JP2006319350A - Substrate treating method - Google Patents

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JP2006319350A JP2006165029A JP2006165029A JP2006319350A JP 2006319350 A JP2006319350 A JP 2006319350A JP 2006165029 A JP2006165029 A JP 2006165029A JP 2006165029 A JP2006165029 A JP 2006165029A JP 2006319350 A JP2006319350 A JP 2006319350A
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Masamitsu Ito
正光 伊藤
Hideaki Sakurai
秀昭 桜井
Ikuo Yoneda
郁男 米田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make the finishing size of a pattern irrespective of fineness of the pattern. <P>SOLUTION: A substrate treating method comprises: a step of a chemical treatment of treating the nearly whole surface of a substrate with a first chemical by continuously discharging the first chemical on the substrate from a first chemical discharge port 261 disposed on the lower surface of a first chemical discharge/suction unit 260, and by continuously sucking a solution on the substrate through two suction mouths 262, 263 disposed so as to interpose the chemical discharge port while the first chemical discharge/suction unit is horizontally and linearly moved relatively to the substrate; and a step of a chemical treatment of the nearly whole surface of the substrate with a second chemical by continuously discharging the second chemical different from the first chemical on the substrate from a second chemical discharge port 271 disposed on the lower surface of a second chemical discharge/suction unit 270, and by continuously sucking a solution on the substrate through two suction mouths 272, 273 disposed so as to interpose the chemical discharge port while the second chemical discharge/suction unit is horizontally and linearly moved relatively to the substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板表面の薬液処理を行う基板処理方法に関する。   The present invention relates to a substrate processing method for performing chemical treatment on a substrate surface.

近年、半導体製造プロセスに用いられているフォトリソグラフィ工程での課題が顕著になりつつある。半導体デバイスの微細化が進に連れ、フォトリソグラフィ工程での微細化に対する要求が高まっている。既に、デバイスの設計ルールは0.13μmにまで微細化し、制御しなければならないパターン寸法精度は10nm程度と極めて厳しい精度が要求されている。このような中、パターン形成工程の高精度化を妨げている要因として、パターンの疎密差により形成するパターンの仕上がり寸法が異なってしまう問題がある。例えば、シリコンウェハ上に130nmの幅のラインパターンを形成した時に、そのラインパターンの周辺に別の大きなパターンが存在する場合と何もパターンが存在しない場合とでは、130nmのラインパターンの仕上がり寸法が異なってしまう。   In recent years, problems in the photolithography process used in the semiconductor manufacturing process are becoming more prominent. As the miniaturization of semiconductor devices progresses, the demand for miniaturization in the photolithography process is increasing. Already, the device design rule has been refined to 0.13 μm, and the pattern dimension accuracy that must be controlled is about 10 nm, and extremely strict accuracy is required. Under such circumstances, as a factor that hinders the high accuracy of the pattern formation process, there is a problem that the finished dimensions of the pattern to be formed differ due to the density difference of the patterns. For example, when a line pattern having a width of 130 nm is formed on a silicon wafer, the finished dimension of the line pattern of 130 nm is different depending on whether another large pattern exists around the line pattern or no pattern exists. It will be different.

これは、パターン形成工程、特に現像工程においてパターンが密にある部分と疎な部分とで同じ設計寸法のパターンの線幅が異なるために生じている。   This occurs because the line width of the pattern having the same design dimension is different between a dense part and a sparse part in the pattern forming process, particularly in the developing process.

上述したように、パターンの疎密に応じて、パターンの仕上がり寸法が異なるという問題があった。   As described above, there is a problem that the finished dimensions of the pattern differ depending on the density of the pattern.

本発明の目的は、パターンの疎密によらず、パターンの仕上がり寸法を均一にすることができる基板処理方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a substrate processing method that can make the finished dimension of a pattern uniform regardless of the density of the pattern.

本発明は、上記目的を達成するために以下のように構成されている。   The present invention is configured as follows to achieve the above object.

本発明に係わる基板処理方法は、第1の薬液吐出/吸引部下面に配置された第1の薬液吐出口から第1の薬液を基板に対して連続的に吐出すると共に、前記薬液吐出口を挟むように第1の薬液吐出/吸引部下面に配置された二つの吸引口から前記基板上の溶液を連続的に吸引しつつ、第1の薬液吐出/吸引部と前記基板とを相対的に水平直線移動させながら前記基板の略表面を第1の薬液により薬液処理するステップと、第1の薬液吐出・吸引部と異なる第2の薬液吐出/吸引部下面に配置された第2の薬液吐出口から第1の薬液と異なる第2の薬液を基板に対して連続的に吐出すると共に、前記薬液吐出口を挟むように第2の薬液吐出/吸引部下面に配置された二つの吸引口から前記基板上の溶液を連続的に吸引しつつ、第2の薬液吐出/吸引部と前記基板とを相対的に水平直線移動させながら前記基板の略表面を第2の薬液により薬液処理するステップとを含む。   In the substrate processing method according to the present invention, the first chemical liquid is continuously discharged from the first chemical liquid discharge port disposed on the lower surface of the first chemical liquid discharge / suction unit to the substrate, and the chemical liquid discharge port is provided. While continuously sucking the solution on the substrate from the two suction ports arranged on the lower surface of the first chemical solution discharge / suction part so as to sandwich the first chemical solution discharge / suction part and the substrate relatively A step of treating the substantially surface of the substrate with a first chemical solution while moving in a horizontal straight line, and a second chemical solution discharge disposed on a lower surface of a second chemical solution discharge / suction unit different from the first chemical solution discharge / suction unit A second chemical solution different from the first chemical solution is continuously discharged from the outlet to the substrate, and from two suction ports arranged on the lower surface of the second chemical solution discharge / suction unit so as to sandwich the chemical solution discharge port. While continuously sucking the solution on the substrate, the second chemical solution discharge / While relatively to horizontal linear movement between the substrate and 引部 and a step of chemical processing by the second liquid chemical to substantially the surface of the substrate.

本発明によると、パターンの疎密によらず、パターンの仕上がり寸法を均一にすることができる基板処理方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the substrate processing method which can make the finishing dimension of a pattern uniform irrespective of the density of a pattern can be provided.

本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
まず、レジストが現像液に溶解したときの現像速度(溶解速度)の変化を種々のレジスト溶解濃度に関して実験した。実験に用いた現像液は、2.38%TMAHである。実験の結果を図1に示す。図1は、本発明の第1の実施形態に係わるレジスト溶解濃度と現像速度との関係を示す図である。
(First embodiment)
First, a change in development rate (dissolution rate) when the resist was dissolved in the developer was tested for various resist dissolution concentrations. The developer used in the experiment is 2.38% TMAH. The result of the experiment is shown in FIG. FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the resist dissolution concentration and the development speed according to the first embodiment of the present invention.

図1は、レジスト溶け込み濃度に対する現像速度を示す特性図である。図1において、レジスト1、及びレジスト2についての実験結果を示している。また、それぞれのレジストの現像速度は、レジスト溶解濃度0%の現像液での現像速度で規格化している。   FIG. 1 is a characteristic diagram showing the developing speed with respect to the resist penetration density. FIG. 1 shows the experimental results for the resist 1 and the resist 2. The developing speed of each resist is standardized by the developing speed with a developing solution having a resist dissolution concentration of 0%.

図1中のレジスト1及び2は良く似た構成要素からなるレジストであるが、レジスト溶解濃度に対する現像速度の変化の様子は大きく異なっていることが解る。図1に示すように、レジスト1の場合、現像液中のレジストの溶解濃度が約0.001%になると、現像速度が低下し始める。それに対し、レジスト2の場合、現像液中のレジストの溶解濃度が約0.1%になると、現像速度が低下し始める。レジストの現像速度が低下し始めるレジスト溶解濃度を“限界溶け込み濃度”と定義した。   Although resists 1 and 2 in FIG. 1 are resists having similar constituent elements, it can be seen that the development rate changes with respect to the resist dissolution concentration are greatly different. As shown in FIG. 1, in the case of the resist 1, when the dissolved concentration of the resist in the developer reaches about 0.001%, the development speed starts to decrease. On the other hand, in the case of the resist 2, when the dissolved concentration of the resist in the developing solution reaches about 0.1%, the developing speed starts to decrease. The resist dissolution concentration at which the resist development rate begins to decrease was defined as the “limit penetration concentration”.

現像液中の溶解レジスト濃度が、各々のレジストに固有な限界溶け込み濃度以上になると、現像速度が低下する。限界溶け込み濃度は、各々のレジストに固有なものである。従って、パターン描画済みレジストを現像する際に、基板上の全ての領域の現像液中の溶解レジスト濃度が“限界溶け込み濃度”以下であるような現像を行うことで、現像速度はパターン密度に因らず一定となり、疎密依存寸法差が非常に小さくなる。   When the concentration of the dissolved resist in the developer is equal to or higher than the limit penetration concentration specific to each resist, the development speed is lowered. The limit penetration concentration is unique to each resist. Therefore, when developing a pattern-drawn resist, the development speed depends on the pattern density by performing development such that the dissolved resist concentration in the developer in all regions on the substrate is not more than the “limit penetration concentration”. However, the density-dependent dimensional difference becomes very small.

本実施形態では、図2に示す現像装置を用いた場合の現像方法を説明する。図2は、本発明の第1の実施形態に係わる現像装置の概略構成を示す図である。   In the present embodiment, a developing method when the developing device shown in FIG. 2 is used will be described. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the developing device according to the first embodiment of the present invention.

図2に示すように、基板11上には、反射防止膜12を介してレジスト膜13が形成されている。基板11上にスキャンノズル(薬液吐出/吸引部)20が対向配置されている。スキャンノズル20には、現像液吐出口21aから現像液31を吐出する現像液吐出ノズル21が設けられている。スキャンノズル20に、吸引口22bから基板11上の溶液を吸引する吸引ノズル22が二つ設けられている。二つの吸引口22bは現像液吐出口21aを挟むように配置されている。現像液吐出口21a、及び吸引口22bの配列方向に、スキャンノズルを移動させる移動機構(不図示)が設けられている。現像液吐出口21a、及び吸引口22bの形状は、前記配列方向に直交する方向の長さが、基板11より長いスリット形状である。   As shown in FIG. 2, a resist film 13 is formed on the substrate 11 with an antireflection film 12 interposed therebetween. A scan nozzle (chemical solution discharge / suction unit) 20 is disposed oppositely on the substrate 11. The scan nozzle 20 is provided with a developer discharge nozzle 21 that discharges the developer 31 from the developer discharge port 21a. The scanning nozzle 20 is provided with two suction nozzles 22 for sucking the solution on the substrate 11 from the suction port 22b. The two suction ports 22b are arranged so as to sandwich the developer discharge port 21a. A moving mechanism (not shown) for moving the scan nozzle is provided in the arrangement direction of the developer discharge port 21a and the suction port 22b. The developer discharge port 21 a and the suction port 22 b have a slit shape whose length in the direction orthogonal to the arrangement direction is longer than that of the substrate 11.

現像液31は基板11に近接して配置されたスキャンノズル20の現像液吐出口21aから吐出され、現像液吐出口21aに隣接して配置された吸引口22bからリンス液32とともに吸引される。このとき、基板11上はリンス液32で覆われているようにした。このため、現像液31は基板11表面、スキャンノズル20底面、及び吸引口22bで囲まれた領域にのみ存在する。本実施形態では、スキャンノズル20の移動速度、スキャンノズル20底面と基板11とのギャップ、及び現像液吐出速度を調整して、基板11上の現像液31中のレジスト溶解濃度が“限界溶け込み濃度”以下となるようにする。   The developer 31 is discharged from the developer discharge port 21a of the scan nozzle 20 disposed close to the substrate 11, and is sucked together with the rinse liquid 32 from the suction port 22b disposed adjacent to the developer discharge port 21a. At this time, the substrate 11 was covered with the rinse liquid 32. For this reason, the developer 31 exists only in the region surrounded by the surface of the substrate 11, the bottom surface of the scan nozzle 20, and the suction port 22b. In this embodiment, by adjusting the moving speed of the scan nozzle 20, the gap between the bottom surface of the scan nozzle 20 and the substrate 11, and the developer discharge speed, the resist dissolution concentration in the developer 31 on the substrate 11 is set to the “limit penetration concentration”. "Make sure that

基板上の全ての領域の現像液中の溶解レジスト濃度が“限界溶け込み濃度”以下であるような現像を行う方法について説明する。図3は、本発明の第1の実施形態に係わる現像方法のフローチャートを示す図である。   A method for performing development in which the dissolved resist concentration in the developer in all regions on the substrate is equal to or less than the “limit penetration concentration” will be described. FIG. 3 is a flowchart of the developing method according to the first embodiment of the present invention.

先ず、レジストが現像液に溶解したときの現像速度の変化をレジスト溶解濃度に関して実験する。その実験結果から、レジスト限界溶け込み量を調べる(ステップS101)。   First, the development rate change when the resist is dissolved in the developer is tested with respect to the resist dissolution concentration. From the experimental result, the resist limit penetration amount is examined (step S101).

次いで、全ての領域の現像液中の溶解レジスト濃度が“限界溶け込み濃度”以下となる、現像液吐出口から吐出される現像液の吐出速度を求める(ステップS102)。   Next, the discharge speed of the developer discharged from the developer discharge port, in which the dissolved resist concentration in the developer in all regions is equal to or less than the “limit penetration concentration”, is obtained (step S102).

次いで、求められた吐出速度で現像液吐出口から現像液を吐出する(ステップS103)。 Next, the developer is discharged from the developer discharge port at the determined discharge speed (step S103).

以上の方法で、現像を行うことにより、基板上の全ての領域の現像液中の溶解レジスト濃度が“限界溶け込み濃度”以下であるような現像を行うことで、現像速度はパターン密度に因らず一定となり、疎密依存寸法差が非常に小さくなる。   By performing development by the above method, the development speed depends on the pattern density by performing development such that the dissolved resist concentration in the developer in all regions on the substrate is not more than the “limit penetration concentration”. However, the density-dependent dimensional difference is very small.

ステップS102における、現像液吐出量見積もり方法を図4を用いて説明する。   The developing solution discharge amount estimation method in step S102 will be described with reference to FIG.

図4において、スキャンノズル20の移動速度がs(cm/sec)、現像液吐出口21a中心と吸引口22b中心との間隔が10mm、基板11とスキャンノズル20底面とのギャップが50μmの場合を考える。この時、一様に露光したレジスト(膜厚500nm)が、現像液に溶け込む場合を考える。高さ50μm、幅1mm奥行き150mmの細長い領域(体積:vol=75×10−4[cm])を考え、この領域の現像液が基板11上面、スキャンノズル20下面、及び吸引口22bで囲まれた領域を乱れることなく流れたときにレジスト溶解濃度が“限界溶け込み濃度”以下となるための現像液吐出速度x(cm/sec)を求める。なお、吸引口22bは二つあるので、一方の吸引口22b側に供給される現像液の速度は、x/2(cm/sec)である。 In FIG. 4, the scan nozzle 20 has a moving speed of s (cm / sec), the distance between the center of the developer discharge port 21a and the center of the suction port 22b is 10 mm, and the gap between the substrate 11 and the bottom surface of the scan nozzle 20 is 50 μm. Think. At this time, consider a case where the uniformly exposed resist (film thickness 500 nm) is dissolved in the developer. Considering an elongated region (volume: vol = 75 × 10 −4 [cm 3 ]) having a height of 50 μm, a width of 1 mm, and a depth of 150 mm, the developer in this region is surrounded by the upper surface of the substrate 11, the lower surface of the scan nozzle 20, and the suction port 22b. The developing solution discharge speed x (cm 3 / sec) is obtained so that the resist dissolution concentration becomes equal to or less than the “limit penetration concentration” when flowing in the region without being disturbed. Since there are two suction ports 22b, the speed of the developer supplied to one suction port 22b is x / 2 (cm 3 / sec).

上記した条件の場合、領域内での現像液の流速v(cm/sec)は、

Figure 2006319350
である。 In the case of the above conditions, the developer flow velocity v (cm / sec) in the region is
Figure 2006319350
It is.

従って、吐出口21aから吐出された現像液が吸引口22bに到達するまでの時間T(s)は、
T=0.15/x(s)
である。
Therefore, the time T (s) until the developer discharged from the discharge port 21a reaches the suction port 22b is
T = 0.15 / x (s)
It is.

現像液はT(s)間だけ露光済みレジスト42に接触しているので、この間に体積vol=75×10−4(cm)に溶解するレジスト量を算出する。ある点のレジストが現像液と接触開始してから再びリンス液のみになる時間(=現像時間)の1/4で露光済みレジストの残膜が0になるとして、1秒あたりの膜減り速度vredは、

Figure 2006319350
である。 Since the developer is in contact with the exposed resist 42 only for T (s), the amount of resist dissolved in the volume vol = 75 × 10 −4 (cm 3 ) during this period is calculated. Assuming that the residual film of the exposed resist becomes 0 at 1/4 of the time when the resist at a certain point starts to contact with the developing solution again (= development time), the film reduction rate per second v red is
Figure 2006319350
It is.

従って、幅1mm奥行き150mmの面積のレジスト膜から、T秒間に現像液に溶け込むレジスト量Rvol(cm)は
Rvol=10−4×s×T×0.1×15[cm
である。
Therefore, the resist amount R vol (cm 3 ) dissolved in the developing solution in T seconds from the resist film having a width of 1 mm and a depth of 150 mm is Rvol = 10 −4 × s × T × 0.1 × 15 [cm 3 ].
It is.

