JP2004186469A

JP2004186469A - Strip-shaped continuous substrate, semiconductor device using the same, and method for manufacturing the same

Info

Publication number: JP2004186469A
Application number: JP2002352227A
Authority: JP
Inventors: Shingo Uchiyama; 真吾内山
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2002-12-04
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2004-07-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for manufacturing a semiconductor device to accurately form a semiconductor integrated circuit by making the most of apparatuses so far developed, and also to provide a method for manufacturing the semiconductor. <P>SOLUTION: In the method for manufacturing a semiconductor device wherein the continuously formed substrate having a semiconductor layer is held on a mount surface of a stage in the semiconductor manufacturing apparatus to perform a predetermined treatment, the substrate is sequentially fed onto the mount surfaces of the stages of a plurality of semiconductor manufacturing apparatuses to perform the predetermined treatment. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチックなどの有機物質、シリコン、シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウム、あるいはガリウム砒素に代表される半導体を用いた半導体装置、例えば半導体集積回路、マイクロマシン、光集積回路を連続的に作製する半導体素子の製造装置と製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常の半導体素子は、半導体、例えばシリコン基板を母材として、その表面に半導体回路を形成するのが一般的である。シリコンは、自然界に酸素の次に多く存在するために原材料費が安く、しかも高純度な基板を製造する技術が発達している。また、シリコンは、その酸化物である二酸化シリコンが絶縁性を示すために、半導体と絶縁物とを使用して半導体集積回路を作製する場合に、非常に利便性のある材料である。以上から、原材料としてシリコンからなる円板状基板を使用するのが一般的になっている。
【０００３】
半導体集積回路は、この円板状基板を搬送、固定して、成膜、リソグラフィ、エッチング、洗浄、イオン拡散、熱処理等の各種処理を行う半導体製造装置を用いて、これらの各種処理を必要な回数だけ繰り返して形成される。
また、半導体集積回路の製造は、キルビーによって開発されたプレーナー技術を用いて行われ、半導体素子を集積して形成し、また、複数の半導体素子を一括作製することにより、各々の半導体素子の高信頼性、単位時間あたりの処理チップ数を増加させ、チップ単価が安価となるように行われてきた。
【０００４】
また、パターンを微細化することにより半導体素子の集積度を向上させ、さらに、チップ面積を小さくすることにより基板毎に形成できるチップ数を増加させることにより、基板毎のチップ収率を向上させ、チップ単価を低減させてきた。例えば、エッチング工程では、ウエハごとに一括処理できるため、ウエハ１枚に形成されるチップ数が多いほど、単位時間あたりに得られるチップ収率が高くなるため、チップ単価を低減させることができる。
【０００５】
また、チップ単価を低減させるための他のアプローチとして、基板１枚あたりに形成されるチップ数を増加させるために、大口径基板を使用する方向で技術が開発されてきた。この大口径基板を用いた場合、洗浄、成膜、熱処理工程などでは、複数枚のウエハを同時に処理できるため、ウエハの口径が大きくなっても比較的容易に処理ができる。よって、ウエハを大口径化することにより一度に処理できるチップ数を増加させることができるので、チップ単価をさらに低減させることができる。
【０００６】
また、円板状の大口径シリコン基板を使用して、半導体集積回路を作製する際には、個別の工程ごとに独立した半導体製造装置を使用している。各装置において処理が終了すると、処理された試料は容器に収められたり、小型真空容器の中に収められたりして、試料が各装置間を移動する。この際に、試料は一旦大気にさらされる。この移動時間は余分な時間である。従来は、基板を大口径化して、１枚の基板上に形成できる半導体チップ数を多くすることにより、単位チップあたりの搬送などの不要時間を減らし、チップあたりの移動時間を短縮化してきた。
上述したように、パターンの微細化による高集積化および基板の大口径化のいずれの方法においても、複数の半導体素子を一括処理することを特徴とするプレーナー技術を最大限に利用して高機能な半導体集積回路を安価に生産している。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−１６２４３２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の半導体製造装置には、次のような問題があった。
従来からの円板状基板を使用して、半導体装置を製造するための半導体製造装置では、基板の大口径化により、この基板を載置するステージの面積が増大する。その結果、製造装置自体を大型化させる必要がある。また、製造装置自体の大型化だけではなく、各種処理を行う反応室や、この反応室に基板を搬送するために必要となる空間も広くとる必要がある。
【０００９】
さらに、この反応室を真空にするための真空ポンプも大型のものが必要となる。さらに、大口径化した半導体基板の表面を均一に処理するために必要な技術を研究開発する必要があり、この研究開発費が半導体製造装置の価格に反映され、その結果半導体製造装置の価格が高くなる。特に微細加工のために利用されるプラズマを使う製造装置などは基板の大口径化により、処理の均一性を達成するだけでなく、その最良となる処理状態を維持することが非常に難しくなっている。半導体装置の開発費は、半導体装置の価格の上昇をもたらし、半導体集積回路の製造ラインを新設する際の設備投資額の増大をもたらす。最終的にはそれらの費用がチップ単価に上乗せされることにより、チップ価格が高くなる。
【００１０】
また、大口径基板を用いた場合、洗浄装置、熱処理装置など、大口径化が比較的容易である装置の場合には問題ないが、プラズマを使用したエッチング装置あるいは成膜装置などでは、大口径プラズマの生成とその均一性を制御することが非常に難しくなっている。
またパターン形成工程である、リソグラフィ工程では、１チップあるいは数チップ（例えば、２チップあるいは４チップなど、１チップの大きさに依存する）の一括露光が限界である。
【００１１】
さらに、最先端のデバイスを作製する時には、１チップをスキャン露光する必要性も生じており、大きな試料を載置するステージを必要とし、このステージ上の位置を変化させながら大きな試料の全表面にパターンを形成するので、非常に大きな可動範囲を有するステージに非常に高い精度が要求されるといった、技術的に難しい問題が生じている。
【００１２】
そこで、本発明は、前述した従来技術の問題点や課題を解決するためになされたものであり、その目的は、これまでに開発した装置を最大限に利用して、高精度に半導体集積回路を作製するための半導体製造装置並びに半導体製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる半導体装置の製造方法は、半導体層を有する連続的に形成された基材を半導体製造装置のステージの載置面に保持し、所定の処理を行う半導体装置の製造方法であって、複数の半導体製造装置のステージの載置面に、基材を順次搬送し、所定の処理を行うようにした方法である。
この方法において、基材は、帯状であるのが望ましい。
また、巻き取りできるようにしてもよい。
【００１４】
また、本発明にかかる基材は、帯状の基材と、この基材上に形成された半導体層とを有するようにしたものである。
さらに、半導体層は、無機半導体あるいは有機半導体からなるようにしたものである。
さらに、帯状連続基材の所定の領域に、少なくとも搬送に使用する穴および位置を検出するためのマーク構造を形成したものである。
帯状連続基材の所定の領域に形成されたマークの位置に基づいて、搬送位置の補正を行う。この帯状連続基材を用いて、少なくとも１辺の長さが２０ｍｍ以下の半導体素子を形成するには、短辺の長さが３０ｍｍ程度であるのが望ましい。
【００１５】
また、本発明にかかる半導体製造装置は、半導体層を有する連続的に形成された基材に各種処理を行う処理室と、この処理室内に備えられ、基材を保持させるステージと、基材をステージに搬送する搬送機構と、この搬送機構の搬送速度を制御する搬送制御装置とを備え、搬送機構は、基材の搬送方向に対して、ステージの前後に配置されているようにしたものである。
さらに、基材は、帯状であるようにしてもよい。
基材の形状を、ある幅を持ち、長さ方向には非常に長い帯状の形状とし、この基材を連続的に搬送・処理することにより、装置間の移動時間などの不要な時間を削減して半導体チップの製造時間を短縮する。
【００１６】
さらに、処理室を排気する差動排気装置を備えるようにしてもよい。
真空を必要とする処理装置の試料搬入口および試料搬出口に配置し、処理に必要な真空度を実現する。
さらに、処理時間に応じて、ステージを備えた処理室を直列に複数備えるようにしてもよい。
このようにすることにより、同時に処理する数を多くし、処理装置間での処理速度の違いを吸収する。
【００１７】
さらに、本発明にかかる搬送速度調節装置は、連続的に形成された基材を搬送する搬送機構と、この搬送機構の搬送速度を制御する搬送制御装置とを備え、搬送機構は、所定の間隔を設けて配置されているようにしたものである。
このようにすることにより、二対の搬送機構間で、基材を所定の長さ弛ませ、処理装置間での処理速度の違いを吸収し、各処理装置での処理を連続して行う。
【００１８】
また、本発明にかかる半導体装置の製造システムは、半導体層を有する連続的に形成された基材に各種処理を行う処理室と、この処理室内に備えられ、基材を保持させるステージと、基材の搬送方向に対して、ステージの前後に配置され、基材をステージに搬送する搬送機構と、この搬送機構の搬送速度を制御する搬送制御装置とを備えた半導体製造装置と、所定の間隔を設けて配置され、基材を搬送する搬送機構と、この搬送機構の搬送速度を制御する搬送制御装置とを備えた搬送速度調節装置とを備え、基材は、半導体製造装置および搬送速度調節装置を連続的に移動し、各種処理が行われるようにしたものである。
【００１９】
さらに、半導体装置は、レジスト塗布装置、露光装置、現像装置、熱処理装置、インクジェット噴射装置、モールド装置であるようにしたものである。
このようにすることにより、半導体製造方法において、成膜、洗浄、熱処理、リソグラフィ、エッチング、イオン打ち込み等の複数の半導体処理プロセスを連続して一貫して行う。
ここで、レジスト塗布装置は、Ｘ線、電子線、イオン線あるいは紫外線に対して感度を有する感光剤の塗布を行う。また、露光装置は、Ｘ線、電子線、イオン線、あるいは紫外線を用いてパターンの焼き付けを行う。熱処理装置は、レジスト塗布装置によるレジスト塗布後および露光装置によるパターンの焼き付け後において、基材の熱処理を行う。また現像装置では、露光された感光剤の現像・リンスが行われる。また、インクジェット噴射装置を用いて、基材上の任意位置にレジストを付着させ、また有機半導体を付着させることにより半導体素子を形成するようにしてもよい。さらに、基材を乾燥させる装置を設けるようにしてもよい。
【００２０】
さらに、モールド装置は、基材上に積層された膜のうち、表面層のガラス転移温度以上に加熱し、予め所望のパターンが形成されたモールドを使用して、このモールドと基材を対向させてモールドを基材の所定の位置に押し付けることにより、モールドに形成されたパターンを表面層の材料に転写してパターン形成するようにしたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、繰り返しの説明は省略する。
【００２２】
本発明の実施の形態で用いる半導体素子を形成する基材は、図１に示すように、一般的に使われている円板状ウエハではなく、所定の厚さ、幅、および長さを有する帯状の連続的に形成された基材である（以下、帯状連続基材１と呼ぶ）。この帯状連続基材１において、厚さは、形成する半導体集積回路の特性と、この半導体集積回路の各製造工程における製造条件に強く依存する。また、巻き取られた場合に、応力等により形成された半導体素子が破壊されない強度を確保できる必要がある。また、各工程における半導体製造装置での処理温度にも依存する。
【００２３】
また、図２に示すように、作製する半導体集積回路を形成する素子形成領域４と、帯状連続基材１を保持・搬送する場合に各装置の機構系が接触する搬送領域２と、帯状連続基材１の位置を正確に読み取り重ね合わせ精度を向上させるためのマークを形成するマーク形成領域３などを形成することができる幅が必要である。
例えば、切り出し用の領域を含めて２０ｍｍ幅の半導体素子を作製する場合、帯状連続基材１の幅は３０ｍｍ程度であれば充分であると考えられる。また、この場合に、３００ｍｍの円板状ウエハを用いて形成する場合には１５０チップ程度作製されるため、帯状連続基材１を使用する場合には３０００ｍｍすなわち３ｍの長さの連続帯状基材１を用いると、３００ｍｍウエハを使用した場合と同数程度のチップを作製することができる。
【００２４】
さらに、３ｍよりも長い基材を用いた場合には、その長さに応じて帯状連続基材１枚あたりに作製されるチップ数が増加する。帯状連続基材１の数を下げて、作製されるチップ数を増加させることにより、装置内への搬送などに費やされるオーバーヘッドタイムを減少させることができる。
また、全ての装置を、帯状連続基材１が連続的に移動できるように配置し、且つ、これらの装置間の距離を短くすることにより、上述の搬送時間をさらに短くすることができる。
この帯状連続基材１は、基材と、この基材の上に形成された半導体層とから構成される。半導体層として、例えば無機半導体あるいは有機半導体が形成される。例えば、シリコン単体あるいはシリコンカーバイドやシリコンゲルマニウムなどのシリコン系半導体、あるいはガリウム砒素やインジウムリンなどに代表される化合物半導体が形成される。
【００２５】
また、この帯状連続基材１は、ボビン状の帯状連続基材収納器５−１に巻かれた状態で収納される。この帯状連続基材収納器５−１では、帯状連続基材１を小さな曲げ半径で巻き取ると、例えばシリコンなどの膜である場合、曲げられた際に大きな内部応力が発生する。
【００２６】
半導体集積回路を製造する際に形成される各膜は、外力が加えられた場合に外力に抗しながらも歪むことにより発生する内部応力を低減する。発生した内部応力が材料の降伏応力よりも大きな場合には、その膜に亀裂等のダメージが入り、帯状連続基材１は破壊される。帯状連続基材１が破壊されるか否かは、下地膜の種類と厚さによって、各半導体膜がどのような応力を受けるかにより決まる。例えば、基材のヤング率がシリコンと同じであり、その厚さが０．１ｍｍの場合には、この基材上に形成された５μｍの厚さのシリコシ膜は、周率半径１３ｍｍで巻くと、発生する内部応力が降伏応力を超え、シリコン層は破壊される。
この破壊を防ぐには、帯状連続基材収納器５−１の内径を大きくして、帯状連続基材１に大きな内部応力がかからないようにすることが必要である。
【００２７】
次に、本実施の形態１にかかる半導体製造装置について、図３を参照して説明する。
ここでは、露光装置５を例として説明する。他の半導体製造装置においても、同様の搬送機構を配置することにより実現できる。
【００２８】
本実施の形態１にかかる半導体製造装置は、帯状連続基材収納器５−１と、この帯状連続基材収納器５−１からの帯状連続基材１を搬送する搬送機構、例えば搬送ローラ５−２１および搬送ローラ５−２２と、この搬送ローラを制御する制御装置５−９と、搬送ローラ５−２１からの帯状連続基材１を載置する載置面５−３３を有するステージ５−３２とを有する。
