JP2006302923A

JP2006302923A - 現像方法及び現像装置

Info

Publication number: JP2006302923A
Application number: JP2005117838A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Mukai; 俊樹向井
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2005-04-15
Filing date: 2005-04-15
Publication date: 2006-11-02

Abstract

【課題】パターン露光された感応性レジスト層が形成された処理基板のパターン領域に、パターン幅及びパターン密度が異なった領域が存在しても、現像後のパターンの仕上がり寸法を均一にすることができる現像方法及び現像装置を提供することを目的とする。
【解決手段】パターン露光された感応性レジスト層が形成された処理基板７０を載置するステージ１０と、ステージ１０の動作位置を制御する位置制御ユニット１１と、現像液を吐出する吐出ノズル２０と、現像液の吐出量を制御する吐出量制御ユニット２１と、レーザー光を照射する照射ユニット３０と、レーザー光源ユニット３１と、レーザー光を検出する検出部４０と、撮像手段５０と、現像装置全体の制御を行う制御装置６０とから構成されており、処理基板７０に予め設定されたパターン密度に応じて、ステージ１０位置制御と現像液の吐出量を制御し、現像処理を行うようにしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、パターン露光された感光性レジスト膜が形成された被現像基板を吐出ノズルから吐出された現像液で現像する現像方法であって、予め、前記被現像基板のパターン幅を含むパターン密度の分布図を作製し、前記パターン密度分布図に応じて前記吐出ノズルから吐出される現像液の吐出流量を制御しながら被現像基板の現像処理を行う現像方法及び現像装置に関する。

近年、電子機器の高機能化、高性能化及び小型化の傾向から、ＡＳＩＣに代表される種々のＬＳＩには、ますます高集積化、高機能化が求められるようになってきている。
上記ＬＳＩは、一般には、機能設計、論理設計、回路設計、レイアウト設計等を経て、フォトマスクパターン用のパターンを作製し、これを用いてフォトマスクを作製した後、フォトマスクのパターンをウエハ上に転写して、半導体素子作製プロセスを行うという長い工程を経て作製されるものであるが、ＬＳＩの高集積化、高機能化に伴い、フォトマスクのパターンの微細化、高精度化が求められるようになってきている。

以下フォトマスクの作製方法について説明する。
上記フォトマスクは、一般には、図４（ａ）〜（ｅ）に示すような工程を経て作製される。
まず、石英等のガラス基板１１１上にスパッタリング等によりクロム膜、酸化クロム膜等からなる遮光層１２１を形成する（図４（ａ）参照）。
次に、遮光層１２１上にｇ線（４３６ｎｍ）やｉ線（３６５ｎｍ）などの紫外線または電子線等の電離放射線に感応するレジストをスピンナーにて塗布し、感応性レジスト層１３１を形成する（図４（ｂ）参照）。

次に、ｇ線やｉ線等の紫外線または電子線等の電離放射線を用いてパターン露光を行い、現像処理してレジストパターン１３１ａ及び１３１ｂを形成する（図４（ｃ）参照）。次に、レジストパターン１３１ａ及び１３１ｂをマスクにして遮光層１２１のエッチングを行う（図４（ｄ）参照）。
さらに、レジストパターン１３１ａ及び１３１ｂを専用の剥離液で除去し、洗浄処理等を行って、ガラス基板１１１上に遮光パターン１２１ａ及び１２１ｂが形成されたフォトマスク３００を得る（図４（ｅ）参照）
上記ガラス基板１１１上のパターン露光された感応性レジスト層は、スプレー、パドル及び浸漬法等により現像処理されるのが一般的である。
図６にスプレー現像による現像方法の一例を示す。
即ち、ガラス基板上にパターン露光された感応性レジスト層が形成された処理基板１４２を基板ホルダー１４１上に載置し、処理基板１４２を回転しながら、現像液、リンス液をスプレーノズル１１５１から噴射して現像処理を行うものである。

ここで、現像処理を終了し、スプレーノズル１５１からの現像液の噴射を停止しても、瞬時に現像液を止めることが困難で、配管内の残圧により現像液がスプレーノズル１５１より滴下する液垂れが発生する。この液垂れが処理基板１４２に当たる際、当たる領域が均一でなく局所的になるため、形成されるパターン寸法のバラツキが発生するという問題がある。

上記現像処理終了時のスプレーノズルからの液垂れを防止する方法として、図５に示すような、現像液を加圧してスプレーノズルに供給する配管の途中に第１の制御弁１６１、
第２の制御弁１６２を配置して、第２の制御弁１６２にて減圧部１７１に現像液を吸引してスプレーノズル１５１からの液垂れを防止する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、パターンの微細化、高精度化が要求されると、基板上に形成されるパターン幅及びパターン密度によって、パターンの仕上がり寸法が異なり、パターン寸法バラツキが発生するという問題がある。
その対策として、現像処理条件毎に、基板に対する現像液のスプレー高さを変える必要があるが、見えにくく、中心が分かりにくいため、実際に基板上のどの位置に現像液が当たっているのかを分かり易くするする必要がある。
特開平１０−１１１５６１号公報

