(57)【要約】半導体液体塗布装置において、校正ツールが液体供給ノズルの高さ及び中心位置を迅速かつ正確に校正できるようにする。実施の形態の例では、ツールは、上面に液体供給ノズルの形に対応する第１の斜面領域を持つ円形のディスクを備える。ディスクの裏面には、ウェハチャックの形状に対応する第２の斜面領域がある。校正深さは、ツールの基板の厚さから、第１の斜面領域の深さと第２の斜面領域の深さとの和を引くことにより、決定される。この校正深さは、液体供給スピンナで用いられるノズルの形状によって決まる。校正ツールを用いると、オペレータ毎や機械毎にノズルの高さや中心位置を再現するのがより容易になる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の厚みと形状を有し、上面と底面とを有する基板（２００）を備え、
前記上面は、ほぼ中央部に第１の深さ（Ｄ１）及び断面を持つ凹部（２０５）を有し、前記底面はほぼ中央部に第２の深さ（Ｄ２）および断面を持つ凹部（２３５）を有し、前記上面の凹部は前記底面の凹部と同軸であることを特徴とする、
スピンナ装置のウェハ保持チャックに対し、供給ノズル（２６０）の高さ（２７０）及び中心位置を校正するツール。
【請求項２】
前記上面の凹部の前記第１の深さ及び断面は、前記供給ノズルの深さ及び断面に対応することを特徴とする、請求項１に記載のツール。
【請求項３】
前記底面の凹部の前記第２の深さ及び断面は、前記ウェハ保持チャックの深さ及び断面に対応することを特徴とする、請求項１に記載のツール。
【請求項４】
前記ツールの形状は、正多角形および円形のグループから選択されることを特徴とする、請求項１に記載のツール。
【請求項５】
前記基板の厚み（Ｔ１）から、前記上面の凹部のほぼ中央の前記第１の深さ（Ｄ１）と前記底面の凹部の中央の前記第２の深さ（Ｄ２）との和を引くことにより校正深さ（Ｔ２）が決定し、前記校正深さ（Ｔ２）は前記ウェハチャックに対する前記レジスト供給ノズルの高さに対応することを特徴とする、請求項１に記載のツール。
【請求項６】
前記底面の凹部の前記第２の深さおよび形状は、前記ウェハチャックの同様の深さ及び形状に対応し、前記底面の凹部は、摩擦により前記ウェハチャック上に取り付けられていることを特徴とする、請求項５に記載のツール。
【請求項７】
前記底面の凹部は、真空吸着を容易にする形状にされていることを特徴とする、請求項６に記載のツール。
【請求項８】
供給校正を行うスピンナ装置であって、
前記スピンナ装置のウェハ保持チャックに対して供給ノズルの高さ及び中心位置を校正するツールと、
前記ツールを保持する前記スピンナ装置内の格納領域と、
前記格納領域から前記ツールを取り出すための基板保持クランプと、
前記基板保持クランプを作動させて前記格納領域から前記ツールを取り出し、前記ツールを前記ウェハ保持チャック上に置き、前記供給ノズルの高さ及び中心位置の校正を行う、コントローラと、
を備えるスピンナ装置。
【請求項９】
前記コントローラはコンピュータシステムであることを特徴とする、請求項８に記載のスピンナ装置。
【請求項１０】
前記ツールが、所定の厚みと形状を有し、上面と裏面とを有する基板をさらに備え、
前記上面は、ほぼ中央部に第１の深さ及び断面を持つ凹部を有し、前記底面はほぼ中央部に第２の深さおよび断面を持つ凹部を有し、前記上面の凹部は前記底面の凹部と同軸であることを特徴とする、請求項８に記載のスピンナ装置。
【請求項１１】
所定の厚さおよび形状を有し、上面と裏面とを有する基板を備え、前記上面はほぼ中央に第１の深さと断面とを有する凹部を有し、前記裏面はほぼ中央に第２の深さと断面とを有する凹部を有する、校正ツールをウェハチャック上に設置する工程と、
前記上面の凹部に、前記第１の深さによって定まる校正深さまでレジスト供給ノズルを挿入する工程と、
を備えるスピンナ装置のレジスト供給ノズルの高さ及び中心位置の校正方法。
【請求項１２】
前記校正深さは前記上面の凹部のほぼ中央部の前記第１の深さと前記底面の凹部のほぼ中央部の前記第２の深さとの和を前記基板の厚さから引くことにより決定され、前記校正深さは前記ウェハチャックに対する前記レジスト供給ノズルの高さに対応することを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
