JPH08138997A - フォトレジストの現像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体基板面内において均一にレジストを除
去し、加工線幅のバラツキを小さくできるフォトレジス
トの現像方法を提供することを目的とする。 【構成】 半導体基板の表面上のフォトレジストに現像
液を塗布する工程と、この半導体基板を回転させて現像
液およびこの現像液に溶解したフォトレジストを除去す
る工程と、このフォトレジストの除去後にリンス液で半
導体基板の表面を洗浄する工程とを順に行ってフォトレ
ジストを現像するが、上記現像液塗布工程と上記フォト
レジスト除去工程と上記洗浄工程とを連続して少なくと
も２回繰り返して洗浄効果を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置の
製造に際し用いられるフォトレジストの現像方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路装置の微細なパターンを
形成する方法として、従来より高精度処理を期待できる
フォトレジストを用いる方法が一般的である。

【０００３】一般的なレジストパターン形成工程では、
ウエハーの表面上に例えばスピン式またはローラ式の塗
布装置を用いてフォトレジストを塗布し、次いでオーブ
ンを用いてプリベークし、電子ビーム等による露光描画
装置を用いてパターンを描画した後、ベーキングを経て
フォトレジストの現像およびその停止（定着）等の工程
に入る。

【０００４】従来のフォトレジストの現像方法において
は、例えば現像液を塗布し、表面張力を利用して液溜ま
りを形成して静止現像を行い、不要な部分のレジストパ
ターンを溶解し、ウエハーをその円周方向に回転させて
現像液およびこれに溶解したレジストを振り切りなが
ら、リンス液でウエハーの表面を洗浄していた。

【０００５】また、特開平４−１７１９１７号公報は、
ウエハーチャック上に保持されたウエハーの表面に現像
液を塗布する工程と、この現像液が塗布されたウエハー
をその周方向に回転させて現像液を除去する工程とを繰
り返すことにより現像を行った後、ウエハー表面にリン
ス液を塗布する工程と、このリンス液が塗布されたウエ
ハーを回転させてリンス液を除去する工程とを繰り返す
ことにより現像を停止させるフォトレジストの現像方法
を開示している。

【０００６】図７の（Ａ）および（Ｂ）は、上記従来の
フォトレジストの現像方法を説明するための概略断面図
である。すなわち、従来の現像方法では、（Ａ）に示す
ように、半導体基板となるウエハー１上に塗布・焼き付
けされて形成された厚さ約１．３μｍのフォトレジスト
２にパターンを描画する。この描画されたパターンを現
像するため、フォトレジスト２に現像液を塗布した後、
洗浄液でフォトレジスト２の不要部分を除去して（Ｂ）
に示すように現像を終了する。

【０００７】しかしながら、従来の方法では、レジスト
を抜く量の多いパターンを形成する場合やウエハー面内
に「抜き」や「残し」が偏って存在する場合などには、
現像液に溶解したレジストによりウエハー面内の現像液
が不均一に劣化し、現像「ムラ」や「汚れ」が発生し易
くなる。このため、半導体基板となるウエハー面内の加
工線幅のバラツキが大きくなり、ＬＳＩ等を構成する各
種の素子の特性のバラツキが大きくなり、ＬＳＩ等の半
導体装置の収率を低下させるという不都合が生じてい
た。

【０００８】本発明者は、従来のいずれの現像方法にお
いても、現像工程を終了した後に、洗浄工程を行うよう
にしていたため、洗浄効果が十分でなく、上記のような
不都合が生じてしまう点に着目し、本発明を完成させる
に至った。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、十分
な洗浄効果を発揮し得ることから、半導体基板面内にお
いて均一にレジストを除去し、加工線幅のバラツキを小
さくできるフォトレジストの現像方法を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、半導体基板の表面上のフォ
トレジストに現像液を塗布する工程と、前記半導体基板
を回転させて現像液および該現像液に溶解したフォトレ
ジストを除去する工程と、該フォトレジストの除去後に
リンス液で前記半導体基板の表面を洗浄する工程とを順
に行うフォトレジストの現像方法において、前記現像液
塗布工程と前記フォトレジスト除去工程と前記洗浄工程
とを連続して少なくとも２回繰り返すことを特徴とす
る。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明においては、現像液塗布工
程とフォトレジスト除去工程と洗浄工程からなる一連の
工程を連続して複数回行うことにより、２回目以降の現
像液塗布工程における現像液の「濡れ性」を向上させる
ことができ、新たな現像液のために現像ムラを改善する
こともできる。また、現像工程と次回の現像工程との間
に必ずリンス液で洗浄する工程を実施することにより、
劣化した現像液による現像性の低下を防ぐことができる
ので、半導体基板面内の線幅のバラツキを改善すること
ができる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１３】図１の（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明のフォト
レジストの現像方法の一実施例を説明するための図であ
る。