【００２９】
ここで、搬送ローラ５−２１は処理前の帯状連続基材１をステージ５−３２に搬送し、搬送ローラ５−２２は処理後の帯状連続基材１を搬送する。搬送ローラ５−２１、搬送ローラは制御装置５−９により制御され、搬送ローラ５−２１、５−２２を所定の回転数で回転させることにより帯状連続基材１を所定の長さ移動させる。
ここで、各搬送ローラ５−２１および５−２２は、それぞれ所定の間隔を設けて配置され、互いに逆回転することにより、間に挟まれた基材を搬送する一対の搬送ローラを構成する。
【００３０】
また、エキシマレーザ等の光源（図示なし）から出力された露光光は、光学系５−５により照度など、所定の調節が行われレチクルステージ５−７上に配置されたレチクル５−６に照射される。レチクル５−６のパターンを通過した露光光は、投影レンズ５−３１を経由して帯状連続基材１に至り、この帯状連続基材１の表面近傍にレチクルパターンの結像面を形成する。
【００３１】
また、ステージ５−３２には、搬送ローラ５−２１に搬送され、載置面５−３３上に載置された帯状連続基材１を保持する例えば真空チャック、静電チャック等の吸着機構５−１０を有し、この吸着機構５−１０は制御装置５−９に制御される。また、ステージ５−３２は、制御装置５−９によって駆動制御される駆動装置５−１１を有し、この駆動装置５−１１によって水平方向のステージ動作が行われる。
【００３２】
また、ステージ５−３２の上方には、このステージ５−３２に載置された帯状連続基材１に形成されたマークの検出を行うことにより、この帯状連続基材１に形成された各々の半導体集積回路の位置検出を行う位置検出部５−８を有し、この位置検出部５−８は制御装置５−９に制御される。制御装置５−９は、位置検出部５−８により読み取られた位置情報に基づいて、駆動装置５−１１を駆動することにより、ステージの位置を補正する。
また、投影レンズ５−３１は、露光条件の変更を行い、帯状連続基材１上に所定のパターン形成を行い、この投影レンズ５−３１は、制御装置５−８によって駆動制御される。
【００３３】
この露光装置５が従来の露光装置５と異なるのは、搬送機構である。この搬送機構以外の部分は、既存の装置を使用して全く問題なく処理することができる。したがって、各加工工程で処理する面積を調節する必要はない。また、帯状連続基材１はその幅が狭いため、従来の装置を用いても良好な加工均一性を実現できる。また、搬送機構以外は、従来の装置を利用できるので、装置価格を低価格に抑えることができる。
【００３４】
また、この露光装置５では、露光面積は従来と変わらないため、搬送機構による帯状連続基材１の移動量を、ステージにより移動させていた量、例えば１ショットの幅と一致させることにより、ステージの移動距離を小さくすることができる。言い換えれば、所定のチップごとに搬送を行うようにすることにより、ステージ自体は狭い範囲、例えば帯状連続基材１の幅を移動できるようにするだけで充分とすることができる。このため、従来の露光装置における、非常に広範囲の移動と非常に高い位置制御精度という技術的に両立の難しいステージを作製する必要が無くなる。
また、ステージの可動範囲を狭くすることができるので、非常に高い精度を要求される露光装置のステージ精度を向上させる点だけを考慮するだけでよくなる。よって、装置の開発コストを抑えてチップ単価を低く抑えることができる。
【００３５】
次に、本実施の形態２にかかる半導体装置の製造システムを、図４を参照して説明する。
半導体装置の製造システムは、露光装置５、熱処理装置６、搬送速度調節装置７、および現像装置８から構成される。
露光装置５、熱処理装置６、および現像装置８は、従来の装置において、基材の搬送系に、上述した搬送機構を適用したものである。
【００３６】
搬送速度調節装置７は、搬送ローラ７−２１、７−２２、７−２３と、この搬送ローラ７−２１、７−２２、７−２３を所定の回転数で回転させる搬送機構とを備える。搬送ローラはそれぞれ所定の間隔を設けて配置され、互いに逆回転することにより、間に挟まれた半導体層を有する基材を搬送する一対の搬送ローラを構成する。この一対の搬送ローラは、所定の間隔を設けて三対配置されている。この搬送機構は、搬送ローラ７−２１と搬送ローラ７−２２との間で、帯状連続基材１を所定の長さ弛ませることにより、この帯状連続基材１が各装置内で引っ張られて切断されるのを防ぐ。
【００３７】
ここでは、搬送ローラを三対配置した場合について説明したが、二対配置して、帯状連続基材１を所定の長さ弛ませるようにしてもよい。
また、各装置間には、搬送路９、１０、１１が設けられる。帯状連続基材１は、これらの搬送路９、１０、１１および４つの装置を連続して移動し、この帯状連続基材１上に、半導体集積回路が形成される。
【００３８】
実施の形態２においては、帯状連続基材１の一主面にレジストが塗布された後の、製造プロセスについて説明する。
帯状連続基材収納器５−１に収められた帯状連続基材１は、露光装置５の所定の位置にセットされ、帯状連続基材１を搬送する搬送ローラ５−２１により、処理室５−３のステージ５−３２の載置面５−３３上に搬送される。各半導体製造装置においては、処理条件が予め記憶されており、この記憶された処理条件・処理手順にしたがって処理される。
【００３９】
例えば、露光装置５では、帯状連続基材収納器５−１に収納されている帯状連続基材１の一端は、搬送ローラ５−２１により、ステージ５−３２の載置面５−３３上に搬送され、所定のパターンが焼き付けられる。
このとき、位置検出部５−８は、帯状連続基材１のマーク形成領域３に形成された位置検出用マークを検出し、検出したマークの位置検出情報に基づいて、駆動装置５−１１はステージ５−３２の調節を行う。このようにすることにより、投影レンズ５−３１に対する帯状連続基材１上に形成された半導体素子の位置を補正する。この位置の補正が行われると、焼き付けが行われる。
焼き付けが終了すると、搬送機構は、帯状連続基材１を所定のチップ分例えば１チップ分だけ移動させる。
【００４０】
この露光装置５において、ここでは露光光源として、紫外線を用いた場合について説明したが、電子線、Ｘ線、イオン線などを用いて、集積回路のパターンを焼き付けるようにしてもよい。
帯状連続基材１へのパターニングには、上述したリソグラフィ技術を使用してもよいが、例えば有機物質によりデバイスを作製する場合にはバブルジェット（登録商標）の原理を使用して微小領域に有機物を塗布する技術を用いることができる。また、近年研究が進んでいるインプリント技術あるいは電気化学的な表面反応を使用する極表層パターニング技術を利用することもできる。
【００４１】
また。露光装置５が真空を必要とする電子線描画装置などの場合には、図５に示すような、差動排気装置１５を使用して、処理室５−３内を必要な真空度を保つようにする。図５において、１２は低真空にするための排気口であり、１３は中真空にするための排気口であり、１４は高真空にするための排気口である。それぞれの排気口は、図示しない真空ポンプに接続されている。
また、この差動排気装置１５を搬送路９、１０、１１に配置するようにしてもよい。
【００４２】
露光後の工程は、レジストとして化学増幅型レジストを用いている場合には、熱処理（ＰＥＢ）工程を必要する。この熱処理工程は、露光装置５の後段に配置された熱処理装置６により行われる。熱処理装置６は、ホットプレートを有し、上面プレート６−１２と下面プレート６−１３との間を帯状連続基材１を通過させることにより熱処理を行う。
【００４３】
露光装置５から搬送された帯状連続基材１の一端は、ホットプレートの前段に配置された搬送ローラ６−２１により、ホットプレート上に配置されたステージ６−１１上に搬送される。搬送された帯状連続基材１は熱処理される。ホットプレートでは、予め決められた設定温度で設定時間だけ熱処理されるように、帯状連続基材１の搬送速度と上面プレート６−１２および下面プレート６−１３の長さと、上面プレート６−１２および下面のプレート６−１３の温度と、上面プレート６−１２と下面プレート６−１３との間の距離が設定される。熱処理が終了した帯状連続基材１はホットプレートの後段に配置された搬送ローラ６−２２により、搬送速度調節装置７へ搬送される。
【００４４】
一般的にホットプレートを用いた場合には、オーブンなどを使用した場合に比べてべ一ク時間が短くて済むため、帯状連続基材１の熱処理装置６としてホットプレートを用いるのが望ましい。
搬送速度調節装置７では、搬送ローラ７−２１と搬送ローラ７−２２との間で、帯状連続基材１を所定の長さ弛ませることにより、この帯状連続基材１が各装置内で引っ張られて切断されるのを防ぎ、現像装置８に搬送される帯状連続基材１の搬送速度の調節を行う。
この搬送速度調節装置７を設けることにより、各装置間で一定しない処理時間のムラ、装置内での処理速度の一時的なばらつきを吸収することができ、各装置での処理を連続的に行うことができる。
【００４５】
搬送速度調節装置７を通過した帯状連続基材１は、現像装置８に搬送される。
現像装置８では、搬送ローラ８−２１および搬送ローラ８−２２により、帯状連続基材１は、現像液８−１１が満たされた漕内に所定の時間浸される。所定の時間が経過した後、搬送機構は、帯状連続基材１を所定の長さ移動させる。
上述したように、例えば、現像装置８において、現像液８−１１を満たした漕を使用する場合には、帯状連続基材１をこの漕に浸す時間が所望の時間となるように漕内で帯状連続基材１を弛ませる。現像後のリンス工程も現像装置８と同様の装置を用いて構成できる。
【００４６】
他の工程の処理を行う半導体製造装置について述べる。
溶液を使用する工程は、上述した現像装置８および乾燥装置と同じ原理・構成により製造装置を実現できる
また、プラズマを用いる成膜装置とエッチング装置は、熱処理装置と同様な構成で、熱処理部にプラズマ室を配置し、さらに、上述した差動排気装置１５を用いて高真空を達成することにより実現できる。
【００４７】
さらに、異なるガスを用いて、段階エッチングする必要がある場合には、エッチング室を基材の搬送方向に並べて複数配置することにより実現できる。さらに、１つのエッチング室は常に同一条件で動作させることにより、高いエッチング安定性あるいは成膜された膜質の安定性を維持することができる。
【００４８】
また、イオン打ち込みによるインプラ工程、成膜工程、配線形成工程についても、上述した方法と同様な構成の装置を使用して実現できる。
さらに、処理する場合に、帯状連続基材１を冷却したい場合には、冷却機構を有したステージを使用することで帯状連続基材１の表面温度を制御できる。
本実施の形態においては、シリコン単体あるいはシリコンカーバイドやシリコンゲルマニウムなどのシリコン系半導体、あるいはガリウム砒素やインジウムリンなどに代表される化合物半導体の製造に帯状連続基材１を適用した例について説明したが、有機半導体を用いた場合でも帯状連続基材１を適用することができる。
【００４９】
有機半導体を製造する場合には、この材料的にフレキシブルな構成をとりやすく、収納器に収めるのが容易になる。また、インクジェット法のような射出方法を採用した場合には、印刷と同様に電子回路を形成することができるため、帯状連続基材１を適用することが可能であり、メリットも大きい。
【００５０】
上述した実施の形態２においては、搬送速度を調節するための搬送速度調節器７を熱処理装置６と現像装置８との間に配置した場合について説明したが、各工程の装置間に設置するようにしてもよい。また、各装置内に組み込むようにしてもよい。
また、搬送速度調節器７を配置せずに、相対的に処理速度の遅い半導体製造装置が配置されている場合には、この処理速度の遅れを補うように、処理漕あるいは処理室の大きさを仕様の長さ方向にのみ大きくすることで解決するようにしてもよい。また、半導体製造装置の処理漕あるいは処理室を帯状連続基材１の搬送方向に直列に配置することにより解決するようにしてもよい。
【００５１】
また、上述した実施の形態２においては、現像装置８とリンス装置とを異なる装置により構成する場合について説明したが、機能あるいは使い方から考えて単体の装置である方が望ましい。リンス後の乾燥工程では、乾燥窒素ガスのブローまたは比較的低温、例えば８０℃〜９０℃での加熱あるいはその組み合わせで実現するようにしてもよい。
【００５２】
また、上述した実施の形態２においては、搬送機構を露光装置５、熱処理装置７、現像装置８に適用した場合について説明したが、レジスト塗布装置、熱処理装置、インクジェット噴射装置、モールド装置に適用できる。
ここで、モールド装置に適用した場合には、帯状連続基材１上に積層された膜のうち、表面層のガラス転移温度以上に加熱し、予め所望のパターンが形成されたモールドを使用して、このモールドと帯状連続基材１を対向させてモールドを帯状連続基材１の所定の位置に押し付けることにより、モールドに形成されたパターンを表面層の材料に転写してパターン形成を行う。
【００５３】
上述したように、帯状連続基材１を使用することにより、各工程での搬送機構を共通化でき、さらに、装置の構成部品を小さくすることができるため、個々の装置開発のために機構系を設計し直す必要が無くなり、装置価格を低減できる。
また、同一の機構を使用することにより、その機構システム全体の信頼性を高めることができる。
また、帯状連続基材１を用いることにより、ステージの小型化が図れるため、このステージを格納する処理室あるいは処理漕を小型化することができる。このため、各装置を小型化することができ、装置自体を集積化して配置することができる。
【００５４】
また、帯状連続基材１を用いることにより、連続的に処理できるチップ数を増加させることができ、搬送に要する時間を短縮することができる。
また、処理面積と均一性とは、これまでと同等の性能が実現できるため、ウエハの大口径化を図る場合に必要とされる検討は、帯状連続基材を用いることにより必要なくなる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体層を有する連続的に形成された基材を用い、半導体装置の製造に必要な装置を複数配置し、その帯状連続基材を順次に搬送し処理することにより、連続的に一貫して処理でき、装置間の移動時間などの不要な時間を削減することができるため、半導体装置の製造時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる帯状連続基材を説明するための模式図である。
【図２】本実施の形態にかかる帯状連続基材を説明するための模式図である。
【図３】本実施の形態１にかかる半導体製造装置の一例を説明するための模式図である。
【図４】本実施の形態２にかかる半導体装置の製造システムの一例を説明するための模式図である。
【図５】差動排気装置を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１…帯状連続基材、２…搬送領域、３…マーク形成領域、４…素子形成領域、５…露光装置、５−１…帯状連続基材収納器、５−２１、５−２２…搬送ローラ、５−３…処理室、５−３１…投影レンズ、５−３２…ステージ、５−３３…載置面、５−６…レチクル、５−７…レチクルステージ、６…熱処理装置、６−１…熱処理室、６−１１…ステージ、６−１２…上面プレート、６−１３…下面プレート、６−２１、６−２２…搬送ローラ、７…搬送速度調節装置、７−１…搬送速度調節部、７−２１、７−２２、７−２３…搬送ローラ、８…現像装置、８−１…現像部、８−１１…現像液、８−２１、８−２２、８−２３…搬送ローラ、９、１０、１１…搬送路、１２、１３、１４…排気口、１５…差動排気装置。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device using a semiconductor represented by an organic substance such as plastic, silicon, silicon carbide, silicon germanium, or gallium arsenide, for example, a semiconductor element for continuously manufacturing a semiconductor integrated circuit, a micromachine, or an optical integrated circuit. The present invention relates to a manufacturing apparatus and a manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