本発明は上記問題点に鑑み考案されたもので、パターン露光された感応性レジスト層が形成された処理基板のパターン領域に、パターン幅及びパターン密度が異なった領域が存在しても、現像後のパターンの仕上がり寸法を均一にすることができる現像方法及び現像装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を達成するために、まず請求項１においては、パターン露光された感応性レジスト層が形成された処理基板を吐出ノズルから吐出された現像液で現像する現像方法であって、予め、前記処理基板のパターン幅を含むパターン密度の分布図を作製し、前記パターン密度分布に応じて前記吐出ノズルから吐出される現像液の吐出流量を制御しながら処理基板の現像処理を行うことを特徴とする現像方法としたものである。

また、請求項２においては、少なくとも処理基板を載置するステージ１０と、ステージ１０の動作位置を制御する位置制御ユニット１１と、現像液を吐出する吐出ノズル２０と、現像液の吐出量を制御する吐出量制御ユニット２１と、レーザー光を照射する照射ユニット３０と、レーザー光源ユニット３１と、レーザー光を検出する検出部４０と、撮像手段５０と、現像装置全体の制御を行う制御装置６０とから構成されていることを特徴とする現像装置としたものである。

本発明の現像方法及び現像装置を用いて、パターン露光された感応性レジスト層が形成された処理基板の現像処理を行うことにより、処理基板上に形成されるパターン幅及びパターン密度に応じた現像処理が可能となり、パターンの微細化、高精度化が要求されるフォトマスクのパターンバ寸法ラツキを最少に抑えることができる。

本発明の現像方法及び現像装置の実施の形態につき説明する。
請求項１に係る本発明の現像方法は、パターン露光された感応性レジスト層が形成された処理基板を吐出ノズルから吐出された現像液で現像する現像方法であって、予め、前記処理基板のパターン幅を含むパターン密度の分布図を作製し、前記パターン密度分布に応じて、前記吐出ノズルから吐出される現像液の吐出流量を制御しながら処理基板の現像処理を行うもので、特に、パターン露光された感応性レジスト層が形成された処理基板のパターン領域に、パターン幅及びパターン密度が異なった領域が存在しても、現像後のパターンの仕上がり寸法を均一にできるようにしたものである。

請求項２に係る本発明の現像装置は、図１に示すように、パターン露光された感応性レジスト層が形成された処理基板７０を載置するステージ１０と、ステージ１０の動作位置を制御する位置制御ユニット１１と、現像液を吐出する吐出ノズル２０と、現像液の吐出量を制御する吐出量制御ユニット２１と、レーザー光を照射する照射ユニット３０と、レーザー光源ユニット３１と、レーザー光を検出する検出部４０と、撮像手段５０と、現像装置全体の制御を行う制御装置６０とから構成されており、パターン露光された感応性レジスト層７２が形成された処理基板７０をステージ１０上に載置し、処理基板７０に予め設定されたパターン密度に応じて、ステージ１０の位置制御と吐出ノズル２０からの現像液の吐出量を制御し、現像処理を行うようにしたものである。
本発明の現像装置を用いてパターン露光された感応性レジスト層が形成された処理基板７０を現像処理することにより、パターン露光された感応性レジスト層が形成された処理基板７０のパターン領域に、パターン幅及びパターン密度が異なった領域が存在しても、仕上がり寸法が均一なレジストパターンを形成できる。

以下本発明の現像方法について詳細に説明する。
図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の請求項１に係る現像方法の一実施例を、図３（ａ）は、パターン露光された感応性レジスト層が形成された処理基板７０のパターン領域７０Ｐの分割数の一例を、図３（ｂ）は、パターン露光された感応性レジスト層が形成された処理基板７０のパターン領域７０Ｐのパターン密度分布の一例をそれぞれ示す説明図である。

まず、ガラス基板等の基板７１上にスパッタリング等によりクロム、酸化クロム膜等からなる遮光層７２を形成する（図２（ａ）参照）。
次に、遮光層７２上にｇ線（４３６ｎｍ）やｉ線（３６５ｎｍ）などの紫外線または電子線等の電離放射線に感応するレジストをスピンナー等により塗布し、感応性レジスト層７３を形成する（図２（ｂ）参照）。

次に、ｇ線やｉ線等の紫外線または電子線等の電離放射線を用いてパターン露光を行い、ガラス基板等の基板７１上にパターン露光された感応性レジスト層７４が形成された処理基板７０を作製する（図２（ｃ）参照）。

次に、パターン露光された感応性レジスト層７４が形成された処理基板７０のパターン形成エリア７０Ｐを所定の数だけ分割（ここでは、１６分割）する（図３（ａ）参照）。ここで、パターン形成エリア７０Ｐの１６分割は、あくまでも分割の一例を示したもので、パターンの種類、パターン幅等と形成されるパターン精度によって適宜設定されるものである。

