(57)【要約】【課題】  レジスト除去工程抜けの検査を、検査工数を抑えた状態で効率的に行う。【解決手段】  半導体製造装置１０のフロントエンドモジュール２０内に、レジスト除去工程抜け検査手段３０を設置する。ポート１１にフープ４０ａ等に収納されてきた半導体ウエハを、移載ロボット１３でロット毎に一枚抜き取り、レジスト除去工程抜け検査手段３０で膜厚計測してレジスト除去工程抜けを検査する。レジスト除去工程抜けがない半導体ウエハのみを、例えば、酸化処理に回すことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハに処理を施す半導体製造装置であって、
処理対象の前記半導体ウエハがレジスト除去工程抜けを発生しているか否かを、前記半導体ウエハの一部の面を検査して判定するレジスト除去工程抜け検査手段を有することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体製造装置において、
前記レジスト除去工程抜け検査手段は、処理対象の前記半導体ウエハの膜厚計測手段であることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項３】
半導体ウエハに処理を施す工程を有する半導体装置の製造方法であって、
処理対象の前記半導体ウエハがレジスト除去工程抜けを発生しているか否かを、半導体ウエハの一部の面を検査することで判定することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の半導体装置の製造方法において、
検査は、前記半導体ウエハを処理する処理装置のフロントエンドモジュール内で行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項３または４記載の半導体装置の製造方法において、
レジスト除去工程抜けの検査は、検査対象の半導体ウエハを収納するウエハ収納容器から、前記半導体ウエハを一部出した状態で行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記レジスト除去工程抜けの検査は、前記半導体ウエハの膜厚計測により行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体ウエハ等のプロセス処理におけるレジスト除去工程抜けの確認技術に関し、特にレジスト除去工程抜けた場合にはその後の処理の着工を停止して装置汚染を防ぐのに適用した有効な技術である。
【背景技術】
【０００２】
以下に説明する技術は、本発明を完成するに際し、本発明者によって検討されたものであり、その概要は次のとおりである。
【０００３】
半導体装置の製造では、半導体ウエハ上への各種成膜工程等が重要なプロセス処理として挙げられる。成膜に際しては、一連のフォトリソグラフィー処理を経て半導体ウエハ上に膜付け箇所を形成し、その後に成膜装置で酸化膜、金属膜等の所要の成膜が施される。
【０００４】
成膜工程では、フォトリソグラフィー処理で使用するレジスト、現像液、あるいは成膜工程で使用する金属等、薬品、ガス等種々の物質が半導体ウエハの汚染原因と成り得る。そのため、次工程にかかる汚染原因物質を持ち込まないように、汚染防止管理が厳しく行われている。
【０００５】
例えば、ゲート酸化膜の形成に際しては、先ず、一連のフォトリソグラフィー処理により、半導体ウエハ上にレジストを塗布し、レジストを所定マスクで露光し、その後現像処理してレジストパターンを形成する。かかるレジストパターンを用いてエッチングが行われる。エッチング終了後は、エッチングに際して使用したレジストパターンを除去し、その上で、半導体ウエハは所定の成膜装置に搬送され、半導体ウエハ上にゲート酸化膜が形成される。
【０００６】
しかし、かかるゲート酸化膜の形成に際して、半導体ウエハ上のレジストパターンを除去するレジスト除去工程が誤って抜かされた場合には、レジストを残した状態で半導体ウエハが成膜装置に搬送されることとなる。その状態で酸化膜形成が行われると、半導体ウエハ上に残されたレジスト成分が酸化膜形成装置の処理チャンバ内に飛散する等して、搬入された半導体ウエハそのものは勿論、酸化膜形成装置自体をも汚染することとなる。
【０００７】
かかる装置の汚染は、その後搬入される半導体ウエハを次々に汚染させることとなり、汚染の確認が遅れると、汚染が発覚した時点では、既に大量の汚染半導体ウエハを作り込んでしまっていることとなり、極めて甚大な損害を発生させることとなる。
【０００８】
