JP2013115274A - Method of manufacturing semiconductor device, development device, and semiconductor device - Google Patents

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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device which suitably removes reaction products produced through reaction between a photoresist and a developer in a short time without damaging a resist pattern in a development process of the photoresist formed on an organic antireflective film.SOLUTION: In a method of manufacturing a semiconductor device, a development process of a photoresist forms a resist pattern through: a first step of performing development using a developer and removal of the developer; and a second step of performing development using a developer and removal of the developer after the first process.

Description

本発明は、半導体装置の製造方法において、主に装置回路形成に用いられるフォトリソグラフィープロセスに関する。   The present invention relates to a photolithography process mainly used for forming a device circuit in a method for manufacturing a semiconductor device.

近年、携帯端末装置をはじめとして、電子機器の小型化、薄型化、軽量化の進展はめざましい。それに伴い、これらの電子機器へ搭載される半導体装置においても、より集積度の高いものが求められている。集積度の高い小型半導体装置は、通常、フォトリソグラフィー技術を用いて半導体基板上に回路パターンを転写し、被加工膜の除去(エッチング)及び不純物注入(イオン注入)を繰り返し行い製造される。   In recent years, the progress of downsizing, thinning, and weight reduction of electronic devices including portable terminal devices has been remarkable. Accordingly, semiconductor devices mounted on these electronic devices are also demanded to have a higher degree of integration. A highly integrated small semiconductor device is usually manufactured by transferring a circuit pattern onto a semiconductor substrate using a photolithographic technique, and repeatedly removing a film to be processed (etching) and implanting impurities (ion implantation).

半導体装置の製造では、配線の微細化に伴い、必要な半導体素子の寸法精度要求も厳しくなっている中、素子分離や多層配線による段差からの反射の影響や、被加工膜が露光光源波長に対し反射率が高い場合における定在波効果の影響が無視できない。そのため、被加工膜とフォトレジストとの間に反射防止膜を介在させて、光源からの入射波と反射波とを相殺することにより低反射化を実現させる方法が、広く利用されている。   In the manufacture of semiconductor devices, with the miniaturization of wiring, the required dimensional accuracy of required semiconductor elements has become stricter. The influence of reflection from steps due to element isolation and multilayer wiring, and the film to be processed at the wavelength of the exposure light source On the other hand, the influence of the standing wave effect when the reflectance is high cannot be ignored. Therefore, a method of realizing low reflection by interposing an antireflection film between the film to be processed and the photoresist and canceling the incident wave and the reflected wave from the light source is widely used.

反射防止膜の材料としては、SiON膜,SiN膜,TiN膜のようにプラズマCVDやスパッター技術により成膜する無機系反射防止膜と、有機溶媒に熱硬化剤や光吸収材料を混入させた有機反射防止膜(以下、有機BARC)が使用されている。   As the material of the antireflection film, an inorganic antireflection film formed by plasma CVD or sputtering technology such as a SiON film, a SiN film, or a TiN film, and an organic solvent in which a thermosetting agent or a light absorbing material is mixed in an organic solvent. An antireflection film (hereinafter, organic BARC) is used.

有機BARCは、その材料を露光設備における塗布型の現像装置に搭載できるので、反射防止膜を形成するにあたっての設備コストやスループットの面で有利である。しかしながら、有機BARCを使用する際にレジスト除去部に発生する欠陥が問題となっている。この欠陥について説明する。   Organic BARC is advantageous in terms of equipment cost and throughput in forming an antireflection film because its material can be mounted on a coating type developing device in an exposure equipment. However, when organic BARC is used, a defect generated in the resist removal portion is a problem. This defect will be described.

図4(a)〜(d)は、従来のフォトレジストの現像処理の過程を示す主要部の断面図である。露光によりフォトレジスト4に回路パターンの潜像が形成された後の現像処理における過程を示している。   4 (a) to 4 (d) are cross-sectional views of main parts showing the process of developing a conventional photoresist. A process in a development process after a latent image of a circuit pattern is formed on the photoresist 4 by exposure is shown.

スピンチャック7により固定された半導体基板1の被エッチング膜2上に、有機BARC3から成る下層、その上にフォトレジスト4が設けられている。まず、半導体基板1を回転しながら、アルカリ性の現像液5を現像液ノズル6からフォトレジスト4へ吐出する(図4(a))。現像が進むとフォトレジスト4が溶解して(図4(b))、レジストパターンが形成される。半導体基板1を回転しながら、リンス液ノズル10から純水を吐出して、現像を止める(図4(c))。   On the etching target film 2 of the semiconductor substrate 1 fixed by the spin chuck 7, a lower layer made of an organic BARC 3 is provided, and a photoresist 4 is provided thereon. First, an alkaline developer 5 is discharged from the developer nozzle 6 to the photoresist 4 while rotating the semiconductor substrate 1 (FIG. 4A). As development proceeds, the photoresist 4 is dissolved (FIG. 4B), and a resist pattern is formed. While rotating the semiconductor substrate 1, pure water is discharged from the rinse liquid nozzle 10 to stop development (FIG. 4C).

ここで、フォトレジスト4が溶解する過程では、現像液5とフォトレジスト4が反応して、高分子成分コロイドが形成されゲル化し、再固体化した反応生成物9が形成される(図4(b))。通常、反応生成物9は、図4(c)に示すように、純水8を用いた洗浄にて、半導体基板1から除去され、欠陥を引き起こすものにはならない。しかし、フォトレジスト4の下層に有機BARC3が用いられている場合、有機BARC3と反応生成物9との密着性が強く除去できず、図4(d)に示すように、有機BARC上の残留する。そのため、現像処理後の工程で行われるエッチングのマスク材となり、半導体装置の特性異常による歩留り低下の要因となっている。   Here, in the process in which the photoresist 4 is dissolved, the developer 5 and the photoresist 4 react to form a polymer component colloid, which gels and forms a solidified reaction product 9 (FIG. 4 ( b)). Usually, as shown in FIG. 4C, the reaction product 9 is removed from the semiconductor substrate 1 by cleaning with pure water 8 and does not cause defects. However, when the organic BARC 3 is used in the lower layer of the photoresist 4, the adhesion between the organic BARC 3 and the reaction product 9 cannot be strongly removed and remains on the organic BARC as shown in FIG. . Therefore, it becomes a mask material for etching performed in the process after the development process, and causes a decrease in yield due to abnormal characteristics of the semiconductor device.

特開2010−182826号公報JP 2010-182826 A 特開2005−210059号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-210059 特開2005−236106号公報JP-A-2005-236106 特開2004−335654号公報JP 2004-335654 A

ここで、半導体基板1上に残留した反応生成物9を除去するために、純水によるリンスを10時間程度延長すると効果はある。しかしながら、リンスの延長は、スループットが長くなることによる生産性の悪化や、フォトレジスト4で形成さレジストパターンの倒壊を招く要因になっている。また、現像後のエッチング工程における有機BARC3のエッチングの時間延長も効果がある。しかし、同じく有機膜であるフォトレジスト4とのエッチングスピードが等価であるため、有機BARC3のエッチングの時間延長すると、被エッチング膜2のエッチング時にレジストパターンは、無くなる、あるいは形状が悪化する。これにより、例えば配線等である被エッチング膜2の形状異常や、不純物注入不足による特性異常が引き起こされ、半導体装置の特性異常の原因となる。   Here, in order to remove the reaction product 9 remaining on the semiconductor substrate 1, it is effective to extend the rinse with pure water for about 10 hours. However, the extension of the rinsing is a factor that causes a deterioration in productivity due to an increase in throughput and a collapse of the resist pattern formed by the photoresist 4. Further, it is effective to extend the etching time of the organic BARC 3 in the etching process after development. However, since the etching speed is the same as that of the photoresist 4 which is also an organic film, if the etching time of the organic BARC 3 is extended, the resist pattern disappears or the shape deteriorates when the etched film 2 is etched. As a result, for example, a shape abnormality of the film to be etched 2 such as a wiring or a characteristic abnormality due to insufficient impurity implantation is caused, which causes a characteristic abnormality of the semiconductor device.

