JP3590712B2 - Resist developing apparatus and resist developing method - Google Patents

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大径化されたウェハを用いた超LSIの製造に適したレジスト現像装置及びレジスト現像方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、超LSIの製造においては、トランジスタ等の要素の微細化と、1ウェハ当りの取れ数増大のためのウェハの大径化との進展が著しい。例えば、エキシマレーザを光源とした露光装置で、最小要素の寸法が0.25μm〜0.2μmであるレジストパターンが形成されたり、8インチ径のSiウェハを用いて超LSIが作られている。そして、このレジストパターンの形成のためには、以下のようなレジスト塗布装置およびレジスト現像装置が用いられている。
【0003】
特開昭56−104440号公報に開示されている方法では、まず、レジスト液を塗布する工程では、回転式レジスト塗布装置と呼ばれる装置を用い、回転機構を有するウェハ保持台の上にウェハを保持し、レジスト液をウェハに滴下した後ウェハを回転させることにより、ウェハ全面にレジスト液をできるだけ均一な厚みになるように塗布する。
【0004】
また、特開昭57−133641号公報に開示されている方法では、大径のウェハに塗布する装置としてローラーにレジストを滴下し、ローラーをウェハ表面で回転させることで塗布する装置が提案されている。
【0005】
一方、レジスト液を現像するための装置としては、特開平7−326559号公報に開示されるように、ウェハを回転させながら感光後のレジストに現像液を噴霧状に吹き付けたりシャワー状に吹き付けるレジスト現像装置がある。また、現像液をレジスト表面に滴下した後、ウェハを回転させて乾燥まで行う回転式のレジスト現像装置がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のレジスト塗布装置やレジスト現像装置においては、それぞれ以下のような問題があった、
まず、特開昭56−104440号公報に開示されているような回転式のレジスト塗布装置においては、ウェハサイズの増大、例えばウェハ径が6インチ,8インチから12インチと増大するに伴ってウェハの回転中心とウェハの周辺部における遠心力が大きく異なるために、ウェハ周辺に広がったレジストが吹き飛ばされ易くなる。つまり、ウェハ面内でのレジスト膜厚の均一性が著しく低下するという欠点がある。その点について発明者が行った解析結果を説明する。
【0007】
ウェハにレジストを滴下し、回転するとレジストには
F=m×r×ω2
の遠心力Fがかかる。ここで、
m:ある点におけるレジストの重さ
r:回転中心からの距離
ω:回転の角速度
である。
【0008】
したがって、ウェハ径が6インチ、8インチから12インチに変化している現在では、12インチウェハ周辺のレジストの遠心力は6インチウェハの2倍、8インチウェハの1.5倍がかかる。そこで、本発明者が回転数とレジスト膜厚及びウェハ面内のレジスト厚の均一性を調べた結果、図5に示す結果が得られた。同図において、ラインL6,L8,L12は、それぞれ6インチウェハ,8インチウェハ及び12インチウェハにおけるレジスト膜の膜厚と回転数の関係を示す。また、ラインR6,R8,R12は、それぞれ6インチウェハ,8インチウェハ及び12インチウェハにおけるレジスト膜の膜厚の均一性ばらつきを示す。
【0009】
同図に示すように、レジスト膜厚は回転数の増加に伴って単調に減少するので、所望する膜厚を回転数で制御できる。一方、ウェハ面内のレジスト膜厚の均一性ばらつきは、回転数が非常に低いときにはレジスト液の粘度の影響によりウェハ面内をレジスト液が流動しにくいことから増加する。また、ウェハの回転数をある程度以上高くすると、上述した遠心力の影響を受けてウェハ面内のレジスト膜厚の均一性ばらつきが増加する。そして、ウェハ径が増大すると、この遠心力に起因するレジスト膜厚の均一性ばらつきの増加がウェハ回転数の低い状態から発生する。特に、12インチウェハ(ラインR12)では、レジスト膜厚のウェハ面内の均一性ばらつきが大きいため、微細なレジストパターンをウェハ内で均一に形成することが困難になる。
【0010】
また、特開昭57−133641号公報に開示されているローラー式レジスト塗布装置は、上記回転式レジスト塗布装置に比べ、レジストを一旦ローラーに滴下してからウェハに塗布するため、ローラー部でレジストの変質やパーティクルの付着が発生し微細なレジストパターン作成には適さない。
【0011】
一方、特開平7−326559号公報に開示されるスプレー式レジスト現像装置では、現像液の消費が大きいことと、吹き付けておこなうため現像するレジスト膜と現像液の接触の制御が難しいことから、微細なレジストパターンの現像には不向きである。
【0012】
さらに、従来の回転式のレジスト現像装置の場合、レジストパターンの微細化とウェハサイズの増大によって、例えば6インチウェハでSOR(シンクロトロンオービタルリゾナンス)露光装置で0.1μm幅(レジスト厚は約2μm)のパターンを露光,現像する際、微細レジストパターンが倒れLSIの製造に使えないという欠点がある。これはウェハ中心部に比べ、ウェハ周辺部での回転速度が早いため、ウェハから飛散する現像液の飛散時の液圧力やウェハの回転による風圧を受けるためである。
【0013】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、レジストの塗布又はレジストの現像に際し、ウェハ径が増大したときにも微細なレジストパターンを形成しうるレジスト現像装置又はその方法とを提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明のレジスト現像装置は、レジスト現像液をウェハ上に供給するための現像液供給機構と、上記ウェハを回転させて上記ウェハ上に供給されたレジスト現像液をウェハ上に広げるための回転機構と、上記ウェハが設置されている空間を減圧状態にするための減圧機構とを備えている。
