JP2003173953A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2003173953A
JP2003173953A JP2001370931A JP2001370931A JP2003173953A JP 2003173953 A JP2003173953 A JP 2003173953A JP 2001370931 A JP2001370931 A JP 2001370931A JP 2001370931 A JP2001370931 A JP 2001370931A JP 2003173953 A JP2003173953 A JP 2003173953A
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JP
Japan
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liquid
chemical liquid
semiconductor device
chemicals
manufacturing
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JP2001370931A
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English (en)
Inventor
Noriaki Araya
憲章 荒谷
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Hitachi Ltd
Northern Japan Semiconductor Technologies Inc
Original Assignee
Hitachi Ltd
Northern Japan Semiconductor Technologies Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発泡を抑制して薬液の塗布を行なうことが可
能な技術を提供することにある。 【解決手段】 吸液動作と吐出動作とを交互に行なって
薬液を移送するポンプを用いて薬液の塗布を行なう半導
体装置の製造方法において、前記吸液動作の薬液の流速
を吐出動作の薬液の流速よりも遅くする。こうした構成
によれば、吸液動作時の圧力変動による発泡現象を抑制
し、気泡に起因する異物の発生を低減することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、薬液の塗布を伴う工程に適用して有
効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造では、単結晶シリコン
等のウェハに、不純物注入、成膜或いはパターニング等
の様々な処理を行なう種々の工程を経て、受動素子、能
動素子或いは配線パターン等を一括して形成して所定の
回路を構成している。
【0003】これらの工程の中には薬液を塗布する処理
を行なうものがある。例えばホトリソグラフィのレジス
トマスクを形成する工程では、紫外線反射防止のため
に、ホトレジストの上面にTARC液をスピンコート塗
布し、高温ベークして成膜する工程がある。
【0004】この工程の塗布処理では、図1に示すよう
に、内部容積を変動させて吸液動作と吐出動作とを交互
に行なうベローズポンプ1によって、ボトル2に貯蔵さ
れている薬液を吸引し、吸引した薬液をノズル3から吐
出してウェハ4に塗布している。ボトル2とベローズポ
ンプ1との間にはトラップタンク5が設けられており、
夫々が配管6によって直列に接続されている。トラップ
タンク5には薬液の有無を検知する静電容量センサ7及
びボトル交換の際に配管に混入する空気を排出させるた
めのエア抜き8が取り付けられている。
【0005】ベローズポンプ1とノズル3との間には、
不純物等の塗布を防止するためのフィルタ9、薬液の吐
出をオン・オフ制御するためのエアオペバルブ10、薬
液の固化によるノズルの目詰り或いは薬液の固化による
異物化を防止する目的で、塗布装置の停止の際にノズル
に残留する薬液を排出させるためのサックバックバルブ
11が設けられており、夫々が配管6によって直列に接
続されている。
【0006】フィルタ9には、フィルタ交換の際に配管
6に混入する空気を排出させるためのエア抜き12が取
り付けられている。また、ボトル2にはボトル交換時に
窒素ガスによるパージを行なうためのガス供給管13が
接続されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前述した
TARC液の塗布処理で微細な気泡が生じる発泡現象が
生じ、この発泡に起因して異物の発生が激増することが
あることに気が付いた。この発泡現象では、ボトル交換
の際などに配管に残った空気は、TARC液の主な成分
である界面活性剤の作用によって気泡となるため、エア
抜き8,12によって充分に排出されずに残留し、残留
した空気がTARC液に溶け込み発泡要因になると推定
される。
【0008】TARC液に溶け込んだ空気はやがて微小
な気泡となって薬液フィルタ内に滞留し、以後継続的に
ノズルより吐出されるためと考えられる。こうした気泡
は、微少なために視認することができず、センサを用い
ても検出することが困難であるため、対応が難しい。
【0009】本発明の課題は、これらの問題を解決し、
発泡を抑制して異物の発生を防止することが可能な薬液
の塗布技術を提供することにある。本発明の前記ならび
にその他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添
付図面によって明らかになるであろう。
【0010】
【課題を解決するための手段】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、
