JPH0817993B2 - スピン・コーティング方法 - Google Patents
スピン・コーティング方法Info
- Publication number
- JPH0817993B2 JPH0817993B2 JP5259658A JP25965893A JPH0817993B2 JP H0817993 B2 JPH0817993 B2 JP H0817993B2 JP 5259658 A JP5259658 A JP 5259658A JP 25965893 A JP25965893 A JP 25965893A JP H0817993 B2 JPH0817993 B2 JP H0817993B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resist
- film thickness
- substrate
- wafer
- solvent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/16—Coating processes; Apparatus therefor
- G03F7/162—Coating on a rotating support, e.g. using a whirler or a spinner
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Coating Apparatus (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板に塗布されるフォ
トレジストの量を最適化するための方法に関する。
トレジストの量を最適化するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】フォトリソグラフィでは、フォトリソグ
ラフィ工程によってパターン化する加工物上にフォトレ
ジスト（通常、当技術分野ではレジストとも呼ばれる
が、本明細書ではどちらも使用する）を付着する。使用
するフォトレジストの量に関するコストは現在、使用す
る材料の価格に応じて、工程コストの最も高額なまたは
それに準ずる部分を占める。悪いことに、従来のレジス
ト・スピナでは高価なレジスト材料が浪費される。たと
えば、半導体ウェーハ製造では、高さ数ミリメートル
の、パドルの形の厚いフォトレジスト膜が、半導体ウェ
ーハの大部分を覆うために供給される。その後、余剰の
フォトレジスト材料が、半導体ウェーハ表面からスピン
オフされ、ウェーハの表面上にフォトレジストがほんの
数マイクロメートル程度の最終的肉厚で残る。現在、非
常に経済的な工程で、直径約１５ｃｍ（６インチ）の各
ウェーハごとに５ｍｌのフォトレジスト材料が必要であ
る。
ラフィ工程によってパターン化する加工物上にフォトレ
ジスト（通常、当技術分野ではレジストとも呼ばれる
が、本明細書ではどちらも使用する）を付着する。使用
するフォトレジストの量に関するコストは現在、使用す
る材料の価格に応じて、工程コストの最も高額なまたは
それに準ずる部分を占める。悪いことに、従来のレジス
ト・スピナでは高価なレジスト材料が浪費される。たと
えば、半導体ウェーハ製造では、高さ数ミリメートル
の、パドルの形の厚いフォトレジスト膜が、半導体ウェ
ーハの大部分を覆うために供給される。その後、余剰の
フォトレジスト材料が、半導体ウェーハ表面からスピン
オフされ、ウェーハの表面上にフォトレジストがほんの
数マイクロメートル程度の最終的肉厚で残る。現在、非
常に経済的な工程で、直径約１５ｃｍ（６インチ）の各
ウェーハごとに５ｍｌのフォトレジスト材料が必要であ
る。
【０００３】米国特許第４８００８３６号では、基板上
にレジストを滴下するためのチャンバへの蒸気の導入
も、該チャンバからの蒸気の除去も行われていない。ス
プレー吹付きは使用されておらず、塗布後の遅延もな
い。
にレジストを滴下するためのチャンバへの蒸気の導入
も、該チャンバからの蒸気の除去も行われていない。ス
プレー吹付きは使用されておらず、塗布後の遅延もな
い。
【０００４】米国特許第４４１６２１３号は、付着され
たレジストの環境を制御していない。
たレジストの環境を制御していない。
【０００５】米国特許第４２９０３８４号は、ミストの
使用を提案しているが、スプレーやスピニングの使用は
示唆していない。
使用を提案しているが、スプレーやスピニングの使用は
示唆していない。
【０００６】特開昭６０ー１２４８号公報は、レジスト
