JPS6324621A - Coating applicator of photoresist - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To reduce the dispersion of thickness of coating films, by providing a coating applicator with a steam generator of an organic solvent to delay drying. CONSTITUTION:A coating applicator is provided With a steam generator 15. In the main body of the steam generator 15, xylene of negative resist as a solvent 16 is contained Which is heated by a heater 17, and the steam of the solvent 16 is spouted on the surface of a wafer 1 from a spray nozzle 18. In order to spout the steam only at the time of coating, a shutter 19 and a safty hole 20 are arranged.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 不発ａＪ［半導体装置の製造工程のうち、フォトレジス
トの回転塗布上行なう装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] Unexploded aJ [Among the manufacturing processes of semiconductor devices, this relates to an apparatus that performs spin coating of photoresist.

し従来の技術〕 ＶＬＳＩｔ−中心とする半導体装置の型造工程において
、フォトレジストは主としてエツチングやイオン注入の
マスクに用いられている。BACKGROUND ART Photoresists are mainly used as masks for etching and ion implantation in the molding process of VLSIt-centered semiconductor devices.

ＶＬＳＩの高速化、高集積化のため、パターンの微細化
が進み、サブミクロン加工が要求されるようになってき
た。In order to increase the speed and integration of VLSI, patterns have become finer and submicron processing has become required.

フォトレジストの塗布１ｃｉ、もりばら回転塗布機が用
いられていて、その構造に、第１図に示すように、半導
体基板１′ｔ−吸着する真空チャック２が中空の回転軸
３ｔ−通してカプラー４を介して真空ポンプ５ｖｃ接続
さ几ている０回転軸３にスピンモータ６ｖｃ工って回転
トルクが与えられる、滴下ノズル７より一定量のフォト
レジスト８が半導体基板ｌ上に落下するとスピンモータ
６がスタートする。For photoresist coating 1ci, a rotary coating machine is used, and as shown in FIG. Rotating torque is applied by a spin motor 6vc to the 0-rotation shaft 3, which is connected to a vacuum pump 5vc through a vacuum pump 4.When a certain amount of photoresist 8 falls from the dropping nozzle 7 onto the semiconductor substrate l, the spin motor 6 starts.

通常、スピンモータ６による回転速度は、第２図の工う
に、低速回転領域９で滴下したフォトレジスト８を半導
体基板１の全表面に拡げたのち、一定の加速領域１０ｔ
−通過して高速回転領域１１に達すると、余分の７オト
レジストを遠心力で掻り飛ばす、そのあと、半導体基板
１は１００℃窒素雰囲気で２−３分乾燥しｔのち、次の
目合せ露光工程に運ばれる。Normally, the rotational speed of the spin motor 6 is set at a constant acceleration region of 10t after the photoresist 8 dropped in the low-speed rotational region 9 is spread over the entire surface of the semiconductor substrate 1, as shown in FIG.
- When the semiconductor substrate 1 passes through and reaches the high speed rotation area 11, the excess photoresist is scraped off by centrifugal force.Then, the semiconductor substrate 1 is dried for 2-3 minutes in a nitrogen atmosphere at 100°C, and then subjected to the next alignment exposure. transported to the process.

〔発明が解決しょうとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

この工うにしてフォトレジストを塗布した半導体基板１
の断面図を第３図に示す、半導体基板１０表面に塗布さ
れたフォトレジスト８の膜厚に、中央部１２と、周辺部
１３で薄く、その中間１４で厚くなる（一般にパイルア
ップと称する）傾向にある。Semiconductor substrate 1 coated with photoresist in this manner
A cross-sectional view of the photoresist 8 is shown in FIG. 3, and the film thickness of the photoresist 8 applied to the surface of the semiconductor substrate 10 is thinner at the center portion 12 and the peripheral portion 13, and thicker at the middle portion 14 (generally referred to as pile-up). There is a tendency.

膜厚のウェーへ内バラツキ（均一性）ハ±２％。Internal variation (uniformity) of film thickness from wafer to wafer is ±2%.

ウェーハ間のバラツキ（再現性）は±３％内外になるこ
とが多い。The variation (reproducibility) between wafers is often within ±3%.

まｔ別の問題として、ウェーハ上のパターンに対するス
テップカパリジが第４図の工うに段切れ寸前になる場合
と、ｆｉｃＳ図の工うにオーバーハング状になる場合と
がある。Another problem is that the step coverage for the pattern on the wafer may be on the verge of breaking as shown in FIG. 4, or may become overhanging as shown in the ficS diagram.

