JPH02234417A - スピンコーティング方法 - 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】 〔概　要〕 半導体ウェーハー上にレジスト膜を塗布するスピンコー
ティング方法に関し、 スピンコーティング装置により塗布された塗布膜の厚さ
を一定に制御することを目的とし、ウェーハー上にスピ
ンコーティング装置を用いて塗布膜をスピンコートする
工程と、前記スピンコーティング装置により前記ウェー
ハー上に塗布された塗布膜の厚さを膜厚検出器によって
検出する工程と、該膜厚検出器により検出された膜厚と
前記塗布膜の所望値との差に応じて前記スピンコーティ
ング装置の回転数を補正し、前記塗布膜の厚さが所望の
厚さとなるように調節する工程とを含むように構成する
。

〔産業上の利用分野〕

本発明はスピンコーティング方法に関し、特に、半導体
ウェーハー上にレジスト膜を塗布するスピンコーティン
グ方法に関する。

〔従来の技術〕

第４図は従来のスピンコーティング方法を説明するため
の装置の一例を示すブロック図である。

同図に示されるように、従来のスピンコーティング装置
において、例えば、ウェーハーセンダー（Ｓ）１２１か
らキャリーに入れられた半導体ウヱーハーは、スピンコ
ーター（ＳＣ）１１１において、溶液状の樹脂のレジス
ト剤が塗布される。このとき、レジスト剤は回転してい
るウヱーハー上に塗布され、レジスト膜が所定の厚さで
形成されるようになされている。また、スピンコーター
１１１には排気設備が設けられていて、所定の温度，湿
度および排気条件下においてレジスト剤の塗布が行われ
るようになされている。

次に、スピンコーター１１１でレジスト膜が塗布された
ウェーハーは、ホットプレート（ＨＰ）　１２２に搬送
され、該ホットプレート１２２による加熱でレジスト膜
が乾燥される。そして、レジスト膜が形成されたウェー
ハーは、ウェーハーレシーバ（Ｒ）１２３に供給されて
収納される。

ところで、ウェーハー上に形成されるレジスト膜の厚さ
は、ウェーハーの回転数、すなわち、スピンコーター１
１１の回転数により制御されている。

具体的に、回転数を高くすると膜厚は薄くなり、低くす
ると膜厚は厚くなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のスピンコーティング方法において、例え
ば、半導体ウェーハー上にレジスト膜を形成する場合、
スピンコーターにおける温度，湿度および排気等の環境
条件を常に一定に維持しないと、正確な厚さを有するレ
ジスト膜を形成することができない。しかし、これらの
環境条件を厳密に一定に維持することは難しく、この環
境条件の変化によりレジスト膜の厚さが変動することが
あった。さらに、たとえ、装置の環境条件を厳密に一定
とすることができたとしても、レジスト剤の各ロフト間
における微妙な違い等により、スピンコーターで形成さ
れるレジスト膜の厚さが変動することになっていた。

第５図はレジスト塗布膜厚と必要露光量との関係の一例
を示す図であり、或るレジスト剤を使用したときのレジ
ストの塗布膜厚とそのレジスト膜を露光（感光）させる
ために必要とされる必要露光量との関係を示すものであ
る。同図から明らかなように、レジスト塗布膜の厚さと
必要露光量との関係は、光の干渉による影響のため、レ
ジスト膜の厚さが僅かに変化しても、該レジスト膜を感
光させるために必要とされる光量が大きく変化する。具
体的に、レジスト膜の厚さが±６００人変動すると、必
要露光量は±２５％程度も変化することになる。

第６図は露光エネルギーとレジストパターン出来上がり
幅との関係の一例を示す図であり、膜厚Ａのレジスト膜
（Ａ）と膜厚Ｂのレジスト膜（Ｂ）との膜厚の差による
レジスト寸法差を示すものである。同図から明らかなよ
うに、レジスト膜（Ａ）およびレジスト膜（Ｂ）により
、１．０μｍの同一のレジストパターン出来上がり幅を
得るためには、それぞれ異なった露光エネルギーを与え
なければならない。換言すると、レジスト膜（Ａ）で１
．０μｍのレジストパターン出来上がり幅を得ることの
できる露光エネルギーをレジスト膜（Ｂ）に与えると、
レジスト膜（Ｂ）により得られるレジストパターン出来
上がり幅はΔＷだけ、例えば、０．１μｍ程度狭くなる
。

二のように、例えば、ウェーハー上に形成されたレジス
ト膜の厚さが多少でも変化すると、該レジスト膜を感光
させるために必要とされる露光量や、レジストパターン
出来上がり幅が大きく異なり、膜厚を正確に一定の厚さ
に制御することが必要とされている。