溶媒蒸気の雰囲気を半導体基板に隣接する位置に形成
し、半導体基板上にレジストをコーティングする、レジ
スト被覆方法を記載している。溶媒は、多孔性ディスク
の一方の側から排出される。レジストは基板上に滴下さ
れる。スプレー吹付けは行われず、レジスト材料は節約
されない。
溶媒蒸気の雰囲気を半導体基板に隣接する位置に形成
し、半導体基板上にレジストをコーティングする、レジ
スト被覆方法を記載している。溶媒は、多孔性ディスク
の一方の側から排出される。レジストは基板上に滴下さ
れる。スプレー吹付けは行われず、レジスト材料は節約
されない。
【０００７】特開平２ー１１３５１８号公報は、スピン
・チャック上のウェーハの周囲にレジスト・ミストを導
入するための円形通路を備えた、レジスト・コーティン
グ装置を記載している。
・チャック上のウェーハの周囲にレジスト・ミストを導
入するための円形通路を備えた、レジスト・コーティン
グ装置を記載している。
【０００８】特開平２ー１００３１４号公報は、溶媒の
被膜またはフォトレジストのガスをコーティングするた
めの内壁カップを記載している。
被膜またはフォトレジストのガスをコーティングするた
めの内壁カップを記載している。
【０００９】本出願人による特開平５ー２０８１６３号
公報は、蒸気中スプレー・スピン（ＳＡＳＩＶ）技術に
よるレジスト・コーティングを記載している。ＳＡＳＩ
Ｖでは、蒸気に富んだ環境中でレジストのスピン・オフ
を行うので、スプレー・レジスト・コーティングを使用
して、レジスト材料を節約すると共に、膜厚の均一性を
高めることができる。
公報は、蒸気中スプレー・スピン（ＳＡＳＩＶ）技術に
よるレジスト・コーティングを記載している。ＳＡＳＩ
Ｖでは、蒸気に富んだ環境中でレジストのスピン・オフ
を行うので、スプレー・レジスト・コーティングを使用
して、レジスト材料を節約すると共に、膜厚の均一性を
高めることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来は、ＳＡＳＩＶの
改良技術を使用したときでも、レジスト膜厚が変化し
た。これは解決しなければならない問題である。したが
って、ＳＡＳＩＶ工程などで生じる変動を解消する必要
がある。
改良技術を使用したときでも、レジスト膜厚が変化し
た。これは解決しなければならない問題である。したが
って、ＳＡＳＩＶ工程などで生じる変動を解消する必要
がある。
【００１１】本発明は、レジスト膜厚をその場で監視し
て微細調整し、レジスト粘度、蒸気濃度、空気流量、ス
ピン回転速度、およびその他多数のパラメータの変動と
は無関係に、正確な最終膜厚が達成することを目的とす
る。
て微細調整し、レジスト粘度、蒸気濃度、空気流量、ス
ピン回転速度、およびその他多数のパラメータの変動と
は無関係に、正確な最終膜厚が達成することを目的とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】基板上にフォトレジスト
材料をスピン・コーティングする本発明の方法は、 （ａ）上記基板を回転させながら溶媒の蒸気を上記基板
上に導入する工程と、 （ｂ）上記基板を回転させながら上記フォトレジスト材
料を上記基板上に吹き付ける工程と、 （ｃ）上記基板の回転を止めて上記吹き付けられたフォ
トレジスト材料に振動を与える工程と、 （ｄ）上記基板の回転を開始し、上記フォトレジスト材
料の厚さを測定して回転速度を調整する工程とを含む。
そして、上記工程（ｃ）で与えられる振動は、超音波振
動であることを特徴とする。そして、上記工程（ｄ）の
後に、上記溶媒の蒸気を除去して、上記フォトレジスト
材料をベーキングする工程を含むことを特徴とする。そ
して、上記工程（ａ）の回転速度は、上記工程（ｂ）の
回転速度よりも高いことを特徴とする。そして、上記溶
媒の蒸気の濃度は、飽和状態に近い高い濃度であること
を特徴とする。
材料をスピン・コーティングする本発明の方法は、 （ａ）上記基板を回転させながら溶媒の蒸気を上記基板
上に導入する工程と、 （ｂ）上記基板を回転させながら上記フォトレジスト材
料を上記基板上に吹き付ける工程と、 （ｃ）上記基板の回転を止めて上記吹き付けられたフォ
トレジスト材料に振動を与える工程と、 （ｄ）上記基板の回転を開始し、上記フォトレジスト材
料の厚さを測定して回転速度を調整する工程とを含む。
そして、上記工程（ｃ）で与えられる振動は、超音波振
動であることを特徴とする。そして、上記工程（ｄ）の
後に、上記溶媒の蒸気を除去して、上記フォトレジスト
