JPH11274030A - レジスト処理方法および装置ならびにレジスト塗布方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウェハの面内におけるレジスト膜の膜
厚分布および寸法分布を制御可能にする。 【解決手段】 半導体ウェハ１にレジスト塗布を行うレ
ジスト塗布部と、現像を行う現像部と、半導体ウェハ１
の温度制御を行うウェハ温調部と、半導体ウェハ１のベ
ーク処理を行うベーク処理部と、前記ウェハ温調部と前
記ベーク処理部とに設置されかつ半導体ウェハ１を支持
する支持プレート３と、支持プレート３の同心円状の複
数の領域ごとに設けられかつそれぞれの領域を加熱また
は冷却する複数の温度制御素子４と、温度制御素子４の
加熱または冷却を前記複数の領域ごとに別々に制御する
温度制御部５とからなり、前記レジスト塗布部と前記現
像部とにおいて半導体ウェハ１をレジスト処理する際
に、前記レジスト処理の前後において半導体ウェハ１の
温度を複数の前記領域ごとに制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、処理基板および半
導体ウェハの製造技術に関し、特に、レジスト処理工程
においてレジスト膜の膜厚を制御するレジスト処理技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下に説明する技術は、本発明を研究、
完成するに際し、本発明者によって検討されたものであ
り、その概要は次のとおりである。

【０００３】半導体製造工程のレジスト処理工程で使用
されるレジスト処理装置には、レジスト塗布を行うレジ
スト塗布部（レジスト処理部）と、半導体ウェハに対し
てベーク処理または冷却処理などの温度制御を行うウェ
ハ温度処理部と、露光後の半導体ウェハのレジスト膜を
現像する現像部（レジスト処理部）とが設けられている
（ただし、レジスト塗布部または現像部が設置されてい
ない装置もある）。

【０００４】このようなレジスト処理装置では、レジス
ト塗布後および現像前のベーク温度や時間が変化した
り、レジスト液や現像液の温度に変化が発生すると、レ
ジスト膜の膜厚や寸法の変動を引き起こすため、各処理
部における温度変化を抑える方向で技術開発が行われて
いる。

【０００５】なお、レジスト処理装置については、例え
ば、株式会社工業調査会、１９９４年１１月２５日発
行、「超ＬＳＩ製造・試験装置ガイドブック＜１９９５
年版＞、電子材料別冊（１９９４年別冊）」、７７〜８
３頁に記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記した技
術におけるレジスト処理装置は、全ての処理部（前記レ
ジスト処理部やウェハ温度処理部）に対して温度変化を
抑えるように設計されている。

【０００７】その結果、塗布や現像の処理部に半導体ウ
ェハを搬入した際、半導体ウェハの面内に温度差が生じ
ても、レジスト処理装置では、その各処理部の構造ある
いは配置上、この面内の温度差を補正できないことが問
題とされる。

【０００８】また、温度差が生じない場合でも、レジス
ト液の溶剤の揮発速度の違いのために、もしくは、次工
程であるエッチングにより発生する半導体ウェハの面内
の寸法差を相殺させるために、あえて半導体ウェハの面
内の任意の範囲で温度差を設けてレジスト膜の膜厚ある
いはレジスト寸法を調整しようとしてもこれができない
ことが問題とされる。

【０００９】本発明の目的は、半導体ウェハの面内にお
けるレジスト膜の膜厚分布および寸法分布を制御可能に
するレジスト処理方法および装置ならびにレジスト塗布
方法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】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１２】すなわち、本発明のレジスト処理方法は、
処理室内に設置された基板支持部材に処理基板を載置す
る工程と、前記基板支持部材の温度を複数の領域ごとに
制御することにより、前記基板支持部材によって支持さ
れた前記処理基板を前記複数の領域ごとに温度制御する
工程と、前記処理基板をレジスト処理する工程とを有
し、前記レジスト処理の前もしくは後の少なくとも何れ
か一方において前記処理基板を前記温度制御するもので
ある。

【００１３】これにより、処理基板の面内で温度差を持
たせることができ、その結果、処理基板にレジスト処理
を行った際には、レジスト膜の膜厚分布やレジスト寸法
の寸法分布を制御できる。

【００１４】さらに、本発明のレジスト処理方法は、処
理室内に設置された基板支持部材に半導体ウェハを載置
する工程と、前記基板支持部材の温度を複数の領域ごと
に制御することにより、前記基板支持部材によって支持
された前記半導体ウェハを前記複数の領域ごとに温度制
御する工程と、前記半導体ウェハをレジスト処理する工
程とを有し、前記レジスト処理の前もしくは後の少なく
とも何れか一方において前記半導体ウェハを前記温度制
御するものである。

【００１５】これにより、半導体ウェハを複数の領域ご
とに温度制御することができるため、半導体ウェハの面
内で温度差を持たせることができる。

【００１６】したがって、半導体ウェハにレジスト塗布
（レジスト処理）を行った際には、レジスト膜の膜厚分
布を制御できる。

【００１７】また、本発明のレジスト処理装置は、半導
体ウェハのレジスト処理を行うレジスト処理部と、前記
半導体ウェハの温度制御を行うウェハ温度処理部と、前
記ウェハ温度処理部に設置され、かつ前記半導体ウェハ
を支持する基板支持部材と、前記基板支持部材の複数の
領域ごとに設けられ、かつそれぞれの領域を加熱または
冷却する複数の温度制御素子と、前記温度制御素子の前
記加熱または冷却を前記複数の領域ごとに別々に制御す
る温度制御部とを有し、前記レジスト処理部において前
記半導体ウェハをレジスト処理する際に、前記レジスト
処理の前もしくは後の少なくとも何れか一方において前
記ウェハ温度処理部で前記半導体ウェハの温度を複数の
前記領域ごとに制御し得るようにしたものである。

