JPH09162116A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベーキング装置の汚染や膜厚が非対称形にな
るのを防止しつつウエハ周辺部に溜まった余剰のフォト
レジストを除去する。 【解決手段】 回転中のウエハ２の第１主面にフォトレ
ジスト液２１を滴下して塗布するとともに、ウエハの第
２主面を溶剤１８を噴射して洗浄する。第２主面に残留
部２４が無い状態で塗布膜２３が形成されたウエハ２を
加熱してベーキング膜２５を形成する。その後、ウエハ
２を回転させながら第２主面の外周辺部に溶剤１８を噴
射して残留部２４を除去し縁取り膜２７を形成する。 【効果】 塗布膜がベーキングされるのに先立ち第２主
面の残留部が除去されるため、ベーキング装置は汚染さ
れない。ベーキング後に縁取り作業が実施されるため、
縁取り作業中にフォトレジストが流動せず非対称形の発
生は防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法、特に、半導体ウエハ（以下、ウエハという。）の
第１主面にフォトレジストを被着する技術に関し、例え
ば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造
方法に利用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣの製造方法においては、サブストレ
ート（ウエハの基板自体）や酸化膜、窒化膜、金属膜に
半導体素子や回路等がパターニングされるに際して、ウ
エハのパターニングを施される第１主面に塗布されたフ
ォトレジストにフォトマスクのパターンが感光されるこ
とにより転写されるリソグラフィー処理が、広く使用さ
れている。このリソグラフィー処理において、ウエハの
第１主面にフォトマスクが塗布されるに際してはスピン
塗布装置（以下、スピンナという。）が使用されてい
る。スピンナが使用されるフォトレジスト塗布工程にお
いては、ウエハの第１主面にフォトレジストを均一な膜
厚に被着することが最重要課題になる。なぜならば、フ
ォトレジストの膜厚のばらつきは、フォトマスクのパタ
ーンを転写するための露光装置におけるアライメント精
度の低下を招来し、延いてはウエハの第１主面に転写さ
れるパターンの寸法ばらつきを招来するからである。

【０００３】スピンナによってウエハの第１主面にフォ
トマスクが塗布されるに際しては、ウエハが塗布カップ
のスピンチャックの上に水平に保持された状態で所定の
速度で回転され、スピンチャックの真上に配置されたノ
ズルからウエハの第１主面の中心部位に液状のフォトレ
ジストが滴下される。滴下されてウエハの第１主面に付
着した液状のフォトレジストは遠心力によってウエハの
周辺方向に流動されるため、ウエハの第１主面全体に均
一に濡れ拡がる。この際、ウエハの周辺部に達した余剰
のフォトレジストの大部分は遠心力によってウエハから
振り切られるが、一部はウエハの周辺部に溜まる。この
ウエハの周辺部に溜まったフォトレジストが乾燥後に異
物になってウエハの第１主面に付着すると、パターンの
転写不良等を引き起こす原因になる。

【０００４】以上のような理由から、スピンナによるフ
ォトレジスト塗布工程においては、ウエハの第１主面に
フォトレジストが塗布された後に、ウエハの第２主面に
おける周辺部にフォトレジスト用溶剤（以下、溶剤とい
う。）をノズルによって吹き付けて、周辺部に溜まった
余剰のフォトレジストを溶剤によって溶融させて除去す
る所謂縁取り作業が、実施されている。

【０００５】ところが、前記縁取り作業が実施される
と、ウエハの第１主面に均一に塗布されたフォトレジス
トが回転するウエハの遠心力によってウエハの周辺部に
流動するため、集積回路のパターンやアライメントパタ
ーンの段差部においてフォトレジストの膜厚がウエハの
中心側と周辺側とで非対称形になり、露光装置のアライ
メント精度が低下してしまうという問題点がある。

【０００６】そこで、この問題点を解決するための手段
として、特開平４−２３９７２１号公報には、ウエハを
回転させながら第１主面にフォトレジストを塗布した後
に、このフォトレジストをベーキングし、次いで、ウエ
ハを回転させながらウエハの周辺部に溶剤を噴出するこ
とにより、ウエハの周辺部に溜まった余剰のフォトレジ
ストを除去する技術が提案されている。この技術によれ
ば、ウエハの周辺部に溜まった余剰のフォトレジストを
除去する縁取り工程に先立ってフォトレジストがベーキ
ングによって硬化されるため、縁取り作業が実施される
際に回転するウエハの遠心力によってフォトレジストが
ウエハの周辺方向に流動するのが防止されることにな
り、縁取り作業が実施された後にウエハの段差部におい
てフォトレジストの膜厚が非対称形になる現象の発生は
回避することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、縁取り
工程に先立ってフォトレジストをベーキングによって硬
化させて縁取り作業に際してフォトレジストの膜厚が非
対称形になるのを防止する前記技術においては、ウエハ
の第２主面に付着した余剰のフォトレジストがベーキン
グを実施するためのベーキング装置を汚染するという問
題点があることが、本発明者によって明らかにされた。

【０００８】本発明の目的は、ベーキング装置の汚染お
よび膜厚が非対称形になるのを防止しつつ、ウエハの周
辺部に溜まった余剰のフォトレジストを除去することが
できる半導体装置の製造方法を提供することにある。

