WO2015121947A1 - レジスト等のウエハ周縁部からの溶解除去方法 - Google Patents

レジスト等のウエハ周縁部からの溶解除去方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device used for manufacturing, for example, an LSI (large scale integrated circuit).
  • LSI large scale integrated circuit
  • Patent Document 1 discloses that the peripheral portion of a resist (material) formed on the surface of a wafer is dissolved and removed.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of reliably removing the material formed on the outer peripheral portion of the surface of a wafer.
  • a coating step of coating a material containing a solvent on the surface of a wafer a volatilization step of heating the material to volatilize the solvent, and rotating the wafer
  • the material formed on the outer periphery of the surface of the wafer can be reliably removed.
  • the wafer 12 is vacuum suctioned by the spin chuck 10. Then, the material 14 is applied to the surface of the wafer 12. Specifically, the material 14 is supplied to the wafer 12 rotated by the spin chuck 10 from a nozzle 16 provided above the wafer 12. This process is called a coating process.
  • the material 14 is a resist containing a solvent.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the preliminary rinse process.
  • the spin chuck 10 is rotated to rotate the wafer 12, and the edge rinse liquid is sprayed onto the outer peripheral portion of the front surface of the wafer 12 to spray the back rinse liquid onto the back surface of the wafer 12.
  • an edge rinse liquid 22 for dissolving and removing the material 14 is jetted from the first nozzle 20 provided above the wafer 12.
  • the edge rinse liquid 22 is jetted to the outer peripheral portion of the surface of the wafer 12.
  • a back rinse liquid 26 for cleaning the back surface of the wafer 12 is jetted from the second nozzle 24 provided below the wafer 12.
  • the back rinse liquid 26 is jetted to the back surface of the wafer 12.
  • the edge rinse liquid 22 and the back rinse liquid 26 are organic solvents, such as (gamma) -butyl lactone or NMP, for example, it is not specifically limited to this.
  • the material 14 concentrically spreads out as the wafer 12 rotates, so the material 14 on the outer periphery of the surface of the wafer 12 can not be completely removed.
  • the reason that the material 14 spreads outward in the pre-rinsing step is that the solvent remains in the material 14.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the volatilization process.
  • the wafer 12 is transferred to the hot plate 30.
  • the material 14 is heated (baked and dried) by the hot plate 30 to evaporate the solvent.
  • the material 14A from which the solvent has volatilized is slightly thinner than the material 14 of FIG.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the rinse process.
  • the rinse step first, the wafer 12 is transferred to the spin chuck 10. Then, while rotating the wafer 12, the edge rinse liquid 22 for removing the material 14 A is jetted from the first nozzle 20 to the outer peripheral portion of the surface of the wafer 12. At this time, since the solvent of the material 14A is volatilized, the material 14A is dry, and the material 14A does not spread outward. Therefore, the portion of the material 14A formed on the outer peripheral portion of the surface of the wafer 12 can be reliably removed.
  • a back rinse liquid 26 for cleaning the back surface of the wafer 12 is jetted from the second nozzle 24 to the back surface of the wafer 12. Thereby, the back surface of the wafer 12 can be cleaned.
  • the portion of the material 14A in contact with the orientation flat in plan view (hereinafter referred to as the orientation flat adjacent material 14a) is removed.
  • 5 and 6 are diagrams showing removal of the orientation flat adjacent material 14a. As shown in FIG. 5, since the position of the first nozzle 20 is adjusted so that the edge rinse liquid 22 contacts the material applied to the outer peripheral portion of the wafer, the edge rinse liquid 22 does not hit the orientation flat adjacent material 14a.
  • the second nozzle 24 is provided on the center side (the center side of the spin chuck 10) of the wafer 12 than the first nozzle 20, and the back rinse liquid 26 jetted from the second nozzle 24 rotates the wafer 12.
  • the inside of the wafer 12 is always in contact with the back surface.
  • the above-described orientation flat adjacent material 14 a causes the back rinse liquid 26 jetted from the second nozzle 24 to wrap around the surface of the wafer 12 and is removed. It is shown in FIG. 5 that the back rinse liquid 26 has flowed to the surface side of the wafer 12 and removed a part of the orientation flat adjacent material 14 a.
  • FIG. 6 shows that the removal of the orientation flat adjacent material 14a is further advanced from the state of FIG. 5, and the orientation flat adjacent material is removed.
  • the back rinse liquid 26 jetted from the second nozzle 24 in order to cause the back rinse liquid 26 jetted from the second nozzle 24 to move to the surface of the wafer 12, 100 to 150 ml / min from the second nozzle 24 while rotating the wafer 12 at 700 to 1000 rpm. It is preferable to spray the back rinse liquid at a flow rate. If the rotation speed of the wafer 12 is lower than the above range, the removal amount of the material 14A other than the ori-fla adjacent material 14a rapidly increases. On the other hand, when the rotation speed of the wafer 12 is higher than the above range, the back rinse liquid 26 does not get into the surface of the wafer 12.
  • FIG. 7 is a plan view of the wafer 12 after the rinse process.
  • the material on the periphery of the surface of the wafer 12 has been removed. Moreover, since the ori-fla adjacent material is also removed, the entire outside portion of the wafer 12 is exposed.
  • the wafer 12 is transferred to an exposure apparatus and a known lithography process is performed.
  • a known lithography process is performed.
  • the material formed on the outer peripheral portion of the surface of wafer 12 can be reliably removed.
  • the most important feature of the present invention is to provide a volatilization step to prevent the material 14A from spreading outward due to centrifugal force in the rinse step. Therefore, the method of manufacturing a semiconductor device according to the above-described embodiment can be variously modified without departing from this feature.
  • the effects of the present invention can be obtained by performing the above-described steps even for a wafer having a notch.
  • it is not necessary to remove a portion of the material in contact with the orientation flat or the notch in plan view it is not necessary to cause the back rinse liquid 26 jetted from the second nozzle 24 to flow around the surface of the wafer 12.
  • the rotational speed of the wafer 12 in the rinse step and the flow rate of the back rinse liquid 26 sprayed from the second nozzle 24 are not particularly limited.
  • the second nozzle 24 itself may be omitted.
  • the pre-rinsing step between the application step and the volatilization step is not essential.
  • the pre-rinsing step when the wafer 12 after the coating step is transported to the hot plate 30, the material adheres to the transport arm, and the wafer is prevented from adhering to the transport arm and dropping from the transport arm.
  • the pre-rinsing step is not essential unless the above-mentioned adverse effects occur.
  • a spin chuck that can be heated and using the spin chuck as a hot plate, it is possible to eliminate the transfer of the wafer when proceeding from the application step to the volatilization step.
  • the wafer 12 may be heated by means other than the hot plate 30.
  • the wafer 12 may be introduced into a heating furnace, or a heating wire for heating the wafer 12 may be provided in a chamber for performing a coating process.
  • the material 14 is not limited to a resist, and may be, for example, polyimide. Therefore, the process after finishing the rinsing process is not limited to the exposure process.

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Abstract

ウエハ（１２）の表面に溶媒を含む材料（１４Ａ）を塗布する塗布工程と、材料を加熱して溶媒を揮発させる揮発工程と、ウエハを回転させつつ、材料を除去するエッジリンス液を第１ノズル（２０）からウエハの表面の外周部へ噴射するリンス工程と、を備え、リンス工程では、ウエハの裏面を洗浄するバックリンス液を第２ノズル（２４）からウエハの裏面へ噴射し、材料のうち平面視でオリフラ又はノッチに接する部分を、第２ノズルから噴射したバックリンス液をウエハの表面に回りこませて除去する。

Description

[規則37.2に基づきISAが決定した発明の名称]　レジスト等のウエハ周縁部からの溶解除去方法
　この発明は、例えばＬＳＩ（大規模集積回路）などの製造に用いる半導体装置の製造方法に関する。
　特許文献１には、ウエハの表面に形成されたレジスト（材料）の周縁部を溶解除去することが開示されている。
日本特開平８－２６４４１８号公報
　ウエハの外周部に形成された材料は、露光工程などの次の工程で汚染源となったり、ウエハの搬送アームに付着しウエハを搬送アームから落下させたりするので、除去することが望ましい。しかし、ウエハを回転させつつウエハの外周部に形成された材料にリンス液を噴射してこの部分の材料を除去しても、ウエハの中央部に形成された材料が外周部へ広がってしまう。そのため、当該外周部に形成された材料を除去できない問題があった。
　特に、材料の粘度が高い場合、又は材料に含まれる溶媒の揮発性が低い場合は、ウエハの回転に伴う遠心力による材料の外周部への広がりが顕著となる問題があった。
　本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、ウエハの表面の外周部に形成された材料を確実に除去することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
　本願の発明にかかる半導体装置の製造方法は、ウエハの表面に溶媒を含む材料を塗布する塗布工程と、該材料を加熱して該溶媒を揮発させる揮発工程と、該ウエハを回転させつつ、該材料を除去するエッジリンス液を第１ノズルから該ウエハの表面の外周部へ噴射するリンス工程と、を備えたことを特徴とする。
　本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
　この発明によれば、レジストの溶媒を揮発させるので、ウエハの表面の外周部に形成された材料を確実に除去することができる。
塗布工程を説明する図である。 予備リンス工程を説明する図である。 揮発工程を説明する図である。 リンス工程を説明する図である。 オリフラ隣接材料を除去することを示す図である。 オリフラ隣接材料を除去することを示す図である。 リンス工程後のウエハの平面図である。
　本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
実施の形態．
　まず、図１に示すように、スピンチャック１０でウエハ１２を真空吸着する。そして、ウエハ１２の表面に材料１４を塗布する。具体的には、スピンチャック１０で回転させられたウエハ１２に対し、ウエハ１２の上方に設けられたノズル１６から材料１４を供給する。この工程を塗布工程と称する。なお、材料１４は溶媒を含むレジストである。
　次いで、予備リンス工程に処理を進める。図２は、予備リンス工程を説明する図である。予備リンス工程では、スピンチャック１０を回転させることでウエハ１２を回転させつつ、ウエハ１２の表面の外周部にエッジリンス液を噴射しウエハ１２の裏面にバックリンス液を噴射する。
　具体的には、ウエハ１２の上方に設けられた第１ノズル２０から材料１４を溶解させて除去するエッジリンス液２２を噴射する。エッジリンス液２２はウエハ１２の表面の外周部に噴射する。また、ウエハ１２の下方に設けられた第２ノズル２４から、ウエハ１２の裏面を洗浄するバックリンス液２６を噴射する。バックリンス液２６はウエハ１２の裏面に噴射する。なお、エッジリンス液２２とバックリンス液２６は、例えば、γ―ブチルラクトン又はＮＭＰなどの有機溶剤であるが、特にこれに限定されない。
　予備リンス工程においては、ウエハ１２の回転に伴い材料１４が同心円状に外側に広がるので、ウエハ１２の表面の外周部の材料１４を完全に除去することはできない。予備リンス工程で材料１４が外側に広がるのは、材料１４に溶媒が残留しているためである。
　次いで、揮発工程に処理を進める。図３は、揮発工程を説明する図である。揮発工程では、まず、ウエハ１２をホットプレート３０へ搬送する。そして、ホットプレート３０により材料１４を加熱（ベーク乾燥）し、溶媒を揮発させる。溶媒が揮発した材料１４Ａは図２の材料１４より若干薄くなる。
　次いで、リンス工程に処理を進める。図４は、リンス工程を説明する図である。リンス工程では、まず、ウエハ１２をスピンチャック１０へ搬送する。そして、ウエハ１２を回転させつつ、材料１４Ａを除去するエッジリンス液２２を第１ノズル２０からウエハ１２の表面の外周部へ噴射する。このとき、材料１４Ａの溶媒は揮発しているので、材料１４Ａは乾燥しており、材料１４Ａが外側に広がることはない。そのため、材料１４Ａのうち、ウエハ１２の表面の外周部に形成された部分を確実に除去できる。
　また、リンス工程では、ウエハ１２の裏面を洗浄するバックリンス液２６を第２ノズル２４からウエハ１２の裏面へ噴射する。これによりウエハ１２の裏面を洗浄できる。
　さらに、リンス工程では、材料１４Ａのうち、平面視でオリフラ（orientation flat）に接する部分（以後、オリフラ隣接材料１４ａという）を除去する。図５、６は、オリフラ隣接材料１４ａを除去することを示す図である。図５に示すように、第１ノズル２０の位置はエッジリンス液２２がウエハの外周部に塗布された材料に当たるよう調整されているので、エッジリンス液２２はオリフラ隣接材料１４ａには当たらない。
　本発明の実施の形態では、第２ノズル２４を第１ノズル２０よりもウエハ１２中央側（スピンチャック１０中央側）に設けて、第２ノズル２４から噴出したバックリンス液２６がウエハ１２の回転中常にウエハ１２の裏面にあたるようにした。そして、前述のオリフラ隣接材料１４ａは、第２ノズル２４から噴射したバックリンス液２６をウエハ１２の表面に回りこませて除去する。図５には、バックリンス液２６がウエハ１２の表面側に回り込み、オリフラ隣接材料１４ａの一部を除去したことが示されている。図６には、図５の状態からさらにオリフラ隣接材料１４ａの除去が進み、オリフラ隣接材料が除去されたことが示されている。
　このように、第２ノズル２４から噴射したバックリンス液２６をウエハ１２の表面に回りこませるためには、ウエハ１２を７００～１０００ｒｐｍで回転させつつ、第２ノズル２４から１００～１５０ｍｌ／分の流量でバックリンス液を噴射することが好ましい。ウエハ１２の回転速度が上記の範囲より低いとオリフラ隣接材料１４ａ以外の材料１４Ａの除去量が急増する。他方、ウエハ１２の回転速度が上記の範囲より高いとバックリンス液２６がウエハ１２表面に回り込まない。
　図７は、リンス工程後のウエハ１２の平面図である。ウエハ１２の表面の外周部の材料は除去されている。しかも、オリフラ隣接材料も除去されているので、ウエハ１２の外側の部分全てが露出している。
　上記の各工程を終えると、ウエハ１２を露光装置へ搬送し、周知のリソグラフィー工程を実施する。このように、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、ウエハ１２の表面の外周部に形成された材料を確実に除去することができる。
　本発明の最も重要な特徴は、揮発工程を設けることで、リンス工程において材料１４Ａが遠心力で外周側へ広がることを防止することである。従って、上記の実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、この特徴を逸脱しない範囲において様々な変形が可能である。
　例えば、ノッチを有するウエハについても、上記の工程を実施することで本発明の効果を得ることができる。また、材料のうち平面視でオリフラ又はノッチに接する部分を除去する必要がない場合は、第２ノズル２４から噴射したバックリンス液２６をウエハ１２の表面に回りこませる必要はない。この場合、リンス工程におけるウエハ１２の回転速度、及び第２ノズル２４から噴射するバックリンス液２６の流量は特に限定されない。また、第２ノズル２４自体を省略してもよい。
　塗布工程と揮発工程の間の予備リンス工程は必須ではない。予備リンス工程は、塗布工程後のウエハ１２をホットプレート３０へ搬送する際に、搬送アームに材料が付着し、搬送アームにウエハが付着したり搬送アームからウエハが落下したりすることを防止するために設けられている。従って、上記の弊害がなければ予備リンス工程は必須ではない。例えば、加熱することができるスピンチャックを用いて、そのスピンチャックをホットプレートとして用いることで、塗布工程から揮発工程へ進む際のウエハの搬送をなくすことができる。
　揮発工程では、ホットプレート３０以外の手段で、ウエハ１２を加熱しても良い。例えば、ウエハ１２を加熱炉に導入したり、塗布工程を行うチャンバー内にウエハ１２を加熱するための電熱線を設けたりしてもよい。材料１４は、レジストに限定されず例えばポリイミドでもよい。そのため、リンス工程を終えた後の工程は露光工程に限定されない。
　１０　スピンチャック、　１２　ウエハ、　１４,１４Ａ　材料、　１４ａ　オリフラ隣接材料、　１６　ノズル、　２０　第１ノズル、　２２　エッジリンス液、　２４　第２ノズル、　２６　バックリンス液、　３０　ホットプレート