材料をベーキングする工程を含むことを特徴とする。そ
して、上記工程（ａ）の回転速度は、上記工程（ｂ）の
回転速度よりも高いことを特徴とする。そして、上記溶
媒の蒸気の濃度は、飽和状態に近い高い濃度であること
を特徴とする。
【００１３】
【実施例】半導体ウェーハ上に厚さ数マイクロメートル
（μｍ）のコーティングを設ける技術が存在している。
たとえば、スプレー塗布と同程度に大ざっぱな技術で
も、この目的で広く使用することができる。ただし、そ
の場合、膜厚の均一性および絶対的膜厚の制御は、半導
体加工に必要な均一性および制御をはるかに下回る。
（μｍ）のコーティングを設ける技術が存在している。
たとえば、スプレー塗布と同程度に大ざっぱな技術で
も、この目的で広く使用することができる。ただし、そ
の場合、膜厚の均一性および絶対的膜厚の制御は、半導
体加工に必要な均一性および制御をはるかに下回る。
【００１４】本発明の方法は、加工物上にレジストを吹
き付け、ただの数マイクロメートルのフォトレジストで
それを被覆する。同時に、制御された環境を提供するこ
とによって、フォトレジスト材料が急激に乾燥するのを
防止する。本発明では、レジストをスプレーする工程
と、レジスト膜厚調整のためのスピニング開始工程との
間に、レジスト膜を広げて伸ばすための遅延時間を導入
する。この遅延時間がないと、レジスト・コーティング
の半径方向に不均一な部分が多数発生する事が判った。
この遅延時間を短縮するために、レジスト・コーティン
グに超音波振動を与えて攪拌するとこの遅延時間を短縮
できる。本発明に従って使用される制御機能は、高速回
転を使用してレジストの膜厚および均一性を制御するこ
とである。工程の最終工程が従来のレジスト処理に使用
されているものと類似しているので、膜厚および均一性
の制御は、少なくとも標準と同程度に実施される。蒸気
圧をより長時間保持するこの方法を使用して、レジスト
をより完全に平坦化できるので、それらの性能が向上す
る。
き付け、ただの数マイクロメートルのフォトレジストで
それを被覆する。同時に、制御された環境を提供するこ
とによって、フォトレジスト材料が急激に乾燥するのを
防止する。本発明では、レジストをスプレーする工程
と、レジスト膜厚調整のためのスピニング開始工程との
間に、レジスト膜を広げて伸ばすための遅延時間を導入
する。この遅延時間がないと、レジスト・コーティング
の半径方向に不均一な部分が多数発生する事が判った。
この遅延時間を短縮するために、レジスト・コーティン
グに超音波振動を与えて攪拌するとこの遅延時間を短縮
できる。本発明に従って使用される制御機能は、高速回
転を使用してレジストの膜厚および均一性を制御するこ
とである。工程の最終工程が従来のレジスト処理に使用
されているものと類似しているので、膜厚および均一性
の制御は、少なくとも標準と同程度に実施される。蒸気
圧をより長時間保持するこの方法を使用して、レジスト
をより完全に平坦化できるので、それらの性能が向上す
る。
【００１５】図１に、本発明を実施するためのシステム
を示す。前記特開平５ー２０８１６３号公報に記載され
ているように、妥当に気密なスピナ・チャンバ１０（す
なわち、密閉され制御されたチャンバ）が、軸１１で駆
動される回転チャック１２を収納する。回転チャック１
２は、加工物、すなわち半導体ウェーハ１４の形の基板
を担持する。スピナ・チャンバ１０にフォトレジスト滴
１９のための溶媒の雰囲気濃度を準備する目的で、気化
ノズル１６が、スピナ・チャンバ１０に液体溶媒滴１７
を供給する。この工程は、ウェーハ１４上に液体フォト
レジスト滴１９をスプレー・コーティングする工程より
も前に行われる。気化ノズル等の溶媒蒸気導入手段は、
補助蒸気チャンバを備えてもよい。
を示す。前記特開平５ー２０８１６３号公報に記載され
ているように、妥当に気密なスピナ・チャンバ１０（す
なわち、密閉され制御されたチャンバ）が、軸１１で駆
動される回転チャック１２を収納する。回転チャック１
２は、加工物、すなわち半導体ウェーハ１４の形の基板
を担持する。スピナ・チャンバ１０にフォトレジスト滴
１９のための溶媒の雰囲気濃度を準備する目的で、気化
ノズル１６が、スピナ・チャンバ１０に液体溶媒滴１７
を供給する。この工程は、ウェーハ１４上に液体フォト
レジスト滴１９をスプレー・コーティングする工程より
も前に行われる。気化ノズル等の溶媒蒸気導入手段は、
補助蒸気チャンバを備えてもよい。
【００１６】次に、スプレー・ノズル１８からウェーハ
１４に液体フォトレジスト１９を塗布して、ウェーハ１