【０００９】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。

【００１０】

【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説明すれば、次の通り
である。

【００１１】すなわち、回転されている半導体ウエハの
第１主面に液状のフォトレジストを供給してフォトレジ
ストを塗布するとともに、この半導体ウエハの第２主面
にフォトレジスト用の溶剤を供給して第２主面を洗浄
し、第２主面に余剰のフォトレジストが付着していない
状態で、フォトレジストが塗布された半導体ウエハを加
熱してフォトレジストをベーキングさせる。そして、フ
ォトレジストをベーキングされた半導体ウエハが回転さ
れるとともに、この半導体ウエハの第２主面における外
周辺部にフォトレジスト用の溶剤が供給されて、この半
導体ウエハの第１主面における外周辺部に溜まった余剰
のフォトレジストが環状に除去されて縁取りされる。

【００１２】前記した手段によれば、ウエハの第２主面
に付着する余剰のフォトレジストはフォトレジストがベ
ーキングされるのに先立って除去されているため、ベー
キング装置が汚染されることは未然に防止されることに
なる。他方、フォトレジストがベーキングされて硬化さ
れた後に縁取り作業が実施されるため、縁取り作業の実
施に際してフォトレジストが流動してウエハの中心側と
周辺側とで非対称形になる現象は引き起こされないこと
になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態である
ＩＣの製造方法におけるフォトレジスト被着工程を示す
各模式図であり、（ａ）はフォトレジスト塗布洗浄工
程、（ｂ）はフォトレジスト塗布洗浄工程後、（ｃ）は
ベーキング工程、（ｄ）は縁取り工程、（ｅ）は縁取り
工程後をそれぞれ示している。図２はそれに使用される
フォトレジスト被着装置を示しており、（ａ）は概略平
面図、（ｂ）はフォトレジスト塗布洗浄装置の正面断面
図、（ｃ）はベーキング装置の正面図である。図３は縁
取り工程を示しており、（ａ）は縁取り装置の正面断面
図、（ｂ）は縁取り処理中の拡大断面図、（ｃ）は縁取
り後の拡大断面図である。図４は本発明の一実施形態で
あるＩＣの製造方法におけるパターニング工程を示す各
概略正面図であり、図５は同じく各概略平面図である。

【００１４】本実施形態において、本発明に係る半導体
装置の製造方法はＩＣを製造する方法として構成されて
おり、フォトレジスト被着工程を備えている。このフォ
トレジスト被着工程は図２に示されているフォトレジス
ト被着装置１によって実施される。このフォトレジスト
被着装置１は概ね、複数枚のウエハ２を収容して１枚宛
払い出すローディング装置３と、ウエハ２を回転させな
がらウエハの第１主面に液状のフォトレジストを供給し
てフォトレジストを塗布するとともに、このウエハ２の
第２主面にフォトレジスト用の溶剤（例えば、エチルラ
クテート。以下、溶剤という。）を供給して第２主面を
洗浄するフォトレジスト塗布洗浄装置４と、フォトレジ
ストが塗布されたウエハ２を加熱してフォトレジストを
ベーキングするベーキング装置５と、フォトレジストを
ベーキングされたウエハ２を回転させるとともにウエハ
２の第２主面における外周辺部に溶剤を供給してウエハ
の第１主面における外周辺部に溜まった余剰のフォトレ
ジストを環状に除去する縁取り装置６と、一連の工程が
完了したウエハ２を受け取って収容するアンローディン
グ装置７とから構成されている。フォトレジスト塗布洗
浄装置４とベーキング装置５との間には第１搬送アーム
８が、ベーキング装置５と縁取り装置６との間には第２
搬送アーム９が、縁取り装置６とアンローディング装置
７との間には第３搬送アーム１０がそれぞれ設備されて
いる。

【００１５】次に、前記フォトレジスト被着装置１が使
用された本実施形態に係るフォトレジスト被着工程を図
１に示されている工程図に沿って説明する。

【００１６】まず、ローディング装置３によりウエハ２
が１枚宛払い出されて、前処理装置（図示せず）に供給
される。例えば、前処理装置は第１恒温プレートおよび
第２恒温プレートを備えており、第１恒温プレートに供
給されて吸着保持されたウエハ２は１５０℃程度に加熱
され、その表面に吸着した水分が除去される。この際、
ウエハ２の第１主面の接着性を強化するために、例え
ば、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）が使用された
疏水化処理が実施される。第１恒温プレートで脱水処理
が完了したウエハ２は第２恒温プレートに送られて吸着
保持され、第２恒温プレートによってフォトレジスト塗
布に最適な温度に冷却される。この最適温度は２３℃程
度である。