次に、１６分割された各分割領域に対して、ＣＡＤデータを元にパターン形成エリア７０Ｐ内のパターン密度分布図を作製し、その一例を図３（ｂ）に示す。
ここでは、パターン密度のレベルを３段階として、パターン密度が粗の状態をＭ１、パター密度がやや密の状態をＭ２、パター密度が密の状態をＭ３としている。
パターン密度のレベルは、パターンの種類、設計ルール、パターン幅等と形成されるパターン精度によって適宜設定されるものである。

次に、パターン露光された感応性レジスト層７４が形成された処理基板７０を図１に示す現像装置１００のステージ１０上に載置する。
ステージ１０は、位置制御ユニット１１にてＸ−Ｙ方向に移動できるようになっており、処理基板７０のパターン形成エリア７０Ｐ内の分割数とパターン密度分布図が制御装置６０にとりこまれ、一連の現像処理プログラムに反映される。
また、現像処理プログラムは、使用する感応性レジスト、現像液、ノズル、パターン幅等により、過去のデータをシミュレーションして、パターン密度に応じた吐出量と処理時間
が設定される。

次に、位置制御ユニット１１にてステージ１０上の処理基板７０のパターン形成エリア７０Ｐ内の現像地点Ｐ１に位置決めされると、現像液の吐出量を制御する吐出量制御ユニット２１にてパターン密度Ｍ１に応じた吐出量と吐出時間で吐出ノズル２０より現像液がスプレーされて処理基板７０のＰ１地点のパターン露光された感応性レジスト層７４の処理が行われる。

次に、現像地点Ｐ２、現像地点Ｐ３・・・・と順次移動し、パターン密度に応じた現像処理が行われ、レジストパターン７４ａ及び７４ｂが形成されたフォトマスク用基板２００を得る（図２（ｄ）参照）。
ここで、各現像地点は、レーザー光を照射する照射ユニット３０とレーザー光を検出する検出部４０にて位置が確認され、ＣＣＤカメラ等からなる撮像手段５０にて現像状態がモニターできるようになっている。
さらに、レジストパターン７４ａ及び７４ｂをマスクにして遮光層７２をエッチング処理することにより遮光パターンが形成されたフォトマスクを得ることができる。

上記したように、本発明の現像方法と現像装置を用いて、パターン露光された感応性レジスト層が形成された処理基板を現像処理することにより、パターン幅及びパターン密度に応じた現像処理が可能となり、パターンの微細化、高精度化が要求されるフォトマスクのパターンバ寸法ラツキを最少に抑えることができる。

本発明の現像装置の一実例を示す模式構成図である。（ａ）〜（ｄ）は、パターン露光された感応性レジスト層が形成された処理基板の現像処理の一実施例を示す説明図である。（ａ）は、パターン露光された感応性レジスト層が形成された処理基板のパターン形成エリアの領域分割の一例を示す説明図である。（ｂ）は、パターン露光された感応性レジスト層が形成された処理基板のパターン形成エリアのパターン密度分布の一例を示す説明図である。（ａ）〜（ｅ）は、フォトマスクの製造法の一例を示す模式構成断面図である。パターン露光された感応性レジスト層が形成された処理基板の現像方法の一例を示す説明図である。パターン露光された感応性レジスト層が形成された処理基板の現像方法の他の例を示す説明図である。

符号の説明

１０……ステージ
１１……位置制御ユニット
２０、１５１……ノズル
２１……現像液の吐出量制御ユニット
３０……レーザー光を照射する照射ユニット
３１……レーザー光源ユニット
４０……レーザー光を検出する検出部
５０……撮像手段
６０……制御装置
７０，１４２……パターン露光された感応性レジスト層が形成された処理基板
７０Ｐ……パターン露光された感応性レジスト層が形成された処理基板のパターン形成エリア
７１……基板
７２、１２１……遮光層
７３、１３１……感応性レジスト層
７４……パターン露光された感応性レジスト層
７４ａ、７４ｂ、１３１ａ、１３１ｂ……レジストパターン
１００……現像装置
１１１……ガラス基板
１２１ａ、１２１ｂ……遮光パターン
１４１……ステージ
１６１……第１の制御弁
１６２……第２の制御弁
１６３……制御弁
１７１……減圧部
２００……フォトマスク用基板
３００……フォトマスク

Claims

パターン露光された感応性レジスト層が形成された処理基板を吐出ノズルから吐出された現像液で現像する現像方法であって、予め、前記処理基板のパターン幅を含むパターン密度の分布図を作製し、前記パターン密度分布に応じて前記吐出ノズルから吐出される現像液の吐出流量を制御しながら処理基板の現像処理を行うことを特徴とする現像方法。
少なくともパターン露光された感応性レジスト層が形成された処理基板を載置するステージ（１０）と、ステージ（１０）の動作位置を制御する位置制御ユニット（１１）と、現像液を吐出する吐出ノズル（２０）と、現像液の吐出量を制御する吐出量制御ユニット（２１）と、レーザー光を照射する照射ユニット（３０）と、レーザー光源ユニット（３１）と、レーザー光を検出する検出部（４０）と、撮像手段（５０）と、現像装置全体の制御を行う制御装置（６０）とから構成されていることを特徴とする現像装置。