JPH03246941A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、半導体装置の製造方法に係り、とくに多層配
線構造を有する半導体装置の製造方法に関する。

〈従来の技術〉 ＬＳＩなどの半導体装置の高集積化、高速化あるいは設
計工数の短縮化のためには、半導体装置の多層配線化は
必要不可欠であり、今日まで多種多様な多層配線構造が
捷案されている。

従来の多層配線構造の半導体装置の製造工程について、
その概要を第３図を用いて説明すると、■　下地である
Ｓｉ基板１上にＳｉ基板１表面の拡散領域を結ぶ下層Ａ
Ｉ配線層２を形成する工程（第３図（ａ））、 ■　プラズマＳｉＯ□膜などの眉間絶縁膜３を形成する
工程（第３図（ｂ））、 ■　層間絶縁膜３の上に回転塗布法によってＳＯＧ　（
Ｓｐｉｎ　Ｏｎ　Ｇｌａｓｓ）膜あるいはポリアミド膜
などの塗布絶縁膜４を形成して半導体ウェハ５を構成す
る工程（第３図（Ｃ））、 ■　半導体ウェハ５の塗布絶縁膜４に図示しない熱源で
所定の熱処理を加えて成膜化する工程（第３図（ｄ））
、 ■　塗布絶縁膜４の上に層間絶縁膜６を形成する工程（
第３図（ｅ））、 ■　層間絶縁膜６の上に上層ＡＩ配線層７を形成する工
程（第３図（ｆ〕）、 の６つの工程から主に構成される。

このような構造の半導体装置にすることで、下層＾１配
線層３と上層角１配線層７がショートせずに、しかも上
層の＾１配線層７が段切れしないで多層配線が得られる
。

ところで、塗布絶縁膜４としてＳＯＧ膜を用いる場合は
、けい素化合物を有ＩＩ　溶剤に溶解したものを焼成す
ることによって ５ｉ（０１１）ｎ→５ｉ（ｈ　＋　２　Ｎ２０　↑とし
て得られる酸化けい素の膜であるから、塗布した後に溶
剤を除去するために熱処理を加える必要があるが、ＡＩ
材料の融点の関係から従来は電気炉によってＮ２雰囲気
中あるいは空気中において、４００〜４５０°Ｃの温度
で加熱を施すのが一般的であった。

また、ポリアミド膜を用いる場合も、同様の理由により
ポリアミド樹脂溶液を塗布後加熱する必要があった。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記した従来の電気炉による加熱では外
部からの熱伝導あるいは熱対流によって直接塗布絶縁膜
４であるＳＯＧ膜あるいはポリアミド膜を加熱すること
になるから、膜表面が早期に乾燥が進んで硬化を起こす
ことになり、その後加熱を続けても膜表面硬化層がバリ
ヤになって、膜中の〔ＯＨ］基が抜けにくくなって大量
に膜中に残存する。そのため、スルーホールエツチング
時に（０１１）基アウトガスによりＡＩ配線上に酸化膜
（Ａｈ（ｈ）が形成され、スルーホール抵抗値が増大し
て電気特性に悪影響を及ぼすという問題が生しる。

そこで、このような悪影響を抑制するために、ＳＯＧ膜
あるいはポリアミド膜を所望膜厚にするのに数回にわた
って薬液塗布（スピンコード）と乾燥熱処理を繰り返し
て、膜中残存〔ＯＨ〕基の減少を図るなどの努力がなさ
れてきているが、多大の工数を要することから生産性が
低下しコストアップの要因になるなどの問題が派生し、
本質的な解決には至っていないのである。

また、特開昭６３−２６１７３０号公報には、−数Ｍｌ
ｌｚのマイクロ波を用いた高周波誘導加熱によって被加
熱物の分子を１秒間に前記周波数の回数だけ振動させ、
振動による分子間の摩擦熱によって被加熱物自身を加熱
する方法が開示されているが、しかし、この方法におい
ても高周波誘導加熱を用いることから、実際にはＳＯＧ
膜そのものを直接加熱するものではなく、導電性のある
ウェハ基板が加熱されてその熱量によってＳＯＧ膜を間
接的に乾燥するため、膜表面効果が少なからず発生する
という問題があり、やはり膜中残存（０１１３基は大幅
には減少しないのである。