このようにレジスト除去工程抜けに起因する次工程での汚染は、甚大な損害を発生する大きな事故に繋がるため、特に人手を介して、レジスト除去工程の処理が終了した半導体ウエハを次工程まで収納して搬送する収納容器に、目視判断が可能な識別色を付け、次工程には、例えば赤等の決められたかかる識別色の付けられた収納容器のみを搬送するようにして、次工程でかかる収納容器の識別色の有無、あるいは色違いで、搬送されてきた半導体ウエハのレジスト除去の有無を確認していた。その他の識別色の付いた収納容器は搬送しないようにし、汚染防止を人為的に管理する方法が採用されている。
【０００９】
一方、人によりレジスト有無の確認を行うのではなく、紫外線を照射してその反射光に蛍光成分が含まれているか否かで、レジスト除去が完全に行われているか否かを自動的に確認する技術が特許文献１には開示されている。半導体処理装置内で、キャリアから半導体ウエハの熱処理等を行う炉体のポートへ搬送するに際して、上記紫外線照射によるレジストが少しでも残存していないか検査し、レジストが無いことが確認された半導体ウエハのみ一枚ずつ前記炉体のポートへ搬入する構成が示されている。
【特許文献１】特開平８−２２００１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者は、生産に大きな悪影響を及ぼすレジスト除去の確認管理に関しては、以下の課題があることを見出した。
【００１１】
近年、半導体装置の製造工程は、その自動化が積極的に進められ、かかる自動化処理では、工程管理ソフトウェアに工程フローや処理レシピを登録し、自動的に工程管理をし、処理装置に自動的に着工指示するようになっている。かかる自動化処理に際しては、半導体装置の製造現場の種々の需要に迅速的確な対応が求められるため、工程ソフトウェアには、登録事項の追加、削除が行えるようになっている。
【００１２】
しかし、頻繁に工程の追加、削除を行う場合には、フロー作成ミス等が発生して、レジスト除去工程が抜けてしまう場合があるのが現状である。しかし、前述の如く、レジスト除去工程の抜けは、その後の処理装置の汚染を引き起し、生産に重大な損害を発生させることとなる。
【００１３】
前述の如く、レジスト除去工程の完了の確認には、人を利用して目視確認を行う方法が採用されているが、しかし、完全自動化を図る場合には、かかる工程がどうとてもネックとなる。また、人の判断を重視する場合には、錯誤等による人の判断ミスをもどうしても考慮に入れる必要があり、ある意味での完全化は難しくなる。
【００１４】
近年の半導体装置の製造工程では、多品種少量生産に対応するため、製造現場では小ロットで製品切換等が頻繁に発生し、錯誤が発生し易い状況になってきている。かかる状況下、これまでのように人為的判断でレジスト除去工程抜けに基づく汚染防止を図る工程管理手法には限界があると、本発明者は考えた。
【００１５】
早急に技術開発が必要と考えた。かかる技術開発に際して、本発明者は、極力検査工数をかけないようにし、且つ、極力これまでの使用実績のある技術を利用することで、新規開発の技術につきものの初期のトラブルを防ぐことが必要と考えた。
【００１６】
特許文献１に記載の技術は、半導体処理装置内で、キャリアから取り出した半導体ウエハを紫外線照射して、レジスト除去が十分に行われているか否かを確認する技術で優れた技術である。しかし、かかる技術はあくまで、少しでも残っているレジストをも検出できるようにした技術であるため、検査対象の半導体ウエハを紫外線照射するに際しては、全数を全面スキャンして行う必要がある。
【００１７】
本発明者には、レジスト検査という点では一括りの言葉で包括されはするが、レジスト除去工程抜けを見つけるために行うレジスト検査と、痕跡程度のものでも徹底して残余レジストを見つけるために行うレジスト検査とでは、検査手法を変える必要があるのではないかと素朴な疑問が生じた。
【００１８】
確かに、痕跡程度のレジスト残余でも見出すことができれば、当然にレジスト除去工程抜けに起因するレジストも見出すことはできる。しかし、レジスト除去工程抜けの検査では、かかる高精度のレジスト検出手法を適用する必要はないのではないかと考えた。ある意味では、もう少し精度を落とした手法でも十分に結果を得ることができる筈で、且つ、工程抜けが検査できる程度に精度を落とすことで検査工数の削減も図れるのではないかと発想した。
【００１９】
また、検査に際しては、レジスト除去工程を経た上で除去不十分なレジストを検査する場合と、レジスト除去工程抜けにより全くレジストの除去が行われていないものを検査するのとでは、検査時における周囲環境に対するレジスト由来の周囲環境の汚染状況は異なるのではないかと考えた。レジスト除去工程抜けの検査においては、検査対象の半導体ウエハを周囲環境に露出しないようにしてすることが好ましいのではないかと発想した。
【００２０】
