JPH10303101A - レジスト塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エッジリンス時にフォトレジストの膜厚むら
や膜減りの発生を抑制したレジスト塗布装置を提供す
る。 【解決手段】 フォトレジスト膜３０が形成された半導
体ウェハ１１のエッジリンス部１１ａからのリンス液飛
沫がエッジリンス部１１ａの内側のフォトレジスト膜３
０に付着するのを防止する付着防止板６０を取り付けた
エッジリンス用ノズル１８を有するレジスト塗布装置に
より、半導体ウェハ１１にフォトレジストを塗布してフ
ォトレジスト膜３０を形成した後、エッジリンスを行
い、エッジリンス部１１ａ上のフォトレジスト膜３０を
除去する。 【効果】 半導体装置の製造歩留が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレジスト塗布装置に
関し、さらに詳しくは、エッジリンス機構に特徴を有す
るレジスト塗布装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置や液晶表示装置のアクティブ
マトリクス基板の製造工程においては、被処理基板、例
えば半導体ウェハや絶縁体基板上にフォトリソグラフィ
技術を用いた所定のパターン形成が行われるが、この
際、半導体ウェハ等の上面へのフォトレジスト塗布に、
レジスト塗布装置が用いられる。一般のレジスト塗布装
置におけるフォトレジスト塗布には、スピンコーティン
グ法が用いられる。

【０００３】このスピンコーティング法は、まずスピン
チャックに載置した半導体ウェハの中央部に、フォトレ
ジスト供給系よりフォトレジストを滴下し、スピンチャ
ックを高速回転させ、遠心力でフォトレジストを広げ、
半導体ウェハ上全面にフォトレジストを均一に塗布する
方法である。このスピンコーティング法でレジスト塗布
を行うと、半導体ウェハ周縁部のフォトレジスト膜の膜
厚が半導体ウェハの内部より厚くなり、この後の露光、
現像工程で問題となるだけでなく、半導体ウェハ周縁部
の下部に回り込んだフォトレジストが半導体ウェハの自
動搬送系に付着し、自動搬送系のトラブル発生の原因と
なったり、この自動搬送系に付着したフォトレジスト
が、半導体ウェハの裏面に再付着して、次工程の持ち込
みダストとなって半導体装置の製造歩留を低下させたり
する。

【０００４】そこで、一般的にはエッジリンス液供給系
を設け、フォトレジストを塗布後に半導体ウェハ周縁部
にリンス液用ノズルよりリンス液を吐出させ、半導体ウ
ェハ周縁部から２〜５ｍｍの範囲のフォトレジストを除
去するエッジリンスが行われる。なお、この半導体ウェ
ハ周縁部から２〜５ｍｍの範囲は半導体ウェハの結晶性
の問題等があって半導体装置として良品が得にくいとこ
ろなので、この部分には半導体装置を作製しなくてもよ
い領域でもあるのでフォトレジストを除去してよい。

【０００５】上記のような理由で、近年のレジスト塗布
装置は、上記の如きフォトレジスト供給系と、エッジリ
ンス液供給系とを備えたレジスト塗布装置になってい
る。この従来のレジスト塗布装置を図４の概略図を参照
して説明する。従来のレジスト塗布装置はスピンコート
部１、フォトレジスト供給系２と、エッジリンス液供給
系３と、半導体ウェハの自動搬送機構（図示省略）およ
びこれら各部の動作を制御するシステムコントロール部
（図示省略）等で概略構成されている。

【０００６】スピンコート部１は、半導体ウェハ１１を
真空チャックし、モータ１３により回転するスピンチャ
ック１２と、モータ１３と、スピンチャック１２外の周
辺部に設置され、レジスト塗布やエッジリンス時に、遠
心力により飛散するレジストやリンス液を受けとるカッ
プ１４とで概略構成されている。なお、カップ１４の底
部には飛散したレジストやリンス液を集めて排出する廃
液配管１５と、遠心力により飛散したフォトレジストや
リンス液で、半導体ウェハ１１周辺の雰囲気に浮遊する
レジストやリンス液の微粒子が半導体ウェハ１１に再付
着するのを防止するためやフォトレジストの溶剤やリン
ス液の気化した気体によるフォトレジストの膜減りを防
止するため、半導体ウェハ１１周辺の雰囲気を排気する
排気配管１６とが取り付けられている。スピンチャック
１２に載置された半導体ウェハ１１の上方には、レジス
ト塗布時に半導体ウェハ１１のほぼ中央に移動してくる
フォトレジスト用ノズル１７と、リンス時に半導体ウェ
ハ１１の周縁部に移動してくるリンス液用ノズル１８が
ある。

