JP2007042968A - 現像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 レジストパターン寸法の基板面内での均一性を簡便に向上させる。
【解決手段】 ガラス基板１は、スピン・ステージ２に固着して取り付けられた温度制御部材３上に固定して載置される。そして、ガラス基板１はモータ駆動の回転軸４およびスピン・ステージ２のスピン回転により回転され、ガラス基板１の上方部に配置した現像液ノズル５から霧状の現像液６が吐出し、ガラス基板１全面に供給される。ここで、ガラス基板１表面に供給された現像液６の温度は、ガラス基板１の下部に配置された温度制御部材３により、ガラス基板１上において所定の温度分布になるように制御される。このようにしてガラス基板１上のフォトレジストがスプレー現像される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フォトレジストのスプレー現像方法に係り、詳しくは、大型化した基板面内におけるレジストパターン寸法の均一性を向上させるフォトレジストの現像処理方法に関する。

半導体装置、液晶表示装置の製造あるいはレチクル等のフォトマスクの製造においては、半導体ウエハあるいはガラス基板の基板表面にフォトリソグラフィ技術を用いてレジストパターンが形成される。このフォトリソグラフィでは、基板上に塗布形成したフォトレジストに対して所望のパターンの露光転写（潜像形成）が行われ、その後にそのフォトレジストに現像処理が施されて所望のレジストパターンが形成される。
従来の上記フォトリソグラフィにおける現像処理の方法は、ディップ現像、パドル現像、スプレー現像の３種類に大別される。スプレー現像は、一般的に他の２つの現像処理方法に比べてレジストパターン寸法の基板面内の均一性に優れており、高い寸法精度の要求される工程において広く使用されている。

上記スプレー現像の一例について図６を参照して説明する。図６に示すように、その表面にフォトレジストの形成された基板１０１が、真空チャック等で基板回転台１０２上に載置され固定される。この基板１０１は、モータ（不図示）駆動の回転軸１０３に連結した基板回転台１０２のスピン回転により、所定の回転数でスピン回転される。そして、基板１０１の上方部に配置した現像液ノズル１０４から霧状の現像液１０５が吐出し、上記回転している基板１０１全面に供給される。ここで、基板１０１表面に吐出した現像液１０５は、基板１０１の回転による遠心力でその外側に流動し、基板１０１表面上で均一になるように拡げられ供給される。このようにして、基板１０１上のフォトレジストがスプレー現像される。

しかし、フォトマスク用のガラス基板、あるいは液晶表示基板のように基板１０１が大型化しその寸法が増大化すると、上記現像後の基板上においてレジストパターン寸法に大きなバラツキが生じてくる。特に、基板１０１の中心部と外周部で生じる寸法差の問題が顕在化している。そこで、半導体ウエハも含め基板の大型化に伴うレジストパターン寸法の上記バラツキを低減するために、基板の上方部に現像液ノズルを多数個に配列する方法が種々に提案されるようになってきている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１１８０５７号公報

しかしながら、上記多数個の現像液ノズルを用いる方法では、各ノズルにはそれぞれ独立した現像液の吐出制御が必要になる。例えば、現像液の吐出量、現像液の温度あるいは現像液の濃度等の条件を複数のノズルに対してそれぞれに制御することが必要になる。このために、現像処理装置が高機能化すると共に複雑化し高価なものになってしまう。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、大型化した基板の現像処理において、基板面内におけるレジストパターン寸法の均一性を簡便に向上させることができるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の現像処理方法は、基板を回転させながらノズルから前記基板上に現像液を供給するフォトレジストのスプレー現像において、前記基板の裏面に温度制御部材を配置し、前記基板上における前記現像液の面内温度分布を前記温度制御部材により制御する構成になっている。

上記発明において、現像後のレジストパターン寸法の基板面上でのバラツキが小さくなるように基板上の現像液の面内温度分布を調整することにより、レジストパターン寸法の均一性を簡便に向上させることができるようになる。

あるいは、本発明の現像処理方法は、基板を回転させながらノズルから前記基板上に現像液を供給するフォトレジストのスプレー現像において、平面形状が矩形となる前記基板表面の４隅の角部に前記現像液を溜める貯留壁を配置する構成になっている。

上記発明により、基板の最外周部となる角部において、遠心力による現像液の飛散が抑えられ、基板表面の角部の領域に充分な量の現像液が溜まるようになる。このようにして、上記角部の領域におけるフォトレジストの現像不足を簡便に防止することができ、レジストパターン寸法の基板面上でのバラツキを低減させることができる。

