TWI820808B - 半導體製造裝置及半導體裝置的製造方法 - Google Patents

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Abstract

實施形態是提供一種即使在基板有彎曲的情況，也可高精度實行根據旋轉塗佈法的處理之半導體製造裝置及半導體裝置的製造方法。 實施形態的半導體製造裝置是具備保持部、吐出部、驅動部、控制部、第1感測器、第2感測器及修正部。保持部是保持基板而旋轉。吐出部是將液體吐出至被保持於保持部的基板的表面。驅動部是使吐出部變位。控制部是以液體會被吐出至表面的預定的吐出位置之方式控制驅動部。第1感測器是檢測出從比被保持於保持部的基板的背面更下方的基準面到背面的第1位置為止的第1距離。第2感測器是檢測出從基準面到比背面的第1位置更內側的第2位置為止的第2距離。修正部是根據第1距離及第2距離來修正吐出位置。

Description

半導體製造裝置及半導體裝置的製造方法
本發明的實施形態是關於半導體製造裝置及半導體裝置的製造方法。 [關聯申請案]
本申請案是享有以日本專利第2022-037410號(申請日：2022年3月10日)作為基礎申請案的優先權。本申請案是藉由參照此基礎申請案而包含其全部的內容。
在半導體裝置的製造製程等中，藉由將液體吐出至基板的表面而使基板旋轉來塗佈液體於基板的表面的旋轉塗佈法會被利用。在實行如此的旋轉塗佈法時，當基板有彎曲時，由於被吐出至基板上的液體會因為基板的傾斜而產生往非意圖的方向流動的作用，因此高精度的處理變得困難。
(發明所欲解決的課題)
本發明之一實施形態是以提供一種即使在基板有彎曲的情況，也可高精度實行根據旋轉塗佈法的處理之半導體製造裝置及半導體裝置的製造方法為目的。 (用以解決課題的手段)
若根據本發明之一的實施形態，則提供一種半導體製造裝置。半導體製造裝置是具備保持部、吐出部、驅動部、控制部、第1感測器、第2感測器及修正部。保持部是保持基板而旋轉。吐出部是將液體吐出至被保持於保持部的基板的表面。驅動部是使吐出部變位。控制部是以液體會被吐出至表面的預定的吐出位置之方式控制驅動部。第1感測器是檢測出從比被保持於保持部的基板的背面更下方的基準面到背面的第1位置為止的第1距離。第2感測器是檢測出從基準面到比背面的第1位置更內側的第2位置為止的第2距離。修正部是根據第1距離及第2距離來修正吐出位置。
以下，參照附圖說明有關實施形態的半導體製造裝置及半導體裝置的製造方法。另外，本發明不是藉由下述的實施形態來限定者。並且，在下述實施形態的構成要素是含有該當業者可容易假想者或實質上相同者。
圖1是表示實施形態的半導體製造裝置1的構成之一例的側面圖。圖中，X軸是對應於紙面的左右方向，Y軸是對應於紙面的前後方向，Z軸是對應於紙面的上下方向。本實施形態的半導體製造裝置1是具有藉由旋轉塗佈法來將預定的液體塗佈於基板10的表面10A之機能的裝置。
本實施形態的半導體製造裝置1是具備旋轉盤(spin chuck)11(保持部的一例)、馬達12、傳動軸(shaft)13、吐出噴嘴14(吐出部的一例)、驅動裝置15(驅動部的一例)、第1感測器21、第2感測器22及控制裝置25。
旋轉盤11是保持基板10，接受馬達12的動力而旋轉。在旋轉盤11的上面是設有藉由預定的機構(例如吸引機構等)來保持基板10的背面10B之保持面11A。在旋轉盤11的下面是傳達馬達12的動力的傳動軸13會被固定。藉由使馬達12驅動，可使被保持於旋轉盤11的保持面11A的基板10旋轉。
吐出噴嘴14是將預定的液體吐出至被保持於旋轉盤11的基板10的表面10A。液體是按照對於基板10的表面10A的處理的種類來適當選擇者，例如可為包含阻劑(resist)、稀釋劑(thinner)等的液體。
