JPH10172894A - レジスト塗布装置およびレジスト塗布方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】パターンによって段差が形成されたウェハにレ
ジストを塗布する際に、レジストが少量で済み、かつ段
差部に確実にレジストを塗布することができるレジスト
塗布装置およびレジスト塗布方法を提供する。 【解決手段】 ウェハＷ上にレジストを供給し、ウェハ
Ｗを所定速度で回転させてレジスト膜を形成するレジス
ト塗布装置であって、ウェハ表面とレジストとの親和性
を向上させる低粘度でかつ揮発性の低い液体Ｌを供給可
能な液体供給ノズル２８と、液体供給ノズル２８からウ
ェハＷ上の所定の位置に液体Ｌを供給し、所定速度でウ
ェハＷを回転させて塗布し、液体Ｌが塗布されたウェハ
Ｗ上にの所定の位置にレジストを供給し、再度所定速度
でウェハを回転させる制御手段とを有するものとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウェハ上にレジス
トを塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布装置お
よびレジスト塗布方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】スピンコータにウェハをセットして、当
該ウェハを回転させてウェハ表面にレジストを塗布する
際、ウェハ上にパターンが形成されて段差部を有する場
合には、当該段差部までレジストが浸入できないことが
ある。例えば、図４に示すように、ウェハ基板Ｗ上にＳ
ｉＮ膜層５１が分離して形成され、これらＳｉＮ膜層５
１上にレジスト膜Ｒを形成する際に、ＳｉＮ膜層５１に
よって形成される段差部５１ａまで十分にレジストが入
り込む必要がある。しかしながら、例えば、図５（ａ）
に示すように、段差部５１ａの上方には全くレジスト膜
Ｒが形成されないことがある。また、図５（ｂ）に示す
ように、段差部５１ａの上方にのみレジスト膜Ｒが形成
され、段差部５１ａに空間が形成されてしまうこともあ
る。さらには、図５（ｃ）に示すように、ウェハＷの一
部Ｐのみレジスト膜Ｒが所望の状態で形成されないこと
がある。

【０００３】上記のような現象は、ウェハ上のパターン
が密集した箇所において特に顕著である。このような、
段差部へレジスト膜Ｒが所望の状態で形成されない（入
り込めない）理由として、レジストの粘度が高すぎる、
レジストの量が少なすぎる、ウェハ表面が疎水化してい
る等の原因が考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このため、従来におい
ては、密集したパターンが形成されて段差を有するウェ
ハにレジストをコーティングする際には、例えば、レジ
ストのコーティング前に、ウェハを現像液中に浸し、こ
のウェハを流水後乾燥させ、その後にレジストのコーテ
ィングを行っていた。ウェハを現像液中に浸し、このウ
ェハを流水後乾燥させるのは、ウェハ表面の状態を疎水
面から親水面に変化させるためである。しかしながら、
上記のような現像液を使用してウェハ表面の状態を親水
面に変化させても、パターンによって形成された段差部
にレジストを十分に入り込ませるには、段差部を有しな
いウェハのレジストのコーティングに必要なレジスト量
の、例えば８倍程度のレジストが必要であった。

【０００５】本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなさ
れたものであって、パターンによって段差が形成された
ウェハにレジストを塗布する際に、レジストが少量で済
み、かつ段差部に確実にレジストを塗布することができ
るレジスト塗布装置およびレジスト塗布方法を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るレジスト塗
布装置は、ウェハを基体とする対象物上にレジスト供給
手段からレジストを供給し、当該対象物を所定速度で回
転させて当該対象物にレジスト膜を形成するレジスト塗
布装置であって、前記対象物の表面と前記レジストとの
親和性を促進する液体を前記対象物上に供給可能な液体
供給手段と、前記液体供給手段から前記対象物上の所定
の位置に液体を供給し、所定速度で当該対象物を回転さ
せて当該液体を塗布し、当該液体が塗布された対象物上
に前記レジスト供給手段から当該対象物上の所定の位置
にレジストを供給し、再度所定速度で当該対象物を回転
させてレジストを塗布する制御手段とを有する。

