JPH08264412A - 半導体装置製造工程における塗布液の塗布方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 後工程において異物発生の原因となりデバイ
スの歩留を低下させることのない半導体装置製造工程に
おける塗布液の塗布方法を提供する。 【構成】 ＳＯＧ液ｓを滴下したウエハＷの周縁部を冷
却した状態で高速回転させ、このウエハＷ表面の周縁部
におけるＳＯＧ液ｓの膜厚が薄くなるようにＳＯＧ液ｓ
をウエハＷ上に塗り広げるスプレッド工程と、ウエハＷ
裏面に洗浄液ｒを供給しながらその洗浄液ｒがウエハＷ
表面に回り込む回転数でウエハＷを回転させ、ウエハＷ
表面の最外周から前記薄い部分ｓ3 までの範囲内のＳＯ
Ｇ液ｓを除去する縁取り工程を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造工程
において半導体基板上にＳＯＧ、フォトレジスト等の塗
布液を塗布する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路等の半導体装置において
は、デバイスの高集積化が進むに従って配線形成に伴う
デバイス表面の段差が急峻となってきている。そこで、
この急峻な段差を低減する手段の一つとしてＳＯＧ（Sp
in On Glass）塗布膜を用いる方法がある。これは、半
導体基板上にＳＯＧ液を塗布した後、熱処理を施すこと
によって段差を埋め込む技術である。塗布時のＳＯＧは
比較的粘度の低い液体であるため、段差の底部へも充分
に行き渡り段差を低減することができるわけである。一
方、ＳＯＧ液に熱処理を施すと、ＳＯＧ中のシラノール
基の脱水縮合反応が生じてＳＯＧがＳｉＯ₂ となるた
め、ＳＯＧ膜は絶縁膜として半導体集積回路に適用可能
な薄膜となる。

【０００３】ところで、ＳＯＧ液を半導体基板上に塗布
する場合には、半導体基板の中心部にＳＯＧ液を滴下し
た後、この半導体基板を高速回転させたときの遠心力に
より余剰のＳＯＧ液を飛散させるのと同時にＳＯＧ液を
基板上に均一に塗り広げる、いわゆる回転塗布（スピン
コート）法が通常用いられている。回転塗布法は、スプ
レー塗布、ディップ塗布等、種々の塗布法の中で安定
性、均一性の点で最も一般的な塗布法である。図６に無
機ＳＯＧ液（ＳＯＧには無機ＳＯＧと有機ＳＯＧがあ
る）の回転塗布法の一例を示す。

【０００４】まず、図６（ａ）に示すように、スピンナ
１上に半導体基板Ｗをセットし、その中心部に１〜３ｃ
ｃ程度のＳＯＧ液ｓを滴下する。ついで、図６（ｂ）に
示すように、この半導体基板Ｗを２０００〜４０００ｒ
ｐｍ程度の回転数で回転させることにより、ＳＯＧ液ｓ
を半導体基板Ｗ上に平坦に塗り広げる。この際、回転開
始直後の低回転時のＳＯＧ液ｓの表面張力による回り込
み、もしくは飛散したＳＯＧ液ｓの周辺からのはねかえ
り等の影響で半導体基板Ｗの裏面側にもＳＯＧ液ｓが自
ずと付着するため、この塗り広げ工程の後、図６（ｃ）
に示すように、半導体基板Ｗを１３００〜４０００ｒｐ
ｍ程度の回転数で回転させながら、裏面洗浄ノズル２か
ら半導体基板Ｗの裏面に向けて洗浄液ｒを吐出させるこ
とにより、半導体基板Ｗの裏面に付着した余分なＳＯＧ
液ｓを洗い落とす。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図６（ｄ）は、以上の
手順でＳＯＧ膜ｓを形成した半導体基板Ｗの周縁部の様
子を示すものである。半導体基板Ｗ表面の大部分の領域
でＳＯＧ膜ｓの膜厚はほぼ均一になるが、半導体基板Ｗ
表面の周縁部、特に最外周から約０．５ｍｍ程度の領域
ではＳＯＧ液ｓの表面張力の影響でＳＯＧ液ｓが盛り上
がった状態となり、この領域だけＳＯＧ膜ｓの膜厚が厚
くなる。ところが、このように周縁部のＳＯＧ膜ｓの膜
厚が厚い状態で後の工程の処理を続けた場合、熱処理工
程でＳＯＧ膜ｓの熱収縮が生じ、その時の内部応力が膜
厚の厚い部分に集中することでＳＯＧ膜ｓが割れてしま
うことがある。すると、この割れたＳＯＧ膜ｓの飛散片
が製造工程にとって異物となり、デバイスの歩留低下の
原因になってしまう。

【０００６】そこで、この問題を解決する手段として、
上記回転塗布法の手順の中に、半導体基板を回転させて
ＳＯＧ液を基板上に塗り広げる際に半導体基板の周縁部
のみを冷却する方法が導入された。この方法は、基板周
縁部を冷却することでこの冷却領域に存在するＳＯＧ液
のみの表面張力を変化させ、この領域のＳＯＧ膜の膜厚
が厚くならないように膜厚制御するというものである。
ところが、この方法を採用した場合、半導体基板周縁部
の表面側におけるＳＯＧ膜の膜厚が厚くなることは確か
に抑えられるが、半導体基板の端面には依然として厚い
膜厚のＳＯＧ膜が残り、これが異物発生の原因となるた
め、この方法も充分な異物発生防止の対策とはなり得な
かった。

【０００７】また、半導体基板の周縁部は例えばハンド
リング時に治具等と接触するなど、中央部に比べて異物
発生の要因がただでさえ多い。したがって、歩留向上の
要求がさらに厳しいような場合、異物発生防止のために
特に基板の周縁部においては上述したような厚いＳＯＧ
膜のみならず、薄いＳＯＧ膜をも確実に除去しておくこ
とが必要とされ、半導体基板の周縁部におけるＳＯＧ膜
をより確実に除去する手段の提供が望まれていた。

