JP2002093679A - 回転塗布による薄膜形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板上に塗布ムラを発生させる虞のある大き
な高低差、大きな面積を有するパターンが存在していて
も、薄膜形成における塗布ムラを抑制し、膜厚が均一な
薄膜が得られる回転塗布による薄膜形成方法を提供す
る。 【解決手段】 基板上に存在する塗布ムラ３を生じさせ
る程度の大きな高低差と大きな面積を有する大きなパタ
ーン１の周囲に、塗布ムラを生じさせない程度の小さな
面積を有する小さなパターン２を配置し、回転塗布法に
より液体を塗布し、均一な膜厚の薄膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は回転塗布により基
板表面に液体の薄膜を形成する回転塗布による薄膜形成
方法、詳しくは塗布ムラを発生する虞のある高低差を有
する大きなパターンの周囲に、複数の小さなパターンを
形成することにより、塗布ムラを抑制して均一な膜厚の
薄膜を形成する回転塗布による薄膜形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の回転塗布による薄膜形成方法に
は、回転塗布装置を用いて、例えば半導体基板のような
基板上に感光剤を塗布する場合、まず、基板上の水分を
除去するための加熱処理を施した後、基板をＨＭＤＳ
（ヘキサメチルジシラザン）蒸気にさらすことにより、
化学的に、基板と、塗布しようとする感光剤との密着性
を向上させた上で、基板上に感光剤を滴下し、基板を回
転させて感光剤の均一な塗布を実現していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】基板上に形成しようと
するパターンが微細化すると、パターン形成のために塗
布しようとする膜の厚さは、より薄いものが要求され
る。しかしながら、これから塗布しようとする膜の厚み
に比べ、塗布工程までの製造工程で基板上に形成された
パターンが大きな高低差を持っている場合、従来の回転
塗布による薄膜形成方法を用いると、図２に示すよう
に、大きな高低差を有する大きなパターン１を核として
彗星状の塗布ムラ３を発生してしまう。図２において塗
布ムラ３の程度は濃淡で示し、濃い程、塗布ムラが大き
いことを示す。

【０００４】このような塗布ムラ３は、大きいパターン
１の面積が充分小さければ発生しないが、半導体製造工
程においては必要不可欠なパターン、例えば露光に必要
な位置合わせ用のアライメントパターン等の多くは、塗
布ムラを生じさせてしまうだけの充分な面積を有してお
り、結果として、均一な液体の塗布の実現を困難なもの
にしていた。

【０００５】塗布膜の不均一性は、半導体の製造技術分
野においては、製造される半導体素子の歩留まりの低下
や素子性能の低下を招くことになり、回転塗布法による
塗布膜を薄く、均一に塗布する方法は知られてなく、均
一に塗布する方法の実現が要望されている。

【０００６】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、その目的とするところは、回転装置に
何ら細工することなく、基板上に塗布ムラを発生させる
虞のある大きな高低差および大きな面積を有するパター
ンが存在していても、薄膜形成における塗布ムラを抑制
し、膜厚が均一な薄膜を得ることができる回転塗布によ
る薄膜形成方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
にこの発明に係る回転塗布による薄膜形成方法は、回転
塗布装置を用い、基板上に液体を塗布して薄膜を形成す
る薄膜形成方法において、基板上に形成された大きな高
低差を有する大きなパターンの周囲に、複数の小さなパ
ターンを配置し、回転塗布することを特徴とする。

【０００８】また、この発明に係る大きなパターンは、
縦または横の少なくとも一辺が２００μｍ以上の矩形、
あるいは同等の対角線長を有する多角形であることを特
徴とする。