【０００７】本発明に係るレジスト塗布装置では、ウェ
ハ上にレジストを塗布する前に、液体供給手段によって
レジストとの親和性を向上させる液体を適切な状態でか
つ自動的に塗布することができる。

【０００８】本発明に係るレジスト塗布方法は、ウェハ
を基体とする対象物上に当該対象物の表面とレジストと
の親和性を促進する液体を供給し、当該対象物を所定速
度で回転させて対象物に当該液体を塗布する工程と、前
記液体が塗布された対象物上にレジストを供給し、当該
を対象物を所定速度で回転させて対象物に当該レジスト
を塗布する工程とを有する。

【０００９】本発明に係るレジスト塗布方法では、ウェ
ハ上にレジストを塗布する前に、液体供給手段によって
レジストとの親和性を促進する液体を塗布するため、ウ
ェハとレジストとの親和性が向上する。この結果、パタ
ーンによって段差部が形成されたウェハにレジストを塗
布する場合でも、当該段差部に少量のレジストで十分に
レジストが入り込む。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るレジスト塗布
装置およびレジスト塗布方法の実施の形態について図面
を参照して詳細に説明する。図１は、本発明に係るレジ
スト塗布装置の一実施形態を示す説明図であって、レジ
スト塗布装置の基本構成図であり、図２は、図１のレジ
ストコートカップ４の断面図である。図１に示すレジス
ト塗布装置は、図示しないレジスト塗布ユニット内に設
けられており、レジストコートカップ４とレジストを塗
布するレジスト塗布機構２と溶剤を塗布する溶剤塗布機
構３とから構成されている。また、上記レジスト塗布ユ
ニットの外部には、サーマルチャンバが設けられてお
り、温度および湿度を所定の値に調整したエアをレジス
トコートカップ４内に供給するようになっている。

【００１１】上記のレジスト塗布機構２は、レジストを
供給する供給ノズル４８と、供給ノズル４８に接続され
た供給管４６と、供給管４６を保持するアーム４２と、
アーム４２のｘ軸およびｙ軸方向の移動を行うｘｙテー
ブル４０と、ｘｙテーブル４０を支持するシリンダ軸４
４のｚ軸方向の移動およびθ方向の回転を行う回転リフ
ト３８と、上記の供給管４６にレジストＲを供給する図
示しないレジスト供給装置と、ｘｙテーブル４０および
回転リフト３８の駆動制御並びにレジスト供給装置から
のレジストの供給／停止を制御する図示しない制御装置
とから基本的に構成される。

【００１２】供給ノズル４８は、例えばステンレスやテ
フロン樹脂等の材料から形成されるが、レジストのぼた
落ち防止やサックバック特性の向上の観点から形状、内
径、外径等に種々の工夫がなされているのが通例であ
る。供給管４６を通じて供給ノズル４８にレジストＲを
供給する図示しないレジスト供給装置は、例えば、レジ
ストＲを精密かつ再現性よく吐出するために使用される
いわゆるダイヤフラムポンプと呼ばれる空気圧制御ポン
プ等を有するものを使用することができ、供給ノズル４
８からのレジストＲの滴下量を精密かつ再現性良く制御
可能になっている。

【００１３】アーム４２は、Ｌ字状に形成され、水平方
向に延びる水平部によって供給管４６を保持していると
ともに、ｘｙテーブル４０上に固定されている。ｘｙテ
ーブル４０は、例えば、ｘ軸およびｙ軸方向に移動可能
に保持されたテーブルにｘ軸およびｙ軸方向にそれぞれ
ねじ込まれた送りねじをモータによって回転させること
によって当該テーブルを２軸方向に移動させる構成とす
ることができる。回転リフト３８は、例えば高圧エア等
によって駆動され、シリンダ軸４４のｚ軸方向の移動お
よびθ方向の回転を行う。