また、例えば、現像液の滴下及び純水による洗浄を複数回行うものがあるが(例えば特許文献1,2)、従来の技術において、反応生成物9を適切に効果的に除去できるものはない。   Further, for example, there are those in which the dropping of the developer and the cleaning with pure water are performed a plurality of times (for example, Patent Documents 1 and 2), but none of the conventional techniques can appropriately and effectively remove the reaction product 9. .

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、有機反射防止膜上のフォトレジストのリソグラフィー工程において、フォトレジストと現像液との反応で生じる反応生成物を、短時間でレジストパターンを損傷することなく適切に除去する方法等を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and the object thereof is a reaction product generated by a reaction between a photoresist and a developer in a lithography process of a photoresist on an organic antireflection film. Is to provide a method for properly removing the resist pattern in a short time without damaging the resist pattern.

本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記課題を解決するために、半導体基板上の有機材料からなる下層の上に形成されたフォトレジストに、露光処理及び現像処理を行ってレジストパターンを形成する半導体装置の製造方法において、前記現像処理は、現像液を用いた現像及び現像液の除去を行う第1工程と、当該第1工程の後に、現像液を用いた現像及び現像液の除去を行う第2工程と、を含み、前記第2の工程によって、上記レジストパターンを形成することを特徴としている。   In order to solve the above problems, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention forms a resist pattern by performing exposure processing and development processing on a photoresist formed on a lower layer made of an organic material on a semiconductor substrate. In the method of manufacturing a semiconductor device, the development process includes a first step of developing using a developer and removing the developer, and a developing step using the developer and removing the developer after the first step. And performing the second step, and forming the resist pattern by the second step.

上記方法によると、第1工程により、レジストパターンとなる部分以外のフォトレジストの大部分を取り除くことができる。そして、第2工程により、有機材料に付着されるフォトレジストと現像液との反応で生じた反応生成物を含む、レジストパターンとなる部分部の微細な不要部分を取り除くことができ、線幅を安定させて、レジストパターンを形成することができる。   According to the above method, most of the photoresist other than the portion that becomes the resist pattern can be removed by the first step. In the second step, a fine unnecessary portion of a portion that becomes a resist pattern including a reaction product generated by a reaction between the photoresist attached to the organic material and the developer can be removed, and the line width can be reduced. The resist pattern can be formed stably.

このように、現像液を用いた現像及び現像液の除去を、第1工程と第2工程とで2回行い、それぞれの工程での条件を適宜調整することで、短時間で、半導体装置の回路の寸法制御に不可欠である有機材料(有機反射防止膜)上のフォトレジストからなるレジストパターンを、高精細に形成することができる。また、レジストパターンを高精細に形成できるため、レジストパターン形成後の加工における形状異常を抑止することができる。よって、現像処理後のパターン精度が向上する。   As described above, the development using the developer and the removal of the developer are performed twice in the first step and the second step, and the conditions in each step are appropriately adjusted, so that the semiconductor device can be manufactured in a short time. A resist pattern made of a photoresist on an organic material (organic antireflection film) which is indispensable for circuit dimension control can be formed with high definition. In addition, since the resist pattern can be formed with high definition, it is possible to suppress shape abnormality in processing after the resist pattern is formed. Therefore, the pattern accuracy after the development process is improved.

よって、上記方法によると、フォトレジストと現像液との反応で生じる反応生成物を、短時間でレジストパターンを損傷することなく適切に除去することができる。引いては、特性異常が抑制された高性能の半導体装置を、生産能力を落とさず、歩留まりよく製造することができる。   Therefore, according to the above method, the reaction product generated by the reaction between the photoresist and the developer can be appropriately removed in a short time without damaging the resist pattern. As a result, a high-performance semiconductor device in which characteristic abnormality is suppressed can be manufactured with a high yield without reducing the production capacity.

また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記方法に加え、前記第1工程での現像時間は、前記フォトレジストの溶解が開始されてから溶解が当該フォトレジストと前記有機材料との界面に到達するまでの時間である到達時間に、当該到達時間の−50%から100%の範囲であるオーバー時間を、加えた時間であってもよい。   In addition to the above method, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention may be such that the development time in the first step is an interface between the photoresist and the organic material after the dissolution of the photoresist is started. It may be a time obtained by adding an over time that is in a range of −50% to 100% of the arrival time to the arrival time that is a time until the time reaches the time.

現像時間が多いとフォトレジストの溶解が進み過ぎ、精度のよいレジストパターンが形成できない。反対に現像時間が足りなくても、精度のよいレジストパターンを形成できない。しかし、上記方法によると、第1工程での現像時間が、上記到達時間に、到達時間の−50%から100%の範囲であるオーバー時間を、加えた時間であるため、過不足の少ない現像を行うことができる。よって、精度のよいレジストパターンを形成することができる。   If the development time is long, the dissolution of the photoresist is too advanced, and a highly accurate resist pattern cannot be formed. On the contrary, a resist pattern with high accuracy cannot be formed even if the development time is insufficient. However, according to the above method, the development time in the first step is the time obtained by adding the over time in the range of −50% to 100% of the arrival time to the arrival time. It can be performed. Therefore, a highly accurate resist pattern can be formed.

また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記方法に加え、前記第1工程での前記現像液の除去を、前記半導体基板を500rpm以上の回転数で回転させながら前記フォトレジスト上に純水を10秒以上吐出することで行ってもよい。   In addition to the above-described method, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention may be performed by removing the developer in the first step on the photoresist while rotating the semiconductor substrate at a rotation speed of 500 rpm or more. You may carry out by discharging water for 10 seconds or more.

上記方法によると、現像液の除去を、半導体基板を500rpm以上の回転数で回転させながらフォトレジスト上に純水を10秒以上吐出することで、純水を半導体基板全体に満遍なく行渡らせることができ、効果的に現像液による溶解を止めることができる。そのため、効果的に第1工程での現像を行うことができ、反応生成物に起因する不具合の抑制に寄与できる。   According to the above method, the developer is removed by discharging pure water over the entire semiconductor substrate by discharging the pure water onto the photoresist for 10 seconds or more while rotating the semiconductor substrate at a rotation speed of 500 rpm or more. And dissolution by the developer can be effectively stopped. Therefore, the development in the first step can be performed effectively, which can contribute to the suppression of problems caused by the reaction product.

