JP2011077120A - レジスト膜現像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】好適にレジスト膜を現像することの出来るレジスト膜現像方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、基板上に形成されたレジスト膜を所定パターンに露光した後、現像液を用いて現像を行なうレジスト膜現像方法において、第１の現像液がレジスト膜に接する第１現像工程と、第２の現像液がレジスト膜に接する第２現像工程と、を備え、前記第２の現像液は、前記第１の現像液と比較して低濃度の現像液であることを特徴とするレジスト膜現像方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、レジスト膜を現像してレジストパターンを現出させるレジスト膜現像方法に関する。

例えば半導体製造プロセス中のフォトリソグラフィ工程で使用される露光転写用のフォトマスクを作製するためのレジストパターニング工程においては、フォトマスクブランクの表面にレジスト膜を形成するレジストコート処理と、レジストコート後のフォトマスクブランク上のレジスト膜に対して露光処理を行った後に当該レジスト膜を現像する現像処理とが行われている。

微細化が進むにつれて、現像処理においては、微細なレジストパターンを形成するために、レジストに対してよりソフトに現像液を盛ることができて、レジストに対する物理的なインパクトが少ないパドル現像が用いられてきた。

この現像処理においては、所定のパターンが露光され、ポストエクスポージャーベーク（ＰＥＢ）処理および冷却処理された基板が、パドル現像処理ユニットに搬入され、スピンチャックに装着される。その後、現像液供給ノズルから現像液が供給されて、フォトマスクブランク基板の全面に液盛りされ、現像液パドルが形成される。この現像液パドルが形成された状態で所定時間静止されて、自然対流により現像処理が進行する。その後、基板がスピンチャックにより回転されて現像液が振り切られ、次いで、洗浄液供給ノズルからリンス液が吐出されて基板上に残存する現像液が洗い流される。最後に、スピンチャックが高速で回転され、基板上に残存する現像液およびリンス液が吹き飛ばされて基板が乾燥される。これにより、一連の現像処理が終了する。

また、さらなる微細化への対応やパターン線幅の均一性を向上のために、パドル形成の際に、現像液の液流制御や現像液中に添加物を加える等の検討もなされている（例えば、特許文献１又は特許文献２を参照）。

特開２００６−０６００８４号公報 特許第３３９３０８２号

しかしながら、上述したような従来のパドル現像方法の場合には、基板上に現像液パドルを形成する際に、液盛り時の気泡の巻き込み等によりマイクロバブルが形成され、その結果、現像欠陥が発生しやすくなる。
また、レジストに対し、ノズル構造に起因する局所的かつ物理的なインパクト（例えば、現像液吐出口に依存して出来る、現像のムラなど）を完全に低減させることも難しく、パターン線幅の均一性が妨げられる原因となっている。

特に、化学増幅型レジストを用いる場合、化学増幅型レジストは表面に難溶化層を形成しやすく、該難溶化層は現像液に対する濡れ性が悪いことから、現像液が局所的に滞留し、現像されたパターン線幅の不均一が顕著になるという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、好適にレジスト膜を現像することの出来るレジスト膜現像方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態は、基板上に形成されたレジスト膜を所定パターンに露光した後、現像液を用いて現像を行なうレジスト膜現像方法において、第１の現像液がレジスト膜に接する第１現像工程と、第２の現像液がレジスト膜に接する第２現像工程と、を備え、前記第２の現像液は、前記第１の現像液と比較して低濃度の現像液であることを特徴とするレジスト膜現像方法である。

また、更に、前記第１の現像液がレジスト膜に接する第１現像工程と、前記第２の現像液がレジスト膜に接する第２現像工程と、を複数回行なってもよい。

また、前記第１現像工程にあたり、第１の現像液を供給後、基板回転と停止を交互に複数回繰り返し、前記第２現像工程にあたり、第２の現像液を供給後、基板回転と停止を交互に複数回繰り返してもよい。

本発明のレジスト膜現像方法によれば、第１の現像液がレジスト膜に接する第１現像工程と第２の現像液がレジスト膜に接する第２現像工程とを備えることにより、第１現像工程においてレジストの表面に付着したマイクロバブルは、第２現像工程による低濃度現像液の吐出を行うことにより除去することが出来る。このとき、第２現像工程に用いる現像液は第１現像工程に用いる第１の現像液と比較して低濃度の現像液であり、第２現像工程では第１現像工程と比較して現像の進行を抑制することで、効果的にマイクロバブルの除去を行なうことが出来る。よって、マイクロバブルの形成に起因する現像欠陥を抑えることができる。

また、第１現像工程と第２現像工程の複数回の現像液の塗布を行なうことから、現像液の流動性を高めて現像を進行させることが出来る。このため、基板全体で一括的に現像が進行し、現像の均一性が向上することから、パターン線幅の不均一を改善することが出来る。

