JP3348842B2 - 回転塗布膜の形成方法 - Google Patents

回転塗布膜の形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ上への回転
塗布膜の形成方法に関し、特に紫外線露光用のフォトレ
ジストの下層に形成される反射防止膜の形成方法などに
有用な回転塗布膜の形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路装置の高性能化と高集積
化は不断に進められており、コンタクト孔径や加工線幅
は微細化の一途をたどっている。このような微細寸法を
精度よく加工するためのリソグラフィ技術においては露
光光波長の短波長化が進み、波長248nmのKrFエ
キシマレーザや波長193nmのArFエキシマレーザ
を用いたdeep紫外光露光が一般化してきている。而
して、エキシマレーザ光では、従前のi線に比較して基
板での反射率が大きく、入射光とレジストおよび基板界
面からの反射光とが干渉して起こる定在波効果が顕著に
現れるため、反射防止膜の使用が必須となる。反射防止
膜は、材料により有機型と無機型に、またフォトレジス
トに対する形成位置の違いによってトップ型とボトム型
に分けられるが、このうちフォトレジスト膜の下層に回
転塗布により形成されるボトム型の有機下層反射防止膜
(Bottom Anti-reflection Coating; 以下、BARCと
記す)が最も広く採用されている。
【0003】図3は、BARCを用いたレジストパター
ンの形成方法を示す流れ図である。絶縁膜や導電層など
の被加工膜が形成されたウエハ上に有機下層反射防止膜
溶液(以下、BARC液と記す)を滴下し、ウエハを回
転させることにより上面がほぼ平坦なBARCを形成す
る。塗布されたBARCをベークした後、その上にフォ
トレジストを回転塗布する。フォトレジストをプリベー
クした後、露光を行い露光後ベークを行う。続いて、現
像を行って所望のパターンのフォトレジスト膜を得る。
そして、このレジスト膜をマスクにBARCのエッチン
グを行ってBARCをレジスト膜と同一のパターンに加
工する。しかる後に、ウエハ上の被加工膜の加工を行
う。
【0004】図4は、従来のBARCの形成方法を示す
工程順の断面図である。図4(a)に示すように、回転
台1上に、フォトリソグラフィを施すことが必要なウエ
ハ2を搭載し、BARC液ノズル3よりウエハ2上のほ
ぼ中心位置にBARC液を滴下する。次に、図4(b)
に示すように、引き延ばし回転(回転数500〜150
0rpmを使用)を行ってBARC液をウエハ2上に均
一に延ばす。続いて、本回転(回転数1500〜500
0rpmを使用)を行って、図4(c)に示すように、
所望の膜厚のBARC4を形成する。このときBARC
液はウエハ裏面にも回り込むため、ウエハ裏面部にもB
ARC4が形成される。
【0005】ウエハエッジ部およびウエハ裏面部に付着
したBARCはリソグラフィには不要な膜であり、ここ
に付着した膜はウエハの搬送工程や洗浄工程などに剥離
してパーティクルの発生を招くことから除去する必要が
ある。そこで、図4(d)に示すように、ウエハを回転
しつつ(回転数1000〜2000rpmを使用)、有
機溶剤ノズル5によりウエハエッジ部に有機溶剤を滴下
するとともに有機溶剤ノズル6によりウエハ裏面部にも
有機溶剤を噴射して、ウエハエッジ部とウエハ裏面部の
BARCを除去する。表1は、BARCを形成する際に
従来の技術で用いられていた回転塗布シーケンスの一例
を示す表である。なお、このようなBARCの形成方法
は、例えば特開平11−218933号公報などにより
公知となっている。
【0006】
【表1】
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術は以
下のような問題点があった。図5はこの問題点を説明す
るための工程順断面図であって、従来技術では、ウエハ
エッジ部の不要のBARC4を除去するために、図5