また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記方法に加え、第1工程での現像では、前記半導体基板を1000rpm以上の回転数で回転させながら前記フォトレジスト上に前記現像液を吐出し、その後、前記現像液が前記フォトレジスト上に保持される回転数以下で前記半導体基板を回転させる、あるいは回転を停止させてもよい。   In addition to the above method, the semiconductor device manufacturing method according to the present invention, in the development in the first step, discharges the developer onto the photoresist while rotating the semiconductor substrate at a rotation speed of 1000 rpm or more. Thereafter, the semiconductor substrate may be rotated at a rotation speed equal to or lower than the number of rotations at which the developer is held on the photoresist, or the rotation may be stopped.

上記方法によると、1000rpm以上の回転数で回転させながらフォトレジスト上に現像液を吐出することで、現像液をフォトレジスト上に満遍なく行渡らせることができる。その後回転数を下げる、または回転を停止することで、現像を進行させる。そのため、効果的に第1工程での現像を行うことができ、反応生成物に起因する不具合の抑制に寄与できる。   According to the above method, the developer can be uniformly distributed on the photoresist by discharging the developer onto the photoresist while rotating at a rotation speed of 1000 rpm or more. Thereafter, the development is advanced by lowering the rotation speed or stopping the rotation. Therefore, the development in the first step can be performed effectively, which can contribute to the suppression of problems caused by the reaction product.

また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記方法に加え、前記第2工程での前記現像液の除去を、前記半導体基板を500rpm以上の回転数で回転させながら前記フォトレジスト上に純水を30秒以上吐出することで行ってもよい。この条件にて第2工程での現像液の除去を行うのが、反応生成物を、短時間でレジストパターンを損傷することなく除去するのに好ましい。   In addition to the above-described method, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention may be performed by removing the developer in the second step on the photoresist while rotating the semiconductor substrate at a rotation speed of 500 rpm or more. You may carry out by discharging water for 30 seconds or more. It is preferable to remove the developer in the second step under these conditions in order to remove the reaction product in a short time without damaging the resist pattern.

また、本発明に係る現像装置は、上記課題を解決するために、当該フォトレジストを現像する現像装置において、現像液を吐出する現像液ノズルと、前記現像液ノズルを前記フォトレジスト上に移動させる移動アームと、前記現像液を除去するためのリンス液を吐出するリンス液ノズルと、を備え、前記リンス液ノズルは、前記移動アームに設置され、前記現像液ノズルと共に前記フォトレジスト上に移動されることを特徴としている。   In order to solve the above problems, a developing device according to the present invention moves a developer nozzle for discharging a developer and the developer nozzle onto the photoresist in the developing device for developing the photoresist. A moving arm and a rinsing liquid nozzle that discharges a rinsing liquid for removing the developing solution, and the rinsing liquid nozzle is installed on the moving arm and is moved onto the photoresist together with the developing solution nozzle. It is characterized by that.

フォトレジストと現像液との反応で生じる反応生成物を除去するには、現像液を用いた現像及び現像液の除去を、2回行うことが効果的であり、現像と現像液の除去の時間制御を細かく行うのが好ましい。そこで、上記構成によれば、現像液ノズル移動アームにて、現像液ノズルとリンス液ノズルとを共にフォトレジスト上に移動できるため、現像後のリンス液による洗浄をすばやく行う、つまり現像時間を細かく制御できる。よって、上記構成によると、本発明に係る半導体装置の製造方法に用いることのできる現像装置を提供することができる。つまり、上記構成の現像装置を用いることで、フォトレジストと現像液との反応で生じる反応生成物を、短時間でレジストパターンを損傷することなく適切に除去することができる。   In order to remove the reaction product generated by the reaction between the photoresist and the developer, it is effective to perform the development using the developer and the removal of the developer twice, and the time for the development and the removal of the developer is effective. It is preferable to carry out fine control. Therefore, according to the above configuration, both the developer nozzle and the rinse liquid nozzle can be moved onto the photoresist by the developer nozzle moving arm, so that cleaning with the rinse liquid after development is performed quickly, that is, the development time is finely adjusted. Can be controlled. Therefore, according to the said structure, the image development apparatus which can be used for the manufacturing method of the semiconductor device concerning this invention can be provided. That is, by using the developing device having the above-described configuration, a reaction product generated by the reaction between the photoresist and the developer can be appropriately removed in a short time without damaging the resist pattern.

本発明に係る半導体装置は、上記本発明に係る半導体装置の製造方法によって製造されたことを特徴としている。   A semiconductor device according to the present invention is manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

上記構成によると、特性異常が抑制された高性能の半導体装置を提供することができる。   According to the above configuration, a high-performance semiconductor device in which characteristic abnormality is suppressed can be provided.

本発明の半導体装置の製造方法では、以上のように、前記現像処理は、現像液を用いた現像及び現像液の除去を行う第1工程と、当該第1工程の後に、現像液を用いた現像及び現像液の除去を行う第2工程と、を含み、前記第2の工程によって、上記レジストパターンを形成する。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, as described above, the development processing uses a developer using a developer and a developer after the first step of developing and removing the developer. A second step of developing and removing the developer, and the resist pattern is formed by the second step.

上記方法によると、第1工程により、レジストパターンとなる部分以外のフォトレジストの大部分を取り除くことができる。そして、第2工程により、有機材料に付着されるフォトレジストと現像液との反応で生じた反応生成物を含む、レジストパターンとなる部分部の微細な不要部分を取り除くことができ、線幅を安定させて、レジストパターンを形成することができる。   According to the above method, most of the photoresist other than the portion that becomes the resist pattern can be removed by the first step. In the second step, a fine unnecessary portion of a portion that becomes a resist pattern including a reaction product generated by a reaction between the photoresist attached to the organic material and the developer can be removed, and the line width can be reduced. The resist pattern can be formed stably.

このように、現像液を用いた現像及び現像液の除去を、第1工程と第2工程とで2回行い、それぞれの工程での条件を適宜調整することで、短時間で、半導体装置の回路の寸法制御に不可欠である有機材料上のフォトレジストからなるレジストパターンを、高精細に形成することができる。また、レジストパターンを高精細に形成できるため、レジストパターン形成後の加工における形状異常を抑止することができる。よって、現像処理後のパターン精度が向上する。   As described above, the development using the developer and the removal of the developer are performed twice in the first step and the second step, and the conditions in each step are appropriately adjusted, so that the semiconductor device can be manufactured in a short time. A resist pattern made of a photoresist on an organic material, which is indispensable for circuit dimension control, can be formed with high definition. In addition, since the resist pattern can be formed with high definition, it is possible to suppress shape abnormality in processing after the resist pattern is formed. Therefore, the pattern accuracy after the development process is improved.

よって、上記方法によると、フォトレジストと現像液との反応で生じる反応生成物を、短時間でレジストパターンを損傷することなく適切に除去することができる。引いては、特性異常が抑制された高性能の半導体装置を、生産能力を落とさず、歩留まりよく製造することができる。   Therefore, according to the above method, the reaction product generated by the reaction between the photoresist and the developer can be appropriately removed in a short time without damaging the resist pattern. As a result, a high-performance semiconductor device in which characteristic abnormality is suppressed can be manufactured with a high yield without reducing the production capacity.

