JPH0462831A - ホトレジスト塗布方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ＬＳＩなどの半導体装置の製造方法のうち、
ホトリソグラフィ工程におけるホトレジスト塗布方法に
関するもので、特にスピンコード法により、ウェーハ表
面に均一なホトレジスト膜を形成する方法に使用される
ものである。

（従来の技術） ウェーハ上に薄いホトレジスト膜を形成する方法として
、レジストをウェーハ中央部に滴下した後、ウェーハを
所定の回転数で回転させるスピンコード法と呼ばれる方
法か一般的に知られている。

この方法は、ウェーハ回転時に生ずる遠心力を利用して
ホトレジスト薄膜を形成するが、この方法のメカニズム
は、主として（イ）ホトレジストの流動性、（ロ）ホト
レジスト中の樹脂成分の分子間結合力、（ハ）スピンに
よる遠心力、（ニ）ホトレジスト溶媒の揮発性等、上記
各要因か互いに打ち消しあい、又は助長しあって微妙な
バランスによってウェーハ表面に均一なホトレジストの
塗布が行なわれている。

また塗布中にホトレジストかウェーハ裏面に回りこむの
で、このレジストを除去するため、ホトレジストを塗布
しなから、ウェーハ裏面に洗浄液を吹きつけている。

従来のホトレジスト塗布方法では、ウェーハの口径が大
きくなれはなるほど、前記各要素のバラシスかくずれて
きてしまう。　特にスピンでの周速度が、大口径ウェー
ハになると、ウェーハ周辺部か中心部に比べ大きくなる
。　そのためウェーハ表面のホトレジストの膜厚は、周
辺部で厚く、中心部で薄くなる傾向があり、従来の塗布
方法では、ウェーハ全面に均一なホトレジストを塗布す
ることは不可能である。　なお大口径ウェーハになって
も、塗布中にホトレジストがウェーハ裏面に回りこむ現
象はおこる。

（発明が解決しようとする課題） 上記のように、従来のスピンコード法によるホトレジス
ト塗布方法では、その膜厚か、ウェーハの中心部では薄
く、周辺部では厚く、ウェーハ全面に均一な８３のホト
レジスト膜を塗布することは難しく、この傾向は、ウェ
ーハの大口径化に伴い、著しくなってくる。

このような、ホトレジスト膜の膜厚の不均一性は、露光
に際して、レジストの解像度を劣化させ、レジストパタ
ーンの寸法精度の低下をもならす。

他方、半導体デバイスの微細化、高集積化に伴い、レジ
スト解像度の向上が望まれ、ホトレジス）・膜厚の均一
度に対する要求は、より厳しくなっている。

ウェーハの大口径化や、半導体デバイスの高集積化に伴
い、多様化するホトレジストにも対応できるように、ホ
トレジスト膜の膜厚の均一性を向上することは、重要な
課題である。

本発明の目的は、上記の課題を解決するためになされた
もので、スピンコード法によりウェーハ表面にホトレジ
スト膜を塗布するに際し、ウェーハ表面に均一な膜厚の
ホトレジスト膜を形成するとともに、ウェーハ裏面に回
りこむホトレジストを除去できるポ１ヘレジスＩ・塗布
方法を提供するものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、半導体ウェーハを回転させ、該つ工−ハ表面
にホトレジストを滴下し、遠心力によって該ウェーハ表
面にホトレジストを塗布するとともに、該ウェーハ裏面
に洗浄液を吹きつけるホトレジスト塗布方法において、
前記洗浄液の温度を制御し、かつ洗浄液を吹きっけるウ
ェーハ裏面上の位置を所望の位置に指定することを特徴
とするホトレジスト塗布方法である。

（作用） 本発明は、ウェーハ裏面に洗浄液を吹きつけることによ
り、ウェーハの温度を局所的に制御できることを知り、
これに基づき行われたものである。

すなわち吹きつけられる洗浄液は、ウェーハ裏面に回り
こむレジス１へを除去する作用と、塗布中のウェーハ温
度を局所的に制御する作用とを持つ。

洗浄液の温度を制御し、ウェーハ裏面に吹きっけると、
吹きつけられたウェーハ部分は、洗浄液により、冷却ま
たは加熱され、ウェーハ温度は局所的に低く、または高
くなる。

