JP6428466B2 - 基板処理方法、基板処理装置、基板処理システム及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、基板に紫外線を照射して被処理膜を処理する技術に関する。

例えば多層配線構造の半導体デバイスの製造工程では、半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という）上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処理、当該レジスト膜に所定のパターンを露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ、ウエハ上にレジストパターンが形成される。このレジストパターンをマスクとして、ウエハのエッチング処理が行われ、その後レジスト膜の除去処理などが行われて、ウエハ上に所定のパターンが形成される。このように積層された各層にパターンが形成される工程が複数回繰り返し行われ、多層配線構造の半導体デバイスが製造される。

ところで、このようにウエハ上にパターンが繰り返し形成される場合、ｎ層目にパターンが形成された後に、（ｎ＋１）層目のレジスト膜が適切な高さに形成されるためには、レジスト液が塗布される面が平坦であることが必要になる。

そこで従来、ウエハのパターン上に被処理膜を形成し、その表面を平坦化することが行われている。このような被処理膜の形成は、例えば特許文献１に記載のように、ウエハ上に原料を塗布し、塗布された原料を加熱して被処理膜を形成した後、例えばドライエッチング法（反応性イオンエッチング法）によって被処理膜をエッチバックして当該被処理膜の表面を除去する手法を利用することにより実現できる。以下、基板の平坦化のために塗布形成される被処理膜をＳＯＣ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｃａｐ）膜という。

特開２００３−２１８１１６号公報：段落０００２〜０００３

上述の特許文献１に記載された方法を用いた場合、原料の塗布とその後の加熱はそれぞれ常圧雰囲気下で行われるのに対し、ＳＯＣ膜のエッチバックは真空雰囲気下で行われる。そうすると、これら常圧雰囲気下の処理と真空雰囲気下の処理とを別々のシステムで行い、システム間でウエハを搬送する必要がある。このため、システムの製造コストが高額化し、またウエハ処理のスループットも低下する。

また、ＳＯＣ膜のエッチバックをドライエッチング法で行った場合、ウエハやウエハ上の膜がプラズマによって損傷を被るおそれがある。さらにこのプラズマによって、ウエハ上の膜が改質されるおそれもある。

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、基板に与える影響を抑えつつ、常圧雰囲気下で基板の表面に形成された被処理膜の一部を除去することが可能な基板処理方法、基板処理装置、基板処理システム及び前記方法を記憶した記憶媒体を提供することにある。

本発明の基板処理方法は、酸素含有雰囲気下にて紫外線を照射することにより分解する被処理膜の原料を基板に塗布する工程と、
前記基板に塗布された原料を加熱して被処理膜を形成する工程と、
前記被処理膜が形成された基板を、気体の流速が１０ｃｍ／秒以下である酸素含有雰囲気の処理室内に配置し、当該基板に紫外線を照射して前記被処理膜の一部を除去する工程と、を含み、
前記被処理膜の原料を基板に塗布する工程は、表面にパターンが形成された基板に対して行われ、
前記被処理膜の原料を基板に塗布する工程と、前記被処理膜を形成する工程と、前記被処理膜の一部を除去する工程とをそれぞれこの順で複数回行い、
少なくとも最後より前に行われる被処理膜の一部を除去する工程において、前記パターンの表面が露出するまで、前記被処理膜の一部を除去することを特徴とする。

前記の各基板処理方法は、以下の構成を備えていてもよい。
（ａ）前記被処理膜の一部を除去する工程を実行する前に、酸素濃度が、空気中の酸素濃度よりも高く、６０体積％以下の範囲の酸素含有気体を前記処理室へ供給して前記酸素含有雰囲気を形成する工程を含むこと。
（ｂ）前記被処理膜の一部を除去する工程の実行中に、前記基板を加熱する工程を含むこと。前記基板を加熱する工程は、基板の中央部側の温度よりも、当該基板の周縁部側の温度の方が低くなるように行われること。
（ｃ）前記被処理膜の一部を除去する工程は、基板の領域毎に紫外線の照度を設定して行われること。
（ｄ）前記処理室の下面側には開口部が形成され、前記開口部に嵌合し、基板が載置される載置台と、前記基板の受け渡しを行うための受け渡し位置と、前記受け渡し位置の上方側に設けられ、前記処理室の開口部を塞いで処理室内に基板を載置するための処理位置との間で載置台を昇降させる昇降機構と、を用い、前記受け渡し位置にて、少なくとも前記被処理膜の原料が塗布された後の基板を載置台に載置し、当該載置台を処理位置まで上昇させる工程と、被処理膜の一部が除去された後の基板が載置された載置台を処理位置から受け渡し位置まで降下させ、当該基板を搬出する工程と、を含むこと。
（ｅ）前記被処理膜は、炭素化合物を含む有機膜であること。

本発明は被処理膜に紫外線を照射してその一部を除去するので、基板への影響を抑えつつ常圧雰囲気下で処理を行うことができる。このとき、気体の流速が１０ｃｍ／秒以下である処理室内で紫外線照射を行うことにより、気流の影響を抑えて基板面内で均一に被処理膜の一部除去を行うことができる。
また他の発明では、排気機構を備えた処理室にて基板に紫外線を照射する際に、前記排気機構による処理室内の排気を停止することにより、気流の影響を抑えて基板面内で均一に被処理膜の一部除去を行うことができる。

本発明の実施の形態に係るウエハ処理システムの平面図である。 前記ウエハ処理システムの縦断側面図である。 前記ウエハ処理システムを他の方向から見た縦断側面図である。 前記ウエハ処理システムに設けられている塗布装置の縦断側面図である。 前記ウエハ処理システムに設けられているウエハ処理装置の縦断側面図である。 前記ウエハ処理装置に設けられている処理室の横断平面図である。 前記ウエハ処理装置に設けられているランプ室の横断平面図である。 前記処理室から載置台を降下させた状態を示す縦断側面図である。 一方向流れ内にてＵＶ光を照射した場合のＳＯＣ膜の膜厚分布を示す模式図である。 加熱処理時におけるウエハ処理装置の状態を示す拡大縦断側面図である。 前記ウエハ処理装置の作用を示す第１の説明図である。 前記ウエハ処理装置の作用を示す第２の説明図である。 前記ウエハ処理システムにてウエハに実施される処理の内容を示す説明図である。 第２の実施の形態に係るウエハ処理装置の縦断側面図である。 第２の実施の形態に係るウエハ処理装置の他の縦断側面図である。 第２の実施の形態に係るウエハ処理装置の横断平面図である。 第３の実施の形態に係るウエハ処理装置の一部を拡大した模式図である。 第３の実施の形態に係るウエハ処理装置の作用説明図である。 載置台の温度と有機膜の除去速度の経時変化との関係を示す説明図である。 ＵＶ照射による有機膜の除去速度の分布を示す第１の説明図である。 ＵＶ照射による有機膜の除去速度の分布を示す第２の説明図である。 ＵＶ照射による有機膜の除去速度の分布を示す第３の説明図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係るウエハ処理システム（基板処理システム）１の概略構成を示す平面図である。図２及び図３は、ウエハ処理システム１の内部の概略構成を示す側面図である。なお、本実施の形態のウエハ処理システム１では、基板であるウエハＷの表面に、紫外線を照射することにより分解する有機膜をＳＯＣ膜として形成する場合について説明する。またウエハ処理システム１で処理されるウエハＷの表面には、予めＳｉＯ_２膜などのパターンが形成されている。

図１に示すように、ウエハ処理システム１は、複数枚、例えば２５枚のウエハＷを収容したカセットＣの外部からの搬入出、及びカセットＣからのウエハＷの搬入出が行われるカセットステーション１１０と、ウエハＷに所定の処理を施す複数の処理装置を備えた処理ステーション１２０とを接続した構成となっている。
以下、ウエハ処理システム１の説明においては、カセットステーション１１０が設けられている方向を前方側、処理ステーション１２０が設けられている方向を後方側とする。

カセットステーション１１０には、カセット載置台１１１が設けられている。カセット載置台１１１は、ウエハ処理システム１の前面に沿って一列に設けられ、複数のカセットＣを載置することができる。
カセットステーション１１０内には、前方側から見て左右方向に延伸する走行路１１２上を移動可能なウエハ搬送機構１１３が設けられている。ウエハ搬送機構１１３は、鉛直方向及び鉛直周り（θ方向）にも移動自在であり、カセットＣと処理ステーション１２０との間でウエハＷを搬送できる。

処理ステーション１２０は、その中心部にウエハ搬送機構１２２が設けられている。このウエハ搬送機構１２２の周辺には、各種処理装置が多段に設けられた、例えば４つの処理ブロックＧ１〜Ｇ４が配置されている。手前側から見てウエハ搬送機構１２２の右手側には、第１の処理ブロックＧ１、第２の処理ブロックＧ２が手前からこの順に配置されている。また、同じ方向から見てウエハ搬送機構１２２の左手側には第３の処理ブロックＧ３、第４の処理ブロックＧ４が手前からこの順に配置されている。

