JP2009194020A - 半導体装置の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置の製造時におけるレジスト吐出ノズルの先端、ノズル先端付近、ノズル内部の先端付近に付着して固着するレジストが、レジスト吐出の際に基板上に剥がれ落ち品質異常を引き起こすことのない確実なノズルの洗浄を行うことができる半導体装置の製造方法および製造装置を提供する。
【解決手段】半導体装置の製造時における半導体基板へのレジスト塗布手段（レジスト吐出ノズル１０４）の洗浄手段（洗浄ノズル１０１）として溶剤による洗浄（第１の管体１０２よりの溶剤）に次いで気体による乾燥（第２の管体１０３よりの気体）をレジスト吐出方向（レジスト吐出ノズル１０４のレジスト吐出方向）と対向する方向より順次行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置の製造工程におけるウェハ面へのレジスト塗布後の塗布ノズル洗浄方法を含む半導体装置の製造方法およびこれを実施しうる製造装置に関するものである。

図２は従来の半導体装置の製造方法に基づく製造装置におけるレジスト吐出ノズルおよびこれと組合わせた洗浄ノズルの概念的配置図である。

図中、２０１は洗浄ノズル、２０２は加熱窒素を導入する導入管、２０３はレジスト吐出ノズル、２０４はレジスト、２０５は容器で、ノズル待機部２０６と溶剤２０７の充填部２０８を有する。

半導体装置の製造にあたってはまず、基板（図示省略）上にレジスト２０４を塗布する。即ち、レジスト吐出ノズル２０３を用い、回転保持されている基板上にレジスト２０４を一定量前記レジスト吐出ノズル２０３から滴下し、基板の回転による遠心力を利用して任意の膜厚のレジスト２０４を基板上に形成する。

この時のレジスト吐出ノズル２０３の動作は、ノズル待機部２０６から基板上にノズル２０３を移動し、基板上で一定量のレジスト２０４を吐出した後、吐出ノズル２０３からレジスト２０４の液垂れが無い様に吐出ノズル２０３内にレジスト２０４を２ｍｍほど吸引し、吐出ノズル２０３を基板上からノズル待機部２０６に戻す動作を行うように構成されている。

また、吐出ノズル２０３先端のレジストが乾燥しないようにノズル待機部２０６、シンナーなどの溶剤２０７を充填した容器２０５が用意されており、この容器２０５は充填部２０７内に充填された溶剤２０８の雰囲気で充満され、吐出ノズル２０３はこの容器２０５内で待機状態となる。この時吐出ノズル２０３の先端は、溶剤２０７の雰囲気中にあるだけであり、直接に溶剤２０７に浸されるようなことはない。

また、基板上にレジスト２０４を吐出する際に発生する吐出ノズル２０３先端へのレジスト２０５の跳ね返りによるレジスト付着やレジスト吐出の際のノズル先端へのレジスト残りによるレジスト固着物の洗浄が行われるが、この洗浄は内側に位置するレジスト吐出ノズル２０３を囲むように外側に配置されている導入管２０２に溶剤を流通して、外側から内側への溶剤の周り込みを利用して行われる。その後導入管２０２には溶剤乾燥用のガスを流通させ吐出ノズルの先端部付近を乾燥させる。
特開平６−２６０４０５号公報

前記従来のものは、基板上で一定量のレジストを吐出した後、レジストの液垂れを防止するためにノズル内にレジストを２ｍｍほど吸引し、ノズルを基板上からノズル待機部に戻すが、次のレジストを吐出する迄の時間が長いと、そのレジストの先端がノズル内部で固まり、次のレジスト吐出の際、これがレジストと共に基板上に剥がれ落ち、レジストの塗布ムラやパターン欠陥が発生し、また、吐出した際にノズル先端にレジストが残り、これが前記同様ノズルの先端で固まると、これまたレジストの塗布ムラやパターン欠陥を発生する。更にまた、基板にレジストを塗布する際に、レジストが基板上からノズルへ跳ね返り、ノズル先端に付着したレジストがあると前記同様にレジストの塗布ムラやパターン欠陥を引き起こす。

従って、ノズル内のレジストやノズル先端のレジストが、時間経過と共に固まることが無い様に、一定間隔でレジスト吐出を行い、レジストの固まりを防いでいるが、この為には高価なレジストを捨てることになり、非常なロスが発生している。また、ノズル先端を溶剤の雰囲気中に置くことにより、ノズル先端へ付着したレジストが固まることを防ごうとしているが、完全に固着を防ぐことはできていない。この為、ノズルを定期的に交換しており、コスト高となり、生産性を落としている。

