(57)【要約】【課題】基板上の塗布膜の内部まで酸化させて、基板に均一な塗布膜を形成する。【解決手段】ウェハにポリシラザンを含む塗布液を塗布して塗布膜を形成した後（ステップＳ１）、ウェハを加熱し塗布膜中の溶剤の一部を蒸発させる（ステップＳ２）。その後、ウェハに紫外線を照射し、塗布膜中のＳｉ−Ｎの分子結合及びＳｉ−Ｈの分子結合を切断する（ステップＳ３）。その後、ウェハを加熱しながら水蒸気中で塗布膜を酸化させる（ステップＳ４）。その後、ウェハを焼成し、塗布膜を脱水縮合させて、ウェハ上に所望の塗布膜を形成する（ステップＳ５）。【選択図】図８
2009076869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の処理方法であって、
ポリシラザンを含む塗布液を基板に塗布し、塗布膜を形成する塗布工程と、
前記基板に形成された塗布膜に紫外線を照射し、当該塗布膜中のポリシラザンの分子結合を切断する紫外線照射工程と、
前記ポリシラザンの分子結合が切断された塗布膜を加熱しながら酸化させる酸化工程と、
前記酸化した塗布膜を焼成する焼成工程と、を有し、
前記酸化工程における前記塗布膜の加熱温度は、前記焼成工程における前記塗布膜の焼成温度以下であることを特徴とする、基板の処理方法。
【請求項２】
前記焼成工程において、前記塗布膜を脱水縮合させることを特徴とする、請求項１に記載の基板の処理方法。
【請求項３】
前記紫外線照射工程において、前記基板に形成された塗布膜に照射する紫外線の波長は、１５０ｎｍ〜２００ｎｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板の処理方法。
【請求項４】
前記紫外線照射工程は、酸化性ガスの雰囲気内で行われることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項５】
前記酸化工程は、水蒸気の雰囲気内で行われることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項６】
前記酸化工程と前記焼成工程は、同一装置内で連続して行われることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項７】
前記酸化工程と前記焼成工程は、内部に水蒸気を供給できる加熱炉で連続して行われることを特徴とする、請求項６に記載の基板の処理方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかの基板の処理方法を基板処理装置によって実行させるために、当該基板処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラム。
【請求項９】
請求項８に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の処理方法、その基板の処理方法を実行させるためのプログラム及びコンピュータ記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体集積回路などの多層配線構造の製造プロセスでは、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上のパターンに、例えばＳｉＯ２膜（酸化シリコン膜）等の絶縁膜を形成する処理が行われる。このＳｉＯ２膜の形成には、従来より、例えばポリシラザン（ＳｉＨ２ＮＨ）を含む塗布液をウェハに塗布した後、酸素あるいは水蒸気を含む雰囲気中でウェハ上の塗布膜を酸化させ、その後焼成する方法が用いられている。そして、この塗布膜を効率よく酸化させるため、通常、塗布膜の酸化の雰囲気を高温にしている。
【０００３】
しかしながら、このように高温の雰囲気中で塗布膜を酸化させる場合、高温の雰囲気の酸化度が高いため、図１３に示すように、塗布膜Ｑの酸化と共に、例えばシリコンからなるウェハＷの表層Ｗ’の酸化も促進してしまう場合がある。そうすると、ウェハＷの厚みや、パターンの幅、高さ等が変形してしまう。そこで、ＳｉＯ２膜を形成するにあたっては、塗布液をウェハＷに塗布した後、比較的低温、例えば２４０℃〜３５０℃の範囲から選ばれた最終温度まで昇温させながら乾燥を行って塗布膜Ｑを形成し、次いで塗布膜Ｑに紫外線を照射して塗布膜Ｑを酸化させ、その後焼成する方法が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特許第３６９６９３９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このように塗布膜Ｑに紫外線を照射しながら塗布膜Ｑを酸化させた場合、塗布膜Ｑの酸化反応と同時に塗布膜Ｑの硬化も起きてしまう。そうすると、特に塗布膜Ｑの膜厚が厚い場合には、図１４に示すように、塗布膜Ｑの表層部分Ｑ’のみが酸化して硬化してしまい、その内部が酸化しないことがあった。