半导体制造装置以及半导体制造方法与流程

半导体制造装置以及半导体制造方法
1.相关申请
2.本技术享受以日本专利申请2021－037784号(申请日：2021年3月9日)为基础申请的优先权。本技术通过参照该基础申请而包含基础申请的所有内容。
技术领域
3.本发明的实施方式涉及半导体制造装置以及半导体制造方法。


背景技术：

4.在半导体制造工序中，已知有将抗蚀剂涂覆于基板的外周部的抗蚀剂涂覆方法。


技术实现要素：

5.本发明将要解决的技术问题在于，提供能够实现工艺的稳定化的半导体制造装置以及半导体制造方法。
6.实施方式的半导体制造装置具有旋转部、喷嘴、第一电极、第二电极。所述旋转部对具有外周部的基板进行保持，使所述基板旋转。所述喷嘴向所述基板的所述外周部供给抗蚀剂液。所述第一电极对从所述喷嘴排出的所述抗蚀剂液附加电荷。所述第二电极配置于与所述第一电极不同的位置，以使所述抗蚀剂液的至少一部分朝向所述基板的外周侧的方式使库仑力作用于所述抗蚀剂液。
附图说明
7.图1是表示第一实施方式的抗蚀剂涂覆装置的整体构成的示意构成图。
8.图2是表示第一实施方式的抗蚀剂涂覆装置的主要部分以及硅基板的构成的示意剖面图。
9.图3是表示第一实施方式的抗蚀剂涂覆装置的主要部分的立体图。
10.图4是表示第二实施方式的抗蚀剂涂覆装置的主要部分的立体图。
11.图5是表示第三实施方式的抗蚀剂涂覆装置的主要部分的立体图。
12.附图标记说明
13.1、2、3
…
抗蚀剂涂覆装置(半导体制造装置)，5
…
硅基板(基板)，5a
…
第一层，5b
…
第二层，5c
…
第三层，5e
…
外周侧，5w
…
基材，6
…
外周部，7
…
中央区域，10
…
旋转部，11
…
旋转卡盘(旋转部)，12
…
马达(旋转部)，20
…
排出部，21
…
喷嘴(排出部)，22
…
喷嘴位置调整部(排出部)，30
…
第一电极，40、41
…
第二电极，50
…
抗蚀剂液供给源，51
…
抗蚀剂液，52
…
排出路径，60
…
电源，70
…
电极移动部，80
…
控制部，90
…
静电偏转部，91
…
第一偏转电极，92
…
第二偏转电极(第二电极)，p
…
中心。
具体实施方式
14.以下，参照附图对实施方式的抗蚀剂涂覆装置(半导体制造装置)以及抗蚀剂涂覆
方法(半导体制造方法)进行说明。
15.在以下的说明中，对具有相同或者类似的功能的构成标注相同的附图标记。而且，有时省略这些构成的重复的说明。附图为示意性或者概念性的，各部分的厚度与宽度的关系、部分间的大小的比率等并非必须与现实相同。
16.首先，对x方向、y方向以及z方向进行定义。x方向以及y方向是沿着后述的硅基板5的表面的方向。z方向是与x方向以及y方向交叉(例如正交)的方向。换言之，z方向是硅基板5的厚度方向，并且是与硅基板5垂直的方向。在z方向上，有时将从后述的喷嘴21朝向硅基板5的方向称作俯视。
17.(第一实施方式)
18.＜抗蚀剂涂覆装置的整体构成＞
19.首先，对第一实施方式的抗蚀剂涂覆装置1的整体构成进行说明。
20.图1是表示抗蚀剂涂覆装置1的构成的示意构成图。图2是表示抗蚀剂涂覆装置1的主要部分以及硅基板5的构成的示意剖面图。
21.抗蚀剂涂覆装置1例如包括旋转部10、排出部20、第一电极30、第二电极40、抗蚀剂液供给源50、电源60、电极移动部70、及控制部80。抗蚀剂涂覆装置1具有如下构成：一边使硅基板5旋转，一边向硅基板5的外周部6涂覆抗蚀剂液51，通过使抗蚀剂液51干燥，从而在外周部6形成抗蚀剂膜。
22.＜硅基板＞
23.构成硅基板5的基材5w由圆盘状的公知的半导体晶圆构成。硅基板5具有包括硅基板5的中央的中央区域7、及在x方向以及y方向上位于中央区域7的外侧的外周部6。外周部6具有通过对基材5w的外缘进行倒角而形成的曲面。