【００１７】最適温度に調整されたウエハ２はフォトレ
ジスト塗布洗浄装置４に送られる。このフォトレジスト
塗布洗浄装置４は図２（ｂ）に示されているように構成
されている。すなわち、フォトレジスト塗布洗浄装置４
は上下が開口された略円筒形状のカップ１１を備えてお
り、カップ１１の中央にはウエハを真空吸着保持するス
ピンチャック１２が水平に配置されている。スピンチャ
ック１２はモータ１３によって水平面内を毎分数百回転
〜数千回転の速度で回転されるようになっている。スピ
ンチャック１２の回転軸心線上にはウエハ２の第１主面
の上に液状のフォトレジストを滴下するフォトレジスト
供給ノズル１４が垂直方向下向きに配設されている。ま
た、カップ１１の壁面においてウエハ２と略同一高さの
位置には再付着防止部１５が末広がりの斜面に形成され
ており、この再付着防止部１５はウエハ２から振り切ら
れて来たフォトレジストの飛沫を下方に跳ね返すことに
より、フォトレジストの飛沫がウエハ２に跳ね返って再
付着するのを防止するようになっている。さらに、カッ
プ１１の底壁には排出口１６が開設されているととも
に、ウエハ２の第２主面を洗浄するための溶剤１８を供
給する溶剤供給ノズル１７が挿入されている。溶剤供給
ノズル１７は溶剤をウエハ２の第２主面における外周辺
に斜め上向きに噴射するようになっている。

【００１８】以上のように構成されたフォトレジスト塗
布洗浄装置４に送られたウエハ２は図２（ｂ）および図
１（ａ）に示されているように、スピンチャック１２に
真空吸着保持される。ウエハ２がスピンチャック１２に
よって保持されると、モータ１３が所定の速度で回転さ
れる。モータ１３の回転が所定の速度で安定したところ
で、フォトレジスト供給ノズル１４から液状のフォトレ
ジスト（以下、フォトレジスト液という。）２１がウエ
ハ２の第１主面における中心部位に滴下される。滴下さ
れたフォトレジスト液２１はウエハ２の第１主面に付着
するとともに、高速で回転するウエハ２の遠心力によっ
て周辺方向に流動されて全面に濡れ広がる。この時のウ
エハ２の回転速度は毎分２０００回転〜毎分３０００回
転であり、塗布工程としての処理時間は約２０秒間であ
る。濡れ広がって形成されたフォトレジストの塗布膜
（以下、塗布膜という。）２３の膜厚は、約１μｍ〜２
μｍである。

【００１９】ここで、ウエハ２の第１主面における外周
縁辺に達したフォトレジスト液２１の余剰分はウエハ２
の遠心力によって外周縁辺から振り切られるため、フォ
トレジストの飛沫（以下、飛沫という。）２２となって
カップ１１の内壁に向かって飛散し再付着防止部１５に
衝突する。しかし、再付着防止部１５に衝突した飛沫２
２は下方に跳ね返されるとともに、カップ１１の室内に
形成されている下降気流１９に乗って排出口１６の方向
に運ばれるため、ウエハ２の第１主面に跳ね返って再付
着することはない。

【００２０】このようにしてウエハ２の第１主面の外周
縁辺に達したフォトレジスト液２１はその大部分がウエ
ハ２の遠心力によって分離除去されるが、一部はフォト
レジスト液２１の粘着性や表面張力等によってウエハ２
の外周縁辺部において第２主面側に回り込んでウエハ２
の外周面および第２主面の外周辺部に残留してフォトレ
ジスト残留部（以下、残留部という。）２４を形成して
しまう。第２主面の外周辺部に残留部２４が残留したま
まの状態のウエハ２がベーキング装置に送られてベーキ
ングされると、ベーキング装置が汚染されたり、脆弱で
ある残留部２４が不慮に脱落して異物を発生する等の不
具合を引き起こす。

【００２１】そこで、本実施形態においては、ウエハ２
の第２主面に回り込んだフォトレジストを洗浄する洗浄
工程が塗布工程に引き続いて実施されることにより、ウ
エハ２の第２主面における外周辺部に残留部２４が形成
されるのが防止される。すなわち、塗布工程におけるフ
ォトレジスト液２１の滴下開始後に所定時間経過する
と、ウエハ２が所定の速度で回転されながら、溶剤供給
ノズル１７から溶剤１８がウエハ２の第２主面における
外周辺部に向けて噴射される。この時のウエハ２の回転
数は毎分１０００回転〜毎分１５００回転が望ましい。
なぜならば、回転数が低いと、ウエハ２の第２主面に吹
き付けられた溶剤１８がその粘着性や表面張力等によっ
てウエハ２の外周縁辺においてウエハ２の遠心力に打ち
勝って第１主面側に回り込むことにより、ウエハ２の第
２主面に回り込んだ残留部２４ばかりでなく、第１主面
の塗布膜２３が溶解されてしまう現象が発生する。逆に
回転数が高すぎると、ウエハ２の第２主面に吹き付けら
れた溶剤１８が残留部２４を溶解する前に遠心力によっ
て振り切られてしまうばかりでなく、未だ柔軟な塗布膜
２３が強力な遠心力を受けて変形し中心側と周辺側との
非対称形になる現象が発生してしまう。ちなみに、ウエ
ハ２の第２主面の溶剤による洗浄工程の処理時間は約１
０秒間である。

【００２２】ウエハ２の第２主面の洗浄工程が終了する
と、ウエハ２は空転されてウエハ２に付着した溶剤１８
が遠心乾燥される。すなわち、ウエハ２が空転される
と、ウエハ２に付着した溶剤１８は遠心分離されて強制
的に除去されるため、相対的にウエハ２は乾燥される。
この遠心乾燥時のウエハ２の回転数は、洗浄工程と同様
の理由により、毎分１０００回転〜毎分１５００回転が
望ましい。ちなみに、遠心乾燥の処理時間は約１０秒間
である。

