JPH1041206A - 半導体処理装置および処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、フォトレジスト処理装置において、
半導体ウェーハの裏面にまで回り込んだ不要なフォトレ
ジストだけを完全に除去できるようにすることを最も主
要な特徴とする。 【解決手段】たとえば、駆動機構１３によってバキュー
ムチャック１２上に保持された半導体ウェーハＨＷを２
０００回転／分の回転速度で回転させる。そして、供給
ノズル１４よりポジ型のフォトレジストを滴下し、半導
体ウェーハＨＷの全面にわたって均一な膜厚でフォトレ
ジスト膜１６を形成する。この後、除去装置１５の露光
装置１５ａを用いて、半導体ウェーハＨＷの裏面の周辺
部にのみ紫外線を照射し、半導体ウェーハＨＷの裏面の
レジストだけを感光させる。次いで、噴射ノズル１５ｂ
より半導体ウェーハＨＷの裏面の周辺部に現像液を噴射
し、該ウェーハＨＷの裏面の不要なレジストだけを除去
する構成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、たとえば半導体
処理装置および処理方法に関するもので、特に、半導体
ウェーハの裏面にまで回り込んだ不要なフォトレジスト
の除去に用いられるものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスの微細化が進むに
つれて、微細加工技術も進歩すると同時に、デリケート
にもなっている。たとえば、半導体ウェーハ上に形成さ
れた薄膜をフォトレジストをマスクとして加工するドラ
イエッチングにおいては、該エッチング特性が、マスク
のパターンやエッチングすべき膜とマスクとの面積比
（マスク被覆率）に影響される。

【０００３】また、微細化が進むにつれてパーティクル
に対する感度も敏感になっており、従来ではあまり問題
にならなかった、半導体ウェーハの最外周（ウェーハベ
ベル部）での制御性も重要になりつつある。

【０００４】たとえば、微細加工時（ドライエッチング
時）においては、ウェーハの温度制御性を向上させるた
めに、半導体ウェーハを温調された載置台（電極）に固
定して加工する方法が一般的となっている。そして、そ
の固定の方法も、ウェーハの最外周を爪やリングで物理
的に固定するクランピング方式から、ウェーハと電極と
の間に静電気を誘起し、この静電引力を利用することで
非接触で固定できる静電チャック方式が使われ始めてい
る。

【０００５】ただし、この方法の場合、ウェーハの最外
周もプラズマに晒されるが、ウェーハの最外周まで充分
に温調されない場合が多く、ウェーハの最外周でのエッ
チング特性はほとんど制御されていない。

【０００６】これに対し、マスクとなるべきフォトレジ
ストは、ウェーハの外周の１〜３ｍｍ程度の部分が除去
されるようになっている。これは、フォトレジストの塗
布、露光、現像された半導体ウェーハをドライエッチン
グ装置で処理する場合、ウェーハはカセットなどに挿入
されて搬送されることになるが、従来は搬送装置の精度
があまり高くないために、搬送の際にウェーハの最外周
がカセットと接触してレジストが剥がれることによって
パーティクルが発生するのを防ぐためである。

【０００７】しかし、最近では、搬送装置の精度も向上
しているので、必ずしもウェーハの最外周のレジストを
除去する必要はなくなってきている。さらに、上述した
ように、ドライエッチングの工程では、ウェーハの最外
周はそれよりも内側の制御性を向上させる代償として制
御されておらず、この部分もレジストに覆われているこ
とが必要となってきており、そのための検討が進められ
ている。

【０００８】たとえば、プラズマに晒されることによ
り、場合によっては、レジストが除去されたウェーハの
外周において表面が剣山状に荒れる、いわゆる、ブラッ
クシリコン現象が発生する。

【０００９】ところが、ウェーハの裏面にまで回り込ん
だフォトレジストは、ドライエッチング装置内にウェー
ハが載置されたときに平坦性を損う要因になったり、載
置台側に剥がれ落ち、半導体製造工程で特に嫌われるパ
ーティクルの原因となるために必ず除去しなければなら
ない。

