JP2000243679A - レジスト塗布装置およびベーキング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ウェハ上に塗布されたレジスト膜の膜厚均一性
の調整の自由度が大きく、さらなる膜厚均一性の向上が
可能なレジスト塗布装置およびベーキング装置を提供す
る。 【解決手段】水平に保持されたウェハＷにレジストＲを
滴下し、ウェハＷを回転させて当該ウェハＷ上にレジス
ト膜を形成するレジスト塗布装置であって、ウェハのレ
ジスト塗布面の裏面側からウェハＷに塗布されたレジス
トＲの温度を調節する温度調節手段としてのヒータ部４
０および温度調節部１１を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、ウェハ
上にレジストを塗布するレジスト塗布装置およびウェハ
に塗布されたレジストを加熱処理するベーキング装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】スピンコータと呼ばれる、水平にしたウ
ェハ上にレジストを滴下し、このウェハを回転させるこ
とにより、ウェハ上にレジスト膜を形成するレジスト塗
布装置では、レジスト膜の膜厚の均一性に影響を与える
要素としては、レジスト材料の他に、たとえば、ウェハ
上に滴下するレジストの温度、スピンコータのスピンカ
ップ内の温度および湿度、スピンカップの排気量、レジ
ストを塗布する際のプロセスシーケンス等がある。これ
らの各要素を調整することで、ウェハ上のレジスト膜の
均一性を改善することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、装置に
よっては、装置仕様や構成上の問題から、上記各調整要
素を調整できない場合もある。たとえば、レジストを複
数種類使用する条件下では、レジスト温度を制御する温
調器が全てのレジストに対して一つしかない場合もあ
る。このような場合には、各レジストを供給する各ノズ
ル系統の設定温度は同じとなり、設定するレジスト温度
は各レジスト膜の膜厚均一性の最大値と最小値のときの
温度の中間値とする。このため、膜厚均一性は全体的に
悪化することから、他の調整要素で膜厚均一性を向上さ
せる必要がある。また、たとえば、スピンカップの排気
量の場合も同様に、レジストの種類別に排気量が自動調
整される排気システムをスピンコータが備えている場合
には問題ないが、そうでない場合には、上記と同様に、
各レジスト膜の膜厚均一性の最大値と最小値のときの排
気量の中間値とする必要がある。以上のように、レジス
ト膜の膜厚均一性を改善する調整要素が複数あっても、
装置の仕様上の問題で調整できない調整要素が存在する
と、他の調整要素で補う必要があり、調整可能な調整要
素が多いほど膜厚均一性の向上を図ることができる。ま
た、上記した各調整要素だけでは、膜厚均一性の向上が
十分でない場合もある。

【０００４】本発明は、上述した問題に鑑みてなされた
ものであって、ウェハ上に塗布されたレジスト膜の膜厚
均一性の調整の自由度が大きく、さらなる膜厚均一性の
向上が可能なレジスト塗布装置およびベーキング装置を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のレジスト塗布装
置は、水平に保持されたウェハにレジストを滴下し、前
記ウェハを回転させて当該ウェハ上にレジスト膜を形成
するレジスト塗布装置であって、前記ウェハのレジスト
塗布面の裏面側から前記ウェハに塗布されたレジストの
温度を調節する温度調節手段を有する。

【０００６】本発明のレジスト塗布装置では、温度調節
手段によってウェハを通じてウェハに塗布されたレジス
トの温度が調整され、ウェハに塗布されたレジスト膜の
膜厚均一性の制御が可能になる。

【０００７】前記温度調節手段は、前記ウェハの裏面側
に設けられた電熱ヒータである。

【０００８】前記電熱ヒータは、複数の電熱ヒータから
なり、それぞれ独立に温度調整される。複数の電熱ヒー
タを設けてそれぞれ独立に温度調整することにより、ウ
ェハ面内で塗布されたレジストの温度分布を任意の温度
分布とすることができ、レジスト膜の膜厚均一性をより
精度良く制御可能となる。