本発明は、上述した従来のスピンコーティング方法が有
する課題に鑑み、スピンコーティング装置により塗布さ
れた塗布膜の厚さを一定に制御することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明に係るスピンコーティング方法の原理を
フローチャートである。

本発明によれば、ウェーハー上にスピンコーティング装
置を用いて塗布膜をスピンコートする工程１と、前記ス
ピンコーティング装置により前記ウェーハー上に塗布さ
れた塗布膜の厚さを膜厚検出器によって検出する工程２
と、該膜厚検出器゛により検出された膜厚と前記塗布膜
の所望値との差に応じて前記スピンコーティング装置の
回転数を補正し、前記塗布膜の厚さが所望の厚さとなる
ように調節する工程３とを含むことを特徴とするスピン
コーティング方法が提供される。

〔作　用〕

本発明のスピンコーティング方法によれば、スピンコー
ト工程１により、スピンコーティング装置を用いて、ウ
ェーハー上に塗布膜がスピンコートされる。さらに、膜
厚検出工程２により、膜厚検出器を用いて、スピンコー
ティング装置でウェーハー上に塗布された塗布膜の厚さ
が検出される。

そして、膜厚調節工程３により、膜厚検出器で検出され
た膜厚と塗布膜の所望値との差に応してスピンコーティ
ング装置の回転数が補正され、塗布膜の厚さが所望の厚
さとなるように調節される。

これによって、スピンコーティング装置で塗布された塗
布膜の厚さを常に一定に制御することができ、そのため
、必要露光量の変化に起因したレジスト寸法の変動を極
めて小さくすることができる。

結果として、半導体デバイスの特性のばらつきを小さく
抑えることができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明に係るスピンコーティング
方法の実施例を説明する。

第２図は本発明のスピンコーティング方法が適用される
装置の一例を示すブロック図である。同図に示されるよ
うに、本スピンコーティング装置は、例えば、ウェ一ハ
ーセンダー（Ｓ）２１からキャリーに入れられた半導体
ウェーハー（例えば、Ｓｉウェーハー）は、スピンコー
ター（ＳＣ）１１において、溶液状の樹脂のレジスト剤
が塗布される。このとき、レジスト剤は回転しているウ
ェーハー上に塗布され、レジスト膜が所定の厚さで形成
されるようになされている。また、スピンコーター１１
には排気設備が設けられていて、所定の温度，湿度およ
び排気条件下においてレジスト剤の塗布が行われるよう
になされている。

次に、スピンコーター１１でレジスト膜が塗布されたウ
ェーハーは、ホットプレート（ＨＰ）２２に搬送され、
該ホットプレート２２における加熱でレジスト膜が乾燥
されることになる。そして、レジスト膜が形成されたウ
ェーハーは膜厚検出器０１）１２を介してウェーハーレ
シーバ（Ｒ）　２３に供給されるようになされている。

ここで、膜厚検出器１２は、スピンコート処理を行う実
デバイスウェーハー（実際のデバイスを形成するための
ウェーハー）の一定枚数毎に挿入された膜厚測定用サン
プルのレジスト膜厚だけを検出し、実デバイスウェーハ
ーはそのまま通遇するようになされている。また、膜厚
測定用サンプルは、レジスト膜の厚さを専用に測定する
ためのものであるが、これは、様々な処理工程を経た実
デバイスウェーハーを利用してレジスト膜の厚さを測定
することは困難であり、また、実デバイスウェーハーを
利用すると該実デバイスウヱーハーのレジスト膜自体を
惑光されることにもなりかねないためである。

このようにして、膜厚測定用サンプルのレジスト膜厚が
検出されると、その検出された膜厚に応じてスピンコー
ター１１の回転数が補正されることになる。具体的に、
測定された膜厚が所定の値よりも薄い場合には、回転数
を低くして膜厚を厚くするように補正制御され、膜厚が
所定の値よりも厚い場合には、回転数を高くして膜厚を
薄くするように補正制御されることになる。

第３図は本発明のスピンコーティング方法における処理
動作の一例を説明するためのフローチャトである。

まず、ステップ３１において、ｉ番目のウェーハーｉが
ウェーハーセンダーＳからキャリーに入れられる。次い
で、ステップ３２で回転数ＲのスピンコーターＳＣによ
りウェーハーｉにレジストが塗布される。すなわち、ウ
ェーハーｉは回転数Ｒで回転されてレジスト剤の塗布が
行われる。さらに、ステップ３３で、ウェーハーｉはホ
ットプレートＨＰでプリベークされ、ステップ３４に進
んで、ウ工−ハーｉが膜厚測定用サンプルかどうかが判
別される。