(a)に示すように、ウエハエッジ部に有機溶剤ノズル
5により有機溶剤を滴下して不要のBARCを除去す
る。このとき、有機溶剤が滴下された部分のBARC4
が溶け、BARC4の一部は表面張力のために収縮して
BARCの端部に盛り上がり4aが発生する。本回転の
済んだBARCは溶剤が蒸発し流動性が低いこと並びに
ウエハエッジ部のBARCを除去する際の回転数は本回
転ほど高くないことから、このBARCの盛り上がり7
はこのまま残る。この盛り上がり4aはウエハ中心部の
膜厚の10倍にも達し、またフォトレジスト現像後のエ
ッチングによっても完全には除去されずに残される。そ
の結果、盛り上がり4a下の被加工膜(導電膜や絶縁
膜)はフォトリソグラフィ工程後に行われる被加工膜の
エッチング工程においても除去されることなく残る。こ
の残留した被加工膜はフォトリソグラフィ工程が繰り返
されるにつれ累積して厚膜化し、搬送工程やレジスト膜
の剥離・洗浄工程において剥離して製造ラインの汚染源
となる。従って、本発明の課題は上述した従来技術の問
題点を解決することであって、その目的は、BARCの
不要部を除去した際にBARCの端部に形成される盛り
上がりを除去出来るようにして、製造ラインの汚染源と
なるパーティクルの発生を防止することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明によれば、 (1)ウエハ上に回転塗布膜形成用材料を滴下する工程
と、 (2)ウエハを回転させることにより滴下された回転塗
布膜形成材料を引き延ばして回転塗布膜を形成する工程
と、 (3)ウエハを回転しつつウエハエッジ部に溶剤を滴下
してウエハエッジ部の前記回転塗付膜を除去する工程
と、 (4)ウエハの回転によりウエハ上に残る上記溶剤を振
り切る工程と、(5)前記第(4)の工程の回転数より高い回転数にて
ウエハを回転して前工程において前記回転塗布膜に形成
された盛り上がりを均す工程と、 (6)ウエハを回転しつつウエハエッジ部に再度溶剤を
滴下してウエハエッジ部の前記回転塗付膜を除去する工
程と、を備えることを特徴とする回転塗付膜の形成方
法、が提供される。
【0009】[作用]上述した本発明の回転塗布によるB
ARC形成方法によれば、引き延ばし回転より高い回転
数で、ウエハエッジ部のBARCの盛り上がりを均した
後、再度ウェハエッジ部に流れたBARCを除去する。
このとき、盛り上がりの均し回転によってウエハ端部に
流れたBARCの膜厚が薄くなっていることおよび有機
溶剤の振り切り除去が1回目よりスムースに行われるこ
とにより、2回目のBARC除去工程後にはBARCの
端部には盛り上がりは発生しにくくなり、膜剥離は解消
される。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図1は、本発明の実施の形
態を示す工程順の断面図である。また、図2はウエハエ
ッジ部を拡大して示した本発明の実施の形態の工程順の
断面図である。まず、回転台1上にフォトリソグラフィ
処理を施すべきウエハ2を搭載し、BARC液ノズル3
よりウエハ2のほぼ中央にBARC液を滴下する〔図1
(a)〕。
【0011】続いて、BARC液の引き延ばし回転(回
転数1000〜2000rpmを使用)を行ってBAR
C液をウエハ上に均一の膜厚に延ばす。次に、有機溶剤
ノズル5よりウエハエッジ部に有機溶剤を滴下してウエ
ハエッジ部のBARCを除去する〔図1(b)、図2
(a)〕。このときの有機溶剤ノズル5のウエハエッジ
からの水平方向の距離をL1とする。有機溶剤の滴下終
了後、2〜4秒間ウエハを回転し(回転数1000〜2
000rpmを使用)、有機溶剤を振り切る。形成され
るBARC4の膜厚は、このステップの回転数でほぼ決
定される。
【0012】図2(b)に示すように、本発明において
も、1回目のウエハエッジ部のBARC除去時には、有
機溶剤が滴下された部分のBARCが溶け、一部は表面
張力のためBARCはウエハエッジ部で矢印方向に収縮
