JPH0322531A

JPH0322531A - 現像方法および現像装置

Info

Publication number: JPH0322531A
Application number: JP1157221A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Shirakawa; 英一白川; Kimiharu Matsumura; 松村　公治; Masafumi Nomura; 野村　雅文
Original assignee: Tokyo Electron Kyushu Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Kyushu Ltd
Priority date: 1989-06-20
Filing date: 1989-06-20
Publication date: 1991-01-30
Anticipated expiration: 2015-10-03
Also published as: JP3093215B2

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、終点検出方法に関する。

（従来の技術）半導体製造工程においては、板状物例えば半導体ウエハ
の表面に、微細パターンを形成するためのマスクとして
使用するレジストが塗布される。

この塗布されたレジストは、露光後の現像処理或いはパ
ターン形成後のアッシング処理等により、レジストの一
部或いは総てを除去している。

このような現像処理或いはアッシング処理によリウエハ
表面のレジストを除去するに際しては所定部分のレジス
ト或いは総てのレジストが除去された時点、即ちレジス
ト除去の終点を検出する必要がある。このため、上記現
像処理では、エウハ表面に現像液を液盛りしてから一定
時間経過後を現像終点とみなし、また、上記アッシング
処、理では、　このアッシングによって発生するＣＯ２
（二酸化炭素）濃度をモニタして、　このＣＯ２の発生
がなくなった時点をアッシング終点としている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記現像処理の終点は、ウエハのサイズ
及び現像液量を考慮した上でウエハ表面に現像液を液盛
りしてから現像が終了するまでの時間を定め、この時間
が経過した時点を現像の終点とみなしているため、必ず
しも正確とはならない。例えば、終点検出のタイミング
が早いと、実際には完全に現像が終わらないうちに現像
処理を終了したものとみなしてしまい、現像残り等の現
像不良を発生させてしまう。また、終点検出のタイミン
グが遅れると、現像が終了した後にも終点を検出するま
で更に現像処理を経続させてしまい、過度の現像によっ
て例えばアンダーカッ１一等の適正ではないパターン形
状が得られたり、スループットが低下するなどの不都合
が正じる。このように、終点検出が正確でないためパタ
ーン形状の再現性が乏しいという問題があった。

また、上記アッシング処理の終点検出は、ＣＯ２濃度の
変化から検出するために正確性があり再現性は良好であ
るが、　Ｃ○２１１ＪＩ度検出器は非常に高価であった
。

本発明は上記点に対処してなされたもので、安価で且つ
信頼性の高いレジスト除去の終点を検出することが可能
な終点検出方法を提供しようとするものである。

〔発明の構戒〕（課題を解決するための手段）本発明は、板状物に被着されたレジストを除去するに際
し、上記板状物から放射され上記レジストの除去に伴な
って変化しレジストが総て除去された時点で一定値とな
る赤外線の放射率をモニタし、この赤外線の放射率が一
定値となる時点をレジスト除去の終点として検出するこ
とを特徴とする終点検出方法を得るものである。

（作用効果）即ち、本発明は、板状物に被着されたレジストを除去す
るに際し、上記板状物から放射され上記レジストの除去
に伴なって変化しレジストが総て除去された時点で一定
値となる赤外線の放射率をモニタし、この赤外線の放射
率が一定値となる時点をレジスト除去の終点として検出
することにより、レジストの除去に伴ない変化する赤外
線の放射率から終点が直接検出される。これにより，レ
ジストの除去を正確に検出でき、信頼性の向上が可能と
なる。更に、赤外線放射率は安価な構成で検出でき、低
コストで実現することができる。

（実施例）以下、本発明方法を、半導体ウエハの現像工３ −４− 程に適用したー実施例につき、図面を参照して説明する
。

まず、現像装置の構或を説明する。

この現像装置（１）は、板状物例えば半導体ウエハ■上
に塗布されたフォトレジストにパターンを露光した後に
現像処理するための装置であり、第１図に示すように、
上記ウエハ■を回転させる回転処理部■と、上記ウエハ
■表面に現像液を供給する現像液供給部（４）と、上記
ウエハ■から放射される赤外線の放射率をモニタしてウ
エハ（２）表面に被着されているレジスト除去の終点を
検出する終点検出部■から構威されている。