【００２３】なお、ウエハ２から遠心力によって振り切
られた溶剤１８およびウエハ２の第２主面に回り込んだ
残留部２４の残渣は再付着防止部１５および下降気流１
９の作用によってウエハ２の方向へ向かうことなく排出
口１６に全て排出される。

【００２４】以上のようにしてフォトレジスト塗布洗浄
工程を経たウエハ２には、ウエハ２の外周面に残留部２
４を有するが、第２主面には残留部を有しない状態で塗
布膜２３が第１主面に図１（ｂ）に示されているように
塗布された状態になっている。このウエハ２は第１搬送
アーム８によってベーキング装置５に送られる。このベ
ーキング装置５は図２（ｃ）に示されているように構成
されている。すなわち、ベーキング装置５はウエハ２の
直径よりも大径の一辺を有する正方形の平盤形状に形成
されたホットプレート３１を備えており、ホットプレー
ト３１の内部には温度調整可能な電気ヒータ３２が組み
込まれている。

【００２５】ベーキング装置５に送られて来たウエハ２
は塗布膜２３側の第１主面を上向きにされてホットプレ
ート３１の上に移載される。図１（ｃ）および図２
（ｃ）に示されているように、ウエハ２がホットプレー
ト３１に移載されると、ウエハ２はホットプレート３１
の電気ヒータ３２によって所定の温度に加熱されて焼き
固められるベーキング処理を施される。このベーキング
工程におけるベーキングの程度は塗布膜２３の表面を硬
化させる程度でよく完全に硬化されることはない。この
時の加熱温度は９０℃〜１００℃であり、処理時間は約
２分間である。

【００２６】ここで、ウエハ２の第２主面における外周
辺部にまで残留部２４が付着していると、残留部２４の
フォトレジストがホットプレート３１に付着してしまう
ため、ホットプレート３１が汚染される。しかし、本実
施形態においては、フォトレジスト塗布洗浄工程にて洗
浄されることによりウエハ２の第２主面には残留部２４
が形成されていないため、ホットプレート３１は汚染さ
れることはない。

【００２７】ところで、ホットプレート３１はウエハ２
を極僅かに浮かせた状態で支持（プロキシミティ支持）
するように構成することが望ましいが、ウエハ２の第２
主面は既に洗浄されることにより残留部２４が形成され
ていないため、コンタクト（接触）支持するように構成
してもよい。コンタクト状態でウエハ２がホットプレー
ト３１によって加熱されると、加熱効率が良好になるば
かりでなく、温度分布もウエハ２全体にわたって均一に
なる。

【００２８】以上のようにしてベーキング処理されるこ
とにより、ウエハ２の第１主面には塗布膜２３を焼き固
められたフォトレジスト膜（以下、ベーキング膜とい
う。）２５が形成された状態になる。

【００２９】ところで、前記した洗浄工程においてはウ
エハ２の第２主面の残留部が洗浄されるだけであるた
め、残留部２４はウエハ２の外周面までは形成された状
態になっている。この状態のまま、ウエハ２がフォトレ
ジスト被着装置１からアンローディング装置７に排出さ
れて露光工程等の後工程に送られると、ウエハ２がアン
ローディング装置７に収容される際や、ウエハ２がキャ
リア治具に移し換えられる際においてウエハ２が保持溝
（後述する。）に擦れることにより、ウエハ２の第１主
面の外周面までは形成された残留部２４が削ぎ落とされ
てしまう。削ぎ落とされた欠けら等が異物になってウエ
ハ２のベーキング膜２５に再付着すると、露光工程にお
いてパターンの転写不良等を引き起こす原因になる。ま
た、残留部２４の脱落に伴ってベーキング膜２５が損傷
されることもある。

【００３０】そこで、本実施形態においては、ウエハ２
の外周面に残留部２４を形成されたベーキング膜２５に
対して縁取り処理が実施されることにより、ウエハ２の
第１主面の外周面までは形成された残留部２４が削ぎ落
とされることによるパターンの転写不良等の発生が未然
に防止される。

【００３１】すなわち、塗布膜２３をベーキング工程に
よって焼き固められたベーキング膜２５が被着されたウ
エハ２は、第２搬送アーム９によって縁取り装置６に搬
送される。この縁取り装置６は図３（ａ）に示されてい
るようにフォトレジスト塗布洗浄装置と同様に構成され
ている。すなわち、この縁取り装置６は上下が開口され
た略円筒形状のカップ４１を備えており、カップ４１の
中央にはウエハを真空吸着保持するスピンチャック４２
が水平に配置されている。スピンチャック４２はモータ
４３によって水平面内を毎分数百回転〜数千回転の速度
で回転されるようになっている。カップ４１の壁面にお
いてウエハ２と略同一高さの位置には再付着防止部４５
が末広がりの斜面に形成されており、この再付着防止部
４５はウエハ２から振り切られて来た溶剤や溶解された
フォトレジストの溶解物を下方に跳ね返すことにより、
溶剤や溶解されたフォトレジストの溶解物がウエハ２に
跳ね返って再付着するのを防止するようになっている。
さらに、カップ４１の底壁には排出口４６が開設されて
いるとともに、ウエハ２の外周面に形成された残留部２
４を縁取りするための溶剤４８を供給する溶剤供給ノズ
ル４７が挿入されている。この溶剤供給ノズル４７は溶
剤をウエハ２の第２主面における外周辺に斜め上向きに
噴射するようになっている。

