JP3040134B2 - ウェーハの現像モニタ方法 - Google Patents
ウェーハの現像モニタ方法Info
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- JP3040134B2 JP3040134B2 JP14159990A JP14159990A JP3040134B2 JP 3040134 B2 JP3040134 B2 JP 3040134B2 JP 14159990 A JP14159990 A JP 14159990A JP 14159990 A JP14159990 A JP 14159990A JP 3040134 B2 JP3040134 B2 JP 3040134B2
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- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体ウェハの現像を当初から的確にモニタできる現
像モニタ方法に関し、 予め現像液の注入された液槽にウェハを落下させて現
像が進む状況を液槽の側方から取り出した干渉光により
連続的にモニタできる現像モニタ方法を提供することを
目的とし、 ウェーハ上のホトレジスタを現像液で現像するとき、
現像槽に予め現像液を注入しておき、前記ホトレジスト
で被覆された前記ウェーハを、前記現像液に液面に対し
前記ウェーハの表面を略垂直にして前記現像液内に落下
させて前記現像液に漬け、前記現像槽の所定位置に設け
た第１の光線透過窓を介して、前記ウェーハに入射光を
入射し、前記ウェーハからの反射光と前記ホトレジスト
表面からの反射光との干渉光を、前記第１の光線透過窓
を介して干渉光検出部により検出し、前記干渉光検出部
で検出した信号により現像の進行状況をモニタすること
で構成する。
像モニタ方法に関し、 予め現像液の注入された液槽にウェハを落下させて現
像が進む状況を液槽の側方から取り出した干渉光により
連続的にモニタできる現像モニタ方法を提供することを
目的とし、 ウェーハ上のホトレジスタを現像液で現像するとき、
現像槽に予め現像液を注入しておき、前記ホトレジスト
で被覆された前記ウェーハを、前記現像液に液面に対し
前記ウェーハの表面を略垂直にして前記現像液内に落下
させて前記現像液に漬け、前記現像槽の所定位置に設け
た第１の光線透過窓を介して、前記ウェーハに入射光を
入射し、前記ウェーハからの反射光と前記ホトレジスト
表面からの反射光との干渉光を、前記第１の光線透過窓
を介して干渉光検出部により検出し、前記干渉光検出部
で検出した信号により現像の進行状況をモニタすること
で構成する。
本発明は半導体ウェーハの現像を当初から的確にモニ
タできる現像モニタ装置に関する。
タできる現像モニタ装置に関する。
パターンを感光させたホトレジストの被覆された半導
体ウェーハを現像するとき、従来はウェーハを入れた槽
内に上方から現像液を注ぎ込み、ウェーハ上に起こる現
像状況を干渉光によりモニタしている。このとき現像開
始時刻と、開始直後の現像状態とは、現像液の液面が上
下することにより発生する雑音のためモニタが良好にで
きなかった。短時間で現像が終了するウェーハについて
も的確に現像の進行をモニタできる技術を開発すること
が要望された。
体ウェーハを現像するとき、従来はウェーハを入れた槽
内に上方から現像液を注ぎ込み、ウェーハ上に起こる現
像状況を干渉光によりモニタしている。このとき現像開
始時刻と、開始直後の現像状態とは、現像液の液面が上
下することにより発生する雑音のためモニタが良好にで
きなかった。短時間で現像が終了するウェーハについて
も的確に現像の進行をモニタできる技術を開発すること
が要望された。
半導体ウェーハに対するホトリソグラフィ技術は、ウ
ェーハ上に被覆されたホトレジスト（光感光性樹脂）に
対し、レーザ光・X線などにより微細パターンを書込
み、次いで現像を行って不要なホトレジストを除去して
いる。現像処理の進行状況をモニタする装置は第５図に
示す構成となっていた。第５図において、１は現像槽、
２は半導体ウェーハ、３はホトレジスト、４はウェーハ
保持台、５は入射・干渉光用光ファイバ、６は現像液タ
ンク、７はハーフミラー、8-1,8-2は光フィルタ、９は
