(57)【要約】【課題】半導体装置のＳＯＤ膜形成工程において、下層にダメージを生じることなくリワークを可能とする半導体製造方法および半導体製造装置を提供する。【解決手段】ウェハを保持し、これを回転させながら、ウェハ上に絶縁膜を形成するための薬液を供給して、塗布膜を形成し、塗布膜が形成されたウェハについて、移動および加熱処理を行うことなく非接触で表面検査を行い、表面検査により不良と判断されたウェハ上に、溶媒を供給しながら回転させることにより、塗布膜を除去する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハを保持し、これを回転させながら、前記ウェハ上に絶縁膜を形成するための薬液を供給して、塗布膜を形成し、
前記塗布膜が形成されたウェハについて、移動および加熱処理を行うことなく非接触で表面検査を行い、
前記表面検査により不良と判断されたウェハ上に、溶媒を供給しながら回転させることにより、前記塗布膜を除去することを特徴とする半導体製造方法。
【請求項２】
前記溶媒は、前記塗布膜に含まれる溶媒であることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造方法。
【請求項３】
前記塗布膜が除去されたウェハ上に、新たに塗布膜を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体製造方法。
【請求項４】
前記表面検査により良品と判断されたウェハを、加熱処理することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体製造方法。
【請求項５】
ウェハを保持し、回転させるための保持回転機構と、
ウェハ上に薬液を供給するための薬液供給機構と、
前記保持回転機構上に載置されたウェハを、非接触で表面検査するための検査機構を具備し、
前記薬液供給機構は、絶縁膜の原料薬液を供給するための原料薬液供給ラインと、溶媒を供給するための溶媒供給ラインを備えることを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハ上に例えば低誘電率膜などスピンオンタイプの絶縁膜を形成するための半導体製造方法および半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高速化に伴い、配線間絶縁膜としてスピン塗布により形成される低誘電率絶縁膜（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ膜、以下ＳＯＤ膜と記す）が多く用いられるようになった。このようなＳＯＤ膜は、一般に、先ず、原料および溶媒を含む薬液（ワニス）を、コーターなどを用いて、回転するウェハ上に供給することにより塗布し、加熱処理を行うことにより形成される。
【０００３】
一般に、レジストなど塗布材料は、塗布・加熱工程において不具合が発生したとき、アッシャーやウェット薬品処理により除去し、再度塗布するリワークが行われている（例えば特許文献１参照）。レジストは、加熱処理後でも、例えば、下層はＳｉＯ２などであるため、レジスト（カーボン）との組成は大きく異なり、アッシャーやウェット薬品処理などでもダメージを与えることなく除去することが可能である。
【０００４】
しかしながら、ＳＯＤ膜においては、Ｓｉベースの下層上にＳｉベースのＳＯＤ膜といったように、下層と近い組成のものが用いられるため、アッシャーやウェット薬品処理などで、ダメージなく選択的に除去することが困難である。さらに、ＳＯＤ膜は、レジストなどと異なり配線間絶縁膜としてデバイス中に用いられるため、通常、配線信頼性を得るために、密度、耐薬品性、耐プラズマ性が高く、除去することはより困難となる。
【０００５】
従って、ＳＯＤ膜形成工程においては、通常、加熱処理後に検査を行い、塗布工程にフィードバックする手法が用いられている（例えば特許文献２など参照）。
【特許文献１】特開２００２−１９８２８９号公報（[請求項１]、図１など）
【特許文献２】特開２００５−８８００４号公報（[００４８]など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ＳＯＤ膜形成工程において、下層にダメージを生じることなくリワークを可能とする半導体製造方法および半導体製造装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、ウェハを保持し、これを回転させながら、ウェハ上に絶縁膜を形成するための薬液を供給して、塗布膜を形成し、塗布膜が形成されたウェハについて、移動および加熱処理を行うことなく非接触で表面検査を行い、表面検査により不良と判断されたウェハ上に、溶媒を供給しながら回転させることにより、塗布膜を除去することを特徴とする半導体製造方法が提供される。
