JP2006202893A - 現像方法及び現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 安定してウェハー上に均一に現像液を塗布することができ、レジストの寸法精度の向上を図ることが可能な現像方法及び現像装置を提供する。
【解決手段】 レジストが塗布、露光されたウェハー１をステージ２上に保持する工程と、前記ウェハー１上に、現像液３を所定幅で所定方向にスキャンパドルする工程と、前記現像液のスキャン方向側端面の位置を制御する工程を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば半導体製造工程において、露光処理されたレジストを現像する現像方法及び現像装置に関する。

近年、半導体装置等の微細化に伴い、さらなる高度な微細加工技術が要求されている。このため、リソグラフィ工程における現像工程では、これまでデップ（浸漬）現像が用いられていたが、レジストの寸法精度の向上を図るため、より均一に現像液を塗布することが可能なパドル（液盛）現像が用いられるようになった。さらに、ウェハーの大口径化に対応するため、現像液をウェハー幅でスキャンする、スキャンパドル現像が採用されている。

図５に従来のスキャンパドル現像装置を示す。図に示すように、ウェハー１０１をチャック、保持するステージ１０２の上方に、現像液３をウェハー幅でウェハー１０１上にパドルする現像液供給ノズル１０４が設置されている。この現像液供給ノズル１０４は、現像液を吐出するライン状のスリット１０４ａを有しており、スリット１０４ａと垂直方向にスキャンするための駆動制御装置１０５と、現像液を供給、制御する現像液供給制御装置１０６と接続されている。

一方、微細化により、露光波長が従来のＫｒＦ：２０４ｎｍからＡｒＦ：１９４ｎｍと短波長化し、これに対応して用いられるレジストにおいて、現像液の接触角が増大する（疎水性が大きくなる）という現象が生じる。このような濡れ性の悪いレジスト上に現像液を均一にスキャンパドルすることは困難であり、現像液流量、現像液供給ノズルの材質及びウェハーとの距離、スキャン速度といった現像条件を最適化し、これらを厳密に制御することが必要となる。

これら現像条件のうち、スキャン速度については、最適化及びその制御が特に困難であり、遅くなると、特にウェハー中心部において、図６に示すように現像液供給ノズルより現像液が先行する現像液の先走り現象が発生し、逆に速くなると、レジスト上（ウェハー上）で現像液がはじかれる現象が発生してしまう。そして、これらの現象により、条件が少しでも変動すると現像液の塗布が不均一となり、レジストの寸法ばらつきが増大するという問題が生じていた。（例えば特許文献１参照）。
特開２００４−７１６３７号公報

そこで、本発明は、従来の問題を取り除き、安定してウェハー上に均一に現像液を塗布することができ、レジストの寸法精度の向上を図ることが可能な現像方法及び現像装置を提供することを目的とするものである。

本発明の一態様によれば、レジストが塗布、露光されたウェハーをステージ上に保持する工程と、前記ウェハー上に、現像液を所定幅で所定方向にスキャンパドルする工程と、前記現像液のスキャン方向側端面の位置を制御する工程を備えることを特徴とする現像方法が提供される。

また、本発明の一態様によれば、レジストが塗布、露光されたウェハーを保持するステージと、前記ウェハー上に現像液を所定幅でパドルする現像液供給ノズルと、前記現像液供給ノズルを前記ウェハー上で所定方向にスキャンさせる駆動手段と、前記現像液供給ノズルのスキャン方向側に隣接して設けられ、前記現像液のスキャン方向側端面の位置を制御する手段を備えることを特徴とする現像装置が提供される。

本発明の一実施態様によれば、現像方法及び現像装置において、安定してウェハー上に均一に現像液を塗布することができ、レジストの寸法精度の向上を図ることが可能となる。

以下本発明の実施形態について、図を参照して説明する。

（実施形態１）
図１に本実施形態の現像装置の断面図を、図２にその上面図を示す。図に示すように、ウェハー１をチャック、保持するステージ２の上方に、現像液３をウェハー幅でウェハー１上にパドルする現像液供給ノズル４が設置されている。この現像液供給ノズル４は、現像液を吐出するライン状のスリット４ａを有しており、スリット４ａと垂直方向にスキャンするための駆動制御装置５と、現像液を供給、制御する現像液供給制御装置６と接続されている。そして、現像液供給ノズル４のスキャン方向側には、スリット４ａに沿って、現像液３のスキャン方向側端面の位置を制御するためのガス７を噴きつけるガス噴きつけノズル８が設置され、現像液供給ノズル４とともに駆動される。さらにこのガス噴きつけノズル８は、ガスを供給、制御するガス供給制御装置９と接続されている。

このような現像装置により、以下のように現像される。先ず、レジストが塗布、露光されたウェハーをステージ上に載置し、これをチャックすることにより保持する。そして、現像液供給ノズル４を所定位置からスリット４ａと垂直方向に６５〜７５ｍｍ／ｓｅｃでスキャンさせるとともに、現像液供給制御装置６により流量制御されて供給される現像液３を、現像液供給ノズル４から吐出することにより、ウェハー１上に現像液３をパドルする。同時に、ガス供給制御装置８により３００ｌ／ｍｉｎに制御されたＮ_２ガス７を、スキャン方向側に設置されたガス噴きつけノズル８より基板上に噴きつける。このようにして、Ｎ_２ガス７を噴きつけながら、ウェハー端部まで現像液をスキャンパドルする。