して盛り上がる。この時点ではまだ溶剤は蒸発しきって
おらず、BARCの盛り上がり4aにはまだ流動性が残
っている。そこで、溶剤が蒸発しきる前に、有機溶剤振
り切り時より高い回転数(回転数2000〜4000r
pmを使用)にてウエハを回転し、ウエハエッジ部のB
ARCの盛り上がりを均す。このとき、図2(c)に示
すように、ウエハエッジ部のBARCの盛り上がりは外
側に流れて薄くなりながらウエハエッジ近くにまで到達
する。
【0013】次に、図1(d)、図2(d)に示すよう
に、有機溶剤ノズル5より有機溶剤を滴下してウエハエ
ッジ部に流れ出したBARCを除去する〔図2(e)〕
(回転数1000〜2000rpmを使用)。このと
き、図1(d)に示すように、ウエハ裏面より有機溶剤
ノズル6より溶剤を噴射してウエハ裏面部に回り込んだ
BARCも同時に除去する。このステップでの有機溶剤
ノズル5のウエハエッジからの水平方向の距離をL2と
するとき、L1>L2とする。すなわち、2回目の有機
溶剤滴下位置は1回目よりウエハの外側となる。また、
2回目の除去すべきBARCの膜厚は1回目より薄くな
ることから2回目の有機溶剤の滴下量は1回目より少な
くする。有機溶剤の滴下および噴射を終了した後、所定
時間溶剤振り切りの回転を行う(回転数1000〜20
00rpmを使用)。本発明においては、BARC液の
滴下後の引き延ばし回転数から溶剤振り切りまでの回転
数で、BARCの膜厚が決まる。従って、これらの回転
数で所望の膜厚になるように、BARC液の粘度をコン
トロールしておく必要がある。また、BARCに流動性
を持たせた状態で、ウエハエッジ部の盛り上がりの均し
に入るために、引き延ばし回転から溶剤振り切り回転ま
での時間を15秒以内にする必要がある。
【0014】[実施例]表2は、本発明の一実施例の回
転塗布シーケンスを示す表である。本実施例では、8イ
ンチ(20.3cm)ウエハを用い、表2のシーケンス
により塗布膜を形成したところ、膜厚0.1μmの盛り
上がりのない均一の膜厚のBARCを得ることができ
た。
【0015】
【表2】
【0016】以上好ましい実施の形態、実施例について
説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱することのない範囲内におい
て適宜の変更が可能なものである。例えば、実施の形態
では、BARCの形成方法について説明したが、本発明
はこれに限定されずフォトレジストの塗布方法など回転
塗布法によって形成される全ての塗布膜の形成方法に適
用できるものである。また、実施の形態では、ウエハ裏
面のBARCの除去を2回目の有機溶剤の滴下のときに
同時に行っていたが、盛り上がり均しの回転によって裏
側に到達するBARCが見込まれない場合には、1回目
の溶剤滴下と同時に行うようにしてもよい。また、盛り
上がり均しの回転によってBARCがウエハエッジまで
到達しない場合には、2回目の溶液滴下の工程を省略す
ることが出来る。さらに、1回目の有機溶剤の滴下工程
後の溶剤振り切り回転は適宜省略して、溶剤滴下終了後
直ちに高速回転を行ってウエハエッジ部のBARCを引
き延ばすようにしてもよい。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の回転塗布
膜の形成方法は、回転塗布膜形成材料を滴下し、その引
き延ばし回転を行った後に溶剤でウエハエッジ部の回転
塗布膜除去し、引き延ばし回転より高い回転数でウエハ
エッジ部のBARCの盛り上がりを均し、必要に応じて
再度ウエハエッジ部に流れた塗布膜を除去するものであ
るので、塗布膜端部に盛り上がりのない均一な膜厚の塗
布膜を形成することができる。従って、本発明によれ
ば、ウエハエッジ部に被加工膜がエッチングされずに残
って厚膜化し、膜剥離によって製造ラインを汚染する要
因となることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態を示す工程順の断面図
(その1)。
