JP2004031440A

JP2004031440A - Substrate processing equipment and substrate processing method

Info

Publication number: JP2004031440A
Application number: JP2002181986A
Authority: JP
Inventors: Makoto Muramatsu; 村松　誠
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2004-01-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide substrate processing equipment and a substrate processing method which improve the throughput of ultraviolet rays irradiation treatment of a substrate and temperature adjusting treatment. <P>SOLUTION: A cooling/ultraviolet rays irradiation unit (CPL/UV) 26 for irradiating a surface of a wafer W with ultraviolet rays is provided with a stage 63 having a liquid feed pipe 67 which feeds temperature adjusted water, and an ultraviolet lamp 62 for irradiating the wafer W mounted on the stage 63 with ultraviolet rays. After the wafer W is mounted on the stage 63 and its temperature distribution becomes almost uniform, the surface of the wafer W which is subjected to temperature adjustment is irradiated with ultraviolet rays. Coating liquid is supplied to the surface of the wafer W which is irradiated with the ultraviolet rays, thereby forming a spreading sheet on the surface of the wafer W. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【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（ＮＨ_３）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Ｏ_３（オゾン）が発生するため、Ｏ_３濃度センサーによりＯ_３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[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides, for example, a substrate processing apparatus for irradiating a surface of a substrate such as a semiconductor wafer or a liquid crystal display (LCD) with ultraviolet rays to modify the surface of the substrate, a substrate processing method for performing ultraviolet irradiation processing on the substrate, and an ultraviolet ray. The present invention relates to a substrate processing method for forming a coating film on a substrate after irradiation processing.
[0002]
[Prior art]
For example, as a method of forming a dielectric film such as an interlayer insulating film in a manufacturing process of a semiconductor device, a coating liquid is supplied to a semiconductor wafer using a SOD (spin on dielectric) system to form a coating film, and then heating is performed. Is known. As a method of forming a coating film, generally, a coating liquid is applied to substantially the center of a stopped or rotated semiconductor wafer, and then the coating liquid is spread over the entire semiconductor wafer by rotating the semiconductor wafer at a predetermined number of rotations. A method (spin coating) is used.
[0003]
When a coating film is formed on a semiconductor wafer in this manner, as a pre-process, the surface of the semiconductor wafer is irradiated with ultraviolet light of a predetermined wavelength to reduce the contact angle of the coating liquid and to improve the wettability of the coating liquid. In addition, a temperature control process is performed to make the temperature and the temperature distribution of the semiconductor wafer subjected to the ultraviolet irradiation process uniform, by performing a surface modification so as to increase the temperature.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the ultraviolet irradiation treatment and the subsequent temperature control treatment of the semiconductor wafer are performed in separate units, and these units are often provided in another processing apparatus. The throughput up to that point is not good. Further, in recent years, as the thickness of the coating film has been reduced, if the ultraviolet irradiation treatment on the semiconductor wafer is uneven, a problem arises that the thickness uniformity of the coating film is reduced due to the unevenness. I have. Further, since many coating liquids are expensive, it is desired to minimize the amount of the coating liquid to be supplied to the semiconductor wafer from the viewpoint of reducing the processing cost.