本実施形態の半導体装置の製造方法の各工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows each process of the manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment. (a)は、本実施形態の現像装置の概略を示す平面図であり、(b)は、本実施形態の現像装置の有する現像液移動アームおよび各ノズルの概略を示す断面図である。FIG. 2A is a plan view illustrating an outline of the developing device of the present embodiment, and FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating an outline of a developer moving arm and each nozzle included in the developing device of the present embodiment. (a)は、レジストパターンのスペース幅と欠陥数との関係を示すグラフであり、(b)は、現像時間と、反応生成物9が起因となる欠陥数の関係を示すグラフであり、(c)は、現像時間のオーバー量と欠陥数の関係を示すグラフであり、(d)は、液もり時の半導体基板の回転数と欠陥数の関係を示すグラフであり、(e)半導体基板の回転数を変化させた場合の、純水の吐出時間と欠陥数との関係を示すグラフである。(A) is a graph showing the relationship between the space width of the resist pattern and the number of defects, (b) is a graph showing the relationship between the development time and the number of defects caused by the reaction product 9, c) is a graph showing the relationship between the amount of development time over and the number of defects; (d) is a graph showing the relationship between the number of rotations of the semiconductor substrate and the number of defects during liquid immersion; and (e) the semiconductor substrate. It is a graph which shows the relationship between the discharge time of a pure water, and the number of defects when changing the rotation speed of this. (a)〜(d)は、従来のフォトレジストの現像処理の過程を示す主要部の断面図である。(A)-(d) is sectional drawing of the principal part which shows the process of the development processing of the conventional photoresist. 従来の現像装置の概略を示す上面図である。It is a top view which shows the outline of the conventional developing device.

本発明の実施形態について図1〜図4に基づいて説明すれば以下の通りである。   The embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

(半導体装置の製造方法)
本実施形態の半導体装置の製造方法における現像処理フローを図1に示す。SiやGaAs等からなる半導体基板1上に、有機BARC(有機材料)3を下層にして形成されたフォトレジスト4の、露光処理後、まず、ステップ1(S1)では、フォトレジスト4上に現像液を塗布する現像液もりを行う(図4(a)参照)。S1は1回目の現像液もりである。
(Method for manufacturing semiconductor device)
FIG. 1 shows a development processing flow in the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment. After the exposure processing of the photoresist 4 formed on the semiconductor substrate 1 made of Si, GaAs or the like with the organic BARC (organic material) 3 as a lower layer, first, development is performed on the photoresist 4 in Step 1 (S1). A developer solution for applying the solution is applied (see FIG. 4A). S1 is the first developer solution.

次に、S2では、現像液5をフォトレジスト4上に保持させて現像を行う(図4(b)参照)。S2は、1回目の現像である。そしてS3では、フォトレジスト4上の現像液5をリンス液を用いて除去する。リンス液には純水8を用いるのが好ましい。S3は1回目の現像液除去である。これら、S1からS3の処理を第1工程とする。   Next, in S2, development is performed while the developer 5 is held on the photoresist 4 (see FIG. 4B). S2 is the first development. In S3, the developing solution 5 on the photoresist 4 is removed using a rinsing solution. It is preferable to use pure water 8 as the rinse liquid. S3 is the first developer removal. These processes from S1 to S3 are defined as a first step.

第1工程の後、S4で、さらにフォトレジスト4上に、現像液を塗布する現像液もりを行う。S4は2回目の現像液もりである。そして、S5で現像を行い、S6で現像液5をリンス液を用いて除去する。リンス液には純水8を用いるのが好ましい。S5は2回目の現像であり、S6は2回目の現像液除去である。これら、S4からS6の処理を第2工程とする。第2工程の後、S7で半導体基板1を回転して乾燥させる。   After the first step, in step S4, a developer solution for applying a developer solution is further applied on the photoresist 4. S4 is the second developer solution. In step S5, development is performed, and in step S6, the developer 5 is removed using a rinse solution. It is preferable to use pure water 8 as the rinse liquid. S5 is the second development, and S6 is the second developer removal. These processes from S4 to S6 are defined as a second step. After the second step, the semiconductor substrate 1 is rotated and dried in S7.

このように、本実施形態では、現像液を用いた現像(S1及びS2)及び現像液除去(S3)を行う第1工程と、第1工程の後に、現像液を用いた現像(S1及びS5)及び現像液除去(S6)を行う第2工程と、を含んでいる。   As described above, in this embodiment, the first step of performing development (S1 and S2) using the developer and the developer removal (S3), and the development using the developer (S1 and S5) after the first step. And a second step of performing developer removal (S6).

ここで、フォトレジストは、ポジ型あるいはネガ型どちらであってもよい。また、例えば、KrFエキシマレーザ用フォトレジストであっても、ArFエキシマレーザ用フォトレジストであってよい。露光光源に応じたものを用意すればよい。   Here, the photoresist may be either a positive type or a negative type. Further, for example, it may be a KrF excimer laser photoresist or an ArF excimer laser photoresist. What is necessary is just to prepare for an exposure light source.

有機BARCは、現像液に溶解しない性質であり、有機溶媒に熱硬化剤や光吸収材料を混入させて形成されている。   Organic BARC does not dissolve in a developer and is formed by mixing a thermosetting agent or a light absorbing material in an organic solvent.

ここで、第1工程で用いる現像液と第2工程で用いる現像液は、同じアルカリ性現像液で、同じ温度で用いるのがよい。ただし、異なるアルカリ性現像液を用いてもよい。   Here, the developer used in the first step and the developer used in the second step are preferably the same alkaline developer and used at the same temperature. However, a different alkaline developer may be used.

本実施形態では、第1工程により、レジストパターンになる部分以外のフォトレジスト4の大部分を取り除くことができる。そして、第2工程により、有機BARC3に付着されるフォトレジスト4と現像液5との反応で生じた反応生成物9を含む、レジストパターンにおける微細な不要部分を取り除くことができ、線幅を安定させて、レジストパターンを形成することができる。なお、従来は現像及び現像液除去(純水洗浄)は1回行って、レジストパターンを形成していた。   In the present embodiment, most of the photoresist 4 other than the portion that becomes the resist pattern can be removed by the first step. In the second step, fine unnecessary portions in the resist pattern including the reaction product 9 generated by the reaction between the photoresist 4 attached to the organic BARC 3 and the developing solution 5 can be removed, and the line width is stabilized. Thus, a resist pattern can be formed. Conventionally, development and developer removal (cleaning with pure water) are performed once to form a resist pattern.

上記のように、本実施形態では、現像液5を用いた現像及び現像液5の除去を、第1工程と第2工程とで2回行うことにより、短時間で、半導体装置の回路の寸法制御に不可欠である有機BARC3上のフォトレジスト4からなるレジストパターンを、高精細に形成することができる。また、フォトレジスト4を高精細に形成できるため、レジストパターン形成後の加工における形状異常を抑止することができる。よって、現像処理後のパターン精度が向上する。   As described above, in this embodiment, the development of the developer 5 and the removal of the developer 5 are performed twice in the first step and the second step, so that the circuit dimensions of the semiconductor device can be obtained in a short time. A resist pattern made of the photoresist 4 on the organic BARC 3 that is indispensable for control can be formed with high definition. Moreover, since the photoresist 4 can be formed with high definition, it is possible to suppress shape abnormality in processing after the formation of the resist pattern. Therefore, the pattern accuracy after the development process is improved.

よって、本実施形態の半導体装置の製造方法によると、フォトレジスト4と現像液5との反応で生じる反応生成物9を、短時間でレジストパターンを損傷することなく適切に除去することができる。引いては、特性異常が抑制された高性能の半導体装置を、生産能力を落とさず、歩留まりよく製造することができる。   Therefore, according to the manufacturing method of the semiconductor device of the present embodiment, the reaction product 9 generated by the reaction between the photoresist 4 and the developer 5 can be appropriately removed in a short time without damaging the resist pattern. As a result, a high-performance semiconductor device in which characteristic abnormality is suppressed can be manufactured with a high yield without reducing the production capacity.

