JP2002075834A - 半導体製造工程における現像方法 - Google Patents

半導体製造工程における現像方法

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JP2002075834A
JP2002075834A JP2000259707A JP2000259707A JP2002075834A JP 2002075834 A JP2002075834 A JP 2002075834A JP 2000259707 A JP2000259707 A JP 2000259707A JP 2000259707 A JP2000259707 A JP 2000259707A JP 2002075834 A JP2002075834 A JP 2002075834A
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developing
semiconductor substrate
rinsing
rotating
rinsing liquid
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Masato Hoshika
正人 星加
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Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体製造工程のフォトリソグラフ工程にお
けるレジストパターン形成時に、パーティクルの付着を
有効に防止して、パターン欠陥を低減し得る現像方法を
提供することを課題とする。 【解決手段】 現像カップを有する現像装置で露光処理
されたフォトレジスト膜を有する半導体基板を回転させ
ながら現像、リンスおよび乾燥処理を行う半導体製造工
程における現像方法であって、現像工程と、現像液に溶
解したフォトレジストが現像カップの内壁に付着しない
ような第1の回転数で半導体基板を回転させながらリン
ス液を滴下する第1リンス工程と、第1の回転数よりも
高い第2の回転数で半導体基板を回転させながらリンス
液を滴下して、現像液をリンス液で完全に置換する第2
リンス工程と、乾燥工程とを含むことを特徴とする半導
体製造工程における現像方法により、上記の課題を解決
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、半導体製造工程の
うち、フォトリソグラフ工程において、半導体基板に塗
布後、露光されたフォトレジスト膜を現像する方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造工程のフォトリソグラフ工程
では、半導体基板にフォトレジスト膜を塗布形成し、選
択的に露光し、現像液で現像し、さらにリンス液でリン
ス(洗浄)し、乾燥してパターンを形成する。従来、こ
のような現像からリンス、乾燥までの工程は、図4に示
すようなパドル方式が採用されている。
【0003】まず、現像装置11において、フォトレジ
スト膜13の塗布および露光が終了した半導体基板12
を、回転軸14に連結された回転可能なスピンチャック
15上に固定し、半導体基板12の中心上に誘導された
現像液供給ノズル17から現像液16を滴下する。次
に、スピンチャック15を低速(10〜100rpm)
で短時間回転させて、現像液16を半導体基板12上の
フォトレジスト膜13の全面に行き渡らせ、かつ表面張
力により液盛りする[図4(A)]。図中、19は現像
装置を囲む現像カップである。
【0004】次いで、スピンチャック15の回転を停止
し、所定時間だけ保持して、半導体基板12上の現像液
16によりフォトレジスト膜13を現像する[図4
(B)]。図中、21はフォトレジスト膜13が除去さ
れた開孔部分を示す。
【0005】次いで、スピンチャック15を中速(10
00〜2000rpm)で回転させて、フォトレジスト
が溶解した現像液16を振り切った後、半導体基板12
の中心上に誘導されたリンス液供給ノズル18からリン
ス液20(例えば、純水)を滴下し、フォトレジストが
溶解した現像液16を洗い流す[図4(C)]。このと
きのスピンチャック15の回転数は、リンス液20が半
導体基板12の全面に行き渡り、フォトレジストが溶解
した現像液16がリンス液20に最も効率よく置換され
るように設定する。
【0006】所定時間、リンスを行った後、リンス液2
0の滴下を停止し、スピンチャック15を高速(300
0〜5000rpm)で回転させて、半導体基板12を
