JP2731752B2 - レジスト膜の処理方法 - Google Patents

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工
程におけるレジスト膜の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハ（以下単にウェーハとい
う）へのレジスト膜形成は通常スピンナー装置を用いて
行なっているが、上記装置にてレジスト膜を形成した
際、図５に示すようにウェーハ１のエッジ部３及び裏面
部２にレジスト膜４の回り込みが生じる。この状態でウ
ェーハが後工程にて処理された場合、製造装置内或いは
製造装置間の搬送や移管・搬送時に用いるキャリアカセ
ットへの出入れの際に、レジスト膜がウェーハ１より欠
落しゴミが発生する不具合が生じる。その為、レジスト
塗布のシーケンス内に溶剤吐出工程を設け、ウェーハの
エッジ部３及び裏面部２に回り込んだレジスト膜を除去
する方法が一般的な手法となっている。なお、レジスト
膜除去用の溶剤（リンス液）にはメチルエチルケトン，
エチルセロソルブアセテート，キシレン等が主に使用さ
れている。ここで、従来のレジスト膜の処理方法につい
て図面を参照して説明する。

【０００３】図２は従来のレジスト膜塗布のシーケンス
図であり、図４は従来のシーケンス図にて処理した際の
ウェーハ外周部の断面図である。まず、ウェーハ１に図
２のＡのステップでレジストを滴下する。次にＢのステ
ップでウェーハ１に滴下されたレジスト膜４を低速回転
で広げる。次にＣのステップにてレジスト膜をウェーハ
１上に均一な膜を形成させる為、高速回転で処理を行な
う。

【０００４】次にＦのステップに移るが、ここが溶剤吐
出によるレジスト除去工程となり、一般的にはバックリ
ンス処理と呼ばれる工程になる。バックリンス処理にお
ける回転数はレジスト膜の厚さに応じて設定されるが、
特に厚膜（２．５〜３．０μｍ以上）の場合には、ウェ
ーハの裏面部２及びエッジ部３に回り込むレジスト膜４
を完全に除去するために低い回転数設定になりやすい。
バックリンス処理の特性について、バックリンス処理時
の回転数に対するレジスト盛り上がり量、裏面部のレジ
スト除去率及びエッジ部のレジスト除去率の関係を図
６，図７，図８にそれぞれ示す。ウェーハの裏面部２に
回り込むレジストには回転数が大きい程除去率は高く、
ウェーハのエッジ部３に回り込むレジストには回転数が
小さい程除去率は高いことが分る。従ってこの両者の関
係からバックリンス処理時の回転数は最適な条件を選ぶ
必要がある。また厚膜の場合においては低い回転数設定
になりやすい為、ウェーハ１表面への溶剤の回り込みが
多くなり、レジスト盛り上がり部５は極めて高いものに
なり、裏面部に除去されないレジスト６が残る場合があ
る。図２におけるＦのステップでは設定された回転数に
てウェーハ１を回すと同時にレジスト膜除去用の溶剤を
吐出し、ウェーハ裏面部２及びエッジ部３に回り込んだ
レジスト膜４を除去する。

【０００５】以上でレジスト膜の除去を含んだ一連の処
理が完了し、その後ウェーハ１はレジスト膜４中の溶剤
を蒸発させ密着性を向上させるためのプリベーク処理
（９０〜１００℃前後の熱を加える）を行ない次工程の
目合せ露光（フォトマスクパターンの転写）工程へ送ら
れる。