[0005]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method that improve the throughput of ultraviolet irradiation processing and temperature control processing of a substrate. Another object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method for uniformly performing an ultraviolet irradiation process on the entire substrate so that a uniform coating film is formed on the substrate. Still another object of the present invention is to provide a substrate processing method for reducing the amount of a coating liquid used when forming a coating film on a substrate.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
That is, according to a first aspect of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus that irradiates a surface of a substrate with ultraviolet light,
A stage provided with a temperature adjusting means for maintaining the temperature of the mounting surface on which the substrate is mounted substantially uniformly,
An ultraviolet lamp that irradiates the substrate mounted on the stage with ultraviolet light,
A substrate processing apparatus comprising:
[0007]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a substrate processing method for irradiating a surface of a substrate with ultraviolet light,
A step of mounting the substrate on a stage having a temperature adjusting means for keeping the temperature of the mounting surface on which the substrate is mounted constant,
Holding the substrate on the stage for a predetermined time so that the temperature distribution of the substrate is substantially constant;
Irradiating the surface of the substrate with ultraviolet light after the temperature distribution of the substrate becomes substantially constant,
And a substrate processing method characterized by having:
[0008]
According to such a substrate processing apparatus and a substrate processing method, since the ultraviolet irradiation can be performed in a state in which the temperature and the temperature distribution of the substrate are adjusted, the reforming reaction proceeds uniformly over the entire substrate surface. Can be. Thereby, a coating film having a uniform thickness can be formed. In addition, since the spreading of the coating liquid is smoothed by uniformly modifying the substrate surface, the amount of the coating liquid used when forming the coating film can be reduced. Further, since the ultraviolet irradiation treatment and the temperature control treatment of the substrate can be performed in parallel, the throughput can be improved.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a substrate processing method for irradiating a surface of a substrate with ultraviolet light,
When carrying a substrate to an ultraviolet irradiation unit having a stage having a temperature adjusting means for maintaining a temperature of a mounting surface on which the substrate is mounted and a UV lamp for irradiating the substrate mounted on the stage with ultraviolet light, Irradiating the substrate with ultraviolet light from the ultraviolet lamp,
A step of mounting the substrate irradiated with ultraviolet light on the stage and maintaining the substrate at a predetermined temperature,
And a substrate processing method characterized by having:
[0010]
According to such a substrate processing method, the ultraviolet treatment is performed when the substrate is carried into the ultraviolet irradiation unit, and subsequently, the temperature control of the substrate can be performed inside the ultraviolet irradiation unit, thereby improving the throughput. be able to.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a substrate processing method for forming a coating film by supplying a coating liquid to a surface of a substrate,
A step of mounting the substrate on a stage provided with a temperature control means for maintaining the temperature of the mounting surface on which the substrate is mounted substantially uniformly,
A step of irradiating the surface of the temperature-adjusted substrate with ultraviolet light after being placed on the stage and having a substantially uniform temperature distribution,
A step of supplying a coating liquid to the surface of the substrate on which the ultraviolet irradiation treatment has been performed to form a coating film on the surface of the substrate;
And a substrate processing method characterized by having:
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a substrate processing method for forming a coating film by supplying a coating liquid to a surface of a substrate,
When carrying a substrate to an ultraviolet irradiation unit having a stage having a temperature adjusting means for maintaining a temperature of a mounting surface on which the substrate is mounted and a UV lamp for irradiating the substrate mounted on the stage with ultraviolet light, Irradiating the substrate with ultraviolet light from the ultraviolet lamp,
A step of mounting the substrate irradiated with ultraviolet light on the stage and maintaining the substrate at a predetermined temperature,
A step of supplying a coating liquid to the surface of the substrate on which the ultraviolet irradiation treatment has been performed to form a coating film on the surface of the substrate;
And a substrate processing method characterized by having:
[0013]
According to these substrate processing methods, the ultraviolet irradiation treatment is performed in a state where the temperature of the substrate is adjusted, or the temperature of the substrate is adjusted immediately after the ultraviolet irradiation treatment is performed. The reforming reaction can proceed uniformly over the entire substrate. This makes it possible to form a uniform coating film while reducing the supply amount of the coating liquid to the substrate when subsequently forming the coating film.
[0014]
According to the present invention, there is provided a substrate processing apparatus for performing the substrate processing method according to the fourth and fifth aspects. That is, according to a sixth aspect of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus for forming a coating film by supplying a coating liquid to a surface of a substrate,
A temperature control / ultraviolet irradiation unit having a stage provided with temperature control means for maintaining the temperature of the mounting surface on which the substrate is mounted substantially uniformly and an ultraviolet lamp for irradiating the substrate with ultraviolet light;
A coating processing unit that supplies a coating liquid to the substrate on which the ultraviolet irradiation processing has been performed to form a coating film,
A thermal processing unit for performing a predetermined thermal processing on the substrate on which the coating film is formed,
A substrate transfer device that transfers a substrate between the temperature control / ultraviolet irradiation unit, the coating processing unit, and the thermal processing unit;
With
The substrate is placed on the stage in the temperature control / ultraviolet irradiation unit and is subjected to ultraviolet irradiation after being temperature-adjusted, or the substrate is subjected to ultraviolet irradiation when being carried into the temperature control / ultraviolet irradiation unit by the substrate transfer device. A substrate processing apparatus is provided, wherein the substrate processing apparatus is mounted on the stage and subjected to temperature adjustment after the irradiation processing.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings. Here, an SOD system including a cooling / ultraviolet irradiation unit (CPL / UV), which is an embodiment of the substrate processing apparatus of the present invention, will be described. FIG. 1 is a plan view of the SOD system, FIG. 2 is a side view of the SOD system shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a side view of a processing unit group mounted in the SOD system shown in FIG. is there.
