JP3559394B2 - 現像液噴射量点検システム及びこれを利用した現像液測定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子のパターンを形成するために使用される写真現像工程の現像液噴射量点検システム及びこれを利用した現像液測定方法に係り、特にノズルから噴射される現像液を直接測定しうる現像液噴射量点検システム及び前記システムを利用して噴射された現像液を直接測定しうる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
所定のパターンを形成するための写真蝕刻工程は半導体基板上にフォトレジストを形成する段階、フォトレジストの所定部分を光源に露出させる段階、現像液をフォトレジスト上に塗布して露出された部分（陽性レジストの場合）または露出されない部分（陰性レジストの場合）を除去してフォトレジストパターンを形成する段階、及び前記フォトレジストパターンをマスクとして利用してフォトレジストの下部の絶縁層または導電層のような物質層をパタニングする段階で構成される。従って、所望の物質層のパターンを得るためには一次的にフォトレジストパターンを製造者の思惑通りに形成すべきである。所望のフォトレジストパターンを得るためには様々の条件を充足させるべきである。即ち、良好なパタニングのためにはウェーハのような物質層上にフォトレジストを均一に塗布し、光源に対してフォトレジストの過少または過多露出がなく、フォトレジストと空気中のオゾンまたは酸化窒素との反応を抑制し、現像液及び洗浄液を適切に塗布すべきである。
【０００３】
特に、現像液の量が足りなければ現像不良が発生して現像により除去されるべきのフォトレジストの一部が完全に除去されなくその部分にフォトレジストが残る。不要のフォトレジストはたとえその膜が薄くてもフォトレジストパターンを利用した物質層のパターンに障害となる。従って、半導体素子の形成に必要な導電層または絶縁層等の正確なパターンの獲得が難しくなる。一方、現像液が必要量に比べて過多塗布されると、陽性レジストの場合露出された部分だけでなく隣接する露出されていないフォトレジストも一部除去される。従って、フォトレジストパターン間の幅が大きくなりフォトレジストパターンの線幅の制御が困り、フォトレジストパターンを利用する半導体素子の正確なパターン形成が不可能になる。また、また現像液の過多使用は半導体装置の製造単価を上昇させる原因となる。
【０００４】
図１は従来の現像液噴射点検システムを示す。部材番号４は加圧調節器、８は現像液貯蔵タンク、１２は現像液流量メーター、１４はバルブ、１６は現像液噴射ノズル、２０は現像液排出路を示す。
【０００５】
加圧調節器４は現像液貯蔵タンク８と連結されている。現像液貯蔵タンク８にある現像液は所定のチューブを通して現像液流量メーター１２へ移動する。前記現像液流量メーター１２はバルブ１４及び現像液噴射ノズル１６に連結される。前記噴射ノズル１６から噴射された現像液は現像液排出路２０を通してウェーハ２２に供給される。
【０００６】
一定の圧力のＮ_２ が加圧調節器４から前記現像液貯蔵タンク８に流入されると、前記圧力により貯蔵タンク８の現像液は所定のチューブを通して現像液流量メーター１２を経てバルブ１４に到達される。バルブ１４がオープンの状態にあると、現像液は現像液噴射ノズル１６に到達される。前記ノズル１６を通して現像液が噴射される時、前記現像液流量メーター１２が動作して現像液の流量を測定する。具体的に、現像液の流量は現像液流量メーター１２内に配置されたボールが浮かぶ位置を示す目盛りを読むことにより測定される。噴射された現像液は現像液排出路２０を通してフォトレジストが形成されたウェーハに加えられる。
【０００７】
ウェーハに供給される実際の現像液の量がバルブ１４のオープン時に前記現像液流量メーター１２で間接的に測定されるので、前記現像液噴射点検システムで把握した現像液の流量は実際にウェーハに供給された現像液量を示さない。従って、前述したように、半導体基板に加えられた実際の現像液量が現像液流量メーター１２の測定量より少なくなると光に露出されたフォトレジストの完全な除去（陽性レジストを使用する場合）が難しくなり、実際に加えられた現像液量が現像液流量メーター１２の測定量より多くなると露出されていないフォトレジストの一部が除去されうる。従って所望のパターンの形成が難しくなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は半導体基板に噴射される実際の現像液量を正確に直接測定しうる現像液噴射点検システムを提供することにある。
