JP2004241557A - 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、半導体の製造方法及び半導体製造装置に関し、フォトリソグラフィ工程における欠陥の発生を防止できるようにすることを目的とする。
【解決手段】処理液供給装置１２１から基板２００上に現像液等のパターニング用処理液Ａ（２２０）を供給した後に、基板搬送路上又は搬送路近傍に設けられたフィルム状部材１３３によりパターニング用処理液２２０の表面をなぞり、処理液２２０中の気泡２２０ａを押しつぶす。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体の製造方法及び半導体製造装置に関し、特に、フォトリソグラフィ工程における欠陥の発生を防止する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、トランジスタ等の半導体装置を製造する場合には、フォトリソグラフィ工程が必要となる。このフォトリソグラフィ工程では、半導体等の薄膜が形成された基板上に感光性材料を塗布し、マスクを介して露光を行なった後、現像して半導体膜等を所望の形状にパターニングしている。
このフォトリソグラフィ工程ではパターン欠陥の発生が課題となっており、このパターン欠陥を防止する方法として、例えば、レジスト塗布，現像及びエッチング前の異物除去等の基板表面清浄化による方法（特許文献１参照）、或いは、冗長設計によるパターン欠陥発生等の救済方法（特許文献２参照）が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３３７９７０号公報
【特許文献２】
特開平１１−１６０７３２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レジストや現像液等のパターニング用処理液を供給する前に基板上の異物を十分除去したとしてもパターン欠陥が生じることがあり、製造歩留まりの低下要因となっていた。
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、フォトリソグラフィ工程におけるパターン欠陥の発生を防止できるようにした半導体装置の製造方法及び半導体製造装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、フォトリソグラフィ工程で発生するパターン欠陥の内、上述した異物以外の要因について鋭意研究努力を重ねた結果、このパターン欠陥は、上記レジスト中の気泡によるレジストピンホールや、現像液中の気泡によるレジスト残り、或いは、エッチング液中の気泡によるエッチング残り等に起因していることを突き止めた。
例えば、現像工程では、通常、図７に示すように、基板搬送路上に設けられたノズル１０００から、薄膜２００１ａ及び該薄膜２００１ａ上のフォトレジスト２００１ｂが形成された基板２０００に向けて現像液Ａを噴射して供給している。この時、基板２０００上に形成された現像液膜２００２中には微小な気泡が生じ易く、この気泡の生じた部分は現像終了時に現像残り２０１０ａとなってしまう。
【０００６】
このようなパターン欠陥は、配線同士のショートやＴＦＴ特性の不良等を引き起こし、機能不良或いは概観不良につながる。このような機能不良を冗長設計により救済する場合、効果はあるものの救済のための追加工程が必要となる。また、冗長スペースが余分に必要なため、例えば半導体装置を透過型の表示装置に適用する場合には開口率を低下させ、高精細化への対応が困難となる。
そこで、本発明者らは、基板上にレジストや現像液等のパターニング用処理液を供給した後、フィルム等により上記処理液表面上を接触させながらなぞることで、パターン欠陥の要因となる処理液中の気泡を押しつぶして消滅させる構成に想到した。
【０００７】
すなわち、本発明の半導体製造装置は、基板を搬送する搬送装置と、上記基板の搬送路の近傍に設けられ上記基板の表面に、感光性レジスト，現像液，エッチング液等のパターニング用処理液を供給する処理液供給装置と、上記処理液供給装置よりも下流側に設けられ上記パターニング用処理液中の気泡を除去する気泡除去装置とを備えたことを特徴とする。
本構成では、処理液供給装置によりパターニング用処理液が供給された際に、仮に処理液中に気泡が混入したとしても、この気泡は気泡除去装置により除去されるため、その後の露光，現像，エッチング等の処理においてレジストピンホール，レジスト残り，エッチング残り等が生じることはない。
【０００８】
また、気泡の発生をより確実に防止するために、上述の気泡除去装置を複数設け、気泡の除去を複数段で行なうようにしてもよい。
【０００９】
なお、気泡除去装置は、上記搬送路に接触又は近接する位置に配置されたフィルム状部材を有する構成であればよく、より具体的には、フィルム状部材と、上記フィルム状部材の中央部が上記搬送路に接触又は近接する位置に配置されるように上記フィルム状部材の両端部を支持する支持部とを備えた構成を例示することができる。ただし、近接の範囲は、搬送路の上方にＵ字型に垂れ下がったフィルム状部材の中央部が、搬送路上を搬送される基板の表面のパターニング用処理液に接触可能な範囲として規定される。このような気泡除去装置を備えた半導体製造装置では、基板上にパターニング用処理液を供給する工程と、フィルム状部材で上記パターニング用処理液の表面をなぞる工程とにより半導体装置が製造される。
