(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を吸着により保持して回転させる第１回転保持手段と、
前記第１回転保持手段により回転された前記基板に塗布液を供給して塗布膜を形成する塗布液供給手段と
を有する塗布膜形成室と、
前記基板の中心が回転中心と合わさるように前記基板の周囲を保持して、前記基板を回転させる第２回転保持手段と、
前記第２回転保持手段により回転された前記基板の周囲に前記塗布膜を溶解させる処理液を供給する処理液供給手段と
を有する塗布膜除去室と
を有し、
前記第２回転保持手段は、回転軸を前記回転中心として回転する回転手段と、前記回転手段に連結され、前記基板を保持しながら前記回転手段の回転により前記基板の中心が回転中心と合わさるように回転による向心力により前記基板の周囲を押圧する位置補正手段とを有する
半導体装置の製造装置。
【請求項２】
基板を吸着により保持して回転させる回転保持手段と、
前記基板の中心が回転中心と合わさるように回転による向心力により前記基板の周囲を押圧して前記基板の位置を補正する位置補正手段と、
前記回転保持手段により回転された前記基板に塗布液を供給して塗布膜を形成する塗布液供給手段と、
前記回転保持手段により回転された前記基板の周囲に前記塗布膜を溶解させる処理液を供給する処理液供給手段と
を有する半導体装置の製造装置。
【請求項３】
前記位置補正手段は、前記基板の周囲の押圧を解除し得るように移動可能に設けられている
請求項２記載の半導体装置の製造装置。
【請求項４】
基板を吸着により保持する工程と、
吸着により保持された前記基板を回転させながら前記基板上に塗布液を供給して、前記塗布液を前記基板上で伸ばして塗布膜を形成する工程と、
前記基板の周囲を保持し、前記塗布膜が形成された前記基板の中心が回転中心と合わさるように回転による向心力が作用する位置補正手段により押圧して前記基板の位置を補正する工程と、
周囲が保持された前記基板を回転させながら、前記基板の周囲に前記塗布膜を溶解させる処理液を供給する工程と
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項５】
基板の周囲から回転中心の方向へ回転による向心力が作用する位置補正手段により押圧して、前記基板の中心を回転中心と合わせるように位置を補正する工程と、
前記基板を吸着により保持する工程と、
前記基板の周囲への押圧状態を解除する工程と、
前記基板を回転させながら前記基板に塗布液を供給して、前記塗布液を前記基板上で伸ばして塗布膜を形成する工程と、
前記基板を回転させながら、前記基板の周囲に前記塗布膜を溶解させる処理液を供給する工程と
を有する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体装置を形成する工程において、絶縁膜やレジスト等の塗布膜を形成する際に使用される半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の層間絶縁膜等に使用されるＳＯＧ（Spin On Glass)や、ポーラスシリカ等のＬｏｗ−ｋ膜、あるいはフォトリソグラフィに使用されるフォトレジスト等の塗布膜は、ウェーハのエッジ部分における剥がれやクラック等を防止するために、塗布後に溶剤で除去する、いわゆるエッジリンスと称される処理がなされる。
【０００３】
図１９（ａ）に、このようなウェーハに塗布膜を形成し、かつウェーハのエッジの塗布膜を除去するために用いられる装置の構成の一例を示す。
図１９（ａ）に示す装置は、通常、スピンコータと称されるものであり、ウェーハＷの裏面の中心をスピンチャック１１により真空吸着することによりウェーハＷを保持し、このようにして保持されたウェーハＷを回転シャフト１２を中心として回転させながら塗布液をウェーハＷの表面の中心に供給することによりウェーハＷ全体に均一に塗布膜１００を形成するものである。
また、塗布膜１００の形成後に、ウェーハＷを回転させながら、塗布膜１００を除去するための溶剤を溶剤供給ノズル２０からウェーハＷのエッジ部分に供給することにより、ウェーハＷのエッジにおける塗布膜１００を除去している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなスピンコータ等の塗布膜を形成する装置は、ウェーハＷを保持するために真空吸着を採用していることから、スピンチャック１１へウェーハＷを搭載する搬送ロボットの位置精度等により、回転シャフト１２の回転中心Ｊ１に対してウェーハＷの中心Ｊ２がずれやすいという問題がある。
【０００５】
その結果、図１９（ｂ）に示すように、塗布膜１００のウェーハエッジからの距離、すなわちリンス幅精度は、回転シャフトの回転中心Ｊ１に対してウェーハＷの中心Ｊ２がずれた分だけずれることとなる。
【０００６】
例えば、上記の塗布膜１００が半導体装置の製造における層間絶縁膜とした場合に、ダマシン法により後に形成する銅膜との関係で不具合を起こすことがある。以下に、この不具合について詳細に説明する。
【０００７】
図２０（ａ）は、ウェーハＷのエッジ部における断面の一例を示す図である。
図２０（ａ）に示すように、ウェーハＷには、酸化シリコン膜等の絶縁膜１０１を介して、Ｌｏｗ−ｋ膜からなる塗布膜１００が形成され、当該塗布膜１００上には、後のＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing)に対する保護膜となる酸化シリコン等からなるキャップ膜１０２が形成され、当該キャップ膜１０２上にＴｉＮ等からなるバリアメタル１０３が形成され、当該バリアメタル１０３上に銅膜１０４が形成されている。ウェーハＷのエッジにおける銅膜１０４は、通常、ＣＭＰ後に残留することを防止するためＣＭＰ前にエッチングにより除去されている。