この結果、ウェハＷ上に塗布膜Ｑが厚み方向に不均一に形成されることがあった。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板上の塗布膜の内部まで酸化させて、基板に均一な塗布膜を形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するため、本発明は、基板の処理方法であって、ポリシラザンを含む塗布液を基板に塗布し、塗布膜を形成する塗布工程と、前記基板に形成された塗布膜に紫外線を照射し、当該塗布膜中のポリシラザンの分子結合を切断する紫外線照射工程と、前記ポリシラザンの分子結合が切断された塗布膜を加熱しながら酸化させる酸化工程と、前記酸化した塗布膜を焼成する焼成工程と、を有し、前記酸化工程における前記塗布膜の加熱温度は、前記焼成工程における前記塗布膜の焼成温度以下であることを特徴としている。
【０００８】
本発明によれば、基板にポリシラザンを含む塗布液を塗布した後、３段階に分けて所望の塗布膜である酸化膜を形成している。すなわち、先ず、基板に形成された塗布膜に紫外線を照射することで、塗布膜中のポリシラザンのＳｉ−Ｎの分子結合及びＳｉ−Ｈの分子結合を塗布膜の内部まで切断する処理を行う。次に、ポリシラザンの分子結合が切れた塗布膜を加熱しながら酸化させる。この塗布膜を酸化する処理は、ポリシラザンのＳｉ−Ｎの分子結合及びＳｉ−Ｈの分子結合が切れているため、酸化因子が塗布膜中に接触するのが容易となり、焼成温度以下の例えば酸素あるいは水蒸気を含む雰囲気中で行うことができる。その後、酸化された塗布膜を所定の温度まで加熱して焼成し、基板上に所望の酸化膜が形成される。このように紫外線の照射により、塗布膜中のポリシラザンのＳｉ−Ｎの分子結合及びＳｉ−Ｈの分子結合を塗布膜の内部まで切断するので、焼成温度以下の雰囲気中でも容易に酸化させることができ、塗布膜の内部まで均一に酸化することができる。したがって、本発明の基板の処理方法を用いれば、基板上の塗布膜の内部まで酸化させて、基板に所望の塗布膜を均一に形成することができる。
【０００９】
前記焼成工程において、前記塗布膜を脱水縮合させてもよい。
【００１０】
前記紫外線照射工程において、前記基板に形成された塗布膜に照射する紫外線の波長は、１５０ｎｍ〜２００ｎｍであるのが好ましい。
【００１１】
前記紫外線照射工程は、酸化性ガスの雰囲気内で行われてもよい。また、前記酸化工程は、水蒸気の雰囲気内で行われてもよい。
【００１２】
前記酸化工程と前記焼成工程は、同一装置内で連続して行われてもよく、また内部に水蒸気を供給できる加熱炉で連続して行われてもよい。
【００１３】
別の観点による本発明によれば、前記の基板の処理方法を基板処理装置によって実行させるために、当該基板処理装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。
【００１４】
さらに別の観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、塗布膜の内部まで酸化させることができ、基板に均一な塗布膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる基板の処理方法が実施される基板処理システム１の構成の概略を示す平面図であり、図２は、基板処理システム１の正面図であり、図３は、基板処理システム１の背面図である。
【００１７】
基板処理システム１は、図１に示すように例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部から基板処理システム１に対して搬入出したり、カセットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットステーション２と、一連の基板処理の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理装置を多段配置してなる処理ステーション３と、この処理ステーション３に隣接して設けられたバッチ式の加熱炉４との間でウェハＷの受け渡しをするインターフェイスステーション５とを一体に接続した構成を有している。
【００１８】
カセットステーション２には、カセット載置台１０が設けられ、当該カセット載置台１０は、複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在になっている。カセットステーション２には、搬送路１１上をＸ方向に向かって移動可能なウェハ搬送体１２が設けられている。ウェハ搬送体１２は、カセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり、Ｘ方向に配列された各カセットＣ内のウェハＷに対して選択的にアクセスできる。
【００１９】
ウェハ搬送体１２は、Ｚ軸周りのθ方向に回転可能であり、後述する処理ステーション３側の第３の処理装置群Ｇ３に属するエクステンション装置３３に対してもアクセスできる。
【００２０】
処理ステーション３には、その中心部に主搬送装置１３が設けられており、この主搬送装置１３の周辺には、各種処理装置が多段に配置されて処理装置群が構成されている。この基板処理システム１には、４つの処理装置群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が配置されており、第１及び第２の処理装置群Ｇ１、Ｇ２は、基板処理システム１の正面側に配置され、第３の処理装置群Ｇ３は、カセットステーション２に隣接して配置され、第４の処理装置群Ｇ４は、インターフェイスステーション５に隣接して配置されている。主搬送装置１３は、これらの処理装置群Ｇ１〜Ｇ４内に配置されている後述する各種処理装置に対してウェハＷを搬送できる。
【００２１】
第１の処理装置群Ｇ１には、図２に示すように例えばウェハＷに塗布液を塗布する塗布処理装置１７、１８が下から順に２段に配置されている。第２の処理装置群Ｇ２も同様に、塗布処理装置１９、２０が下から順に２段に積み重ねられている。なお、塗布処理装置１７〜２０でウェハＷに塗布される塗布液には、ポリシラザンが含まれている。
【００２２】
第３の処理装置群Ｇ３には、図３に示すように例えばウェハＷに対して紫外線を照射する紫外線照射装置３０、ウェハＷを冷却処理する冷却処理装置３１、３２、ウェハＷを待機させるエクステンション装置３３、ウェハＷ上の塗布膜を酸化させる酸化処理装置３４、ウェハＷを加熱処理する加熱処理装置３５、３６等が下から順に例えば７段に重ねられている。
【００２３】
第４の処理装置群Ｇ４には、例えばウェハＷに対して紫外線を照射する紫外線照射装置４０、冷却処理装置４１、４２、エクステンション装置４３、酸化処理装置４４、加熱処理装置４５、４６等が下から順に例えば７段に積み重ねられている。
【００２４】
インターフェイスステーション５には、図１に示すようにＸ方向に向けて延伸する搬送路５０上を移動するウェハ搬送体５１が設けられている。また、インターフェイスステーション５の加熱炉４側には、複数のウェハボート５２をＸ方向に並べて配置できる載置台５３が設けられている。ウェハボート５２は、複数のウェハＷを垂直方向に多段に配列して保持できるものである。ウェハ搬送体５１は、上下方向に移動可能でかつθ方向にも回転可能であり、処理ステーション３と載置台５３上のウェハボート５２との間でウェハＷを搬送できる。加熱炉４は、インターフェイスステーション５からウェハボート５２を収容して、複数のウェハＷを同時に高温で加熱できる。
【００２５】
次に、上述の塗布処理装置１７の構成について、図４に基づいて説明する。塗布処理装置１７は、内部を密閉することができる処理容器１００を有している。処理容器１００の一側面には、ウェハＷの搬送手段である主搬送装置１３の搬入領域に臨む面にウェハＷの搬入出口１０１が形成され、搬入出口１０１には、開閉シャッタ１０２が設けられている。
【００２６】
処理容器１００の内部には、その上面にウェハＷを水平に真空吸着保持するスピンチャック１１０が設けられている。このスピンチャック１１０はモータなどを含む駆動機構１１１により鉛直周りに回転できる。また、駆動機構１１１には、シリンダなどの昇降駆動源（図示せず）が設けられており、スピンチャック１１０は昇降できる。
【００２７】
スピンチャック１１０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、回収するカップ体１１２が設けられている。カップ体１１２の上面には、ウェハＷを保持した状態のスピンチャック１１０が昇降できるようにウェハＷ及びスピンチャック１１０よりも大きい開口部が形成されている。カップ体１１２底部には、回収した塗布液を排出するための排液口１１３と、カップ体１１２内の雰囲気を排気する排気口１１４が形成されている。排液口１１３と排気口１１４は、排液管１１５と排気管１１６にそれぞれ接続され、排気管１１６には、処理容器１００の内部の雰囲気を真空引きする排気ポンプ１１７が接続されている。
【００２８】
スピンチャック１１０の上方には、ウェハＷ表面の中心部に塗布液を塗布するための塗布ノズル１２０が配置されている。塗布ノズル１２０は、塗布液を供給する塗布液供給源（図示せず）に接続されている。
【００２９】
塗布ノズル１２０は、図５に示すようにアーム１２１を介して移動機構１２２に接続されている。アーム１２１は移動機構１２２により、処理容器１００の長さ方向（Ｙ方向）に沿って設けられたガイドレール１２３に沿って、カップ体１１２の一端側（図５では左側）の外側に設けられた待機領域１２４から他端側に向かって移動できると共に、上下方向に移動できる。待機領域１２４は、塗布ノズル１２０を収納できるように構成されていると共に、塗布ノズル１２０の先端部を洗浄できる洗浄部１２４ａを有している。
【００３０】
処理容器１００の天井面の中央部には、図１に示すように窒素ガス等の不活性ガスを供給するガス給気口１３０が形成されている。ガス供給口１３１には、ガス供給管１３２を介して不活性ガスを供給するガス供給源１３２が接続されている。
【００３１】
なお、塗布処理装置１８、１９、２０の構成は、上述の塗布処理装置１７と同様であるので、説明を省略する。
【００３２】
次に、上述の紫外線照射装置３０の構成について説明する。紫外線照射装置３０は、図６に示すように内部を密閉することができる処理容器２００を有している。処理容器２００の一側面には、ウェハＷの搬送手段である主搬送装置１３の搬入領域に臨む面にウェハＷの搬入出口２０１が形成され、搬入出口２０１には、開閉シャッタ２０２が設けられている。
【００３３】
処理容器２００の上面には、処理容器２００の内部に向けて例えば大気ガスあるいは酸素濃度を調整した混合ガスである酸化性ガスを供給するためのガス供給口２１０が形成されており、このガス供給口２１０には、酸化性ガスを供給するガス供給管２１１が接続されている。ガス供給管２１１には、３方口バルブ２４０を介して、ガス供給口２１０に酸化性ガスとしての大気ガスを供給する大気供給源２４１と、ガス供給口２１０に混合ガスを供給する混合ガス供給機構２５０とが接続されている。混合ガス供給機構２５０は、酸素ガスを貯留する酸素供給源２５１と窒素ガスを貯留する窒素供給源２５２を有している。酸素供給源２５１と窒素供給源２５２には、酸素ガスと窒素ガスを所定の混合比で混合するために、当該酸素ガスと窒素ガスの供給量を調節するための流量調節器２５３、２５４がそれぞれ設けられている。流量調節器２５３、２５４の下流側には、酸素供給源２５１と窒素供給源２５２から供給された酸素ガスと窒素ガスを所定の混合比で混合するミキサー２５５が設けられている。そして、３方口バルブ２４０を制御することにより、大気供給源２４１から供給された大気ガスあるいはミキサー２５５で混合された混合ガスがガス供給口２１０に供給される。なお、３方口バルブ２４０の切り替えや、酸素ガスと窒素ガスの混合ガスの混合比は、塗布膜の種類、パターンの寸法、塗布膜の膜厚等の条件に応じて設定される。例えば短時間で紫外線照射処理を行う場合は、酸素ガス濃度を高くし、例えば時間をかけて紫外線照射処理を行う場合は、酸素ガス濃度を低くする。なお、本実施の形態では、酸素ガスと窒素ガスを混合して混合ガスを生成したが、酸素ガスと窒素ガス以外の非酸化性ガスを混合してもよい。
【００３４】
処理容器２００の下面には、処理容器２００の内部の雰囲気を排気するための排気口２１３が形成されており、この排気口２１３には、排気管２１４を介して処理容器２００の内部の雰囲気を真空引きする排気ポンプ２１５が接続されている。
【００３５】
処理容器２００の内部には、ウェハＷを水平に載置する円筒形の支持体２２０が設けられている。支持体２２０の内部には、ウェハＷの受け渡しを行うための昇降ピン２２１が支持部材２２２に支持されて設置されている。昇降ピン２２１は、支持体２２０の上面２２０ａに形成された貫通孔２２３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２２２の基端部には、昇降ピン２２１と支持部材２２２を昇降させるためのモータなどを含む駆動機構２２４が設けられている。
【００３６】
処理容器２００の上方には、支持体２２０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２３０が設けられている。紫外線照射部２３０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２００の天板には、紫外線照射部２３０からの紫外線を透過する窓２３１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〜２００ｎｍ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、塗布処理装置１７でウェハＷ上に形成された塗布膜に吸収されず、塗布膜の内部まで進入できる。また、紫外線の波長が２００ｎｍ以下であるので、紫外線のエネルギーが十分に大きく、後述するように塗布膜中のＳｉ−Ｎの分子結合及びＳｉ−Ｈの分子結合を切断することができる。
【００３７】
なお、紫外線照射装置４０の構成は、上述の紫外線照射装置３０と同様であるので、説明を省略する。
【００３８】
次に、上述の酸化処理装置３４の構成について説明する。酸化処理装置３４は、図７に示すように内部を密閉することができる処理容器３００を有している。処理容器３００の一側面には、ウェハＷの搬送手段である主搬送装置１３の搬入領域に臨む面にウェハＷの搬入出口３０１が形成され、搬入出口３０１には、開閉シャッタ３０２が設けられている。
【００３９】
処理容器３００の上面には、処理容器３００の内部に向けて水蒸気を供給するためのガス供給口３１０が形成されており、このガス供給口３１０には、ガス供給管３１１を介して水蒸気を供給する水蒸気供給源３１２が接続されている。処理容器３００の下面には、処理容器３００の内部の雰囲気を排気するための排気口３１３が形成されており、この排気口３１３には、排気管３１４を介して処理容器２００の内部の雰囲気を真空引きする排気ポンプ３１５が接続されている。なお、ガス供給口３１０から処理容器３００内に供給される水蒸気は、凝結して結露しない温度で供給される必要がある。このため、水蒸気が結露しない温度に処理容器３００内部を維持するために、処理容器３００にはヒータが設けられているのが好ましい。また、供給される水蒸気は、水蒸気と例えば窒素ガス等のキャリアガスを混合することにより、その湿度を制御してもよい。
【００４０】
処理容器３００の内部には、ウェハＷを水平に載置し、上面が開口した円筒形の支持体３２０が設けられている。支持体３２０の内部には、ウェハＷの受け渡しを行うための昇降ピン３２１が支持部材３２２に支持されて、例えば３本設置されている。支持部材３２２の基端部には、昇降ピン３２１と支持部材３２２を昇降させるためのモータなどを含む駆動機構３２３が設けられている。
【００４１】
支持体３２０の内部には、昇降ピン３２１の支持部材３２２の上方に支持面３２０ａが設けられている。支持面３２０ａの上方には、断熱材３２４が充填され、断熱材３２４の上面には、内部にヒータ３２５ａを有するホットプレート３２５が設けられている。ホットプレート３２５は、ウェハＷを水平に載置して、ウェハＷを加熱することができる。支持体３２０の支持面３２０ａ、断熱材３２４、ホットプレート３２５には、昇降ピン３２１が貫通するための貫通孔３２６が形成されている。
【００４２】
なお、酸化処理装置４４の構成は、上述の酸化処理装置３４と同様であるので、説明を省略する。
【００４３】
以上のように構成された基板処理システム１におけるウェハ処理の制御は、図１に示すようにカセットステーション２に設けられた制御部６０によって行われている。制御部６０は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部を有している。そのプログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送体などの駆動系の動作を制御して、後述する所定のレシピのウェハ処理を実行するプログラムＰが格納されている。なお、このプログラムＰは、例えばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、メモリーカード、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）、ハードディスク等の読み取り可能な記憶媒体に格納され、制御部６０であるコンピュータにインストールされている。
【００４４】
本実施の形態にかかるウェハＷの処理方法が実施される基板処理システム１は以上のように構成されており、次にその基板処理システム１で行われるウェハＷにＳｉＯ２膜を形成する処理について説明する。図８は、このウェハＷの処理の主な処理フローを示し、図９は、図８に示した各工程におけるウェハ上の塗布膜の状態を示している。
【００４５】
先ず、ウェハ搬送体１２によって、カセット載置台１０上のカセットＣからウェハＷが取り出され、第３の処理装置群Ｇ３のエクステンション装置３３を介して冷却処理装置３１に搬送される。冷却処理装置３１に搬送されたウェハＷは、所定温度に温度調節され、その後主搬送装置１３によって塗布処理装置１７に搬送される。
【００４６】
塗布処理装置１７では、スピンチャック１１０に吸着されたウェハＷを駆動機構１１１によって回転させると共に、塗布ノズル１２０からウェハＷの中心部に塗布液を滴下する。ウェハＷに塗布された塗布液は、ウェハＷの回転により生じる遠心力によってウェハＷの表面の全体に拡散し、ウェハＷの表面層に塗布膜が形成される（図８のステップＳ１）。このとき、ウェハＷ上の塗布膜には、図９（i）に示すポリシラザン（ＳｉＨ２ＮＨ）が含まれている。
【００４７】
塗布処理装置１７で塗布膜が形成されたウェハＷは、加熱処理装置３５に搬送される。加熱処理装置３５において、ウェハＷは加熱され、ウェハＷ上の塗布膜中の溶剤の一部を蒸発される（図８のステップＳ２）。このとき、ウェハＷは、例えば２００℃以内の所定の温度で加熱される。
【００４８】
次にウェハＷは、冷却処理装置３１に搬送され、所定の温度に冷却され、その後紫外線照射装置３０に搬送される。
【００４９】
紫外線照射装置３０に搬送されたウェハＷは、昇降ピン２２１によって支持体２２０の上面２２０ａに載置される。ウェハＷが支持体２２０上に載置されると、開閉シャッタ２０２を閉めて処理容器２００内を密閉し、ガス供給口２１０から処理容器２００内に酸化性ガスを供給する。酸化性ガスの供給に際しては、３方口バルブ２４０を切り替えることにより、大気供給源２４１から供給される大気ガス、あるいは混合ガス供給機構２５０から供給される所定の混合比の混合ガスが供給される。このとき、排気口２１３から処理容器２００の内部の雰囲気の排気も開始する。そして、紫外線照射部２３０からウェハＷ上の塗布膜に１７２ｎｍの波長の紫外線を照射して、酸化性ガスの雰囲気中で紫外線照射処理を行う（図８のステップＳ３）。紫外線は、例えば１分以内の所定の時間照射される。そうすると、このような紫外線の照射によって、図９（ii）に示すようにウェハＷ上の塗布膜中のＳｉ−Ｎの分子結合及びＳｉ−Ｈの分子結合が切断される。
【００５０】
紫外線照射処理の終了したウェハＷは、紫外線照射装置３０から酸化処理装置３４に搬送される。酸化処理装置３４に搬送されたウェハＷは、昇降ピン３２１によって支持体３２０のホットプレート３２５上に載置される。ウェハＷがホットプレート３２５上に載置されると、開閉シャッタ３０２を閉めて処理容器３００内を密閉し、ガス供給口３１０から処理容器３００内に水蒸気を供給する。供給される水蒸気は、例えば水を蒸発させる等によって生成され、後述するホットプレート３２５によるウェハＷの加熱温度と同じ例えば１００℃〜４５０℃の間の所定の温度に熱せられている。この水蒸気の供給は、結露防止のため、処理容器３００内が十分に加熱された状態で行われるのが好ましい。そして、この水蒸気の供給と共に、排気口３１３から処理容器３００の内部の雰囲気の排気も開始する。そして、ホットプレート３２５によって、ウェハＷを１００℃〜４５０℃の温度で、例えば１分〜５分の間の所定の時間加熱する。そうすると、処理容器３００内に供給された水蒸気によって、ウェハＷ上の塗布膜が酸化される。具体的には、図９（iii）に示すように、ウェハＷ上の塗布膜中のＮは、Ｏ（酸素原子）に置換され、塗布膜中のＨは、ＯＨ（水酸基）に置換される（図８のステップＳ４）。なお、処理容器３００にヒータが設けられている場合には、処理容器３００をウェハＷの加熱温度と同じ温度まで加熱してもよい。
【００５１】
酸化処理の終了したウェハＷは、紫外線照射装置３０からエクステンション装置４３に搬送され、エクステンション装置４３からインターフェイスステーション５に搬送される。その後ウェハＷは、ウェハボート５２に収容され、ウェハボート５２に所定枚数のウェハＷが収容された時点で、ウェハボート５２毎に加熱炉４に搬送される。加熱炉４では、ウェハＷは、窒素ガス等の不活性ガスの雰囲気中において、例えば４００℃〜１０００℃の所定の焼成温度で、例えば６０分以内の所定の時間加熱され、塗布膜が焼成される（図８のステップＳ５）。このとき、図９（iv）に示すように塗布膜中のＯＨが脱水縮合され、図９（v）に示すようにウェハＷ上に所望のＳｉＯ２膜が形成される。なお、加熱炉４における焼成処理は、上記不活性ガスなどの非酸化性ガスの雰囲気中で行ってもよいし、酸化性ガスの雰囲気中で行ってもよい。
【００５２】
焼成処理の終了したウェハＷは、インターフェイスステーション５を通じて処理ステーション３に戻され、処理ステーション３からカセットステーション２に戻されて、ウェハ搬送体１２によってカセットＣに戻される。こうして一連のウェハＷの処理が終了する。
【００５３】
以上の実施の形態によれば、塗布処理装置１７においてウェハＷに塗布液を塗布して塗布膜を形成した後、紫外線照射装置３０において、ウェハＷに紫外線を照射し、塗布膜中のＳｉ−Ｎの分子結合及びＳｉ−Ｈの分子結合を塗布膜の内部まで切断しているので、酸化因子が塗布膜中に接触するのが容易となり、後続の酸化処理装置３４における塗布膜の酸化処理を１００℃〜４５０℃の焼成温度以下の雰囲気中でも容易に行うことができる。このように、塗布膜の内部まで酸化させることができるので、ウェハＷに所望の塗布膜を均一に形成することができる。
【００５４】
また、紫外線照射装置３０における紫外線の照射は、酸化性ガスの雰囲気中で行われるので、紫外線照射装置３０において塗布膜の内部の酸化をある程度促進することができる。かかる場合、塗布膜を硬化させずに紫外線を照射できると共に、後続の酸化処理装置３４での酸化処理をより容易に行うことができ、塗布膜の内部まで確実に酸化させることができる。
【００５５】
また、紫外線照射装置３０における紫外線の照射は、塗布膜中のＳｉ−Ｎの分子結合及びＳｉ−Ｈの分子結合を切断するために行われるので、その紫外線の照射時間を短時間にすることができる。さらに、酸化処理装置３４における塗布膜の酸化処理は、１００℃〜４５０℃の雰囲気中で行われるので、酸化処理を行う雰囲気の温度を従来のように昇降温させる必要がなく、塗布膜の酸化処理も短時間で行うことができる。したがって、ウェハＷに所望の塗布膜を形成する処理時間を短縮することができる。
【００５６】
以上の実施の形態において、ウェハＷの焼成温度が４５０℃以下の場合には、加熱炉４内で行われていたウェハＷの焼成処理を、酸化処理装置３４、３５、４４、４５のいずれかで行うこともできる。かかる場合、ウェハＷの焼成処理は枚葉式に行われ、水蒸気に代えて窒素ガス等の不活性ガスが装置内部に供給される。これによって、ウェハＷの製造プロセスが多様化するに伴い、要求される焼成処理の温度が比較的低温、例えば４５０℃以下に制限される場合でも、本発明の処理方法を適用してウェハＷ上に所望の塗布膜を形成することができる。
【００５７】
また、ウェハＷの焼成温度が４５０℃以下の場合の焼成処理を、酸化処理が行われる酸化処理装置３４と同一装置内で連続して行ってもよい。かかる場合、酸化処理装置３４のガス供給管３１１には、図１０に示すように３方口バルブ４００を介して、ガス供給口３１０に水蒸気を供給する水蒸気供給源３１２と、ガス供給口３１０に非酸化性ガスである窒素ガスを供給する窒素ガス供給源４０１とが接続されている。なお、酸化処理装置３４の他の構成は、前記実施の形態の酸化処理装置３４の構成と同一であるので、説明を省略する。そして、先ず、３方口バルブ４００を制御して、水蒸気供給源３１２から処理容器３００内に水蒸気を供給し、ホットプレート３２５によりウェハＷを例えば２００℃に加熱して塗布膜の酸化処理を行う。酸化処理が終了すると、処理容器３００内の水蒸気を外部に排気した後、３方口バルブ４００を切り替えて、窒素ガス供給源４０１から処理容器３００内に窒素ガスを供給する。続いてホットプレート３２５によりウェハＷを焼成温度である４３０℃まで加熱して塗布膜の焼成処理を行う。このように同一装置内で、塗布膜の酸化処理と焼成処理を連続して行うことができるので、ウェハ処理のスループットを向上させることができる。なお、上述した酸化処理と焼成処理は、先ず、焼成温度である例えば４３０℃で塗布膜の酸化処理を行った後、処理容器３００内の水蒸気を排気して、続いて同じ温度（４３０℃）で塗布膜の焼成処理を行ってもよい。
【００５８】
以上の実施の形態では、加熱炉４はインターフェイスステーション５を介して基板処理システム１に隣接して設けられていたが、図１１に示すように加熱炉４は基板処理システム１に接続されずに設けられていてもよい。この場合、基板処理システム１からインターフェイスステーション５を省略できる。加熱炉４には、加熱炉４内部の処理領域である石英チューブ（図示せず）内に、水蒸気を供給する水蒸気供給源５００と、非酸化性ガスの窒素ガスを供給する窒素ガス供給源５０１とが、３方口バルブ５０２を介して接続されている。また、炉内雰囲気の排気は、石英チューブに接続された排気ライン５０３により行われる。そして、先ず、基板処理システム１において、前記実施の形態で説明した、塗布処理（図８のステップＳ１）、加熱処理（図８のステップＳ２）、紫外線照射処理（時８のステップＳ３）を行う。その後、紫外線照射処理が終了したウェハＷは、所定の枚数毎に加熱炉４に搬送される。加熱炉４内では、先ず、３方口バルブ５０２を制御して、水蒸気供給源５００から加熱炉４内に水蒸気を供給し、ウェハＷを所定の温度まで加熱して塗布膜の酸化処理を行う（図８のステップＳ４）。酸化処理が終了すると、加熱炉４内の水蒸気を外部に排気した後、３方口バルブ５０２を切り替えて、窒素ガス供給源５０１から加熱炉４内に窒素ガスを供給する。続いてウェハＷを焼成温度まで加熱して塗布膜の焼成処理を行う（図８のステップＳ５）。かかる場合でも、ウェハＷに所望の塗布膜を形成することができる。なお、加熱炉４は複数設けられていてもよく、各加熱炉４で、酸化処理と焼成処理を別々に行ってもよい。
【００５９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の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、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得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。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。
【実施例１】
【００６０】
以下、本発明のウェハの処理方法の効果について、ＦＴＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）測定を行い、各処理工程におけるウェハ上の塗布膜のＦＴＩＲスペクトルを測定した。なお、本実施例を行うに際し、ウェハの処理を行う設備としては、先に図１に示した基板処理システム１を用い、その処理は図８に示したフローにしたがっている。
【００６１】
塗布処理装置１７において、ウェハＷにポリシラザンを含む塗布液を塗布して塗布膜を形成した後（図８のステップＳ１）、以下の処理を順に行った。
（１）加熱処理装置３５において、ウェハＷを加熱した。ウェハＷの加熱処理は、１５０℃の温度で３分間行った（図８のステップＳ２）。
（２）その後、紫外線照射装置３０において、ウェハＷ上の塗布膜に波長１７２ｎｍの紫外線を照射した。紫外線の照射は、常温の酸化性ガスの雰囲気中において１分間行った（図８のステップＳ３）。
（３）その後、酸化処理装置３４において、ウェハＷを加熱しながら、ウェハＷ上の塗布膜の酸化処理を行った。ウェハＷの酸化処理は、水蒸気及び窒素ガスの雰囲気中において、加熱温度１０５℃で１分間行った（図８のステップＳ４）。
（４）その後、加熱炉４において、ウェハＷを焼成した。ウェハの焼成処理は、窒素ガス雰囲気中において、焼成温度９５０℃で３０分間行った（図８のステップＳ５）。
【００６２】
以上のようにウェハＷの処理を行い、各工程（１）〜（４）におけるウェハＷ上の塗布膜のＦＴＩＲスペクトルの測定結果を図１２に示す。縦軸はウェハＷのＦＴＩＲスペクトルを示し、横軸は赤外線の波長を示している。図１２を参照すると、（１）の加熱工程後の塗布膜には、３０００ｃｍ−１〜３５００ｃｍ−１の間と２０００ｃｍ−１〜２５００ｃｍ−１の間にピークが測定され、これらのピークはそれぞれＮ−Ｈの分子結合とＳｉ−Ｈの分子結合を示している。すなわち、加熱処理を行った後には、ポリシラザンのＮ−Ｈの分子結合とＳｉ−Ｈの分子結合が塗布膜中に残存している。（２）の紫外線照射工程後の塗布膜にも、（１）の加熱工程後の塗布膜と同様に、Ｎ−Ｈの分子結合とＳｉ−Ｈの分子結合が塗布膜中に残存している。（３）の酸化工程後の塗布膜中には、３０００ｃｍ−１〜３５００ｃｍ−１の間と１０００ｃｍ−１〜１５００ｃｍ−１の間にピークが測定され、これらのピークはそれぞれＳｉ−ＯＨの分子結合、Ｈ２ＯとＳｉ−Ｏの分子結合を示している。すなわち、酸化工程において、塗布膜が酸化され、塗布膜中のＮがＯに置換され、塗布膜中のＨがＯＨに置換されたことを示している。（４）の焼成工程後の塗布膜には、１０００ｃｍ−１〜１５００ｃｍ−１の間にピークが測定され、このピークはＳｉ−Ｏの分子結合を示している。すなわち、焼成工程において、（３）の酸化工程後に塗布膜中に残存していたＳｉ−ＯＨのうち、ＯＨが脱水縮合し、Ｓｉ−Ｏの分子結合に置換されたことを示している。以上のことから、本実施例によれば、本発明の処理方法を用いた場合、ウェハＷ上に所望の塗布膜であるＳｉＯ２膜を適切に形成できることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板に塗布膜を形成する処理方法及び基板処理システムに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本実施の形態にかかる基板の処理方法を実現するための基板処理システムの構成の概略を示す平面図である。
【図２】本実施の形態にかかる基板処理システムの正面図である。
【図３】本実施の形態にかかる基板処理システムの背面図である。
【図４】塗布処理装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図５】塗布処理装置の構成の概略を示す横断面の説明図である。
【図６】紫外線照射装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図７】酸化処理装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図８】ウェハの処理のフロー図である。
【図９】図８中の各工程におけるウェハ上の塗布膜の状態を示した説明図である。
【図１０】他の実施の形態にかかる酸化処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図１１】他の実施の形態にかかる基板処理システムと加熱炉の構成の概略を示す平面図である。
【図１２】実施例におけるウェハ上の塗布膜のＦＴＩＲスペクトルを示したグラフである。
【図１３】従来の処理方法で塗布膜を形成した場合の塗布膜の様子を示した説明図である。
【図１４】従来の処理方法で塗布膜を形成した場合の塗布膜の様子を示した説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１    基板処理システム
４    加熱炉
１７〜１９  塗布処理装置
３０、４０  紫外線照射装置
３４、４４  酸化処理装置
３５、３６、４５、４６  加熱処理装置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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