A general semiconductor element generally uses a semiconductor, for example, a silicon substrate as a base material, and forms a semiconductor circuit on the surface thereof. Since silicon is present next to oxygen in the natural world, the cost of raw materials is low, and the technology for manufacturing a high-purity substrate has been developed. Further, silicon is a very convenient material when a semiconductor integrated circuit is manufactured using a semiconductor and an insulator because silicon oxide which is an oxide thereof has insulating properties. From the above, it is common to use a disk-shaped substrate made of silicon as a raw material.
[0003]
The semiconductor integrated circuit transports and fixes the disk-shaped substrate, and requires these various processes using a semiconductor manufacturing apparatus that performs various processes such as film formation, lithography, etching, cleaning, ion diffusion, and heat treatment. It is formed by repeating the number of times.
In addition, the manufacture of semiconductor integrated circuits is performed using a planar technology developed by Kilby, and semiconductor devices are integrated and formed. Reliability and the number of processing chips per unit time have been increased, and the cost per chip has been reduced.
[0004]
In addition, by improving the degree of integration of the semiconductor device by miniaturizing the pattern, further, by increasing the number of chips that can be formed on each substrate by reducing the chip area, to improve the chip yield per substrate, Chip unit price has been reduced. For example, in the etching process, since batch processing can be performed for each wafer, the chip yield per unit time increases as the number of chips formed on one wafer increases, so that the unit cost of chips can be reduced.
[0005]
Further, as another approach for reducing the unit cost of chips, technology has been developed in the direction of using large-diameter substrates in order to increase the number of chips formed per substrate. When this large-diameter substrate is used, a plurality of wafers can be processed simultaneously in cleaning, film formation, heat treatment, and the like, so that processing can be performed relatively easily even when the diameter of the wafer is large. Therefore, by increasing the diameter of the wafer, the number of chips that can be processed at one time can be increased, so that the unit cost of chips can be further reduced.
[0006]
Further, when a semiconductor integrated circuit is manufactured using a disk-shaped large-diameter silicon substrate, an independent semiconductor manufacturing apparatus is used for each individual process. When the processing is completed in each device, the processed sample is stored in a container or a small vacuum container, and the sample moves between the devices. At this time, the sample is once exposed to the atmosphere. This travel time is extra time. Conventionally, by increasing the diameter of a substrate and increasing the number of semiconductor chips that can be formed on one substrate, unnecessary time such as transportation per unit chip has been reduced, and movement time per chip has been shortened.
As described above, in any of the methods of high integration by miniaturization of a pattern and increase in the diameter of a substrate, high performance is achieved by maximizing the planar technology characterized by batch processing of a plurality of semiconductor elements. It produces inexpensive semiconductor integrated circuits.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-8-162432
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional semiconductor manufacturing apparatus has the following problems.
2. Description of the Related Art In a semiconductor manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor device using a conventional disk-shaped substrate, an area of a stage on which the substrate is mounted increases due to an increase in the diameter of the substrate. As a result, it is necessary to increase the size of the manufacturing apparatus itself. In addition, not only the size of the manufacturing apparatus itself must be increased, but also a reaction chamber for performing various processes and a space required for transporting the substrate to the reaction chamber need to be wide.
[0009]
Furthermore, a large vacuum pump is also required for evacuating the reaction chamber. Furthermore, it is necessary to research and develop the technology required to uniformly treat the surface of a large-diameter semiconductor substrate, and this R & D cost is reflected in the price of semiconductor manufacturing equipment, and as a result, the price of semiconductor manufacturing equipment is reduced. Get higher. In particular, manufacturing equipment that uses plasma used for microfabrication, etc., not only achieves processing uniformity, but also makes it extremely difficult to maintain the best processing state by increasing the diameter of the substrate. I have. The cost of developing a semiconductor device results in an increase in the price of the semiconductor device and an increase in capital investment when a new production line for a semiconductor integrated circuit is established. Eventually, those costs are added to the chip unit price, so that the chip price increases.
[0010]
In addition, when a large-diameter substrate is used, there is no problem in the case of an apparatus that can be relatively easily increased in diameter, such as a cleaning apparatus and a heat treatment apparatus. However, in an etching apparatus or a film forming apparatus using plasma, a large-diameter substrate is used. It is very difficult to control the generation of plasma and its uniformity.
In the lithography process, which is a pattern forming process, the limit is one-chip or several chips (for example, two chips or four chips, depending on the size of one chip).
[0011]
Furthermore, when fabricating state-of-the-art devices, it is necessary to scan and expose one chip, which requires a stage on which a large sample is placed, and changes the position on this stage to cover the entire surface of the large sample. Since a pattern is formed, there is a technically difficult problem that a very high precision is required for a stage having a very large movable range.
[0012]
Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems and problems of the prior art, and an object of the present invention is to make the most of the devices developed so far and to provide a semiconductor integrated circuit with high precision. It is an object of the present invention to provide a semiconductor manufacturing apparatus and a semiconductor manufacturing method for manufacturing a semiconductor device.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention performs a predetermined process by holding a continuously formed base material having a semiconductor layer on a stage mounting surface of a semiconductor manufacturing apparatus. This is a method of manufacturing a semiconductor device, in which a substrate is sequentially transported to a stage mounting surface of a plurality of semiconductor manufacturing apparatuses to perform a predetermined process.
In this method, the substrate is desirably band-shaped.
Moreover, you may enable it to take up.
[0014]
Further, the substrate according to the present invention has a band-shaped substrate and a semiconductor layer formed on the substrate.
Further, the semiconductor layer is made of an inorganic semiconductor or an organic semiconductor.