４の上面にレジストの薄膜２０を形成する。スピニング
によって所望の均一性および湿潤膜厚が達成された後、
乾燥を容易にするため、通常用いられている排気口等に
よって、スピナ・チャンバ１０から蒸気を除去すること
ができる。溶媒除去手段は、密閉チャンバと結合され、
減圧チャンバを備えるものでもよい。別法として、ウェ
ーハ１４を低蒸気環境に移してもよい。次に、ウェーハ
１４を従来の方法でベーキングする。
１４に液体フォトレジスト１９を塗布して、ウェーハ１
４の上面にレジストの薄膜２０を形成する。スピニング
によって所望の均一性および湿潤膜厚が達成された後、
乾燥を容易にするため、通常用いられている排気口等に
よって、スピナ・チャンバ１０から蒸気を除去すること
ができる。溶媒除去手段は、密閉チャンバと結合され、
減圧チャンバを備えるものでもよい。別法として、ウェ
ーハ１４を低蒸気環境に移してもよい。次に、ウェーハ
１４を従来の方法でベーキングする。
【００１７】スピン・コーティング工程によって得られ
るレジスト膜厚は、レジスト材料の粘度およびスピン回
転速度によって決まる。次のような周知の関係がある。
るレジスト膜厚は、レジスト材料の粘度およびスピン回
転速度によって決まる。次のような周知の関係がある。
【００１８】
【数１】
【００１９】上式で、Ｔはレジスト膜厚であり、ηは粘
度、ｓはスピン回転速度である。
度、ｓはスピン回転速度である。
【００２０】実際には、空気流量やウェーハ付近の蒸気
圧などの他のパラメータも最終的レジスト膜厚に影響を
及ぼす。
圧などの他のパラメータも最終的レジスト膜厚に影響を
及ぼす。
【００２１】本発明では、前掲の特開平５ー２０８１６
３号公報で開示されている蒸気中スプレー・スピン（Ｓ
ＡＳＩＶ）技術によるレジスト被覆時の蒸気環境の利点
を利用する。ＳＡＳＩＶでは、蒸気に富んだ環境中でレ
ジストのスピンオフを行うので、スプレー・レジスト塗
布を使用して、レジスト材料を節約すると共に、膜厚の
均一性を増すことができる。本発明では、レジストをス
プレーする工程と、レジスト膜厚調整のためのスピニン
グ開始工程との間に、レジスト膜を広げて伸ばすための
遅延時間を導入する。この遅延時間がないと、レジスト
・コーティングの半径方向に不均一な部分が多数発生す
る事が判った。この遅延時間を短縮するために、レジス
ト・コーティングに超音波振動を与えて攪拌するとこの
遅延時間を短縮できる。又、最終膜厚のための目標速度
よりもわずかに低いスピン回転速度を使用してスピン・
サイクルの初期フェーズにおけるレジスト膜厚を監視す
ることにより、レジスト膜厚の再現性を高める。この低
いスピン回転速度によって、レジスト膜厚は目標値より
もわずかに大きくなる。レジストは蒸気に富んだ環境中
ではまだ完全に湿潤状態なので、スピン・サイクルの初
期フェーズ中のその場での測定値に従ってスピン回転速
度を微細調整することができる。
３号公報で開示されている蒸気中スプレー・スピン（Ｓ
ＡＳＩＶ）技術によるレジスト被覆時の蒸気環境の利点
を利用する。ＳＡＳＩＶでは、蒸気に富んだ環境中でレ
ジストのスピンオフを行うので、スプレー・レジスト塗
布を使用して、レジスト材料を節約すると共に、膜厚の
均一性を増すことができる。本発明では、レジストをス
プレーする工程と、レジスト膜厚調整のためのスピニン
グ開始工程との間に、レジスト膜を広げて伸ばすための
遅延時間を導入する。この遅延時間がないと、レジスト
・コーティングの半径方向に不均一な部分が多数発生す
る事が判った。この遅延時間を短縮するために、レジス
ト・コーティングに超音波振動を与えて攪拌するとこの
遅延時間を短縮できる。又、最終膜厚のための目標速度
よりもわずかに低いスピン回転速度を使用してスピン・
サイクルの初期フェーズにおけるレジスト膜厚を監視す
ることにより、レジスト膜厚の再現性を高める。この低
いスピン回転速度によって、レジスト膜厚は目標値より
もわずかに大きくなる。レジストは蒸気に富んだ環境中
ではまだ完全に湿潤状態なので、スピン・サイクルの初
期フェーズ中のその場での測定値に従ってスピン回転速
度を微細調整することができる。
【００２２】任意の薄膜測定技術を使用することができ
る。再び図１を参照すると、本発明によれば、スピナ・
チャンバ１０は、光ファイバ線４１でレジスト膜厚測定
に適合した送光器４２に接続された光源４０を有し、ビ
ーム４３が、薄膜２０に当たり、ビーム４４として反射
されて、レジスト膜測定に適合した光要素を備える受光
器４５に向かう。送光器４２と受光器４５は、多色干渉