【００３２】以上のように構成された縁取り装置６に送
られたウエハ２は図３（ａ）および図１（ｄ）に示され
ているように、スピンチャック４２に真空吸着保持され
る。ウエハ２がスピンチャック４２によって保持される
と、モータ４３が所定の速度で回転される。モータ４３
の回転が所定の速度で安定したところで、溶剤供給ノズ
ル４７から溶剤４８がウエハ２の第２主面における外周
辺部に向けて噴射される。ウエハ２の第２主面に吹き付
けられた溶剤４８はその粘着性や表面張力等によってウ
エハ２の外周縁辺においてウエハ２の遠心力に打ち勝っ
て、図３（ｂ）に示されているように第１主面側に回り
込む。第１主面側に回り込んだ溶剤４８はベーキング膜
２５におけるウエハ２の外周面の残留部２４および第１
主面の外周辺部に形成された部分に浸透することによ
り、この部分のフォトレジストを溶解させる。溶解され
て柔らかくなった状態のフォトレジスト（以下、溶解物
という。）２６は、回転するウエハ２に作用する遠心力
によって分離されてウエハ２から振り切られる。このよ
うにしてウエハ２の外周面の残留部２４およびベーキン
グ膜２５の外周辺部が溶解されて溶解物２６が振り切ら
れると、図３（ｃ）に示されているように、ウエハ２の
第１主面には外周辺部に縁取り部２８を有するベーキン
グ膜（以下、縁取り膜）２７が形成された状態になる。

【００３３】ここで、この縁取り工程におけるウエハ２
の回転数は毎分５００回転前後が望ましい。なぜなら
ば、回転数が低いと、ウエハ２の第２主面に吹き付けら
れた溶剤４８の粘着性や表面張力等がウエハ２の遠心力
に打ち勝って溶剤４８が第１主面側に多量に流れ込むこ
とにより、ベーキング膜２５が外周辺部ばかりでなく中
央部まで溶解されてしまい損傷が発生する。逆に回転数
が高すぎると、ウエハ２の第２主面に吹き付けられた溶
剤４８が遠心力によって振り切られてしまうことにより
ウエハ２の第１主面側に回り込むことができないため、
縁取りが実行されない状態になる。ちなみに、溶剤によ
る縁取り工程の処理時間は約１０秒間である。

【００３４】溶剤４８の供給開始後所定の時間が経過す
ると、ウエハ２は空転されてウエハ２に付着した溶剤４
８および溶解物２６が遠心分離される。この溶剤４８お
よび溶解物２６の遠心分離時のウエハ２の回転数は、洗
浄工程における回転数に比べて高速であってもよく、毎
分１０００回転〜毎分３０００回転が望ましい。なぜな
らば、ベーキング膜２５は既に適度な硬さに維持されて
いるため、ウエハ２が高速で回転されても中心側と周辺
側とが非対称形になる現象の発生は防止される。他方、
溶解物２６はベーキング膜２５の一部であったため、ウ
エハ２の表面からの分離にある程度強力な遠心力が必要
になる。また、溶剤４８を完全に振り切ることにより、
ウエハ２を遠心乾燥することができるため、ウエハ２を
加熱する等の最終乾燥工程を省略することができる。ち
なみに、この遠心分離の処理時間は約１０秒間である。

【００３５】なお、ウエハ２から遠心力によって振り切
られた溶剤４８および溶解物２６は再付着防止部４５お
よび下降気流４９の作用によってウエハ２の方向へ向か
うことなく排出口４６に全て排出される。

【００３６】以上のようにして第１主面に縁取り膜２７
が形成されたウエハ２は第３搬送アーム１０によってア
ンローディング装置７に搬送されて、アンローディング
装置７によって収容される。この際、ウエハ２の外周辺
部には縁取り部２８が形成されているため、ウエハ２が
保持溝に挿入されても縁取り膜２７が削り落とされるこ
とはない。したがって、以降のウエハ２の搬送工程にお
いて、ウエハ２に被着されたフォトレジストを起因とす
る異物が発生することは防止される。

【００３７】次に、本発明の一実施形態であるＩＣの製
造方法をその主要工程である酸化膜のパターニング工程
について、図４および図５を参照にして説明する。

【００３８】まず、図４（ａ）および図５（ａ）に示さ
れているように、ウエハ２の第１主面にシリコン酸化膜
５１が熱処理または成膜処理によって形成される。

【００３９】次いで、図４（ｂ）および図５（ｂ）に示
されているように、前述したフォトレジスト被着工程に
おいて、ウエハ２のシリコン酸化膜５１の上にフォトレ
ジストから成る縁取り膜２７が被着される。

【００４０】縁取り膜２７が被着されたウエハ２はフォ
トレジスト被着装置１のアンローディング装置７からキ
ャリア治具に移し換えられる。この際、縁取り工程を経
ることにより、ウエハ２の外周面および外周辺部にはフ
ォトレジストが付着していない縁取り部２８が形成され
ているため、図４（ｃ）および図５（ｃ）に示されてい
るように、ウエハ２がキャリア治具の保持溝５２に挿入
されても、フォトレジストの剥離による異物の発生は防
止される。

