JP2009010090A - Semiconductor manufacturing apparatus and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機材料を塗布する装置において、有機材料吐出により形成されるレジスト膜中に、異物やパーティクルの発生を防止することによりパターン形成不良を防止することのできる半導体製造装置および半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus and a semiconductor device capable of preventing pattern formation defects by preventing generation of foreign matters and particles in a resist film formed by organic material discharge in an apparatus for applying an organic material. It relates to a manufacturing method.
近年における半導体装置の微細化の進展に伴い、リソグラフィー工程においては線幅の細い、あるいは孔径の小さいレジストパターンニング技術が開発されている。 With the progress of miniaturization of semiconductor devices in recent years, a resist patterning technique having a narrow line width or a small hole diameter has been developed in the lithography process.
しかし、露光処理前のレジスト膜形成工程において、塗布される有機材料中に気泡や異物等のパーティクルが含まれる場合においては、塗布後形成されたレジスト膜中にパーティクルが存在することにより、所望のレジストパターンが形成されず加工不良となる。 However, in the resist film forming step before the exposure process, when particles such as bubbles and foreign matters are included in the applied organic material, the presence of the particles in the resist film formed after application causes a desired A resist pattern is not formed, resulting in processing failure.
また、半導体基板の大口径化に伴い、レジスト膜の厚さを均一に塗布しなければならないが、レジスト膜中にパーティクルが存在する場合にはレジスト膜の厚さが不均一となり、焦点深度が面内によって異なるため、レジストパターン寸法がパターンごとに異なってしまうことから、ドライエッチング後の寸法にもばらつきが生じて製品の信頼性を低下させる。 In addition, with the increase in the diameter of the semiconductor substrate, it is necessary to apply the resist film uniformly. However, when particles are present in the resist film, the resist film thickness becomes non-uniform and the depth of focus is reduced. Since the resist pattern dimensions vary from pattern to pattern because of differences in the plane, the dimensions after dry etching also vary, reducing the reliability of the product.
そこで、特許文献1ではレジスト吐出配管にポンピング圧の異なる2つのポンプを設置し、その間にフィルターを設置して気泡をフィルタリングすることにより、レジスト膜中のパーティクル発生を抑制して、パターン不良を防止することが提案されている。
しかしながら、レジスト吐出配管にフィルターを設置することにより、レジスト中の気泡やパーティクルを除去することは可能であるが、レジストは固着しやすいために、ノズルの先端に固着する場合がある。固着したレジストが半導体基板上に落下した場合は、パーティクルとしてパターン形成不良となる。 However, it is possible to remove bubbles and particles in the resist by installing a filter in the resist discharge pipe. However, since the resist is easily fixed, it may be fixed to the tip of the nozzle. When the fixed resist falls on the semiconductor substrate, pattern formation is defective as particles.
また、ノズル先端に異物が付着してレジストの吐出を阻害してしまうため、レジストが正常に滴下されず、所望の膜厚に制御できず不均一なレジスト膜を形成してしまうという問題点がある。 In addition, foreign matter adheres to the tip of the nozzle and hinders resist discharge, so that the resist is not dripped normally and cannot be controlled to a desired film thickness, resulting in a non-uniform resist film. is there.
そこで本発明では、吐出ノズルの先端の異物を検出して半導体基板上への異物やパーティクルの落下を防止して、パターン形成不良を防止することのできる半導体製造装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。 Accordingly, the present invention provides a semiconductor manufacturing apparatus and a semiconductor device manufacturing method capable of detecting a foreign matter at the tip of a discharge nozzle to prevent the foreign matter or particles from falling on the semiconductor substrate and preventing pattern formation defects. The purpose is to do.