【００１４】ｘｙテーブル４０および回転リフト３８の
位置制御は、図示しない制御装置によって行われ、この
制御装置によるｘｙテーブル４０および回転リフト３８
の位置制御によって、レジストＲを供給する供給ノズル
４８は、所定の範囲の任意の位置に移動可能となる。

【００１５】上記のレジストコートカップ４は、図２に
示すように、内腔部にウェハＷを真空でチャッキングす
るスピンチャック１０と、スピンチャック１０によって
チャッキングされたウェハＷを所定の回転速度で回転さ
せる回転軸８とが設けられている。なお、この回転軸８
は、図示しない例えばモータ等の駆動手段によって所定
の速度で駆動される。また、ウェーハＷはスピンチャッ
ク１０上に図示しない搬送装置により載置される。ま
た、ウェハＷには、密集したパターンが形成されてお
り、このパターンによって、ウェハＷのレジスト塗布面
は段差部を有している。

【００１６】上記の溶剤塗布機構３は、溶剤Ｌを供給す
る供給ノズル２８と、供給ノズル２８に接続された供給
管２６と、供給管２６を保持するアーム２２と、アーム
２２のｘ軸およびｙ軸方向の移動を行うｘｙテーブル２
０と、ｘｙテーブル２０を支持するシリンダ軸２４のｚ
軸方向の移動およびθ方向の回転を行う回転リフト１８
と、上記の供給管２６に溶剤Ｌを供給する図示しない溶
剤供給装置とから基本的に構成される。なお、ｘｙテー
ブル２０および回転リフト１８の駆動制御ならびに溶剤
供給装置からの溶剤の供給／停止の制御は、上記したｘ
ｙテーブル４０および回転リフト３８の駆動制御並びに
レジスト供給装置からのレジストの供給／停止を制御す
る制御装置によって行われる。また、レジストコートカ
ップ４の回転軸８の駆動制御も同様にこの制御装置によ
って行われる。

【００１７】アーム２２、ｘｙテーブル２０および回転
リフト１８は、上記したレジスト塗布機構２のアーム４
２、ｘｙテーブル４０および回転リフト３８と同一の構
造となっている。したがって、アーム２２はｘ軸，ｙ軸
およびｚ軸の３軸方向の移動ならびにθ方向の回転が可
能となっている。

【００１８】溶剤Ｌは、ウェハＷの表面とレジストＲと
の親和性を促進する低粘度でかつ揮発性の液体であり、
例えば、レジストを希釈する溶剤を使用することができ
る。レジストの溶剤には、例えば、エヌメチル２ピロリ
ドン（ＮＭＰ）・シンナーを使用することができる。こ
のエヌメチル２ピロリドン・シンナーの揮発性は、酢酸
ブチルの揮発性を１とすると、相対比で０．０３程度で
あり、揮発性が比較的低い。なお、本実施形態において
は、溶剤Ｌとしてエヌメチル２ピロリドン・シンナーを
使用するが、他にも、エヌメチル２ピロリドン・シンナ
ーと同等の揮発性の低い溶剤であれば使用可能である。
揮発性が比較的低い溶剤を使用するのは、レジストを塗
布する際に、溶剤が揮発して消失するのを防止するため
である。さらに、上記の溶剤には界面活性剤を混合する
ことができる。これにより、ウェハ表面とレジストＲと
の親和性を一層促進させることができる。

【００１９】以下、上記のように構成されるレジスト塗
布装置を用いて本発明に係るレジスト塗布方法の一実施
形態について説明する。まず、図示しないサーマルチャ
ンバから所定の温度および湿度のエアをレジスト塗布ユ
ニット内に供給する。ここで、溶剤塗布機構３側のアー
ム２２のみをレジストコートカップ４の上方に移動さ
せ、ウェハＷの中央上方の所定位置に位置決めする。一
方、レジスト塗布機構２側のアーム４２はレジストコー
トカップ４の外側に退避させておく。この状態で、図示
せぬ搬送装置によって、ウェーハＷをスピンチャック１
０上に載置し、スピンチャック１０によってウェハＷを
真空引きした状態でウェーハＷをチャッキングする。

