WO2019159761A1 - 基板処理システム、基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

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WO2019159761A1
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wafer
film
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村松 誠
寛之 藤井
祐介 齋藤
久志 源島
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東京エレクトロン株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a substrate processing system, a substrate processing apparatus, and a substrate processing method for processing a substrate such as a semiconductor wafer.
  • a predetermined process such as an etching process is performed to form a predetermined pattern on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”).
  • a sacrificial film that is removed after the predetermined process may be formed before the predetermined process.
  • the sacrificial film is used as an etching mask, for example, in the etching process.
  • a coating-type sacrificial film excellent in embeddability is used (see Patent Document 1).
  • the sacrificial film has a high etching rate (etching amount per unit time) with respect to a predetermined processing solution used for removing the sacrificial film.
  • a predetermined processing solution used for removing the sacrificial film.
  • the etching rate is low, parts other than the sacrificial film are removed / etched when the sacrificial film is removed.
  • the predetermined processing liquid is, for example, hydrofluoric acid (hereinafter referred to as “hydrofluoric acid”)
  • the hydrofluoric acid is also used in processes other than the sacrificial film removal process.
  • hydrofluoric acid is also used in a process for performing the predetermined process such as an etching process using a sacrificial film and a process before the process (hereinafter also referred to as “process before the predetermined process process”).
  • process before the predetermined process process the sacrificial film before the predetermined treatment process is required to have resistance to hydrofluoric acid, in other words, a low etching rate. Therefore, there is a problem whether a sacrificial film having a high etching rate or a low etching rate for a predetermined processing solution such as hydrofluoric acid is selected.
  • Patent Document 1 does not provide any disclosure or suggestion regarding this point.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and the sacrificial film is not removed by a predetermined processing solution such as hydrofluoric acid in a step before the predetermined processing step using the sacrificial film, and the predetermined processing solution is used. It is an object of the present invention to provide a substrate processing system, a substrate processing apparatus, and a substrate processing system in which only a target to be removed can be easily removed during the sacrificial film removal process.
  • a predetermined processing solution such as hydrofluoric acid
  • One embodiment of the present invention for solving the above problems is a substrate processing system for processing a substrate, in which a sacrificial film is formed by applying a coating solution, which is a film forming material containing silicon, carbon, and oxygen, to the surface of the substrate.
  • An application unit that performs a predetermined process on the substrate on which the sacrificial film is formed, and an irradiation that irradiates the surface of the substrate on which the predetermined process has been performed with ultraviolet rays to modify the sacrificial film.
  • a removing unit that supplies a processing liquid to the substrate and removes the sacrificial film modified by the ultraviolet rays.
  • the sacrificial film is irradiated with ultraviolet rays after the predetermined processing, and the sacrificial film is modified so as to be soluble in the predetermined processing liquid. It is possible to prevent the sacrificial film from being removed by the treatment liquid, and it is possible to easily remove only the removal target during the sacrificial film removal process using the predetermined treatment liquid.
  • Another embodiment of the present invention is a substrate processing apparatus for processing a substrate, the substrate having a sacrificial film formed of a film forming material containing silicon, carbon, and oxygen, and the substrate processing apparatus
  • An irradiation unit that irradiates the surface of the substrate with ultraviolet rays to modify the sacrificial film
  • a removal unit that supplies a treatment liquid to the surface of the substrate and removes the sacrificial film modified by the ultraviolet rays
  • FIG. 1 Another embodiment of the present invention according to another aspect is a substrate processing method for processing a substrate, in which a coating solution that is a film forming material containing silicon, carbon, and oxygen is applied to the surface of the substrate to form a sacrificial film.
  • the sacrificial film is not removed by a predetermined processing solution such as hydrofluoric acid in a step before the predetermined processing step using the sacrificial film, and the sacrificial film is removed using the predetermined processing solution. Only the object to be removed can be easily removed.
  • FIG. 2 is a rear view schematically showing an outline of an internal configuration of the coating and developing treatment system of FIG. 1.
  • It is a longitudinal cross-sectional view which shows the outline of a structure of a sacrificial film formation apparatus. It is a cross-sectional view which shows the outline of a structure of a sacrificial film formation apparatus. It is a cross-sectional view which shows the outline of a structure of a sacrificial film formation apparatus. It is a cross-sectional view which shows the outline of a structure of the heat processing apparatus.
  • FIG. 1 It is a longitudinal cross-sectional view which shows the outline of a structure of the heat processing apparatus. It is a top view which shows the outline of a structure of the washing
  • FIG. 1 It is a longitudinal cross-sectional view which shows the outline of a structure of the heat processing apparatus. It is a top view which shows the outline of a structure of the washing
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the time of wet etching using hydrofluoric acid in Comparative Example 1-1 and Test Example 1-1 and the thickness of the sacrificial film.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the time of wet etching using hydrofluoric acid in Comparative Example 1-2 and Test Example 1-2 and the thickness of the sacrificial film.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the time of wet etching using hydrofluoric acid and the film thickness of a sacrificial film in Comparative Example 2-1 and Test Examples 2-1 to 2-4. It is a figure which shows the relationship between a hydrofluoric-acid etching rate and dose amount.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between wet etching time and sacrificial film thickness in Test Examples 3-1 and 3-2.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of the substrate processing system according to the present embodiment.
  • a substrate processing system 1 in FIG. 1 includes a coating and developing processing system 2, a polishing processing apparatus 3, an etching processing apparatus 4, a film forming processing apparatus 5 as a processing unit, a cleaning processing system 6, and a control apparatus 7. Yes.
  • the coating and developing treatment system 2 performs a photolithography process on a wafer as a substrate.
  • the coating and developing treatment system 2 is used to form a sacrificial film so as to cover the unevenness of the wafer having unevenness on the surface.
  • the polishing processing apparatus 3 as a polishing unit performs polishing processing such as CMP processing (Chemical-Mechanical Polishing) on the wafer.
  • CMP processing Chemical-Mechanical Polishing
  • the polishing processing apparatus 3 polishes the surface of the wafer on which the sacrificial film is formed, thereby exposing the uneven portions of the wafer.
  • the etching processing apparatus 4 as an etching unit performs an etching process on a wafer.
  • the etching processing apparatus 4 for example, an RIE (Reactive Ion Etching) device that performs etching processing on the wafer W by plasma processing, a wet etching processing device that supplies a predetermined chemical solution to the wafer W, or the like is used.
  • the etching processing apparatus 4 etches the wafer polished by the polishing processing apparatus 3 using the sacrificial film as an etching mask. Thereby, the top part of the convex part of the unevenness of the wafer is etched.
  • the film formation processing apparatus 5 as an embedding unit performs a film formation process on the wafer.
  • the film formation processing apparatus 5 include a plasma CVD apparatus that performs a film formation process on a wafer by plasma processing, a so-called ALD (Atomic Layer Deposition) apparatus that performs a film formation process by supplying a processing gas into a processing container, and the like. Is used.
  • the film forming apparatus 5 forms a predetermined film such as a nitride film on the etched portion of the wafer by the etching apparatus 4.
  • the cleaning processing system 6 as a substrate processing apparatus performs a wafer cleaning process and the like.
  • the cleaning processing system 6 is used to remove residues of etching processing by the etching processing apparatus 4 and to remove a sacrificial film after the etching processing.
  • the control device 7 controls the operation of each device, and is composed of, for example, a computer including a CPU and a memory, and has a program storage unit (not shown).
  • the program storage unit controls operations of the above-described various processing apparatuses to realize various processes in the substrate processing system 1 such as photolithography processing, etching processing, CMP processing, and cleaning processing on the wafer W.
  • a program is also stored.
  • the program is recorded on a computer-readable storage medium H such as a computer-readable hard disk (HD), a flexible disk (FD), a compact disk (CD), a magnetic optical desk (MO), or a memory card. May have been installed in the control device 7 from the storage medium H.
  • FIG. 2 is a plan view showing an outline of the configuration of the coating and developing treatment system 2.
  • FIG. 3 and FIG. 4 are a front view and a rear view schematically showing an outline of the internal configuration of the coating and developing treatment system 2.
  • the coating and developing treatment system 2 includes a cassette station 10 in which a cassette C containing a plurality of wafers W is loaded and unloaded, and a processing station 11 having a plurality of various processing apparatuses for performing various processes on the wafers W. And an interface station 13 that transfers the wafer W to and from the exposure apparatus 12 adjacent to the processing station 11 is integrally connected.
  • the cassette station 10 is provided with a cassette mounting table 20.
  • the cassette mounting table 20 is provided with a plurality of cassette mounting plates 21 on which the cassette C is mounted when the cassette C is carried into and out of the coating and developing treatment system 2.
  • the wafer W is transferred between the coating and developing processing system 2, the polishing processing device 3, the etching processing device 4, the film forming processing device 5, and the cleaning processing system 6.
  • the transport device transports the cassette C containing the wafer W. (Not shown).
  • the cassette station 10 is provided with a wafer transfer device 23 that is movable on a transfer path 22 extending in the X direction.
  • the wafer transfer device 23 is also movable in the vertical direction and the vertical axis direction ( ⁇ direction), and includes a cassette C on each cassette mounting plate 21 and a delivery device for a third block G3 of the processing station 11 described later.
  • the wafer W can be transferred between the two.
  • the processing station 11 is provided with a plurality of, for example, four blocks G1, G2, G3, and G4 having various devices.
  • the first block G1 is provided on the front side of the processing station 11 (X direction negative direction side in FIG. 2), and the second side is provided on the back side of the processing station 11 (X direction positive direction side in FIG. 2).
  • Block G2 is provided.
  • a third block G3 is provided on the cassette station 10 side (Y direction negative direction side in FIG. 2) of the processing station 11, and the interface station 13 side (Y direction positive direction side in FIG. 2) of the processing station 11 is provided. Is provided with a fourth block G4.
  • a plurality of liquid processing apparatuses for example, a development processing apparatus 30 for developing the wafer W, and a resist coating apparatus for applying a resist solution to the wafer W to form a resist film 31, a sacrificial film forming apparatus 32 is disposed in this order from the bottom as a coating section for applying a coating liquid, which is a film forming material containing silicon, carbon, and oxygen, to the surface of the wafer W to form a sacrificial film.
