JP2935844B2

JP2935844B2 - レジスト処理方法

Info

Publication number: JP2935844B2
Application number: JP63313524A
Authority: JP
Inventors: 豊山平; 達之岩間
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1988-12-12
Filing date: 1988-12-12
Publication date: 1999-08-16
Anticipated expiration: 2014-08-16
Also published as: JPH02158122A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、レジスト処理方法に関する。

（従来の技術）被塗布体例えば半導体ウエハのフォトリソグラフィー
工程では、レジスト塗布，露光，現像等により上記ウエ
ハ表面にレジストパターンが形成される。このレジスト
塗布には、上記ウエハを回転処理するレジスト塗布装置
が使用される。このレジスト塗布装置は、上記ウエハを
裏面から設置台例えばスピンチャックにより吸着保持
し、このスピンチャックに連設したモータにより回転制
御して上記ウエハ表面にレジストを吐出することにより
回転塗布するものである。この時、上記ウエハ表面に吐
出するレジストは、例えばエア駆動するポンプの動作に
より供給される。このポンプには、上記レジストを所定
量吐出するために、上記ポンプの駆動範囲即ち伸縮範囲
を決定するセンサー例えばアップ／ダウンセンサーが設
けられており、このセンサーの間で駆動するようになっ
ている。即ち、上記ポンプは通常状態で上記ダウンセン
サーに検知される位置におり、駆動されて一定量上昇
し、上記アップセンサーに検知された位置で駆動即ち上
昇を停止させ、下降させる。このことにより上記ポンプ
のストロークを決定し、常時一定量のレジストを上記ウ
エハ表面に吐出できるようになっている。このようなポ
ンプを使用して上記ウエハ表面にレジストを吐出する技
術は、特開昭55−1145号，特開昭55−78529号公報に開
示されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら上記従来の技術では、レジスト液吐出ノ
ズルからの液だれがレジスト膜に悪影響を及ぼすおそれ
がある。また、ポンプの駆動範囲をセンサーで制限する
ことによりウエハ表面へ吐出するレジストの吐出量を決
定、即ち、上記レジストの吐出量をセンサーの位置によ
り決定するため、各ウエハ毎或いはウエハの品種毎にレ
ジスト吐出量を変化させることが困難となっていた。ま
た、レジスト吐出量を変化させることができないため
に、各ウエハの品種総てに対応できるように予めレジス
ト吐出量を多めにセットする如くセンサーを配置してお
かなければならなかった。即ち、表面にパターンが形成
されていないベアウエハと、複雑に凹凸のある微細パタ
ーンが形成されたウエハでは、塗布するために必要なレ
ジスト量が異なり、微細パターンが形成されたウエハに
は多量のレジスト例えば5ccが必要であり、また、ベア
ウエハには少量のレジスト例えば3ccの使用のみで行な
うことができる。しかし、レジスト吐出量をセンサーの
配置する位置で決定し、変化させることが困難であるた
め、微細パターンが形成さたウエハやベアウエハ等、総
ての品種のウエハに対応できるように、上記予め決定す
るレジスト吐出量は、レジストを多く使用する品種例え
ば微細パターンが形成されているウエハのレジスト使用
量の5ccにセットしている。そのため上記ベアウエハの
レジスト塗布時にも必要以上のレジストを使用するた
め、効率が悪く、ランニングコストが高いという問題が
あった。

本発明は上記点に対処してなされたもので、レジスト
液吐出ノズルからの液だれがレジスト膜に悪影響を及ぼ
さないレジスト処理方法、およびさらにランニングコス
トを低くすることが可能なレジスト処理方法を提供しよ
うとするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明は、第１に、予め設定されたデータに基づいて
ポンプの駆動時間を制御することにより吐出量を制御し
つつレジスト液吐出ノズルから被処理体の処理面にレジ
スト液を吐出する工程と、その後、被処理体処理面に供給されたレジスト液を被
処理体を回転させた際の遠心力により被処理体の中心部
から周縁部にかけて拡散させる工程とを具備することを特徴とするレジスト処理方法を提供す
る。