【００２０】この状態で、図３に示すように、溶剤Ｌを
ウェハＷ上に供給する。溶剤Ｌの供給量は、例えば供給
ノズル２８から一定量の溶剤Ｌを供給しその供給時間で
調整する。

【００２１】所定量の溶剤ＬがウェハＷ上に供給された
ら、ウェハＷを所定の回転速度で回転させる。ウェハの
回転速度は、低すぎると、レジストＲをウェハＷに塗布
した際に塗布むらが発生しやすくなる。また、ウェハＷ
の回転速度が高すぎると、溶剤Ｒが飛散してウェハＷに
十分塗布されず、ウェハＷの有する段差部にレジストＲ
を十分浸透させることができない。このため、ウェハＷ
の回転速度は、ウェハＷへのレジストＲの塗布時の回転
速度と同等にするのが望ましい。

【００２２】これにより、ウェハＷの全面に、遠心力に
より溶剤Ｌが行き渡るとともに、ウェハＷの有する段差
部に溶剤Ｌが浸透する。また、溶剤Ｌは上記したよう
に、レジストＲに比較して十分低粘度であるため、アス
ペクト比の高い段差部にも、十分に浸透する。

【００２３】ウェハＷへの溶剤Ｌの塗布が完了すると、
アーム２２をθ方向に旋回させてレジストコートカップ
４の外側に退避させる。この状態で、上記したレジスト
塗布機構２を動作させ、レジストＲを供給する供給ノズ
ル４８をウェハＷの中央上方の所定位置に位置決めす
る。なお、図３に示すように、レジストＲの供給は、溶
剤Ｌの塗布の完了の直後に行う。

【００２４】そして、図３に示すように、供給ノズル４
８から所定量のレジストＲをウェーハＷ上に供給滴下
し、ウェハＷを所定の回転速度で回転させる。このとき
のウェハＷの回転速度は、上記したように溶剤Ｌの塗布
時における回転速度と同等とする。

【００２５】ウェハＷ上に供給されたレジストＲは、ウ
ェハＷの回転により、ウェハＷの全面に均一な膜厚で広
がる。このとき、ウェハＷの段差部においては、溶剤Ｌ
が浸透しているため、この溶剤ＬとレジストＲとが混ざ
り合い、当該段差部にレジストＲが十分に浸透する。こ
の結果、密集したパターンが形成されていることによ
り、段差部を有するウェハＷの当該段差部へのレジスト
膜の形成が確実に行われる。

【００２６】レジスト膜が形成されたら、アーム４６を
旋回させて供給ノズル４８をレジストコートカップ４の
外側に退避することにより、ウェハＷへのレジストＲの
塗布が完了する。

【００２７】以上のように、本実施形態に係るレジスト
塗布方法によれば、段差部を有するウェハＷの当該段差
部へのレジスト膜の形成を確実行うことができる。ま
た、本実施形態に係るレジスト塗布方法によれば、従来
現像液を使用してウェハ表面の状態を親水面に変化させ
て段差部にレジストを十分に入り込ませるのに必要なレ
ジスト量と比較して、約１／８程度のレジスト量で段差
部へのレジスト膜の形成を確実行うことができた。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るレジ
スト塗布装置によれば、パターンによって段差が形成さ
れたウェハにレジストを塗布する際に、レジストが少量
で済み、かつ段差部に確実にレジストを塗布するのに必
要な処理を自動的に行うことができ、生産効率を向上さ
せることができる。

【００２９】本発明に係るレジスト塗布方法によれば、
段差部を有するウェハＷの当該段差部へのレジスト膜の
形成を少量のレジストで確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレジスト塗布装置の一実施形態を
示す説明図である。