【０００８】また、以上ではＳＯＧ液の場合を一例とし
て説明したが、半導体装置の製造工程中には、同様の回
転塗布法を用いる塗布液としてフォトレジスト、フォト
レジストの密着性向上剤として用いられるポリシラザン
等の有機シラン等があり、これらの塗布液の場合につい
てもＳＯＧ液の場合と同様の問題を抱えていた。

【０００９】本発明は、前記の課題を解決するためにな
されたものであって、後工程において異物発生の原因と
なりデバイスの歩留を低下させることのない半導体装置
製造工程における塗布液の塗布方法を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の半導体装置製造工程における塗
布液の塗布方法は、半導体基板の表面に塗布液を滴下し
その半導体基板を回転させることにより、前記塗布液を
前記半導体基板上に塗り広げる半導体装置製造工程にお
ける塗布液の塗布方法において、前記塗布液を滴下した
半導体基板の周縁部を冷却した状態でこの半導体基板を
回転させることにより、前記半導体基板表面の周縁部に
その塗布液の膜厚が前記周縁部以外の箇所における塗布
液の膜厚に比べて薄い部分が形成されるように、前記塗
布液を前記半導体基板上に塗り広げるスプレッド工程
と、前記半導体基板の裏面に洗浄液を供給しながらその
洗浄液が前記半導体基板の表面に回り込む回転数で半導
体基板を回転させることにより、前記半導体基板表面の
最外周から前記薄い部分の任意の位置までの範囲内の塗
布液を除去する縁取り工程を有することを特徴とするも
のである。

【００１１】また、請求項２記載の半導体装置製造工程
における塗布液の塗布方法は、前記半導体基板の周縁部
の冷却を、半導体基板の裏面側周縁部に洗浄液を供給す
ることによって行なうことを特徴とするものである。

【００１２】また、請求項３記載の半導体装置製造工程
における塗布液の塗布方法は、前記縁取り工程における
前記半導体基板の回転数を、前記スプレッド工程におけ
る前記半導体基板の回転数に比べて低く設定することを
特徴とするものである。

【００１３】また、請求項４記載の半導体装置製造工程
における塗布液の塗布方法は、前記塗布液としてＳＯ
Ｇ、またはフォトレジストを使用するとともに、前記縁
取り工程における前記半導体基板の回転数を６００〜１
２００ｒｐｍの範囲に設定することを特徴とするもので
ある。

【００１４】また、請求項５記載の半導体装置製造工程
における塗布液の塗布方法は、塗布液を滴下した半導体
基板を回転させることにより、前記塗布液を前記半導体
基板上に塗り広げる半導体装置製造工程における塗布液
の塗布方法において、前記塗布液を滴下した半導体基板
を回転させることにより前記塗布液を前記半導体基板上
に塗り広げるスプレッド工程と、前記半導体基板表面の
周縁部の塗布液を洗浄液によって除去する縁取り工程と
を有し、この縁取り工程が、前記半導体基板の裏面に洗
浄液を供給しつつその洗浄液が前記半導体基板の表面に
回り込む回転数で半導体基板を回転させることにより、
前記半導体基板表面の周縁部の塗布液を洗浄、除去する
第１洗浄工程と、この第１洗浄工程によって前記半導体
基板の表面に回り込み前記周縁部に滞留する洗浄液を除
去する洗浄液除去工程と、前記半導体基板の裏面に洗浄
液を供給しつつその洗浄液が前記半導体基板の表面に回
り込む回転数で半導体基板を回転させることによる前記
半導体基板の裏面から表面周縁部の任意の位置にわたる
塗布液の洗浄、除去を１回または複数回繰り返す第２洗
浄工程と、を有することを特徴とするものである。

【００１５】また、請求項６記載の半導体装置製造工程
における塗布液の塗布方法は、前記洗浄液除去工程で
は、前記半導体基板の裏面への前記洗浄液の供給を停止
させることにより洗浄液の除去を行なうことを特徴とす
るものである。

【００１６】また、請求項７記載の半導体装置製造工程
における塗布液の塗布方法は、前記洗浄液除去工程で
は、前記第１洗浄工程の回転数に比べて高い回転数で前
記半導体基板を回転させることにより前記洗浄液の除去
を行なうことを特徴とするものである。

【００１７】また、請求項８記載の半導体装置製造工程
における塗布液の塗布方法は、前記第２洗浄工程では、
前記第１洗浄工程の回転数に比べて高く、かつ、前記洗
浄液除去工程の回転数に比べて低い回転数で前記半導体
基板を回転させることにより塗布液の洗浄、除去を行な
うことを特徴とするものである。

【００１８】また、請求項９記載の半導体装置製造工程
における塗布液の塗布方法は、塗布液を滴下した半導体
基板を回転させることにより、前記塗布液を前記半導体
基板上に塗り広げる半導体装置製造工程における塗布液
の塗布方法において、前記塗布液を滴下した半導体基板
の周縁部を冷却した状態でこの半導体基板を回転させる
ことにより、前記半導体基板表面の周縁部にその塗布液
の膜厚が前記周縁部以外の箇所における塗布液の膜厚に
比べて薄い部分が形成されるように、前記塗布液を前記
半導体基板上に塗り広げるスプレッド工程と、前記半導
体基板の裏面に洗浄液を供給しつつその洗浄液が前記半
導体基板の表面に回り込む回転数で半導体基板を回転さ
せることにより、前記半導体基板表面の最外周から前記
薄い部分の任意の位置までの範囲内の塗布液を除去する
縁取り工程とを有し、この縁取り工程が、前記半導体基
板の裏面に洗浄液を供給しつつその洗浄液が前記半導体
基板の表面に回り込む回転数で半導体基板を回転させる
ことにより、前記半導体基板表面の最外周から前記薄い
部分の任意の位置までの範囲内の塗布液を除去する第１
洗浄工程と、この第１洗浄工程によって前記半導体基板
の表面に回り込み前記周縁部に滞留する洗浄液を除去す
る洗浄液除去工程と、前記半導体基板の裏面に洗浄液を
供給しつつその洗浄液が前記半導体基板の表面に回り込
む回転数で半導体基板を回転させることによる前記半導
体基板の裏面から表面周縁部の任意の位置にわたる塗布
液の洗浄、除去を１回または複数回繰り返す第２洗浄工
程とを有することを特徴とするものである。