【００１８】さらに、本発明のレジスト塗布方法は、処
理室内に設置された基板支持部材に半導体ウェハを載置
する工程と、前記基板支持部材の温度を複数の領域ごと
に制御することにより、前記基板支持部材によって支持
された前記半導体ウェハを前記複数の領域ごとに温度制
御する工程と、半導体ウェハにレジスト塗布を行う工程
とを有し、前記レジスト塗布の前もしくは後の少なくと
も何れか一方において前記半導体ウェハを前記温度制御
するものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００２０】図１は本発明によるレジスト処理装置の構
造の実施の形態の一例を示す概略構成図、図２は図１に
示すレジスト処理装置のウェハ温度処理部に設けられた
基板支持部材の構造の一例を示す図であり、（ａ）は断
面図、（ｂ）は底面図、図３は本発明のレジスト処理方
法におけるレジスト塗布の手順の実施の形態の一例を示
すフローチャート、図４は本発明のレジスト処理方法に
おける現像処理の手順の実施の形態の一例を示すフロー
チャート、図５は本発明のレジスト処理装置を用いた半
導体ウェハ上のパターン形成プロセスの実施の形態の一
例を示す断面図、図６〜図９は本発明のレジスト処理装
置によって形成されたレジスト膜の膜厚とレジスト寸法
の分布状態の実施の形態の一例を示す膜分布概念図であ
る。

【００２１】図１に示す本実施の形態のレジスト処理装
置は、半導体製造工程のレジスト処理工程において、処
理基板にレジスト塗布、現像およびベーク処理などのレ
ジスト処理を行うものである。

【００２２】したがって、本実施の形態で説明する処理
基板は、半導体ウェハ１である。

【００２３】図１、図２を用いて、本実施の形態のレジ
スト処理装置の構成について説明すると、半導体ウェハ
１にレジスト塗布（レジスト処理）を行うレジスト処理
部であるレジスト塗布部６と、半導体ウェハ１に形成さ
れたレジスト膜２を露光処理した後に現像（レジスト処
理）するレジスト処理部である現像部７と、半導体ウェ
ハ１の温度制御を行うウェハ温度処理部であるウェハ温
調部８と、半導体ウェハ１のベーク処理を行うウェハ温
度処理部であるベーク処理部９と、前記ウェハ温度処理
部であるウェハ温調部８とベーク処理部９とに設置さ
れ、かつ半導体ウェハ１を支持する支持プレート３（基
板支持部材）と、支持プレート３の複数の領域ごとに設
けられ、かつそれぞれの領域を加熱または冷却する複数
の温度制御素子４と、温度制御素子４の加熱または冷却
を前記複数の領域ごとに別々に制御する温度制御部５
と、レジスト塗布前に密着強化剤を塗布するレジスト塗
布前処理部１０と、半導体ウェハ１を保持して前記各処
理部への搬入出を行う搬送アーム１１とからなり、前記
レジスト処理部において半導体ウェハ１を前記レジスト
処理する際に、前記レジスト処理の前もしくは後の少な
くとも何れか一方において前記ウェハ温度処理部で半導
体ウェハ１の温度を複数の前記領域ごとに制御し得るよ
うにしたものである。

【００２４】なお、図２に示すように、本実施の形態の
レジスト処理装置における支持プレート３には、半導体
ウェハ１の中心を基準としてこの中心に対する同心円状
の複数の領域ごとに温度制御素子４が設置されている。

【００２５】すなわち、支持プレート３の裏面３ｂに
は、半導体ウェハ１の裏面１ｂを同心円状の複数の領域
に分割しかつこの分割した前記領域に対応したそれぞれ
の箇所に温度制御素子４が設けられている。

【００２６】これは、半導体ウェハ１にレジスト膜２を
形成した際に、その膜厚分布やレジスト寸法２ａ（図５
参照）の分布が半導体ウェハ１の中心に対して同心円状
に分布する場合が多いため、これに応じて半導体ウェハ
１をその中心に対する同心円状に分けた領域ごとに温度
制御するためである。

【００２７】これにより、この支持プレート３上で半導
体ウェハ１を加熱または冷却する際には、半導体ウェハ
１を複数の温度制御素子４の配置箇所に従い、前記同心
円状の複数の領域ごとに温度制御を行うことができる。

【００２８】また、支持プレート３の載置面３ａには、
半導体ウェハ１を支持する小突起３ｃが３箇所または４
箇所程度に設けられており、この小突起３ｃによって、
半導体ウェハ１の裏面１ｂの極わずかな面積のみを支持
することとなり、半導体ウェハ１をほぼ非接触式で支持
プレート３によって支持することが可能になる。

【００２９】さらに、支持プレート３の表面には、半導
体ウェハ１と接触した際の異物（特に金属異物）付着を
防止するためにフッ素樹脂のコーティングなどが施され
ていることが望ましく、あるいは、支持プレート３は、
その表面側に前記フッ素樹脂などからなる他の支持部材
が設けられ、この支持部材の載置面３ａに半導体ウェハ
１を支持する構造としてもよい。

【００３０】ここで、本実施の形態のレジスト処理装置
に設けられた温度制御素子４は、加熱または冷却が可能
な素子であり、例えば、ペルチェ素子である。

【００３１】なお、各温度制御素子４は、それぞれ温度
制御部５と電気的に接続されており、これにより、温度
制御部５は、支持プレート３に取り付けられた図示しな
い温度センサからの信号に基づいてそれぞれの温度制御
素子４の温度を管理し、かつその温度を自由に制御する
ものである。

【００３２】本実施の形態のレジスト処理装置のウェハ
温調部８およびベーク処理部９における半導体ウェハ１
の温度制御では、半導体ウェハ１の面内の任意の領域で
0.１〜２０℃程度の温度差を生じさせることが可能であ
る。

【００３３】また、ウェハ温調部８およびベーク処理部
９においては、支持プレート３は、その周囲がカバー１
２によって覆われ、このカバー１２の内部が半導体ウェ
ハ１の処理室１３となる。

【００３４】なお、本実施の形態のウェハ温調部８に設
置された支持プレート３は、クーリングプレートであ
り、レジスト塗布部６または現像部７に半導体ウェハ１
を搬入する際の温度を、ほぼ室温付近の目標温度に制御
する（冷却する）ために用いられることが多い。

