(57)【要約】【課題】表面に微細な溝を有する半導体基板に対し、フィルム状のレジストを貼り付ける際に、レジストを溝の底まで充填し、かつ、基板全域において溝内部に対する充填率が高くなるようにレジストを設けることが可能な半導体製造装置を提供する。【解決手段】本発明に係る半導体製造装置１は、圧力制御手段を備えたチャンバ１０と、前記チャンバ内において順に重なるように配された、半導体基板２を載置し、第一加熱機構２１を内蔵する第一支持手段２０、フィルム状のレジスト３を保持する第二支持手段２３、及び、第二加熱機構２４を内蔵する平板２５と、前記半導体基板が前記レジストを介して前記平板に押し付けられる方向、又は、該押し付けの開放される方向へ、前記第一支持手段の位置を制御する第一移動手段２６と、を少なくとも備え、前記第一加熱機構と前記第二加熱機構が、それぞれ個別に温度制御されることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力制御手段を備えたチャンバと、
前記チャンバ内において順に重なるように配された、半導体基板を載置し、第一加熱機構を内蔵する第一支持手段、フィルム状のレジストを保持する第二支持手段、及び、第二加熱機構を内蔵する平板と、
前記半導体基板が前記レジストを介して前記平板に押し付けられる方向、又は、該押し付けの開放される方向へ、前記第一支持手段の位置を制御する第一移動手段と、を少なくとも備え、
前記第一加熱機構と前記第二加熱機構が、それぞれ個別に温度制御されることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
圧力制御手段を備えたチャンバと、
前記チャンバ内において順に重なるように配された、半導体基板を載置し、第一加熱機構を内蔵する第一支持手段、フィルム状のレジストを保持する第二支持手段、及び、第二加熱機構を内蔵する平板と、
前記半導体基板が前記レジストを介して前記平板に押し付けられる方向、又は、該押し付けの開放される方向へ、前記第一支持手段の位置を制御する第一移動手段と、を少なくとも備え、
前記第一加熱機構と前記第二加熱機構が、それぞれ個別に温度制御される半導体製造装置を用いてなる半導体製造方法であって、
前記チャンバ内を減圧して所定の真空度とする第一工程と、
前記第一支持手段を移動させることで、前記半導体基板を前記レジストを介して前記平板に押し付ける第二工程と、
前記押し付けを開放する第三工程と、
前記チャンバ内を加圧する第四工程と、から構成され、
前記第二工程において、前記第二加熱機構の設定温度が、前記第一加熱機構の設定温度よりも低いことを特徴とする半導体製造方法。
【請求項３】
前記第二加熱機構の設定温度が、前記第一加熱機構の設定温度よりも２０℃以上低いことを特徴とする請求項２に記載の半導体製造方法。
【請求項４】
前記第二加熱機構の設定温度が、３０℃以上、８０℃以下の範囲であることを特徴とする請求項２又は３に記載の半導体製造方法。
【請求項５】
前記第一加熱機構の設定温度が、５０℃以上、２００℃以下の範囲であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の半導体製造方法。
【請求項６】
前記チャンバ内の減圧時の真空度が１０００Ｐａ以下であり、加圧時の圧力が０．０９ＭＰａ以上、であることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の半導体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置及び半導体製造方法に係り、より詳細には、表面に微細な溝を有する半導体基板に対して、フィルム状のレジストを貼り付ける際に生じる問題を解消できる半導体製造装置及び半導体製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体製造装置１００を図５に示す（例えば、特許文献１参照）。この半導体製造装置１００は、主に基台１０１と、基台１０１との間に気密空間１０２を形成する上蓋１０３と、基板１１０を搭載する第一ステージ１０４と、フレーム１０５に貼り付けられたフィルム状の感光性レジスト１１１を搭載する第二ステージ１０６と、上蓋１０３に設置された天板１０９と、から構成されている。
【０００３】