【0015】
これにより、レジスト現像液の塗布過程において、ウェハの回転によって生じる風圧が微細なレジストパターンの側面に与える力が抑制されるので、大径のウェハに対しても微細パターンの転倒を生ぜしめることなくレジストの現像を行いうるレジスト現像装置が得られる。
【0016】
本発明のレジスト現像方法は、ウェハ上にレジストパターンを形成するレジスト現像方法において、レジスト現像液をウェハ上に供給し、上記ウェハを回転させて上記ウェハ上に供給された上記レジスト現像液を上記ウェハ上に広げる工程と、上記ウェハが設置されている空間を減圧状態にする工程とを含む方法である。
【0017】
この方法により、レジスト現像液の塗布過程において、ウェハの回転によって生じる風圧が微細なレジストパターンの側面に与える力が抑制されるので、大径のウェハに対しても微細パターンの転倒を生ぜしめることなくレジストの現像が行われる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のレジスト塗布装置およびレジスト現像装置における第1の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【0019】
図1は、本実施形態におけるレジスト塗布装置の斜視構造図を示す。
【0020】
図1(a),(b)において、11は半導体ウェハ、12はウェハ保持台、13はウェハ移動機構、14はレジスト塗布用容器、15はレジスト、15aは半導体ウェハに塗布されたレジスト膜、16はレジスト供給容器、17はレジスト供給パイプをそれぞれ示す。
【0021】
次に、同図(a),(b)を参照しながら本実施形態の方法によるレジストの塗布手順を説明する。
【0022】
図1(a)に示すように、半導体ウェハ11はウェハ保持台12に保持され、ウェハ移動機構13によってレジスト塗布用容器14から凸状に押し上げられているレジスト15に向かって移動する。レジスト塗布用容器14には、レジスト供給容器16からレジスト供給パイプ17を介してレジスト15が供給される。このとき、図1(b)に示すように、半導体ウェハ11はレジスト塗布用容器14の先端から凸状に押し上げられているレジスト15に接触しながら移動する。その結果、半導体ウェハ11の表面のうちレジスト塗布用容器14の先端を通過した領域にはレジスト膜15aが塗布されることになる。
【0023】
ここで、塗布されるレジスト膜15aの厚みは、レジスト材料の比重、粘度、塗布された表面張力、半導体ウェハ11へのレジストの濡れ性等の要因があるが、基本的には、半導体ウェハ11とレジスト15の接触圧力と、両者間の接触時間(半導体ウェハがレジスト上を通過するスピード等で制御)によって、一義的に決められる。したがって、レジスト15が塗布された後、半導体ウェハ11の回転が無いことからレジストに作用する遠心力のウェハ面内不均一が無いため、膜厚均一性の優れたレジスト膜15aの形成が可能になる。また、レジスト15がレジスト供給容器16から、レジスト供給パイプ17を通じてレジスト塗布用容器14へ流れる際に、この通過経路以外の機構や空気に接触することがないので、レジストの変質やパーティクル発生が極めて低く抑えられるため、0.25μmよりも微細なレジストパターンを、大径のウェハに均一に塗布することが可能となる。
【0024】
なお、本実施形態では、半導体ウェハ11を移動したが、レジスト塗布容器14が移動してもよく、また各々が移動しても、ゆっくりとした回転の動きがあってもよい。さらに、両者が同じ方向に移動しても、移動速度が異なることにより両者が相対的に移動してもよい。要するに、半導体ウェハ11とレジスト塗布用容器14が相対的に移動すればよいものとする。
【0025】
また、レジスト15が凸状に押し上げられる際に、レジスト塗布用容器14の先端部からレジスト15がオーバーフローしていてもよい。
【0026】
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
【0027】
図2は、第2の実施形態に係るレジスト塗布装置の構造を部分的に断面図で示す斜視図である。
【0028】
図2において、20は密封容器、21は半導体ウェハ、22はウェハ保持台、23はウェハ回転機構、24はレジスト滴下ノズル、25は排気口、26はバルブ、27は加圧ガス導入口をそれぞれ示す。
【0029】
同図に示すように、半導体ウェハ21はウェハ保持台22に保持されており、レジスト滴下ノズル24からレジストが半導体ウェハ21に滴下されて、ウェハ回転機構23によって回転せしめられている半導体ウェハ21上でレジストが遠心力により膜状に塗布される。この際、半導体ウェハ21の径が大きいために、半導体ウェハ21の面内のレジスト膜厚の均一性は悪い。この後レジスト液が乾燥する前に、排気口25のバルブ26を閉じ、加圧ガス導入口27から不活性ガスを導入し、密封容器20内を加圧する。この加圧によって、塗布されたレジストはウェハ面内で均一な加圧を受けるので、レジストの膜厚のウェハ面内均一性が向上する。
【0030】
なお、本実施形態ではレジストの回転塗布後、加圧処理を行ったが、回転塗布中に加圧処理を行ってもよい。
【0031】
(第3の実施形態)
次に、レジスト現像装置に関する第3の実施形態について説明する。
【0032】