【０００６】又、リンス液の飛散によるミスト数の削減
とレジストのきれを良くする為に、低速回転と高速回転
の長所を生かし、図９に示すように、バックリンスとエ
ッジリンス処理に低速回転とこれに続く高速回転を用い
る方法が例えば特開平２−１０６７５２号公報に記載さ
れている。この方法は、図９におけるステップＢ′でレ
ジスト膜の厚さを均一にした後、リンス液を吐出させま
ずステップＣ′で低速回転で処理し、次でステップＤ′
で高速回転で処理するものである。尚図９におけるステ
ップＥ′はリンス処理後余分なレジストを飛ばす為の高
速回転処理である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図２で説明した従来の
レジスト膜の処理方法はバックリンス処理時の回転数が
一定であり、この回転数におけるウェーハ裏面部及びエ
ッジ部のレジスト膜除去特性が相反することから、両者
を完全に除去することは困難であり、特にレジスト膜を
厚く形成する場合にはレジスト膜残りが顕著に現われて
くる。ウェーハ裏面部及びエッジ部のレジスト膜が除去
しきれないまま、次工程の露光工程で処理されると、露
光装置のウェーハステージを汚す原因となると同時に、
ウェーハステージに半導体ウェーハが吸着された後、ウ
ェーハステージ表面に付着したレジスト膜のかけら等に
よりウェーハが部分的に反り、その結果焦点面がずれ正
常な微細パターンの形成が出来ないキレ不良という不具
合が生じ、半導体装置の歩留を低下させるという問題点
があった。

【０００８】また、特に厚膜の場合においてはバックリ
ンス処理時の回転数が低い設定になりやすいため、ウェ
ーハ表面への溶剤の回り込みが多くなり、ウェーハ外周
部のレジスト盛り上がり量が極めて高いものになる。そ
のため、後工程のレジスト剥離工程にてウェーハ外周部
の盛り上がったレジスト膜が剥離しにくくなる不具合が
生じる。ウェーハ外周部のレジスト膜が剥離できないま
ま後工程で処理されると、装置を汚染する問題を引き起
こし、バッチ式の装置においては同一処理された他のウ
ェーハをも汚染し大量の半導体装置の歩留に悪影響を与
えるという問題点もあった。

【０００９】また、図９で説明したレジスト膜の処理方
法においても、ウェーハ表面側からレジスト膜を除去す
るエッジリンス処理を行なわず、ウェーハ裏面側からの
バックリンス処理のみでレジスト膜の除去を行なうと、
ステップＣ′において低速回転で処理されるため、ウェ
ーハ表面へのリンス液（溶剤）の回り込みが多くなりレ
ジスト膜の溶解量も多くなる。次でステップＤ′へ移
り、ステップＣ′より高速回転でバックリンス処理され
ると、ステップＣ′で溶解したレジスト膜が再びウェー
ハの外周部へ広げられ、エッジ部周辺に溶解したレジス
ト膜が残るという不具合が生じる。ウェーハのエッジ部
へレジスト膜が残ったまま次工程の露光工程で処理され
ると、上述した内容と同じ問題が発生することになる。

【００１０】本発明の目的は、ウェーハの裏面部及びエ
ッジ部周辺のレジスト膜を完全に除去可能なレジスト膜
の処理方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のレジスト膜の処
理方法は、半導体ウェーハの裏面部及びエッジ部に回り
込むレジスト膜を溶剤を供給して除去する際に、ウェー
ハの回転数を高速から低速へ２段階に変化させることを
特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の一実施の形態を説明する為
のレジスト塗布のシーケンス図であり、図３は本発明の
一実施の形態にて処理した際のウェーハ外周部の断面図
である。

【００１３】まず、ウェーハ１に図１のステップＡでレ
ジスト４を滴下する。次にステップＢでウェーハ１に滴
下されたレジスト膜４を低速回転で広げ、次でステップ
Ｃにてレジスト膜４をウェーハ１上で均一にする為高速
回転での処理を行なう。次にステップＤに移るが、ここ
が溶剤としてのメチルエチルケトン吐出による高速回転
（１０００〜２０００ｒｐｍ）のレジスト除去工程とな
る。このステップの目的は図６及び図７の特性より、ウ
ェーハ表面への溶剤の回り込みによる外周部のレジスト
膜の盛り上がり部５を小さく抑えることと、ウェーハ裏
面部２に回り込むレジスト膜４を完全に除去することで
ある。この段階はウェーハエッジ部３に回り込むレジス
ト膜４は完全には除去されていない状態となっている。
ステップＤが終了すると次にステップＥへ移る。ここが
溶剤吐出による低速回転（５００〜１０００ｒｐｍ）の
レジスト除去工程となる。

