JPH11276972A - レジストコーティング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 膜厚の面内均一性が良好で、ウエハ毎の膜厚
ばらつきが少ないようにして、レジスト膜をウエハ上に
塗布できるレジスト塗布装置を提供する。 【解決手段】 本装置８０は、ウエハを保持しつつ回転
するスピンチャック１２と、スピンチャックを覆うコー
タカップ１６と、コータカップを温調するコータカップ
温調器５８とを備え、コータカップ温調器でコータカッ
プを温調しつつレジストをウエハ上に滴下し、次いでス
ピンチャックを介してウエハを回転させることにより、
ウエハ上にレジスト膜を塗布する。塗布した後、ウエハ
の周縁部上面及びウエハ下面をそれぞれ表面エッジリン
スノズル２０及び裏面リンスノズル２２によりリンス液
でリンスする。本装置は、表面エッジリンスノズル、及
び裏面リンスノズルに供給するリンス液の温度を調整す
るリンス液温調器８２、８４と、リンス液の温度がコー
タカップの温度と同じ温度になるようにリンス液の温度
を制御する制御装置８６とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レジストコーティ
ング装置に関し、更に詳細には、膜厚の面内均一性が良
好で、ウエハ毎の膜厚ばらつきが少ないようにして、フ
ォトレジスト膜をウエハ上に塗布できるレジストコーテ
ィング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置を製造する過程では、フォト
リソグラフィとエッチングによりパターニングする工程
が多数実施される。フォトリソグラフィでは、パターニ
ングするウエハ上に薄膜のフォトレジスト膜を塗布する
ことが必要である。ウエハ上に薄いフォトレジスト膜を
成膜する工程では、回転式レジストコーティング装置、
いわゆるスピンコータが多用されている。スピンコータ
は、フォトレジストをウエハ中央部に滴下した後、ウエ
ハを所定の回転数で回転させ、フォトレジストに作用す
る遠心力を利用してフォトレジストをウエハ上に薄く引
き延ばし、ウエハ全面に均一な膜厚のフォトフォトレジ
スト薄膜を形成する装置である。

【０００３】ここで、図４を参照して、従来のスピンコ
ータの構成と機能を説明する。従来のスピンコータ１０
は、真空吸着又は静電吸着によりウエハを吸着保持しつ
つ回転するスピンチャック１２、スピンチャック１２を
回転させるスピンモータ１４、及び、スピンチャック１
２を覆うコータカップ１６を備えている。更に、スピン
コータ１０は、コータカップ１６の上部開口からフォト
レジストを滴下するコーティングノズル１８、フォトレ
ジスト膜を塗布したウエハのエッジ（周縁部）の上面を
リンス液でリンスする表面エッジリンスノズル２０、及
びウエハの下面をリンスする裏面リンスノズル２２を有
する。リンス液には、通常、シンナーが使用される。表
面エッジリンスノズル２０によるリンスは、ウエハ周辺
部のフォトレジストを洗浄、除去するために行われ、裏
面リンスノズル２２によるリンスは、ウエハ裏面に付着
したフォトレジストを洗浄、除去するために行われる。
ウエハ上に成膜されたフォトレジスト以外の過剰なフォ
トレジスト及びリンス廃液は、コータカップ１６の底部
から廃液管２４により排出され、またコータカップ１６
は、コータカップ１６の底部から排気管２６を介して排
気される。

【０００４】スピンコータ１０は、コーティングノズル
１８にフォトレジストを供給するフォトレジスト供給装
置３０と、表面エッジリンスノズル２０及び裏面リンス
ノズル２２にリンス液を供給するリンス液供給装置３２
とを備えている。

【０００５】フォトレジスト供給装置３０は、フォトレ
ジストを収容するフォトレジストボトル３４と、フォト
レジストボトル３４からフォトレジストを汲み上げるフ
ォトレジスト・ポンプ３６と、フォトレジスト・ポンプ
３６から汲み出されたフォトレジストを濾過するフィル
タ３８と、開閉弁４２と、フォトレジストの温度を調整
するフォトレジスト温調器４０とを順次に備え、フォト
レジスト供給管４４を介してコーティングノズル１８に
接続されている。リンス液供給装置３２は、リンス液と
して使用されるシンナーを収容したキャニスター缶４６
と、窒素ガスを送入してシンナーを圧送するためにキャ
ニスター缶４６に取り付けられた窒素ガス送入口４８と
を備え、キャニスター缶４６に窒素ガスを送入し、リン
ス液供給管４９、次いでそれぞれ開閉弁５０、５２を有
するリンス液供給管５４、５６を介してリンス液を圧送
することにより、キャニスター缶４６から表面エッジリ
ンスノズル２０及び裏面リンスノズル２２にリンス液を
供給する。