【０００９】前記ウェハの裏面側の中心部を吸着保持
し、当該ウェハを回転させるスピンチャックを有し、前
記複数の電熱ヒータは、前記スピンチャックを中心に同
心円上に配置されている。

【００１０】前記電熱ヒータは、保護カバーによって囲
まれている。

【００１１】前記温度調節手段は、前記ウェハの裏面側
に設けられた温度調節された液体が供給、循環する温度
調節用容器からなる。

【００１２】前記ウェハの裏面側の中心部を吸着保持
し、当該ウェハを回転させるスピンチャックを有し、前
記複数の電熱ヒータは、前記スピンチャックを中心に同
心円上に配置され、かつ、各電熱ヒータは周方向に分割
されており、それぞれ独立に温度調整される。

【００１３】前記ウェハの周囲を囲い込むスピンカップ
を有し、前記スピンカップ内の温度および湿度を調整し
た雰囲気を供給するカップ内温湿度調整手段と、前記ウ
ェハ上に滴下されるレジストの温度を調節するレジスト
温度調節手段と、前記スピンカップ内の排気量を調整す
るカップ排気量調整手段とをさらに有する。

【００１４】本発明のベーキング装置は、レジストが塗
布されたウェハのレジスト塗布面の裏面側から前記ウェ
ハを加熱処理するベーキング装置であって、前記ウェハ
の裏面内で任意の温度分布を形成可能な加熱手段を有す
る。

【００１５】前記加熱手段は、複数の電熱ヒータからな
り、各電熱ヒータはそれぞれ独立に温度調整される。

【００１６】本発明のベーキング装置では、レジストが
塗布されたウェハを脱水ベーク、現像前ベーク、プリベ
ークまたはポストベークする際に、ウェハ面内における
レジスト膜の温度分布を任意に形成することができ、膜
厚均一性を制御可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。第１実施形態 図１は、本発明の一実施形態に係るレジスト塗布ユニッ
トの構成図である。図１において、レジスト塗布ユニッ
ト１は、基台２上に設けられたスピンカップ３と、レジ
スト塗布機構４と、温度調節部１１、カップ内温湿度調
整部１２、カップ排気量調整部１３、レジスト温度調節
部１４とを有している。

【００１８】スピンカップ３内には、ウェハＷを吸着保
持し、ウェハＷを回転させるスピンチャック３１と、ウ
ェハＷの下面側からウェハＷ上に塗布されるレジストの
温度を調整するヒータ部４０とが設けられている。スピ
ンチャック３１は、回転軸３１ａと吸着部３１ｂとを有
しており、吸着部３１ｂはウェハＷを回転軸３１ａ内に
形成された管路を通じて真空吸着し、この状態で回転軸
３１ａが駆動する。これにより、吸着保持されたウェハ
Ｗは、回転する。

【００１９】ここで、図２は上記したヒータ部４０の周
辺の構造を示す断面図であり、図３は図２の上面図であ
る。図２および図３に示すように、ヒータ部４０は複数
の電熱ヒータ４１ａ〜４１ｃを有しており、電熱ヒータ
４１ａ〜４１ｃはスピンチャック３１を中心に同心円上
に配置されている。電熱ヒータ４１ａ〜４１ｃは、レジ
スト塗布の際に使用する溶剤等の影響を回避するために
保護用ヒータボックス５２内に収容されている。また、
各電熱ヒータ４１ａ〜４１ｃは、それぞれ温度調節部１
１に電気的に接続されている。温度調節部１１は、各電
熱ヒータ４１ａ〜４１ｃの加熱温度をそれぞれ独立に制
御する。また、ウェハＷの下面側の外周に配設されたノ
ズル５１は、ウェハＷの端部が各工程で位置決め部など
と接触する場合に、レジストの欠けなどにより発塵する
ことがあるが、これを防止するためウェハの周辺部のレ
ジストを溶剤により取り除く、いわゆるエッジリンス用
の溶剤供給ノズルである。