【００３５】したがって、本実施の形態のウェハ温調部
８の支持プレート３に設けられた温度制御素子４は令熱
素子である。

【００３６】また、本実施の形態のベーク処理部９に設
置された支持プレート３は、ホットプレートであり、レ
ジスト塗布前および塗布後のベーク処理時や、現像前の
ベーク処理時に、半導体ウェハ１の温度を所定の設定温
度に制御するために用いられる。

【００３７】したがって、本実施の形態のベーク処理部
９の支持プレート３に設けられた温度制御素子４は加熱
素子である。

【００３８】また、レジスト塗布前処理部１０は、ＨＭ
ＤＳ（ヘキサメチレンジシラザン）ユニットとも呼ば
れ、レジスト膜２と半導体ウェハ１（もしくは半導体ウ
ェハ１上に形成した所定膜）との密着性を向上させるた
めに、半導体ウェハ１の主面１ａ（もしくは前記所定
膜）に密着強化剤を塗布するものであり、本実施の形態
のレジスト塗布前処理部１０の基板支持部材には、複数
の領域に分割されて設けられた温度制御素子４は設置さ
れておらず、前記基板支持部材全体を加熱する加熱素子
が設けられている。

【００３９】ただし、本実施の形態のレジスト塗布前処
理部１０においても、ウェハ温調部８に設けられた処理
室１３と同様のものが設けられていてもよいことは言う
までもない。

【００４０】また、レジスト塗布部６には、図示しない
スピンナやノズルなどが設置され、種々の塗布条件（例
えば、塗布前レジスト温度、レジスト液の種類、塗布時
間または前記スピンナの回転速度など）に基づいて前記
スピンナ上に半導体ウェハ１を載置し、そこに前記ノズ
ルから所定のレジスト液を塗布して、半導体ウェハ１上
に所定の膜厚のレジスト膜２を形成する。

【００４１】さらに、現像部７には、レジスト塗布部６
と同様に図示しないスピンナやノズルなどが設置され、
種々の現像条件（例えば、現像前現像液温度、現像液の
種類、現像時間または前記スピンナの回転速度など）に
基づいて前記スピンナ上に半導体ウェハ１を載置し、そ
こに前記ノズルから所定の現像液を塗布して、所望の現
像を行う。

【００４２】次に、本実施の形態のレジスト処理方法に
ついて説明する。

【００４３】なお、本実施の形態では、一例として、１
６ＭのＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory) を取
り上げ、図５に示すような基本的なパターン形成プロセ
スに沿って、前記ＤＲＡＭを製造する際に行われるレジ
スト処理の一例について説明する。

【００４４】ただし、前記レジスト処理は、１６ＭのＤ
ＲＡＭ製造の場合に限定されるものではない。

【００４５】まず、図５（ａ）に示すように、ベースと
なる処理基板である半導体ウェハ１の主面１ａ上に蒸着
などによって配線形成のためのアルミニウム膜２１を形
成する。

【００４６】続いて、レジスト処理の１つであるレジス
ト塗布を行う。

【００４７】なお、本実施の形態では、半導体ウェハ１
のアルミニウム膜２１上に、一例として、膜厚１μｍの
ポジ型のレジスト膜２を形成する場合を説明する（ただ
し、ネガ型のレジスト膜２を形成してもよい）。

【００４８】その際、まず、図１に示すレジスト処理装
置のレジスト塗布前処理部１０内にアルミニウム膜２１
が形成された半導体ウェハ１を搬入し、そこで、図３の
ステップＳ１に示すように、レジスト塗布の前処理であ
るＨＭＤＳ処理を行う。

【００４９】すなわち、レジスト膜２と半導体ウェハ１
上のアルミニウム膜２１との密着性を向上させるため
に、半導体ウェハ１のアルミニウム膜２１に密着強化剤
を塗布する。

【００５０】その後、搬送アーム１１によってレジスト
塗布前処理部１０から半導体ウェハ１を取り出し、続い
て、ウェハ温調部８内に半導体ウェハ１を搬入し、そこ
で、図３のステップＳ２に示すように、塗布前温調処理
を行う。

【００５１】なお、ウェハ温調部８には図２に示すよう
な処理室１３が設けられている。

【００５２】ここで、ウェハ温調部８で行う半導体ウェ
ハ１の温調処理の目的について説明する。

【００５３】まず、図３に示すステップＳ３のレジスト
塗布において、支持プレート３の温度がその載置面３ａ
の面内でほぼ同一の場合、レジスト膜２の引き伸ばし時
に、レジスト膜２が半導体ウェハ１より熱を得、かつ半
導体ウェハ１の外周部に向かって引き伸ばされることに
より、レジスト膜２はその粘度が高くなるような温度分
布になる。

【００５４】この場合、レジスト膜２は図６に示すよう
な膜厚分布となる。すなわち、中心部に比べて外周部の
方が膜厚が厚くなる。

【００５５】したがって、これを防ぐために、ウェハ温
調部８において図２に示す支持プレート３を用い、予
め、半導体ウェハ１の外周部の温度を中心部より低く設
定する。

【００５６】これにより、半導体ウェハ１の外周部の粘
度が高くなることを抑制でき、その結果、図７に示すよ
うな均一な膜厚分布を得ることができる。

【００５７】また、逆に、レジスト膜２の引き伸ばし時
に粘度変化が発生せず、遠心力により図８に示すような
膜厚分布となる場合であっても、ウェハ温調部８におい
て図２に示す支持プレート３を用い、予め、半導体ウェ
ハ１の外周部の温度を中心部より高く設定することによ
り、粘度を徐々に高くすることが可能となり、図７に示
すような均一な膜厚分布を得ることができる。

【００５８】さらに、粘度変化と遠心力変化とが混在し
て、図９に示す膜厚分布となるような場合においても、
複数の温度制御素子４の温度を最適化することにより、
図７に示すような均一な膜厚分布を得ることができる。