【０００９】さらに、この発明に係る大きなパターン
は、フォトリソグラフィ工程に用いるアライメントパタ
ーンであることを特徴とする。

【００１０】また、この発明に係る小さなパターンは、
縦または横の少なくとも一辺が２０μｍ〜１００μｍの
矩形のパターン、あるいは同等の対角線長を有する多角
形のパターンであることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、回転塗布装置を用い
て、回転塗布により液体の薄膜を形成する際に、通常の
回転塗布工程の前に、液体を塗布する際に、基板上に存
在する彗星状の塗布ムラを発生させる恐れのある高低差
を持つ大きなパターンの周囲に、塗布ムラを生じさせな
い程度の小さなパターンを予め形成して配置することに
より、小さなパターンが大きなパターンから生じた塗布
ムラを緩和し、結果として、均一な膜厚もつ塗布膜が得
られることを可能にする薄膜形成方法である。

【００１２】

【実施例】図１はこの発明に係る回転塗布による薄膜形
成方法の一実施例である。この図１は、基板上に存在す
る彗星状の塗布ムラを生じさせる程度の大きな高低差と
大きな面積を有する大きなパターン１の周囲に、塗布ム
ラを生じさせない程度の小さな面積を有する少なくとも
一以上の小さなパターン２（長円で囲んで示す）を配置
し、回転塗布法により液体を塗布し、大きなパターン
１，小さなパターン２の高低差に比べ、充分薄い膜を形
成した結果を示したものである。この場合、大きなパタ
ーン１から生じる塗布ムラ３は濃淡で示すように小さな
パターン２に到達したところで緩和されていることがわ
かる。このような本発明は、一般的なレジストやＥＢレ
ジストを含む感光剤一般を用いた回転塗布による薄膜形
成に用いると好適である。

【００１３】上記において、大きなパターン１は、例え
ばフォトリソグラフィ工程で用いられるアライメントパ
ターンを想定し、パターン形状は、縦または横の少なく
とも一辺が２００μｍ以上の矩形、あるいは同等の対角
線長を有する多角形であり、このような形状の大きなパ
ターン１は彗星状の塗布ムラ３を発生させる原因とな
る。

【００１４】また、面積が小さなパターンであっても、
これらのパターンが密集して存在、例えば１００×２０
０μｍの領域内に、４０×１０μｍのパターンが２×１
０〜１９列程度並べられているような場合、またはこの
ような小さなパターンが長方形等の辺上に並べられて実
効的に大きなパターンを形成している場合にも、彗星状
の塗布ムラ３を発生させる原因となる。

【００１５】小さなパターン２は、縦または横の少なく
とも一辺が２０〜１００μｍの矩形のパターン、あるい
は同等の対角線長さを有する多角形のパターンを複数併
せ（並べ）て１群とし、複数群で構成して、塗布工程前
に予め大きなパターン１の周囲に配置し、大きなパター
ン１を核として発生する彗星状の塗布ムラ３を抑制す
る。

【００１６】また、上述した小さなパターン２よりも面
積が小さいものであっても、密集して存在、例えば３０
×１００μｍの領域中に、１０×１５μｍの極小パター
ンが２×５〜９列程度並べられているような場合、また
はこのような極小パターンが長方形等の辺上に並べられ
て実効的に上述の小さなパターンと同様の面積をもつ場
合にも、塗布ムラ抑制の効果を発揮する。

【００１７】また、大きなパターン１と小さなパターン
２との間の距離は、３００から５００μｍ程度離れてい
れば良く、小さなパターン２は大きなパターン１を囲む
ように配置される。

【００１８】なお、大きなパターン１と小さなパターン
２との間の距離は、５００μｍ以上でも同様の効果が得
られることが期待できるが、基板上のいわゆる“死の領
域”の面積が大きくなること、大きなパターン１の周囲
を囲むためにより多くの小さなパターン２を形成しなけ
ればならないことから、合理的ではない。

【００１９】次に、図１の実施例の条件を示す。 大きなパターン１ ：縦横…１００×７５０μｍ、高
さ…２. ５μｍ 小さなパターン２：縦横…１２×１７μｍ、高さ…
２. ５μｍのものを縦あるいは横に２個並べ、３個でひ
とかたまりとしたもの レジスト塗布条件 ：毎分２０００回転、塗布厚目標
３５０ｎｍ なお、小さなパターン２は、通常のフォトリソグラフィ
工程とエッチング工程により形成した。