一般につ、ｙ＝−ハ温度の高い部分のポ１へレジストは
、溶媒の乾燥速度が速くなり、形成されるレジストの膜
厚は厚くなる。　またウェーハ温度の低い部分のホトレ
ジストは、溶媒の乾燥速度が遅くなり、形成されるホト
レジストの膜厚は薄くなる。

例えば、ウェーハ周辺部のホトレジスト膜厚が中心部に
比し厚くなる場合には、ウェーハ周辺部の温度を中心部
に比べ低くすれは、周辺部の膜厚は減少し、中心部と周
辺部との膜厚の均等化が得られる。　すなわち洗浄液の
温度を制御し、吹きつける位置を指定することにより、
ホトレジスト塗布膜の膜厚を局所的に制御できる。

〈実施例） 以下、本発明の一実施例について、第１図を参照して説
明する。　同図は、本発明のホトレジスト塗布方法に使
用する塗布装置の構成の一例を模式的に示すものである
。　同図中の符号１はバキュームチャックでウェーハ２
を真空で吸着保持しながら回転する。　３はウェーハ２
を囲むように設けたカップで、底部に排液口４が設けら
れている。　５は洗浄液吐出ノズルで、ウェーハ２の裏
面下方の位置に設置されている。　６はノズル可動機構
で、洗浄液がウェーハ裏面の所望位置に吹きつけられる
ようにするため、洗浄液吐出ノズル５を移動する機構で
ある。　本実施例では、可動機′！Ｉ４６は、洗浄液吐
出ノズルの角度を変化させて、ウェーハ裏面の所望位置
に洗浄液を吹きつける構造となっている。　これは吐出
ノズルをウェーハの直径方向に移動できる構造としても
差し支えない。　洗浄液吐出ノズル５はパイプ７に接続
されている。　このパイプ７は、カップ３の底部を貫通
して、サーモコントローラ（温度調節器）８で温度制御
された水槽９の中を通っている６　これにより、パイプ
中を流れる洗浄液（有機溶剤）の温度は、水槽９の水温
を調整することにより、所望の温度に制御できる。

次に上記構成のホトレジスト塗布装置を使用し、８イン
チウェーハ（口径的２００１′ｌ１ｌ）上に、普通のレ
ジスト材で、膜厚約１３０００スのホトレジスト膜を塗
布する方法について説明する。

従来技術では、洗浄液の吹きつけは、塗布中、ウェーハ
裏面に回りこむホトレジストを除去することを目的とす
るので、洗浄液の温度は室温（約２４°Ｃ前後）程度と
し、特に温度制御はされない。

また洗浄液の吹きつけ位置は、ウェーハ裏面中心部に近
い内方とされ、その位置精度はあまり要求されない。　
このため、前述のように、ウェーハ周辺部のホトレジス
トの膜厚は、中心部の膜厚に比し厚くなり、例えは第２
図に示すように、ウェーハの周縁から約２０Ｉｌ１ｍの
範囲では膜厚のバラツキが±１０００ス以上となってい
る。

本実施例においては、上記従来例のデータ及び洗浄液の
温度とウェーハ上の吹きつけ位置とを変数とした試行デ
ータに基づき、洗浄液を１８°Ｃに温度制御し、洗浄液
を吹きつける位置を、ウェーハ周縁から内方、約２０ｍ
１１１に指定した。　あらかじめ上記準備をした後、公
知の方法に準じ、ホトレジスト（温度はほぼ室温に等し
い）をウェーハ表面中央部に滴下し、ウェーハを高速回
転するとともに洗浄液をウェーハ裏面に吹きつけ、ホト
レジスト膜を塗布する。