【００２０】レジスト塗布機構４は、先端にレジストを
ウェハＷ上に供給するレジスト供給ノズル５ａが設けら
れたレジスト供給管５と、レジスト供給管５を保持する
アーム６と、アーム６のｘ軸およびｙ軸方向の移動を行
うｘｙテーブル７と、ｘｙテーブル７を保持するシリン
ダ軸８のｚ軸方向の移動およびθ方向の回転を行う回転
リフト９と、レジストＲを供給する図示しないレジスト
供給装置と、レジスト供給装置から供給されるレジスト
Ｒの温度を調整してレジスト供給管５に当該レジストＲ
を供給するレジスト温度調節部１４とを有している。

【００２１】レジスト供給ノズル５ａは、たとえば、ス
テンレスやテフロン樹脂等の材料から形成され、レジス
トのばた落ち防止やサックバック特性の向上の観点か
ら、形状、内径、外径等に種々の工夫が施されている。
レジスト温度調節部１４にレジストＲを供給する図示し
ないレジスト供給装置は、たとえば、レジストＲを精密
かつ再現性よく滴下するために、いわゆるダイヤフラム
ポンプと呼ばれる空気圧制御ポンプを有するものを使用
することができる。

【００２２】レジスト温度調節部１４は、上記のレジス
ト供給装置から供給されるレジストＲを、たとえば、シ
ーケンスプログラムによって規定された温度に制御し、
これをレジスト供給管５に供給する。

【００２３】アーム６は、Ｌ字状に形成され、水平に延
びる水平部によってレジスト供給管５を支持していると
ともに、ｘｙテーブル７上に固定されている。ｘｙテー
ブル７は、たとえば、ｘ軸およびｙ軸方向に移動可能に
保持されたテーブルにｘ軸およびｙ軸方向にそれぞれ螺
合された送りネジ軸を駆動モータによって回転させるこ
とによって、ｘ軸およびｙ軸方向の任意の位置に位置決
めされる。回転リフト９は、たとえば、高圧エア等によ
って駆動され、シリンダ軸８のｚ軸方向の移動およびθ
方向の回転を行う。ｘｙテーブル７および回転リフト９
の制御は、図示しない制御装置によって行われ、レジス
ト供給ノズル５ａは、スピンカップ３内のスピンチャッ
ク３１に装着されたウェハＷの上方の任意の位置に移動
位置決めされる。

【００２４】カップ内温湿度調整部１２は、たとえば、
恒温機能および恒湿機能を有するクリーンベンチから構
成されており、所定の温度および湿度に調整されたエア
Ｇをスピンカップ３内に供給するとともに、その供給量
も調整可能となっている。なお、温度および湿度は、予
め用意されたシーケンスプログラムによって規定されて
いる。

【００２５】カップ排気量調整部１３は、スピンカップ
３内の空気Ｇの排気量を制御する。具体的には、たとえ
ば、スピンカップ３に形成された排気口の開閉量を制御
してエアＧの排気量を調整する。なお、エアＧの排気量
は、予め用意されたシーケンスプログラムによって規定
されている。

【００２６】次に、上記構成のレジスト塗布ユニット１
の動作について説明する。まず、カップ内温湿度調整部
１２からこれから塗布するレジストＲの種類に応じて設
定された温度および湿度のエアＧをスピンカップ３内に
供給する。これに加えて、カップ排気量調整部１３によ
ってスピンカップ３からのエアＧの排気量を塗布するレ
ジストＲの種類に応じて設定された排気量に調整する。

【００２７】次いで、スピンチャック３１にチャッキン
グされたウェハＷを設定された回転数で回転させるとと
もに、レジスト供給管５を保持するアーム６を駆動して
レジスト供給ノズル５ａをウェハＷの回転中心上に移動
する。

