JPH086260A

JPH086260A - レジスト現像方法及びその装置

Info

Publication number: JPH086260A
Application number: JP16307494A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Iwami; 諭岩見
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1994-06-22
Filing date: 1994-06-22
Publication date: 1996-01-12

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体製造やカラーフィルタ製造等に用いら
れるレジスト現像において、被処理基板への現像液滴下
時に、泡の巻き込み等でレジスト膜面に付着する気泡に
よって発生する現像残りの欠陥をなくすことにある。【構成】被処理基板（１）を真空吸着し、回転させる
回転チャック（７）と、純水を真空脱気して脱気純水を
生成する真空脱気器（１２）と、被処理基板（１）のレ
ジスト膜（２）上に脱気純水を滴下し、液盛りを形盛す
るための脱気純水滴下ノズル（１３）と、脱気純水液盛
り（１４）を現像液に置換する為の現像液滴下ノズル
（４）を有し、レジスト膜を現像する前に、被処理基板
上に脱気純水液盛りを形成し、レジスト膜上に付着した
気泡を脱気純水に吸収させた後、空気に触れることな
く、脱気純水を現像液に置換するレジスト現像方法であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板、カラーフ
ィルタ等のレジスト現像方法及びその装置に関し、特に
半導体製造やカラーフィルタ製造等に用いられるレジス
ト現像方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体等の製造のフォトリソグラ
フィにおける現像において、現像液滴下時に半導体ウエ
ハ表面に付着する微少泡による現像残り欠陥の発生を防
ぐ技術として、特開平４−２６００４３号、及び特開平
３−２６６４１８号が提案されている。これら従来技術
について図４、図５で説明する。

【０００３】図４に示すレジストパターンの形成は、被
処理基板（１）上のレジスト膜（２）の表面に予め、ポ
リビニルアルコール等の現像液に対して可溶性の可溶膜
（３）を回転塗布したものに、現像液滴下ノズル（４）
より現像液（５）を滴下し、現像液盛り（６）を形成し
て現像処理を行うという方法である。図４中の回転チャ
ック（７）は被処理基板（１）を吸着保持し、回転を与
えるものである。

【０００４】この従来技術はレジスト膜（２）の表面に
可溶膜（３）を予め塗布しておくことに特徴があるもの
で、これは被処理基板（１）に現像液（５）を供給した
時に、気泡がレジスト膜（２）に直接付着するのを防ぐ
ことにある。また、可溶膜（３）上に気泡が付着して
も、可溶膜（３）を溶しながら現像液（５）が浸透し、
現像が進むので気泡が浮きあがり、現像時の気泡による
未現像部分、即ち現像欠陥が生じることを防ぐことがで
きるというものである。

【０００５】次に、もう一つの従来技術について、図５
により説明する。これは、被処理基板（１）上のレジス
ト膜（２）を現像する前に、現像後の被処理基板の洗浄
に用いるリンスノズル（８）より純水（９）等を吐出
し、被処理基板（１）の被現像面であるレジスト膜
（２）を純水（９）で均一に被ってプリウェットし、次
に被処理基板（１）を回転させて、純水（９）がレジス
ト膜（２）を湿潤している程度に回転振り切りした後
に、現像液滴下ノズル（４）より現像液を滴下し、現像
液液盛りを形成して現像処理を行うという方法である。

【０００６】図５の従来技術における純水等によるプリ
ウェットは、上記図４の従来技術と同じく、現像液の供
給時にレジスト膜（２）に気泡が付着するのを防ぐとい
うものである。そしてこの方式では、被処理基板（２）
は予め現像処理前に純水等でプルウェットされるので、
一般に疎水性の傾向が強いレジスト膜（２）をある程度
親水性とすることができ、現像液（５）とレジスト膜
（２）のなじみが良くなるのでレジスト膜（２）上に気
泡が付着しにくくなるというものである。

【０００７】この現像方法は一般に半導体製造等のＴＭ
ＡＨ等のアルカリ水溶液の現像液を用いた現像工程で実
施されているものであるが、特開平３−２６６４１８
「レジスト現像方法」の如く電子ビームレジスト等の有
機溶剤を用いた現像方式でプリウェット液を低現像溶剤
として使用する限定した条件でのものである。