この装置では、第一ステージ１０４に基板１１０をセットし、フレーム１０５に貼られたフィルム状の感光性レジスト１１１を第二ステージ１０６に搭載した状態(図５参照)で、真空開口１０７を開くことでチャンバ内を真空に引き適当な真空度に達した後、第一ステージ１０４を上昇させ、レジスト１１１を介して基板１１０が天板１０９に押し付けられる状態を実現し(図６参照)、適当な時間が経過した後に天板１０９への押付けを開放し(図７参照)、加圧開口１０８を開口することで加圧し、天板１０９への押付け及び加圧により基板１１０表面の凹凸に気泡なくレジスト１１１を貼り付けるのが一般的である。
【０００４】
このとき、基板１１０及びレジスト１１１を加熱するが、加熱手段（ヒーター）は第一ステージ１０４に設けるのが一般的である。また第一ステージ１０４と天板１０９と両方にヒーターを設ける場合もあるが、温度は同一系統にて制御若しくは同設定温度設定であり、第一ステージ１０４及び天板１０９の温度は同一温度若しくは同程度の設定温度となる。
【０００５】
一般的に、この装置は、高アスペクト比を有するトレンチ（溝）に樹脂を充填する用途に使用される装置ではなく、気泡なく基板１１０表面に保護テープやレジスト１１１を貼り付ける装置である。そのため高アスペクト比を有する溝に基板１１０全面で溝底までレジスト１１１を充填するには従来の装置では不十分であった。
【０００６】
例えば、ヒーターを第一ステージ１０４に設ける場合、基板１１０を十分に加熱させ、レジスト１１１を貼り付けるのに最適温度にすることは出来るが、レジスト１１１及び天板１０９が加熱されていないので、フィルム状の感光性レジスト１１１には十分な熱が加わらず粘度が下がらない。
そのため高アスペクト比の溝を有する基板１１０に対し、基板１１０全面で溝に対して高い充填率を保ったまま、溝底までレジスト１１１を充填することが困難である。
【０００７】
一方、ヒーターを第一ステージ１０４と天板１０９に設ける場合、同一系統若しくは同一温度にて温度管理がなされているため、フィルム状の感光性レジスト１１１には、天板１０９側から過度な熱が印加されることになる。そのためレジスト１１１からアウトガスが発生するなどして、レジスト１１１に気泡が発生したり、過度の熱により硬化してしまう虞がある。
【０００８】
これらの理由により、高アスペクト比を有する溝の底までレジスト１１１が充填されない、また、貼付後の表面に厚さムラがでる他、過度の熱が印加されることで、レジスト１１１に熱履歴が残るので現像加工を行うとパターンの解像度が落ちるなどの問題が生じてしまう。
【特許文献１】特開２００６-３１０３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこのような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、表面に微細な溝を有する半導体基板に対し、フィルム状のレジストを貼り付ける際に、レジストを溝の底まで充填し、かつ、基板全域において溝内部に対する充填率が高くなるようにレジストを設けることが可能な半導体製造装置を提供することを第一の目的とする。
また、本発明は、表面に微細な溝を有する半導体基板に対し、フィルム状のレジストを貼り付ける際に、レジストを溝の底まで充填し、かつ、基板全域において溝内部に対する充填率が高くなるようにレジストを設けることができ、ひいては解像度良くパターン形成可能な半導体製造方法を提供することを第二の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に記載の半導体製造装置は、圧力制御手段を備えたチャンバと、前記チャンバ内において順に重なるように配された、半導体基板を載置し、第一加熱機構を内蔵する第一支持手段、フィルム状のレジストを保持する第二支持手段、及び、第二加熱機構を内蔵する平板と、前記半導体基板が前記レジストを介して前記平板に押し付けられる方向、又は、該押し付けの開放される方向へ、前記第一支持手段の位置を制御する第一移動手段と、を少なくとも備え、前記第一加熱機構と前記第二加熱機構が、それぞれ個別に温度制御されることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の半導体製造方法は、圧力制御手段を備えたチャンバと、前記チャンバ内において順に重なるように配された、半導体基板を載置し、第一加熱機構を内蔵する第一支持手段、フィルム状のレジストを保持する第二支持手段、及び、第二加熱機構を内蔵する平板と、前記半導体基板が前記レジストを介して前記平板に押し付けられる方