JPH10256131A - 半導体装置の製造装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像時の線幅均一性を向上できるとともに、
微小泡による現像不良の発生を防止できる半導体装置の
製造装置及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 この発明に係る現像装置は、表面に塗布
されたレジストにパターンを露光した後の半導体基板1
を載置する回転可能なテーブルと、このテーブルの上方
に設けられた、現像液又はプリウエット用の純水を基板
1 上に吐出する吐出ノズル3 と、吐出ノズル3 に設けら
れた櫛歯状の整流板4 であって、基板1 に対して所定の
角度で設置され、この整流板4 の櫛歯先端の少なくとも
一部が基板1 上の現像液に触れることが可能な整流板4
と、吐出ノズル3 に設けられた、整流板4 の櫛歯を伝い
流れるように現像液を吐出する吐出口と、吐出ノズル3
をテーブル表面に垂直な軸を中心として回転させる回転
部11と、吐出ノズル3 をテーブル表面に平行方向に移動
させる移動手段9,10とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
装置及びその製造方法であって、リソグラフィ工程にお
けるパターン形成装置及びその方法の改良に係わり、特
に、高集積化された半導体回路の製造の際に微細なレジ
ストパターン形成に有用なもので、露光後の現像プロセ
スに用いる現像装置及びその方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の半導体装置の製造装置
（現像装置）の要部を示す平面図である。この現像装置
１００は半導体基板１０３を載置するための図示せぬテ
ーブルを有しており、このテーブルは図示せぬモータに
より矢印１０５のように回転させることができる構成と
されている。また、テーブルの上方にはノズル固定方式
の吐出ノズル１０７が設けられており（吐出ノズルは固
定された状態で設けられている）、この吐出ノズル１０
７における吐出部１０７ａから半導体基板１０３の表面
に純水又は現像液を吐出させる構成となっている。この
吐出部１０７ａは半導体基板１０３の表面から数センチ
メートルの高さに位置している。吐出部１０７ａには純
水を吐出する吐出口と現像液を吐出する吐出口とが別々
に設けられている（図示せず）。

【０００３】この現像装置１００におけるテーブル上に
半導体基板１０３を載置し、この半導体基板１０３を矢
印１０５のように回転させながら吐出部１０７ａから現
像液を吐出すると、この現像液は半導体基板１０３の表
面を矢印１０９のように流れていき、そして半導体基板
１０３の表面全体に現像液が盛られることとなる。

【０００４】図５は、他の従来の現像装置の要部を示す
平面図であり、図４と同一部分には同一符号を付し、異
なる部分についてのみ説明する。

【０００５】吐出ノズル１０７は移動方式のもので、矢
印１１１の方向に移動させることができる構成とされて
いる。また、吐出部１０７ａは半導体基板１０３の表面
から１〜２センチメートルほどの比較的低所に位置して
おり、このような低所よりノズル１０７の移動を行いな
がら純水又は現像液を吐出できる構成となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来及び他の従来の現像装置では、基板１０３の表面と吐
出部１０７ａとの間に数センチメートル又は１〜２セン
チメートルほどのギャップがあるため、現像液を基板１
０３上に吐出する時、特に現像液吐出開始時と吐出終了
時に基板１０３への衝撃が生じる。この衝撃によって基
板１０３上に微小泡が発生し、現像不良を誘発する可能
性がある。

【０００７】また、ノズル固定方式、ノズル移動方式の
双方に共通して、ノズル自身の持つ動作自由度が小さい
ために、現像方法等が制限されるという問題点がある。
つまり、基板１上に均一に、静かに現像液を盛ることが
できず、リソグラフィ工程におけるレジストパターンの
微細化に伴い現像時の線幅均一性が低下し、現像不良が
生じてしまう。

