JPH0594944A - レジスト塗布方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スピンコート法で塗布したレジスト膜の半導
体ウェハ毎、また半導体ウェハ内でのばらつき低減して
均一な膜厚を得る。また少ないレジスト種で広範囲にわ
たる膜厚形成を可能にする。 【構成】 半導体ウェハ表面にレジスト材を滴下するに
あたり、雰囲気の温度に対してレジスト材の温度を２℃
以上に高めて滴下する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウェハにレジ
ストを塗布する方法に関し、塗布したレジスト膜厚のば
らつきを低減して均一な膜厚を得ようとするもので、特
に低粘度レジストで、厚膜を形成する際に均一な膜厚を
得ようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造過程で多用されるホト
リソグラフィー技術において、レジストは被処理材を選
択的にエッチングを行うためのマスクとして作用する。
このレジストを半導体ウェハ表面に塗布するための方法
としては、スピンコート法、ローラコート法、スプレー
コート法等があるが、塗膜の安定性、均一性で有利なス
ピンコート法を用いるのが一般的である。このスピンコ
ート法は、水平に保持された半導体ウェハ表面に向けレ
ジスト材を滴下するとともにこの半導体ウェハをその場
で回転させて、この半導体ウェハ表面上にレジスト膜を
形成するものである。

【０００３】このスピンコート法においてレジスト膜厚
を決定する要因は多岐にわたる。例えばスピンモーター
回転数、レジスト材の粘度、雰囲気温度・湿度、ノズル
からのレジスト滴下量等である。レジストを均一に塗布
するために、これらの要因をそれぞれコントロールして
レジスト膜厚を制御している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
要因をコントロールしていても、レジスト膜厚が半導体
ウェハ毎に変動してしまうという問題があった。また半
導体ウェハ内の中央部と外周部とでも膜厚が異なってし
まうという問題もあった。これらはレジスト塗布雰囲気
の温度、また塗布しようとするレジスト材の温度が±１
℃程度は変動すること、さらに半導体ウェハ内の中央部
と外周部とでは温度が異なることによると考えられる。

【０００５】かかる問題に対して従来、スピンモーター
の回転数、スピンモーターの回転パターンあるいはノズ
ルからのレジスト滴下量によって制御を行っていたが、
制御が煩雑なばかりか膜厚変動に対しても不十分で、製
品歩留まり上問題を残していた。

【０００６】この他、エッチングしようとする下地の種
類によって塗布するレジスト膜厚を変更しようとする場
合に、上述したスピンモーターの回転数、スピンモータ
ーの回転パターンあるいはノズルからのレジスト滴下量
を変化させることによって所定の膜厚へ制御していたわ
けであるが、やはり変更したレジスト膜厚を均一に保持
し難く、塗膜を安定して得られなかった。なおレジスト
材を滴下するためのノズルを複数設け、塗布しようとす
るレジスト膜厚に応じて粘度の異なるレジスト材をノズ
ルから半導体ウェハに向けて供給するのは有利な方法で
あるが、レジスト毎に諸条件を設定する必要があり、ま
た設備が複雑になってしまう。

【０００７】そこで低粘度レジストの温度を高めて高粘
度にすることで、広範囲の塗布膜厚にわたり使用するこ
とが考えられるが、レジストの温度を高めると、やはり
レジスト膜厚が半導体ウェハ毎に変動してしまい、また
半導体ウェハ内の中央部と外周部とでも膜厚が異なって
しまう問題があった。

【０００８】この発明は、上述した問題を有利に解決す
るものであって、塗布したレジスト膜厚の半導体ウェハ
毎、また半導体ウェハ内でのばらつきを低減して均一な
膜厚を得ること、さらに少ないレジスト種で広範囲にわ
たる膜厚形成を可能にすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】さて発明者らは、レジス
ト膜厚の温度依存性に鑑み、従来は雰囲気温度と同じに
していたレジスト材の温度を、より高くすることによっ
て膜厚のばらつきを有利に低減できることを見出した。
この発明は、上記の知見に立脚するものである

【００１０】すなわちこの発明は、温度を制御した雰囲
気中にて、水平に保持された半導体ウェハ表面に向けレ
ジスト材を滴下するとともにこの半導体ウェハをその場
で回転させて、半導体ウェハ表面上にレジスト膜を形成
するレジスト塗布方法において、雰囲気の温度に対して
レジスト材の温度を２℃以上に高めて滴下することを特
徴とするレジスト塗布方法である。