【０００７】フォトレジスト供給系２は、上述したフォ
トレジスト用ノズル１７と、フォトレジスト用ノズル１
７より噴出するフォトレジストの滴下量を制御するバル
ブ１９と、フォトレジストを半導体ウェハ１１上に滴下
後、フォトレジスト用ノズル１７先端のフォトレジスト
を供給側に引き戻し、半導体ウェハ１１上へのフォトレ
ジストのボタ落ちを防ぐためのサックバック部２０と、
フォトレジスト供給部（図示省略）、およびこれらを接
続するフォトレジスト配管２１等で概略構成されてい
る。エッジリンス液供給系３は、リンス液用ノズル１
８、バルブ２２、リンス液供給部（図示省略）、および
これらを接続するリンス液配管２３等で概略構成されて
いる。

【０００８】次に、上述したレジスト塗布装置による動
作を説明する。まず、半導体ウェハ１１が、自動搬送機
構（図示省略）により搬送され、レジスト塗布装置のス
ピンコート部１のスピンチャック１２に載置される。そ
の後、真空チャック系（図示省略）が動作してスピンチ
ャック１２に載置された半導体ウェハ１１をスピンチャ
ック１２に真空チャックする。次に、カップ１４の外部
にあったフォトレジスト用ノズル１７を半導体ウェハ１
１の中央部上方に移動させ、システムコントロール部
（図示省略）でバルブ１９やサックバック部２０を作動
させ、半導体ウェハ１１上に所定量のフォトレジストを
滴下させ、フォトレジスト滴下終了後、フォトレジスト
用ノズル１７をカップ１４の外部の元の位置に移動させ
る。その後、モータ１３を回転させてスピンチャック１
２を回転し、フォトレジストを遠心力を利用して半導体
ウェハ１１上全面に均一に広げ、膜厚が均一なフォトレ
ジスト膜３０を形成する。

【０００９】次に、カップ１４の外部にあったリンス液
用ノズル１８を、半導体ウェハ１１周縁部に移動させ、
バルブ２２を開いてリンス液用ノズル１８よりリンス液
を吐出させ、回転している半導体ウェハ１１の周縁部
（半導体ウェハエッジ）内２〜５ｍｍの領域のフォトレ
ジスト膜３０が除去できるまでリンス液を吐出し続ける
エッジリンスを行い、半導体ウェハ１１の周縁部のフォ
トレジスト膜３０を除去する。フォトレジスト膜３０の
除去完了後、バルブ２２を閉じてリンス液の吐出を停止
し、リンス液用ノズル１８をカップ１４の外部の元の位
置に戻す。その後モータ１３の回転を停止させる。その
後は、半導体ウェハ１１の真空チャックを解除し、続い
て自動搬送機構（図示省略）により、半導体ウェハ１１
をスピンコート部１のスピンチャック１２から次工程の
場所、例えばフォトレジストのプレベーク部へと搬送す
る。

【００１０】上記のようなレジスト塗布装置において
は、フォトレジスト膜３０のエッジリンス時にリンス液
用ノズル１８よりリンス液を吐出させると、リンス液は
回転する半導体ウェハ１１周縁部表面に当たり、半導体
ウェハ１１の回転に伴って回転することになり、この回
転でリンス液に遠心力が働き、半導体ウェハ１１周縁部
より外側へと放出されるが、半導体ウェハ１１周縁部表
面に当たったリンス液の極く一部が飛沫となって半導体
ウェハ１１の上方へ飛び散り、このリンス液飛沫が落下
してエッジリンス部１１ａ以外のフォトレジスト膜３０
上に付着する場合がある。上述のフォトレジスト膜３０
上に付着したリンス液飛沫にも、回転する半導体ウェハ
１１による遠心力が働き、リンス液飛沫は付着した場所
より半導体ウェハ１１周縁部に向かって流れる。このリ
ンス液飛沫の流れた場所は、フォトレジスト膜３０が溶
かされるので、フォトレジスト膜３０の膜厚変化による
筋目が現れる。半導体ウェハ１１上のフォトレジスト膜
３０に複数個のリンス液飛沫が付着すると、フォトレジ
スト膜３０に中央部より周縁部に向かう複数の筋目が発
生する。この筋目は、フォトレジストを塗布した時の膜
厚むらによる放射状筋目むら（ストリエーション）と同
様で、フォトレジストのパターニングむらとなって、半
導体装置の製造歩留を低下させるという問題が発生す
る。

