JPS621793B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶剤を溶かした物質を塗布する塗布方
法に関し、特に半導体基板上に感光性樹脂を回転
塗布し、均一な塗布膜を形成し、ホトエツチにて
形成するLSIパターンの寸法精度を向上すること
を目的とする。

LSI微細加工の進歩はリソグラフイの進歩であ
り、露光装置、感光性材料の開発の進歩による。
微細パターンの解像度、寸法精度等は上記による
のは当然であるが、たとえば感光性材料の半導体
基板上への塗布状態の均一度にも大きく影響す
る。

塗布方法の従来例を示す。

第１図は従来の一般的な塗布方法で、真空チヤ
ツク方式でスピンナヘツド３に固定された半導体
基板１上に感光性樹脂２を数滴滴下し、制御系４
にて回転させ、半導体基板１上に塗布される。塗
布膜厚は感光性樹脂の粘度、回転数などにより制
御でき、通常プロセスに用いられる膜厚は１μｍ
前後である。この方法だと、感光性樹脂中の溶剤
成分の蒸発速度が速い感光性樹脂を回転塗布する
と、放射状の縞模様が半導体基板中心から発生す
る。第２図は半導体基板上の放射状模様６を示し
たものであり、第３図はAZ1350Jホトレジストを
通常状態（第１図）で1.35μｍ程度塗布したもの
をマスク露光し、現像パターンを示したものであ
る。第３図中のａ―ｂ断面をみると、放射縞の尾
根に相当する部分がホトレジストが残存していて
パターンニング不良となる。

凹凸（段差）の程度を知るために、上記の方法
で塗布した塗布面上を微小段差測定器でスキヤニ
ング測定すると第４図のようになる。縦軸はフル
スケール2500Å、横軸は測定場所を示す。約1.4
μｍの平均膜厚に対し、約1000Å程度の凹凸が生
じていることがわかる。なお、右上りの傾向は測
定条件のことからくるもので評価内容には無関係
である。

微細パターンをホトエツチにて形成する場合上
記のような感光性樹脂の放射状の塗布むらがある
と、当然のごとく、現像後のレジストパターンに
は寸法ムラが生じ寸法精度が落ちる。

放射状のムラの尾根に相当するところは感光性
樹脂の膜厚が厚いからアンダー露光になり、ポジ
型感光性樹脂では抜きパターン形成に対しては抜
きパターンの寸法が小さくなる。

２μｍ程度の微細加工になると、更に顕著な問
題となる。

第５図は他の従来例で、たとえば特公昭46―
10790号公報にも示されている方法である。第１
図と違うところは、第１図の従来例の周囲を囲い
５でおおい、その中に感光性樹脂の溶剤２１を故
意に強制的に送り込みその雰囲気内で回転塗布を
行なう。この方法では放射状のムラは除去できる
が、第６図のように不規則な色変化の形状７（塗
布ムラ）を残して塗布膜が形成される。この理由
は、回転塗布の終了時においても溶剤成分が塗膜
上に充満し、溶剤成分が均一に除去できないこと
と、溶剤供給の制御が困難であるためであると考
えられる。さらに、この方法は、膜厚が薄くなる
傾向にあるとともに、溶剤の管理上の問題もあ
り、装置ならびに塗布プロセスのコスト高の点か
らも問題点が多い。

本発明は上記のような従来例の欠点に鑑み発明
されたものである。

本発明の実施例を第７図、第８図、第９図に示
す。

第７図は本発明の基本図で、スピンナヘツド３
上に固定された半導体基板１上に感光性樹脂を滴
下した後、制御系４による回転塗布運動により、
半導体基板１上に滴下された感光性樹脂中の気化
する溶剤成分が、半導体基板上で飽和する程度に
するため、制御系１０により閉空間形成板１１を
ギヤツプ１７を保つて半導体基板１上に配置させ
て閉空間２１を形成する。ギヤツプ１７は約１cm
前後である。しかる後に制御系４により回転運動
を開始させ、半導体基板１上に感光性樹脂の薄膜
を形成する。