【００１１】

【作用】図１に、雰囲気温度：24℃の場合にレジスト材
の温度を19〜32℃まで種々に変化させて、Siウェハに塗
布したレジスト膜厚に及ぼす影響をSiウェハ中央部、周
辺部で調べた結果を平均値とともに示す。なおこの際、
レジスト材、スピンモーター回転数、スピンモーター回
転パターン、レジスト滴下量等、他の条件は全て同一条
件にしてある。

【００１２】同図から、レジスト材の温度が雰囲気温度
に満たないと温度変化に対する膜厚変化（グラフの勾
配）が大きく、一方、レジスト材の温度が雰囲気温度を
超えると温度変化に対する膜厚変化が緩やかであること
がわかる。また半導体ウェハ内における中央部と最外周
とでの膜厚差についても同じことが言える。したがって
レジスト材の温度を従来のように雰囲気温度と同じにし
ていた場合に、外乱によってレジスト材の温度が雰囲気
温度よりも低くなると、膜厚変動として顕著に表れてい
たわけである。

【００１３】そこでこの発明に従い、雰囲気の温度に対
してレジスト材の温度を２℃以上に高めることにより、
外乱によってレジスト材の温度が雰囲気温度よりも低く
なったとしても、その範囲は膜厚変化が緩やかな領域に
止まり、そのため膜厚変化が抑制されるのである。この
場合、半導体ウェハ内における中央部と最外周とについ
ても同様でありまた膜厚差は微小であり問題はない。

【００１４】レジスト材の温度が雰囲気の温度に対して
２℃未満の場合は、外乱に対する膜厚変動量が大きくな
る問題がある。また上限については塗布しようとする膜
厚によって決まり、特に限定するものではないが、高す
ぎると粘度が高くなり過ぎて好ましくない。好適には２
〜10℃程度高めることとする。

【００１５】この発明の具体的な温度制御では、レジス
ト材の温度、雰囲気温度のいずれか、あるいは両方を変
化させて行う制御が可能である。レジスト材を加熱して
高温にする制御が簡便である。

【００１６】

【実施例】６インチ径のSiウェハを、スピンコーターの
チャックに水平に保持・固定し、チャックを 1000rpm×
６sec 回転させながら、このSiウェハ表面に向けてレジ
スト材：OFPR-800(30cP)を滴下量：５ccで滴下して、上
記チャックを回転数600rpmで回転させて膜厚：1.2 μm
のレジスト膜を得た。この時の雰囲気、及び雰囲気と等
温の半導体ウェハ温度、チャックの温度は24℃であり、
一方レジスト材の温度は27℃とした。その結果、１枚の
Siウェハにおける中央部と外周部との膜厚差は±0.005
μm であった。また25枚処理における膜厚偏差は±0.00
5 μm であった。

【００１７】これに対して、レジスト材の温度は24℃と
し、他の条件は上記と同一でレジスト塗布を行ったとこ
ろ、１枚のSiウェハにおける中央部と外周部との膜厚差
は±0.05μm であった。また25枚処理における膜厚偏差
は±0.01μm であり、膜厚変動が大きかった。

【００１８】またレジスト材は前記と同一のものを用
い、より厚膜のレジスト膜を得るために、レジスト温度
をさらに高めて27℃として、チャックを 1000rpm×19se
c 回転させながら滴下量：５ccで滴下して、上記チャッ
クを回転数4500rpm で回転させて膜厚：2.50μm のレジ
スト膜を得た。この時の雰囲気、及び雰囲気と等温の半
導体ウェハ温度、チャックの温度は24℃であった。その
結果、１枚のSiウェハにおける中央部と外周部との膜厚
差は±0.01μm であり、また25枚処理における膜厚偏差
は±0.005 μm であり、広範囲にわたる膜厚の形成が膜
厚変動の少ないままで可能となった。

【００１９】

【発明の効果】この発明のレジスト塗布方法は、雰囲気
の温度に対してレジスト材の温度を２℃以上に高めて滴
下することにより、塗布したレジスト膜厚の半導体ウェ
ハ毎、また半導体ウェハ内でのばらつきを低減して均一
な膜厚を得ることができ、製品の歩留まりが向上する。
また少ないレジスト種で厚みが広範囲にわたるレジスト
膜を形成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】レジスト材の温度変化がレジスト膜厚に及ぼす
影響を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度を制御した雰囲気中にて、水平に保
   持された半導体ウェハ表面に向けレジスト材を滴下する
   とともにこの半導体ウェハをその場で回転させて、半導
   体ウェハ表面上にレジスト膜を形成するレジスト塗布方
   法において、雰囲気の温度に対してレジスト材の温度を
   ２℃以上に高めて滴下することを特徴とするレジスト塗
   布方法。