JP2001102287A - レジスト塗布現像装置、および下層反射防止膜のエッジカット方法 - Google Patents

レジスト塗布現像装置、および下層反射防止膜のエッジカット方法

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JP2001102287A JP27687699A JP27687699A JP2001102287A JP 2001102287 A JP2001102287 A JP 2001102287A JP 27687699 A JP27687699 A JP 27687699A JP 27687699 A JP27687699 A JP 27687699A JP 2001102287 A JP2001102287 A JP 2001102287A
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edge
spin chuck
solvent
edge position
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Masaru Tokumaru
勝 徳丸
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は半導体ウェハ上に形成される下層反
射防止膜のエッジをカットするレジスト塗布・現像装置
に関し、その下層反射防止膜のエッジをウェハの全周に
おいて均一な幅で精度良くカットすることを目的とす
る。 【解決手段】 半導体ウェハ1をスピンチャック2上に
保持させる。半導体ウェハ1の表面に有機系の下層反射
防止膜を形成する。半導体ウェハ1を回転させながらL
ED3を発光させ、その光をCCDセンサ4で検出させ
ることにより、半導体ウェハ1のエッジ位置をその全周
にわたって検知する。半導体ウェハ1を回転させなが
ら、溶剤ノズル6によって半導体ウェハのエッジ部分に
向けて有機溶剤を噴射させる。有機溶剤の噴射中は、溶
剤ノズル6の位置と半導体ウェハ1のエッジ位置とが常
に一定の関係となるように、上記の如く検知したエッジ
位置の情報に基づいて溶剤ノズル6の位置を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レジスト塗布・現
像装置および下層反射防止膜のエッジカット方法に係
り、特に、半導体ウェハ上に形成される下層反射防止膜
のエッジをウェハの全周において精度良くカットするう
えで好適なレジスト塗布・現像装置、およびエッジカッ
ト方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造過程では、フォトリソ
グラフィ技術を用いたパターン転写が行われる。このよ
うなパターン転写の際には、半導体ウェハ上に塗布され
たレジストの露光処理が行われる。この際、半導体ウェ
ハが高い反射率を示すと、定在波効果やハレーションの
影響で転写されるパターンの精度が悪化し易い。半導体
ウェハは、露光に用いられる光の波長が短いほど大きな
反射率を示す。近年では、露光処理に用いられる光が短
波長化されるに伴って、上述した定在波効果やハレーシ
ョンによるパターンの精度低下が顕在化するに至ってい
る。
【0003】定在波効果やハレーションによるパターン
精度の低下を防止する手法としては、例えば、レジスト
と半導体ウェハとの間に下層反射防止膜を形成する方法
が知られている。下層反射防止膜が上記の如く形成され
ると、レジストと下層反射防止膜との境界面で第1の反
射光が生成されると共に、下層反射防止膜と半導体ウェ
ハとの境界面で第2の反射光が生成される。上記の方法
において、レジストと下層反射防止膜は、下層反射防止
膜とレジストとの境界面において第1の反射光と第2の
反射光とが互いに逆相となり、それら2つの反射光がレ
ジストの内部で互いに相殺されるように形成される。ま
た、下層反射防止膜の材料によっては半導体ウェハから
の反射光を吸収する場合もある。このため、下層反射防
止膜を用いた上記の方法によれば、半導体ウェハの反射
率に関わらず、波長の短い露光光を用いてパターン転写
を高精度に行うことができる。
【0004】下層反射防止膜は、例えば有機材料を半導
体ウェハ上にスピンコートすることで形成することがで
きる。このような有機系の下層反射防止膜と、その上層
に形成されるレジストとは、同一のスピンコート式レジ
スト塗布・現像装置を用いて連続的に形成することがで