前記課題を解決するため、本発明に係る半導体基板の製造装置は、複数のレジスト吐出ノズルと、レジストを圧送するためのポンプと、その内圧を測定するための圧力計と、レジスト吐出時の圧力データを取得するための演算部を備えており、予め設定した基準において正常と判定したノズルのみを使用すること特徴としている。このときの設定基準はレジストを吐出するためのポンプの圧力波形から、演算部により有機材料の吐出遅延時間および圧力変化値を算出してパーティクル発生数を予測することを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, a semiconductor substrate manufacturing apparatus according to the present invention includes a plurality of resist discharge nozzles, a pump for pumping resist, a pressure gauge for measuring the internal pressure, and pressure at the time of resist discharge. A calculation unit for acquiring data is provided, and only nozzles determined to be normal based on a preset reference are used. The setting criteria at this time is characterized in that the number of particles generated is predicted by calculating the discharge delay time and pressure change value of the organic material from the pressure waveform of the pump for discharging the resist by the calculation unit.
また、ノズルを連続使用している場合においてもレジスト先端に固着物が形成するため、常にパーティクル数を予測し、予め設定した基準において異常と判定したノズルの使用を停止して、他のノズルに切り替えてもよい。この場合の設定基準は、レジスト吐出時のポンプの圧力波形から算出した演算部により予測されたパーティクル数、もしくはノズル先端から吐出されたレジストにより遮光されることにより吐出状態を検出することが可能な遮光センサーを備えた製造装置においては、吐出開始から実際にレジストが吐出されてセンサーが遮光されるまでの吐出時間をセンサーの電圧波形から差分により算出してパーティクルの発生数を予測することを特徴としている。 In addition, even when the nozzles are used continuously, a fixed object is formed at the resist tip.Therefore, the number of particles is always predicted, the use of nozzles determined to be abnormal according to a preset standard is stopped, and other nozzles are used. You may switch. The setting criteria in this case is that the number of particles predicted by the calculation unit calculated from the pressure waveform of the pump at the time of resist discharge or the discharge state can be detected by being shielded by the resist discharged from the nozzle tip. In a manufacturing apparatus equipped with a light shielding sensor, the ejection time from the start of ejection until the sensor is actually ejected until the sensor is shielded is calculated from the voltage waveform of the sensor based on the difference to predict the number of particles generated It is said.
また、遮光センサーはノズル保管ボックス内に設置して、半導体基板に吐出する前に予め保管ボックス内でレジストを吐出してセンサーが遮光されるまでの時間を算出してもよく、次の半導体基板処理前にノズル交換することによりパーティクル発生を抑制することを特徴としている。 In addition, the light shielding sensor may be installed in the nozzle storage box, and before discharging to the semiconductor substrate, the time until the sensor is shielded by discharging resist in the storage box may be calculated. It is characterized by suppressing the generation of particles by exchanging nozzles before processing.
また、ノズル先端のレジスト固着を防止するためにノズル保管ボックス内に有機溶剤を供給する半導体装置の製造装置において、連続使用中にレジスト吐出時のポンプ圧力波形、もしくは遮光センサーによりパーティクルの発生が確認された場合は、ノズル保管ボックス内の有機溶剤の濃度を調整してもよく、ノズル先端の固着物を溶解して再利用することが可能となる。 In addition, in semiconductor device manufacturing equipment that supplies organic solvent into the nozzle storage box to prevent resist sticking at the nozzle tip, the occurrence of particles is confirmed by the pump pressure waveform during resist discharge or a light-shielding sensor during continuous use. In this case, the concentration of the organic solvent in the nozzle storage box may be adjusted, and the fixed matter at the nozzle tip can be dissolved and reused.
本発明の半導体製造装置を用いれば、レジストノズル先端の異物を検出することが可能となり、半導体基板上への落下によりパーティクルとなることを防止できるだけでなく、異物がレジストの吐出を阻害して正常にレジストを滴下せずにレジスト膜厚が不均一になることを防止することができる。 By using the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention, it is possible to detect foreign matter at the tip of the resist nozzle, and not only can prevent particles from falling on the semiconductor substrate, but also the foreign matter inhibits resist discharge and is normal. It is possible to prevent the resist film thickness from becoming non-uniform without dropping the resist.