【図2】 本発明の実施の形態を示す工程順の断面図
(その2)。
【図3】 BARCを用いたフォトリソグラフィ工程を
示す流れ図。
【図4】 従来例を示す工程順の断面図。
【図5】 従来例の問題点を説明するための断面図。
【符号の説明】
1 回転台 2 ウエハ 3 BARC液ノズル 4 BARC(有機下層反射防止膜) 4a BARCの盛り上がり 5、6 有機溶剤ノズル L1 1回目に有機溶剤を滴下する際のウエハエッジか
ら有機溶剤ノズル5迄の距離 L2 2回目に有機溶剤を滴下する際のウエハエッジか
ら有機溶剤ノズル5迄の距離(L1>L2)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (1)ウエハ上に回転塗布膜形成用材料
    を滴下する工程と、 (2)ウエハを回転させることにより滴下された回転塗
    布膜形成材料を引き延ばして回転塗布膜を形成する工程
    と、 (3)ウエハを回転しつつウエハエッジ部に溶剤を滴下
    してウエハエッジ部の前記回転塗付膜を除去する工程
    と、 (4)ウエハの回転によりウエハ上に残る上記溶剤を振
    り切る工程と、 (5)前記第(4)の工程の回転数より高い回転数にて
    ウエハを回転して前工程において前記回転塗布膜に形成
    された盛り上がりを均す工程と、 (6)ウエハを回転しつつウエハエッジ部に再度溶剤を
    滴下してウエハエッジ部の前記回転塗付膜を除去する工
    程と、 を備えることを特徴とする回転塗付膜の形成方法。
  2. 【請求項2】 少なくとも前記第(3)の工程若しくは
    前記第(6)の工程において、ウエハ裏面のエッジ部に
    も溶剤を注いでウエハ裏面に形成された回転塗布膜をも
    同時に除去することを特徴とする請求項1記載の回転塗
    付膜の形成方法。
  3. 【請求項3】 前記第(3)の工程における溶剤の滴下
    位置は、前記第(6)の工程における溶剤の滴下位置よ
    りウエハの中心部寄りであることを特徴とする請求項1
    または2記載の回転塗付膜の形成方法。
  4. 【請求項4】 前記第(3)の工程における溶剤の滴下
    量は、前記第(6)の工程における溶剤の滴下量より多
    いことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の回転
    塗付膜の形成方法。
  5. 【請求項5】 第2回目の溶剤の滴下工程に続けて溶剤
    振り切りの工程が付加され、この2回目の溶剤振り切り
    工程での回転数は1回目の溶剤振り切り工程の回転数よ
    り低いことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の
    回転塗付膜の形成方法。
  6. 【請求項6】 前記第(2)の工程から前記第(4)の
    工程までの各工程でのウエハの回転数とその時間、およ
    び、前記回転塗布膜形成材料の粘度は、これらの工程の
    終了後に回転塗布膜の膜厚が所望の膜厚となるように設
    定されていることを特徴とする請求項1〜5の何れかに
    記載の回転塗付膜の形成方法。
  7. 【請求項7】 前記第(2)の工程と前記第(3)の工
    程での回転数若しくは前記第(2)の工程から前記第
    (4)の工程までの回転数が等しいことを特徴とする請
    求項1〜6の何れかに記載の回転塗付膜の形成方法。
  8. 【請求項8】 前記第(2)の工程から前記第(4)の
    工程までの合計時間は、15秒以内であることを特徴と
    する請求項1〜7の何れかに記載の回転塗付膜の形成方
    法。
  9. 【請求項9】 前記回転塗布膜が、フォトレジスト膜の
    下層に形成される有機反射防止膜であることを特徴とす
    る請求項1〜8の何れかに記載の回転塗付膜の形成方
    法。
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