【００２８】一方、ウェハＷの下部に設けられたヒータ
部４０によって、予め用意されたシーケンスプログラム
にしたがって、ウェハＷの面内で予め設定された温度分
布を形成する。たとえば、ウェハＷ上に供給されるレジ
スト温度調節部１４によって温度調整されたレジストＲ
の温度が高くなるほど、ウェハＷの中心部のレジスト膜
の膜厚が厚くなる場合を想定する。このような場合に、
たとえば、レジスト温度調節部１４による温度調整に代
えて温度調節部１１によってウェハＷ面内の温度分布を
中心部から周囲に向かって温度が下降する温度分布に調
整する。具体的には、ウェハＷの中心部側に位置する電
熱ヒータ４１ａから外周に位置する電熱ヒータ４１ｃに
向けて加熱温度が高くなるように、温度調節部１１によ
って調整する。すなわち、ウェハＷの中心部側に位置す
る電熱ヒータ４１ａから外周に位置する電熱ヒータ４１
ｃに向けて温度勾配を形成する。

【００２９】この状態で、所定速度で回転するウェハＷ
の中心部に、レジスト供給ノズル５ａからレジストＲを
所定量滴下する。ウェハＷ上に滴下されたレジストＲ
は、ウェハＷの回転による遠心力によってウェハＷの外
周に向けて広がり、ウェハＷ上にレジスト膜が形成され
る。このとき、ウェハＷの中心部側の温度はウェハＷの
外周側よりも低く、ウェハＷの中心部側に存在するレジ
ストＲは外周側よりも固化しにくい。このため、ウェハ
Ｗの中心部に滴下されたレジストＲは、ウェハＷの外周
に向けて広がる前に固化しにくく、ウェハＷの中心部と
外周部とで固化するタイミングを調整することが可能と
なる。この結果、ウェハＷ上に形成されたレジスト膜の
膜厚均一性を制御でき、各電熱ヒータ４１ａ〜４１ｃに
よって形成する温度分布を調整することで、レジスト膜
の膜厚均一性を向上させることができる。

【００３０】以上のように、本実施形態によれば、ウェ
ハＷの下面側に温度調整が可能なヒータ部４０を設けた
ことで、たとえば、レジスト温度調節部１４の調整温度
が固定であってレジストＲの種類毎に温度調整ができな
いような場合に、ヒータ部４０および温度調整部１１に
よってレジストＲの温度調整が可能となって、レジスト
Ｒの種類毎に膜厚均一性の制御が可能となる。また、本
実施形態では、ヒータ部４０に複数の電熱ヒータ４１ａ
〜４１ｃを設け、各電熱ヒータ４１ａ〜４１ｃをそれぞ
れ独立に温度制御可能な構成としたことで、レジストＲ
を塗布するウェハＷ面内で温度分布を任意に形成するこ
とが可能になり、レジスト膜の膜厚均一性のより精度良
く制御することができ、この結果、レジスト膜の膜厚均
一性を向上させることができる。さらに、本実施形態に
よれば、レジスト膜の膜厚の均一性に影響を与える要素
であるレジスト温度、カップ内排気量、カップ内温湿度
をそれぞれ調整するカップ内温湿度調整部１２、カップ
排気量調整部１３、レジスト温度制御部１４に加えて、
ウェハＷ上に塗布されたレジスト膜の温度を直接制御可
能なヒータ部および温度制御部１１を備えたことで、レ
ジスト膜の膜厚の均一性を調整するパラメータが増加
し、様々な調整要素の組合せによって調整の自由度が増
し、膜厚均一性の制御が可能になる。