【０００８】
図２０（ａ）に示すように、通常、塗布膜１００のエッジリンス位置（正確にはエッジリンス後の塗布膜１００を被覆するキャップ膜１０２のエッジ位置）Ｐ１よりも、銅膜１０４のエッチング位置Ｐ２を外側にする必要があり、これにより、図２０（ｂ）に示すように、銅膜１０４をＣＭＰにより研磨除去する際に、銅膜１０４の角部分に応力が掛かってもキャップ膜１０２の過研磨が生じることなく、キャップ膜１０２上の銅膜１０４およびバリアメタル１０３が除去されることとなる。
【０００９】
しかしながら、図２１（ａ）に示すように、塗布膜１００のエッジリンス位置Ｐ１よりも、銅膜１０４のエッチング位置Ｐ２が内側にずれて形成されてしまった場合には、図２１（ｂ）に示すように、銅膜１０４およびバリアメタル１０３のＣＭＰの際に、露出したキャップ膜１０２の角部分に応力が集中し、キャップ膜１０２が角部分において全て研磨されて、塗布膜１００をも露出および研磨されてしまうという問題がある。このように脆弱な塗布膜１００が露出し、研磨されてしまうと、塗布膜１００が剥がれてしまうという問題がある。
【００１０】
これは、図２２に示すように、塗布膜１００のエッジリンスによるエッジリンス幅精度が悪い、すなわち、塗布膜１００のエッジリンス幅がウェーハＷの中心に対して均一とならないことに起因しており、エッジリンス幅が小さい部分において上記の問題が発生してしまう。
【００１１】
以上のような不具合をなくすためには、塗布膜１００のエッジリンス幅精度と銅膜のエッジ除去幅精度の双方を向上させる必要がある。銅膜のエッジ除去幅の精度は、機械的にチャックする方式を採用することにより向上させることができると考えられる。
【００１２】
しかしながら、Ｌｏｗ−ｋ膜等からなる塗布膜１００は脆弱なため、機械的にチャックすることは、エッジのチャック部分での膜剥がれや、塗布膜１００の材料がチャックする部材に固着してゴミの原因となることがあり難しい。また、塗布膜１００のコーティングを行なう際に、機械的にチャックする方式では、チャック付近における塗布液の跳ねや付着等が起こってしまい、均一な塗布膜の形成を妨げることとなってしまう。
【００１３】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、均一な塗布膜を形成しつつ、基板の周囲の塗布膜の除去を精度良く行なうことができる半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の半導体装置の製造装置は、基板を吸着により保持して回転させる第１回転保持手段と、前記第１回転保持手段により回転された前記基板に塗布液を供給して塗布膜を形成する塗布液供給手段とを有する塗布膜形成室と、前記基板の中心が回転中心と合わさるように前記基板の周囲を保持して、前記基板を回転させる第２回転保持手段と、前記第２回転保持手段により回転された前記基板の周囲に前記塗布膜を溶解させる処理液を供給する処理液供給手段とを有する塗布膜除去室とを有し、前記第２回転保持手段は、回転軸を前記回転中心として回転する回転手段と、前記回転手段に連結され、前記基板を保持しながら前記回転手段の回転により前記基板の中心が回転中心と合わさるように回転による向心力により前記基板の周囲を押圧する位置補正手段とを有する。
【００１６】
上記の本発明の半導体装置の製造装置では、まず、塗布膜形成室の第１回転保持手段に基板が搭載され、搭載された基板は吸着により第１回転保持手段に保持される。
そして、第１回転保持手段が回転することにより基板が回転し、回転状態にある基板に塗布液供給手段により塗布液が供給され、供給された塗布液は回転の遠心力により基板上で伸びて塗布膜が形成される。
塗布膜が形成された後、塗布膜除去室の第２回転保持手段に基板が搭載され、搭載された基板は、基板の中心が回転中心と合わさるように第２回転保持手段にその周囲が保持される。
そして、第２回転保持手段が回転することにより基板が回転し、回転状態にある基板の周囲に処理液供給手段により塗布膜を溶解させる処理液が供給され、基板の周囲に形成された塗布膜が除去される。
【００１７】
また、上記の目的を達成するため、本発明の半導体装置の製造装置は、基板を吸着により保持して回転させる回転保持手段と、前記基板の中心が回転中心と合わさるように回転による向心力により前記基板の周囲を押圧して前記基板の位置を補正する位置補正手段と、前記回転保持手段により回転された前記基板に塗布液を供給して塗布膜を形成する塗布液供給手段と、前記回転保持手段により回転された前記基板の周囲に前記塗布膜を溶解させる処理液を供給する処理液供給手段とを有する。
【００１８】
前記位置補正手段は、前記基板の周囲の押圧を解除し得るように移動可能に設けられている。
【００１９】
上記の本発明の半導体装置の製造装置では、回転保持手段に基板が搭載されると、搭載された基板の中心が回転保持手段の回転中心と合わさるように位置補正手段により基板の周囲が押圧されることで基板の位置が補正され、位置補正後、基板は吸着により回転保持手段に保持される。
そして、回転保持手段が回転することにより基板が回転し、回転状態にある基板に塗布液供給手段により塗布液が供給され、供給された塗布液は回転の遠心力により基板上で伸びて塗布膜が形成される。