ただし、以下に説明する第3〜第5の実施形態は、下記知見に基づいている。すなわち、常圧下での微細なレジストパターンの現像において、レジストパターンの転倒を種々観察すると、レジスト膜厚が一定である場合、レジストパターンの幅が微細になると転倒する現象がめだってきた。そこで、まず、この現象をよく調べてみると、例えば、従来のレジスト現像装置においては、厚みが2μm程度で0.2ミクロン幅のレジスト膜はそれほど転倒しやすくないが、0.1ミクロン幅のレジスト膜は転倒しやすいことを見い出した。このことは、下地と密着する領域が少なくなるほど転倒しやすいことを示している。つまり、断面形状における縦方向の寸法が横方向の寸法に対して大きくなれば、レジスト膜下端のいずれか一方のコーナー部を中心として働く回転モーメントとそれに対する抗力との平衡が崩れるので、レジスト膜は倒れやすくなるからである。ここで、レジスト膜を転倒させる回転モーメントとして作用する力には、ウェハの高速回転に伴いレジスト膜に作用する遠心力、レジスト膜に横方向から加わる風圧、レジスト膜自身の慣性力などがある。
【0033】
まず、半導体ウェハの回転によってレジストパターンに加わる遠心力は、レジストパターン幅の減少に比例して小さくなる。一方、半導体ウェハの横方向から加わる風圧は、レジストパターンの側面に作用するものでありレジスト膜厚によって規定されるため、レジストパターンの幅が小さくなってもほぼ一定である。このため、下地との密着面積が小さくなるほどウェハへのレジストパターンの密着力が減少するため、風圧が大きく転倒に寄与していることが判明した。また、ウェハの回転数が変化する場合には、レジスト膜に回転速度の変化つまり加速度に比例した慣性力が作用する。そこで、以下の実施形態では、半導体ウェハの回転による遠心力,風圧,慣性力を考慮して、レジストパターンの転倒を防止する手段を講じる。
【0034】
図3は、第3の実施形態に係るレジスト現像装置の構造を示す斜視図である。
【0035】
図3において、30はレジスト膜、31は半導体ウェハ、32はウェハ保持台、33はウェハ移動機構、34はレジスト現像用容器、35はレジスト現像液、36はレジスト現像液供給容器、37はレジスト現像液供給パイプをそれぞれ示す。
【0036】
ここで、図3(a),(b)を参照しながらレジストの現像方法を説明する。
【0037】
図3(a)に示すように、半導体ウェハ31はウェハ保持台32に保持されており、ウェハ移動機構33によってレジスト現像用容器34の先端から凸状に押し上げられているレジスト現像液35に向かって移動させられる。レジスト現像用容器34には、レジスト現像液供給容器36からレジスト現像液供給パイプ37を介してレジスト現像液35が供給される。そして、図3(b)に示すように、半導体ウェハ31は、面上に形成されたレジスト膜30とレジスト現像用容器34から凸状に押し上げられているレジスト現像液35とを接触させながら移動する。この処理によって、レジスト膜30のうち露光された領域が現像され、レジストパターン30aが形成される。このとき、現像に使用された現像液はレジスト現像用容器34からオーバーフローして排出されるために、現像に用いられる現像液35は絶えずフレッシュな状態で供給される。
【0038】
このように、本実施形態によれば、半導体ウェハ31上のレジスト膜30の現像に際して半導体ウェハ31の回転を行わないので、半導体ウェハ31の回転によってレジストパターンに加わる遠心力のウェハ面内不均一や半導体ウェハ31の回転によるレジストパターンへの風圧が無いため、微細レジストパターンの現像時の転倒を防止することが可能となる。
【0039】
なお、本実施形態では、半導体ウェハ31を移動させたが、レジスト現像容器34を移動させてもよく、また両者が移動しても、ゆっくりとした回転の動きがあってもよい。さらに、両者が同じ方向に移動しても、移動速度が異なることにより相対的に移動してもよい。要するに、半導体ウェハ31とレジスト現像容器34とが相対的に移動すればよいものとする。
【0040】
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
【0041】
図4は、本実施形態に係るレジスト現像装置の構造を部分的に断面図で示す斜視図である。
【0042】
図4において、40は密封容器、41は半導体ウェハ、42はウェハ保持台、43はウェハ回転機構、44はレジスト現像液滴下ノズル、45は排気口、46はバルブ、47はポンプ等の減圧機構をそれぞれ示す。
【0043】
ここで、微細なレジストパターンの現像の際、図4に示すレジスト現像装置を用い、半導体ウェハ41をウェハ保持台42に保持して、現像液塗出ノズル44からレジスト現像液を半導体ウェハ41上に塗出し、ウェハ回転機構43によりウェハ保持台42上の半導体ウェハ41を回転させることで、レジスト現像液を半導体ウェハ41の面上から除去する。
【0044】
このとき、排気口45から減圧機構47を動作せずにレジスト現像容器40を常圧下で回転数を種々変えて現像を行うと、低回転数では微細レジストパターンの転倒がないことがわかった。
【0045】
以上の現象を詳細に検討すると、下地と密着力のよいレジストパターンの場合、半導体ウェハ41の回転の開始動作と回転の停止動作とをゆっくり行うと効果があることが判明した。レジストパターンの転倒が発生する際の回転数上昇の速度は5000rpm/秒であり、回転数降下の速度は5000rpm/秒であった。この速度を半分の2500rpm/秒にすると、現像時の回転数が2000rpm〜5000rpmの範囲でレジストパターンの転倒が無かった。
【0046】
これは、一般的な加速,減速条件下では、例えば1本のレジストパターンの重心位置に作用する慣性力m・α(mは質量,αは加速度)によってレジストパターンの底面の一部を中心とする回転モーメントが生じるので、横方向の寸法が微細化されたレジストパターンが転倒しやすくなっているものと思われる。特に、大径のウェハの場合、外周部では大きな回転モーメントが作用することになる。そこで、加速,減速を徐々に行うことによって、レジストパターンに作用する回転モーメントを低減し、微細なレジストパターンにおいても転倒を防止することができる。