【００３１】変形例１ 図４は、上述した実施形態のヒータ部４０の変形例を示
す図である。図４に示すヒータ部は、スピンチャック３
１を中心に同心円上に複数の電熱ヒータ６１ａ〜６１ｃ
を有しており、各電熱ヒータ６１ａ〜６１ｃは周方向に
４分割されている。分割された電熱ヒータ６１ａ１〜６
１ａ４、６１ｂ１〜６１ｂ４および６１ｃ１〜６１ｃ４
の合計１２個は、それぞれ独立に温度制御される。本実
施形態では、電熱ヒータ６１ａ１〜６１ａ４、６１ｂ１
〜６１ｂ４および６１ｃ１〜６１ｃ４をウェハＷの半径
方向および周方向に配置する構成としたことにより、さ
らに豊富なバリエーションでウェハＷ面内の温度分布を
形成することができる。特に、上述した実施形態と比較
した場合に、ウェハＷの中心部から外周部に向けて温度
勾配を形成することができるだけでなく、ウェハＷの回
転方向についても温度勾配を形成することができ、レジ
スト膜の膜厚均一性のさらに緻密な制御が可能となる。

【００３２】第２実施形態 図５は、本発明の第２の実施形態に係るレジスト塗布装
置のヒータ部の構成を示す断面図である。図５におい
て、図示しないスピンカップ内には、ウェハＷを吸着保
持し、ウェハＷを回転させるスピンチャック３１と、ウ
ェハＷの下面側からウェハＷ上に塗布されるレジストの
温度を調整するヒータ部５２とが設けられている。ヒー
タ部５２は、温度調節された媒体Ｌ、たとえば、温水が
充填される内腔を有する収容ボックス５３からなってお
り、収容ボックス５３の供給部５３ａから温度調節され
た媒体Ｌが供給される。収容ボックス５３内に供給され
た媒体Ｌは、収容ボックス５３内を循環して排出部５３
ｂから排出される。このような構成とすることにより、
ヒータ部５２は、ウェハＷを裏面側から媒体Ｌの温度に
相当する温度調節することができ、この結果、ウェハＷ
上に塗布されたレジスト膜の膜厚均一性を制御すること
が可能となる。なお、本実施形態では、ヒータ部５２
は、ウェハＷ面内で均一の温度となるが、上述の実施形
態と同様に、ヒータ部５２をたとえば、同心円上に複数
のヒータ部に分割し、それぞれ独立に温度調整された媒
体Ｌを各分割されたヒータ部に供給する構成とすること
も可能である。

【００３３】第３実施形態 図６は、本発明に係るベーキング装置の一実施形態を示
す構成図である。ベーキング装置は、ウェハに塗布され
たレジストをレジスト塗布工程、または現像工程の前後
で加熱処理するための装置である。加熱処理工程とし
て、具体的には、たとえば、単一波長の光で露光した場
合の定在波効果によるレジストパターンの変形を軽減す
るため、露光後現像前に行う現像前ベークや、レジスト
処理の前処理として、レジストとウェハの密着性を強め
るために、水分を取り除くための脱水ベークや、ウェハ
上にレジストを塗布した後、レジスト膜中の残留溶剤の
蒸発とレジスト膜とウェハとの密着性の強化のために実
施するプリベークや、現像によるレジストパターンの形
成後、レジスト膜中または表面に残留した現像液、リン
ス液を蒸発除去し、レジストの硬化、ウェハとの密着性
強化を行うためのポストベークがある。これらの各加熱
処理工程では、レジスト膜の種類、レジスト膜の形成状
態等の条件に合わせてウェハを加熱する際の温度分布を
最適化することにより、レジスト膜の膜厚均一性を制御
し、膜厚均一性を向上することができる。

【００３４】図６において、ホットプレート部７０内に
は、複数の電熱ヒータ７１ａ〜７１ｆが内蔵されてい
る。これら各電熱ヒータ７１ａ〜７１ｆには、温度調整
部７６と電気的に接続されている。温度調整部７６は、
各電熱ヒータ７１ａ〜７１ｆをそれぞれ独立に温度調整
可能となっている。ホットプレート部７０の上面７０ａ
上には、上面７０ａとウェハＷとの裏面の間に所定量の
ギャップを形成するためのギャップピン７３が設けられ
ており、このギャップピン７３上にウェハＷが載置され
る。