更に、この洗浄方法では、ノズル先端に付着したレジストやノズル先端、ノズル内部で固まったレジストを洗浄することはできず、ノズル洗浄に用いる溶剤がノズル先端やノズル内部に残り、その溶剤がレジストと反応することで基板上でのレジスト膜形成時に反応し品質不良を起こす。また、ノズル先端からノズル内部へ溶剤が浸透することで、これがノズル内部のレジストと接触し、レジスト自体の品質を変化せさせるという問題もある。更にまた、ノズル先端部の周辺に窒素を供給することにより、洗浄で使用した溶剤を落とそうとしているが、ノズル先端部やノズル内部の溶剤を落とすことはできず、前記品質不良の発生を防ぐことができないなど種々の不具合が発生する。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、レジスト吐出ノズルに付着し、固着したレジストを安価かつ効果的に洗浄し、更にレジスト吐出ノズルの先端部、先端部周辺、ノズル内部の先端部付近も容易に洗浄、乾燥することができるようにして、品質を保ち、生産性を向上することができるノズル洗浄方法を含む半導体装置の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造方法は半導体基板にレジスト吐出ノズルを用いてレジストを塗布するレジスト塗布工程と、前記レジストをパターン化するパターン化工程と、前記パターン化されたレジストによって前記半導体基板をパターニングするパターニング工程を含み、前記レジスト塗布工程の後に、前記レジスト吐出ノズルに対し、そのレジスト吐出方向と対向する方向より溶剤と気体を吐出してこれを洗浄する吐出ノズル洗浄工程をさらに備えたことを特徴し、更に本発明の半導体装置の製造装置は半導体基板を保持する手段と、前記半導体基板にレジストを吐出するレジスト吐出ノズルと、前記レジスト吐出ノズルを洗浄する洗浄ノズルとを備え、前記洗浄ノズルは溶剤を吐出する第１の管体と、気体を吐出する第２の管体を備え、これら各管体の吐出方向と前記レジスト吐出ノズルの吐出方向とは対向関係になるように配置されていることを特徴とする。

本発明の半導体装置の製造方法および製造装置におけるレジスト吐出ノズルの洗浄は、レジスト塗布後のレジスト吐出ノズルに対し、そのレジスト吐出方向と対向する方向より溶剤と気体を吐出してこれを洗浄するので、レジスト吐出ノズルの先端の内部を効果的に洗浄することができ、また、レジスト吐出ノズルの先端部にレジスト固着物ができることもないのでその落下による基板上の品質不良を防ぐことができる。しかも、レジスト吐出ノズルが十二分に洗浄されているのでその汚れに起因するノズル交換もなくすことができ、コスト削減が図れる。且つ、レジスト吐出ノズル内のレジスト固着を防ぐ為に実施される定期的なレジストの一定量吐出についてもその吐出間隔を延ばすことができ、レジストの吐出量を削減することができる。

また、洗浄ノズルより加熱窒素等の気体をレジスト吐出ノズルに吐出することによりこれを素早く乾燥することができるようにしたので、次の基板へのレジスト吐出時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。且つ、洗浄時にレジスト吐出ノズルに残る溶剤とレジストが反応することによる基板上でのレジスト膜厚の変動も押さえることができ、より生産性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明半導体装置の製造方法に基づきこれを実施しうる製造装置におけるレジスト吐出ノズルおよびこれと組合せた洗浄ノズルの概念的配置図である。

図中、１０１は洗浄ノズル、１０２は溶剤を吐出する第１の管体、１０３は例えば加熱窒素等の気体を吐出する第２の管体、１０４はレジスト吐出ノズル、１０５はレジスト、１０６は容器で、ノズル待機部１０７と溶剤１０８の充填部１０９を有する。

半導体装置の製造にあたってはまず、基板（図示省略）上にレジスト１０５を塗布する。即ち、レジスト吐出ノズル１０４を用い、回転保持されている基板上にレジスト１０５を一定量前記レジスト吐出ノズル１０４から滴下し、基板の回転による遠心力を利用して任意の膜厚のレジスト１０５を基板上に形成する。このあと次のステップとしてはレジストをパターン化し、このパターン化されたレジストにより半導体基板をパターニングする通常の工程に入るが、この点は本発明の周辺部分であるので詳細な説明は省略する。

次に前記の各部品の細部構成配置等について説明するに、まず、レジスト吐出ノズル１０４のノズル待機部１０７を備えた容器１０６内には溶剤１０８が充填されると共に洗浄ノズル１０１が設けられている。この洗浄ノズル１０１は、２流体管の構造になっており、溶剤を吐出させる第１の管体１０２に加熱窒素等の気体を吐出させる第２の管体１０３を組合せたものである。溶剤１０８は、レジスト塗布装置側でも使用しており、別途プールされた溶剤を吸引する吐出ポンプ（図示省略）の後で配管を分岐し、フィルターを設け、流量計を設けて供給される。加熱窒素もレジスト塗布装置側で使用しており、別途蓄積されている窒素の配管を分岐し、レジスト塗布装置で使用している温度湿度調整器を通し、この窒素を３０℃〜４０℃に加熱し、配管経路に圧力調整弁と断熱フィルターを設け、このフィルターを通して供給している。この洗浄ノズル１０１は、洗浄を必要とするレジスト１０５を吐出するレジスト吐出ノズル１０４が待機する容器１０６内にのみ取付けられる。即ち、レジスト吐出ノズル１０４の先端に対向するように洗浄ノズル１０１を対角に2本設置し、供給された溶剤を吐出する第１の管体１０２と加熱窒素を吐出する第２の管体１０３の吐出口をレジスト吐出ノズル１０４先端に向けて設置してその先端に対し流体が吐出する様に構成する。