【００１９】

【作用】請求項１に記載の半導体装置製造工程における
塗布液の塗布方法においては、まず、スプレッド工程に
おいて、塗布液を滴下した半導体基板を回転させる際に
その周縁部を冷却した状態にすると、塗布液が半導体基
板上に塗り広げられるとともに、半導体基板表面の周縁
部に塗布液の膜厚がそれ以外の箇所に比べて薄くなる部
分が形成される。ついで、縁取り工程において、半導体
基板の裏面に洗浄液を供給しながら半導体基板を回転さ
せて洗浄液を半導体基板の表面に回り込ませると、半導
体基板表面の塗布液が除去される。その際、塗布液を除
去する範囲を半導体基板の最外周からスプレッド工程で
形成された膜厚の薄い部分までの範囲内に収めることに
より、半導体基板の周縁部や端面における塗布液の縁に
膜厚が厚い状態で残ることがない。

【００２０】また、請求項２に記載の半導体装置製造工
程における塗布液の塗布方法においては、スプレッド工
程における半導体基板の冷却を半導体基板の裏面側に洗
浄液を供給することによって行なうので、スプレッド工
程終了後、洗浄液を供給した状態で回転数の調整を行な
うのみで縁取り工程が行なわれる。

【００２１】また、請求項３に記載の半導体装置製造工
程における塗布液の塗布方法においては、スプレッド工
程で半導体基板上に塗布液を塗り広げるために半導体基
板を高速回転させるのに対して、縁取り工程ではスプレ
ッド工程より回転数を低く設定することにより、洗浄液
の界面エネルギーを利用して洗浄液を半導体基板の裏面
側から表面側に回り込ませる。

【００２２】また、請求項４に記載の半導体装置製造工
程における塗布液の塗布方法においては、塗布液として
ＳＯＧ、またはフォトレジストを使用するとともに、縁
取り工程における半導体基板の回転数を６００〜１２０
０ｒｐｍの範囲に設定することにより、塗布液の除去が
半導体基板周縁部の塗布液の膜厚が薄い部分までの範囲
に収まる。

【００２３】また、請求項５に記載の半導体装置製造工
程における塗布液の塗布方法においては、スプレッド工
程において半導体基板上に塗布液が塗り広げられた後、
縁取り工程において基板表面の周縁部の塗布液が洗浄液
によって除去される。その際、第１洗浄工程において洗
浄液が基板表面に回り込むことによって塗布液が含まれ
た洗浄液が基板周縁部に滞留するが、次の洗浄液除去工
程で洗浄液を除去することにより洗浄液中の塗布液分も
同時に除去される。この状態で第２洗浄工程において再
度洗浄液による塗布液の洗浄、除去を１回または複数回
繰り返すことにより基板表面の周縁部の塗布液が充分に
除去される。したがって、ただ連続的に洗浄液による塗
布液の洗浄、除去を行なう場合に比べて洗浄効率が向上
し、塗布液をより充分に除去できるので、塗布液が薄い
被膜の状態で残るのを防止することができる。

【００２４】また、請求項６に記載の半導体装置製造工
程における塗布液の塗布方法においては、洗浄液除去工
程を半導体基板の裏面への洗浄液の供給を停止させるこ
とにより行なうため、供給停止の間に洗浄液が充分に乾
燥し、洗浄液の除去が効率良く行なわれる。

【００２５】また、請求項７に記載の半導体装置製造工
程における塗布液の塗布方法においては、洗浄液除去工
程を第１洗浄工程の回転数に比べて高い回転数で半導体
を回転させることにより行なうため、洗浄液除去工程に
おいては第１洗浄工程で表面側に回り込んだ洗浄液が遠
心力により振り切られることで除去される。

【００２６】また、請求項８に記載の半導体装置製造工
程における塗布液の塗布方法においては、第２洗浄工程
を第１洗浄工程の回転数に比べて高くかつ洗浄液除去工
程の回転数に比べて低い回転数で半導体基板を回転させ
ることにより行なうため、第２洗浄工程では洗浄液除去
工程のように洗浄液が遠心力で振り切られることなく基
板表面側に回り込む。また、第１洗浄工程に比べて第２
洗浄工程における遠心力の方が大きくなるため、第２洗
浄工程における洗浄液の回り込み距離は第１洗浄工程に
おける回り込み距離よりも小さくなるので、第２洗浄工
程における洗浄液は塗布液に接触しない状態となり、洗
浄効率が高くなる。

【００２７】また、請求項９に記載の半導体装置製造工
程における塗布液の塗布方法においては、スプレッド工
程において塗布液を塗り広げる際にその周縁部を冷却し
た状態にすると、半導体基板表面の周縁部に塗布液の膜
厚が薄くなる部分が形成される。ついで、縁取り工程の
第１洗浄工程において、塗布液を除去する範囲を半導体
基板の最外周からスプレッド工程で形成された膜厚の薄
い部分までの範囲内に収めることにより、半導体基板の
周縁部や端面における塗布液の縁に膜厚が厚い状態で残
ることがない。さらに、洗浄液除去工程で洗浄液ととも
に塗布液分も除去した後、第２洗浄工程において再度塗
布液の洗浄、除去を行なうことにより基板表面の周縁部
の塗布液が充分に除去されるため、塗布液が薄い被膜の
状態でも残ることがない。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１ないし図
３を参照して説明する。図１および図２は第１実施例の
半導体装置製造工程における塗布液の塗布方法を示す図
であって、本実施例の塗布方法は半導体基板の周縁部に
厚い膜厚の塗布液が残ることを防止しようとするもので
ある。なお、本実施例においては塗布液の一例として無
機ＳＯＧを使用した場合について説明する。

