JPH022112A - 半導体ウェファの処理方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は’ｌ’　４休処理に関係し、特に半導体ウェフ
ァＶの光レジスト・パターンの滑込現像とリンス用機械
及びプ【］シスに関係する。

（従来の技術） 集積１０回路製造に九ミ木の半導体リソグラフィ処理に
１１１いられるリンス１−・パターン化技術は、通常液
体溶解段階を基に、ある種の九子照割又は特別の衝撃へ
の選択露出にＪ、り溶ｔ」ヤ）１くされた又は溶解抵抗
力を弱めた光レジスト・ポリマを除去する。

パターン特徴のＶｉ密な１法制御を実行するためこのパ
ターン現陳溶解を−様に１１怠深く制御することが非常
にΦ要であり、その許容瓜が半導体系子のイールド心丈
用可能な説３１性能限界に影費を与える。

リブミク［１ン幾何で−様な光レジスト・パターンを現
像可能とするため、従来の回転現像器、ヒでの現在の現
像方法をやめることが必要である。従来の現像器でのバ
ッチ浸透現像はある種の応用例には受入可能であるが、
汚染、−様性及び自Ｖ目ヒの障害はパップ浸透処理では
克服され４＝ｊい。又、ウェファ・パターンを側面を十
にして現像する時にはウエフア上の非一様現像のため現
像過程が非常に小さい形状には一様に実行できず、小人
な１法問題を生じる。

伯の現在の現像過程は、最適値１こ固定した基板、レジ
スト及び露光現像装置パラメータを保持しようと各努力
して、所要パターン寸法を青るよう経験的に決めた一定
の現像時間を用いている。

光レジスト除去に用いる他の過程は、光レジスト除去過
程の終了点を決定することＣある。終了点の正確な決定
は、パターンの高溶解１（ＬｉｌＩｋでレジストを最初
にクリヤするのに要１６時間に加えることの所定の追加
現像時間、例えば終了点を過ぎた５０％の追加時間から
構成される全現像時間の自動調節用の基礎を与えること
が可能である。

自動現像時間調節は、露出装置強度及び／又はタイミン
グ機構、レジスト厚、レジスト感度、基数反）ｉ率、現
像溶液有効瓜、現像液体分配率、分イ１１、温石、室換
気、基板回転速度、露出と現像間の遅延等の要因のパタ
ーン化過程の変動を必要に応じて人きく補償する。自動
決定の現象時間の監視は各種のブ［１ｔ？ス・パラメー
タに対して実施され又いる制御の程度の指示を与え、現
像時間の何らかの相当なずれは技杯１員に警告するため
に使用＋４能である。

中色光線のフィルム土面とＩｔ　Ｊ＆反射との間に生じ
る光Ｌｉ小の解釈により透明フィルム厚の変史監視１よ
、好ましい環境下でのレジスト現像を含む半２重体製造
の各種材料減（）過程で有効に用いられているＩ〕法で
ある。

レジストｙＡ像終了点決定に対する光干渉技術の右効牲
は、実際に時々出会うプロセス化問題により深刻に劣化
する 回転／スプレー現像過程では、スプレーは光線を分散さ
せ、現像レジスト−Ｌの変動する変像液フィルム厚にＪ
、す／ｉじる余分な光１渉も又信号品質を制限する。信
号品質を強化Ｊるために液フィルム厚のスプレー濃度を
最小化する試みは現像速度の動径及び角度−様性を劣化
させる。表面のきめによる基板の低反射率、半導体桔板
と一体の透明フィルムの干渉、又は透明フィルムの吸収
が信号精度を減少させる。又除去用に設訓された不当に
小寸法のレジスト域のパターンは、信号が殆んど得られ
ないような殆んど厚さ変化のない区域を与える。集積回
路の形状が小さくなるにつれで、処理の全面を制御する
ことがより重要である。￥Ｊ造過稈は［レシピＪ　（Ｓ
ｔ！ｌ払）過程、号なわら、半導体つ１−ファ面上に実
際に何が生じているかとは＋１１１係なく、各種処理を
続行して所要の効果を得る。