光源、10は干渉光検出器、11は検出器の制御部、12はス
イッチ、13はホトレジスト３への入射光、14は反射・干
渉光を示す。
ェーハ上に被覆されたホトレジスト（光感光性樹脂）に
対し、レーザ光・X線などにより微細パターンを書込
み、次いで現像を行って不要なホトレジストを除去して
いる。現像処理の進行状況をモニタする装置は第５図に
示す構成となっていた。第５図において、１は現像槽、
２は半導体ウェーハ、３はホトレジスト、４はウェーハ
保持台、５は入射・干渉光用光ファイバ、６は現像液タ
ンク、７はハーフミラー、8-1,8-2は光フィルタ、９は
光源、10は干渉光検出器、11は検出器の制御部、12はス
イッチ、13はホトレジスト３への入射光、14は反射・干
渉光を示す。
光源９からのモニタ用光線は光フィルタ8-1、ハーフ
ミラー７、光ファイバ５を介して入射光13としてホトレ
ジスト３に到達する。半導体ウェーハ２は当初、現像槽
１内に在って現像液と接触していないが、ホトレジスト
３に対し現像液タンク６から、作業者が現像液を流し込
むと現像が開始される。入射光13はホトレジスト３を通
り、ウェーハ２の基板に当たって反射したものが、レジ
スト表面からの反射光と干渉して、干渉光14となる。こ
の干渉光14は現像の進行と共にパターンのない所のホト
レジスト３が薄くなるために強度の変化を生じ、それが
検出器10において受光される。なお、このとき検出器10
の動作は、現像液を流し込みホトレジストと触れた時を
観察しながら、それと同期して操作されたスイッチ12に
より制御部11が処理を開始して制御される。そして干渉
光検出器10において干渉光の強度の変化を検出すると、
第６図に示すようになっている。即ちスイッチ12を操作
して現像開始と判断した時刻t0以後t1までの通常３〜４
秒間は、強度が大きく変動する。それは現像液が当初に
おいて液面が上下に揺れるためである。その後は現像の
進行により膜厚が薄くなり、それと共に干渉光は比較的
ゆっくりとした強度変化をする。その周期はλ/2nに比
例している。ここでλは光源９より光フィルタ8-1を透
過した光の波長で、例えば600nmのもの、ｎはホトレジ
スト３の屈折率を示す。そして強度変化がなくなったと
き現像が終了したと判断する。
ミラー７、光ファイバ５を介して入射光13としてホトレ
ジスト３に到達する。半導体ウェーハ２は当初、現像槽
１内に在って現像液と接触していないが、ホトレジスト
３に対し現像液タンク６から、作業者が現像液を流し込
むと現像が開始される。入射光13はホトレジスト３を通
り、ウェーハ２の基板に当たって反射したものが、レジ
スト表面からの反射光と干渉して、干渉光14となる。こ
の干渉光14は現像の進行と共にパターンのない所のホト
レジスト３が薄くなるために強度の変化を生じ、それが
検出器10において受光される。なお、このとき検出器10
の動作は、現像液を流し込みホトレジストと触れた時を
観察しながら、それと同期して操作されたスイッチ12に
より制御部11が処理を開始して制御される。そして干渉
光検出器10において干渉光の強度の変化を検出すると、
第６図に示すようになっている。即ちスイッチ12を操作
して現像開始と判断した時刻t0以後t1までの通常３〜４
秒間は、強度が大きく変動する。それは現像液が当初に
おいて液面が上下に揺れるためである。その後は現像の
進行により膜厚が薄くなり、それと共に干渉光は比較的
ゆっくりとした強度変化をする。その周期はλ/2nに比
例している。ここでλは光源９より光フィルタ8-1を透
過した光の波長で、例えば600nmのもの、ｎはホトレジ
スト３の屈折率を示す。そして強度変化がなくなったと
き現像が終了したと判断する。
第５図の装置ではウェーハ３が保持台４により横置き
されているため、現像液はウェーハ３の全体にわたり同
時に浸されず、現像開始時刻が一定しない。またスイッ
チ12を操作した時刻は現像開始の時刻と必ずしも一致し
ない。現像開始後３〜４秒間は現像の処理が進行してい
ても、その状況は検出器10により検出できず、ホトレジ
スト３が薄くて狭いときは、この間に現像が終了する部
分と進行中の部分とが生じることとなった。現像の初期
過程を解析することは、露光・現像の検討に重要な役割
を果たす場合が多いけれど、第５図の装置ではその解析
が出来なかった。
されているため、現像液はウェーハ３の全体にわたり同