【００４１】キャリア治具に収容されたウエハ２は露光
工程に送られる。図４（ｄ）および図５（ｄ）に示され
ているように、露光工程において、ウエハ２の縁取り膜
２７には露光装置（図示せず）によってフォトマスク５
３のパターンが転写される。この露光工程により、ウエ
ハ２のシリコン酸化膜５１の上にはフォトマスク５３の
パターンの潜像５５が転写された感光膜（以下、感光膜
という。）５４が形成された状態になる。この際、前述
した通りフォトレジスト被着工程においてウエハ２はそ
の第２主面を洗浄されるとともに、縁取り膜２７が縁取
り処理を施されているため、異物を発生することはな
い。したがって、異物によるパターンの転写不良の発生
は未然に防止されることになる。また、ベーキングされ
た後に縁取り処理されることにより、縁取り膜２７にお
いて非対称形になる現象の発生が防止されているため、
感光膜５４にはフォトマスク５３のパターンの潜像５５
が適正かつ高精度に転写されていることになる。

【００４２】図４（ｅ）および図５（ｅ）に示されてい
るように、ウエハ２の感光膜５４の外周辺部に周辺露光
装置５７によって周辺露光処理が実施される。この際、
感光膜５４には縁取り部２８が適正に形成されているた
め、感光膜５４の外周辺部には周辺露光潜像５６が適正
かつ高精度に形成される。すなわち、縁取り部２８が適
正に形成されないで縁取り膜２７の外周辺部にフォトレ
ジストの感光剤成分が溶け出した部分が断続的に存在し
ていると、周辺露光処理によって感光反応しない部分が
発生し、次の現像工程において現像されずに残存してし
まうという問題点が引き起こされる。ちなみに、縁取り
膜２７の縁取り部２８の幅ｗは約１ｍｍであり、感光膜
５４の周辺露光潜像５６のウエハ外周縁からの幅Ｗは約
３ｍｍである。

【００４３】次に、ウエハ２は現像工程において現像処
理される。この現像処理により図４（ｆ）および図５
（ｆ）に示されているように、ウエハ２のシリコン酸化
膜５１の上にはパターンの潜像５５および周辺露光潜像
５６が顕在化した顕像５９を有するフォトレジストの現
像膜（以下、現像膜という。）５８が形成された状態に
なる。この現像処理に際して、感光膜５４の周辺露光潜
像５６は適正に形成されているため、現像膜５８の外周
辺部には周辺露光潜像による縁取り部（以下、周辺露光
縁取り部という。）６０が一定幅をもってリング形状に
適正に形成された状態になる。

【００４４】次に、ウエハ２はエッチング工程において
ドライエッチング装置（図示せず）によりエッチング処
理される。このエッチング処理により、図４（ｇ）およ
び図５（ｇ）に示されているように、ウエハ２のシリコ
ン酸化膜５１には現像膜５８の顕像５９に対応したパタ
ーン６１が形成された状態になる。このエッチング処理
に際して、現像膜５８の外側には周辺露光縁取り部６０
が適正に形成されているため、ドライエッチング装置の
保持具６３によってウエハ２の周辺部を確実に保持する
ことができる。また、保持具６３によってウエハ２が保
持されても、現像膜５８は何ら損傷されることはない。
そして、現像膜５８の外側には周辺露光縁取り部６０が
適正に形成されているため、このエッチング処理によ
り、パターン６１の外側辺部には後の工程でウエハ２の
保持に使用される縁取り部（以下、保持用縁取り部とい
う。）６２が一定幅をもってリング形状に適正に形成さ
れた状態になる。

【００４５】最後に、ウエハ２はアッシャー工程（現像
膜除去工程）において、図４（ｈ）および図５（ｈ）に
示されているように現像膜５８を除去される。この現像
膜除去処理により、ウエハ２の第１主面の上にはシリコ
ン酸化膜５１によるパターン６１が形成され、かつ、パ
ターン６１の外側には保持用縁取り部６２が一定幅をも
ってリング形状に適正に形成された状態になる。このよ
うにウエハ２の第１主面における外周辺部に保持用縁取
り部６２が形成されていると、後の工程においてウエハ
２は保持用縁取り部６２を使用して適正かつ確実に保持
することができるため、各処理を適正かつ高精度に実施
することができる。

【００４６】以上の実施形態においては、シリコン酸化
膜に対するパターニング工程を例にして説明したが、電
気配線をウエハ２の第１主面に形成する工程においても
同様のパターニング工程が実施されることになる。ま
た、ウエハ２の第１主面にイオンを注入する工程におい
ては、エッチング処理を実施する代わりにイオンを注入
してもよいし、シリコン酸化膜のパターン６１をマスク
にしてイオンを注入してもよい。

【００４７】前記実施形態によれば次の効果が得られ
る。 （１） ウエハの第２主面に付着する余剰のフォトレジ
ストをフォトレジストがベーキングされるのに先立って
除去することにより、ベーキング装置が汚染されるのを
未然に防止することができる。