驅動裝置15是使吐出噴嘴14變位的裝置，例如可利用致動器、馬達、連桿機構、控制電路等來構成。本實施形態的驅動裝置15是具有可至少沿著基板10的徑方向(與X軸平行的方向)來將吐出噴嘴14變位的構成。另外，驅動裝置15是亦可沿著該徑方向以外的方向，例如與Y軸平行的方向或與Z軸平行的方向來將吐出噴嘴14變位。
第1感測器21及第2感測器22是被設置在比被保持於旋轉盤11的基板10的背面10B更下方的測距感測器。第1感測器21是檢測出從比基板10的背面10B更下方的基準面24到基板10的背面10B的第1位置P1為止的第1距離α1。第2感測器22是檢測出從基準面24到比基板10的背面10B的第1位置P1更內側的第2位置P2為止的第2距離α2。基準面24是例如第1感測器21及第2感測器22的設置位置等。第1感測器21及第2感測器22的具體的構成不是必須特別加以限定者，例如可為根據藉由電磁波、雷射光、超音波等的檢查波的收發所取得的TOF(Time Of Flight)來測定距離的感測器等。並且，在圖1中，第1感測器21及第2感測器22分別作為獨立的裝置圖示，但第1感測器21及第2感測器22是亦可一體地構成。
控制裝置25是控制驅動裝置15的裝置，例如可利用包含處理器、記憶體等的電腦等來構成。本實施形態的控制裝置25是根據第1感測器21及第2感測器22的検測結果來推定被保持於旋轉盤11的基板10的彎曲，根據其推定結果來控制驅動裝置15。換言之，控制裝置25是按照基板10的彎曲來進行用以使吐出噴嘴14的液體的吐出位置最適化的處理。另外，控制裝置25是不僅驅動裝置15，亦可控制旋轉盤11、馬達12、吐出噴嘴14等。
圖2是表示實施形態的第1位置P1及第2位置P2之一例的基板10的下面圖。如圖2所示般，本實施形態的第1位置P1是在基板10的背面10B被設定於外緣端10C的附近，本實施形態的第2位置P2是在基板10的背面10B被設定於旋轉盤11的端部的附近。從旋轉盤11或基板10的中心20到第1位置P1的距離β1是145mm以上148mm以下為理想。又，從中心20到第2位置P2的距離β2是70mm以上93mm以下為理想。藉由上述般設定距離β1，β2，可正確地推定直徑300mm程度的基板10的彎曲，可高精度進行液體的吐出位置的調整。
本實施形態的半導體製造裝置1是進行在被設定於基板10的表面10A的預定的處理區域塗佈液體的處理。
圖3是表示實施形態的處理區域31之一例的基板10的上面圖。如圖3所示般，本實施形態的處理區域31是可為離基板10的表面10A的外緣端10C僅預定的處理寬度γ內側的區域。以下，將對於沿著如此的外緣端10C而設定的處理區域31的處理稱為外緣處理。外緣處理是例如可為在處理區域31形成預定的膜的成膜處理、除去被形成於處理區域31的膜的剝離處理等。
圖4是表示實施形態的成膜處理的狀態之一例的側面圖。如圖4所示般，對於處理區域31進行成膜處理時，首先，在使基板10停止的狀態下，將包含阻劑等的液體L1吐出至離處理區域31的內側的端部亦即外緣端10C僅處理寬度γ內側的位置的基準吐出位置32。然後，藉由使基板10旋轉，被吐出至基準吐出位置32的液體L1會藉由離心力來流往外周側，在處理區域31形成液體L1的層。
圖5是表示實施形態的剝離處理的狀態之一例的側面圖。如圖5所示般，在對於處理區域31進行剝離處理時，首先，在使基板10停止的狀態下，將包含稀釋劑(thinner)等的液體L2吐出至離處理區域31的內側的端部亦即外緣端10C僅處理寬度γ內側的位置的基準吐出位置32。然後，藉由使基板10旋轉，被吐出至基準吐出位置32的液體L2會藉由離心力來流往外周側，在處理區域31形成液體L2的層，事前被形成的層42會被除去。
對於無彎曲的基板10進行上述般的外緣處理時，只要將液體L1，L2吐出至對應於處理寬度γ的基準吐出位置32即可，但在基板10有彎曲時，需要修正液體L1，L2的吐出位置。本實施形態的控制裝置25是具有按照基板10的彎曲來修正吐出位置的機能。