【００５９】その結果、同一のウェハ温調部８（レジス
ト処理部）において高精度に膜厚制御を行いながら、揮
発速度の異なる溶剤を使用した数種のレジスト液を使用
可能とすることができる。

【００６０】続いて、ウェハ温調部８における半導体ウ
ェハ１の具体的な温度調整の方法について説明する。

【００６１】まず、主面１ａ上にアルミニウム膜２１が
形成された半導体ウェハ１をウェハ温調部８に搬入し、
ウェハ温調部８の処理室１３内に設置された支持プレー
ト３（基板支持部材）に半導体ウェハ１を載置する。

【００６２】その後、支持プレート３の温度を、支持プ
レート３の中心に対して同心円状に分割した複数の領域
ごとに制御し、これにより、支持プレート３によって支
持された半導体ウェハ１をその中心に対する同心円状に
分割した複数の領域ごとに温度制御する。

【００６３】ここでは、半導体ウェハ１の外周部に対応
する箇所に設けられた温度制御素子４の温度が、半導体
ウェハ１の中心部に対応する箇所に設けられた温度制御
素子４の温度より低くなるように制御し、その結果、半
導体ウェハ１の中心部より外周部の温度が１〜２℃程度
低くなるように半導体ウェハ１を温度制御する。

【００６４】なお、処理室１３内の雰囲気は、例えば、
Ｎ₂ 雰囲気などであるとともに、ここでの温度制御は、
支持プレート３がクーリングプレートであり、主に、半
導体ウェハ１の冷却処理である。

【００６５】その後、搬送アーム１１によってウェハ温
調部８から半導体ウェハ１を取り出し、続いて、レジス
ト塗布部６（レジスト処理部）内に半導体ウェハ１を搬
入し、そこで、図３のステップＳ３に示すようなレジス
ト塗布（レジスト処理）を行う。

【００６６】この際、半導体ウェハ１は、その中心部よ
り外周部の温度が１〜２℃程度低くなるように温度制御
されているため、レジスト膜２を図７に示すような均一
な膜厚分布で形成できる。

【００６７】なお、本実施の形態によれば、図５（ｂ）
に示すように、アルミニウム膜２１の上に膜厚１μｍの
レジスト膜２を均一な厚さで形成できる（均一な膜厚に
レジスト塗布できる）。

【００６８】その後、搬送アーム１１によってレジスト
塗布部６から半導体ウェハ１を取り出し、続いて、ベー
ク処理部９（ウェハ温度処理部）内に半導体ウェハ１を
搬入し、そこで、図３のステップＳ４に示すように、塗
布後ベークを行う。

【００６９】ここで、ベーク処理部９で行う半導体ウェ
ハ１のベーク処理の目的について説明する。

【００７０】まず、例えば、下層膜の反射率の違いによ
って半導体ウェハ１の面内のレジスト寸法２ａ（図５
（ｄ）参照）の寸法分布が、図６のようになる場合、図
３に示すステップＳ４の塗布後ベークにおいて、半導体
ウェハ１の中心部と外周部とで温度差を設け、これによ
り、レジスト感度を外周部で変化させるか、あるいは、
図４に示す現像（ステップＳ７）前のステップＳ６によ
る現像前温調処理で半導体ウェハ１の外周部の温度を変
えて現像速度を外周部で変化させる。これにより、図７
に示すような均一な寸法分布を得ることができる。

【００７１】さらに、例えば、レジスト寸法２ａの寸法
分布が、図７に示すように、均一であっても、その後の
エッチング特性により、現像後の完成寸法が図８に示す
ように形成される場合、敢えて図６に示すようなレジス
ト寸法２ａの寸法分布にし、完成寸法を図７のように合
わせ込むこともできる。

【００７２】続いて、図３のステップＳ４に示すレジス
ト膜２の塗布後の具体的なベーク処理の方法について説
明する。

【００７３】まず、図５に示すアルミニウム膜２１上に
レジスト膜２が形成された半導体ウェハ１をレジスト塗
布部６から搬送アーム１１によって取り出し、その後、
ベーク処理部９（ウェハ温度処理部）に搬入して、ベー
ク処理部９の処理室１３内に設置された支持プレート３
（基板支持部材）に半導体ウェハ１を載置する。

【００７４】その後、支持プレート３の温度を、支持プ
レート３の中心に対して同心円状に分割した複数の領域
ごとに制御し、これにより、支持プレート３によって支
持された半導体ウェハ１をその中心に対する同心円状に
分割した複数の領域ごとに温度制御する。

【００７５】ここでは、半導体ウェハ１の外周部に対応
する箇所に設けられた温度制御素子４の温度が、半導体
ウェハ１の中心部に対応する箇所に設けられた温度制御
素子４の温度より低くなるように制御し、その結果、半
導体ウェハ１の中心部より外周部の温度が１〜２℃程度
低くなるように半導体ウェハ１を温度制御する。

【００７６】なお、ここでの温度制御は、支持プレート
３がホットプレートであり、半導体ウェハ１の加熱処理
である。この加熱処理（ベーク処理）により、レジスト
膜２を固めることができる。

【００７７】その後、搬送アーム１１によってベーク処
理部９から半導体ウェハ１を取り出し、続いて、一端、
図１に示すレジスト処理装置から外部に搬出する。

【００７８】続いて、この半導体ウェハ１を図５（ｃ）
に示すように露光する。

【００７９】すなわち、クロム膜などの遮光膜２２によ
って所望のマスクパターンが形成されたガラスマスク２
３に紫外線２４を照射して、前記マスクパターンを半導
体ウェハ１上に形成されたレジスト膜２に露光する。