【0047】
なお、本実施形態では、半導体ウェハ41の回転数上昇速度と回転数降下速度の低減によりレジストパターンの転倒を防止するようにしたが、回転数上昇速度及び回転数下降速度が大きくても、半導体ウェハの最大回転数までの回転速度の増大と、最大回転数から停止に至るまでの回転速度の低減とを多段階に分けて行っても同様の効果があった。
【0048】
なお、本実施形態において、レジスト現像の塗布時に密封容器内を減圧してもよい。
【0049】
(第5の実施形態)
次に、第5の実施形態について説明する。
【0050】
本実施形態においても、図4に示す第4の実施形態と同じ装置を使用するので、装置についての説明は省略する。
【0051】
本実施形態においても、上記第4の実施形態と同様に、図4に示す装置を用い、半導体ウェハ41をウェハ保持台42上に保持しながら、現像液塗出ノズル44からレジスト現像液を半導体ウェハ41に塗出し、ウェハ回転機構43によりレジスト現像液を半導体ウェハ41の面上から除去する。
【0052】
ここで、本実施形態では、この半導体ウェハ41の回転と同時に排気口45のバルブ46を開けて、減圧機構47によって密封容器40内を減圧する。
【0053】
本発実施形態によれば、レジスト現像液を塗出した後の半導体ウェハ41の回転を減圧下において行うために、レジストパターンの側面に作用する風圧を大幅に低減することができ、微細レジストパターンの現像時における転倒を防止することが可能となる。
【0054】
なお、本実施形態では半導体ウェハ回転とレジスト現像の容器の減圧を同時に行っているが、時間的に異なっても何ら問題はない。
【0055】
【発明の効果】
本発明のレジスト現像装置によれば、レジスト現像装置として、レジスト現像液をウェハ上に供給するための機構と、ウェハを回転させてレジスト現像液をウェハ上に広げるための回転機構と、ウェハが設置されている空間を減圧状態にするための減圧機構とを設ける構造としたので、風圧の作用によるレジストパターンの転倒を生ぜしめることなく微細なレジストパターンを形成しうるレジスト現像装置の提供を図ることができる。
【0056】
本発明のレジスト現像方法によれば、ウェハ上にレジストパターンを形成するレジスト現像方法において、レジスト現像液をウェハ上に供給し、ウェハを回転させてウェハ上に供給されたレジスト現像液をウェハ上に広げる工程と、ウェハが設置されている空間を減圧状態にする工程とを含むようにしたので、風圧が微細なレジストパターンの側面に与える力を抑制することができ、よって、大径のウェハに対してもレジストパターンの転倒を生ぜしめることなく微細なレジストパターンの現像を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るレジスト塗布装置の構造を示す斜視図及び断面図である。
【図2】本発明の第2の実施形態に係るレジスト塗布装置の構造を一部を断面図で示す斜視図である。
【図3】本発明の第3の実施形態に係るレジスト現像装置の構造を示す斜視図及び断面図である。
【図4】本発明の第4,第5の実施形態に係るレジスト塗布装置の構造を一部を断面図で示す斜視図である。
【図5】従来例のウェハサイズに対するウェハ回転数とレジスト膜厚及びウェハ面内のレジスト厚の均一性との関係を示す図である。
【符号の説明】
11 半導体ウェハ
12 ウェハ保持台
13 ウェハ移動機構
14 レジスト塗布用容器
15 レジスト
15a レジスト膜
16 レジスト供給容器
17 レジスト供給パイプ
20 密封容器
21 半導体ウェハ
22 ウェハ保持台
23 ウェハ回転機構
24 レジスト滴下ノズル
25 排気口
26 バルブ
27 加圧ガス導入口
30 レジスト膜
30a レジストパターン
31 半導体ウェハ
32 ウェハ保持台
33 ウェハ移動機構
34 レジスト現像用容器
35 レジスト現像液
36 レジスト現像液供給容器
37 レジスト現像液供給パイプ
40 密封容器
41 半導体ウェハ
42 ウェハ保持台
43 ウェハ回転機構
44 レジスト現像液滴下ノズル
45 排気口
46 バルブ
47 減圧機構
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a resist developing apparatus and a resist developing method suitable for manufacturing an VLSI using a wafer having a large diameter.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, in the manufacture of VLSI, the progress of miniaturization of elements such as transistors and the increase in the diameter of wafers for increasing the number of wafers per wafer has been remarkable. For example, with an exposure apparatus using an excimer laser as a light source, a resist pattern having a minimum element size of 0.25 μm to 0.2 μm is formed, or a super LSI is manufactured using an 8-inch diameter Si wafer. To form this resist pattern, the following resist coating apparatus and resist developing apparatus are used.