【００２９】まず、図１（ａ）に示すように、スピンナ
１上に６インチ径のウエハＷ（半導体基板）をセット
し、その中心部に１〜３ｃｃ程度のＳＯＧ液ｓを滴下す
る。ついで、図１（ｂ）に示すように、このウエハＷを
２０００〜４０００ｒｐｍ程度の回転数で回転させるこ
とにより、ＳＯＧ液ｓをウエハＷ上に平坦に塗り広げ
る。この際、これと同時に裏面洗浄ノズル２からウエハ
Ｗ裏面に向けて洗浄液ｒを吐出させることにより、ウエ
ハＷの裏面側に付着したＳＯＧ液ｓを洗い落とすととも
に、ウエハＷの周縁部を冷却する。ウエハＷの温度は、
冷却前には室温（例えば２４℃程度）とほぼ一致してい
るが、ＳＯＧ液ｓによる冷却によって１〜２℃程度低下
する。なお、ここで用いる洗浄液ｒはＳＯＧ液ｓを溶解
し得る性質を持つものであり、例えばイソプロピルアル
コール（ＩＰＡ）が用いられる。

【００３０】図１（ｃ）は、以上の手順でＳＯＧ膜ｓを
形成したウエハＷの周縁部の様子を観察したものであ
る。ウエハＷ表面の大部分の領域でＳＯＧ膜ｓの膜厚は
均一になるが、ウエハＷ表面の周縁部、特に最外周から
約１ｍｍ程度の領域Ｅ2 では図に示すように膜厚が変動
する。すなわち、ウエハＷ中央部から周縁部に向けて、
膜厚が均一な領域Ｅ1 から膜厚が若干厚い部分ｓ2 がで
き、その外側に膜厚が均一な領域Ｅ1 に比べて膜厚が薄
い部分ｓ3 ができ、ウエハＷの端面にはＳＯＧ膜ｓ4 が
残った状態となる。以上のように、図１（ａ）〜（ｃ）
はウエハＷ上にＳＯＧ液ｓを塗り広げる工程であって、
以降の説明ではスプレッド工程と呼ぶことにする。

【００３１】つぎに、図２（ａ）の状態（図１（ｃ）と
同一）から、ウエハＷの回転数を６００〜１２００ｒｐ
ｍ程度に低下させると同時に、裏面洗浄ノズル２からウ
エハＷの裏面に向けて洗浄液ｒを吐出させる。すると、
ウエハＷの回転数がスプレッド工程における回転数に比
べて低下したため、図２（ｂ）に示すように、洗浄液ｒ
とウエハＷとの界面における界面エネルギー（矢印Ａで
示す）がウエハＷの回転による遠心力（矢印Ｂで示す）
と釣り合う位置Ｃまで洗浄液ｒがウエハＷの表面側に回
り込み、その部分のＳＯＧ膜ｓが除去される。このと
き、洗浄液ｒがウエハＷの表面側に回り込む距離はウエ
ハＷの回転数によって調節することができる。そこで、
洗浄液ｒがウエハＷの表面側に回り込む距離が、ウエハ
Ｗ周縁部のＳＯＧ膜ｓの膜厚が変動する領域Ｅ2 のう
ち、膜厚が薄い領域ｓ3 の範囲内に収まるように６００
〜１２００ｒｐｍの範囲内でウエハＷの回転数を選択す
る。以上のように、図２（ａ）、（ｂ）はウエハＷ表面
周縁部のＳＯＧ膜ｓを除去する工程であって、以降の説
明では縁取り工程と呼ぶことにする。

【００３２】図３は、縁取り工程におけるウエハＷの回
転数とＳＯＧ膜ｓの形状の関係を調査した実験結果を示
すものである。

【００３３】（１）ウエハＷの回転数が３００ｒｐｍ以
下と極端に低い場合、遠心力が極めて小さいため、洗浄
液ｒが不均一に、かつウエハＷ表面のかなり中心部にま
で入り込む現象が生じ、中心部のＳＯＧ膜ｓまでが除去
されてしまうので、使用できないことがわかった。

【００３４】（２）ウエハＷの回転数が３００〜６００
ｒｐｍ程度と低い場合、洗浄液ｒがウエハＷの表面側に
回り込む距離が大きくなり過ぎてしまう。すなわち、図
３（ａ）に示すように、洗浄液ｒがウエハＷの表面側に
回り込む距離が、ウエハＷ周縁部のＳＯＧ膜ｓの膜厚が
変動する領域Ｅ2 のうち、膜厚が薄い部分ｓ3 を通り越
して膜厚の厚い部分ｓ2 、もしくは膜厚が均一な領域Ｅ
1 にまで及ぶため、ＳＯＧ膜ｓの外側に洗浄液ｒが存在
する影響で膜厚が厚くなる領域ｓ5 が極めて盛り上がっ
た状態となる。そして、この極端に膜厚が厚い部分ｓ5
はその後の熱処理によって割れてしまうことがわかっ
た。

【００３５】（３）ウエハＷの回転数が１２００ｒｐｍ
以上と高い場合、洗浄液ｒがウエハＷの表面側にほとん
ど回り込まなくなってしまう。すなわち、２０００ｒｐ
ｍ以上ではウエハＷ端面にＳＯＧ液のほとんどが残置し
たままであり、１３００〜１４００ｒｐｍであっても、
図３（ｂ）に示すように、洗浄液ｒが回り込む位置がウ
エハＷの端面に留まり、ウエハＷ端面のＳＯＧ膜ｓ4 は
元来比較的厚く形成されるため、上記（２）の場合と同
様、洗浄液ｒの影響で膜厚が厚くなる領域ｓ5 がやはり
比較的厚い状態となる。そして、この部分もその後の熱
処理によって割れてしまうことがわかった。

【００３６】（４）ウエハＷの回転数が６００〜１２０
０ｒｐｍ程度の場合、図３（ｃ）に示すように、洗浄液
ｒがウエハＷの表面側に回り込む距離が、ウエハＷ周縁
部のＳＯＧ膜の膜厚が変動する領域Ｅ2 のうち、膜厚が
薄い領域ｓ3 の範囲内に収まる。すると、この領域の膜
厚が薄いために、洗浄液ｒの影響で膜厚が厚くなる領域
ｓ5 もわずかに厚くなるだけであり、回転数が低すぎた
り、高すぎる図３（ａ）、（ｂ）の場合に比べて充分薄
くなる。そして、この部分はその後の熱処理によって割
れないことがわかった。