所定の厚さおよび形状を有し、上面と裏面とを有する基板を備え、前記上面はほぼ中央に第１の深さと断面とを有する凹部を有し、前記裏面はほぼ中央に第２の深さと断面とを有する凹部を有する、校正ツールをウェハチャック上に設置する工程と、
上面の凹部に、前記第１の深さによって定まる校正深さまでレジスト供給ノズルを挿入する工程と、
を備える、サブストレイトの処理方法。
【請求項１４】
前記サブストレイトは半導体ウェハであることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記校正ツールを前記ウェハチャックから取り外す工程と、
サブストレイトを前記ウェハチャック上に設置する工程と、
前記半導体ウェハ上にレジストを供給する工程と、
をさらに備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
請求項１１に従って校正されたスピンナ装置すなわちウェハチャックを用いる工程と、
半導体基板を前記ウェハチャック上に設置する工程と、
前記半導体基板上にレジストを供給する工程と、
を備える半導体基板を有する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は、半導体装置の製造に関する。より詳しくは、本発明はウェハ基板への液体の供給を校正するためのツールおよび方法に関する。
【０００２】
発明の背景
電子産業は、より小さな領域でより高い機能を果たす素子を実現するために、半導体技術の進歩に依存し続けている。多くの用途において、より高い機能を果たす素子を実現するには、一つのシリコンウェハの上に多数の電子素子を集積する必要がある。シリコンウェハの単位面積における電子素子の数が増えるにつれ、製造プロセスがより難しくなる。
【０００３】
多くの分野における様々な用途に用いることができる、多種多様な半導体装置が製造されている。このような、シリコンを用いた半導体装置は、ＰチャンネルＭＯＳ（ＰＭＯＳ）トランジスタ、ＮチャンネルＭＯＳ（ＮＭＯＳ）トランジスタ、および相補型ＭＯＳ（ＣＭＯＳ）トランジスタなどの金属−酸化物−半導体（ＭＯＳ）トランジスタや、バイポーラトランジスタ、ＢｉＣＭＯＳトランジスタを含む。
【０００４】
半導体装置の製造において重要な工程の一つとして、フォトリソグラフィやエッチングプロセスを用いて素子、あるいはその一部を形成する工程がある。フォトリソグラフィでは、ウェハ基板はフォトレジストと呼ばれる光に反応する物質で被覆される。次に、ウェハは、マスクプレートを通過した光によって露光される。このマスクプレートは基板にプリントされるべき所望の形状を定めるものである。露光の後、レジストで被覆されたウェハ基板は現像される。マスクによって定められた所望の形状は、フォトレジスト被覆基板上に保たれる。レジストのうち露光されなかった領域は現像剤に溶けて除去される。所望の形状のレジストが形成されたウェハは、エッチングされる。製造プロセスによって、このエッチングはウェハ材を取り除く為に薬液が用いられるウェットエッチングもしくはウェハ材が高周波（ＲＦ）誘導プラズマにさらされるドライエッチングのどちらであってもよい。
【０００５】
素子設計寸法がサブミクロン領域に近づくにつれ、フォトリソグラフィ用にウェハを準備することの重要性が増している。ウェハ製造を成功させるために不可欠なのは、フォトレジストを均一に、また確実に塗布することである。ウェハ基板上にフォトレジストを不適切に塗布すると、特定の製造工程においてウェハを再加工することになる。再加工により製造コストはより高くなり、またしばしば製品歩留まりは低くなる。
【０００６】
フォトレジストは、通常、レジストをスピンオンする機械のチャックの上に取り付けられる基板に塗布される。ウェハはチャックに取り付けられ、真空によって押さえつけられる。ノズルを通して、計量されたレジストがウェハ上に供給される。チャックは高速で回転され、ウェハ表面の遠心力により、ウェハ上にレジストが広がる。多くのパラメータにより、塗布されたフォトレジストの特徴が決まる。
【０００７】
レジスト化合物の粘度、ウェハに対する供給ノズルの高さや中心位置合わせ、チャック上への押さえ真空、装置の摩耗によって影響を受けるスピンナの速度、などがフォトレジストの塗布の質に影響を与えるであろう条件である。従って、ユーザは均一性や確実性のために、装置やプロセスをモニタする必要がある。
【０００８】