また、後述の実施例から分かるように、第1工程での現像時間、つまり、S1およびS2に要する時間は、現像液5の液もりを行うことでフォトレジスト4の溶解が開始されてから、溶解がフォトレジスト4と有機BARC3との界面に到達するまでの時間である到達時間に、到達時間の−50%から100%の範囲であるオーバー時間を、加えた時間であるのが好ましい。   Further, as can be seen from the examples described later, the development time in the first step, that is, the time required for S1 and S2, is the time when the dissolution of the photoresist 4 is started by spilling the developer 5. It is preferable to add the over time which is in the range of −50% to 100% of the arrival time to the arrival time which is the time until dissolution reaches the interface between the photoresist 4 and the organic BARC 3.

現像時間が多いとフォトレジスト4の溶解が進み過ぎ、精度のよいレジストパターンが形成できない。反対に現像時間が足りなくても、精度のよいレジストパターンを形成できない。しかし、第1工程での現像時間が、到達時間に、到達時間の−50%から100%の範囲であるオーバー時間を、加えた時間であると、過不足の少ない現像を行うことができる。よって、精度のよいレジストパターンを形成することができる。   If the development time is long, the dissolution of the photoresist 4 proceeds excessively, and a highly accurate resist pattern cannot be formed. On the contrary, a resist pattern with high accuracy cannot be formed even if the development time is insufficient. However, when the development time in the first step is the time obtained by adding the overtime that is in the range of −50% to 100% of the arrival time to the arrival time, it is possible to perform development with little excess or shortage. Therefore, a highly accurate resist pattern can be formed.

また、後述の実施例から分かるように、第1工程での現像液5の除去(S3)を、半導体基板1を500rpm以上の回転数で回転させながらフォトレジスト4上に純水を10秒以上吐出することで行うのが好ましい。   Further, as can be seen from the examples described later, the removal of the developer 5 in the first step (S3) is performed by adding pure water to the photoresist 4 for 10 seconds or more while rotating the semiconductor substrate 1 at a rotation speed of 500 rpm or more. It is preferable to carry out by discharging.

S3をこのように行うことで、純水を半導体基板1全体に満遍なく行渡らせることができ、効果的に現像液5による現像(溶解)を止めることができる。そのため、効果的に1回目の現像を行うことができ、反応生成物9に起因する不具合の抑制に寄与できる。   By performing S3 in this way, pure water can be evenly distributed over the entire semiconductor substrate 1, and development (dissolution) by the developer 5 can be effectively stopped. Therefore, the first development can be performed effectively, which can contribute to the suppression of problems caused by the reaction product 9.

また、後述の実施例から分かるように、第1工程では、S1において、半導体基板1を1000rpm以上の回転数で回転させながらフォトレジスト4上に現像液5を吐出し、その後、0.5秒から2秒の間、半導体基板1を30rpmから200rpmの回転数で回転させながらフォトレジスト4上に現像液5を吐出するのが好ましい。S2では、現像液5がフォトレジスト4上に保持される回転数以下で半導体基板1を回転(あるいは回転を停止)するのが好ましい。S1を上記のように行うことで、現像液5をフォトレジスト4上に満遍なく行渡らせることができる。そして、S2では回転数を下げる、または回転を停止することで、現像を進行させる。そのため、効果的に第1工程での現像を行うことができ、反応生成物9に起因する不具合の抑制に寄与できる。   Further, as can be seen from the examples described later, in the first step, in S1, the developer 5 is discharged onto the photoresist 4 while rotating the semiconductor substrate 1 at a rotation speed of 1000 rpm or more, and then 0.5 seconds. It is preferable to discharge the developer 5 onto the photoresist 4 while rotating the semiconductor substrate 1 at a rotation speed of 30 rpm to 200 rpm for 2 seconds from 1 second. In S <b> 2, the semiconductor substrate 1 is preferably rotated (or stopped) at a rotation speed equal to or lower than that at which the developer 5 is held on the photoresist 4. By performing S1 as described above, the developer 5 can be evenly distributed over the photoresist 4. In S2, the development proceeds by lowering the rotation speed or stopping the rotation. Therefore, development in the first step can be performed effectively, which can contribute to the suppression of problems caused by the reaction product 9.

第1工程および第2工程での総現像時間は30秒以上が望ましい。この総現像時間であると線幅制御を好適に行うことができる。現像時間とは、本実施形態では、液もりの開始から現像液5の除去(純水洗浄)の開始直前までの時間を指す。よって、上記総現像時間とは、S1+S2+S4+S5に要する時間である。   The total development time in the first step and the second step is desirably 30 seconds or more. Line width control can be suitably performed when the total development time is reached. In the present embodiment, the development time refers to the time from the start of liquid fog to the start of the removal of the developer 5 (pure water cleaning). Therefore, the total development time is the time required for S1 + S2 + S4 + S5.

また、第2工程での現像時の回転数は500rpmが好ましい。また、第2工程での純水リンスの時間は、例えば、回転数500rpmで、60秒以上行えば、反応生成物9が好適に除去できる。   Further, the rotation speed during development in the second step is preferably 500 rpm. Moreover, if the pure water rinse time in the second step is, for example, at a rotation speed of 500 rpm for 60 seconds or longer, the reaction product 9 can be suitably removed.

また後述の実施例から分かるように、S4では、半導体基板1を、60rpm以上の回転数で回転させながら、例えば1秒(0.7秒でもよい)前記フォトレジスト4上に現像液5を吐出するのが好ましい。そして、S5では、現像液5がフォトレジスト4上に保持される回転数以下で半導体基板1を回転させる、あるいは回転を停止させるのが好ましい。さらに、S6の、現像液の除去を、半導体基板1を500rpm以上の回転数で回転させながらフォトレジスト4上に純水を30秒以上吐出するのが好ましい。これらの条件にて第2工程(S4〜S6)を行うのが、反応生成物を、短時間でレジストパターンを損傷することなく除去するのに好ましい。   Further, as can be seen from the examples described later, in S4, the developer 5 is discharged onto the photoresist 4, for example, for 1 second (or 0.7 seconds) while rotating the semiconductor substrate 1 at a rotation speed of 60 rpm or more. It is preferable to do this. In S5, it is preferable to rotate the semiconductor substrate 1 at a rotation speed equal to or lower than the number of rotations at which the developer 5 is held on the photoresist 4, or to stop the rotation. Further, it is preferable that pure water is discharged on the photoresist 4 for 30 seconds or more while the semiconductor substrate 1 is rotated at a rotation speed of 500 rpm or more for the removal of the developer in S6. Performing the second step (S4 to S6) under these conditions is preferable for removing the reaction product in a short time without damaging the resist pattern.

本実施形態の半導体装置の製造方法により製造された半導体装置は、高精細のレジストパターンを用いて形成されるため、特性異常が抑制された高性能の半導体装置となる。   Since the semiconductor device manufactured by the semiconductor device manufacturing method of this embodiment is formed using a high-definition resist pattern, it becomes a high-performance semiconductor device in which characteristic abnormality is suppressed.

