JPH05267151A - レジスト現像方法及びレジスト現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の製造に際してのフォトリソグラ
フィにおけるレジスト現像方法及びレジスト現像装置に
関し、現像不良の防止及び現像液の節減を図ることを目
的とする。 【構成】 水平な処理プレート上にレジストの塗布され
たウエーハをレジスト面を対向させ平行に且つ近接して
保持し、該ウエーハのほぼ中心に当たる位置の該プレー
ト面から現像液を供給して該プレートと該ウエーハとの
間隙部に満たし、ウエーハを回転させながら該プレート
とウエーハとの間隙部の現像液により該ウエーハ面に塗
布された該レジストの現像を行うように構成する。

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に際し
てのフォトリソグラフィにおけるレジストの現像方法及
びレジスト現像装置に関する。

【０００２】近年、半導体装置の高集積化が進み、パタ
ーンが微細化されるに伴って、製造に際してのフォトリ
ソグラフィに用いられるレジスト現像の方法も、パター
ンの破損や倒れを防止するために、機械的な応力を大き
く受ける従来のダイナミックな滴下式パドル現像より
も、機械的な応力を殆ど受けないスタティックなレジス
ト現像方法が望まれるようになってきている。

【０００３】

【従来の技術】従来、スタティックなレジスト現像は、
反転現像装置を用いディップ方式で行われていた。

【０００４】その方法は、図３に示すように、反転機構
を持ったウエーハチャック51に露光を終わったレジスト
膜52を有する半導体ウエーハ53を、ウエーハ53面を介し
て固着し、反転してレジスト膜52面を下方に向け水平に
保持する。

【０００５】そして、上記ウエーハ53の下部に位置し、
上面に周囲が最も高く中央部が最も低い順テーパ状の凹
部54が形成され凹部54の底部に給液口55を有する処理カ
ップ56の前記凹部54内へ、前記給液口55から上面が表面
張力で盛り上がる状態まで現像液57を満たし、このカッ
プ56を上昇させて現像液57面と静止しているウエーハ53
上のレジスト膜52面とを接触させてレジスト膜52の現像
を行う所謂ディップ方式の現像方法が用いられていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来のディ
ップ方式のレジスト現像方法によると、次のような問題
があった。

【０００７】1) テーパ状の凹部54を有する処理カップ
56内に現像液57を満たし、且つ上面に表面張力による現
像液57の盛り上がり部を形成するので、現像液57の使用
量が多くなる。

【０００８】2) 現像液57を盛り上がるように満たした
処理カップ56をレジスト膜52面に接触するまで上昇させ
るので、機械的振動により現像液57の表面に波面が形成
され、この波面上に平行に保持された平坦なレジスト膜
52の全面が同時に接触せしめられるので、レジスト膜52
面と現像液57面との間に気泡が巻き込まれ、部分的に現
像不良を生ずる。

【０００９】そこで本発明は、必要最小限の現像液量
で、気泡を巻き込まずにレジスト膜上に現像液膜を素早
く形成することが可能なレジスト現像方法及びレジスト
現像装置を提供し、現像不良の防止及び現像液の節減を
図ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決は、水平
な処理プレート上にレジストの塗布されたウエーハをレ
ジスト面を対向させ平行に且つ近接して保持し、該ウエ
ーハのほぼ中心に当たる位置の該プレート面から現像液
を供給して該プレートと該ウエーハとの間隙部に満た
し、ウエーハを回転させながら該プレートとウエーハと
の間隙部の現像液により該ウエーハ面に塗布された該レ
ジストの現像を行う本発明によるレジスト現像方法、若
しくは、中心部に給液口の一端部が開孔した水平な上面
を有する処理プレートと、該プレートの上面に平行に且
つ近接してウエーハを保持し、且つウエーハを回転する
機能を有するウエーハチャックと、該給液口の他端部に
可撓性の管を介して接続された薬液容器を具備し、該ウ
エーハチャックによりレジストの塗布されたウエーハ
を、該処理プレート上に、レジストの塗布面を対向さ
せ、平行に且つ近接して保持し、該薬液容器を上方に持
ち上げることにより該容器内に満たした現像液を、該現
像液面と処理プレート面との標高差により該可撓性管を
介し該給液口から該プレートと該ウエーハとの間隙部に
該間隙部を満たすまで供給し、該間隙部に満たされた現
像液中で該ウエーハを回転させながら該ウエーハ上のレ
ジストの現像を行う機能を有する本発明によるレジスト
現像装置によって達成される。

【００１１】

【作用】図１(a) 〜(b) は本発明の原理説明用工程断面
図である。図において、１は処理プレート、２はレジス
ト膜、３は被処理ウエーハ、４はウエーハチャック、５
は間隙部、６は給液口、７は可撓性管、８は薬液容器、
９及び９′は現像液を示す。