そのため、露光時のパターン形成不良を防止することができ、半導体装置の信頼性、あるいは歩留を向上させることはもちろんであるが、定期的に交換する必要のあるノズルの交換周期を決定することができる。これにより最大限ノズル使用を延長させることができるため、コスト削減することが可能となる。 Therefore, it is possible to prevent defective pattern formation during exposure and to improve the reliability of the semiconductor device or the yield, as well as to determine the replacement period of the nozzles that need to be replaced periodically. Can do. As a result, the use of the nozzle can be extended as much as possible, so that the cost can be reduced.
以下、本発明の実施の形態に係る半導体基板の製造方法および製造装置について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a semiconductor substrate manufacturing method and a manufacturing apparatus according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明に係る半導体装置の製造装置の概略図である。有機材料はレジストタンク1から吐出ポンプ21,22によって吸液される。このときポンプ内の圧力は圧力計31,32によって常時測定され、圧力波形のデータは演算部9に伝送される。さらに、有機材料は、吐出ポンプの内圧を上昇させることにより押し出され、吐出配管に設置されたフィルター41,42を通して塗布ノズル51,52から半導体ウェーハ7上へ供給される。また、塗布カップ8には遮光センサー6を設置しており、吐出された有機材料がセンサーを遮光することにより有機材料の吐出の有無を判定する。さらに、遮光センサー6の電圧波形は演算部9に伝送される。演算部9ではポンプの圧力波形および遮光センサー6の電圧波形から、各ノズルにおけるパーティクル発生数を予測して、モニタリングシステム10から予め設定した基準に達していないノズルの使用を停止するように装置を制御する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic view of a semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention. The organic material is sucked from the
本設備を用いてレジスト塗布を行うことにより、パーティクルの発生していないノズルのみを使用するため、レジスト膜中にパーティクルが発生することはなく、レジストパターンの形成不良やレジスト膜厚の不均一性を防止することが可能となる。 By applying resist using this equipment, only nozzles that do not generate particles are used, so no particles are generated in the resist film, resist pattern formation failure, and resist film thickness non-uniformity. Can be prevented.
このとき吐出ポンプ21,22の圧力波形からパーティクル数を予測する場合は、図2に示すように、吐出開始してから吐出ポンプの内圧上昇が開始するまでの時間、あるいは吐出時の内圧最大値から演算部により算出する。
When predicting the number of particles from the pressure waveforms of the
また、遮光センサー6の電圧波形からパーティクル数を予測する場合においては、図3に示すように、吐出開始から有機材料がセンサーを遮光するまでの時間を演算部により算出する。 When the number of particles is predicted from the voltage waveform of the light shielding sensor 6, as shown in FIG. 3, the time from the start of ejection until the organic material shields the sensor is calculated by the calculation unit.
また、本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を図4に示す。予め設定した基準内で連続使用している塗布ノズル51,52においても、常に演算部において吐出ポンプ21,22の圧力波形の変化(S401)、もしくは遮光センサー6の電圧波形(S402)からパーティクル発生数を予測(S403)しておき、基準内であれば、そのまま継続して処理を行う(S405)が、基準から外れた場合は、即時にモニタリングシステムにより当該ノズルの使用を停止して、パーティクルの発生を防止してもよい(S404)。
FIG. 4 shows a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. Even in the
(実施の形態2)
本発明は図5に示す製造装置の概略図の構成でも実施できる。図5において、図1にて説明した部材には同一符号を付して説明は省略する。
(Embodiment 2)
The present invention can also be implemented in the configuration of the schematic diagram of the manufacturing apparatus shown in FIG. In FIG. 5, the members described in FIG.