以上から、レジスト溶解濃度Cは、次式で求められる。

Figure 2006319350
From the above, the resist dissolution concentration C is obtained by the following equation.
Figure 2006319350

本実施形態の場合、s=0.1(cm/sec)であったので、
レジスト溶解濃度=0.03/x(%)
と求められる。
In this embodiment, since s = 0.1 (cm / sec),
Resist dissolution concentration = 0.03 / x (%)
Is required.

この結果と限界溶け込み濃度とから、レジスト1及びレジスト2のそれぞれについて、現像液中のレジスト溶解濃度が“限界溶け込み濃度”以下になるための現像液吐出量x(cm/sec)が求められる。 From this result and the limit penetration concentration, for each of the resist 1 and the resist 2, a developer discharge amount x (cm 3 / sec) is obtained so that the resist dissolution concentration in the developer becomes equal to or less than the “limit penetration concentration”. .

レジスト1は、0.001≧0.03/xの条件を満たせばよい。また、レジスト2は、0.1≧0.03/xの条件を満たせばよい。   The resist 1 may satisfy the condition of 0.001 ≧ 0.03 / x. The resist 2 only needs to satisfy the condition of 0.1 ≧ 0.03 / x.

従って、レジスト1に対する現像液吐出量が、30cm/sec以上であれば、現像液中のレジスト1の溶解濃度が“限界溶け込み濃度”以下になることが解る。また、レジスト2に対する現像液吐出量が、0.3cm/sec以上であれば、現像液中のレジスト2の溶解濃度が“限界溶け込み濃度”以下になることが解る。 Therefore, it can be understood that when the developer discharge amount with respect to the resist 1 is 30 cm 3 / sec or more, the dissolution concentration of the resist 1 in the developer is equal to or less than the “limit penetration concentration”. Further, it can be seen that when the developer discharge amount with respect to the resist 2 is 0.3 cm 3 / sec or more, the dissolution concentration of the resist 2 in the developer is equal to or less than the “limit penetration concentration”.

以下に、本実施形態の現像方法をフォトマスク製造工程に適用した例を示す。図5は、本発明の第1の実施形態に係わるフォトマスク製造工程を示す断面図である。   Hereinafter, an example in which the developing method of this embodiment is applied to a photomask manufacturing process will be described. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a photomask manufacturing process according to the first embodiment of the present invention.

まず、被処理基板としてフォトマスク基板を2枚を用意する。図5(a)に示すように、フォトマスク基板50は、石英ガラス51上にCr遮光膜52が形成されて構成されている。2枚のフォトマスク基板50上にレジスト剤を塗布した後、ベークしてレジスト膜53を形成する。本実施形態では、レジストに化学増幅型EBポジレジスト(レジスト1)を用い、その膜厚は500nmとした。次に、レジスト膜53に対してEB描画装置によりパターン描画を行う。パターン描画により露光部54を形成する。その後Post−Exposure−Bake(PEB)を行った。PEBは120℃、900秒で行った。   First, two photomask substrates are prepared as substrates to be processed. As shown in FIG. 5A, the photomask substrate 50 is configured by forming a Cr light shielding film 52 on a quartz glass 51. A resist agent is applied on the two photomask substrates 50 and then baked to form a resist film 53. In this embodiment, a chemically amplified EB positive resist (resist 1) is used as the resist, and the film thickness is 500 nm. Next, pattern drawing is performed on the resist film 53 by an EB drawing apparatus. The exposure part 54 is formed by pattern drawing. Then, Post-Exposure-Bake (PEB) was performed. PEB was performed at 120 ° C. for 900 seconds.

この後、図5(b)に示すように、2枚のフォトマスク基板50の表面に対して現像液55を供給して、レジスト膜53の現像を行う。一方のフォトマスク基板は、図2に示した現像装置を用いて現像する。現像条件は、先に見積もった現像液吐出量30(cm/sec)、ノズルスキャン速度0.1(cm/sec)で現像を行った。現像時間はおよそ150秒であった。他方のフォトマスク基板は、図6(a)に示す現像装置で現像を行う。図6(a)に示すように、フォトマスク基板50は、チャック72で保持されている。回転機構73により回転するフォトマスク基板50に対して、ノズル74から現像液75をスプレーして現像を行う。また、図6(b)に示す、停止状態のフォトマスク基板50に対してノズル76から現像液77を滴下するパドル法を用いても良い。これらの現像法(従来法)では、パターンの疎密に応じて、現像液中のレジスト1の溶解濃度が“限界溶け込み濃度”以上になる領域が生じてしまう。 Thereafter, as shown in FIG. 5B, the developing solution 55 is supplied to the surfaces of the two photomask substrates 50 to develop the resist film 53. One photomask substrate is developed using the developing device shown in FIG. Development was performed under the previously estimated developer discharge rate of 30 (cm 3 / sec) and nozzle scan speed of 0.1 (cm / sec). Development time was approximately 150 seconds. The other photomask substrate is developed by a developing device shown in FIG. As shown in FIG. 6A, the photomask substrate 50 is held by a chuck 72. Development is performed by spraying the developer 75 from the nozzle 74 on the photomask substrate 50 rotated by the rotation mechanism 73. Alternatively, a paddle method in which the developer 77 is dropped from the nozzle 76 onto the stopped photomask substrate 50 shown in FIG. 6B may be used. In these development methods (conventional methods), there is a region where the dissolution concentration of the resist 1 in the developer is equal to or higher than the “limit penetration concentration” depending on the density of the pattern.

現像終了後、図5(c)に示すように、フォトマスク基板50の洗浄、及び乾燥を順次行う。   After the development, as shown in FIG. 5C, the photomask substrate 50 is sequentially cleaned and dried.

次にフォトマスク基板2枚ともプラズマエッチング装置により、Cr遮光膜52をドライエッチングした。本実施形態では、塩素/酸素等の混合ガスからなるエッチングガスを用いた。エッチング時間はおよそ360秒であった。   Next, the Cr light-shielding film 52 was dry-etched with a plasma etching apparatus for both of the two photomask substrates. In this embodiment, an etching gas made of a mixed gas such as chlorine / oxygen is used. The etching time was approximately 360 seconds.

最後にレジストアッシング装置及びレジスト剥離洗浄装置による処理でレジスト膜53を剥離してフォトマスクを完成させた。形成されたパターンを図7に示す。図7に示すように、ラインパターンに隣接してパッドパターンが配置されている。ラインパターンとパッドパターンとの距離Xが複数種有る領域が形成されている。ラインパターンのターゲット寸法を600nmに固定している。   Finally, the resist film 53 was peeled off by a process using a resist ashing device and a resist stripping cleaning device to complete a photomask. The formed pattern is shown in FIG. As shown in FIG. 7, a pad pattern is arranged adjacent to the line pattern. A region having a plurality of distances X between the line pattern and the pad pattern is formed. The target dimension of the line pattern is fixed at 600 nm.

その後2枚のフォトマスク基板の同じパターンの遮光膜Cr寸法を寸法測定装置により測定する。測定結果と測定パターンの説明図を図8に示す。図8は、距離Xに対するラインパターン寸法Yを示す特性図である。   Thereafter, the dimension of the light-shielding film Cr having the same pattern on the two photomask substrates is measured by a dimension measuring device. An explanatory diagram of the measurement results and measurement patterns is shown in FIG. FIG. 8 is a characteristic diagram showing the line pattern dimension Y with respect to the distance X.

従来の現増法で形成されたパターンの場合、距離Xが広まるに連れて、寸法誤差が大きくなっている。これは、距離Xが広まるに連れて、現像液へのレジスト溶解濃度が高まり、“限界溶け込み濃度”を超えるため現像のローディング効果が顕著となるためである。   In the case of the pattern formed by the conventional current increasing method, the dimensional error increases as the distance X increases. This is because as the distance X increases, the resist dissolution concentration in the developer increases and exceeds the “limit penetration concentration”, so that the loading effect of development becomes remarkable.

一方、本実施形態の現像方法で形成されたパターンの場合、距離Xが変化しても、寸法誤差を5nmに収めることが出来ている。これは、レジスト溶解濃度は低く、“限界溶け込み濃度”以下であるためである。   On the other hand, in the case of the pattern formed by the developing method of this embodiment, the dimensional error can be kept within 5 nm even if the distance X changes. This is because the resist dissolution concentration is low and below the “limit penetration concentration”.

本実施形態では現像液の吐出量は予め設定された一定量であったが、現像液中に溶け込んだレジスト濃度が“限界溶け込み濃度”以下であれば、現像されるパターン領域での開口率に応じて、現像液吐出量及びノズルスキャン速度を変化させても良い。   In this embodiment, the discharge amount of the developer is a predetermined fixed amount. However, if the resist concentration dissolved in the developer is equal to or less than the “limit penetration concentration”, the aperture ratio in the pattern area to be developed is increased. Accordingly, the developer discharge amount and the nozzle scan speed may be changed.

図9はレジスト開口率と現像液吐出量の設定方法の一例を示す図である。図中A,B,Cはいずれも現像液中のレジスト濃度が“限界溶け込み濃度”を超えることが無い現像液吐出量であるように設定されている。図10,11は実際の半導体ウェハ及び露光用マスクの現像におけるレジスト開口率分布と現像液吐出量設定値を示す図である。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a method for setting the resist aperture ratio and the developer discharge amount. In the figure, all of A, B, and C are set such that the resist concentration in the developer does not exceed the “limit penetration concentration”. 10 and 11 are diagrams showing a resist aperture ratio distribution and a developer discharge amount setting value in the development of an actual semiconductor wafer and exposure mask.

図10(a)は、半導体ウェハの構成を示す図である。図10(b)は、図10(a)IからI’にかけてのレジスト開口率分布を示す図である。図10(c)は、IからI’にかけての現像液吐出速度分布を示す図である。図10において、ウエハ101に複数のチップ102が形成されている。   FIG. 10A is a diagram showing a configuration of a semiconductor wafer. FIG. 10B is a diagram showing a resist aperture ratio distribution from I to I ′ in FIG. FIG. 10C is a diagram illustrating a developer discharge speed distribution from I to I ′. In FIG. 10, a plurality of chips 102 are formed on a wafer 101.

図11(a)は、露光用マスクの構成を示す図である。図11(b)は、図11(a)IIからII’にかけてのレジスト開口率分布を示す図である。図11(c)は、IIからII’にかけての現像液吐出速度分布を示す図である。   FIG. 11A is a diagram showing the configuration of the exposure mask. FIG. 11B is a diagram showing a resist aperture ratio distribution from II to II ′ in FIG. FIG. 11C is a diagram showing a developer discharge speed distribution from II to II '.

図10(c)、図11(c)に示すように、パターン開口率の低い領域での現像液吐出速度を少なくすることで、現像液使用量をより削減できる。   As shown in FIG. 10C and FIG. 11C, the usage amount of the developer can be further reduced by reducing the developer discharge speed in the region where the pattern aperture ratio is low.

本実施形態では基板としてフォトマスク基板を用いたが、この他に半導体基板、EB露光などの次世代リソグラフィ用マスク基板、フラットパネルディスプレー用基板などを用いても同様の効果を得ることが出来る。   In this embodiment, a photomask substrate is used as the substrate, but the same effect can be obtained by using a semiconductor substrate, a mask substrate for next-generation lithography such as EB exposure, a flat panel display substrate, or the like.

(第2の実施形態)
まず、本実施形態で用いる現像装置の薬液吐出/吸引部(以下スキャンノズルと呼ぶ)の構成に付いて図12〜14について説明する。図12は、スキャンノズルの下面の構成を示す平面図である。図13は、スキャンノズルの構成を示す断面図である。図14は、スキャンノズルを移動方向前方側から見た図である。
(Second Embodiment)
First, FIGS. 12 to 14 will be described with respect to the configuration of a chemical solution discharge / suction unit (hereinafter referred to as a scan nozzle) of the developing device used in this embodiment. FIG. 12 is a plan view showing the configuration of the lower surface of the scan nozzle. FIG. 13 is a cross-sectional view showing the configuration of the scan nozzle. FIG. 14 is a view of the scan nozzle as viewed from the front side in the movement direction.

薬液吐出/吸引部(以下スキャンノズルと呼ぶ)は、基板に対しての移動方向と垂直な方向に幅18cm、移動方向と平行な方向に奥行き5cm程度の大きさである。また、図12R>2に示すようにスキャンノズルの基板と向き合う面には5つのスリット状の口121〜125がある。中央の口(現像液吐出スリット)121からは現像液が吐出する。その両隣の二つの口(吸引スリット)122,123からは基板上の薬液が吸引される。更にその外側の二つの口(プリウエット液吐出スリット・リンス液吐出スリット)124,125からはプリウエット液又はリンス液が吐出する。移動方向前方にプリウエット液を吐出するプリウエット液吐出スリット124、移動方向後方に、リンス液を吐出するリンス液吐出スリット125が配置されている。現像液吐出スリット121は長さ150mm、幅1mmである。吸引スリット122,123は長さ155mm、幅1mmである。プリウエット液吐出スリット124及びリンス液吐出スリット125は、長さ155mm、幅2mmである。   The chemical liquid discharge / suction unit (hereinafter referred to as a scan nozzle) has a width of about 18 cm in a direction perpendicular to the movement direction with respect to the substrate and a depth of about 5 cm in a direction parallel to the movement direction. As shown in FIG. 12R> 2, there are five slit-shaped ports 121 to 125 on the surface of the scan nozzle facing the substrate. The developer is discharged from the central port (developer discharge slit) 121. The chemical solution on the substrate is sucked from the two adjacent ports (suction slits) 122 and 123. Further, prewetting liquid or rinsing liquid is discharged from two outer ports (prewetting liquid discharging slit / rinsing liquid discharging slit) 124 and 125. A prewetting liquid discharge slit 124 that discharges the prewetting liquid in front of the moving direction and a rinsing liquid discharge slit 125 that discharges the rinsing liquid are arranged in the rear of the moving direction. The developer discharge slit 121 has a length of 150 mm and a width of 1 mm. The suction slits 122 and 123 have a length of 155 mm and a width of 1 mm. The pre-wet liquid discharge slit 124 and the rinse liquid discharge slit 125 have a length of 155 mm and a width of 2 mm.

図13に示すように、現像液供給ライン136から現像液吐出ノズル131に供給された現像液が、現像液吐出スリット121から基板130に吐出される。また、吸引スリット122,123から吸引された薬液は、吸引ノズル132,133、及び吸引ライン136,137を介してスキャンノズル120の外部に排出される。プリウエット液供給ライン139からプリウエット液吐出ノズル134に供給されたプリウエット液が、プリウエット液吐出スリット124から基板130に吐出される。リンス液供給ライン140からリンス液吐出ノズル135に供給されたリンス液が、リンス液吐出スリット125から基板130に吐出される。   As shown in FIG. 13, the developer supplied from the developer supply line 136 to the developer discharge nozzle 131 is discharged from the developer discharge slit 121 to the substrate 130. The chemical liquid sucked from the suction slits 122 and 123 is discharged to the outside of the scan nozzle 120 through the suction nozzles 132 and 133 and the suction lines 136 and 137. The prewetting liquid supplied from the prewetting liquid supply line 139 to the prewetting liquid discharge nozzle 134 is discharged from the prewetting liquid discharge slit 124 onto the substrate 130. The rinse liquid supplied from the rinse liquid supply line 140 to the rinse liquid discharge nozzle 135 is discharged to the substrate 130 from the rinse liquid discharge slit 125.

現像液吐出スリット121から吐出された現像液が吸引スリット122,123より外側に薬液がはみ出さないように制御されている。この制御は、吸引スリット122,123からの吸引力と現像液吐出スリット121からの吐出速度とを調整することにより行われる。   Control is performed so that the developer discharged from the developer discharge slit 121 does not protrude outside the suction slits 122 and 123. This control is performed by adjusting the suction force from the suction slits 122 and 123 and the discharge speed from the developer discharge slit 121.

それぞれのラインには、それぞれのラインに接続されたポンプから現像液、プリウエット液及びリンス液が供給される。 A developing solution, a prewetting solution, and a rinsing solution are supplied to each line from a pump connected to each line.

吸引口から吸引された溶液のpHを測定するpHメータ151が設けられている。本実施形態では、pHモニター151が使用されず、他の実施形態で説明する。   A pH meter 151 for measuring the pH of the solution sucked from the suction port is provided. In this embodiment, the pH monitor 151 is not used, and will be described in another embodiment.

図14に示すように現像装置は、基板120が載置される基板ホルダ141と、スキャンノズル120に備え付けられたギャップ測定機構142と、スキャンノズル120の両端に備え付けられたギャップ調整機構143と、スキャンノズル120と基板ホルダ141とを相対的に略水平方向に移動させるためのスキャンステージ144とを備えている。   As shown in FIG. 14, the developing device includes a substrate holder 141 on which the substrate 120 is placed, a gap measuring mechanism 142 provided in the scan nozzle 120, a gap adjusting mechanism 143 provided at both ends of the scan nozzle 120, A scan stage 144 is provided for moving the scan nozzle 120 and the substrate holder 141 relatively in a substantially horizontal direction.

ギャップ測定機構142は、スキャンノズル120の側面に設けられている。ギャップ測定機構142は、スキャンノズル120の下面と基板130の上面との間隔を測定する。測定は、レーザー光を用いて行われる。   The gap measuring mechanism 142 is provided on the side surface of the scan nozzle 120. The gap measuring mechanism 142 measures the distance between the lower surface of the scan nozzle 120 and the upper surface of the substrate 130. The measurement is performed using laser light.

ギャップ調整機構143は、スキャンノズル120の両端部に設けられ、スキャンノズル120と一体でスキャンステージ144上を水平直線方向に移動可能に取付けられている。   The gap adjusting mechanism 143 is provided at both ends of the scan nozzle 120, and is attached to the scan nozzle 120 so as to be movable on the scan stage 144 in the horizontal linear direction.