【００１１】また、リンス液用ノズル１８より吐出した
リンス液は、回転する半導体ウェハ１１周縁部表面に当
たり、半導体ウェハ１１周縁部より外側へと放出される
が、カップ１４内壁に衝突した際に、微小な飛沫となっ
たり、気化したりして、スピンコート部１のカップ１４
内で半導体ウェハ１１近傍の雰囲気内に含まれると、エ
ッジリンス時にフォトレジスト膜３０の膜減りが起こる
虞もある。このフォトレジスト膜３０の膜減りも、半導
体装置の製造上において種々の問題を発生させる要因と
なり、半導体装置の製造歩留を低下させる虞がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したレ
ジスト塗布装置における問題点を解決することをその目
的とする。即ち本発明の課題は、エッジリンス時にフォ
トレジストの膜厚むらや膜減りの発生を抑制したレジス
ト塗布装置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】本発明のレジスト塗布装
置は、上述の課題を解決するために提案するものであ
り、エッジリンス機構を有するレジスト塗布装置におい
て、エッジリンス機構のエッジリンス用ノズルに隣接し
た位置に、被処理基板周縁部からのリンス液飛沫が前記
被処理基板上に付着するのを防止する付着防止板を設け
たこと特徴とするものである。

【００１４】本発明によれば、上述の付着防止板をエッ
ジリンス用ノズルに隣接した位置に設けることで、エッ
ジリンス時のリンス液飛沫のフォトレジスト膜への付着
による筋目状の膜厚むら発生が抑制できる。従って、膜
厚むらによるフォトレジストのパターニングむらに起因
した半導体装置の特性不良が低減し、半導体装置の製造
歩留が向上する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的実施の形態
例につき、添付図面を参照して説明する。なお従来技術
の説明で参照した図４中の構成部分と同様の構成部分に
は、同一の参照符号を付すものとする。

【００１６】本実施の形態例はエッジリンス機構を有す
るレジスト塗布装置に本発明を適用した例であり、これ
を図１〜図３を参照して説明する。まず、本実施の形態
例のレジスト塗布装置の基本的構造は、図１に示すよう
に、従来例のレジスト塗布装置とほぼ同様なので、同様
な部分の説明は省略し、特徴部分の説明を詳述する。

【００１７】エッジリンス液供給系３は、リンス液用ノ
ズル１８と、リンス液用ノズル１８と連結した金属製の
配管５０と、配管５０を支持する円柱状の支持部材５１
と、支持部材５１を回転方向（矢印Ａ方向）と上下方向
（矢印Ｂ方向）に駆動して、リンス液用ノズル１８の位
置を移動させる駆動部５２と、金属製の配管５０と連結
させた、屈曲自在の配管、例えばフッ素樹脂製（テフロ
ン製）の配管５３と、リンス液用ノズル１８より吐出さ
せるリンス液の吐出量を制御するバルブ２２と、リンス
液の配管５４に連結しているリンス液供給部（図示省
略）等で概略構成されている。

【００１８】リンス液用ノズル１８部には、リンス液用
ノズル１８より吐出したリンス液がフォトレジストの塗
布された半導体ウェハ１１周縁部に当たった際、リンス
液の極く一部が飛沫となって半導体ウェハ１１の上方へ
飛び散るが、このリンス液飛沫を半導体ウェハ１１周縁
部より内側の半導体ウェハ１１上に付着させないための
付着防止板６０が取付けられている。また、スピンコー
ト部１のカップ１４には、スピンチャック１２に真空チ
ャックされた半導体ウェハ１１の上方の雰囲気を常時排
気している排気系に接続した排気管１６とは別に、エッ
ジリンス時のリンス液用ノズル１８が位置する半導体ウ
ェハ１１付近の雰囲気を、エッジリンスの時だけ、強制
的に排気する強制排気系７０の排気管７１がもうけられ
ている。この排気管７１には、排気管７１内径とほぼ同
じ大きさに平板の回転で気体の流れを制御する開閉弁７
２が設けられていて、エッジリンス時のみ開閉弁７２が
開いて、強制排気をするようになっている。

【００１９】次に、上述した付着防止板６０の構造、お
よびエッジリンス時における付着防止板６０とリンス液
用ノズル１８や半導体ウェハ１１との位置関係の詳細
を、図２〜図３を参照して説明する。ここで、図２はリ
ンス液用ノズル１８近傍の見取り図で、図３はリンス液
用ノズル１８近傍の概略図で、（ａ）はリンス液用ノズ
ル１８中心部と、スピンチャック１２の回転中心、即ち
半導体ウェハ１１の回転中心とを含む垂直平面でみた概
略断面図、（ｂ）はリンス液用ノズル１８近傍の概略平
面図である。

