JPH04239721A - フォトレジスト塗布方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フォトレジストの塗布
技術に関し、特に、半導体ウエハの表面にフォトレジス
トを塗布した後、ウエハ周辺部に残った余剰のフォトレ
ジストを除去する工程に適用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路装置のレジストプロセス
では、酸化膜、窒化膜、金属膜などの薄膜を堆積した半
導体ウエハの表面にフォトレジストを塗布し、光や電子
線などの露光光を用いて上記フォトレジストにマスクパ
ターンを転写する。

【０００３】ウエハの表面にフォトレジストを塗布する
には、スピン塗布装置（スピンナ）が使用される。スピ
ン塗布装置を用いたフォトレジスト塗布工程では、ウエ
ハ表面に均一な膜厚のフォトレジストを塗布することが
最重要課題となる。フォトレジストの膜厚のばらつきは
、露光装置のアライメント精度の低下、ひいてはウエハ
上に形成される集積回路パターンの寸法ばらつきの原因
となるからである。

【０００４】スピン塗布装置を用いてウエハの表面にフ
ォトレジストを塗布するには、ウエハを塗布カップのス
ピンチャック上に水平に保持し、このスピンチャックを
所定の速度で水平方向に回転させながら、スピンチャッ
クの上方に配置したノズルの先端からウエハの中心部に
フォトレジストを吐出する。これにより、ウエハの表面
に被着したフォトレジストは、遠心力によってウエハの
周辺方向に流動し、ウエハの表面全体に均一に濡れ広が
る。

【０００５】このとき、ウエハの周辺部に達したフォト
レジストの余剰分は、遠心力によってウエハから分離、
除去されるが、一部はウエハの周辺部に溜り、これが乾
燥後に異物となってウエハ表面に再付着すると、露光不
良などを引き起こす原因となる。

【０００６】このような理由から、スピン塗布装置を用
いた従来のフォトレジスト塗布工程では、ウエハの表面
にフォトレジストを被着した後、回転するウエハの周辺
部にフォトレジストの溶剤をノズルにより噴出し、周辺
部に溜まった余剰のフォトレジストを溶剤とともに分離
、除去する、いわゆる縁取り作業を行っていた。

【０００７】なお、スピン塗布装置を用いたフォトレジ
ストの塗布技術については、工業調査会、昭和６３年１
２月１０日発行の「電子材料別冊、超ＬＳＩ製造・試験
装置ガイドブック」に記載がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記縁取り
作業を行うと、いったんウエハの表面に均一に被着され
たフォトレジストが回転するウエハの遠心力によってウ
エハの周辺方向に流動するため、集積回路パターンやア
ライメントパターンの段差部では、フォトレジストの膜
厚がウエハの中心側と周辺側とで非対称となり、露光装
置のアライメント精度が低下してしまうという問題を引
き起こすことが本発明者の検討によって明らかとなった
。このような問題は、ウエハが大口径化するにつれて一
層顕著になるものと考えられる。

【０００９】本発明は、上記した問題点に着目してなさ
れたものであり、その目的は、ウエハの周辺部に溜まっ
た余剰のフォトレジストを溶剤で除去する縁取り作業を
行う際に、ウエハの段差部でフォトレジストの膜厚が非
対称になるのを防止することのできる技術を提供するこ
とにある。

【００１０】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】（１）．本願の一発明は
、ウエハを回転させながらその表面にフォトレジストを
塗布した後、このフォトレジストをベークし、次いで、
ウエハを回転させながらその周辺部にフォトレジストの
溶剤を噴出することにより、ウエハの周辺部に溜まった
余剰のフォトレジストを除去するものである。

【００１２】（２）．本願の一発明は、ウエハを回転さ
せながらその表面にフォトレジストを塗布した後、この
フォトレジストをベークし、次いで、ウエハの周辺部に
露光光を照射した後、ウエハの周辺部に現像液を塗布す
ることにより、ウエハの周辺部に溜まった余剰のフォト
レジストを除去するものである。

【００１３】

【作用】上記した手段によれば、ウエハの周辺部に溜ま
った余剰のフォトレジストを除去する縁取り工程に先立
って、フォトレジストをベークして硬化させることによ
り、縁取りを行う際に回転するウエハの遠心力によって
フォトレジストがウエハの周辺方向に流動するのを防止
できるため、縁取りを行った後にウエハの段差部でフォ
トレジストの膜厚が非対称となることはない。