そして、ギャップ調整機構143は、ピエゾ素子を備えており、ギャップ測定機構142による測定結果に基づいて、スキャンノズル120の下面と基板ホルダ141に載置される基板130の上面との間隔を所定値に調整するようになっている。例えば、10〜500μmの範囲でギャップを調整することができる。   The gap adjusting mechanism 143 includes a piezo element, and based on the measurement result of the gap measuring mechanism 142, the gap between the lower surface of the scan nozzle 120 and the upper surface of the substrate 130 placed on the substrate holder 141 is a predetermined value. It is supposed to adjust to. For example, the gap can be adjusted in the range of 10 to 500 μm.

図15にポジ型レジストにおける5mm角領域の現像後の平均の開口率と、所望のレジスト寸法に仕上げるためのノズルと基板間のギャップの関係を示す。開口率が大きくなるほど、最適なギャップが小さくなることが判る。これは、開口率が大きいほど除去しなければならないレジストの体積が増えるため、より高速に現像液を流し新鮮な現像液に早く置換する必要があるためである。ギャップを小さくすることにより、基板に接する単位体積領域に単位時間当たりに通過する現像液の量が多くなり、レジスト上の現像液を速く置換することができる。   FIG. 15 shows the relationship between the average aperture ratio after development in a 5 mm square area in a positive resist and the gap between the nozzle and the substrate for finishing to a desired resist dimension. It can be seen that the larger the aperture ratio, the smaller the optimum gap. This is because the volume of the resist that must be removed increases as the aperture ratio increases, so that it is necessary to flow the developer at a higher speed and replace it with a fresh developer earlier. By reducing the gap, the amount of the developer that passes through the unit volume region in contact with the substrate per unit time increases, and the developer on the resist can be replaced quickly.

また、図16にノズルと基板表面のギャップと現像後のレジスト寸法の関係を示す。現像液速度は0.2l/minとした。図16から、ギャップが0.5mm以上になると、急激に寸法が変化してしまうことがわかる。これは、ギャップが大きくなるとレジスト表面上の現像液の流速が遅くなり、現像液の置換効率が落ちるためである。すなわち、基板とノズルの間隙は0.5mm以下が望ましく、一方近すぎてもノズルの加工精度やギャップ制御精度などにより基板とノズルの接触が懸念されるので、現実的には0.01mm以上0.5mm以下が良い。   FIG. 16 shows the relationship between the nozzle and substrate surface gap and the resist dimensions after development. The developer speed was 0.2 l / min. From FIG. 16, it can be seen that when the gap is 0.5 mm or more, the dimensions change abruptly. This is because as the gap becomes larger, the flow rate of the developer on the resist surface becomes slower and the replacement efficiency of the developer is lowered. In other words, the gap between the substrate and the nozzle is preferably 0.5 mm or less, and even if it is too close, contact between the substrate and the nozzle is concerned due to nozzle processing accuracy, gap control accuracy, and the like. .5 mm or less is preferable.

また、図17にノズルと基板との間隙を流れる現像液の平均の流速と、現像後のレジスト寸法の関係を示す。現像液の平均の流速はギャップと現像液の吐出速度から算出される。図17に示すように、平均流速が0.02m/sec未満になると急激に現像が寸法が変化することがわかる。これは、レジスト表面上の現像液の流速が遅くなり、現像液の置換効率が落ちるためである。従って、現像液の平均の流速は、0.02m/sec以上であることが好ましい。   FIG. 17 shows the relationship between the average flow rate of the developer flowing through the gap between the nozzle and the substrate and the resist dimensions after development. The average flow rate of the developing solution is calculated from the gap and the discharging speed of the developing solution. As shown in FIG. 17, it can be seen that when the average flow velocity is less than 0.02 m / sec, the development changes abruptly. This is because the flow rate of the developing solution on the resist surface becomes slow and the replacement efficiency of the developing solution decreases. Therefore, the average flow rate of the developer is preferably 0.02 m / sec or more.

これらの関係を用いて実際にフォトマスクを製作した例を以下に説明する。 厚さ400nmのポジ型化学増幅レジストが塗布されているCrマスクブランクスに、電子ビーム描画装置にて、システムLSIデバイスパターンのあるレイヤーを描画する。   An example in which a photomask is actually manufactured using these relationships will be described below. A layer having a system LSI device pattern is drawn on an Cr mask blank coated with a positive chemically amplified resist having a thickness of 400 nm by an electron beam drawing apparatus.

描画されるシステムLSIデバイスパターンのレイヤーの概略を図18に示す。図18は、本発明の第2の実施形態に係わるシステムLSIデバイスパターンのあるレイヤーの概略を示す平面図である。図18に示すように、システムLSIデバイスパターン170の半分は、ロジックデバイスである。残りの半分はメモリデバイス領域となっている。現像後のレジストパターンの開口率は、メモリデバイス領域171で45%、ロジックデバイス領域172で80%である。メモリデバイス領域171とロジックデバイス領域172とで大きく異なっている。   FIG. 18 shows an outline of layers of the system LSI device pattern to be drawn. FIG. 18 is a plan view schematically showing a layer having a system LSI device pattern according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 18, half of the system LSI device pattern 170 is a logic device. The other half is a memory device area. The resist pattern has an aperture ratio of 45% in the memory device region 171 and 80% in the logic device region 172 after development. The memory device area 171 and the logic device area 172 are greatly different.

従来、このようなパターンを現像すると、ロジックデバイス領域172で所望の寸法に仕上がる条件ではメモリデバイス領域171が所望の寸法からずれてしまう。両方の領域171,172を同時に所望の寸法に仕上げるためには、描画するパターン寸法を変える必要があった。しかしながら場所により描画データを変える事はデータ変換の時間と費用が増大するため改善が必要とされていた。   Conventionally, when such a pattern is developed, the memory device region 171 deviates from the desired size under the condition that the logic device region 172 has a desired size. In order to finish both the regions 171 and 172 to a desired size at the same time, it is necessary to change the pattern size to be drawn. However, changing the drawing data depending on the location increases the time and cost of data conversion, and needs to be improved.

描画後、110度で15分間ベークを行なった。次に、前述した現像装置の基板ホルダ141に基板130を載せる。次いで、図19(a)〜図19(c)に示すように、一端Aからそれに対向する他端Bにむけて、スキャンノズル120一定速度で直線移動させて現像処理を行う。このとき、スキャンノズル120の下面と基板130の上面とのギャップを二つの吸引スリット122,123の間にある領域における、パターンの平均開口率にあわせて所望の寸法になるように制御した。図20にスキャンノズルの位置とギャップとの関係を示す。すなわち、開口率が大きいロジックデバイス領域172はギャップを小さく、開口率が小さいメモリデバイス領域171ではギャップを大きくした。スキャンノズル20の移動速度は1mm/secである。現像液は0.27規定のアルカリ現像液である。吐出速度を0.2l/minとした。現像液吐出スリットと吸引スリットの間隔が5mmでそれが現像液吐出スリットの両側に有り、薬液吐出スリットの幅が1mmであるので、スキャンノズルと基板表面との間で現像液が存在しているのは移動方向と平行な方向において約11mmである。すなわち、基板表面のある一点に注目した時にその場所を現像液が通過する時間は約11秒であり、実効の現像時間は約11秒と言うことになる。   After drawing, baking was performed at 110 degrees for 15 minutes. Next, the substrate 130 is placed on the substrate holder 141 of the developing device described above. Next, as shown in FIGS. 19A to 19C, the scanning nozzle 120 is linearly moved at a constant speed from one end A to the other end B opposite to the one end A, and development processing is performed. At this time, the gap between the lower surface of the scan nozzle 120 and the upper surface of the substrate 130 was controlled so as to have a desired dimension in accordance with the average aperture ratio of the pattern in the region between the two suction slits 122 and 123. FIG. 20 shows the relationship between the position of the scan nozzle and the gap. In other words, the logic device region 172 having a large aperture ratio has a small gap, and the memory device region 171 having a small aperture ratio has a large gap. The moving speed of the scan nozzle 20 is 1 mm / sec. The developer is a 0.27 normal alkaline developer. The discharge speed was 0.2 l / min. Since the interval between the developer discharge slit and the suction slit is 5 mm, which is on both sides of the developer discharge slit, and the width of the chemical discharge slit is 1 mm, the developer exists between the scan nozzle and the substrate surface. Is about 11 mm in a direction parallel to the moving direction. That is, when attention is paid to a certain point on the substrate surface, the time required for the developer to pass through the place is about 11 seconds, and the effective development time is about 11 seconds.

本現像処理により、現像液を吐出したのちノズルと基板表面との間隙を高速に現像液が流れすぐに吸引除去されることで、新鮮な現像液を常にレジスト表面に供給することが可能となっている効果により、フォトマスク全面に渡り均一な現像処理が実現できた。   With this development process, after the developer is discharged, the developer flows at high speed through the gap between the nozzle and the substrate surface and is immediately sucked and removed, so that fresh developer can always be supplied to the resist surface. As a result, a uniform development process can be realized over the entire surface of the photomask.

次いで、形成したレジストパターンをエッチングマスクとして反応性イオンエッチングによりCr膜をエッチングする。エッチングガスには塩素ガスと酸素ガスの混合ガスを用いた。その後、アッシング装置によりレジストを剥離し、洗浄機により洗浄した。そして、形成されたCrパターン寸法を寸法測定装置により測定した。その結果、パターン寸法の平均値と目標寸法との差は2nm、Crパターン寸法の面内均一性は開口率に依存した分布も無く6nm(3σ)であった。   Next, the Cr film is etched by reactive ion etching using the formed resist pattern as an etching mask. A mixed gas of chlorine gas and oxygen gas was used as the etching gas. Thereafter, the resist was peeled off with an ashing device and washed with a washing machine. And the formed Cr pattern dimension was measured with the dimension measuring apparatus. As a result, the difference between the average value of the pattern dimension and the target dimension was 2 nm, and the in-plane uniformity of the Cr pattern dimension was 6 nm (3σ) without distribution depending on the aperture ratio.

次に、本実施形態に示した現像方法の有効性を確かめる実験として、出荷されたマスクを用いて、ArFスキャナーでウェハに露光を行い、露光裕度の評価を行った。評価はデフォーカス量と露光量を変化させてウェハ上に形成したレジストパターン寸法をSEMにより測定する事で行った。その結果、ウェハ上に形成されたレジストパターン寸法の変動量が10%以下になるデフォーカス裕度は0.40μmあり、その時の露光量裕度は12%であった。   Next, as an experiment for confirming the effectiveness of the developing method shown in the present embodiment, the wafer was exposed with an ArF scanner using the shipped mask, and the exposure tolerance was evaluated. The evaluation was performed by measuring the dimension of the resist pattern formed on the wafer by changing the defocus amount and the exposure amount by SEM. As a result, the defocus tolerance at which the variation amount of the resist pattern dimension formed on the wafer was 10% or less was 0.40 μm, and the exposure tolerance at that time was 12%.

また、本実施形態はポジ型レジストへの適用例であるが、ネガ型レジストでも同様に可能であることは言うまでもない。さらにまた、本実施形態はマスク製作プロセスの現像工程への適用例であるがこれに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ製造工程や、ウェハプロセスなどで、レジスト剥離、表面自然酸化膜除去、洗浄などあらゆる薬液処理に適用できる。   Although this embodiment is an example applied to a positive resist, it goes without saying that it can be similarly applied to a negative resist. Furthermore, this embodiment is an example of application to the development process of the mask manufacturing process, but is not limited to this. In the flat panel display manufacturing process, the wafer process, etc., resist peeling, surface natural oxide film removal, cleaning, etc. Applicable to any chemical treatment.

(第3の実施形態)
第2の実施形態では、露光部の比率に応じてギャップを調整して、パターンを均一に仕上げる現像方法を説明した。本実施形態では、露光部の比率に応じてスキャンノズルのスキャン速度を調整してパターンを均一に仕上げる現像方法を説明する。
(Third embodiment)
In the second embodiment, the developing method has been described in which the gap is adjusted according to the ratio of the exposed portion to finish the pattern uniformly. In the present embodiment, a developing method will be described in which the scan speed of the scan nozzle is adjusted in accordance with the ratio of the exposed portion to finish the pattern uniformly.

図21にポジ型レジストにおける5mm各領域の現像後の平均の開口率と、所望のレジスト寸法に仕上げるためのノズルのスキャン速度の関係を示す。図21に示すように、開口率が大きくなるほど、最適なスキャン速度が遅くなることが判る。これは、開口率が大きいほど除去しなければならないレジストの体積が増えるため、より長く現像液を流し新鮮な現像液を多く供給する必要があるためである。この関係を用いて実際にフォトマスクを製作した例を以下に説明する。   FIG. 21 shows the relationship between the average aperture ratio after development in each region of 5 mm in the positive resist and the scanning speed of the nozzle for finishing to a desired resist dimension. As shown in FIG. 21, it can be seen that as the aperture ratio increases, the optimum scanning speed decreases. This is because the volume of the resist that must be removed increases as the aperture ratio increases, and it is necessary to supply a larger amount of fresh developer by flowing the developer longer. An example in which a photomask is actually manufactured using this relationship will be described below.

レジスト塗布条件、及び露光パターン、露光条件、PEB条件は、第2の実施形態と同様なので説明を省略する。   Since the resist coating conditions, the exposure pattern, the exposure conditions, and the PEB conditions are the same as those in the second embodiment, description thereof is omitted.

次に、第2の実施形態と同様に、スキャンノズルを基板の一端から他端に向けてスキャンさせて現像を行う。スキャン時、スキャン速度を開口率に応じて変化させながら現像処理を行う。二つの吸引口間にあるパターンの平均開口率に応じて、スキャン速度を制御して現像処理を行った。図22にスキャンノズルの位置とスキャン速度との関係を示す。 Next, as in the second embodiment, development is performed by scanning the scan nozzle from one end of the substrate toward the other end. During scanning, development processing is performed while changing the scanning speed according to the aperture ratio. Development processing was performed while controlling the scanning speed in accordance with the average aperture ratio of the pattern between the two suction ports. FIG. 22 shows the relationship between the position of the scan nozzle and the scan speed.

図22に示すように、開口率が大きいロジックデバイス領域ではスキャン速度を遅く、開口率が小さいメモリデバイス領域ではスキャン速度を速くする。スキャン速度は、開口率に応じて1.2〜1.6mm/secの間で変化する。用いた現像液は0.27規定のアルカリ現像液である。現像液の吐出速度は、0.2l/minに設定した。   As shown in FIG. 22, the scan speed is slow in the logic device region where the aperture ratio is large, and the scan speed is increased in the memory device region where the aperture ratio is small. The scan speed varies between 1.2 and 1.6 mm / sec depending on the aperture ratio. The developer used is a 0.27 normal alkaline developer. The discharge speed of the developer was set to 0.2 l / min.

現像液吐出スリットと吸引スリットの間隔が5mmである。二つの吸引スリットが現像液吐出スリットの両側に有り、それらの幅が1mmである。よって、スキャンノズルと基板表面との間で現像液が存在しているのは移動方向と平行な方向において約11mmである。すなわち、基板表面のある一点に注目した時にその場所を現像液が通過する時間は約7〜9秒であり、実効の現像時間は約7〜9秒ということになる。   The distance between the developer discharge slit and the suction slit is 5 mm. There are two suction slits on both sides of the developer discharge slit, and their width is 1 mm. Therefore, the developer exists between the scan nozzle and the substrate surface in about 11 mm in the direction parallel to the moving direction. That is, when attention is paid to a certain point on the substrate surface, the time required for the developer to pass through the place is about 7 to 9 seconds, and the effective development time is about 7 to 9 seconds.

本実施形態に示した現像処理方法により、現像液を吐出したのちノズルと基板表面との間隙を高速に現像液が流れすぐに吸引除去されることで、また、開口率に応じた必要な現像時間が確保されることで、新鮮な現像液を常にレジスト表面に供給することが可能となっている効果により、フォトマスク全面に渡り均一な現像処理が実現できた。   With the development processing method shown in this embodiment, after the developer is discharged, the developer flows through the gap between the nozzle and the substrate surface at a high speed and is immediately removed by suction, and the necessary development corresponding to the aperture ratio is achieved. By ensuring the time, the effect of being able to always supply a fresh developer to the resist surface, it was possible to realize a uniform development process over the entire photomask.

次いで、形成したレジストパターンをエッチングマスクとして反応性イオンエッチングによりCr膜をエッチングした。エッチングガスには塩素ガスと酸素ガスの混合ガスを用いた。その後、アッシング装置によりレジストを剥離し、洗浄機により洗浄した。そして、形成したCrパターン寸法を寸法測定装置により測定した。その結果、パターン寸法の平均値と目標寸法との差は2nm、Crパターン寸法の面内均一性は開口率に依存した分布も無く6nm(3σ)であった。   Next, the Cr film was etched by reactive ion etching using the formed resist pattern as an etching mask. A mixed gas of chlorine gas and oxygen gas was used as the etching gas. Thereafter, the resist was peeled off with an ashing device and washed with a washing machine. And the formed Cr pattern dimension was measured with the dimension measuring apparatus. As a result, the difference between the average value of the pattern dimension and the target dimension was 2 nm, and the in-plane uniformity of the Cr pattern dimension was 6 nm (3σ) without distribution depending on the aperture ratio.