ウェハ基板上にフォトレジストを均一に供給するためには、供給ノズルを中心位置に合わせる必要がある。例えば、ある技術によれば、スライスされたパイのように均等に区分分けされた２００ｍｍのプラスティックディスクを用いる。図１を参照する。ディスク１００は、８つのピース１１０にスライスされている。中心点１２０はピース１１０の交点によって定められる。ディスクはチャック上に置かれ、ノズルの高さと中心位置合わせは、ディスク１００を基準として行われる。装置のオペレータが正しい高さ及び中心位置を決定する。この例のプロセスでは、ノズルの高さは約５．５ｍｍであるのが最良であるとわかっている。機械によって、オペレータは（ノブやその他の制御装置を用いて）手動でノズルの中心位置合わせをしてもよいし、機械をソフトウェアプログラム制御することによりノズルの中心位置合わせをしてもよい。
【０００９】
この技術はオペレータの判断やばらつきに影響されやすい。よって、装置の初期設定の違いにより、フォトレジストの供給にはロット毎のばらつきが起こりうる。長期的に見ると、この技術は反復性や均一性に欠ける。
【００１０】
ウェハ基板上にフォトレジストを校正して正確に塗布するためのツールと方法を提供する必要がある。これにより、不適切なフォトレジストの塗布によるウェハの損失が最小限になり、よってウェハの歩留まりが向上し、製造コストが低下する。
【００１１】
発明の概要
本発明には多くの実施形態があるが、その一つを以下に要約する。ウェハチャックを基準にして液体供給ノズルの高さや中心位置を校正するために校正ツールが用いられる。このようなツールを用いることにより、ウェハ基板上へのフォトレジストの塗布がオペレータ毎にあるいは機械毎にばらつくのを最小限にすることができる。本発明の実施の形態の一つによれば、スピンナ装置のウェハ保持チャックに対し、供給ノズルの高さおよび中心位置を校正するツールは、所定の厚みおよび所定の形状を有し、上面および底面を有する基板を備える。上面は、ほぼ中央部に、第１の深さ及び断面を有する凹部を有する。底面は、ほぼ中央部に、第２の深さ及び断面を有する凹部を有する。上面の凹部は、底面の凹部と同軸である。この実施の形態は、上面の第１の凹部の深さ及び断面が、供給ノズルの深さ及び断面と対応するという特徴を持つ。さらに、底面の凹部の第２の深さ及び断面が、ウェハ保持チャックの深さ及び断面に対応するという特徴を持つ。底面の凹部は、真空吸着を容易にするための形状をとってもよい。例えば底面の凹部を、それぞれが３つの面を持つ、窪みの配列としてパターン化することにより、これを実現できる。さらなる特徴としては、上面の凹部のほぼ中央の第１の深さと底面の凹部のほぼ中央の第２の深さとの和を差し引いた基板の厚みから、校正深さが決定されることである。このように校正後は、校正深さがウェハチャックに対する供給ノズルの高さに対応する。好ましくは、基板は弾性材料を有する。そのようは材料の例としては、ガラス、プラスチック、ポリプロピレン、テフロン（Ｒ）（ＴＭ）、およびフロロウエア（ＦＬＵＯＲＯＷＡＲＥ、ＴＭ）などがある。これらの材料は酸や有機溶剤に対して耐性があり、機械加工することができる。
【００１２】
本発明の他の実施の形態によれば、スピンナ装置は供給校正装置を有する。校正装置は、スピンナ装置のウェハ保持チャックに対して供給ノズルの高さおよび中心位置を校正するためのツールを備える。スピンナ装置の格納領域がツールを保持する。基板保持クランプが格納領域からツールを取り出す。コントローラが、基板保持クランプを作動させ格納領域からツールを取り出すようにし、ツールをウェハ保持チャック上に置き、供給ノズルの高さ及び中心位置の校正を行う。この実施の形態は、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、光ディスク、磁気ディスク、ネットワーク接続などのようなコンピュータで読みとり可能な媒体の中に校正コマンドが格納されたコンピュータシステムがコントローラであってもよいことを特徴とする。
【００１３】
本発明の、さらに他の実施の形態によれば、スピンナ装置のレジスト供給ノズルの高さおよび中心位置を校正する方法は、ウェハチャック上に校正ツールを置く工程を備える。校正ツールは、所定の厚みおよび所定の形状を有し、上面と裏面を有する基板を備える。上面はほぼ中央部に、第１の深さ及び断面を有する凹部を有する。底面はほぼ中央部に、第２の深さ及び断面を有する凹部を有する。上面の凹部は底面の凹部と同軸である。レジスト供給ノズルが、第１の深さによって決まる校正深さで、ツールの上面の凹部に挿入される。