Further, a mark structure for detecting at least a hole and a position used for conveyance is formed in a predetermined region of the strip-shaped continuous base material.
The transfer position is corrected based on the position of the mark formed in a predetermined region of the continuous band material. In order to form a semiconductor element having a length of at least one side of 20 mm or less using this strip-shaped continuous base material, the length of the short side is desirably about 30 mm.
[0015]
Further, a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention is a processing chamber for performing various processes on a continuously formed substrate having a semiconductor layer, a stage provided in the processing chamber, holding a substrate, A transport mechanism for transporting to the stage, and a transport control device for controlling the transport speed of the transport mechanism, wherein the transport mechanism is disposed before and after the stage with respect to the transport direction of the base material. is there.
Further, the substrate may be in the shape of a band.
The base material has a certain width and a very long band shape in the length direction. By continuously transporting and processing this base material, unnecessary time such as moving time between devices is reduced. As a result, the manufacturing time of the semiconductor chip is reduced.
[0016]
Further, a differential exhaust device for exhausting the processing chamber may be provided.
It is arranged at a sample loading port and a sample loading port of a processing device requiring a vacuum to realize a degree of vacuum required for processing.
Furthermore, a plurality of processing chambers having stages may be provided in series according to the processing time.
By doing so, the number of simultaneous processings is increased, and the difference in processing speed between processing apparatuses is absorbed.
[0017]
Further, the transport speed adjusting device according to the present invention includes a transport mechanism that transports the continuously formed base material, and a transport control device that controls the transport speed of the transport mechanism, wherein the transport mechanism has a predetermined interval. Are provided and arranged.
By doing so, the substrate is slackened by a predetermined length between the two pairs of transport mechanisms, the difference in processing speed between the processing apparatuses is absorbed, and the processing in each processing apparatus is performed continuously.
[0018]
In addition, a semiconductor device manufacturing system according to the present invention includes a processing chamber for performing various types of processing on a continuously formed base material having a semiconductor layer, a stage provided in the processing chamber and holding the base material, A semiconductor manufacturing apparatus including a transport mechanism that is disposed before and after the stage with respect to the material transport direction and transports the substrate to the stage, and a transport control device that controls the transport speed of the transport mechanism; A transport mechanism for transporting the base material, and a transport speed adjusting device including a transport control device for controlling the transport speed of the transport mechanism. The apparatus is continuously moved so that various processes are performed.
[0019]
Further, the semiconductor device is a resist coating device, an exposure device, a developing device, a heat treatment device, an ink jet injection device, and a molding device.
In this manner, in the semiconductor manufacturing method, a plurality of semiconductor processing processes such as film formation, cleaning, heat treatment, lithography, etching, and ion implantation are performed continuously and consistently.
Here, the resist coating device applies a photosensitive agent having sensitivity to X-rays, electron beams, ion beams or ultraviolet rays. The exposure apparatus prints a pattern using X-rays, electron beams, ion beams, or ultraviolet rays. The heat treatment device performs a heat treatment on the base material after the resist is applied by the resist coating device and after the pattern is printed by the exposure device. In the developing device, the exposed photosensitive agent is developed and rinsed. In addition, a semiconductor element may be formed by attaching a resist to an arbitrary position on a base material and attaching an organic semiconductor using an inkjet ejecting apparatus. Further, a device for drying the substrate may be provided.
[0020]
Further, the molding device is heated to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the surface layer of the film laminated on the base material, and using a mold in which a desired pattern is formed in advance, the mold and the base material are opposed to each other. By pressing the mold to a predetermined position on the substrate, the pattern formed on the mold is transferred to the material of the surface layer to form the pattern.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and repeated description will be omitted.
[0022]
As shown in FIG. 1, the base material for forming the semiconductor element used in the embodiment of the present invention is not a generally used disk-shaped wafer, but has a predetermined thickness, width, and length. It is a band-shaped continuously formed base material (hereinafter, referred to as a band-shaped continuous base material 1). In the continuous band-shaped substrate 1, the thickness strongly depends on characteristics of a semiconductor integrated circuit to be formed and manufacturing conditions in each manufacturing process of the semiconductor integrated circuit. Further, it is necessary to ensure a strength such that the semiconductor element formed by stress or the like is not broken when it is wound. It also depends on the processing temperature in the semiconductor manufacturing equipment in each step.
[0023]
Further, as shown in FIG. 2, an element forming area 4 for forming a semiconductor integrated circuit to be manufactured, a transport area 2 with which a mechanical system of each device comes into contact when holding and transporting the strip-shaped continuous substrate 1, It is necessary to have a width capable of forming a mark forming area 3 for forming a mark for accurately reading the position of the base material 1 and improving the overlay accuracy.
For example, when manufacturing a semiconductor element having a width of 20 mm including a region for cutting out, it is considered that a width of the continuous strip-shaped base material 1 of about 30 mm is sufficient. Also, in this case, when forming using a 300 mm disk-shaped wafer, about 150 chips are manufactured. Therefore, when using the strip-shaped continuous base material 1, the continuous band-shaped base material having a length of 3000 mm, that is, 3 m is used. When 1 is used, about the same number of chips as when a 300 mm wafer is used can be manufactured.
[0024]
Further, when a substrate longer than 3 m is used, the number of chips produced per one strip-shaped continuous substrate increases according to the length. By reducing the number of strip-shaped continuous base materials 1 and increasing the number of chips to be manufactured, it is possible to reduce overhead time spent for transportation into the apparatus and the like.