【００１４】

【実施例】図１にフォトレジスト塗布装置１の一実施例
を示す。このフォトレジスト塗布装置１は、複数枚のウ
エハ２を収容するローダ３と、ウエハ２の表面にフォト
レジストを塗布する塗布処理部４と、フォトレジストを
ベークする第一のベーキング部５と、ウエハ２の周辺部
に溜まった余剰のフォトレジストを除去する縁取り部６
と、フォトレジストをベークする第二のベーキング部７
と、上記一連の工程が完了したウエハ２を収容するアン
ローダ８とにより構成されている。上記塗布処理部４か
ら第二のベーキング部７までの間には、ウエハ２を搬送
する搬送アーム９が設けられている。

【００１５】上記フォトレジスト塗布装置１を用いた本
実施例のフォトレジスト塗布工程を図２に示すフローに
従って説明する。まず、ローダ３に収容されたウエハ２
は、一枚ずつ塗布処理部４へと搬送される。塗布処理部
４は、例えば第一および第二の恒温プレートを有してい
る。第一の恒温プレートに吸着、保持されたウエハ２は
、１５０℃程度に加熱され、その表面に吸着した水分が
除去される。このとき、ウエハ２の表面の接着性を強化
するため、例えばヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）
を用いた疎水化処理を行ってもよい。

【００１６】第一の恒温プレートで脱水処理が完了した
ウエハ２は、第二の恒温プレートに吸着、保持される。 第二の恒温プレートは、第一の恒温プレートで加熱され
たウエハをフォトレジスト塗布に最適な温度になるまで
冷却する。この最適温度は、例えば２３℃程度である。

【００１７】最適温度まで冷却されたウエハ２は、第二
の恒温プレートから図３に示す塗布カップ１０に搬送さ
れる。上下が開口された略円筒形の塗布カップ１０の中
央には、ウエハ２を水平に保持するスピンチャック１１
が配置されている。スピンチャック１１は、モータ１２
の駆動によって水平面内を毎分数百回転〜数千回転の速
度で回転する。スピンチャック１１に保持されたウエハ
２の上方においてスピンチャック１１の回転軸上には、
ウエハ２の表面にフォトレジストを供給するレジスト供
給ノズル１３が配置されている。また、塗布カップ１０
の壁面においてウエハ２とほぼ同じ高さの位置には、傾
斜部１４が設けられ、ウエハ２から飛散したフォトレジ
ストが下方に落下し易いようになっている。

【００１８】ウエハ２の表面にフォトレジストを塗布す
るには、ウエハ２を真空吸着によりスピンチャック１１
に保持した後、モータ１２に通電し、ウエハ２を所定の
速度で回転させる。続いて、レジスト供給ノズル１３の
先端から所定量のフォトレジストを吐出する。これによ
り、高速で回転するウエハ２の表面に被着したフォトレ
ジストは、遠心力によって周辺方向に流動し、ウエハ２
の表面全体に均一に濡れ広がる。

【００１９】ウエハ２の周辺部に達したフォトレジスト
の余剰分は、ウエハ２を離れて塗布カップ１０に向かっ
て飛散し、その内壁に被着する。塗布カップ１の内壁に
被着したフォトレジストの大部分は、傾斜部１４に沿っ
て落下するが、一部は跳ね返ってミストとなり、これが
ウエハ２に向かって飛散する。塗布カップ１０には、上
方からエアー排気口１５へと向かって流れるエアーが供
給されており、このエアーが上記ミストのウエハ２への
再付着を防ぐようになっている。このように、ウエハ２
の周辺部に達したフォトレジストの余剰分は、その大部
分が遠心力によってウエハ２から分離、除去されるが、
一部はウエハ２の周辺部に残留する。

【００２０】フォトレジストの塗布が完了したウエハ２
は、搬送アーム９によってベーキング部５へと搬送され
、一次ソフトベーク処理に付される。図４に示すように
、搬送アーム９は、ウエハ２の周辺部と接触しないよう
な構造になっており、これにより、ウエハ２の周辺部に
溜まったフォトレジストが搬送アーム９に被着しないよ
うになっている。

【００２１】ベーキング部５は、例えばプロキシミティ
（非接触）方式のホットプレートからなり、ウエハ２は
、このホットプレート上で所定の温度に加熱される。 このベーキング部５での一次ソフトベーク処理は、フォ
トレジストの表面を硬化させる程度でよく、フォトレジ
ストを完全に硬化させる必要はない。