[0016]
The SOD system generally includes a processing unit 1, a side cabinet 2, and a carrier station (CSB) 3. As shown in FIGS. 1 and 2, a coating unit (SCT) for supplying a coating liquid for forming an insulating film on a semiconductor wafer (wafer) W to form a coating film is provided on the upper front side of the processing unit 1. ) 11 and 12 are provided. The coating liquids (chemicals) used in the coating processing units (SCT) 11 and 12 and the coating liquids are sent to the coating processing units (SCT) 11 and 12 below the coating processing units (SCT) 11 and 12. Chemical units 13 and 14 having a built-in pump and the like are provided.
[0017]
As shown in FIGS. 1 and 3, processing unit groups 16 and 17 each having a plurality of processing units stacked in multiple stages are provided at the center of the processing unit 1. A wafer transfer mechanism (PRA) 18 for transferring wafers is provided.
[0018]
The wafer transfer mechanism (PRA) 18 extends in the Z direction and has a cylindrical support 51 having vertical walls 51a and 51b and side openings 51c therebetween, and a cylindrical support 51 inside the cylindrical support 51. And a wafer carrier 52 provided to be able to move up and down in the Z direction. The cylindrical support 51 is rotatable by the rotational driving force of a motor 53, and accordingly, the wafer carrier 52 is also integrally rotated.
[0019]
The wafer transfer body 52 includes a transfer base 54, and three wafer transfer arms 55, 56, and 57 that can move back and forth along the transfer base 54. It has a size that allows it to pass through the side opening 51 c of the support 51. The wafer transfer arms 55 to 57 can be independently advanced and retracted by a motor and a belt mechanism built in the transfer base 54. The wafer carrier 52 moves up and down by driving a belt 59 by a motor 58. Reference numeral 40 denotes a driving pulley, and 41 denotes a driven pulley.
[0020]
As shown in FIG. 3, the processing unit group 16 on the left side includes, in order from the upper side, a hot plate unit (LHP) 19 for low temperature, two curing (curing) processing units (DLC) 20, and two aging units. A unit (DAC) 21 is stacked. The processing unit group 17 on the right side includes, in order from the top, two bake processing units (DLB) 22, a low-temperature hot plate unit (LHP) 23, a cooling plate unit (CPL) 24, and a delivery unit (TRS). ) 25 and two cooling / ultraviolet irradiation units (CPL / UV) 26 are laminated. The delivery unit (TRS) 25 can also have the function of the cooling plate unit (CPL) 24. Further, a hot plate unit (OHP) for high temperature can be provided in place of the bake processing unit (DLB) 22.
[0021]
The side cabinet 2 has a bubbler (Bub) 31 and a trap (TRAP) 32 for cleaning exhaust gas discharged from each unit. Further, below the bubbler (Bub) 31, a power supply source (not shown), a chemical solution chamber (not shown) for storing an adhesion promoter, pure water, ammonia (NH ₃ ) gas and the like, A drain 33 is provided for discharging a waste liquid of the processing liquid used in the SOD system.
[0022]
In the SOD system configured as described above, for example, when an interlayer insulating film is formed on the wafer W by a sol-gel method, the wafer W is generally cooled by a cooling / ultraviolet irradiation unit (CPL / UV) 26. , Coating processing units (SCT) 11 and 12, aging unit (DAC) 21, baking processing unit (DLB) 22 (or hot plate unit (OHP) for high temperature), and cooling plate unit (CPL) 24 in this order. And process. The processing in the low-temperature hot plate units (LHP) 19 and 23 is performed between the aging unit (DAC) 21 and the bake processing unit (DLB) 22 (or the high-temperature hot plate unit (OHP)). Is also good.