このように、現像液のパドル位置のスキャン方向側にＮ_２ガスを噴きつけて現像液の先行をブロックすることにより、端面の位置をパドル幅方向に直線状に制御することができ、現像液を均一に塗布することができる。図３にスキャン速度とレジスト寸法のばらつき（３σ）との関係を示す。図に示すように、従来はスキャン速度が遅くなると（例えば６０ｍｍ／ｓｅｃ未満）、ばらつきが増大しているが、本実施形態によれば、スキャン速度が４０ｍｍ／ｓｅｃと遅い場合でもばらつきの増大が抑えられている。このように、レジストの寸法精度の向上を図ることが可能となる。

本実施形態において、噴きつけられるガスの流量を３００ｌ／ｍｉｎとしているが、現像液の先行を抑えられる流量であれば良く、例えば２００ｌ／ｍｉｎ以上であることが好ましい。一方、あまり大きすぎると、レジスト面に影響を与えるため、４００ｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。

（実施形態２）
本実施形態は、実施形態１とほぼ同様であるが、ガス噴きつけノズルから噴きつけられるガスの流量が、スリット方向に分布を有している点が異なっている。

図４に本実施形態の現像装置の断面図を示す。図に示すように、ガス噴きつけノズル１８は、中心及び端部に複数のガス供給制御装置１９ａ、１９ｂ、１９ｃが接続されている点で、図１に示す第１の実施形態の現像装置と異なっている。

このような現像装置により、実施形態１と同様に現像されるが、ガス供給制御装置１９ａ、１９ｂ、１９ｃにより、夫々２００ｌ／ｍｉｎ、３００ｌ／ｍｉｎ、２００ｌ／ｍｉｎとなるように制御されたＮ_２ガス１７を、スキャン方向側に設置されたガス噴きつけノズル１８よりウェハー１１上に噴きつける。このとき、スリット１４ａは分割されていてもされていなくても良い。このようにして、流量分布を有するＮ_２ガス１７を噴きつけながら、ウェハー１１端部まで現像液１３をスキャンパドルする。

このように、現像液のパドル位置のスキャン方向側にＮ_２ガスを噴きつけて現像液の先行をブロックする際、現像液の先行量が大きいウェハー１１中心部の流量が大きくなるように制御することにより、現像液を均一に塗布することができる。

本実施形態において、噴きつけられるガスの流量を２００ｌ／ｍｉｎ、３００ｌ／ｍｉｎ、２００ｌ／ｍｉｎと分布を持たせているが、現像液の先行を抑えられる流量であり、レジスト面に影響を与えない流量であれば良く、中心部の流量は例えば２００〜４００ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。そして、この中心部の流量は、スキャン速度にも依存するが、端部の流量の１２０〜１７０％となるように分布を持つことが好ましい。

これら実施形態において、Ｎ_２ガスを用いているが、レジスト、現像液と反応しないガスであれば特に限定されるものではなく、その他不活性ガス等も用いることが可能である。また、ガスを上方より垂直に噴きつけているが、傾斜して噴きつけていても良い。また、スキャン中に傾斜角を変動させても良く、さらに例えばガス噴きつけノズル８、１８が、現像液の先行量が大きいウェハー中心部でより傾斜する構造となっていても良い。

また、現像液のスキャン方向側端面の位置を制御する手法としては、これら実施形態において、ガスを噴きつける手法を用いているが、これに限定されるものではなく、例えばスキャン方向に吸引手段を設け、先行する現像液を吸引することも可能である。そして、ガスを噴きつける手法と同様に、吸引バキューム圧がスリット方向に分布を有していても、可変となっていても良い。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一態様における現像装置の断面を示す図。 本発明の一態様における現像装置の上面を示す図。 スキャン速度とレジスト寸法のばらつき（３σ）との関係を示す図。 本発明の一態様における現像装置の断面を示す図。 従来の現像装置の断面を示す図。 従来の現像装置の問題を示す図。

符号の説明

１、１１、１０１ ウェハー
２、１２、１０２ ステージ
３、１３、１０３ 現像液
４、１４、１０４ 現像液供給ノズル
５、１５、１０５ 駆動制御装置
６、１６、１０６ 現像液供給制御装置
７、１７ ガス
８、１８ ガス噴きつけノズル
９、１９ ガス供給制御装置

Claims (5)

1. レジストが塗布、露光されたウェハーをステージ上に保持する工程と、
   前記ウェハー上に、現像液を所定幅で所定方向にスキャンパドルする工程と、
   前記現像液のスキャン方向側端面の位置を制御する工程を備えることを特徴とする現像方法。
2. 前記現像液のスキャン方向側端面の位置を制御する工程は、前記現像液のパドル位置のスキャン方向側に、上方から所定流量のガスを噴きつける工程であることを特徴とする請求項１に記載の現像方法。
3. 前記ガスは、パドル幅方向に流量分布を有することを特徴とする請求項２に記載の現像方法。
4. レジストが塗布、露光されたウェハーを保持するステージと、
   前記ウェハー上に現像液を所定幅でパドルする現像液供給ノズルと、
   前記現像液供給ノズルを前記ウェハー上で所定方向にスキャンさせる駆動手段と、
   前記現像液供給ノズルのスキャン方向側に隣接して設けられ、前記現像液のスキャン方向側端面の位置を制御する手段を備えることを特徴とする現像装置。
5. 前記現像液のスキャン方向側端面の位置を制御する手段は、前記ウェハー上に上方から所定流量のガスを噴きつける手段であることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。

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