【００２０】まず、リンス液用ノズル１８に取り付けら
れた付着防止板６０の構造は、図２および図３に示すよ
うに、円形状の半導体ウェハ１１周縁部に略平行する円
弧状の辺を持つ円弧状平板である。この円弧状平板の大
きさは、半導体ウェハ１１の大きさや、リンス液用ノズ
ル１８の中心部から付着防止板６０までの距離に応じて
決める。例えば、半導体ウェハの大きさが６インチ径
で、リンス液用ノズル１８の中心部から付着防止板６０
までの距離が約１０ｍｍの時には、円弧状の辺の長さは
５０ｍｍ程度で、他の辺の、即ち縦方向の辺の長さは４
０ｍｍ程度とする。また、付着防止板６０の板厚として
は２ｍｍ程度とし、材質は、例えばフッ素系樹脂（テフ
ロン）とする。

【００２１】付着防止板６０を円弧状平板としたのは、
半導体ウェハ１１の回転に伴う半導体ウェハ１１周縁部
の気体の流れの停滞部分を無くすことと、半導体ウェハ
１１表面と付着防止板６０下端間を半導体ウェハ１１の
中央部より周縁部に向かう気体の流れを円弧状の辺に沿
って均一とすることにより、エッジリンス時に気化した
リンス液を含む雰囲気（気体）を半導体ウェハ１１近傍
より澱みなく排除するためである。

【００２２】エッジリンス時における付着防止板６０と
リンス液用ノズル１８や半導体ウェハ１１との位置関係
は、図２および図３に示すように、半導体ウェハ１１周
縁部のエッジリンス部１１ａ上方にリンス液用ノズル１
８が位置し、このリンス液用ノズル１８部に取り付けた
付着防止板６０がリンス液用ノズル１８より半導体ウェ
ハ１１の中央部側に位置している。配管５０より送られ
てくるリンス液は、リンス液用ノズル１８より吐出し、
回転している半導体ウェハ１１の周縁部より内側、例え
ば約３ｍｍ程度内側のエッジリンス部１１ａに当たり、
遠心力の働きで半導体ウェハ１１の外側へと流れてゆ
く。エッジリンス部１１ａに当たったリンス液の極く一
部は飛沫となってエッジリンス部１１ａの上方に飛び散
り、このリンス液飛沫のうち、エッジリンス部１１ａよ
り内側に向かうリンス液飛沫は付着防止板６０に当た
り、フォトレジストの塗布された半導体ウェハ１１への
付着が防止される。

【００２３】次に、上述したレジスト塗布装置の動作を
説明する。まず、従来例と同様にして、スピンチャック
１２に真空チャックされた半導体ウェハ１１上にフォト
レジストを塗布してフォトレジスト膜３０を形成し、フ
ォトレジスト用ノズル１７が半導体ウェハ１１の上方よ
りスピンコート部１のカップ１４の外側の元の位置に移
動させた後、エッジリンス液供給系３の駆動部５２が作
動して、支持部材５１を矢印Ａ方向に回転させ、支持部
材５１と接続した配管５０先端のリンス液用ノズル１８
を半導体ウェハ１１周縁部のエッジリンス部１１ａの上
方に移動させる。その後、駆動部５２の作動で、支持部
材５１を矢印Ｂの下方に移動させ、リンス液用ノズル１
８先端を半導体ウェハ１１の上方の所定の位置に移動さ
せる。このリンス液用ノズル１８の位置において、付着
防止板６０下端の位置は、例えば半導体ウェハ１１表面
より約５ｍｍ程度上方の位置とする。

【００２４】次に、強制排気系７０の開閉弁７２を開
き、リンス液用ノズル１８の近傍の雰囲気の強制排気を
開始する。その後、エッジリンス液供給系３のバルブ２
２を開き、リンス液をリンス液用ノズル１８から吐出さ
せて、回転している半導体ウェハ１１のエッジリンス部
１１ａに所定時間だけ当て、エッジリンス部１１ａ上の
フォトレジスト膜３０を除去する。エッジリンス部１１
ａ上のフォトレジスト膜３０の除去が完了時点で、エッ
ジリンス液供給系３のバルブ２２を閉じる。その後、駆
動部５２を作動させて、支持部材５１を矢印Ｂの上方に
移動させ、続いて支持部材５１を矢印Ａに回転させて、
スピンコート部１のカップ１４外側の元の位置に戻す。
次に、強制排気系７０の開閉弁７２を閉じた後、スピン
コート部１のモータ１３の回転を停止させる。