また、カセットステーション１１０側に対向する処理ステーション１２０の前方側中央位置には、ウエハＷの受け渡しを行うための受け渡し棚１２１が配置されている。ウエハ搬送機構１２２は、これらの処理ブロックＧ１〜Ｇ４内に配置された後述する各種処理装置、及び受け渡し棚１２１に対してウエハＷを搬送できる。

図２に示すように第１の処理ブロックＧ１には、ウエハＷにＳＯＣ膜を形成するための原料を塗布する塗布装置１３０、１３１が下から順に２段に重ねられている。第２の処理ブロックＧ２も同様に、塗布装置１３２、１３３が下から順に２段に重ねられている。また、第１の処理ブロックＧ１及び第２の処理ブロックＧ２の最下段には、塗布装置１３０〜１３３にＳＯＣ膜の原料を供給するためのケミカル室１３４、１３５がそれぞれ設けられている。

ケミカル室１３４、１３５から供給されるＳＯＣ膜の原料としては、酸素含有雰囲気下で紫外線を照射することにより発生する活性酸素やオゾンと反応して分解される炭素化合物を含む有機膜原料、例えばポリエチレン構造（（−ＣＨ_２−）_ｎ）の骨格を持つポリマー原料を溶媒に溶解させた液体が用いられる。

第３の処理ブロックＧ３には、図３に示すようにウエハＷに対して熱処理を行うと共に、ウエハＷに対して紫外線照射処理を行うウエハ処理装置１４０、１４１、１４２、及びウエハＷの温度を調節する温度調節装置１４３、１４４が下から順に５段に重ねられている。また第４の処理ブロックＧ４にも、第３の処理ブロックＧ３と同様に、ウエハ処理装置１５０、１５１、１５２、温度調節装置１５３、１５４が下から順に５段に重ねられている。

次に、塗布装置１３０〜１３３の構成について説明する。これら塗布装置１３０〜１３３は互いに共通の構成を備えているので、図４には塗布装置１３０の例を示す。
塗布装置１３０は、内部を密閉可能な処理容器２００を有している。処理容器２００のウエハ搬送機構１２２側の側面には、ウエハＷの搬入出口（図示せず）が形成され、当該搬入出口にはシャッター（図示せず）が設けられている。

処理容器２００内には、ウエハＷを保持して回転させるスピンチャック２１０が設けられている。スピンチャック２１０の上面には、ウエハＷの載置面が形成され、当該載置面には、例えばウエハ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、ウエハＷをスピンチャック２１０上に吸着保持できる。

スピンチャック２１０の下方には、例えばモーターなどを備えたチャック駆動部２１１が設けられている。スピンチャック２１０は、チャック駆動部２１１により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動部２１１には、例えばシリンダなどの昇降機構が設けられており、昇降自在になっている。

スピンチャック２１０の周囲には、ウエハ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２１２が設けられている。カップ２１２の下面には、回収した液体を排出する排出管２１３と、カップ２１２内の雰囲気を吸引して排気する排気管２１４とが接続されている。

スピンチャック２１０の上方側には、ノズルヘッド２２１に保持された塗布ノズル２２２が配置される。ノズルヘッド２２１は、図４に向かって左右方向に延伸するように設けられたレール（図示せず）に沿って走行するアーム（図示せず）に保持されている。カップ２１２の側位置には、ウエハＷへの原料塗布を行わない期間中にノズル２２２を待機させるノズルバス２２４が設けられている。

これにより、塗布ノズル２２２は、待機位置であるノズルバス２２４と、スピンチャック２１０に載置されたウエハＷに対して原料を供給する、当該ウエハＷの中央部上方側の位置との間を移動できる。また、ノズルヘッド２２１を保持するアームは昇降自在に構成され、塗布ノズル２２２の高さ位置を調節することもできる。

塗布ノズル２２２には、当該塗布ノズル２２２にＳＯＣ膜の原料を供給する供給管２２５が接続されている。供給管２２５は、内部に前記原料を貯留する原料供給源２２６に連通している。また、供給管２２５には、原料の給断や流量調節を行う流量調節部２２７が設けられている。

なお、スピンチャック２１０の下方には、ウエハＷの裏面に向けて洗浄液を噴射するバックリンスノズル（図示せず）が設けられていてもよい。このバックリンスノズルから噴射される洗浄液によって、ウエハＷの裏面とウエハＷの外周部が洗浄される。

次に、図５〜図８を参照しながら上述したウエハ処理装置１４０〜１４２、１５０〜１５２の構成について説明する。これらウエハ処理装置１４０〜１４２、１５０〜１５２は互いに共通の構成を備えているので、図５〜図８にはウエハ処理装置１４０の例を示す。
図５に示すようにウエハ処理装置１４０は、扁平で前後方向に細長い直方体形状の筐体３００に設けられている。筐体３００の前方側の側壁面にはウエハＷを搬入出するための搬入出口３０１と、この搬入出口３０１を開閉するシャッター３０２とが設けられている。

筐体３００の内部は、仕切り板３０３によって上下に区画され、搬入出口３０１から見て手前側における、仕切り板３０３の上方側の空間には、ウエハＷを搬送する搬送アーム４１が設けられている。搬送アーム４１には、ウエハ処理システム１のウエハ搬送機構１２２との間でウエハＷの受け渡しを行う手前側の位置と、後述の載置台５１との間でウエハＷの受け渡しを行う奥手側の位置との間を前後方向に移動するための不図示の移動機構が設けられている。搬送アーム４１は、処理後のウエハＷを冷却するクーリングアームとしての役割も果たす。

ウエハ搬送機構１２２との間でウエハＷを受け渡す手前側の位置には、ウエハ搬送機構１２２と搬送アーム４１との間のウエハＷの受け渡し時に、当該ウエハＷを一時的に支持する支持ピン４２１が設けられている。支持ピン４２１は、仕切り板３０３の下方側の空間に配置された昇降部材４２２を介して昇降モーター４２３に接続され、搬送アーム４１におけるウエハＷの載置面よりも下方側の位置と、当該載置面よりも上方側であって、ウエハ搬送機構１２２との間でウエハＷの受け渡しを行う位置との間を昇降することができる。

搬送アーム４１がウエハ搬送機構１２２との間でウエハＷの受け渡しを行う位置の後方側にはウエハＷの載置台５１が配置されている。図６の平面図に示すように載置台５１は、ＳｉＣやＡｌＮなどのセラミックス製の矩形状の板材などにより構成されている。載置台５１の内部には、ヒーター５１２が埋め込まれており、ウエハＷを加熱する加熱部としての機能も有する。ヒーター５１２は、ウエハＷの径方向に分割され、ウエハＷの位置に応じて加熱温度を変化させることができる構成となっているが、その詳細な構成については後述する。

載置台５１は、伸縮自在に構成された複数本の支持部材５３１によって裏面側から支持され、各支持部材５３１の基端側に設けられたモーター５３２によって支持部材５３１を伸縮させることにより、ウエハＷの処理が行われる処理位置と、搬送アーム４１との間でのウエハＷの受け渡しが行われる受け渡し位置との間で載置台５１を上下方向に移動させることができる。仕切り板３０３には、載置台５１の形状に対応した切り欠きが設けられており、図８に示すように載置台５１を降下させたとき、載置台５１は前記切り欠き内に嵌合して、仕切り板３０３と載置台５１とがほぼ面一の状態となる。

図５、図８に示すように、載置台５１の下方側には、搬送アーム４１との間でのウエハＷの受け渡し時に、当該ウエハＷを一時的に支持する支持ピン５４１が設けられている。図６に示すように載置台５１には、支持ピン５４１を貫通させるための貫通孔５１１が設けられており、載置台５１を下方側に降下させたとき、支持ピン５４１の先端部は載置台５１の上面から突出した状態となる（図８）。

支持ピン５４１は、昇降部材５４２を介して昇降モーター５４３に接続され、載置台５１の上方側まで移動した搬送アーム４１におけるウエハＷの載置面の下方側位置と、当該載置面の上方側位置との間を昇降することにより、搬送アーム４１との間でウエハＷの受け渡しを行う。また、搬送アーム４１を前方側の位置まで退避させた状態にて、載置台５１を昇降させることにより、載置台５１と支持ピン５４１との間でのウエハＷの受け渡しが行われる。

載置台５１の上方側における筐体３００の天井面には、載置台５１に対応する形状の開口部６３が形成されている。また、筐体３００の上面側には、当該開口部６３を覆うように扁平な処理室６１が設けられている。支持部材５３１に支持された載置台５１は前記開口部６３に嵌合し、処理室６１との間でウエハＷの処理空間６０を形成する（図５）。