【００１４】
上述した本発明の概要は、本発明の各実施の形態、または各アスペクトを描写することを意図したものではない。他のアスペクトや実施の形態の例は、図面や以下の詳細な説明によって提供される。
【００１５】
本発明は、添付の図面を参照して、以下の本発明の様々な実施の形態の詳細な記載を考慮することでより完全に理解することができる。
【００１６】
本発明に様々な修正を加えたり、代わりとなる形式にすることは可能であるが、特定の実施の形態を図によって示し、詳細に記述する。
【００１７】
詳細な説明
本発明は、フォトレジストや他のプロセスケミカルの半導体基板への塗布に関し、有用である。
【００１８】
他のプロセスケミカルとは、ＳＯＧ（ｓｐｉｎ−ｏｎ  ｇｌａｓｓ）、レジスト現像液、ポリアミド樹脂、その他液体の状態で供給される被覆剤を含む。基板上にフォトレジストを塗布する際、ウェハ毎、あるいはロット毎の均一性を保つことにより、フォトマスク上に再現性良く回路素子を形成することができる。ノズル中心位置合わせツールにより、ユーザはウェハ基板に対する供給ノズルの位置を測定することができる。
【００１９】
ノズル校正ツールは、その上面の中心位置に、供給ノズルを正しく合わせるための斜面を有する。斜面はまた、適当な高さのノズルがセットできるような高さとなっている。裏面では、ツールはウェハチャックに結合される斜面が切り込まれている。斜面は切り込まれて角度がつけられ、中心部でチャックにはめられるようになっている。ツールはウェハチャックに適当な位置及び向きで取り付けられているため、オペレータはツールを合わせるための判断をする必要がない。
【００２０】
図２Ａを参照する。本発明の実施の形態の例によれば、ノズル中心位置合わせツール２００は、中央部に小さな斜面領域２０５を有する。斜面領域２０５は、オペレータがレジスト供給ノズルを正確に中心位置に置けるようにする。領域２０５は位置合わせを容易にできるようにするものであればいかなる形状であってもよい。そのような形状としては多角形や円形がある。十字のような付加的な参照マークが領域２０５の中央２７０に置かれ、オペレータがノズルを中心位置に合わせるのを助ける。ノズル中心位置合わせ斜面２０５は、用いられる供給端の形状に適合するような形にされてもよい。例えば、外径２１０および内径２２０を有する傾斜は、対応する寸法を有する供給端に適合する。中心位置合わせ斜面２０５の深さは、適当なノズルの高さに対応する。
【００２１】
図２Ｂを参照する。ノズル中心位置合わせツール２００の裏面は、斜面領域２３５を有する。斜面は外径２３０から内径２４０に向かって傾斜している。斜面の傾斜は、ウェハチャック上の対応する斜面と適合するように切られている。実施の形態の例では、ノズル中心位置合わせツール２００は、溶剤に耐性のあるプラスチックのような弾性材料から成るとよい。ツールがチャック上に置かれると、材料ががわずかに伸びることの摩擦により、斜面領域２３５がチャックの対応する領域に据え付けられる。レジストスピンナ装置において、ウェハチャックは、通常、真空によってシリコンウェハを保持する。よって、校正動作中、ツールは摩擦力に加えて真空によってウェハチャックに保持されてもよい。
【００２２】
図２Ｃを参照する。ノズル中心位置合わせツール２００は、ウェハチャック２５０と、開口部２８０を有するレジスト供給ノズル２６０とに中心合わせ２７０（破線で示されている）された断面図で表されている。厚みＴ１は、レジスト供給装置の仕様と、ツールを構成する材料によって決まる。材料としては、テフロン（Ｒ）、ガラス、フロロウエア（Ｒ）プラスチックなどがある。材料は酸・溶剤に耐性があり、機械加工ができるものでなければならない。実施の形態の例では、ツールの厚みＴ１は約５ｍｍから約１５ｍｍの範囲でよい。ツール２００の直径は製造工程で処理されるウェハ基板の直径によって決まる。例えば、２００ｍｍ（〜５インチ）のウェハ基板用のレジストスピンナは、このウェハ基板の直径に相当する直径を有するノズル中心位置合わせツールを使用する。このようなレジストスピンナは１以上のトラックを有する。トラックが多くなると、より高いスループットでウェハ基板上にフォトレジストを多重並列塗布することができる。それぞれのトラックに対し供給ノズルは個々に位置合わせされる。