[0023]
Further, when an interlayer insulating film is formed on the wafer W by the silk method and the speed film method, the wafer W is generally cooled and radiated by an ultraviolet irradiation unit (CPL / UV) 26 and a coating processing unit (SCT) 12 (add Coating of Hegeon promoter), Low-temperature hot plate units (LHP) 19/23, Coating unit (SCT) 11 (Application of this chemical solution), Low-temperature hot plate units (LHP) 19/23, Baking unit (DLB) 22 (or a hot plate unit (OHP) for high temperature), a curing unit (DLC) 20, and a cooling plate unit (CPL) are transported and processed in this order.
[0024]
Further, when an interlayer insulating film is formed on the wafer W by the Fox method, the wafer W is generally cooled by a cooling / ultraviolet irradiation unit (CPL / UV) 26, coating processing units (SCT) 11 and 12, Hot plate units (LHP) 19 and 23, bake processing unit (DLB) 22 (or hot plate unit (OHP) for high temperature), curing unit (DLC) 20, and cooling plate unit (CPL) 24 are transported in this order. And process.
[0025]
There is no limitation on the material of the interlayer insulating film formed by the above-described various methods, and various organic, inorganic, and hybrid materials can be used.
[0026]
Next, the cooling / ultraviolet irradiation unit (CPL / UV) 26 will be described in more detail. FIG. 4 is a schematic sectional view of the cooling / ultraviolet irradiation unit (CPL / UV) 26. The cooling / ultraviolet irradiation unit (CPL / UV) 26 includes a stage 63 on which a wafer W is mounted and an ultraviolet lamp 62 for irradiating the wafer W mounted on the stage 63 with ultraviolet light, inside a housing 61. It has the structure which was given.
[0027]
A window 61a for loading and unloading the wafer W is provided on the side wall of the housing 61, and the wafer transfer arms 55 to 57 enter and leave this window 61a. The window 61a can be freely opened and closed by a window opening and closing mechanism. Elevating pins 66 are provided at predetermined positions, for example, three places (two places are shown in FIG. 4) so as to be able to move up and down so as to penetrate the stage 63. In addition, the illustration of the mechanism which raises / lowers the raising / lowering pin 66 is omitted.
[0028]
The wafer transfer arm 55 (or 56, 57) holding the wafer W is advanced into the housing 61 through the window 61a, and then the elevating pin 66 is raised. Alternatively, the wafer W is picked up from 56, 57) and received. Next, when the lifting pins 66 are lowered after the wafer transfer arm 55 (or 56, 57) is withdrawn from the housing 61, the wafer W is placed on the stage 63. The unloading of the wafer W from the cooling / ultraviolet irradiation unit (CPL / UV) 26 is performed in the reverse order of this operation.
[0029]
FIG. 4 shows a state in which the wafer W is directly placed on the stage 63. On the surface of the stage 63, support pins of a predetermined length for supporting the wafer W in close proximity to the surface of the stage 63 are provided at predetermined positions. Can be provided. A liquid feed pipe 67 for flowing the temperature-regulated water is provided inside the stage 63 so that the surface temperature of the stage 63 can be kept constant. Thus, the temperature of the wafer W placed on the surface of the stage 63 can be uniformly adjusted over the entire wafer W.
[0030]
The ultraviolet lamp 62 is held inside the housing 61 by a holding jig (not shown). It is preferable that the distance between the ultraviolet lamp 62 and the wafer W placed on the stage 63 be 10 mm or less. When the distance between the ultraviolet lamp 62 and the stage 63 is so short that the entry / exit of the wafer transfer arm 55 (or 56, 57) is hindered, for example, one of the ultraviolet lamp 62 and the stage 63 is used. One may have a structure that can be moved up and down.
[0031]
An excimer lamp or the like is preferably used as the ultraviolet lamp 62. FIG. 4 shows a form in which three straight ultraviolet lamps 62 are arranged in parallel, but the number and arrangement of the ultraviolet lamps 62 are not limited to the form shown in FIG. Further, the ultraviolet lamp 62 may be spherical or pear-shaped. In addition, since O ₃ (ozone) is generated in the cooling / ultraviolet irradiation unit (CPL / UV) 26 due to the ultraviolet irradiation, the O ₃ concentration is monitored by the O ₃ concentration sensor, and the atmosphere in the unit is controlled to be exhausted. You may. Further, since part of the ultraviolet light is absorbed in the atmosphere, an inert gas may be introduced into the cooling / ultraviolet irradiation unit (CPL / UV) 26 to suppress the absorption of the ultraviolet light.
[0032]
The cooling / ultraviolet irradiation unit (CPL / UV) 26 having such a configuration is used to irradiate the wafer W with ultraviolet rays so as to reduce the contact angle of the coating liquid with the wafer W, thereby modifying the surface of the wafer W. The following two types of methods are suitably used as the quality method. The first method is a method in which the wafer W is placed on the stage 63, and after the temperature of the wafer W has become uniform, the wafer W is irradiated with ultraviolet rays from the ultraviolet lamp 62.
[0033]
Although the temperature rise of the wafer W due to the irradiation of the ultraviolet rays is not large, if the temperature rise occurs non-uniformly in the wafer W, the degree of progress of the reforming reaction may vary, thereby causing the wafer W When an interlayer insulating film is applied and formed, problems such as uneven film thickness may occur. Further, the uneven distribution of the film thickness means that the spread of the coating liquid becomes uneven, and in this case, the amount of the coating liquid necessary for forming the coating film on the entire surface of the wafer W is increased. Causes a problem that the number increases.
[0034]
However, since the ultraviolet irradiation process using the cooling / ultraviolet irradiation unit (CPL / UV) 26 is performed in a state where the temperature of the wafer W is kept constant so that the temperature change due to the ultraviolet irradiation is suppressed, the surface irradiation is performed. The reforming reaction can proceed uniformly over the entire wafer W. Thereby, the thickness and the like of the interlayer insulating film formed on the surface of the wafer W can be made uniform. In addition, since the surface modification of the wafer W is uniform over the entire wafer W, the coating liquid spreads smoothly, and the amount of the coating liquid applied to the wafer W can be reduced.
[0035]
In the first method, after the ultraviolet irradiation is completed, the wafer W is held on the stage 63 for a predetermined time, and when it is estimated that the reforming reaction has been sufficiently completed, the wafer W is cooled / irradiated with the ultraviolet light. It is preferable to carry out from the unit (CPL / UV) 26. This holding time is determined experimentally by changing the holding time after ultraviolet irradiation, then forming a coating film, and examining and comparing the spreading of the coating solution, the thickness of the formed coating film, and the like. Can be.
[0036]
The second method is to irradiate the wafer W with ultraviolet rays from the ultraviolet lamp 62 while the wafer W is being carried into the cooling / ultraviolet irradiation unit (CPL / UV) 26, and then to place the wafer W on which the ultraviolet irradiation has been completed on the stage 63. To maintain the temperature of the wafer W uniformly. FIG. 5 shows a state when the wafer W is loaded into the cooling / ultraviolet irradiation unit (CPL / UV) 26. In this method, for example, it is preferable to use only one of the three ultraviolet lamps 62 arranged on the window 61a side. This makes it possible to make the amount of ultraviolet irradiation on the wafer W uniform over the entire surface of the wafer W.
[0037]
In the second method, since the temperature of the wafer W is not adjusted at the time when the wafer W is irradiated with the ultraviolet light, the uniformity of the reforming reaction due to the ultraviolet light irradiation is lower than that of the first method. Although it is considered to be lower than the first method, the ultraviolet irradiation processing is performed when the wafer W is carried into the cooling / ultraviolet irradiation unit (CPL / UV) 26, so that the throughput can be improved.
[0038]
Conventionally, since the unit for controlling the temperature of the wafer W before the application of the coating liquid is not provided with the ultraviolet lamp 62, the unit for performing the ultraviolet irradiation processing is transferred to the unit for controlling the temperature of the wafer W. It took time, and it was not possible to eliminate the variation in the progress of the reforming reaction. Compared with such a conventional method, in the second method, since the temperature of the wafer W is made uniform immediately after the irradiation of the ultraviolet rays, even if a difference occurs in the degree of progress of the reforming reaction, the difference is reduced. Can shrink.
[0039]
Further, the cooling / ultraviolet irradiation unit (CPL / UV) 26 can perform two kinds of processing, that is, the ultraviolet irradiation processing of the wafer W and the temperature adjustment, so that these processings are performed in separate units as in the related art. As compared with the case where the operation has been performed, the device can be made more compact.
[0040]
FIG. 6 is an explanatory view showing the effect of reducing the coating amount of the coating liquid when the above-mentioned first method is used. The spinning is performed on the entire surface of the wafer W having a diameter of 200 mm using the coating liquid for forming the interlayer insulating film. It shows the minimum amount of the coating liquid necessary for forming a coating film by coating.
[0041]
A point A in FIG. 6 indicates that the wafer W is transferred to the coating processing unit (SCT) 11 (or 12) after performing the temperature adjustment of the wafer W in the cooling plate unit (CPL) 24 without performing the ultraviolet irradiation processing. This corresponds to the case where a coating film is formed there. The contact angle of the coating solution on the wafer W when the ultraviolet irradiation treatment is not performed is about 16 degrees (°), and it is 1 to form an in-plane uniform film of 400 nm ± 2.5 nm on the wafer W. 0.5 ml of coating solution was required. The solid curve in FIG. 6 shows the result obtained by calculation by applying the experimental result at this point A to a theoretical formula showing the relationship between the contact angle of the coating solution and the required minimum amount of the coating solution. I have.
[0042]
On the other hand, the point B in FIG. 6 uses the above-described first method to perform ultraviolet irradiation processing and temperature adjustment processing for a predetermined time (for example, 5 seconds) in the cooling / ultraviolet irradiation unit (CPL / UV) 26. After this, the wafer W is transferred to the coating processing unit (SCT) 11 (or 12), where a coating film is formed. Since the surface of the wafer W is uniformly reformed by performing the ultraviolet irradiation treatment on the wafer W in a state where the temperature of the wafer W is uniform, the contact angle of the coating liquid on the wafer W in this case is reduced. The temperature was almost uniformly reduced to about 6 °. As a result, it was confirmed that the coating liquid required to form a uniform film of 400 nm ± 2.5 nm on the wafer could be reduced to 1.1 ml.
[0043]
The result at point B shows good agreement with the theoretical calculation. It is considered that this is because the coating liquid is easily spread over the entire wafer W because the surface of the wafer W is uniformly reformed.
[0044]
A point C in FIG. 6 indicates that the wafer W is coated with the coating processing unit (SCT) after performing the ultraviolet irradiation processing and the temperature adjustment processing in the cooling / ultraviolet irradiation unit (CPL / UV) 26 using the first method. 11 (or 12), where a solvent (cyclohexane) for improving the wettability of the wafer W with respect to the coating liquid is first applied to the surface of the wafer W, and then a coating liquid for an interlayer insulating film is applied. This corresponds to the case where a coating film is formed by using
[0045]
In this case, the surface of the wafer W is uniformly reformed by performing an ultraviolet irradiation process on the wafer W while the temperature of the wafer W is uniform, and the contact angle of the coating liquid is reduced. The amount of the coating liquid necessary to form an in-plane uniform film (thickness: 400 nm ± 2.5 nm) on the wafer W is reduced to 0.6 ml so that the surface of the substrate becomes easily wetted with the coating liquid. It was confirmed that it was possible. The results indicate that the surface modification treatment of the wafer W was performed uniformly by performing the ultraviolet irradiation treatment on the wafer W whose temperature was adjusted, and that the wettability of the wafer W with respect to the coating liquid was improved by applying the solvent. It is considered that the in-plane uniform film could be formed on the wafer W with a small amount of the coating liquid due to the synergistic effect of.