In addition, by arranging all the devices so that the belt-shaped continuous base material 1 can move continuously and reducing the distance between these devices, the above-described transport time can be further reduced.
This strip-shaped continuous substrate 1 is composed of a substrate and a semiconductor layer formed on the substrate. As the semiconductor layer, for example, an inorganic semiconductor or an organic semiconductor is formed. For example, silicon alone, a silicon-based semiconductor such as silicon carbide or silicon germanium, or a compound semiconductor typified by gallium arsenide, indium phosphide, or the like is formed.
[0025]
The strip-shaped continuous base material 1 is stored in a state wound around a bobbin-shaped strip-shaped continuous base material storage device 5-1. In the strip-shaped continuous base material container 5-1, when the strip-shaped continuous base material 1 is wound up with a small bending radius, for example, in the case of a film such as silicon, a large internal stress is generated when the film is bent.
[0026]
Each film formed when manufacturing a semiconductor integrated circuit reduces internal stress caused by being distorted while being resisted by an external force when an external force is applied. When the generated internal stress is larger than the yield stress of the material, the film is damaged such as a crack, and the strip-shaped continuous base material 1 is broken. Whether or not the strip-shaped continuous base material 1 is destroyed depends on the kind of the base film and the thickness of each semiconductor film depending on the type of the base film. For example, when the Young's modulus of the base material is the same as that of silicon and the thickness is 0.1 mm, the silicon film having a thickness of 5 μm formed on the base material is wound with a circumferential radius of 13 mm. The generated internal stress exceeds the yield stress, and the silicon layer is destroyed.
In order to prevent this destruction, it is necessary to increase the inner diameter of the band-shaped continuous base material container 5-1 so that a large internal stress is not applied to the band-shaped continuous base material 1.
[0027]
Next, a semiconductor manufacturing apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
Here, the exposure apparatus 5 will be described as an example. Other semiconductor manufacturing apparatuses can also be realized by disposing a similar transport mechanism.
[0028]
The semiconductor manufacturing apparatus according to the first embodiment includes a belt-shaped continuous base material container 5-1 and a transport mechanism for transporting the belt-shaped continuous substrate 1 from the belt-shaped continuous substrate storage device 5-1. -21, a conveying roller 5-22, a controller 5-9 for controlling the conveying roller, and a stage 5- having a mounting surface 5-33 on which the belt-shaped continuous base material 1 from the conveying roller 5-21 is mounted. 32.
[0029]
Here, the transport rollers 5-21 transport the unprocessed belt-shaped continuous base material 1 to the stage 5-32, and the transport rollers 5-22 transport the processed strip-shaped continuous base material 1. The transport rollers 5-21 and the transport rollers are controlled by the control device 5-9, and the belt-shaped continuous base material 1 is moved by a predetermined length by rotating the transport rollers 5-21 and 5-22 at a predetermined rotation speed.
Here, each of the transport rollers 5-21 and 5-22 is arranged at a predetermined interval, and forms a pair of transport rollers that transport the interposed base material by rotating in opposite directions.
[0030]
Exposure light output from a light source (not shown) such as an excimer laser irradiates a reticle 5-6 arranged on a reticle stage 5-7 after a predetermined adjustment such as illuminance is performed by an optical system 5-5. Is done. Exposure light that has passed through the pattern of the reticle 5-6 reaches the continuous belt-like substrate 1 via the projection lens 5-31, and forms an image plane of the reticle pattern near the surface of the continuous belt-like substrate 1.
[0031]
In addition, the stage 5-32 has a suction mechanism 5 such as a vacuum chuck or an electrostatic chuck for holding the belt-shaped continuous base material 1 which is conveyed by the conveying rollers 5-21 and mounted on the mounting surface 5-33. The suction mechanism 5-10 is controlled by the control device 5-9. The stage 5-32 has a driving device 5-11 whose driving is controlled by a control device 5-9. The driving device 5-11 performs a horizontal stage operation.
[0032]
Further, above the stage 5-32, by detecting a mark formed on the continuous band-shaped substrate 1 placed on the stage 5-32, each of the marks formed on the continuous band-shaped substrate 1 is detected. It has a position detector 5-8 for detecting the position of the semiconductor integrated circuit, and the position detector 5-8 is controlled by the control device 5-9. The control device 5-9 corrects the position of the stage by driving the driving device 5-11 based on the position information read by the position detection unit 5-8.
Further, the projection lens 5-31 changes the exposure condition and forms a predetermined pattern on the continuous band-shaped base material 1. The driving of the projection lens 5-31 is controlled by the control device 5-8.
[0033]
The difference between this exposure apparatus 5 and the conventional exposure apparatus 5 is the transport mechanism. Parts other than the transport mechanism can be processed without any problem using existing equipment. Therefore, it is not necessary to adjust the area to be processed in each processing step. Further, since the band-shaped continuous base material 1 has a small width, good processing uniformity can be realized even by using a conventional apparatus. In addition, since a conventional device can be used other than the transport mechanism, the device price can be reduced.
[0034]
Further, in the exposure apparatus 5, since the exposure area is the same as the conventional one, the moving amount of the continuous belt-like base material 1 by the transport mechanism is made equal to the amount moved by the stage, for example, the width of one shot. Can be reduced. In other words, by performing the transfer for each predetermined chip, it is sufficient that the stage itself can be moved only in a narrow range, for example, the width of the strip-shaped continuous base material 1. For this reason, it is not necessary to manufacture a stage which is technically difficult to achieve a very wide range of movement and a very high position control accuracy in the conventional exposure apparatus.
Further, since the movable range of the stage can be narrowed, it is only necessary to consider only the point of improving the stage accuracy of the exposure apparatus requiring extremely high accuracy. Therefore, the development cost of the device can be suppressed and the unit cost of the chip can be suppressed low.
[0035]
Next, a semiconductor device manufacturing system according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
The semiconductor device manufacturing system includes an exposure device 5, a heat treatment device 6, a transfer speed adjusting device 7, and a developing device 8.
The exposure device 5, the heat treatment device 6, and the developing device 8 are obtained by applying the above-described transport mechanism to a substrate transport system in a conventional device.