【００８０】露光終了後、図４に示す現像処理を行う。

【００８１】まず、再び、図１に示すレジスト処理装置
内に半導体ウェハ１を搬入し、図４のステップＳ５によ
る現像前ベークを行う。

【００８２】なお、前記現像前ベークは、図３のステッ
プＳ４に示す塗布後ベークと同様のものである。

【００８３】つまり、ここでは、半導体ウェハ１の外周
部に対応する箇所に設けられた温度制御素子４の温度
が、半導体ウェハ１の中心部に対応する箇所に設けられ
た温度制御素子４の温度より低くなるように制御し、そ
の結果、半導体ウェハ１の中心部より外周部の温度が１
〜２℃程度低くなるように半導体ウェハ１を温度制御す
る。

【００８４】なお、処理室１３内の雰囲気は、例えば、
Ｎ₂ 雰囲気やドライエアの雰囲気などであるとともに、
ここでの温度制御は、支持プレート３がホットプレート
であり、半導体ウェハ１の加熱処理である。

【００８５】その後、搬送アーム１１によってベーク処
理部９からベーク処理済みの半導体ウェハ１を取り出
し、さらに、この半導体ウェハ１をウェハ温調部８（レ
ジスト処理部）に搬入し、ウェハ温調部８の処理室１３
内に設置された支持プレート３（基板支持部材）に半導
体ウェハ１を載置する。

【００８６】続いて、支持プレート３の温度を、支持プ
レート３の中心に対して同心円状に分割した複数の領域
ごとに制御し、これにより、支持プレート３によって支
持された半導体ウェハ１をその中心に対する同心円状に
分割した複数の領域ごとに温度制御する。

【００８７】ここでは、半導体ウェハ１の外周部に対応
する箇所に設けられた温度制御素子４の温度が、半導体
ウェハ１の中心部に対応する箇所に設けられた温度制御
素子４の温度より低くなるように制御し、その結果、半
導体ウェハ１の中心部より外周部の温度が１〜２℃程度
低くなるように半導体ウェハ１を温度制御する。

【００８８】なお、ここでの温度制御は、支持プレート
３がクーリングプレートであり、主に、半導体ウェハ１
の冷却処理である。

【００８９】その後、搬送アーム１１によってウェハ温
調部８から半導体ウェハ１を取り出し、続いて、現像部
７（レジスト処理部）内に半導体ウェハ１を搬入し、そ
こで、図４のステップＳ７に示す現像（レジスト処理）
を行う。

【００９０】この際、半導体ウェハ１は、その中心部よ
り外周部の温度が１〜２℃程度低くなるように温度制御
されているため、現像速度を半導体ウェハ１の外周部よ
り中心部を速くさせることができる。

【００９１】これにより、半導体ウェハ１の面内におい
て、図５（ｄ）に示すような現像を行った結果、レジス
ト寸法２ａの寸法分布を図７に示すように均一にでき
る。

【００９２】その後、搬送アーム１１によって現像部７
から半導体ウェハ１を取り出し、続いて、ベーク処理部
９内に半導体ウェハ１を搬入し、そこで、図４のステッ
プＳ８に示すように、現像後ベークを行い、現像後のレ
ジスト膜２を固める。

【００９３】さらに、搬送アーム１１によってベーク処
理部９から半導体ウェハ１を取り出し、続いて、図１に
示すレジスト処理装置から外部に搬出する。

【００９４】その後、エッチング工程に移り、図示しな
いエッチング装置によって、図５（ｅ）に示すように、
現像後の半導体ウェハ１のアルミニウム膜２１の所定領
域をエッチングする。

【００９５】さらに、図示しないレジスト除去装置によ
って、図５（ｆ）に示すように、不要となったアルミニ
ウム膜２１上のレジスト膜２を除去する。

【００９６】これにより、アルミニウム膜２１による所
望の形状の配線パターンを形成することができる。

【００９７】本実施の形態のレジスト処理方法および装
置ならびにレジスト塗布方法によれば、以下のような作
用効果が得られる。

【００９８】すなわち、支持プレート３の同心円状の複
数の領域ごとに設けられた複数の温度制御素子４と、温
度制御素子４の加熱または冷却を複数の前記領域ごとに
別々に制御する温度制御部５とが図１に示すレジスト処
理装置に設けられたことにより、レジスト処理を行う際
に、このレジスト処理の前または後で、支持プレート３
によって支持された半導体ウェハ１をその中心から同心
円状の複数の領域ごとに温度制御できる。

【００９９】これにより、半導体ウェハ１の面内で同心
円状の領域ごとに温度差を持たせることができ、その結
果、半導体ウェハ１にレジスト塗布（レジスト処理）を
行った際には、レジスト膜２の膜厚分布を同心円状の領
域ごとに制御できる。

【０１００】その結果、半導体ウェハ１において、レジ
スト膜２の膜厚やレジスト寸法２ａの分布が同心円状に
分布してばらつくことを防止できる。

【０１０１】なお、レジスト膜２の膜厚分布は、レジス
ト膜２の粘度変化（レジスト液の温度や溶剤の揮発量）
と、遠心力（スピンナの回転速度、半径およびレジスト
重量）とにより変化する。

【０１０２】したがって、これらのパラメータのうち、
半導体ウェハ１の面内で温度差を持たせることにより、
半導体ウェハ１の面内における任意の領域の膜厚を制御
可能にできる。

【０１０３】また、現像（レジスト処理）を行った際に
は、感度分布あるいは現像速度分布を変化させることが
可能になり、これにより、レジスト寸法２ａの寸法分布
を制御できる。

【０１０４】なお、レジスト寸法２ａの寸法分布は、塗
布前ベーク温度、時間、現像前ベーク温度、時間、現像
液温度、現像時間、現像時の半導体ウェハ１の温度によ
り変化する。

【０１０５】したがって、前記同様、これらのパラメー
タのうち、半導体ウェハ１の面内で温度差を持たせるこ
とにより、半導体ウェハ１の面内における任意の領域の
膜厚を制御可能にできる。

【０１０６】なお、比較例として、２種類のレジスト液
において、半導体ウェハ１の面内の膜厚の最大と最小の
差が、一方は６ｎｍで、他方は１０ｎｍまでしか調整不
可能である場合に、本実施の形態のレジスト処理装置を
用いることにより、両者とも２ｎｍまで追い込み可能と
することができる。