乾燥する[図4(D)]。
【0007】しかしながら、上記の方法では、フォトレ
ジストが溶解した現像液とリンス液とが十分に置換され
ず、リンス液中に残存したフォトレジストが半導体基板
に再付着する、すなわち残存したフォトレジストが半導
体基板上にパーティクルとして付着するという問題があ
った。そこで、特開平8−55781号公報には、上記
の問題を解決するための方法が開示されている。
【0008】この公報に記載の方法は、図4に示す現像
方法の改良であり、図5に示すようにスピンチャックの
回転数を変化させるものである。具体的には、リンス液
を滴下する際に、最初の数秒間のみ1000〜2000
rpm程度(第1の回転数)でスピンチャックを高速回
転させる。この短時間の高速回転により、周囲(現像カ
ップ)からの跳ね返りによる半導体基板へのパーティク
ルの付着が防止される。次いで、リンス液の滴下を継続
しつつ、スピンチャックの回転数を300rpm程度ま
で落とし、所定時間経過後、リンス液の滴下を停止し、
同時にスピンチャックの回転数を300〜500rpm
程度(第2の回転数)に上げる。このとき、半導体基板
に付着しているパーティクルが飛散する。さらに、スピ
ンチャックの回転数を4000rpm程度(第3の回転
数)に上げて、半導体基板を乾燥させる。
【0009】しかしながら、上記の方法では、短時間の
高速回転によって、周囲からの跳ね返りによる半導体基
板へのパーティクルの付着を防止することができるもの
の、後工程によって、半導体基板へのパーティクルの付
着が起こり、パターン欠陥を引き起こす。このパターン
欠陥は、半導体製品の歩留り低下や品質不良をもたら
す。
【0010】つまり、リンス工程の短時間の高速回転に
よって、現像液に溶解したフォトレジストがリンス液と
共に、スピンチャックの周囲に設置された現像カップの
内壁に付着する。一方、洗浄後の乾燥工程で、半導体基
板から振り切られたリンス液が現像カップの内壁に衝突
し、ミストが発生する。このミストが、現像カップの内
壁に付着したフォトレジストを抱き込み、再びレジスト
のパーティクルとして半導体基板上に付着して、パター
ン欠陥を誘引する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、半
導体製造工程のフォトリソグラフ工程におけるレジスト
パターン形成時に、パーティクルの付着を有効に防止し
て、パターン欠陥を低減し得る現像方法を提供すること
を課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明者は、半導体製造
工程のフォトリソグラフ工程におけるフォトレジスト膜
の現像、リンスおよび乾燥に際して、リンス中に、半導
体基板を装着したスピンチャックの回転数を低速度から
連続的に、あるいは2段階以上に変化させて高くするこ
とにより、乾燥中に発生するミスト中へのフォトレジス
トの混入が抑えられ、ミストが半導体基板に付着して
も、パターン欠陥の発生が低減できることを見出し、本
発明を完成するに到った。
【0013】かくして、この発明によれば、現像カップ
を有する現像装置で露光処理されたフォトレジスト膜を
有する半導体基板を回転させながら現像、リンスおよび
乾燥処理を行う半導体製造工程における現像方法であっ
て、フォトレジスト膜に現像液を滴下し、表面張力を利
用して現像液をフォトレジスト膜の表面に保持して、フ
ォトレジスト膜を現像する現像工程と、現像液に溶解し
たフォトレジストが現像カップの内壁に付着しないよう
な第1の回転数で半導体基板を回転させながらリンス液
を滴下する第1リンス工程と、第1の回転数よりも高い
第2の回転数で半導体基板を回転させながらリンス液を
滴下して、現像液をリンス液で完全に置換する第2リン
ス工程と、リンス液の滴下を中止した状態で、第2の回
転数よりも高い第3の回転数で基板を回転させ、リンス
液を飛散させて、半導体基板を乾燥させる乾燥工程とを
含むことを特徴とする半導体製造工程における現像方法
が提供される。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図1〜3に基づいて、本発
明の現像方法の好適な実施の形態について説明するが、
本発明はこれらの形態に限定されるものではない。
【0015】図1は、本発明の現像方法に使用し得る現
像装置の概略構成を示す図である。図1の現像装置1
は、現像処理される半導体基板2、半導体基板2に塗布
後、露光されたフォトレジスト膜3、現像装置1内の所
定位置に配置された回転軸4、回転軸4に接続された半