【０００８】この発明は上記のような事情を考慮してな
されたものであり、その目的は、リソグラフィ工程にお
けるレジストパターンを微細化しても現像時の線幅均一
性を向上させることができるとともに、微小泡による現
像不良の発生を防止できる半導体装置の製造装置及びそ
の製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明に係る半導体装置の製造装置は、表面に塗
布されたレジストにパターンを露光した後の半導体基板
を載置する回転可能なテーブルと、このテーブルの上方
に設けられた、現像液を該半導体基板上に吐出する吐出
ノズルと、この吐出ノズルに設けられた櫛歯状の整流板
であって、該半導体基板に対して所定の角度で設置さ
れ、この整流板の櫛歯先端の一部が該半導体基板上の現
像液に触れることが可能な整流板と、この吐出ノズルに
設けられた、該整流板の櫛歯を伝い流れるように現像液
を吐出する吐出口と、を具備することを特徴とする。

【００１０】この半導体装置の製造装置では、吐出ノズ
ルに櫛歯状の整流板を設け、この整流板を半導体基板に
対して所定の角度で設置しているため、現像液を吐出口
より半導体基板上に吐出する際に、この現像液が整流板
の櫛歯を伝い流れることで半導体基板上に均一に、より
静かに現像液を盛ることができる。これにより、半導体
基板へ吐出する時の現像液を低衝撃かつ均等に供給で
き、半導体基板上の現像液の流れを整えることができ
る。したがって、リソグラフィ工程におけるレジストパ
ターンを微細化しても現像時の線幅均一性を向上させる
ことができる。また、このように半導体基板上に均一
に、より静かに現像液を盛ることによって微小泡の発生
を抑制できる。

【００１１】また、上記半導体基板上のレジストと上記
整流板の櫛歯先端とのギャップを一定に保つための距離
センサーをさらに含むことが好ましい。この距離センサ
ーにより、吐出ノズルの半導体基板表面からの高さを常
に最適化させることができる。

【００１２】また、上記吐出ノズルを該テーブル表面に
垂直な軸を中心として回転させる回転手段と、該吐出ノ
ズルを該テーブル表面に平行方向に移動させる移動手段
とをさらに含むことが好ましい。これら回転手段及び移
動手段により、吐出ノズルの動作自由度の向上を図るこ
とができる。したがって、整流板の櫛歯先端を半導体基
板上に盛られた現像液に接触させるとともに、半導体基
板の回転に起因する現像液の流れに則して整流板を移動
させることができる。これにより、吐出途中の現像液と
基板上の現像液の干渉を抑制することができ、微小泡の
発生をより効果的に防ぐことができる。

【００１３】また、この発明に係る半導体装置の製造装
置は、表面に塗布されたレジストにパターンを露光した
後の半導体基板を載置する回転可能なテーブルと、この
テーブルの上方に設けられた、現像液又はプリウエット
用の純水を該半導体基板上に吐出する吐出ノズルと、こ
の吐出ノズルに設けられた櫛歯状の整流板であって、該
半導体基板に対して所定の角度で設置され、この整流板
の櫛歯先端の一部が該半導体基板上の現像液に触れるこ
とが可能な整流板と、この吐出ノズルに設けられた、該
整流板の櫛歯を伝い流れるように現像液を吐出する吐出
口と、この吐出ノズルを該テーブル表面に垂直な軸を中
心として回転させる回転手段と、この吐出ノズルを該テ
ーブル表面に平行方向に移動させる移動手段と、上記半
導体基板上のレジストと該整流板の櫛歯先端とのギャッ
プを一定に保つための距離センサーと、上記テーブルの
回転、現像液と純水の吐出状態、該回転手段、該移動手
段、距離センサーを総合的に制御する制御手段と、を具
備することを特徴とする。