【００２２】一次ソフトベーク処理が完了したウエハ２
は、搬送アーム９によって縁取り部６へと搬送され、こ
こで周辺部に溜まったフォトレジストを除去する縁取り
作業に付される。図５に示すように、縁取り部６は、前
記塗布処理部４に設けられた塗布カップ１０と類似した
構成になっている。すなわち、カップ１６の中央には、
ウエハ２を水平に保持するスピンチャック１１が配置さ
れている。スピンチャック１１は、モータ１２の駆動に
よって水平面内を回転する。スピンチャック１１に保持
されたウエハ２の周辺部の上方もしくは下方には、フォ
トレジストの溶剤（例えば、エチルセルソルブアセテー
ト）を供給する溶剤供給ノズル１７が配置されている。

【００２３】ウエハ２の周辺部に溜まったフォトレジス
トを除去するには、ウエハ２を真空吸着によりスピンチ
ャック１１に保持した後、モータ１２に通電し、ウエハ
２を所定の速度で回転させる。続いて、溶剤供給ノズル
１７の先端から溶剤をウエハ２の周辺部に噴出する。ウ
エハ２の周辺部に溜まった余剰のフォトレジストは、こ
の溶剤によって溶解され、溶剤とともにウエハ２から分
離、除去された後、カップ１６の底部の排液口１８を通
じて排出される。

【００２４】フォトレジストの縁取りが完了したウエハ
２は、搬送アーム９によって第二のベーキング部７へと
搬送され、二次ソフトベーク処理に付される。第二のベ
ーキング部７は、例えば前記第一のベーキング部と同様
、プロキシミティ方式のホットプレートからなり、ウエ
ハ２は、このホットプレート上で所定の温度に加熱され
る。このベーキング部７での二次ソフトベーク処理は、
前記縁取り工程で再溶解したウエハ２周辺部の近傍のフ
ォトレジストを硬化させるために行われる。

【００２５】二次ソフトベーク処理が完了したウエハ２
は、いったんアンローダ８に収容され、その後、必要に
応じて裏面の洗浄処理が行われた後、露光装置へと搬送
される。

【００２６】このように、本実施例のフォトレジスト塗
布工程では、ウエハ２の周辺部に溜まった余剰のフォト
レジストを除去する縁取り作業に先立って、フォトレジ
ストをソフトベークしてその表面を硬化させる。これに
より、縁取りを行う際に回転するウエハ２の遠心力によ
ってフォトレジストがウエハ２の周辺方向に流動するこ
とはないので、ウエハ２上に形成された集積回路パター
ンやアライメントパターンなどの段差部でフォトレジス
トの膜厚が非対称となるのを防止することができる。

【００２７】これにより、露光装置のアライメント精度
の低下を防止することができるので、ウエハ２上に形成
される集積回路パターンの寸法ばらつきが回避され、半
導体集積回路装置の製造歩留りが向上する。

【００２８】図６にフォトレジスト塗布装置１の他の実
施例を示す。このフォトレジスト塗布装置１は、ローダ
３、塗布処理部４、ベーキング部５、現像部１９、アン
ローダ８および搬送アーム９より構成されている。

【００２９】上記フォトレジスト塗布装置１を用いた本
実施例のフォトレジスト塗布工程を図７に示すフローに
従って説明する。まず、ローダ３に収容されたウエハ２
は、一枚ずつ塗布処理部４へと搬送される。ウエハ２は
、まず前記実施例と同様、第一の恒温プレート上で脱水
処理、次いで第二の恒温プレート上で冷却処理にそれぞ
れ付された後、図８に示す塗布カップ１０へと搬送され
る。

【００３０】塗布カップ１０は、スピンチャック１１に
保持されたウエハ２の周辺部の上方に光ファイバなどか
らなる露光光供給手段２０が設けられている他は、前記
実施例の塗布カップ１０と同様の構成になっている。す
なわち、塗布カップ１０は、後述するフォトレジスト塗
布およびソフトベークが完了したウエハ２の周辺部を露
光する露光部を兼ねている。

【００３１】ウエハ２の表面にフォトレジストを塗布す
る方法は、前記実施例で述べた方法と同様であるため、
その説明は省略する。フォトレジストの塗布が完了した
ウエハ２は、搬送アーム９によってベーキング部５へと
搬送され、ソフトベーク処理に付される。ベーキング部
５は、前記実施例と同様、例えばプロキシミティ方式の
ホットプレートからなり、ウエハ２は、このホットプレ
ート上で所定の温度に加熱される。