例えば、キャリアから半導体ウエハを引き出して検査場所に移載し、露出した状態でレジスト有無を判断する場合、炉体内での汚染状況程にはならないものの、半導体処理装置内が残留レジストで汚染される状況が懸念される。特に、レジスト除去工程抜けが発生していた場合には、半導体ウエハに付着しているレジスト量は、レジスト除去工程での除去不完全な場合とは相当に異なるものと思われる。
【００２１】
本発明者は、基本的には、レジストが残留している場合が想定される半導体ウエハは、フロントエンドモジュール内とは言え、キャリア等のウエハ収容容器内から完全に引き出すことなく、検査することができないかと考えた。
【００２２】
本発明の目的は、レジスト検査を、レジスト除去工程抜けに特化することで、検査効率を向上させることにある。
【００２３】
他の本発明の目的は、レジスト除去工程抜けの検査を、検査対象を周囲環境に全部露出させないで行う技術を提供することにある。
【００２４】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００２６】
すなわち、レジスト除去工程抜けの状態では必然的にレジストが残っている筈の半導体ウエハの一部面を、膜厚計測手段などの検査手段でチェックすることで、レジスト除去工程抜けを検査する。
【発明の効果】
【００２７】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００２８】
半導体ウエハの一部の面の検査からレジスト除去工程抜けが検査できるため、全面を紫外線等でスキャンする場合等とは異なり、検査工数を低く抑えることができる。
【００２９】
レジスト除去工程抜けの検査が、半導体ウエハの一部の面で行えるため、検査に際して半導体ウエハを周囲環境に全面的に露出させることなく、検査時におけるレジスト汚染の懸念を低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【００３１】
本発明は、検査目的をレジスト除去工程抜けに特化した状態で、半導体ウエハのレジスト検査を行う技術である。レジスト除去工程での除去不十分なレジスト残りを検知するのに適用する精度の高い技術ではない。しかし、かかる痕跡程度のレジスト残余も検出することができる高精度技術に比較して、検査工数は十分に低く抑えることができる。
【００３２】
併せて、レジスト検査技術をレジスト除去工程抜けに特化させたことで、検査時における検査対象の半導体ウエハを周囲環境に全面的に露出させる必要がなくなり、検査時のレジスト汚染の影響を抑えることができる。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る半導体製造装置の全体構成を模式的に示す説明図である。
【００３４】
本発明に係る半導体製造装置１０は、図１に示すように、ゲート酸化膜の形成等の熱酸化工程で使用する酸化膜形成装置１０ａに構成されている。半導体製造装置１０は、直前工程、次工程との間で半導体ウエハのやりとりを行うためのポート１１を有している。また、半導体ウエハの熱酸化を行う酸化炉１２ａを有する処理室１２が設けられている。ポート１１と処理室１２との間のフロントエンドモジュール２０内には、ポート１１側から処理室１２内の酸化炉１２ａとの間に半導体ウエハの受け渡しを行うアーム１３ａ等に構成した移載ロボット１３が設置されている。
【００３５】
また、かかるフロントエンドモジュール２０内には、レジスト除去工程抜け検査手段３０が設けられている。レジスト除去工程抜け検査手段３０は、検査対象の半導体ウエハに所定波長の光を照射し、その場合に得られる干渉光を分光して膜厚を計測する膜厚計測手段３０ａに構成されている。
【００３６】
かかる構成の半導体製造装置１０を用いれば、レジスト除去工程を抜けてレジストが除去されていない半導体ウエハが搬入されてきても、事前にレジスト除去工程抜け検査手段３０で工程抜けを見つけ、以降の処理着工を停止することができる。
【００３７】
例えば、直前の工程がフォトリソグラフィー工程で使用したレジストパターンとして用いたレジストの除去工程であったとする。レジスト除去工程から当該熱酸化工程へは、図１に示すように、ロット単位でフープ（Foup：Front  Opening  Unified  Pod）４０ａ等の収納容器４０に収容された状態で、搬送ロボットによりポート１１に自動搬送されてくる。
【００３８】
ポート１１に搬送されてきたフープ４０ａは、その扉が自動的に開けられ、搬送ロボット１３により、フープ４０ａ内の半導体ウエハが取り出される。取り出される半導体ウエハは、予め設定した抜き取り条件により、例えば同一ロットの着工順番の最初のものを抜き出す等として設定されている。予め抜き取りが設定された半導体ウエハは、移載ロボット１３によりフープ４０ａ内から引き出され、レジスト除去工程抜け検査手段３０に送られる。