【００１４】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法は、櫛歯状の整流板を伝い流れるように現像液を回転
している半導体基板上に供給しつつ、この整流板の櫛歯
先端を該半導体基板上に盛られた現像液に接触させると
ともに、該半導体基板の回転に起因する現像液の流れに
則して該整流板を移動させることを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
一実施の形態について説明する。図１は、この発明の実
施の形態による半導体装置の製造装置（現像装置）の概
略を示す平面図であり、図２は、図１に示す吐出ノズル
の概略を示す拡大平面図であり、図３は、図１に示す現
像装置の断面図であって、半導体基板の表面に吐出され
た現像液の流れを模式的に示した図である。

【００１６】図１に示すように、この現像装置２０は半
導体基板１を載置するための図示せぬテーブルを有して
おり、このテーブルは図示せぬモータにより矢印２３の
ように回転させることができる構成とされている。ま
た、テーブルの上方にはノズル本体２が設けられてお
り、このノズル本体２は吐出ノズル３、支持脚９、動作
脚１０及び回転部１１から構成されている。吐出ノズル
３は回転部１１を介して動作脚１０と連結されており、
この動作脚１０は支持脚９と連結されている。

【００１７】動作脚１０は支持脚９を支点として矢印２
５のように動かすことができるものである。回転部（回
転手段）１１は吐出ノズル３を矢印２７のように回転さ
せるためのものである。ノズル本体２は図示せぬ移動手
段により矢印２９のように移動可能となっている。つま
り、回転部１１は吐出ノズル３をテーブル表面に垂直な
軸を中心として回転させるためのものである。動作脚１
０、支持脚９及び移動手段は、吐出ノズル３をテーブル
表面に対して平行方向に自在に移動させるためのもので
ある。

【００１８】また、図３に示すように、動作脚１０と回
転部との間には距離センサー８が設けられている。この
距離センサー８は、半導体基板１表面（半導体基板上の
レジスト）と吐出ノズル３（後記整流板４の櫛歯先端）
との間の距離を測定し、ノズル３から現像液を吐出する
際に櫛歯先端の基板１表面からの高さを常に最適化する
（一定に保つ）ために用いるものである。これは基板１
上のレジストパターンを保護するためでもある。

【００１９】図２に示すように、吐出ノズル３は、純水
を供給する純水供給口（純水供給ライン）６および現像
液を供給する現像液供給口（現像液供給ライン）７を有
している。また、吐出ノズル３の先端には櫛歯状の整流
板４が設けられており、この整流板４の櫛歯の相互間に
は吐出口５が設けられている。整流板４は、図３に示す
ように基板１に対して所定の角度で設置されている。整
流板４は、吐出時の現像液と基板１上の現像液の双方の
整流化を図ることを目的としているので、この整流化を
図るのに最も適した角度（基板１に対して所定の角度）
で設置される。また、純水供給ライン６及び現像液供給
ライン７はともに吐出口５と接続されており、純水供給
口６及び現像液供給口７それぞれと吐出口５との間にお
ける吐出ノズル３の内部には純水と現像液とが混合され
る図示せぬ領域が形成されている。

【００２０】また、この現像装置２０には図示せぬ制御
手段が設けられており、この制御手段によって、ノズル
本体２の移動、動作脚１０の動き、回転部１１の回転、
半導体基板１の回転、現像液の吐出状態、純水の吐出状
態が総合的に制御される。

【００２１】次に、半導体基板上に塗布されたレジスト
にパターンを露光した後、上述した現像装置を用いて行
う現像方法について説明する。

【００２２】先ず、図１及び図３に示すように、露光後
の半導体基板１をテーブルの上に載置し、このテーブル
を矢印２３のように回転させる。また、距離センサー８
によって半導体基板１表面と吐出ノズル３との間の距離
を測定し、吐出ノズル３の基板１表面からの高さを常に
最適化しておく。

【００２３】次に、吐出ノズル３を基板１上の中央部付
近に位置させ、純水供給ライン６を通して吐出口５より
プリウエット用の純水（現像の前に純水を基板１上に数
秒供給し、レジストの表面状態を現像液になじむように
するためのもの）を基板１上に供給する。次いで純水供
給後、切れ目なく現像液供給ライン７を通し現像液の供
給を始める。