【０００８】
また、本発明の一態様によれば、ウェハを保持し、回転させるための保持回転機構と、ウェハ上に薬液を供給するための薬液供給機構と、薬液が回転塗布され、保持回転機構上に載置されたウェハを、非接触で表面検査するための検査機構を具備し、薬液供給機構は、絶縁膜の原料薬液を供給するための原料薬液供給ラインと、溶媒を供給するための溶媒供給ラインを備えることを特徴とする半導体製造装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一実施態様の半導体製造方法および半導体製造装置によれば、ＳＯＤ膜形成工程において、下層にダメージを生じることなくリワークを行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明の実施形態について、図を参照して説明する。
【００１１】
図1に本実施形態の半導体製造装置を示す。図に示すように、ウェハｗを保持するためのホルダ１と、ホルダ１を所定の回転速度で回転させるための回転機構２と、ウェハｗ上に薬液を供給するための薬液供給機構３より、スピンコーターユニット４が構成されている。そして、ホルダ１の上方には、薬液が回転塗布され、塗布膜が形成されたウェハｗについて、非接触で表面検査するためのＣＣＤカメラ５が設置されており、取り込まれた検査データを処理する検査データ処理部６と接続されている。
【００１２】
薬液供給機構３は、ウェハｗ上に薬液を滴下するためのノズル７と、これと接続され、絶縁膜の原料薬液を供給するための原料薬液供給ライン８と、例えば原料薬液の主溶媒である溶媒を供給するための溶媒供給ライン９から構成されている。尚、ノズル７は、駆動機構（図示せず）と接続され、例えば上下およびウェハ面方向に移動可能となっている。さらに、初期設定、あるいは検査データ処理部６で処理されたデータに基づいて供給量を制御するために、それぞれのラインにバルブ１０、１１が設けられている。
【００１３】
そして、同一装置内に塗布膜が形成されたウェハｗを加熱処理するためのベークユニット１２が設けられている。ベークユニット１２とスピンコーターユニットとのウェハの移動は、アーム(図示せず)により行われる。ベークユニット１２は、雰囲気および温度の制御が可能であり、ウェハｗを載置するためのベーク板１３が設置されている。
【００１４】
このような半導体製造装置を用いて、図２に示すようなフローにより、ＳＯＤ膜が形成される。先ず、前処理として、例えば３００ｍｍウェハｗをヒーターが組み込まれたプレート（図示せず）上に載置し、ウェハ下地の面内温度最適化、安定化を行う（ステップ１）。例えば、プレート温度を２０〜３０℃として、１〜１０分間程度放置する。尚、この温度、時間は、ＳＯＤ膜の種類、膜厚などにより、最適化される。
【００１５】
次いで、ウェハｗをホルダ１に載置し、必要に応じて、ウェハ下地の濡れ性を向上させるため、溶媒供給ライン９に設けられたバルブ１１を制御して、溶媒（シンナー）をノズル７よりウェハｗ上に滴下し、回転機構２により回転させることにより、ウェハｗ表面に塗布する。
【００１６】
そして、原料薬液供給ライン８に設けられたバルブ１０を制御して、所定の濃度に調製された原料薬液（ワニス）を、ノズル７よりウェハｗ上に１〜５ｃｃ程度滴下し、回転数５００〜２０００ｒｐｍで回転する（スピンコート）により、ウェハｗ表面に塗布膜を形成する（ステップ２）。吐出量や、吐出速度をコントロールするため、一般的にはバルブ前後にポンプ(図示せず)を設置し、制御を行う。また、回転塗布の条件は、膜厚、原料薬液濃度、ウェハ径などにより適宜最適化される。
【００１７】
そして、ウェハｗ外周のウェハべベル部からの汚染を防止するために、溶媒供給ライン８に設けられたバルブ１１を制御して、溶媒をノズル７よりウェハべベル部上に滴下し、回転機構２により回転させることにより、ウェハべベル部の膜を溶解し、除去する。
【００１８】
次いで、加熱処理を施す前に、スピンコーターユニット４の上方に設けられたＣＣＤカメラ５により、光学的に表面検査を行う（ステップ３）。ここで、ウェハｗ全体の画像を検査データ処理部６において処理することにより、例えばチップ単位など単位領域毎に画像比較して、例えば、膜質ムラ、塗り残し、膜厚ムラ、ダストなどの欠陥を検出するとともに、ウェハべベル部のエッジカット幅、エッジカット形状などの異常を検出する。
【００１９】
例えば、膜厚ムラについては、特殊照射を行い、ラインセンサにより撮像画像を検出、処理することにより、判断することができる。また、ウェハベベル部の露出量なども、画像コントラストから光学的に検出することができる。
【００２０】