[0003]
In the method disclosed in JP-A-56-104440, first, in a step of applying a resist solution, a wafer is held on a wafer holding table having a rotating mechanism by using an apparatus called a rotary resist coating apparatus. After the resist solution is dropped on the wafer, the wafer is rotated to apply the resist solution over the entire surface of the wafer so as to have a thickness as uniform as possible.
[0004]
Further, in the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-133641, an apparatus for applying a resist by dropping a resist on a roller and rotating the roller on the wafer surface has been proposed as an apparatus for applying to a large-diameter wafer. I have.
[0005]
On the other hand, as an apparatus for developing a resist solution, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-326559, a resist solution which sprays a developing solution onto a resist after exposure while rotating a wafer or sprays a developing solution onto a resist after exposure is used. There is a developing device. In addition, there is a rotary resist developing apparatus in which a developer is dropped on a resist surface, and the wafer is rotated to dry the resist.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional resist coating apparatus and resist developing apparatus have the following problems, respectively.
First, in a rotary resist coating apparatus as disclosed in JP-A-56-104440, as the wafer size increases, for example, as the wafer diameter increases from 6 inches, 8 inches to 12 inches, Because the centrifugal force at the center of rotation of the wafer and the peripheral part of the wafer are largely different, the resist spread around the wafer is easily blown off. That is, there is a disadvantage that the uniformity of the resist film thickness within the wafer surface is significantly reduced. An analysis result performed by the inventor on this point will be described.
[0007]
When the resist is dropped on the wafer and rotated, F = m × r × ω 2
Centrifugal force F is applied. here,
m: weight of the resist at a certain point r: distance from the center of rotation ω: angular velocity of rotation
[0008]
Therefore, at present, when the wafer diameter is changed from 6 inches or 8 inches to 12 inches, the centrifugal force of the resist around the 12-inch wafer is twice as large as that of the 6-inch wafer and 1.5 times that of the 8-inch wafer. Then, as a result of examining the uniformity of the rotation speed, the resist film thickness, and the resist thickness in the wafer surface, the present inventors obtained the results shown in FIG. In the figure, lines L6, L8, and L12 show the relationship between the thickness of the resist film and the number of rotations on a 6-inch wafer, an 8-inch wafer, and a 12-inch wafer, respectively. Lines R6, R8, and R12 indicate variations in the uniformity of the thickness of the resist film on the 6-inch wafer, the 8-inch wafer, and the 12-inch wafer, respectively.
[0009]
As shown in the figure, the resist film thickness monotonously decreases with an increase in the rotation speed, so that the desired film thickness can be controlled by the rotation speed. On the other hand, the uniformity variation of the resist film thickness in the wafer surface increases when the rotation speed is extremely low because the resist solution hardly flows in the wafer surface due to the influence of the viscosity of the resist solution. When the rotation speed of the wafer is increased to a certain degree or more, the uniformity of the resist film thickness in the wafer surface increases due to the influence of the centrifugal force described above. When the wafer diameter increases, the uniformity variation of the resist film thickness due to the centrifugal force occurs from a low wafer rotation speed. In particular, in the case of a 12-inch wafer (line R12), since the uniformity of the resist film thickness in the wafer surface varies greatly, it is difficult to form a fine resist pattern uniformly in the wafer.
[0010]
The roller type resist coating apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-133641 is different from the above-mentioned rotary type resist coating apparatus in that the resist is once dropped on a roller and then applied to a wafer. This is not suitable for forming a fine resist pattern due to the deterioration of the particles and adhesion of particles.
[0011]
On the other hand, in the spray type resist developing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-326559, since the consumption of the developing solution is large, and it is difficult to control the contact between the resist film to be developed and the developing solution due to spraying, the fine patterning is difficult. It is not suitable for developing a resist pattern.
[0012]
Further, in the case of a conventional rotary resist developing apparatus, due to the miniaturization of the resist pattern and the increase in the wafer size, for example, a 6-inch wafer is 0.1 μm wide (a resist thickness is about 0.1 μm) by an SOR (synchrotron orbital resonance) exposure apparatus. When a 2 μm) pattern is exposed and developed, there is a disadvantage that the fine resist pattern collapses and cannot be used for manufacturing an LSI. This is because the rotation speed at the peripheral portion of the wafer is higher than that at the central portion of the wafer, so that the developing solution scattered from the wafer receives the liquid pressure at the time of scattering and the wind pressure due to the rotation of the wafer.
[0013]
The present invention has been made in view of the above problems, its object, upon coating or resist developing, to form a fine resist pattern even when the wafer diameter is increased cormorants Relais resist developing apparatus Or a method thereof.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The resist developing apparatus of the present invention includes a developing solution supply mechanism for supplying a resist developing solution onto a wafer, and a rotating mechanism for rotating the wafer and spreading the resist developing solution supplied on the wafer over the wafer. When, and a to order decompressor a space where the wafer is placed in a reduced pressure state.