第２に、レジスト吐出時間を含むレジスト処理条件を
１セットとするレシピを複数セット予め記憶しておく工
程と、これら複数のレシピから１つのレシピを選択する工程
と、選択されたレシピに基づいてポンプの駆動時間を制御
することによりレジスト液吐出ノズルからの吐出量を制
御しつつレジスト液を吐出し、被処理体の処理面に供給
する工程と、その後、被処理体処理面に供給されたレジスト液を被
処理体を回転させた際の遠心力により被処理体の中心部
から周縁部にかけて拡散させる工程とを具備することを特徴とするレジスト処理方法を提供す
る。

第３に、上記いずれかのレジスト処理方法において、
前記レジストを拡散させる工程の後、前記被処理体をさ
らに高速で回転させ、被処理体の処理面に対して拡散さ
れたレジスト液を乾燥させる工程をさらに具備すること
を特徴とするレジスト処理方法を提供する。

第４に、上記いずれかのレジスト処理方法において、
前記ポンプはベローズからなり、ベローズが伸びた状態
の基準位置から予め設定された時間収縮されることによ
り前記ポンプの吐出量が制御されることを特徴とするレ
ジスト処理方法を提供する。

（作用効果）本発明によれば、ポンプを駆動させることによりノズ
ルからレジスト液を吐出させる際に、ポンプの駆動時間
を制御することにより、レジスト液の吐出量を制御する
ことによって、被塗布体の種類に応じて、または必要に
応じて、容易にレジスト吐出量を変化させることができ
る。したがって、レジスト使用量を必要最低限にするこ
とができ、ランニングコストを低くすることが可能とな
る。

さらに、レジスト吐出時間を含むレジスト処理条件を
１セットとするレシピを複数セット予め記憶しておき、
これら複数のレシピから１つのレシピを選択し、選択さ
れたレシピに基づいてポンプの駆動時間を制御すること
によりレジスト液吐出量を制御しつつレジスト液を被処
理体の処理面に吐出し、その後レジスト液を供給した
後、レジスト液吐出ノズル内のレジスト液を逆流させ、
その後レジストを拡散させるので、被処理体毎にレシピ
を変更すること、およびポンプの駆動時間を制御するこ
とによって一層容易にレジスト吐出量を変化させること
ができ、しかも余分な液だれ、およびレジスト拡散中の
液だれを防止することができる。

（実施例）以下、本発明方法を半導体製造工程におけるレジスト
塗布処理に適用した一実施例につき、図面を参照して説
明する。

まず、レジスト塗布装置の構成を説明する。

被塗布体例えば半導体ウエハ（１）を保持例えば吸着
保持可能な支持体例えばチャック（２）が設けられてい
る。このチャック（２）には回転駆動機構例えばモータ
（３）が連設しており、このモータ（３）の駆動によ
り、チャック（２）を介して上記ウエハ（１）を回転可
能とされている。このチャック（２）により保持したウ
エハ（１）を囲繞する如く有底円筒形のカップ（４）が
上下動可能に設けられている。このカップ（４）は、上
記ウエハ（１）表面の延長面と交わる近辺の部分を角度
Ａ（Ａ≠90゜）として傾斜させた状態で設けられてお
り、上記ウエハ（１）にレジスト塗布を行なう際にレジ
ストが飛散しても上記傾斜させたカップ（４）内壁によ
り、レジストが上記ウエハ（１）表面へはね返らない構
造となっている。また、上記カップ（４）の底部には、
処理液の排出管（５）及び排気管（６）が接続されてい
る。上記排出管（５）は、使用後のレジストを収容する
ドレインボックス（７）に連設し、また、上記排気管
（６）は、上記カップ（４）内の排気を行なうための図
示しない排気機構に連設している。