【００４８】（２） フォトレジストがベーキングされ
て硬化された後に縁取り作業を実施することにより、縁
取り作業の実施に際してフォトレジストが流動してウエ
ハの中心側と周辺側とで非対称形になる現象が発生する
のを未然に防止することができるため、露光工程におい
て、フォトマスクのパターンをフォトレジストに適正か
つ高精度に転写することができる。

【００４９】（３） ウエハの第１主面における外周面
まで形成されたベーキング膜に対して縁取り処理を実施
することにより、ウエハの第１主面の外周面まで形成さ
れたベーキング膜における縁の部分が削ぎ落とされるの
を防止することができるため、その削ぎ落としによって
発生する異物によるパターンの転写不良等の発生を未然
に防止することができる。

【００５０】（４） ウエハの第１主面における外周辺
部に保持用縁取り部を形成することにより、後の工程に
おいてウエハは保持用縁取り部を使用して適正かつ確実
に保持することができるため、各処理を適正かつ高精度
に実施することができる。

【００５１】図６は本発明の他の実施形態であるＩＣの
製造方法におけるフォトレジストおよび反射防止膜被着
工程を示す各模式図である。図７はその縁取り工程を示
しており、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は縁取り中の拡
大断面図、（ｃ）は縁取り後の拡大断面図である。

【００５２】本実施形態２が前記実施形態１と異なる点
は、縁取り工程において反射防止膜が同時に被着される
点である。

【００５３】すなわち、縁取り装置６に送られたウエハ
２は図６（ｄ）および図７（ａ）に示されているよう
に、スピンチャック４２に真空吸着保持される。ウエハ
２がスピンチャック４２によって保持されると、モータ
４３が所定の速度で回転される。モータ４３の回転が所
定の速度で安定したところで、反射防止膜溶液供給ノズ
ル６４から反射防止膜の溶液（以下、反射防止膜液とい
う。）６５がウエハ２の第１主面における中心部位に滴
下される。滴下された反射防止膜液６５はウエハ２のベ
ーキング膜２５の表面に付着するとともに、高速で回転
するウエハ２の遠心力によって周辺方向に流動されて全
面に濡れ広がる。この時のウエハ２の回転速度は毎分２
０００回転〜毎分３０００回転であり、塗布工程として
の処理時間は約２０秒間である。濡れ広がって形成され
た反射防止膜液の塗布膜（以下、反射防止膜）の膜厚
は、約５０ｎｍ〜１００ｎｍである。

【００５４】ここで、ウエハ２の第１主面における外周
縁辺に達した反射防止膜液６５の余剰分の大部分はウエ
ハ２の遠心力によって外周縁辺から振り切られるが、一
部は反射防止膜液６５の粘着性や表面張力等によってウ
エハ２の外周縁辺部において第２主面側に回り込んで第
２主面の外周辺部に残留しようとする。

【００５５】しかし、本実施形態２においては、反射防
止膜液６５の滴下開始後に所定時間経過すると、ウエハ
２が所定の速度で回転されながら、溶剤供給ノズル４７
から溶剤４８がウエハ２の第２主面における外周辺部に
向けて噴射される。ウエハ２の第２主面に吹きつけられ
た溶剤４８の大部分は、図７（ｂ）に示されているよう
に、ウエハ２の第１主面側から第２主面側に回り込んで
こようとする反射防止膜液６５をウエハ２の外方に洗い
流す。また、ウエハ２の第２主面に吹き付けられた溶剤
４８の一部はその粘着性や表面張力等によってウエハ２
の外周縁辺においてウエハ２の遠心力に打ち勝って、図
７（ｂ）に示されているように第１主面側に回り込む。
第１主面側に回り込んだ溶剤４８はベーキング膜２５に
おけるウエハ２の外周面および第１主面の外周辺部に形
成された部分に浸透することにより、この部分のベーキ
ング膜２５を溶解させる。溶解されて柔らかくなった状
態の溶解物２６は、回転するウエハ２に作用する遠心力
によって分離されてウエハ２から振り切られる。

【００５６】このようにしてウエハ２の外周面および第
１主面の外周辺部のベーキング膜２５が溶解されて溶解
物２６が振り切られると、図６（ｅ）および図７（ｃ）
に示されているように、ウエハ２の第１主面には縁取り
部２８を有する縁取り膜２７が形成された状態になる。
そして、この縁取り膜２７の上には反射防止膜６６が被
着された状態になる。

【００５７】なお、ウエハ２から遠心力によって振り切
られた反射防止膜液６５や溶剤４８、溶解物２６は再付
着防止部４５および下降気流４９の作用によってウエハ
２の方向へ向かうことなく排出口４６に全て排出され
る。

【００５８】本実施形態２によれば、縁取り膜２７の上
に反射防止膜６６が被着されるため、露光工程における
転写精度をより一層高めることができる。

【００５９】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形
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いうまでもない。

【００６０】例えば、反射防止膜は縁取り工程において
塗布するに限らず、ベーキング工程後の縁取り工程前に
塗布してもよい。この反射膜防止膜の塗布工程において
ウエハの第２主面を洗浄する処理を実施してもよい。