[0015]
Thereby, in the process of applying the resist developer, the wind pressure generated by the rotation of the wafer suppresses the force applied to the side surface of the fine resist pattern, so that the fine pattern does not fall over even for a large-diameter wafer. A resist developing device capable of developing a resist is obtained.
[0016]
Resist development process of the present invention, in the resist developing method of forming a resist pattern on the wafer, a resist developing solution supplied onto the wafer, the resist developer and rotated supplied onto the wafer to the wafer above a step of spreading on a wafer, the method comprising the steps of: in a reduced pressure state space in which the wafer is placed.
[0017]
According to this method, in the process of applying the resist developing solution, the wind pressure generated by the rotation of the wafer suppresses the force applied to the side surface of the fine resist pattern, so that the fine pattern can be overturned even for a large-diameter wafer. And the development of the resist is performed.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of a resist coating device and a resist developing device of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 1 is a perspective structural view of a resist coating apparatus according to the present embodiment.
[0020]
1 (a) and 1 (b), 11 is a semiconductor wafer, 12 is a wafer holder, 13 is a wafer moving mechanism, 14 is a resist coating container, 15 is a resist, 15a is a resist film applied to a semiconductor wafer, Reference numeral 16 denotes a resist supply container, and 17 denotes a resist supply pipe.
[0021]
Next, the procedure of applying a resist by the method of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0022]
As shown in FIG. 1A, a semiconductor wafer 11 is held by a wafer holding table 12, and is moved by a wafer moving mechanism 13 from a resist coating container 14 toward a resist 15 which is pushed up in a convex shape. The resist 15 is supplied from the resist supply container 16 to the resist coating container 14 via the resist supply pipe 17. At this time, as shown in FIG. 1B, the semiconductor wafer 11 moves while being in contact with the resist 15 which is pushed upward from the tip of the resist coating container 14. As a result, the resist film 15a is applied to a region of the surface of the semiconductor wafer 11 that has passed the tip of the resist coating container 14.
[0023]
Here, the thickness of the resist film 15a to be applied depends on factors such as the specific gravity and viscosity of the resist material, the applied surface tension, the wettability of the resist on the semiconductor wafer 11, and the like. And the contact pressure of the resist 15 and the contact time between the two (controlled by the speed at which the semiconductor wafer passes over the resist). Therefore, since the semiconductor wafer 11 does not rotate after the resist 15 is applied, there is no non-uniformity of the centrifugal force acting on the resist in the wafer surface, so that a resist film 15a having excellent film thickness uniformity can be formed. Become. Further, when the resist 15 flows from the resist supply container 16 to the resist coating container 14 through the resist supply pipe 17, the resist 15 does not come into contact with a mechanism other than the passage route or air, so that the deterioration of the resist and generation of particles are extremely large. Since the resist pattern can be kept low, a resist pattern finer than 0.25 μm can be uniformly applied to a large-diameter wafer.
[0024]
In the present embodiment, the semiconductor wafer 11 is moved, but the resist coating container 14 may move, or each may move, or a slow rotational movement may occur. Furthermore, even if both move in the same direction, both may move relatively due to different moving speeds. In short, it is sufficient that the semiconductor wafer 11 and the resist coating container 14 move relatively.
[0025]
In addition, when the resist 15 is pushed up in a convex shape, the resist 15 may overflow from the tip of the resist coating container 14.
[0026]
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
[0027]
FIG. 2 is a perspective view partially showing the structure of the resist coating apparatus according to the second embodiment in a sectional view.
[0028]
In FIG. 2, 20 is a sealed container, 21 is a semiconductor wafer, 22 is a wafer holder, 23 is a wafer rotating mechanism, 24 is a resist dropping nozzle, 25 is an exhaust port, 26 is a valve, and 27 is a pressurized gas inlet. Show.
[0029]
As shown in the figure, a semiconductor wafer 21 is held on a wafer holding table 22, a resist is dropped on the semiconductor wafer 21 from a resist drop nozzle 24, and the semiconductor wafer 21 is rotated by a wafer rotating mechanism 23. The resist is applied in a film form by centrifugal force. At this time, since the diameter of the semiconductor wafer 21 is large, the uniformity of the resist film thickness in the plane of the semiconductor wafer 21 is poor. Thereafter, before the resist liquid dries, the valve 26 of the exhaust port 25 is closed, and an inert gas is introduced from the pressurized gas inlet 27 to pressurize the inside of the sealed container 20. By this pressing, the applied resist receives a uniform pressing in the wafer surface, so that the uniformity of the resist film thickness in the wafer surface is improved.
[0030]
In this embodiment, the pressure treatment is performed after the spin coating of the resist, but the pressure treatment may be performed during the spin coating.
[0031]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment relating to the resist developing apparatus will be described.
[0032]
However, the third to fifth embodiments described below are based on the following findings. That is, in the development of a fine resist pattern under normal pressure, various observations of the overturning of the resist pattern show that, when the resist film thickness is constant, the overturning occurs when the width of the resist pattern becomes minute. Therefore, when this phenomenon is carefully examined, for example, in a conventional resist developing apparatus, a resist film having a thickness of about 2 μm and a width of 0.2 μm is not so likely to fall, The resist film was found to be easily overturned. This indicates that the smaller the area that is in close contact with the base, the easier it is to fall. In other words, if the vertical dimension in the cross-sectional shape becomes larger than the horizontal dimension, the balance between the rotational moment acting around one of the corners at the lower end of the resist film and the drag force against it will be lost, and the resist film Is likely to fall down. Here, the force acting as a rotational moment for overturning the resist film includes a centrifugal force acting on the resist film as the wafer rotates at a high speed, a wind pressure applied to the resist film from a lateral direction, an inertial force of the resist film itself, and the like.
