JPH02133917A - レジストの塗布方法及びレジスト塗布装置 - 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】 〔概　要〕 フォトレジスト等のレジストを均一な膜厚に塗布するレ
ジストの塗布方法及び塗布装置に関し、レジスト塗布面
の外周にできるエツジビードの発生を防止することを目
的とし、 半導体ウェハーの一方の面にレジストを滴下し、その面
方向及びその面に垂直で且つその面から裏面方向に向か
う２つの遠心力を作用させる。

またウェハーを支持し、該ウェハーの表面に垂直な軸を
回転軸として回転するスピンナーと、該スピンナーを搭
載して回転するドラムとよりなり、前記スピンナーは、
その軸がドラムの回転に対して垂直であり、且つスピン
ナーに支持されたウェハーの面がドラムの回転軸中心よ
り適宜の距離離れるように設けられ、前記スピンナーと
ドラムが共に回転駆動されウェハーの面に半径方向及び
垂直方向の遠心力を作用せしめることができるように構
成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はフォトレジスト等のレジストを均一な膜厚で塗
布するレジストの塗布方法及び塗布装置に関する。

半導体装置を製造するに当たってはフォトリソグラフィ
ーと呼ばれる加工技術を用いてウェハー表面にパターン
を形成している。このフォトリソグラフィーでは、ウェ
ハー上にレジストと呼ばれる光等に反応して溶解しない
エツチング速度の変化する樹脂を用いてミクロンレベル
の微細な加工を実現している。

近年の半導体装置の高集積化には、フォｌ−ＩＪソゲラ
フイー技術が極めて重要であり、微細半導体デバイスの
効率よい製造にとって、レジストをウェハー全面に一様
にかつ制御性（膜厚制御性）良く塗布する高度な技術が
要求されつつある。

〔従来の技術〕 従来の典型的なレジストコーティング技術は、いわゆる
スピンコーティングであり、第５図はそのレジストコー
タを示す図である。これはレジストコータカップ１の中
にスピンナー２が設けられ、該スピンナー２は駆動モー
タ３により回転駆動されるようになっている。そしてレ
ジストの塗布は、スピンナー２上にレジストを塗布すべ
きウェハー４を取り付け、その表面にレジス１−１２布
ノズル５から適量のレジストを滴下し、スピンナー２を
回転してレジストを遠心力によりウェハー４の表面に広
げてレジスト膜を形成するのでアル。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来のスピンコーティングでは、レジストの粘性制
御という点を除外すれば、コーティングの制御パラメー
タは主にスピンナーの回転数と回転時間である。

ところがこれら２つのパラメータを様々に変えても第６
図に示すように、ウェハー４周辺近くの表面でレジスト
６が盛り上がった形状になるいわゆるエツジビード７が
生ずる。このようなレジストの形状はレジストの密度ρ
、表面張力係数σ、レジストとウェハーの間のぬれ性（
ｗｅｔａｂｉｌｉＬいτ、及びスピンナーの角速度ωに
依存する。第６図のようにウェハーエツジでレジストが
盛り上がりを生ずる理由は次の様な例から直観的に理解
される。

いま第７図（ａ）のように棒８の先端に液体９を付着さ
せて棒８を重力場の方向に平行にすると図のような形状
となる。重力場に耐えて棒上に付着させることのできる
最も多量な液体を第７図（ａ）のように付着させた時の
液滴の形状は、この場合もやはり液体の密度ρ、表面張
力係数σ及び棒材と液体のぬれ性τによって定まる。例
えばσ２）τ のもとに　　σ　）ρ である場合には液滴は第７図（ｂ）のように液体９は棒
８の先端のみに付着し、はぼ球状の液滴となる。

スピンナーに取付けられて回転しているウェハー上のレ
ジストについても、回転による遠心力をウェハーの半径
方向に作用する静的な力場とみなせば（第６図参照）上
述のような考察をすることができる。いずれにせよ上述
のような機構によってレジストはウェハーの周辺部分で
盛り上がりエツジビードを生ずる。

このエツジビード領域はウェハー表面面積の有効利用と
いう点で大きな問題を生じている。

第８図に示したのは標準的なレジストを使用して、スピ
ンナーの回転数５００ｒｐｍのちとに４″φウエハー４
にレジストコーティングした場合のウェハー面内レジス
ト膜厚の実測結果である。この結果では、ウェハー周辺
部１　ｃｎａの領域にエツジビードの盛り上がりを生じ
ている。この部分が後の工程に対して不都合を生じ事実
上使用不可能となる。

従来方法の範囲内で、この問題を解決しようとしてスピ
ンナーの回転数や回転時間などの制御パラメータを変化
させると、今度は正常領域（エツジビード領域以外の領
域）のレジスト厚が変化してしまい、結局これら２つの
制御パラメータのみではエツジビード領域を減少させ、
かつ最適なレジスト厚を得るのは困難である。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、レジスト塗布面の
外周にできるエツジビードの発生を防止したレジストの
塗布方法及びレジスト塗布装置を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するだめの手段〕

第１図は本発明の原理説明図である。

同図において、ｌＯはスピンナー　１１はウェハー、１
２はレジストである。

本発明ではスピンナー１０を回転してウェハー１１の面
内方向に遠心力１３を作用させると共に、スピンナー１
０を公転させてウェハー１１の面に垂直方向の遠心力１
４を作用させるのである。

〔作　用〕

第１図のように半径方向力場１３　（スピン遠心力場）
と軸方向力場１４　（公転遠心力場）とが作用して合力
力場１５が斜め下方に向くため、ウェハーエツジ付近で
のレジスト１２の形状は図示した様な形状となる。