【００１０】図４は、上記した半導体ウェーハの裏面に
まで回り込んだフォトレジストを除去するようにしてな
る、従来のフォトレジスト処理装置の概略構成を示すも
のである。

【００１１】このフォトレジスト処理装置の場合、半導
体ウェーハＨＷは、チャンバ１内に設けられたバキュー
ムチャック２上に保持される。このバキュームチャック
２は、駆動機構３によって回転されるようになってい
る。

【００１２】そして、上記バキュームチャック２の上方
には、上記半導体ウェーハＨＷに向けてフォトレジスト
を供給するための供給ノズル４が設けられている。ま
た、上記チャンバ１には、それぞれ、処理ガスを廃棄す
るための排気路１ａおよび処理液を廃棄するための排液
路１ｂが設けられている。

【００１３】一方、上記バキュームチャック２の下方に
は、半導体ウェーハＨＷの裏面にレジストの溶媒を噴射
するための噴射ノズル５が設けられている。たとえば、
駆動機構３によってバキュームチャック２上に保持され
た半導体ウェーハＨＷを２０００回転／分で回転させた
状態において、該半導体ウェーハＨＷのほぼ回転の中心
に対して、供給ノズル４よりフォトレジストが滴下され
る。

【００１４】すると、レジストは遠心力によって半導体
ウェーハＨＷの全面に広がり、均一に塗布される。これ
により、たとえば図５に示すように、半導体ウェーハＨ
Ｗの全面にわたって均一な膜厚でフォトレジスト膜６が
形成される。また、このとき、若干のレジストが半導体
ウェーハＨＷの裏面にまで回り込む。

【００１５】そこで、供給ノズル４からのフォトレジス
トの供給を停止するとともに、半導体ウェーハＨＷの回
転をストップさせた後、今度は、駆動機構３によってバ
キュームチャック２上に保持された半導体ウェーハＨＷ
を５００回転／分で回転させる。

【００１６】そして、半導体ウェーハＨＷの裏面に向け
て、噴射ノズル５よりフォトレジストの溶媒を噴射させ
る。これにより、たとえば図６に示すように、半導体ウ
ェーハＨＷの裏面にまで回り込んだ不要なフォトレジス
トが除去される。

【００１７】こうして、裏面にまで回り込んだフォトレ
ジストが除去された後、半導体ウェーハＨＷは、上記チ
ャンバ１内より次の工程へと送り出される。なお、上記
の処理により生じた処理ガスおよび処理液は、それぞ
れ、上記チャンバ１の排気路１ａおよび排液路１ｂより
廃棄される。

【００１８】しかしながら、上記した方法では、ウェー
ハベベル部のわずかな形状の差や溶媒を噴射する際のわ
ずかな差（たとえば、回転速度の安定性または噴射強度
の安定性など）によって溶媒の回り込み方に違いが生じ
る。このため、たとえば図７に示すように、ウェーハＨ
Ｗの表面のレジスト膜６が部分的に除去されて、レジス
トの欠如部７ができるという問題があった。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
においては、半導体ウェーハの裏面にまで回り込んだ不
要なフォトレジストを除去するために、半導体ウェーハ
の裏面にレジストの溶媒を噴射するようにした方法の場
合、半導体ウェーハの表面のレジスト膜までもが部分的
に除去されてしまうという問題があった。

【００２０】そこで、この発明は、半導体ウェーハの裏
面にまで回り込んだ不要なフォトレジストだけを完全に
除去でき、品位および品質を向上することが可能な半導
体処理装置および処理方法を提供することを目的として
いる。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の半導体処理装置にあっては、ポジ型フ
ォトレジストが表面にスピンコートされた半導体ウェー
ハの裏面にのみ光を照射し、該ウェーハの裏面に回り込
んだ前記フォトレジストだけを感光させるための光学手
段と、現像液を吹き付けることによって、前記光学手段
からの光の照射により感光された、前記半導体ウェーハ
の裏面に回り込んだ前記フォトレジストだけを選択的に
除去する処理手段とから構成されている。