【０００６】フォトレジストは粘稠な溶液であって、そ
の流動性が温度変化により大幅に変化するので、膜厚の
面内均一性を維持し、ウエハ毎のばらつきをなくすに
は、フォトレジストの温度を所定の温度に維持すること
が重要である。そこで、上述したように、スピンコータ
１０は、フォトレジストを温調して、フォトレジストの
温度を所定温度に調整するフォトレジスト温調器４０を
備えている。更に、スピンコータ１０は、スピンチャッ
ク１２を含むコータカップ１６の温度を調整して、ウエ
ハ付近の温度や湿度を制御するカップ温調器５８、また
スピンモータ１４から伝熱される熱による影響を防ぐた
めに、モータのフランジにモーターフランジ温調５９を
備えている。

【０００７】ウエハ面にフォトレジスト膜を塗布する際
には、先ず、フォトレジストボトル３４からフォトレジ
ストをフォトレジスト・ポンプ３６により吸い上げて、
フィルタ３８、フォトレジスト温調器４０を経てコーテ
ィングノズル１８から吐出させ、スピンチャック１２に
吸着したウエハ上へ滴下する。次いで、ウエハを吸着し
たスピンチャック１２をスピンモータ１４により回転さ
せ、遠心力によりフォトレジストを外方に流動させて、
ウエハ上にフォトレジスト膜を塗布する。フォトレジス
ト膜の塗布中、フォトレジスト膜をウエハ全面にわたり
均一な膜厚でかつウエハ毎のばらつきをなくすために、
フォトレジスト温調器４０を動作させてフォトレジスト
の温度を調整し、カップ温調器５８及びモーターフラン
ジ温調５９を動作させ、ウエハを所定の温度に維持する
ようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、フォトレジ
スト膜の膜厚の面内均一性が良好でないと、フォトリソ
グラフィに続くエッチング加工の際、エッチング加工程
度の面内均一性が乏しくなって、半導体装置の特性がば
らつき、製品歩留りが低下するおそれがある。また、ウ
エハ毎に膜厚ばらつきが存在すると、エッチング加工程
度が、従って半導体装置の特性が、ウエハ毎にばらつく
ことになり、同じく製品歩留りの低下の原因になる。ウ
エハ全面にわたり均一な膜厚で、しかもウエハ毎に膜厚
のばらつきが生じないようにして、フォトレジスト膜を
塗布するためには、ウエハの温度及びフォトレジストの
温度を所定の温度に維持してフォトレジストの流動性を
一定にする必要がある。そこで、上述した従来のスピン
コータでは、フォトレジスト温調器によりフォトレジス
トを温度調整すると共に、コータカップ温調器及びモー
ターフランジ温調器を使って、それぞれ、コーターカッ
プ及びモーターフランジの温調などを行っているもの
の、まだ、十分には、ウエハ上のフォトレジストの温度
変動を抑制できるようにはなっていない。従って、フォ
トレジスト膜の膜厚の面内均一性を向上させることが難
しく、また、ウエハ毎のフォトレジスト膜の膜厚のばら
つきを低減させることも難しかった。

【０００９】そこで、本発明の目的は、膜厚の面内均一
性が良好で、ウエハ毎の膜厚ばらつきが少ないようにし
て、フォトレジスト膜をウエハ上に塗布できるレジスト
コーティング装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来のスピ
ンコータを使ってフォトレジスト膜を塗布する際に生じ
る面内不均一性及びウエハ毎のばらつきの原因を研究し
た結果、次のことを見いだした。スピンコータのウエハ
塗布方式は、枚葉式であって、多数枚のウエハを処理す
る場合には時間的な変化が塗布条件に生じる。例えば、
フォトレジスト塗布作業開始後の最初の２〜３枚は、フ
ォトレジスト膜厚の面内均一性が悪いという傾向があ
り、順次、ウエハの塗布作業が進むにつれて、面内均一
性が向上する。これは、カップ温調器により温度や湿度
が一定に保たれているコーターカップ内に、温調されて
いないエッジリンス液や裏面リンス液が、突如、ウエハ
に向けて吐出されるために、ウエハの温度、コータカッ
プ内の温度及び湿度が変化する。その結果、ウエハ上の
フォトレジスト膜の流動性が変動するために、良好な面
内均一性を得ることができないことを見い出した。そし
て、次々とウエハを塗布して行くうちに、徐々に面内均
一性が向上する。それは、エッジリンス液及び裏面リン
ス液が吐出されていることを前提にして、コータカップ
内の温度がカップ温調器により調整されるからである。
多数枚のウエハを処理するうちには、リンス液の温度は
かなり変動するので、以上の現象は、塗布作業開始直後
に限らず、しばしば、生じる現象である。従って、本発
明者は、フォトレジストの温調に加えて、リンス液の温
調が必要であることに着眼し、本発明を完成するに到っ
た。