きる。このため、有機系の下層反射防止膜は半導体の分
野において広く用いられている。
【0005】半導体ウェハの周縁部分は、ウェハの保持
や搬送のためにアームやカセットなど、種々の部材と接
触する。そのような周縁部分に有機系の下層反射防止膜
が存在すると、下層反射防止膜が剥がれ落ちることによ
りパーティクルが発生する。このため、有機系の下層反
射防止膜のエッジは、その形成の直後に、半導体ウェハ
の周縁部分がその全周において露出するように、所定の
幅でカットされる。
【0006】図3は、従来のレジスト塗布・現像装置の
スピンコートユニットの構成を示す。従来のレジスト塗
布・現像装置において、スピンコートユニットは、スピ
ンチャック2を備えている。半導体ウェハ1は、プロセ
スユニット搬送アーム(図示せず)によりスピンチャッ
ク2上に搬送される。スピンチャック2は、その上部に
搬送されてきた半導体ウェハ1を吸着保持すると共に、
半導体ウェハ1と共に、その中心軸回りを回転すること
ができる。
【0007】スピンコートユニットは、下層反射防止膜
の基材である有機材料を半導体ウェハ1上に塗布するた
めの有機材料ノズル5を備えている。有機材料ノズル5
は、スピンチャック2上に半導体ウェハ1が吸着された
後、半導体ウェハ1の中央付近に移動して下層反射防止
膜の基材である有機材料を滴下する。上記の滴下が終了
すると、スピンチャック2が回転してその有機材料が広
げられることにより下層反射防止膜が形成される。
【0008】スピンコートユニットは、また、上記の如
く形成された下層反射防止膜のエッジをカットするため
の溶剤ノズル6を備えている。溶剤ノズル6は、半導体
ウェハ1の表面に下層反射防止膜が形成された後に、既
定の位置に移動して半導体ウェハ1のエッジに向けて溶
剤を噴射する。半導体ウェハ1のエッジ付近に形成され
ている下層反射防止膜は、上記の如く溶剤ノズル6から
溶剤が噴射されることにより半導体ウェハ1上から除去
される。溶剤ノズル6による溶剤の塗布は、半導体ウェ
ハ1がスピンチャック2に保持された状態で回転してい
る状況下で行われる。その結果、下層反射防止膜のエッ
ジは、半導体ウェハ1の全周において除去(カット)さ
れる。
【0009】従来のレジスト塗布・現像装置において、
半導体ウェハ1上でカットされる下層反射防止膜の幅
は、スピンチャック2上に吸着保持される半導体ウェハ
1の位置と、溶剤を噴射する溶剤ノズル6の位置との相
対的な関係や、溶剤ノズル6から噴射される溶剤の幅
(噴射幅)等に応じて決定される。それらの要素は、基
準となる半導体ウェハを用いて、エッジのカット幅が所
望の目標値(例えば1.5mm程度)となるように予め設
定されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、スピンチャッ
ク2上に搬送されてくる半導体ウェハ1には、前工程の
熱処理に起因する湾曲が生じていることがある。また、
スピンチャック2上での半導体ウェハ1の位置には、搬
送過程でのばらつき等に起因する位置ずれが生ずること
がある。半導体ウェハ1にこのような湾曲や位置ずれが
発生すると、半導体ウェハ1のエッジ位置が基準の位置
から外れる事態が生ずる。
【0011】半導体ウェハ1のエッジ位置と基準の位置
との間に発生するずれの大きさは、半導体ウェハ1の回
転角に応じて変動する。従って、このような状況下で下
層反射防止膜のエッジが従来の手法でカットされると、
カット幅にばらつきが生じ、ある部分ではカット幅が過
大となり、また、ある部分ではカット幅が不足するよう
な事態が発生する。
【0012】下層反射防止膜のエッジが過大にカットさ
れた部分では、その上部に形成されるレジストに、定在
波効果によるパターン精度の低下が生じ易い。一方、下
層反射防止膜のカット幅が不足している部分は、上述し
たパーティクルの発生源となり易い。このため、従来の
下層反射防止膜のエッジカット方法は、カット幅のばら
つきに起因して、半導体装置の歩留まりを低下させ易い
という問題を有していた。
【0013】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、半導体ウェハ上に形成される下層
反射防止膜のエッジを、その全周において均一な幅でカ
ットすることのできるレジスト塗布・現像装置、および
下層反射防止膜のエッジカット方法を提供することを目
的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