また、上記ウエハ（１）の中心軸上からレジストをウ
エハ（１）表面に吐出可能な如くレジスト吐出用ノズル
（８）が設けられている。このノズル（８）の一端側は
上記チャック（２）に保持されたウエハ（１）の回転中
心上方例えば５〜20mm程度に位置し、サックバックバル
ブ（９），開閉バルブ（10），ポンプ（11）を介してレ
ジスト供給源（12）に連設している。上記サックバック
バルブ（９）は、内部に弾性体を設けることにより内部
の容積を変化可能に構成されており、通常は上記容積を
小さくしておき、レジスト塗布処理の際のレジスト吐出
を終了すると同時に上記容積を大きくすることにより、
サックバックを行ない、上記ノズル（８）先端部からの
レジストの液だれを防止する構造となっている。また、
上記開閉バルプ（10）は、上記ノズル（８）を閉鎖可能
としており、この閉鎖によりレジストの流れを止めるこ
とができる構造となっているい。また、ポンプ（11）
は、例えばベローズより成っており、下端側に連設して
いる駆動機構例えばエアシリンダー（13）により伸縮が
可能とされている。このポンプ（11）は第２図に示すよ
うに、上端部が固定され、この上端部に対して下端部を
移動制御することにより、このポンプ（11）に夫々連設
しているレジスト供給源（12）側の流導管（14a）か
ら、ノズル（８）側の流導管（14b）にレジストの送流
を可能としている。また、上記ポンプ（11）の下端部周
縁位置には、平板状シャッター（15）が設けられてい
る。このシャッター（15）は、上記ポンプ（11）下端部
と一体的に移動即ち昇降が可能とされており、上記ポン
プ（11）下端位置即ちポンプ（11）の伸縮量を検知する
検知機構例えばセンサー（16）を仕切る如く構成されて
いる。上記センサー（16）は、上記ポンプ（11）が伸び
た状態の上記シャッター（15）と対応する位置に配置さ
れており、このセンサー（16）は、第３図に示すよう
に、断面コの字型の溝部に発光センサー（16a）及び受
光センサー（16b）が対向配置され、このセンサー（16
a）（16b）間を仕切る如く上記シャッター（15）が移動
する構造となっている。このセンサー（16）からの信号
は、制御部（17）に入力されており、上記ポンプ（11）
が伸びた状態即ちホームポジションにあるか監視できる
ようになっている。上記制御部（17）は、予め設定しメ
モリ（18）内に記憶されたレシピのレジスト吐出時間例
えばポンプ（11）駆動時間データに基づいて上記エアシ
リンダー（13）を駆動制御する如く構成されている。こ
のようにしてレジスト塗布装置が構成されている。

次に、上述したレジスト塗布装置の動作作用及び半導
体ウエハのレジスト塗布方法を説明する。

まず、カップ（４）を下降させておき、図示しない搬
送機構例えばベルト搬送やハンドリングアーム等により
ウエハ（１）の中心とチャック（２）の中心を合わせて
チャック（２）上に載置する。そして、この載置したウ
エハ（１）をチャック（２）に連設した図示しない真空
機構により吸着保持する。この後、上記カップ（４）を
上昇させ、上記ウエハ（１）周囲にカップ（４）が位置
する如く停止させる。このチャック（２）上に保持され
たウエハ（１）の中心部にノズル（８）から所定量のレ
ジストを吐出する。このレジストの吐出は、オペレータ
ーが予め設定しメモリ（18）に記憶させたレシピに基づ
いてポンプ（11）を駆動することにより行なわれる。即
ち、上記レシピのレジスト吐出時間、上記ポンプ（11）
を駆動する。これは、センサー（16）からの信号により
ポンプ（11）が伸びた状態即ちホームポジションにある
か認識した後、メモリ（18）に記憶している上記レジス
ト吐出時間データを制御部（17）に伝達し、この吐出時
間、エアシリンダー（13）を駆動させる。すると、ポン
プ（11）が縮み、内部のレジストが所定量流導管（14
b），開閉バルブ（10），サックバックバルブ（９）を
介してノズル（８）より吐出される。この吐出されるレ
ジスト量は、上記ポンプ（11）の駆動時間に対応した量
が吐出されるため、上記吐出時間の制御によりレジスト
吐出量を設定することができる。この時、上記開閉バル
ブ（10）は開いた状態でレジストの流れを妨げず、更に
上記サックバックバルブ（９）は動作させない状態とし
ておく。そして上記レジストを吐出後、上記開閉バルブ
（10）を閉じて上記サックバックバルブ（９）を動作さ
せる。これにより、上記サックバックバルブ（９）内部
の容積が大きくなり、上記ノズル（８）内部のレジスト
を逆流させて、このノズル（８）先端部からのレジスト
の液だれを防止している。一方、上記ポンプ（11）は、
ホームポジション即ち初期の長さまで伸び、これにより
ポンプ（11）内に、レジスト供給源（12）内に貯蔵され
ているレジストを流導させて、上記ポンプ（11）内には
レジストが供給された状態としておく。