[0033]
First, the centrifugal force applied to the resist pattern due to the rotation of the semiconductor wafer decreases in proportion to the decrease in the width of the resist pattern. On the other hand, since the wind pressure applied from the lateral direction of the semiconductor wafer acts on the side surface of the resist pattern and is defined by the resist film thickness, it is substantially constant even if the width of the resist pattern becomes small. For this reason, it was found that the smaller the area of contact with the base, the smaller the adhesive force of the resist pattern to the wafer, and the larger the wind pressure, which contributed to overturn. When the number of rotations of the wafer changes, an inertial force proportional to the change in the rotation speed, that is, the acceleration acts on the resist film. Therefore, in the following embodiments, a means for preventing the resist pattern from overturning is taken in consideration of the centrifugal force, wind pressure, and inertia force due to the rotation of the semiconductor wafer.
[0034]
FIG. 3 is a perspective view showing the structure of the resist developing device according to the third embodiment.
[0035]
3, reference numeral 30 denotes a resist film, 31 denotes a semiconductor wafer, 32 denotes a wafer holder, 33 denotes a wafer moving mechanism, 34 denotes a resist developing container, 35 denotes a resist developing solution, 36 denotes a resist developing solution supply container, and 37 denotes a resist. Each shows a developer supply pipe.
[0036]
Here, a method for developing a resist will be described with reference to FIGS.
[0037]
As shown in FIG. 3A, the semiconductor wafer 31 is held on a wafer holding table 32, and is moved toward a resist developing solution 35 which is pushed upward from a tip of a resist developing container 34 by a wafer moving mechanism 33. To be moved. A resist developing solution 35 is supplied to the resist developing container 34 from a resist developing solution supply container 36 via a resist developing solution supply pipe 37. Then, as shown in FIG. 3B, the semiconductor wafer 31 moves while making the resist film 30 formed on the surface come into contact with the resist developing solution 35 which is pushed upward from the resist developing container 34 in a convex shape. I do. By this processing, the exposed region of the resist film 30 is developed, and a resist pattern 30a is formed. At this time, the developer used for the development overflows from the resist developing container 34 and is discharged, so that the developer 35 used for the development is constantly supplied in a fresh state.
[0038]
As described above, according to the present embodiment, the semiconductor wafer 31 is not rotated when the resist film 30 on the semiconductor wafer 31 is developed, so that the centrifugal force applied to the resist pattern due to the rotation of the semiconductor wafer 31 becomes uneven in the wafer surface. Since there is no wind pressure on the resist pattern due to the rotation of the semiconductor wafer 31 or the semiconductor wafer 31, it is possible to prevent the fine resist pattern from overturning during development.
[0039]
In the present embodiment, the semiconductor wafer 31 is moved. However, the resist developing container 34 may be moved, or both may move, or there may be a slow rotational movement. Further, both may move in the same direction, or may move relatively due to different moving speeds. In short, it is sufficient that the semiconductor wafer 31 and the resist developing container 34 move relatively.
[0040]
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
[0041]
FIG. 4 is a perspective view partially showing the structure of the resist developing apparatus according to the present embodiment in a sectional view.
[0042]
4, reference numeral 40 denotes a sealed container, 41 denotes a semiconductor wafer, 42 denotes a wafer holding table, 43 denotes a wafer rotating mechanism, 44 denotes a resist developing liquid drop nozzle, 45 denotes an exhaust port, 46 denotes a valve, and 47 denotes a pressure reducing mechanism such as a pump. Are respectively shown.
[0043]
Here, at the time of developing the fine resist pattern, the semiconductor wafer 41 is held on the wafer holding table 42 by using the resist developing device shown in FIG. The resist developer is removed from the surface of the semiconductor wafer 41 by rotating the semiconductor wafer 41 on the wafer holding table 42 by the wafer rotating mechanism 43.
[0044]
At this time, it was found that when the resist developing container 40 was developed at various rotation speeds under normal pressure without operating the pressure reducing mechanism 47 from the exhaust port 45, the fine resist pattern did not fall at a low rotation speed.
[0045]
Examining the above phenomena in detail, it has been found that in the case of a resist pattern having good adhesion to the base, it is effective to perform the rotation start operation and the rotation stop operation of the semiconductor wafer 41 slowly. When the resist pattern fell, the rotation speed was increased at a speed of 5000 rpm / sec, and the rotation speed was decreased at a speed of 5000 rpm / sec. When this speed was halved to 2500 rpm / sec, the resist pattern did not fall over when the number of revolutions during development was in the range of 2,000 rpm to 5,000 rpm.
[0046]
This is because, under general acceleration and deceleration conditions, for example, a part of the bottom of the resist pattern is centered by inertial force m · α (m is mass, α is acceleration) acting on the center of gravity of one resist pattern. It is considered that since a rotating moment occurs, the resist pattern whose lateral dimension is miniaturized is likely to fall over. In particular, in the case of a large-diameter wafer, a large rotational moment acts on the outer peripheral portion. Therefore, by gradually performing acceleration and deceleration, the rotational moment acting on the resist pattern can be reduced, and even a fine resist pattern can be prevented from overturning.