次に、本方法の有効性を確かめる実験として、出荷したマスクを用いて、ArFスキャナーでウェハに露光を行い、露光裕度の評価を行った。評価はデフォーカス量と露光量を変化させてウェハ上に形成したレジストパターン寸法をSEMにより測定する事で行った。その結果、ウェハ上に形成したレジストパターン寸法の変動量が10%以下になるデフォーカス裕度は0.40μmあり、その時の露光量裕度は12%であった。   Next, as an experiment to confirm the effectiveness of this method, the wafer was exposed with an ArF scanner using the shipped mask, and the exposure latitude was evaluated. The evaluation was performed by measuring the dimension of the resist pattern formed on the wafer by changing the defocus amount and the exposure amount by SEM. As a result, the defocus tolerance at which the variation amount of the resist pattern dimension formed on the wafer was 10% or less was 0.40 μm, and the exposure tolerance at that time was 12%.

また、本実施形態はポジ型レジストへの適用例であるが、ネガ型レジストでも同様に可能であることは言うまでもない。ネガ型レジストの場合、開口率が大きいところはスキャン速度を速くし、開口率が小さいところはスキャン速度を遅くする。   Although this embodiment is an example applied to a positive resist, it goes without saying that it can be similarly applied to a negative resist. In the case of a negative resist, the scanning speed is increased when the aperture ratio is large, and the scanning speed is decreased when the aperture ratio is small.

さらにまた、本実施形態はマスク製作プロセスの現像工程への適用例であるがこれに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ製造工程や、ウェハプロセスなどで、レジスト剥離、表面自然酸化膜除去、洗浄などあらゆる薬液処理に適用できる。   Furthermore, this embodiment is an example of application to the development process of the mask manufacturing process, but is not limited to this. In the flat panel display manufacturing process, the wafer process, etc., resist peeling, surface natural oxide film removal, cleaning, etc. Applicable to any chemical treatment.

(第4の実施形態)
第2,3の実施形態では、露光部の比率に応じてギャップ又はスキャン速度を調整してパターンを均一に仕上げる現像方法を説明した。本実施形態では、露光部の比率に応じてスキャンノズルの現像液吐出速度を調整してパターンを均一に仕上げる現像方法を説明する。
(Fourth embodiment)
In the second and third embodiments, the developing method has been described in which the gap or the scanning speed is adjusted according to the ratio of the exposed portion to finish the pattern uniformly. In the present embodiment, a developing method for uniformly finishing a pattern by adjusting the developer discharge speed of the scan nozzle in accordance with the ratio of the exposed portion will be described.

図23にポジ型レジストにおける5mm各領域の現像後の平均の開口率と、所望のレジスト寸法に仕上げるための現像液吐出速度の関係を示す。   FIG. 23 shows the relationship between the average aperture ratio after development in each region of 5 mm in the positive resist and the developer discharge speed for finishing to a desired resist dimension.

図23に示すように、開口率が大きくなるほど、最適な現像液吐出速度が大ききくなることが判る。これは、開口率が大きいほど除去しなければならないレジストの体積が増えるため、より多くの現像液を流し新鮮な現像液を早く供給する必要があるためである。平均の現像液流速は、スキャンノズル−基板間の現像液が流れる空間の断面積をその空間に流れる現像液の供給速度で割った値である。   As shown in FIG. 23, it can be seen that the optimum developer discharge speed increases as the aperture ratio increases. This is because the volume of the resist that must be removed increases as the aperture ratio increases, and it is necessary to supply a larger amount of developer and supply fresh developer earlier. The average developer flow rate is a value obtained by dividing the cross-sectional area of the space in which the developer between the scan nozzle and the substrate flows by the supply speed of the developer flowing in the space.

本実施形態では、スキャンノズル−基板間のギャップが50μm、吐出口及び吸引口の幅が150mmであるので、現像液が流れる空間の断面積は、約7.5mmである。そこに5ml/minの吐出速度で現像液を吐出させた場合、流速は約5.5mm/secになる。 In the present embodiment, since the gap between the scan nozzle and the substrate is 50 μm and the width of the discharge port and the suction port is 150 mm, the cross-sectional area of the space through which the developer flows is about 7.5 mm 2 . When the developer is discharged there at a discharge speed of 5 ml / min, the flow rate is about 5.5 mm / sec.

ところで、スキャンノズルの移動速度は1mm/secに固定し、様々現像液吐出速度で現像処理を行った。その結果、現像液流速が1mm/sec以下になると、急激にパターン寸法が変化してしまうことがわかった。これは、現像液吐出スリットからリンススリット側(スキャン方向後方側)の現像液流速とスキャン速度がほぼ同じになってしまったためであることが判った。二つの速度が等しくなることで、現像液の置換が行われ無くなったために生じたものである。すなわち、基板とノズルの間隙を流れる現像液の流速が、ノズルスキャン速度より早いことが望ましい。以下にこの関係を用いて実際にフォトマスクを製作した例を以下に説明する。   By the way, the moving speed of the scan nozzle was fixed at 1 mm / sec, and development processing was performed at various developer discharge speeds. As a result, it was found that when the developer flow rate became 1 mm / sec or less, the pattern dimensions changed rapidly. It has been found that this is because the developer flow speed and the scan speed from the developer discharge slit to the rinse slit side (the rear side in the scanning direction) are almost the same. This is because the replacement of the developer is not performed because the two speeds are equal. That is, it is desirable that the flow rate of the developer flowing through the gap between the substrate and the nozzle is faster than the nozzle scan speed. An example in which a photomask is actually manufactured using this relationship will be described below.

レジスト塗布条件、及び露光パターン、露光条件、PEB条件は、第2の実施形態と同様なので説明を省略する。   Since the resist coating conditions, the exposure pattern, the exposure conditions, and the PEB conditions are the same as those in the second embodiment, description thereof is omitted.

次に、第2の実施形態と同様に、スキャンノズルを基板の一端から他端に向けてスキャンさせて現像を行う。スキャン時、現像液吐出速度を開口率に応じて変化させながら現像処理を行う。二つの吸引口間にあるパターンの平均開口率に応じて、現像液吐出を制御して現像処理を行った。図24にスキャンノズルの位置とスキャン速度との関係を示す。   Next, as in the second embodiment, development is performed by scanning the scan nozzle from one end of the substrate toward the other end. During scanning, development processing is performed while changing the developer discharge speed in accordance with the aperture ratio. In accordance with the average aperture ratio of the pattern between the two suction ports, development processing was performed by controlling the discharge of the developer. FIG. 24 shows the relationship between the position of the scan nozzle and the scan speed.

図24に示すように、開口率が大きいところは現像液吐出速度を大きくし、開口率が小さいところは現像液吐出速度を小さくした。開口率に応じて現像液吐出速度を0.18〜0.26l/minとした。現像液は0.27規定のアルカリ現像液である。現像液吐出スリットと吸引スリットの間隔が5mmである。また、二つの吸引スリットが現像液吐出スリットの両側に有る。薬液吐出スリットの幅が1mmである。よって、スキャンノズルと基板表面との間で現像液が存在しているのは移動方向と平行な方向において約11mmである。すなわち、基板表面のある一点に注目した時にその場所を現像液が通過する時間は約11秒である。実効的な現像時間は約11秒である。   As shown in FIG. 24, the developer discharge speed was increased when the aperture ratio was large, and the developer discharge speed was decreased when the aperture ratio was small. The developer discharge speed was set to 0.18 to 0.26 l / min depending on the aperture ratio. The developer is a 0.27 normal alkaline developer. The distance between the developer discharge slit and the suction slit is 5 mm. Two suction slits are provided on both sides of the developer discharge slit. The width of the chemical solution discharge slit is 1 mm. Therefore, the developer exists between the scan nozzle and the substrate surface in about 11 mm in the direction parallel to the moving direction. That is, when attention is paid to a certain point on the substrate surface, the time required for the developer to pass through the spot is about 11 seconds. The effective development time is about 11 seconds.

本現像処理により、現像液を吐出したのちノズルと基板表面との間隙を高速に現像液が流れすぐに吸引除去されることで、また、開口率に応じた必要な現像液流量が確保されることで、新鮮な現像液を常にレジスト表面に供給することが可能となっている効果により、フォトマスク全面に渡り均一な現像処理が実現できた。   By this development processing, after the developer is discharged, the developer flows at high speed through the gap between the nozzle and the substrate surface and is immediately sucked and removed, and the necessary developer flow rate corresponding to the aperture ratio is secured. As a result, a uniform developing process can be realized over the entire photomask due to the effect that a fresh developer can always be supplied to the resist surface.

次いで、形成したレジストパターンをエッチングマスクとして反応性イオンエッチングによりCr膜をエッチングした。エッチングガスには塩素ガスと酸素ガスの混合ガスを用いた。その後、アッシング装置によりレジストを剥離し、洗浄機により洗浄した。   Next, the Cr film was etched by reactive ion etching using the formed resist pattern as an etching mask. A mixed gas of chlorine gas and oxygen gas was used as the etching gas. Thereafter, the resist was peeled off with an ashing device and washed with a washing machine.

形成されたCrパターン寸法を寸法測定装置により測定した。その結果、パターン寸法の平均値と目標寸法との差は2nm、Crパターン寸法の面内均一性は開口率に依存した分布も無く6nm(3σ)であった。   The dimension of the formed Cr pattern was measured with a dimension measuring device. As a result, the difference between the average value of the pattern dimension and the target dimension was 2 nm, and the in-plane uniformity of the Cr pattern dimension was 6 nm (3σ) without distribution depending on the aperture ratio.

次に、本実施形態に示した現像処理の有効性を確かめる実験として、出荷したマスクを用いて、ArFスキャナーでウェハに露光を行い、露光裕度の評価を行った。評価はデフォーカス量と露光量を変化させてウェハ上に形成したレジストパターン寸法をSEMにより測定する事で行った。その結果、ウェハ上に形成したレジストパターン寸法の変動量が10%以下になるデフォーカス裕度は0.40μmあり、その時の露光量裕度は12%であった。   Next, as an experiment to confirm the effectiveness of the development processing shown in the present embodiment, the wafer was exposed with an ArF scanner using the shipped mask, and the exposure tolerance was evaluated. The evaluation was performed by measuring the dimension of the resist pattern formed on the wafer by changing the defocus amount and the exposure amount by SEM. As a result, the defocus tolerance at which the variation amount of the resist pattern dimension formed on the wafer was 10% or less was 0.40 μm, and the exposure tolerance at that time was 12%.

また、本実施形態はポジ型レジストへの適用例であるが、ネガ型レジストでも同様に可能であることは言うまでもない。ネガ型レジストの場合、開口率が大きいところは現像液吐出速度を少なく、開口率が小さいところは現像液吐出速度を多くなるように制御する。さらにまた、本実施形態はマスク製作プロセスの現像工程への適用例であるがこれに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ製造工程や、ウェハプロセスなどで、レジスト剥離、表面自然酸化膜除去、洗浄などあらゆる薬液処理に適用できる。   Although this embodiment is an example applied to a positive resist, it goes without saying that it can be similarly applied to a negative resist. In the case of a negative resist, the developer discharge speed is controlled to be small when the aperture ratio is large, and the developer discharge speed is increased when the aperture ratio is small. Furthermore, this embodiment is an example of application to the development process of the mask manufacturing process, but is not limited to this. In the flat panel display manufacturing process, the wafer process, etc., resist peeling, surface natural oxide film removal, cleaning, etc. Applicable to any chemical treatment.

(第5の実施形態)
吸引された薬液のpH値を常時モニターするpHメーターから、所望のpH値になるようにスキャン速度を制御して現像を行う方法について説明する。
(Fifth embodiment)
A method for performing development by controlling the scanning speed so as to obtain a desired pH value from a pH meter that constantly monitors the pH value of the sucked chemical solution will be described.

実際にフォトマスクを製作した例を以下に説明する。レジスト塗布条件、及び露光パターン、露光条件、PEB条件は、第2の実施形態と同様なので説明を省略する。   An example of actually manufacturing a photomask will be described below. Since the resist coating conditions, the exposure pattern, the exposure conditions, and the PEB conditions are the same as those in the second embodiment, description thereof is omitted.

次に、第2の実施形態と同様に、スキャンノズルを基板の一端から他端に向けてスキャンさせて現像を行う。スキャン時、pHメータの測定値が新鮮な現像液の値をほぼ維持するように、スキャン速度を変化させながら現像処理を行う。   Next, as in the second embodiment, development is performed by scanning the scan nozzle from one end of the substrate toward the other end. During scanning, development processing is performed while changing the scanning speed so that the measured value of the pH meter substantially maintains the value of the fresh developer.

このときのスキャン速度とノズル下面のパターン開口率の関係を図25に示す。その結果は、開口率が大きいところはスキャン速度が遅くなり、開口率が小さいところはスキャン速度が早くなった。開口率に応じてスキャン速度が1.2〜1.6mm/secの間で変化している。現像液は0.27規定のアルカリ現像液である。現像液の吐出速度を0.2l/minとした。   FIG. 25 shows the relationship between the scanning speed and the pattern aperture ratio on the lower surface of the nozzle. As a result, when the aperture ratio is large, the scan speed is slow, and when the aperture ratio is small, the scan speed is fast. The scanning speed varies between 1.2 and 1.6 mm / sec depending on the aperture ratio. The developer is a 0.27 normal alkaline developer. The developer discharge speed was 0.2 l / min.

現像液吐出スリットと吸引スリットとの間隔は5mmである。二つの吸引スリットが現像液吐出スリットの両側に有る。薬液吐出スリットの幅が1mmである。よって、スキャンノズルと基板表面との間で現像液が存在しているのは移動方向と平行な方向において約11mmである。すなわち、基板表面のある一点に注目した時にその場所を現像液が通過する時間は約7〜9秒である。よって、実効の現像時間は約7〜9秒ということになる。   The distance between the developer discharge slit and the suction slit is 5 mm. There are two suction slits on both sides of the developer discharge slit. The width of the chemical solution discharge slit is 1 mm. Therefore, the developer exists between the scan nozzle and the substrate surface in about 11 mm in the direction parallel to the moving direction. That is, when attention is paid to a certain point on the substrate surface, the time required for the developer to pass through the spot is about 7 to 9 seconds. Therefore, the effective development time is about 7 to 9 seconds.

上述した現像処理により、現像液を吐出したのちノズルと基板表面との間隙を高速に現像液が流れすぐに吸引除去されることで、また、開口率に応じた必要な現像時間が確保されることで、新鮮な現像液を常にレジスト表面に供給することが可能となっている効果により、フォトマスク全面に渡り均一な現像処理が実現できた。   By the above-described development processing, after the developer is discharged, the developer flows through the gap between the nozzle and the substrate surface at a high speed and is immediately sucked and removed, and a necessary development time corresponding to the aperture ratio is secured. As a result, a uniform developing process can be realized over the entire photomask due to the effect that a fresh developer can always be supplied to the resist surface.

次いで、形成したレジストパターンをエッチングマスクとして反応性イオンエッチングによりCr膜をエッチングした。エッチングガスには塩素ガスと酸素ガスの混合ガスを用いた。その後、アッシング装置によりレジストを剥離し、洗浄機により洗浄した。そして、形成したCrパターン寸法を寸法測定装置により測定した。その結果、パターン寸法の平均値と目標寸法との差は2nm、Crパターン寸法の面内均一性は開口率に依存した分布も無く6nm(3σ)であった。   Next, the Cr film was etched by reactive ion etching using the formed resist pattern as an etching mask. A mixed gas of chlorine gas and oxygen gas was used as the etching gas. Thereafter, the resist was peeled off with an ashing device and washed with a washing machine. And the formed Cr pattern dimension was measured with the dimension measuring apparatus. As a result, the difference between the average value of the pattern dimension and the target dimension was 2 nm, and the in-plane uniformity of the Cr pattern dimension was 6 nm (3σ) without distribution depending on the aperture ratio.

次に、上述した現像方法の有効性を確かめる実験として、出荷したマスクを用いて、ArFスキャナーでウェハに露光を行い、露光裕度の評価を行った。評価はデフォーカス量と露光量を変化させてウェハ上に形成したレジストパターン寸法をSEMにより測定する事で行った。その結果、ウェハ上に形成したレジストパターン寸法の変動量が10%以下になるデフォーカス裕度は0.40μmあり、その時の露光量裕度は12%であった。   Next, as an experiment for confirming the effectiveness of the development method described above, the wafer was exposed with an ArF scanner using the shipped mask, and the exposure latitude was evaluated. The evaluation was performed by measuring the dimension of the resist pattern formed on the wafer by changing the defocus amount and the exposure amount by SEM. As a result, the defocus tolerance at which the variation amount of the resist pattern dimension formed on the wafer was 10% or less was 0.40 μm, and the exposure tolerance at that time was 12%.

また、本実施形態は吸引現像液の濃度をペーハーモニターで計測したが、光学透過率や、電気伝導度でモニターしても良い。また、本実施形態はマスク製作プロセスの現像工程への適用例であるがこれに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ製造工程や、ウェハプロセスなどで、レジスト剥離、表面自然酸化膜除去、洗浄などあらゆる薬液処理に適用できる。   In this embodiment, the concentration of the suction developer is measured by a pH monitor, but it may be monitored by optical transmittance or electrical conductivity. In addition, this embodiment is an example of application to the development process of the mask manufacturing process, but is not limited to this, and in various processes such as resist stripping, surface natural oxide film removal, and cleaning in flat panel display manufacturing processes and wafer processes. Applicable to chemical treatment.

(第6の実施形態)
本実施形態では、レジスト剥離後のフォトマスク基板の洗浄処理について説明する。用いられる洗浄装置は、第2の実施形態で用いた現像装置と同様である。但し、現像液吐出口から現像液ではなく、オゾン水を吐出する。また、pHカウンターの代わりにパーティクルカウンタが設けられている。その他の構成は同様であるので図示、及び説明を省略する。
(Sixth embodiment)
In the present embodiment, a cleaning process for a photomask substrate after resist removal will be described. The cleaning device used is the same as the developing device used in the second embodiment. However, ozone water is discharged from the developer discharge port instead of the developer. A particle counter is provided instead of the pH counter. Since other configurations are the same, illustration and description are omitted.

