JPH021298B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置のホトレジスト素子パター
ンを均一に現像させる方法に関する。

近年、半導体装置の素子パターンは複雑かつ微
細化となり、それに伴なつて各半導体装置の製造
プロセスに新規製造技術が採用されて来ている。
その中でホトレジストとして、従来4μmルール以
上の素子パターン設計には、ネガテイプレジスト
が一般に使用されていた。しかし近年4μmルール
以下の素子パターン設計が一般的となり、これら
の製造プロセスにポジテイプレジスト又はデイー
プ系レジスト、更には電子ビーム系レジストが使
用され始めている。これらはネガテイプレジスト
に比べて公知の如く4μm以下の素子パターン形成
に有効であることは知られている。しかし、いく
ら微細化の素子パターンに上記レジスト類が有効
であつても、素子パターン寸法のばらつきが大き
くてはこれらの特長を最大限に生かすことができ
なかつた。特にホトレジスト技術において、微細
化素子パターン形成に高解像力、高感度のホトレ
ジスト類及び目合せ露光機を使用してもホトレジ
スト素子パターン形成の現像工程で素子パターン
の解像力が損われたり、素子パターンのばらつき
を発生させる欠点があつては、これらの新規ホト
レジスト技術は生されなかつた。

従来、現像方法としては浸漬法又はスプレー法
又はシヤワー法の現像方法により、ホトレジスト
の素子パターンを形成するのが一般的であつた。
どの手法も現像するだけにはどの方法も有効であ
るが、ホトレジスト素子パターンの形状及びばら
つきを再現性良く得る為には半導体装置を形成さ
せる半導体ウエハーを１枚づつスプレー現像する
のが適当、かつ有効であつた。しかし近年使用さ
れ始めている3μm以下の素子パターンを形成する
場合、設計上及び製造プロセス上の余裕度が厳し
くなるもの程、スプレー現像では半導体ウエハー
上に形成されるホトレジスト素子パターンのばら
つきを小さく押さえるのが難しくなる欠点があつ
た。例えば本発明者によれば3μm幅以下の素子パ
ターンを形成する際、従来の現像方法の技術で形
成すると±0.3μm以上のばらつきとなつてくる。
一般的に3μm以下の素子パターン寸法を形成する
には設計上から±0.2μm以下に押えないと半導体
装置の特性ばらつきを生ずる原因となる欠点があ
つた。しかるに、従来法のスプレー現像では半導
体ウエハー上に吹きつけるスプレー圧力及びスプ
レー粒子の大きさ並びにスプレー吹きつけ径によ
つてホトレジスト素子パターンの寸法とばらつき
が変化するばかりか、更には現像臭気を除く為に
現像室をダクトで適当に吸引している為に、スプ
レー状態の変化を発生させる欠点を生じていた。

本発明は上述の欠点を除去し、極めて高い再現
性では半導体装置のホトレジスト素子パターンを
得るホトレジストの現像方法について提供するも
のである。

本発明においては、半導体装置のホトレジスト
の潜在的素子パターンを目合せ露光工程で形成
後、次工程の現像工程でホトレジスト素子パター
ンを形成する工程において、現像は表面張力効果
を利用した静止現像又は表面張力効果がくずれな
い程度に回転させている際に現像室０〜10mmof
Waterの圧力となるようにダクト吸引し、次に連
続シーケンシヤルで行なうリンスはスプレー又は
シヤワー状態で処理する際に10mmof Water〜30
mmof Waterとなる圧力でダクト吸引をコントロ
ールすることを特徴とする。又、これらはデイー
プ系レジストと電子ビーム系レジストとポジデイ
ブレジストに適用することを特徴とする。

本発明によれば現像方法と現像室のダクト吸引
量を適確に管理しホトレジスト素子パターンを現
像する際、現像液の劣化を防ぐと伴に均一な現像
速度を保つことによつて従来より再現性良く均一
にホトレジスト素子パターンを半導体装置に形成
することができる。