ステップ３４において、ウェーハーｉが膜厚測定用サン
プルではない、すなわち、実デバイスウェーハーである
と判別されると、ステップ３７に進んで、８亥ウェーハ
ーｉはウェーハーレシーバＲに｛共給されて収納される
。このとき、ウェーハーｉは膜厚検出器Ｍをそのまま通
過し、すなわち、膜厚検出器Ｍによる膜厚検出が行われ
ることなく、ウェーハーレシーバＲに搬送される。また
、ステップ３４において、ウェーハーｉが膜厚測定用サ
ンプルであると判別されると、ステップ３５に進んで、
該゛ウェーハーｉは膜厚検出器Ｍにより膜厚の検出が行
われることになる。このステップ３５の膜厚検出器Ｍに
おけるレジスト膜の測定は、例えば、膜の干渉を利用し
た光学的手段等の知られている様々な方法を利用して行
うことができる。

ステップ３５で、ウェーハーｉのレジスト膜の厚さが検
出されると、ステップ３６に進んで、所定の膜厚に対す
る回転数補正量ΔＲが計算される。この回転数補正量Δ
Ｒは、例えば、予め準備された膜厚とスピンコーターの
回転数Ｒとの関数表を利用して行われることになる。そ
して、膜厚測定用ウェーハーｉはステップ３７において
、ウェーハーレシーバＲに供給されて収納される。また
、算出された回転数補正量ΔＲは、ステップ３８におい
て、現在のスピンコーターの回転数Ｒに加算され、スピ
ンコーターＳＣの回転数が補正制御される。これにより
、ウェーハー上に形成されるレジスト膜の厚さが所定の
値に制御されることになる。ここで、膜厚測定用サンプ
ルのウェーハーは、予め実デバイスウェーハー中に一定
の枚数毎に挿入しておいてもよいが、ウェーハーセンダ
ーＳと並列して膜厚測定用サンプルを供給するセンダー
を設けてもよい。この膜厚測定用サンプルを供給するセ
ンダーは、一定の枚数毎に実デバイスウェーハーの供給
を行うウェーハーセンダーＳを止め、代わりに、膜厚測
定用サンプルをキャリーに供給すると共に、膜厚検出器
Ｍに対して該膜厚測定用サンプルのレジスト膜の厚さを
測定させるための指令を出力するように構成されること
になる。

以上の実施例のスピンコーティング方法は、半導体ウェ
ーハー上にレジスト膜を形成するために利用されている
が、本発明のスピンコーティング方法は、ウェーハー上
にレジスト膜を形成するものに限定されず、様々な被塗
布部材上に有機または無機の塗布膜を所定の膜厚に制御
して形成するために適用することができる。

〔発明の効果〕

以上、詳述したように、本発明に係るスピンコーティン
グ方法は、スピンコーティング装置により塗布された塗
布膜の厚さを検出して該スピンコーターの回転数を補正
制御することによ・って、塗布膜の厚さを一定に制御す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスピンコーティング方法の原理を
示すブロック図、 第２図は本発明のスピンコーティング方法の一実施例を
示すブロック図、 第３図は本発明のスピンコーティング方法における処理
動作の一例を説明するためのフローチャート、 第４図は従来のスピンコーティング方法を説明するため
の装置の一例を示すブロック図、第５図はレジスト塗布
膜厚と必要露光量との関係の一例を示す図、 第６図は露光エネルギーとレジストパターン出来上がり
幅との関係の一例を示す図である。 （符号の説明） １・・・スピンコート工程、 ２・・・膜厚検出工程、 ３・・・膜厚調節工程、 １１・・・スピンコーター、 １２・・・・膜厚検出器、 ２１・・・ウェーハーセンダー ２２・・・ホットプレート、 ２３・・・ウェーハーレシーバー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ウェーハー上にスピンコーティング装置を用いて塗
   布膜をスピンコートする工程（１）と、前記スピンコー
   ティング装置により前記ウェーハー上に塗布された塗布
   膜の厚さを膜厚検出器によって検出する工程（２）と、 該膜厚検出器により検出された膜厚と前記塗布膜の所望
   値との差に応じて前記スピンコーティング装置の回転数
   を補正し、前記塗布膜の厚さが所望の厚さとなるように
   調節する工程（３）とを含むことを特徴とするスピンコ
   ーティング方法。