【００３２】ソフトベーク処理が完了したウエハ２は、
搬送アーム９によって露光部を兼ねた塗布カップ１０に
戻され、周辺部のフォトレジストの露光処理が行われる
。ウエハ２の周辺部のフォトレジストを露光するには、
スピンチャック１１に保持されたウエハ２を所定の速度
で回転させ、露光光供給手段２０から紫外線などの露光
光を照射することにより、ウエハ２の周辺部のフォトレ
ジストのみを選択的に露光する。または、ソフトベーク
せずに塗布後、低速回転でウエハの周辺を選択的に露光
した後、ソフトベークしてもよい。

【００３３】周辺部の露光処理が完了したウエハ２は、
搬送アーム９によって現像部１９へと搬送され、ここで
周辺部に溜まったフォトレジストを除去する縁取り作業
に付される。図９に示すように、現像部１９は、前記塗
布カップ１０と類似した構成になっている。すなわち、
カップ１６の中央には、ウエハ２を水平に保持するスピ
ンチャック１１が配置されており、スピンチャック１１
は、モータ１２の駆動によって水平面内を回転する。ス
ピンチャック１１に保持されたウエハ２の周辺部の上方
には、フォトレジストの現像液（水酸化テトラメチルア
ンモニウムなどのアルカリ水溶液）を供給する現像液供
給ノズル２１が配置されている。

【００３４】ウエハ２の周辺部に溜まったフォトレジス
トを除去するには、ウエハ２を真空吸着によりスピンチ
ャック１１に保持した後、モータ１２に通電し、ウエハ
２を所定の速度で回転させる。続いて、現像液供給ノズ
ル２１の先端から現像液をウエハ２の周辺部に噴出する
。現像液供給ノズル２１は、ウエハ周辺から中心に向か
って移動する事が可能である。ウエハ２の周辺部に溜ま
った余剰のフォトレジストは、この現像液によって溶解
され（この場合、フォトレジストはポジ型のフォトレジ
ストである）、現像液とともにウエハ２から分離、除去
される。現像液は、カップ１６の底部に設けられた図示
しない循環パイプを通じて現像液供給ノズル２１の先端
から再びウエハ２の周辺部に噴出される。もしくは、ウ
エハ前面に現像液を供給しウエハ周辺の縁取りをしても
よい。

【００３５】フォトレジストの縁取りが完了したウエハ
２は、いったんアンローダ８に収容され、その後、必要
に応じて裏面の洗浄処理が行われた後、露光装置へと搬
送される。

【００３６】このように、本実施例のフォトレジスト塗
布工程では、ウエハ２の周辺部に溜まった余剰のフォト
レジストを露光、現像によって除去する縁取り作業に先
立って、フォトレジストをソフトベークしてその表面を
硬化させる。これにより、縁取りを行う際に回転するウ
エハ２の遠心力によってフォトレジストがウエハ２の周
辺方向に流動することはないので、前記実施例と同様の
効果を得ることができる。

【００３７】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００３８】フォトレジスト塗布装置の第一の実施例で
は、塗布処理部と縁取り部とを別体に構成したが、塗布
処理部の塗布カップに溶剤供給ノズルを設け、塗布処理
部と縁取り部とを一体に構成してもよい。この場合、ウ
エハの処理効率が低下する不利益がある反面、フォトレ
ジスト塗布装置を小形化することができる。

【００３９】フォトレジスト塗布装置の第一の実施例で
は、第一のベーキング部と第二のベーキング部とを別体
に構成したが、第二のベーキング部を廃止し、第一のベ
ーキング部で一次ソフトベークと二次ソフトベークとを
交互に行うこともできる。この場合も、ウエハの処理効
率が低下する不利益がある反面、フォトレジスト塗布装
置を小形化することができる。また、一次ソフトベーク
でフォトレジストを充分に硬化させた場合は、縁取り工
程でウエハ周辺部近傍のフォトレジストが再溶解するこ
とは殆どないので、この場合は、二次ソフトベーク処理
を省略することができる。

【００４０】フォトレジスト塗布装置の第二の実施例で
は、塗布処理部と露光部とを一体に構成したが、これら
を別体に構成してもよい。この場合は、フォトレジスト
塗布装置が大形化する不利益がある反面、ウエハの処理
効率が向上する。

【００４１】フォトレジスト塗布装置のベーキング部は
、プロキシミティ方式のホットプレートに限らず、熱風
炉などを用いることもできる。

【００４２】

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。

【００４３】（１）．ウエハを回転させながらその表面
にフォトレジストを塗布した後、このフォトレジストを
ベークし、次いで、ウエハを回転させながらその周辺部
にフォトレジストの溶剤を噴出することによってウエハ
の周辺部に溜まった余剰のフォトレジストを除去するこ
とにより、縁取り作業を行う際にウエハの段差部でフォ
トレジストの膜厚が非対称になるのを防止することがで
きる。