  • a coating liquid which is a film forming material containing silicon, carbon, and oxygen
  • the development processing device 30, the resist coating device 31, and the sacrificial film forming device 32 are arranged side by side in the horizontal direction.
  • the number and arrangement of the development processing device 30, the resist coating device 31, and the sacrificial film forming device 32 can be arbitrarily selected.
  • spin coating for applying a predetermined coating solution onto the wafer W is performed.
  • spin coating for example, a coating liquid is discharged onto the wafer W from a coating nozzle, and the wafer W is rotated to diffuse the coating liquid to the surface of the wafer W.
  • heat treatment apparatuses 40, 41, and 42 for performing heat treatment such as heating and cooling of the wafer W are provided side by side in the vertical and horizontal directions.
  • the number and arrangement of the heat treatment apparatuses 40, 41, and 42 can be arbitrarily selected.
  • a plurality of delivery devices 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56 are provided in order from the bottom.
  • the fourth block G4 is provided with a plurality of delivery devices 60, 61, 62 in order from the bottom.
  • a wafer transfer area D is formed in an area surrounded by the first block G1 to the fourth block G4.
  • a plurality of wafer transfer devices 70 having transfer arms 70a that are movable in the Y direction, the X direction, the ⁇ direction, and the vertical direction are arranged.
  • the wafer transfer device 70 moves in the wafer transfer area D and transfers the wafer W to a predetermined device in the surrounding first block G1, second block G2, third block G3, and fourth block G4. it can.
  • a shuttle transfer device 80 that transfers the wafer W linearly between the third block G3 and the fourth block G4 is provided.
  • the shuttle transport device 80 is linearly movable, for example, in the Y direction in FIG.
  • the shuttle transfer device 80 moves in the Y direction while supporting the wafer W, and can transfer the wafer W between the transfer device 52 of the third block G3 and the transfer device 62 of the fourth block G4.
  • a wafer transfer device 90 is provided next to the third block G3 on the positive side in the X direction.
  • the wafer transfer device 90 has a transfer arm that is movable in the X direction, the ⁇ direction, and the vertical direction, for example.
  • the wafer transfer device 90 moves up and down while supporting the wafer W, and can transfer the wafer W to each delivery device in the third block G3.
  • the interface station 13 is provided with a wafer transfer device 100 and a delivery device 101.
  • the wafer transfer apparatus 100 has a transfer arm that is movable in the Y direction, the ⁇ direction, and the vertical direction, for example.
  • the wafer transfer apparatus 100 can transfer the wafer W between each transfer apparatus, the transfer apparatus 101, and the exposure apparatus 12 in the fourth block G4, for example, by supporting the wafer W on a transfer arm.
  • FIG. 5 and FIG. 6 are a longitudinal sectional view and a transverse sectional view showing the outline of the configuration of the sacrificial film forming apparatus 32, respectively.
  • the sacrificial film forming apparatus 32 has a processing container 120 whose inside can be closed as shown in FIG. As shown in FIG. 5, a loading / unloading port 121 for the wafer W is formed on the side surface of the processing container 120, and an opening / closing shutter 122 is provided at the loading / unloading port 121.
  • a spin chuck 130 that holds and rotates the wafer W is provided at the center of the processing container 120 as shown in FIG.
  • the spin chuck 130 has a horizontal upper surface, and a suction port (not shown) for sucking the wafer W, for example, is provided on the upper surface. By suction from the suction port, the wafer W can be sucked and held on the spin chuck 130.
  • the spin chuck 130 has a chuck drive mechanism 131 including, for example, a motor, and can be rotated at a predetermined speed by the chuck drive mechanism 131. Further, the chuck drive mechanism 131 is provided with an elevating drive source such as a cylinder, and the spin chuck 130 can move up and down.
  • a chuck drive mechanism 131 including, for example, a motor, and can be rotated at a predetermined speed by the chuck drive mechanism 131. Further, the chuck drive mechanism 131 is provided with an elevating drive source such as a cylinder, and the spin chuck 130 can move up and down.
  • a cup 132 that receives and collects the liquid scattered or dropped from the wafer W.
  • a discharge pipe 133 that discharges the collected liquid and an exhaust pipe 134 that exhausts the atmosphere in the cup 132 are connected to the lower surface of the cup 132.
  • a rail 140 extending along the Y direction (left and right direction in FIG. 6) is formed on the negative side in the X direction (downward direction in FIG. 6) of the cup 132.
  • the rail 140 is formed, for example, from the outer side of the cup 132 on the Y direction negative direction (left direction in FIG. 6) to the outer side on the Y direction positive direction (right direction in FIG. 6).
  • An arm 141 is attached to the rail 140.
  • the arm 141 supports a coating nozzle 142 for discharging a resist solution as shown in FIGS.
  • the arm 141 is movable on the rail 140 by a nozzle drive unit 143 shown in FIG.
  • the coating nozzle 142 can move from the standby part 144 installed outside the Y direction positive direction side of the cup 132 to above the center part of the wafer W in the cup 132, and further on the surface of the wafer W It can move in the radial direction of W.
  • the arm 141 can be moved up and down by a nozzle driving unit 143, and the height of the application nozzle 142 can be adjusted.
  • the coating nozzle 142 is connected to a liquid supply device (not shown) that supplies a coating liquid that is a film forming material containing silicon, carbon, and oxygen.
  • the configurations of the development processing device 30 and the resist coating device 31 are the same as the configuration of the sacrificial film forming device 32 except that the types of coating liquid / processing liquid supplied from the liquid supply apparatus are different.
  • 7 and 8 are a cross-sectional view and a vertical cross-sectional view, respectively, showing an outline of the configuration of the heat treatment apparatus 40.
  • the heat treatment apparatus 40 is provided with a casing 150, a temperature adjustment plate 151 on which the wafer W is placed and the temperature is adjusted, and a heat plate 152 on which the wafer W is placed and heated.
  • the temperature control plate 151 and the heat plate 152 are provided inside the housing 150, for example, along the Y direction in FIG.
  • the casing 150 is formed in a container shape in which the ceiling portion on the temperature adjustment plate 151 side is opened over the entire surface, and only the heat plate 152 side has a ceiling.
  • a conveyance port 150 a through which the temperature adjustment plate 151 passes is formed between the temperature adjustment plate 151 and the heat plate 152 of the housing 150.
  • the hot plate 152 has a thick and substantially disk shape.
  • the heat plate 152 has a horizontal upper surface, and a suction port (not shown) for sucking the wafer W, for example, is provided on the upper surface, and the wafer W is sucked onto the heat plate 152 by suction from the suction port. Can hold.
  • a heating mechanism 153 for heating the hot plate 152 is provided inside the hot plate 152.
  • the heating mechanism 153 for example, an electric heater or the like is used, and by controlling the amount of power supplied to the heating mechanism 153 by the control device 7, the heat plate 152 can be controlled to a predetermined set temperature.
  • the heat plate 152 has a plurality of through holes 154 penetrating in the vertical direction. Elevating pins 155 are provided in the through holes 154. The lift pins 155 can be moved up and down by a lift drive mechanism 156 such as a cylinder. The elevating pins 155 are inserted through the through holes 154 and protrude from the upper surface of the hot plate 152 to support the wafer W and elevate.
  • the hot plate 152 is provided with an annular holding member 157 that holds the outer peripheral portion of the hot plate 152.
  • the holding member 157 is provided with a cylindrical support ring 158 that surrounds the outer periphery of the holding member 157 and accommodates the lifting pins 155.
  • the temperature control plate 151 has a substantially square flat plate shape as shown in FIG. 7, and the end surface on the heat plate 152 side is curved in an arc shape.
  • the temperature adjusting plate 151 is formed with two slits 160 along the Y direction, and the temperature adjusting plate 151 interferes with the elevating pins 155 and the elevating pins 161 provided below the temperature adjusting plate 151. Can be prevented.
  • the lift pins 161 can be moved up and down by a lift drive mechanism 162 such as a cylinder.
  • the temperature adjustment plate 151 includes a temperature adjustment member (not shown) such as a Peltier element.
  • the temperature adjustment plate 151 is supported by the support arm 170 as shown in FIG.
  • a drive unit 171 is attached to the support arm 170.
  • the drive unit 171 is attached to a rail 172 extending in the Y direction.
  • the rail 172 extends from the lower side of the temperature adjustment plate 151 to the vicinity of the lower side of the transfer port 150a.
  • the temperature adjustment plate 151 can move along the rail 172 to above the heat plate 152.
  • the temperature adjustment plate 151 also functions as a transfer mechanism that transfers the wafer W to and from the heat plate 152.
  • a cylindrical lid 180 having substantially the same diameter as the support ring 158 is provided above the heat plate 152.
  • a gas supply port 190 is formed near the center of the ceiling of the lid body 180, and a gas supply source 192 is connected to the gas supply port 190.
  • the gas supply port 190 is provided with a supply nozzle 193 formed in a substantially disk shape.
  • a supply port (not shown) is formed in the outer peripheral portion of the supply nozzle 193, and a predetermined gas or vapor supplied from the gas supply source 192 can be supplied radially in the diameter direction of the wafer W.
  • the lid 180 is formed to be movable up and down by an elevator mechanism (not shown). For example, as shown in FIG. 8, the lid 180 is lowered and the lower end surface of the lid 180 is brought into contact with the upper surface of the support ring 158. By doing so, the space A surrounded by the holding member 157, the support ring 158, the heat plate 152, and the lid body 180 can be made almost airtight. Further, for example, an exhaust port (not shown) is formed on the upper surface of the holding member 157, and the processing gas supplied from the gas supply source 192 can be exhausted.
  • a predetermined gas or vapor (hereinafter, the predetermined gas or vapor is collectively referred to as "processing gas") from the gas supply source 192.
  • the wafer W on the hot platen 152 can be covered with a processing gas atmosphere with a minimum processing gas.
  • the processing gas supplied from the gas supply source 192 in this embodiment is a non-oxidizing gas, and the inside of the space A is maintained in a low oxygen atmosphere.