[0036]
The transport speed adjusting device 7 includes transport rollers 7-21, 7-22, and 7-23, and a transport mechanism that rotates the transport rollers 7-21, 7-22, and 7-23 at a predetermined rotation speed. The transport rollers are arranged at predetermined intervals, and form a pair of transport rollers that transport a substrate having a semiconductor layer sandwiched therebetween by rotating in opposite directions. The pair of transport rollers are arranged in three pairs at a predetermined interval. The transport mechanism relaxes the belt-shaped continuous base material 1 by a predetermined length between the transport rollers 7-21 and 7-22, so that the belt-shaped continuous base material 1 is pulled in each device. Prevent cutting.
[0037]
Here, the case where three pairs of transport rollers are arranged has been described, but two pairs may be arranged so that the belt-shaped continuous base material 1 is slackened by a predetermined length.
In addition, transport paths 9, 10, and 11 are provided between the apparatuses. The belt-shaped continuous substrate 1 continuously moves on these transport paths 9, 10, 11 and four devices, and a semiconductor integrated circuit is formed on the belt-shaped continuous substrate 1.
[0038]
In the second embodiment, a description will be given of a manufacturing process after a resist is applied to one main surface of the belt-shaped continuous base material 1.
The strip-shaped continuous base material 1 accommodated in the strip-shaped continuous base material container 5-1 is set at a predetermined position of the exposure device 5, and is transported by a transport roller 5-21 that transports the strip-shaped continuous base material 1. The third stage 5-32 is conveyed onto the mounting surface 5-33. In each semiconductor manufacturing apparatus, processing conditions are stored in advance, and processing is performed according to the stored processing conditions and processing procedures.
[0039]
For example, in the exposure apparatus 5, one end of the strip-shaped continuous base material 1 stored in the strip-shaped continuous base material storage device 5-1 is placed on the mounting surface 5-33 of the stage 5-32 by the transport roller 5-21. It is conveyed and a predetermined pattern is printed.
At this time, the position detection unit 5-8 detects the mark for position detection formed in the mark forming area 3 of the continuous strip-shaped base material 1, and based on the position detection information of the detected mark, the driving device 5-11 The stage 5-32 is adjusted. In this manner, the position of the semiconductor element formed on the continuous belt-shaped substrate 1 with respect to the projection lens 5-31 is corrected. When the position is corrected, printing is performed.
When the printing is completed, the transport mechanism moves the strip-shaped continuous base material 1 by a predetermined chip, for example, by one chip.
[0040]
In the exposure apparatus 5, the case where ultraviolet light is used as the exposure light source has been described, but the pattern of the integrated circuit may be printed using an electron beam, X-ray, ion beam, or the like.
The above-mentioned lithography technique may be used for patterning on the continuous band-shaped substrate 1. For example, when a device is made of an organic substance, an organic substance is applied to a minute area using the principle of bubble jet (registered trademark). Can be used. Further, an imprint technique or an ultra-surface layer patterning technique using an electrochemical surface reaction, which has been studied in recent years, can also be used.
[0041]
Also. In the case where the exposure apparatus 5 is an electron beam lithography apparatus or the like that requires a vacuum, a differential vacuum apparatus 15 as shown in FIG. To In FIG. 5, reference numeral 12 denotes an exhaust port for creating a low vacuum, 13 denotes an exhaust port for creating a medium vacuum, and 14 denotes an exhaust port for creating a high vacuum. Each exhaust port is connected to a vacuum pump (not shown).
Further, the differential exhaust device 15 may be arranged in the transport paths 9, 10, and 11.
[0042]
The step after exposure requires a heat treatment (PEB) step when a chemically amplified resist is used as the resist. This heat treatment step is performed by a heat treatment device 6 arranged at a stage subsequent to the exposure device 5. The heat treatment apparatus 6 has a hot plate, and performs heat treatment by passing the band-shaped continuous base material 1 between the upper surface plate 6-12 and the lower surface plate 6-13.
[0043]
One end of the strip-shaped continuous base material 1 transported from the exposure device 5 is transported onto a stage 6-11 disposed on the hot plate by a transport roller 6-21 disposed in a preceding stage of the hot plate. The transported strip-shaped continuous base material 1 is heat-treated. In the hot plate, the conveying speed of the strip-shaped continuous base material 1 and the lengths of the upper plate 6-12 and the lower plate 6-13, and the upper plate 6-12 and the upper plate 6-12 are heat-treated at a predetermined set temperature for a set time. The temperature of the lower plate 6-13 and the distance between the upper plate 6-12 and the lower plate 6-13 are set. The strip-shaped continuous base material 1 after the heat treatment is transferred to the transfer speed adjusting device 7 by the transfer rollers 6-22 arranged at the subsequent stage of the hot plate.
[0044]
In general, when a hot plate is used, the heating time is shorter than when an oven or the like is used. Therefore, it is desirable to use a hot plate as the heat treatment device 6 for the strip-shaped continuous base material 1.
In the transport speed adjusting device 7, the belt-shaped continuous base material 1 is relaxed by a predetermined length between the transport roller 7-21 and the transport roller 7-22, so that the belt-shaped continuous substrate 1 is pulled in each device. The transport speed of the continuous belt-shaped substrate 1 transported to the developing device 8 is adjusted.
By providing the transport speed adjusting device 7, unevenness in the processing time that is not constant among the devices and temporary variation in the processing speed in the devices can be absorbed, and the processing in each device is continuously performed. be able to.
[0045]
The belt-shaped continuous base material 1 that has passed through the transport speed adjusting device 7 is transported to the developing device 8.
In the developing device 8, the belt-shaped continuous base material 1 is immersed for a predetermined time in a tank filled with the developer 8-11 by the transport rollers 8-21 and the transport rollers 8-22. After a predetermined time has elapsed, the transport mechanism moves the belt-shaped continuous base material 1 for a predetermined length.
As described above, for example, when a tank filled with the developing solution 8-11 is used in the developing device 8, the belt-shaped continuous base material 1 is immersed in the tank so that a desired time is obtained. The belt-shaped continuous base material 1 is slackened. The rinsing step after the development can be configured using the same device as the developing device 8.
[0046]
A description will be given of a semiconductor manufacturing apparatus that performs processing of another process.