【００１１】上記目的を達成するために、本発明に係る
レジストコーティング装置は、ウエハを吸着、保持しつ
つ回転するスピンチャックと、スピンチャックを覆うコ
ータカップと、コータカップの温度を調整するコータカ
ップ温調器とを備え、コータカップ温調器でコータカッ
プを温調しつつフォトレジストをウエハ上に滴下し、次
いでスピンチャックを介してウエハを回転させることに
より、ウエハ上にフォトレジスト膜を塗布し、塗布した
後、ウエハの周縁部上面及びウエハ下面をそれぞれ表面
エッジリンスノズル及び裏面リンスノズルによりリンス
液でリンスするようにしたレジストコーティング装置に
おいて、表面エッジリンスノズル、及び裏面リンスノズ
ルに供給するリンス液の温度を調整するリンス液温調器
を備えていることを特徴としている。リンス液温調器を
設け、その設定温度を調節して、リンス液の温度がコー
タカップ内の温度と同じ温度になるように調整すること
により、リンス液の吐出に際し、コータカップ内の温度
が変化しないようにすることができる。

【００１２】本発明の好適な実施態様では、リンス液温
調器が、表面エッジリンスノズル及び裏面リンスノズル
にリンス液を供給するリンス液供給管を温調する温調器
であり、更に好適には、リンス液供給管を温調する温調
器が、リンス液供給管を温調する温調器が、表面エッジ
リンスノズル及び裏面リンスノズルそれぞれの直前のリ
ンス液供給管を温調する温調器である。また、本発明の
別の好適な実施態様では、リンス液温調器が、収容缶に
収容されたリンス液を温調する温調器である。

【００１３】本発明の更に好適な実施態様では、リンス
液の温度を制御するリンス液温度制御装置を備え、リン
ス液温度制御装置によりリンス液温調器とコータカップ
温調器とをリンクさせ、リンス液の温度がコータカップ
の温度と同じ温度になるようにリンス液の温度を制御す
る。これにより、自動的に、リンス液温調器の設定温度
を調節して、リンス液の温度がコータカップ内の温度と
同じ温度になるように調整することにより、リンス液の
吐出に際し、コータカップ内の温度が変化しないように
することができる。

【００１４】本発明で使用する温調器は、既知の構成の
温調器であって、例えば媒体を介してリンス液の温度を
加熱したり、冷却したりしてリンス液の温度を設定温度
に調整することができる温調器である。通常、リンス液
はシンナーであるが、本発明は、シンナーに限らず、リ
ンス液の種類を問わず適用できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。実施形態例１ 本実施形態例は、本発明に係るレジストコーティング装
置の実施形態の一例であって、図１は本実施形態例のレ
ジストコーティング装置の構成を示す模式図である。図
１と後述の図２及び図３に示す部品、部位のうち図４と
同じものには同じ符号を付してその説明を省略する。本
実施形態例のレジストコーティング装置６０（以下、ス
ピンコータ６０と言う）は、図１に示すよう、図４に示
す従来のスピンコータ１０の構成に加えて、リンス液供
給管４９に設けられたリンス液供給管温調器６２と、リ
ンス液供給管温調器６２とカップ温調器５８とをリンク
させてリンス液供給管温調器６２の設定温度を調整する
ことにより、コータカップ１６の温度とリンス液の温度
が同じになるように、リンス液の温度を制御するリンス
液温度制御装置６４とを備えている。

