矽、碳及氧的膜形成材料亦即塗佈液，塗佈至該基板的表面，以形成犧牲膜； 處理部，對形成有該犧牲膜之該基板進行既定處理； 照射部，將紫外線照射至已進行該既定處理之該基板的表面，以將該犧牲膜改質；及 去除部，將處理液供給至該基板，以去除藉由該紫外線而改質後的該犧牲膜。
  2. 如請求項第1項所述之基板處理系統，其中， 該基板在表面具有凹凸； 該基板處理系統中，作為該處理部包含： 拋光部，進行該犧牲膜之表面的拋光，以將構成該基板之該凹凸的凸部頂部露出； 蝕刻部，將該犧牲膜作為遮罩，而蝕刻藉由進行該基板表面之該拋光所露出的部分；及 埋入部，將既定的膜埋入至該基板表面之被蝕刻的部分； 該照射部係將紫外線照射至該既定的膜所埋入之該基板的表面，以將該犧牲膜改質。
  3. 如請求項第1項所述之基板處理系統，其中， 該膜形成材料為甲基矽倍半氧烷。
  4. 如請求項第1項所述之基板處理系統，其中， 該處理液為氫氟酸。
  5. 如請求項第1項所述之基板處理系統，其中， 該照射部係在大氣氣體之環境氣體下，將紫外線照射至該基板的表面。
  6. 一種基板處理裝置，係將基板進行處理， 該基板具有藉由包含矽、碳及氧之膜形成材料而形成的犧牲膜， 該基板處理裝置包含： 照射部，將紫外線照射至該基板的表面，以將該犧牲膜改質；及 去除部，將處理液供給至該基板的表面，以去除藉由該紫外線而改質後的該犧牲膜。
  7. 一種基板處理方法，係將基板進行處理，其包含以下步驟： 犧牲膜形成步驟，將包含矽、碳及氧的膜形成材料亦即塗佈液，塗佈至基板的表面，以形成犧牲膜； 處理步驟，對形成有該犧牲膜之該基板進行既定處理； 照射步驟，將紫外線照射至已進行該既定處理之該基板的表面，以將該犧牲膜改質；及 去除步驟，將處理液供給至該基板的表面，以去除藉由該紫外線而改質後的該犧牲膜。
  8. 如請求項第7項所述之基板處理方法，其中， 該基板在表面具有凹凸； 該基板處理方法中，作為該處理步驟係包含以下步驟： 拋光步驟，進行該犧牲膜之表面的拋光，以將構成該基板之該凹凸的凸部頂部露出； 蝕刻步驟，將該犧牲膜作為遮罩，而蝕刻藉由進行該基板表面之該拋光所露出的部分；及 埋入步驟，將既定的膜埋入至該基板表面之被蝕刻的部分； 該照射步驟係將紫外線照射至該既定的膜所埋入後之該基板的表面，以將該犧牲膜改質。
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