(57)【要約】【課題】基板の紫外線照射処理と温調処理のスループットを向上させる基板処理装置および基板処理方法を提供する。【解決手段】ウエハＷの表面に紫外線照射を行う冷却／紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）２６は、温調水を送液する送液管６７を有するステージ６３と、ステージ６３に載置されたウエハＷに紫外線を照射する紫外線ランプ６２と、を有する。ステージ６３に載置されて温度分布が略均一となった後にこの温度調節されたウエハＷの表面に紫外線を照射する処理を施し、次いで紫外線照射処理が行われたウエハＷの表面に塗布液を供給してウエハＷの表面に塗布膜を形成する。【選択図】　図４
2004031440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に紫外線照射を行う基板処理装置であって、
基板を載置する載置面の温度を略均一に保持する温度調節手段を備えたステージと、
前記ステージに載置された基板に紫外線を照射する紫外線ランプと、
を具備することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記紫外線ランプから前記ステージに載置された基板に均一に紫外線が照射されるように、前記紫外線ランプを移動させるランプ移動機構をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記紫外線ランプから前記ステージに載置された基板に均一に紫外線が照射されるように、前記ステージをスライドさせるステージスライド機構をさらに具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
基板の表面に紫外線を照射する基板処理方法であって、
基板を載置する載置面の温度を一定に保持する温度調節手段を有するステージに基板を載置する工程と、
前記基板の温度分布が略一定となるように前記基板を前記ステージ上で所定時間保持する工程と、
前記基板の温度分布が略一定となった後に前記基板の表面に紫外線を照射する工程と、
を有することを特徴とする基板処理方法。
【請求項５】
前記紫外線が照射された基板を前記ステージ上で所定時間保持する工程をさらに有することを特徴とする請求項４に記載の基板処理方法。
【請求項６】
基板の表面に紫外線を照射する基板処理方法であって、
基板を載置する載置面の温度を一定に保持する温度調節手段を有するステージおよび前記ステージに載置された基板に紫外線を照射する紫外線ランプを有する紫外線照射ユニットへ基板を搬入する際に、前記紫外線ランプから前記基板に紫外線を照射する工程と、
紫外線が照射された基板を前記ステージに載置して所定温度に保持する工程と、
を有することを特徴とする基板処理方法。
【請求項７】
基板の表面に塗布液を供給して塗布膜を形成する基板処理方法であって、
基板を載置する載置面の温度を略均一に保持する温度調節手段を備えたステージに基板を載置する工程と、
前記ステージに載置されて温度分布が略均一となった後に温度調整された基板の表面に紫外線を照射する工程と、
前記紫外線照射処理が行われた基板の表面に塗布液を供給して前記基板の表面に塗布膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする基板処理方法。
【請求項８】
基板の表面に塗布液を供給して塗布膜を形成する基板処理方法であって、
基板を載置する載置面の温度を一定に保持する温度調節手段を有するステージおよび前記ステージに載置された基板に紫外線を照射する紫外線ランプを有する紫外線照射ユニットへ基板を搬入する際に、前記紫外線ランプから前記基板に紫外線を照射する工程と、
紫外線が照射された基板を前記ステージに載置して所定温度に保持する工程と、
前記紫外線照射処理が行われた基板の表面に塗布液を供給して前記基板の表面に塗布膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする基板処理方法。
【請求項９】
前記紫外線照射処理が行われた基板の表面への前記塗布液の塗布に先立って、前記紫外線照射処理が行われた基板の表面に前記塗布液の前記基板に対する濡れ性を高める溶剤を塗布する工程をさらに有することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の基板処理方法。
【請求項１０】
基板の表面に塗布液を供給して塗布膜を形成する基板処理装置であって、