  • the non-oxidizing gas for example, an inert gas such as nitrogen gas or argon gas can be used.
  • the configuration of the heat treatment apparatuses 41 and 42 is the same as that of the heat treatment apparatus 40.
  • FIG. 9 is a plan view schematically showing the configuration of the cleaning processing system 6.
  • the cleaning processing system 6 includes a cassette station 200 in which a cassette C containing a plurality of wafers W is loaded and unloaded, and a processing station 201 including a plurality of various processing apparatuses that perform various processes on the wafers W. Are integrally connected.
  • the cassette station 200 is provided with a cassette mounting table 202.
  • the cassette mounting table 202 is provided with a plurality of cassette mounting plates 203 on which the cassette C is mounted when the cassette C is carried in and out of the cleaning processing system 6.
  • the cassette station 200 is provided with a wafer transfer device 205 that is movable on a transfer path 204 extending in the X direction as shown in FIG.
  • the wafer transfer device 205 is also movable in the vertical direction and the vertical axis direction ( ⁇ direction), and includes a cassette C on each cassette mounting plate 203 and a delivery device for a third block G13 of the processing station 201 described later.
  • the wafer W can be transferred between the two.
  • the processing station 201 is provided with a plurality of, for example, three blocks G11, G12, and G13 having various devices.
  • the first block G11 is provided on the front side of the processing station 201 (X direction negative direction side in FIG. 9), and the second side is provided on the back side of the processing station 201 (X direction positive direction side in FIG. 9).
  • Block G12 is provided.
  • a third block G13 is provided on the cassette station 200 side (the Y direction negative direction side in FIG. 9) of the processing station 201.
  • the first block G11 is provided with a plurality of coating processing apparatuses, for example, a residue removal processing apparatus 206 that removes etching process residues.
  • the residue removal processing apparatus 206 supplies a predetermined processing liquid, for example, hydrofluoric acid, to the wafer W to remove the residue.
  • the number and arrangement of the residue removal processing devices 206 can be arbitrarily selected.
  • a UV processing apparatus 207 as an irradiation unit that irradiates ultraviolet rays (UV light) and modifies the sacrificial film, and a treatment liquid such as hydrofluoric acid is supplied to the wafer W and modified by the ultraviolet rays.
  • Two sacrificial film removal processing apparatuses 208 are arranged side by side as removal parts for removing the sacrificial film. The number and arrangement of the UV processing apparatus 207 and the sacrificial film removal processing apparatus 208 can be arbitrarily selected.
  • the configurations of the residue removal processing device 206 and the sacrificial film removal processing device 208 are the same as the configuration of the sacrificial film forming device 32 except that the types of processing liquid supplied to the coating nozzle are different. Details of the configuration of the UV processing apparatus 207 will be described later.
  • a plurality of delivery devices (not shown) are provided in order from the bottom.
  • a wafer transfer region D1 is formed in a region surrounded by the first block G11 to the third block G13.
  • a wafer transfer device 209 having a transfer arm 209a movable in the Y direction, the X direction, the ⁇ direction, and the vertical direction is disposed.
  • the wafer transfer device 209 can move in the wafer transfer region D1 and transfer the wafer W to a predetermined device in the surrounding first block G11, second block G12, and third block G13.
  • FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing an outline of the configuration of the UV processing apparatus 207.
  • the UV processing apparatus 207 has a processing container 210 capable of sealing the inside as shown in FIG. On one side of the processing container 210, a loading / unloading port 211 for the wafer W is formed on a surface facing the wafer transfer region D1, and an opening / closing shutter 212 is provided at the loading / unloading port 211.
  • a gas supply port 220 for supplying atmospheric gas toward the inside of the processing vessel 210 is formed on the upper surface of the processing vessel 210, and a gas supply pipe 221 for supplying atmospheric gas to the gas supply port 220. Is connected.
  • An atmospheric supply source 222 that supplies atmospheric gas as an oxidizing gas is connected to the gas supply pipe 221.
  • An exhaust port 223 for exhausting the atmosphere inside the processing container 210 is formed on the lower surface of the processing container 210, and the atmosphere inside the processing container 210 is passed through the exhaust pipe 224 to the exhaust port 223.
  • An exhaust pump 225 for evacuation is connected.
  • a cylindrical support body 230 on which the wafer W is horizontally placed is provided. Inside the support 230, elevating pins 231 for delivering the wafer W are supported by the support member 232 and installed.
  • the elevating pins 231 are provided so as to penetrate through the through holes 233 formed in the upper surface 230a of the support 230, and for example, three elevating pins 231 are provided.
  • a drive mechanism 234 including a lift pin 231 and a motor for moving the support member 232 up and down is provided at the base end of the support member 232.
  • an ultraviolet irradiation unit 240 such as a deuterium lamp or an excimer lamp that irradiates the wafer W on the support 230 with ultraviolet light having a wavelength of 172 nm, for example.
  • the ultraviolet irradiation unit 240 can irradiate the entire surface of the wafer W with ultraviolet rays.
  • the top plate of the processing container 210 is provided with a window 241 that transmits ultraviolet rays from the ultraviolet irradiation unit 240.
  • the wavelength of the ultraviolet light is not limited to 172 nm and may be 150 nm or more.
  • the ultraviolet light can enter the sacrificial film formed on the wafer W by the sacrificial film forming apparatus 32. Note that when the sacrificial film is very thick and there is a concern that ultraviolet rays do not reach the back side of the sacrificial film, the irradiation time of the ultraviolet rays may be extended.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the state of the wafer W in each step of the substrate processing.
  • FIG. 12 is a diagram showing a structural formula of methylsilcescioxane (MSQ), which will be described later, before and after ultraviolet irradiation.
  • MSQ methylsilcescioxane
  • irregularities are formed in advance on the surface of the wafer W on which the substrate processing is performed by a predetermined pattern such as a silicon oxide (SiO 2 ) film.
  • the convex portion T1 constituting the concave and convex portions of the wafer W is formed, for example, by a silicon nitride (SiN) film at a peripheral edge in a plan view, and a lower portion of a central portion covered with the SiN film by polysilicon.
  • the upper part of the central part is formed of a SiO 2 film.
  • the cassette C storing a plurality of wafers W is carried into the cassette station 10 of the coating and developing processing system 2. Then, the wafer W in the cassette C is transferred to the processing station 11, adjusted in temperature by the heat treatment apparatus 40, and then transferred to the sacrificial film forming apparatus 32.
  • a coating liquid which is a film forming material containing silicon, carbon, and oxygen, is spin-coated on the surface of the wafer W, and the unevenness T on the surface of the wafer W is formed as shown in FIG.
  • a sacrificial film S is formed so as to cover it.
  • a solution that is altered by irradiation with ultraviolet rays can be used.
  • a coating solution that changes from a property having high etching resistance to a processing solution used in the sacrificial film removal processing in the sacrificial film removal processing apparatus 208 by irradiation with ultraviolet rays to a property having low etching resistance is used.
  • the treatment liquid is hydrofluoric acid, for example, methyl silsesquioxane (MSQ) can be used as the coating liquid.
  • the MSQ has a structure in which a methyl group as a substituent R is bonded to a part of the silica network structure (skeleton structure) of Si—O—Si. It has a structure different from soluble SiO 2 .
  • the MSQ is released from the methyl group by the ultraviolet irradiation, and the bond from which the methyl group of the Si atom has been released is bonded to the oxygen atom of the hydroxyl group, and can be converted to hydrofluoric acid.
  • the composition is close to that of soluble SiO 2 . Therefore, it is considered that the etching resistance of MSQ to hydrofluoric acid is changed by irradiation with ultraviolet rays.
  • the wafer W is transferred to the heat treatment apparatus 40, and the sacrificial film S made of MSQ is heated.
  • the wafers W that have been subjected to the heat treatment are sequentially accommodated in the cassette C and transferred to the polishing processing apparatus 3.
  • a polishing process is performed on the surface of the sacrificial film S, and as shown in FIG. 11C, the tops of the protrusions T1 constituting the unevenness T of the original wafer W are exposed.
  • the wafer W that has undergone the polishing process is transferred to the etching processing apparatus 4 while being accommodated in the cassette C.
  • the etching processing apparatus 4 dry etching is performed on the surface of the wafer W using the sacrificial film S as a mask, and as shown in FIG. As a result, a recess U is formed.
  • the wafer W for which dry etching has been completed is carried into the cassette station 200 of the cleaning processing system 6 while being accommodated in the cassette C. Thereafter, the wafer W is transferred to the processing station 201 and transferred to the residue removal processing device 206.
  • residue removal processing apparatus 206 dilute hydrofluoric acid as a cleaning liquid is supplied to the rotating wafer W, and residue removal processing, which is wet etching processing using the sacrificial film S as a mask, is performed to remove dry etching residues. .
  • the residue removal processing device 206 after the residue removal processing, pure water (DIW) as a rinsing liquid is supplied to the rotating wafer W, the wafer W is rinsed, and the diluted hydrofluoric acid on the wafer W is removed. Washed away. Further, in the residue removal processing apparatus 206, after the rinsing process, a drying process for rotating the wafer W is performed to dry the wafer W.
  • DIW pure water
  • the wafers W that have been dried are sequentially accommodated in the cassette C and transferred to the film forming apparatus 5.
  • a film formation process is performed on the wafer W, and as shown in FIG. 11E, a predetermined film F is embedded in a portion etched by dry etching or the like, that is, the recess U.
  • the predetermined film is, for example, a SiN film.
  • the wafer W for which the film forming process has been completed is carried into the cassette station 200 of the cleaning processing system 6 while being accommodated in the cassette C. Thereafter, the wafer W is transferred to the processing station 201 and transferred to the UV processing apparatus 207.
  • UV processing apparatus 207 ultraviolet irradiation processing (UV processing) is performed on the surface of the wafer W in the processing container 210 in an atmospheric gas atmosphere, and the sacrificial film S is modified as shown in FIG. Is done.
  • the wafer W that has been subjected to the UV processing is transferred to the sacrificial film removal processing apparatus 208.