圖6是表示實施形態的控制裝置25的機能構成之一例的方塊圖。本實施形態的控制裝置25是具有設定部101、輸入部102、修正部103、產生部104及輸出部105。該等的機能的構成要素101~105是可藉由構成控制裝置25的硬體要素(例如處理器、記憶體等)及軟體要素(程式、韌體(firmware)等)的協力來構成。該等的機能的構成要素101~105之中的至少一部分亦可藉由專用的硬體(電路等)來實現。
設定部101是在基板10的表面10A設定基準吐出位置32。基準吐出位置32是在基板10無彎曲的狀態，亦即無第1距離α1與第2距離α2的誤差時(包含臨界值以下的情況)的吐出位置。設定部101是根據例如上述般的處理區域31的處理寬度γ來設定基準吐出位置32。
輸入部102是成為處理對象的基板10被保持於旋轉盤11之後，輸入藉由第1感測器21及第2感測器22所檢測出的第1距離α1及第2距離α2。
修正部103是根據第1距離α1及第2距離α2來算出吐出位置的修正量。本實施形態的修正部103是當從第1距離α1減算第2距離α2後的差分值為負的值時，亦即基板10彎曲成凸狀(基板10的中心部會位於比外周部更上方)時，以修正後的吐出位置會成為比基準吐出位置32更靠基板10的內側之方式算出修正量。又，修正部103是當差分值為正的值時，亦即基板10彎曲成凹狀(基板10的中心部會位於比外周部更下方)時，以修正後的吐出位置會成為比基準吐出位置32更靠基板10的外側之方式算出修正量。
產生部104是產生用以根據修正後的吐出位置來控制驅動裝置15的控制訊號。另外，修正後的吐出位置是在基板10有彎曲時，基準吐出位置32成為藉由修正量來修正的吐出位置，在基板10無彎曲時是成為基準吐出位置32。
輸出部105是將藉由產生部104所產生的控制訊號輸出至驅動裝置15。
圖7是表示在實施形態中基板10彎曲成凸狀時的狀態之一例的側面圖。圖8是表示在實施形態中基板10彎曲成凹狀時的狀態之一例的側面圖。在此，以實施在處理區域31形成阻劑膜41的成膜處理的情況為例說明。
如圖7所示般，當基板10彎曲成凸狀時，第1距離α1是比第2距離α2更小，從第1距離α1減算第2距離α2後的差分值是成為負的值。如此的情況，若成為阻劑膜41的原料的液體L1吐出至基準吐出位置32，則最終的阻劑膜41的處理寬度γ1會因為基板10的傾斜的影響而變得比作為目的之處理寬度γ更小。
另一方面，如圖8所示般，當基板10彎曲成凹狀時，第1距離α1是比第2距離α2更大，從第1距離α1減算第2距離α2後的差分值是成為正的值。如此的情況，若將液體L1吐出至基準吐出位置32，則最終的阻劑膜41的處理寬度γ2會因為基板10的傾斜的影響而變得比作為目的之處理寬度γ更大。
起因於上述般的基板10的彎曲之處理寬度的偏差是有關在處理區域31實施剝離處理時也同樣發生。
本實施形態的修正部103是以上述般的處理寬度的偏差(γ與γ1的誤差或γ與γ2的誤差)變小的方式，算出用以修正液體的吐出位置的修正量。修正量是可使用適當的手法來算出，例如可使用顯示對應於基板10的彎曲量的參數與修正量的關係之修正表來算出。另外，所謂彎曲量是表示基板10的彎曲的程度的值，例如，可為基板10的一方的面(表面10A或背面10B)的中心與該一方的面的外緣端10C的高低差等。
圖9是表示實施形態的修正表之一例的圖。在此所舉例表示的修正表是表示從第1距離α1減算第2距離α2後的差分值與吐出位置的修正量的關係。差分值是對應於基板10的彎曲量的參數之一例。當差分值為正的值時，基板10彎曲成凹狀，當差分值為負的值時，基板10是彎曲成凸狀。當修正值為正的值時，吐出位置是從基準吐出位置32往基板10的內側修正，當修正值為負的值時，吐出位置是從基準吐出位置32往基板10的外側修正。在該修正表中，往基板10的凸側的彎曲量越大，往吐出位置的內側的修正量越會變大，往基板10的凹側的彎曲量越大，往吐出位置的外側的修正量越會變大。
另外，圖9所示的修正表是舉例表示，修正表的構成是不被限定於上述者。例如，修正表是亦可被構成為可按照使用的液體的種類、所欲實行的處理的種類(例如成膜處理或剝離處理)等來個別地特定修正量。