本構成では、基板搬送路上にフィルム状部材をＵ字状に垂れ下がっているため、基板搬送中にフィルム状部材の中央部により基板表面の処理液が圧迫され、処理液中の気泡が押しつぶされる。これにより、処理液中の気泡を確実に除去でき、パターン欠陥のない高品質な半導体装置を製造することができる。
【００１０】
上述の気泡除去装置の構成では、一方の支持部にフィルム状部材の巻き出し機構を設け、他方の支持部にフィルム状部材の巻き取り機構を設けることが望ましい。これにより、処理液に対して常に新しいフィルム面を接触させて処理液の汚染を防止することができる。
なお、上述のフィルム状部材としては、紙類，繊維類，プラスチック類，ゴム類の部材を用いることができる。この際、基板表面へ影響を与えないようにするために、部材の厚みを５０μｍ以上５０００μｍ以下とすることが好ましい。また、フィルム状部材には、防塵タイプ又は帯電防止タイプのものを用いることが好ましく、これにより、処理液に接触するフィルム面を清浄に保つことができる。また、変質を防止するために、フィルム状部材は上記処理液に対して耐性を有することが望ましい。さらに、処理液の逃げを作るために、フィルム状部材に短冊状の切り込み部を設けることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、図１〜図３を参照しながら本発明の第１実施形態に係る半導体製造装置について説明する。図１は本実施形態の半導体製造装置の全体構成を示す概略図、図２は本半導体製造装置の備えられた気泡除去装置の要部拡大図、図３は本半導体製造装置の作用を説明するための要部拡大図である。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００１２】
図１は、本発明に係る半導体製造装置の一例としての現像装置を示す図であり、本現像装置１００には、レジスト塗布及びマスク露光済みの基板２００を基板搬入部１１０から基板搬出部１７０へ搬送する搬送ロール（搬送装置）１８０と、この搬送路に沿って上流側（基板搬入部１１０側）から順に配置された第１現像部１２０，気泡除去部（気泡除去装置）１３０，第２現像部１４０，リンス部１５０，乾燥部１６０とが備えられている。
【００１３】
この現像装置１００では、基板供給部１１１にスタックされたレジスト塗布及びマスク露光済みの基板２００は、搬送ロボット１１２によって搬送路側に順次搬出され、第１現像部１２０に導入される。そして、ノズル１２１から現像液（パターニング用処理液）Ａが供給され、現像が行なわれる。ところで、現像液Ａをノズル１２１からシャワー（又は噴射）した場合、現像液中に気泡或いは気泡核が混入しやすくなる。そして、現像液中に混入した気泡等は現像不足を誘引し、レジスト残りを生じる虞がある。このため、本実施形態では、第１現像部１２０の下流側に気泡除去部１３０を設け、現像液中の気泡等を十分に除去するようにしている。
【００１４】
この気泡除去部１３０は、搬送路に向けて突出して設けられたシート状の不織布（フィルム状部材）１３３と、この不織布１３３の両端部を支持する支持部１３１，１３２とを備えている。不織布１３３は、図２に示すように、自重により搬送路に対してＵ字状に垂れ下がった中央部が搬送路に接触又は近接するように配置されており、この不織布１３３の下方を搬送される基板２００の表面に接触して現像液を圧迫し、内部の気泡を押しつぶすようになっている。
【００１５】
すなわち、図３に示すように、第１現像部１２０で現像液Ａを供給された際に、仮に基板上の現像液２２０中に気泡２２０ａが混入したとしても、基板２００が不織布１３３の下方を通ると、現像液２２０の表面が不織布１３３によってなぞられ、現像液中の気泡等が押しつぶされる。これにより、現像液中の気泡等を十分に除去してレジスト残りの発生を防止することができる。なお、不織布１３３は帯電防止処理されており、雰囲気中の異物が布表面に付着しないようになっている。また、基板表面に影響を与えないようにするために、布厚を３００μｍ程度としている。さらに、現像液による変質を防止するために、不織布１３３には例えばポリプロピレン系の材料が用いられている。
【００１６】
次に、基板２００は、更に現像を確実にすべく、第２現像部１４０に導入され、ノズル１４１から更に現像液Ａを供給される。このように十分に現像がなされた後、基板２００はリンス部１５０に導入され、ノズル１５１から供給されるリンス液Ｂにより基板表面を十分にリンスされる。
そして、基板２００は、リンス部１５０から乾燥部１６０に導入されて表面を十分に乾燥され、搬送ロボット１７２により基板回収部１７１内に順次回収される。
【００１７】
したがって、本実施形態の半導体製造装置によれば、現像液を基板表面全面にシャワーした後、不織布１３３により基板表面上の現像液表面をなぞることにより、現像液が基板表面にシャワーされた際に生じる気泡や気泡核２２０ａを消滅させているため、現像液中の気泡等により誘引されるレジスト残りを確実に防止することができる。
【００１８】
［第２実施形態］