下記のとおりである。吸液動作と吐出動作とを交互に行
なって薬液を移送するポンプを用いて薬液の塗布を行な
う半導体装置の製造方法において、前記吸液動作の薬液
の流速を吐出動作の薬液の流速よりも遅くする。
【0011】上述した本発明によれば、吸液動作時の圧
力変動による発泡現象を抑制し、気泡に起因する異物の
発生を低減することができる。
【0012】以下、本発明の実施の形態を説明する。な
お、実施の形態を説明するための全図において、同一機
能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明
は省略する。
【0013】
【発明の実施の形態】(実施の形態1)図2は、本発明
の一実施の形態である半導体装置の製造方法の塗布処理
に用いられる塗布装置を示す構成図である。本実施の形
態ではTARC液を薬液としたウェハへの塗布処理を行
なう。
【0014】この工程の塗布処理では、ベローズポンプ
を用いて薬液の移送を行なうが、ベローズポンプでは、
ベローズの伸張による内部容積を増加させて吸液動作を
行ない、ベローズの収縮によって内部容積を減少させて
吐出動作を行ない、この吸液動作と吐出動作とを交互に
行なっている。
【0015】先ずベローズポンプ1によって、ボトル2
に貯蔵されている薬液を吸引し、吸引した薬液をノズル
3から吐出してウェハ4に塗布している。ボトル2とベ
ローズポンプ1との間にはトラップタンク5が設けられ
ており、夫々が配管6によって直列に接続されている。
トラップタンク5には薬液の有無を検知する静電容量セ
ンサ7及びボトル交換の際に配管に混入する空気を排出
させるためのエア抜き8が取り付けられ、ボトル2には
ボトル交換時に窒素ガスによるパージを行なうための供
給管13が接続されている。
【0016】ベローズポンプ1とノズル3との間には、
不純物等の塗布を防止するためのフィルタ9、薬液の吐
出をオン・オフ制御するためのエアオペバルブ10、薬
液の固化によるノズルの目詰り或いは薬液が固化して異
物になるのを防止する目的で、塗布装置の停止の際にノ
ズルに残留する薬液を排出させるためのサックバックバ
ルブ11が設けられており、夫々が配管6によって直列
に接続されている。フィルタ9には、フィルタ交換の際
に配管6に混入する空気を排出させるためのエア抜き1
2が取り付けられている。
【0017】従来は、薬液の吸液動作に費やす時間と吐
出動作に費やす時間とが同じ、即ち吸液動作の流速と吐
出動作の流速とが等しく単一の流速で行なわれていた。
本実施の形態では、スピードコントローラ14を調整し
て、薬液の吸液動作に費やす時間を吐出動作に費やす時
間よりも長く、具体的には本実施の形態では吐出動作に
費やす時間が1.5秒〜2秒であるのに対して吸液動作
に費やす時間を3秒と長くする。このように吸引動作に
費やす時間を吐出動作に費やす時間よりも長くすること
によって、吸液動作の流速が低くなり、吸引動作によっ
て生じる負圧の圧力変動を小さくすることによって発泡
現象を抑制する。
【0018】また、本実施の形態では空気の混入を防止
するために薬液の管理を精密に行なうために、ボトル2
とトラップタンク5とを接続する配管6に静電容量セン
サ15を追加し、トラップタンク5の静電容量センサ7
については、従来はトラップタンク5内の薬液を充分に
利用するために底面近くに設けられていたが、本実施の
形態ではトラップタンク5の上部に静電容量センサ7を
設ける。
【0019】この配管6に設けた静電容量センサ15の
情報に基づいて、トラップタンク5が薬液で満たされて
いる状態でボトルの交換を行なう、或いは、トラップタ
ンク5の上部に設けた静電容量センサ7の情報に基づい
て、トラップタンク5に充分薬液が残っている状態でボ
トルの交換を行なう。
【0020】従来ボトル交換時にトラップタンク5の側
面に気泡として残留した空気が薬液に溶け込んで気泡発
生の要因となっていたが、本実施の形態では、トラップ
タンク5への空気の進入を最小限に抑える、或いは、ト
ラップタンク5内の液量低下を早期に検知し、トラップ
タンク5の側面を空気に曝さない構成とすることによっ
て気泡の発生を低減させることができる。
【0021】この塗布装置を用いた半導体装置の製造方
法の一例であるパターニングでは、先ず、図3に示すよ
うに、半導体基板21主面に形成された被加工層22の
全面にホトレジスト膜23を塗布形成する。次に、塗布
装置を用いたTARC液のスピンコーティング塗布を行
なう。ウェハ4は例えばスピンチャック16に真空吸着
して固定し、この状態で、スピンチャック16及びウェ
ハ4を回転させ、ウェハ4の上方に配置されたノズル3
からウェハ4表面の中央にTARC液を吐出する。
【0022】吐出されたTARC液は、遠心力によって
ウェハ4の径方向に拡散する。TARC液を拡散させた
後に吐出を停止し、回転速度を上げて回転を継続させ、
ウェハ4の表面の余分なTARC液を遠心力によって除
去し、所定の膜厚にする振り切り乾燥を行なった後に高
温ベークして、図4に示すように、TARC膜24を形
成する。
【0023】このように、TARC液の塗布装置では、
乾燥・除去等の薬液が吐出されない時間が実際に薬液の
吐出を行なっている時間よりも長く、吐出動作が処理全
体に占める時間はさほど多くはない。従って、薬液の吸
液動作は次の吐出動作の開始までに完了していれば充分
であることから、吸液動作に時間を費やしても、処理時
間に影響を与えることはない。このため吐出動作のイン
ターバルに合せて吸液動作に費やす時間を決定し、更に
低流速化することも可能である。
【0024】こうして形成したホトレジスト膜23のプ
リベークを行なった後に、所定のパターンを形成したホ
トマスクを用いて露光を行ない、現像処理により不用な
領域のホトレジスト膜23及びTARC膜24を除去
し、ポストベークを行なって所定パターンのレジストマ
スク25を形成する。
【0025】続いて、このレジストマスク25を用いた