【００２２】また、この発明の半導体処理装置にあって
は、半導体ウェーハを保持する保持手段と、この保持手
段によって保持された前記半導体ウェーハを定速回転さ
せる駆動手段と、この駆動手段により定速回転される前
記半導体ウェーハの表面にポジ型フォトレジストを塗布
する塗布手段と、この塗布手段によって前記ポジ型フォ
トレジストを塗布した後、前記半導体ウェーハの裏面に
のみ光を照射し、該ウェーハの裏面に回り込んだ前記フ
ォトレジストだけを感光させるための光学手段と、この
光学手段からの光の照射により感光された、前記半導体
ウェーハの裏面に回り込んだ前記フォトレジストだけ
を、現像液を吹き付けることによって選択的に除去する
処理手段とから構成されている。

【００２３】また、この発明の半導体処理方法にあって
は、ポジ型フォトレジストが表面にスピンコートされた
半導体ウェーハの裏面のみに光を照射して、該ウェーハ
の裏面に回り込んだ前記フォトレジストだけを感光させ
る工程と、現像液を吹き付けることによって、前記光の
照射により感光された、前記半導体ウェーハの裏面に回
り込んだ前記フォトレジストだけを選択的に除去する工
程とからなっている。

【００２４】さらに、この発明の半導体処理方法にあっ
ては、半導体ウェーハを保持する工程と、この保持され
た前記半導体ウェーハを定速回転させる工程と、この定
速回転される前記半導体ウェーハの表面にポジ型フォト
レジストを塗布する工程と、この工程の後、前記半導体
ウェーハの裏面にのみ光を照射し、該ウェーハの裏面に
回り込んだ前記フォトレジストだけを感光させる工程
と、この感光された、前記半導体ウェーハの裏面に回り
込んだ前記フォトレジストだけを、現像液を吹き付ける
ことによって選択的に除去する工程とからなっている。

【００２５】この発明の半導体処理装置および処理方法
によれば、半導体ウェーハの最外周の形状やフォトレジ
ストの塗布の状態などによらず、ウェーハの裏面にまで
回り込んだ不要なレジストだけを確実に除去できるよう
になる。これにより、半導体ウェーハの表面のフォトレ
ジストを損うことなく、しかも、ウェーハの最外周をレ
ジストによって保護することが可能となるものである。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の
一形態にかかる、フォトレジスト処理装置（スピンコー
タ）の概略構成を示すものである。

【００２７】このフォトレジスト処理装置において、半
導体ウェーハＨＷは、チャンバ（処理室）１１内に設け
られたバキュームチャック（保持手段）１２上に保持さ
れる。このバキュームチャック１２は、駆動機構（駆動
手段）１３によって定速回転されるようになっている。

【００２８】そして、上記バキュームチャック１２の上
方には、上記半導体ウェーハＨＷの表面に向けて、ポジ
型のフォトレジストを供給するための供給ノズル（塗布
手段）１４が設けられている。

【００２９】また、上記チャンバ１１には、それぞれ、
処理ガスを廃棄するための排気路１１ａおよび処理液を
廃棄するための排液路１１ｂが設けられている。一方、
上記バキュームチャック１２の下方には、半導体ウェー
ハＨＷの裏面にまで回り込んだ不要なレジストを除去す
るための、除去装置１５が設けられている。

【００３０】上記除去装置１５は、たとえば、半導体ウ
ェーハＨＷの最外周（ウェーハベベル部）を除く、裏面
の周辺部のレジストだけを感光させるために、図示して
いない水銀灯（光源）からの紫外線を光ファイバ（光学
系）を用いて照射する露光装置（光学手段）１５ａと、
感光されたレジストを現像するために、半導体ウェーハ
ＨＷの裏面の周辺部に現像液を吹き付ける噴射ノズル
（処理手段）１５ｂとから構成されている。

【００３１】上記露光装置１５ａの、少なくとも光ファ
イバは、上記半導体ウェーハＨＷの径の内側で、該ウェ
ーハＨＷのベベル部を除く裏面の周辺部に対してのみ光
を照射するような角度、たとえば、該ウェーハＨＷの水
平面に対して９０度以下の角度で設けられている。