【０１０７】すなわち、２種類のレジスト液に対してレ
ジスト膜２の膜厚のばらつきを低減するとともに、両者
の膜厚のばらつきが同程度になるように制御することが
できる。

【０１０８】さらに、半導体ウェハ１の面内のレジスト
寸法２ａの最大と最小の差が５０ｎｍのものを２０ｎｍ
程度に減らしてレジスト寸法２ａのばらつきを低減で
き、あるいは、レジスト寸法２ａの最大と最小の差が０
ｎｍであったものが、エッチング後のパターン寸法の最
大と最小の差が５０ｎｍとなる場合に、あえて、エッチ
ング後の５０ｎｍを相殺する分布によりレジスト寸法２
ａで４０ｎｍの差を生じさせ、最終的に差が１０ｎｍと
なるように制御することが可能になる。

【０１０９】また、半導体ウェハ１の面内におけるレジ
スト膜２の膜厚分布やレジスト寸法２ａの寸法分布を制
御できることにより、半導体ウェハ１の完成品のレジス
ト寸法２ａにおける寸法分布を制御できる。

【０１１０】さらに、半導体ウェハ１の完成品のレジス
ト寸法２ａにおける寸法分布を制御できるため、これに
よって製造した半導体装置の性能および歩留りを向上で
きる（半導体チップでもよい）。

【０１１１】なお、本実施の形態のレジスト処理方法
は、半導体ウェハ１の面内の温度制御を行うものである
ため、大口径タイプの半導体ウェハ１（例えば、８イン
チの半導体ウェハ１）にレジスト処理を行う場合、より
有効的である。

【０１１２】すなわち、８インチ程度の大口径タイプの
半導体ウェハ１を用いて、これに半導体集積回路を形成
する際のレジスト処理に本実施の形態のレジスト処理を
適用した場合、より大きな効果を得ることができる。

【０１１３】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記発明の実施の形態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言う
までもない。

【０１１４】例えば、前記実施の形態においては、複数
の温度制御素子４が支持プレート３の中心に対して同心
円状に分割された領域ごとに設けられている場合を説明
したが、図１０に示す他の実施の形態の支持プレート３
のように、支持プレート３の格子状の複数の領域ごとに
温度制御素子４が設置されていてもよい。

【０１１５】これは、細かく分割した格子状に温度制御
素子４を配置することにより、温度制御する領域を細か
く分けるものであり、例えば、半導体ウェハ１の面内の
レジスト膜２の膜厚やレジスト寸法２ａが同心円状に分
布していない場合でも、複数の領域ごと（任意の箇所）
に分けて温度制御を行うことができる。

【０１１６】なお、この場合、半導体ウェハ１を支持プ
レート３に載置する際の半導体ウェハ１の位置決め手段
がウェハ温調部８あるいはベーク処理部９などのウェハ
温度処理部に設けられ、半導体ウェハ１が、その基準方
向が前記位置決め手段によって位置決めされて支持プレ
ート３に支持されることが好ましい。

【０１１７】そこで、前記位置決め手段としては、半導
体ウェハ１のオリエンテーションフラットやノッチなど
を利用し、ここでは、光を発する光源１４とこれを検知
する光センサ１５とを有する非接触式の位置決め手段を
用いることが好ましい。

【０１１８】したがって、光源１４からの光を半導体ウ
ェハ１の外周部全体に照射し、これを光センサ１５によ
って検知することにより、支持プレート３と半導体ウェ
ハ１とを位置決めすることができる。

【０１１９】ただし、半導体ウェハ１の位置決めについ
ては、前記位置決め手段が設置されていなくても、支持
プレート３の外周部と半導体ウェハ１のオリエンテーシ
ョンフラットやノッチなどとを位置合わせして位置決め
してもよい。

【０１２０】これにより、支持プレート３の温度を制御
する際に、半導体ウェハ１の面内のレジスト膜２の膜厚
やレジスト寸法２ａが同心円状に分布していない場合で
あっても、支持プレート３の格子状に分割した複数の領
域ごとに支持プレート３の温度を制御できる。

【０１２１】なお、支持プレート３にその格子状の複数
の領域ごとに温度制御素子４が設置され、格子状に分割
した複数の領域ごとに支持プレート３の温度を制御する
ことにより、半導体ウェハ１に形成する半導体チップに
対応させてレジスト膜２の膜厚分布やレジスト寸法２ａ
の寸法分布を高精度に制御できる。

【０１２２】また、半導体ウェハ１が、その基準方向が
光センサ１５などの前記位置決め手段によって位置決め
されて支持プレート３に支持されていることにより、半
導体ウェハ１を加熱または冷却する際の温度設定を基準
方向に基づいて行うことができる。

【０１２３】その結果、レジスト処理後のエッチング処
理などにおいて、オリエンテーションフラットなどに沿
ってエッチング速度が変化することを防げる。

【０１２４】これにより、半導体ウェハ１の完成品にお
けるレジスト膜２の膜厚やレジスト寸法２ａの寸法分布
をそらに高精度に制御できる。

【０１２５】また、前記実施の形態（図２参照）および
前記他の実施の形態（図１０参照）では、支持プレート
３が一体形のものであったが、図１１および図１２に示
す他の実施の形態の支持プレート３のように、支持プレ
ート３が同心円状もしくは格子状などの形状の複数のブ
ロック部材３ｄに分割され、この分割された複数のブロ
ック部材３ｄごとに温度制御素子４が設置されていても
よい。

【０１２６】ここで、図１１に示す支持プレート３は、
これが半導体ウェハ１の中心に対して同心円状に複数の
ブロック部材３ｄに分割されている場合であり、また、
図１２に示す支持プレート３は、格子状に複数のブロッ
ク部材３ｄに分割されている場合であり、両者とも分割
された複数のブロック部材３ｄごとに温度制御素子４が
設置されている。