【０００８】また、上述の従来技術のプリウェットの手
法では、気泡による現像欠陥は減少する傾向にあるもの
の充分な効果をあげることができないものである。具体
例をあげると６インチ半導体基板におけるアルカリ現像
液、ＴＭＡＨを用いた現像処理において、プリウェット
手法を用いなかった時の欠陥は基板あたり２〜３個、プ
リウェット処方を用いた時は基板あたり１〜２個程度発
生しているものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術の課題
は、まず図４に示す従来技術においては、被処理基板へ
のレジスト塗布とレジストの露光処理の後、即ち現像処
理直前に被処理基板上にポリビニルアルコール等の現像
液に可溶な膜を回転塗布により形成しなければならない
ので、回転塗布の為の塗布カップや薬液配管が必要とな
るものである。

【００１０】例えば、これを実際の半導体等の製造ライ
ン等で実現するためには、以上をふまえて次の三つの例
が考えられる。つまり、第１の例は、可溶性膜塗布装置
を新たに単体で設置する。第２の例は、現像装置に可溶
膜塗布ユニットを付加する。第３の例は現像装置の現像
カップに可溶性溶液の吐出ノズルを付加し、現像カップ
も可溶膜塗布が可能なような形状に変更する。

【００１１】上記の例に共通していえることは、運用上
可溶性溶液の薬液自体の管理、塗布後の被処理基板のパ
ーティクル管理、塗布膜均一性の管理、薬液の交換作
業、塗布カップの交換と洗浄作業等の管理項目や作業が
新たに増えるという点である。また、比較的大規模な設
備の改新も必要となるという点である。従って、作業ロ
ーディングに新たな負荷がかかるという点と、設備の改
新を行う為に比較的多くの費用がかかるという点が課題
となる。

【００１２】次に、図５に示す従来技術における課題で
あるが、この従来技術では被処理基板のレジスト膜表面
を予め純水等でプリウェットし、親水性として、現像液
滴下時にレジスト膜表面に気泡が付着しにくくなるとい
う方法をとっているが、この方法を用いても、実際の半
導体製造における現像処理では、気泡による現像欠陥は
若干減少するものの、半導体基板１枚に対して１個程度
の欠陥が発生することが実験の結果分っている。従って
この図５の従来技術を用いても気泡による現像欠陥を完
全になくすことができないという課題がある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板、
カラーフィルタ等のレジスト現像方法において、被処理
基板上の露光処理されたレジスト膜を現像する前に、前
記被処理基板上に脱気処理された脱気純水を滴下し、脱
気純水液盛りを形成することを特徴とするレジスト現像
方法であり、また、形成された脱気純水液盛り上に、現
像液を滴下しながら被処理基板を回転させて、脱気純水
液盛りを現像液に置換して現像処理を行うことを特徴と
するレジスト現像方法である。また、被処理基板を吸着
し、回転させる回転チャックと、純水を真空脱気して脱
気純水を生成する真空脱気機構と、被処理基板のレジス
ト膜上に脱気純水を滴下し液盛りを形盛する脱気純水滴
下ノズルと、脱気純水液盛りを現像液に置換する現像液
滴下ノズルとを有していることを特徴とするレジスト現
像装置である。

【００１４】

【作用】本発明において、レジスト膜を現像する前に、
被処理基板上に脱気純水液盛りを形成し、レジスト膜上
に付着した気泡を脱気純水に吸収させた後、空気に触れ
ることなく脱気純水を現像液に置換するものであり、レ
ジスト膜上の未現像部分や、現像欠陥の発生をなくすと
いう作用を有するものである。水には、かなり大気中の
酸素が溶解しているが、半導体基板やカラーフィルタ等
に用いられる純水には、自然酸化膜が形成されやすく、
不具合が生じやすくなるため、溶解酸素を除去してい
る。その方法は、純水中に窒素ガスを吹き込み、バブリ
ングさせて溶解酸素を追い出す、というものである。こ
のため、通常、純水中には窒素が溶解しており、これ以
上の気体を純水中に取り込むことができない。そこで、
これを真空中で脱気することにより、純水が新たに気体
を溶解できるようにして、レジスト膜上に付着した気泡
を吸収させる、という作用を有するものである。

【００１５】

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。［実施例１］図１は第一実施例を示す図である。この実
施例のレジスト現像方法は、まず回転チャック（７）に
吸着保持された被処理基板（１）上に純水脱気方法の一
例として真空配管（１０）と、純水供給配管（１１）を
備えた真空脱気器（１２）により、６００mmＨｇ程度の
真空度で５分間以上真空に晒して真空脱気された脱気純
水を脱気純水滴下ノズル（１３）より滴下し、脱気純水
液盛り（１４）を形成する。