「レジと１法は良好に動作していたが、非常に小さい形
状でウエファトのより厳しい制御が要求されるにつれ、
特定の過程の全ての変数を制御する困ｆｌさが人きくな
ってくる。

（発明の要約） 本発明は、濾過された温度制御の上りへ流れる現ｌＩ！
溶液中でゆっくりと回転させつつつ１７７面を下に浸け
ることによる自動インライン滑込現像すンス過稈を１ｊ
／、にう装置と過程である。ウェファ１、口すつぐつと
回転されて分解光リンスｌ−を分散さＶ、現像器レジス
ト・パターンに微小な泡の蓄積１Ｊることを防１１する
。

所要現像時間の完了後、ウェファは同じチャックＬのま
ま現ａ槽からゆ′つくりと水中で同転する１１１２イＡ
ン化水リンス浴へ迅速に転送される。

説イＡン化水リンスの完ｒ　４Ｇ、つ１フアは水槽から
１ぼられ、回転速度を増加してウェファから水を除去す
る。

浸透過程を処理する装置は２つの別々４１液槽から構成
され、各々が別々の開ループ連続衷過濡度装胃を用いる
。２個の水槽は現像器とリンス槽である。

ウエフア処理は貞により背面からつ■ファを保持ける真
空チャックによりなされ、これは垂直及び水平の２面で
ｌｉ　！ｌＪのフレームに取付けた低回転空気モータに
接続される３、手直移動は半導体ウェファを油槽の内外
へ移動させる上下運動である。

水・Ｖ叉は横方向移動は半導体ウェファを現像リンスヘ
、ＩＩＱイＡン化水リンスへ、次いで回転乾燥１０首へ
転送するためのものである。他のつ１フア保持方法も使
用可能である。

本装置は、ウェファが空気圧チャックへ甲種で引渡され
、上述のＪ、うに１２！１１’ｌｊされ、次いで処理ラ
インに沿って続行されるｉｌ′ｌ　１１１１　？＆　１
’導体処ｖ１１ラインの−・部となるしのとして設晶１
した。しかしながら、本装置を独つの処理部所としで用
いてもよい。

本発明により表示される技術的進歩と共にイの対蒙１カ
は、添附図面と関連して考慮する時本発明の望ましい実
施例の以下の説明と添附特、１１請求の範囲に記載した
Ｉｉ現の特徴から明らかとなる。

（実施例） 第１図と第２図は本発明の装；べを図示する。半導体浸
透現像機は主ハウジング１０を有するのが図示されてい
る。ハウジングは２１Ｊのタンク１１゜１２を右する。

タンク１１は現像液２８を右し、タンク１２は現像半導
体ウェファをリンスするための脱イオン死水２９用であ
る。両タンク１１゜１２は濾過される上方へ流れる水ｌ
ｆＩ″ｃある。

現像タンク４．Ｌ　１１イル１３により所定の湿度に保
持される。現像槽の温度は一定の現像速度を保証するた
め一定渇庭に保りされる。現像液はポンプ２３にＪ、リ
タンク１１からドレイン２１を介して送入され、ホース
２２、フィルタ２０、戻りホース３０を介してタンク１
１へ戻る。

現像器とリンス槽の両方で用いられるコントロラ３ｏを
用いてタンク中の流体の流れのｈ向を制す１１ける１、
これはボン１２３から線路２１を介して液体を！ｒ導体
ウェファへ向いた上方流へ向（Ｊる穴間さン二）オルト
から構成される。マニフオルドは液体タンク中に水没し
ている。

一定の現象強電を保持することがｆｒｉ要ぐあるため、
１９８７年１２　Ｊｌ　１７　［］提出の［光レジス１
〜現像強厄を決定けるセンサ１という名称の共願の特願
−・連番号笛１３４，４３８号（Ｔ１１２９０８）に開
示の現８１解析本及び補充装置を本発明とＩＩＩＩ連し
て使用してらよい。

リンス・タンク１２は現像タンク１１と同様のドレイン
及びフィルタ装置を右している。タンク１２のリンス水
はドレイン２５を介して取除かれ、ポンプ２７と、ポン
プ２７をフィルタ２４へ接続するホース２６、フィルタ
２４をタンク１２に１き続Ｊるホース３１を介してリン
ス・タンクへ戻る。