Crパターン形成を終えたレジスト剥離後のマスクを欠陥検査装置により検査した結果、280個の異物が確認できた。このマスクを、従来のマスク洗浄機で洗浄を行った結果、異物の数を73個に減少させることが出来た。しかし、この異物の数では依然として不十分である。そこで、従来、同じ洗浄装置に3回の洗浄を行って、異物を0個にしていた。このように、従来、洗浄能力は十分ではなく、異物を除去するために多くの時間を費やしていた。   As a result of inspecting the mask after resist removal after the formation of the Cr pattern with a defect inspection apparatus, 280 foreign matters were confirmed. As a result of cleaning this mask with a conventional mask cleaning machine, the number of foreign matters could be reduced to 73. However, the number of foreign substances is still insufficient. Therefore, conventionally, the same cleaning apparatus was cleaned three times to reduce the number of foreign matters to zero. Thus, conventionally, the cleaning ability is not sufficient, and a lot of time has been spent to remove foreign substances.

同様にレジスト剥離後に332個の異物が付着していたマスクを上述した洗浄装置に基板を載せ、一端Aからそれに対向する他端Bにむけて、パーティクルカウンターの測定値が0.1個/min以下になるようにスキャン速度を変化させながらオゾン水処理を行った。オゾン水吐出速度は0.2l/minに設定されている。なお。汚れがひどい場合はパーティクルカウンターが0.1個/min以下になるまでスキャン速度が0になることもある。   Similarly, a substrate on which 332 foreign substances have adhered after resist removal is placed on the above-described cleaning apparatus, and the measured value of the particle counter is 0.1 / min from one end A to the other end B opposite to the substrate. The ozone water treatment was performed while changing the scanning speed so as to be as follows. The ozone water discharge speed is set to 0.2 l / min. Note that. If the dirt is severe, the scanning speed may become zero until the particle counter becomes 0.1 particles / min or less.

オゾン水吐出スリットと吸引スリットの間隔が5mmである。二つの吸引スリットがオゾン水吐出スリットの両側に有る。薬液吐出スリットの幅が1mmである。よって、スキャンノズルと基板表面との間でオゾン水が存在しているのは移動方向と平行な方向において約11mmである。   The interval between the ozone water discharge slit and the suction slit is 5 mm. There are two suction slits on both sides of the ozone water discharge slit. The width of the chemical solution discharge slit is 1 mm. Therefore, the ozone water is present between the scan nozzle and the substrate surface in about 11 mm in the direction parallel to the moving direction.

本洗浄により、オゾン水を吐出したのちノズルと基板表面との間隙を高速にオゾン水が流れ異物を除去した後すぐに吸引除去される。よって、マスク上への異物の最付着が防止される。   With this cleaning, ozone water is discharged, and ozone water flows through the gap between the nozzle and the substrate surface at a high speed and is removed by suction immediately after removing foreign substances. Therefore, the most foreign matter is prevented from adhering to the mask.

また、パーティクルカウンターの値が0.1個/min以下になるようにスキャン速度を変化させながらオゾン水処理することで、常にマスク表面が清浄になることを実現させながらフォトマスク基板全面に渡り均一なオゾン水処理が実現できた。その結果、洗浄後のマスクの異物の数は0個となり、マスクの清浄度に合わせた安定した洗浄を実現できた。   In addition, by performing ozone water treatment while changing the scan speed so that the particle counter value is 0.1 piece / min or less, the mask surface is always clean and uniform over the entire surface of the photomask substrate. Ozone water treatment was realized. As a result, the number of foreign matters on the mask after cleaning was zero, and stable cleaning according to the cleanliness of the mask could be realized.

また、本実施形態は洗浄度合いをパーティクルカウンターで計測したが、光学透過率や、電気伝導度でモニターしても良い。また、本実施形態はマスク製作プロセスの現像工程への適用例であるがこれに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ製造工程や、ウェハプロセスなどで、レジスト剥離、表面自然酸化膜除去などあらゆる薬液処理に適用することができる。   In this embodiment, the degree of cleaning is measured with a particle counter, but may be monitored with optical transmittance or electrical conductivity. In addition, this embodiment is an example applied to the development process of the mask manufacturing process. However, the present invention is not limited to this, and any chemical processing such as resist stripping and surface natural oxide film removal in the flat panel display manufacturing process, wafer process, etc. Can be applied to.

(第7の実施形態)
本発明の実施形態を図面を用いつつ説明する。まず、本発明に用いた基板処理装置の薬液吐出/吸引部について説明する。
(Seventh embodiment)
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the chemical solution discharge / suction unit of the substrate processing apparatus used in the present invention will be described.

本実施形態の現像装置では、第2の実施形態で図12〜図14を参照して説明したスキャンノズルと同様のスキャンノズルを二つ有する。現像装置を図26を参照して説明する。図26は、本発明の第7の実施形態に係わるスキャンノズルの下面の構成を示す平面図である。   The developing device of this embodiment has two scan nozzles similar to the scan nozzles described with reference to FIGS. 12 to 14 in the second embodiment. The developing device will be described with reference to FIG. FIG. 26 is a plan view showing the configuration of the lower surface of the scan nozzle according to the seventh embodiment of the present invention.

図26に示すように同じ構造の薬液吐出/吸引部(以下スキャンノズルと呼ぶ)を2つ有し、いずれのスキャンノズルも基板に対しての移動方向と垂直な方向に幅35cm、移動方向と平行な方向に幅5cm程度の大きさである。また、スキャンノズルの基板に対向するそれぞれのスキャンノズルの下面には、5つのスリット状の口が設けられている。   As shown in FIG. 26, there are two chemical liquid discharge / suction units (hereinafter referred to as scan nozzles) having the same structure, and each scan nozzle has a width of 35 cm in the direction perpendicular to the movement direction with respect to the substrate, The width is about 5 cm in the parallel direction. In addition, five slit-shaped openings are provided on the lower surface of each scan nozzle facing the substrate of the scan nozzle.

先ず、第1のスキャンノズル260の構成について説明する。中央のオゾン水吐出スリット261からはオゾン水液が吐出する。その両隣の二つの第1の吸引スリット262,263からは基板上の溶液(オゾン水,プリウエット液,リンス液)が吸引される。更にその外側の二つの口(第1のプリウエット液吐出スリット,第2のリンス液吐出スリット)264,265からはプリウエット液又はリンス液が吐出する。移動方向前方にプリウエット液を吐出するプリウエット液吐出スリット264、移動方向後方に、リンス液を吐出するリンス液吐出スリット265が配置されている。   First, the configuration of the first scan nozzle 260 will be described. The ozone water liquid is discharged from the central ozone water discharge slit 261. From the two first suction slits 262 and 263 adjacent to each other, the solution (ozone water, prewetting liquid, rinse liquid) on the substrate is sucked. Further, prewetting liquid or rinsing liquid is discharged from the two outer ports (first prewetting liquid discharge slit and second rinsing liquid discharge slit) 264 and 265. A prewetting liquid discharge slit 264 that discharges the prewetting liquid in the front in the movement direction and a rinsing liquid discharge slit 265 that discharges the rinsing liquid in the rear in the movement direction are arranged.

先ず、第2のスキャンノズル270の構成について説明する。中央の現像液吐出スリット271からは現像液が吐出する。その両隣の二つの吸引スリット272,273からは基板上の溶液(現像液,プリウエット液,リンス液)が吸引される。更にその外側の二つの口(プリウエット液吐出スリット,リンス液吐出スリット)274,275からはプリウエット液又はリンス液が吐出する。移動方向前方にプリウエット液を吐出するプリウエット液吐出スリット274、移動方向後方に、リンス液を吐出するリンス液吐出スリット275が配置されている。   First, the configuration of the second scan nozzle 270 will be described. The developer is discharged from the central developer discharge slit 271. From the two suction slits 272 and 273 on both sides, the solution (developer, prewetting liquid, rinse liquid) on the substrate is sucked. Further, prewetting liquid or rinsing liquid is discharged from the two outer ports (prewetting liquid discharging slit and rinsing liquid discharging slit) 274 and 275. A prewetting liquid discharge slit 274 that discharges the prewetting liquid in the front in the movement direction and a rinsing liquid discharge slit 275 that discharges the rinsing liquid in the rear in the movement direction are arranged.

オゾン水吐出スリット261,及び現像液吐出スリット271の長さは310mm、幅は1mmである。第1〜第4の吸引スリット262,263,272,273は長さ310mm、幅3mm。第1及び第2のプリウエット液吐出スリット264,274第1及び第2のリンス液吐出スリット265,275のは長さ310mm、幅は3mmである。吸引スリット262,263,272,273からの吸引力とオゾン水又は現像液吐出スリット261,271からの吐出速度をバランスさせ、オゾン水又は現像液吐出スリット261,271から吐出された薬液(現像液,オゾン水)が吸引スリットより外側に薬液がはみ出さないようにしている。プリウエット液・リンス液はいずれも純水でポンプにより各液吐出スリットから供給される。   The ozone water discharge slit 261 and the developer discharge slit 271 have a length of 310 mm and a width of 1 mm. The first to fourth suction slits 262, 263, 272, and 273 have a length of 310 mm and a width of 3 mm. The first and second prewetting liquid discharge slits 264 and 274 have a length of 310 mm and a width of 3 mm. The suction force from the suction slits 262, 263, 272, and 273 and the discharge speed from the ozone water or developer discharge slits 261 and 271 are balanced, and the chemical solution (developer solution) discharged from the ozone water or developer discharge slits 261 and 271 is balanced. , Ozone water) prevents the chemical solution from protruding outside the suction slit. Both the prewetting liquid and the rinsing liquid are supplied from each liquid discharge slit with pure water by a pump.

各スキャンノズルは260,270は、図13,14に示したように、スキャンノズル120に備え付けられたギャップ測定機構142と、スキャンノズル120の両端に備え付けられたギャップ調整機構143と、スキャンノズル120と基板ホルダ141とを相対的に略水平方向に移動させるためのスキャンステージ144とを具備する。   As shown in FIGS. 13 and 14, each of the scan nozzles 260 and 270 includes a gap measuring mechanism 142 provided in the scan nozzle 120, a gap adjusting mechanism 143 provided at both ends of the scan nozzle 120, and the scan nozzle 120. And a scan stage 144 for relatively moving the substrate holder 141 in a substantially horizontal direction.

次に、基板処理の例について説明する。ポジ型化学増幅レジストを500nmの厚さに塗布してあるCrマスクブランクスに、50keVの加速電圧を有した電子ビーム描画装置にて、0.1μmルールのラインアンドスペース系のDRAMのパターンを描画した。描画後、110度で15分間ベークを行なった。このベーク工程において、レジストから蒸散した酸がレジストに再付着することで、レジスト表面の難溶化層の状態に描画面積率に依存が発生し、それが現像後のパターン寸法変動となり寸法均一性を悪化させる。   Next, an example of substrate processing will be described. A 0.1 μm rule line-and-space DRAM pattern was drawn on a Cr mask blank coated with a positive chemically amplified resist to a thickness of 500 nm by an electron beam lithography system having an acceleration voltage of 50 keV. . After drawing, baking was performed at 110 degrees for 15 minutes. In this baking process, the acid evaporated from the resist reattaches to the resist, and the state of the poorly soluble layer on the resist surface depends on the drawing area ratio, which changes the pattern size after development, resulting in dimensional uniformity. make worse.

次に、現像装置に基板を搭載する。図27(a)〜(c)に示すように、基板130の一端Aからそれに対向する他端Bにむけて、オゾン水処理を行う第1のスキャンノズル260を一定速度で移動させてオゾン水処理を行う。第1のスキャンノズル260の移動速度は20mm/secに設定されている。オゾン水のオゾン濃度は5ppm、吐出速度を1l/minとした。オゾン水吐出スリット261と吸引スリット262,263の間隔が10mmで、オゾン水吐出スリット261の幅が1mmであるので、スキャンノズルと基板表面との間でオゾン水が存在しているのは移動方向と平行な方向において約21mmである。すなわち、基板表面のある一点に注目した時にその場所をオゾン水が通過する時間は約1秒であり、実効のオゾン水処理時間は約1秒と言うことになる。この短時間のオゾン水処理によりレジスト表面に形成された極薄の難溶化層だけを取り除くことが可能になり、次の現像処理工程でのレジストの溶解が均一に始まるのである。本装置を用いることで、このように短い時間の薬液処理を面内に均一に行うことが出来る。   Next, a substrate is mounted on the developing device. As shown in FIGS. 27A to 27C, the first scan nozzle 260 that performs ozone water treatment is moved at a constant speed from one end A of the substrate 130 to the other end B opposite to the substrate 130 to thereby generate ozone water. Process. The moving speed of the first scan nozzle 260 is set to 20 mm / sec. The ozone concentration of the ozone water was 5 ppm, and the discharge speed was 1 l / min. Since the interval between the ozone water discharge slit 261 and the suction slits 262 and 263 is 10 mm and the width of the ozone water discharge slit 261 is 1 mm, the ozone water exists between the scan nozzle and the substrate surface in the moving direction. Is about 21 mm in the direction parallel to. That is, when attention is paid to a certain point on the substrate surface, the time for the ozone water to pass through the place is about 1 second, and the effective ozone water treatment time is about 1 second. By this short-time ozone water treatment, it becomes possible to remove only the extremely thin hardly soluble layer formed on the resist surface, and the dissolution of the resist in the next development processing step starts uniformly. By using this apparatus, it is possible to uniformly perform chemical treatment in such a short time in a plane.

従来から行われているスプレーと基板回転の組み合わせや、パドルとスピン乾燥の組み合わせでは、面内の処理時間が異なり均一な処理が実現できない。図29にオゾン水濃度とレジストエッチング量の関係及びレジスト表面粗さの関係を示した。0.2ppm以上ではレジストをエッチングする効果は少なく、また、35ppmより大だと表面粗さが急激に多くなることがわかった。このことから、オゾン水のオゾン濃度は0.2ppmから35ppmの間で用いる必要がある。より好ましくは、0.2ppm以上5ppm以下のオゾン濃度のオゾン水を用いることが好ましい。   A conventional combination of spray and substrate rotation or a combination of paddle and spin drying has different in-plane processing times and cannot achieve uniform processing. FIG. 29 shows the relationship between the ozone water concentration, the resist etching amount, and the resist surface roughness. It has been found that the effect of etching the resist is small at 0.2 ppm or more, and the surface roughness increases sharply when the content exceeds 35 ppm. For this reason, the ozone concentration of ozone water needs to be used between 0.2 ppm and 35 ppm. More preferably, ozone water having an ozone concentration of 0.2 ppm or more and 5 ppm or less is used.

次に、現像処理を行う第2のスキャンノズル270を、図28(d)〜(f)に示すように、基板130の一端Aからそれに対向する他端Bにむけて、一定速度で移動させて現像処理を行った。移動速度は1mm/secである。現像液は0.27規定のアルカリ現像液である。吐出速度を0.5l/minとした。現像液吐出スリット271と吸引スリット272,273の間隔が10mm、現像液吐出スリット271の幅が1mmである。よって、第2のスキャンノズル270と基板表面との間で現像液が存在しているのは移動方向と平行な方向において約21mmである。すなわち、基板表面のある一点に注目した時にその場所を現像液が通過する時間は約21秒であり、実効の現像時間は約21秒と言うことになる。本現像処理により、レジスト溶解が均一に始まることに加えて、現像液を吐出したのちノズルと基板表面との間隙を高速に現像液が流れすぐに吸引除去されることで、新鮮な現像液を常にレジスト表面に供給することが可能となっている効果により、フォトマスク全面に渡り均一な現像処理が実現できた。すなわち、近接スキャンノズルによる均一なオゾン水処理と現像処理の組み合わせにより始めて実現できるものである。   Next, as shown in FIGS. 28D to 28F, the second scan nozzle 270 that performs the development process is moved at a constant speed from one end A of the substrate 130 to the other end B that faces the second scan nozzle 270. And developed. The moving speed is 1 mm / sec. The developer is a 0.27 normal alkaline developer. The discharge speed was 0.5 l / min. The distance between the developer discharge slit 271 and the suction slits 272 and 273 is 10 mm, and the width of the developer discharge slit 271 is 1 mm. Therefore, the developer exists between the second scan nozzle 270 and the substrate surface in about 21 mm in the direction parallel to the moving direction. That is, when attention is paid to a certain point on the substrate surface, the time required for the developer to pass through the place is about 21 seconds, and the effective development time is about 21 seconds. In addition to the resist dissolution starting uniformly by this development process, after the developer is discharged, the developer flows at a high speed through the gap between the nozzle and the substrate surface, and is immediately removed by suction. Due to the effect that it can always be supplied to the resist surface, a uniform development process can be realized over the entire surface of the photomask. In other words, it can be realized only by a combination of uniform ozone water treatment using a proximity scan nozzle and development treatment.

次いで、形成したレジストパターンをエッチングマスクとして反応性イオンエッチングによりCr膜をエッチングした。エッチングガスには塩素ガスと酸素ガスの混合ガスを用いた。その後、アッシング装置によりレジストを剥離し、洗浄機により洗浄した。そして、形成したCrパターン寸法を寸法測定装置により測定した。その結果、パターン寸法の平均値と目標寸法との差は2nm、Crパターン寸法の面内均一性は6nm(3σ)であった。   Next, the Cr film was etched by reactive ion etching using the formed resist pattern as an etching mask. A mixed gas of chlorine gas and oxygen gas was used as the etching gas. Thereafter, the resist was peeled off with an ashing device and washed with a washing machine. And the formed Cr pattern dimension was measured with the dimension measuring apparatus. As a result, the difference between the average value of the pattern dimension and the target dimension was 2 nm, and the in-plane uniformity of the Cr pattern dimension was 6 nm (3σ).