また、前記第１現像工程および前記第２現像工程にあたり、基板回転と停止を交互に複数回繰り返すことが好ましい。
現像液の吐出を１回乃至複数回行なった後、基板の回転および停止を複数回繰り返すことによって、基板上の現像液が攪拌され、現像液の流動性を高めることが出来る。

本発明によれば、マイクロバブルの発生が抑制されるので現像欠陥のないレジストパターンが形成できる。また、レジスト膜の表面近傍において、現像液の流動性が向上することから、現像液のレジスト膜への濡れ性が改善され、線幅の均一性が向上したレジストパターンが形成される。

本発明の係わる現像装置の一例の概略構成を示す平面図である。 本発明の係わる現像装置の一例の概略構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。まず、この発明の実施形態において用いられる現像装置について説明する。図１および図２はこの現像装置を示す。ここで、図１は平面図、図２は断面図である。

図１および図２に示すように、この現像装置においては、現像を行うべき露光済みのレジストが形成された基板１を保持する基板チャック２が、現像カップ３内に設けられている。この基板チャック２は、モーター４により、その中心軸の周りに回転可能になっている。一方、この基板チャック２の上方には現像ノズルアーム５が設けられている。この現像ノズルアーム５は基板１と平行な面内でスキャンさせることが可能となっている。アーム５の先端には現像液を供給するための現像ノズル６が設けられている。この現像ノズル６は、角型基板の対角線長さとほぼ同一の幅を有しており、その底部に全幅にわたってスリット状もしくはそれに準じた形状の現像液吐出部が設けられている。現像ノズルアーム５を用いて、現像液を吐出しつつ、現像ノズル６スキャンさせることにより、基板上に現像液を塗布することができる。また、必要に応じて、現像ノズルを固定もしくはスキャンしながら、モーター４により基板チャック２を回転させて基板全面に現像液を広げることにより、塗布してもよい。また、現像ノズル６とは別に、リンス用の純水を供給するためのリンスノズル７が設けられている。

次に、本発明の第１の実施形態によるレジスト現像方法について説明する。この第１の実施形態によるレジスト現像方法においては、図１および図２に示す現像装置を用いて、次のようにしてレジストの現像を行う。

すなわち、まず、現像を行うべき露光済みのレジストが形成された基板１を基板チャック２に保持した後、基板１と平行な面内で現像ノズルアーム５を、例えば６５ｍｍ／ｓで動作させ、同時に現像液を現像ノズル６から、例えば１３００ｍｌ／ｍｉｎで吐出させつつスキャンする。このようにして１回目の現像液の塗布を行った後に、現像液ノズル６の動作と吐出を一旦停止する。

前記現像液には通常濃度の現像液を用いることも可能であるが、必要に応じて低濃度の現像液を用いることができる。また、前記ノズルアームのスキャンスピードと現像液吐出量は必要に応じて適切に設定する。

所定の時間経過後、１回目と同様に２回目の現像ノズルアーム動作と現像液吐出を行なって、現像ノズル６をスキャンする。この２回目の現像液塗布により、１回目の現像液の吐出による液盛り時に基板１上のレジストの表面に付着したマイクロバブルが基板１外に除去される。この後、現像液の吐出を停止する。所定の時間経過後、現像ノズルアーム５により現像ノズル６を基板１から外れた位置に移動させ、代わりに基板１上にリンスノズル７を位置させ、このリンスノズル７から基板１上に純水を供給するとともに、ウェハー１を例えば８００ｒｐｍの回転数で回転させ、現像を停止する。次に、リンスノズル７からの純水の供給を停止するとともに、基板１を例えば１０００ｒｐｍの回転数で回転させ、基板１上の純水を振り切る。この後、基板１の回転を停止する。以上により、レジストの現像工程が終了する。

前述のように１回目の塗布に低濃度現像液を用いた場合は、２回目の塗布には１回目よりも高濃度の現像液を用いることが望ましい。また、必要に応じて２回以上の複数回の塗布を行なっても良い。このように複数回塗布を行なう場合は、段階的に現像液の濃度を変化させても良い。その際、十分に現像が進行するまで段階的に現像液濃度変化させ、塗布回数も適切に設定することが必要である。
以上のようにしてレジストの現像を行ったところ、基板１枚当たりの現像欠陥は、従来数十個程度であったものが３個に減少した。また、現像の均一性も、２０％（３σ）向上した。

以上のように、この第１の実施形態によれば、基板上への現像液の吐出を２回乃至複数
回に分けて行っていることにより、１回目の現像液の吐出による液盛り時に基板１上のレジストの表面に付着したマイクロバブルを除去することができる。これによって、レジストの現像欠陥を抑えることができ、現像歩留まりの向上を図ることができる。また、複数回の液盛りにより現像液の流動性が高められ、基板全体で均一に現像が進行する。これによって線幅の均一性に優れたレジストパターン基板を作成することができる。さらには、現像初期の現像液の物理的なインパクトを低減することができ、微細なレジストパターンを形成することもできる。