計を使用してレジスト膜厚を監視する。この膜厚情報を
使用して、目標レジスト膜厚に対してスピン回転速度を
微細調整する。受光器４５の出力は、電気ケーブル４６
を介して膜厚測定モジュール４７に送られる電気信号で
ある。膜厚測定モジュール４７は、プロメトリックス薄
膜膜厚測定ツールで行われるのと同様に、標準の薄膜膜
厚測定技術の信号解析を実施して、レジスト膜厚を算出
する。
る。再び図１を参照すると、本発明によれば、スピナ・
チャンバ１０は、光ファイバ線４１でレジスト膜厚測定
に適合した送光器４２に接続された光源４０を有し、ビ
ーム４３が、薄膜２０に当たり、ビーム４４として反射
されて、レジスト膜測定に適合した光要素を備える受光
器４５に向かう。送光器４２と受光器４５は、多色干渉
計を使用してレジスト膜厚を監視する。この膜厚情報を
使用して、目標レジスト膜厚に対してスピン回転速度を
微細調整する。受光器４５の出力は、電気ケーブル４６
を介して膜厚測定モジュール４７に送られる電気信号で
ある。膜厚測定モジュール４７は、プロメトリックス薄
膜膜厚測定ツールで行われるのと同様に、標準の薄膜膜
厚測定技術の信号解析を実施して、レジスト膜厚を算出
する。
【００２３】膜厚測定モジュール４７は、線４８を介し
てスピン回転速度制御モジュール４９に信号を供給す
る。スピン回転速度制御モジュール４９は、軸１１に取
り付けられた可変駆動モータ（線５０で示す）を制御す
る。
てスピン回転速度制御モジュール４９に信号を供給す
る。スピン回転速度制御モジュール４９は、軸１１に取
り付けられた可変駆動モータ（線５０で示す）を制御す
る。
【００２４】典型的なプロセス・シーケンスを図２のフ
ロー・チャートに示す。ＳＡＳＩＶと同様に、溶媒蒸気
スプレー（６０）工程およびレジスト・スプレー（６
２）工程を経て、回転開始（６６）後、レジスト膜厚を
測定する（６８）。次に、目標膜厚に関する判断（７
０）に応じて、測定された膜厚（６８）に従って、スピ
ン回転速度を上げることができる（７８）。スピン回転
速度を上げ、但し予定速度よりもまだわずかに低い回転
速度で、膜厚が湿潤レジストの極めて正確な目標膜厚に
達するまでこのサイクルを繰り返すことができる。湿潤
膜厚と乾燥膜厚の関係は事前に求めることができる。ス
プレー工程６２とスピニング開始工程６６との間に、レ
ジストを広げるための遅延時間を与える工程６４を導入
し、そして、膜厚調節スピニング工程７０と溶媒蒸気除
去工程７５との間にレジストを広げるための遅延時間を
与える工程７３を導入することができる。また、溶媒蒸
気導入時に、基板を高回転数でスピニングしてもよい。
コーティング材料導入時は、基板を低回転数でスピニン
グする。
ロー・チャートに示す。ＳＡＳＩＶと同様に、溶媒蒸気
スプレー（６０）工程およびレジスト・スプレー（６
２）工程を経て、回転開始（６６）後、レジスト膜厚を
測定する（６８）。次に、目標膜厚に関する判断（７
０）に応じて、測定された膜厚（６８）に従って、スピ
ン回転速度を上げることができる（７８）。スピン回転
速度を上げ、但し予定速度よりもまだわずかに低い回転
速度で、膜厚が湿潤レジストの極めて正確な目標膜厚に
達するまでこのサイクルを繰り返すことができる。湿潤
膜厚と乾燥膜厚の関係は事前に求めることができる。ス
プレー工程６２とスピニング開始工程６６との間に、レ
ジストを広げるための遅延時間を与える工程６４を導入
し、そして、膜厚調節スピニング工程７０と溶媒蒸気除
去工程７５との間にレジストを広げるための遅延時間を
与える工程７３を導入することができる。また、溶媒蒸
気導入時に、基板を高回転数でスピニングしてもよい。
コーティング材料導入時は、基板を低回転数でスピニン
グする。
【００２５】溶媒蒸気の濃度は、レジストの乾燥を防止
するため、高めに維持する必要がある。しかし、ウェー
ハ１４上で溶媒が凝縮して不均一な被覆をもたらす可能
性があるので、飽和状態は避けなければならない。溶媒
スプレーの量および継続時間は、ウェーハ１４上にレジ
ストを吹き付ける時間とレジスト中の溶媒の量の関数で
ある。レジスト・スプレー時間を長くするか、あるいは
レジスト希釈度を高くすれば、溶媒スプレー吹付け時間
を短縮することができる。 スピニング工程中及びレジ
ストを広げる遅延時間中に溶媒蒸気圧を安定に維持す
る。スピニング中に溶媒蒸気圧を排気により大幅に下げ
ることもできる。スピニング開始前の遅延時間中にシス
テムに超音波撹拌や振動撹拌を与える。
するため、高めに維持する必要がある。しかし、ウェー