[0047]
In the present embodiment, the resist pattern is prevented from falling down by reducing the rotation speed increasing speed and the rotation speed falling speed of the semiconductor wafer 41. However, even if the rotation speed increasing speed and the rotation speed falling speed are large, the semiconductor The same effect can be obtained even if the rotation speed is increased from the maximum rotation speed to the maximum rotation speed and the rotation speed is reduced from the maximum rotation speed to the stop in multiple stages.
[0048]
In this embodiment, the pressure in the sealed container may be reduced during the application of the resist development.
[0049]
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described.
[0050]
In the present embodiment, the same device as that of the fourth embodiment shown in FIG. 4 is used, and therefore, the description of the device will be omitted.
[0051]
In this embodiment, similarly to the above-described fourth embodiment, the semiconductor wafer 41 is held on the wafer holding table 42 by using the apparatus shown in FIG. The resist developing solution is applied to the wafer 41 and removed from the surface of the semiconductor wafer 41 by the wafer rotating mechanism 43.
[0052]
Here, in the present embodiment, the valve 46 of the exhaust port 45 is opened at the same time as the rotation of the semiconductor wafer 41, and the pressure inside the sealed container 40 is reduced by the pressure reducing mechanism 47.
[0053]
According to the present embodiment, since the rotation of the semiconductor wafer 41 after applying the resist developing solution is performed under reduced pressure, the wind pressure acting on the side surface of the resist pattern can be greatly reduced, and the fine resist pattern Can be prevented from falling during development.
[0054]
In this embodiment, the rotation of the semiconductor wafer and the depressurization of the resist developing container are performed at the same time, but there is no problem even if the time is different.
[0055]
【The invention's effect】
According to the resist developing device of the present invention, as the resist developing device , a mechanism for supplying the resist developing solution onto the wafer, a rotating mechanism for rotating the wafer and spreading the resist developing solution on the wafer, since the space which is installed to a structure in which the to order decompressor in a reduced pressure state, to provide a resist developing apparatus capable of forming a fine resist pattern without causing a fall of the resist pattern due to the action of wind pressure Can be planned.
[0056]
According to the resist developing method of the present invention, in the resist developing method of forming a resist pattern on a wafer, a resist developing solution is supplied on the wafer , and the resist developing solution supplied on the wafer is rotated by rotating the wafer. a step of spreading a. Thus a step of a reduced pressure state space in which the wafer is placed, can wind pressure to suppress force applied to the side surface of the fine resist pattern, thus a large-diameter wafer The fine resist pattern can be developed without causing the resist pattern to fall.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view and a sectional view showing the structure of a resist coating apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view partially showing a structure of a resist coating apparatus according to a second embodiment of the present invention in a cross-sectional view.
FIG. 3 is a perspective view and a sectional view showing a structure of a resist developing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view partially showing the structure of a resist coating apparatus according to fourth and fifth embodiments of the present invention in a sectional view.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the wafer rotation speed, the resist film thickness, and the uniformity of the resist thickness in the wafer surface with respect to the wafer size in the conventional example.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 11 semiconductor wafer 12 wafer holder 13 wafer moving mechanism 14 container for resist coating 15 resist 15a resist film 16 resist supply container 17 resist supply pipe 20 sealed container 21 semiconductor wafer 22 wafer holder 23 wafer rotating mechanism 24 resist dropping nozzle 25 exhaust port 26 valve 27 pressurized gas inlet 30 resist film 30a resist pattern 31 semiconductor wafer 32 wafer holding table 33 wafer moving mechanism 34 resist developing container 35 resist developing solution 36 resist developing solution supply container 37 resist developing solution supply pipe 40 sealed container 41 Semiconductor wafer 42 Wafer holding table 43 Wafer rotating mechanism 44 Resist developing liquid drop down nozzle 45 Exhaust port 46 Valve 47 Pressure reducing mechanism

Claims (2)

レジスト現像液をウェハ上に供給するための現像液供給機構と、
上記ウェハを回転させて上記ウェハ上に供給されたレジスト現像液を上記ウェハ上に広げるための回転機構と、
上記ウェハが設置されている空間を減圧状態にするための減圧機構と
を備えていることを特徴とするレジスト現像装置。
A developer supply mechanism for supplying a resist developer onto the wafer;
The resist developing solution supplied onto the wafer by rotating the wafer and rotating mechanism for spreading on said wafer,
Resist developing apparatus is characterized in that it comprises a to order decompressor a space where the wafer is placed in a reduced pressure state.
ウェハ上にレジストパターンを形成するレジスト現像方法において、
レジスト現像液をウェハ上に供給し、上記ウェハを回転させて上記ウェハ上に供給された上記レジスト現像液を上記ウェハ上に広げる工程と、
上記ウェハが設置されている空間を減圧状態にする工程と
を含むことを特徴とするレジスト現像方法。
In a resist developing method for forming a resist pattern on a wafer,
The resist developer is supplied onto the wafer, the resist developer and rotated supplied onto the wafer to the wafer and a step of spreading on said wafer,
Depressurizing the space in which the wafer is installed, and
Resist development method, which comprises a.
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