次に、図４を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る半導体製造装置の一例としてのエッチング装置について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の部位については同じ符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態は、気泡除去装置をエッチング工程に適用したものであり、それ以外は公知のエッチング工程と同様である。
【００１９】
このエッチング装置では、エッチング液と基板との濡れ性を高めるために、半導体膜２１１及びレジスト２１２が積層された基板２００をエッチング液に浸漬させる前段階で、一旦ノズル１８０からエッチング液（パターニング用処理液）Ｃを基板２００上にシャワー（又は噴射）するようにしている。このようにエッチング液Ｃをノズル１８０からシャワー（又は噴射）した場合、エッチング液中に気泡或いは気泡核が混入しやすくなり、このエッチング液中に混入した気泡等によりエッチング残りが生じる虞がある。このため、本実施形態では、エッチング液供給ノズル１８０の下流側に気泡除去部１３０′を設け、エッチング液中の気泡等を十分に除去するようにしている。
【００２０】
この気泡除去装置１３０′は、基板搬送路に向けて突出して設けられた１００μｍ厚のシート状の油紙（フィルム状部材）１３６と、この油紙１３６の両端部を支持する支持部１３４，１３５とを備えている。油紙１３６は、自重により搬送路に対してＵ字状に垂れ下がった中央部が搬送路に接触又は近接するように配置されており、この油紙１３６の下方を搬送される基板２００の表面に接触してエッチング液を圧迫し、内部の気泡を押しつぶすようになっている。
【００２１】
すなわち、ノズル１８０からエッチング液Ｃを供給された際に、仮に基板上のエッチング液２３０中に気泡２３０ａが混入したとしても、基板２００が油紙１３６の下方を通ると、エッチング液２３０の表面が油紙１３６によってなぞられ、エッチング液中の気泡等が押しつぶされる。これにより、エッチング液中の気泡等が十分に除去される。
【００２２】
また、油紙１３６端部を支持する支持部１３４，１３５はそれぞれ回転可能に構成されており、油紙１３６は一方の支持部１３４から巻きだされるとともに、他方の支持部１３５により巻き取られるようになっている。このように油紙１３６の巻き出し及び巻き取り機構を設け、基板搬送速度と同程度の速度で油紙１３６を巻き回すことで、基板２００に対して常に新しい油紙面を接触させることが可能となる。
そして、エッチング液中の気泡等を十分に除去された基板２００は、次工程においてエッチング液に浸漬され、半導体膜２１１をエッチングされる。
【００２３】
したがって、本実施形態の半導体製造装置によれば、エッチング液を基板表面全面にシャワーした後、油紙により基板表面上のエッチング液表面をなぞることにより、エッチング液が基板表面にシャワーされた際に生じる気泡や気泡核２３０ａを消滅させているため、このような気泡によって誘引されるエッチングむらを確実に防止することができる。
【００２４】
［第３実施形態］
次に、図５を参照しながら、本発明の第３実施形態に係る半導体製造装置の一例としてのレジスト塗布装置について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の部位については同じ符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態は、気泡除去装置をレジスト工程に適用したものであり、それ以外は公知のレジスト塗布工程と同様である。
【００２５】
このレジスト塗布装置では、まず、半導体膜２１１の形成された基板２００上にノズル１９０からレジスト（パターニング用処理液）Ｄを滴下し、気泡除去装置１３０′′において、レジストＤ中の気泡を押しつぶしながらレジストＤを引き伸ばして基板全面に行き渡らせるようにしている。
この気泡除去部１３０′′は、基板搬送路に向けて突出して設けられた２００μｍ厚のポリエチレン系のフィルム（フィルム状部材）１３９と、このフィルム１３９の両端部を支持する支持部１３７，１３８とを備えている。フィルム１３９は、自重により垂れ下がった中央部が搬送路に接触又は近接するように配置されており、このフィルム１３９の下方を搬送される基板２００の表面に接触してレジストを圧迫し、内部の気泡を押しつぶすとともに、レジストＤを基板全面に行き渡らせるようになっている。
【００２６】
すなわち、ノズル１９０からレジストＤを供給された際に、仮に基板上のレジストＤ中に気泡Ｄａが混入したとしても、基板２００がフィルム１３９の下方を通ると、レジストＤの表面がフィルム１３９によってなぞられ、レジストＤ中の気泡Ｄａ等が押しつぶされる。これにより、レジストピンホール等の発生を防止することができる。なお、フィルム１３９には、レジストの逃げを作るために、図６に示すように、基板搬送路に沿う方向に短冊状の切り込み部１３９ａが複数設けられている。また、フィルム１３９は帯電防止処理されており、雰囲気中の異物がフィルム表面に付着しないようになっている。さらに、本実施形態では、気泡の除去を確実にするために、上述の気泡除去装置１３０′′を複数（図５では２つ）設けている。