溶剤１０８は、吐出圧を０．１ＭＰａ〜０．１５ＭＰａに吐出ポンプにより調整することができるので、溶剤１０８の周辺への飛散を無くし、レジスト吐出ノズル１０４の内部へ溶剤１０８が浸透しない流量を吐出する様に流量計で調整し、片方の洗浄ノズル１０１から溶剤１０８を２．５ｍｌ／2秒間で吐出し、両方の洗浄ノズル１０１から合計５．０ｍｌの溶剤１０８を吐出し、レジスト吐出ノズル１０４の先端、先端付近、先端部内側を十二分に洗浄する。溶剤１０８の吐出流量は、流量計にて調整可能であり、また、溶剤１０８の吐出時間は、吐出ポンプにより調整可能で有る為、使用するレジストの種類やレジスト吐出ノズル１０４の形状やノズル待機部１０７の雰囲気内でのレジスト吐出ノズル１０４へのレジスト固着状態に適合するように洗浄ノズル１０１からの溶剤の吐出量と吐出時間を調整することが可能である。

次の基板上へのレジスト吐出の際は、洗浄ノズル１０１より第２の管体１０３より加熱窒素を吐出させ、レジスト吐出ノズル１０４の洗浄時に残る溶剤を吹き飛ばし、レジスト吐出ノズル１０４を乾燥させる。加熱窒素は、３０℃〜４０℃に加熱されており、圧力調整弁により０．２５ＭＰａの圧力に調整して１０秒間吐出する。洗浄ノズル１０１からレジスト吐出ノズル１０４への加熱窒素の吐出の際、レジスト吐出ノズル１０４に残る溶剤１０８が飛散しない様に吐出圧力を圧力調整弁で調整でき、併せて、吐出時間も調整することができる。また、これにより溶剤１０８とレジストの混在を防ぎ、基板上でのレジスト膜の膜厚変動を防ぐことができ、且つ、溶剤の使用量を減らすことができる。また、洗浄ノズル１０１で洗浄することにより、レジスト吐出ノズルのノズル交換の期間を大幅に延長することができ、コスト削減が図れ、生産性を向上させることができる。また、待機部１０６での定期的なレジスト吐出の間隔を大幅に延長することができ、レジスト１０５の使用量を大幅に削減でき、コスト削減が図れる。更に、洗浄ノズル１０１で洗浄することにより、基板上にレジスト１０５の固形物を塗布してしまうようなことが無くなり、品質と歩留まりの向上が図れる。

本発明はレジスト吐出ノズルの洗浄に適用され、半導体装置の微細化に伴う新レジストの導入により、レジスト吐出ノズルの先端へのレジスト固着が顕著となってきており、ノズルの交換頻度が高くなることに起因して、稼働低下が深刻な課題になっている現状にあっては、稼働低下を回避し、レジスト吐出ノズルの品質安定化を低コストで実現できる汎用技術として有用である。

本発明の半導体装置の製造方法に基づきこれを実施しうる製造装置におけるレジスト吐出ノズルおよびこれと組合せた洗浄ノズルの概念的配置図 従来の半導体装置の製造方法に基づく製造装置におけるレジスト吐出ノズルおよびこれと組合せた洗浄ノズルの概念的配置図

符号の説明

１０１ 洗浄ノズル
１０２ 第１の管体
１０３ 第２の管体
１０４ レジスト吐出ノズル
１０５ レジスト
１０６ 容器
１０７ ノズル待機部
１０８ 溶剤
１０９ 充填部

Claims (4)

1. 半導体基板にレジスト吐出ノズルを用いてレジストを塗布するレジスト塗布工程と、
   前記レジストをパターン化するパターン化工程と、
   前記パターン化されたレジストによって前記半導体基板をパターニングするパターニング工程を含み、
   前記レジスト塗布工程の後に、前記レジスト吐出ノズルに対し、そのレジスト吐出方向と対向する方向より溶剤と気体を吐出してこれを洗浄する吐出ノズル洗浄工程をさらに備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記吐出ノズル洗浄工程において、
   前記溶剤を供給した後に気体を供給することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記気体は加熱された窒素であることを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
4. 半導体基板を保持する手段と、
   前記半導体基板にレジストを吐出するレジスト吐出ノズルと、
   前記レジスト吐出ノズルを洗浄する洗浄ノズルとを備え、
   前記洗浄ノズルは溶剤を吐出する第１の管体と、気体を吐出する第２の管体を備え、これら各管体の吐出方向と前記レジスト吐出ノズルの吐出方向とは対向関係になるように配置されていることを特徴とする半導体装置の製造装置。

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