ハ１４上で溶媒が凝縮して不均一な被覆をもたらす可能
性があるので、飽和状態は避けなければならない。溶媒
スプレーの量および継続時間は、ウェーハ１４上にレジ
ストを吹き付ける時間とレジスト中の溶媒の量の関数で
ある。レジスト・スプレー時間を長くするか、あるいは
レジスト希釈度を高くすれば、溶媒スプレー吹付け時間
を短縮することができる。 スピニング工程中及びレジ
ストを広げる遅延時間中に溶媒蒸気圧を安定に維持す
る。スピニング中に溶媒蒸気圧を排気により大幅に下げ
ることもできる。スピニング開始前の遅延時間中にシス
テムに超音波撹拌や振動撹拌を与える。
【００２６】例 固体含有量が３２％のレジストを塗布する前に、２−エ
トキシエチルアセテート約５部と４−ブチロールアセト
ン約１部の混合液０．８ｍｌを、エア・ブラシを使用
し、２０ｐｓｉａの圧力で２秒間約３ｌの密閉チャンバ
に吹き込んだ。液体レジストを約７．６ｃｍのウェーハ
上に約２秒間吹き付けた。液体レジストは、厚さ約１０
μｍであった。液体レジストを吹き付ける時間を相応に
延長してレジストの被覆量を５倍に増やすと、溶媒の事
前スプレーの必要がなくなる。約７．６ｃｍ（３イン
チ）のウェーハに吹き付けるのに使用されるレジスト
は、１ウェーハ当たり約０．０５ｍｌである。従来のパ
ドル式コーティング法を使用する場合、レジストが１ｍ
ｌ必要となり、上記の量の約２０倍で１桁以上多くな
る。スプレー・ノズル１８からのレジストの均一な吹付
けを容易にするために、ウェーハ１４を６０ｒｐｍで回
転し、エア・ブラシ・システムを目標の中心からわずか
に外すことにより、スプレー・ノズル１８からウェーハ
１４の周辺に向かって供給される材料の量を増加させ
た。レジストを広げるための時間を約２０ないし３０秒
として、満足な均一性が得られた。
トキシエチルアセテート約５部と４−ブチロールアセト
ン約１部の混合液０．８ｍｌを、エア・ブラシを使用
し、２０ｐｓｉａの圧力で２秒間約３ｌの密閉チャンバ
に吹き込んだ。液体レジストを約７．６ｃｍのウェーハ
上に約２秒間吹き付けた。液体レジストは、厚さ約１０
μｍであった。液体レジストを吹き付ける時間を相応に
延長してレジストの被覆量を５倍に増やすと、溶媒の事
前スプレーの必要がなくなる。約７．６ｃｍ（３イン
チ）のウェーハに吹き付けるのに使用されるレジスト
は、１ウェーハ当たり約０．０５ｍｌである。従来のパ
ドル式コーティング法を使用する場合、レジストが１ｍ
ｌ必要となり、上記の量の約２０倍で１桁以上多くな
る。スプレー・ノズル１８からのレジストの均一な吹付
けを容易にするために、ウェーハ１４を６０ｒｐｍで回
転し、エア・ブラシ・システムを目標の中心からわずか
に外すことにより、スプレー・ノズル１８からウェーハ
１４の周辺に向かって供給される材料の量を増加させ
た。レジストを広げるための時間を約２０ないし３０秒
として、満足な均一性が得られた。
【００２７】最適化された蒸気スプレー・コーティング
・ツールにより、被覆工程で消費される材料の量をさら
に削減することができる。蒸気導入時にウェーハ１４の
回転数を高めに維持し、ウェーハ１４上に溶媒が落ちた
とき、それが薄くかつ均一に広がるようにすることが好
ましい。製造システムでは、複数のスプレー・ノズル１
８を使用して、ウェーハ１４の外側に向かって吹き付け
られる材料の量を増やすことができる。
・ツールにより、被覆工程で消費される材料の量をさら
に削減することができる。蒸気導入時にウェーハ１４の
回転数を高めに維持し、ウェーハ１４上に溶媒が落ちた
とき、それが薄くかつ均一に広がるようにすることが好
ましい。製造システムでは、複数のスプレー・ノズル１
８を使用して、ウェーハ１４の外側に向かって吹き付け
られる材料の量を増やすことができる。
【００２８】レジストを広げる時間 本発明における非常に重要な工程は、スプレー・ノズル
１８からレジストを吹き付ける工程６２の後、膜厚を制
御するスピニングの開始を遅延させることによって、レ
ジストが均一に広がるようにすることである。レジスト
を広げる時間は、次の関数として変化する。
１８からレジストを吹き付ける工程６２の後、膜厚を制
御するスピニングの開始を遅延させることによって、レ
ジストが均一に広がるようにすることである。レジスト
を広げる時間は、次の関数として変化する。
【００２９】１）レジストの粘度 ２）吹き付けたレジスト滴の衝撃力 ３）溶媒の蒸気圧 上述の例でレジストを広げるための遅延時間を使用しな
い場合、コーティングの半径方向に不均一な部分が多数