￥導体ウェファ５は、［−タ１５によりゆっくりと回転
される負空チャック１４上に取付けることにより処理さ
れる。［−夕１５はトラック１６十を水平に、機構３３
上を垂ｔｉに移動される。トラック１６はタンク１１．
１２を横切って各側面まで延びているため、半導体つ１
）７５は各タンク上の位置まで移ＯＪされる。

半導体ウェファは最初に現像液２８中へＩＦされてその
１−の光レジスト・ポリマを現像され、現像過程の完了
後つ１フアは１°冒されて、リンス水２９ｋに来るまで
水平に移動される。リンス水上に位置決めされると、ウ
ェファは氷中へ下降されて半導体つ１フアから残留現像
液をリンスする。

光レジスト・ポリマを現像する過程は自動化インライン
能力により処理される上、正反対の浸透で、非常にゆっ
くりと回転しつつ半導体つ１フアが滑込二Ｅれる濾過さ
れた泡のない温度制御のゆっくりと上７Ｊ　’＼流れる
現像化学液を必葭とし、以下のように説明される。

半導体つ１ノア５は処理ライン（図示せず）を下降して
来て真空チャック１４により獲１ツされる。

真空ブ１１ツク１４は半導体ウェファ５を流れる現像槽
２８へ移動させ、現像リイクルの間紙速度でつ■ファを
回転させる。適切な現像時間の後、空気１駆０１のアク
チＩＴ−タ組立体３３に取付けた空気ハ１′ｌ動のスピ
ン・を−夕１５に接続された真空チャック１４は案内レ
ール１６上を迅速にリンス過程槽２９へ移動し、リンス
液２９中でｖ４１１浸込過稈を繰返される。リンス１９
１間後、つ１フアは１９？されリンス槽から除かれ回転
乾燥される。半導体つＬファは次の過程段階用に取除か
れる。

第３図は現像部／タンクのより詳細な実施例を図示ける
。タンク４０は現像液４１で満たされる。

現像４１の表面は、ボート４８からタンクに導入されボ
ート４７でＩＩＩ気される窒素で覆われる。マフオルト
４４はタンク底部に取付けられ、現像液は５０でマニフ
オルドへ送入され、穴４５を介してマニフオルドから流
出し、水中のウェファ４６の表面へ当る。現像液はボー
ト５１でタンクから除かれ、ポンプ４２によりタンクへ
再循環する１、新しい現像液はポンプ４２を介してタン
クへ導入され、液体のオーバーフロ一番よＡ−バーフロ
ー４９で排水される。

第４図は詳細なリンス／乾燥　タンク／部を図示ける。

タンク６０はその底部に取付けたマニフオルドを右する
。ポンプ６１はマニフオルド中へ脱イＡン化水をポンプ
送入し、穴６４を介して水だめ６８中にある半導体つＴ
ノア６５へ流出させる。リンス水は６９で氷だめから１
１（２Ｌ、、タンク６０からドレイン６２を介して流出
する。ウエフアをリンス後、つＬ）７６６により指示す
るように乾燥位品へＴＲされる。

以上の説明に関して史に以下の項を１１ｉ１示する。

（１）　　半導体ウェファが現像液及びリンス液中で回
転填像及びリンスされる半導体処１！Ｉ！￥ＲＰ！にお
いて、半導体を１−不及対の位置に保持するための真空
ブ）／ツクと、真空ブヤツクを垂直及び水平方向へ移動
させるためのトラック及び作動機構と、前記現像及びリ
ンス液中で萌２貞空ブーヤツクと半導体つ１−ノアを回
転さＵるスピン・モータと、を含む半導体処理装置。

（２）　　第１ｓｒｓ記載の装置において、前記スピン
・七−タ及びｆｌ動機構は空気圧Ｖ」作である装置。

（３）　　第１項記載のＶｔｒａにＪ３いて、第１及び
第２の液体タンクを含み、各タンクは液体循環Ｈｉによ
り相！ｊ接続されている装置。

（４）　　第３瑣記載の装置において、穴開きマニノオ
ルドを含み、各液体循′ｙＡ装置はｎいにかつ液体タン
クと相４７接続された前記穴開きマニフオルドと、ポン
プど、フィルタを含む装置。