上記の目的を達成するため、半導体ウェハの表面に形成
された下層反射防止膜のエッジを全周にわたって所定の
幅でカットする機能を有するレジスト塗布現像装置であ
って、半導体ウェハをその中心軸回りで回転させ得るス
ピンチャックと、前記半導体ウェハの径方向に移動し得
ると共に、前記半導体ウェハに向けて溶剤を噴射し得る
溶剤ノズルと、前記スピンチャックに保持されている半
導体ウェハのエッジ位置を、その全周にわたって検知す
るためのエッジ位置センサと、前記スピンチャックを回
転させながら前記溶剤ノズルから溶剤を噴射させると共
に、前記溶剤ノズルの位置と前記半導体ウェハのエッジ
位置とが常に一定の関係となるように、前記エッジ位置
センサにより検知されたエッジ位置の情報に基づいて前
記溶剤ノズルの位置を制御する制御装置と、を備えるこ
とを特徴とする。
【0015】また、請求項2記載の発明は、請求項1記
載のレジスト塗布・現像装置であって、前記エッジ位置
センサが、半導体ウェハのエッジ近傍を照らす光源と、
前記半導体ウェハを挟んで前記光源とは反対の側に配置
される受光素子と、を備えることを特徴とする。
【0016】また、請求項3記載の発明は、請求項2記
載のレジスト塗布・現像装置であって、前記受光素子は
CCDセンサであることを特徴とする。
【0017】また、請求項4記載の発明は、半導体ウェ
ハの表面に形成された下層反射防止膜のエッジを全周に
わたって所定の幅でカットする下層反射防止膜のエッジ
カット方法であって、半導体ウェハをスピンチャック上
に保持させるステップと、半導体ウェハの表面に有機系
の下層反射防止膜を形成するステップと、前記スピンチ
ャック上に保持された半導体ウェハのエッジ位置をその
全周にわたって検知するステップと、前記下層反射防止
膜を備える半導体ウェハを前記スピンチャック上で回転
させながら、前記半導体ウェハのエッジ部分に向けて溶
剤ノズルより有機溶剤を噴射させるステップと、前記有
機溶剤の噴射中に、前記溶剤ノズルの位置と前記半導体
ウェハのエッジ位置とが常に一定の関係となるように、
検知された前記エッジ位置の情報に基づいて、前記溶剤
ノズルの位置を制御するステップと、を含むことを特徴
とする。
【0018】更に、請求項5記載の発明は、請求項4記
載の下層反射防止膜のエッジカット方法であって、前記
半導体ウェハのエッジ位置を検出するステップが、前記
半導体ウェハを前記スピンチャック上で回転させるステ
ップと、前記半導体ウェハの一方の側に配置された光源
から、回転中の半導体ウェハのエッジ部分に向けて光を
照射させるステップと、前記半導体ウェハを挟んで前記
光源の反対側で、前記光を受光するステップと、前記光
の受光状態に基づいて前記半導体ウェハのエッジ位置を
求めるステップと、を含むことを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。尚、各図において共通す
る要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略す
る。
【0020】実施の形態1.図1は、本発明の実施の形
態1のレジスト塗布・現像装置が備えるスピンコートユ
ニットの構成を表す正面図を示す。また、図2は、図1
に示すスピンコートユニットの平面図を示す。
【0021】本実施形態において、スピンコートユニッ
トは、スピンチャック2を備えている。スピンチャック
2は、その上部に搬送されてくる半導体ウェハ1を吸着
保持すると共に、半導体ウェハ1と共に、その中心軸回
りを回転することができる。
【0022】スピンコートユニットは、スピンチャック
2上に吸着保持される半導体ウェハ1のエッジ部分に光
を照射することのできるLED3を備えている。半導体
ウェハ1を挟んでLED3と対向する位置には、CCD
センサ4が配置されている。LED3から照射される光
は、その一部が半導体ウェハ1により遮られ、その残部
が半導体ウェハ1に遮られることなくCCDセンサ4に
入射される。CCDセンサ4は、LED3から発せられ
る光を受光して、その受光状態を画素単位で出力するこ
とができる。
【0023】スピンコータは、また、有機材料ノズル5
と溶剤ノズル6とを備えている。有機材料ノズル5およ
び溶剤ノズル6は、共に、スピンチャック2上に保持さ
れる半導体ウェハ1の径方向に自由に移動することがで
きる。有機材料ノズル5は、スピンチャック2上に半導
体ウェハ1が吸着保持された後に、その中央付近に下層
反射防止膜の基材である有機材料を滴下することができ