発生することが分かった。
い場合、コーティングの半径方向に不均一な部分が多数
発生することが分かった。
【００３０】トポグラフィに対する平坦化を希望すると
きは、レジストのスピンオフを停止した後、第２のレジ
ストを広げる工程７３を使用して、遠心力によってウェ
ーハのトポグラフィ・フィーチャの縁部に堆積したレジ
ストを沈下させ、基板表面上に平坦に広げることができ
る。
きは、レジストのスピンオフを停止した後、第２のレジ
ストを広げる工程７３を使用して、遠心力によってウェ
ーハのトポグラフィ・フィーチャの縁部に堆積したレジ
ストを沈下させ、基板表面上に平坦に広げることができ
る。
【００３１】その結果得られるベーキング済みレジスト
は、平均膜厚が約１．０５μｍであり、標準偏差が０．
３％である。一方、制御ウェーハの場合は、スピン回転
速度が３４８０ｒｐｍのとき、平均膜厚が１．３μｍで
あり、標準偏差が１．５％である。制御ウェーハの方が
膜厚が大きいことから、レジストが、ウェーハ上にパド
ルを形成した直後に乾燥を開始したことが分かる。
は、平均膜厚が約１．０５μｍであり、標準偏差が０．
３％である。一方、制御ウェーハの場合は、スピン回転
速度が３４８０ｒｐｍのとき、平均膜厚が１．３μｍで
あり、標準偏差が１．５％である。制御ウェーハの方が
膜厚が大きいことから、レジストが、ウェーハ上にパド
ルを形成した直後に乾燥を開始したことが分かる。
【００３２】要約すると、１つまたは複数のノズルを使
用して、レジストをウェーハ上に吹き付ける。膜厚およ
び均一性の制御のために、レジストの付着後にスピニン
グ工程を設けることが好ましい。
用して、レジストをウェーハ上に吹き付ける。膜厚およ
び均一性の制御のために、レジストの付着後にスピニン
グ工程を設けることが好ましい。
【００３３】高速スピニング中、その場での膜厚制御が
行われる。
行われる。
【００３４】ウェーハからレジストをスピンオフする前
に、蒸気を上回るレジスト溶媒の蒸気圧を高めに維持す
る。所望の膜厚の均一性と湿潤膜厚が達成された後、ス
ピニング中に溶媒蒸気を除去することができる。別法と
して、スピニングおよび第２のレジストを広げる時間の
後に溶媒蒸気を除去することもできる。溶媒蒸気を除去
すると、乾燥が迅速になる。被膜は、１μｍを上回る厚
さに塗布され、スピニングによって１μｍに減らされ
る。
に、蒸気を上回るレジスト溶媒の蒸気圧を高めに維持す
る。所望の膜厚の均一性と湿潤膜厚が達成された後、ス
ピニング中に溶媒蒸気を除去することができる。別法と
して、スピニングおよび第２のレジストを広げる時間の
後に溶媒蒸気を除去することもできる。溶媒蒸気を除去
すると、乾燥が迅速になる。被膜は、１μｍを上回る厚
さに塗布され、スピニングによって１μｍに減らされ
る。
【００３５】コーティング材料のスプレー吹付け工程６
２とスピニング開始工程６６の間に意図的にレジストを
広げるための遅延時間を与える工程６４を導入する。遅
延時間中にシステムに超音波撹拌または振動撹拌をかけ
ると、特に遅延時間が短縮される。したがって、スピニ
ング開始工程６６の前の遅延時間を与える工程６４の間
に回転を中止してシステムに超音波撹拌または振動撹拌
をかける。
２とスピニング開始工程６６の間に意図的にレジストを
広げるための遅延時間を与える工程６４を導入する。遅
延時間中にシステムに超音波撹拌または振動撹拌をかけ
ると、特に遅延時間が短縮される。したがって、スピニ
ング開始工程６６の前の遅延時間を与える工程６４の間
に回転を中止してシステムに超音波撹拌または振動撹拌
をかける。
【００３６】基板は、蒸気の導入時には高回転数で、ス
プレー吹付け時にはかなり低い回転数で、スプレー吹付
け工程及びレジストを広げる工程の後には膜厚調整回転
数でスピニングすることが好ましい。
プレー吹付け時にはかなり低い回転数で、スプレー吹付
け工程及びレジストを広げる工程の後には膜厚調整回転
数でスピニングすることが好ましい。
【００３７】本願発明の好ましい実施例は、溶媒蒸気の
導入時に高回転数のスピニング工程を提供するものであ
る。
導入時に高回転数のスピニング工程を提供するものであ
る。
【００３８】本願発明の別の好ましい実施例は、基板へ
のレジスト材料の吹付け時に低回転数のスピニング工程
を提供するものである。
のレジスト材料の吹付け時に低回転数のスピニング工程
を提供するものである。
【００３９】最終スピニング工程中には、所望の平坦化
の度合いに応じて、溶媒蒸気圧を維持し、あるいは減圧
する。早期に減圧すると、スループットが高くなるが、