載置台５１に載置されたウエハＷの上面と、処理空間６０の天井面（後述するＵＶ透過部７３）との間の高さ寸法は、数ｍｍ〜十数ｍｍの範囲内の例えば３ｍｍとなっている。 この処理空間６０においては、ＳＯＣ膜の原料が塗布されたウエハＷを加熱してＳＯＣ膜を形成する処理、及びこのＳＯＣ膜に紫外線（ＵＶ光）を照射してＳＯＣ膜の一部を除去する処理が行われる。

図５、図６に示すように、処理空間６０の前方側の位置には、載置台５１の前端縁に沿って、手前側から見て左右方向に伸びるように給気部６２１が形成されている。給気部６２１は、給気管６２４を介して清浄空気供給部６２５に接続され、この清浄空気供給部６２５から給気部６２１へと清浄空気が供給される。

また処理空間６０に臨む給気部６２１の側壁面には、互いに間隔を開けて複数の給気孔６２２が形成されており、給気部６２１に供給された清浄空気は、処理空間６０内に均一に流入する。なお、給気部６２１と処理室６１との間に設けられているテーパー部６２３は、給気孔６２２からの清浄空気の吐出位置と、処理空間６０への流入位置との位置調節を行う。

一方、処理空間６０の後方側の位置には、載置台５１の後端縁に沿って、手前側から見て左右方向に伸びるように排気部６４１が形成されている。排気部６４１は、処理空間６０内の雰囲気の排気を実行する排気ファン６４５が設けられた排気管６４４に接続され、この排気管６４４は外部の除害設備６４６に接続されている。
排気部６４１、排気管６４４、排気ファン６４５などは、本実施の形態の排気機構に相当する。

処理空間６０に臨む排気部６４１の側壁面には、互いに間隔を開けて複数の排気孔６４２が形成されており、処理空間６０内の雰囲気はこれら排気孔６４２を介して排気部６４１へと排気される。処理室６１と排気部６４１との間に設けられているテーパー部６４３についても、処理空間６０内の雰囲気の流出位置と、排気孔６４２からの排気位置との位置調節を行っている。

図５、図６に示すように、給気部６２１、排気部６４１が処理空間６０を介して前後に対向するように配置されていることにより、処理空間６０内には、給気部６２１から供給された清浄空気が処理空間６０を通過して排気部６４１へ向けて一様に流れる一方向流れを形成することができる。

処理室６１の上面側には、処理空間６０内に配置されたウエハＷにＵＶ光を照射するためのＵＶランプ７２を収容したランプ室７１が設けられている。図７に示すように、ランプ室７１内には、ウエハＷの全面にＵＶ光を照射することができるように、直管型のＵＶランプ７２が前後方向に伸びるように互いに間隔を開けて複数本、本例では４本配置されている。

ＵＶランプ７２から照射されるＵＶ光の波長は、処理空間６０内の雰囲気に含まれる酸素からＳＯＣ膜を除去に用いられる活性酸素やオゾンを発生させることが可能であれば特段の限定は無い。ＵＶ光は、その波長が短いほどエネルギーが大きくなる一方、処理空間６０内の気体に吸収され易くもなるが、本例ではこれらのバランスを考慮して１７２ｎｍの波長のＵＶ光を照射するＵＶランプ７２を用いている。
これらＵＶランプ７２は電源部７４に接続され、この電源部７４から電力の給断により点灯、消灯される。

図５、図１１などに示すように、上下に積み重ねて配置された処理室６１とランプ室７１との間には、ＵＶランプ７２から照射されたＵＶ光を処理空間６０内へ向けて透過させるＵＶ透過部７３が設けられている。ＵＶ透過部７３は、例えばＵＶ光を透過するガラス板などによって構成される。
ＵＶランプ７２、電源部７４、ＵＶ透過部７３などは、本実施の形態の紫外線照射部に相当する。

以上に説明した構成を備えるウエハ処理装置１４０においては、既述のように処理空間６０内にてウエハＷを加熱して被処理膜であるＳＯＣ膜を形成する処理と、ウエハＷにＵＶ光を照射し、ＳＯＣ膜の一部を除去してウエハＷの表面を平坦化する処理とが行われる。
これらの処理のうち、ＳＯＣ膜を形成する処理は、給気部６２１から排気部６４１へ向けて流れる清浄空気の一方向流れ内にて行われ、これにより加熱の際にＳＯＣ膜の原料から発生した成分が処理空間６０から排出される。

一方で発明者らは、ＳＯＣ膜を形成する際と同じ条件である清浄空気の一方向流れ内にてウエハＷにＵＶ光を照射すると、ＳＯＣ膜を均一に除去することが困難になり、ウエハＷの表面を平坦化するうえでの阻害要因となる場合があることを新たに見出した。

図９に示すように、給気部６２１から排気部６４１へ向けて流れる清浄空気の一方向流れが形成されている処理空間６０に向けてＵＶ光を照射すると、流れ方向の上流側にて活性酸素やオゾンが豊富な雰囲気が形成される。また、扁平な処理室６１内では、手前側から見て左右両脇の側壁面に近い領域の方が、中央部側の領域よりも気流の流速が遅くなる。この結果、処理空間６０の前方側、左右両脇の位置にて活性酸素やオゾンが豊富な状態が形成される。そしてこの処理空間６０内に配置されたウエハＷは、活性酸素やオゾンが豊富な領域の減膜量が多くなる領域（減膜領域Ｒ）が形成され、ＳＯＣ膜の除去が不均一に行われてしまう。

そこで本例のウエハ処理装置１４０においては、図５、図６に示すように、載置台５１上に載置されたウエハＷの周囲を囲む円環形状の囲み部材５２を設け、ＵＶ光が照射されるウエハＷの上方側への気体の流入を制限している。また、ＵＶ光の照射時には、給気部６２１からの清浄空気の供給、及び排気部６４１からの強制排気を停止して、静置雰囲気下で処理を行うことにより、図９を用いて示した減膜領域Ｒの形成を抑えている。

作用説明にて後述するように、囲み部材５２にて囲まれた処理空間６０内には対流が形成されるので、本例における処理空間６０内の気体の流速はゼロとはならない。当該処理空間６０内の気体の流速が例えば１０ｃｍ／秒以下であれば、減膜領域Ｒの形成を抑え、ウエハＷの表面を平坦化する処理を実施できる。

一方で、囲み部材５２に囲まれた狭い空間内で、外部からの酸素の供給もなくＵＶ光を照射すると、ＳＯＣ膜の除去に必要な活性酸素やオゾンが欠乏してしまうおそれもある。そこで図１１、図１２の拡大図に示すように、囲み部材５２の上端と処理室６１の天井面との間には、隙間（酸素取込口６０１）が形成され、この酸素取込口６０１を介して囲み部材５２の外部（図６などに示す酸素供給空間６０２）から酸素を含む清浄空気を囲み部材５２の内側に取り込むことができる。

酸素取込口６０１の隙間の幅は、ゼロよりも大きく、３ｍｍ以下の範囲の例えば０．８ｍｍに設定されている。酸素取込口６０１は、囲み部材５２の上端と処理室６１の天井面との間の隙間にて構成する場合に限定されるものではなく、囲み部材５２の周方向に沿ってスリット状の酸素取込口６０１を設け、ＵＶ光による処理時には、上述の隙間を閉じる構成としてもよい。
なお、図１１、図１２においては、処理空間６０や囲み部材５２の高さ寸法を拡大して表示してある。

後述の実施例に実験結果を示すように、囲み部材５２によって囲まれた処理空間６０内にてウエハＷにＵＶ光を照射する処理を行う場合においても、ヒーター５１２にて載置台５１を昇温し、ウエハＷを加熱した方がＳＯＣ膜の除去速度が大きくなることを発明者らは把握している。一方で、ウエハＷの面内温度を均一にしてＵＶ光を照射すると、ウエハＷの周縁部にて減膜量が大きくなり、ウエハＷの中央部側へ向けて減膜量が小さくなる膜厚分布が形成されるという事実も、発明者らは見出した。

上述の膜厚分布が形成される理由は、ＳＯＣ膜を分解した際に発生した副生成物が処理空間６０内に浮遊してＵＶ光を吸収し、活性酸素やオゾンの生成を抑え、またこれらの副生成物が活性酸素やオゾンと反応してＳＯＣ膜との反応を阻害してしまうためではないかと考えている（図１１）。そして、囲み部材５２に近接するウエハＷの周縁領域では、中央側の領域と比較して副生成物の発生量が少なく、また活性酸素やオゾンの原料となる酸素が酸素取込口６０１を介して供給されるので、中央部側と比較して減膜量が大きくなるのではないかと推定している。

そこで本例のウエハ処理装置１４０においては、図１１に示すようにウエハＷの径方向に向けて載置台５１を同心円状に分割し、第１の載置台部（第１の加熱部）５１ａと第２の載置台部（第２の加熱部）５１ｂとを設けている。そして、中央部側の第１の載置台部５１ａに設けられている第１のヒーター５１２ａに電力を供給する電源部５１４ａと、周縁部側の第２の載置台部５１ｂに設けられている第２のヒーター５１２ｂに電力を供給する電源部５１４ｂとで出力を変化させている。なお図１１に示すように、第１の載置台部５１ａと第２の載置台部５１ｂとの間に断熱部５１３を設けている。