  • dilute hydrofluoric acid is supplied to the rotating wafer W, the sacrificial film S is removed, and the sacrificial film S on the wafer W is removed as shown in FIG. Is done.
  • pure water (DIW) as a rinsing liquid is supplied to the rotating wafer W, and the wafer W is rinsed. Dilute hydrofluoric acid is poured.
  • a drying process for rotating the wafer W is performed to dry the wafer W.
  • the wafers W that have been dried are sequentially stored in the cassette C, and the substrate processing using the substrate processing system 1 is completed.
  • the sacrificial film As a sacrificial film that is used as an etching mask during the etching process and is removed thereafter, the sacrificial film whose resistance to a predetermined processing solution such as hydrofluoric acid is reduced by ultraviolet irradiation, that is, the etching rate is The rising film is used, and the sacrificial film is irradiated with ultraviolet rays after the etching process. Therefore, it is possible to prevent the sacrificial film from being removed by the predetermined processing liquid before the etching process, and parts other than the removal target are removed during the sacrificial film removal process using the predetermined processing liquid. Therefore, only the removal target can be easily removed.
  • a predetermined processing solution such as hydrofluoric acid
  • the sacrificial film is removed by wet etching using a predetermined processing solution, the sacrificial film is buried by a portion other than the removal target, for example, by the film forming apparatus 5 as compared with dry etching.
  • the shoulder portion of the predetermined film F is not removed.
  • the predetermined process using the sacrificial film S is the etching process using the sacrificial film S as a mask, but may be other processes.
  • the formation of the sacrificial film, the UV irradiation process, and the sacrificial film removal process are performed by separate apparatuses, but may be performed by the same apparatus.
  • the sacrificial film forming apparatus 32 may be provided in the cleaning processing system 6 and the cleaning processing system 6 may perform sacrificial film formation processing, UV irradiation processing, and sacrificial film removal processing.
  • the heat treatment is performed after the formation of the sacrificial film, but this heat treatment may be omitted.
  • dry etching is performed at the time of etching using the sacrificial film as a mask. However, wet etching using hydrofluoric acid or the like may be performed.
  • MSQ is used as a film forming material containing silicon, carbon, and oxygen.
  • MSQ has a structure in which a siloxane bond soluble in hydrofluoric acid is a main chain, and a methyl group which is an organic group hardly soluble in hydrofluoric acid is a side chain.
  • the film forming material is not limited to MSQ, and has a structure composed of a main chain soluble in a predetermined treatment liquid such as hydrofluoric acid and a side chain hardly soluble in the predetermined treatment liquid. What is necessary is just to reduce the solubility.
  • the film-forming material is not limited to a chain compound such as MSQ.
  • the film-forming material is a mixture of a substance soluble in hydrofluoric acid and a substance hardly soluble in hydrofluoric acid. The degree may be reduced.
  • the atmosphere in the processing container 210 of the UV processing apparatus 207 during the UV processing is an atmospheric gas atmosphere.
  • the atmosphere gas in the processing container 210 may be activated by ultraviolet rays to generate active oxygen.
  • the atmosphere in the processing container 210 during the UV processing may be an oxygen gas atmosphere.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing an outline of a configuration of a substrate processing system according to a reference embodiment of the present invention.
  • a sacrificial film is formed by applying a coating liquid, which is a film forming material containing silicon, carbon, and oxygen, to the surface of the wafer W in the coating and developing processing system 2.
  • the substrate processing system 1 of FIG. 13 does not include the coating and developing processing system 2, and a sacrificial film containing silicon, carbon, and oxygen is formed by plasma CVD or ALD in the film forming apparatus 5. That is, in the present embodiment, the film forming apparatus 5 functions as a sacrificial film forming apparatus.
  • the present inventors formed a sacrificial film made of MSQ on the surface of a bare wafer as an evaluation wafer, and the etching rate of the sacrificial film with respect to hydrofluoric acid (hereinafter referred to as “hydrofluoric acid etching rate”) is as follows. An evaluation test was conducted.
  • the sacrificial film was dried by rotating at 2000 rpm for 5 seconds.
  • the wafer on which the sacrificial film was formed was heated at 220 ° C. for 1 minute in an air atmosphere.
  • a coupon test piece was cut out from the wafer W, the wafer from which the test piece was cut out was subjected to UV treatment, and then the sacrificial film was removed.
  • the wavelength of ultraviolet rays was 172 nm
  • the illuminance was 50 mW / cm 2
  • the dose was 3000 mJ / cm 2
  • the atmosphere in the treatment container was an atmospheric gas atmosphere.
  • FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the wet etching time and the thickness of the sacrificial film in Comparative Example 1-1 and Test Example 1-1
  • FIG. 15 is a diagram showing Comparative Example 1-2 and Test Example 1-2. It is a figure which shows the relationship between the time of this wet etching, and the film thickness of a sacrificial film. As shown in FIGS. 14 and 15, in Comparative Examples 1-1 and 1-2, the thickness of the sacrificial film does not change even when wet etching is performed. On the other hand, in Test Example 1-1 and Test Example 1-2, the film thickness is reduced by performing wet etching.
  • Test Example 1-1 all the sacrificial film was removed in about 10 seconds, whereas in Test Example 1-2, the sacrificial film was halved in about 30 seconds.
  • the etching rate of the sacrificial film with respect to hydrofluoric acid for the first 10 seconds is about 940 nm / min
  • the etching rate with respect to hydrofluoric acid is 130 nm / min.
  • the etching rate with respect to hydrofluoric acid was about 7 times higher in Test Example 1-1 than in Test Example 1-2.
  • the sacrificial film made of MSQ has high etching resistance to hydrofluoric acid before UV irradiation, but the etching resistance can be reduced by UV irradiation, and by reducing the SQ: Me of MSQ.
  • the etching rate with respect to hydrofluoric acid can be increased.
  • Test Example 2-1 is the same as Test Example 1-1 described above, and Comparative Example 2-1 is the same as Test Example 1-1 described above.
  • Test Examples 2-2 to 2-4 differ from Test Example 2-1 only in dose amount.
  • the dose amount of each test example is 2000 mJ / cm 2 in Test Example 2-2 and 1000 mJ / cm in Test Example 2-3.
  • cm 2 and Test Example 2-4 is 500 mJ / cm 2 .
  • FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the wet etching time and the thickness of the sacrificial film in Comparative Example 2-1 and Test Examples 2-1 to 2-4.
  • FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the hydrofluoric acid etching rate and the dose.
  • a curve formed by a dotted line in FIG. 17 is an approximate curve obtained by approximating data indicating the relationship between the etching rate of hydrofluoric acid and the dose by a quadratic function.
  • the thickness of the sacrificial film does not change regardless of the wet etching time, but in Examples 2-1 to 2-4, the film thickness increases as the wet etching time increases. Is monotonously decreasing. From this result, it can be seen that the ultraviolet rays reach not only the surface of the sacrificial film but also a place far from the surface. Further, as shown in FIGS. 16 and 17, as the dose increases, the etching rate with hydrofluoric acid increases, and the etching rate with hydrofluoric acid is proportional to the square of the dose.
  • Test Example 3-3 In the evaluation test 3, the influence of the atmosphere in the processing chamber during the UV treatment on the etching rate with respect to hydrofluoric acid was tested.
  • Test Example 3-1 is the same as Test Example 3-1.
  • Test Example 3-2 differs only in the atmosphere in the processing chamber during UV processing, and the atmosphere in the processing chamber in Test Example 3-2 is a nitrogen atmosphere.
  • FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the wet etching time and the film thickness of the sacrificial film in Test Examples 3-1 and 3-2.
  • the etching rate for hydrofluoric acid is higher in Test Example 3-1 in which the atmosphere in the processing chamber during the UV treatment is an air gas atmosphere than in Test Example 3-2 in which the atmosphere is a nitrogen gas atmosphere.
  • the time required for removing the sacrificial film can be shortened by setting the atmosphere in the treatment chamber during the UV treatment to an atmospheric gas atmosphere.

