JPS623971B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は現像装置および現像方法、特にポジ型
レジストを現像するための装置およびそれを使用
する現像方法に関するものである。

近年、超LSIの開発の進展にしたがつて、微細
化加工のためのレジストとして、ポジ型レジスト
が用いられる。ポジ型レジストは、ネガ型レジス
トに比べて、解像度が高いという特長をもち、そ
のため１〜２μｍのパターン形成にもつともよく
使用されてきている。

ポジ型レジストはキノンジアジド系樹脂にノボ
ラツク樹脂を合成させたもので、商品名としてシ
ツプレイ社の「AZ−1450」、コダツク社の
「809」、東京応化(株)の「800」等がある。これらは
いずれも光分解型のレジストで、紫外光が照射さ
れた領域のみが現像液に溶解するものである。

一般に光重合型のネガ型レジストに比べて、ポ
ジ型レジストの現像速度は同一のレジスト膜厚の
場合、２〜４倍の現像時間を要する。一方、LSI
の工程において、フオトリソグラフイの工程も自
動化され、レジストの塗布、プリベーク、現像、
ポストベークの工程をインラインで行う自動装置
が使用されている。このような自動装置は半導体
基板（ウエハ）を１枚ずつ連続して処理する装置
であるが、特にこれら装置でポジ型レジストパタ
ーンの現像を行う場合、次に述べるいくつかの問
題が発生し、完全に自動化されているとは言えな
いものである。

露光処理されたレジスト面に現像液を接触させ
る方法として、スプレイガンあるいはノズルを使
用し、これで現像液をレジスト面に噴霧する方法
が用いられる。この方法によれば噴霧される現像
液の圧力がスプレイガンの噴霧される領域内で異
なつたり、あるいは霧の粒径が同様に異なつたり
するため、半導体基板上において現像速度が不均
一となり、現像パターン巾が変化してしまう。現
像液の圧力の強い所や粒径の粗い場所では、現像
が早く進み、残すべきパターン巾が狭くなる。ま
た、スプレイガンの場合、たとえば10cm径の半導
体基板主面の全部を覆うような噴霧を形成しよう
とすると、大型の装置が必要となつたり、現像時
間をいちじるしく長くしたりしなければならない
ことから、この方法は実際的でない。そのため、
発明者は、スプレイガンによる噴霧の状態を楕円
形状にし、かつ半導体基板の半分を覆うようにし
て、半導体基板を回転させることによつて、噴霧
の均一性を向上させることを検討してみたが、上
述したようにスプレイガンの噴霧圧の分布が不均
一であるため、均一な精度の高い現像を行うこと
ができなかつた。

他の方法として、半導体基板を停止しておき、
ノズルより現像液を滴下し、表面張力により半導
体基板上に現像液を溜めながら現像するという方
法があるが、半導体基板が10cm径以上に大型化す
るにしたがい、最初の現像の滴下から最後の滴下
までの時間に差が発生する。たとえばノズル径２
mmのとき、10cm径の半導体基板で約５秒も要して
しまい、この時間の差だけ現像パターンに差が生
じる。また、滴下時間を短くするために、ノズル
径を大きくしたり、滴下速度を早くすると、半導
体基板上に落下してくる現像液の圧力が滴下位置
である半導体基板の中心部と外縁部とで異なり、
その差違がパターン巾の変動となつて現われる。
これら現像パターン巾の変動量は0.2〜0.6μｍに
も達し、たとえば２μｍのパターン巾で設計され
る超LSIに至つてはその変動量が10〜30％にも達
するため、実用的ではない。これに代るもつとも
確実な現像方法は、バツチ処理する浸漬現像法で
あるが、インライン方式の現像装置にあつては、
この方法は装置の複雑さを招くため実用化されて
いない。

第１図は、従来もつとも広く用いられている自
動化された現像装置の一部を示す。この装置にお
いては、ウエハー載置台（ウエハーチヤツク）１
上に１枚ずつ半導体基板２を載せ、ウエハー載置
台１を10〜2000rpmの速度で回転させ、半導体基
板２を回転させながら、スプレイガン３により溶
剤（現像液）を噴射させる。すなわち、絶えず新
鮮な溶剤４を半導体基板２の表面上に与えるた
め、回転もさせながら現像するわけである。とこ
ろが、感光性樹脂がポジ型の場合、現像速度がい
ちじるしく遅いため、ネガ型レジストと同様に回
転させて現像を行うと、使用する溶剤の量が著し
く多くなつたり、ポジ型の場合、基板２との密着
性がいちじるしく悪いために、スプレイガン３の
噴霧状態によつては現像パターンが変形したり、
あるいは吹き飛ばされたりして、パターン形成の
歩留りを低下させてしまう。

このために、通常の方法においては、ウエハー
チヤツクの回転を止め、静止した状態でスプレイ
ガンまたはノズルより溶剤を滴下させて、基板表
面の表面張力で残つた溶剤４によつて現像を行う
ものであつた。