【００３５】上記構成のベーキング装置では、各電熱ヒ
ータ７１ａ〜７１ｆによってウェハＷ面内の温度分布が
任意に形成され、この状態のベーキング装置にレジスト
が塗布されたウェハＷが載置され、現像前ベーク、脱水
ベーク、プリベーク、ポストベーク等の加熱処理におい
て、ウェハＷ面内で最適な温度分布を形成することが可
能となり、レジスト膜の膜厚均一性を向上させることが
できる。

【００３６】

【発明の効果】本発明のレジスト塗布装置によれば、ウ
ェハ上に塗布されたレジスト膜の膜厚均一性の調整の自
由度を大きくでき、さらなる膜厚均一性の向上が可能と
なる。本発明のベーキング装置によれば、現像前ベー
ク、脱水ベーク、プリベーク、ポストベーク等の加熱処
理において、レジストが塗布されたウェハ面内で最適な
温度分布を形成することができ、レジスト膜の膜厚均一
性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るレジスト塗布ユニッ
トの構成図である。

【図２】ヒータ部４０の周辺の構造を示す断面図であ
る。

【図３】図２の上面図である。

【図４】ヒータ部の変形例を示す説明図である。

【図５】本発明の他の実施形態に係るレジスト塗布の構
成を示す断面図である。

【図６】本発明のさらに他の実施形態に係るホットプレ
ートの構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１…レジスト塗布ユニット、１１…温度調節部、４０…
ヒータ部、Ｗ…ウェハ、Ｒ…レジスト。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平に保持されたウェハにレジストを滴下
   し、前記ウェハを回転させて当該ウェハ上にレジスト膜
   を形成するレジスト塗布装置であって、 前記ウェハのレジスト塗布面の裏面側から前記ウェハに
   塗布されたレジストの温度を調節する温度調節手段を有
   するレジスト塗布装置。
2. 【請求項２】前記温度調節手段は、前記ウェハの裏面側
   に設けられた電熱ヒータである請求項１に記載のレジス
   ト塗布装置。
3. 【請求項３】前記電熱ヒータは、複数の電熱ヒータから
   なり、それぞれ独立に温度調整される請求項２に記載の
   レジスト塗布装置。
4. 【請求項４】前記ウェハの裏面側の中心部を吸着保持
   し、当該ウェハを回転させるスピンチャックを有し、 前記複数の電熱ヒータは、前記スピンチャックを中心に
   同心円上に配置されている請求項３に記載のレジスト塗
   布装置。
5. 【請求項５】前記電熱ヒータは、保護カバーによって囲
   まれている請求項２に記載のレジスト塗布装置。
6. 【請求項６】前記温度調節手段は、前記ウェハの裏面側
   に設けられた温度調節された液体が供給、循環する温度
   調節用容器からなる請求項１に記載のレジスト塗布装
   置。
7. 【請求項７】前記ウェハの裏面側の中心部を吸着保持
   し、当該ウェハを回転させるスピンチャックを有し、 前記複数の電熱ヒータは、前記スピンチャックを中心に
   同心円上に配置され、かつ、各電熱ヒータは周方向に分
   割されており、それぞれ独立に温度調整される請求項３
   に記載のレジスト塗布装置。
8. 【請求項８】前記ウェハの周囲を囲い込むスピンカップ
   を有し、 前記スピンカップ内の温度および湿度を調整した雰囲気
   を供給するカップ内温湿度調整手段と、 前記ウェハ上に滴下されるレジストの温度を調節するレ
   ジスト温度調節手段と、 前記スピンカップ内の排気量を調整するカップ排気量調
   整手段とをさらに有する請求項１に記載のレジスト塗布
   装置。
9. 【請求項９】レジストが塗布されたウェハのレジスト塗
   布面の裏面側から前記ウェハを加熱処理するベーキング
   装置であって、 前記ウェハの裏面内で任意の温度分布を形成可能な加熱
   手段を有するベーキング装置。
10. 【請求項１０】前記加熱手段は、複数の電熱ヒータから
    なり、各電熱ヒータはそれぞれ独立に温度調整される請
    求項９に記載のベーキング装置。