遮光センサー6はレジストノズル保管ボックス11内に設置し、半導体基板の処理前に予め保管ボックス内でレジストを吐出してパーティクルの発生数を予測してもよい。 The light shielding sensor 6 may be installed in the resist nozzle storage box 11 and the number of particles generated may be predicted by discharging the resist in the storage box in advance before processing the semiconductor substrate.
この場合においてもパーティクル発生数はポンプの圧力波形もしくは遮光センサーの電圧波形からレジストが吐出されるまでの時間を算出することにより予測し、予め設定した基準に満たないノズルの使用を停止することによりレジスト膜中のパーティクル発生を防止することができる。 Even in this case, the number of particles generated is predicted by calculating the time until the resist is discharged from the pressure waveform of the pump or the voltage waveform of the light shielding sensor, and by stopping the use of nozzles that do not satisfy the preset criteria. Particle generation in the resist film can be prevented.
(実施の形態3)
また、使用中に予め設定した基準において異常と判定したノズルに対して、保管ボックス内に供給している有機溶剤の濃度を調整してノズル先端の固着物を溶解してもよい。
(Embodiment 3)
Further, the fixed matter at the tip of the nozzle may be dissolved by adjusting the concentration of the organic solvent supplied in the storage box for the nozzle determined to be abnormal according to a preset standard during use.
この場合も吐出ポンプの内圧変化(S601)、または遮光センサーによる吐出遅延時間(S602)から演算部においてパーティクル発生数を予測(S603)し、設定基準に達していれば再度使用する(S607)。 Also in this case, the number of generated particles is predicted in the calculation unit from the change in internal pressure of the discharge pump (S601) or the discharge delay time (S602) by the light shielding sensor (S603), and if the set standard is reached, it is used again (S607).
また、設定基準を満たしていなければ、繰り返し有機溶剤の濃度を調整(S604)して、ノズル先端の固着物の溶解を行ってもよく、同様にパーティクル発生数を予測(S605)して、基準内であれば再度使用する(S607)が、複数回繰り返しても設定基準を満たさない場合は、モニタリングシステムから当該ノズルの使用を停止して、ノズルの交換を行う(S606)。 If the set standard is not satisfied, the concentration of the organic solvent may be adjusted repeatedly (S604) to dissolve the fixed matter at the tip of the nozzle. Similarly, the number of particles generated is predicted (S605). If it is within the range, it is used again (S607). However, if the setting criteria are not satisfied even if it is repeated a plurality of times, use of the nozzle is stopped from the monitoring system and the nozzle is replaced (S606).
本発明に係る半導体製造装置および半導体装置の製造方法は、レジストノズル先端の異物を検出することができ、有機材料を塗布する装置などに実施して有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor device manufacturing method according to the present invention can detect foreign matter at the tip of a resist nozzle and is useful when applied to an apparatus for applying an organic material.
1 レジストタンク
21,22 吐出ポンプ
31,32 圧力計
41,42 フィルター
51,52 塗布ノズル
6 遮光センサー
7 半導体ウェーハ
8 塗布カップ
9 演算部
10 モニタリングシステム
11 ノズル保管ボックス
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記有機材料を吐出する複数のノズルから予め設定した基準で処理するノズルを選択する機構を備えたことを特徴とする半導体製造装置。 In semiconductor device manufacturing equipment that applies organic materials,
A semiconductor manufacturing apparatus comprising a mechanism for selecting a nozzle to be processed based on a preset reference from a plurality of nozzles for discharging the organic material.
前記有機材料を圧送するポンプの波形から塗布された有機材料膜中のパーティクル数を演算により算出して予測することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In a manufacturing method used in a semiconductor device manufacturing apparatus for applying an organic material,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: calculating and predicting the number of particles in an applied organic material film from a waveform of a pump for pumping the organic material by calculation.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011107947A (en) * | 2009-11-17 | 2011-06-02 | Toppan Printing Co Ltd | Abnormality detection method and abnormality detection system |
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2007
- 2007-06-27 JP JP2007168704A patent/JP2009010090A/en active Pending
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