24.在硅基板5的基材5w上层叠有第一层5a、第二层5b以及第三层5c。作为第一层5a、第二层5b以及第三层5c的层的种类，例如可列举金属层、半导体层、绝缘层、碳层等。另外，构成层叠于硅基板5上的层叠构造的层的种类不被限定。另外，构成层叠构造的层的数量并不限定于本实施方式。
25.＜旋转部＞
26.旋转部10包括对载置于旋转部10上的硅基板5(基板)进行保持的旋转卡盘11、和使旋转卡盘11旋转的马达12。旋转卡盘11例如通过吸引硅基板5的背面而保持硅基板5。而且，旋转卡盘11被接地，使硅基板5的电位为接地电位。
27.马达12通过使旋转卡盘11旋转，从而使由旋转卡盘11保持的硅基板5旋转。
28.硅基板5的转速不被特别限定，可基于涂覆于硅基板5的外周部6的抗蚀剂液51的种类、粘性、所要求的抗蚀剂膜的膜厚等公知的涂覆条件来设定。
29.＜抗蚀剂液供给源＞
30.抗蚀剂液供给源50存储使用于抗蚀剂涂覆装置1的抗蚀剂液51。抗蚀剂液供给源50向排出部20供给抗蚀剂液51。抗蚀剂液51的种类不被特别限定。
31.＜排出部＞
32.排出部20包括喷嘴21与喷嘴位置调整部22。
33.喷嘴21连接于抗蚀剂液供给源50，将从抗蚀剂液供给源50供给的抗蚀剂液51向硅基板5的外周部6供给。例如喷嘴21配置于在z方向上与硅基板5面对的位置(即，硅基板5的
上方)。
34.喷嘴位置调整部22能够在x方向以及y方向上移动喷嘴21。
35.而且，喷嘴位置调整部22能够调整喷嘴21相对于硅基板5的角度。即，喷嘴位置调整部22能够相对于硅基板5变更从喷嘴21排出的抗蚀剂液51的排出方向(排出角度)。通过驱动喷嘴位置调整部22，使得喷嘴21能够以相对于硅基板5的希望的排出角度排出抗蚀剂液51。
36.＜第一电极＞
37.第一电极30例如连接于喷嘴21以及电源60。若从电源60向第一电极30供给直流电压，则第一电极30的电压施加于喷嘴21，从喷嘴21排出的抗蚀剂液51被附加电荷。由此，抗蚀剂液51带电。
38.由第一电极30附加于抗蚀剂液51的电荷由电源60选择，可以是第一极性的电荷(例如负电荷)，也可以是与第一极性相反的第二极性的电荷(例如正电荷)。
39.第一电极30可以独立于喷嘴21地设置，也可以与喷嘴21一体地设置。在第一电极30与喷嘴21一体地设置的情况下，形成喷嘴21的外形的外形部件(金属部件)也可以作为第一电极30发挥功能。
40.＜第二电极＞
41.第二电极40配置于与第一电极30不同的位置，以使抗蚀剂液51的至少一部分朝向硅基板5的外周侧5e流动的方式使库仑力作用于抗蚀剂液51。换言之，第二电极40以朝向硅基板5的外周侧5e引导抗蚀剂液51的至少一部分的方式使库仑力作用于抗蚀剂液51。
42.这里，“抗蚀剂液51的至少一部分”例如也可以是涂覆于硅基板5的抗蚀剂液51中的、在硅基板5的上方的空间露出的抗蚀剂液51的露出部分(表层部)中的至少一部分。
43.第二电极40例如连接于电源60。若从电源60向第二电极40供给直流电压，则第二电极40被附加电荷。附加于第二电极40的电荷是与第一极性相反的第二极性的电荷(例如正电荷)。如后述那样，第二电极40使抗蚀剂液51与第二电极40之间产生库仑力。
44.第二电极40在俯视时位于硅基板5的外周部6的外侧、即硅基板5的外周侧5e。
45.在本实施方式中，第二电极40在俯视时具有包围硅基板5的外周的圆环形状。
46.另外，关于第二电极40的形状，只要能够以使抗蚀剂液51的至少一部分朝向硅基板5的外周侧5e流动的方式使库仑力作用于抗蚀剂液51，就不限定于圆环形状。例如第二电极40也可以在硅基板5的周向上具有切除了圆环形状的一部分的缺口部。换言之，在俯视时，第二电极40也可以具有大致c型形状。
47.另外，也可以由在硅基板5的周向上等间隔(等角度)地配置的多个分割电极构成第二电极40。在该情况下，例如也可以在硅基板5的周向上以45度间距配置有8个分割电极。另外，构成第二电极40的多个分割电极的个数并不限定于8个。