時に浸されず、現像開始時刻が一定しない。またスイッ
チ12を操作した時刻は現像開始の時刻と必ずしも一致し
ない。現像開始後３〜４秒間は現像の処理が進行してい
ても、その状況は検出器10により検出できず、ホトレジ
スト３が薄くて狭いときは、この間に現像が終了する部
分と進行中の部分とが生じることとなった。現像の初期
過程を解析することは、露光・現像の検討に重要な役割
を果たす場合が多いけれど、第５図の装置ではその解析
が出来なかった。
本発明の目的は前述の欠点を改善し、予め現像液の注
入された液槽にウェーハを落下させて現像が進む状況を
液槽の側方から取り出した干渉光により連続的にモニタ
できる現像モニタ方法を提供することにある。
入された液槽にウェーハを落下させて現像が進む状況を
液槽の側方から取り出した干渉光により連続的にモニタ
できる現像モニタ方法を提供することにある。
第１図は本発明の原理構成を示す図である。第１図に
おいて、２は半導体ウェーハ、３はホトレジスト、13は
入射光、14は干渉光、15は現像槽、16は現像液、17は光
線透過窓、18は干渉光検出部を示す。
おいて、２は半導体ウェーハ、３はホトレジスト、13は
入射光、14は干渉光、15は現像槽、16は現像液、17は光
線透過窓、18は干渉光検出部を示す。
ウェーハ２上のホトレジスト３を現像液16で現像する
とき、現像槽15に予め現像液16を注入しておき、前記ホ
トレジスト３で被覆された前記ウェーハ２を、前記現像
液16の液面に対し前記ウェーハ２の表面を略垂直にして
前記現像液16内に落下させて前記現像液16に漬け、前記
現像槽15の所定位置に設けた第１の光線透過窓17を介し
て、前記ウェーハ２に入射光13を入射し、前記ウェーハ
２からの反射光と前記ホトレジスト表面からの反射光と
の干渉光14を、前記第１の光線透過窓17を介して干渉光
検出部18により検出し、前記干渉光検出部18で検出した
信号により現像の進行状況をモニタすることで構成す
る。
とき、現像槽15に予め現像液16を注入しておき、前記ホ
トレジスト３で被覆された前記ウェーハ２を、前記現像
液16の液面に対し前記ウェーハ２の表面を略垂直にして
前記現像液16内に落下させて前記現像液16に漬け、前記
現像槽15の所定位置に設けた第１の光線透過窓17を介し
て、前記ウェーハ２に入射光13を入射し、前記ウェーハ
２からの反射光と前記ホトレジスト表面からの反射光と
の干渉光14を、前記第１の光線透過窓17を介して干渉光
検出部18により検出し、前記干渉光検出部18で検出した
信号により現像の進行状況をモニタすることで構成す
る。
現像槽15は縦置きとされ、所定量の現像液16を予め注
入して置く。次にホトレジスト３が被覆されたウェーハ
２を現像槽15内に落下させるから、現像はホトレジスト
３の全面にわたり略同時に開始される。入射光13が光線
透過窓17から現像槽15内に入射し、レジスト表面からの
反射光23とウェーハ基板からの反射光とによって得られ
た干渉光14は、透過窓17から外部へ出て干渉光検出部18
において検出される。ウェーハ２が現像槽15内を白矢印
のように落下し、槽の底面に到達したときは、ウェーハ
２の動きは停止する。現像の開始時からの時間経過と共
に干渉光が強度変化することを調べると、第２図に示す
ように初期雑音に起因するゆらぎは生じていない。
入して置く。次にホトレジスト３が被覆されたウェーハ
２を現像槽15内に落下させるから、現像はホトレジスト
３の全面にわたり略同時に開始される。入射光13が光線
透過窓17から現像槽15内に入射し、レジスト表面からの
反射光23とウェーハ基板からの反射光とによって得られ
た干渉光14は、透過窓17から外部へ出て干渉光検出部18
において検出される。ウェーハ２が現像槽15内を白矢印
のように落下し、槽の底面に到達したときは、ウェーハ
２の動きは停止する。現像の開始時からの時間経過と共
に干渉光が強度変化することを調べると、第２図に示す
ように初期雑音に起因するゆらぎは生じていない。
第３図は本発明の実施例の構成を示す図である。第３
図において、19はウェーハを現像槽15内へ落下させるた
めの案内ガイド、20は第２の窓で、現像槽15の光線透過
窓17とは現像液を介して反対側位置に設けたものであ
る。21は光検知器を示し、その他、第１図・第５図と同