【００３７】したがって、本実験の結論として、塗布液
として無機ＳＯＧ液を用いた場合に縁取り工程における
ウエハＷの回転数を６００〜１２００ｒｐｍの範囲に設
定するのが最適であることがわかった。

【００３８】第１実施例の塗布方法の特徴点は、縁取り
工程においてウエハＷの回転数を最適化することにより
ＳＯＧ膜ｓの周縁部に膜厚が厚い部分を極力作らないよ
うにするものである。すなわち、従来の塗布方法におい
ては、ウエハ裏面への洗浄液の供給が裏面側のＳＯＧ膜
を除去する目的のみで行なわれており、つまり裏面のＳ
ＯＧ膜を除去できさえすれば良いため、意図的に洗浄液
を表面側に回し込むようなことさえ行なっていなかっ
た。それに対して、本実施例の塗布方法においては、縁
取り工程においてウエハＷの回転数を低下させることで
洗浄液ｒを表面側に回り込ませ、さらに、その回転数を
６００〜１２００ｒｐｍの範囲で最適化することによっ
て回り込み距離を適切に制御し、洗浄液ｒが到達する位
置を前のスプレッド工程で形成しておいた膜厚が薄い部
分ｓ3 の範囲内に収めるようにした。

【００３９】したがって、本実施例の場合、ＳＯＧ膜ｓ
の周縁部に膜厚の極端に厚い部分ができないため、後の
熱処理工程でＳＯＧ膜ｓの熱収縮が生じたとしても、内
部応力が膜中の一部に集中することがなく、ＳＯＧ膜ｓ
が割れることがない。したがって、従来の問題点であっ
たＳＯＧ膜の割れに起因する異物発生を防止することが
でき、デバイスの歩留向上を図ることができる。

【００４０】また、本実施例においては、ウエハＷ裏面
への洗浄液ｒの供給が、従来一般のいわゆる裏面洗浄の
他、ウエハＷ周縁部の冷却による膜厚制御、ウエハＷ表
面側への回り込みによる縁取り、の３つの目的を全て兼
ねており、スプレッド工程から縁取り工程への移行は回
転数の切り替えのみで済むので、ウエハ周縁部の冷却の
ために塗布装置に特別な機構を付加したり、縁取りのた
めに特別な工程を設ける必要がない。したがって、上記
のようなデバイスの歩留向上の効果を得るために、塗布
装置を複雑化する必要がなく、さらに、塗布工程全体の
処理時間も短く維持することができる。

【００４１】なお、第１実施例の塗布方法においては、
塗布液として無機ＳＯＧ液を使用した例について説明し
たが、有機ＳＯＧ液やフォトレジストを用いることもで
き、これらを用いた場合、これら塗布液自体の特性の違
い、または塗布液と洗浄液との組み合わせ等によって最
適なウエハの回転数に無機ＳＯＧ液の場合との多少の差
が生じることは勿論である。しかしながら、ＳＯＧ液や
フォトレジストに対してそれぞれに適した洗浄液を選択
する場合、溶解度や濡れ性の観点からプロセス的に安定
して使用できるように洗浄液を選択すれば、ウエハの回
転数の最適値は６００〜１２００ｒｐｍと自ずと本実施
例とほぼ同等になる。また、回転数について具体的に述
べることはできないが、ポリシラザン等の有機シラン
等、回転塗布法を用いる他の塗布液に対しても本発明を
適用することができる。

【００４２】また、本実施例においてはウエハ周縁部の
冷却を裏面洗浄により行なったが、これに代えて別の冷
却手段を用いてもよい。例えば、通常、塗布装置にはカ
ップ空調機が付設され、このカップ空調機からウエハを
囲むコーターカップ内に層流状の空気が供給されている
ため、この空気の温度をウエハ周縁部で下げることによ
って冷却することも可能である。また、スピンナの温度
を高めに設定しておき、カップ空調の温度を下げるよう
にしてもウエハ周縁部のみを冷却することができる。

【００４３】つぎに、本発明の第２の実施例を図４およ
び図５を参照して説明する。図４および図５は第２実施
例の半導体装置製造工程における塗布液の塗布方法を示
す図であって、本実施例の塗布方法は半導体基板の周縁
部に塗布液が薄い被膜状に残ることを防止しようとする
ものである。なお、本実施例においても第１実施例と同
様、塗布液の一例として無機ＳＯＧを使用した場合につ
いて説明する。

【００４４】まず、図４（ａ）に示すように、スピンナ
１上に６インチ径のウエハＷ（半導体基板）をセット
し、その中心部に１〜３ｃｃ程度のＳＯＧ液ｓを滴下す
る。ついで、図４（ｂ）に示すように、このウエハＷを
２０００〜４０００ｒｐｍ程度の回転数で回転させるこ
とにより、ＳＯＧ液ｓをウエハＷ上に平坦に塗り広げ
る。以上のように、図４（ａ）、（ｂ）はウエハＷ上に
ＳＯＧ液ｓを塗り広げる工程であって、以降の説明では
スプレッド工程と呼ぶことにする。

【００４５】その後、図５（ａ）に示すように、ウエハ
Ｗを４００〜１２００ｒｐｍ程度の回転数で回転させつ
つ裏面洗浄ノズル２からウエハＷ裏面に向けて洗浄液ｒ
を吐出させることにより、ウエハＷの裏面側に付着した
ＳＯＧ液ｓを洗い落とすとともに、洗浄液ｒをウエハＷ
の裏面から表面側の周縁部に回り込ませ（図中破線で示
す）、その部分のＳＯＧ液ｓを洗い落とす（第１洗浄工
程）。また、ここで用いる洗浄液ｒは第１実施例と同様
のものである。なお、図５（ａ）以降の工程はウエハＷ
表面周縁部のＳＯＧ膜ｓを除去する工程であって、以降
の説明では縁取り工程と呼ぶことにする。