塗布膜が形成された後、さらに回転状態にある基板の周囲に処理液供給手段により塗布膜を溶解させる処理液が供給され、基板の周囲に形成された塗布膜が除去される。
【００２０】
さらに、上記の目的を達成するため、本発明の半導体装置の製造方法は、基板を吸着により保持する工程と、吸着により保持された前記基板を回転させながら前記基板上に塗布液を供給して、前記塗布液を前記基板上で伸ばして塗布膜を形成する工程と、前記基板の周囲を保持し、前記塗布膜が形成された前記基板の中心が回転中心と合わさるように回転による向心力が作用する位置補正手段により押圧して前記基板の位置を補正する工程と、周囲が保持された前記基板を回転させながら、前記基板の周囲に前記塗布膜を溶解させる処理液を供給する工程とを有する。
【００２１】
さらに、上記の目的を達成するため、本発明の半導体装置の製造方法は、基板の周囲から回転中心の方向へ回転による向心力が作用する位置補正手段により押圧して、前記基板の中心を回転中心と合わせるように位置を補正する工程と、前記基板を吸着により保持する工程と、前記基板の周囲への押圧状態を解除する工程と、前記基板を回転させながら前記基板に塗布液を供給して、前記塗布液を前記基板上で伸ばして塗布膜を形成する工程と、前記基板を回転させながら、前記基板の周囲に前記塗布膜を溶解させる処理液を供給する工程とを有する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２３】
第１実施形態
図１は、本実施形態に係る半導体装置の製造装置の全体構成の一例を示す図である。
図１に示す半導体装置の製造装置１は、ウェーハの搬出入を行なうローダ兼アンローダ部（ＬＤ／ＵＬＤ）２と、ウェーハに塗布膜を形成する塗布膜形成室３と、ウェーハの周囲（エッジ）に形成された塗布膜を除去する塗布膜除去室４と、塗布膜をベーキングするベーキング室５と、ベーキングされた塗布膜をさらに加熱するキュア室６とを有する。各室３〜６は搬送室７を介して配置されており、搬送室７に設置された図示しない搬送ロボットにより各室３〜６間におけるウェーハの搬送が可能となっている。
【００２４】
上記構成の半導体装置の製造装置は、例えば、半導体装置の層間絶縁膜等に使用されるＳＯＧ（Spin On Glass)、ＳｉＬＫ（米国ダウケミカル社の登録商標）やポーラスシリカ等のＬｏｗ−ｋ膜等の塗布膜を形成する装置に適用される。また、例えば、上記の構成に加えて、露光室および現像室をさらに設けることで、フォトリソグラフィに使用されるレジスト等の塗布膜を形成する装置に適用される。
【００２５】
図２に、塗布膜形成室３に設置された塗布膜形成装置の構成の一例を示す。
図２に示す塗布膜形成装置は、通常、スピンコーターと称されるものであり、ウェーハＷの中心に向けて塗布膜を形成するための塗布液を噴出する塗布液供給ノズル１０と、ウェーハＷを真空吸着により保持して回転させるスピンチャック１１と、スピンチャック１１を回転させる回転軸となる回転シャフト１２と、回転シャフト１２を回転させるモータ１３と、バキュームシール１４を介してモータ１３を貫通する回転シャフト１２の一端を収容し減圧状態とされたバキューム室１５と、バキューム室１５と図示しない真空ポンプとを接続してバキューム室１５内を減圧状態とするバキュームライン１６とを有する。
【００２６】
上記のスピンチャック１１が本発明の第１回転保持手段を構成し、塗布液供給ノズル１０が本発明の塗布液供給手段を構成している。
なお、図示はしないが、ウェーハＷの裏面側への塗布液の回り込みを防止するため、ウェーハＷの裏面には、通常、純水を供給する純水供給ノズルが配置されている。
【００２７】
スピンチャック１１には、ウェーハＷの中心部分を真空吸着により保持するための吸着孔１１ａが多数形成され、さらに回転シャフト１２を挿入するための挿入孔１１ｂが形成されており、吸着孔１１ａは挿入孔１１ｂの手前で一本化されて挿入孔１１ｂに連通している。なお、スピンチャック１１には、回転シャフト１２の連結ピン１２ｂを下側から嵌め込み可能に形成された図示しない連結孔が形成されている。
【００２８】
回転シャフト１２は、その中心部を貫通するように吸着管１２ａが形成されており、その一端がスピンチャック１１の挿入孔１１ｂに挿入されることで、スピンチャック１１の吸引孔１１ａとバキューム室１５とを連通させるように構成されている。また、回転シャフト１２には、連結ピン１２ｂが形成されており、連結ピン１２ｂが下側からスピンチャック１１の図示しない連結孔に嵌め込まれることにより、回転シャフト１２が回転することによる動力をスピンチャック１１に伝達する。
【００２９】
上記構成の塗布膜形成装置では、ウェーハＷをスピンチャック１１に搭載した後、バキュームライン１６から吸引することによりスピンチャック１１の吸着孔１１ａによりウェーハＷが吸着されて保持される。
そして、このようにウェーハＷを吸着保持した状態で、スピンチャック１１を回転させることによりウェーハＷを回転させ、ウェーハＷの裏面に純水を供給しながら、当該ウェーハＷの略中心に塗布液供給ノズル１０により塗布液を供給することにより、ウェーハＷの略中心に供給された塗布液が回転の遠心力によりウェーハＷの全体に拡がり均一な膜厚を有する塗布膜が形成される。
【００３０】
図３（ａ）に、塗布膜除去室４に設置された塗布膜除去装置の構成の一例を示し、図３（ｂ）に塗布膜除去装置の上面図を示す。
図３（ａ）に示すように、塗布膜除去装置は、ウェーハＷの周囲に向けて塗布膜を除去する溶剤を噴出する溶剤供給ノズル２０と、回転する回転台座２１と、回転台座２１を回転させる回転軸となる回転シャフト２２と、回転シャフト２２を回転させるモータ２３とを有し、回転台座２１上には、ウェーハＷの周囲を保持する保持部材２４が複数設置されている。