次に、本発明の第２の実施形態によるレジスト現像方法について説明する。この第２の実施形態によるレジスト現像方法においては、図１および図２に示す現像装置を用いて、次のようにしてレジストの現像を行う。

すなわち、まず、現像を行うべき露光済みのレジストが形成された基板１を基板チャック２に保持した後、基板１と平行な面内で現像ノズルアーム５を例えば６５ｍｍ／ｓで動作させ、せ、同時に現像液を現像ノズル６から、例えば１３００ｍｌ／ｍｉｎで吐出させつつスキャンする。このようにして１回目の現像液の塗布を行った後に、現像液ノズル６の動作と吐出を一旦停止する。

前記現像液には通常濃度の現像液を用いることも可能であるが、必要に応じて低濃度の現像液を用いることができる。また、前記ノズルアームのスキャンスピードと現像液吐出量は適切に設定する必要がある。

所定の時間経過後、基板１を例えば１０ｒｐｍ／ｓの回転数で１．５ｓｅｃ間回転させた後、基板を停止させ、１回目と同様に２回目の現像ノズルアーム動作と現像液吐出を行なって、現像ノズル６をスキャンする。この基板回転と２回目の現像液塗布により、現像液の攪拌と１回目の現像液の吐出による液盛り時に基板１上のレジストの表面に付着したマイクロバブルの除去がなされる。この後、現像液の吐出を停止する。任意の時間経過後、現像ノズルアーム５により現像ノズル６を基板１から外れた位置に移動させ、代わりに基板１上にリンスノズル７を位置させ、このリンスノズル７から基板１上に純水を供給するとともに、基板１を例えば８００ｒｐｍの回転数で回転させ、現像を停止する。次に、リンスノズル７からの純水の供給を停止するとともに、基板１を例えば１０００ｒｐｍの回転数で回転させ、基板１上の純水を振り切る。この後、基板１の回転を停止する。以上により、レジストの現像工程が終了する。

上述の基板回転数と回転時間はあくまでも一例に過ぎず、これと異なる数値を用いても良い。また、前述のように１回目の塗布に低濃度現像液を用いた場合は、２回目の塗布には１回目よりも高濃度の現像液を用いることが望ましい。また、必要に応じて２回以上の複数回の塗布を行なっても良い。この場合、２回目以降の塗布前にも基板の回転と停止を実施することが望ましい。このように複数回塗布を行なう場合は、塗布回数毎段階的に現像液の濃度を変化させても良い。この場合、２回目以降の塗布前に基板回転をその際、十分に現像が進行するまで段階的に現像液濃度変化させる過程および塗布回数は任意に設定することが可能である。

以上のようにしてレジストの現像を行ったところ、基板１枚当たりの現像欠陥は、従来数十個程度であったものが１個に減少した。また、現像の均一性も、３０％（３σ）向上した。以上のように、この第１の実施形態によれば、基板上への現像液の吐出と基板回転および停止を２回乃至複数回に分けて行っていることにより、１回目の現像液の吐出による液盛り時に基板１上のレジストの表面に付着したマイクロバブルを除去することができる。これによって、レジストの現像欠陥を抑えることができ、現像歩留まりの向上を図ることができる。また、現像初期の現像液の物理的なインパクトを低減することができ、微
細なレジストパターンを形成することもできる。

以上のようにして、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、これと異なる数値を用いてもよい。また、本実施形態において用いられた図１および図２に示す現像装置においては、現像液吐出部がスリット状もしくはそれに準じた形状の現像ノズル６を想定しているが、これらと同様の効果を示す形態であれば、これ以外の形状であっても良い。

このように、本発明によれば、異なる濃度の現像液の供給を複数回行なうこと、あるいはこれに加えて、基板回転と停止を交互に行なうことにより、現像欠陥を抑制することができ、かつ線幅均一性に優れた微細なレジストパターンを形成することができる。

１、基板
２、基板チャック
３、現像カップ
４、モーター
５、ノズルアーム
６、現像ノズル
７、リンスノズル

Claims (3)

1. 基板上に形成されたレジスト膜を所定パターンに露光した後、現像液を用いて現像を行なうレジスト膜現像方法において、
   第１の現像液がレジスト膜に接する第１現像工程と、
   第２の現像液がレジスト膜に接する第２現像工程と、を備え、
   前記第２の現像液は、前記第１の現像液と比較して低濃度の現像液であること
   を特徴とするレジスト膜現像方法。
2. 更に、
   前記第１の現像液がレジスト膜に接する第１現像工程と、
   前記第２の現像液がレジスト膜に接する第２現像工程と、
   を複数回行なうこと
   を特徴とする請求項１に記載のレジスト膜現像方法。
3. 前記第１現像工程にあたり、第１の現像液を供給後、基板回転と停止を交互に複数回繰り返し、
   前記第２現像工程にあたり、第２の現像液を供給後、基板回転と停止を交互に複数回繰り返すこと、
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレジスト膜現像方法。

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