JPH01204421A - ホトレジスト塗布方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレジスト塗布方法、及び、その装置に係り、特
に、集積回路製造に使われる加工精度の高いホトリソグ
ラフィープロセスに好適なレジスト塗布方法に関する。

〔従来の技術〕

従来のレジスト塗布方法は、特開昭６１−２８５７１６
号公報に記載のように、レジスト塗布膜厚さを現像寸法
のレジスト膜厚依存性において現われる脈動特性におけ
る極値に相当する値にするようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術はウェハ基板上のレジスト塗布１１Ｊ厚の
ばらつき低減について考慮されておらず、ホトリソグラ
フィプロセスにおける現像寸法のばらつき低減に限界が
あった。

本発明の目的はウェハ基板上のレジスト塗布膜厚のばら
つきを低減することにより、集積回路製造制造における
マスク転写（ホトリソグラフィー）プロセスでの、現像
寸法のばらつきを低減して、集積回路素子の製造歩留り
を高くすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、ウェハ上へレジスト液を滴下し。

ウェハを高速回転させて、レジスト液を薄く拡げ、１μ
ｍ程度のレジスト薄膜をウェハ上面に形成するとき、未
硬化のレジスト薄膜から蒸発する溶媒の蒸発速度を種々
の手段で均一化することにより、レジスト液の粘度がウ
ェハ全領域で均等に変化するようにすることにより達成
される。

〔作用〕

通常のレジスト塗布方法では、ウェハ上にレジスト液を
回転塗布させると、第２図のように、ウェハ中央部のレ
ジスト膜厚は薄く、周辺部は厚くなる傾向を示す。これ
は、ウェハを高速回転させたとき、ウェハと周囲の空気
との相対速度がウェハ周辺部の方が大きく、周辺部の空
気の換気がよくレジスト液から、溶媒が蒸発がし易いた
め、第８図のように、レジスト液の粘度が急激に増加す
る結果である。（回転塗布時レジスト液の粘度が高いぼ
ど、第３図のようにレジスト塗布膜厚は厚い）。そこで
、回転塗布時の溶媒の蒸発速度をウェハ上で均一化する
と、レジスト液の粘度の変化が均一化されるため、レジ
スト塗布膜厚もウェハ上面全域で均一化される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。レジ
ストを塗布するためのウェハ３をウェハ保持装置５の上
に載せる。ウェハ３を真空吸着した後、ウェハにレジス
ト溶液を滴下し、回転軸８を中心にして、ウェハ保持装
置５を数千ｒｐｍまで高速回転すると、レジスト液２は
１μｍ程度の厚さに薄くなり、溶媒が蒸発して固化し、
レジスト膜が形成される。本実施例ではウェハ保持装置
５の周辺部に、ウェハ３、及び、レジスト液２を冷却す
るための冷却素子４を組み込んでいる。この冷却素子は
電力供給線７に通電することによって駆動される。又、
冷却素子として低温流体によって、ウェハ及びレジスト
を冷却する方式のものも用いることができる。ウェハ上
に滴下されたレジスト液のうち、ウェハの周辺部に拡が
ったレジスト液は冷却素子によって、その温度が低下し
、溶媒の蒸発速度が減少する。ウェハ保持装置５が回転
するとき、ウェハ各部の空気に対する相対速度はウェハ
中心部からの距離に比例して、大きくなり、そのままで
は、ウェハ周辺部でレジスト液からの溶媒の蒸発量がウ
ェハ中心部に比較して大きくなるから、ウェハ周辺部の
レジスト液の粘度が急速に増加し、その結果、ウェハ周
辺部のレジスト膜厚が第２図のように厚くなる。しかし
、本実施例では、ウェハ周辺部が冷却素子４によって冷
却されるため、ウェハ周辺部のレジスト液の温度が低下
し、溶媒の蒸発が抑制される。冷却素子の冷却力をＩｒ
ｉ適化することにより、ウェハ中心部の溶媒蒸発量とウ
ェハ周辺部の溶媒蒸発量を均等化させるとレジスト液の
粘度がウェハ全領域で均一化され、ホトレジスト膜厚は
ウェハ全領域で均一になる。本実施例によれば、ウェハ
周辺部からの溶媒蒸発量を抑えて、ウェハ全領域での溶
媒蒸発量を均一化できるので、レジスト塗布膜厚を均一
化することができる。