【００３２】さて、上記した構成のフォトレジスト処理
装置においては、まず、駆動機構１３によってバキュー
ムチャック１２上に保持された半導体ウェーハＨＷが、
たとえば、２０００回転／分の回転速度で回転される。

【００３３】この状態において、該半導体ウェーハＨＷ
のほぼ回転の中心に対して、供給ノズル１４よりフォト
レジストが滴下される。すると、レジストは遠心力によ
って半導体ウェーハＨＷの全面に広がり、均一に塗布さ
れる。これにより、半導体ウェーハＨＷの全面にわたっ
て均一な膜厚でフォトレジスト膜１６が形成される。

【００３４】この後、半導体ウェーハＨＷの回転はその
ままにして、供給ノズル１４からのフォトレジストの供
給のみを停止した状態において、たとえば図２（ａ）に
示すように、上記除去装置１５の露光装置１５ａを用い
て、半導体ウェーハＨＷの裏面の周辺部にのみ紫外線Ｕ
Ｖを５秒ほど照射する。

【００３５】このとき、紫外線ＵＶは、半導体ウェーハ
ＨＷの径の内側より、なるべく９０度以下の角度で照射
されるようにする。これにより、半導体ウェーハＨＷ上
に形成されたフォトレジスト膜１６のうち、紫外線ＵＶ
の照射された、半導体ウェーハＨＷのウェーハベベル部
を除く裏面の周辺部のレジスト（図示斜線部分）だけが
感光（露光）される。

【００３６】続いて、たとえば図２（ｂ）に示すよう
に、上記除去装置１５の噴射ノズル１５ｂを用いて、半
導体ウェーハＨＷの裏面の周辺部に現像液Ｄを噴射す
る。これにより、半導体ウェーハＨＷの裏面の周辺部に
おける、紫外線ＵＶが照射されて露光された部分のレジ
ストだけが現像されて除去される。

【００３７】この場合、現像液Ｄが半導体ウェーハＨＷ
の表面側に回り込んだとしても、未露光部分の、半導体
ウェーハＨＷのウェーハベベル部を含む、表面側のフォ
トレジスト膜１６が除去されることはない。

【００３８】こうして、半導体ウェーハＨＷの裏面にま
で回り込んだ不要なフォトレジストのみが完全に除去さ
れた後、上記の処理により生じた処理ガスおよび処理液
がそれぞれ排気路１１ａおよび排液路１１ｂより廃棄さ
れるとともに、該ウェーハＨＷはチャンバ１１内より取
り出されて次の工程へと送り出される。

【００３９】図３は、上記したフォトレジスト処理装置
により処理された半導体ウェーハＨＷを概略的に示すも
のである。なお、同図（ａ）は半導体ウェーハＨＷの断
面図であり、同図（ｂ）は同じく平面図である。

【００４０】このように、半導体ウェーハＨＷの裏面に
まで回り込んだ不要なレジストのみが完全に除去され、
しかも、従来技術では制御できなかった、半導体ウェー
ハＨＷの表面のレジスト膜１６が部分的に除去されて、
レジストの欠如部ができるのを防ぐことが可能となっ
た。

【００４１】上記したように、半導体ウェーハのウェー
ハベベル部の形状やフォトレジスト膜の状態などによら
ず、ウェーハの裏面にまで回り込んだ不要なレジストだ
けを確実に除去できるようにしている。

【００４２】すなわち、半導体ウェーハの裏面側より光
を照射して、該ウェーハの裏面に回り込んだフォトレジ
ストだけを露光させた後、それを現像することで除去す
るようにしている。これにより、露光させた部分だけを
選択的に除去できるようになる。したがって、半導体ウ
ェーハの裏面にまで回り込んだ不要なフォトレジストだ
けを完全に除去することが可能となるとともに、未露光
部分のレジストを確実に残存させることが可能となるた
め、半導体ウェーハの表面のフォトレジストを損うとい
った不具合を改善できるようになるものである。