【００６１】フォトレジスト塗布洗浄装置および縁取り
装置はそれぞれ独立して設置するに限らず、兼用しても
よい。

【００６２】

【発明の効果】本願におい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、次
の通りである。ベーキング装置の汚染および膜厚が非対
称形になるのを防止しつつ、ウエハの周辺部に溜まった
余剰のフォトレジストを除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるＩＣの製造方法にお
けるフォトレジスト被着工程を示す各模式図であり、
（ａ）はフォトレジスト塗布洗浄工程、（ｂ）はフォト
レジスト塗布洗浄工程後、（ｃ）はベーキング工程、
（ｄ）は縁取り工程、（ｅ）は縁取り工程後をそれぞれ
示している。

【図２】それに使用されるフォトレジスト被着装置を示
しており、（ａ）は概略平面図、（ｂ）はフォトレジス
ト塗布洗浄装置の正面断面図、（ｃ）はベーキング装置
の正面図である。

【図３】縁取り工程を示しており、（ａ）は縁取り装置
の正面断面図、（ｂ）は縁取り処理中の拡大断面図、
（ｃ）は縁取り後の拡大断面図である。

【図４】本発明の一実施形態であるＩＣの製造方法にお
けるパターニング工程を示す各概略正面図である。

【図５】同じく各概略平面図である。

【図６】本発明の他の実施形態であるＩＣの製造方法に
おけるフォトレジストおよび反射防止膜被着工程を示す
各模式図である。

【図７】その縁取り工程を示しており、（ａ）は正面断
面図、（ｂ）は縁取り中の拡大断面図、（ｃ）は縁取り
後の拡大断面図である。

【符合の説明】

１…フォトレジスト被着装置、２…ウエハ、３…ローデ
ィング装置、４…フォトレジスト塗布洗浄装置、５…ベ
ーキング装置、６…縁取り装置、７…アンローディング
装置、８…第１搬送アーム、９…第２搬送アーム、１０
…第３搬送アーム、１１…カップ、１２…スピンチャッ
ク、１３…モータ、１４…フォトレジスト供給ノズル、
１５…再付着防止部、１６…排出口、１７…溶剤供給ノ
ズル、１８…溶剤、１９…下降気流、２１…液状のフォ
トレジスト（フォトレジスト液）、２２…フォトレジス
トの飛沫（飛沫）、２３…フォトレジストの塗布膜（塗
布膜）、２４…フォトレジスト残留部（残留部）、２５
…ベーキングされたフォトレジスト膜（ベーキング
膜）、２６…溶解されて柔らかくなったフォトレジスト
（溶解物）、２７…縁取りされたベーキング膜（縁取り
膜）、２８…縁取り部、３１…ホットプレート、３２…
電気ヒータ、４１…カップ、４２…スピンチャック、４
３…モータ、４５…再付着防止部、４６…排出口、４７
…溶剤供給ノズル、４８…溶剤、４９…下降気流、５１
…シリコン酸化膜、５２…キャリア治具の保持溝、５３
…フォトマスク、５４…パターンの潜像が転写された感
光膜（感光膜）、５５…パターンの潜像、５６…周辺露
光潜像、５７…周辺露光装置、５８…顕像を有するフォ
トレジストの現像膜（現像膜）、５９…顕像、６０…周
辺露光潜像による縁取り部（周辺露光縁取り部）、６１
…顕像に対応したパターン、６２…保持用縁取り部、６
３…ドライエッチング装置の保持具、６４…反射防止膜
溶液供給ノズル、６５…反射防止膜の溶液（反射防止膜
液）、６６…反射防止膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 信一 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 須向 一行 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 栗原 雅宏 東京都青梅市藤橋３丁目３番地２ 日立東 京エレクトロニクス株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハにパターンを形成するため
   のリソグラフィーによる半導体装置の製造方法は以下の
   工程を備えている。 （ａ） 回転されている半導体ウエハの第１主面に液状
   のフォトレジストが供給されてフォトレジストが塗布さ
   れるとともに、この半導体ウエハの第２主面にフォトレ
   ジスト用の溶剤が供給されて第２主面が洗浄されるフォ
   トレジスト塗布洗浄工程。 （ｂ） 前記フォトレジストが塗布された半導体ウエハ
   が加熱されてフォトレジストがベーキングされるベーキ
   ング工程。 （ｃ） 前記フォトレジストをベーキングされた半導体
   ウエハが回転されるとともに、この半導体ウエハの第２
   主面における外周辺部にフォトレジスト用の溶剤が供給
   されて、この半導体ウエハの第１主面における外周辺部
   に溜まった余剰のフォトレジストが環状に除去される縁
   取り工程。
2. 【請求項２】 前記塗布洗浄工程において、所定時間経
   過後に前記溶剤の供給が停止されるとともに、半導体ウ
   エハが空転されて半導体ウエハに付着した溶剤が乾燥さ
   れる際の回転数が、毎分３０００回転以下に設定されて
   いることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製
   造方法。
3. 【請求項３】 前記縁取り工程において、半導体ウエハ
   に前記溶剤が供給されている際の回転数が毎分５００〜
   １０００回転に設定されており、所定時間経過後にその
   溶剤の供給が停止されるとともに半導体ウエハが空転さ
   れて半導体ウエハに付着した溶剤が乾燥される際の回転
   数が、毎分２０００〜３０００回転に設定されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方
   法。
4. 【請求項４】 前記縁取り工程において、半導体ウエハ
   の第１主面に反射防止膜形成溶液が同時に供給されるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方
   法。