圖10是表示在實施形態的半導體製造裝置1中控制驅動裝置15時的處理之一例的流程圖。若成為處理對象的基板10被保持於旋轉盤11，則設定部101會根據被預定的處理區域31的處理寬度γ等來設定基準吐出位置32(S101)。輸入部102是取得藉由第1感測器21及第2感測器22所檢測出的第1距離α1及第2距離α2(S102)。修正部103是算出從第1距離α1減算第2距離α2後的差分值(S103)，根據該差分值來算出吐出位置的修正量(S104)。該修正量是利用例如圖9所示般的修正表，以減低基板10的彎曲所致的影響之方式算出。
然後，設定部101是根據基準吐出位置32及被算出的修正量來設定修正後的吐出位置(S105)。產生部104是產生用以根據修正後的吐出位置來控制驅動裝置15的控制訊號(S106)。驅動裝置15是根據該控制訊號來驅動(S107)，以液體會被吐出至修正後的吐出位置之方式使吐出噴嘴14變位。
藉由上述處理，可按照基板10的彎曲來使液體的吐出位置最適化。藉此，即使在基板10有彎曲的情況，也可高精度進行根據旋轉塗佈法的處理。
圖11是表示使用了實施形態的半導體製造裝置1之半導體裝置的製造方法的處理之一例的流程圖。首先，進行使成為處理對象的基板10保持於旋轉盤11的保持工序(S201)。然後，進行藉由第1感測器21及第2感測器22來檢測出第1距離α1及第2距離α2的檢測工序(S202)。然後，進行設定對應於基板10無彎曲時的基準吐出位置32之基準吐出位置設定工序(S203)。另外，基準吐出位置設定工序(S203)是亦可在比檢測工序(S202)更前面進行。
然後，進行根據第1距離α1及第2距離α2來修正吐出位置的修正工序(S204)。該修正工序是例如上述般，可根據從第1距離α1減算第2距離α2後的差分值來算出離基準吐出位置32的修正量，根據該修正量來設定修正後的吐出位置而進行。然後，進行根據修正後的吐出位置來使吐出噴嘴14變位的驅動工序(S205)。然後，進行從吐出噴嘴14吐出液體至修正後的吐出位置的吐出工序(S206)。然後，進行使被保持於旋轉盤11的基板10旋轉的旋轉工序(S207)。藉此，被吐出至修正後的吐出位置的液體會藉由離心力來流至外周方向，成為液體被塗佈於預定的處理區域31的狀態。另外，之後亦可進行使被塗佈的液體乾燥的工序、使被塗佈的液體藉由紫外線照射等來硬化的工序、洗淨處理區域31的工序等。
若根據上述般的製造方法，則即使在基板10有彎曲的情況，也可對於基板10實施高精度的表面處理，可製造高品質的半導體裝置。
為了實現上述般的機能，使預定的處理實行於構成控制裝置25等的電腦的程式是亦可以在電腦可安裝的形式或可實行的形式的檔案來被記錄於記錄媒體而提供，該記錄媒體是CD-ROM、軟碟(FD)、CD-R、DVD(Digital Versatile Disk)等的可在電腦讀取者。又，亦可將該程式構成為儲存於被連接至網際網路等的網路的電腦上，經由網路來使下載而提供。又，亦可將該程式構成為經由網際網路等的網路來提供或散發。
以上，說明了本發明的實施形態，但實施形態是作為例子提示者，不是意圖限定發明的範圍。該等新穎的實施形態是能以其他的各種的形態實施，可在不脫離發明的主旨的範圍進行各種的省略、置換、變更。該等實施形態或其變形是含在發明的範圍或主旨，且為申請專利範圍記載的發明及其均等的範圍所包含。
1:半導體製造裝置 10:基板 10A:表面 10B:背面 10C:外緣端 11:旋轉盤 12:馬達 13:傳動軸 14:吐出噴嘴 15:驅動裝置 20:中心 21:第1感測器 22:第2感測器 24:基準面 25:控制裝置 31:處理區域 32:基準吐出位置 41:阻劑膜 101:設定部 102:輸入部 103:修正部 104:產生部 105:輸出部 L1,L2:液體 P1:第1位置 P2:第2位置 α1:第1距離 α2:第2距離 γ,γ1,γ2:處理寬度