向、又は、該押し付けの開放される方向へ、前記第一支持手段の位置を制御する第一移動手段と、を少なくとも備え、前記第一加熱機構と前記第二加熱機構が、それぞれ個別に温度制御される半導体製造装置を用いてなる半導体製造方法であって、前記チャンバ内を減圧して所定の真空度とする第一工程と、前記第一支持手段を移動させることで、前記半導体基板を前記レジストを介して前記平板に押し付ける第二工程と、前記押し付けを開放する第三工程と、前記チャンバ内を加圧する第四工程と、から構成され、前記第二工程において、前記第二加熱機構の設定温度が、前記第一加熱機構の設定温度よりも低いことを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の半導体製造方法は、請求項２において、前記第二加熱機構の設定温度が、前記第一加熱機構の設定温度よりも２０℃以上低いことを特徴とする。
本発明の請求項４に記載の半導体製造方法は、請求項２又は３において、前記第二加熱機構の設定温度が、３０℃以上、８０℃以下の範囲であることを特徴とする。
本発明の請求項５に記載の半導体製造方法は、請求項２乃至４のいずれか一項において、前記第一加熱機構の設定温度が、５０℃以上、２００℃以下の範囲であることを特徴とする。
本発明の請求項６に記載の半導体製造方法は、請求項２乃至５のいずれか一項において、前記チャンバ内の減圧時の真空度が１０００Ｐａ以下であり、加圧時の圧力が０．０９ＭＰａ以上、であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、第一支持手段に内蔵された第一加熱機構と平板に内蔵された第二加熱機構が、それぞれ個別に温度制御されることで、表面に微細な溝を有する半導体基板に対し、フィルム状のレジストを貼り付ける際に、レジストに対し、過度に熱を印加することを抑えることができる。これによりレジストが適度な粘性を持ち、気泡の発生を抑制することができる。その結果、溝の底までレジストを充填することができるとともに、基板全域において溝内部に対する充填率が高くなるようにレジストを設けることが可能な半導体製造装置を提供することができる。
【００１２】
また、本発明では、第一支持手段に内蔵された第一加熱機構と平板に内蔵された第二加熱機構が、それぞれ個別に温度制御され、前記第二加熱機構の設定温度が、前記第一加熱機構の設定温度よりも低いことで、表面に微細な溝を有する半導体基板に対し、フィルム状のレジストを貼り付ける際に、レジストに対し、過度に熱を印加することを抑えることができる。これによりレジストが適度な粘性を持ち、気泡の発生を抑制することができる。また、レジストに熱履歴が残らない。これにより、溝の底までレジストを充填することができるとともに、厚さムラなく、基板全域において溝内部に対する充填率が高くなるようにレジストを設けることができる。その結果、解像度良くパターン形成可能な半導体製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る半導体製造装置及び半導体製造方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る半導体製造装置１の一例を模式的に示す断面図である。
本発明の半導体製造装置１は、主に、圧力制御手段を備えたチャンバ１０と、チャンバ１０内の圧力を調整する圧力制御手段と、前記チャンバ１０内において順に重なるように配された、半導体基板２を載置し、第一加熱機構２１を内蔵する第一支持手段２０、フレーム２２に貼り付けられたフィルム状のレジスト３を保持する第二支持手段２３、及び、上蓋１２に設置され第二加熱機構２４を内蔵する平板２５と、前記半導体基板２が前記レジスト３を介して前記平板２５に押し付けられる方向、又は、該押し付けの開放される方向へ、前記第一支持手段２０の位置を制御する第一移動手段２６と、前記第二支持手段２３の位置を制御する第二移動手段２７と、を備える。
【００１５】
そして、本発明の半導体製造装置１は、前記第一加熱機構２１と前記第二加熱機構２４が、それぞれ個別に温度制御されることを特徴とする。
本発明では、第一支持手段２０に内蔵された第一加熱機構２１と平板２５に内蔵された第二加熱機構２４が、それぞれ個別に温度制御されることで、表面に微細な溝を有する半導体基板２に対し、フィルム状のレジスト３を貼り付ける際に、レジスト３に対し、過度に熱を印加することを抑えることができる。これによりレジスト３が適度な粘性を持ち、気泡の発生を抑制することができる。その結果、溝の底までレジスト３を充填することができるとともに、基板全域において溝内部に対する充填率が高くなるようにレジスト３を設けることが可能となる。