導体基板2を保持するためのスピンチャック5、半導体
基板2上に液盛られた現像液6、現像液供給ノズル7、
リンス液供給ノズル8、現像カップ9から構成される。
本発明において、半導体基板2は半導体装置が形成され
た半導体基板を含む。
【0016】(実施の形態1)現像装置1において、フ
ォトレジスト膜3の塗布および露光が終了した半導体基
板2を、スピンチャック5に真空吸着・保持する。半導
体基板2が静止した状態で、スピンチャック5の上方に
配置されている現像液供給ノズル7から、半導体基板2
上に適量の現像液6を滴下する。そして、図1に示すよ
うに、表面張力により現像液6を半導体基板2上のフォ
トレジスト膜3の全面に液盛りし、所定時間だけ保持し
て、フォトレジスト膜3を現像する(現像工程)。この
現像の後、スピンチャック5の上方に配置されているリ
ンス液供給ノズル7からリンス液(例えば、純水)を滴
下しながら、スピンチャック5を回転させることによ
り、半導体基板2をリンス(洗浄)する。
【0017】図2は、スピンチャック5上に保持された
半導体基板2を回転させるときのスピン回転数の変化を
示している。なお、図2では、リンス液供給ノズル8か
らのリンス液を滴下している時間を実線で示し、滴下し
ていない時間を点線で示している。リンス液供給時にお
いて、先ず最初の数秒間では図2の実線により示される
ように、200〜300rpm程度(この例では250
rpm)の低速回転でスピンチャック5を回転させる。
この洗浄の初期段階では、現像液6に溶解したフォトレ
ジストがスピンチャックの周囲に設置された現像カップ
9の内壁に接触しない程度に、スピンチャック5の回転
数を制御することが重要である。この回転により、フォ
トレジストが溶解した現像液6の大部分が、リンス液に
置換される(第1リンス工程)。
【0018】次に、1000〜2000rpm程度(こ
の例では1500rpm)の中速回転でスピンチャック
5を回転させて、引き続きリンス液による洗浄を行う。
この回転により、フォトレジストが溶解した現像液6
が、完全にリンス液に置換される(第2リンス工程)。
【0019】所定時間経過後、リンス液供給ノズル8か
らのリンス液の滴下を中止し、図2の点線で示されるよ
うに3000〜5000rpm程度(この例では400
0rpm)の高速回転でスピンチャック5を回転させ
る。この回転により、半導体基板2が乾燥する。
【0020】(実施の形態2)図3は、スピンチャック
5上に保持された半導体基板2を回転させるときのスピ
ン回転数の変化を示している。この例では、連続的に増
加する回転数で半導体基板を回転させながらリンス液を
滴下している。なお、図3では、リンス液供給ノズル8
からのリンス液を滴下している時間を実線で示し、滴下
していない時間を点線で示している。実施の形態1と同
様にして、フォトレジスト膜3を現像する(現像工
程)。この現像の後、スピンチャック5の上方に配置さ
れているリンス液供給ノズル7からリンス液(例えば、
純水)を滴下しながら、スピンチャック5を回転させる
ことにより、半導体基板2を洗浄する。
【0021】リンス液供給時において、先ず最初の数秒
間では図3の実線により示されるように、200〜30
0rpm程度(この例では250rpm)の低速回転で
スピンチャック5を回転させる。この洗浄の初期段階で
は、現像液6に溶解したフォトレジストがスピンチャッ
ク5の周囲に設置された現像カップ9の内壁に接触しな
い程度に、スピンチャック5の回転数を制御することが
重要である。この回転により、フォトレジストが溶解し
た現像液6の大部分が、リンス液に置換される(第1リ
ンス工程)。
【0022】次に、スピンチャック5の回転数を加速度
150〜250rpm/sec程度(この例では200
rpm/sec)で上昇させながらリンス液を滴下す
る。このとき、所定時間でフォトレジストが溶解した現
像液6とリンス液とが完全に置換される回転数を適宜決
定する(第2リンス工程)。
【0023】所定時間経過後、リンス液供給ノズル8か
らのリンス液の滴下を中止し、図3の点線で示されるよ
うに3000〜5000rpm程度(この例では400
0rpm)の高速回転でスピンチャック5を回転させ
る。この回転により、半導体基板2が乾燥する(乾燥工
程)。
【0024】このように、半導体基板2の第2リンス工
程において連続的にスピンチャック5の回転数を高くし
ていくと、洗い流されたリンス液は、始めのうち現像カ
ップ9の内側の下側に当たり、回転数の上昇に伴って、
リンス液の当たる現像カップの位置が上に移動し、ある