このようなホトレジスト塗布方法により形成したホトレ
ジスト膜のウェーハ面内の膜厚の分布を第２図＜ａ　＞
に、また膜厚測定点を同図（ｂ　）に示す。　測定点は
、ウェーハの中心Ｃを通る直径ＡＣＢにそって、一定間
隔で選定された。　同図（ａ　）の横軸は、測定点の位
置を示し、ウェーハの中心Ｃからの距離（＋＋＋）で表
わす。　縦軸は、ホトレジスト膜厚（久）で、図中の○
印点は前記実施例の、また×印点は従来例の、それぞれ
のホトレジスト塗布方法により形成されたホトレジスト
膜の各測定点における膜厚を示す。　同図（ａ）から明
らかなように、本発明の塗布方法によると、ウェーハ周
辺部のＭ厚のバラツキは約５０ス以内となり、従来の塗
布方法に比し、膜厚の均一度が著しく改善されたことが
わかる。

前記本実施例の塗布方法においては、ホトレジスト及び
ウェーハの温度は、約２４℃（室温）であり、洗浄液の
温度は１８℃に制御されている。　洗浄液はウェーハ周
縁より２０ｍｎ＋内方の部分に吹きつけられ、ウェーハ
の外周縁に向かって流れ、ウェーハ裏面に回りこむホト
レジストを除去するとともに周辺部分を冷却する。　こ
れにより周辺部表面のレジストの温度は、中心部近傍に
比し低下し、レジスト中の溶媒の乾燥速度か遅くなり、
レジストの流動性は、その分たけ長く保持され、該部分
のレジスト膜厚は薄くなる。　このようなメカニズムに
より、ウェーハ周辺部のホトレジスト膜厚と中心部のＭ
厚とは、均一になるものと考えられる。

本発明のホトレジスト塗布方法における洗浄液の制御温
度及び吹きつける位置は、前記実施例に限定されない。

　例えば洗浄液の温度をウェーハ温度より高くして、部
分的にウェーハを加熱し、ホトレジスト膜厚の局所的制
御を計ってもよいし、また洗浄液吐出ノズルの方向を固
定しないで、所定範囲にわたり、振らせて、ホトレジス
ト膜厚の均一化を計っても差し支えない、　また洗浄液
の吐出量を調整して、ウェーハ温度を制御することも考
えられる。

［発明の効果］ これまで述べたように、本発明のホトレジスト塗布方法
では、ホトレジスト塗布中のウェーハ裏面に、温度制御
された洗浄液を、所望の位置に吹きつけることにより、
ウェーハ裏面の周辺部に回りこむホトレジストを除去す
るとともに、ウェーハ面内におけるホトレジスト膜厚を
局所的に制御することが可能となった。　本発明により
、ウェーハの大口径化や半導体デバイスの高集積化に対
応できる均一な膜厚のホ）〜レジスト膜を形成すること
ができ、かつ、ウェーハ裏面に回りこむホトレジストを
除去できるホトレジスト塗布方法を提供することができ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のホトレジスト塗布方法に使用されるホ
トレジス）〜塗布装置の構成を示す図、第２図は本発明
例及び従来例それぞれのホトレジスト塗布方法により形
成されたホトレジスト膜のウェーハ面内の膜厚を示ず図
である。 １・・・バキュームチャック、　２・・・ウェーハ５・
・・洗浄液吐出ノズル、　６・・・ノズル可動機構、８
・・・サーモコン１〜ローラ、　９・・・水槽。 特許出願人　株式会社東芝（ほか１名）（ｂ） の距離（ＩＩｌｌ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　半導体ウェーハを回転させ、該ウェーハ表面にホト
   レジストを滴下し、遠心力によって該ウェーハ表面にホ
   トレジストを塗布するとともに、該ウェーハ裏面に洗浄
   液を吹きつけるホトレジスト塗布方法において、 前記洗浄液の温度を制御し、かつ洗浄液を吹きつけるウ
   ェーハ裏面上の位置を所望の位置に指定することを特徴
   とするホトレジスト塗布方法。