【００２４】吐出口５より基板１上に吐出された現像液
等の液体は整流板４を伝い流れることで均一に基板１上
に供給される。その上、図３に示すように基板１に対し
て所定の角度で設置した整流板４の櫛歯先端を基板上の
現像液１８と接触させるとともに、図１に示す矢印３１
のような基板１の回転に起因する現像液の流れに則して
整流板４を移動させる。これにより、基板１上に供給さ
れた現像液流が整えられる。これと同時に、新たな現像
液等が整流板４をすべりおりる形で供給される。

【００２５】図１に示す矢印３１のように吐出ノズル３
を移動させるには、支持脚９を支点とし動作脚１０を矢
印２５のように動かすことによって図１中の基板１の上
下方向にノズル３を移動させる動きと、回転部１１によ
ってノズル３を矢印２７のように回転させる動きとを組
み合わせることによって行う。

【００２６】このようにして現像液を基板１上に供給し
所定の時間経過後に、基板１上の現像液を除去する。

【００２７】上記実施の形態によれば、この現像装置２
０において吐出ノズル３の先端に櫛歯状の整流板４を設
け、この整流板４を基板１に対して所定の角度で設置
し、吐出ノズル３の基板１表面からの高さを常に最適化
させている。これにより、現像液等を吐出口５より基板
１上に吐出する際に、この現像液等が整流板４を伝い流
れることで基板１上に均一に、より静かに現像液等を盛
ることができる。この結果、基板１面内の線幅均一性
（Critical Dimensionを決め、その線幅が現像後どれだ
けばらついているかの評価）の向上を図ることができ、
半導体基板１を均一に現像することができる。よって、
本発明は半導体生産プロセスにおける生産信頼性の向上
に大きく寄与することができる。

【００２８】また、基板１上に均一に、より静かに現像
液等を盛ることにより、従来の現像装置のように現像液
が基板１上に強く衝突することがないので、現像液を基
板１上に吐出した際に微小泡が発生することを抑制する
ことができる。したがって、この微小泡のレジスト面へ
の付着による現像不良の発生を防止できる。

【００２９】また、この現像装置２０は支持脚９、動作
脚１０、回転部１１を有し、動作脚１０は支持脚９を支
点として矢印２５のように動かすことができ、回転部１
１は吐出ノズル３を矢印２７のように回転させることが
できる。これにより、ノズル３全体の動作自由度の向上
を図ることができる。このため、基板１に対して所定の
角度で設置した整流板４の櫛歯を基板上の現像液１８と
接触させた状態で、図１に示す矢印３１のような現像液
の流れに則して整流板４を移動させることができる。こ
れにより、吐出ノズル３より供給する現像液の吐出速
度、ベクトルと基板上の現像液の流れの速度、ベクトル
に差違を生じ難くすることが可能となる。このことによ
り、基板１上により均一に、より静かに現像液を盛るこ
とができ、基板１面内の線幅均一性の向上、微小泡によ
る現像不良の発生を防止することが可能となる。よっ
て、本発明は半導体生産プロセスにおける生産信頼性の
向上に大きく寄与することができる。

【００３０】また、純水供給ライン６を通して吐出口５
よりプリウエット用の純水を基板１上に供給し、次いで
純水供給後、切れ目なく現像液供給ライン７を通し現像
液の供給を始めている。したがって、従来の現像装置で
は別々の吐出口から純水、現像液の吐出を行っていたの
を、このように一つの吐出口から純水、現像液の吐出を
連続的に行うことで、従来の装置に比べて操作を簡略化
することができる。