保持部材２４は、ウェーハＷの側面を外側から押圧する押圧部２４ａと、押圧部２４ａに比して幅広に形成されウェーハＷの下面を支持する支持部２４ｂとを有する。
【００３１】
なお、ウェーハＷの中心部に形成された塗布膜へ溶剤が接触したり、裏面へ溶剤が回り込むことを防止するため、図示はしないが、ウェーハＷの中心および裏面に対して、それぞれ純水を供給する純水ノズルが設置されている。
【００３２】
図３（ｂ）の上面図に示すように、回転台座２１上には、回転台座２１の回転中心に固着ピン２５によりその一端が固着された６つの第１連結部材２６と、各第１連結部材２６の他端に回動可能に連結された第２連結部材２７が設置されており、各第２連結部材２７の他端に上記の保持部材２４が設置されている。なお、図面の簡略化のため、図３（ａ）には、固着ピン２５、第１連結部材２６、第２連結部材２７は図示していない。
【００３３】
上記の溶剤供給ノズル２０が本発明の処理液供給手段を構成し、回転台座２１が本発明の回転手段を構成し、回転台座上に設けられた固着ピン２５、第１および第２連結部材２６，２７、保持部材２４が本発明の位置補正手段を構成しており、回転台座２１、固着ピン２５、第１および第２連結部材２６，２７、保持部材２４が、本発明の第２回転保持手段を構成している。
【００３４】
上記構成の塗布膜除去装置では、回転台座２１を矢印Ａ方向に回転させることにより、第１連結部材２６が回転すると、当該第１連結部材２６の他端に回動可能に連結された第２連結部材２７および保持部材２４も矢印Ｂ方向に回転することとなるが、このときの回転により作用する向心力が保持部材２４に働く。
第２連結部材２７は第１連結部材２６に対して回動可能に連結されていることから、この向心力により、保持部材２４は、矢印Ｂ方向に回転するととともに、矢印Ｃの回転中心の方向へ移動していき、保持部材２４の押圧部２４ａがウェーハＷの側面を回転中心へ向けて押圧することとなる。
このようにして、ウェーハＷの中心と回転台座２１の回転中心との位置合わせの補正が行なわれ、ウェーハＷを回転させた状態で、ウェーハＷの表面の中心および裏面側から純水を供給しつつ、溶剤供給ノズル２０から溶剤をウェーハＷのエッジへ向けて供給することにより、ウェーハＷのエッジに形成された塗布膜の除去が行なわれる。
【００３５】
上記構成の本実施形態に係る半導体装置の製造装置を用いて、半導体製造における塗布膜を形成する方法について、図４および図５を参照して説明する。なお、図４および図５は、各工程における半導体ウェーハＷ付近の要部断面図である。
【００３６】
まず、図４（ａ）に示すように、搬送ロボット７１により塗布膜形成室３のスピンチャック１１の回転中心とウェーハＷの中心とがほぼ一致するように、ウェーハＷをスピンチャック１１上に搭載する。
【００３７】
次に、図４（ｂ）に示すように、スピンチャック１１の吸着孔１１ａによりウェーハＷを吸着保持する。
【００３８】
次に、図４（ｃ）に示すように、ウェーハＷを吸着保持した状態で、スピンチャック１１を回転させることによりウェーハＷを回転させ、ウェーハＷの裏面に純水を供給しながら、当該ウェーハＷの略中心に塗布液供給ノズル１０により塗布液Ｌ１を供給する。この結果、ウェーハＷの略中心に供給された塗布液Ｌ１が回転の遠心力によりウェーハＷの全体に拡がり均一な膜厚を有する塗布膜１００が形成される。
【００３９】
次に、図５（ａ）に示すように、搬送ロボット７１により塗布膜形成室３から塗布膜除去室４の回転台座２１に設置された保持部材２４の支持部２４ｂ上に、ウェーハＷを設置する。
【００４０】
次に、図５（ｂ）に示すように、回転台座２１を回転させることにより、保持部材２４が回転中心へ向けて移動し、保持部材２４の押圧部２４ａがウェーハＷの側面を回転中心へ向けて押圧することにより、ウェーハＷの中心と回転台座２１の回転中心との位置合わせの補正が行なわれる。
【００４１】
次に、図５（ｃ）に示すように、ウェーハＷを回転させた状態で、ウェーハＷの表面の中心および裏面側から純水を供給しつつ、溶剤供給ノズル２０から溶剤Ｌ２をウェーハＷのエッジへ向けて供給することにより、ウェーハＷのエッジに形成された塗布膜１００の除去が行なわれる。
【００４２】
上記の本実施形態では、ウェーハＷへの塗布膜１００の形成においては、従来通り真空吸着により保持した状態で回転させる方法を採用し、ウェーハＷのエッジに形成された塗布膜１００の除去においては保持部材２４によって機械的にウェーハＷの中心と回転中心とが一致するように保持する方法を採用している。
このようにすることで、ウェーハＷを搭載する搬送ロボットの位置精度等により、ウェーハＷの中心と回転中心とがずれて搭載された場合においても、ウェーハＷの中心と回転中心とを一致させることができることから、塗布膜１００のエッジリンス幅をウェーハＷの中心に対して均一とすることができる。
【００４３】
また、ウェーハＷのエッジを機械的にチャックする場合には、チャック部分において有効に塗布膜１００を除去することができないが、本実施形態では、ウェーハＷの側面を外側から押圧することにより、ウェーハＷの位置補正を行なうことができることから、ウェーハＷのエッジに形成された塗布膜１００を有効に除去することができ、チャック部分での膜剥がれといった問題もない。
【００４４】
また、塗布膜１００の形成においては、真空吸着方式を採用していることから、塗布膜１００のコーティングを行なう際に、チャック付近における溶剤の跳ねや付着等が起こってしまうことによる、均一な塗布膜の形成を妨げるといった不具合もない。なお、塗布膜１００の形成においては、ウェーハＷの中心と回転中心とが多少ずれても特に問題はない。