本例では、中央部側の第１の載置台部５１ａの温度を２００〜３５０℃の範囲の３００℃に設定し、周縁部側の第２の載置台部５１ｂの温度を２００〜３５０℃の範囲の２５０℃に設定している。これにより、面内を均一に加熱したとき、減膜量が小さくなるウエハＷの中央部側の除去速度を向上させ、ＵＶ光照射後のＳＯＣ膜の膜厚分布の均一化を図っている。
図１１においては、載置台５１をウエハＷの径方向に向けて２分割した例について説明したが、載置台５１を３つ以上に分割して、より高精度に膜厚調整を行ってもよいことは勿論である。

さらに本例のウエハ処理装置１４０は、ウエハＷの照射領域に応じてＵＶ透過部７３の材質を変更することによっても、ＵＶ光照射後のＳＯＣ膜の膜厚分布の均一化を図っている。
即ち図７、図１１などに示すように、ＵＶ透過部７３は、ウエハＷの径方向に向けて第１のＵＶ透過部７３１、第２のＵＶ透過部７３２に分割されている。そして第１のＵＶ透過部７３１はＵＶ光の透過率の高いガラス板にて構成される一方、第２のＵＶ透過部７３２はＵＶ光の透過率が比較的低いスリガラス板にて構成されている。

このような材質の違いにより、例えば第１のＵＶ透過部７３１を透過したＵＶ光は３０〜６０ｍＷ／ｃｍ^２の範囲の４０ｍＷ／ｃｍ^２の照度で処理空間６０に照射され、第２のＵＶ透過部７３２を透過したＵＶ光は２０〜４５ｍＷ／ｃｍ^２の範囲の３０ｍＷ／ｃｍ^２の照度で処理空間６０に照射される。この結果、活性酸素やオゾンの発生量がウエハＷの周縁部側で相対的に少なくなり、ＵＶ光照射後のＳＯＣ膜の膜厚分布の均一化を図ることができる。
第１のＵＶ透過部７３１、第２のＵＶ透過部７３２は、本実施の形態の照度調節機構に相当する。ＵＶ透過部７３においても、ウエハＷの径方向に３つ以上に分割して、より高精度にＵＶ光の照度を調節してもよいことは勿論である。

以上に説明した構成を備えるウエハ処理システム１、塗布装置１３０〜１３３、及びウエハ処理装置１４０〜１４２、１５０〜１５２は、制御部８と接続されている。制御部８はＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部にはウエハ処理システム１や各塗布装置１３０〜１３３、ウエハ処理装置１４０〜１４２、１５０〜１５２の作用、即ちカセットＣからウエハＷを取り出して塗布装置１３０〜１３３やウエハ処理装置１４０〜１４２、１５０〜１５２にウエハＷを搬送し、原料の塗布や、加熱によるＳＯＣ膜の形成、ＵＶ照射によるＳＯＣ膜の一部除去を行ってウエハＷの表面を平坦化する処理を行った後、カセットＣにウエハＷを戻すまでの制御に係るステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカードなどの記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。

以下、図１０〜図１３を参照しながらウエハ処理システム１の作用について説明する。図１０は、ＳＯＣ膜を形成する加熱処理時、図１１、図１２はＵＶ光の照射時の処理空間６０の状態を示し、図１３（ａ）〜（ｇ）はこれらの処理の実行中のウエハＷの表面近傍の縦断面を模式的に示している。

ウエハ処理システム１に処理されるウエハＷの表面には、図１３に示すように例えばＳｉＯ_２膜がパターンニングされている。このパターンＰは疎密に形成されており、パターンＰのみが配置されたブランケットの領域Ａと、パターンＰと窪み部Ｑとが交互に形成されたラインアンドスペースの領域Ｂとが設けられている。

上記パターンＰが形成されたウエハＷを収容したカセットＣがカセット載置台１１１上に載置されると、ウエハ搬送機構１１３によってカセットＣからウエハＷが取り出される。取り出されたウエハＷは、処理ステーション１２０の受け渡し棚１２１に搬送され、ウエハ搬送機構１２２によって温度調節装置１４３、１４４、１５３、１５４に搬送され、所定の温度に温度調節される。

その後、ウエハＷは、ウエハ搬送機構１２２によって塗布装置１３０に搬送される。塗布装置１３０に搬入されたウエハＷは、ウエハ搬送機構１２２からスピンチャック２１０に受け渡され吸着保持される。続いて、ノズルバス２２４にて待機していた塗布ノズル２２２がウエハＷの中心部の上方位置まで移動し、スピンチャック２１０によって回転するウエハＷにＳＯＣ膜の原料を供給する。回転するウエハＷに供給された原料は、遠心力によってウエハＷの表面全面に膜状に広がる。

このとき、図１３（ａ）に示すように原料の表面張力や粘度に起因して、ウエハＷに塗布された原料Ｌは、ラインアンドスペースの領域Ｂに塗布された原料Ｌ（以下、「原料Ｌ_Ｂ」という）が、ブランケットの領域Ａに塗布された原料Ｌ（以下、「原料Ｌ_Ａ」という）に比べて下方側に窪んだ状態となる。即ち、パターンＰの上端から原料Ｌ_Ｂの表面までの高さＨ_Ｂ１は、パターンＰの上端から原料Ｌ_Ａの表面までの高さＨ_Ａ１より小さくなる。この結果、原料Ｌ_Ａと原料Ｌ_Ｂとの間で段差Ｄ_１が生じる。

その後、ウエハＷは、ウエハ搬送機構１２２によって塗布装置１３０〜１３３より搬出され、ウエハ処理装置１４０〜１４２、１５０〜１５２（以下、記載の便宜上、ウエハ処理装置１４０の符号のみ記す）に搬送される。搬入出口３０１からウエハ搬送機構１２２が進入する際、搬送アーム４１は前方側の位置に移動し、載置台５１は下方側に降下した状態で待機している。

シャッター３０２を開き、搬入出口３０１からウエハ搬送機構１２２がウエハ処理装置１４０内に進入し、搬送アーム４１の上方位置にて停止すると、支持ピン４２１が上昇し、ウエハ搬送機構１２２からウエハＷを受け取る。しかる後、ウエハ搬送機構１２２はウエハ処理装置１４０内から退出し、シャッター３０２が閉じられる。

ウエハＷを支持した支持ピン４２１が降下すると、当該支持ピン４２１から搬送アーム４１にウエハＷが受け渡され、ウエハＷを保持した搬送アーム４１は、載置台５１が待機している後方側へ向けて移動する。搬送アーム４１が載置台５１の上方側まで移動して停止したら、支持ピン５４１を上昇させ、搬送アーム４１から支持ピン５４１にウエハＷを受け渡す（図８）。

しかる後、搬送アーム４１を前方側の待機位置まで移動させ、載置台５１を上昇させて支持ピン５４１からウエハＷを受け取って囲み部材５２の内側の領域の載置台５１上にウエハＷを載置する。ウエハＷが載置された載置台５１は、処理室６１の下面側の位置まで上昇して開口部６３を塞ぐ。

ここで図１１に示したように囲み部材５２の上端と処理室６１の天井面との間の隙間が０．８ｍｍとなる位置まで載置台５１を上昇させると、囲み部材５２に囲まれたウエハＷの上方に一様な一方向流れが形成されにくくなる。そこで図１０に示すように、例えば囲み部材５２の上端がテーパー部６２３、６４３の上端と面一となったタイミングで載置台５１の上昇を停止する。

こうして処理室６１と載置台５１との間に形成された処理空間６０内に、給気部６２１から排気部６４１へ向けて一方向流れを形成し、電源部５１４（５１４ａ、５１４ｂ）からヒーター５１２（５１２ａ、５１２ｂ）へ向けて電力を供給し、ウエハＷを例えば３００℃に加熱する。このとき、電源部５１４ａ、５１４ｂの出力は揃っており、ウエハＷは全面が均一な温度に加熱されている。

ウエハＷが所定の時間加熱されると、原料Ｌから有機膜であるＳＯＣ膜Ｆが形成される（図１３（ｂ））。このときにおいても、領域ＡのＳＯＣ膜Ｆ（以下、「ＳＯＣ膜Ｆ_Ａ」という場合がある）と領域ＢのＳＯＣ膜Ｆ（以下、「ＳＯＣ膜Ｆ_Ｂ」という場合がある）との間には、既述の段差Ｄ_１が生じている。
ＳＯＣ膜の形成の際に発生した副生成物は、一方向流れに乗って処理空間６０から排気部６４１へ排出される（図１０）。