【００１４】本実施例では、従来のフォトレジストの現
像方法と異なり、現像液塗布工程とフォトレジスト除去
工程と洗浄工程とを連続して少なくとも２回繰り返す点
に特徴がある。

【００１５】まず、図１の（Ａ）に示すように、半導体
基板となるウエハー１上に塗布・焼き付けされて形成さ
れた厚さ約１．３μｍのフォトレジスト２にパターンを
描画する。この段階までは、フォトレジストの現像の前
処理であり、図７の（Ａ）に示した方法と同一である。
本実施例では、上記描画されたパターンを現像するた
め、（Ｂ）に示すようにフォトレジスト２に対して第１
回目の現像・洗浄を行って不要部分を除去し、これに続
けて（Ｃ）に示すようにフォトレジスト２に対して第２
回目の現像・洗浄を行って不要部分を除去する。以下、
この手順を繰り返して（Ｄ）に示すように現像を完全に
終了して必要なパターンを形成する。

【００１６】本実施例では、現像液塗布工程を複数回に
分け、その間に洗浄工程を複数回実施するようにしたの
で、現像液中に溶解したフォトレジストをウエハー上か
ら効率よく、しかも均一に除去することができる。この
ため、レジストを抜く量の多いパターンを形成する場合
でも、現像液に溶解したレジストによりウエハー面内に
現像液の劣化による現像ムラの発生が少ない。従って、
半導体基板となるウエハー面内の加工線幅のバラツキを
小さくすることができ、ＬＳＩ等を構成する各種の素子
の特性のバラツキを小さくすることが可能となり、高収
率のＬＳＩ等の半導体装置の製造に寄与することができ
る。

【００１７】次に、図２の（Ａ）および（Ｂ）を参照し
て本発明のフォトレジストの現像方法の実施に好適に用
いられる装置の構成について説明する。

【００１８】図２の（Ａ）および（Ｂ）において、符号
３は、チャンバである。このチャンバ３内には、半導体
基板１を回転可能に保持するウエハーチャック４が取り
付けられている。このウエハーチャック４上に水平に保
持された半導体基板１上には、現像液ノズル５からの現
像液６が塗布される。次いで、半導体基板１をしばらく
静止させて現像液６による現像を進行させる。このと
き、現像を完全に終わらせない。次に、（Ｂ）に示すよ
うにウエハーチャック４を円板状の半導体基板１の円周
方向に沿って回転させて、半導体基板１上の現像液６を
振り切る。その後、ウエハーチャック４を回転させなが
ら、半導体基板１上に、リンス液ノズル７からリンス液
８を供給する。このリンス液としては、通常は純水が用
いられる。このリンス液８の供給を停止した後、ウエハ
ーチャック４の回転数をさらに上げて、半導体基板１上
からは、純水と、残留する現像液と、この現像液中に溶
解しているレジストとからなる廃液９を効率よく除去す
ることができる。

【００１９】次に、現像液ノズル５から再度現像液６を
塗布して２度目の現像を行う。この２度目の現像で現像
全体を終了させてもよく、また続く洗浄工程後にさらに
３度目以降の現像を行ってもよい。２度目以降の現像
も、上記１度目の現像と同様の手順で実施され、２度目
以降の現像の各終了時に続けて２度目以降の洗浄を実施
する。

【００２０】本実施例では、上記現像液塗布工程と現像
液除去工程と洗浄工程とからなる一連の工程を複数回繰
り返すことによって、残留する現像液やレジストを均一
に除去することができるので、半導体基板１面内の線幅
のバラツキを小さくすることができる。ここで、上記一
連の工程の繰り返し数が多い場合としては、例えば、レ
ジストを抜く量の多いパターンに対して適用すると効果
が大きい。

【００２１】次に、本発明のフォトレジストの現像方法
の一実施例と従来の現像方法におけるレジスト線幅の均
一性を比較検討する。

【００２２】図３に示すように、レジストを１．３μｍ
の膜厚で塗布した半導体基板であるウエハー上に、「抜
き」面積が大きく、レジストパターン形成後の最小線幅
が約１．２μｍのパターンを形成した。ここで、図３に
おいてウエハー上の小さな四角い枠は、各ショットを示
す。但し、オリフラを図面の下側にしたときに縦方向に
並ぶ×印で示した３つのショットは、レジストの残しが
多いＴＥＧパターンを露光した部分である。