【００４３】しかも、ウェーハベベル部をレジストによ
って保護できるようになるため、たとえば、ドライエッ
チング装置で処理する場合にも、半導体ウェーハのベベ
ル部の表面が剣山状に荒れたりするのを防ぐことが可能
となるものである。

【００４４】なお、上記した本発明の実施の一形態にお
いては、半導体ウェーハＨＷの表面へのフォトレジスト
膜の形成と半導体ウェーハＨＷの裏面に回り込んだ不要
なレジストの除去とを同一のチャンバ内で行うようにし
た場合について説明したが、これに限らず、たとえばレ
ジストの塗布、露光、および、現像をそれぞれ別個に、
または、任意に組み合わせて、異なるチャンバを用いて
行うようにすることもできる。

【００４５】また、水銀灯からの紫外線を照射すること
によってレジストを感光させる場合に限らず、たとえば
レジストを感光できる波長の光を含むものであればよ
く、レーザやその他の光源を用いることも可能である。

【００４６】また、半導体ウェーハの裏面にのみ光を照
射できるものであればよく、光ファイバ以外の方法を採
用することも容易に可能である。さらに、より精密な制
御を実現する方法としては、たとえば、光ファイバから
の光をレンズを用いて絞り込み、かつ、その絞り込んだ
光を自由に動かせるようにすることで、ウェーハベベル
部のレジストを微妙に露光できるようにすることなども
考えられる。その他、この発明の要旨を変えない範囲に
おいて、種々変形実施可能なことは勿論である。

【００４７】

【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、半導体ウェーハの裏面にまで回り込んだ不要なフォ
トレジストだけを完全に除去でき、品位および品質を向
上することが可能な半導体処理装置および処理方法を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の一形態にかかる、フォトレジ
スト処理装置の構成を示す概略断面図。

【図２】同じく、かかる処理の方法を説明するために示
す概略図。

【図３】同じく、かかる方法によって処理された半導体
ウェーハの概略図。

【図４】従来技術とその問題点を説明するために示す、
フォトレジスト処理装置の概略断面図。

【図５】同じく、かかる処理の方法を説明するために示
す半導体ウェーハの概略断面図。

【図６】同じく、かかる処理の方法を説明するために示
す半導体ウェーハの概略断面図。

【図７】同じく、かかる方法によって処理された半導体
ウェーハの概略平面図。

【符号の説明】

１１…チャンバ １１ａ…排気路 １１ｂ…排液路 １２…バキュームチャック １３…駆動機構 １４…供給ノズル １５…除去装置 １５ａ…露光装置 １５ｂ…噴射ノズル １６…フォトレジスト膜 ＨＷ…半導体ウェーハ