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Abstract

基板を処理する基板処理システムであって、シリコン、炭素及び酸素を含む膜形成材料である塗布液を、前記基板の表面に塗布し犠牲膜を形成する塗布部と、前記犠牲膜が形成された前記基板に対し所定の処理を行う処理部と、前記所定の処理が行われた前記基板の表面に紫外線を照射し前記犠牲膜を改質する照射部と、前記基板に処理液を供給し、前記紫外線により改質された前記犠牲膜を除去する除去部と、を備える。

Description

基板処理システム、基板処理装置及び基板処理方法
(関連出願の相互参照)
 本願は、2018年2月15日に日本国に出願された特願2018-024711号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 本発明は、半導体ウェハ等の基板を処理する基板処理システム、基板処理装置及び基板処理方法に関する。
 従来の半導体装置の製造の際、半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という。)上に所定のパターンを形成するためにエッチング処理等の所定の処理が行われる。この所定の処理の前に、当該所定の処理後に除去される犠牲膜を形成する場合がある。なお、犠牲膜は、エッチング処理では例えばエッチングマスクとして用いられる。
 犠牲膜としては、例えば、近年の半導体装置の微細化に伴い、埋め込み性に優れた塗布型の犠牲膜が用いられる(特許文献1参照)。
日本国2008-306161号公報
 ところで、犠牲膜は、当該犠牲膜の除去に用いる所定の処理液に対するエッチングレート(単位時間当たりのエッチング量)が高いことが好ましい。エッチングレートが低いと、犠牲膜の除去の際に該犠牲膜以外の部分も除去/エッチングされてしまうからである。しかし、上記所定の処理液が例えばフッ化水素酸(以下、「フッ酸」という。)の場合、フッ酸は、犠牲膜の除去処理以外の処理においても用いられる。例えば、犠牲膜を用いるエッチング処理等の上記所定の処理を行う工程やそれより前の工程(以下、併せて「所定の処理工程以前の工程」という。)にもフッ酸は用いられる。そのため、上記所定の処理工程以前の工程における当該犠牲膜には、フッ酸に対する耐性が要求され、言い換えると、エッチングレートが低いことが要求される。したがって、犠牲膜として、フッ酸などの所定の処理液に対するエッチングレートが高いものと低いもののいずれを選んだとしても問題がある。
 特許文献1は、この点に関し、何らの開示も示唆もするものではない。
 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、犠牲膜を用いる所定の処理工程以前の工程でフッ酸などの所定の処理液により犠牲膜が除去されず、上記所定の処理液を用いた犠牲膜の除去処理の際に、除去対象のみが容易に除去される基板処理システム、基板処理装置及び基板処理システムを提供することを目的とする。
 上記課題を解決する本発明の一態様は、基板を処理する基板処理システムであって、シリコン、炭素及び酸素を含む膜形成材料である塗布液を、前記基板の表面に塗布し犠牲膜を形成する塗布部と、前記犠牲膜が形成された前記基板に対し所定の処理を行う処理部と、前記所定の処理が行われた前記基板の表面に紫外線を照射し前記犠牲膜を改質する照射部と、前記基板に処理液を供給し、前記紫外線により改質された前記犠牲膜を除去する除去部と、を備える。
 本発明の一態様によれば、所定の処理後に犠牲膜に紫外線を照射し、上記所定の処理液に対し可溶に上記犠牲膜を改質させているため、上記所定の処理以前に上記所定の処理液により犠牲膜が除去されることを防ぎ、また、上記所定の処理液を用いた犠牲膜の除去処理の際に、除去対象のみを容易に除去することができる。
 別な観点による本発明の一態様は、基板を処理する基板処理装置であって、前記基板は、シリコン、炭素及び酸素を含む膜形成材料により形成された犠牲膜を有し、当該基板処理装置は、前記基板の表面に紫外線を照射し前記犠牲膜を改質する照射部と、前記基板の表面に処理液を供給し、前記紫外線により改質された前記犠牲膜を除去する除去部と、を有する。
 さらに別な観点による本発明の一態様は、基板を処理する基板処理方法であって、シリコン、炭素及び酸素を含む膜形成材料である塗布液を、基板の表面に塗布し犠牲膜を形成する犠牲膜形成工程前記犠牲膜が形成された前記基板に対し所定の処理を行う処理工程と、前記所定の処理が行われた前記基板の表面に紫外線を照射し前記犠牲膜を改質する照射工程と、前記基板の表面に処理液を供給し、前記紫外線により改質された前記犠牲膜を除去する除去工程と、を含む。
 本発明によれば、犠牲膜を用いる所定の処理工程以前の工程でフッ酸などの所定の処理液により犠牲膜が除去されず、上記所定の処理液を用いた犠牲膜の除去処理の際に、除去対象のみを用意に除去することができる。
本実施の形態にかかる基板処理システムの構成の概略を示す説明図である。 図1の塗布現像処理システムの構成の概略を示す平面図である。 図1の塗布現像処理システムの内部構成の概略を模式的に示す、正面図である。 図1の塗布現像処理システムの内部構成の概略を模式的に示す背面図である。 犠牲膜形成装置の構成の概略を示す縦断面図である。 犠牲膜形成装置の構成の概略を示す横断面図である。 熱処理装置の構成の概略を示す横断面図である。 熱処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 図1の洗浄処理システムの構成の概略を示す平面図である。 UV処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 本実施形態にかかる基板処理の各工程におけるウェハの状態を示す模式断面図である。 メチルシルセスシオキサンの紫外線照射前後の構造式を示す図である。 本発明の参考の実施形態にかかる基板処理システムの構成の概略を示す説明図である。 比較例1-1及び試験例1-1のフッ酸を用いたウェットエッチングの時間と犠牲膜の膜厚との関係を示す図である。 比較例1-2及び試験例1-2のフッ酸を用いたウェットエッチングの時間と犠牲膜の膜厚との関係を示す図である。 比較例2-1及び試験例2-1~2-4のフッ酸を用いたウェットエッチングの時間と犠牲膜の膜厚との関係を示す図である。 対フッ酸エッチングレートとドーズ量との関係を示す図である。 試験例3-1~3-2のウェットエッチングの時間と犠牲膜の膜厚との関係を示す図である。
 以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
 図1は、本実施の形態にかかる基板処理システムの構成の概略を示す説明図である。
 図1の基板処理システム1は、塗布現像処理システム2と、処理部としての研磨処理装置3、エッチング処理装置4及び成膜処理装置5と、洗浄処理システム6と、制御装置7とを備えている。
 塗布現像処理システム2は、基板としてのウェハにフォトリソグラフィ処理を行うものである。また、本実施形態では、塗布現像処理システム2は、表面に凹凸を有するウェハの上記凹凸を覆うように犠牲膜を形成するために用いられる。
 研磨部としての研磨処理装置3は、ウェハに対しCMP処理(Chemical Mechanical Polishing)等の研磨処理を行うものである。本実施形態では、研磨処理装置3は、後述するように、犠牲膜が形成されたウェハの表面を研磨することにより、ウェハの上記凹凸の凸部を露出させる。
 エッチング部としてのエッチング処理装置4は、ウェハにエッチング処理を行うものである。エッチング処理装置4としては、例えばプラズマ処理によりウェハWに対してエッチング処理を行うRIE(Reactive Ion Etching)装置や、ウェハWに対して所定の薬液を供給するウェットエッチング処理装置などが用いられる。本実施形態では、エッチング処理装置4は、後述するように、研磨処理装置3により研磨されたウェハを、犠牲膜をエッチングマスクとしてエッチングする。これにより、ウェハの上記凹凸の凸部の頂部をエッチングする。
 埋め込み部としての成膜処理装置5は、ウェハに成膜処理を行うものである。成膜処理装置5としては、例えばプラズマ処理によりウェハに対して成膜処理を行うプラズマCVD装置や、処理容器内に処理ガスを供給して成膜処理を行ういわゆるALD(Atomic Layer Deposition)装置などが用いられる。本実施形態では、成膜処理装置5は、後述するように、エッチング処理装置4によりウェハのエッチングされた部分に窒化膜等の所定の膜を形成する。
 基板処理装置としての洗浄処理システム6は、ウェハの洗浄処理等を行うものである。本実施形態では、洗浄処理システム6は、後述するように、エッチング処理装置4によるエッチング処理の残渣を除去したり、エッチング処理後に犠牲膜を除去したりするために用いられる。
 制御装置7は、各装置の動作を制御するものであり、例えばCPUやメモリなどを備えたコンピュータにより構成され、プログラム格納部(図示せず)を有している。プログラム格納部には、上述した各種処理装置などの動作を制御して、ウェハWへのフォトリソグラフィ処理、エッチング処理、CMP処理、洗浄処理等といった基板処理システム1における各種の処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク(HD)、フレキシブルディスク(FD)、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)、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Hに記録されていたものであって、その記憶媒体Hから制御装置7にインストールされたものであってもよい。
 次に、塗布現像処理システム2について、図2~図4を用いて説明する。図2は、塗布現像処理システム2の構成の概略を示す平面図である。図3及び図4は、塗布現像処理システム2の内部構成の概略を模式的に示す、正面図及び背面図である。
 塗布現像処理システム2は、図2に示すように複数枚のウェハWを収容したカセットCが搬入出されるカセットステーション10と、ウェハWに各種処理を施す複数の各種処理装置を備えた処理ステーション11と、処理ステーション11に隣接する露光装置12との間でウェハWの受け渡しを行うインターフェイスステーション13とを一体に接続した構成を有している。
 カセットステーション10には、カセット載置台20が設けられている。カセット載置台20には、塗布現像処理システム2の外部に対してカセットCを搬入出する際に、カセットCを載置するカセット載置板21が複数設けられている。なお、塗布現像処理システム2、研磨処理装置3、エッチング処理装置4、成膜処理装置5、洗浄処理システム6の間でのウェハWの搬送は、ウェハWを収容したカセットCを搬送する搬送装置(図示せず)により行われる。
 カセットステーション10には、図2に示すようにX方向に延びる搬送路22上を移動自在なウェハ搬送装置23が設けられている。ウェハ搬送装置23は、上下方向及び鉛直軸周り(θ方向)にも移動自在であり、各カセット載置板21上のカセットCと、後述する処理ステーション11の第3のブロックG3の受け渡し装置との間でウェハWを搬送できる。