【００４５】
次に、ＳＯＧをウェーハＷにコーティングした場合におけるエッジリンス幅精度について、本実施形態と従来例とで比較してみた。以下に、このエッジリンス幅精度の実験結果について説明する。
【００４６】
まず、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、塗布膜形成装置により、ウェーハＷ上にＳＯＧを５００ｎｍ塗布した後、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、塗布膜除去装置により図６に示す条件にてエッジリンスを行なった。すなわち、ウェーハＷの裏面側からの純水の供給を行いながら（図中、領域Ａｒ１）、ウェーハＷのエッジに溶剤を供給して（図中、領域Ａｒ２）、図示する回転数で回転台座２１を回転させてエッジリンスを行なった後、さらに回転数を挙げてウェーハＷに形成された塗布膜１００を乾燥させた（図中、領域Ａｒ３）。
【００４７】
その後、ベーキング室５へウェーハＷを搬送して、ベーキング室５において、８０℃の温度で６０秒間ベーキングし、次に、１５０℃の温度で６０秒間ベーキングし、さらに、２５０℃の温度で６０秒間ベーキングした。
ベーキング後、キュア室６へウェーハＷを搬送して、キュア室６において、４００℃の温度で６０秒間加熱した。
【００４８】
図７（ａ）および（ｂ）に、上記の条件により形成された塗布膜１００のエッジリンス幅精度の測定結果を示す。また、図８（ａ）および（ｂ）に、上記と同じ条件により、従来の真空チャック方式によりウェーハＷへ塗布膜１００を形成し、さらにウェーハＷのエッジに形成された塗布膜１００を除去した場合のエッジリンス幅精度の測定結果を示す。なお、図７（ｂ）および図８（ｂ）において、横軸がウェーハの中心からの角度（ｄｅｇｒｅｅ）を示し、縦軸は当該角度に位置するエッジリンス幅（ｍｍ）を示している。
【００４９】
図７（ａ）および（ｂ）に示す本実施形態によるエッジリンス幅精度の測定結果では、平均エッジリンス幅が３．２１ｍｍであり、最大エッジリンス幅が３．２９ｍｍであり、最小エッジリンス幅３．１４ｍｍであり、エッジリンス幅のレンジが０．１５ｍｍ、標準偏差σが０．０３であった。
【００５０】
図８（ａ）および（ｂ）に示す従来例によるエッジリンス幅精度の測定結果では、平均エッジリンス幅が２．７１ｍｍであり、最大エッジリンス幅が３．０５ｍｍであり、最小エッジリンス幅２．４３ｍｍであり、エッジリンス幅のレンジが０．６２ｍｍ、標準偏差σが０．１５であった。
【００５１】
以上のように、本実施形態では、最大エッジリンス幅と最小エッジリンス幅の差であるレンジが従来例の０．６２ｍｍに比して０．１５ｍｍと非常に小さく、また、標準偏差が従来例の０．１５に比して０．０３と非常に小さいことから、ウェーハの周囲から均一なエッジリンス幅が得られていることがわかる。
【００５２】
さらに、図９（ａ）に示すように、塗布膜１００としてＳｉＬＫをウェーハＷに形成し、さらにバリアメタル１０３および銅膜１０４を形成し、銅膜１０４およびバリアメタル１０３をＣＭＰした後の塗布膜１００の剥がれの有無について、従来例と本実施形態とを比較してみた。
【００５３】
なお、図９（ａ）に示すように、ＳｉＬＫからなる塗布膜１００のエッジリンス幅を４．５ｍｍとし、銅膜１０４のエッジ除去幅を３．５ｍｍとし、ＴｉＮからなるバリアメタル１０３のエッジは残したままとした。また、断面は、図２０（ａ）に示すように形成されており、塗布膜１００とバリアメタル１０３との間には、酸化シリコンからなるキャップ膜１０２を形成している。
【００５４】
その結果、図９（ｂ）に示すように従来例の場合では、図中左上のエッジＨにおいて、ＳｉＬＫからなる塗布膜１００の膜剥がれが多発したが、本実施形態では、塗布膜１００の膜剥がれは発生しなかった。
【００５５】
第２実施形態
第１実施形態では、ウェーハに塗布膜を形成する塗布膜形成室３と、ウェーハの周囲（エッジ）に形成された塗布膜を除去する塗布膜除去室４とを分けていたが、本実施形態では、一つの装置によりウェーハに塗布膜を形成し、ウェーハのエッジに形成された塗布膜を除去するものである。なお、その他の図１に示す各室５〜７については、第１実施形態と同様である。
【００５６】
図１０に、本実施形態に係る半導体装置の製造装置における塗布膜形成装置の構成の一例を示す。
図１０に示す塗布膜形成装置は、ウェーハＷの中心に向けて塗布膜を形成するための塗布液を噴出する塗布液供給ノズル３０と、ウェーハＷを真空吸着により保持して回転させるスピンチャック３１と、スピンチャック３１を回転させる回転軸となる回転シャフト３２と、回転シャフト３２を回転させるモータ３３と、バキュームシール３４を介してモータ３３を貫通する回転シャフト３２の一端を収容し減圧状態とされたバキューム室３５と、バキューム室３５と図示しない真空ポンプとを接続してバキューム室３５内を減圧状態とするバキュームライン３６とを有する。
【００５７】
また、ウェーハＷの周囲に向けて塗布膜を除去する溶剤を噴出する溶剤供給ノズル４０と、回転する回転台座４１と、回転台座４１の回転を可能にしつつ回転台座を支持する支持部材４２と、支持部材４２に連結され支持部材４２を押圧することにより昇降動作させる押圧シャフト４３と、押圧シャフト４３を昇降動作させるシリンダ４４とを有する。
このように、回転台座４１は、図１０に示す状態から押圧シャフト４３の動作により、図１１に示すように上昇し得るように構成されている。