(現像装置の構成)
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法で用いる現像装置の構成について説明する。
(Configuration of developing device)
Next, the configuration of the developing device used in the method for manufacturing a semiconductor device of this embodiment will be described.

図2(a)に示すように、本実施形態の現像装置20は、現像液を吐出する現像液ノズル6と、現像液を洗浄するリンス液を吐出するリンス液ノズル16とが、同じ現像液ノズル移動アーム15に設置され、共に、現像液ノズル移動アーム15によって半導体基板12(半導体基板1)上に移動される。なお、現像液ノズル移動アーム15の固定位置(半導体基板12上に移動する前の位置)には、図2(b)に示すように、各液体のドレインである現像液ドレイン部17、リンスドレイン部18が備えられている。   As shown in FIG. 2A, in the developing device 20 of the present embodiment, the developing solution nozzle 6 that discharges the developing solution and the rinsing solution nozzle 16 that discharges the rinsing solution that cleans the developing solution are the same developing solution. It is installed on the nozzle moving arm 15, and both are moved onto the semiconductor substrate 12 (semiconductor substrate 1) by the developer nozzle moving arm 15. As shown in FIG. 2B, the developer nozzle moving arm 15 is fixed at a fixed position (position before moving onto the semiconductor substrate 12), as shown in FIG. 2B. A portion 18 is provided.

また、現像装置20は、半導体基板12の下に設置され、排出液を受け取る現像処理カップ11を有している。現像処理カップ11内で、半導体基板12は、スピンチャックにより回転可能に固定される。スピンチャックは、回転軸、そして回転軸を回転させるモータに接続されている。制御部によりこのモータを制御して、回転軸の回転数、すなわち、半導体基板12の回転数を調整できるようになっている。   Further, the developing device 20 has a developing cup 11 that is installed under the semiconductor substrate 12 and receives the discharged liquid. Within the development cup 11, the semiconductor substrate 12 is rotatably fixed by a spin chuck. The spin chuck is connected to a rotating shaft and a motor that rotates the rotating shaft. The motor is controlled by the control unit so that the rotational speed of the rotating shaft, that is, the rotational speed of the semiconductor substrate 12 can be adjusted.

先に記したように本実施形態の現像処理(S1〜S6)を実現するためには1回目の現
像と現像に用いた現像液を除去する為の純水洗浄の時間制御が必須である。それは、微細化に伴うレジスト性能向上やレジストの薄膜化により、1回目の現像時間は数秒程度となる場合があるからである。ここで、従来の現像装置30では、図5に示すように、現像液ノズル6とリンス液ノズル10とを個々の移動アーム(現像液ノズル移動アーム15およびリンス液ノズル移動アーム13)で制御し、お互い干渉しないように半導体基板上で各液体を吐出していた。そのため、数秒間隔での純水処理が機構上困難である。
As described above, in order to realize the development processing (S1 to S6) of the present embodiment, it is essential to control the time of pure water cleaning for removing the developer used for the first development and development. This is because the development time for the first time may be several seconds due to the improvement in resist performance and the thinning of the resist that accompany miniaturization. Here, in the conventional developing device 30, as shown in FIG. 5, the developing solution nozzle 6 and the rinsing solution nozzle 10 are controlled by individual moving arms (the developing solution nozzle moving arm 15 and the rinsing solution nozzle moving arm 13). Each liquid was discharged on the semiconductor substrate so as not to interfere with each other. Therefore, pure water treatment at intervals of several seconds is difficult due to the mechanism.

しかしながら、本実施形態の現像装置20では、現像液ノズル6とリンス液ノズル16とは、同じ現像液ノズル移動アーム15に設置されている。よって、現像液ノズル移動アーム15にて、現像液ノズル6とリンス液ノズル16とを共に半導体基板12のフォトレジスト上に移動させることができる。つまり、リンス液ノズルの移動時間を短縮できる。よって、現像後のリンス液による洗浄をすばやく行う、つまり現像時間を細かく制御することができる。従って、現像装置20を用いることで、フォトレジスト4と現像液5との反応で生じる反応生成物9を、短時間でレジストパターンを損傷することなく適切に除去することができる。   However, in the developing device 20 of the present embodiment, the developing solution nozzle 6 and the rinsing solution nozzle 16 are installed on the same developing solution nozzle moving arm 15. Therefore, both the developing solution nozzle 6 and the rinsing solution nozzle 16 can be moved onto the photoresist of the semiconductor substrate 12 by the developing solution nozzle moving arm 15. That is, the movement time of the rinse liquid nozzle can be shortened. Therefore, it is possible to quickly perform cleaning with the rinse solution after development, that is, to finely control the development time. Therefore, by using the developing device 20, the reaction product 9 generated by the reaction between the photoresist 4 and the developer 5 can be appropriately removed in a short time without damaging the resist pattern.

(実施例および比較例)
以下の各実施例および各比較例では、露光光源にKrFエキシマレーザ(249nm)、フォトレジスト4の材料は、アセタール系ポジ型レジストを使用した。現像液5はテトラメチルアンモニウム水溶液(TMAH)を使用し、0.35μmの配線加工を行った。
(Examples and Comparative Examples)
In each of the following examples and comparative examples, a KrF excimer laser (249 nm) was used as an exposure light source, and an acetal positive resist was used as the material of the photoresist 4. As the developer 5, a tetramethylammonium aqueous solution (TMAH) was used, and a wiring process of 0.35 μm was performed.

(比較例1)
図3(a)は、現像液を用いた現像及び現像液の除去を1回のみ行った場合の、レジストパターンのスペース幅と、反応生成物9が起因となる欠陥の個数(欠陥数)と、の関係を示すグラフである。この場合、液もりは、半導体基板1の回転数60rpmで、1秒間行い、現像は、半導体基板1の回転数0rpm、オーバー現像時間は52秒間にて行った。その後、現像液の除去は、半導体基板1の回転数500rpmで、純水を60秒吐出して行った。
(Comparative Example 1)
FIG. 3A shows the space width of the resist pattern and the number of defects (number of defects) caused by the reaction product 9 when development using the developer and removal of the developer are performed only once. It is a graph which shows the relationship of. In this case, the liquid was deposited for 1 second at a rotation speed of the semiconductor substrate 1 of 60 rpm, and the development was performed at a rotation speed of 0 rpm for the semiconductor substrate 1 and the overdevelopment time was 52 seconds. Thereafter, the developer was removed by discharging pure water for 60 seconds at a rotation speed of the semiconductor substrate 1 of 500 rpm.

図3(a)から、レジスト除去面積の大きい、粗パターンで欠陥数が多くなっているのが分かる。   From FIG. 3A, it can be seen that the number of defects is increased in the coarse pattern having a large resist removal area.

(比較例2)
図3(b)は、現像液を用いた現像及び現像液の除去を1回のみ行った場合の、現像時間と、反応生成物9が起因となる欠陥数と、の関係を示すグラフである。液盛りにおける条件および現像液の除去における条件は、上記比較例1と同様である。
(Comparative Example 2)
FIG. 3B is a graph showing the relationship between the development time and the number of defects caused by the reaction product 9 when the development using the developer and the removal of the developer are performed only once. . The conditions for liquid build-up and developer removal are the same as in Comparative Example 1.