次いで、給気部６２１からの清浄空気の供給、排気部６４１による処理空間６０内の排気を停止して、囲み部材５２の上端と処理室６１の天井面との間に０．８ｍｍの酸素取込口６０１が形成される位置まで載置台５１を上昇させる（図１１）。また電源部５１４ｂの出力を下げ、第２の載置台部５１ｂ上のウエハＷの加熱温度を２５０℃に調節する。

しかる後、電源部７４から電力を供給し、各ＵＶランプ７２を点灯して処理空間６０にＵＶ光を照射する。照射されたＵＶ光によって、処理空間６０内の清浄空気（酸素含有雰囲気）中の酸素から活性酸素やオゾンが発生する。これら活性酸素とオゾンによって、ＳＯＣ膜Ｆの表面（ＳＯＣ膜Ｆの一部）が分解されて除去され、いわゆるエッチバックが実行される。

このとき、処理空間６０内の排気が停止され、さらに囲み部材５２にて囲まれた処理空間６０内でＵＶ光の照射を行い、気体の流速が１０ｃｍ／秒以下の雰囲気下でＳＯＣ膜の一部除去を行うので、面内で均一な処理を行うことができる。さらに、ウエハＷが載置されている載置台５１がヒーター５１２によって加熱されている一方、処理空間６０の天井面側は２５０〜３００℃といった高温には加熱されていない。この結果、処理空間６０内に下方側から上方側へ向けて気体の温度が低くなる温度差が発生し、図１２に示すようにウエハＷの上方側を上下方向に循環する対流が発生し、処理空間６０内を均一に撹拌する。この対流の作用によってもウエハＷ面内の均一な処理が実行される。

さらにまた、囲み部材５２には酸素取込口６０１が設けられているので、囲み部材５２に囲まれた処理空間６０内で活性酸素やオゾンが消費されてこれらの活性成分の濃度が低下すると、囲み部材５２の外部から酸素を含む雰囲気（ＵＶ光が照射され、活性酸素やオゾンの状態となっていてもよい）が囲み部材５２の内側へ流入する。このように、囲み部材５２の外側の空間は、いわば酸素補充空間として機能し、ＳＯＣ膜の一部を除去する処理に貢献する。

また、ウエハＷの周縁部側では第２の載置台部５１ｂの温度が中央部側の第１の載置台部５１ａと比べて低温に調節され、第２のＵＶ透過部７３２のＵＶ光の透過率が中央部側の第１のＵＶ透過部７３１に比較して低くなっている。このため、副生成物の影響が小さいウエハＷの周縁領域におけるＳＯＣ膜の除去速度が低く抑えられるので、面内で均一にＳＯＣ膜の一部除去を行うことができる。

上述のＵＶ光の照射を実行し、例えば図１３（ｃ）に示すように領域Ａ側のＳＯＣ膜Ｆ_Ａが完全に除去される所定の深さまで、高さＨ_Ａ１分のＳＯＣ膜Ｆを除去する。この結果、ウエハＷは、パターンＰの表面が露出し、領域ＡにはＳＯＣ膜Ｆ_Ａが存在せず、領域ＢにはパターンＰの窪み部Ｑ内に高さＨ_Ｃ１のＳＯＣ膜Ｆ_Ｂが残存した状態となる。

こうして所定時間だけＵＶ光の照射を行ったら、ＵＶランプ７２を消灯し、ヒーター５１２への電力供給を停止して図１０に示す位置まで載置台５１を降下させる。しかる後、給気部６２１からの清浄空気の供給、排気部６４１からの排気を行って処理空間６０内に一方向流れを形成し、活性酸素やオゾン、副生成物などを処理空間６０内から排出する。

次いで、載置台５１を降下させ、搬入時とは反対の手順で処理後のウエハＷを搬送アーム４１に受け渡す。ウエハＷを受け取った搬送アーム４１は、ウエハ搬送機構１２２との間でウエハＷの受け渡しを行う前方側の位置まで移動して所定時間待機し、ウエハＷが所定の温度に冷却されるのを待つ。温度調節されたウエハＷは、搬入時とは反対の手順でウエハ搬送機構１２２に受け渡され、ウエハ処理装置１４０から搬出される。

以上に説明した塗布装置１３０〜１３３による原料の塗布処理→ウエハ処理装置１４０〜１４２、１５０〜１５２におけるウエハＷの加熱処理→その後のＵＶ光の照射処理がこの順に複数回、例えばｎ回行われる。
例えば２回目の原料塗布では、塗布装置１３０〜１３３にてウエハＷ上にＳＯＣ膜の原料Ｌが再度塗布される。

この２回目においては、１回目の原料塗布に比べて、原料Ｌの膜厚が小さくなるように調節される。具体的には、例えばスピンチャック２１０の回転速度を大きくする、或いはウエハＷ上に供給する原料Ｌの供給量を少なくするなどの手法を採用できる。この結果、図１３（ｄ）に示すように２回目のＳＯＣ膜Ｆ_Ａ、Ｆ_Ｂ（原料Ｌ_Ａ、Ｌ_Ｂ）の高さＨ_Ａ２、Ｈ_Ｂ２は、１回目のＳＯＣ膜Ｆ_Ａ、Ｆ_Ｂの高さＨ_Ａ１、Ｈ_Ｂ１よりも小さくなる。

その後、ウエハ処理装置１４０の処理空間６０内にてウエハＷ上の原料Ｌが加熱されてＳＯＣ膜Ｆが形成される（図１３（ｄ））。このとき、ＳＯＣ膜Ｆ_ＡとＳＯＣ膜Ｆ_Ｂとの間の段差Ｄ_２は１回目の段差Ｄ_１よりも小さくなっている。

しかる後、ウエハ処理装置１４１の処理空間６０にウエハＷにＵＶ光が照射されることによって、図１３（ｅ）に示すように領域Ａ側のＳＯＣ膜Ｆ_Ａが完全に除去される所定の深さまで、高さＨ_Ａ２分のＳＯＣ膜Ｆを除去する。この結果、領域ＡにはＳＯＣ膜Ｆ_Ａが存在せず、領域ＢにはパターンＰの窪み部Ｑ内に高さＨ_Ｃ２のＳＯＣ膜Ｆ_Ｂが残存した状態となる。なお、２回目のＵＶ光照射後に残存するＳＯＣ膜Ｆ_Ｂの高さＨ_Ｃ２は、１回目のＵＶ光照射後に残存するＳＯＣ膜Ｆ_Ｂの高さＨ_Ｃ１よりも大きくなっている。すなわち、原料の塗布→ＳＯＣ膜の形成→ＳＯＣ膜の一部除去の一連の処理シーケンスの回数を重ねるごとに、パターンＰの窪み部Ｑ内にＳＯＣ膜Ｆ_Ｂが積み上げられていく。

以上に説明した２回目の処理のシーケンスと同様に、３回目〜ｎ回目においても、原料の塗布→ＳＯＣ膜の形成→ＳＯＣ膜の一部除去の処理シーケンスを繰り返す。この結果、ＳＯＣ膜Ｆ_ＡとＳＯＣ膜Ｆ_Ｂとの間の段差Ｄ_３〜Ｄ_ｎが次第に小さくなり、最終的には段差Ｄ_ｎはほぼゼロになる。そうすると、図１３（ｆ）に示すようにＳＯＣ膜Ｆ_Ｂの表面の高さとパターンＰの表面の高さとが揃った状態になる。なお、段差Ｄ_ｎは完全にゼロでなくとも、要求される所定の範囲内に収まっていればよい。

その後、塗布装置１３０〜１３３にてウエハＷ上に所定の膜厚の原料Ｌを塗布し、次いでウエハ処理装置１４０の処理空間６０内でウエハＷ上の原料Ｌを加熱する処理のみを実行する。この結果、図１３（ｇ）に示すようにウエハＷ上に所定の膜厚を有し、且つ、表面が平坦化されたＳＯＣ膜Ｆが形成される。

図１３（ｇ）に示すＳＯＣ膜Ｆが形成されたら、ＵＶ光の照射を行わずに搬送アーム４１にウエハＷを受け渡し、温度調節を行った後、ウエハ搬送機構１２２によってウエハ処理装置１４０からウエハＷが搬出される。しかる後、ウエハは、受け渡し棚１２１→ウエハ搬送機構１１３を介して処理ステーション１２０からカセットステーション１１０に搬送され、カセット載置台１１１上のカセットＣへと戻される。こうしてウエハＷの表面を平坦化するためのＳＯＣ膜を成膜する、ウエハ処理システム１の処理が完了する。

本実施の形態に係るウエハ処理システム１、ウエハ処理装置１４０〜１４２、１５０〜１５２によれば以下の効果がある。ＳＯＣ膜にＵＶ光を照射してその一部を除去するので、ウエハＷへの影響を抑えつつ常圧雰囲気下で処理を行うことができる。このとき、排気機構（排気部６４１や排気ファン６４５など）を備えた処理室６１にて、処理室６１内（処理空間６０）の排気を停止し、気体の流速が１０ｃｍ／秒以下である状態でＵＶ光の照射を行うことにより、気流の影響を抑えてウエハＷ面内で均一にＳＯＣ膜の一部除去を行うことができる。