【図２】図１に示すレジスト塗布装置におけるレジスト
コートカップ内の基本的構造を示す断面図である。

【図３】図３（ａ）は本発明に係るレジスト塗布方法の
工程例を示す説明図である。

【図４】段差を有するウェハにレジストを塗布した一例
を示す断面図である。

【図５】段差を有するウェハにレジストを塗布した際に
発生する不具合を示す説明図であって、（ａ）は、段差
部に全くレジスト膜が形成されない場合、（ｂ）は、段
差部の上方にのみレジスト膜が形成される場合、（ｃ）
は、ウェハの一部にレジストの塗布不良が発生した場合
を示す図である。

【符号の説明】

２…レジスト塗布機構、３…溶剤塗布機構、４…レジス
トコートカップ、６…基台、８…回転軸、１６…基台、
２０…ｘｙステージ、２２…アーム、２４…シリンダ
軸、２６…供給管、２８…供給ノズル、３６…基台、３
８…回転リフト、４０…ｘｙステージ、４２…アーム、
４４…シリンダ軸、４６…供給管、４８…供給ノズル、
Ｒ…レジスト、Ｌ…溶剤。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウェハを基体とする対象物上にレジスト供
   給手段からレジストを供給し、当該対象物を所定速度で
   回転させて当該対象物にレジスト膜を形成するレジスト
   塗布装置であって、 前記対象物の表面と前記レジストとの親和性を促進する
   液体を前記対象物上に供給可能な液体供給手段と、 前記液体供給手段から前記対象物上の所定の位置に液体
   を供給し、所定速度で当該対象物を回転させて当該液体
   を塗布し、当該液体が塗布された対象物上に前記レジス
   ト供給手段から当該対象物上の所定の位置にレジストを
   供給し、再度所定速度で当該対象物を回転させてレジス
   トを塗布する制御手段とを有するレジスト塗布装置。
2. 【請求項２】前記液体は、揮発性の液体である請求項１
   に記載のレジスト塗布装置。
3. 【請求項３】前記液体には、界面活性剤が混合されてい
   る請求項１に記載のレジスト塗布装置。
4. 【請求項４】前記液体は、エヌメチル２ピロリドンから
   なる請求項１に記載のレジスト塗布装置。
5. 【請求項５】前記制御手段は、前記対象物の回転速度を
   任意に制御可能であるとともに、前記対象物を回転させ
   る時間を任意に制御可能である請求項１に記載のレジス
   ト塗布装置。
6. 【請求項６】ウェハを基体とする対象物上に当該対象物
   の表面とレジストとの親和性を促進する液体を供給し、
   当該対象物を所定速度で回転させて対象物に当該液体を
   塗布する工程と、 前記液体が塗布された対象物上にレジストを供給し、当
   該対象物を所定速度で回転させて対象物に当該レジスト
   を塗布する工程とを有するレジスト塗布方法。
7. 【請求項７】前記液体は、揮発性の低い液体である請求
   項６に記載のレジスト塗布方法。
8. 【請求項８】前記液体が塗布された対象物上にレジスト
   を塗布する際に、塗布された液体が揮発する前にレジス
   トを塗布する請求項７に記載のレジスト塗布方法。
9. 【請求項９】前記液体に界面活性剤を混合して前記対象
   物上に供給する請求項６に記載のレジスト塗布方法。
10. 【請求項１０】前記対象物に前記液体を塗布する際に、
    当該対象物の回転速度を、当該対象物に当該レジストを
    塗布する際の回転速度と略同じとする請求項６に記載の
    レジスト塗布方法。
11. 【請求項１１】前記液体は、エヌメチルユピロリドンか
    らなる請求項６に記載のレジスト塗布方法。
12. 【請求項１２】前記液体の揮発性は、酢酸ブチルの揮発
    性よりも低い請求項６に記載のレジスト塗布方法。