基板を載置する載置面の温度を略均一に保持する温度調節手段を備えたステージおよび基板に紫外線を照射する紫外線ランプを有する温調／紫外線照射ユニットと、
前記紫外線照射処理が行われた基板に塗布液を供給して塗布膜を形成する塗布処理ユニットと、
前記塗布膜が形成された基板に所定の熱的処理を施す熱的処理ユニットと、
前記温調／紫外線照射ユニットと塗布処理ユニットと前記熱的処理ユニットとの間で基板を搬送する基板搬送装置と、
を具備し、
基板は前記温調／紫外線照射ユニットにおいて前記ステージに載置されて温度調節された後に紫外線照射処理され、または、基板は前記基板搬送装置によって前記温調／紫外線照射ユニットに搬入される際に紫外線照射処理された後に前記ステージに載置されて温度調節されることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体ウエハや液晶表示ディスプレイ（ＬＣＤ）等の基板の表面に紫外線を照射して基板表面の改質を行う基板処理装置と、基板に紫外線照射処理を施す基板処理方法および紫外線照射処理後の基板に塗布膜を形成する基板処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体デバイスの製造工程において層間絶縁膜等の誘電体膜を形成する方法として、ＳＯＤ（ｓｐｉｎ　ｏｎ　ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）システムを用いて、半導体ウエハに塗布液を供給して塗布膜を形成した後に加熱等の物理的処理を施す方法が知られている。塗布膜の形成方法としては、一般的に、停止または回転する半導体ウエハの略中心に塗布液を塗布し、その後に半導体ウエハを所定の回転数で回転させることによって塗布液を半導体ウエハ全体に拡げる方法（スピンコート）が用いられている。
【０００３】
このようにして半導体ウエハに塗布膜を形成する際には、その前処理として、半導体ウエハの表面に所定の波長の紫外線を照射して、塗布液の接触角を小さくして塗布液の濡れ性を高めるような表面改質を行い、次いでこの紫外線照射処理が施された半導体ウエハの温度および温度分布を均一にする温調処理が行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体ウエハの紫外線照射処理とその後の温調処理は、別々のユニットで行われており、しかもこれらのユニットはさらに別の処理装置に設けられている場合も多いために、塗布膜を形成するまでのスループットはよいものではない。また、近年においては塗布膜の薄膜化が進んでいるために、半導体ウエハに対する紫外線照射処理にむらがあった場合には、これに起因して塗布膜の厚み均一性が低下する問題が生じている。さらに、塗布液には高価なものが多いために、処理コストを下げる観点から、半導体ウエハに供給しなければならない塗布液の量をできるだけ少なくすることが望まれている。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、基板の紫外線照射処理と温調処理のスループットを向上させる基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。また本発明は、基板に均一な塗布膜が形成されるように基板全体で均一に紫外線照射処理を行う基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。さらに本発明は、基板に塗布膜を形成する際に使用される塗布液の量を低減させる基板処理方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明の第１の観点によれば、基板の表面に紫外線照射を行う基板処理装置であって、
基板を載置する載置面の温度を略均一に保持する温度調節手段を備えたステージと、
前記ステージに載置された基板に紫外線を照射する紫外線ランプと、
を具備することを特徴とする基板処理装置、が提供される。
【０００７】
本発明の第２の観点によれば、基板の表面に紫外線を照射する基板処理方法であって、
基板を載置する載置面の温度を一定に保持する温度調節手段を有するステージに基板を載置する工程と、
前記基板の温度分布が略一定となるように前記基板を前記ステージ上で所定時間保持する工程と、
前記基板の温度分布が略一定となった後に前記基板の表面に紫外線を照射する工程と、
を有することを特徴とする基板処理方法、が提供される。
【０００８】