次に、上記所定量のレジストが供給されたウエハ
（１）を、モータ（３）によりチャック（２）を介して
回転制御する。この回転は、オペレーターにより予め設
定されたレシピの加速度及び回転数に基づいて自動的に
制御される。この回転により、上記ウエハ（１）表面の
レジストは遠心力により中心部から周縁部にかけて拡散
される。そして、上記ウエハ（１）を更に高速回転させ
て上記レジストを乾燥させ、これによりウエハ（１）表
面に均一な所定の膜厚のレジスト層を形成する。

このような回転ににより飛散されたレジストは、上記
カップ（４）底部に設けられた排出管（５）から排出さ
れ、ドレインボックス（７）に回収される。また、上記
レジスト塗布処理中、上記カップ（４）内の雰囲気によ
り、ウエハ（１）表面に形成するレジストの膜が左右す
るため、必要に応じて上記カップ（４）底部に設けられ
た排気管（６）より排気制御される。

また、上記処理されたウエハ（１）と異なる品種のウ
エハを処理する場合、或いは処理条件の異なるウエハを
処理する場合でも、上記レジスト吐出時間即ちポンプ
（11）の駆動時間を変えることにより、レジスト吐出量
を変化させることができる。これは、例えば予めレシピ
を作成する際に、ディスペンス，モータ（３）回転数，
モータ（３）加速度，レジスト吐出時間等を１セットす
るレシピセットを複数個作成しておき、品種の異なるウ
エハ或いは処理条件の異なるウエハ等、レシピ変更の必
要のある場合に、その都度上記レシピセットごと変更す
ることにより、必要に応じてレジスト吐出量等、ウエハ
プロセス条件を変えることができる。このレシピセット
の変更は、マニュアルで行なってもよいし、ウエハの処
理の順番を予め認識しておくことにより、各ウエハの処
理条件に対応したプログラムを作成しておき、これによ
り自動的に変更させてもよい。また、レジスト塗布処理
以前に、ウエハ等に記載されたIDコードを読み取り、こ
れに対応するレシピを選択しても自動的に変更すること
ができる。この場合、処理するウエハ１枚１枚でレシピ
を変更することが容易に行なえる。

上記実施例では、ポンプの位置を認識するセンサーと
して、透過型センサーを用いて説明したが、これに限定
するものではなく、例えば反射型センサーを用いても同
様な効果が得られる。

また、上記実施例では、ホームポジション即ちポンプ
が伸びた位置を検知するセンサーのみ設けた実施例につ
いて説明したが、これに限定するものではなく、ノズル
からウエハ表面に吐出する一般的に多用するレジスト量
を設定するために設けてもよい。即ち、多用するレジス
ト量例えば5ccのレジストをノズルから吐出する時の、
ポンプ下端部に設けられているシャッターと対応する位
置センサーを配設し、通常はこのセンサーを用いてレジ
スト塗布処理を行ない、吐出するレジスト量を変更する
場合のみ、上記ポンプ駆動時間でレジスト量を変更する
ようにしても同様な効果が得られる。