【００１６】
チャンバ１０は、基台１１と、基台１１の上方に被さる上蓋１２とから構成され、基台１１と上蓋１２とが接合することにより内部に気密空間が形成される。
基台１１の底部には真空開口１３が設けられており、該真空開口１３から真空配管１４を介して接続された圧力制御手段（減圧手段、図示略）により、チャンバ１０内を真空状態に変化させる。また、基台１１の底部の別の位置に加圧開口１５が設けられており、該加圧開口１５から加圧配管１６を介して接続された圧力制御手段（加圧手段、図示略）により、チャンバ１０内を加圧状態に変化させる。
【００１７】
次に、上述したような半導体製造装置１を用いた、本発明の半導体製造方法について説明する。
本発明の半導体製造方法は、上述したような半導体製造装置１を用い、前記チャンバ１０内を減圧して所定の真空度とする第一工程と、前記第一支持手段２０を移動させることで、前記半導体基板２を前記レジスト３を介して前記平板２５に押し付ける第二工程と、前記押し付けを開放する第三工程と、前記チャンバ１０内を加圧する第四工程と、から構成され、前記第二工程において、前記第二加熱機構２４の設定温度が、前記第一加熱機構２１の設定温度よりも低いことを特徴とする。
【００１８】
本発明では、第一支持手段２０に内蔵された第一加熱機構２１と平板２５に内蔵された第二加熱機構２４が、それぞれ個別に温度制御され、前記第二加熱機構２４の設定温度が、前記第一加熱機構２１の設定温度よりも低いことで、表面に微細な溝を有する半導体基板２に対し、フィルム状のレジスト３を貼り付ける際に、レジスト３に対し、過度に熱を印加することを抑えることができる。これによりレジスト３が適度な粘性を持ち、気泡の発生を抑制することができる。また、レジスト３に熱履歴が残らない。これにより、溝の底までレジスト３を充填することができるとともに、厚さムラなく、基板全域において溝内部に対する充填率が高くなるようにレジスト３を設けることができる。その結果、解像度良くパターン形成が可能となる。
【００１９】
そして、前記第二加熱機構２４の設定温度が、前記第一加熱機構２１の設定温度よりも２０℃以上低いことが好ましい。
第一加熱機構２１と第二加熱機構２４の表面温度を別にし、第二加熱機構２４の設定温度を第一加熱機構２１の温度より２０℃以上低く設定することで、レジスト３に対して過度な熱を印加することが抑制される。第二加熱機構２４からの温度によってレジスト３が適度な粘性を持たせることができ、気泡の発生を抑制することができる。これにより、基板全域で高アスペクト比を有する溝に対しても、溝の底までレジスト３を充填することができるとともに、厚さムラなく、基板全域において溝内部に対する充填率が高くなるようにレジスト３を設けることができる。その結果、現像時に解像度良くパターン形成が可能となる。
【００２０】
また、前記第二加熱機構２４の設定温度が、３０℃以上、８０℃以下の範囲であることが好ましい。
第二加熱機構２４の設定温度が３０℃未満であると、溝の底までレジスト３に対して十分な熱を加えることが困難となり、８０℃を超えると、貼付した後のレジスト３にしわが発生してしまう虞がある。第二加熱機構２４の設定温度を３０℃以上、８０℃以下の範囲とすることで、溝の底までレジスト３に対して十分な熱を加えることができ、また、貼付した後のレジスト３のしわの発生を防止することができる。
【００２１】
また、前記第一加熱機構２１の設定温度が、５０℃以上、２００℃以下の範囲であることが好ましい。
第一加熱機構２１の設定温度が５０℃未満であると、レジスト３や平板２５に対して十分な熱を加えることが困難となる。また、２００℃を超えると、レジスト３や平板２５に過度に熱が印加されてしまう。第一加熱機構２１の設定温度を、５０℃以上、２００℃以下の範囲とすることで、レジスト３に対して適度に熱を印加することができ、レジスト３が適度な粘性を持ち、気泡の発生を抑制することができる。
以下、半導体基板２にフィルム状のレジスト３を貼り付ける工程について説明する。
【００２２】
予めフレーム２２にフィルム状の感光性レジスト３を貼り付けておく。
また、第一支持手段２０に半導体基板２の位置決めを行って載置する。
その後、レジスト３を貼り付けたフレーム２２を第二支持手段２３に載置する。