これは次の様な実験により確かめられた。

まず従来のスピンコータでレジストコートを（５００ｒ
ｐｍ　、　１５ｓｅｃ）行う。この段階でのレジスト膜
厚分布は第６図で示したようになりエツジビードを生ず
る。この後直ちにウェハーを第２図（ａ）に示すように
その回転軸１６が重力の方向と平行である回転ドラム１
７の中にウェハー面と回転軸１６が平行になるようにウ
ェハー１１を装着しドラム１７を回転させる（９００ｒ
ｐｍ　、　７０ｓｅｃ）。この時ウェハー１１はドラム
１７の内部で半径１０．Ｊの円上を回転することになる
。

この結果を第２図（ｂ）及び（ｃ）に示す。

（ｂ）図はウェハー面の水平方向の線上（Ａ　−Ａ線）
に沿った膜厚分布で、ウェハーエツジ付近でのレジスト
の盛り上がりは大幅に解消している。

（Ｃ）図はウェハー面の上下方向の線上（Ｂ　−Ｂ線）
に沿った膜厚分布で、この場合は前者はどではないが、
第８図の場合に比較すればエツジビードは減少している
。

このようにスピンナーに軸方向力場を加えることによっ
てエツジビードの解消が可能となる。

〔実施例〕

第３図は本発明方法を実施できるレジスト塗布Ｈａの実
施例を示す図であり、（ａ）はｂ図のａａ線における断
面図、（ｂ）はａ図のｂ−ｂ線における断面図である。

本実施例は、同図に示すように、モーフにより回転駆動
される軸２０を有するドラム２１がヘース２２に設けら
れ、該ドラム２１には、該ドラムの軸２０と垂直方向に
設けられた軸２３を有する複数個のスピンナー２４が設
けられ、該スピンナーは、その軸端に歯車２５が設けら
れていて、ヘース２２に固定されたリング状のラック２
６に噛み合っている。またスピンナー２４に取り付けら
れたウェハー２７にレジストを噴射する複数本のノズル
２８が放射状に設けられている。そして第３図には図示
を省略しであるが、各スピンナー２４には第４図に示す
ようにウェハー２７のセント用治具２９が付属している
。この治具２９はドラム２１にばね３０　、３１　、３
２に支持されており、且つウェハー２７を支持できるよ
うになっている。

ドラム２１が停止しているときはスピンナー２４とウェ
ハー２７は離れているが、ドラム２１が回転するとウェ
ハー２７と治具２９は遠心力によりばね３０　、３１　
、３２を圧縮してドラム壁に近すき、ウェハー２７はス
ピンナー２４に密着し、治具２９は更にばね３０　、３
１　、３２を圧縮してウェハー２７と離れ、ウェハー２
７の回転を妨げない様に退避するようになっている。

このように構成された本実施例は、ウェハーセット治具
２９にウェハー２７をセットし、レジスト噴射ノズル２
８から適量のレジストをウェハー２７に噴射したのち、
軸２０を回転駆動することにより、ドラム２１が回転し
、それと共にスピンナー２４はラック２６と噛み合う歯
車２５により回転する。同時にウェハー２７は遠心力に
よりスピンナー２４にセットされ、回転する。従ってつ
エバー２７はドラム２１による公転と、スピンナー２４
による自転が同時に行われる。これによりウェハー２７
には第１図に示した様なスピンナー２７の回転（自転）
による半径方向力場と、ドラム２１の回転（公転）によ
るスピンナーの軸方向力場が作用する。従ってウェハー
２７上のレジストにはこれらの合力力場が作用し、第１
図のようにエツジビードの発生は抑えられる。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、ウェハーに対し、
その面の半径方向及び垂直方向に遠心力を作用させるこ
とにより、ウェハーに塗布したレジストのエツジビード
発生を抑え、均一な厚さのレジスト膜を得ることができ
る。これによりウェハーの有効利用面積が増大し、また
マスクとの密着性が良くなりレジストパターニング精度
の向上が得られ、更にエツジビードがゴミ化することが
ないのでウェハー内におけるチップ良品率の向上が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の詳細な説明するための図、第３図は本
発明のレジスト塗布装置の実施例を示す図、 第４図は本発明の実施例におけるウェハーセット治具を
示す図、 第５図は従来のレジストコータを示す図、第６図は従来
のスピンコード法でウェハーに塗布したレジストの形状
を示す図、 第７図は発明が解決しようとする課題を説明するための
図、 第８図は従来のスピンコード法によるレジストの膜厚分
布を示す図である。 図において、 １０はスピンナー １１はウェハー １２はレジスト、 １３は半径方向力場、 １４は軸方向力場、 １５は合力力場 を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体ウェハー（１１）の一方の面にレジスト（１
   ２）を滴下し、その面方向及びその面に垂直で且つその
   面から裏面方向に向かう２つの遠心力を作用させること
   を特徴とするレジストの塗布方法。 ２、ウェハー（２７）を支持し、該ウェハー（２７）の
   表面に垂直な軸を回転軸（２３）として回転するスピン
   ナー（２４）と、該スピンナー（２４）を搭載して回転
   するドラム（２１）とよりなり、前記スピンナー（２４
   ）は、その軸（２３）がドラム（２１）の回転軸（２０
   ）に対し垂直であり、且つスピンナー（２３）に支持さ
   れたウェハー（２７）の面がドラム（２１）の回転軸（
   ２０）中心より適宜の距離離れるように設けられ、前記
   スピンナー（２４）とドラム（２１）が共に回転駆動さ
   れ、ウェハー（２７）の面に半径方向及び垂直方向の遠
   心力を作用せしめることができるようにしたことを特徴
   とするレジスト塗布装置。