本発明の他の目的は半導体基板に噴射される実際の現像液を直接測定しうる方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するための噴射点検システムは、加圧調節器と、前記加圧調節器に連結された現像液貯蔵タンクと、前記現像液貯蔵タンクと連結されたバルブと、前記バルブに連結された現像液噴射ノズルと、前記現像液噴射ノズルに連結され、前記噴射ノズルからウェーハへ実際に噴射された現像液の流量を調節して予備設定された量に合わせるポストノズル流量制御部とを具備し、前記ポストノズル流量制御部は、前記噴射ノズルから噴射された現像液が流入され、その内部に現像液の流入を表示する表示手段を具備する流量点検管と、前記流量点検管に連結されて前記流量点検管から流入された現像液をウェーハに供給するための現像液排出路と、前記流量点検管の前記表示手段の動作を感知するセンサーと、前記センサーに連結されて前記表示手段の動作時間を感知し、前記噴射ノズルから前記ウェーハに噴射された現像液の流量と前記予備設定された流量とを比較する流量制御器と、前記流量制御部から制御信号を受取って前記現像液噴射点検システムの作動を制御して実際に噴射された現像液の流量を前記予備設定された量に合わせるシステム制御器を具備する。
【００１１】
本発明の他の目的を達成するために、加圧調節器と、前記加圧調節器に連結された現像液貯蔵タンクと、前記現像液貯蔵タンクと連結されたバルブと、前記バルブに連結された現像液噴射ノズルを具備する現像液噴射点検システムの噴射された現像液の測定方法において、前記噴射ノズルに連結された流量点検管を通して流量点検管内の現像液排出路への現像液の流入の始まりを感知する第１段階と、前記現像液排出路に流量点検管内の現像液が完全に排出されたことを感知する第２段階と、前記現像液の移動の始終の時間間隔を計算して前記噴射ノズルから実際に噴射された現像液の流量を測定する第３段階と、前記流量制御部で、前記測定された現像液の流量と前記現像液噴射点検システム内に予備設定された流量を比較する第４段階と、前記流量点検管から制御信号を受取って前記現像液点検システムを制御し実際に噴射された現像液の流量を前記予備設定された流量に合わせる第５段階を具備する。
【００１２】
ここで、現像液の流入及び排水は流量点検管内に配置された表示手段であるボールの位置変化を伴って、現像液の流量は前記表示手段の位置の変化間隔により決定されることができ、表示手段は現像液より比重の小さい物質で構成されうる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図２に基づき詳しく説明する。
図１の部材番号と同一の部材番号は同一の構成要素を示し、部材番号５０は実際に噴射された現像液の流量を測定するポストノズル流量点検システムを示す。従来の現像液流量メーター１２の代りに本発明はポストノズル流量点検システム５０を使用した点に差がある。
【００１４】
前記ポストノズル流量点検システム５０は、流量点検管２４、センサー３２、流量制御部３６及びシステム制御部４０を具備する。前記流量点検管内には現像液の流入（または排水）を表示する手段３８を有していて、前記表示手段は現像液より比重の小さい物質で構成される。本発明では球形のボールを使用した。
【００１５】
本発明の動作は基本的にオリフィス（Ｏｒｉｆｉｃｅ ）の排水時間の原理（容器に盛られた一定量の液体が一定の断面積を有する狭いチューブを通して外部へ完全に排水されるための必要時間は排水管の断面積、容器の断面積及び容器に盛られた液体の高さが等しいと常に一定である）を利用する。
【００１６】
前記バルブ１４がオープン（オン）の状態にある時、前記現像液貯蔵タンク８から前記噴射ノズル１６へ現像液が移動されることは従来の技術と同一である。噴射ノズル１６から噴射される現像液は前記流量点検管２４に流入される。前記流量点検管２４に現像液が流入されることに応じてボール３８が浮かぶことになる。前記ボールの浮かぶことが前記センサー３２で感知されて前の論理オンの状態のセンサー３２が論理オフに変わる。流量点検管２４の現像液が現像液排出路２０に抜出ながら前記ボール３８は原状に復帰する。ボール３８が原状に復帰することが前記センサー３２により感知されセンサーは論理オフからまた論理オンに変わる。
【００１７】
前記センサー３２に連結された流量制御部３６は前記センサーが論理オフされる時間と再び論理オンされる時間間隔を計算し、オリフィス（Ｏｒｉｆｉｃｅ ）の排水時間の原理を利用し前記現像液排出路を通してウェーハに供給された実際の現像液の流量を計算する。このように計算された現像液の流量と工程条件により特定量で設定されている現像液の流量を比較し、両者が一致しないと、流量制御部３６から前記システム制御部４０に警告信号を送って現像液噴射点検システムの作動を中止させる。