48.另外，只要能够以使抗蚀剂液51的至少一部分朝向硅基板5的外周侧5e流动的方式使库仑力作用于抗蚀剂液51，则也可以不等间隔地配置多个分割电极。
49.＜电极移动部＞
50.电极移动部70调整z方向上的第二电极40的位置。
51.因而，电极移动部70能够调整第二电极40对抗蚀剂液51作用库仑力的z方向的位置。
52.电极移动部70能够将第二电极40配置于比z方向上的硅基板5的中心p靠近被供给抗蚀剂液51的硅基板5的表面。另外，也能够以与形成于硅基板5的第一层5a、第二层5b以及第三层5c中的某一个层的位置对应的方式设定z方向上的第二电极40的位置。
53.＜电源＞
54.电源60是高压直流电源，对于第一电极30以及第二电极40施加直流电压。作为电源60的直流电压，例如可列举10～1kv左右的电压。电源60能够对于第一电极30以及第二电极40独立地施加正或者负的直流电压。电源60能够使施加于第一电极30的电压以及施加于第二电极40的电压彼此相同，或者彼此不同。
55.＜控制部＞
56.控制部80电连接于旋转部10、排出部20、抗蚀剂液供给源50、电源60以及电极移动部70的各个，控制抗蚀剂涂覆装置1的动作。控制部80通过控制电源60，能够控制第一电极30以及第二电极40各自的电压值、极性、电压施加的定时。而且，控制部80通过控制排出部20，能够控制喷嘴21的移动、喷嘴21的角度、喷嘴21排出抗蚀剂液51的定时等。
57.＜抗蚀剂涂覆方法＞
58.接下来，对使用了第一实施方式的抗蚀剂涂覆装置1的抗蚀剂涂覆方法进行说明。图3是说明使用了第一实施方式的抗蚀剂涂覆装置1的抗蚀剂涂覆方法的图。
59.首先，利用公知的输送装置将硅基板5输送到抗蚀剂涂覆装置1，并载置于旋转部10的旋转卡盘11上。旋转卡盘11保持硅基板5。旋转部10的马达12使硅基板5旋转。
60.若硅基板5的转速稳定，则排出部20的喷嘴位置调整部22使喷嘴21移动，以使喷嘴21与硅基板5的外周部6对置。喷嘴位置调整部22例如使喷嘴21倾斜而调整从喷嘴21排出的抗蚀剂液51的排出方向。
61.电源60对第一电极30施加直流电压。喷嘴21向硅基板5的外周部6供给抗蚀剂液51。通过从第一电极30对于喷嘴21施加直流电压，从而对从喷嘴21排出的抗蚀剂液51附加正电荷。
62.硅基板5的电位为接地电位，因此若抗蚀剂液51涂覆于硅基板5，则抗蚀剂液51的极性从正变为负。
63.涂覆于硅基板5的外周部6的抗蚀剂液51在伴随着硅基板5的旋转的离心力的作用下朝向硅基板5的外周侧5e流动。
64.电源60对第二电极40施加直流电压，第二电极40的极性为正。因而，在具有负电荷的抗蚀剂液51与具有正极性的第二电极40之间，在抗蚀剂液51产生库仑力。即，以使抗蚀剂液51的至少一部分朝向硅基板5的外周侧5e流动的方式在抗蚀剂液51产生库仑力。
65.在这种库仑力作用于抗蚀剂液51的状态下，硅基板5旋转，从而在硅基板5的周围的空气与抗蚀剂液51的接触的同时，抗蚀剂液51干燥。若抗蚀剂液51干燥，则在外周部6形成抗蚀剂膜。
66.根据这种抗蚀剂涂覆装置1，不仅通过旋转部10的旋转使离心力作用于在硅基板5的外周部6涂覆的抗蚀剂液51，还能够利用位于硅基板5的外周侧5e的第二电极40使库仑力作用于抗蚀剂液51。在使库仑力作用于抗蚀剂液51的状态下，能够在硅基板5的外周部6使抗蚀剂液51干燥。
67.由此，能够控制形成于硅基板5的外周部6的抗蚀剂膜的形状以及轮廓。另外，能够
控制通过抗蚀剂液51的干燥而得到的抗蚀剂膜的膜厚局部较大的部分(隆起，hump)的位置、高度(厚度)。
68.另外，在本实施方式中，在对硅基板5的外周部6涂覆抗蚀剂液51之前，利用电极移动部70设定了z方向上的第二电极40的位置。例如在本实施方式中，与z方向上的硅基板5的中心p相比，在硅基板5的表面(第三层5c的表面)的附近，配置有第二电极40。由此，能够在硅基板5的表面的附近产生库仑力，能够更高精度地促进硅基板5的表面上的抗蚀剂液51的平坦化。