【００２５】その後は、半導体ウェハ１１の真空チャッ
クを解除し、続いて自動搬送機構（図示省略）により、
半導体ウェハ１１をスピンコート部１のスピンチャック
１２から次工程の場所、例えばフォトレジストのプレベ
ーク部へと搬送する。

【００２６】上述したレジスト塗布装置においては、エ
ッジリンスの際に、リンス液の半導体ウェハ１１上方に
飛び散るリンス液飛沫のうち、エッジリンス部１１ａよ
り内側に向かうリンス液飛沫は付着防止板６０に当た
り、エッジリンス部１１ａより内側のフォトレジスト膜
３０への付着が防止される。従って、従来例のようなリ
ンス液飛沫によるフォトレジスト膜３０の筋目状の膜厚
むら発生が抑制でき、半導体装置の製造歩留が向上す
る。また、上述したレジスト塗布装置においては、エッ
ジリンス時のリンス液用ノズル１８が位置する半導体ウ
ェハ１１付近の雰囲気を、エッジリンスの時だけ、強制
的に排気する強制排気系７０の排気管７１を設けたこと
で、エッジリンス時のリンス液が気化した気体を含む雰
囲気によるフォトレジスト膜の膜減りが抑制できる。従
って、フォトレジスト膜３０の膜減りに伴う半導体装置
の製造上の問題の発生を抑えることができ、半導体装置
の製造歩留が向上する。

【００２７】以上、本発明を実施の形態例により説明し
たが、本発明はこの実施の形態例に何ら限定されるもの
ではない。例えば、本発明の実施の形態例では、付着防
止板をリンス液用ノズルに取り付けた構成で説明した
が、付着防止板とリンス液用ノズルとは別の駆動部によ
り移動し、エッジリンス時には、本実施の形態例と同様
なリンス液用ノズルと付着防止板との位置関係となって
る構成でもよい。また、本発明の実施の形態例では、付
着防止板の材質をフッ素系樹脂として説明したが、リン
ス液で侵されない他の有機樹脂や金属でもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のレジスト塗布装置は、エッジリンス時に半導体ウェハ
上のフォトレジストにリンス液飛沫の付着を防止する付
着防止板を、リンス液用ノズルに隣接して設け、スピン
チャック上の半導体ウェハ近傍の雰囲気を強制的に排気
する強制排気系を設けたことにより、フォトレジスト膜
の筋状の膜厚むらやフォトレジスト膜の膜減りの発生を
抑制できる。従って、フォトレジストのパターニングむ
らの発生が抑制され、半導体装置の製造歩留が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した実施の形態例のレジスト塗布
装置の概略図である。

【図２】付着防止板の構造、およびエッジリンス時にお
ける付着防止板とリンス液用ノズルや半導体ウェハとの
位置関係を説明する、リンス液用ノズル近傍の見取り図
である。

【図３】付着防止板の構造、およびエッジリンス時にお
ける付着防止板とリンス液用ノズルや半導体ウェハとの
位置関係を説明する概略図で、（ａ）はリンス液用ノズ
ル中心部とスピンチャックの回転中心、即ち半導体ウェ
ハの回転中心とを含む垂直平面でみた概略断面図、
（ｂ）はリンス液用ノズル近傍の概略平面図である。

【図４】従来例のレジスト塗布装置の概略図である。

【符号の説明】

１…スピンコート部、２…フォトレジスト供給系、３…
エッジリンス液供給系、１１…半導体ウェハ、１２…ス
ピンチャック、１３…モータ、１４…カップ、１５…廃
液配管、１６，７１…排気管、１７…フォトレジスト用
ノズル、１８…リンス液用ノズル、１９，２２…バル
ブ、２０…サックバック、２１，２３…配管、３０…フ
ォトレジスト膜、５０，５３，５４…配管、５１…支持
部材、５２…駆動部、６０…付着防止板、７０…強制排
気系、７２…開閉弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エッジリンス機構を有するレジスト塗布
   装置において、 前記エッジリンス機構のエッジリンス用ノズルに隣接し
   た位置に、被処理基板周縁部からのリンス液飛沫が前記
   被処理基板上に付着するのを防止する付着防止板を設け
   たこと特徴とするレジスト塗布装置。
2. 【請求項２】 エッジリンス時に、前記エッジリンス用
   ノズルの位置するスピンコート部の雰囲気を強制的に排
   気する強制排気系を設けたことを特徴とする、請求項１
   に記載のレジスト塗布装置。
3. 【請求項３】 前記付着防止板は、前記被処理基板周縁
   部に略平行な円弧形状の付着防止板であることを特徴と
   する、請求項１に記載のレジスト塗布装置。