あるいは、本発明の現像処理方法は、レジスト層を形成した基板にパターン露光を施す工程と、前記パターン露光を施した前記基板にＰＥＢ処理を行い、続いて、前記レジスト層を現像処理するステップを複数回繰り返してレジストパターンを形成する工程を備えた構成となっている。

本発明の現像処理方法によれば、大型化した基板面内におけるレジストパターン寸法の均一性を簡便に向上させることができる。また、上記レジストパターンの微細形状を容易に制御することができる。

以下、本発明の好適な実施形態のいくつかを図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
第１の実施形態では、レチクル等のマスクを形成するガラス基板の表面温度を制御しながらフォトレジストの現像処理を行い、ガラス基板上にレジストパターンを形成する場合について説明する。ここで、図１は、第１の実施形態における現像処理方法を示す縦断面図であり、図２は、現像処理されるガラス基板が載置される温度制御部材の平面図である。

ガラス基板１においては、レチクルのマスクパターンになる例えばクロム（Ｃｒ）膜のような遮光膜上にフォトレジストが形成され、上記フォトレジストには例えばＥＢ（Electron Beam）のパターン描画により潜像形成が施されている。このようなガラス基板１は、図１に示すように、スピン・ステージ２に固着して取り付けられた温度制御部材３上に固定して載置される。ここで、ガラス基板１は平面形状が矩形であり、それに合わせて、スピン・ステージ２および温度制御部材３も平面形状が矩形になっている。

上記ガラス基板１は、モータ駆動の回転軸４に連結したスピン・ステージ２のスピン回転により例えば１００ｒｐｍの回転数で回転される。そして、従来の技術で説明したのと同様にして、ガラス基板１の上方部に配置した現像液ノズル５から霧状の現像液６が吐出し、回転しているガラス基板１全面に供給される。このようにしてガラス基板１上のフォトレジストがスプレー現像される。ここで、ガラス基板１表面に供給された現像液６の温度は、ガラス基板１の下部に配置された温度制御部材３により、ガラス基板１上において所定の温度分布になるように制御される。

図２に示すように、平面形状が例えば正方形の温度制御部材３には、発熱体７が取り付けられている。ここで、発熱体７は、例えば板状に形成された複数の発熱体７ａ、７ｂ，７ｃ、…７ｎから構成される（図２の例ではｎ＝３６）。そして、これらの発熱体７ａ、７ｂ，７ｃ、…７ｎは、それぞれ独立に温度制御できるようになっている。例えば、それぞれ独立に温度制御できるヒータが厚板のセラミックスの内部に二次元配列に埋め込まれ、上記発熱体７ａ、７ｂ，７ｃ、…７ｎを構成している。

このような発熱体７により、その上部のガラス基板１が所定の温度分布を有するように加温される。この加温により、ガラス基板１上の現像液６の温度は、ガラス基板１上において所定の温度分布になるように制御される。通常、現像液６の温度が高くなるとフォトレジストの現像速度は増大し、現像液６の温度が低くなるとフォトレジストの現像速度は減少する。そこで、大型化したガラス基板１上において現像後のレジストパターン寸法のバラツキを相殺するように、上記温度制御部材３によりガラス基板１上の現像液温度を調整してスプレー現像を行うようにする。

上記第１の実施形態によれば、スプレー現像によるフォトレジストの現像処理において、現像後のレジストパターン寸法が大きくなる領域の温度を発熱体の温度制御により高くして、その領域での現像速度を大きくする。逆に、現像後のレジストパターン寸法が小さくなる領域の温度を発熱体の温度制御により低くして、その領域での現像速度を小さくする。このように、現像後のレジストパターン寸法のバラツキが小さくなるように温度分布の調整をすることにより、レジストパターン寸法のガラス基板１上におけるバラツキを簡便に低減させることができるようになる。

上記実施形態では、基板がフォトマスク用のガラス基板の場合について説明しているが、大口径化する半導体ウエハ、あるいは液晶表示基板の場合にも全く同様に適用できるものである。また、発熱体の個数は、ガラス基板1の大きさ等に合わせて適宜に決めることができる。

（実施の形態２）
第２の実施形態では、平面形状が矩形であるレチクル用のガラス基板の現像処理において、その最外周部となる基板表面の角部の領域に現像液を貯留させながらフォトレジストの現像を行い、レジストパターン寸法の基板上でのバラツキを低減させる場合について説明する。ここで、図３は、第２の実施形態における現像処理方法を示す側面図であり、図４は、上記現像処理方法を示す平面図である。これ等の図において、図１，２に示したものと同様のものは同一符号を付して説明する。