次に、本現像方法の有効性を確かめる実験として、出荷したマスクを用いて、ArFスキャナーでウェハに対して露光を行って、露光裕度の評価を行った。評価はデフォーカス量と露光量を変化させてウェハ上に形成したレジストパターン寸法をSEMにより測定する事で行った。その結果、ウェハ上に形成したレジストパターン寸法の変動量が10%以下になるデフォーカス裕度は0.40μmあり、その時の露光量裕度は12%であった。   Next, as an experiment to confirm the effectiveness of this developing method, the wafer was exposed with an ArF scanner using the shipped mask, and the exposure latitude was evaluated. The evaluation was performed by measuring the dimension of the resist pattern formed on the wafer by changing the defocus amount and the exposure amount by SEM. As a result, the defocus tolerance at which the variation amount of the resist pattern dimension formed on the wafer was 10% or less was 0.40 μm, and the exposure tolerance at that time was 12%.

また、本実施形態はフォトマスク製造工程の現像工程への適用例であるがこれに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ製造工程や、ウエハプロセスなどで、レジスト剥離、表面自然酸化膜除去、洗浄などあらゆる薬液処理に適用できる。   In addition, the present embodiment is an application example of the photomask manufacturing process to the developing process, but is not limited to this. In the flat panel display manufacturing process, the wafer process, etc., resist peeling, surface natural oxide film removal, cleaning, etc. Applicable to any chemical treatment.

(第8の実施形態)
本発明の実施の形態1についてウェハを現像する場合を例に図1を参照して詳細に説明する。
(Eighth embodiment)
Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1, taking as an example the case of developing a wafer.

図30,31,32は、本発明の第8の実施形態にかかわる現像装置の概略構成を示す図である。   30, 31, and 32 are diagrams showing a schematic configuration of the developing device according to the eighth embodiment of the present invention.

図30(a),(b)に示すように、現像装置の現像ノズル310は、現像液吐出ノズル313及び吸引ノズル314を具備する。現像液吐出ノズル313は、基板300に対向する面に、現像液吐出口311を有する。現像液吐出ノズル313は、基板300に対向する面に、吐出口312を有する。吸引口312は、現像液吐出口311の周囲を連続的に囲うように配置されている。   As shown in FIGS. 30A and 30B, the developing nozzle 310 of the developing device includes a developer discharge nozzle 313 and a suction nozzle 314. The developer discharge nozzle 313 has a developer discharge port 311 on the surface facing the substrate 300. The developer discharge nozzle 313 has a discharge port 312 on the surface facing the substrate 300. The suction port 312 is disposed so as to continuously surround the developer discharge port 311.

現像液吐出ノズル313は、供給・吸引系317の図示されない薬液キャニスターを加圧することにより現像液が現像液導入パイプ315を通して現像液吐出ノズル313内に供給される。供給された現像液が、現像液吐出口311から吐出される。吸引ノズル314は、排出パイプ316を介して、供給/吸引系317のポンプに接続されている。ポンプの吸引力で、吸引口から基板300上の溶液の吸引が行われる。吐出と吸引とが同時に行われることによって、現像液吐出口311と吸引口312との間の領域にのみ現像液301が存在するようになる。   The developer discharge nozzle 313 pressurizes a chemical canister (not shown) of the supply / suction system 317 so that the developer is supplied into the developer discharge nozzle 313 through the developer introduction pipe 315. The supplied developer is discharged from the developer discharge port 311. The suction nozzle 314 is connected to the pump of the supply / suction system 317 via the discharge pipe 316. The solution on the substrate 300 is sucked from the suction port by the suction force of the pump. By performing the discharge and suction simultaneously, the developer 301 exists only in the region between the developer discharge port 311 and the suction port 312.

又、図31に示すように、基板300はバキュームチャック321で保持される。基板の周囲に、補助板322が設けられている。補助板322は上下移動させる駆動機構が設けられている。補助板322の表面は、現像液に対する濡れ性が基板310表面とほぼ等しいことが好ましい。基板310に対して、リンス液を供給するリンス液供給ノズル323が設けられている。リンス液供給ノズル323はリンス液を連続的に供給する。基板300上はリンス液供給ノズル323から供給されるリンス液で満たされた状態である。よって、吸引口312は現像液とリンス液の両方が混合された溶液を吸引する。現像液吐出、吸引、リンス液吐出は同時に行われ続ける。   Further, as shown in FIG. 31, the substrate 300 is held by a vacuum chuck 321. An auxiliary plate 322 is provided around the substrate. The auxiliary plate 322 is provided with a drive mechanism that moves up and down. It is preferable that the surface of the auxiliary plate 322 has substantially the same wettability with the developer as the surface of the substrate 310. A rinse liquid supply nozzle 323 that supplies a rinse liquid to the substrate 310 is provided. The rinse liquid supply nozzle 323 continuously supplies the rinse liquid. The substrate 300 is in a state filled with the rinse liquid supplied from the rinse liquid supply nozzle 323. Therefore, the suction port 312 sucks the solution in which both the developer and the rinse liquid are mixed. The developer discharge, suction, and rinse liquid discharge continue to be performed simultaneously.

図32に示すように、現像ノズル310を、基板300に対して移動させる移動機構319を具備する。移動機構319は、現像ノズル310を水平方向、垂直方向に移動させる。制御系318は、供給/吸引系317及び移動機構319の制御を行う。制御系318は、現像液吐出速度、現像液吐出時間、吸引速度、吸引時間、リンス液吐出量、吐出時間、ノズル移動速度等を制御する。   As shown in FIG. 32, a moving mechanism 319 for moving the developing nozzle 310 relative to the substrate 300 is provided. The moving mechanism 319 moves the developing nozzle 310 in the horizontal direction and the vertical direction. The control system 318 controls the supply / suction system 317 and the moving mechanism 319. The control system 318 controls the developer discharge speed, the developer discharge time, the suction speed, the suction time, the rinse liquid discharge amount, the discharge time, the nozzle moving speed, and the like.

図30(b)に示すように、現像液吐出口311から吐出された現像液は、その周辺を取り囲んで配置された吸引口312へと向かう流れを作り、吸引口312内部で挟まれた領域においてのみ現像が行われる。すなわち制御系318は、現像液が吸引口312外部に漏洩しないよう現像液吐出圧力及び吸引圧力のバランスを取っている。   As shown in FIG. 30B, the developer discharged from the developer discharge port 311 creates a flow toward the suction port 312 that surrounds the periphery and is sandwiched between the suction ports 312. Development is carried out only at. That is, the control system 318 balances the developer discharge pressure and the suction pressure so that the developer does not leak outside the suction port 312.

現像液による処理領域は4πmmに設定されている。該ノズル310下面と基板300との距離を約100μmに設定されている。 次にウェハ上に現像液を供給する具体的方法を示す。加工しようとする下地膜上に0.4μm厚のレジスト等の感光性樹脂膜が形成されたウェハにKrFエキシマーステッパーによりマスクに形成されたパターンを転写し、感光性薄膜に0.13μmのパターン潜像を形成する。そのウェハをウェハ保持具で水平に保持する。現像液はTMAH(規定度0.27N)を使用し、現像液吐出速度、及び吸引速度を調整した。 The treatment area with the developer is set to 4πmm 2 . The distance between the lower surface of the nozzle 310 and the substrate 300 is set to about 100 μm. Next, a specific method for supplying the developer onto the wafer will be described. The pattern formed on the mask by a KrF excimer stepper is transferred to a wafer on which a photosensitive resin film such as a resist having a thickness of 0.4 μm is formed on the base film to be processed, and a pattern latent of 0.13 μm is transferred to the photosensitive thin film. Form an image. The wafer is held horizontally by a wafer holder. The developer used was TMAH (normality 0.27N), and the developer discharge speed and suction speed were adjusted.

現像液吐出口径2mm、吸引口内径3.5mm、吸引口外径4.5mmとし、現像液吐出速度100cc/min、吸引速度100cc/min、リンス液吐出速度300cc/min、とした。   The developer discharge port diameter was 2 mm, the suction port inner diameter was 3.5 mm, the suction port outer diameter was 4.5 mm, the developer discharge speed was 100 cc / min, the suction speed was 100 cc / min, and the rinse liquid discharge speed was 300 cc / min.

次に処理方法について説明する。   Next, a processing method will be described.

まず、ウェハ基板をバキュームチャック321で保持する。現像ノズル310をウェハ主面上の端部上方に移動させる。補助板322の上面をウェハ面と同じ高さにする。ノズル310をウェハ主面上端部からギャップ100μm上の位置、且つ現像開始点に移動させる。   First, the wafer substrate is held by the vacuum chuck 321. The developing nozzle 310 is moved above the edge on the wafer main surface. The upper surface of the auxiliary plate 322 is set to the same height as the wafer surface. The nozzle 310 is moved from the upper end of the wafer main surface to a position on the gap 100 μm and to the development start point.

処理条件を決定する手順について説明する。図33に0.13μmのパターンにおけるパターン被覆率とノズルスキャン速度との関係を示す。パターンの被覆率とは、現像処理により現像液に溶解せず、基板上に残るレジストの面積率のことである。   A procedure for determining processing conditions will be described. FIG. 33 shows the relationship between the pattern coverage and the nozzle scan speed in a 0.13 μm pattern. The pattern coverage is the area ratio of the resist that remains on the substrate without being dissolved in the developer by the development process.

被覆率が大きい時は被覆率が小さい場合に比べてポジレジストを使用した場合にレジストパターン寸法が大きく仕上がってしまう。そのために、被覆率に応じてスキャン速度を変えることにより所望の寸法を得る。その変化率も被覆率に応じて示される。その方法としては現像液吐出口から吸引口に流れる現像液によって形成される処理領域における被覆率を算出し、その値から所望のパターン寸法に仕上がるノズルのスキャン速度を予備実験のデータから算出する。   When the coverage is large, the resist pattern size is finished larger when a positive resist is used than when the coverage is small. Therefore, a desired dimension is obtained by changing the scanning speed according to the coverage. The rate of change is also indicated according to the coverage. As the method, the coverage in the processing area formed by the developer flowing from the developer discharge port to the suction port is calculated, and the scan speed of the nozzle finished to a desired pattern dimension is calculated from the value from the preliminary experiment data.

今回処理するウェハ内のチップの被覆率分布を図34に示す。図34(a)はウェハの構成を示す平面図。図34(b)は、チップ内の被覆率分布を示す図である。ウエハの340のチップ341内のパターンの被覆率は、設計データから求めることができる。また、現像ノズルの移動方向側前方側に、基板に光を照射する光源と基板からの反射光強度を測定する反射光強度測定系を設ける。なお、反射光強度を測定する強度計は、処理領域の幅より長いラインセンサを用いることが好ましい。そして、、反射光強度測定系の測定結果の変化と処理領域形状とから求めることができる。また、反射光強度の代わりに透過光強度を測定し、反射強度測定系の測定結果の変化と処理領域形状とから求めることができる。   FIG. 34 shows the coverage distribution of chips in the wafer to be processed this time. FIG. 34A is a plan view showing the configuration of the wafer. FIG. 34B is a diagram showing a coverage distribution in the chip. The coverage of the pattern in the chip 341 of the wafer 340 can be obtained from the design data. Further, a light source for irradiating the substrate with light and a reflected light intensity measurement system for measuring the reflected light intensity from the substrate are provided on the front side in the moving direction of the developing nozzle. In addition, it is preferable to use the line sensor longer than the width | variety of a process area for the intensity meter which measures reflected light intensity. And it can obtain | require from the change of the measurement result of a reflected light intensity measurement system, and a process area | region shape. Further, the transmitted light intensity can be measured instead of the reflected light intensity, and can be obtained from the change in the measurement result of the reflection intensity measurement system and the shape of the processing region.

現像ノズル310をチップ341のスキャン開始点上に移動させる。そして、現像液吐出、現像液吸引、リンス液吐出を同時に行い、現像ノズル310の走査を開始する。現像ノズル310の軌跡を図35に示す。又、図36に処理時間とスキャン速度との関係を示す。スキャン開始後、被覆率50%の領域をノズルは通過するがその時のスキャン速度は図3636に示すように1mm/sec、その後被覆率10%の領域を通過するがその時のスキャン速度は1.3mm/secというようにノズルが通過する領域の被覆率に応じたスキャン速度で処理を行う。処理領域の境界部についても被覆率を求めて所望のパターン寸法に仕上がるノズルスキャン速度となるようにした。   The developing nozzle 310 is moved over the scan start point of the chip 341. Then, the developer discharge, the developer suction, and the rinse liquid discharge are simultaneously performed, and scanning of the developing nozzle 310 is started. The locus of the developing nozzle 310 is shown in FIG. FIG. 36 shows the relationship between processing time and scan speed. After the start of scanning, the nozzle passes through an area with a coverage of 50%, but the scanning speed at that time is 1 mm / sec as shown in FIG. 3636, and then passes through an area with a coverage of 10%, but the scanning speed at that time is 1.3 mm. The processing is performed at a scanning speed corresponding to the coverage of the region through which the nozzle passes, such as / sec. The coverage of the boundary portion of the processing region was also obtained so that the nozzle scan speed was achieved to a desired pattern size.

現像処理が終了した後、基板を回転させ、基板上の液を振り切り、基板の乾燥を終了し、レジストパターン形成を完了した。   After the development processing was completed, the substrate was rotated, the liquid on the substrate was shaken off, the drying of the substrate was completed, and the resist pattern formation was completed.

形成されたパターンの目標値からのずれ量と被覆率との関係を図37に示す。パターン寸法が、全領域において目標値からのずれ量±5nm以下で形成することができた。   The relationship between the amount of deviation of the formed pattern from the target value and the coverage is shown in FIG. The pattern dimensions could be formed with a deviation amount of ± 5 nm or less from the target value in the entire region.

又、本実施形態についてはレジストの現像の適用例を示したが、レジストの現像だけに限定されるものではない。例えばウェハのウエットエッチングや半導体製造用のフォトマスク製作プロセスにおける基板上の感光性膜の現像、ウエットエッチング、洗浄、及びカラーフィルター製作プロセス、及びDVD等のディスクの加工プロセスにおける現像等においても適用可能である。   In this embodiment, an example of application of resist development is shown, but the present invention is not limited to resist development. For example, it can be applied to the development of photosensitive films on substrates in wet etching of wafers and photomask manufacturing processes for semiconductor manufacturing, wet etching, cleaning, color filter manufacturing processes, and development in the processing of discs such as DVDs. It is.

ノズルの大きさ、形状及び処理条件は実施例に示した形に限定されるものではない。例えば中心に薬液吐出口を配置し、その周辺を矩形形状の吸引口で囲ってもよい。又、図38(a),(b)に示す現像ノズル380のような構成であっても良い。吸引口311の外側にリンス液吐出口381が設けられている。図38(a)は、現像ノズルの下面の構成を示す平面図、図38(b)は現像ノズルの構成を示す平面図である。   The size, shape, and processing conditions of the nozzle are not limited to the shapes shown in the examples. For example, a chemical solution discharge port may be arranged at the center, and the periphery thereof may be surrounded by a rectangular suction port. Further, the developing nozzle 380 shown in FIGS. 38A and 38B may be used. A rinse liquid discharge port 381 is provided outside the suction port 311. FIG. 38A is a plan view showing the configuration of the lower surface of the developing nozzle, and FIG. 38B is a plan view showing the configuration of the developing nozzle.

又、図39に示すように、吸引口312の周りに現像液吐出口311を配置してもよい。図39(a)は、現像ノズルの下面の構成を示す平面図、図39(b)は現像ノズルの構成を示す平面図である。   Further, as shown in FIG. 39, a developer discharge port 311 may be disposed around the suction port 312. FIG. 39A is a plan view showing the configuration of the lower surface of the developing nozzle, and FIG. 39B is a plan view showing the configuration of the developing nozzle.

又、ノズル吸引口の外側については本実施例に示したように必ずしもリンス液が存在しなければいけないわけではなく、例えばノズル吸引口の外側に他の液体があってもよいし、液体が無く、気体の状態でも良い。そのような場合には現像液吸引口の外側に現像液が漏洩しないように且つ外部の空気等雰囲気を吸引しないよう現像液吐出圧力、現像液吸引圧力のバランスを取る必要がある。   Further, as shown in the present embodiment, the rinsing liquid does not necessarily have to be present outside the nozzle suction port. For example, there may be other liquid outside the nozzle suction port, or there may be no liquid. It may be in a gaseous state. In such a case, it is necessary to balance the developer discharge pressure and the developer suction pressure so that the developer does not leak to the outside of the developer suction port and the atmosphere such as external air is not sucked.

処理条件についても所望の流速を得るため被処理物質の表面状態や処理液体の濡れ性やノズルの径や材質等によっても変える必要がある場合もあり、本実施形態内に示した値に限定されるものではない。又、パターンサイズが違う場合にもそれぞれのパターンサイズによって被覆率とスキャン速度の関係を予め取得し、所望の寸法に仕上がる最適なスキャン速度を選択することも勿論本方法に含まれる。処理領域は処理ウェハ上の全面は勿論、一部分の処理だけである場合も有り得る。   The processing conditions may need to be changed depending on the surface condition of the material to be processed, the wettability of the processing liquid, the nozzle diameter and the material, etc. in order to obtain a desired flow rate, and are limited to the values shown in this embodiment. It is not something. In addition, even when the pattern sizes are different, it is of course included in the present method that the relationship between the coverage and the scanning speed is acquired in advance depending on the respective pattern sizes, and the optimum scanning speed for finishing to a desired dimension is selected. The processing region may be only a part of processing as well as the entire surface of the processing wafer.