第８図は、具体的な一例で、制御系９によりノ
ズル８の先端より感光性樹脂２が半導体基板１上
に滴下された後、制御系１０により閉空間形成板
１１をウエハ上に移動させて閉空間２１を形成
し、しかる後に制御系４に回転塗布工程に入る。
この回転塗布工程では、排気制御電従弁１６は閉
じており、回転塗布工程にて発生した溶剤ガス成
分は保護カバー１２、排気口１４、感光性樹脂収
納ボツクス１５の系で閉じられており、回転塗布
工程が終る後排気制御電磁弁１６が開くように、
回転塗布工程全体を制御系１３で集中制御する。
この場合常に排気した状態で本発明を実施しない
のは、半導体基板上の「閉空間効果」がうすれる
からである。閉空間２１のギヤツプ１７を例えば
１cm以下と非常に小さくすれば排気しなくても問
題はない。

他の実施例を第９図に示す。この場合は閉空間
２１を形成するのは閉空間形成板１１の類ではな
く、閉空間形成カバー２０のようなものであり、
この場合は第８図の制御１０のようなものは不要
で、例えば感光性樹脂塗布用ノズル８、表面活性
剤塗布用ノズル１８（１９はその制御系）を閉空
間形成カバー２０と一体化できる。但しこの場
合、ギヤツプ１７を極めて小さく（ほぼ１cm程度
に）すると、ノズル８，１８の先端の影響が出て
きてノズルの位置に相当する領域が塗布面で小規
則な塗布のされ方（つまり膜厚が変動するという
こと）があるので注意を要する。

これらの実施例の中で閉空間形成板１１、閉空
間形成カバー２０は、回転塗布工程において、半
導体基板１上の気化する溶剤成分の発散を抑え、
飽和蒸気圧近傍に設定できるものであれば形状は
どんなものでもよい。

従来の塗布方法では感光性樹脂（特にキノンジ
アジト系）の塗布膜の表面状態は第４図のような
凹凸が半導体基板の中心から放射状に発生し、こ
れを露光、現像後のパターンをみると、第３図の
ような縞状（放射状縞の一部）の感光性樹脂の残
さが発生する。

又、従来のたとえば特公昭46―10790号公報に
示された溶剤雰囲気を故意に形成した状態での回
転塗布方法では、放射状縞模様は軽減できるが過
飽和雰囲気になりやすい従来の方法は第６図に示
すような不規則な膜厚ムラが生じる。又故意に供
給することによる装置の複雑さ、溶剤のコスト
高、公害管理上の問題もあり、実用上課題が多
い。

本発明の閉空間コーテイング法を用いると、第
１０図のように感光性樹脂の表面は極めて平担で
あり（スケール等は第４図と同じ）露光、現像後
のパターンは第１１図のように極めて良好な結果
を得、故意に溶剤成分を供給する従来例のような
不規則な膜厚ムラは生じず大幅な良結果となる。
ホトレジスト、露光、現像条件等は第４図と同じ
第１１図は本発明により回転塗布したものをパタ
ーンニングした図である。

本発明により、超微細加工に不可欠な非常に均
一な感光性樹脂の薄膜が塗布でき、しかも、構造
上外部雰囲気からの回転塗布工程へのダストの混
入により半導体基板上に混入することも防止で
き、今後の超LSI技術にきわめて有用な発明と言
える。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の塗布方法の構成を示す図、第２
図は同方法によつた場合の半導体基板上の感光性
樹脂の模様を示す図、第３図は同方法によつた場
合の現像パターン図、第４図は同方法による場合
の段差の状態を示す図、第５図は他の従来例の塗
布方法の構成を示す図、第６図は同方法によつた
場合の半導体基板上の感光性樹脂の模様を示す
図、第７図は本発明の一実施例の塗布方法の基本
的構成を示す図、第８図は同上実施例の具体的構
成を示す図、第９図は本発明の他の実施例の基本
的構成を示す図、第１０図は本発明方法による場
合の段差の状態を示す図、第１１図は本発明方法
によつた場合の現像パターン図である。 １……半導体基板、３……スピンナヘツド、１
１……閉空間形成板、２０……閉空間形成カバ
ー、２１……閉空間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶剤で溶かした物質を被塗布処理体上に滴下
   し、回転塗布するにあたり、上記回転塗布工程に
   て、上記滴下物質中の気化する上記溶剤成分が発
   散せず飽和蒸気圧近傍に保つ程度の閉じ込め空間
   領域を、上記被塗布処理体の塗布面上領域に設
   け、上記閉じ込め空間領域中に存在する溶剤成分
   は上記被塗布処理体上に滴下した溶剤成分で形成
   されることを特徴とする塗布方法。 ２ 閉じ込め空間領域を被塗布処理体の被塗布面
   上をおおう囲いで形成することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の塗布方法。 ３ 溶剤で溶かした物質が感光性樹脂であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の塗布
   方法。