69.在本实施方式中，在涂覆抗蚀剂液51之前，电极移动部70设定了第二电极40的位置，但本实施方式并不限定于该设定方法。也可以在喷嘴21将抗蚀剂液51涂覆于硅基板5的同时，由电极移动部70调整第二电极40的位置。换言之，也可以在涂覆于硅基板5的抗蚀剂液51在外周部6上流动的同时调整第二电极40的位置。
70.由此，能够对流动的抗蚀剂液51赋予库仑力，能够控制抗蚀剂膜的形状以及轮廓。
71.而且，在本实施方式中，在从利用马达12使硅基板5旋转的状态下的从喷嘴21向外周部6的抗蚀剂液51的供给开始、到抗蚀剂液51的供给结束为止的抗蚀剂涂覆过程中，利用第二电极40，一边以使抗蚀剂液51的至少一部分朝向硅基板5的外周侧5e流动的方式使库仑力作用于抗蚀剂液51，一边使抗蚀剂液51的供给结束。
72.由此，能够使库仑力作用于抗蚀剂液51直到抗蚀剂液51的供给结束为止，能够更高精度地促进硅基板5的表面上的抗蚀剂液51的平坦化。
73.(第二实施方式)
74.图4是说明使用了第二实施方式的抗蚀剂涂覆装置2的抗蚀剂涂覆方法的图。图4是在第二实施方式的抗蚀剂涂覆装置2中与图3对应的立体图。在本实施方式中，在关于第二电极的构造这一点上，与上述的第一实施方式不同。
75.＜第二电极＞
76.图4所示的第二电极41以面向从喷嘴21排出而到达硅基板5的外周部6的抗蚀剂液51的排出路径52(排出液、排出液柱)的方式配置。例如第二电极41配置于在z方向与硅基板5面对的位置(即，硅基板5的上方)。在本实施方式中，第二电极41相对于排出路径52配置于外周侧的上方。
77.第二电极41在抗蚀剂液51从喷嘴21排出然后到达外周部6之前，以作用于排出路径52相对于硅基板5的外周侧5e的入射角的方式使库仑力作用于抗蚀剂液51。通过控制从电源60向第二电极41供给的直流电压，调整从第二电极41产生的库仑力的大小，控制排出路径52的入射角的增减。
78.即，在第二电极41与抗蚀剂液51之间产生的库仑力作用于排出路径52的入射角，以使抗蚀剂液51的至少一部分朝向硅基板5的外周侧5e流动的方式促进抗蚀剂液51的流动。换言之，从第二电极41产生的库仑力以朝向硅基板5的外周侧5e引导抗蚀剂液51的至少一部分的方式促进抗蚀剂液51的流动。
79.＜抗蚀剂涂覆方法＞
80.接下来，对使用了抗蚀剂涂覆装置2的抗蚀剂涂覆方法进行说明。
81.与上述的第一实施方式相同，喷嘴21向硅基板5的外周部6供给抗蚀剂液51。但是，与上述的第一实施方式不同，利用电源60从第一电极30向喷嘴21施加负的直流电压，对从
喷嘴21排出的抗蚀剂液51附加第一极性的电荷(例如负电荷)。
82.另一方面，电源60对第二电极41施加直流电压，从而对第二电极41附加第二极性的电荷(例如正电荷)。
83.因而，在排出路径52中，在具有第一极性的电荷(例如负电荷)的抗蚀剂液51与具有第二极性(例如正极性)的第二电极41之间，在抗蚀剂液51中产生库仑力。即，以使抗蚀剂液51的至少一部分朝向硅基板5的外周侧5e流动的方式在抗蚀剂液51中产生库仑力。
84.根据这种抗蚀剂涂覆装置2，不仅可获得与上述的第一实施方式相同或者类似的效果，还能够通过在第二电极41与抗蚀剂液51之间产生的库仑力的作用，控制排出路径52(抗蚀剂液51)相对于硅基板5的外周侧5e的入射角。由此，在抗蚀剂液51涂覆于硅基板5时，能够抑制抗蚀剂液51从硅基板5反弹的情况，能够更高精度地控制硅基板5上的抗蚀剂液51的轮廓。
85.(第三实施方式)
86.图5是说明使用了第三实施方式的抗蚀剂涂覆装置3的抗蚀剂涂覆方法的图。图5是在第三实施方式的抗蚀剂涂覆装置3中与图3对应的立体图。在本实施方式中，在静电偏转部具备第二电极这一点上，与上述的第一实施方式不同。