程度の高速回転(この例では2500rpm)になれ
ば、半導体基板2の面とほぼ同一の高さの位置にまで達
する。一方、時間の経過と共に、リンス液中に含まれる
フォトレジストの量(当初、現像液に溶解されている)
が減少し、洗い流されたリンス液が徐々に清浄な状態に
なる。
【0025】このように現像カップの内壁が清浄なリン
ス液で洗浄され、現像カップの内壁が清浄に保たれる、
すなわち現像カップの内壁へのフォトレジストのパーテ
ィクルの付着が少ないので、高速回転で半導体基板を乾
燥する際にミストが発生しても、半導体基板上へのフォ
トレジストの混入、すなわちパーティクルの付着が抑制
できる。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、半導体製造工程のフォ
トリソグラフ工程において、現像液に溶解したフォトレ
ジストが半導体基板上に再付着するのを抑制し、レジス
トパターン形成後にパーティクルが半導体基板上に付着
するのを有効に防止することができるので、パターン欠
陥を飛躍的に減少させることができ、半導体製品の歩留
りや品質の向上を達成することができる
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の現像方法に使用し得る現像装置の概略
断面図である。
【図2】本発明の現像方法における半導体基板のスピン
回転数の変化を示す図である(実施の形態1)。
【図3】本発明の現像方法における半導体基板のスピン
回転数の変化を示す図である(実施の形態2)。
【図4】従来の現像方法の工程を示す概略断面図であ
る。
【図5】従来の現像方法における半導体基板のスピン回
転数の変化を示す図である。
【符号の説明】
1、11 現像装置 2、12 半導体基板 3、13 フォトレジスト膜 4、14 回転軸 5、15 スピンチャック 6、16 現像液 7、17 現像液供給ノズル 8、18 リンス液供給ノズル 9、19 現像カップ 20 リンス液 21 開孔部分

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 現像カップを有する現像装置で露光処理
    されたフォトレジスト膜を有する半導体基板を回転させ
    ながら現像、リンスおよび乾燥処理を行う半導体製造工
    程における現像方法であって、 フォトレジスト膜に現像液を滴下し、表面張力を利用し
    て現像液をフォトレジスト膜の表面に保持して、フォト
    レジスト膜を現像する現像工程と、 現像液に溶解したフォトレジストが現像カップの内壁に
    付着しないような第1の回転数で半導体基板を回転させ
    ながらリンス液を滴下する第1リンス工程と、 第1の回転数よりも高い第2の回転数で半導体基板を回
    転させながらリンス液を滴下して、現像液をリンス液で
    完全に置換する第2リンス工程と、 リンス液の滴下を中止した状態で、第2の回転数よりも
    高い第3の回転数で基板を回転させ、リンス液を飛散さ
    せて、半導体基板を乾燥させる乾燥工程とを含むことを
    特徴とする半導体製造工程における現像方法。
  2. 【請求項2】 第2リンス工程において、第1の回転数
    から第2の回転数に段階的に半導体基板を回転させなが
    ら、あるいは第1の回転数から第2の回転数に連続的に
    増加する回転数で半導体基板を回転させながらリンス液
    を滴下することを特徴とする請求項1に記載の現像方
    法。
  3. 【請求項3】 第1の回転数が、200〜300rpm
    である請求項1または2に記載の現像方法。
JP2000259707A 2000-08-29 2000-08-29 半導体製造工程における現像方法 Pending JP2002075834A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007157827A (ja) * 2005-12-01 2007-06-21 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 液体の除去方法およびこれを用いたレジストパターンの評価方法
CN100353488C (zh) * 2003-11-25 2007-12-05 恩益禧电子股份有限公司 半导体器件的制造方法
WO2012004976A1 (ja) * 2010-07-09 2012-01-12 住友ベークライト株式会社 硬化膜形成方法

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