Claims (5)

  1. 　ウエハの表面に溶媒を含む材料を塗布する塗布工程と、
    　前記材料を加熱して前記溶媒を揮発させる揮発工程と、
    　前記ウエハを回転させつつ、前記材料を除去するエッジリンス液を第１ノズルから前記ウエハの表面の外周部へ噴射するリンス工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 　前記ウエハはオリフラ又はノッチを有し、
    　前記リンス工程では、前記ウエハの裏面を洗浄するバックリンス液を第２ノズルから前記ウエハの裏面へ噴射し、
    　前記リンス工程では、前記材料のうち平面視で前記オリフラ又はノッチに接する部分を、前記第２ノズルから噴射したバックリンス液を前記ウエハの表面に回りこませて除去することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 　前記リンス工程では、前記ウエハを７００～１０００ｒｐｍで回転させつつ、前記第２ノズルから１００～１５０ｍｌ／分の流量で前記バックリンス液を噴射することを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 　前記塗布工程と前記揮発工程の間に、前記ウエハを回転させつつ、前記ウエハの表面の外周部にエッジリンス液を噴射し前記ウエハの裏面にバックリンス液を噴射する予備リンス工程を備え、
    　前記予備リンス工程の後に前記ウエハをホットプレートへ搬送し、
    　前記揮発工程では、前記ホットプレートにより前記材料を加熱することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 　前記材料はレジスト又はポリイミドであることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
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