特に膜厚に関しては、目合せ露光の際、目合せには波長
４０００ないし、ａ、ｏｏｏ人の単色光を用いており、
フォトレジストの塗布直後の膜厚ｔ１μへ屈折重金１．
５として、４分の１波長の膜厚バラツキ６００人ないし
ＬＯＯＯ人達うと、フォトレジスト膜の干渉光が明暗反
転することから、そのバラツキは±３００人（±３％）
以内に止めなけｎば、顕微鏡像のコントラストが不足し
てぼやけたり、消滅したりして正確な目合わせを行なう
ことができないことが重大問題になっていた。In particular, regarding film thickness, during alignment exposure, we use monochromatic light with a wavelength of 4000 to a, oooo.
1. Refract heavy metal to film thickness t1μ immediately after coating of photoresist.
5, if the film thickness variation of 1/4 wavelength is 600 people or LOOO people, the interference light of the photoresist film will be reversed in brightness, so the variation will be ±300 people (±3%).
If the contrast is not stopped within this range, the contrast of the microscope image becomes blurred or disappears due to lack of contrast, making it impossible to perform accurate eye alignment, which has become a serious problem.

本発明は、従来のフォトレジスト回転塗布機に有機溶剤
の蒸気発生器ケ付加して乾燥を遅らせることに工９．塗
布膜厚のバラツキを減らそうとするものである。The present invention involves adding an organic solvent vapor generator to a conventional photoresist spin coater to delay drying.9. This is intended to reduce variations in coating film thickness.

〔問題点全解決するための手段〕[Means to solve all problems]

回転塗布さｆ’Ｌ７ｔフォトレジストの膜厚やステップ
カバリジは、フォトレジストの乾燥過程に支配さ几る。The film thickness and step coverage of the spin-coated f'L7t photoresist are determined by the drying process of the photoresist.

　　　。　　　.

ソコテ、フォトレジストを構成している有機溶剤の蒸気
を注ぐことに１って１回転塗布の際のフォトレジストの
乾燥を遅らぜることにエフ、フォトレジストの塗布膜厚
のバラツキを減らすことができ友。By pouring the vapor of the organic solvent that makes up the photoresist, it is possible to delay the drying of the photoresist during one-turn coating, and to reduce the variation in the thickness of the photoresist coating. A good friend.

〔実施例〕〔Example〕

不発−〇−実施例として、第１図における従来の回転塗
布機に蒸気発生器１５を取り付は友。Misfire - ○ - As an example, a steam generator 15 is attached to the conventional spin coater shown in FIG. 1.

蒸気発生器に、本体１５に溶剤１６として例えばＯＭＲ
−８３（商品名）の工うなネガレジストなるキシレンｔ
−，０ＦＰＲ（商品名）のようなポジレジストなら、エ
チルセルソルブアセテートを入ｎ１ヒーター１７で約１
００℃に加熱して、噴霧口１８からウェーハ１の表面に
溶剤１６の蒸気を注ぐ工うにした。さらに、塗布時のみ
蒸気を注ぐためのシャッター１９と安全孔２０ｔ−設け
である。For example, OMR as a solvent 16 in the main body 15 in the steam generator.
-83 (product name) - Negative resist xylene t
- For positive resists such as 0FPR (trade name), add ethyl cellosolve acetate and use n1 heater 17 for about 1
The wafer was heated to 00° C. and the vapor of the solvent 16 was poured onto the surface of the wafer 1 from the spray port 18. Furthermore, a shutter 19 and a safety hole 20t are provided for pouring steam only during application.

不発−〇他の実施例としては、ｓｇ１図の蒸気発生器１
５０代りに第７図の超音波加湿器を用いる。Misfire-〇As another example, steam generator 1 of sg1 diagram
The ultrasonic humidifier shown in Fig. 7 is used instead of 50s.

こｆＬは１本体１５にキシレンまたにエチルセルソルブ
アセテートなどの溶剤１６七入１、超音波撮動子２１４
エクキャビテーシ冒ンを起して霧を発生させる。This fL has 1 main body 15, 16 7 solvents such as xylene or ethyl cell solve acetate, and an ultrasonic sensor 214.
Excavity is caused and fog is generated.

この場合、安全弁２０ｉ設けであるが、超音波振動子２
１の電源を０Ｎ−ＯＦＦすることにエフ、霧の発生を制
御することができるので、シャッターは不要である。In this case, although the safety valve 20i is provided, the ultrasonic vibrator 2
Since the generation of fog can be controlled by turning off the power source 1, a shutter is not necessary.