【００４６】その後、図５（ｂ）に示すように、ウエハ
Ｗの回転数を２０００〜４０００ｒｐｍ程度に上げるこ
とにより、ウエハＷの表面側に回り込んだ洗浄液ｒを遠
心力で振り切る。また、それと同時に洗浄液ｒの吐出を
停止することにより、洗浄液ｒを除去、乾燥させる。こ
のとき、洗浄液ｒの乾燥に伴って、ウエハＷの表面側に
回り込んだ洗浄液ｒ中に残存していたＳＯＧ液ｓの成分
がウエハＷの周縁部に析出する（洗浄液除去工程）。

【００４７】その後、図５（ｃ）に示すように、再度ウ
エハＷを４２０〜１３００ｒｐｍ程度の回転数で回転さ
せつつ裏面洗浄ノズル２からウエハＷ裏面に向けて洗浄
液ｒを吐出させることにより、洗浄液ｒをウエハＷの裏
面から表面側の周縁部に回り込ませ（図中破線で示
す）、その部分に析出したＳＯＧ液ｓの成分を洗い落と
す（第２洗浄工程）。

【００４８】ここで、上述した（第１洗浄工程の回転数
４００〜１２００ｒｐｍに対して第２洗浄工程の回転数
は４２０〜１３００ｒｐｍ程度）ように、図５（ｃ）に
示す第２洗浄工程におけるウエハＷの回転数は、図５
（ａ）に示す第１洗浄工程における回転数よりも５〜１
０％程度高い回転数を選択することが望ましい。このよ
うに高い回転数を選択することによって、第２洗浄工程
において洗浄液ｒがウエハＷの表面側に回り込む距離
は、第１洗浄工程において回り込む距離に比べて小さく
なる。したがって、第２洗浄工程における洗浄液ｒはＳ
ＯＧ膜ｓに到達しないため、ウエハＷの周縁部にわずか
に残存するＳＯＧ液の成分のみを洗浄することができ、
ウエハＷの周縁部における洗浄効率が高くなる。

【００４９】第２実施例の塗布方法の特徴点は、縁取り
工程のシーケンスを第１洗浄工程、洗浄液除去工程、第
２洗浄工程とすることによりウエハＷの周縁部における
ＳＯＧ液ｓの洗浄をより完全に行なうものである。すな
わち、本実施例の塗布方法においては、第１洗浄工程終
了後、ＳＯＧ液ｓが溶け込んだ洗浄液ｒがウエハＷの周
縁部に滞留するが、次の洗浄液除去工程で洗浄液ｒが一
旦除去され、ついで、第２洗浄工程において再度洗浄液
ｒによる洗浄が行なわれることにより周縁部のＳＯＧ液
ｓの成分が充分に除去される。

【００５０】さらに、第２洗浄工程におけるウエハＷの
回転数を第１洗浄工程における回転数よりも５〜１０％
程度高く設定したことで第２洗浄工程における洗浄液ｒ
をＳＯＧ膜ｓに接触しないようにしたため、ウエハＷの
周縁部におけるＳＯＧ液ｓの洗浄効率をより高くするこ
とができる。したがって、ただ連続的に洗浄液によるＳ
ＯＧ液ｓの洗浄、除去を行なう場合に比べて洗浄効率が
はるかに向上し、ＳＯＧ液ｓをより充分除去できるの
で、ＳＯＧ膜がウエハＷの周縁部に薄い状態で残るのを
防止することができる。

【００５１】したがって、本実施例の塗布方法によって
処理したウエハＷにおいて、例えば後の工程におけるハ
ンドリング等に起因してウエハＷの周縁部が衝撃を受け
るようなことがあったとしても、薄いＳＯＧ膜ｓが剥離
することがなくなる。したがって、従来の問題点であっ
たＳＯＧ膜の剥離に起因する異物発生を防止することが
でき、デバイスの歩留向上を図ることができる。

【００５２】なお、第２実施例の塗布方法においては、
塗布液として無機ＳＯＧ液を使用した例について説明し
たが、これ以外にも有機ＳＯＧ液やフォトレジスト、ポ
リシラザン等の有機シラン等、回転塗布法を用いる他の
塗布液に対しても本発明を適用できることは第１実施例
と同様である。さらに、第１、第２実施例の双方におけ
るスプレッド工程のウエハＷの回転数、裏面洗浄液の吐
出量等、上記以外の種々の条件については適宜設定する
ことができる。

【００５３】また、第１実施例においてはスプレッド工
程の冷却による膜厚制御と縁取り工程における回り込み
距離の制御でウエハＷの周縁部に厚いＳＯＧ膜が形成さ
れることを防止し、第２実施例においては縁取り工程の
３段階処理（第１洗浄、洗浄液除去、第２洗浄）と第
１、第２洗浄工程における回り込み距離の制御で薄いＳ
ＯＧ膜が残ることを防止した。ところが、これら実施例
の方法を単独で実施するのみならず、これら実施例の特
徴点を組み合わせ、すなわち、スプレッド工程における
膜厚制御と縁取り工程における回り込み距離の制御、か
つ、縁取り工程の３段階処理（第１洗浄、洗浄液除去、
第２洗浄）と第１、第２洗浄工程における回り込み距離
の制御を同時に行なうようにしてもよい。このようにす
ると、塗布のシーケンスは多少複雑になるものの、ウエ
ハの周縁部にＳＯＧ膜が厚く形成される場合、薄い被膜
状に残る場合の双方を防止することができ、歩留向上に
対して最適の塗布方法とすることができる。そして、本
発明を半導体集積回路の製造プロセスのみならず、液晶
ディスプレイ基板の製造等、他の半導体装置の製造プロ
セスに適用し得ることも勿論である。