一の符号は同様のものを示している。現像槽15と窓17の
材質として高純度の石英を使用することが好適である。
この石英は200nm（紫外領域）〜1200nm（赤外領域）の
波長の光に対して吸収がないことを確かめて使用した。
光フィルタ8-1,8-2は中心波長840nmの帯域通過型を用い
た。
図において、19はウェーハを現像槽15内へ落下させるた
めの案内ガイド、20は第２の窓で、現像槽15の光線透過
窓17とは現像液を介して反対側位置に設けたものであ
る。21は光検知器を示し、その他、第１図・第５図と同
一の符号は同様のものを示している。現像槽15と窓17の
材質として高純度の石英を使用することが好適である。
この石英は200nm（紫外領域）〜1200nm（赤外領域）の
波長の光に対して吸収がないことを確かめて使用した。
光フィルタ8-1,8-2は中心波長840nmの帯域通過型を用い
た。
第３図に示すように、光路より少し上のレベルまで現
像槽15に現像液16を満たして置く。次に入射光13が光検
知器21により検知されていることを確かめてから、案内
ガイド19を使用してウェーハ２を現像槽15内に落下させ
る。光検知器21は入射光13がウェーハ２により遮断され
たことを検知し、その信号を制御部11へ送出するから、
検出器10は現像開始を正確に判断できる。ホトレジスト
３に対する現像は、ウェーハ２が現像槽15内を落下して
行くとき、ホトレジスト３の表面の略全面にわたり同時
に開始される。したがって、第２図に示すように干渉光
の強度変化に雑音などが混入されない。第３図はウェー
ハ２が現像槽15内に落下した当初の状態を示し、この後
ウェーハ２は白矢印22のように更に落下し、現像槽15内
の底面に到って停止する。
像槽15に現像液16を満たして置く。次に入射光13が光検
知器21により検知されていることを確かめてから、案内
ガイド19を使用してウェーハ２を現像槽15内に落下させ
る。光検知器21は入射光13がウェーハ２により遮断され
たことを検知し、その信号を制御部11へ送出するから、
検出器10は現像開始を正確に判断できる。ホトレジスト
３に対する現像は、ウェーハ２が現像槽15内を落下して
行くとき、ホトレジスト３の表面の略全面にわたり同時
に開始される。したがって、第２図に示すように干渉光
の強度変化に雑音などが混入されない。第３図はウェー
ハ２が現像槽15内に落下した当初の状態を示し、この後
ウェーハ２は白矢印22のように更に落下し、現像槽15内
の底面に到って停止する。
第３図におけるホトレジストとしてポジレジストと呼
ばれる材質を使用し、波長の特に短い紫外線により露光
してパターンを形成したとき、或いは同材質に電子線を
照射してパターンを形成したとき、そのようなホトレジ
ストを現像して現像溶解速度を解析する場合に、本発明
の方法は極めて有効である。即ち、そのような場合前記
ポジレジストの表面が特に光線などを吸収しているた
め、第４図に示すように現像開始の当初は膜厚が速やか
に薄くなって、干渉光強度変化の繰り返しが烈しい。そ
して前述の表面について現像が進んだ後は、次の現像は
ゆっくり進むため干渉光強度変化もゆっくりと繰り返す
ようになる。したがって現像開始時の初期状態が明確と
なり、即ち初期雑音による妨害が除去でき、且つ現像経
過を有効に確認できる。
ばれる材質を使用し、波長の特に短い紫外線により露光
してパターンを形成したとき、或いは同材質に電子線を
照射してパターンを形成したとき、そのようなホトレジ
ストを現像して現像溶解速度を解析する場合に、本発明
の方法は極めて有効である。即ち、そのような場合前記
ポジレジストの表面が特に光線などを吸収しているた
め、第４図に示すように現像開始の当初は膜厚が速やか
に薄くなって、干渉光強度変化の繰り返しが烈しい。そ
して前述の表面について現像が進んだ後は、次の現像は
ゆっくり進むため干渉光強度変化もゆっくりと繰り返す
ようになる。したがって現像開始時の初期状態が明確と
なり、即ち初期雑音による妨害が除去でき、且つ現像経
過を有効に確認できる。
このようにして本発明によると、現像の初期過程にお
ける高精度のモニタが可能となる。現像速度の非常に速
い系に対するモニタも可能となる。現像初期の反応速度
解析による現像メカニズムの解析や、反応の速い系に対
する現像終点検出が可能となる。また通常の系における