[0046]
As described above, conventionally, it has been difficult to form an in-plane uniform film on the wafer W with the use amount of the coating liquid of 0.6 ml. However, using the first method or the second method, After simultaneously performing the ultraviolet treatment and the temperature adjustment treatment on the wafer W, a solvent for improving the wettability of the wafer W with respect to the coating liquid is applied to the surface of the wafer W, and then a coating liquid for an interlayer insulating film is applied. A uniform film could be formed on the wafer W by using a small amount of the coating liquid.
[0047]
The method of improving the wettability of the surface of the wafer W with a solvent such as cyclohexane is not always feasible because it is necessary to select an appropriate solvent for each coating solution. However, there is an advantage that the ultraviolet irradiation processing can be performed on all the wafers W.
[0048]
The embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to such embodiments. For example, FIG. 4 shows a configuration in which three ultraviolet lamps 62 are arranged in the housing 61. However, by sliding one ultraviolet lamp 62 horizontally in the housing 61, the entire surface of the wafer W is exposed to ultraviolet light. May be irradiated. Alternatively, one ultraviolet lamp 62 may be fixedly arranged in the housing 61 and the entire surface of the wafer W may be irradiated with ultraviolet light by sliding the stage 63. The irradiation time of the ultraviolet light to the wafer W may be appropriately set in consideration of the output (ultraviolet irradiation ability) of the ultraviolet light lamp 62 and the distance between the wafer W and the ultraviolet light lamp 62.
[0049]
In the above description, a semiconductor wafer is taken as a substrate to be processed, but the substrate may be another substrate such as an LCD substrate or a ceramic substrate. Further, the coating liquid is not limited to one for forming an insulating film, but may be one for forming a resist film. The method of spreading the coating liquid over the entire substrate has been described as a method using spin coating, but the coating method of the coating liquid uses a scan coating method of applying the coating liquid to the substrate while scanning a nozzle for discharging the coating liquid. be able to.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the ultraviolet irradiation treatment can be performed in a state where the temperature and the temperature distribution of the substrate are adjusted, the reforming reaction can proceed uniformly over the entire substrate surface. Thereby, a coating film having a uniform thickness can be formed. In addition, since the spreading of the coating solution is smoothed by the uniform reforming of the substrate surface, the amount of the coating solution used for forming the coating film can be reduced, thereby reducing the processing cost. Can be reduced. Further, since the ultraviolet irradiation treatment and the temperature control treatment of the substrate can be performed in parallel, the throughput can be improved. Furthermore, the throughput can be improved even when a method of performing ultraviolet treatment when the substrate is carried into the ultraviolet irradiation unit and subsequently performing temperature control processing of the substrate inside the ultraviolet irradiation unit is used. By performing the ultraviolet irradiation process and the temperature control process on the substrate in the same unit, the process can be performed in a space-saving manner, and the footprint of the apparatus can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic structure of an SOD system.
FIG. 2 is a side view of the SOD system shown in FIG.
FIG. 3 is a side view of a processing unit group mounted in the SOD system shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a schematic sectional view of a cooling / ultraviolet irradiation unit (CPL / UV) mounted in the SOD system shown in FIG. 1;
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of an ultraviolet irradiation processing mode of a wafer using a cooling / ultraviolet irradiation unit (CPL / UV).
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship between a contact angle of a coating liquid when forming an interlayer insulating film on a surface of a wafer and a minimum necessary amount of the coating liquid necessary to cover the entire wafer.
[Explanation of symbols]
1, processing unit 2, side cabinet 3, carrier station (CSB)
11 ・ 12 ： Coating unit (SCT)
26; UV irradiation unit (CPL / UV)
61; housing 62; ultraviolet lamp 63; stage 67;

Claims

A substrate processing apparatus for irradiating the surface of the substrate with ultraviolet light,
A stage provided with a temperature adjusting means for maintaining the temperature of the mounting surface on which the substrate is mounted substantially uniformly,
An ultraviolet lamp that irradiates the substrate mounted on the stage with ultraviolet light,
A substrate processing apparatus comprising:

The substrate processing apparatus according to claim 1, further comprising a lamp moving mechanism that moves the ultraviolet lamp so that the ultraviolet light is uniformly irradiated on the substrate placed on the stage from the ultraviolet lamp. .