【００５４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、請求項１
に記載の半導体装置製造工程における塗布液の塗布方法
によれば、スプレッド工程において半導体基板の周縁部
を冷却することで半導体基板表面の周縁部に膜厚が薄い
部分を形成し、縁取り工程において洗浄液を半導体基板
の表面に回り込ませ、塗布液を除去する範囲を半導体基
板の最外周から前記膜厚の薄い部分までの範囲内に収め
ることにより、半導体基板上の塗布液の縁に膜厚が厚い
状態で残ることがない。したがって、後の熱処理工程で
塗布膜の熱収縮が生じたとしても塗布膜が割れることが
ないため、従来の問題点であった塗布膜の割れに起因す
る異物発生を防止することができ、デバイスの歩留向上
を図ることができる。

【００５５】また、請求項２に記載の半導体装置製造工
程における塗布液の塗布方法によれば、スプレッド工程
における半導体基板の冷却を半導体基板の裏面側に洗浄
液を供給することによって行なうので、スプレッド工程
終了後、洗浄液を供給した状態で回転数の調整を行なう
のみで縁取り工程を行なうことができる。したがって、
デバイスの歩留向上の効果を得るために、塗布装置を複
雑化する必要がなく、さらに、塗布工程全体の処理時間
も短く維持することができる。

【００５６】また、請求項３に記載の半導体装置製造工
程における塗布液の塗布方法によれば、スプレッド工程
で半導体基板上に塗布液を塗り広げるために半導体基板
を高速回転させるのに対して、縁取り工程ではスプレッ
ド工程より回転数を低く設定するので、洗浄液が半導体
基板の裏面側から表面側に回り込み、塗布液を除去する
範囲を合理的に制御することができる。

【００５７】また、請求項４に記載の半導体装置製造工
程における塗布液の塗布方法によれば、塗布液としてＳ
ＯＧ、またはフォトレジストを使用するとともに、縁取
り工程における半導体基板の回転数を６００〜１２００
ｒｐｍの範囲に設定することにより、塗布液の割れに起
因する異物発生防止に対してＳＯＧ、フォトレジスト塗
布工程における最適な条件で処理を行なうことができ
る。

【００５８】また、請求項５に記載の半導体装置製造工
程における塗布液の塗布方法によれば、縁取り工程の第
１洗浄工程において半導体基板の周縁部に滞留する洗浄
液を次の洗浄液除去工程で除去し、第２洗浄工程におい
て再度洗浄液による塗布液の洗浄、除去を行なうことに
より、ただ連続的に洗浄液による塗布液の洗浄、除去を
行なう場合に比べて塗布液の洗浄効率が向上するため、
塗布液をより充分に除去でき、塗布液が薄い被膜状に残
ることを防止できる。したがって、後の工程で半導体基
板周縁部の塗布膜が割れることがないため、従来の問題
点であった塗布膜の割れに起因する異物発生を防止する
ことができ、デバイスの歩留向上を図ることができる。

【００５９】また、請求項６に記載の半導体装置製造工
程における塗布液の塗布方法によれば、洗浄液除去工程
を半導体基板の裏面への洗浄液の供給を停止させること
により行なうため、供給停止の間に洗浄液が充分に乾燥
し、洗浄液の除去が効率良く行なわれるので、処理時間
を短縮することができる。

【００６０】また、請求項７に記載の半導体装置製造工
程における塗布液の塗布方法によれば、洗浄液除去工程
を第１洗浄工程の回転数に比べて高い回転数で半導体を
回転させることにより行なうため、洗浄液除去工程にお
いては第１洗浄工程で表面側に回り込んだ洗浄液が遠心
力により振り切られることで除去されるので、洗浄液の
除去効率を向上させることができる。

【００６１】また、請求項８に記載の半導体装置製造工
程における塗布液の塗布方法によれば、第１洗浄工程に
比べて第２洗浄工程における遠心力の方が大きくなるた
め、第２洗浄工程における洗浄液の回り込み距離は第１
洗浄工程における回り込み距離よりも小さくなる。した
がって、第２洗浄工程における洗浄液は塗布液に接触し
ない状態となり塗布液の洗浄効率が向上するため、塗布
液が残ることをより確実に防止することができる。

【００６２】また、請求項９に記載の半導体装置製造工
程における塗布液の塗布方法によれば、スプレッド工程
において半導体基板表面の周縁部に塗布液の膜厚が薄く
なる部分を形成し、縁取り工程の第１洗浄工程におい
て、塗布液を膜厚の薄い部分までの範囲内で除去するこ
とにより、塗布液の縁に膜厚が厚い状態で残ることがな
い。さらに、洗浄液除去工程で洗浄液とともに塗布液分
も除去した後、第２洗浄工程において再度塗布液の洗
浄、除去を行なうことにより塗布液が充分に除去される
ため、塗布液が薄い被膜状でも残ることがない。したが
って、半導体基板の周縁部に塗布膜が厚く形成される場
合、薄い被膜状に残る場合の双方を防止でき、歩留向上
に対しては最適の塗布方法とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例である塗布液の塗布方法の
うち、スプレッド工程の手順を示す図である。

【図２】同、塗布液の塗布方法のうち、縁取り工程の手
順を示す図である。

【図３】同、実施例において、縁取り工程におけるウエ
ハの回転数とＳＯＧ膜の形状の関係を調査した実験結果
を示す図である。

【図４】本発明の第２実施例である塗布液の塗布方法の
うち、スプレッド工程の手順を示す図である。

【図５】同、塗布液の塗布方法のうち、縁取り工程の手
順を示す図である。

【図６】従来の一例である塗布液の塗布方法の手順を示
す図である。

【符号の説明】

１ スピンナ ２ 裏面洗浄ノズル Ｗ ウエハ（半導体基板） ｓ ＳＯＧ液（塗布液） ｒ 洗浄液 Ｅ1 膜厚が均一な領域 Ｅ2 膜厚が変動する領域 ｓ1 膜厚が均一な部分 ｓ2 膜厚が厚い部分 ｓ3 膜厚が薄い部分 ｓ4 端面に残存する部分 ｓ5 洗浄液の影響で膜厚が厚くなる部分