本発明は、上記のような課題を解決すべくしてなされた
ものであって、塗布絶縁膜の膜中の残存（Ｏ１＋）基を
減少させるのに好適な半導体装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、下層の配線層を覆うように層間絶縁膜を形成
する工程と、前記層間絶縁膜の上に回転塗布法によって
塗布絶縁膜を形成する工程と、加熱室内において前記塗
布絶縁膜に所定の熱処理を加えて熱処理する工程と、前
記塗布絶縁膜の上に上層の配線層を形成する工程とから
なる半導体装置の製造方法において、前記塗布絶縁膜へ
の熱処理工程を、カセットローダに収納された半導体ウ
ェハをウェハ移載機によって１枚ずつベルトコンベア上
に載置して加熱室に移送する工程と、ベルトコンベア上
の半導体ウェハを加熱室内に設けられた２、５〜１０μ
園の波長を有する複数の遠赤外線加熱器を用いて大気中
で熱処理する工程と、熱処理された半導体ウェハをウェ
ハ移載機で１枚ずつヘルドコンへ７上からハンドリング
してカセットローダに回収する工程と、からなるように
したことを特徴とする半導体装置の製造方法である。

く作　戸〉 本発明によれば、半導体ウェハに所定の熱処理を加えて
塗布絶縁膜を熱処理する際に、カセットローダに収納さ
れた半導体ウェハをウェハ移載機で１枚ずつへシトコン
ヘア上に載置して加熱室にハンドリングし、遠赤外線加
熱器を用いて大気中で放射加熱を行うようにしたので、
遠赤外線熱源を塗布絶縁膜によく浸透させることができ
、これによって、膜表面硬化層の影響を受けることなく
かつ自動的に塗布絶縁腹膜中の残存［０１１）基を大幅
に減少させることができる。

なお、ここで遠赤外線加熱器の遠赤外線波長を２．５〜
ｌ０００μ鋼の領域とした理由について説明すると、ｓ
ｏｃ膜の吸収波形スペクトルのピーク波数は３１００〜
３６００ｃｍ−’、またポリアミド膜のピーク波数は２
８００〜３６００ｃｍ−’であり、したがって、それら
の吸収波長２．５〜４．０μｍに遠赤外線波長をマツチ
させるためである。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例について、１面を参照して詳し
く説明する。

第１図は、本発明に係る塗布絶縁膜の熱処理装置の実施
例を模式的に示す構成図である。

図において、１０は加熱室であり、天井壁１１と両側壁
１２．１３から構成される。

１４は、熱処理すべき半導体ウェハ５を収納するカセッ
トローダである。

１５は、加熱室ＩＯの下部に設けられたベルトコンベア
であり、半導体ウェハ５を加熱室１０内に移送する。

１６は、加熱室１０の入口に設置されたメカニカルハン
ドリングアームなとのウェハ移載機であり、カセットロ
ーダ１４に収納された半導体ウェハ５を１枚ずつベルト
コンベア１５上にハンドリングする機能を有する。

１７は、加熱室１０の出側に設置されたメカニカルハン
ドリングアームなどのウェハ移載機であり、加熱室１０
で熱処理された半導体ウェハ５を１枚ずつベルトコンベ
ア１５上からハンドリングしてカセットローダ１８に回
収する機能を存する。

１９は、２．５〜１０μ環の波長を有する遠赤外線加熱
器であり、加熱室１０の天井壁１１に複数個が取付けら
れて、コントローラ２０によって電源装置２１から供給
される電流が制御されることにより、ヘルドコンヘア１
５で移送される半導体ウェハ５の塗布絶縁膜４を所定の
温度で連続的に熱処理する。