このような基板処理装置および基板処理方法によれば、基板の温度および温度分布が調節された状態で紫外線照射処理を行うことができるために、基板表面全体で改質反応を均一に進行させることができる。これにより均一な膜厚の塗布膜を形成することができる。また、基板表面が均一に改質されることによって塗布液の拡がりがスムーズとなるために、塗布膜を形成する際に使用される塗布液の量を低減することが可能となる。さらに、基板の紫外線照射処理と温調処理を並行して行うことができるために、スループットを向上させることができる。
【０００９】
本発明の第３の観点によれば、基板の表面に紫外線を照射する基板処理方法であって、
基板を載置する載置面の温度を一定に保持する温度調節手段を有するステージおよび前記ステージに載置された基板に紫外線を照射する紫外線ランプを有する紫外線照射ユニットへ基板を搬入する際に、前記紫外線ランプから前記基板に紫外線を照射する工程と、
紫外線が照射された基板を前記ステージに載置して所定温度に保持する工程と、
を有することを特徴とする基板処理方法、が提供される。
【００１０】
このような基板処理方法によれば、紫外線照射ユニットへの基板の搬入時に紫外線処理が行われ、引き続いて紫外線照射ユニットの内部において基板の温調処理を行うことができるために、スループットを向上させることができる。
【００１１】
本発明の第４の観点によれば、基板の表面に塗布液を供給して塗布膜を形成する基板処理方法であって、
基板を載置する載置面の温度を略均一に保持する温度調節手段を備えたステージに基板を載置する工程と、
前記ステージに載置されて温度分布が略均一となった後に温度調整された基板の表面に紫外線を照射する工程と、
前記紫外線照射処理が行われた基板の表面に塗布液を供給して前記基板の表面に塗布膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする基板処理方法、が提供される。
【００１２】
本発明の第５の観点によれば、基板の表面に塗布液を供給して塗布膜を形成する基板処理方法であって、
基板を載置する載置面の温度を一定に保持する温度調節手段を有するステージおよび前記ステージに載置された基板に紫外線を照射する紫外線ランプを有する紫外線照射ユニットへ基板を搬入する際に、前記紫外線ランプから前記基板に紫外線を照射する工程と、
紫外線が照射された基板を前記ステージに載置して所定温度に保持する工程と、
前記紫外線照射処理が行われた基板の表面に塗布液を供給して前記基板の表面に塗布膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする基板処理方法、が提供される。
【００１３】
これらの基板処理方法によれば、基板が温度調節された状態で紫外線照射処理が施され、または紫外線照射処理が行われた直後に基板の温度調節が行われるために、紫外線照射による基板表面の改質反応を基板全体で均一に進行させることができる。これによって、その後に塗布膜を形成する際に、塗布液の基板への供給量を低減しながら、均質な塗布膜を形成することができる。
【００１４】
本発明によれば、上記第４および第５の観点に係る基板処理方法を行う基板処理装置が提供される。すなわち、本発明の第６の観点によれば、基板の表面に塗布液を供給して塗布膜を形成する基板処理装置であって、
基板を載置する載置面の温度を略均一に保持する温度調節手段を備えたステージおよび基板に紫外線を照射する紫外線ランプを有する温調／紫外線照射ユニットと、
前記紫外線照射処理が行われた基板に塗布液を供給して塗布膜を形成する塗布処理ユニットと、
前記塗布膜が形成された基板に所定の熱的処理を施す熱的処理ユニットと、
前記温調／紫外線照射ユニットと塗布処理ユニットと前記熱的処理ユニットとの間で基板を搬送する基板搬送装置と、
を具備し、
基板は前記温調／紫外線照射ユニットにおいて前記ステージに載置されて温度調節された後に紫外線照射処理され、または、基板は前記基板搬送装置によって前記温調／紫外線照射ユニットに搬入される際に紫外線照射処理された後に前記ステージに載置されて温度調節されることを特徴とする基板処理装置、が提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照しながら具体的に説明する。ここでは本発明の基板処理装置の一実施形態である冷却／紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）を備えたＳＯＤシステムについて説明することとする。図１は上記ＳＯＤシステムの平面図であり、図２は図１に示したＳＯＤシステムの側面図であり、図３は図１に示したＳＯＤシステム内に装着された処理ユニット群の側面図である。
【００１６】