【００５８】
また、後述するように、回転台座４１上には、ウェーハＷの周囲を保持する保持部材４５が複数設置されており、保持部材４５は、ウェーハＷの側面を外側から押圧する押圧部４５ａと、押圧部４５ａに比して幅広に形成されウェーハＷの下面を支持する支持部４５ｂとを有する。
【００５９】
スピンチャック３１には、ウェーハＷの中心部分を真空吸着により保持するための吸着孔３１ａが多数形成され、さらに回転シャフト３２を挿入するための挿入孔３１ｂが形成されており、吸着孔３１ａは挿入孔３１ｂの手前で一本化されて挿入孔３１ｂに連通している。なお、スピンチャック３１には、回転シャフト３２の連結ピン３２ｂを下側から嵌め込み可能に形成された図示しない連結孔が形成されている。
【００６０】
回転シャフト３２は、その中心部を貫通するように吸着管３２ａが形成されており、その一端がスピンチャック３１の挿入孔３１ｂに挿入されることで、スピンチャック３１の吸引孔３１ａとバキューム室３５とを連通させるように構成されている。また、回転シャフト３２には、連結ピン３２ｂが形成されており、連結ピン３２ｂが下側からスピンチャック３１の図示しない連結孔に嵌め込まれることにより、回転シャフト３２が回転することによる動力をスピンチャック３１に伝達する。
【００６１】
回転台座４１には、スピンチャック３１の下側が挿入可能な開口４１ａが形成されており、さらに、回転シャフト３２の連結ピン３２ｂを図示する上側から嵌め込み可能に形成された連結孔４１ｂが形成されている。回転シャフト３２の連結ピン３２ｂが上側から回転台座４１の連結孔４１ｂに嵌め込まれることにより、回転シャフト３２が回転することによる動力がスピンチャック３１とともに回転台座４１にも伝達される。
【００６２】
支持部材４２には、回転台座４１との連結部においてリング上のガイドレール４２ａが形成されており、これにより回転シャフト３２により回転台座４１へ回転の動力が伝達された場合において、回転台座４１を回転させつつ支持可能となっている。また、支持部材４２には、回転シャフト３２を挿入し得る開口４２ｂが形成されている。
【００６３】
なお、図示はしないが、ウェーハＷの裏面側への塗布液や溶剤の回り込みを防止するため、ウェーハＷの裏面には、通常、純水を供給する純水供給ノズルが配置されており、さらに、ウェーハＷの中心部に形成された塗布膜へ溶剤が接触しないように、ウェーハＷの中心に対して、純水を供給する純水ノズルが設置されている。
【００６４】
図１２に、図１１に示す回転台座４１が上昇した場合におけるスピンチャック３１および回転台座４１の上面図を示す。
図１２の上面図に示すように、回転台座４１上には、真空チャック３１に接触しないような開口を有するリング４６が固着されており、当該リングにそれぞれ固着ピン４７によりその一端が固着された６つの第１連結部材４８と、各第１連結部材４８の他端に回動可能に連結された第２連結部材４９が設置されており、各第２連結部材４９の他端に上記の保持部材４５が設置されている。
【００６５】
上記構成の塗布膜形成装置では、回転シャフト３２の回転の動力がスピンチャック３１および回転台座４１に伝達され、スピンチャック３１および回転台座４１に固定されたリング４６がＡ方向に回転すると、リング４６に固着された第１連結部材４８も回転する。
そして、さらに当該第１連結部材４８の他端に回動可能に連結された第２連結部材４９および保持部材４５も矢印Ｂ方向に回転するが、このときの回転により作用する向心力が保持部材４５に働く。
第２連結部材４９は第１連結部材４８に対して回動可能に連結されていることから、この向心力により、保持部材４５は、矢印Ｂ方向に回転するととともに、矢印Ｃの回転中心の方向へ移動していき、保持部材４５の押圧部４５ａがウェーハＷの側面を回転中心へ向けて押圧することとなる。
このようにして、ウェーハＷの中心とスピンチャック３１および回転台座４１の回転中心との位置合わせの補正が行なわれる。
【００６６】
上記のスピンチャック３１が本発明の回転保持手段を構成し、回転台座４１、保持部材４５、リング４６、固着ピン４７、第１および第２連結部材４８，４９が、本発明の位置補正手段を構成している。また、塗布液供給ノズル３０が本発明の塗布液供給手段を構成し、溶剤供給ノズル４０が本発明の処理液供給手段を構成している。
【００６７】
次に、上記構成の本実施形態に係る半導体装置の製造装置を用いて、半導体製造における塗布膜を形成する方法について、図１３から図１５を参照して説明する。なお、図１３から図１６は、各工程における半導体ウェーハＷ付近の要部断面図である。
【００６８】
まず、図１３（ａ）に示すように、搬送ロボット１１によりスピンチャック３１の回転中心とウェーハＷの中心とがほぼ一致するように、ウェーハＷをスピンチャック３１上に搭載する。なお、このとき、回転台座４１は上昇した状態にある。
【００６９】
次に、図１３（ｂ）に示すように、回転シャフト３２を回転させ、スピンチャック３１および回転台座４１を回転させることにより、保持部材４５が回転中心へ向けて移動し、保持部材４５の押圧部４５ａがウェーハＷの側面を回転中心へ向けて押圧することにより、ウェーハＷの中心とスピンチャック３１の回転中心との位置合わせの補正が行なわれる。
【００７０】
次に、図１４（ｃ）に示すように、スピンチャック３１の吸着孔３１ａによりウェーハＷを吸着保持し、さらに、押圧シャフト４３を下降させることにより、支持部材４２および回転台座４１を下降させる。
【００７１】