【００１６】この時、脱気純水を滴下しながら被処理基
板（１）を２０００r.p.m.程度で高速回転し、徐々に回
転速度を減速して脱気純水液盛り（１４）を形成する。
その理由は、被処理基板（１）を静止させて脱気純水を
滴下すると空気の巻き込みによりレジスト膜（２）上に
気泡が付着し易くなるためである。つまり、被処理基板
（１）を高速回転しながら脱気純水を滴下すると遠心力
により、付着した気泡は脱気純水とともに基板外部へ飛
散するため、レジスト膜（２）上に留まる気泡の数は非
常に少なくなる。

【００１７】一般に、現像液をレジスト膜上に直接滴下
した場合のレジスト膜に付着する気泡の大きさは、現像
欠陥である現像残り部の大きさから約１０μｍ〜１００
μｍ程度と推定されている。純水の場合も気泡の大きさ
はほぼ同様と考えられる。ここで、上述の脱気純水中で
レジスト膜（２）上に留まった気泡は、基体吸収性に富
んだ脱気純水の基体吸引作用により、１００μｍ程度の
泡であれば約２分程度で消滅することが下記の実験の結
果明らかになった。

【００１８】図３はその実験装置を示した図である。透
明テフロン管（１５）の中には約１０ccの純水（１６）
が封入されており、継手（１７）と吸引配管（１８）を
介して空気コンバム式の真空発生器（１９）に接続され
ている。継手（１７）には透明テフロン管（１５）内の
到達真空度を計測する為の真空計（２０）が接続されて
いる。

【００１９】実験は次のような方法で行った。まず図３
の状態で真空発生器（１９）を作動させると透明テフロ
ン管（１５）内の純水（１６）は脱気作用を受け、脱泡
による気泡（２１）を発生する。この時真空計（２０）
の表示は６２０mmＨｇであり、その状態で１０分間放置
した。次に脱気が終った状態で透明テフロン管（１５）
に少し衝撃を与えて、テフロン管内面に付着した脱泡に
よる気泡（２１）を取り除いてやり、透明テフロン管
（１５）を分割部（２２）にて分割する。

【００２０】このテフロン管（１５）内の脱気純水をサ
ンプルとして次のような方法で気泡の吸収時間を測っ
た。気泡は図示しない注射器と注射針で脱気純水の水面
に空気を吹き込んで、透明テフロン管（１５）内壁に付
着させることで目視観察可能な状態とする。観察する気
泡は、実際の現像処理にてレジスト膜に付着する気泡の
状態に近い、空気層（２３）に接する脱気純水水面か
ら、深さ１mm〜３mm以内に付着している気泡で、大きさ
は目測で１００μｍ程度のものを選んだ。

【００２１】上記の方法で透明テフロン管（１５）内壁
の気泡の消滅時間を１０回測ったところ、平均時間は約
１２０秒であった。脱気時間に関しては実験に先立っ
て、５分間以上の脱気を行えばこの実験と同様な結果が
得られることを確認した。以上の実験結果より、大きさ
１００μｍ以内の気泡は脱気純水中で約２分以内に消滅
するという事実が分った。

【００２２】従って、上述の被処理基板（１）上の脱気
純水液盛り（１２）中でレジスト膜（２）上に留まる気
泡は約２分以内に脱気純水に吸収され消滅することが類
推される。この場合、脱気純水液盛り（１２）を乗せた
被処理基板（１）を低速回転させたり停止させたりする
ような動作を繰り返すと、脱気純水の移動が起こるので
気泡が脱気純水に吸収され易くなり、気泡の消滅時間は
２分間よりさらに短かくなるものと推定される。

【００２３】ここで再び実施例１に戻る。被処理基板
（１）上に脱気純水液盛り（１４）を形成し、２分間程
度放置してレジスト膜（２）上の気泡を消滅させた後
に、以下の現像処理に入る。脱気純水液盛り（１４）上
に現像液滴下ノズル（１３）より被処理基板（１）の中
心部に現像液を滴下しながら被処理基板（１）を回転さ
せる。

【００２４】この動作により、被処理基板（１）上の脱
気純水液盛り（１４）は現像液に置換される。置換動作
においては、レジスト膜（２）面が大気に触れないよう
な回転速度で被処理基板（１）を回転させる。また、現
像液滴下ノズル（４）より滴下する現像液も比較的流量
を多くし、しかも流速を抑えて、滴下による気泡の混入
が起らないように滴下動作を行う。以上の動作により、
脱気純水液盛り（１４）を現像液に置換し、被処理基板
（１）上に現像液液盛りを形成して、１分間程度放置し
現像を行う。その後、被処理基板（１）を回転させなが
らリンスノズル（８）より純水等を吐出し、洗浄を行っ
た後、被処理基板（１）の回転乾燥を行うことで全ての
現像処理を終了する。