（他の実施例）次に、本発明方法をレジスト塗布装置のダミーディス
ペンスに適用した実施例につき、第４図を参照して説明
する。

このレジスト塗布装置の主構成は、上記実施例と同一
であるため、同一構成のものは同一符号を付し、説明は
省略する。

このレジスト塗布装置には、ノズル内の変質したレジ
ストをウエハ表面に吐出しないように、ウエハ上以外の
位置でレジストを吐出廃棄するダミーディスペンス機能
を備えている。このダミーディスペンスは、上記ノズル
（８）先端部のレジストが空気に接触し乾燥して変質し
たレジストを、所定時間レジスト塗布処理が行なわれな
かった場合に実行するもので、これは、装置により自動
的或いはオペレーターによりマニュアルで実行される。
このようなダミーディスペンスの設定等を行なうパネル
（19）が、装置正面部に設けられている。このパネル
（19）には、第４図に示すようにダミーディスペンスの
切換スイッチ（20），ダミーディスペンスを行なうまで
の待機時間を設定するタイマー（21），ダミーディスペ
ンスの際に実行する吐出回数を設定するカウンター（2
2），上記ノズル（８）内及び流導管（14）内を洗浄す
る際に上記ポンプ（11）を連続動作させるマニュアルス
イッチ（23）が設けられている。

上記ダミーディスペンスの切換スイッチ（20）は、ダ
ミーディスペンスモードを選択するスイッチであり、４
つのモードを有している。第１のモードは上記切換スイ
ッチ（20）をP₁（ポンプ１）或いはP₂（ポンプ２）に設
定し、第２のモードはP₁＋P₂に設定し、第３のモードは
AUTO1に設定し、第４のモードはAUTO2に設定することで
夫々実行できるようになっている。上記第１のモード
は、複数系統例えば２系統のレジスト供給系即ちポンプ
のうちのいずれか１系統を指定し、この指定されたポン
プ即ちP₁或いはP₂に付いてのみ上記タイマー（21）で設
定した時間毎にダミーディスペンスを実行するものであ
る。上記第２のモードは、上記P₁及びP₂について同時に
ダミーディスペンスを実行するものである。上記第３の
モードは、現在使用しているポンプ以外のポンプのダミ
ーディスペンス例えば現在P₁を使用している場合はP₂の
ダミーディスペンスを実行しないように、現在使用中の
ポンプをメモリ（18）に記憶されているレシピから認識
し、ダミーディスペンスを実行するものである。これに
より、レジスト供給系即ちポンプを変更した場合でも、
自動的にダミーディスペンスされるレジスト供給系が変
更され、ポンプの選択ミスを防止でき、レジストの節約
が可能となる。上記第４のモードは、上記第３のモード
を更に進めたものであり、例えばロットの切れ目の間に
上記タイマー（21）で設定した時間が経過すれば何回で
もダミーディスペンスを実行することになるが、このモ
ードでは、上記設定時間が経過した場合であってもダミ
ーディスペンスのレディ状態を維持し、次の搬送レディ
信号が入力された時にのみ１回だけダミーディスペンス
を実行するものである。このようにしている理由は、レ
ジストが高価なものであるので、何回も実行するとレジ
ストが無駄となり、次のロットが開始される場合のよう
にウエハ塗布動作の中断後の次の塗布動作開始の直前に
１回のみダミーディスペンスを実行するようにして、レ
ジストの無駄を省き、かつ、劣化したレジストの廃棄を
確実に行なうようにしたものである。

また、上記マニュアルスイッチ（23）は、レジスト供
給源（12）内のレジストを総て廃棄する場合、或いはレ
ジスト供給系であるポンプ（11），流導管（14），ノズ
ル（８）内に溶剤を流すことにより洗浄する場合に使用
し、上記ポンプ（11）を連続動作させることにより行な
う。このポンプ（11）の連続動作は、通常、スタートス
イッチ（23a）を押すことで動作し、ストップスイッチ
（23b）を押すまで動作するが、カウンター（22）によ
り上記ポンプ（11）の動作回数を設定することもでき
る。