第１の実施形態の場合と同様に、平面形状が矩形のガラス基板１は、Ｃｒ膜のような遮光膜上にフォトレジストが形成され、フォトレジストには例えばＥＢ描画による潜像形成がなされている。このガラス基板１は、図３に示すように、スピン・ステージ２に固定して載置される。ここで、平面形状が矩形のスピン・ステージ２の角部にそれぞれ設けられた貯留壁８ａ、８ｂおよび貯留壁８ｃ、８ｄに、ガラス基板１の角部が当接するように載置される。

そして、第１の実施形態で説明したのと同様にして、上記ガラス基板１は、モータにより駆動する回転軸４およびスピン・ステージ２のスピン回転を通して例えば１００ｒｐｍの回転数で回転され、ガラス基板１の上方部に配置した現像液ノズル５から霧状の現像液６が吐出する。このようにして、回転するガラス基板１全面に現像液６が供給される。ここで、貯留壁８ａ、８ｂおよび貯留壁８ｃ、８ｄはガラス基板１の厚さよりも高く形成され、この貯留壁８ａ、８ｂおよび貯留壁８ｃ、８ｄにより、ガラス基板１表面の角部の領域に上記現像液６が溜まるようになる。このようにしてガラス基板１上のフォトレジストがスプレー現像される。

図４に示すように、上記矩形のスピン・ステージ２には、その４隅の角部に貯留壁８ａ、８ｂ、貯留壁８ｃ、８ｄ、貯留壁８ｅ、８ｆ、貯留壁８ｇ、８ｈが固着して取り付けられている。ここで、これらの貯留壁８は、その高さ寸法がガラス基板１の厚さよりも例えば２ｍｍ程度大きくなるように設計される。そして、貯留壁８の長さ寸法が、ガラス基板１の一辺の長さの１０〜２０％になるように設けられる。

ここで、上記貯留壁８の高さおよび長さ等の寸法は、ガラス基板１の寸法、スピン・ステージ２の回転数、現像液の温度あるいは粘度等により、現像後のレジストパターン寸法のバラツキが小さくなるように経験的に決められる。

このような貯留壁８により、上記ガラス基板１上のフォトレジストのスプレー現像において、ガラス基板１表面の４隅の角部の領域に現像液６が貯留するようになる。この現像液６の貯留により、この領域におけるフォトレジストの現像不足が解消され、ガラス基板１上での現像後のレジストパターン寸法のバラツキが低減するようになる。

これに対して、従来の技術のように上記貯留壁８を設けないスプレー現像では、大型化したガラス基板１表面の最外周部となる角部の領域に充分に現像液が供給されず、この角部の領域の現像後のレジストパターン寸法が大きくなり、レジストパターン寸法のバラツキが増大する要因になっていた。上記実施形態の貯留壁８を形成することにより、上記問題は極めて簡便に解決される。

上記第２の実施形態によれば、スピン・ステージ２の角部に貯留壁８を取り付けることにより、スプレー現像においてスピン回転の遠心力による現像液の飛散が抑えられ、ガラス基板１表面の角部の領域に現像液が溜まる。これにより、ガラス基板１の最外周部にも充分に現像液６が供給され、この領域におけるレジストパターン幅の増大が防止される。そして、現像後のレジストパターン寸法のガラス基板１上における均一性を極めて簡便に向上させることができる。

上記第２の実施形態では、基板がレチクル用のガラス基板の場合について説明しているが、液晶表示基板とする場合あるいは液晶表示装置の製造に用いるフォトマスクを基板とする場合にも全く同様に適用できるものである。

次に、図５を参照して現像処理方法の一態様について説明する。これは、上記実施形態において、現像後のレジストパターン寸法の均一性を向上させると共に、レジストパターンの断面形状を制御する一例である。この例は、複数回の現像処理を繰り返して行うことにより所望のレジストパターンを形成する現像処理方法を示す。図５は、複数回の現像処理によるレジストパターン形成の工程別断面図である。図５において、図１ないし４に示したものと同様のものは同一符号を付している。

初め、第１および第２の実施形態で説明したように、平面形状が矩形のガラス基板１は、Ｃｒ膜のような遮光膜上にフォトレジストが形成され、フォトレジストに例えばＥＢ描画による潜像形成がなされている。