 処理ステーション11には、各種装置を備えた複数例えば4つのブロックG1、G2、G3、G4が設けられている。例えば処理ステーション11の正面側(図2のX方向負方向側)には、第1のブロックG1が設けられ、処理ステーション11の背面側(図2のX方向正方向側)には、第2のブロックG2が設けられている。また、処理ステーション11のカセットステーション10側(図2のY方向負方向側)には、第3のブロックG3が設けられ、処理ステーション11のインターフェイスステーション13側(図2のY方向正方向側)には、第4のブロックG4が設けられている。
 例えば第1のブロックG1には、図3に示すように複数の液処理装置、例えばウェハWを現像処理する現像処理装置30、ウェハWにレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布装置31、シリコン、炭素及び酸素を含む膜形成材料である塗布液を、ウェハWの表面に塗布し犠牲膜を形成する塗布部としての犠牲膜形成装置32が下からこの順に配置されている。
 例えば現像処理装置30、レジスト塗布装置31、犠牲膜形成装置32は、それぞれ水平方向に3つ並べて配置されている。なお、これら現像処理装置30、レジスト塗布装置31、犠牲膜形成装置32の数や配置は、任意に選択できる。
 これら現像処理装置30、レジスト塗布装置31、犠牲膜形成装置32といった塗布処理装置では、例えばウェハW上に所定の塗布液を塗布するスピンコーティングが行われる。スピンコーティングでは、例えば塗布ノズルからウェハW上に塗布液を吐出すると共に、ウェハWを回転させて、塗布液をウェハWの表面に拡散させる。
 例えば第2のブロックG2には、図4に示すようにウェハWの加熱や冷却といった熱処理を行う熱処理装置40、41、42が上下方向と水平方向に並べて設けられている。熱処理装置40、41、42の数や配置についても、任意に選択できる。
 例えば第3のブロックG3には、複数の受け渡し装置50、51、52、53、54、55、56が下から順に設けられている。また、第4のブロックG4には、複数の受け渡し装置60、61、62が下から順に設けられている。
 図2に示すように第1のブロックG1~第4のブロックG4に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Dが形成されている。ウェハ搬送領域Dには、例えばY方向、X方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム70aを有する、ウェハ搬送装置70が複数配置されている。ウェハ搬送装置70は、ウェハ搬送領域D内を移動し、周囲の第1のブロックG1、第2のブロックG2、第3のブロックG3及び第4のブロックG4内の所定の装置にウェハWを搬送できる。
 また、ウェハ搬送領域Dには、第3のブロックG3と第4のブロックG4との間で直線的にウェハWを搬送するシャトル搬送装置80が設けられている。
 シャトル搬送装置80は、例えば図4のY方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置80は、ウェハWを支持した状態でY方向に移動し、第3のブロックG3の受け渡し装置52と第4のブロックG4の受け渡し装置62との間でウェハWを搬送できる。
 図2に示すように第3のブロックG3のX方向正方向側の隣には、ウェハ搬送装置90が設けられている。ウェハ搬送装置90は、例えばX方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置90は、ウェハWを支持した状態で上下に移動して、第3のブロックG3内の各受け渡し装置にウェハWを搬送できる。
 インターフェイスステーション13には、ウェハ搬送装置100と受け渡し装置101が設けられている。ウェハ搬送装置100は、例えばY方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置100は、例えば搬送アームにウェハWを支持して、第4のブロックG4内の各受け渡し装置、受け渡し装置101及び露光装置12との間でウェハWを搬送できる。
 続いて、上述の犠牲膜形成装置32の構成について説明する。図5及び図6はそれぞれ、犠牲膜形成装置32の構成の概略を示す縦断面図及び横断面図である。
 犠牲膜形成装置32は、図5に示すように内部を閉鎖可能な処理容器120を有している。処理容器120の側面には、図5に示すようにウェハWの搬入出口121が形成され、搬入出口121には、開閉シャッタ122が設けられている。
 処理容器120内の中央部には、図5に示すようにウェハWを保持して回転させるスピンチャック130が設けられている。スピンチャック130は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハWを吸引する吸引口(図示せず)が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハWをスピンチャック130上に吸着保持できる。
 スピンチャック130は、例えばモータなどを備えたチャック駆動機構131を有し、そのチャック駆動機構131により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動機構131には、シリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック130は上下動可能である。
 スピンチャック130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132が設けられている。カップ132の下面には、回収した液体を排出する排出管133と、カップ132内の雰囲気を排気する排気管134が接続されている。
 図6に示すようにカップ132のX方向負方向(図6の下方向)側には、Y方向(図6の左右方向)に沿って延伸するレール140が形成されている。レール140は、例えばカップ132のY方向負方向(図6の左方向)側の外方からY方向正方向(図6の右方向)側の外方まで形成されている。レール140には、アーム141が取り付けられている。
 アーム141には、図5及び図6に示すようにレジスト液を吐出する塗布ノズル142が支持されている。アーム141は、図6に示すノズル駆動部143により、レール140上を移動自在である。これにより、塗布ノズル142は、カップ132のY方向正方向側の外方に設置された待機部144からカップ132内のウェハWの中心部上方まで移動でき、さらに当該ウェハWの表面上をウェハWの径方向に移動できる。また、アーム141は、ノズル駆動部143によって昇降自在であり、塗布ノズル142の高さを調節できる。塗布ノズル142は、シリコン、炭素及び酸素を含む膜形成材料である塗布液を供給する液供給装置(図示せず)に接続されている。
 なお、現像処理装置30及びレジスト塗布装置31の構成は、液供給装置から供給される塗布液/処理液の種類が異なる点を除いて犠牲膜形成装置32の構成と同様である。
 次に、上述した熱処理装置40の構成について説明する。図7及び図8はそれぞれ、熱処理装置40の構成の概略を示す横断面図及び縦断面図である。
 例えば熱処理装置40は、筐体150と、ウェハWを載置して温度調節する温度調節板151と、ウェハWを載置して加熱する熱板152が設けられている。温度調節板151と熱板152は、筐体150の内側に、例えば図7のY方向に沿って並んで設けられている。筐体150は、温度調節板151側の天井部が全面にわたって開口しており、熱板152側のみが天井を有する容器状に形成されている。筐体150の温度調節板151と熱板152との間には温度調節板151が通過する搬送口150aが形成されている。
 熱板152は、厚みのある略円盤形状を有している。熱板152は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハWを吸引する図示しない吸引口が設けられており、この吸引口からの吸引により、ウェハWを熱板152上に吸着保持できる。
 熱板152の内部には、図8に示すように、熱板152を加熱する加熱機構153が設けられている。加熱機構153としては、例えば電気ヒータなどが用いられ、制御装置7により加熱機構153への電力の供給量を制御することにより、熱板152を所定の設定温度に制御することができる。
 熱板152には、上下方向に貫通する複数の貫通孔154が形成されている。貫通孔154には、昇降ピン155が設けられている。昇降ピン155は、シリンダなどの昇降駆動機構156によって上下動できる。昇降ピン155は、貫通孔154内を挿通して熱板152の上面に突出し、ウェハWを支持して昇降できる。
 熱板152には、当該熱板152の外周部を保持する環状の保持部材157が設けられている。保持部材157には、当該保持部材157の外周を囲み、昇降ピン155を収容する筒状のサポートリング158が設けられている。
 温度調節板151は、図7に示すように略方形の平板形状を有し、熱板152側の端面が円弧状に湾曲している。温度調節板151には、Y方向に沿った2本のスリット160が形成されており、温度調節板151が、昇降ピン155及び温度調節板151の下方に設けられた昇降ピン161と干渉するのを防止できる。昇降ピン161は、シリンダなどの昇降駆動機構162によって上下動できる。また、温度調節板151には、例えばペルチェ素子などの温度調節部材(図示せず)が内蔵されている。
 温度調節板151は、図7に示すように支持アーム170に支持されている。支持アーム170には、駆動部171が取り付けられている。駆動部171は、Y方向に延伸するレール172に取り付けられている。レール172は、温度調節板151の下方から搬送口150aの下方近傍まで延伸している。この駆動部171により、温度調節板151は、レール172に沿って熱板152の上方まで移動可能になっている。このような構成により、温度調節板151は熱板152との間でウェハWの受け渡しを行う搬送機構としても機能する。
 熱板152の上方には、例えばサポートリング158と概ね同じ直径を有する筒状の蓋体180が設けられている。蓋体180の天井部であって、中央部近傍にはガス供給口190が形成されており、ガス供給口190にはガス供給源192が接続されている。ガス供給口190には略円盤状に形成された供給ノズル193が設けられている。供給ノズル193の外周部には、図示しない供給口が形成されており、ガス供給源192から供給された所定のガスや蒸気をウェハWの直径方向に放射状に供給できる。
 蓋体180は図示しない昇降機構により昇降自在に形成されており、例えば、図8に示すように、蓋体180を下降させて、当該蓋体180の下端面をサポートリング158の上面に当接させることで、保持部材157、サポートリング158及び熱板152と蓋体180とで囲まれる空間Aをほぼ気密な状態とすることができる。また、例えば保持部材157の上面には、図示しない排気口が形成されており、ガス供給源192から供給された処理ガスを排気することができる。したがって、蓋体180をサポートリング158に当接させた状態で空間Aを排気しつつ、ガス供給源192から所定のガスや蒸気(以下、所定のガスや蒸気を総称して「処理ガス」という場合がある)を供給することで、最小限の処理ガスで熱板152上のウェハWを処理ガスの雰囲気で覆うことができる。なお、本実施の形態でガス供給源192から供給される処理ガスは非酸化性のガスであり、空間Aの内部が低酸素雰囲気に維持される。非酸化性ガスとしては、例えば窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスを用いることができる。
 なお、熱処理装置41、42の構成は熱処理装置40の構成と同様である。
 続いて、洗浄処理システム6について説明する。図9は、洗浄処理システム6の構成の概略を示す平面図である。
 洗浄処理システム6は、図9に示すように複数枚のウェハWを収容したカセットCが搬入出されるカセットステーション200と、ウェハWに各種処理を施す複数の各種処理装置を備えた処理ステーション201とを一体に接続した構成を有している。
 カセットステーション200には、カセット載置台202が設けられている。カセット載置台202には、洗浄処理システム6の外部に対してカセットCを搬入出する際に、カセットCを載置するカセット載置板203が複数設けられている。
 カセットステーション200には、図9に示すようにX方向に延びる搬送路204上を移動自在なウェハ搬送装置205が設けられている。ウェハ搬送装置205は、上下方向及び鉛直軸周り(θ方向)にも移動自在であり、各カセット載置板203上のカセットCと、後述する処理ステーション201の第3のブロックG13の受け渡し装置との間でウェハWを搬送できる。
 処理ステーション201には、各種装置を備えた複数例えば3つのブロックG11、G12、G13が設けられている。例えば処理ステーション201の正面側(図9のX方向負方向側)には、第1のブロックG11が設けられ、処理ステーション201の背面側(図9のX方向正方向側)には、第2のブロックG12が設けられている。また、処理ステーション201のカセットステーション200側(図9のY方向負方向側)には、第3のブロックG13が設けられている。
 例えば第1のブロックG11には、塗布処理装置、例えばエッチング処理の残渣を除去する残渣除去処理装置206が複数設けられている。残渣除去処理装置206は、所定の処理液、例えばフッ酸をウェハWに供給して、上記残渣を除去する。なお、残渣除去処理装置206の数や配置は任意に選択できる。
 例えば第2のブロックG12には、例えば、紫外線(UV光)を照射し犠牲膜を改質する照射部としてのUV処理装置207と、ウェハWにフッ酸等の処理液を供給し紫外線により改質された犠牲膜を除去する除去部としての犠牲膜除去処理装置208とが2つずつ並べられて設けられている。なお、UV処理装置207及び犠牲膜除去処理装置208の数や配置についても任意に選択できる。
 なお、残渣除去処理装置206と犠牲膜除去処理装置208の構成は、塗布ノズルに供給される処理液の種類が異なる点を除いて犠牲膜形成装置32の構成と同様である。UV処理装置207の構成の詳細については後述する。
 例えば第3のブロックG13には、複数の受け渡し装置(図示せず)が下から順に設けられている。
 第1のブロックG11~第3のブロックG13に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域D1が形成されている。ウェハ搬送領域D1には、例えばY方向、X方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム209aを有する、ウェハ搬送装置209が配置されている。ウェハ搬送装置209は、ウェハ搬送領域D1内を移動し、周囲の第1のブロックG11、第2のブロックG12及び第3のブロックG13内の所定の装置にウェハWを搬送できる。
 次に、上述のUV処理装置207の構成について説明する。図10はUV処理装置207の構成の概略を示す縦断面図である。
 UV処理装置207は、図10に示すように内部を密閉することができる処理容器210を有している。処理容器210の一側面には、ウェハ搬送領域D1に臨む面にウェハWの搬入出口211が形成され、搬入出口211には、開閉シャッタ212が設けられている。
 処理容器210の上面には、処理容器210の内部に向けて大気ガスを供給するためのガス供給口220が形成されており、このガス供給口220には、大気ガスを供給するガス供給管221が接続されている。ガス供給管221には、酸化性ガスとしての大気ガスを供給する大気供給源222が接続されている。
 処理容器210の下面には、処理容器210の内部の雰囲気を排気するための排気口223が形成されており、この排気口223には、排気管224を介して処理容器210の内部の雰囲気を真空引きする排気ポンプ225が接続されている。
 処理容器210の内部には、ウェハWを水平に載置する円筒形の支持体230が設けられている。支持体230の内部には、ウェハWの受け渡しを行うための昇降ピン231が支持部材232に支持されて設置されている。昇降ピン231は、支持体230の上面230aに形成された貫通孔233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232の基端部には、昇降ピン231と支持部材232を昇降させるためのモータなどを含む駆動機構234が設けられている。
 処理容器210の上方には、支持体230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240が設けられている。紫外線照射部240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210の天板には、紫外線照射部240からの紫外線を透過する窓241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以上であればよい。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、犠牲膜形成装置32でウェハW上に形成された犠牲膜の内部まで進入できる。なお、犠牲膜の膜厚が非常に大きく、紫外線が犠牲膜の奥側まで到達しないことが懸念される場合は、紫外線の照射時間を長くするようにしてもよい。
 次に、以上のように構成された基板処理システム1を用いて行われる基板処理について説明する。図11は、上記基板処理の各工程におけるウェハWの状態を示す模式断面図である。図12は、後述のメチルシルセスシオキサン(MSQ)の紫外線照射前後の構造式を示す図である。なお、上記基板処理が行われるウェハWの表面には、図11(A)に示すように、予め酸化ケイ素(SiO)膜等の所定のパターンにより凹凸が形成されている。また、ウェハWの凹凸を構成する凸部T1は、例えば、平面視における周縁部が窒化ケイ素(SiN)膜で形成され、該SiN膜で覆われた中心部の下部がポリシリコンで形成され、上記中心部の上部がSiO膜で形成されている。
 基板処理システム1を用いた基板処理では、先ず、複数のウェハWを収納したカセットCが、塗布現像処理システム2のカセットステーション10に搬入される。そして、カセットC内のウェハWは、処理ステーション11に搬送され、熱処理装置40で温度調節された後、犠牲膜形成装置32に搬送される。犠牲膜形成装置32では、シリコン、炭素及び酸素を含む膜形成材料である塗布液が、ウェハWの表面に回転塗布され、図11(B)に示すように、ウェハWの表面の凹凸Tを覆うように犠牲膜Sが形成される。
 上記塗布液としては、紫外線の照射により変質するものを用いることができる。具体的には、紫外線の照射により、犠牲膜除去処理装置208における犠牲膜除去処理で用いられる処理液に対するエッチング耐性が高い性質から、同エッチング耐性が低い性質に変化するものを、上記塗布液として用いることができる。上記処理液がフッ酸の場合は、例えば、メチルシルセスシオキサン(MSQ)を上記塗布液として用いることができる。
 MSQが紫外線の照射によりフッ酸に対するエッチング耐性が変化する理由としては、以下の理由が考えられる。
 図12(A)に示すように、MSQは、Si-O-Siのシリカネットワーク構造(骨格構造)の一部に置換基Rとしてのメチル基が結合した構造を有しており、フッ酸に可溶なSiOとは異なる構造となっている。そして、MSQは、紫外線照射により、図12(B)に示すように、メチル基が脱離され、Si原子のメチル基が脱離した結合手は水酸基の酸素原子と結合し、フッ酸に可溶なSiOに組成が近くなる。したがって、紫外線の照射によりMSQのフッ酸に対するエッチング耐性が変化するものと考えられる。
 犠牲膜形成装置32での犠牲膜形成後、ウェハWは熱処理装置40に搬送され、MSQから成る犠牲膜Sが加熱される。
 加熱処理が終了したウェハWは、順次カセットCに収容され、研磨処理装置3に搬送される。研磨処理装置3では、犠牲膜Sの表面に対する研磨処理が行われ、図11(C)に示すように、元のウェハWの凹凸Tを構成する凸部T1の頂部が露出する。
 研磨処理が終了したウェハWは、カセットCに収容された状態で、エッチング処理装置4に搬送される。エッチング処理装置4では、犠牲膜SをマスクとしてウェハWの表面に対するドライエッチングが行われ、図11(D)に示すように、元のウェハWの凹凸Tを構成する凸部T1の上部がエッチングされ、凹部Uが形成される。
 ドライエッチングが終了したウェハWは、カセットCに収容された状態で、洗浄処理システム6のカセットステーション200に搬入される。その後、ウェハWは、処理ステーション201に搬送され、残渣除去処理装置206に搬送される。残渣除去処理装置206では、回転するウェハWに、洗浄液としての希フッ酸が供給され、犠牲膜Sをマスクとするウェットエッチング処理である残渣除去処理が行われ、ドライエッチングの残渣が除去される。また、残渣除去処理装置206では、残渣除去処理後に、リンス液としての純水(DIW)が、回転するウェハWに供給され、ウェハWのリンス処理が行われ、ウェハW上の希フッ酸が流される。さらに、残渣除去処理装置206では、リンス処理後に、ウェハWを回転させる乾燥処理が行われ、該ウェハWを乾燥させる。
 乾燥処理が終了したウェハWは、順次カセットCに収容され、成膜処理装置5に搬送される。成膜処理装置5では、ウェハWに対する成膜処理が行われ、図11(E)に示すように、ドライエッチング等によりエッチングされた部分すなわち凹部Uに所定の膜Fが埋め込まれる。上記所定の膜は、例えば、SiN膜である。
 成膜処理が終了したウェハWは、カセットCに収容された状態で、洗浄処理システム6のカセットステーション200に再び搬入される。その後、ウェハWは、処理ステーション201に搬送され、UV処理装置207に搬送される。UV処理装置207では、大気ガス雰囲気とされた処理容器210内において、ウェハWの表面に対する紫外線照射処理(UV処理)が行われ、図11(F)に示すように、犠牲膜Sが改質される。
 UV処理が終了したウェハWは、犠牲膜除去処理装置208に搬送される。犠牲膜除去処理装置208では、回転するウェハWに、希フッ酸が供給され、犠牲膜Sの除去処理が行われ、図11(G)に示すように、ウェハW上の犠牲膜Sが除去される。また、犠牲膜除去処理装置208では、犠牲膜Sの除去処理後に、リンス液としての純水(DIW)が、回転するウェハWに供給され、ウェハWのリンス処理が行われ、ウェハW上の希フッ酸が流される。さらに、犠牲膜除去処理装置208では、リンス処理後に、ウェハWを回転させる乾燥処理が行われ、該ウェハWを乾燥させる。乾燥処理が終了したウェハWは、順次カセットCに収容され、基板処理システム1を用いた基板処理が終了する。
 本実施形態では、上述のように、エッチング処理の際にエッチングマスクとして用いられその後除去される犠牲膜として、紫外線照射によりフッ酸等の所定の処理液に対する耐性が低下するもの、すなわちエッチングレートが上昇するものを用いており、エッチング処理後に犠牲膜に対し紫外線を照射している。そのため、エッチング処理工程以前に上記所定の処理液により犠牲膜が除去されることを防ぎ、また、上記所定の処理液を用いた犠牲膜の除去処理の際に、除去対象以外の部分が除去されるのを防ぐことができ、除去対象のみを容易に除去することができる。