【０１２７】さらに、図１２に示す支持プレート３にお
いては、図１０に示した位置決め手段である光源１４お
よび光センサ１５が設置されている。

【０１２８】これらにより、支持プレート３が複数のブ
ロック部材３ｄに分割され、この分割された複数のブロ
ック部材３ｄごとに温度制御素子４が設置されているこ
とにより、隣接した温度設定の異なる温度制御素子４同
士による温度干渉あるいは温度制御素子４同士が与える
負荷を低減できる。

【０１２９】さらに、図１２に示す支持プレート３にお
いては、温度制御素子４同士による温度干渉を低減でき
るとともに、同心円状だけでなく他の複数の領域ごと
（任意の箇所）に分けて支持プレート３すなわち半導体
ウェハ１の温度制御を行うことができる。

【０１３０】なお、支持プレート３を複数のブロック部
材３ｄに分割する際には、分割によって形成されるブロ
ック部材３ｄ同士の間は、空隙であってもよく、あるい
は、前記空隙に断熱材を埋め込んでもよい。

【０１３１】さらに、支持プレート３に温度制御素子４
を設置する分割領域の形状あるいは支持プレート３を複
数のブロック部材３ｄに分割する際のブロック部材３ｄ
の形状については、前記実施の形態および前記他の実施
の形態で説明した同心円状や格子状に限定されるもので
はなく、他の形状であってもよい。

【０１３２】また、前記実施の形態で説明したレジスト
処理装置は、レジスト処理部としてレジスト塗布部６と
現像部７とを備えているものであるが、前記レジスト処
理装置は、何れか一方のみを備えているものであっても
よい。

【０１３３】つまり、レジスト処理部としてレジスト塗
布部６のみを備えている場合には、前記レジスト処理装
置がレジスト塗布装置であり、レジスト処理部として現
像部７のみを備えている場合には、前記レジスト処理装
置は現像装置である。

【０１３４】なお、前記レジスト塗布装置もしくは前記
現像装置の何れの場合であっても、ウェハ温度処理部と
してウェハ温調部８またはベーク処理部９のうち少なく
とも一方は備えていなければならない。

【０１３５】また、前記実施の形態および前記他の実施
の形態では、処理基板が半導体ウェハ１の場合について
説明したが、前記処理基板は、ＴＦＴ（Thin Film Tran
sistor）などを用いた液晶基板などであってもよく、そ
の際には、前記実施の形態で説明したレジスト処理方法
および装置を前記液晶基板の製造方法に適用することも
可能である。

【０１３６】

【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、
以下のとおりである。

【０１３７】（１）．処理基板にレジスト処理を行う際
に、このレジスト処理の前または後で、基板支持部材に
よって支持された処理基板を複数の領域ごとに温度制御
することにより、処理基板の面内で温度差を持たせるこ
とができる。その結果、処理基板にレジスト処理を行っ
た際には、レジスト膜の膜厚分布やレジスト寸法の寸法
分布を制御できる。

【０１３８】（２）．前記処理基板が半導体ウェハであ
る際には、ウェハ温度処理部において基板支持部材によ
り支持された半導体ウェハを複数の領域ごとに温度制御
することができ、これにより、半導体ウェハの面内で温
度差を持たせることができる。したがって、半導体ウェ
ハにレジスト塗布を行った際には、レジスト膜の膜厚分
布を制御でき、その結果、半導体ウェハの面内における
膜厚のばらつきを低減できる。また、現像を行った際に
は、感光分布あるいは現像速度分布を変化させることが
でき、これにより、レジスト寸法の寸法分布を制御でき
る。その結果、半導体ウェハの面内におけるレジスト寸
法のばらつきを低減できる。

【０１３９】（３）．半導体ウェハの面内におけるレジ
スト膜の膜厚分布やレジスト寸法の寸法分布を制御でき
ることにより、半導体ウェハの完成品のレジスト寸法に
おける寸法分布を制御できる。

【０１４０】（４）．基板支持部材にその格子状の複数
の領域ごとに温度制御素子が設置され、格子状に分割し
た複数の領域ごとに基板支持部材の温度を制御すること
により、細かく分割した任意の箇所で半導体ウェハの温
度を制御することが可能になり、さらに、半導体ウェハ
に形成する半導体チップに対応させてレジスト膜の膜厚
分布やレジスト寸法の寸法分布を高精度に制御できる。

【０１４１】（５）．基板支持部材が複数のブロック部
材に分割され、この複数のブロック部材ごとに温度を制
御することにより、隣接した温度設定の異なる温度制御
素子同士による温度干渉あるいは温度制御素子同士が与
える負荷を低減できる。

【０１４２】（６）．半導体ウェハが、その基準方向が
位置決め手段によって位置決めされて基板支持部材に支
持されていることにより、半導体ウェハを加熱または冷
却する際の温度設定を基準方向に基づいて行うことがで
きる。その結果、レジスト処理後のエッチング処理など
において、オリエンテーションフラットなどに沿ってエ
ッチング速度が変化することを防げる。これにより、半
導体ウェハの完成品におけるレジスト膜の膜厚やレジス
ト寸法寸法分布を高精度に制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるレジスト処理装置の構造の実施の
形態の一例を示す概略構成図である。

【図２】（ａ),（ｂ）は図１に示すレジスト処理装置の
ウェハ温度処理部に設けられた基板支持部材の構造の一
例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は底面図で
ある。

【図３】本発明のレジスト処理方法におけるレジスト塗
布の手順の実施の形態の一例を示すフローチャートであ
る。

【図４】本発明のレジスト処理方法における現像の手順
の実施の形態の一例を示すフローチャートである。

【図５】（ａ),（ｂ),（ｃ),（ｄ),（ｅ),（ｆ）は本発
明のレジスト処理装置を用いた半導体ウェハ上のパター
ン形成プロセスの実施の形態の一例を示す断面図であ
る。