In the process using the solution, a manufacturing device can be realized by the same principle and configuration as the developing device 8 and the drying device described above.
Further, the film forming apparatus and the etching apparatus using plasma have the same configuration as the heat treatment apparatus, and are realized by arranging a plasma chamber in the heat treatment section and achieving high vacuum using the above-described differential evacuation apparatus 15. it can.
[0047]
Further, when it is necessary to perform stepwise etching using different gases, it can be realized by arranging a plurality of etching chambers in the transport direction of the base material. Further, by always operating one etching chamber under the same conditions, it is possible to maintain high etching stability or the stability of the quality of the formed film.
[0048]
Further, the implantation step, the film formation step, and the wiring formation step by ion implantation can be realized by using an apparatus having the same configuration as the above-described method.
Further, when the strip-shaped continuous base material 1 is to be cooled during the treatment, the surface temperature of the strip-shaped continuous base material 1 can be controlled by using a stage having a cooling mechanism.
In the present embodiment, an example in which the belt-shaped continuous base material 1 is applied to the manufacture of silicon alone, a silicon-based semiconductor such as silicon carbide or silicon germanium, or a compound semiconductor represented by gallium arsenide or indium phosphide has been described. Even when an organic semiconductor is used, the strip-shaped continuous base material 1 can be applied.
[0049]
In the case of manufacturing an organic semiconductor, it is easy to take this material-flexible configuration, and it is easy to store it in a container. Further, when an injection method such as an ink jet method is employed, an electronic circuit can be formed in the same manner as printing, so that the belt-shaped continuous base material 1 can be applied, and the merit is great.
[0050]
In the above-described second embodiment, the case where the transport speed adjuster 7 for adjusting the transport speed is disposed between the heat treatment device 6 and the developing device 8 has been described. It may be. Further, it may be incorporated in each device.
If a semiconductor manufacturing apparatus having a relatively slow processing speed is provided without disposing the transfer speed adjuster 7, the size of the processing tank or the processing chamber is adjusted so as to compensate for the delay in the processing speed. May be increased only in the specification length direction. Alternatively, the problem may be solved by arranging the processing tanks or processing chambers of the semiconductor manufacturing apparatus in series in the transport direction of the strip-shaped continuous base material 1.
[0051]
Further, in the above-described second embodiment, the case where the developing device 8 and the rinsing device are configured by different devices has been described. However, it is preferable that the developing device 8 and the rinsing device be a single device in view of functions or usage. The drying step after rinsing may be realized by blowing dry nitrogen gas or heating at a relatively low temperature, for example, 80 ° C. to 90 ° C., or a combination thereof.
[0052]
Further, in the second embodiment described above, the case where the transport mechanism is applied to the exposure device 5, the heat treatment device 7, and the developing device 8 has been described, but the present invention can be applied to a resist coating device, a heat treatment device, an ink jet injection device, and a molding device. .
Here, when applied to a molding apparatus, of the films laminated on the belt-shaped continuous base material 1, the film is heated to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the surface layer, and a mold in which a desired pattern is formed in advance is used. The pattern is formed by transferring the pattern formed on the mold to the material of the surface layer by pressing the mold against a predetermined position of the continuous band-shaped substrate 1 with the mold and the continuous band-shaped substrate 1 facing each other.
[0053]
As described above, by using the belt-shaped continuous base material 1, the transport mechanism in each step can be shared, and furthermore, the components of the apparatus can be reduced. This eliminates the need to redesign, and can reduce the cost of the apparatus.
Further, by using the same mechanism, the reliability of the entire mechanism system can be improved.
In addition, the use of the band-shaped continuous base material 1 enables downsizing of the stage, so that a processing chamber or a processing tank for storing the stage can be downsized. Therefore, each device can be reduced in size, and the devices themselves can be integrated and arranged.
[0054]
In addition, by using the band-shaped continuous base material 1, the number of chips that can be processed continuously can be increased, and the time required for transportation can be reduced.
Further, since the processing area and the uniformity can realize the same performance as before, the study required for increasing the diameter of the wafer becomes unnecessary by using the belt-shaped continuous base material.
[0055]
【The invention's effect】
According to the present invention, a continuously formed substrate having a semiconductor layer is used, a plurality of devices required for manufacturing a semiconductor device are arranged, and the belt-shaped continuous substrate is sequentially transported and processed, whereby a continuous process is performed. Since processing can be performed consistently and unnecessary time such as moving time between devices can be reduced, manufacturing time of a semiconductor device can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a belt-shaped continuous base material according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a belt-shaped continuous base material according to the present embodiment.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an example of the semiconductor manufacturing apparatus according to the first embodiment.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining an example of a semiconductor device manufacturing system according to a second embodiment;
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a differential exhaust device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Continuous strip-shaped base material, 2 ... Convey area | region, 3 ... Mark formation area, 4 ... Element formation area, 5 ... Exposure apparatus, 5-1 ... Continuous strip-shaped continuous base material container, 5-21, 5-22 ... Conveyance roller 5-3 Processing chamber, 5-31 Projection lens, 5-32 Stage, 5-33 Mounting surface, 5-6 Reticle, 5-7 Reticle stage, 6 Heat treatment apparatus, 6-1 ... heat treatment room, 6-11 ... stage, 6-12 ... upper plate, 6-13 ... lower plate, 6-21, 6-22 ... transport roller, 7 ... transport speed adjusting device, 7-1 ... transport speed adjusting unit , 7-21, 7-22, 7-23: conveying roller, 8: developing device, 8-1: developing section, 8-11: developing solution, 8-21, 8-22, 8-23: conveying roller, 9, 10, 11: conveying path, 12, 13, 14: exhaust port, 15: differential exhaust device.