【００２０】図１の塗布結果から、大きなパターン１か
ら生じた彗星状の塗布ムラ３は、小さなパターン２に到
達したところで緩和されていることが明らかである。こ
の場合、図１において、大きなパターン１の右側に配置
された小さなパターン２は、大きなパターン１の近くに
位置されている。また、左側に配置された小さなパター
ン２は、離れた位置に配置されている。

【００２１】図示の状態において大きなパターン１の上
方に塗布ムラ３が生じているが、大きなパターン１に対
し右側上方に配置した小さなパターン２は大きなパター
ン１の近くに配置している。このように、左側上方の離
れた位置に小さなパターン２を配置した場合に比べ、、
近くに小さなパターン２を配置した方が塗布ムラ３が速
やかに緩和される。

【００２２】なお、本実施例では、回転塗布により一般
的な基板上に薄膜を形成する薄膜形成方法について説明
したが、本発明はウェハ上に薄膜を形成する半導体製造
方法のプロセスにも同様に適用すると好適である。

【００２３】すなわち、塗布ムラ３を効果的に押えるた
めには、大きなパターン１と小さなパターン２との配置
は、大きなパターン１を囲むように小さなパターン２を
複数配置することがポイントであるが、この発明を半導
体製造方法に適用した場合、半導体素材であるウェハ上
では周期的に同一のチップパターンが形成されているた
め、ウェハ上の全ての場所で塗布ムラを押さえるために
は上記のような配置態様をとれば良く、そうすることに
よって塗布ムラを抑制でき、感光剤膜の膜厚の均一化を
図ることができ、高精度の半導体装置の製造が可能とな
り、この分野に本発明を適用すると特に好適である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る回
転塗布による薄膜形成方法は、基板上に形成された大き
な高低差を有する大きなパターンの周囲に、小さなパタ
ーンを配置することにより、回転塗布装置に何ら細工す
ることなく、回転塗布時に大きなパターンから生じる塗
布ムラを小さなパターンにより抑制することができ、基
板上の塗布ムラをなくし、塗布ムラのない均一の厚みを
有する塗装膜を形成することができる。

【００２５】また、本発明を半導体製造方法に適用する
ことにより、歩留まりが高く、素子特性に優れた半導体
素子得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る回転塗布による薄膜形成方法の
一実施例の模式図を示す。

【図２】従来の回転塗布による薄膜形成の塗布ムラを示
す説明図である。

【符号の説明】 １ 彗星状の塗布ムラを生じさせる程度の大きな高低差
と大きな面積を有する大きなパターン ２ 小さな面積を有する小さなパターン ３ 彗星状の塗布ムラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転塗布装置を用い、基板上に液体を塗
   布して薄膜を形成する薄膜形成方法において、 前記基板上に形成された大きな高低差を有する大きなパ
   ターンの周囲に、複数の小さなパターンを配置し、液体
   を塗布することを特徴とする回転塗布による薄膜形成方
   法。
2. 【請求項２】 前記大きなパターンは、縦または横の少
   なくとも一辺が２００μｍ以上の矩形、あるいは同等の
   対角線長を有する多角形であることを特徴とする請求項
   １記載の回転塗布による薄膜形成方法。
3. 【請求項３】 前記大きなパターンは、フォトリソグラ
   フィ工程に用いるアライメントパターンであることを特
   徴とする請求項１記載の回転塗布による薄膜形成方法。
4. 【請求項４】 前記小さなパターンは、縦または横の少
   なくとも一辺が２０μｍ〜１００μｍの矩形のパター
   ン、あるいは同等の対角線長を有する多角形のパターン
   であることを特徴とする請求項１記載の回転塗布による
   薄膜形成方法。