第１図に示すように、表面張力で残つた溶剤の
断面をみれば、基板周辺では溶剤の量が少なく、
中央附近で多くなつている。このために、絶えず
新鮮な溶剤がマスク露光された感光性樹脂と均一
に接触しないため、基板周辺の現像パターンは中
央附近に比べてパターン寸法が小さくなつたり、
あるいは完全に現像が終了していない状態が発生
していた。これらの現象はいずれも歩留りを低下
させるものである。

本発明は、従来発生していた上述のような欠点
をなくし、基板内で均一な現像パターンが得られ
る現像装置ならびに現像方法を提供するものであ
る。

第２図および第３図はそれぞれ本発明の現像装
置の実施例における要部の構造を示したものであ
る。

第２図の装置において、現像すべきレジスト層
を有するウエハー１１は、ウエハー載置台１２に
真空吸着される。ウエハー載置台１２の周縁には
リング状の枠体１３が配置されている。この枠体
１３はウエハー１１の直径よりも大きい径を有
し、さらにウエハー１１の厚さと同等かそれより
も高いものである。そして、この枠体１３はウエ
ハー載置台１２と別体に構成されており、ウエハ
ー載置台１２もしくは枠体１３の位置を矢印方向
に変えることによつて、枠体１３はウエハー載置
台１２と接触あるいは離脱する。さらに、ウエハ
ー載置台１２はモーター等の駆動装置（図示して
いない）によつて回転駆動される。また、現像液
はノズル１５から供給されるものである。

第３図に示す装置は、下方へ向つて先細りとな
るようなテーパを有するウエハー載置台１２と、
これに係合するようなテーパをもつ孔を有し、か
つ周縁部分が垂直方向に起立した形状の枠体１６
とを有する。枠体１６の周縁部分にある起立部の
内径は、ウエハー１１の径よりも大きく、その高
さはウエハー１１の厚みと同等かそれよりも大で
ある。そして、ウエハー載置台１２と枠体１６と
が係合する部分にはＯリング１７を介在させて、
液もれを防止している。無論、これはウエハー載
置台１２と枠体１６とが液もれる生じない程度に
密着するよう構成されていれば、特に設ける必要
のないものである。ウエハー載置台１２もしくは
枠体１６を矢印１４方向に上下させることによ
り、両者の位置関係は載置台１２と破線で示す枠
体１６′となるものである。

次に本発明の現像方法を説明する。

第４図は、第２図の装置を用いた実施例の工程
図である。

マスク露光され、現像すべきレジストを有する
ウエハー１１がウエハー載置台１２上に設置さ
れ、真空吸収される（第４図ａ）。この状態にお
いて、枠体１３はウエハー載置台１２上より上方
の位置にある。ウエハー１１がウエハー載置台１
２上に設置されると、枠体１３はウエハー載置台
１２と接し、第４図ｂの状態となり、ノズル１５
より枠体１３で囲まれたウエハー載置台１２上面
に現像液２０が滴下される。滴下された現像液２
１は枠体１３とウエハー載置台１２とで形成され
る凹部の領域を満たす（第４図ｃ）。現像液２０
は枠体１３の高さまで、すなわち、ウエハー１１
を充分に浸漬する深さまで満たす。この状態で、
レジストは現像される。所定の現像時間が経過す
れば、枠体１３をウエハー載置台１２より離し、
ウエハー載置台１２を回転させると、ウエハー１
１上の余分な現像液は第４図ｄの符号２１′のよ
うに飛散する。さらにノズル１５よりリンス液を
ウエハー１１のレジスト上に滴下して第４図ｄの
状態で処理すれば、現像工程を終えることでき
る。無論、リンス液の滴下はノズル１５以外の他
のノズルを用いてもよい。このような操作により
ウエハーのレジストの現像処理をする。

第５図は第３図の装置を用いた現像の処理工程
を示す。まず、ウエハー載置台１２に対して枠体
１６が第３図で示した破線で示した位置１６′に
あるとき、ウエハー１１をウエハー載置台１２上
に載置してから、枠体１６を上昇させてウエハー
載置台１２と接触させ、第５図ａの状態を得る。

ノズル１５より現像液を滴下させ、前記枠体１
６とウエハ載置台１２とで構成される凹部に満た
す（第４図ｂ）。この現像液３１が満たされた状
態でマスク露光されたウエハー１１上のレジスト
が現像される。なお、現像液３１の量は枠体１６
の高さによつて自由に選ぶことができる。このこ
とは第２図の構成の枠体についても同じである。
所定の時間が経過し、現像が終えてから枠体１６
を降下させ、ウエハー載置台１２を回転させ、現
像液３１を飛散させる（第４図ｃ）。次いでノズ
ル１５よりリンス液をウエハー１１上に滴下し、
現像液を完全に除去する。しかるのちウエハー載
置台１２の回転を停止させ（第４図ｄ）、現像処
理されたウエハー１１を得る。