次に、図面を用いて従来の現像方法と本発明に
よる現像方法を説明する。

第１図は従来のホトレジストの現像方法の例を
示す図である。第１図ａにおいて、半導体装置が
形成される半導体ウエハー１が真空チヤツク２に
支持され、現像カツプ３と現像、リンス廃液皿４
よりダクト吸引５を常時行ない、現像カツプ３の
上面に設けられた現像ノズル６とリンスノズル７
から一定時間現像液とリンス液が半導体ウエハー
１に潜在的素子パターンを形成したホトレジスト
膜８に吹きつけられる。これらの現像液、リンス
液は現像処理室の中で回転９により処理され、次
に乾燥回転により所望のホトレジスト素子パター
ンが得られる。第１図ｂは半導体ウエハー１とホ
トレジスト膜８が真空チヤツク２に支持されたま
ま回転９により現像、リンス、乾燥の一連を回転
数と時間とで簡単にシーケンスとして示した図で
ある。これらの一連シーケンスにおいて常時ダク
ト吸引５をしていることを示すダクト吸引メータ
１０を示している。

一方、本発明のホトレジストの現像方法につい
て実施例を説明する。第２図は本発明のホトレジ
ストの現像方法の例を示す図である。第２図ａに
おいて半導体ウエハー１１が真空チヤツク１２に
支持され、現像カツプ１３と廃液皿１４の現像処
理室で廃液皿１４よりダクト吸引１５を行なう。
このダクト吸引１５に用けられたダクト吸引メー
タ２０によつてダクト吸引量を監視する。現像カ
ツプ１３の上面に設けられた現像ノズル１６とリ
ンスノズル１７より各々の処理液がホトレジスト
膜１８上に滴下又は吹きつけて所望のホトレジス
ト素子パターンが得られる。本発明の特徴は従来
法では半導体ウエハー１１を回転１９によつて回
しながらスプレー現像を行なつていた、又、この
際特にダクト吸引メータ２０を用けず適当なダク
ト吸引或いはダクト吸引メータ２０を設置しても
常時、現像、リンス、乾燥の一連シーケンスで同
値のダクト吸引１５を行なつていた。この為、特
にホトレジスト素子パターンを現像で得る際にス
プレー状態時に現像成分である溶剤がダクト吸引
１５に引つぱられ、常時同量の現像液がホトレジ
スト膜１８上に吹きつけられない欠点があつた。
この対策の為に現像時間を長くしたりスプレー圧
力を上げる等の処置を行なつていた。しかしなが
らこのどの方法を用いても現像液を多量に使用し
たりスプレー圧を高くした為にレジストパターン
が現像中に剥れる問題を生じた、又、スプレー圧
を高めたり、現像時間を長くすると、それに伴な
つてダクト吸引１５を高くしないと現像臭気が現
像処理室より外部に飛び出る問題があつた。本発
明方法はこれらの問題点を解決するものである。
すなわち第１の特徴は前記従来法の問題点である
現像方法を常時スプレーでホトレジスト膜１８に
吹きつけていたのを、半導体ウエハー１１上のホ
トレジスト膜１８全面に現像ノズル１６より滴下
又はスプレー又はシヤワーにより一定量表面張力
効果により広がる程度に形成し、その後静止現像
又は現像液がホトレジスト膜１８全面よりこぼれ
落ちない程度に回転１９を加える。この際第２の
特徴として、ダクト吸引メータ２０は０〜10mmof
Waterにする方法である。