このＳＯＤシステムは、大略的に、処理部１と、サイドキャビネット２と、キャリアステーション（ＣＳＢ）３とを有している。図１および図２に示すように、処理部１の手前側上部には、半導体ウエハ（ウエハ）Ｗに絶縁膜を形成するための塗布液を供給して塗布膜を形成する塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１・１２が設けられている。また塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１・１２の下側には、塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１・１２で用いられる塗布液（薬液）やこの塗布液を塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１・１２へ送るためのポンプ等を内蔵したケミカルユニット１３・１４が設けられている。
【００１７】
処理部１の中央部には、図１および図３に示すように、複数の処理ユニットを多段に積層してなる処理ユニット群１６・１７が設けられ、これらの間に、昇降してウエハＷを搬送するためのウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８が設けられている。
【００１８】
ウエハ搬送機構（ＰＲＡ）１８は、Ｚ方向に延在し、垂直壁５１ａ・５１ｂおよびこれらの間の側面開口部５１ｃを有する筒状支持体５１と、その内側に筒状支持体５１に沿ってＺ方向に昇降自在に設けられたウエハ搬送体５２とを有している。筒状支持体５１はモータ５３の回転駆動力によって回転可能となっており、それに伴ってウエハ搬送体５２も一体的に回転されるようになっている。
【００１９】
ウエハ搬送体５２は、搬送基台５４と、搬送基台５４に沿って前後に移動可能な３本のウエハ搬送アーム５５・５６・５７とを備えており、ウエハ搬送アーム５５〜５７は、筒状支持体５１の側面開口部５１ｃを通過可能な大きさを有している。これらウエハ搬送アーム５５〜５７は、搬送基台５４内に内蔵されたモータおよびベルト機構によりそれぞれ独立して進退移動することが可能となっている。ウエハ搬送体５２は、モータ５８によってベルト５９を駆動させることにより昇降するようになっている。なお、符号４０は駆動プーリー、４１は従動プーリーである。
【００２０】
左側の処理ユニット群１６は、図３に示すように、その上側から順に低温用のホットプレートユニット（ＬＨＰ）１９と、２個の硬化（キュア）処理ユニット（ＤＬＣ）２０と、２個のエージングユニット（ＤＡＣ）２１とが積層されて構成されている。また右側の処理ユニット群１７は、その上から順に２個のベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２と、低温用のホットプレートユニット（ＬＨＰ）２３と、クーリングプレートユニット（ＣＰＬ）２４と、受渡ユニット（ＴＲＳ）２５と、２台の冷却／紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）２６と、が積層されて構成されている。なお、受渡ユニット（ＴＲＳ）２５は、クーリングプレートユニット（ＣＰＬ）２４の機能を兼ね備えることが可能である。また、ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２に代えて高温用のホットプレートユニット（ＯＨＰ）を設けることができる。
【００２１】
サイドキャビネット２は、バブラー（Ｂｕｂ）３１と、各ユニットから排出される排気ガスの洗浄のためのトラップ（ＴＲＡＰ）３２とを有している。またバブラー（Ｂｕｂ）３１の下方には、電力供給源（図示せず）と、アドヒージョンプロモータや純水、アンモニア（ＮＨ３）ガス等を貯留するための薬液室（図示せず）と、ＳＯＤシステムにおいて使用された処理液の廃液を排出するためのドレイン３３とが設けられている。
【００２２】
上記のように構成されたＳＯＤシステムにおいて、例えば、ゾル−ゲル法によりウエハＷに層間絶縁膜を形成する場合には、一般的に、ウエハＷを、冷却／紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）２６、塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１・１２、エージングユニット（ＤＡＣ）２１、ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２（または高温用のホットプレートユニット（ＯＨＰ））、クーリングプレートユニット（ＣＰＬ）２４、の順序で搬送し、処理する。なお、エージングユニット（ＤＡＣ）２１とベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２（または高温用のホットプレートユニット（ＯＨＰ））との間に、低温用のホットプレートユニット（ＬＨＰ）１９・２３における処理を行ってもよい。