第６図はさらに実用的な本発明の構成例を示す
ものである。第６図ａは、枠体１６の周辺に複数
個のノズル３９が形成されており、これら複数の
ノズル３９は枠体１６の内部あるいは外部で連結
した孔４０によりつながつている構造を示してい
る。前記ノズル３９は枠体１６とウエハー載置台
１２とで囲まれた凹部領域側に開口するよう形成
されている。さらに、前記孔４０は、現像液をノ
ズル３９より流出させるために、供給パイプ４１
に接続されているものである。すなわち、供給パ
イプ４１より加圧した現像液を供給すれば、前記
現像液は孔４０内に充満すると同時に枠体１６の
内側に設けた複数のノズル３９より前記凹部領域
内に流出４２し、それを満たし、ウエハー１１の
浸漬現像が行われる。

第６図ｂは、枠体１６の平面部に複数のノズル
４９を設けた構造を示している。すなわち、現像
液は枠体１６の下側に設けられた供給パイプ５１
から枠体１６に設けられている孔５０に導かれ、
さらに複数個のノズル４９に導かれ、流出するも
のである。前記孔５０は図では枠体１６内に設け
られているが、その外側に管状体を設けるなどし
ても同一の効果を得ることができる。

かかる構成を第２図の装置に適用した場合の代
表例について第７図を用いて説明する。

第７図ａにおいては枠体１３に液を流出させる
ための複数個のノズル５９を設けたもので、枠体
１３は中空になつており、枠体１３の内部に向け
て前記ノズル５９が設けられている。６１は枠体
１３の中空部分６０に液を供給するためのパイプ
であつて、前記供給パイプ６１より現像液を加圧
して流入させると、それは中空部分６０を通つて
複数個のノズル５９より流出する。枠体１３は断
面形状円形で図示しているが、角形状であつても
よいものである。第７図ｂは複数個のノズル６９
をウエハー載置台１２の平面部に設けた構造のも
のである。ノズル６９と現像液を供給するための
供給パイプ７１を結ぶ孔７０は、図示しているよ
うにウエハー載置台１２内に設けてもよいが、載
置台１２と別体の管体をそれに付加使用してもよ
いものである。

次に本発明の効果について述べる。

本発明においては、ウエハー載置台と枠体で構
成される凹部領域によつて充分な量の現像液を感
光したレジストを有する基板に供給でき、さらに
浸漬現像を行えるから、均一な現像が行え、安定
した現像パターンを形成することができる。さら
に、従来のスプレイ法等による現像に比べて必要
以上の現像液を必要としないから、経済的効果が
ある。そして、本発明においては、感光したレジ
ストを有する基板表面に圧力を加えることなく現
像液を供給することもできるので、現像液の滴下
や噴霧等の際に加えられる圧力による現像パター
ン巾の寸法むらを生じるおそれがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の現像法の一例を説明するための
図、第２図および第３図はそれぞれ本発明の現像
装置の典型的な実施例を示す要部断面図、第４図
ａ〜ｄおよび第５図ａ〜ｄはそれぞれ本発明の現
像方法の実施例の工程図、第６図ａ，ｂおよび第
７図ａ，ｂはそれぞれ本発明の現像装置の他の実
施例を示す断面図である。 １１……ウエハー、１２……ウエハー載置台、
１３……枠体、１５……ノズル、１６……枠体、
３１……現像液、３９……ノズル、４０……孔、
４１……パイプ、４９……ノズル、５０……孔、
５１……パイプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ウエハーを載置すべきウエハー載置台、この
   ウエハー載置台に分離可能に載置され、前記ウエ
   ハーの径よりも大きく、かつ前記ウエハーの厚み
   と同等もしくはそれよりも深い凹部領域を形成す
   べく前記ウエハーを取囲むための枠体、および前
   記枠体とウエハー載置台により形成される凹部領
   域に現像液を供給するための手段を、個々のウエ
   ハー毎に具備することを特徴とする現像装置。 ２ 枠体がウエハー載置台に対して昇降可能であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の現像装置。 ３ 現像液の供給手段が凹部上方に配置されたノ
   ズル、または枠体もしくはウエハー載置台に設け
   られているノズルであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の現像装置。 ４ 現像処理を施すべきウエハーをウエハー載置
   台の所定位置に、１つのウエハー載置台あたり１
   個のウエハーの割合で配置してから、前記ウエハ
   ーを囲むよう、その径よりも大きく、かつその厚
   みと同等かそれよりも高い枠体を、前記ウエハー
   載置台に分離可能に接触させる工程、前記ウエハ
   ー載置台と前記枠体とで形成された凹部領域に現
   像液を供給する工程、現像後、前記枠体と前記ウ
   エハー載置台とを分離し、さらに前記ウエハー載
   置台をその上に前記ウエハーを保持した状態で回
   転させる工程を有することを特徴とする現像方
   法。