【図６】本発明のレジスト処理装置によって形成された
レジスト膜の膜厚とレジスト寸法の分布状態の実施の形
態の一例を示す膜分布概念図である。

【図７】本発明のレジスト処理装置によって形成された
レジスト膜の膜厚とレジスト寸法の分布状態の実施の形
態の一例を示す膜分布概念図である。

【図８】本発明のレジスト処理装置によって形成された
レジスト膜の膜厚とレジスト寸法の分布状態の実施の形
態の一例を示す膜分布概念図である。

【図９】本発明のレジスト処理装置によって形成された
レジスト膜の膜厚とレジスト寸法の分布状態の実施の形
態の一例を示す膜分布概念図である。

【図１０】（ａ),（ｂ）は本発明の他の実施の形態であ
るレジスト処理装置のウェハ温度処理部に設けられた基
板支持部材の構造を示す図であり、（ａ）は断面図、
（ｂ）は底面図である。

【図１１】（ａ),（ｂ）は本発明の他の実施の形態であ
るレジスト処理装置のウェハ温度処理部に設けられた基
板支持部材の構造を示す図であり、（ａ）は断面図、
（ｂ）は底面図である。

【図１２】（ａ),（ｂ）は本発明の他の実施の形態であ
るレジスト処理装置のウェハ温度処理部に設けられた基
板支持部材の構造を示す図であり、（ａ）は断面図、
（ｂ）は底面図である。

【符号の説明】 １ 半導体ウェハ（処理基板） １ａ 主面 １ｂ 裏面 ２ レジスト膜 ２ａ レジスト寸法 ３ 支持プレート（基板支持部材） ３ａ 載置面 ３ｂ 裏面 ３ｃ 小突起 ３ｄ ブロック部材 ４ 温度制御素子 ５ 温度制御部 ６ レジスト塗布部（レジスト処理部） ７ 現像部（レジスト処理部） ８ ウェハ温調部（ウェハ温度処理部） ９ ベーク処理部（ウェハ温度処理部） １０ レジスト塗布前処理部 １１ 搬送アーム １２ カバー １３ 処理室 １４ 光源（位置決め手段） １５ 光センサ（位置決め手段） ２１ アルミニウム膜 ２２ 遮光膜 ２３ ガラスマスク ２４ 紫外線

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理室内に設置された基板支持部材に処
   理基板を載置する工程と、 前記基板支持部材の温度を複数の領域ごとに制御するこ
   とにより、前記基板支持部材によって支持された前記処
   理基板を前記複数の領域ごとに温度制御する工程と、 前記処理基板をレジスト処理する工程とを有し、 前記レジスト処理の前もしくは後の少なくとも何れか一
   方において前記処理基板を前記温度制御することを特徴
   とするレジスト処理方法。
2. 【請求項２】 処理室内に設置された基板支持部材に半
   導体ウェハを載置する工程と、 前記基板支持部材の温度を複数の領域ごとに制御するこ
   とにより、前記基板支持部材によって支持された前記半
   導体ウェハを前記複数の領域ごとに温度制御する工程
   と、 前記半導体ウェハをレジスト処理する工程とを有し、 前記レジスト処理の前もしくは後の少なくとも何れか一
   方において前記半導体ウェハを前記温度制御することを
   特徴とするレジスト処理方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のレジスト処理方
   法であって、前記基板支持部材の温度を制御する際に、
   前記基板支持部材の同心円状に分割した複数の領域ごと
   に前記基板支持部材の温度を制御することを特徴とする
   レジスト処理方法。
4. 【請求項４】 請求項１または２記載のレジスト処理方
   法であって、前記基板支持部材の温度を制御する際に、
   前記基板支持部材の格子状に分割した複数の領域ごとに
   前記基板支持部材の温度を制御することを特徴とするレ
   ジスト処理方法。
5. 【請求項５】 半導体ウェハのレジスト処理を行うレジ
   スト処理部と、 前記半導体ウェハの温度制御を行うウェハ温度処理部
   と、 前記ウェハ温度処理部に設置され、かつ前記半導体ウェ
   ハを支持する基板支持部材と、 前記基板支持部材の複数の領域ごとに設けられ、かつそ
   れぞれの領域を加熱または冷却する複数の温度制御素子
   と、 前記温度制御素子の前記加熱または冷却を前記複数の領
   域ごとに別々に制御する温度制御部とを有し、 前記レジスト処理部において前記半導体ウェハをレジス
   ト処理する際に、前記レジスト処理の前もしくは後の少
   なくとも何れか一方において前記ウェハ温度処理部で前
   記半導体ウェハの温度を複数の前記領域ごとに制御し得
   るようにしたことを特徴とするレジスト処理装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載のレジスト処理装置であっ
   て、前記基板支持部材にその同心円状もしくは格子状の
   複数の領域ごとに前記温度制御素子が設置されているこ
   とを特徴とするレジスト処理装置。
7. 【請求項７】 請求項５または６記載のレジスト処理装
   置であって、前記基板支持部材が同心円状もしくは格子
   状に複数のブロック部材に分割され、この分割された複
   数の前記ブロック部材ごとに前記温度制御素子が設置さ
   れていることを特徴とするレジスト処理装置。
8. 【請求項８】 請求項５，６または７記載のレジスト処
   理装置であって、前記半導体ウェハを前記基板支持部材
   に載置する際の前記半導体ウェハの位置決め手段が前記
   ウェハ温度処理部に設けられ、前記半導体ウェハが、そ
   の基準方向が前記位置決め手段によって位置決めされて
   前記基板支持部材に支持されていることを特徴とするレ
   ジスト処理装置。
9. 【請求項９】 処理室内に設置された基板支持部材に半
   導体ウェハを載置する工程と、 前記基板支持部材の温度を複数の領域ごとに制御するこ
   とにより、前記基板支持部材によって支持された前記半
   導体ウェハを前記複数の領域ごとに温度制御する工程
   と、 前記半導体ウェハにレジスト塗布を行う工程とを有し、 前記レジスト塗布の前もしくは後の少なくとも何れか一
   方において前記半導体ウェハを前記温度制御することを
   特徴とするレジスト塗布方法。