第４図に本発明の第二の実施例を示す。本実施例では第
１図と異なり、ウェハ保持装置５の中央部に加熱素子１
１が組込まれている。この加熱素子１１はウェハ３の中
央部の温度を上げ、ウェハ中央部のレジストの温度も上
げる働きをする。レジストの温度が上昇すると、レジス
トからの溶媒の蒸発速度が大きくなるから、本実施例で
はウェハ中央部のレジストの粘度が、ウェハ外周部と同
程度になり、レジスト塗布膜厚も中央部が薄くなるとい
う現象もなくなり、ウェハ全面で均一な膜厚になる。本
実施例では、ウェハ中央部のレジストの粘度がウェハ周
辺部と同程度になる結果、レジスト膜厚が均一になる。

第Ｓ図に本発明の第三の実施例を示す。本実施例が第４
図と異なっているのは、加熱素子１１の代りに空気吹出
管１３を設けて、ウェハ中央部に空気境１４を生じさせ
る点である。空気流１４が存在すると、ウェハ中央部の
空気が急速に置換されるため、レジストに含まれる溶媒
が蒸発され易くなり、レジストの粘度が高くなる。その
結果。

空気流１４がない場合に較べて、ウェハ中央部のレジス
ト膜厚が厚くなり、空気流１４の流量を調節することに
より、ウェハ全面でレジスト膜厚が均一化される。本実
施例では空気流によりウェハ中央部で溶媒蒸発速度が増
加してレジスト塗布膜厚が厚くなり、レジスト膜厚が均
一化される効果がある。

第６図に本発明の第四の実施例を示す。本実施例では、
レジスト供給管１７の途中にレジメ１−加熱部１６を設
け、この部分を加熱コイル１９により加熱し、ウェハに
滴下するレジスト液１８の温度をウェハ温度より高くし
ている。加熱コイル１９には電源２０から電流が供給さ
れる。加熱されたレジスト液１８がウェハ保持装置５に
保持されたウェハ３上に滴下されると、ウェハ３、及び
、ウェハ保持装置５に熱を奪われながら、ウェハの周辺
部に拡がってゆき、周辺部はど温度が下がる。

回転軸８によりウェハ３が数千ｒｐｍ程度の高速回転す
ると、レジストは１μｍ程度に薄くなるが、この時、レ
ジストの温度は中央部が高く、周辺部が低くなっている
ため、中央部の溶媒の蒸発速度が増加し、中央部のレジ
ストの粘度が高くなり易い。そのため、中央部のレジス
トの膜厚は厚くなる傾向を持つことから、薄くなり易い
中央部のレジスト膜が補正されて、均一なレジスト膜が
得られる。ウェハとの温度差が１０°Ｃ以内になるよう
にレジストを加熱すると、レジスト膜厚のばらつきは５
０Å以下になる。

第７図に本発明の第五の実施例を示す。本実施例はウェ
ハ保持装置５の上面に加熱冷却素子２３を均等に設けて
いる。加熱冷却素子２３には電流の流れる方向を替える
ことにより、加熱、又は、冷却作用に切り替わる特性を
持つＰｎ接合を利用した電子冷凍加熱素子が用いられる
。電子冷凍加熱素子により、ウェハ３を全体的に冷却す
ると、レジス１−２から蒸発する溶媒の量は大幅に少く
なり、ウェハ中央部及び周辺部での差が少くなり、不均
一性が減少する。一方、逆にウェハを加熱冷却素子２３
により加熱すると、全体的に溶媒蒸発量は大幅に多くな
り、不均一性が減少する。このように、全体的に冷却、
又は、加熱することにより、溶媒蒸発量の不均一性が減
少するので、レジスト膜厚の均一性が増加する。２４は
電流供給線、２５は回転軸。

第９図に本発明の第六の実施例を示す。本実施例ではパ
イプ２７の吹出口２８をウェハ外周部に設けて、冷却し
た空気を吹き出させ、ウェハ周辺部の空気の温度を低下
させている。ウェハ周囲ノ温度を低下させると、レジス
ト溶媒の蒸発量が城少しで、ウェハ周囲のレジスト膜厚
を薄くさせる働きをするから、冷却気体の温度及び流量
を調節することにより、レジスト１漠厚の均一性を向上
させることができる。