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塗布液を滴下した半導体基板を回転させ
   ることにより、前記塗布液を前記半導体基板上に塗り広
   げる半導体装置製造工程における塗布液の塗布方法にお
   いて、 前記塗布液を滴下した半導体基板の周縁部を冷却した状
   態でこの半導体基板を回転させることにより、前記半導
   体基板表面の周縁部にその塗布液の膜厚が前記周縁部以
   外の箇所における塗布液の膜厚に比べて薄い部分が形成
   されるように、前記塗布液を前記半導体基板上に塗り広
   げるスプレッド工程と、 前記半導体基板の裏面に洗浄液を供給しつつその洗浄液
   が前記半導体基板の表面に回り込む回転数で半導体基板
   を回転させることにより、前記半導体基板表面の最外周
   から前記薄い部分の任意の位置までの範囲内の塗布液を
   除去する縁取り工程と、 を有することを特徴とする半導体装置製造工程における
   塗布液の塗布方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体装置製造工程に
   おける塗布液の塗布方法において、 前記半導体基板の周縁部の冷却を、半導体基板の裏面側
   周縁部に洗浄液を供給することによって行なうことを特
   徴とする半導体装置製造工程における塗布液の塗布方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の半導体装置製
   造工程における塗布液の塗布方法において、 前記縁取り工程における前記半導体基板の回転数を、前
   記スプレッド工程における前記半導体基板の回転数に比
   べて低く設定することを特徴とする半導体装置製造工程
   における塗布液の塗布方法。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３に記載の半導体装置製
   造工程における塗布液の塗布方法において、 前記塗布液としてＳＯＧ、またはフォトレジストを使用
   するとともに、前記縁取り工程における前記半導体基板
   の回転数を６００〜１２００ｒｐｍの範囲に設定するこ
   とを特徴とする半導体装置製造工程における塗布液の塗
   布方法。
5. 【請求項５】 塗布液を滴下した半導体基板を回転させ
   ることにより、前記塗布液を前記半導体基板上に塗り広
   げる半導体装置製造工程における塗布液の塗布方法にお
   いて、 前記塗布液を滴下した半導体基板を回転させることによ
   り前記塗布液を前記半導体基板上に塗り広げるスプレッ
   ド工程と、 前記半導体基板表面の周縁部の塗布液を洗浄液によって
   除去する縁取り工程とを有し、 この縁取り工程が、前記半導体基板の裏面に洗浄液を供
   給しつつその洗浄液が前記半導体基板の表面に回り込む
   回転数で半導体基板を回転させることにより、前記半導
   体基板表面の周縁部の塗布液を洗浄、除去する第１洗浄
   工程と、 この第１洗浄工程によって前記半導体基板の表面に回り
   込み前記周縁部に滞留する洗浄液を除去する洗浄液除去
   工程と、 前記半導体基板の裏面に洗浄液を供給しつつその洗浄液
   が前記半導体基板の表面に回り込む回転数で半導体基板
   を回転させることによる前記半導体基板の裏面から表面
   周縁部の任意の位置にわたる塗布液の洗浄、除去を１回
   または複数回繰り返す第２洗浄工程と、 を有することを特徴とする半導体装置製造工程における
   塗布液の塗布方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の半導体装置製造工程に
   おける塗布液の塗布方法において、 前記洗浄液除去工程では、前記半導体基板の裏面への前
   記洗浄液の供給を停止させることにより洗浄液の除去を
   行なうことを特徴とする半導体装置製造工程における塗
   布液の塗布方法。
7. 【請求項７】 請求項５または６に記載の半導体装置製
   造工程における塗布液の塗布方法において、 前記洗浄液除去工程では、前記第１洗浄工程の回転数に
   比べて高い回転数で前記半導体基板を回転させることに
   より前記洗浄液の除去を行なうことを特徴とする半導体
   装置製造工程における塗布液の塗布方法。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の半導体装置製造工程に
   おける塗布液の塗布方法において、 前記第２洗浄工程では、前記第１洗浄工程の回転数に比
   べて高く、かつ、前記洗浄液除去工程の回転数に比べて
   低い回転数で前記半導体基板を回転させることにより前
   記塗布液の洗浄、除去を行なうことを特徴とする半導体
   装置製造工程における塗布液の塗布方法。
9. 【請求項９】 塗布液を滴下した半導体基板を回転させ
   ることにより、前記塗布液を前記半導体基板上に塗り広
   げる半導体装置製造工程における塗布液の塗布方法にお
   いて、 前記塗布液を滴下した半導体基板の周縁部を冷却した状
   態でこの半導体基板を回転させることにより、前記半導
   体基板表面の周縁部にその塗布液の膜厚が前記周縁部以
   外の箇所における塗布液の膜厚に比べて薄い部分が形成
   されるように、前記塗布液を前記半導体基板上に塗り広
   げるスプレッド工程と、 前記半導体基板の裏面に洗浄液を供給しつつその洗浄液
   が前記半導体基板の表面に回り込む回転数で半導体基板
   を回転させることにより、前記半導体基板表面の最外周
   から前記薄い部分の任意の位置までの範囲内の塗布液を
   除去する縁取り工程とを有し、 この縁取り工程が、前記半導体基板の裏面に洗浄液を供
   給しつつその洗浄液が前記半導体基板の表面に回り込む
   回転数で半導体基板を回転させることにより、前記半導
   体基板表面の最外周から前記薄い部分の任意の位置まで
   の範囲内の塗布液を洗浄、除去する第１洗浄工程と、 この第１洗浄工程によって前記半導体基板の表面に回り
   込み前記周縁部に滞留する洗浄液を除去する洗浄液除去
   工程と、 前記半導体基板の裏面に洗浄液を供給しつつその洗浄液
   が前記半導体基板の表面に回り込む回転数で半導体基板
   を回転させることによる前記半導体基板の裏面から表面
   周縁部の任意の位置にわたる塗布液の洗浄、除去を１回
   または複数回繰り返す第２洗浄工程と、 を有することを特徴とする半導体装置製造工程における
   塗布液の塗布方法。