(第9の実施形態)
図40は、本発明の第9の実施形態に係わる現像装置の現像ノズルの構成を示す図である。なお、30と同一部位には同一符号を付し、その説明を省略する。
(Ninth embodiment)
FIG. 40 is a diagram showing the configuration of the developing nozzle of the developing device according to the ninth embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same site | part as 30, and the description is abbreviate | omitted.

この現像ノズル310の側面に、反射光学式モニタ400を取り付けられている。反射光学式モニタ400の測定値は、制御系318取り入れられる。制御系318は、測定値から基板上面とのノズル下面とのギャップを測定する。本実施形態では、ノズル310と基板とのギャップを制御することにより現像液流速を変化させて処理を行った。その他の構成は、第8の実施形態と同様であるので省略する。   A reflective optical monitor 400 is attached to the side surface of the developing nozzle 310. The measured value of the reflective optical monitor 400 is taken into the control system 318. The control system 318 measures a gap between the upper surface of the substrate and the lower surface of the nozzle from the measured value. In this embodiment, the processing is performed by changing the flow rate of the developer by controlling the gap between the nozzle 310 and the substrate. Other configurations are the same as those in the eighth embodiment, and thus are omitted.

第8の実施形態の処理条件においては、処理液体の平均の流速は、0.1(mm)×4π×v(mm/sec) = 0.1/60(L/sec)であるから1.27m/sec程度となる。図41に被覆率と現像液の流速との関係を示す。   Under the processing conditions of the eighth embodiment, the average flow velocity of the processing liquid is 0.1 (mm) × 4π × v (mm / sec) = 0.1 / 60 (L / sec). It is about 27 m / sec. FIG. 41 shows the relationship between the coverage and the developer flow rate.

所定の現像時間(スキャン速度:1mm/sec)において被覆率の異なるパターン寸法を等しく仕上げる為には、被覆率が大きいところでは流速を速くする必要がある。逆に被覆率が小さいところでは流速はそれほど早くなくともよい。現像ノズル310をスキャン開始点に移動させ、現像液吐出、現像液吸引、リンス液吐出を行った。その条件は現像液流速を基板の被覆率にあわせた最適流速となるようノズルと基板のギャップを変えながら行った。被覆率と最適流速との関係を図41に示す。より、具体的には、図42に処理時間に対する現像液流速を示す。   In order to finish pattern dimensions having different coverage ratios at a predetermined development time (scanning speed: 1 mm / sec), it is necessary to increase the flow rate when the coverage ratio is large. Conversely, where the coverage is small, the flow rate need not be so fast. The developing nozzle 310 was moved to the scan start point, and developer discharge, developer suction, and rinse liquid discharge were performed. The conditions were changed while changing the gap between the nozzle and the substrate so that the flow rate of the developing solution became the optimum flow rate according to the coverage of the substrate. FIG. 41 shows the relationship between the coverage and the optimum flow rate. More specifically, FIG. 42 shows the developer flow rate with respect to the processing time.

図42に示す関係に基づいて、第8の実施形態と被覆率のチップと同様に現像処理する。   Based on the relationship shown in FIG. 42, development processing is performed in the same manner as in the chip of the eighth embodiment and the coverage ratio.

現像処理が終了した後、ウェハを回転させてウェハ上のリンス液を振り切って乾燥させ、レジストパターン形成を完了した。   After the development processing was completed, the wafer was rotated, and the rinse solution on the wafer was shaken off and dried to complete the resist pattern formation.

又、流速の制御はギャップだけに限定されない。現像液吐出速度、現像液吸引速度を制御しても、行うことができる。   Further, the flow rate control is not limited to the gap. This can also be achieved by controlling the developer discharge speed and developer suction speed.

(第10の実施形態)
レジスト膜の現像を行う前段階における表面処理について説明する。
(Tenth embodiment)
The surface treatment before the development of the resist film will be described.

露光後、所定のベークを施したウェハ上のレジストに現像処理を行う前に、酸化処理を行う。露光部と未露光部では現像液に対する濡れ性が異なるために、現像処理を行った時に厳密には現像液の流速等が露光部と未露光部で異なる。酸化処理は、レジスト表面の現像液に対する濡れ性を基板全面で等しく、かつよくするために行われる。酸化処理には、オゾン水を用いた。   After the exposure, an oxidation treatment is performed before developing the resist on the wafer subjected to a predetermined baking. Since the wettability with respect to the developer is different between the exposed portion and the unexposed portion, the flow rate of the developer is strictly different between the exposed portion and the unexposed portion when the development process is performed. The oxidation treatment is performed in order to improve the wettability of the resist surface with respect to the developer over the entire surface of the substrate. Ozone water was used for the oxidation treatment.

図43は、本発明の第10の実施形態に係わる基板表面処理装置の処理ノズルの構成を示す図である。なお、図30と同一な部位には同一符号を付し、その説明を省略する。図43R>3に示すように、処理ノズル430は、オゾン水供給ノズル432を具備する。オゾン水供給ノズル432は、基板300に対向する面にオゾン水吐出口431を有する。図示されない供給/吸引系から供給されたオゾン水が、オゾン水吐出口431から基板300に対して吐出される。   FIG. 43 is a diagram showing the configuration of the processing nozzle of the substrate surface processing apparatus according to the tenth embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part same as FIG. 30, and the description is abbreviate | omitted. As shown in FIG. 43R> 3, the processing nozzle 430 includes an ozone water supply nozzle 432. The ozone water supply nozzle 432 has an ozone water discharge port 431 on the surface facing the substrate 300. Ozone water supplied from a supply / suction system (not shown) is discharged from the ozone water discharge port 431 to the substrate 300.

次に、酸化処理について説明する。レジスト表面の酸化処理に用いられるオゾン水の濃度は3ppmとした。第8の実施形態と同様の被覆率を持ったチップに対して酸化処理を行う。第8の実施形態と同様に、図36に示す処理時間とスキャン速度との関係に基づいて処理を行う。酸化処理時、反射光学式モニタの測定値に応じて、処理ノズル430下面と基板300上面とのギャップが一定値となるように処理を行う。   Next, the oxidation treatment will be described. The concentration of ozone water used for the oxidation treatment of the resist surface was 3 ppm. An oxidation process is performed on a chip having the same coverage as that in the eighth embodiment. As in the eighth embodiment, processing is performed based on the relationship between the processing time and the scanning speed shown in FIG. During the oxidation process, processing is performed so that the gap between the lower surface of the processing nozzle 430 and the upper surface of the substrate 300 becomes a constant value according to the measurement value of the reflection optical monitor.

酸化処理後、被処理レジスト膜に対し現像処理を行う。その後、基板上にリンス液を供給してリンスを行った後、基板を回転させて基板上の液を振り切って基板の乾燥を行う。以上によりレジストパターンの形成が完了する。   After the oxidation treatment, development processing is performed on the resist film to be processed. Then, after rinsing is performed by supplying a rinsing liquid onto the substrate, the substrate is rotated and the liquid on the substrate is shaken off to dry the substrate. Thus, the formation of the resist pattern is completed.

オゾン水処理前後で、レジスト膜上での現像液の接触角を測定し、濡れ性の評価を行った。接触角は、処理前に60°であったのが、処理後に54°に改善された。オゾン水処理により、レジスト膜の現像液に対する濡れ性が改善していることが確認された。濡れ性の改善により、基板上を現像液が非常に高速で流れることが可能になる。その結果、現像時のパターン間の現像阻害物の置換効果が向上し、パターン疎密による寸法差を±4nmにまで低減することができた。   Before and after the ozone water treatment, the contact angle of the developer on the resist film was measured to evaluate the wettability. The contact angle was 60 ° before the treatment, but improved to 54 ° after the treatment. It was confirmed that the wettability of the resist film to the developer was improved by the ozone water treatment. Improved wettability allows the developer to flow on the substrate at a very high rate. As a result, the replacement effect of development inhibitors between patterns during development was improved, and the dimensional difference due to pattern density could be reduced to ± 4 nm.

なお、処理時間を変えるのに用いる手段は基板とノズルの相対速度だけに限定されない。例えば処理液濃度や温度、処理液の流速を変えることにより実効的処理時間を変えることも可能である。又、本方法は基板上のすべての領域について当該処理を実施することに限定されない。露光部のみ、あるいは未露光部のみ処理を実施する場合も有り得る。基板の表面処理については酸化性液体に限定されるものでもない。酸化性液体による処理後に還元性液体による処理を行っても良いし、濃度の極薄い酸性、アルカリ性の液体でも可能である。   The means used for changing the processing time is not limited to the relative speed between the substrate and the nozzle. For example, the effective processing time can be changed by changing the concentration and temperature of the processing solution and the flow rate of the processing solution. Moreover, this method is not limited to performing the said process about all the area | regions on a board | substrate. There may be a case where only the exposed part or only the unexposed part is processed. The substrate surface treatment is not limited to the oxidizing liquid. The treatment with the reducing liquid may be performed after the treatment with the oxidizing liquid, or an acidic or alkaline liquid with a very low concentration may be used.

(第11の実施形態)
本実施形態では、マスク上のレジスト残りや付着ゴミ等を除去する洗浄に適用する場合について説明する。
(Eleventh embodiment)
In the present embodiment, a case will be described in which the present invention is applied to cleaning that removes resist residue and attached dust on the mask.

図44は、本発明の第11の実施形態に係わる処理装置の処理ノズルの構成を示す図である。処理に用いる処理ノズル430は、第10の実施形態で説明したノズルと同様なので、詳細な説明を省略する。洗浄液には濃度20ppmのオゾン水を用いる。   FIG. 44 is a diagram showing the configuration of the processing nozzle of the processing apparatus according to the eleventh embodiment of the present invention. Since the processing nozzle 430 used for processing is the same as the nozzle described in the tenth embodiment, detailed description thereof is omitted. Ozone water having a concentration of 20 ppm is used as the cleaning liquid.

次に、実際の処理について説明する。   Next, actual processing will be described.

レジストパターン形成後の6インチマスク基板上で欠陥検査を行い、レジスト残りや付着ゴミ等の異物441のマスク上の位置を予め検出する。   Defect inspection is performed on the 6-inch mask substrate after the resist pattern is formed, and the position of the foreign matter 441 such as resist residue and attached dust on the mask is detected in advance.

そのマスクを基板支持台にセットした後、図15で示したように欠陥座標位置上方にノズルを移動させる。処理ノズル430下面と基板300上面とのギャップを50μmに設定する。その後、オゾン水吐出口431からオゾン水を吐出すると同時に吸引口312から吸引する。処理ノズル430の位置を固定して、オゾン水の吐出及び吸引を10秒間行った後、オゾン水の吐出及び吸引動作を停止する。処理後、ノズルをノズル待機位置に退避させる。   After the mask is set on the substrate support, the nozzle is moved above the defect coordinate position as shown in FIG. The gap between the lower surface of the processing nozzle 430 and the upper surface of the substrate 300 is set to 50 μm. Thereafter, ozone water is discharged from the ozone water discharge port 431 and simultaneously sucked from the suction port 312. After the position of the processing nozzle 430 is fixed and ozone water is discharged and sucked for 10 seconds, the discharge and suction operations of the ozone water are stopped. After the processing, the nozzle is retracted to the nozzle standby position.

処理時、反射光学式モニタの測定値により、ギャップを50μmに制御する。ギャップの制御により、洗浄液の平均流速を10cm/sec以上とするようにした。   At the time of processing, the gap is controlled to 50 μm by the measurement value of the reflection optical monitor. By controlling the gap, the average flow rate of the cleaning liquid was set to 10 cm / sec or more.

処理後、基板300上にリンス液を供給しリンス処理を行った後、基板を回転させて基板上の液を振り切って基板の洗浄を終了する。   After the processing, a rinsing liquid is supplied onto the substrate 300 to perform a rinsing process, and then the substrate is rotated to shake off the liquid on the substrate and the cleaning of the substrate is completed.

本実施形態による方法を用いて基板上の有機付着物をすべて除去することに成功した。 All the organic deposits on the substrate were successfully removed using the method according to the present embodiment.

発明者等の実験によれば、洗浄液流速が10cm/sec以上の場合に有機物付着は完全に除去されていることが確認できた。よって、洗浄液流速は10cm/sec以上であることが好ましい。 なお、洗浄液平均流速が10cm/secを実現できるギャップ、洗浄液吐出速度、洗浄液吸引速度を任意に選択することが可能であるのはいうまでもない。ポンプ等で液体に圧力等をかけ、意図的に与えても良い。   According to the experiments by the inventors, it was confirmed that the organic matter adhesion was completely removed when the cleaning liquid flow rate was 10 cm / sec or more. Accordingly, the cleaning liquid flow rate is preferably 10 cm / sec or more. Needless to say, it is possible to arbitrarily select a gap, a cleaning liquid discharge speed, and a cleaning liquid suction speed at which the average cleaning liquid flow rate can achieve 10 cm / sec. Pressure may be applied to the liquid with a pump or the like, which may be applied intentionally.

又、レジストパターンに対してだけではなく、レジスト剥離後のクロムマスク及びハーフトーンマスクについての有機物付着に対しても本処理は有効である。   In addition, this treatment is effective not only for the resist pattern but also for adhesion of organic substances on the chromium mask and the halftone mask after the resist is removed.

(第12の実施形態)
本実施形態では、マスク上のレジスト残りや付着ゴミ等を除去する洗浄に適用する場合について説明する。
(Twelfth embodiment)
In the present embodiment, a case will be described in which the present invention is applied to cleaning that removes resist residue and attached dust on the mask.

図45は、本発明の第12の実施形態に係わる現像装置の現像ノズルの構成を示す図である。図45において、図30と同一な部位には同一符号を付し、その説明を省略する。   FIG. 45 is a diagram showing the configuration of the developing nozzle of the developing device according to the twelfth embodiment of the present invention. In FIG. 45, the same parts as those in FIG. 30 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

この現像ノズル450は、下面部に超音波振動子451を具備する。現像処理時超音波振動子451が動作することによって、現像ノズル450下面と基板300との間の現像液301に振動を与える。現像液の脈動により、図46に示すように、ウェハ461上のレジストパターン462間の現像液301の置換が効率的に行われる。その結果、所望のパターン寸法が得られるようになる。   The developing nozzle 450 includes an ultrasonic vibrator 451 on the lower surface. By operating the ultrasonic vibrator 451 during the development process, the developer 301 between the lower surface of the development nozzle 450 and the substrate 300 is vibrated. Due to the pulsation of the developing solution, as shown in FIG. 46, the replacement of the developing solution 301 between the resist patterns 462 on the wafer 461 is efficiently performed. As a result, a desired pattern dimension can be obtained.

基板表面に現像ノズルを近づけて特定の流速の現像液だけで現像処理を行う場合、現像処理では例えば被覆率が異なるパターンを同時に所望の寸法に仕上げることは非常に困難である。これはパターン間における現像液置換の効率がよくないために生じていると考えられる。しかし、基板上の現像液に超音波振動を与えることにより、置換効率が向上し、被覆率が異なるパターンを同時に所望の寸法に仕上げることができる。   In the case where development processing is performed only with a developing solution having a specific flow rate with the development nozzle being brought close to the surface of the substrate, it is very difficult for the development processing to finish, for example, patterns having different coverage ratios to desired dimensions at the same time. This is considered to be caused by the poor efficiency of developer replacement between patterns. However, by applying ultrasonic vibration to the developer on the substrate, the replacement efficiency is improved, and patterns with different coverages can be finished to the desired dimensions at the same time.

なお、基板上の現像液に超音波振動を与える方法に限らず、現像液の流速を時間的に変動させても同様に、置換効率の向上を図ることができる。また、現像ノズルと基板との相対移動速度、及び該薬液吐出/吸引部と基板表面との間隔の少なくとも一方を時間的に変動させても同様の効果を得ることができる。   In addition, not only the method of applying ultrasonic vibration to the developer on the substrate, the replacement efficiency can be improved similarly even if the flow rate of the developer is changed with time. Further, the same effect can be obtained even when at least one of the relative movement speed between the developing nozzle and the substrate and the distance between the chemical solution discharge / suction unit and the substrate surface is varied with time.

また、図12〜図14に示した現像装置のスキャンノズルに超音波振動子を設けて、基板上の現像液に震動を与えても良い。また、現像液の流速、現像ノズルと基板との相対移動速度、及び該薬液吐出/吸引部と基板表面との間隔の少なくとも一方を時間的に変動させても同様の効果を得ることができる。   Further, an ultrasonic vibrator may be provided in the scan nozzle of the developing device shown in FIGS. 12 to 14 to give vibration to the developer on the substrate. Further, the same effect can be obtained even when at least one of the flow rate of the developing solution, the relative movement speed between the developing nozzle and the substrate, and the distance between the chemical solution discharge / suction unit and the substrate surface is varied over time.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが可能である。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In addition, this invention can be variously modified and implemented in the range which does not deviate from the summary.

以上説明したように本発明によれば、“限界溶け込み濃度”を見積もり、パターン描画済み基板の現像の際、現像液中のレジスト溶け込み濃度が“限界溶け込み濃度”以下となるように現像液処理を行うことで、パターンの疎密差によらず均一な現像を行うことが可能となり、寸法精度が非常に高いパターンを形成することが出来る。   As described above, according to the present invention, the “limit solution concentration” is estimated, and the developer treatment is performed so that the resist solution concentration in the developer is equal to or less than the “limit solution concentration” when developing the patterned substrate. As a result, uniform development can be performed regardless of the density difference of the patterns, and a pattern with very high dimensional accuracy can be formed.