【００２３】現像液の塗布からリンス液による洗浄まで
の一連の工程を１回のみ行った半導体基板（比較例１）
と、上記一連の工程を２回行った半導体基板（実施例
１）とを比較し、線幅のバラツキを測定した。この測定
は、ウエハー１枚当たり、図３に示すウエハー上の番号
を付した２８カ所で行った。

【００２４】このようにして線幅を測定した結果、上記
比較例１ではＴＥＧパターンの影響で縦方向の線幅のバ
ラツキは約０．１０μｍであり（図５参照）、上記実施
例１の場合の線幅のバラツキは約０．０４μｍであり
（図４参照）、実施例１は比較例１よりも線幅のバラツ
キが小さくなっていることが明らかである。

【００２５】また、現像工程とリンス液による洗浄工程
とを分けて、それぞれ２回ずつ繰り返した半導体基板
（比較例２）の線幅の測定結果を図６に示す。この比較
例２における線幅のバラツキは約０．０６μｍであり、
実施例１よりも明らかに大きいことがわかる。

【００２６】さらに、その他の測定方向についても比較
したところ、上記実施例１は比較例１および２よりも線
幅のバラツキが小さくなっており、高精度のレジストパ
ターンの形成が可能であることが実証された。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
現像液塗布工程とフォトレジスト除去工程と洗浄工程か
らなる一連の工程を連続して複数回行うことにより、２
回目以降の現像液塗布工程における現像液の「濡れ性」
を向上させることができ、新たな現像液のために現像ム
ラを改善することもできる。また、現像工程と次回の現
像工程との間に必ずリンス液で洗浄する工程を実施する
ことにより、劣化した現像液による現像性の低下を防ぐ
ことができるので、半導体基板面内の線幅のバラツキを
改善することができる。従って、本発明は、ＬＳＩ等を
構成する各種の素子の特性をバラツキの小さいものと
し、高収率のＬＳＩ等の半導体装置の製造に寄与するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフォトレジストの現像方法の一実施例
を説明するための図であって、（Ａ）は半導体基板とな
るウエハ上に塗布・焼き付けされたフォトレジストにパ
ターンを描画した状態を拡大して示す概略断面図であ
り、（Ｂ）は（Ａ）に示したフォトレジストに対して第
１回目の現像・洗浄を行って不要部分を除去した状態を
拡大して示す概略断面図であり、（Ｃ）は第２回目の現
像・洗浄を行って不要部分を除去した状態を拡大して示
す概略断面図であり、（Ｄ）は複数回の現像・洗浄を行
ってパターン形成を終了した状態を拡大して示す概略断
面図である。

【図２】本発明のフォトレジストの現像方法の一実施例
に用いられる装置の例を示す図であって、（Ａ）は現像
液塗布工程を示す模式的な断面図であり、（Ｂ）は現像
液除去工程および洗浄工程を示す模式的な断面図であ
る。

【図３】フォトレジストの現像方法の実施に用いられる
パターンを露光したウエハーを示す模式的な平面図であ
る。

【図４】本発明のフォトレジストの現像方法の一実施例
を実施して得られたウエハー上の線幅のバラツキを検討
するためのウエハー面内の分布を示すグラフである。

【図５】従来のフォトレジストの現像方法を実施して得
られたウエハー上の線幅のバラツキを検討するためのウ
エハー面内の分布を示すグラフである。

【図６】図４および図５のグラフの結果と比較するた
め、現像ー現像ー洗浄のシーケンスで行う従来のフォト
レジストの現像方法を実施して得られたウエハー上の線
幅のバラツキを検討するためのウエハー面内の分布を示
すグラフである。

【図７】従来のフォトレジストの現像方法を説明するた
めの図であって、（Ａ）はウエハー上に塗布・焼き付け
されたフォトレジストにパターンを描画した状態を拡大
して示す概略断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示したフ
ォトレジストに対して現像・洗浄を行って不要部分を除
去した状態を拡大して示す概略断面図である。

【符号の説明】

１ 半導体基板 ２ フォトレジスト ３ チャンバ ４ ウエハーチャック ５ 現像液ノズル ６ 現像液 ７ リンス液ノズル ８ リンス液 ９ 廃液

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板の表面上のフォトレジストに
   現像液を塗布する工程と、前記半導体基板を回転させて
   現像液および該現像液に溶解したフォトレジストを除去
   する工程と、該フォトレジストの除去後にリンス液で前
   記半導体基板の表面を洗浄する工程とを順に行うフォト
   レジストの現像方法において、前記現像液塗布工程と前
   記フォトレジスト除去工程と前記洗浄工程とを連続して
   少なくとも２回繰り返すことを特徴とするフォトレジス
   トの現像方法。