【００２３】
またシルク法およびスピードフィルム法によりウエハＷに層間絶縁膜を形成する場合には、一般的に、ウエハＷを、冷却／紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）２６、塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１２（アドヒージョンプロモータの塗布）、低温用のホットプレートユニット（ＬＨＰ）１９・２３、塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１（本薬液の塗布）、低温用のホットプレートユニット（ＬＨＰ）１９・２３、ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２（または高温用のホットプレートユニット（ＯＨＰ））、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０、クーリングプレートユニット（ＣＰＬ）の順序で搬送し、処理する。
【００２４】
さらにフォックス法によりウエハＷに層間絶縁膜を形成する場合には、一般的に、ウエハＷを、冷却／紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）２６、塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１・１２、低温用のホットプレートユニット（ＬＨＰ）１９・２３、ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２（または高温用のホットプレートユニット（ＯＨＰ））、硬化処理ユニット（ＤＬＣ）２０、クーリングプレートユニット（ＣＰＬ）２４、の順序で搬送し、処理する。
【００２５】
上述した各種の方法において形成される層間絶縁膜の材質には制限はなく、有機系、無機系およびハイブリッド系の各種材料を用いることが可能である。
【００２６】
次に、上述した冷却／紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）２６についてより詳細に説明する。図４は冷却／紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）２６の概略断面図である。冷却／紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）２６は、ハウジング６１の内部に、ウエハＷを載置するステージ６３と、ステージ６３に載置されたウエハＷに紫外線を照射する紫外線ランプ６２と、が設けられた構成を有している。
【００２７】
ハウジング６１の側壁には、ウエハＷを搬入出するための窓部６１ａが設けられており、ウエハ搬送アーム５５〜５７がこの窓部６１ａを進入／退出する。窓部６１ａは窓部開閉機構によって開閉自在とすることができる。ステージ６３を貫通するように昇降ピン６６が所定位置、例えば３箇所（図４においては２箇所を図示）に昇降自在に設けられている。なお、昇降ピン６６を昇降させる機構の図示を省略している。
【００２８】
ウエハＷを保持したウエハ搬送アーム５５（または５６、５７）を窓部６１ａを通してハウジング６１内に進入させ、次に昇降ピン６６を上昇させると、その上昇途中で昇降ピン６６がウエハ搬送アーム５５（または５６、５７）からウエハＷを持ち上げて受け取る。次いで、ウエハ搬送アーム５５（または５６、５７）をハウジング６１から退出させた後に昇降ピン６６を降下させるとウエハＷはステージ６３上に載置される。冷却／紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）２６からのウエハＷの搬出は、この操作の逆の順序にしたがって行われる。
【００２９】
図４にはウエハＷをステージ６３に直置きした状態を示しているが、ステージ６３の表面には、ウエハＷをステージ６３の表面に近接させて支持する所定長さの支持ピンを所定位置に設けることができる。ステージ６３の内部には、温調水を流すための送液管６７が設けられており、ステージ６３の表面温度を一定に保持することができるようになっている。これにより、ステージ６３の表面に載置されたウエハＷの温度をウエハＷ全体で均一に調節することができる。