【００３９】
レジスト除去工程抜け検査手段３０では、半導体ウエハ表面に光を照射し、照射によって生ずる表面の干渉光を分光して、照射した半導体ウエハ面の膜厚を計測する。計測結果は、図１に示すように、コンピュータ５０ａ等に構成された膜厚監視手段５０にオンライン、あるいは無線等で連絡され、計測結果が予め設定しておいたレジスト塗布時の膜厚範囲に入っていた場合には、半導体ウエハ上にレジストがあるものと判断し、検査した半導体ウエハはレジスト除去工程抜けを起こしているものと判定する。
【００４０】
判定に使用する膜厚範囲は、対象とするレジスト除去工程で除去される筈のレジストの塗布時の膜厚範囲に設定しておけばよい。因みに、干渉光による測定膜厚は、５００nm〜2.5μｍの範囲の膜厚に対応することができる。かかる膜厚計測には、例えば、オムロン社から入手可能なＺ５ＣＦシリーズの膜厚センサーを利用すればよい。
【００４１】
レジスト除去工程抜けを起こしている半導体ウエハでは、半導体ウエハの周縁部では、必ずレジストがレジスト塗布時の膜厚状態で残っている筈である。そこで、レジスト除去工程抜け検査手段３０で計測した膜厚がレジスト塗布時の膜厚であるか否かチェックできれば、レジスト除去工程抜けか否か判断できる筈である。
【００４２】
また、かかる膜厚計測に際しては、半導体ウエハの全面を測定する必要はなく、レジスト除去工程抜けが発生していれば必ずレジストが残っている一部の領域を計測すればよい。
【００４３】
レジストは、スピンコーター法等で半導体ウエハの全面に一様に塗布される。しかし、レジストを用いてパターン形成する領域は、デバイス形成領域である半導体ウエハの中央側からある所定の範囲までで、周縁部分は利用されていない。そこで、レジスト塗布後に、一連のフォトリソグラフィー工程でエッチング等の処理が施されても、半導体ウエハの周縁領域はレジスト塗布時の膜厚でレジストが残されていることとなる。本発明者は、かかる半導体ウエハの周縁領域に着目して、かかる領域の一部の膜厚を計測することで、確実にレジスト除去工程抜けが確認できると着想した。
【００４４】
半導体ウエハを紫外線等の所定の光で全面スキャンしながら照射して、痕跡程度のレジスト残余を見出す程の高精度な測定は必要なく、半導体ウエハの面の一部の膜厚計測で済むため、これまでのレジスト検知技術に比べて、検査工数を低く抑えることができる。
【００４５】
かかる要領でレジスト除去工程抜け検査手段３０により、当該検査した半導体ウエハはレジスト除去工程抜けを発生していると判定される場合には、その半導体ウエハは移載ロボット１３により、元のフープ４０ａ内に戻される。レジスト除去工程抜けの検査においては、レジスト除去工程で除去処理にかけられる半導体ウエハはロット単位であるため、レジスト除去工程抜け検査にはロット単位で１枚抜き取り検査すればよいこととなる。レジスト除去工程での除去処理が不十分で、その残余のレジストを見つける場合とは異なり全数検査する必要はない。
【００４６】
このようにして引き出した１枚の半導体ウエハについてレジスト除去工程抜けが確認された場合には、フープ４０ａ内の検査された半導体ウエハが属するロットは全てがレジスト除去工程抜けを起こしていると判断して、処理室１２の酸化炉１２ａでの処理着工を停止する。このようにして、処理する前に、処理対象の半導体ウエハのレジスト除去工程抜けを確実に把握して、レジスト除去工程抜けを知らずに処理することにより装置汚染を未然に防止することができる。
【００４７】
すなわち、図２（ａ）のフローに示すように、ステップＳ１００の塗布工程でレジストが塗布され、ステップＳ２００で所定の露光、現像が行われて所要のレジストストパターンが形成され、ステップＳ３００でこのレジストパターンに基づきエッチングが行われ、その後に不要となったレジストパターンがステップＳ４００のレジスト除去工程で処理された半導体ウエハのみが、いわば正しいプロセス履歴を有する場合にのみ、熱酸化によりゲート酸化工程で処理されることとなる。
【００４８】
一方、レジスト除去工程抜け検査手段３０でレジスト除去工程抜けが見つかった場合には、すなわちステップＳ４００が抜けた誤ったプロセス履歴の場合には、図２（ｂ）に示すように、当該半導体ウエハが属するロットの熱酸化処理は着工禁止とされ、熱酸化によるゲート酸化ステップでの処理は行われない。
【００４９】
（実施の形態２）
上記実施の形態１では、レジスト除去工程抜けの検査対象となる半導体ウエハは、一旦、フープ４０ａからフロントエンドモジュール２０内に引き出されていた。しかし、本発明者は、検査目的でフープ４０ａ内から引き出した半導体ウエハが、レジスト除去工程抜けであった場合には、フロントエンドモジュール２０内がレジストにより汚染される場合も想定される。
【００５０】