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポジ型フォトレジストが表面にスピンコ
   ートされた半導体ウェーハの裏面にのみ光を照射し、該
   ウェーハの裏面に回り込んだ前記フォトレジストだけを
   感光させるための光学手段と、 現像液を吹き付けることによって、前記光学手段からの
   光の照射により感光された、前記半導体ウェーハの裏面
   に回り込んだ前記フォトレジストだけを選択的に除去す
   る処理手段とを具備したことを特徴とする半導体処理装
   置。
2. 【請求項２】 前記光学手段および前記処理手段は、前
   記半導体ウェーハの表面にポジ型フォトレジストをスピ
   ンコートする同一処理室内に設けられることを特徴とす
   る請求項１に記載の半導体処理装置。
3. 【請求項３】 半導体ウェーハを保持する保持手段と、 この保持手段によって保持された前記半導体ウェーハを
   定速回転させる駆動手段と、 この駆動手段により定速回転される前記半導体ウェーハ
   の表面にポジ型フォトレジストを塗布する塗布手段と、 この塗布手段によって前記ポジ型フォトレジストを塗布
   した後、前記半導体ウェーハの裏面にのみ光を照射し、
   該ウェーハの裏面に回り込んだ前記フォトレジストだけ
   を感光させるための光学手段と、 この光学手段からの光の照射により感光された、前記半
   導体ウェーハの裏面に回り込んだ前記フォトレジストだ
   けを、現像液を吹き付けることによって選択的に除去す
   る処理手段とを具備したことを特徴とする半導体処理装
   置。
4. 【請求項４】 前記光学手段は、前記ポジ型フォトレジ
   ストを露光させる波長の光を含む光を発生する光源と、
   この光源からの光を前記半導体ウェーハの裏面に照射す
   る光学系とからなることを特徴とする請求項１または請
   求項３のいずれかに記載の半導体処理装置。
5. 【請求項５】 前記光源としては、水銀灯が用いられる
   ことを特徴とする請求項４に記載の半導体処理装置。
6. 【請求項６】 前記光学系としては、光ファイバが用い
   られることを特徴とする請求項４に記載の半導体処理装
   置。
7. 【請求項７】 前記光ファイバは、前記半導体ウェーハ
   の径の内側に設けられることを特徴とする請求項６に記
   載の半導体処理装置。
8. 【請求項８】 前記光ファイバは、前記半導体ウェーハ
   の最外周を除く裏面の周辺部に対して光を照射するよう
   な角度で設けられることを特徴とする請求項６に記載の
   半導体処理装置。
9. 【請求項９】 前記光ファイバは、前記半導体ウェーハ
   の水平面に対して９０度以下の角度で設けられることを
   特徴とする請求項６に記載の半導体処理装置。
10. 【請求項１０】 ポジ型フォトレジストが表面にスピン
    コートされた半導体ウェーハの裏面のみに光を照射し
    て、該ウェーハの裏面に回り込んだ前記フォトレジスト
    だけを感光させる工程と、 現像液を吹き付けることによって、前記光の照射により
    感光された、前記半導体ウェーハの裏面に回り込んだ前
    記フォトレジストだけを選択的に除去する工程とからな
    ることを特徴とする半導体処理方法。
11. 【請求項１１】 前記半導体ウェーハの裏面への光の照
    射および現像液の吹き付けは、前記半導体ウェーハの表
    面にポジ型フォトレジストをスピンコートする同一処理
    室内にて行われることを特徴とする請求項１０に記載の
    半導体処理方法。
12. 【請求項１２】 半導体ウェーハを保持する工程と、 この保持された前記半導体ウェーハを定速回転させる工
    程と、 この定速回転される前記半導体ウェーハの表面にポジ型
    フォトレジストを塗布する工程と、 この工程の後、前記半導体ウェーハの裏面にのみ光を照
    射し、該ウェーハの裏面に回り込んだ前記フォトレジス
    トだけを感光させる工程と、 この感光された、前記半導体ウェーハの裏面に回り込ん
    だ前記フォトレジストだけを、現像液を吹き付けること
    によって選択的に除去する工程とからなることを特徴と
    する半導体処理方法。
13. 【請求項１３】 前記ポジ型フォトレジストを感光させ
    る工程は、該フォトレジストを露光させる波長の光を含
    む光源からの光を、光学系を用いて照射するものである
    ことを特徴とする請求項１０または請求項１２のいずれ
    かに記載の半導体処理方法。
14. 【請求項１４】 前記ポジ型フォトレジストを感光させ
    る工程は、水銀灯の光を光ファイバを用いて照射するも
    のであることを特徴とする請求項１０または請求項１２
    のいずれかに記載の半導体処理方法。
15. 【請求項１５】 前記半導体ウェーハの裏面への光の照
    射は、該半導体ウェーハの径の内側から行われることを
    特徴とする請求項１０または請求項１２のいずれかに記
    載の半導体処理方法。
16. 【請求項１６】 前記半導体ウェーハの裏面への光の照
    射は、該半導体ウェーハの最外周を除く裏面の周辺部に
    対して行われることを特徴とする請求項１０または請求
    項１２のいずれかに記載の半導体処理方法。
17. 【請求項１７】 前記半導体ウェーハの裏面への光の照
    射は、該半導体ウェーハの水平面に対して９０度以下の
    角度で行われることを特徴とする請求項１０または請求
    項１２のいずれかに記載の半導体処理方法。