（：房）　　第１１ｒＪ記載の装置Ｎにおいて、前記液
体タンクは温；ａ制御されている装置。

（６）　　第４項記載の装置において、前記循環装置ｔ
よ上向流装置である装置。

（７）゛に導体ウェファが現像液及びリンス液中で回転
現像及びリンスされる半導体処理装置において、半導体
を上下反対の４＜Ｉ置に保持するための真空チＡ７ツク
と、半導体つＴノアを回転させるため前記真空チャック
に接続した七−タと、真空チャックとモータを垂−１及
び水平方向へ移動させるためのトラック及び作動機構と
、２個の液体循環装置と、前記現像及びリンス液中で前
配負空チャックと半導体ウェファとを回転させる前記セ
ータと、を含む半導体処理装置。

（８）　　第７項記載の装置において、前記スピン・モ
ータ及び作動機構は空気ＩＥ動伯である装置。

（９）　　第７項記載の装置において、第１及び第２の
液体タンクを含み、各タンクは前記液体循環装置の一方
と相ｎ接続されている装″ｔ？１ｔ。

（１０）第７項記載の装置において、各液体循環装置は
互いにかつ液体タンクと相ｒｉ）Ｂ続された穴１ｍきマ
ニフオルドと、ポンプと、フィルタと含み、￥ｉ置内の
循環は前記穴開きマニフオルドを通してＦ向きである装
置。

（１１）第９項記載の装置において、前記第１の液体タ
ンクは温度制御されている装置。

（１２）第７　Ｊｌ’ｌ記載の装置において、前記循環
装置は１−向流装置ｉ９である装置。

（１３）　　尤レジスト・パターンを現像Ｊるための半
導体つ１ノアの処理方法において、真空ブヤツクに１４
体を取付ける段階と、現像液中に半導体つ■フッを１−
下反対に浸込み回転させる段階と、１１’　ｌ’Ｍ液か
ら半導体ウェーノアを取除く段階と、半）浮体つ１ノア
をリンス槽へ下降させる段階と、リンス槽から゛ト導体
つ１フアを取除いてこれを回転乾燥さＵる段階と、を含
む半導体ウコニノアの処理方法。

（１４）第１３１０６．ｄ叔のｈ法においで、現像液を
所定温１１）に加熱保持１６段階を含む方法。

（１５）第１３１０記載のｈ法にａ３いて、現像液は１
−ｈ向流装置中を循環し、−・定の現像強度に濾過保１
４される方法。

（１６）第１３１０６の方法において、前記リンス槽ｔ
よＷ１環′ａ過される方法。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の９込現像リンス機の図面である、第２
図は第１図の浸透現像リンス機の側面図である、第３図
はより詳細む現像タンクと液循環装買を示す図であり、
第４図はＪ、り訂細なリンス／′乾燥タンク部を図示す
る。 １０・・・主ハウジング、　１１．１２・・・タンク、
２８・・・現像液、　　　　２１・・・脱イオン化水、
２３・・・ポンプ、　　　　３ｏ・・・コント［１−ラ
、２７・・・ポンプ、　　　　　５・・・つ１フア、１
４・・・真空ブヤツク、　１５・・・モータ、１６・・
・トラック、　　　３３・・・機構。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光レジスト・パターンを現像するための半導体ウ
   エフアの処理方法において、真空チャックに半導体を取
   付ける段階と、現像液中に半導体ウエフアを上下反対に
   浸込み回転させる段階と、現像液から半導体ウエフアを
   取除く段階と、半導体ウエフアをリンス槽へ下降させる
   段階と、リンス槽から半導体ウエフアを取除いてこれを
   回転乾燥させる段階と、を含む半導体ウエフアの処理方
   法。
2. （２）半導体ウエフアが現像液及びリンス液中で回転現
   像及びリンスされる半導体処理装置において、半導体を
   上下反対の位置に保持するための真空チャックと、真空
   チャックを垂直及び水平方向へ移動させるためのトラッ
   ク及び作動機構と、前記現像及びリンス液中で前記真空
   チャックと半導体ウエフアを回転させるスピン・モータ
   と、を含む半導体処理装置。