このようなパネルを操作して上記ダミーディスペンス
或いは洗浄動作を実行する。このダミーディスペンスを
実行する場合、上記ノスル（８）内のレジストは、ウエ
ハ塗布動作の中断後の経過した時間に比例して乾燥変質
していくため、この経過した時間に比例して上記ノズル
（８）から吐出廃棄するレジスト量を増加させる。即
ち、ポンプ（11）の駆動時間を長くすることにより、変
質したレジストのみを廃棄することができ、レジストの
無駄を省くことができる。

上記実施例では、ポンプの駆動機構としてエアシリン
ダーを使用して説明したが、これに限定するものではな
く、例えばモーターを使用しても同様な効果が得られ、
更により正確にレジストを吐出させることができる。

また、上記実施例では、被塗布体として半導体ウエハ
について説明したが、これに限定するものではなく、例
えばプリント基板や、液晶TVなどの画面表示装置等に用
いられるLCD基板でも同様な効果が得られる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、ポンプを駆動
させることによりノズルからレジスト液を吐出させる際
に、ポンプの駆動時間を制御することにより、レジスト
液の吐出量を制御することによって、被塗布体の種類に
応じて、または必要に応じて、容易にレジスト吐出量を
変化させることができる。したがって、レジスト使用量
を必要最低限にすることができ、ランニングコストを低
くすることが可能となる。さらに、レジスト吐出時間を
含むレジスト処理条件を１セットとするレシピを複数セ
ット予め記憶しておき、これら複数のレシピから１つの
レシピを選択し、選択されたレシピに基づいてポンプの
駆動時間を制御することによりレジスト液吐出量を制御
しつつレジスト液を被処理体の処理面に吐出し、その後
レジスト液を供給した後、レジスト液吐出ノズル内のレ
ジスト液を逆流させ、その後レジストを拡散させるの
で、被処理体毎にレシピを変更することおよびポンプの
駆動時間を制御することによって一層容易にレジスト吐
出量を変化させることができ、しかも余分な液だれ、お
よびレジスト拡散中の液だれを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を説明するためのレジス
ト塗布装置の構成図、第２図は第１図のポンプ説明図、
第３図は第２図のセンサー説明図、第４図は本発明方法
の他の実施例を説明するためのダミーディスペンスパネ
ルの構成図である。１……ウエハ、８……ノズル 11……ポンプ、13……エアシリンダー 16……センサー、17……制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭55−1145（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−73715（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−61476（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−171124（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】予め設定されたデータに基づいてポンプの
駆動時間を制御することにより吐出量を制御しつつレジ
スト液吐出ノズルから被処理体の処理面にレジスト液を
吐出する工程と、その後、被処理体処理面に供給されたレジスト液を被処
理体を回転させた際の遠心力により被処理体の中心部か
ら周縁部にかけて拡散させる工程とを具備することを特徴とするレジスト処理方法。
【請求項２】レジスト吐出時間を含むレジスト処理条件
を１セットとするレシピを複数セット予め記憶しておく
工程と、これら複数のレシピから１つのレシピを選択する工程
と、選択されたレシピに基づいてポンプの駆動時間を制御す
ることによりレジスト液吐出ノズルからの吐出量を制御
しつつレジスト液を吐出し、被処理体の処理面に供給す
る工程と、その後、被処理体処理面に供給されたレジスト液を被処
理体を回転させた際の遠心力により被処理体の中心部か
ら周縁部にかけて拡散させる工程とを具備することを特徴とするレジスト処理方法。
【請求項３】前記レジストを拡散させる工程の後、前記
被処理体をさらに高速で回転させ、被処理体の処理面に
対して拡散されたレジスト液を乾燥させる工程をさらに
具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記
載のレジスト処理方法。
【請求項４】前記ポンプはベローズからなり、ベローズ
が伸びた状態の基準位置から予め設定された時間収縮さ
れることにより前記ポンプの吐出量が制御されることを
特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記
載のレジスト処理方法。