図５（ａ）に示すように、第１回目の現像処理として、上記ＥＢの描画露光を施したフォトレジストにいわゆるＰＥＢ（Post Exposure Bake）処理を行い、第１又は２の実施形態に説明したスプレー現像を行う。この現像処理により、フォトレジスト９ａの例えば上部１／３程度の厚さにレジストパターン１０ａを形成する。
次に、図５（ｂ）に示すように、引続く第２回目の現像処理として、上記フォトレジスト９ａにＰＥＢ処理を行う。そして、再度、第１又は２の実施形態に説明したスプレー現像を行う。この第２回目の現像処理により、フォトレジスト９ｂの上部２／３程度の厚さにレジストパターン１０ｂが形成される。
最後に、図５（ｃ）に示すように、第３回目の現像処理として、上記フォトレジスト９ｂにＰＥＢ処理を行い、第１又は２の実施形態に説明したスプレー現像を行う。この第３回目の現像処理により、最終的に所望のレジストパターン１０が形成される。なお、上記現像処理の回数は、フォトレジストの厚さ、種類あるいはレジストパターンの寸法等に合わせて適宜に決められる。

上述したように、複数回の現像処理を連続的に行うことにより、最終できあがりのレジストパターン１０断面のテーパ形状が抑制され、垂直形状に近いレジストパターンが形成できるようになる。これは、現像処理を複数回に分けＰＥＢ処理もそれに合わせて複数回に分けることにより、フォトレジストに形成されている上記潜像中の例えば酸の拡散を制御しフォトレジストの見かけ感度を後調整して、アルカリ現像液による現像後のレジストパターン形状を制御するものである。このような手法において、たとえば、複数回の後半の現像処理におけるＰＥＢ温度を高くし上記酸の拡散を促進させることで、レジストパターンの裾引きが簡便に防止できるようになり、しかも、微細なレジストパターンが極めて容易に形成できるようになる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。

たとえば、上記の第１の実施形態で説明した温度制御部材３の角部に、第２の実施形態で説明した貯留壁８を設け、第1の実施形態と第2の実施形態を組み合わせてガラス基板１を現像処理する方法であってもよい。

上記フォトレジストはポジ型レジストあるいはネガ型レジストどちらであってもよい。また、フォトレジストへのパターンの露光転写は、ＥＢの他に紫外光、エキシマレーザ光により行ってもよい。

最後に、本発明は、基板上に感光性絶縁膜を形成し、その絶縁膜にパターンの露光転写をして所望の潜像を形成し、その絶縁膜の現像を通して該絶縁膜に所望パターンを形成する場合にも同様に適用できることに言及しておく。

本発明の実施の形態１にかかる現像処理方法を示す縦断面図である。 現像処理をするガラス基板が載置される温度制御部材の平面図である。 本発明の実施の形態２にかかる現像処理方法を示す側面図である。 実施の形態２の現像処理方法を示す平面図である。 複数回の現像処理によるレジストパターン形成の工程別断面図である。 従来の技術にかかる現像処理方法を示す縦断面図である。

符号の説明

１ ガラス基板
２ スピン・ステージ
３ 温度制御部材
４ 回転軸
５ 現像液ノズル
６ 現像液
７，７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｎ 発熱体
８，８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈ 貯留壁
９ａ、９ｂ フォトレジスト
１０，１０ａ、１０ｂ レジストパターン

Claims (5)

1. 基板を回転させながらノズルから前記基板上に現像液を供給するフォトレジストのスプレー現像において、
   前記基板の裏面に温度制御部材を配置し、前記基板上における前記現像液の面内温度分布を前記温度制御部材により制御することを特徴とする現像処理方法。
2. 前記温度制御部材は、それぞれに温度制御される複数の発熱体により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の現像処理方法。
3. 基板を回転させながらノズルから前記基板上に現像液を供給するフォトレジストのスプレー現像において、
   平面形状が矩形となる前記基板表面の４隅の角部に前記現像液を溜める貯留壁を配置することを特徴とする現像処理方法。
4. 前記貯留壁は、前記基板が載置される回転ステージあるいは前記温度制御部材に固定して取り付けられることを特徴とする請求項３に記載の現像処理方法。
5. レジスト層を形成した基板にパターン露光を施す工程と、
   前記パターン露光を施した前記基板にＰＥＢ処理を行い、続いて、前記レジスト層を現像処理するステップを複数回繰り返してレジストパターンを形成する工程を備えたことを特徴とする現像処理方法。
   
   

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