【００３０】
紫外線ランプ６２は図示しない保持治具によってハウジング６１の内部に保持されている。紫外線ランプ６２とステージ６３に載置されたウエハＷとの間の距離は、１０ｍｍ以下とすることが好ましい。紫外線ランプ６２とステージ６３との距離がこのように短いために、ウエハ搬送アーム５５（または５６、５７）の進入／退出に支障が生ずる場合には、例えば、紫外線ランプ６２またはステージ６３のいずれか一方を昇降自在な構造とすればよい。
【００３１】
紫外線ランプ６２としてはエキシマランプ等が好適に用いられる。図４には３本の直状の紫外線ランプ６２が並列に配置された形態が示されているが、紫外線ランプ６２の本数や配置形態は図４に示す形態に限定されるものではない。また、紫外線ランプ６２は球型や洋梨型であってもよい。また、紫外線照射により、冷却／紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）２６内にＯ３（オゾン）が発生するため、Ｏ３濃度センサーによりＯ３濃度を監視し、ユニット内雰囲気を排気するよう制御してもよい。さらに、大気中では紫外線の一部が吸収されるため、冷却／紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）２６内に不活性ガスを導入して、紫外線の吸収を抑止してもよい。
【００３２】
このような構成を有する冷却／紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）２６を用いて、ウエハＷに対する塗布液のウエハ接触角が小さくなるように、ウエハＷに紫外線を照射してウエハＷの表面を改質する方法としては、次の２種類の方法が好適に用いられる。その第１の方法は、ウエハＷをステージ６３に載置して、ウエハＷの温度が均一となった後に紫外線ランプ６２からウエハＷに紫外線を照射する方法である。
【００３３】
紫外線照射によるウエハＷの温度上昇は大きなものではないが、この温度上昇がウエハＷで不均一に生ずると、改質反応の進行の度合いにばらつきが生ずるおそれがあり、これによって、その後にウエハＷに層間絶縁膜を塗布形成した際に、膜厚が不均一になる等の問題を生ずる場合がある。また、膜厚の分布が不均一になることは塗布液の拡がり方が不均一となることでもあり、この場合には、ウエハＷの全面に塗布膜を形成するために必要な塗布液の量が増大する問題を生ずる。
【００３４】
しかし、冷却／紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）２６を用いた紫外線照射処理は、紫外線照射による温度変化が抑制されるように、ウエハＷの温度を一定に保持した状態で行われるために、表面改質反応をウエハＷ全体で均一に進ませることができる。これによって、ウエハＷの表面に形成する層間絶縁膜の厚み等を均一にすることができる。また、ウエハＷの表面改質がウエハＷ全体で均一となるために塗布液がスムーズに拡がり、これによってウエハＷへ塗布する塗布液の量を低減することができる。
【００３５】
なお、第１の方法においては、紫外線照射が終了した後にはウエハＷをステージ６３上で所定時間保持して、改質反応が十分に終了したと推測される時点でウエハＷを冷却／紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）２６から搬出することが好ましい。この保持時間は実験的に、紫外線照射後の保持時間を変化させ、次いで塗布膜を形成し、塗布液の拡がり方や形成された塗布膜の厚みや等を検査、比較等することによって求めることができる。
【００３６】
第２の方法は、ウエハＷを冷却／紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）２６に搬入する最中に紫外線ランプ６２からウエハＷに紫外線を照射し、その後に紫外線照射が終了したウエハＷをステージ６３に載置して、ウエハＷの温度を均一に保持する方法である。図５はウエハＷの冷却／紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）２６への搬入時の状態を示している。この方法では、例えば、３本の紫外線ランプ６２の中の窓部６１ａ側に配置されたものだけを用いることが好ましい。これによりウエハＷへの紫外線照射量をウエハＷの表面全体で均一なものとすることができる。
【００３７】
この第２の方法では、ウエハＷに紫外線を照射する時点ではウエハＷの温度調節が行われていないために、前述した第１の方法と比較すると、紫外線照射による改質反応の均一性は第１の方法よりも低いと考えられるが、ウエハＷを冷却／紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）２６に搬入する際に紫外線照射処理が行われるために、スループットを向上させることができる。
【００３８】
また、従来は塗布液を塗布する前のウエハＷの温度調節を行うユニットに紫外線ランプ６２が設けられていなかったために、紫外線照射処理を行うユニットからウエハＷの温度調節を行うユニットへの搬送に時間が掛かり、これによって改質反応の進行のばらつきを解消させることができなかった。このような従来方法と比較すると、この第２の方法では、紫外線照射後に直ちにウエハＷの温度が均一化されるために、改質反応の進行の度合いに差が生じていても、その差を縮めることができる。
【００３９】
さらに、冷却／紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）２６は、ウエハＷの紫外線照射処理と温度調節の２種類の処理を行うことができるために、従来のように、これらの処理を別々のユニットで行っていた場合と比較すると、装置のコンパクト化を実現することもできる。
【００４０】
図６は上述した第１の方法を用いた場合の塗布液の塗布量低減効果を示す説明図であり、層間絶縁膜を形成するための塗布液を用いて直径２００ｍｍφのウエハＷの全面にスピンコートによる塗布膜の形成を行う場合に必要な塗布液の最低量を示している。
【００４１】
図６中の点Ａは、紫外線照射処理を行うことなく、ウエハＷの温度調整をクーリングプレートユニット（ＣＰＬ）２４において行った後に、ウエハＷを塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１（または１２）に搬送して、そこで塗布膜の形成を行った場合に対応している。紫外線照射処理を行わなかった場合のウエハＷ上での塗布液の接触角は約１６度（°）であり、ウエハＷ上に４００ｎｍ±２．５ｎｍの面内均一な膜を形成するのに１．５ｍｌの塗布液が必要であった。なお、図６中の実曲線は、この点Ａでの実験結果を塗布液の接触角と塗布液の必要最小量との関係を示す理論式にあてはめることにより、計算によって求めた結果を示している。
【００４２】
これに対して図６中の点Ｂは、上記第１の方法を用いて、冷却／紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）２６において所定時間（例えば、５秒）の紫外線照射処理と温度調節処理を行った後に、ウエハＷを塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１（または１２）に搬送して、そこで塗布膜の形成を行った場合に対応している。ウエハＷの温度が均一な状態でウエハＷの紫外線照射処理を行うことによって、ウエハＷの表面は均一に改質されるために、この場合のウエハＷ上での塗布液の接触角はウエハ面内でほぼ均一に約６°と小さくなった。これによって、ウエハ上に４００ｎｍ±２．５ｎｍの面内均一な膜を形成するのに必要な塗布液を１．１ｍｌに低減できることが確認された。
【００４３】
点Ｂの結果は理論計算値とよい一致を示している。これはウエハＷの表面の改質処理が均一に行われているために、塗布液がウエハＷ全体にスムーズに拡がりやすくなっていることに起因すること考えられる。
【００４４】
図６中の点Ｃは、上記第１の方法を用いて、冷却／紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）２６において紫外線照射処理と温度調節処理を行った後に、ウエハＷを塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１（または１２）に搬送して、そこで最初にウエハＷの塗布液に対する濡れ性を改善する溶剤（シクロヘキサン）をウエハＷの表面に塗布して、その後に層間絶縁膜用の塗布液を塗布して塗布膜を形成した場合に対応している。
【００４５】
この場合には、ウエハＷの温度が均一な状態でウエハＷの紫外線照射処理を行うことによって、ウエハＷの表面が均一に改質されて塗布液の接触角が小さくなり、さらにシクロヘキサンによってウエハＷの表面が塗布液の濡れやすい状態となるために、ウエハＷ上に面内均一な膜（厚み４００ｎｍ±２．５ｎｍ）を形成するのに必要な塗布液の量を０．６ｍｌまで減少させることができることが確認された。この結果は、温度調整されたウエハＷに紫外線照射処理を施すことによってウエハＷの表面改質処理が均一に行われたことと、溶剤塗布によりウエハＷの塗布液に対する濡れ性が改善されたことによる相乗効果により、少量の塗布液でウエハＷに面内均一な膜を形成することができたためと考えられる。