この状態で上蓋１２を閉めることにより、気密空間が形成される。
【００２３】
真空開口１３を開き、第一圧力制御手段（減圧手段）によりチャンバ１０内を減圧する（第一工程）。
適当な真空度に達した後、図２に示すように、第一移動手段２６及び第二移動手段２７によって第一支持手段２０及び第二支持手段２３を上昇させ、前記半導体基板２が前記レジスト３を介して前記平板２５に押し付ける（第二工程）。
このとき、第一支持手段２０に内蔵された加熱機構及び天板に内蔵された第二加熱機構２４からの伝熱により、半導体基板２及び平板２５を介して、レジスト３に熱が印加される。
適当な時間が経過した後、図３に示すように、第一移動手段２６及び第二移動手段２７によって第一支持手段２０及び第二支持手段２３を下降させ、天板への押付けを開放する（第三工程）。
【００２４】
その後、真空開口１３を閉じるとともに加圧開口１５を開き、チャンバ１０内を減圧状態から加圧状態にする（第四工程）。チャンバ１０内を減圧状態から加圧状態にして差圧を発生させることにより、第二支持手段２３に載置されているレジスト３を残留空気を入れずに半導体基板２に貼り付けることができる。
【００２５】
このとき、前記チャンバ１０内の減圧時の真空度が１０００Ｐａ以下であり、加圧時の圧力が０.０９ＭＰａ以上、であることが好ましい。
減圧時の真空度及び加圧時の圧力を前記範囲とすることで、減圧状態から加圧する際に生じる差圧で、高アスペクト比を有する溝の底にまでレジスト３を好適に充填させることができる。
【００２６】
半導体基板２にレジスト３を貼り付けた後、チャンバ１０内を大気圧にし、上蓋１２を基台１１から取り外すことにより、レジスト３が貼り付けられた半導体基板２を取り出すことができる。
【００２７】
このようにして得られる半導体基板は、高アスペクト比を有する溝の底までレジストを充填することができるとともに、厚さムラなく、基板全域において溝内部に対する充填率が高くレジストが設けられたものとなる。また、レジストに熱履歴が残らないので、現像時に解像度良くパターン形成が可能となる。
【００２８】
以上、本発明の半導体の製造装置及び製造方法について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、本発明は、フィルム状のレジストの他にも、フィルム化させた樹脂を高アスペクト比を有する溝に充填する際にも有効である。また半導体基板ヘの利用に限らずプリント配線基板などにおける高アスペクト比を有するホールに樹脂を充填する構造にも実施可能である。
【００２９】
また、上述した説明では、上蓋に設けられた平板に加熱機構（第二加熱機構）を内蔵した場合を例に挙げて説明したが、例えば図４に示すように、第一支持手段２０とレジスト２の上に直接加熱機構（第三加熱機構）３０を配し、該加熱機構３０の設定温度を、第一支持手段２０に内蔵された第一加熱機構２１の設定温度よりも低く設定した構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、半導体基板上にフィルム状のレジストを貼り付ける半導体製造装置及び半導体製造方法に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る半導体製造装置の一例を示す断面図。
【図２】図１において、半導体基板が平板に押し付けられた状態を示す断面図。
【図３】図１において、押し付けを開放した状態を示す断面図。
【図４】本発明に係る半導体製造装置の他の一例を示す断面図。
【図５】従来の半導体製造装置の一例を示す断面図。
【図６】図５において、半導体基板が平板に押し付けられた状態を示す断面図。
【図７】図５において、押し付けを開放した状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１  半導体製造装置、２  半導体基板、３  レジスト、１０  チャンバ、１１  基台、  １２  上蓋、１３  真空開口、１４  真空配管、１５  加圧開口、１６  加圧配管、２０  第一支持手段、２１  第一加熱機構、２２  フレーム、２３  第二支持手段、２４  第二加熱機構、２５  平板、２６  第一移動手段、２７  第二移動手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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