 また、本実施形態では、犠牲膜の除去を所定の処理液を用いたウェットエッチングにより行っているため、ドライエッチングの場合に比べて、除去対象以外の部分、例えば、成膜処理装置5により埋め込まれた所定の膜Fの肩部が除去されることがない。
 以上の説明では、犠牲膜Sを用いる所定の処理は、犠牲膜Sをマスクとして用いるエッチング処理であったが、他の処理であってもよい。
 以上の説明では、犠牲膜の形成と、UV照射処理及び犠牲膜の除去処理とは別々の装置で行われていたが、同一の装置で行われてもよい。言い換えると、例えば、犠牲膜形成装置32を洗浄処理システム6に設けておき、洗浄処理システム6において、犠牲膜の形成処理、UV照射処理、犠牲膜の除去処理を行うようにしてもよい。
 また、以上の説明では、犠牲膜の形成後、加熱処理を行っていたが、この加熱処理は省略してもよい。
 さらに、以上の説明では、犠牲膜をマスクとしたエッチングの際にドライエッチングを行ったが、フッ酸などを用いたウェットエッチングを行うようにしてもよい。
 なお、以上の説明では、シリコン、炭素及び酸素を含む膜形成材料としてMSQを用いていた。MSQは、フッ酸に可溶なシロキサン結合が主鎖であり、フッ酸に難溶な有機基であるメチル基が側鎖である構造を有するものである。上記膜形成材料は、MSQに限られず、フッ酸等の所定の処理液に可溶な主鎖と上記所定の処理液に難溶な側鎖からなる構造を有し紫外線照射により上記処理液に対する可溶度が低下するものであればよい。また、上記膜形成材料は、MSQ等のような鎖式化合物に限られず、例えば、フッ酸に可溶な物質とフッ酸に難溶な物質の混合物であって紫外線照射によりフッ酸に対する可溶度が低下するものであってもよい。
 また、以上の説明では、UV処理時におけるUV処理装置207の処理容器210内の雰囲気を大気ガス雰囲気としたが、処理容器210内の雰囲気ガスが紫外線により活性化され活性酸素を生じさせることができればよく、UV処理時の処理容器210内の雰囲気を酸素ガス雰囲気としてもよい。
 図13は、本発明の参考の実施形態にかかる基板処理システムの構成の概略を示す説明図である。
 図1の基板処理システム1では、塗布現像処理システム2において、シリコン、炭素及び酸素を含む膜形成材料である塗布液をウェハWの表面に塗布することにより、犠牲膜の形成を行っていた。それに対し、図13の基板処理システム1は、塗布現像処理システム2を備えておらず、シリコン、炭素及び酸素を含む犠牲膜の形成は成膜処理装置5におけるプラズマCVDやALDにより行う。つまり、本参考の実施形態では、成膜処理装置5が犠牲膜形成装置として機能する。
 本発明者らは、評価用のウェハとしてのベアウェハの表面に、MSQからなる犠牲膜を形成し、該犠牲膜のフッ酸に対するエッチングレート(以下、「対フッ酸エッチングレート」という)について、以下の評価試験を行った。
(評価試験1)
 評価試験1では、犠牲膜を形成するMSQの組成が、上記対フッ酸エッチングレートに及ぼす影響について試験を行った。
 試験例1-1では、MSQのSQ(シルセスキオキサン)に対するMe(メチル基)の比(以下、「SQ:Me」という。)を5:5とし、試験例1-2では、MSQのSQ:Meを1:9とした。
 また、試験例1-1及び試験例1-2では、MSQを吐出させながらウェハを500rpmで60秒間回転させて犠牲膜を形成し、その後の乾燥工程で、ウェハを1000rpmで7秒間回転させた後、2000rpmで5秒間回転させ、犠牲膜を乾燥させた。そして、犠牲膜が形成されたウェハを、大気雰囲気下において220℃で1分間加熱した。加熱後、ウェハWからクーポン試験片を切り出し、該試験片が切り出されたウェハにUV処理を行った上で、犠牲膜の除去処理を行った。なお、UV処理では、紫外線の波長を172nm、照度を50mW/cm、ドーズ量を3000mJ/cm、処理容器内の雰囲気を大気ガス雰囲気とした。犠牲膜の除去処理では、0.5%希フッ酸を用いたウェットエッチングを行った。
 なお、比較例1-1及び比較例1-2は、試験例1-1及び比較例1-2において切り出されたクーポン試験片に、UV処理を行わずに、試験例1-1等と同様な犠牲膜の除去処理を行った例である。
 図14は、比較例1-1及び試験例1-1のウェットエッチングの時間と犠牲膜の膜厚との関係を示す図であり、図15は、比較例1-2及び試験例1-2のウェットエッチングの時間と犠牲膜の膜厚との関係を示す図である。
 図14及び図15に示すように、比較例1-1及び比較例1-2ではウェットエッチングを行っても犠牲膜の膜厚は変わらない。それに対し、試験例1-1、及び試験例1-2では、ウェットエッチングを行うことにより膜厚が減少する。また、試験例1-1では、10秒程度で全ての犠牲膜が除去されたのに対し、試験例1-2では、30秒程度で犠牲膜が半分の膜厚となっていた。具体的には、試験例1-1では、最初の10秒間の犠牲膜の対フッ酸エッチングレートは約940nm/分であり、試験例1-2では、対フッ酸エッチングレートは130nm/分であり、対フッ酸エッチングレートは、試験例1-1が試験例1-2の7倍程度となっていた。
 この結果によれば、MSQから成る犠牲膜は、紫外線照射前においてフッ酸に対するエッチング耐性が高いが紫外線照射により上記エッチング耐性を低下させることができ、また、MSQのSQ:Meを小さくすることにより対フッ酸エッチングレートを上昇させることができる。
(評価試験2)
 評価試験2は、犠牲膜に照射する紫外線のドーズ量が、対フッ酸エッチングレートに及ぼす影響について試験を行った。
 試験例2-1は、上述の試験例1-1と同様であり、比較例2-1は、上述の試験例1-1と同様である。試験例2-2~2-4は、試験例2-1とドーズ量のみが異なり、各試験例のドーズ量は、試験例2-2が2000mJ/cm、試験例2-3が1000mJ/cm、試験例2-4が500mJ/cmである。
 図16は、比較例2-1及び試験例2-1~2-4のウェットエッチングの時間と犠牲膜の膜厚との関係を示す図である。また、図17は、対フッ酸エッチングレートとドーズ量との関係を示す図である。図17中の点線からなる曲線は、対フッ酸エッチングレートとドーズ量との関係を示すデータを2次関数で近似した近似曲線を示す。
 図16に示すように、比較例2-1ではウェットエッチングの時間によらず犠牲膜の膜厚は変わらないが、実施例2-1~2-4ではウェットエッチングの時間が長くなるにつれて膜厚が単調減少している。この結果から、紫外線が犠牲膜の表面だけではなく表面から遠いところにも到達していることが分かる。
 また、図16及び図17に示すように、ドーズ量の増加に伴い、対フッ酸エッチングレートが大きくなっており、その対フッ酸エッチングレートはドーズ量の二乗に比例する。
(評価試験3)
 評価試験3では、UV処理時の処理室内の雰囲気が、対フッ酸エッチングレートに及ぼす影響について試験を行った。
 試験例3-1は、上述の試験例3-1と同様である。試験例3-2は、UV処理時の処理室内の雰囲気のみが異なり、試験例3-2における処理室内の雰囲気は窒素雰囲気である。
 図18は、試験例3-1~3-2のウェットエッチングの時間と犠牲膜の膜厚との関係を示す図である。
 図18に示すように、対フッ酸エッチングレートは、UV処理時の処理室内の雰囲気が大気ガス雰囲気である試験例3-1の方が、窒素ガス雰囲気である試験例3-2より大きい。
 この結果によれば、UV処理時の処理室内の雰囲気を大気ガス雰囲気とすることにより、犠牲膜の除去に要する時間を短縮することができる。また、この結果によれば、UV処理時の波長172nmの紫外線のみならず該紫外線により活性化された活性酸素も犠牲膜中のメチル基を脱離させるのに寄与しているといえる。
 以上、本発明の実施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、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しう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。
1 基板処理システム
2 塗布現像処理システム
3 研磨処理装置
4 エッチング処理装置
5 成膜処理装置
6 洗浄処理システム
7 制御装置
32 犠牲膜形成装置
40、41、42 熱処理装置
206 残渣除去処理装置
207 UV処理装置
208 犠牲膜除去処理装置
S 犠牲膜
W ウェハ

Claims (8)

  1.  基板を処理する基板処理システムであって、
     シリコン、炭素及び酸素を含む膜形成材料である塗布液を、前記基板の表面に塗布し犠牲膜を形成する塗布部と、
     前記犠牲膜が形成された前記基板に対し所定の処理を行う処理部と、
     前記所定の処理が行われた前記基板の表面に紫外線を照射し前記犠牲膜を改質する照射部と、
     前記基板に処理液を供給し、前記紫外線により改質された前記犠牲膜を除去する除去部と、を備える。
  2.  請求項1に記載の基板処理システムにおいて、
     前記基板は表面に凹凸を有し、
     当該基板処理システムは、前記処理部として、
     前記基板の前記凹凸を構成する凸部の頂部が露出するように、前記犠牲膜の表面の研磨を行う研磨部と、
     前記犠牲膜をマスクとして、前記基板の表面の前記研磨により露出した部分をエッチングするエッチング部と、
     前記基板の表面のエッチングされた部分に所定の膜を埋め込む埋め込み部と、備え、
     前記照射部は、前記所定の膜が埋め込まれた前記基板の表面に紫外線を照射し前記犠牲膜を改質する。
  3.  請求項1に記載の基板処理システムにおいて、
     前記膜形成材料は、メチルシルセスシオキサンである。
  4.  請求項1に記載の基板処理システムにおいて、
     前記処理液は、フッ化水素酸である。
  5.  請求項1に記載の基板処理システムにおいて、
     前記照射部は、大気ガス雰囲気下で前記基板の表面に紫外線を照射する。
  6.  基板を処理する基板処理装置であって、
     前記基板は、シリコン、炭素及び酸素を含む膜形成材料により形成された犠牲膜を有し、
     当該基板処理装置は、
     前記基板の表面に紫外線を照射し前記犠牲膜を改質する照射部と、
     前記基板の表面に処理液を供給し、前記紫外線により改質された前記犠牲膜を除去する除去部と、を有する。
  7.  基板を処理する基板処理方法であって、
     シリコン、炭素及び酸素を含む膜形成材料である塗布液を、基板の表面に塗布し犠牲膜を形成する犠牲膜形成工程と、
     前記犠牲膜が形成された前記基板に対し所定の処理を行う処理工程と、
     前記所定の処理が行われた前記基板の表面に紫外線を照射し前記犠牲膜を改質する照射工程と、
     前記基板の表面に処理液を供給し、前記紫外線により改質された前記犠牲膜を除去する除去工程と、を含む。
  8.  請求項7に記載の基板処理方法において、
     前記基板は表面に凹凸を有し、
     当該基板処理方法は、前記処理工程として、
     前記基板の前記凹凸を構成する凸部の頂部が露出するように、前記犠牲膜の表面の研磨を行う研磨工程と、
     前記犠牲膜をマスクとして、前記基板の表面の前記研磨により露出した部分をエッチングするエッチング工程と、
     前記基板の表面のエッチングされた部分に所定の膜を埋め込む埋め込み工程とと、含む、
     前記照射工程は、前記所定の膜が埋め込まれた前記基板の表面に紫外線を照射し前記犠牲膜を改質する。
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