【００２３】
ツール２００の上部（図２Ａ）を参照する。本発明の実施の形態の例では、２００ｍｍのディスクに対し、斜面領域２０５は約３．４０ｍｍから約３．４５ｍｍの範囲の内径２２０と、約６．８０ｍｍから約６．９０ｍｍの範囲の外径とを有する。図２Ｃに示すように、ツール２００の深さＤ１と断面とが、レジスト供給ノズル２６０の深さＤ１’と断面とに対応する。レジスト供給ノズルの断面は図２Ｃに示すように平坦であってもよく、また一点に向かって細くなってもよい。供給される液体によって、ノズルの断面の選択が影響を受ける。レジスト供給ノズル２６０は斜面領域２０５にはめ込まれるため、レジスト供給ノズル２６０はウェハチャック２５０に対して中心合わせされる。オペレータによる個性、トラック毎のばらつき、および機械毎のばらつきを無くすことができる。
【００２４】
表１  位置合わせツールの寸法の例
【表１】
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ツール２００の裏面である、図２Ｂを参照する。斜面領域２３５は約７９ｍｍから約８０ｍｍの範囲の内径２４０と、約８２ｍｍの外径２３０とを有する。斜面領域２３５の傾斜２４５は、縦に約５ｍｍ、横に約２ｍｍである。スピンナ装置のウェハチャックのデザインにより、傾斜２４５の角度は約３０°から垂直までの範囲をとる。斜面領域２３５の深さＤ２および長さＬ２は、対応する寸法である、ウェハチャックの深さＤ２’およびＬ２’によって決定される。ノズル２６０がウェハチャック２５０と関連する厚さＴ２は、基板の厚さＴ１からノズルの深さＤ１およびウェハチャックの深さＤ２を引いて計算することができる。例示したツールでは、厚さＴ２は校正したノズルの高さである約５ｍｍである。
【００２５】
例示したレジストスピンナでは、ウェハチャックはウェハ基板を保持するのに真空を採用している。故に、本発明のノズル中央位置合わせツールはまず摩擦力によって保持され、さらに、校正が終わると真空力を受ける。ノズル中央位置合わせツールの実施の形態の例では、チャックの真空力がツールをよりうまく固定できるように、裏面にパターンが設定されていてもよい。
【００２６】
本発明の実施の形態の一つの例を見るために表１を参照する。リストのパラメータはＤＮＳモデル８０Ｂレジストスピンナを使用して得られたものである。機械の型やブランドにより、本発明に従って備え付けられた校正ツールのパラメータは異なる。
【００２７】
レジストスピンナの他の例では、ノズル中央位置合わせツールは当初は機械に格納される。ノズル校正工程の間、基板保持クランプがツールを取り出し、ウェハチャックの上に置く。装置の一例としては、基板保持クランプはへら状であってよい。クランプはツールの下で滑るように進み、ツールをウェハチャックまで運ぶ。へらに穴をあけておくことにより、ツールが滑らないように真空を用いることができる。ソフトウェア制御をすることにより、上述した工程を機械が自動的に行うようにしてもよい。ノズルを中心に合わせ、高さを校正した後、基板保持クランプはウェハチャックからツールを取り外し、格納領域に戻す。
【００２８】
ツールは標準的に液体供給ノズルの高さを校正し中央位置に合わせるために用いられ、トラック毎のばらつきやオペレータ毎のばらつきを減らすことができる。そして、ウェハ基板上に塗布された液体はより均一になり、その結果ウェハプロセス中のばらつきが小さくなる。
【００２９】
様々な実施の形態の例を参照して本発明を説明してきたが、以下の請求項に記載された本発明の範囲から逸脱することなく、それらの実施の形態の例に変更を加えることができることは、当業者には認識できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
レジスト供給ノズルの中心位置および高さを校正するために用いられる従来技術の位置合わせディスクの例の上面を示す図。
【図２Ａ】
本発明の実施の形態のノズル校正ツールの上面を示す図。
【図２Ｂ】
図２Ａのノズル校正ツールの裏面を示す図。
【図２Ｃ】
図２Ａおよび図２Ｂのノズル校正ツールの断面を示す図。
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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