【００１６】スピンコータ６０を使ってフォトレジスト
膜をウエハ上に塗布する際には、従来と同様にして、フ
ォトレジスト膜を塗布する。塗布した後、リンス液供給
管温調器６２により温調されたリンス液を表面エッジリ
ンスノズル２０及び裏面リンスノズル２２からウエハの
表面エッジ及び裏面に向け吐出させ、洗浄する。リンス
液としては、通常、シンナーを使用する。本実施形態例
のスピンコータ６０では、リンス液温度制御装置６２か
ら制御信号を送ってカップ温調器５８とリンス液供給管
温調器６２をリンクさせつつ、リンス液供給管温調器６
２の設定温度を調整することにより、コータカップ１６
の温度とリンス液の温度が同じになるように、リンス液
の温度を制御する。尚、ウエハ塗布作業を中断した後
で、再開する際には、塗布作業開始の直前に、リンス液
配管温調節器６２から下流のリンス液を、ダミーディス
ペンス（空出し）にて予め追い出しておき、その後、ウ
エハにリンス処理を施す。

【００１７】実施形態例２ 本実施形態例は、本発明に係るレジストコーティング装
置の実施形態の別の例であって、図２は本実施形態例の
レジストコーティング装置の構成を示す模式図である。
本実施形態例のレジストコーティング装置７０（以下、
スピンコータ７０と言う）は、図１に示すよう、図４に
示す従来のスピンコータ１０の構成に加えて、キャニス
ター缶４６内のリンス液を温調するリンス液温調器７２
と、リンス液温調器７２とカップ温調器５８とをリンク
させてリンス液供給管温調器７２の設定温度を調整する
ことにより、コータカップ１６の温度とリンス液の温度
が同じになるように、リンス液の温度を制御するリンス
液温度制御装置７４とを備えている。

【００１８】スピンコータ７０を使ってフォトレジスト
膜をウエハ上に塗布する際には、従来と同様にして、フ
ォトレジスト膜を塗布する。塗布した後、リンス液温調
器７２により温調されたリンス液を表面エッジリンスノ
ズル２０及び裏面リンスノズル２２からウエハの表面エ
ッジ及び裏面に向け吐出させ、洗浄する。本実施形態例
のスピンコータ７０では、リンス液温度制御装置７４か
ら制御信号を送ってカップ温調器５８とリンス液温調器
７２をリンクさせつつ、リンス液温調器７２の設定温度
を調整することにより、コータカップ１６の温度とリン
ス液の温度が同じになるように、リンス液の温度を制御
する。

【００１９】実施形態例３ 本実施形態例は、本発明に係るレジストコーティング装
置の実施形態の別の例であって、図２は本実施形態例の
レジストコーティング装置の構成を示す模式図である。
本実施形態例のレジストコーティング装置８０（以下、
スピンコータ８０と言う）は、図１に示すよう、図４に
示す従来のスピンコータ１０の構成に加えて、表面エッ
ジリンスノズル２０直前のリンス液供給管５４に設けた
エッジリンス液温調器８２と、裏面リンスノズル２２直
前のリンス液供給管５６に設けた裏面リンス液温調器８
４と、リンス液の温度を制御するリンス液温度制御装置
８６とを備えている。

【００２０】リンス液温度制御装置８６は、エッジリン
ス液温調器８２及び裏面リンス液温調器８４とカップ温
調器５８とをリンクさせ、エッジリンス液温調器８２及
び裏面リンス液温調器８４の設定温度を調整することに
より、コータカップ１６の温度と、エッジリンス液及び
裏面リンス液の温度が同じになるように、エッジリンス
液及び裏面リンス液の温度を制御する。

【００２１】スピンコータ８０を使ってフォトレジスト
膜をウエハ上に塗布する際には、従来と同様にして、フ
ォトレジスト膜を塗布する。塗布した後、それぞれ、エ
ッジリンス液温調器８２及び裏面リンス液温調器８４に
より温調されたリンス液を表面エッジリンスノズル２０
及び裏面リンスノズル２２からウエハの表面エッジ及び
裏面に向け吐出させ、洗浄する。本実施形態例のスピン
コータ８０では、エッジリンス液温調器８２及び裏面リ
ンス液温調器８４とカップ温調器５８とリンクさせつ
つ、リンス液温度制御装置８６から制御信号を送って、
エッジリンス液温調器８２及び裏面リンス液温調器８４
の設定温度を調整することにより、エッジリンス液及び
裏面リンス液の温度がそれぞれコータカップ１６の温度
と同じになるように、リンス液の温度を制御する。