平坦化の度合いは低くなる。
の度合いに応じて、溶媒蒸気圧を維持し、あるいは減圧
する。早期に減圧すると、スループットが高くなるが、
平坦化の度合いは低くなる。
【００４０】最終スピニング工程とレジスト乾燥工程の
間に第２のレジストを広げるための遅延時間を与える工
程を使用すると、レジスト・コーティングをさらに平坦
化することができるが、それに応じてスループットが下
がる。
間に第２のレジストを広げるための遅延時間を与える工
程を使用すると、レジスト・コーティングをさらに平坦
化することができるが、それに応じてスループットが下
がる。
【図１】スピナ・チャック上に支持されたウェーハにレ
ジストを塗布するための処理チャンバを示す図である。
ジストを塗布するための処理チャンバを示す図である。
【図２】本発明のシステムおよび工程のフロー・チャー
トである。
トである。
１０ スピナ・チャンバ １１ 軸 １２ 回転チャック １４ ウェーハ １６ 蒸発ノズル １７ 溶媒滴 １９ フォトレジスト ２０ 薄膜 ４０ 光源 ４１ 光ファイバ線 ４２ 送光器 ４５ 受光器 ４６ 電気ケーブル ４７ 膜厚測定モジュール ４９ スピン回転速度制御モジュール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−122520（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−51976（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−135092（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−103548（ＪＰ，Ａ) 特公 昭46−10790（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (5)
- 【請求項１】基板上にフォトレジスト材料をスピン・コ
ーティングする方法であって、 （ａ）上記基板を回転させながら溶媒の蒸気を上記基板
上に導入する工程と、 （ｂ）上記基板を回転させながら上記フォトレジスト材
料を上記基板上に吹き付ける工程と、 （ｃ）上記基板の回転を止めて上記吹き付けられたフォ
トレジスト材料に振動を与える工程と、 （ｄ）上記基板の回転を開始し、上記フォトレジスト材
料の厚さを測定して回転速度を調整する工程とを含む上
記方法。 - 【請求項２】上記工程（ｃ）で与えられる振動は、超音
波振動であることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】上記工程（ｄ）の後に、上記溶媒の蒸気を
除去して、上記フォトレジスト材料をベーキングする工
程を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
方法。 - 【請求項４】上記工程（ａ）の回転速度は、上記工程
（ｂ）の回転速度よりも高いことを特徴とする請求項
１、請求項２又は請求項３記載の方法。 - 【請求項５】上記溶媒の蒸気の濃度は、飽和状態に近い
高い濃度であることを特徴とする請求項１、請求項２、
請求項３又は請求項４記載の方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US968744 | 1992-10-30 | ||
| US07/968,744 US5366757A (en) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | In situ resist control during spray and spin in vapor |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06262125A JPH06262125A (ja) | 1994-09-20 |
| JPH0817993B2 true JPH0817993B2 (ja) | 1996-02-28 |
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ID=25514708
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| JP (1) | JPH0817993B2 (ja) |
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