【００２７】
次に、基板全面に形成されたレジスト２１２を薄膜化するため、スピナーにより基板２００を高速回転させ、その後、マスク露光を行なう。
【００２８】
したがって、本実施形態の半導体製造装置によれば、レジストを基板表面に滴下した後、フィルムにより基板表面上のレジスト表面をなぞることにより、レジストが基板表面に滴下された際に生じる気泡や気泡核を消滅させているため、このような気泡によって誘引されるレジストピンホールを防止でき、これにより、レイヤー欠けによるＴＦＴ特性不良，配線の断線等の機能不良，画素欠けによる外観不良等を防止することができる。また、本実施形態では、フィルムをなぞることで、気泡を消滅させると同時にレジストＤを基板全面に行き渡らせることができるため、その後のスピナ−による薄膜化工程において、より均一なレジスト膜を得ることができる。
【００２９】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣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。
例えば、フィルム状部材としては、上述の各実施形態に例示したものの他に、紙類，繊維類，プラスチック類，ゴム類等の種々の材料を用いることができる。また、フィルム状部材の厚みも、上記実施形態のものに限定されない。ただし、基板への影響を抑えるために、フィルム状部材の厚みは例えば５０μｍ以上５０００μｍ以下の範囲とすることが好ましい。また、変質を防止するために、パターニング用処理液に対する耐性を有することが好ましい。
【００３０】
また、上記各実施形態では、気泡除去装置を、フィルム状部材と、このフィルム状部材の中央部が上記搬送路に接触又は近接する位置に配置されるように上記フィルム状部材の両端部を支持する支持部とを備えた構成としたが、気泡除去装置は少なくとも基板搬送路に接触又は近接する位置に配置されたフィルム状部材を有する構成であればよく、これにより、基板表面の処理液を圧迫して処理液中の気泡を押しつぶすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体製造装置を示す図である。
【図２】同、半導体製造装置の要部構成を示す図である
【図３】同、半導体製造装置の作用を説明するための図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る半導体製造装置の作用を説明するための図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る半導体製造装置の作用を説明するための図である。
【図６】同、半導体製造装置の要部構成を示す図である。
【図７】従来の半導体製造装置を示す図である。
【符号の説明】
１００ 半導体製造装置 １２１，１８０，１９０ ノズル（処理液供給装置） １３０，１３０′，１３０′′ 気泡除去装置 １３３，１３６，１３９ フィルム状部材 １３１，１３２，１３４，１３５，１３７，１３８ 支持部 １３９ａ 切り込み部 ２００ 基板 ２２０，Ａ 現像液（パターニング用処理液） ２３０，Ｃ エッチング液（パターニング用処理液） ２１２，Ｄ レジスト（パターニング用処理液）

Claims (9)

1. 基板を搬送する搬送装置と、
   上記基板の搬送路の近傍に設けられ、上記基板の表面にパターニング用処理液を供給する処理液供給装置と、
   上記処理液供給装置よりも下流側に設けられ、上記基板上に供給されたパターニング用処理液中の気泡を除去する気泡除去装置とを備えたことを特徴とする、半導体製造装置。
2. 上記気泡除去装置を複数備えたことを特徴とする、請求項１記載の半導体製造装置。
3. 上記気泡除去装置は、上記搬送路に接触又は近接する位置に配置されたフィルム状部材を有することを特徴とする、請求項１又は２記載の半導体製造装置。
4. 上記気泡除去装置は、上記フィルム状部材の両端部を支持する支持部を有し、上記フィルム状部材の中央部が上記搬送路に接触又は近接する位置に配置されたことを特徴とする、請求項３記載の半導体製造装置。
5. 上記支持部が、上記フィルム状部材の巻き出し及び巻き取り機構を有することを特徴とする、請求項４記載の半導体製造装置。
6. 上記フィルム状部材が、防塵タイプ又は帯電防止タイプのものであることを特徴とする、請求項３〜５のいずれかの項に記載の半導体製造装置。
7. 上記フィルム状部材が、上記パターニング用処理液に対して耐性を有することを特徴とする、請求項３〜６のいずれかの項に記載の半導体製造装置。
8. 上記フィルム状部材に短冊状の切り込み部が設けられていることを特徴とする、請求項３〜７のいずれかの項に記載の半導体製造装置。
9. 請求項３〜８のいずれかの項に記載の半導体製造装置を用いて半導体装置を製造する方法であって、
   上記基板上に上記パターニング用処理液を供給する工程と、
   上記フィルム状部材で上記パターニング用処理液の表面をなぞる工程とを備えたことを特徴とする、半導体装置の製造方法。

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