【００２２】本実施形態例では、表面エッジリンスノズ
ル２０、裏面リンスノズル２２のそれぞれの直前のリン
ス液供給管５４、５６にエッジリンス液温調器８２及び
裏面リンス液温調器８４を設けているので、ダミーディ
スペンスを行う必要がなくなり、シンナー使用量の削減
につながり、更には、ウエハにリンス液を吐出する際に
は、より一層温度の安定したリンス液を吐出することが
できる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、リンス液を温調する温
調器を設けることにより、フォトレジスト膜の塗布中、
常に安定したフォトレジスト膜の形成ができる。特に、
フォトレジスト膜の塗布作業を中断した際でも、再開後
の最初の数枚に見られる不安定なフォトレジスト膜厚や
面内不均一性が解消される。また、リンス液温度制御装
置を設けることにより、リンス液の温調を高い精度で制
御することができる。更には、表面エッジリンスノズル
及び裏面リンスノズルの直前に温調器を設けることによ
り、ダミーディスペンスを行う必要がなくなり、シンナ
ー使用量の削減につながる。また、表面エッジリンス液
と裏面リンス液の双方を独立して温度制御することがで
きるので、リンス液の温調の精度が向上する。しかも、
ウエハに最も近い位置でリンス液の温調を行うので、温
度の安定したリンス液を吐出することができ、その結
果、フォトレジスト膜の膜厚の面内均一性が更に一層向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１のレジストコーティング装置の構
成を示す模式図である。

【図２】実施形態例２のレジストコーティング装置の構
成を示す模式図である。

【図３】実施形態例３のレジストコーティング装置の構
成を示す模式図である。

【図４】従来のレジストコーティング装置の構成を示す
模式図である。

【符号の説明】

１０……従来のスピンコータ、１２……スピンチャッ
ク、１４……スピンモータ、１６……コータカップ、１
８……コーティングノズル、２０……表面エッジリンス
ノズル、２２……裏面リンスノズル、２４……廃液管、
２６……排気管、３０……フォトレジスト供給装置、３
２……リンス液供給装置、３４……フォトレジストボト
ル、３６……フォトレジスト・ポンプ、３８……フィル
タ、４０……フォトレジスト温調器、４２……開閉弁、
４４……フォトレジスト供給管、４６……キャニスター
缶、４８……窒素送入口、５０、５２……開閉弁、５
４、５６……リンス液供給管、５８……カップ温調器、
５９……モーターフランジ温調、６０……実施形態例１
のレジストコーティング装置、６２……リンス液供給管
温調器、６４……リンス液温度制御装置、７０……実施
形態例２のレジストコーティング装置、７２……リンス
液温調器、７４……リンス液温度制御装置、８０……実
施形態例３のレジストコーティング装置、８２……エッ
ジリンス液温調器、８４……裏面リンス液温調器、８６
……リンス液温度制御装置。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハを吸着、保持しつつ回転するスピ
   ンチャックと、前記スピンチャックを覆うコータカップ
   と、前記コータカップの温度を調整するコータカップ温
   調器とを備え、コータカップ温調器でコータカップを温
   調しつつフォトレジストを前記ウエハ上に滴下し、次い
   で前記スピンチャックを介して前記ウエハを回転させる
   ことにより、前記ウエハ上にフォトレジスト膜を塗布
   し、塗布した後、前記ウエハの周縁部上面及びウエハ下
   面をそれぞれ表面エッジリンスノズル及び裏面リンスノ
   ズルによりリンス液でリンスするようにしたレジストコ
   ーティング装置において、 前記表面エッジリンスノズル、及び前記裏面リンスノズ
   ルに供給するリンス液の温度を調整するリンス液温調器
   を備えていることを特徴とするレジストコーティング装
   置。
2. 【請求項２】 前記リンス液温調器が、前記表面エッジ
   リンスノズル及び前記裏面リンスノズルにリンス液を供
   給するリンス液供給管を温調する温調器であることを特
   徴とする請求項１に記載のレジストコーティング装置。
3. 【請求項３】 前記リンス液供給管を温調する温調器
   が、表面エッジリンスノズル及び裏面リンスノズルそれ
   ぞれの直前のリンス液供給管を温調する温調器であるこ
   とを特徴とする請求項２に記載のレジストコーティング
   装置。
4. 【請求項４】 前記リンス液温調器が、収容缶に収容さ
   れたリンス液を温調する温調器であることを特徴とする
   請求項１に記載のレジストコーティング装置。
5. 【請求項５】 リンス液の温度を制御するリンス液温度
   制御装置を備え、 前記リンス液温度制御装置により前記リンス液温調器と
   前記コータカップ温調器とをリンクさせ、リンス液の温
   度が前記コータカップの温度と同じ温度になるようにリ
   ンス液の温度を制御することを特徴とする請求項１から
   ４のうちのいずれか１項に記載のレジストコータ装置。