上記回転処理部■には、上記ウエハ（２）の裏面を保持
例えば吸着保持可能な、樹脂例えばデルリン（商品名）
製のチャック０が設けられている。このチャック■には
、駆動機構例えばスピンモータ０が連設しており、上記
ウエハ■及びチャック０を所定の加速度，回転数で回転
制御が可能とされている。更に、上記ウエハ■表面に現
像液を供給し、ウエハ（２）を回転処理する際に、ウエ
ハ■から飛散する現像液を回収する如く、上記チャック
■で保持されたウエハ■の周囲にカップ■が配設されて
処理室（９）を構威している。この方ップ■は、有底円
筒形で上方が開口した断面Ｕ字形状を成しており、この
カップ■側壁の上記ウエハ■表面の延長面と交わる近辺
の部分を角度Ａ　（Ａ≠９０゜）として傾斜させている
。このカツプ■側壁を傾斜させることで、ウエハ■表面
から飛散した処理液が、上記傾斜部分に当たり、ウエハ
■表面以外の方向例えば下方向に誘導して、ウエハ■表
面への跳ね返りを防止している。また、上記カップ（８
）底部には、中心に対して外側に、現像液，リンス液等
の排液用である排液管（　１　０　）．、及び上記処理
室０内の排気を行なう排気管（１１）が設けられている
。

この場合に、排液が上記排気！（１１）内に混入するこ
とを防止する如く、上記カップ■底部に環状の分離壁（
ｌ２）が設けられ、この分離壁（１２）の内側に上記排
気管（１ｌ）が配置されている。更に、上記カップ■の
底面は、排液管（１０）に排液が集まるように、排液管
（１０）の設けられた位置を最下位とし、徐々にゆるや
かな斜面となっている。

また、上記現像液供給部（４）には、現像液を貯留する
タンク（図示せず）を備え、このタンクから所定量の現
像液をウエハ（２）表面に供給可能な如く先端が上記カ
ップ（８）上方に位置したノズル（１３）が接続してい
る。この時、このノズル（ｌ３）を上記カップ（８）上
方から退避させるノズルスキャン機構（図示せず）を設
けてもよい。

また、上記終点検出部■には、第２図に示すように、表
面にレジスト（１４）が塗布されているウエハ■上に現
像液（１５）を液盛りして現像処理を行なう際に、上記
ウエハ（２）から放射される赤外線を受光する赤外線セ
ンサ（ｌ６）例えばサーモパイルが設けられている。こ
の赤外線センサ（ｌ６）には、直列状に増幅器（１７）
、ローパスフィルタ（ｌ８）微分器（１９）が電気的に
接続した状態で設けられている。

更に、上記赤外線センサ（１６）で受光された赤外線放
射率の電気信号が入力される如く終点判定器（２０）が
設けられている。この終点判定器（２０）には、終点検
出の対象（特に開口率）によって任意に設定することの
できる半可変値Ｅ。も入力される構成であり、　このＥ
。及び上記赤外線放射率の電気信号を比較して終点検出
信号を出力するように戒っている。このようにして現像
装置■が構成されている。

次に、上述した現像装置の動作作用及び終点検出方法を
説明する。

まず、ハンドアーム等の搬送機構（図示せず）により板
状物例えば半導体ウエハ■を処理室（９）上方に搬送し
、チャック０上に載置して、このチャック０の回転中心
とウエハ■の回転中心が一致する状態で保持例えば吸着
保持する。このチャック０上にウエハ■を載置する作業
を容易に行なうために、この作業中はカップ（８）を下
降させるか、チャック０を上昇させることが好ましい。

そして、上記ウエハ■表面に、所定量の現像液（１５）
を現像液供給部■からノズル（１３）を介して供給する
ことにより、上記ウエハ（２）表面に露光した回路パタ
ーンの現像を開始する。この現像処理を行なうに際し、
必要に応じてスピンモータωによ−７− −８− リウエハ■を回転させる。この現像処理の実行中は、ウ
エハ（２）から放射される赤外線を赤外線センサ（１６
）により受光し、終点検出部■にて赤外線の放射率をモ
ニタする。上記赤外線センサ（１６）で受光した赤外線
は、電気信号に変換され、この電気信号の大きさは、赤
外線センサ（ｌ６）の受光帯域が十分に広い場合、ステ
ファンボルツマンの法則に従い、電気信号Ｅは、？（電気信号）■ε■■■射率）・　（ΔＴ（ウエハ温度と赤外線センサ温度の差））４
で与えられ、更に現像処理時におけるウエハ■温度と赤
外線センサ温度の差ΔＴの変化が無視できる程度に小さ
いとすると、Ｅ（電気信号）ｃｃ　ε（放射率）であることが判かる。そして、この電気信号を増幅器（
１７）にて増幅し、ローパスフィルタ（ｌ８）を通じて
平滑した後、微分器（ｌ９）にて時間微分を行なう。こ
こで、ウエハ■表面に被着されているレジストの除去に
伴なって変化する赤外線の放射率は第３図に示すように
なり、これを増幅器（１７）、ローパスフィルタ（ｌ８
）、微分器（１９）により信号処理を行なうことで、第
４図に示すような特性となる。