3. The apparatus according to claim 1, further comprising a stage slide mechanism configured to slide the stage so that the substrate mounted on the stage is uniformly irradiated with ultraviolet rays from the ultraviolet lamp. 4. Substrate processing equipment.

A substrate processing method of irradiating the surface of the substrate with ultraviolet light,
A step of mounting the substrate on a stage having a temperature adjusting means for keeping the temperature of the mounting surface on which the substrate is mounted constant,
Holding the substrate on the stage for a predetermined time so that the temperature distribution of the substrate is substantially constant;
Irradiating the surface of the substrate with ultraviolet light after the temperature distribution of the substrate becomes substantially constant,
A substrate processing method comprising:

The substrate processing method according to claim 4, further comprising: holding the substrate irradiated with the ultraviolet light on the stage for a predetermined time.

A substrate processing method of irradiating the surface of the substrate with ultraviolet light,
When carrying a substrate to an ultraviolet irradiation unit having a stage having a temperature adjusting means for maintaining a temperature of a mounting surface on which the substrate is mounted and a UV lamp for irradiating the substrate mounted on the stage with ultraviolet light, Irradiating the substrate with ultraviolet light from the ultraviolet lamp,
A step of mounting the substrate irradiated with ultraviolet light on the stage and maintaining the substrate at a predetermined temperature,
A substrate processing method comprising:

A substrate processing method for forming a coating film by supplying a coating liquid to the surface of the substrate,
A step of mounting the substrate on a stage provided with a temperature control means for maintaining the temperature of the mounting surface on which the substrate is mounted substantially uniformly,
A step of irradiating the surface of the temperature-adjusted substrate with ultraviolet light after being placed on the stage and having a substantially uniform temperature distribution,
A step of supplying a coating liquid to the surface of the substrate on which the ultraviolet irradiation treatment has been performed to form a coating film on the surface of the substrate;
A substrate processing method comprising:

A substrate processing method for forming a coating film by supplying a coating liquid to the surface of the substrate,
When carrying a substrate to an ultraviolet irradiation unit having a stage having a temperature adjusting means for maintaining a temperature of a mounting surface on which the substrate is mounted and a UV lamp for irradiating the substrate mounted on the stage with ultraviolet light, Irradiating the substrate with ultraviolet light from the ultraviolet lamp,
A step of mounting the substrate irradiated with ultraviolet light on the stage and maintaining the substrate at a predetermined temperature,
A step of supplying a coating liquid to the surface of the substrate on which the ultraviolet irradiation treatment has been performed to form a coating film on the surface of the substrate;
A substrate processing method comprising:

A step of applying a solvent that increases the wettability of the coating liquid to the substrate on the surface of the substrate that has been subjected to the ultraviolet irradiation, prior to the application of the coating liquid to the surface of the substrate that has been subjected to the ultraviolet irradiation. 9. The substrate processing method according to claim 7, further comprising:

A substrate processing apparatus for forming a coating film by supplying a coating liquid to a surface of a substrate,
A temperature control / ultraviolet irradiation unit having a stage provided with temperature control means for maintaining the temperature of the mounting surface on which the substrate is mounted substantially uniformly and an ultraviolet lamp for irradiating the substrate with ultraviolet light;
A coating processing unit that supplies a coating liquid to the substrate on which the ultraviolet irradiation processing has been performed to form a coating film,
A thermal processing unit for performing a predetermined thermal processing on the substrate on which the coating film is formed,
A substrate transfer device that transfers a substrate between the temperature control / ultraviolet irradiation unit, the coating processing unit, and the thermal processing unit;
With
The substrate is placed on the stage in the temperature control / ultraviolet irradiation unit and is subjected to ultraviolet irradiation after being temperature-adjusted, or the substrate is subjected to ultraviolet irradiation when being carried into the temperature control / ultraviolet irradiation unit by the substrate transfer device. A substrate processing apparatus, wherein the substrate processing apparatus is mounted on the stage and adjusted in temperature after the irradiation processing.