る。また、溶剤ノズル6は、半導体ウェハ1のエッジに
向けて、有機溶剤を噴射することができる。
【0024】次に、本実施形態のレジスト塗布・現像装
置の動作について説明する。本実施形態の装置では、先
ず、プロセスユニット搬送アームによって半導体ウェハ
1がスピンチャック2の上に搬送される。半導体ウェハ
1がスピンチャック2に吸着保持されると、LED3が
発光し、スピンチャック2が少なくとも1回転する。こ
の際、CCDセンサ4は、受光状態を表すデータを画素
単位で出力する。
【0025】CCDセンサ4の受光面において、LED
3から発せられる光を受光する画素群と、その光を受光
しない画素群との境界は、半導体ウェハ1のエッジの位
置に応じて変化する。従って、CCDセンサ4から出力
されるデータを解析することによれば、半導体ウェハ1
のエッジ位置を検出することができる。
【0026】本実施形態において、CCDセンサ4から
出力されるデータは、図示しない制御部に内蔵される画
像メモリに、スピンチャック2の回転角と対応付けられ
た形式で記憶される。以下、この画像メモリに記憶され
るデータを、「ウェハエッジ情報」と称す。
【0027】制御装置によってウェハエッジ情報が記憶
されると、有機材料ノズル5によって、半導体ウェハ1
の中央付近に下層反射防止膜の基材である有機材料が滴
下される。次いでスピンチャック2が回転し、その有機
材料が半導体ウェハ1上で広げられることにより、全面
においてほぼ均一な膜厚を有する下層反射防止膜が形成
される。
【0028】下層反射防止膜が上記の如く形成される
と、次に、溶剤ノズル6が半導体ウェハ1のエッジに向
けて溶剤を噴射し得る位置まで移動する。そして、スピ
ンチャック2により半導体ウェハ1を回転させながら、
溶剤ノズル6より半導体ウェハ1のエッジに向けて有機
溶剤が噴射される。下層反射防止膜のうち溶剤の噴射を
受ける部分は、半導体ウェハ1上から除去される。従っ
て、上記の処理によれば、半導体ウェハ1の全周におい
て、下層反射防止膜のエッジを所定の幅で除去(カッ
ト)することができる。以下、上記の如く下層反射防止
膜のエッジをカットする処理を「エッジカット処理」と
称す。
【0029】ところで、本実施形態においては、基準の
半導体ウェハがスピンチャック2上に適正に保持された
場合に実現されるウェハエッジの位置が、「基準エッジ
位置」として予め定められている。また、本実施形態の
レジスト塗布・現像装置は、制御上の原点に位置してい
る溶剤ノズル6を上記の基準エッジ位置まで移動させる
のに必要な移動量を「基準移動量」として記憶してい
る。更に、本実施形態のレジスト塗布・現像装置は、画
像メモリに記憶されているウェハエッジ情報に基づい
て、半導体ウェハ1のエッジ位置と基準エッジ位置との
ずれ量を、スピンチャック2の回転角毎に求める機能を
有している。
【0030】上記の基準移動量を上記のずれ量に基づい
て補正すると、半導体ウェハ1の歪みやチャック時の位
置ずれなどに関わらず、そのエッジの位置を、スピンチ
ャックの回転角と対応付けて正確に把握することができ
る。以下、上記の補正により得られる移動量を「補正後
移動量」と称す。本実施形態のレジスト塗布・現像装置
は、溶剤ノズル6の移動量をスピンチャック2の回転角
に応じた補正後移動量に制御しながら上記のエッジカッ
ト処理を実行する。従って、本実施形態のレジスト塗布
・現像装置によれば、半導体ウェハ1の状態などに影響
されることなく、下層反射防止膜のエッジを、その全周
にわたって常に均一な幅でカットすることができる。
【0031】ところで、上記の実施形態においては、L
ED3とCCDセンサ4とを用いて半導体ウェハ1のエ
ッジ位置を検出することとしているが、エッジ位置を検
出する機構はこれに限定されるものではない。すなわ
ち、半導体ウェハ1のエッジ部分を照らす光源はLED
3に限定されるものではなく、他の発光機構であっても
よい。また、上記の機構は、例えば複数のフォトカプラ
を組み合わせることなどにより、他の手法で構成しても
よい。更に、上記の実施形態においては、半導体ウェハ
1のエッジを1個所でのみ検出しているが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、複数の個所でそのエッジ
を検出することとしてもよい。
【0032】
【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。請求項1
または4記載の発明によれば、スピンチャック上に保持