【００１２】本発明においては、図１(a) に示すよう
に、レジスト膜２の形成された被処理ウエーハ３を、レ
ジスト膜２の形成されていない面を介してウエーハチャ
ック４に固定した状態で、水平な平板状の上面を有する
処理プレート１上に、レジスト膜２面を対向させて平行
に且つ接近して保持する。次いで図１(b) に示すよう
に、処理プレート１の上面とウエーハ３のレジスト膜２
面との間の間隙部５内に、処理プレート１の中央部に設
けられた給液口６から、この給液口６に可撓性管７によ
って連通している薬液容器８を矢印Ｕに示すように持ち
上げることにより、薬液容器８内に満たされている現像
液９を、この現像液９の上面と処理プレート１の上面と
の標高差(h) による極力弱い圧力によって矢印Ｆに示す
ように送り込んで上記間隙部５内のみに現像液９′を満
たした後、ウエーハ３を回転させることによって、この
狭い間隙部５内に満たされる現像液９′のみでレジスト
膜２の現像を行う。従って、間隙部５の間隔を現像液
９′が表面張力で拡がる程度に狭く制御すれば、現像に
必要な現像液９′の量は非常に少量に抑えられると共
に、現像液９′が表面張力で急速にレジスト膜３の全面
上に拡がるので現像速度の面内分布を殆ど０にすること
ができる。また、現像液９はプレート１中央の給液口６
から被処理ウエーハ３の中央部下に供給され外周部に向
かって拡がって行くので前記間隙部５内に気泡が内蔵さ
れることがなく現像むらも生じない。更にまた、間隙部
５内への現像液９の供給圧力は、前記のように処理プレ
ート１の上面と、薬液容器８内の現像液９の液面との標
高差(h) を制御することにより極力小さく抑えられるの
で、現像液９の流入摩擦によるレジストパターンの破損
や倒れ等も生じない。

【００１３】以上より、本発明によれば、必要最小限の
現像液量で、気泡を巻き込まずにレジスト膜上に現像液
膜を素早く形成することが可能になり、現像不良の防止
及び現像液の節減を図ることができる。

【００１４】

【実施例】以下本発明の方法を、本発明に係る装置の一
実施例を用いた一実施例について、図２〜図５の工程断
面図を参照して具体的に説明する。

【００１５】なお、全図を通じ同一対象物は同一符合で
示す。本発明に係るレジスト現像装置は、例えば図２に
示すように、上面が水平な平板状を有し、中央部に上面
から下面に貫通し、下端部に切替えバルブ20を有する給
液口16を有し、第１の上下駆動機構21を備えたアルミニ
ウム等からなる処理プレート11と、チャック反転機構22
とスピンモータ23を備え、被処理ウエーハ13を水平に吸
引保持することが可能なウエーハチャック14と、第２の
上下駆動機構24を備え底部に開口する第１の可撓性管17
を介して前記処理プレート11下の切替えバルブ20に連通
する現像液容器18と、第３の上下駆動機構25を備え底部
に開口する第２の可撓性管26を介して前記処理プレート
11下の切替えバルブ20に連通する洗浄液容器27と、前記
処理プレート11を収容し底部に排液口28を有する廃液容
器29とを少なくとも有して構成される。なお図中、12は
レジスト膜、19は現像液、30は洗浄用の純水を示す。

【００１６】本発明の方法においては例えば上記のよう
なレジスト現像装置を用いる。そして先ず、図２に示す
ように、ウエーハチャック14上に露光の終わったレジス
ト膜12を有する被処理ウエーハ（半導体ウエーハ）13を
レジスト膜12面を表出させる向きに固着し、反転機構22
によりチャック14を反転し、上記ウエーハ13を処理プレ
ート11上にレジスト膜12面を下方に向け水平に保持す
る。その際、現像液容器18内の現像液19の液面及び洗浄
液容器27内の例えば純水30の上面が処理プレート11の上
面より低くなる高さに現像液容器18と洗浄液容器27を保
持する。

【００１７】次いで図３に示すように、処理プレート11
と現像液容器18及び洗浄液容器27の相対位置を上記状態
に維持した儘で第１の上下駆動機構21により処理プレー
ト11を、処理プレート11の上面とウエーハ13のレジスト
膜12表面との間隙部15の間隔が例えば現像液が表面張力
で間隙部15全域に急速に拡がる間隔（ 200mmφの処理プ
レートにおいて１mm程度）ｄに達するまで上昇させて停
止する。

【００１８】次いで図４に示すように、処理プレート11
下の切替えバルブ20を現像液容器18に連通する向きに切
替えた後、第２の上下駆動機構24により現像液容器18を
徐々に上昇させて落差により前記処理プレート11面とレ
ジスト膜22面との間隙部15内に給液口16から現像液19を
流入させ、この間隙部15内にその中心から外周に向かい
表面張力で急速に拡がる現像液19′で間隙部15全域が満
たされた時点で前記現像液容器18の上昇を停止する。