第１０図に本発明の第七の実施例を示す。本実施例では
拡散防止板２９をウェハ２を覆うように設けて、レジス
ト溶剤の拡散を防止しているため。

拡散防止板内の溶剤蒸気圧は高くなり、溶剤の蒸発量３
２は減少して、ウェハ中心部と周辺部との差が少くなり
、均一化される。その結果、レジスト塗布膜厚が均一化
される。３１はレジスト液滴下管。

これまで、ホトレジスト塗布膜厚の均一化の方法及び装
置について述べてきたが、本発明は、他の塗布膜を用い
る装置、例えば、色素の薄膜を用いる光ディスク、磁性
体の薄膜を用いる磁気ディスクの作成等でも、塗布膜の
均一化に利用することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ウェハ上のレジスト塗布膜厚を均一化
できるので、集積回路の微細パターンの寸法ばらつきが
低減し、製造歩留りを向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は一般的な
レジスト塗布膜厚の分布図、第３図はレジスト塗布膜厚
と粘度との関係を示す図、第４図ないし第７図は本発明
の第二ないし第五の実施例の説明図、第８図はレジス１
−粘度の溶媒蒸発量依存性を示す図、第９図、第１０図
は本発明の第六。 第七の実施例の説明図である。 ２・・・レジスト、３・・・ウェハ、４・・・冷却素子
、５・・・ウェハ保持装置、８・・・回転柚、１１・・
・加熱素子、１３・・・空気吹出管、１９・・・加熱コ
イル、２３・・加第１　図 第２図 第３図 第４図 瘍５図 第６図 ／Ａ 第７図 第８図 第９図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ウェハ保持装置上のウェハにレジスト液を滴下し、
   前記ウェハ保持装置を前記ウェハと共に回転させて、前
   記ウェハ上にレジスト薄膜を形成させるホトレジスト塗
   布方法において、 前記ウェハ上の前記レジスト薄膜から蒸発する前記レジ
   スト液の溶媒の蒸発速度を前記ウェハ上で均一化したこ
   とを特徴とするホトレジスト塗布方法。 ２、特許請求の範囲第１項における前記ウェハ保持装置
   上の前記ウェハ外周部を冷却してその温度を低下させる
   ことを特徴とするホトレジスト塗布方法。 ３、特許請求の範囲第１項における前記ウェハ保持装置
   にウェハ冷却装置を備えたことを特徴とするホトレジス
   ト塗布方法。 ４、特許請求の範囲第１項における前記ウェハの中心部
   を加熱してその温度を上昇させることを特徴とするホト
   レジスト塗布方法。 ５、特許請求の範囲第１項における前記ウェハ保持装置
   に、ウェハ加熱装置を備えたことを特徴とするホトレジ
   スト塗布方法。 ６、特許請求の範囲第１項における前記ウェハの中心部
   の気体の流速を前辺部よりも速くすることを特徴とする
   ホトレジスト塗布方法。 ７、特許請求の範囲第６項において、 前記ウェハの中心部に気体を吹き出させることを特徴と
   するレジスト塗布方法。 ８、特許請求の範囲第７項において、 前記吹き出させる気体の温度を周囲の温度よりも高くす
   ることを特徴とするレジスト塗布方法。 ９、特許請求の範囲第１項における前記レジスト液の温
   度を前記ウェハよりも高くすることを特徴とするレジス
   ト塗布方法。 １０、特許請求の範囲第１項における前記ウェハ全体を
   加熱又は冷却することを特徴とするレジスト塗布方法。 １１、特許請求の範囲第１項における前記ウェハの外周
   部付近の空気の温度を下げることを特徴とするレジスト
   塗布方法。 １２、特許請求の範囲第１項において、 前記ウェハの外周部付近に冷却した空気を吹き出すこと
   を特徴とするレジスト塗布方法。 １３、特許請求の範囲第１項において、 前記ウェハの上部に溶媒蒸気の拡散防止板を設けたこと
   を特徴とするレジスト塗布方法。