そこで、本発明者は、フープ４０ａから半導体ウエハを一部引き出した状態で、レジスト除去工程抜けの検査を行うことを発想した。図３に示すように、本実施の形態で使用する半導体製造装置１０も、図１に示す場合と同様に構成されている。但し、レジスト除去工程抜け検査手段３０は、前記実施の形態１ではフロントエンドモジュール２０内の所定位置に固定されていたが、本実施の形態で使用する場合は、設置位置が移動可能に設けられている。
【００５１】
すなわち、図３に示すように、レジスト除去工程抜け検査手段３０は、ポート１１に搬送されてきたフープ４０ａの扉が開けられた側で膜厚計測ができるように構成されている。
【００５２】
そこで、図３に示すように、フープ４０ａから最上段側に収納された半導体ウエハＷがその周縁部が少なくとも出るように、移載ロボット１３に半導体ウエハＷの一部がフープ４０ａ内から引き出される。レジスト除去工程抜け検査手段３０は、フープ４０ａから一部が引き出された半導体ウエハＷの上方に移動し、その状態で半導体ウエハＷの膜厚を計測する。計測に際しては、フープ４０ａ内から一部引き出された半導体ウエハＷの周縁部表面の一部の計測だけで構わない。
【００５３】
計測結果は、マイクロコンピュータ５０ｂ等に構成されてレジスト除去工程抜け検査手段３０に併設された膜厚監視手段５０により、計測結果が予め設定しておいた膜厚範囲に入った場合には、半導体ウエハＷ上にレジストがあるものと判断され、検査した半導体ウエＷはレジスト除去工程抜けを起こしているものと判定される。レジスト除去工程抜けが発生していると判定された半導体ウエハは、直ちにフープ４０ａ内に戻される。
【００５４】
このように、本実施の形態２で説明したように、検査対象とする半導体ウエハをフープ４０ａ内から、膜厚計測が可能な周縁部が出る程度に一部引き出した状態でレジスト除去工程抜け検査を行えば、半導体ウエハをフロントエンドモジュール２０内に全部引き出して検査する場合に比べて、検査対象の半導体ウエハがレジスト除去工程抜けの場合であっても、レジスト汚染となり得る状況を極力抑制することができる。
【００５５】
また、検査工数も、フープ４０ａから半導体ウエハを全部引き出してレジスト除去工程抜け検査手段３０まで搬送し、場合によってはさらに戻すことを考慮すれば、フープ４０ａ内から一部を引き出して検査する方が明らかに工数を低く抑えることができる。
【００５６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００５７】
前記実施の形態では、半導体製造装置を酸化膜形成装置に構成した場合を例に挙げて説明したが、レジストが除去された状態での半導体ウエハに処理する装置であれば、例えば、ＣＶＤ装置、スパッタ装置等に構成しても構わない。
【００５８】
また、上記実施の形態では、膜厚計測によるレジスト除去工程抜け検査手段を、半導体製造装置のフロントエンドモジュール内に設けた構成を例に挙げて説明したが、レジスト除去工程抜け検査手段３０を半導体製造装置とは独立して、半導体製造装置とは切り離して設置することで、当該半導体製造装置に搬入される全てのフープについて、抜き取りでフープ内の半導体ウエハのレジスト除去工程抜け検査を行うようにしても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は半導体装置の製造技術の分野で、特にレジスト除去工程抜けの検査分野で有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体製造装置の全体構成を模式的に示す説明図である。
【図２】（ａ）はレジスト除去工程抜けを起こしていない場合の半導体ウエハの処理手順を示すフロー図であり、（ｂ）はレジスト除去工程抜けを起こしている半導体ウエハの処理手順を示すフロー図である。
【図３】本発明の一実施の形態である半導体製造装置の変形例の全体構成を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０      半導体製造装置
１０ａ    酸化膜形成装置
１１      ポート
１２      処理室
１２ａ    酸化炉
１３      移載ロボット
１３ａ    アーム
２０      フロントエンドモジュール
３０      レジスト除去工程抜け検査手段
３０ａ    膜厚計測手段
４０      収納容器
４０ａ    フープ
５０      膜厚監視手段
５０ａ    コンピュータ
５０ｂ    マイクロコンピュータ
Ｓ１００、Ｓ２００、Ｓ３００、Ｓ４００    ステップ
【図１】
2006186121.tif 000003
【図２】
2006186121.tif 000004
【図３】
2006186121.tif 000005