次いで、図１４〜図１６を参照しながら第２の実施の形態に係るウエハ処理装置１４０ａについて説明する。当該ウエハ処理装置１４０ａは、処理空間６０へ向けて酸素含有気体を供給するための給気部６２１と、処理空間６０から排気された気体が排出される排気部６４１とが、載置台５１よりも下方側に設けられている点において、これら給気部６２１、排気部６４１と処理空間６０とが横方向に並べて設けられた第１の実施の形態に係るウエハ処理装置１４０（図５、図１０参照）と異なっている。
なお、図１４〜図１８を用いて説明する各実施の形態においては、第１の実施の形態に係るウエハ処理装置１４０と共通の機能を持つ構成要素には、図５〜図１２に示したものと同じ符号を付してある。また、これら図１４〜図１８においては、ＵＶ透過部７３の分割（第１、第２のＵＶ透過部７３１、７３２）や載置台５１の分割（第１、第２の載置台部５１ａ、５１ｂ）の記載は省略してある。

図１４〜図１６に示すように、本例のウエハ処理装置１４０ａの載置台５１には、載置台５１の側周面を囲むように、円筒状のフランジ部６４０が設けられ、その下端部は載置台５１よりも下方側へと伸び出している。フランジ部６４０は載置台５１に取り付けられ、支持部材５３１の伸縮動作に伴って、載置台５１と共に上下方向へと移動する。

図１６に示すように、載置台５１から見て後方側のフランジ部６４０内には、載置台５１に沿って円弧状に形成された溝状の空間である給気部６２１が設けられている。図１４に示すように、給気部６２１は給気管６２４に接続され、清浄空気供給部６２５から、酸素含有気体である清浄空気が供給される。本例のウエハ処理装置１４０ａにおいて、清浄空気は、給気管６２４上に介設されたエアポンプ６２６を用いて強制給気される。なお、筐体３００ａ内に配置された給気管６２４は、フランジ部６４０の昇降動作に応じて変形可能なように、可撓性のホースによって構成される。

前記給気部６２１の上面は、フランジ部６４０の上面側の部材で覆われ、当該給気部６２１を覆う部材には、載置台５１の周方向に沿って、複数の給気孔６２２が互いに間隔を開けて設けられている。給気部６２１内に広がった清浄空気は、これらの給気孔６２２から分散して吐出される（図１６）。図１４に示すように、給気孔６２２は、ウエハＷを収容した処理空間６０（載置台５１上に載置されたウエハＷ）よりも低い高さ位置に形成されている。

一方、載置台５１から見て前方側のフランジ部６４０内には、載置台５１に沿って円弧状に形成された溝状の空間である排気部６４１が設けられている（図１６）。図１４に示すように、排気部６４１は排気管６４４に接続され、処理空間６０内から排気された気体は、排気部６４１に流れ込んだ後、外部の除害設備６４６へと排出される。なお、当該排気管６４４についても、フランジ部６４０の昇降動作に応じて変形可能なように、可撓性のホースなどによって構成される。また、給気管６２４側のエアポンプ６２６を用いた強制給気に代えて、または並行して、排気管６４４側に設けた排気ファン６４５による排気を行ってもよい。

さらに排気部６４１の上面は、フランジ部６４０の上面側の部材で覆われ、当該排気部６4１を覆う部材には、載置台５１の周方向に沿って、複数の排気孔６４２が互いに間隔を開けて設けられている。処理空間６０から排気された気体は、これらの排気孔６４２を介して排気部６４１に排出される（図１６）。図１４に示すように、排気孔６４２についても、処理空間６０（載置台５１上に載置されたウエハＷ）よりも低い高さ位置に形成されている。
また、フランジ部６４０内において、給気部６２１と排気部６４１とは互いに離隔して形成され、給気部６２１に供給された清浄空気が、直接、排気部６４１へと流れ込まないようになっている。

フランジ部６４０の上端部には、載置台５１の周縁部から、載置台５１上に設けられた囲み部材５２ａへ向けて屈曲する、凸湾曲面を備えた円環状の下部側流路形成部材６５２が設けられている。一方、筐体３００ａの天井面には、載置台５１及びフランジ部６４０に対応する形状の開口部６３（図１５参照）を備えた上部側流路形成部材６５１が設けられている。この上部側流路形成部材６５１には、開口部６３に沿って周方向に凹湾曲面が形成されている。

載置台５１を処理位置まで上昇させたとき、給気孔６２２、排気孔６４２が形成されている領域においては、上部側流路形成部材６５１の凹湾曲面は、下部側流路形成部材６５２の凸湾曲面と数ｍｍ程度離れて対向するように形成されている。図１４に示すように、これら上部側流路形成部材６５１、下部側流路形成部材６５２の互いに対向する湾曲面に囲まれた空間は、処理空間６０に供給された清浄空気、または処理空間６０から排気された気体が流れるスリット状の流路６５３ａ、６５３ｂとなる。本例のウエハ処理装置１４０ａにおいては、前記上部側流路形成部材６５１と、載置台５１と筐体３００ａの天井面（ＵＶ透過部７３）とで囲まれた扁平な円盤状の空間が処理空間６０となる。従って、囲み部材５２ａの外方側の領域には、図６などに示した酸素供給空間６０２は殆ど形成されない。
一方、給気孔６２２、排気孔６４２が形成されていない領域においては上部側流路形成部材６５１、下部側流路形成部材６５２の湾曲面同士をできるだけ近接させ、気体の流路が形成されないように構成し、給気孔６２２から供給された清浄空気が、処理空間６０をバイパスして排気孔６４２に流れ込まないようにしてよい。

以上に説明した構成を備えたウエハ処理装置１４０ａにおいて、載置台５１を処理位置まで上昇させると、ＵＶ透過部７３と載置台５１との間に処理空間６０が形成され、また下部側流路形成部材６５２、上部側流路形成部材６５１間に、清浄空気の供給用の流路６５３ａ、及び処理空間６０からの気体の排気用の流路６５３ｂが形成される。そして、給気管６２４から給気部６２１に清浄空気を供給すると、流路６５３ａから処理空間６０へ向けて清浄空気が供給され、処理空間６０内に酸素含有雰囲気が形成される。清浄空気と置換された処理空間６０内の気体は、一方向流となって流路６５３ｂへ排気され、排気孔６４２を介して排気部６４１の下流側へと排出される。

ここで、本例のウエハ処理装置１４０ａにおいては、囲み部材５２ａの上端と処理室６１の天井面との間の隙間の幅は、エアポンプ６２６によって送り出された気体が、排気孔６４２から排気部６４１へ向けて通流し、処理空間６０内に一方向流を形成できる程度の寸法に設定されている。
この状態にてヒーター５１２によりウエハＷを加熱すると、原料Ｌが塗布されたウエハＷの表面でＳＯＣ膜Ｆが形成され、その際に発生した生成物は処理空間６０内から排気孔６４２へと排気される点については、図１０を用いて説明した第１の実施の形態に係るウエハ処理装置１４０と同様である。

そして、ＳＯＣ膜Ｆが形成されたタイミングにて、給気孔６２２からの清浄空気の供給、排気孔６４２からの処理空間６０内の排気を停止し、ＵＶランプ７２を点灯して処理空間６０内にオゾンや活性酸素を発生させ、ＳＯＣ膜Ｆの一部を除去する処理を行う点（図１１参照）と、当該処理の実行後、給気孔６２２から排気孔６４２へ向かう一方向流を形成して、処理空間６０内の排気を行う点とについても第１の実施の形態に係るウエハ処理装置１４０と同様である。

図１４〜図１６に示した、第２の実施の形態に係るウエハ処理装置１４０ａにおいては、処理室６０へ向けて清浄空気を供給するための給気部６２１が処理室６０よりも下方側に配置され、また処理空間６０から排気された気体が排出される排気部６４１についても処理室６０よりも下方側に配置されている。この結果、ウエハ処理装置１４０ａを構成する筐体３００ａ内の空間を利用して、清浄空気の供給機構（給気部６２１が形成された領域のフランジ部６４０や給気管６２４など）、処理空間６０内の気体の排気機構（排気部６４１が形成された領域のフランジ部６４０や排気管６４４など）を設けることができるので、これら給気部６２１、排気部６４１と処理空間６０とが横方向に並べて設けられた第１の実施の形態に係るウエハ処理装置１４０（図８）よりも装置を小型化することができる。

以上に説明した点に加え、本例のウエハ処理装置１４０ａは、下記の点でも小型化が図られている。即ち、クーリングアームとして用いられる搬送アーム４１の設置が省略され、搬入出口３０１から進入したウエハ搬送機構１２２が支持ピン５４１との間で直接、ウエハＷの受け渡しが行われる。また、支持ピン５４１は、基台部５４３ａによって所定の高さ位置に固定して配置され、昇降動作を行わない構成となっており、筐体３００ａの高さ寸法の抑制も図られている。