前記基板に接する単位体積領域に単位時間当たりに通過する第1の薬液の量を変化させることによって、パターンの疎密差によらず高精度な薬液処理を行うことが可能となり、寸法精度が非常に高いパターンを形成することが出来る。   By changing the amount of the first chemical liquid that passes through the unit volume area in contact with the substrate per unit time, it becomes possible to perform high-precision chemical liquid processing regardless of the density difference of the pattern, and the dimensional accuracy is very high. A high pattern can be formed.

前記基板と前記薬液吐出/吸引部との間に流れる薬液の流速は、該薬液吐出/吸引部と基板との相対的な移動速度より早くすることで、急激なパターン寸法の変化を抑制することができる。   The flow rate of the chemical solution flowing between the substrate and the chemical solution discharge / suction unit is made faster than the relative movement speed of the chemical solution discharge / suction unit and the substrate, thereby suppressing a rapid change in pattern size. Can do.

前記該基板と前記薬液吐出/吸引部下面との間隔を0.01mm以上0.5mm以下にすることによって、薬液の置換効率の低下を抑制することができ、パターンの疎密差によらず高精度な薬液処理を行うことが可能となる。   By setting the distance between the substrate and the lower surface of the chemical solution discharge / suction part to 0.01 mm or more and 0.5 mm or less, it is possible to suppress a decrease in the replacement efficiency of the chemical solution, and it is highly accurate regardless of the pattern density difference. It becomes possible to perform a proper chemical treatment.

前記基板と前記薬液吐出/吸引部との間を流れる薬液の平均流速が0.02m/sec以上にすることで、薬液の置換効率が向上し、パターンの疎密差によらず高精度な薬液処理を行うことが可能となる。   By making the average flow rate of the chemical solution flowing between the substrate and the chemical solution discharge / suction part 0.02 m / sec or more, the replacement efficiency of the chemical solution is improved, and high-precision chemical solution processing is performed regardless of the density difference of the pattern. Can be performed.

前記薬液吐出/吸引部と前記基板との間に流れる薬液の流速、又は前記薬液吐出/吸引部と前記基板との間隔を時間的に変動させることで、パターンの疎密差によらず高精度な薬液処理を行うことが可能となる。   By varying temporally the flow rate of the chemical solution flowing between the chemical solution discharge / suction unit and the substrate or the interval between the chemical solution discharge / suction unit and the substrate, high accuracy can be achieved regardless of the density difference of the pattern. It is possible to perform chemical treatment.

薬液吐出口を囲むように薬液吸引口は配置することにより中心部から周辺に向けて放射状に流れる薬液流を形成することができ、薬液吐出口、薬液吸引口のそれぞれ所望の大きさにすることにより所望領域のみの薬液処理が可能となる。そして、薬液流で形成される処理領域内に存在するパターンの被覆率に見合った最適な基板と薬液吐出/吸引部との相対速度で処理を行うことにより、パターンの疎密差によらず、均一な薬液処理を行うことができる。   By arranging the chemical solution suction port so as to surround the chemical solution discharge port, it is possible to form a chemical solution flow that flows radially from the center to the periphery, and to make each of the chemical solution discharge port and the chemical solution suction port have desired sizes. This makes it possible to perform chemical treatment only on the desired region. By performing processing at an optimum relative speed between the substrate and the chemical solution discharge / suction unit corresponding to the coverage of the pattern existing in the processing region formed by the chemical solution flow, it is uniform regardless of the density difference of the pattern. Chemical treatment can be performed.

第1の実施形態に係わるレジスト溶解濃度と現像速度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the resist melt | dissolution density | concentration and development speed concerning 1st Embodiment. 第1の実施形態に係わる現像装置の概略構成を示す図。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a developing device according to a first embodiment. 第1の実施形態に係わる現像方法のフローチャートを示す図。FIG. 3 is a flowchart illustrating a developing method according to the first embodiment. 第1の実施形態に係わる現像液吐出量見積もり方法を説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining a developer discharge amount estimation method according to the first embodiment. 第1の実施形態に係わるフォトマスク製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the photomask manufacturing process concerning 1st Embodiment. 従来の現像装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the conventional image development apparatus. 第1の実施形態に係わる現像処理により形成されるパターンを示す平面図。FIG. 3 is a plan view showing a pattern formed by development processing according to the first embodiment. 図7に示す、距離Xに対するラインパターン寸法Yを示す特性図。The characteristic view which shows the line pattern dimension Y with respect to the distance X shown in FIG. レジスト開口率と現像液吐出量の設定方法の一例を示す図。The figure which shows an example of the setting method of a resist aperture ratio and a developing solution discharge amount. レジスト開口率分布と現像液吐出量設定値を示す図。The figure which shows resist opening rate distribution and a developing solution discharge amount setting value. レジスト開口率分布と現像液吐出量設定値を示す図。The figure which shows resist opening rate distribution and a developing solution discharge amount setting value. 第2の実施形態に係わる現像装置の概略構成を示す図。FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of a developing device according to a second embodiment. 第2の実施形態に係わる現像装置の概略構成を示す図。FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of a developing device according to a second embodiment. 第2の実施形態に係わる現像装置の概略構成を示す図。FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of a developing device according to a second embodiment. ポジ型レジストにおける5mm角領域の現像後の平均の開口率と、所望のレジスト寸法に仕上げるためのノズルと基板間のギャップの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the average aperture ratio after image development of a 5 mm square area | region in a positive type resist, and the gap between the nozzle for finishing to a desired resist dimension, and a board | substrate. ノズルと基板表面のギャップと現像後のレジスト寸法の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the gap of a nozzle and a substrate surface, and the resist dimension after image development. ノズルと基板との間隙を流れる現像液の平均の流速と、現像後のレジスト寸法の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the average flow velocity of the developing solution which flows through the clearance gap between a nozzle and a board | substrate, and the resist dimension after image development. 第2の実施形態に係わる描画されるシステムLSIデバイスパターンのレイヤーの開口率を示す平面図。The top view which shows the aperture ratio of the layer of the system LSI device pattern drawn concerning 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係わる現像処理のスキャンノズルの移動の様子を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a state of movement of a scan nozzle in development processing according to the second embodiment. 第2の実施形態に係わるスキャンノズルの位置とギャップとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the position of the scan nozzle concerning 2nd Embodiment, and a gap. 第3の実施形態に係わるポジ型レジストにおける5mm各領域の現像後の平均の開口率と、所望のレジスト寸法に仕上げるためのノズルのスキャン速度の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the average aperture ratio after the development of each 5 mm area | region in the positive resist concerning 3rd Embodiment, and the scanning speed of the nozzle for finishing to a desired resist dimension. 第3の実施形態に係わるスキャンノズルの位置とスキャン速度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the position of the scan nozzle concerning 3rd Embodiment, and a scanning speed. 第4の実施形態に係わるポジ型レジストにおける5mm各領域の現像後の平均の開口率と、所望のレジスト寸法に仕上げるための現像液吐出速度の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the average aperture ratio after the development of each 5 mm area | region in the positive resist concerning 4th Embodiment, and the developing solution discharge speed for finishing to a desired resist dimension. 第4の実施形態に係わるスキャンノズルの位置とスキャン速度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the position of the scan nozzle concerning 4th Embodiment, and a scanning speed. 第4の実施形態に係わるスキャン速度とノズル下面のパターン開口率の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the scanning speed concerning 4th Embodiment, and the pattern aperture ratio of a nozzle lower surface. 第7の実施形態に係わる現像装置の概略構成を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a schematic configuration of a developing device according to a seventh embodiment. 第7の実施形態に係わる現像処理のスキャンノズルの移動の様子を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a state of movement of a scan nozzle in development processing according to a seventh embodiment. 第7の実施形態に係わる現像処理のスキャンノズルの移動の様子を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a state of movement of a scan nozzle in development processing according to a seventh embodiment. オゾン水濃度とレジストエッチング量の関係及びレジスト表面粗さの関係を示す図。The figure which shows the relationship between ozone water concentration, the amount of resist etching, and the relationship of resist surface roughness. 第8の実施形態にかかわる現像装置の概略構成を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a schematic configuration of a developing device according to an eighth embodiment. 第8の実施形態にかかわる現像装置の概略構成を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a schematic configuration of a developing device according to an eighth embodiment. 第8の実施形態にかかわる現像装置の概略構成を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a schematic configuration of a developing device according to an eighth embodiment. 第8の実施形態に係わる0.13μmのパターンにおけるパターン被覆率とノズルスキャン速度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the pattern coverage in the pattern of 0.13 micrometer concerning 8th Embodiment, and a nozzle scan speed. 第8の実施形態係わる、ウェハ内のチップの被覆率分布を示す図。The figure which shows the coverage distribution of the chip | tip in a wafer concerning 8th Embodiment. 第8の実施形態に係わる現像ノズルの軌跡を示す平面図。The top view which shows the locus | trajectory of the developing nozzle concerning 8th Embodiment. 第8の実施形態に係わる処理時間とスキャン速度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the processing time and scan speed concerning 8th Embodiment. 第8の実施形態に係わる形成されたパターンの目標値からのずれ量と被覆率との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the deviation | shift amount from the target value of the formed pattern concerning 8th Embodiment, and a coverage. 第8の実施形態に係わる現像ノズルの変形例を示す図。The figure which shows the modification of the developing nozzle concerning 8th Embodiment. 第8の実施形態に係わる現像ノズルの変形例を示す図。The figure which shows the modification of the developing nozzle concerning 8th Embodiment. 第9の実施形態に係わる現像装置の現像ノズルの構成を示す図。The figure which shows the structure of the developing nozzle of the developing device concerning 9th Embodiment. 第9の実施形態に係わる被覆率と現像液の流速との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the coverage concerning 9th Embodiment, and the flow velocity of a developing solution. 第9の実施形態に係わる処理時間に対する現像液流速を示す図。The figure which shows the developing solution flow rate with respect to the processing time concerning 9th Embodiment. 第10の実施形態に係わる基板表面処理装置の処理ノズルの構成を示す図。The figure which shows the structure of the process nozzle of the substrate surface processing apparatus concerning 10th Embodiment. 第11の実施形態に係わる処理装置の処理ノズルの構成を示す図。The figure which shows the structure of the process nozzle of the processing apparatus concerning 11th Embodiment. 第12の実施形態に係わる現像装置の現像ノズルの構成を示す図。The figure which shows the structure of the developing nozzle of the developing device concerning 12th Embodiment. 第12の実施形態に係わる現像装置による作用・効果を説明する図。FIG. 20 is a diagram for explaining the operations and effects of a developing device according to a twelfth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

11…基板、20…スキャンノズル、21a…現像液吐出口、21…現像液吐出ノズル、
21b…現像液吐出口、21a…吐出口、22b…吸引口、22…吸引ノズル、31…現像液、32…リンス液
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Board | substrate, 20 ... Scan nozzle, 21a ... Developer discharge port, 21 ... Developer discharge nozzle,
21b ... Developer discharge port, 21a ... Discharge port, 22b ... Suction port, 22 ... Suction nozzle, 31 ... Developer, 32 ... Rinse solution

Claims (10)

第1の薬液吐出/吸引部下面に配置された第1の薬液吐出口から第1の薬液を基板に対して連続的に吐出すると共に、前記薬液吐出口を挟むように第1の薬液吐出/吸引部下面に配置された二つの吸引口から前記基板上の溶液を連続的に吸引しつつ、第1の薬液吐出/吸引部と前記基板とを相対的に水平直線移動させながら前記基板の略表面を第1の薬液により薬液処理するステップと、
第1の薬液吐出・吸引部と異なる第2の薬液吐出/吸引部下面に配置された第2の薬液吐出口から第1の薬液と異なる第2の薬液を基板に対して連続的に吐出すると共に、前記薬液吐出口を挟むように第2の薬液吐出/吸引部下面に配置された二つの吸引口から前記基板上の溶液を連続的に吸引しつつ、第2の薬液吐出/吸引部と前記基板とを相対的に水平直線移動させながら前記基板の略表面を第2の薬液により薬液処理するステップとを含むことを特徴とする基板処理方法。
The first chemical liquid is continuously discharged from the first chemical liquid discharge port disposed on the lower surface of the first chemical liquid discharge / suction unit to the substrate, and the first chemical liquid discharge / While the solution on the substrate is continuously sucked from the two suction ports arranged on the lower surface of the suction unit, the first chemical solution discharge / suction unit and the substrate are relatively horizontally linearly moved while the substrate is abbreviated. Treating the surface with a first chemical solution;
A second chemical liquid different from the first chemical liquid is continuously discharged to the substrate from a second chemical liquid discharge port disposed on the lower surface of the second chemical liquid discharge / suction section different from the first chemical liquid discharge / suction section. In addition, while continuously sucking the solution on the substrate from the two suction ports arranged on the lower surface of the second chemical solution discharge / suction unit so as to sandwich the chemical solution discharge port, And a step of performing chemical treatment on a substantially surface of the substrate with a second chemical solution while moving the substrate relatively horizontally and linearly.
第1の薬液吐出/吸引部は、二つの第1の吸引口を挟むように前記第1の薬液吐出・吸引部下面に配置された二つの第3及び第4の薬液吐出口を具備し、
第2の薬液吐出/吸引部は、二つの第2の吸引口を挟むように前記第2の薬液吐出・吸引部下面に配置された二つの第5及び第6の薬液吐出口を具備し、
前記第1の薬液処理時、第3及び第4の薬液吐出口から基板に対して第3及び第4の薬液の連続吐出し、
前記第2の薬液処理時、第5及び第6の薬液吐出口から基板に対して第5及び第6の薬液の連続吐出する事を特徴とする請求項1に記載の基板処理方法。
The first chemical solution discharge / suction unit includes two third and fourth chemical solution discharge ports arranged on the lower surface of the first chemical solution discharge / suction unit so as to sandwich the two first suction ports.
The second chemical solution discharge / suction unit includes two fifth and sixth chemical solution discharge ports arranged on the lower surface of the second chemical solution discharge / suction unit so as to sandwich the two second suction ports.
During the first chemical liquid treatment, the third and fourth chemical liquids are continuously discharged from the third and fourth chemical liquid discharge ports to the substrate,
2. The substrate processing method according to claim 1, wherein the fifth and sixth chemical liquids are continuously discharged from the fifth and sixth chemical liquid discharge ports to the substrate during the second chemical liquid processing.
前記基板と第1の薬液吐出/吸引部の相対的な移動方向に対して、第1の吸引口、第1の薬液吐出口、第1の吸引口の順に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の基板処理方法。 The first suction port, the first chemical solution discharge port, and the first suction port are arranged in this order with respect to the relative movement direction of the substrate and the first chemical solution discharge / suction unit. The substrate processing method according to claim 1. 第2の薬液吐出/吸引部において、前記基板と薬液吐出/吸引部の相対的な移動方向に対して、第2の吸引口、第2の薬液吐出口、第2の吸引口の順に配置されていることを特徴とする請求項1又は3に記載の基板処理方法。 In the second chemical solution discharge / suction unit, the second suction port, the second chemical solution discharge port, and the second suction port are arranged in this order with respect to the relative movement direction of the substrate and the chemical solution discharge / suction unit. The substrate processing method according to claim 1, wherein the substrate processing method is provided. 第1の薬液がオゾン水、第2の薬液が現像液であることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の基板処理方法。 The substrate processing method according to claim 1, wherein the first chemical solution is ozone water, and the second chemical solution is a developer. 前記基板と前記第1の薬液吐出/吸引部の相対的な移動方向に対して、第3の薬液吐出口、第1の吸引口、第1の薬液吐出口、第1の吸引口、第4の薬液吐出口の順に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の基板処理方法。 A third chemical solution discharge port, a first suction port, a first chemical solution discharge port, a first suction port, a fourth, with respect to the relative movement direction of the substrate and the first chemical solution discharge / suction unit. The substrate processing method according to claim 2, wherein the chemical solution discharge ports are arranged in this order. 前記基板と前記第2の薬液吐出/吸引部の相対的な移動方向に対して、第5の薬液吐出口、第2の吸引口、第2の薬液吐出口、第2の吸引口、第6の薬液吐出口の順に口が配置されていることを特徴とする請求項2又は6に記載の基板処理方法。 A fifth chemical liquid discharge port, a second suction port, a second chemical liquid discharge port, a second suction port, a sixth liquid discharge port, a second chemical liquid discharge port, a second suction port, and a sixth chemical liquid discharge port. The substrate processing method according to claim 2, wherein the openings are arranged in the order of the chemical solution discharge openings. 第1の薬液がオゾン水、第2の薬液が現像液、第3〜第6の薬液が純水であることを特徴とする請求項2,6,7の何れかに記載の基板処理方法。 8. The substrate processing method according to claim 2, wherein the first chemical liquid is ozone water, the second chemical liquid is a developer, and the third to sixth chemical liquids are pure water. 前記オゾン水中のオゾン濃度が0.2ppm〜35ppmであることを特徴とする請求項5又は8に記載の基板処理方法。 The substrate processing method according to claim 5, wherein an ozone concentration in the ozone water is 0.2 ppm to 35 ppm. 請求項1〜9の何れかに記載された基板処理方法を用いて半導体装置を製造することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: manufacturing a semiconductor device using the substrate processing method according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016004894A (en) * 2014-06-17 2016-01-12 東京エレクトロン株式会社 Developing method and device, and computer-readable recording medium

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