【００３１】尚、本発明は上記の実施の形態のみに限定
されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内
で構造、条件等は適時変更可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
半導体装置の製造装置は、吐出ノズルに設けられた櫛歯
状の整流板であって、該半導体基板に対して所定の角度
で設置され、この整流板の櫛歯先端の少なくとも一部が
該半導体基板上の現像液に触れることが可能な整流板を
有している。したがって、リソグラフィ工程におけるレ
ジストパターンを微細化しても現像時の線幅均一性を向
上させることができるとともに、微小泡による現像不良
の発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態による半導体装置の製造
装置（現像装置）の概略を示す平面図である。

【図２】図１に示す吐出ノズルの概略を示す拡大平面図
である。

【図３】図１に示す現像装置の断面図であって、半導体
基板の表面に吐出された現像液の流れを模式的に示した
図である。

【図４】従来の半導体装置の製造装置（現像装置）の要
部を示す平面図である。

【図５】他の従来の現像装置の要部を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１…半導体基板、２…ノズル本体、３…吐出ノズル、４
…整流板、５…吐出口、６…純水供給口（純水供給ライ
ン）、７…現像液供給口（現像液供給ライン）、８…距
離センサー、９…支持脚、１０…動作脚、１１…回転
部、１８…現像液、２０…現像装置、２３、２５、２
７、２９、３１…矢印、１００…現像装置、１０３…半
導体基板、１０５…矢印、１０７…吐出ノズル、１０７
ａ…吐出部、１０９、１１１…矢印。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に塗布されたレジストにパターンを
   露光した後の半導体基板を載置する回転可能なテーブル
   と、 このテーブルの上方に設けられた、現像液を該半導体基
   板上に吐出する吐出ノズルと、 この吐出ノズルに設けられた櫛歯状の整流板であって、
   該半導体基板に対して所定の角度で設置され、この整流
   板の櫛歯先端の少なくとも一部が該半導体基板上の現像
   液に触れることが可能な整流板と、 この吐出ノズルに設けられた、該整流板の櫛歯を伝い流
   れるように現像液を吐出する吐出口と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造装置。
2. 【請求項２】 上記吐出口からプリウエット用の純水も
   吐出させることができることを特徴とする請求項１記載
   の半導体装置の製造装置。
3. 【請求項３】 上記半導体基板上のレジストと上記整流
   板の櫛歯先端とのギャップを一定に保つための距離セン
   サーをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の半導
   体装置の製造装置。
4. 【請求項４】 上記吐出ノズルを該テーブル表面に垂直
   な軸を中心として回転させる回転手段と、該吐出ノズル
   を該テーブル表面に平行方向に移動させる移動手段とを
   さらに含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置
   の製造装置。
5. 【請求項５】 表面に塗布されたレジストにパターンを
   露光した後の半導体基板を載置する回転可能なテーブル
   と、 このテーブルの上方に設けられた、現像液又はプリウエ
   ット用の純水を該半導体基板上に吐出する吐出ノズル
   と、 この吐出ノズルに設けられた櫛歯状の整流板であって、
   該半導体基板に対して所定の角度で設置され、この整流
   板の櫛歯先端の少なくとも一部が該半導体基板上の現像
   液に触れることが可能な整流板と、 この吐出ノズルに設けられた、該整流板の櫛歯を伝い流
   れるように現像液を吐出する吐出口と、 この吐出ノズルを該テーブル表面に垂直な軸を中心とし
   て回転させる回転手段と、 この吐出ノズルを該テーブル表面に平行方向に移動させ
   る移動手段と、 上記半導体基板上のレジストと該整流板の櫛歯先端との
   ギャップを一定に保つための距離センサーと、 上記テーブルの回転、現像液と純水の吐出状態、該回転
   手段、該移動手段、距離センサーを総合的に制御する制
   御手段と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造装置。
6. 【請求項６】 櫛歯状の整流板を伝い流れるように現像
   液を回転している半導体基板上に供給しつつ、この整流
   板の櫛歯先端を該半導体基板上に盛られた現像液に接触
   させるとともに、該半導体基板の回転に起因する現像液
   の流れに則して該整流板を移動させることを特徴とする
   半導体装置の製造方法。