次いで、図１７、図１８を参照しながら、第３の実施の形態に係るウエハ処理装置１４０ｂについて説明する。
既述のように、第２の実施の形態に係るウエハ処理装置１４０ａにおいては、装置の小型化を図る観点などから、第１の実施の形態のウエハ処理装置１４０には設けられていた酸素供給空間６０２の設置が省略されている。この場合には、清浄空気の供給を停止した状態で、狭い処理空間６０内の酸素含有雰囲気にＵＶ光を照射したとき、ＳＯＣ膜の除去の進行に伴って活性酸素やオゾンの濃度が低下し、ＳＯＣ膜の除去速度が遅くなるおそれもある

そこで本例のウエハ処理装置１４０ｂは、図１７に模式的に示すように、「高濃度酸素」の供給を行う高濃度酸素供給部６２６ａを処理空間６０に接続し、酸素含有雰囲気中に含まれる酸素の量を増やすことにより、ＳＯＣ膜の除去に必要な量の活性酸素やオゾンを確保する構成となっている。
なお、図１７、図１８（ａ）〜（ｅ）に示すウエハ処理装置１４０ｂは、載置台５１上に囲み部材５２、５２ａを設けていない例を示してある。

本実施の形態において、「高濃度酸素」とは、酸素濃度が空気中の酸素濃度である２１体積％（０℃、１気圧の標準状態基準）よりも高く、６０体積％以下である気体、より好適には酸素濃度が２５〜６０体積％の範囲内である酸素含有気体である。例えば高濃度酸素は、清浄空気に酸素ガスを混合することによって調製される。

図１７に示すウエハ処理装置１４０ｂの処理空間６０には、給気管６２４ａを介して高濃度酸素供給部６２６ａが接続され、給気孔６２２ａから処理空間６０内に高濃度酸素が供給される。処理空間６０への高濃度酸素の給断は空圧バルブ６２８ａによって実行される。ここで、例えば液体酸素を気化させて得た酸素と、清浄空気とを混合して高濃度酸素を調製する場合には、液体酸素を気化させる際の気化熱により高濃度酸素の温度が低下する場合もある。そこで、処理空間６０内の温度低下を防止するため、高濃度酸素の供給が行われる給気管６２４ａには、高濃度酸素の加熱を行う加熱部６２７が設けられている。

さらにウエハ処理装置１４０ｂには、処理空間６０内の気体を排気する際に、排気用気体として例えば清浄空気を処理空間６０に供給する清浄空気供給部６２６ｂが接続されている。清浄空気供給部６２６ｂから処理空間６０への清浄空気の供給は、給気孔６２２ｂに接続された給気管６２４ｂを介して行われ、当該処理空間６０への清浄空気の給断は空圧バルブ６２８ｂによって実行される。また、清浄空気供給部６２６ｂから供給される清浄空気は、図１０、図１４などを用いて説明した、ＳＯＣ膜Ｆの形成にも用いられる。排気用気体としての清浄空気を供給する清浄空気供給部６２６ｂは、本実施の形態の排気用気体供給部に相当する。

さらに図１７に示すように、排気孔６４２から排気管６４４への処理空間６０内の気体の排気、停止は空圧バルブ６４７によって実行される。既述の各空圧バルブ６２８ａ、６２８ｂ、６４７の動作制御は、制御部８から出力される制御信号に基づき、不図示のバルブ動作空気供給系統を介して各空圧バルブ６２８ａ、６２８ｂ、６４７に動作用空気を供給、停止する動作によって実行される。

次いで図１８（ａ）〜（ｅ）を参照しながら本例のウエハ処理装置１４０ｂの作用について説明する。
処理対象のウエハＷが載置台５１に載置されたら、載置台５１を上昇させて処理空間６０を形成する（図１８（ａ））。その後、清浄空気供給部６２６ｂから処理空間６０内に清浄空気を供給する一方、排気孔６４２から排気を行って、処理空間６０内に清浄空気の一方向流を形成し、この状態でウエハＷを加熱することにより、ウエハＷにＳＯＣ膜Ｆを形成する処理については、第１、第２の実施の形態に係るウエハ処理装置１４０、１４０ａと同様なので、説明を省略する。

ＳＯＣ膜Ｆが形成されたら、処理空間６０に供給する気体を清浄空気から高濃度酸素に切り替え、処理空間６０内に高濃度酸素の酸素含有雰囲気を形成する（図１８（ｂ））。このとき、排気孔６４２からの処理空間６０内の排気を継続して、処理空間６０内の気体の置換を促進してよい。

次いで、処理空間６０内が所定の酸素濃度の酸素含有雰囲気となるタイミングにて、高濃度酸素の供給、及び処理空間６０内の排気を停止する。そして、ＵＶランプ７２を点灯して処理空間６０内にオゾンや活性酸素を発生させ、ＳＯＣ膜Ｆの一部を除去する処理を行う（図１８（ｃ））。
処理空間６０内のオゾンや活性酸素が消費され、これらの成分の濃度が予め設定した目標濃度よりも低くなるタイミングとなったら、ＵＶランプ７２を消灯し、処理空間６０内に排気用気体である清浄空気を供給しながら処理空間６０内の排気を行う（図１８（ｄ））。そして、処理空間６０内の排気が完了したら、供給する気体を高濃度酸素に切り替えて、処理空間６０内に再び酸素含有雰囲気を形成する。
以上に説明した図１８（ｂ）〜（ｄ）の動作を複数回、例えば３回以上繰り返して実行する。そして、予め設定された回数、これらの動作を繰り返したら、載置台５１を降下させ、ウエハ処理装置１４０ｂからウエハＷを搬出する（図１８（ｅ））。

本実施の形態に係るウエハ処理装置１４０ｂにおいては、高濃度酸素を供給して酸素含有雰囲気を形成することと、オゾンや活性酸素の消費が進行したタイミングにて、処理空間６０内の気体を入れ替えて新たな酸素含有雰囲気を形成することとにより、ＳＯＣ膜Ｆの除去速度の低下を抑え、比較的短い時間で所望量のＳＯＣ膜Ｆを除去することを可能としている。
なお、高濃度酸素を用いたＳＯＣ膜Ｆの除去は、囲み部材５２を備え、酸素供給空間６０２が形成された第１の実施の形態に係るウエハ処理装置１４０にて行ってもよいことは勿論である。また、本例のように高濃度酸素を供給する場合に替えて、単に清浄空気を用いてＳＯＣ膜Ｆの一部を除去する処理を行う場合においても、図１８（ｂ）〜（ｄ）の動作を複数回、繰り返し行って処理空間６０内の気体を入れ替えるようにしてもよい。

以上に説明した各実施の形態に係るウエハ処理装置１４０、１４０ａ、１４０ｂにおいて、処理室６１内に囲み部材５２を設けることは必須の要件ではない（第３の実施の形態に係るウエハ処理装置１４０ｂ参照）。例えば囲み部材５２を設けていない載置台５１上にウエハＷを載置して処理空間６０を形成した後、処理空間６０への清浄空気の供給、及び処理空間６０内の排気を停止した状態でＵＶ光の照射を行ってもよい。図９を用いて説明した、活性酸素やオゾンの濃度の偏りが形成されない条件下でＵＶ光を照射することにより、ウエハＷ面内でより均一にＳＯＣ膜を除去することができる。

また、図５などに示したウエハ処理装置１４０、１４０ａ、１４０ｂでは、同じ載置台５１を用いて共通の処理空間６０内にてＳＯＣ膜を形成するためのウエハＷの加熱処理、ＳＯＣ膜の一部を除去するためのＵＶ光の照射処理を行っている。これらの処理は、別々の載置台５１（加熱部）や処理空間６０内で行ってもよい。

そして、処理室６１の構成は、その下面に開口部６３を設け、当該開口部６３を載置台５１で塞いで処理室６１を形成する方式に限定されない。例えば扁平な処理室の側面からウエハＷを搬入出してもよい。
さらに、載置台５１を第１の載置台部５１ａと第２の載置台部５１ｂとに分割してウエハＷの径方向に加熱温度を変化させたり、ＵＶ透過部７３を第１のＵＶ透過部７３１と第２のＵＶ透過部７３２とに分割して、ウエハＷの径方向にＵＶ光の照度を変化させたりすることも必須ではない。

さらにまた、搬送アーム４１を用いたウエハＷの温度調節を他の温度調節装置１４３、１４４、１５３、１５４にて行ったり、ＵＶ光の照射時のウエハＷの加熱温度を低くして、ウエハＷの温度調節を省略したりしてもよい。後述の実施例に示すように、ウエハＷの加熱温度を低くすると、ＳＯＣ膜を除去する速度が低下する関係があるが、処理時間に制限がなければ、常温でＵＶ光の照射を行う場合も排除されない。