された半導体ウェハのエッジ位置をその全周について検
知した後、そのエッジ位置情報に基づいて溶剤ノズルの
位置を制御しながら下層反射防止膜のエッジがカットさ
れる。このため、本発明によれば、半導体ウェハの歪み
や、その保持位置のずれなどに影響されることなく、下
層反射防止膜のエッジを常にその全周において均一な幅
でカットすることができる。
【0033】請求項2または5記載の発明によれば、光
学的な手法を用いることにより、半導体ウェハのエッジ
位置を非接触で簡単に検出することができる。
【0034】請求項3記載の発明によれば、CCDセン
サを用いることにより、半導体ウェハのエッジ位置を、
簡単な手法で、かつ、精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1のレジスト塗布・現像
装置が備えるスピンコートユニットの正面図である。
【図2】 図1に示すレジスト塗布・現像装置を平面視
で表した図である。
【図3】 従来のレジスト塗布・現像装置が備えるスピ
ンコートユニットの正面図である。
【符号の説明】
1 半導体ウェハ、 2 スピンチャック、 3
LED、 4 CCDセンサ、 5 有機材料ノズ
ル、 6 溶剤ノズル。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体ウェハの表面に形成された下層反
    射防止膜のエッジを全周にわたって所定の幅でカットす
    る機能を有するレジスト塗布現像装置であって、 半導体ウェハをその中心軸回りで回転させ得るスピンチ
    ャックと、 前記半導体ウェハの径方向に移動し得ると共に、前記半
    導体ウェハに向けて溶剤を噴射し得る溶剤ノズルと、 前記スピンチャックに保持されている半導体ウェハのエ
    ッジ位置を、その全周にわたって検知するためのエッジ
    位置センサと、 前記スピンチャックを回転させながら前記溶剤ノズルか
    ら溶剤を噴射させると共に、前記溶剤ノズルの位置と前
    記半導体ウェハのエッジ位置とが常に一定の関係となる
    ように、前記エッジ位置センサにより検知されたエッジ
    位置の情報に基づいて前記溶剤ノズルの位置を制御する
    制御装置と、 を備えることを特徴とするレジスト塗布・現像装置。
  2. 【請求項2】 前記エッジ位置センサは、 半導体ウェハのエッジ近傍を照らす光源と、 前記半導体ウェハを挟んで前記光源とは反対の側に配置
    される受光素子と、 を備えることを特徴とする請求項1記載のレジスト塗布
    ・現像装置。
  3. 【請求項3】 前記受光素子はCCDセンサであること
    を特徴とする請求項2記載のレジスト塗布・現像装置。
  4. 【請求項4】 半導体ウェハの表面に形成された下層反
    射防止膜のエッジを全周にわたって所定の幅でカットす
    る下層反射防止膜のエッジカット方法であって、 半導体ウェハをスピンチャック上に保持させるステップ
    と、 半導体ウェハの表面に有機系の下層反射防止膜を形成す
    るステップと、 前記スピンチャック上に保持された半導体ウェハのエッ
    ジ位置をその全周にわたって検知するステップと、 前記下層反射防止膜を備える半導体ウェハを前記スピン
    チャック上で回転させながら、前記半導体ウェハのエッ
    ジ部分に向けて溶剤ノズルより有機溶剤を噴射させるス
    テップと、 前記有機溶剤の噴射中に、前記溶剤ノズルの位置と前記
    半導体ウェハのエッジ位置とが常に一定の関係となるよ
    うに、検知された前記エッジ位置の情報に基づいて、前
    記溶剤ノズルの位置を制御するステップと、 を含むことを特徴とする下層反射防止膜のエッジカット
    方法。
  5. 【請求項5】 前記半導体ウェハのエッジ位置を検出す
    るステップは、 前記半導体ウェハを前記スピンチャック上で回転させる
    ステップと、 前記半導体ウェハの一方の側に配置された光源から、回
    転中の半導体ウェハのエッジ部分に向けて光を照射させ
    るステップと、 前記半導体ウェハを挟んで前記光源の反対側で、前記光
    を受光するステップと、 前記光の受光状態に基づいて前記半導体ウェハのエッジ
    位置を求めるステップと、 を含むことを特徴とする請求項4記載の下層反射防止膜
    のエッジカット方法。
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