【００１８】
現像液噴射点検システムの作動の中止後、ウェーハに実際に加えられた現像液の流量と設定された現像液の流量の一致のための作業をする。この際排水路の断面積及び容器の大きさが一定であるので、現像液の流量は排水時間により決定される。
【００１９】
本発明は前記実施例に限定されなく、本発明の技術的思想内で当分野の通常の知識を有する者により多くの変形が可能であることは明白である。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の現像液噴射点検システムは、ウェーハに噴射された現像液の流量を直接測定しうるように設計されるので、特定の工程条件に合うように設定された現像液の流量に比べて使用される現像液が過少または過度にウェーハに加えられることが防げられ、正確なフォトレジストパターンを形成しうる。また、適正の現像液量のみを使用するので半導体素子の製造単価が上昇しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】写真現像工程で使用される従来の技術による現像液の噴射点検システムを示す。
【図２】写真現像工程で使用される本発明による現像液の噴射点検システムを示す。
【符号の説明】
４…加圧調節器、 ８…現像液貯蔵タンク、
１４…バルブ、 １６…現像液噴射ノズル、
２０…現像液排出路、 ２４…流量点検管、
３２…センサー、 ３６…流量制御部、
３８…ボール、 ４０…システム制御部、
５０…ポストノズル流量点検システム。

Claims (8)

1. 加圧調節器と、
   前記加圧調節器に連結された現像液貯蔵タンクと、
   前記現像液貯蔵タンクと連結されたバルブと、
   前記バルブに連結された現像液噴射ノズルと、
   前記現像液噴射ノズルに連結され、前記噴射ノズルからウェーハへ実際に噴射された現像液の流量を調節して予備設定された量に合わせるポストノズル流量制御部とを具備し、
   前記ポストノズル流量制御部は、
   前記噴射ノズルから噴射された現像液が流入され、その内部に現像液の流入を表示する表示手段を具備する流量点検管と、
   前記流量点検管に連結されて前記流量点検管から流入された現像液をウェーハに供給するための現像液排出路と、
   前記流量点検管の前記表示手段の動作を感知するセンサーと、
   前記センサーに連結されて前記表示手段の動作時間を感知し、前記噴射ノズルから前記ウェーハに噴射された現像液の流量と前記予備設定された流量とを比較する流量制御器と、
   前記流量制御部から制御信号を受取って前記現像液噴射点検システムの作動を制御して実際に噴射された現像液の流量を前記予備設定された量に合わせるシステム制御器を具備することを特徴とする現像液噴射点検システム。
2. 現像液噴射ノズルからウェーハに噴射された現像液の流量は前記表示手段の動作時間により決定されることを特徴とする請求項１に記載の現像液噴射点検システム。
3. 前記表示手段は現像液より比重の小さい物質よりなることを特徴とする請求項 1に記載の現像液噴射点検システム。
4. 前記表示手段はボール形であることを特徴とする請求項３に記載の現像液噴射点検システム。
5. 加圧調節器、前記加圧調節器に連結された現像液貯蔵タンク、前記現像液貯蔵タンクと連結されたバルブ、前記バルブに連結された現像液噴射ノズルを具備する現像液噴射点検システムの噴射された現像液の測定方法において、
   前記噴射ノズルに連結された流量点検管を通して流量点検管内の現像液排出路への現像液の流入の始まりを感知する段階と、
   前記現像液排出路に流量点検管内の現像液が完全に排出されたことを感知する段階と、
   前記現像液の移動の始終の時間間隔を計算して前記噴射ノズルから実際に噴射された現像液の流量を測定する段階と、
   前記流量制御部で、前記測定された現像液の流量と前記現像液噴射点検システム内に予備設定された流量とを比較する段階と、
   前記流量点検管から制御信号を受取って前記現像液点検システムを制御し実際に噴射された現像液の流量を前記予備設定された流量に合わせる段階を具備することを特徴とする現像液の測定方法。
6. 前記現像液の流入及び排水が前記流量点検管内に配置された表示手段の位置変化を伴うことを特徴とする請求項５に記載の現像液の測定方法。
7. 現像液噴射ノズルからウェーハへ噴射された現像液の流量は前記表示手段の位置の変化間隔により決定されることを特徴とする請求項６に記載の現像液の測定方法。
8. 前記表示手段は現像液より比重の小さい物質よりなることを特徴とする請求項６に記載の現像液の測定方法。

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