ドライエッチング或いはウェットエッチングによって、
図5に示すように、レジストマスク25から露出してい
る領域の半導体基板21主面の被加工層22を除去する
パターニングを行ない、パターニング完了後に、図6に
示すように、アッシング等によってレジストマスク25
を除去する。
【0026】本実施の形態のパターニングでは、TAR
C膜への異物の発生を低減することができるので良好な
レジストマスクを得ることができる。従って、このレジ
ストマスクを用いたパターニングの不良を低減すること
が可能となる。良好なレジストマスクを形成することに
よって、パターニングに限らず、レジストマスクを用い
た不純物注入等の他の処理についても同様に有効であ
る。
【0027】以上、本発明を、前記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におい
て種々変更可能であることは勿論である。
【0028】例えば、前述したTARC膜の形成以外に
もホトレジスト膜の形成に適用することも可能であり、
半導体基板以外のLCD基板等へのレジストマスクの形
成にも本発明は適用が可能である。
【0029】
【発明の効果】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、下
記のとおりである。 (1)本発明によれば、吸引動作に費やす時間を長くす
ることによって吸引動作の薬液の流速が低くなり、吸引
動作による負の圧力変動を小さくすることができるとい
う効果がある。 (2)本発明によれば、上記効果(1)により、発泡現
象を抑制することができるという効果がある。 (3)本発明によれば、上記効果(2)により、気泡の
発生に起因する異物の付着を低減することができるとい
う効果がある。 (4)本発明によれば、上記効果(3)により、レジス
トマスクに起因するパターニング等の加工不良を低減す
ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の塗布処理に用いられる塗布装置を示す構
成図である。
【図2】本発明の一実施の形態である塗布処理に用いら
れる塗布装置を示す構成図である。
【図3】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法を工程毎にを示す縦断面図である。
【図4】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法を工程毎にを示す縦断面図である。
【図5】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法を工程毎にを示す縦断面図である。
【図6】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法を工程毎にを示す縦断面図である。
【符号の説明】
1…ベローズポンプ、2…ボトル、3…ノズル、4…ウ
ェハ、5…トラップタンク、6…配管、7,15…静電
容量センサ、8,12…エア抜き、9…フィルタ、10
…エアオペバルブ、11…サックバックバルブ、13…
ガス供給管、14…スピードコントローラ、21…半導
体基板、22…被加工層、23…ホトレジスト膜、24
…TARC膜、25…レジストマスク。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/30 574 Fターム(参考) 2H025 AB16 DA34 EA04 EA05 4F042 AA02 AA07 BA11 BA21 CA01 CB02 CB08 CB11 CB19 CB25 EB09 EB13 EB17 EB29 5F046 JA01 PA07

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸液動作と吐出動作とを交互に行なって
    薬液を移送するポンプを用いて薬液の塗布を行なう半導
    体装置の製造方法において、 前記吸液動作の薬液の流速を吐出動作の薬液の流速より
    も遅くすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記ポンプがベローズポンプであること
    を特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記薬液が界面活性剤を含むことを特徴
    とする請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造
    方法。
  4. 【請求項4】 前記薬液がTARC液であることを特徴
    とする請求項3に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記薬液を貯蔵するボトルとトラップタ
    ンクとの間、或いはトラップタンクの上部に薬液の有無
    を検知するセンサを設けたことを特徴とする請求項1乃
    至請求項4の何れか一項に記載の半導体装置の製造方
    法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013247276A (ja) * 2012-05-28 2013-12-09 Sokudo Co Ltd 薬液供給方法と薬液供給装置と基板処理装置
JP2015220421A (ja) * 2014-05-21 2015-12-07 東京エレクトロン株式会社 吐出量調整方法、塗布処理装置及び記録媒体

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JP2013247276A (ja) * 2012-05-28 2013-12-09 Sokudo Co Ltd 薬液供給方法と薬液供給装置と基板処理装置
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