図3(b)から、現像時間が長いほど欠陥数が増えており反応生成物9の沈下が進んでいるのが分かる。他方で、レジストパターンの線幅安定性や、溶解不足による欠陥発生を抑えるためには一般的に30秒以上の現像が必要となる。そのため、本発明に係る半導体装置の製造方法の効果を評価するにあたり、以下の実施例では、1回目と2回目の現像時間は総計で60秒に固定した。そして、評価するパターンはライン幅が0.35μm、スペース幅は350μmとした。   From FIG. 3 (b), it can be seen that the longer the development time, the larger the number of defects and the more the reaction product 9 sinks. On the other hand, in order to suppress the line width stability of the resist pattern and the occurrence of defects due to insufficient dissolution, generally development for 30 seconds or more is required. Therefore, in evaluating the effects of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the following examples, the first and second development times were fixed to 60 seconds in total. The pattern to be evaluated had a line width of 0.35 μm and a space width of 350 μm.

以下の実施例では、1回目の現像液を用いた現像及び現像液の除去の後に、2回目の現像液を用いた現像及び現像液の除去を行った。   In the following examples, after the development using the first developer and the removal of the developer, the development using the second developer and the removal of the developer were performed.

(実施例1)
図3(c)は、現像時間のオーバー量と、反応生成物9が起因となる欠陥数と、の関係を示すグラフである。X軸は、露光部のレジストが1回目の現像(S2)により、フォトレジスト4の溶解が開始されてから溶解がフォトレジスト4と有機BARC3との界面に到達するまでの到達時間に対する、オーバー量(%)である。つまり、到達時間では、オーバー量が0%となる。図3(c)のグラフにおいて、X軸のオーバー量が50%での現像時間は、到達時間に到達時間の50%の時間(オーバー時間)を加えた時間になる。つまり、到達時間が10秒である場合、図3(c)のX軸のオーバー量が100%での現像時間は、10+10×100%=20秒である。また、X軸のオーバー量が−50%(アンダー量が50%と言い換えることができる)での現像時間は、10+10×(−50%)=5秒である。
Example 1
FIG. 3C is a graph showing the relationship between the over time of the development time and the number of defects caused by the reaction product 9. The X axis shows the amount of overshoot relative to the arrival time from the start of dissolution of the photoresist 4 by the first development (S2) until the dissolution reaches the interface between the photoresist 4 and the organic BARC 3 by the first development (S2). (%). That is, the over amount is 0% in the arrival time. In the graph of FIG. 3C, the development time when the X-axis over amount is 50% is obtained by adding 50% of the arrival time (over time) to the arrival time. That is, when the arrival time is 10 seconds, the development time when the over-axis amount of the X axis in FIG. 3C is 100% is 10 + 10 × 100% = 20 seconds. The developing time when the X-axis over amount is −50% (in other words, the under amount is 50%) is 10 + 10 × (−50%) = 5 seconds.

図3(c)から、1回目の現像における現像時間は、到達時間に、当該到達時間の−50%から100%の範囲であるオーバー時間を、加えた時間とすることが効果的であることがわかる。つまり、到達時間に上記範囲のオーバー時間を加えた時間に、1回目の現像液の除去(S3)を開始することが効果的であることが分かる。   From FIG. 3 (c), it is effective that the development time in the first development is the arrival time plus an over time that is in the range of −50% to 100% of the arrival time. I understand. That is, it can be seen that it is effective to start the first developer removal (S3) at a time obtained by adding the overtime in the above range to the arrival time.

なお、本実施例1では、1回目の液盛り(S1)では、半導体基板1の回転数60rpmで、1秒、現像液5の吐出を行った後、半導体基板1の回転数60rpmで、0,7秒、現像液5の吐出を行った。その後、1回目の現像(S2)は、半導体基板1の回転数0rpmにて行った。また、1回目の純水よるリンス時間は10秒、処理時回転数は1000rpmを適用した。なお、本実施例1におけるオーバー現像量0%は8秒であった。   In the first embodiment, in the first liquid accumulation (S1), after the developer 5 is discharged for 1 second at a rotational speed of the semiconductor substrate 1, the semiconductor substrate 1 is rotated at a rotational speed of 60 rpm. The developer 5 was discharged for 7 seconds. Thereafter, the first development (S2) was performed at a rotation speed of the semiconductor substrate 1 of 0 rpm. The first rinsing time with pure water was 10 seconds, and the processing rotation speed was 1000 rpm. The overdevelopment amount 0% in Example 1 was 8 seconds.

また、2回目の液盛りは、半導体基板1の回転数60rpmで、1秒間行い、2回目の現像は、半導体基板1の回転数0rpmで、現像時間は、1回目の現像との総現像時間が60秒となるように、行った。また、2回目の現像液の除去は、半導体基板1の回転数500rpmで、純水を30秒吐出して行った。   The second liquid deposition is performed for 1 second at a rotation speed of the semiconductor substrate 1 of 60 rpm, and the second development is performed at a rotation speed of 0 rpm of the semiconductor substrate 1 and the development time is the total development time with the first development. For 60 seconds. Further, the removal of the developer for the second time was performed by discharging pure water for 30 seconds at a rotation speed of 500 rpm of the semiconductor substrate 1.

(実施例2)
図3(d)は、1回目の液もり(S1)時の半導体基板1の回転数と、反応生成物9が起因となる欠陥数の関係を示す図である。1回目の現像の液もりは、約1秒前後、現像液を吐出させながら回転し、その後に静止あるいは半導体基板1上に現像液5が保持できる程度の低回転で現像を進行させた。
(Example 2)
FIG. 3D is a diagram showing the relationship between the number of rotations of the semiconductor substrate 1 and the number of defects caused by the reaction product 9 during the first liquid flooding (S1). The developing solution liquid for the first time was rotated while discharging the developing solution for about 1 second, and thereafter the development was carried out at a low speed enough to hold the developing solution 5 on the semiconductor substrate 1.

図3(d)から、回転数を上げることにより、反応生成物9を含む溶解溶液が除去され欠陥数の低下に寄与していることが分かる。   From FIG. 3D, it can be seen that the dissolved solution containing the reaction product 9 is removed and the number of defects is reduced by increasing the rotational speed.

本実施例2では、1回目のオーバー現像時間は100%、1回目のリンス処理時間は10秒、処理回転数は1000rpmを適用した。その他の条件は、上記実施例1と同様とした。また、2回目の液盛り、現像、現像液の除去、における条件は、上記実施例1と同様とした。   In Example 2, the first over-development time was 100%, the first rinsing time was 10 seconds, and the processing speed was 1000 rpm. Other conditions were the same as in Example 1 above. The conditions for the second liquid accumulation, development, and developer removal were the same as in Example 1 above.

(実施例3)
図3(e)は、1回目の現像液の除去(S3)での、半導体基板1の回転数、純水の吐出時間(洗浄時間、リンス時間)と、反応生成物9が起因となる欠陥数との関係を示すグラフである。図3(e)より回転数は500rpm以上、純水の吐出時間は10秒以上で安定していることが分かる。なお、本実施例3は、1回目の液もり時の回転数は1000rpm、1回目のオーバー現像時間は100%の条件を適用した。その他の条件は、上記実施例1と同様とした。
(Example 3)
FIG. 3E shows defects caused by the number of rotations of the semiconductor substrate 1, the discharge time of pure water (cleaning time, rinse time), and the reaction product 9 in the first developer removal (S3). It is a graph which shows the relationship with a number. It can be seen from FIG. 3 (e) that the number of revolutions is stable at 500 rpm or more and the discharge time of pure water is 10 seconds or more. In Example 3, a condition was adopted in which the rotation speed at the first liquid drip was 1000 rpm and the first overdevelopment time was 100%. Other conditions were the same as in Example 1 above.