図３に画像処理されたウェハ表面の塗布膜の状態を示す。図に示すように、ウェハ中心部分においては、良好に塗布膜が除去されているが、ウェハ面内において、左右で膜厚ムラがあることがわかる。また、左下部に一部塗り残しが認められることから、不良と判断される。
【００２１】
このように、画像処理により、欠陥、異常があり、不良と判断されたウェハｗについて、加熱処理を行う前に、リワークを行う。このとき、溶媒供給ライン９に設けられたバルブ１１を制御して、溶媒（シンナー）をノズル７より例えば２０〜５０ｃｃ程度ウェハｗ上に滴下し、回転機構２により例えば５００〜２０００ｒｐｍで回転させ、塗布膜を除去することによりリワークを行う（ステップ４）。
【００２２】
例えば、ポリアリーレン主骨格を有する塗布膜（有機膜）であれば、その主溶媒（シンナー）であるシクロヘキサノンを１〜１００ｃｃ滴下し、５００〜２０００ｒｐｍで回転させることにより、リワークが可能である。このように、塗布膜の主溶媒を用いることにより、下層にダメージを与えることなく塗布膜を除去することができる。さらに、このような溶媒は、揮発性が高いため、滴下を止めた後も回転させることにより、乾燥させることができる。
【００２３】
尚、このとき、検査データ処理部６において処理されたデータより、例えば所定の閾値を設けることにより良・不良を判断し、その判断結果に基づき、バルブ１０、１１を制御することも可能である。
【００２４】
このようにして、塗布膜が除去されたウェハｗについて、再度、前処理（ステップ１）を経て塗布膜を形成し（ステップ２）、表面検査（ステップ３）を行う。
【００２５】
そして、表面検査において、良品と判断されたウェハｗについては、装置内に設けられたベークユニット１２において、ベーク板１３に載置され、塗布膜中のシンナー除去のための一次ベークを行う（ステップ５）。このとき、ベーク温度は、溶媒（シンナー）の沸点以上であればよい。
【００２６】
例えば、上述したポリアリーレン主骨格を有する塗布膜（有機膜）の場合、Ｎ２雰囲気下、主溶媒であるシクロヘキサノンの沸点：１５６℃以上である２００〜４００℃で、３０〜１２０秒間ベークを行うことにより、塗布膜中の溶媒を除去することが可能である。
【００２７】
次いで、絶縁膜として要求される絶縁特性、誘電率、機械的強度を得るため、重合・架橋反応を進行させるための二次ベークを行う（ステップ６）。ベーク条件は、膜厚、原料薬液濃度、ウェハ径などにより適宜最適化されるが、例えば、Ｎ２雰囲気下、２００〜４００℃で、１０〜１２０分間ベークを行うことにより、十分に重合・架橋反応を進行させることができる。このとき、電子線（ＥＢ）、紫外線（ＵＶ）を用いて、重合・架橋反応を加速させることも可能である。
【００２８】
このように、２段階のベーク処理を行うことにより、所望の絶縁特性、誘電率、機械的強度の塗布型絶縁膜を形成することができる。そして、このようにして低誘電率の塗布型絶縁膜を配線層間に形成することにより、半導体装置の高速化を図ることが可能となる。
【００２９】
上述したように、本実施形態によれば、ベーク処理前に表面検査を行うことにより、表面検査において不良と判断されたウェハの塗布膜を、ベーク処理前に溶媒を用いて除去することができる。さらに、塗布膜の除去に塗布膜に含まれる溶媒を用いることにより、アッシャーやウェット薬品処理などと異なり、下層（下地）へのダメージを抑えることができる。従って、下層へのダメージを抑えてリワークすることができるため、歩留りを向上させるとともに、特性の劣化を抑えることができる。
【００３０】
また、ＣＣＤなどの撮像装置を、スピンコーターユニット内に設置し、光学的に表面検査を行うことにより、表面検査結果により不良であると判断された場合、ウェハｗを移動させることなく、塗布、剥離、再塗布を行うことができ、スループットの向上を図ることが可能となる。さらに、同一装置内に、加熱処理を行うためのベークユニットを設けることにより、さらなる高いスループットを得ることが可能となる。
【００３１】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一態様による半導体製造装置の概念図。
【図２】本発明の一態様による半導体製造工程を示すフローチャート。
【図３】本発明の一態様における画像処理されたウェハ表面の塗布膜の状態を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１…ホルダ、２…回転機構、３…薬液供給機構、４…スピンコーターユニット、５…ＣＣＤカメラ、６…検査データ処理部、７…ノズル、８…原料薬液供給ライン、９…溶媒供給ライン、１０、１１…バルブ、１２…ベークユニット、１３…ベーク板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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