[圖1]是表示實施形態的半導體製造裝置的構成之一例的側面圖。 [圖2]是表示實施形態的第1位置及第2位置之一例的基板的下面圖。 [圖3]是表示實施形態的處理區域之一例的基板的上面圖。 [圖4]是表示實施形態的成膜處理的狀態之一例的側面圖。 [圖5]是表示實施形態的剝離處理的狀態之一例的側面圖。 [圖6]是表示實施形態的控制裝置的機能構成之一例的方塊圖。 [圖7]是表示在實施形態中基板彎曲成凸狀時的狀態之一例的側面圖。 [圖8]是表示在實施形態中基板彎曲成凹狀時的狀態之一例的側面圖。 [圖9]是表示實施形態的修正表之一例的圖。 [圖10]是表示在實施形態的半導體製造裝置中控制驅動裝置時的處理之一例的流程圖。 [圖11]是表示使用了實施形態的半導體製造裝置之半導體裝置的製造方法的處理之一例的流程圖。
1:半導體製造裝置 10:基板 10A:表面 10B:背面 10C:外緣端 11:旋轉盤 11A:保持面 12:馬達 13:傳動軸 14:吐出噴嘴 15:驅動裝置 21:第1感測器 22:第2感測器 24:基準面 25:控制裝置 P1:第1位置 P2:第2位置 α1:第1距離 α2:第2距離

Claims (9)

  1. 一種半導體製造裝置，其特徵是具備：保持基板而旋轉的保持部；將液體吐出至被保持於前述保持部的前述基板的表面之吐出部；使前述吐出部變位的驅動部；以前述液體會被吐出至前述表面的預定的吐出位置之方式控制前述驅動部之控制部；檢測出從比被保持於前述保持部的前述基板的背面更下方的基準面到前述背面的第1位置為止的第1距離之第1感測器；檢測出從前述基準面到比前述背面的前述第1位置更內側的第2位置為止的第2距離之第2感測器；及根據前述第1距離及前述第2距離來修正前述吐出位置之修正部，前述修正部是在從前述第1距離減算前述第2距離後的差分值為負的值時，將前述吐出位置修正至比前述差分值為0時的前述吐出位置的基準吐出位置更內側，在前述差分值為正的值時，將前述吐出位置修正至比前述基準吐出位置更外側。
  2. 如請求項1記載的半導體製造裝置，其中，前述修正部是在對於離前述基板的外緣端僅預定的處理寬度內側的區域的處理區域進行預定的處理之外緣處理的實行時修正前述吐出位置。
  3. 如請求項2記載的半導體製造裝置，其中，前述外緣處理為在前述處理區域形成預定的膜之成膜處理。
  4. 如請求項3記載的半導體製造裝置，其中，前述液體是包含阻劑。
  5. 如請求項2記載的半導體製造裝置，其中，前述外緣處理為除去被形成於前述處理區域的膜之剝離處理。
  6. 如請求項5記載的半導體製造裝置，其中，前述液體是包含稀釋劑。
  7. 如請求項1記載的半導體製造裝置，其中，前述第1位置是位於離前述保持部的中心，145mm以上148mm以下的範圍內。
  8. 如請求項1記載的半導體製造裝置，其中，前述第2位置是位於離前述保持部的中心，70mm以上93mm以下的範圍內。
  9. 一種半導體裝置的製造方法，其特徵是包含：使成為處理對象的基板保持於保持基板而旋轉的保持部之工序；檢測出從比被保持於前述保持部的前述基板的背面更下方的基準面到前述背面的第1位置為止的第1距離及從前述基準面到比前述背面的前述第1位置更內側的第2位置為止的第2距離之工序； 設定將液體吐出至被保持於前述保持部的前述基板的表面的預定的吐出位置之工序；根據前述第1距離及前述第2距離，在從前述第1距離減算前述第2距離後的差分值為負的值時，將前述吐出位置修正至比前述差分值為0時的前述吐出位置的基準吐出位置更內側，在前述差分值為正的值時，將前述吐出位置修正至比前述基準吐出位置更外側之工序；根據修正後的吐出位置來使吐出前述液體的吐出部變位之工序；將前述液體吐出至前述修正後的吐出位置之工序；及使在前述液體的吐出後被保持於前述保持部的前述基板旋轉之工序。
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