［発明の効果］ この工すにすることに工り、フォトレジスト回転塗布機
の調整が容易になり、ウェーへ内膜厚バラツキに±１％
、ウェーハ間１１１ＪＩバラツキに±２％内外と、バラ
ツキを７０％程度に抑えることができた。ざらに、ステ
ップカバリジも、塗布条件（フォトレジストの粘度や回
転塗布機のスピンモータ回転速度プロファイル）ｔ−調
整することにより、例えば、第５図の断切れ寸前と、第
６図のオーバーハングの間で一定に保つ＊ｓｇｙ図の工
うな理想的な断面形状を得ることができｔｏスピンそ−
タ回転速度プロファイルの一例１に第２図に示す。[Effects of the invention] This process has been improved, making it easier to adjust the photoresist spin coating machine, and reducing the variation in inner film thickness from wafer to wafer by ±1%.
, the 111JI variation between wafers was within ±2%, and the variation could be suppressed to about 70%. In addition, by adjusting the coating conditions (viscosity of the photoresist and rotational speed profile of the spin motor of the rotary coating machine), the step coverage can be adjusted to, for example, the state on the verge of cutting off in Figure 5 and the overhang in Figure 6. An ideal cross-sectional shape can be obtained by keeping the sgy diagram constant between spin and spin.
An example 1 of the rotary speed profile is shown in FIG.

これにフォトレジスト８の溶剤乾燥速度を制御できるよ
うになったためと考えられる。This is thought to be due to the ability to control the solvent drying rate of the photoresist 8.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の一実施例、第２図にフォトレジスト回
転塗布機のスピンモータ回転速度プロファイル、第３図
はフォトレジスト塗布膜厚分布の断面形状、第４図にウ
ェー八段差上での段切れ寸前の断面形状、第５図にウェ
ー八段差上でのオーバーハング状態の断面形状、第６図
はウェーハ段差止での理想的な断面形状、第７図は本発
明の他の実施例ｖｃおける超音波加湿器を示す。 １・・・・・・半導体基板（ウェーハ）、２・・・・・
・真空チャック、３・・・・・・中空の回転軸％４・・
・・・・カプラー、５・・・・−・真空ポンプ、６・・
・・・・スピンモータ、７・・・・・・滴下ノズル、８
・・・・・・フォトレジスト、９・・・・・・スピンモ
ータの低速回転部、１０・・・・・・スピンモータの高
速回転の立上り部、１１・・・・・・スピンモータの高
速回転部、１２・・・・・・半導体基板（ウェーハ）の
中央部、１３・・・・・・半導体基板（ウェーハ）の周
辺部。 １４−・・・・・半導体基板（ウェーハ）の中間部、１
５・・・・・・蒸気発生器またに超音波加湿器、１６・
・・・・・キシレンｔｘｔｚ、エチルセルノルブアセテ
ートなどの溶剤、１７・・・・・・蒸気発生器のヒータ
ー、１８・・・・・・噴霧口、１９・・・・・・シャッ
ター、２０・・・・−安全孔。 ）１剖 豪Ｚ回 予３１ ￥４−て 茅６（支） 沼７＠ を５団Fig. 1 shows an embodiment of the present invention, Fig. 2 shows a spin motor rotation speed profile of a photoresist rotary coating machine, Fig. 3 shows the cross-sectional shape of the photoresist coating thickness distribution, and Fig. 4 shows the cross-sectional shape of the photoresist coating film thickness distribution. 5 shows the cross-sectional shape of the wafer in an overhang state on the wafer 8 step, FIG. 6 shows the ideal cross-sectional shape at the wafer step stop, and FIG. 7 shows another embodiment of the present invention. Example VC shows an ultrasonic humidifier. 1... Semiconductor substrate (wafer), 2...
・Vacuum chuck, 3...Hollow rotating shaft%4...
...Coupler, 5...--Vacuum pump, 6...
...Spin motor, 7...Dripping nozzle, 8
... Photoresist, 9 ... Low speed rotation part of spin motor, 10 ... Rising part of high speed rotation of spin motor, 11 ... High speed rotation part of spin motor Rotating part, 12... Central part of the semiconductor substrate (wafer), 13... Peripheral part of the semiconductor substrate (wafer). 14-・・・Intermediate part of semiconductor substrate (wafer), 1
5...Steam generator or ultrasonic humidifier, 16.
... Solvents such as xylene txtz and ethyl celnorb acetate, 17 ... Heater of steam generator, 18 ... Spray nozzle, 19 ... Shutter, 20. ...-Safety hole. ) 1 Anatomy Gou Z episode 31 ¥4-teka 6 (branch) Numa 7 @ 5 groups

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 　フォトレジストの溶剤の蒸気の雰囲気中でそのフォト
レジストを回転塗布することを特徴とするフォトレジス
ト塗布機。A photoresist coating machine characterized by spin coating a photoresist in an atmosphere of photoresist solvent vapor.