次に、図１４（ｄ）に示すように、ウェーハＷを吸着保持した状態で、スピンチャック３１を回転させることによりウェーハＷを回転させ、ウェーハＷの裏面に純水を供給しながら、当該ウェーハＷの略中心に塗布液供給ノズル３０により塗布液Ｌ１を供給する。この結果、ウェーハＷの略中心に供給された塗布液Ｌ１が回転の遠心力によりウェーハＷの全体に拡がり均一な膜厚を有する塗布膜１００が形成される。
【００７２】
次に、図１５（ｅ）に示すように、ウェーハＷを回転させた状態で、ウェーハＷの表面の中心および裏面側から純水を供給しつつ、溶剤供給ノズル４０から溶剤Ｌ２をウェーハＷのエッジへ向けて供給することにより、ウェーハＷのエッジに形成された塗布膜１００の除去が行なわれる。
【００７３】
上記の本実施形態では、スピンチャック３１へウェーハＷを搭載後に、保持部材４５によって機械的にウェーハＷの中心と回転中心とが一致するように位置補正を行なった後に、ウェーハＷを真空吸着により保持している。
このようにすることで、スピンチャック３１へウェーハＷを搭載する搬送ロボットの位置精度等により、ウェーハＷの中心と回転中心とがずれて搭載された場合においても、ウェーハＷの中心と回転中心とを一致させることができることから、塗布膜１００のエッジリンス幅をウェーハＷの中心に対して均一とすることができる。
【００７４】
また、本実施形態では、一つの塗布膜形成室において、ウェーハＷへの塗布膜の形成およびウェーハＷのエッジに形成された塗布膜の除去を行なうことができることから、装置サイズを小さくすることができ、また処理の速度を向上させることができる。
【００７５】
また、ウェーハＷへの塗布液の供給および溶剤の供給の際に、ウェーハＷの周囲を保持する部材は存在しないことから、このような部材による塗布液等の跳ねや付着といった問題もない。
【００７６】
さらに、塗布膜の形成の際にも、ウェーハＷの中心と回転中心とが一致していることから、第１実施形態に比して塗布膜をさらに均一に形成することができる。
【００７７】
第３実施形態
本実施形態に係る半導体装置の製造装置の構成は、第２実施形態と同様であるが、第２実施形態ではスピンチャックにウェーハを保持させて塗布膜の形成およびエッジ除去を行なっていたのに対し、本実施形態では、塗布膜の形成においてスピンチャックにより保持し、エッジ除去において回転台座の保持部材により保持するものである。
【００７８】
本実施形態に係る半導体装置の製造装置を用いて、半導体製造における塗布膜を形成する方法について、図１６から図１８を参照して説明する。なお、図１６から図１８は、各工程における半導体ウェーハＷ付近の要部断面図である。
【００７９】
まず、図１６（ａ）に示すように、搬送ロボット７１によりスピンチャック３１の回転中心とウェーハＷの中心とがほぼ一致するように、ウェーハＷをスピンチャック３１上に搭載する。なお、このとき、回転台座４１は下降した状態にある。
【００８０】
次に、図１６（ｂ）に示すように、スピンチャック３１の吸着孔３１ａによりウェーハＷを吸着保持する。
【００８１】
次に、図１７（ｃ）に示すように、ウェーハＷを吸着保持した状態で、スピンチャック３１を回転させることによりウェーハＷを回転させ、ウェーハＷの裏面に純水を供給しながら、当該ウェーハＷの略中心に塗布液供給ノズル３０により塗布液Ｌ１を供給する。この結果、ウェーハＷの略中心に供給された塗布液Ｌ１が回転の遠心力によりウェーハＷの全体に拡がり均一な膜厚を有する塗布膜１００が形成される。
【００８２】
次に、図１７（ｄ）に示すように、押圧シャフト４３を上昇させることにより、支持部材４２および回転台座４１を上昇させる。
【００８３】
次に、図１８（ｅ）に示すように、回転シャフト３２を回転させて、スピンチャック３１および回転台座４１を回転させることにより、保持部材４５が回転中心へ向けて移動し、保持部材４５の保持部４５ｂによりウェーハＷの下面が保持され、さらに保持部材４５の押圧部４５ａがウェーハＷの側面を回転中心へ向けて押圧することにより、ウェーハＷの中心と回転台座４５の回転中心との位置合わせの補正が行なわれる。
【００８４】
次に、図１８（ｆ）に示すように、ウェーハＷを回転させた状態で、ウェーハＷの表面の中心および裏面側から純水を供給しつつ、溶剤供給ノズル４０から溶剤Ｌ２をウェーハＷのエッジへ向けて供給することにより、ウェーハＷのエッジに形成された塗布膜１００の除去が行なわれる。
【００８５】
上記の本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができ、さらに、一つの塗布膜形成室において、ウェーハＷへの塗布膜の形成およびウェーハＷのエッジに形成された塗布膜の除去を行なうことができることから、装置サイズを小さくすることができ、また処理の速度を向上させることができる。
【００８６】
本発明の半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、本実施形態において、機械的にウェーハＷの中心と回転中心との位置合わせを行なう手段の構成について、図３（ｂ）および図１２を用いて説明したが、これに限られるものでなく、同様の機能を達成することができれば他の構成を採用することもできる。
また、本実施形態において、形成する塗布膜の具体例を挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、種々の膜に適用することが可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００８７】
【発明の効果】