【００２５】以上より、この実施例においては、脱気純
水液盛り（１４）の形成時にレジスト膜（２）に付着し
た気泡は脱気純水に吸収され、しかも現像液は脱気純水
液盛り（１４）上に滴下し、置換するのでレジスト膜
（２）上に気泡は存在しなくなるものである。従って、
比較的大規模な設備の改新や、運用上の新たな管理等の
負担なくして、気泡によるレジスト膜の未現像、即ち現
像欠陥をなくすことができるものである。

【００２６】［実施例２］図２は、第二実施例を示す図
である。第一実施例のレジスト現像方法では、現像液は
現像液滴下ノズル（４）から被処理基板（１）の中心部
に脱気純水液盛り（１４）が現像液に置換される迄滴下
され続けるので、被処理基板（１）の中心部付近の現像
がそれ以外の部分より早く進み、例えば半導体基板のパ
ターンの場合には、中心部付近のパターン線幅がそれ以
外の部分よりも細くなるという傾向がある。以上のよう
な問題を改善するため、第二実施例においては、現像液
滴下ノズル（４）を複数化し、被処理基板（１）表面の
中心線上に並べた。

【００２７】この実施例の動作及び現像処理は第一実施
例と全く同様である。但し、この実施例における現像液
滴下ノズル（４）からの現像液滴下動作は、全てのノズ
ルにおいて滴下タイミングは同一であるが、以下のよう
な工夫が必要である。つまり、被処理基板（１）の回転
動作により、各現像液滴下ノズル（４）の基板表面の単
位面積当りの現像液の流量に差が生ずるので、各現像滴
下ノズル（４）の現像液流量は、被処理基板（１）の中
心部のノズルがいちばん少なく、最外周部のノズルがい
ちばん多く、つまりノズルが外周部にゆくにつれ、段階
的に現像液流量を増やしてゆく必要がある。こうするこ
とにより、現像液は被処理基板１に均一に滴下されるの
で、より均一な現像パターンを得ることができるもので
ある。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ジスト膜を現像する前に、被処理基板上に脱気純水液盛
りを形成し、レジスト膜上に付着した気泡を脱気純水に
吸収させた後、空気に触れることなく脱気純水を現像液
に置換するので、レジスト膜上に残留する気泡をなくす
ことができる。従って気泡の付着によって起こるレジス
ト膜上の未現像部分、即ち現像欠陥の発生がなくなると
いう効果を有するものである。また、本発明によれば、
比較的大規模な設備の改新や運用上の新たな管理等の負
担なくして現像欠陥をなくせるという利点を有するもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例のレジスト現像方法を示
す図。

【図２】本発明の第二実施例のレジスト現像方法を示
す図。

【図３】脱気純水の気泡吸収実験における実験装置を
示す図。

【図４】従来技術の第一の公知例におけるレジスト現
像方法を示す図。

【図５】従来技術の第二の公知例におけるレジスト現
像方法を示す図。

【符号の説明】

１被処理基板２レジスト膜３可溶膜４現像液滴下ノズル５現像液６現像液液盛り７回転チャック８リンスノズル９純水１０真空配管１１純水供給配管１２真空脱気器１３脱気純水滴下ノズル１４脱気純水液盛り１５透明テフロン管１６純水１７継手１８吸引配管１９真空発生器２０真空計２１脱泡による気泡２２分割部２３空気層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板、カラーフィルタ等のレジス
ト現像方法において、被処理基板上の露光処理されたレ
ジスト膜を現像する前に、前記被処理基板上に脱気処理
された脱気純水を滴下し、脱気純水液盛りを形成するこ
とを特徴とするレジスト現像方法。
【請求項２】形成された脱気純水液盛り上に、現像液
を滴下しながら被処理基板を回転させて、脱気純水液盛
りを現像液に置換して現像処理を行うことを特徴とする
請求項１に記載のレジスト現像方法。
【請求項３】被処理基板を吸着し、回転させる回転チ
ャックと、純水を真空脱気して脱気純水を生成する真空
脱気機構と、被処理基板のレジスト膜上に脱気純水を滴
下し液盛りを形盛する脱気純水滴下ノズルと、脱気純水
液盛りを現像液に置換する現像液滴下ノズルとを有して
いることを特徴とするレジスト現像装置。