また、2回目の液もり、現像、現像液の除去、における条件は、上記実施例1と同様とした。   The conditions for the second liquid spill, development, and developer removal were the same as in Example 1 above.

上記実施例1〜3で用いた純水の吐出量は、1L/minの設定とした。定性的には多い方が有利であるが、レジストパターンの倒壊が懸念されることから、限定はされないが、例えば、0.8〜1.2L/minが好ましい。   The discharge amount of pure water used in Examples 1 to 3 was set to 1 L / min. Although it is more qualitatively more advantageous, there is a concern that the resist pattern may collapse, but there is no limitation, but for example, 0.8 to 1.2 L / min is preferable.

(実施例4)
図3(f)は、2回目の現像液の除去(S6)での、半導体基板1の回転数、純水の吐出時間(洗浄時間、リンス時間)と、反応生成物9が起因となる欠陥数との関係を示すグラフである。図3(f)より回転数は500rpm以上、純水の吐出時間は30秒以上であると効果が高い(欠陥が減る)ことが分かる。
Example 4
FIG. 3F shows defects caused by the number of rotations of the semiconductor substrate 1, the discharge time of pure water (cleaning time, rinse time), and the reaction product 9 in the second removal of the developer (S6). It is a graph which shows the relationship with a number. FIG. 3 (f) shows that the effect is high (defects are reduced) when the rotational speed is 500 rpm or more and the discharge time of pure water is 30 seconds or more.

本実施例4では、1回目の現像ではオーバー量100%とした。これ以外の、1回目の液盛り、現像、現像液の除去の条件は、上記実施例1の条件と同様にした。   In Example 4, the over amount was set to 100% in the first development. Other conditions for the first liquid accumulation, development, and developer removal were the same as those in Example 1 above.

また、2回目の液盛り、現像、現像液の除去の条件は、2回目の純水の吐出時間と回転数以外は、上記実施例1と同様とした。   The conditions for the second liquid accumulation, development, and developer removal were the same as those in Example 1 except for the second pure water discharge time and rotation speed.

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately changed within the scope not departing from the gist of the present invention are also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、フォトレジストに露光処理及び現像処理を行ってレジストパターンを形成する半導体装置の製造方法に有用である。   The present invention is useful for a method for manufacturing a semiconductor device in which a resist pattern is formed by performing exposure processing and development processing on a photoresist.

1 半導体基板
2 被エッチング膜
3 有機反射防止膜(有機BARC,有機材料)
4 フォトレジスト
5 現像液
6 現像液ノズル
7 スピンチャック
8 純水
9 反応生成物
10 リンス液ノズル
11 処理カップ
12 半導体基板
13 リンス液ノズル移動アーム
15 現像液ノズル移動アーム(移動アーム)
16 リンス液ノズル(リンス液ノズル)
17 現像液ドレイン部
18 リンスドレイン部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Film to be etched 3 Organic antireflection film (organic BARC, organic material)
4 Photoresist 5 Developer 6 Developer nozzle 7 Spin chuck 8 Pure water 9 Reaction product 10 Rinse solution nozzle 11 Processing cup 12 Semiconductor substrate 13 Rinse solution nozzle moving arm 15 Developer nozzle moving arm (moving arm)
16 Rinsing liquid nozzle (rinsing liquid nozzle)
17 Developer drain part 18 Rinse drain part

Claims (7)

半導体基板上の有機材料からなる下層の上に形成されたフォトレジストに、露光処理及び現像処理を行ってレジストパターンを形成する半導体装置の製造方法において、
前記現像処理は、現像液を用いた現像及び現像液の除去を行う第1工程と、当該第1工程の後に、現像液を用いた現像及び現像液の除去を行う第2工程と、を含み、
前記第2工程によって、上記レジストパターンを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
In a method for manufacturing a semiconductor device in which a photoresist formed on a lower layer made of an organic material on a semiconductor substrate is exposed to light and developed to form a resist pattern.
The development processing includes a first step of developing with a developer and removing the developer, and a second step of developing with the developer and removing the developer after the first step. ,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the resist pattern is formed by the second step.
前記第1工程での現像時間は、前記フォトレジストの溶解が開始されてから溶解が当該フォトレジストと前記有機材料との界面に到達するまでの時間である到達時間に、当該到達時間の−50%から100%の範囲であるオーバー時間を、加えた時間であることすることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   The development time in the first step is −50 of the arrival time, which is the arrival time from the start of dissolution of the photoresist until the dissolution reaches the interface between the photoresist and the organic material. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein an over time in a range of% to 100% is added. 前記第1工程での前記現像液の除去を、前記半導体基板を500rpm以上の回転数で回転させながら前記フォトレジスト上に純水を10秒以上吐出することで行う、ことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。   The removal of the developer in the first step is performed by discharging pure water onto the photoresist for 10 seconds or more while rotating the semiconductor substrate at a rotation speed of 500 rpm or more. A method for manufacturing a semiconductor device according to 1 or 2. 前記第1工程での現像では、前記半導体基板を1000rpm以上の回転数で回転させながら前記フォトレジスト上に前記現像液を吐出し、その後、0.5秒から2秒の間、前記半導体基板を30rpmから200rpmの回転数で回転させながら前記フォトレジスト上に前記現像液を吐出し、前記現像液が前記フォトレジスト上に保持される回転数以下で前記半導体基板を回転させる、あるいは回転を停止させる、ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   In the development in the first step, the developer is discharged onto the photoresist while rotating the semiconductor substrate at a rotation speed of 1000 rpm or more, and then the semiconductor substrate is removed for 0.5 to 2 seconds. The developer is discharged onto the photoresist while rotating at a rotation speed of 30 rpm to 200 rpm, and the semiconductor substrate is rotated at a rotation speed equal to or lower than the rotation speed at which the developer is held on the photoresist, or the rotation is stopped. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein: 前記第2工程での前記現像液の除去を、前記半導体基板を500rpm以上の回転数で回転させながら前記フォトレジスト上に純水を30秒以上吐出することで行う、ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The removal of the developer in the second step is performed by discharging pure water onto the photoresist for 30 seconds or more while rotating the semiconductor substrate at a rotation speed of 500 rpm or more. 5. A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 1 to 4. 半導体基板上に形成されたフォトレジストを現像する現像装置において、
現像液を吐出する現像液ノズルと、
前記現像液ノズルを前記フォトレジスト上に移動させる移動アームと、
前記現像液を除去するためのリンス液を吐出するリンス液ノズルと、を備え、
前記リンス液ノズルは、前記移動アームに設置され、前記現像液ノズルと共に前記フォトレジスト上に移動されることを特徴とする現像装置。
In a developing device for developing a photoresist formed on a semiconductor substrate,
A developer nozzle for discharging the developer;
A moving arm that moves the developer nozzle onto the photoresist;
A rinsing liquid nozzle for discharging a rinsing liquid for removing the developer,
The developing device, wherein the rinsing liquid nozzle is installed on the moving arm and is moved onto the photoresist together with the developing liquid nozzle.
請求項1から5に記載の製造方法にて製造されたことを特徴とする半導体装置。   A semiconductor device manufactured by the manufacturing method according to claim 1.
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