87.抗蚀剂涂覆装置3具备静电偏转部90。静电偏转部90以面向从喷嘴21排出而到达硅基板5的外周部6的抗蚀剂液51的排出路径52的方式配置。
88.＜静电偏转部＞
89.如图5所示，静电偏转部90由第一偏转电极91以及第二偏转电极92构成。第一偏转电极91以及第二偏转电极92连接于电源60，电源60设定第一偏转电极91以及第二偏转电极92的极性。第一偏转电极91以及第二偏转电极92的至少一方是“第二电极”的一个例子。
90.在本实施方式中，第一偏转电极91具有负极性(第一极性)，第二偏转电极92具有正极性(与第一极性相反的第二极性)。第一偏转电极91以及第二偏转电极92各自连接于电源60。
91.控制部80控制电源60，从而能够控制第一偏转电极91以及第二偏转电极92各自的电压值、极性、电压施加的定时。
92.第一偏转电极91以及第二偏转电极92以夹持排出路径52的方式配置。例如第一偏转电极91以及第二偏转电极92配置于在z方向与硅基板5面对的位置(即，硅基板5的上方)。
93.在本实施方式中，第一偏转电极91相对于排出路径52配置于内周侧的下方。另一方面，第二偏转电极92相对于排出路径52配置于外周侧的上方。
94.静电偏转部90在抗蚀剂液51从喷嘴21排出然后到达外周部6之前，以作用于排出路径52相对于硅基板5的外周侧5e的入射角的方式使库仑力作用于抗蚀剂液51。通过控制从电源60向第一偏转电极91以及第二偏转电极92供给的直流电压、极性，调整从静电偏转部90产生的库仑力的大小，控制排出路径52的入射角的增减。
95.即，静电偏转部90与抗蚀剂液51之间产生的库仑力作用于排出路径52的入射角，以使抗蚀剂液51的至少一部分朝向硅基板5的外周侧5e流动的方式促进抗蚀剂液51的流动。换言之，从静电偏转部90产生的库仑力以朝向硅基板5的外周侧5e引导抗蚀剂液51的至少一部分的方式促进抗蚀剂液51的流动。
96.＜抗蚀剂涂覆方法＞
97.接下来，对使用了抗蚀剂涂覆装置3的抗蚀剂涂覆方法进行说明。
98.与上述的第一实施方式相同，喷嘴21向硅基板5的外周部6供给抗蚀剂液51。与上述的第二实施方式相同，利用电源60从第一电极30向喷嘴21施加负的直流电压，对从喷嘴21排出的抗蚀剂液51附加负电荷。
99.在静电偏转部90中，电源60对第一偏转电极91赋予负电荷，对第二偏转电极92赋予正电荷。
100.因而，在排出路径52中，在具有负电荷的抗蚀剂液51与具有正极性的第二偏转电极92之间，以使抗蚀剂液51的至少一部分朝向硅基板5的外周侧5e流动的方式在抗蚀剂液51中产生库仑力。
101.根据这种抗蚀剂涂覆装置3，不仅可获得与上述的第一实施方式相同或者类似的效果，还能够通过静电偏转部90与抗蚀剂液51之间产生的库仑力的作用，控制排出路径52(抗蚀剂液51)相对于硅基板5的外周侧5e的入射角。由此，在抗蚀剂液51涂覆于硅基板5时，能够抑制抗蚀剂液51从硅基板5反弹的情况，能够更高精度地控制硅基板5上的抗蚀剂液51的轮廓。
102.另外，静电偏转部90只要能够作用使抗蚀剂液51的排出方向变化的库仑力即可，也可以仅由第一偏转电极91以及第二偏转电极92中的单独的某一方实现库仑力的作用。
103.根据以上说明的至少一个实施方式，通过具有对从喷嘴排出的抗蚀剂液附加电荷的第一电极、和配置于与第一电极不同的位置且以使抗蚀剂液的至少一部分朝向基板的外周侧的方式使库仑力作用于抗蚀剂液的第二电极，能够实现工艺的稳定化。
104.虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子而提出的，并不意图限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包括在发明的范围和主旨中，同样包括在权利要求书所记载的发明与其等效的范围中。