【００１４】このステップＥの目的はステップＤで除去
しきれていないウェーハエッジ部３のレジスト膜４を図
８の特性から除去率の高い低速回転で完全に除去するこ
とである。なおここでの溶剤の吐出時間を長くするとウ
ェーハ表面への溶剤の回り込みが多くなり外周部のレジ
スト膜の盛り上がり部５が高くなる不具合が生じるた
め、吐出時間は３〜５秒と極力短かい時間に設定する。
シーケンス図のステップＥが終了すると一連のレジスト
膜の塗布処理が完了となる。

【００１５】この様にウェーハの裏面部２及びエッジ部
３に回り込むレジスト膜４を高速から低速へ回転数を変
え２段階に分けて除去することで不要のレジスト膜を完
全に除去でき、後工程でのレジスト膜欠落によるゴミの
発生を防止できる。従って半導体装置の歩留りを向上さ
せることができる。

【００１６】

【発明の効果】以上、説明したように本発明はレジスト
塗布後の半導体ウェーハの外周部及び裏面部におけるレ
ジスト膜の除去を、ウェーハの回転数を高速から低速へ
変化させ２段階に分けて処理することで効率の良い除去
特性が得られ、後工程への除去しきれないレジスト膜の
持ち込みを防止することが出来ると同時に装置のゴミレ
ベルを改善できる効果がある。特に次の露光工程では、
除去されずにレジスト膜が付着したままのウェーハが処
理されると露光装置のウェーハステージへゴミ（レジス
トのかけら等）を持ち込むことになり、ウェーハステー
ジにウェーハが吸着された際、持ち込まれたゴミにより
ウェーハが部分的に反り、焦点面がずれ正常な微細パタ
ーンが形成されない不具合が生じ、半導体装置の歩留を
低下させるという問題があったが、本発明によれば、ウ
ェーハ裏面部及びエッジ部に回り込むレジストを完全に
除去できるため、露光装置での焦点面ずれによる半導体
装置の歩留低下を抑えることができる。

【００１７】また、レジスト膜を厚く形成する場合、従
来のレジスト膜の処理方法にてウェーハが処理される
と、ウェーハ表面への溶剤の回り込みが多くなるため、
ウェーハ外周部のレジスト盛り上がり部が極めて高いも
のになり、後工程のレジスト剥離工程にてウェーハ外周
部のレジスト除去が困難となる不具合が生じた。ウェー
ハ外周部のレジストが除去しきれないまま後工程で処理
されると装置を汚染するとともに、バッチ式の装置では
同一処理された他のウェーハをも汚染し、大量の半導体
装置の歩留に影響を与える問題点もあったが、本発明に
よればウェーハ外周部のレジスト盛り上がり部を小さく
抑えることができる為、レジスト剥離処理工程での剥離
性が容易となる効果とともに、上記した問題の発生を防
ぐとができる効果も有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を説明する為のレジスト
塗布のシーケンス図。

【図２】従来のレジスト塗布のシーケンス図。

【図３】本発明の一実施の形態で処理した半導体ウェー
ハ外周部の断面図。

【図４】従来のシーケンスで処理した半導体ウェーハ外
周部の断面図。

【図５】レジスト膜の除去を実施しない半導体ウェーハ
外周部の断面図。

【図６】バックリンス処理時の回転数とレジスト盛り上
がり量との関係を示す図。

【図７】バックリンス処理時の回転数と裏面部のレジス
ト除去率との関係を示す図。

【図８】バックリンス処理時の回転数とエッジ部のレジ
スト除去率との関係を示す図。

【図９】従来の他のレジスト塗布のシーケンス図。

【符号の説明】

１ ウェーハ ２ 裏面部 ３ エッジ部 ４ レジスト膜 ５ レジスト膜の盛り上がり部 ６ 除去されなかったレジスト

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェーハ上にレジスト膜を塗布し
   たのちウェーハ外周部及び裏面側に回り込んだレジスト
   膜上に溶剤を供給し不要のレジスト膜を除去するレジス
   ト膜の処理方法において、前記レジスト膜を塗布した後
   前記溶剤を供給しながら前記ウェーハを高速度で回転さ
   せて処理し、続いて低速度で回転させて処理することを
   特徴とするレジスト膜の処理方法。
2. 【請求項２】 低速度回転処理の途中で溶剤の供給を止
   める請求項１記載のレジスト膜の処理方法。