Claims

A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: holding a continuously formed base material having a semiconductor layer on a mounting surface of a stage of a semiconductor manufacturing apparatus, and performing a predetermined process;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: sequentially transporting the base material to a mounting surface of the stage of the plurality of semiconductor manufacturing apparatuses, and performing the predetermined processing.

The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the base material is in a belt shape.

A strip-shaped substrate,
And a semiconductor layer formed on the substrate.

The belt-shaped continuous substrate according to claim 3,
The semiconductor layer is made of an inorganic semiconductor or an organic semiconductor.

The belt-shaped continuous base material according to claim 3 or 4,
A band-shaped continuous base material, wherein a mark structure for detecting at least holes and positions used for conveyance is formed in a predetermined region of the band-shaped continuous base material.

A treatment chamber for performing various treatments on a continuously formed substrate having a semiconductor layer,
A stage provided in the processing chamber to hold the base material;
A transport mechanism for transporting the substrate to the stage,
A transport control device that controls the transport speed of the transport mechanism,
The semiconductor manufacturing apparatus, wherein the transport mechanism is disposed before and after the stage in a transport direction of the substrate.

The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 6,
A semiconductor manufacturing apparatus, wherein the substrate is in a belt shape.

The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 6, wherein
A semiconductor manufacturing apparatus comprising a differential exhaust device for exhausting the processing chamber.

The semiconductor manufacturing apparatus according to any one of claims 6 to 8,
A semiconductor manufacturing apparatus comprising a plurality of processing chambers each having the stage in series.

A transport mechanism for transporting the continuously formed base material,
A transport control device that controls the transport speed of the transport mechanism,
The transport speed adjusting device, wherein the transport mechanisms are arranged at predetermined intervals.

A processing chamber for performing various types of processing on a continuously formed base material having a semiconductor layer, a stage provided in the processing chamber, and holding the base material, and A semiconductor manufacturing apparatus including a transport mechanism that is disposed before and after, and transports the base material to the stage, and a transport control device that controls a transport speed of the transport mechanism,
A transport mechanism for transporting the base material, which is disposed at a predetermined interval, and a transport speed adjusting device including a transport control device for controlling a transport speed of the transport mechanism,
The semiconductor device manufacturing system, wherein the substrate continuously moves the semiconductor manufacturing apparatus and the transport speed adjusting apparatus to perform various processes.

The manufacturing system of a semiconductor device according to claim 11,
The semiconductor device manufacturing system according to claim 1, wherein the semiconductor device is a resist coating device, an exposure device, a developing device, a heat treatment device, an inkjet ejecting device, and a molding device.

The semiconductor device manufacturing system according to claim 12,
The molding apparatus is configured to heat the film formed on the base material to a temperature higher than the glass transition temperature of the surface layer, and use a mold in which a desired pattern is formed in advance to face the mold and the base material. A pattern is formed by transferring the pattern formed on the mold to the material of the surface layer by pressing the mold to a predetermined position on the base material.