さらに、以上の説明においては、ウエハＷの表面を平坦化するためのＳＯＣ膜を一部除去する処理にて、気体の流速が１０ｃｍ／秒以下であり、または処理空間６０の排気を停止した状態でＵＶ光を照射することにより、ウエハＷの面内で均一にＳＯＣ膜を除去する手法について説明した。この手法を用いてウエハＷの表面から一部除去される膜の用途は、ＳＯＣ膜の一部除去に限定されない。例えば他の塗布膜の一部除去にも本発明は適用することができる。

（実験１）
密閉された処理室６１内（処理空間６０）で、ウエハＷを加熱する載置台５１の温度を種々変化させ、ＳＯＣ膜の除去速度の経時変化を観察した。
Ａ．実験条件
（実施例１−１）全面が３００℃に設定された載置台５１に、有機膜が形成されたウエハＷを載置し、１７２ｎｍの波長のＵＶ光を４０ｍＷ／ｃｍ^２の照度で照射し、処理時間を５、１０、２０、３０、６０分と変化させた。ウエハＷの上面とＵＶ透過部７３の下面との間の隙間は３ｍｍである。
（実施例１−２）載置台５１の設定温度を２５０℃とした点以外は、実施例１−１と同じ条件でウエハＷの処理を行った。
（実施例１−３）載置台５１の設定温度を２００℃とした点以外は、実施例１−１と同じ条件でウエハＷの処理を行った。

Ｂ．実験結果
実施例１−１〜１−３の結果を図１９に示す。図１９の横軸は処理時間（分）、縦軸は有機膜の除去速度（ｎｍ／分）を示している。実施例１−１の結果は白抜きの丸、実施例１−２の結果は白抜きの三角、実施例１−１の結果は白抜きの四角でプロットしてある。

図１９に示した結果によれば、載置台５１の温度を高くするに連れて、有機膜の除去速度が高くなることが分かる。一方で、載置台５１の温度を３００℃とした実施例１−１では、処理時間を長くするに連れて、有機膜の除去速度（各処理時間内の平均値）が低下している。また、載置台５１の温度を２５０℃とした実施例１−２においても、処理時間を長くするに連れて、有機膜の除去速度が低下するという、実施例１−１と同様の傾向が見られた。しかしながら実施例１−２においては、実施例１−１と比較して除去速度の低下率は緩やかになった。さらに載置台５１の温度を２００℃まで下げた実施例１−３では、有機膜の除去速度の低下は観察されなかった。

上述のように、載置台５１の温度を高温にした場合に、処理時間の経過と共に除去速度の低下が観察される理由は、ＵＶ光の照射したときのウエハＷの温度が高いほど、有機膜の分解がより早く進行する一方、処理空間６０内の酸素がより早く消費されることが考えられる。また、有機膜の分解に伴って処理空間６０内に副生成物が溜まり、ＵＶ光の照射により、酸素から活性酸素やオゾンを発生する反応を阻害したり、発生した酸素から活性酸素が副生成物と反応してしまったりする影響が顕著になるのではないかとも考えられる。

この観点で、図１１を用いて説明したように、囲み部材５２の外側を酸素の補充空間とする構成は、有機膜の除去速度の低下を抑制する効果があると考えられる。なお、有機膜の除去速度が低下したとしても、予め設定した時間内に所定量の有機膜を除去することができれば、ウエハＷを処理するうえでの問題はない。

（実験２）
密閉された処理室６１内（処理空間６０）で、ＵＶ光の照度や載置台５１の温度を変化させてウエハＷの処理を行ったときの有機膜の除去速度の面内分布を計測した。
Ａ．実験条件
（実施例２−１）実施例１−３（載置台５１の温度２００℃、ＵＶ光の照度４０ｍＷ／ｃｍ^２）と同様の条件で１分間ウエハＷの処理を行った。
（実施例２−２）ＵＶ光の照度を６０ｍＷ／ｃｍ^２とした点以外は、実施例２−１と同様の条件でウエハＷの処理を行った。
（実施例２−３）載置台５１の温度を３００℃とし、ＵＶ光の照度を６０ｍＷ／ｃｍ^２とした点以外は、実施例２−１と同様の条件でウエハＷの処理を行った。

Ｂ．実験結果
実施例２−１〜２−３の結果を、各々図２０〜図２２に示す。各図中の円はウエハＷの輪郭を示し、横軸、及び縦軸は各ウエハＷの中心からの距離を示す座標軸である。
各実施例における有機膜の除去速度の面内平均値は、実施例２−１が１６．９ｎｍ／分、実施例２−２が２０．５ｎｍ／分、実施例２−３が３６．６ｎｍ／分であった。このように、ＵＶ光の照度が高くなるほど、また載置台５１の温度が高くなるほど、有機膜の除去速度は上昇した。

一方で、図２０〜図２２を比較すると、載置台５１の温度が２００℃である実施例２−１、２−２と比較して、載置台５１の温度が３００℃である実施例２−３においては、ウエハＷの中央部から周縁部に向けて有機膜の除去速度が上昇し、除去速度の面内均一性が悪化している。これは、図１１を用いて説明したように、ＵＶ光の照射によって発生する副生成物の分布に起因する現象ではないかと考えている。この観点において、第１の載置台部５１ａ、第２の載置台部５１ｂの間で温度差を設けてウエハＷの周縁部側の温度を低下させたり、第１のＵＶ透過部７３１と第２のＵＶ透過部７３２との間でＵＶ光の透過率に差を設けてウエハＷの周縁部側へ照射されるＵＶ光の照度を低下させたりする手法は、ウエハＷの面内を均一に処理するにあたって有効な手法であると言える。

Ｗ ウエハ
１ ウエハ処理システム
１３０〜１３３
塗布装置
１４０〜１４２、１５０〜１５２、１４０ａ、１４０ｂ
ウエハ処理装置
５１ 載置台
５１２ ヒーター
５２、５２ａ
囲み部材
６０ 処理空間
６０１ 酸素取込口
６０２ 酸素供給空間
６１ 処理室
６２２ａ、６２２ｂ
給気孔
６２４ａ、６２４ｂ
給気管
６２６ａ 高濃度酸素供給部
６２６ｂ 清浄空気供給部
６２７ 加熱部
６３ 開口部
６４１ 排気部
７２ ＵＶランプ
７３ ＵＶ透過部
７４ 電源部
８ 制御部

Claims (8)

1. 酸素含有雰囲気下にて紫外線を照射することにより分解する被処理膜の原料を基板に塗布する工程と、
   前記基板に塗布された原料を加熱して被処理膜を形成する工程と、
   前記被処理膜が形成された基板を、気体の流速が１０ｃｍ／秒以下である酸素含有雰囲気の処理室内に配置し、当該基板に紫外線を照射して前記被処理膜の一部を除去する工程と、を含み、
   前記被処理膜の原料を基板に塗布する工程は、表面にパターンが形成された基板に対して行われ、
   前記被処理膜の原料を基板に塗布する工程と、前記被処理膜を形成する工程と、前記被処理膜の一部を除去する工程とをそれぞれこの順で複数回行い、
   少なくとも最後より前に行われる被処理膜の一部を除去する工程において、前記パターンの表面が露出するまで、前記被処理膜の一部を除去することを特徴とする基板処理方法。
2. 前記被処理膜の一部を除去する工程を実行する前に、酸素濃度が、空気中の酸素濃度よりも高く、６０体積％以下の範囲の酸素含有気体を前記処理室へ供給して前記酸素含有雰囲気を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記被処理膜の一部を除去する工程の実行中に、前記基板を加熱する工程を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理方法。
4. 前記基板を加熱する工程は、基板の中央部側の温度よりも、当該基板の周縁部側の温度の方が低くなるように行われることを特徴とする請求項３に記載の基板処理方法。
5. 前記被処理膜の一部を除去する工程は、基板の領域毎に紫外線の照度を設定して行われることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の基板処理方法。
6. 前記処理室の下面側には開口部が形成され、前記開口部に嵌合し、基板が載置される載置台と、前記基板の受け渡しを行うための受け渡し位置と、前記受け渡し位置の上方側に設けられ、前記処理室の開口部を塞いで処理室内に基板を載置するための処理位置との間で載置台を昇降させる昇降機構と、を用い、
   前記受け渡し位置にて、少なくとも前記被処理膜の原料が塗布された後の基板を載置台に載置し、当該載置台を処理位置まで上昇させる工程と、
   被処理膜の一部が除去された後の基板が載置された載置台を処理位置から受け渡し位置まで降下させ、当該基板を搬出する工程と、を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の基板処理方法。
7. 前記被処理膜は、炭素化合物を含む有機膜であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の基板処理方法。
8. 被処理膜が形成された基板に、酸素含有雰囲気下にて紫外線を照射することにより前記被処理膜の一部を除去する処理を行う基板処理システムに用いられるコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体であって、
   前記コンピュータプログラムは、請求項１ないし７のいずれか一つに記載の基板処理方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。

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