【００１９】そしてその状態で、前記スピンモータ23に
よりウエーハチャック14を介し被処理ウエーハ12を30〜
60 r.p.m程度の低速で回転し、この回転により攪拌され
る前記間隙部15内の現像液19′により数10秒程度のレジ
スト膜12の現像を行う。

【００２０】次いで上記現像が終了した後、図５に示す
ように、処理プレート11下の切替えバルブ20を洗浄液容
器27に連通する向きに切替え、現像液容器18を下降させ
ると共に、第３の上下駆動機構25により洗浄液容器27を
所定の高さに上昇させ、給液口16から前記間隙部15内に
例えば純水30を流入し、且つ間隙部15の周囲から廃液容
器29内へ排出しながら、上記間隙部15内を流通する純水
30により被処理処理基板13を現像時同様低速で回転させ
ながら洗浄する。

【００２１】次いで所定時間の洗浄が終わった後、再び
図２に示すように、処理プレート11を下降させ、被処理
ウエーハ13を純水30から引き離した状態で、ウエーハチ
ャック14を介し被処理ウエーハ13を数1000 r.p.m程度の
高速で回転して乾燥し現像処理を完了する。なお上記乾
燥の段階では洗浄液容器27は下降させ、切替えバルブ20
を閉じて、処理プレート11上への純水30の供給は停止す
る。

【００２２】以上の実施例に示したように本発明に係る
レジスト現像装置を用いる本発明のレジスト現像方法に
よれば、被処理ウエーハ13上のレジスト膜12と処理プレ
ート11間の狭い間隙部15に満たされる現像液19′のみで
レジスト膜12の現像がなされるので、現像液19の消費量
はごく少量で済む。また、上記レジスト膜12と処理プレ
ート11間の間隙部15の間隔を現像液19や純水30が表面張
力で急速に拡がる距離に維持することにより、現像液19
や純水30は瞬時に間隙部15の全域に満たされるので、現
像の進行状態に面内分布を生ずることがなく、且つま
た、現像液19や純水30が被処理ウエーハ13の中心部から
周囲に向かって拡がるので気泡を巻き込んで現像むらを
生ずることもないので、現像の精度が向上する。更にま
た、現像液19や純水の上記間隙部15内への流入圧力は、
処理プレート11面と現像液容器18或いは洗浄液容器27内
の現像液19面或いは純水30面との標高差でもって小さく
抑えられるので、現像液19或いは純水30の流入によって
微細レジストパターンが破損したり倒れたりすることも
なくなる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明のように本発明によれば、枚葉
式のレジスト現像において、現像液の大幅な削減ができ
ると同時に、現像の面内分布、現像むら、レジストパタ
ーンの破損等も防止されてレジスト現像の歩留り品質も
向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の原理説明用工程断面図

【図２】 本発明の一実施例の工程断面図（その１）

【図３】 本発明の一実施例の工程断面図（その２）

【図４】 本発明の一実施例の工程断面図（その３）

【図５】 本発明の一実施例の工程断面図（その４）

【符号の説明】

１ 処理プレート ２ レジスト膜 ３ 被処理ウエーハ ４ ウエーハチャック ５ 間隙部 ６ 給液口 ７ 可撓性管 ８ 薬液容器 ９ 現像液

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平な処理プレート上にレジストの塗布
   されたウエーハをレジスト面を対向させ平行に且つ近接
   して保持し、該ウエーハのほぼ中心に当たる位置の該プ
   レート面から現像液を供給して該プレートと該ウエーハ
   との間隙部に満たし、ウエーハを回転させながら該プレ
   ートとウエーハとの間隙部の現像液により該ウエーハ面
   に塗布された該レジストの現像を行うことを特徴とする
   レジスト現像方法。
2. 【請求項２】 前記処理プレートと該ウエーハとの間隙
   部の間隔を、毛細管現象により現像液がウエーハ全面に
   拡がる寸法に制御することを特徴とする請求項１記載の
   レジスト現像方法。
3. 【請求項３】 中心部に給液口の一端部が開孔した水平
   な上面を有する処理プレートと、 該プレートの上面に平行に且つ近接してウエーハを保持
   し、且つウエーハを回転する機能を有するウエーハチャ
   ックと、 該給液口の他端部に可撓性の管を介して接続された薬液
   容器を具備し、 該ウエーハチャックによりレジストの塗布されたウエー
   ハを、該処理プレート上に、レジストの塗布面を対向さ
   せ、平行に且つ近接して保持し、 該薬液容器を上方に持ち上げることにより該容器内に満
   たした現像液を、該現像液面と処理プレート面との標高
   差により該可撓性管を介し該給液口から該プレートと該
   ウエーハとの間隙部に該間隙部を満たすまで供給し、 該間隙部に満たされた現像液中で該ウエーハを回転させ
   ながら該ウエーハ上のレジストの現像を行う機能を有す
   ることを特徴とするレジスト現像装置。