この微分器（ｌ９）からの出力は終点判定器（２０）に
入力され、もうｌつの入力である終点値Ｅ。とを比較し
、終点検出を行なう。この時、終点判定器（２０）の２
つの入力を単純に比較するだけでは、現像処理開始直後
に終点検出信号が出力されることになるから、この最初
の信号は、終点判定器（２０）内部で自動的にキャンセ
ルされるものとする。そして、上記終点判定器（２０）
から終点検出信号が出力されることで、上記ウエハ■の
現像処理を停止し、このウエハ（２）表面にリンス液例
えば純水を供給してリンス処理を行なう。更に、上記ウ
エハ（２）を高速回転させて、このウエハ■を乾燥処理
を行ない、一連の現像処理を終了する。

このように、現像処理の終点を赤外線放射率から直接検
出することで、現像不良を防止でき、且つ、現像液を節
約することができる。

上記実施例では、赤外線の放射率を赤外線センサを用い
た例について説明したが、これに限定するものではなく
、例えば第，５図に示すように、赤外線センサ及び増幅
器の代わりに全放射型温度剖を用いることも可能である
。この場合、放射率の指定値？を一定値にしておく。即
ち、全放射型温度計（２１）のみかけの温度値は現像に
伴なって変化するが、その変化は近似的に次式に従う。

δＴ（温度変化）ｃｃ　δε　（放射率の変化）また、
ローパスフィルタ（１８）の代わりに移動平均処理やデ
ジタルローパスフィルタリング処理を、微分器の代わり
に差分器を適用してもよい（この場合、終点検出処理は
離散処理となる）。更に、かかる処理をマイクロコンピ
ュータ、汎用信号処理装置例えばＤＳＰ　（デジタル・
シグナル・プロセッサ）等を用いて実現してもよい。

また、上記実施例では、現像処理の終点検出を例に挙げ
て説明したが，温度が一定で処理に伴なって放射率が変
化し、終点以後一定放射率となるものであれば何れでも
よく、例えばレジストアツシング処理の終点検出等に適
用しても同様な効果が得られる。更に、処理に伴なって
温度変化を生じる場合でも、その温度変化を終点判定器
への補正信号として入力することで、上記終点検出を行
なうこともできる。

以上述べたように、この実施例によれば、板状物に被着
されたレジス１〜を除去するに際し、上記板状物から放
射され上記レジストの除去に伴なって変化しレジストが
総て除去された時点で一定値となる赤外線の放射率をモ
ニタし、この赤外線の放射率が一定値となる時点をレジ
スト除去の終点として検出することにより、レジストの
除去に伴ない変化する赤外線の放射率から終点を直接検
出することができる。これにより、レジストの除去を正
確に検出でき、信頼性の向上が可能となる。

更に、赤外線放射率は安価な構威で検出でき、低コスト
で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第工図は本発明方法の一実施例を説明するた−１１ −１２− めの現像装置の構或図、第２図は第１図の終点検出部説
明図、第３図は第２図の終点検出部でモニタした赤外線
放射率の変化を示すグラフ、第４図は第３図赤外線放射
率を微分した特性例を示すグラフ、第５図は本発明方法
の他の実施例説明図である。２・・ウエハ１４・・・レジストｌ６・・・センサ１８・・・ローバスフィルタ２０・・終点判定器５・・・終点検出部ｌ５・・現像液１７・・増幅器１９・・・微分器２ｌ・・・全放射型温度計

Claims

【特許請求の範囲】

板状物に被着されたレジストを除去するに際し、上記板
状物から放射され上記レジストの除去に伴なって変化し
レジストが総て除去された時点で一定値となる赤外線の
放射率をモニタし、この赤外線の放射率が一定値となる
時点をレジスト除去の終点として検出することを特徴と
する終点検出方法。