このように構成された熱処理装置の動作について以下に
説明する。

■　加熱室１０内に取付けられた遠赤外線加熱器１９に
流す電流をコントローラ２０によって所定の加熱温度に
なるように調整してから、ベルトコンベア１５を起動す
る。

■　ウェハ移載機１６を作動させて、カセットローダ１
４に収納された半導体ウェハ５を１枚ずつベルトコンベ
ア１５上にハンドリングして連続的に熱処理を行う。

■　熱処理の終了した半導体ウェハ５は、ヘルドコンヘ
ア１５の出側で１枚ずつウェハ移載機１７によってカセ
ットローダ１８に回収される。

本発明法を用いてＳＯＧ膜に熱処理を施したところ、第
２図に示すように、従来法では（０１１〕基の吸収波形
スペクトルのピーク波数が３３００ｃｍ−’において、
また（ＳｉＯＩＩ）基のピーク波数が９５０ｃｍ−’に
おいてそれぞれ出現していたのであるが、本発明法では
それらのピークは全く認められず、良好な熱処理が施さ
れたことがわかる。

なお、本発明は、上記した塗布絶縁膜を熱処理する工程
のみではなく、通常レジストと呼ばれるパターニング工
程における感光性有機ポリマーの脱気および固着を行う
工程にも適用し得るものである。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、半導体ウェハに
所定の熱処理を加えて塗布絶８！膜を熱処理する際に、
カセットローダに収納された半導体ウェハをウェハ移載
機で１枚ずつへルトコンヘアを介して加熱室にハンドリ
ングして、遠赤外線加熱器を用いて大気中で放射加熱を
行うようにしたので、塗布絶縁膜膜中の残存（Ｏｌｌ）
基を大幅に減少させることができる。これによって、半
導体装置の電気特性を向上させることができるから、そ
の効果は大である。

また、ベルトコンペアを用いて半導体ウェハを連続的に
移送しながら熱処理するようにしたので、生産能率が向
上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る塗布絶縁膜の熱処理装置の実施
例を模式的に示す構成間、第２図は、本発明法と従来法
での残存（Ｏｌｌ）基および（ＳｉＯＩＩ）基の測定結
果を比較して示す特性図、第３図は、従来例の工程を説
明する図である。 １・・・Ｓｉ基板、　　２・・・下層ＡＩ配線層、　　
３・・・層間絶縁膜、　　４・・・塗布絶縁膜、　　５
・・・半導体ウェハ、　　６・・・層間絶縁膜、　　７
・・・上層ＡＩ配線層。 １０・・・加熱室、１１・・・天井壁、１２．１３・・
・側壁１４、１８・・・カセットローダ、　　１５・・
・ベルトコンペア。 ６ １７・・・ウェハ移載機。 １９・・・遠赤外線 加熱器 ２０・・・コントローラ。 ２１・・・電源装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 下層の配線層を覆うように層間絶縁膜を形成する工程と
   、前記層間絶縁膜の上に回転塗布法によって塗布絶縁膜
   を形成する工程と、加熱室内において前記塗布絶縁膜に
   所定の熱処理を加えて熱処理する工程と、前記塗布絶縁
   膜の上に上層の配線層を形成する工程とからなる半導体
   装置の製造方法において、前記塗布絶縁膜への熱処理工
   程を、カセットローダに収納された半導体ウェハをウェ
   ハ移載機によって１枚ずつベルトコンベア上に載置して
   加熱室に移送する工程と、ベルトコンベア上の半導体ウ
   ェハを加熱室内に設けられた２．５〜１０μｍの波長を
   有する複数の遠赤外線加熱器を用いて大気中で熱処理す
   る工程と、熱処理された半導体ウェハをウェハ移載機で
   １枚ずつベルトコンベア上からハンドリングしてカセッ
   トローダに回収する工程と、からなるようにしたことを
   特徴とする半導体装置の製造方法。