【００４４】（２）．ウエハを回転させながらその表面
にフォトレジストを塗布した後、このフォトレジストを
ベークし、次いで、ウエハの周辺部に露光光を照射した
後、ウエハの周辺部に現像液を塗布することによってウ
エハの周辺部に溜まった余剰のフォトレジストを除去す
ることにより、前記同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるフォトレジスト塗布装
置の全体構成図である。

【図２】このフォトレジスト塗布装置を用いたフォトレ
ジスト塗布方法のフロー図である。

【図３】このフォトレジスト塗布装置の塗布処理部を示
す要部断面図である。

【図４】このフォトレジスト塗布装置の搬送アームを示
す要部断面図である。

【図５】このフォトレジスト塗布装置の縁取り部を示す
要部断面図である。

【図６】本発明の他の実施例であるフォトレジスト塗布
装置の全体構成図である。

【図７】このフォトレジスト塗布装置を用いたフォトレ
ジスト塗布方法のフロー図である。

【図８】このフォトレジスト塗布装置の塗布処理部を示
す要部断面図である。

【図９】このフォトレジスト塗布装置の現像部を示す要
部断面図である。

【符号の説明】

１　　フォトレジスト塗布装置 ２　　半導体ウエハ ３　　ローダ ４　　塗布処理部 ５　　ベーキング部 ６　　縁取り部 ７　　ベーキング部 ８　　アンローダ ９　　搬送アーム １０　　塗布カップ １１　　スピンチャック １２　　モータ １３　　レジスト供給ノズル １４　　傾斜部 １５　　エアー排気口 １６　　カップ １７　　溶剤供給ノズル １８　　排液口 １９　　現像部 ２０　　露光光供給手段 ２１　　現像液供給ノズル

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　半導体ウエハを回転させながら、その
   表面にフォトレジストを塗布する工程と、前記半導体ウ
   エハの表面に塗布されたフォトレジストをベークする工
   程と、前記半導体ウエハを回転させながら、その周辺部
   に前記フォトレジストの溶剤を噴出することにより、前
   記周辺部に溜まった余剰のフォトレジストを除去する縁
   取り工程とを有していることを特徴とするフォトレジス
   ト塗布方法。
2. 【請求項２】　　半導体ウエハを回転させながら、その
   表面にフォトレジストを塗布する工程と、前記半導体ウ
   エハの表面に塗布されたフォトレジストをベークする工
   程と、前記半導体ウエハを回転させながら、その周辺部
   に前記フォトレジストの溶剤を噴出することにより、前
   記周辺部に溜まった余剰のフォトレジストを除去する縁
   取り工程と、前記半導体ウエハの表面に塗布されたフォ
   トレジストを再度ベークする工程とを有していることを
   特徴とするフォトレジスト塗布方法。
3. 【請求項３】　　半導体ウエハを回転させながら、その
   表面にフォトレジストを塗布する工程と、前記半導体ウ
   エハの表面に塗布されたフォトレジストをベークする工
   程と、前記半導体ウエハの周辺部に露光光を照射する工
   程と、前記半導体ウエハの周辺部に現像液を塗布するこ
   とにより、前記周辺部に溜まった余剰のフォトレジスト
   を除去する工程とを有していることを特徴とするフォト
   レジスト塗布方法。
4. 【請求項４】　　半導体ウエハを回転させながら、その
   表面にフォトレジストを塗布する塗布処理部と、前記半
   導体ウエハの表面に塗布されたフォトレジストをベーク
   するベーキング部と、前記半導体ウエハの周辺部に前記
   フォトレジストの溶剤を供給する溶剤供給手段を備えた
   縁取り部とを有していることを特徴とするフォトレジス
   ト塗布装置。
5. 【請求項５】　　半導体ウエハを回転させながら、その
   表面にフォトレジストを塗布する塗布処理部と、前記半
   導体ウエハの表面に塗布されたフォトレジストをベーク
   するベーキング部と、前記半導体ウエハの周辺部に露光
   光を照射する露光光供給手段を備えた露光部と、前記半
   導体ウエハの周辺部に現像液を供給する現像液供給手段
   を備えた現像部とを有していることを特徴とするフォト
   レジスト塗布装置。