本発明によれば、均一な塗布膜を形成しつつ、基板の周囲の塗布膜の除去を精度良く行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１から第３実施形態に係る半導体装置の製造装置の全体構成の一例を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る半導体装置の製造装置において、塗布膜形成室に設置された塗布形成装置の構成の一例を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る半導体装置の製造装置において、（ａ）は塗布膜除去室に設置された塗布膜除去装置の構成の一例を示す図であり、（ｂ）は塗布膜除去装置の上面図である。
【図４】第１実施形態に係る半導体装置の製造装置を用いて塗布膜を形成する工程図である。
【図５】第１実施形態に係る半導体装置の製造装置を用いて塗布膜を形成する工程図である。
【図６】ウェーハのエッジに形成された塗布膜を除去する際の条件の一例を示す図である。
【図７】第１実施形態に係る半導体装置の製造装置により形成された塗布膜のエッジリンス幅精度の測定結果を示す図である。
【図８】従来例により形成された塗布膜のエッジリンス幅精度の測定結果を示す図である。
【図９】第１実施形態に係る半導体装置の製造装置の効果を説明するための図である。
【図１０】第２実施形態に係る半導体装置の製造装置における塗布膜形成装置の構成の一例を示す図である。
【図１１】第２実施形態に係る半導体装置の製造装置における塗布膜形成装置において、回転台座が上昇した様子を示す図である。
【図１２】第２実施形態に係る半導体装置の製造装置における塗布膜形成装置において、回転台座が上昇した場合におけるスピンチャックおよび回転台座の上面図である。
【図１３】第２実施形態に係る半導体装置の製造装置を用いて塗布膜を形成する工程図である。
【図１４】第２実施形態に係る半導体装置の製造装置を用いて塗布膜を形成する工程図である。
【図１５】第２実施形態に係る半導体装置の製造装置を用いて塗布膜を形成する工程図である。
【図１６】第３実施形態に係る半導体装置の製造装置を用いて塗布膜を形成する工程図である。
【図１７】第３実施形態に係る半導体装置の製造装置を用いて塗布膜を形成する工程図である。
【図１８】第３実施形態に係る半導体装置の製造装置を用いて塗布膜を形成する工程図である。
【図１９】従来例における塗布膜の形成装置の問題点を説明するための図である。
【図２０】塗布膜が形成されたウェーハのエッジ部における断面の一例を示す図である。
【図２１】従来例における塗布膜の形成装置の問題点を説明するためのウェーハのエッジ部における断面の一例を示す図である。
【図２２】従来例における塗布膜のエッジリンスによるエッジリンス幅精度の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
１…半導体装置の製造装置、２…ローダ兼アンローダ部、３…塗布膜形成室、４…塗布膜除去室、５…ベーキング室、６…キュア室、７…搬送室、１０…塗布液供給ノズル、１１…スピンチャック、１１ａ…吸着孔、１１ｂ…挿入孔、１２…回転シャフト、１２ａ…吸着管、１２ｂ…連結ピン、１３…モータ、１４…バキュームシール、１５…バキューム室、１６…バキュームライン、２０…溶剤供給ノズル、２１…回転台座、２２…回転シャフト、２３…モータ、２４…保持部材、２４ａ…押圧部、２４ｂ…支持部、２５…固着ピン、２６…第１連結部材、２７…第２連結部材、３０…塗布液供給ノズル、３１…スピンチャック、３１ａ…吸着孔、３１ｂ…挿入孔、３２…回転シャフト、３２ａ…吸着管、３２ｂ…連結ピン、３３…モータ、３４…バキュームシール、３５…バキューム室、３６…バキュームライン、４０…溶剤供給ノズル、４１…回転台座、４１ａ…開口、４１ｂ…連結孔、４２…支持部材、４２ａ…ガイドレール、４２ｂ…開口、４３…押圧シャフト、４４…シリンダ、４５…保持部材、４５ａ…押圧部、４５ｂ…支持部、４６…リング、４７…固着ピン、４８…第１連結部材、４９…第２連結部材、７１…搬送ロボット、１００…塗布膜、１０１…絶縁膜、１０２…キャップ膜、１０３…バリアメタル、１０４…銅膜、Ｗ…ウェーハ、Ｌ１…塗布液、Ｌ２…溶剤。
【図１】
0003922062.tif 000002
【図２】
0003922062.tif 000003
【図３】
0003922062.tif 000004
【図４】
0003922062.tif 000005
【図５】
0003922062.tif 000006
【図６】
0003922062.tif 000007
【図７】
0003922062.tif 000008
【図８】
0003922062.tif 000009
【図９】
0003922062.tif 000010
【図１０】
0003922062.tif 000011
【図１１】
0003922062.tif 000012
【図１２】
0003922062.tif 000013
【図１３】
0003922062.tif 000014
【図１４】
0003922062.tif 000015
【図１５】
0003922062.tif 000016
【図１６】
0003922062.tif 000017
【図１７】
0003922062.tif 000018
【図１８】
0003922062.tif 000019
【図１９】
0003922062.tif 000020
【図２０】
0003922062.tif 000021
【図２１】
0003922062.tif 000022
【図２２】
0003922062.tif 000023