【００４６】
このように従来は０．６ｍｌの塗布液の使用量で、ウエハＷに面内均一な膜を形成することは困難であったが、上記第１の方法あるいは上記第２の方法を用いて、ウエハＷの紫外線処理と温度調節処理を同時に行った後に、ウエハＷの塗布液に対する濡れ性を改善する溶剤をウエハＷの表面に塗布し、その後に層間絶縁膜用の塗布液を塗布することにより、少量の塗布液の使用で、ウエハＷ上に均一な膜を形成することができた。
【００４７】
シクロヘキサン等の溶剤によってウエハＷの表面の濡れ性を改善する方法は、塗布液毎に適切な溶媒を選択する必要があるために、常に実行可能というものではない。しかし、紫外線照射処理は全てのウエハＷに対して実行することができる利点がある。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、図４には３本の紫外線ランプ６２をハウジング６１内に配置した構成を示したが、１本の紫外線ランプ６２をハウジング６１内で水平にスライドさせることによって、ウエハＷの表面全体に紫外線が照射されるようにしてもよい。また、１本の紫外線ランプ６２をハウジング６１内に固定して配置し、ステージ６３をスライドさせることによって、ウエハＷの表面全体に紫外線が照射されるようにしてもよい。ウエハＷへの紫外線照射時間は紫外線ランプ６２の出力（紫外線照射能力）とウエハＷと紫外線ランプ６２との距離を考慮して、適宜、処理時間を設定すればよい。
【００４９】
上記説明では、処理される基板として半導体ウエハを取り上げたが、基板は、ＬＣＤ基板やセラミックス基板等の他の基板であっても構わない。また、塗布液は絶縁膜を形成するためのものに限定されるものではなく、レジスト膜を形成するためのものであってもよい。塗布液を基板全体に拡げる方法として、スピンコートによる方法と取り上げて説明したが、塗布液の塗布方法は、塗布液を吐出するノズルをスキャンさせながら基板に塗布液を塗布するスキャン塗布法を用いることができる。
【００５０】
【発明の効果】
上述の通り、本発明によれば、基板の温度および温度分布が調節された状態で紫外線照射処理を行うことができるために、基板表面全体で改質反応を均一に進行させることができる。これにより均一な膜厚の塗布膜を形成することができる。また、基板表面が均一に改質されることによって塗布液の拡がりがスムーズとなるために、塗布膜を形成する際に使用される塗布液の量を低減することが可能となり、これによって処理コストを低減することができる。さらに、基板の紫外線照射処理と温調処理を並行して行うことができるために、スループットを向上させることができる。さらにまた、紫外線照射ユニットへの基板の搬入時に紫外線処理を行い、引き続いて紫外線照射ユニットの内部において基板の温調処理を行う方法を用いた場合にも、スループットを向上させることができる。なお、基板の紫外線照射処理と温調処理を同一ユニットで行うことにより、省スペースでの処理が可能となり、装置のフットプリントを低減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＳＯＤシステムの概略構造を示す平面図。
【図２】図１記載のＳＯＤシステムの側面図。
【図３】図１記載のＳＯＤシステム内に装着された処理ユニット群の側面図。
【図４】図１記載のＳＯＤシステム内に装着された冷却／紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）の概略断面図。
【図５】冷却／紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）を用いたウエハの紫外線照射処理形態の一例を示す説明図。
【図６】ウエハの表面に層間絶縁膜を塗布形成する際の塗布液の接触角とウエハ全体を覆うために必要な塗布液の最小必要量との関係を示す説明図。
【符号の説明】
１；処理部
２；サイドキャビネット
３；キャリアステーション（ＣＳＢ）
１１・１２；塗布処理ユニット（ＳＣＴ）
２６；紫外線照射ユニット（ＣＰＬ／ＵＶ）
６１；ハウジング
６２；紫外線ランプ
６３；ステージ
６７；送液管
Ｗ；半導体ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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