この方法の詳細を更に第２図ｂによつて説明す
る。

第２図ｂは半導体ウエハー１１とホトレジスト
膜１８が真空チヤツク１２に支持されたまま回転
１９によるホトレジストの現像の回転数と時間を
簡単にシーケンスとして示した図である。これら
の一連シーケンスで説明すると、上述の方法で現
像液は半導体ウエハー１１上のホトレジスト膜１
８全面に表面張力により現像液が広がつた状態で
静止又は表面状態がくずれない程度例えば、100
〜300RPm程度に回転させる。この状態でダクト
吸引メータ３０は０〜10mmof Waterにする。こ
の場合、従来法の様に高いダクト吸引を行なうと
現像成分の溶剤はダクト吸引により揮発し、現像
速度のばらつきを生ずる。特にデイープ系と電子
ビーム系の現像液は有機系例えばケトンとキシレ
ン系の現像成分とする為に著しく劣化しやすい。
又、ポジテイブレジスト例えば水酸化テトラメチ
ルアンモニウム系の無機であつた場合、或いは有
機系でもダクト吸引が強いとホトレジスト１８上
に表面張力で形成した現像状態がくずれてしま
う。本発明者によれば常時スプレーをしている訳
ではないのでダクト吸引は“０”であつてもまつ
たく臭気の問題発生がない。この様な現線方法を
採用することによつてホトレジスト素子パターン
は外部からのスプレーによるたたきつけ及びダク
ト吸引の強さによる現像速度の劣化を発生するこ
となく、非常に微細なホトレジスト素子パターン
を得ることができる。次に一連のシーケンスであ
るリンス工程においてスプレー又はシヤワー又は
連続滴下方法により処理する。この場合のリンス
はスプレ又はシヤワー又は連続滴下であれ、常時
リンス時間迄連続処理する。本発明の実験によれ
ば、リンスは現像と同方式では現像液を完全に除
去することが難しく、レジスト素子パターン以外
の領域、すなわちレジストを溶解した領域に現像
液の薄い被膜又はリンス液が残存し、レジスト素
子パターンの解像度を低下させるばかりか、次工
程のエツチング工程で悪影響を与える。これら対
策の為にリンスは一定時間連続処理をする。この
為にリンス時はダクト吸引メータ４０を10mmof
water〜30mmof water程度にすることが望しい。
リンス液は10mmof water以下では臭気が現像処
理室より漏れる。又、30mmof water以上ではダ
クト吸引が強過ぎてリンス液がレジスト膜１８全
面へ均一に当らない場合が発生する。

以上の所望ホトレジスト素子パターンを得た後
の乾燥はリンス時と同程のダクト吸引量で良い。
このダクト吸引量は現像、リンス後の乾燥であ
り、特に制約はない。

以上の様に本発明によれば極めて再現性の良い
かつ、高精度のホトレジスト素子パターン、特に
3μm以下のパターン形成、例えばデイープ系レジ
ストと電子ビーム系レジストとポジテイブレジス
ト等の現像方法に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のホトレジストの現像方法を説明
する為の図であり、第２図は本発明の実施例を説
明する為の図である。 尚、図において、１，１１……半導体ウエハ
ー、２，１２……真空チヤツク、３，１３……現
像カツプ、４，１４……廃液皿、５，１５……ダ
クト吸引、６，１６……現像ノズル、７，１７…
…リンスノズル、８，１８……レジスト膜、９，
１９……回転、２０，３０，４０……ダクト吸引
メータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体装置のホトレジストの潜在的素子パタ
   ーンを目合せ露光工程で形成後、次工程の現像工
   程でホトレジスト素子パターンを形成する工程に
   おいて、現象は表面張力効果を利用した静止現
   像、又は表面張力効果がくずれない程度に回転さ
   せ、かつ現像中は現像室を水柱０から水柱10mmの
   圧力となるようにダクト吸引し、次に連続シーケ
   ンシヤルで行なうリンス工程でスプレー又はシヤ
   ワー状態で処理する際、現像室を水柱10mmから30
   mmの圧力となるようにダクト吸引をすることを特
   徴とするホトレジストの現像方法。 ２ ホトレジストはデイープ系レジスト、電子ビ
   ーム系レジストもしくはポジテイブレジストであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   ホトレジストの現像方法。