初期雑音による現像開始点の誤検知の防止が可能となる
から、半導体ウェーハの微細パターンの高精度化や、高
信頼性に大いに寄与することが出来る。
ける高精度のモニタが可能となる。現像速度の非常に速
い系に対するモニタも可能となる。現像初期の反応速度
解析による現像メカニズムの解析や、反応の速い系に対
する現像終点検出が可能となる。また通常の系における
初期雑音による現像開始点の誤検知の防止が可能となる
から、半導体ウェーハの微細パターンの高精度化や、高
信頼性に大いに寄与することが出来る。
第１図は本発明の原理構成を示す図、 第２図は第１図の動作波形図、 第３図は本発明の実施例の構成を示す図、 第４図は本発明の他の実施例による動作波形図、 第５図は従来の現像モニタ装置の構成図、 第６図は第５図の動作波形図を示す。 ２……半導体ウェーハ ３……ホトレジスタ 13……入射光、14……干渉光 15……現像槽、16……現像液 17……光線透過窓 18……干渉光検出部
Claims (2)
- 【請求項１】ウェーハ上のホトレジストを現像液で現像
するとき、 現像槽に予め現像液を注入しておき、 前記ホトレジストで被覆された前記ウェーハを、前記現
像液の液面に対し前記ウェーハの表面を略垂直にして前
記現像液内に落下させて前記現像液に漬け、 前記現像槽の所定位置に設けた第１の光線透過窓を介し
て、前記ウェーハに入射光を入射し、前記ウェーハから
の反射光と前記ホトレジスト表面からの反射光との干渉
光を、前記第１の光線透過窓を介して干渉光検出部によ
り検出し、 前記干渉光検出部で検出した信号により現像の進行状況
をモニタすることを特徴とするウェーハの現像モニタ方
法。 - 【請求項２】前記現像槽の、現像液を挟んで前記第１の
光線透過窓と対向する位置に設けた第２の光線透過窓か
ら透過する前記入射光を光検知器により検知し、 前記光検知器の出力により現像開始時刻を判定すること
を特徴とする請求項１記載のウェーハの現像モニタ方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14159990A JP3040134B2 (ja) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | ウェーハの現像モニタ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14159990A JP3040134B2 (ja) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | ウェーハの現像モニタ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0437115A JPH0437115A (ja) | 1992-02-07 |
| JP3040134B2 true JP3040134B2 (ja) | 2000-05-08 |
Family
ID=15295759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14159990A Expired - Fee Related JP3040134B2 (ja) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | ウェーハの現像モニタ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3040134B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9222622B2 (en) | 2007-11-26 | 2015-12-29 | Air Products And Chemicals, Inc. | Vessels with personnel access provisions |
-
1990
- 1990-06-01 JP JP14159990A patent/JP3040134B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0437115A (ja) | 1992-02-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |