JPH0263060A - 現像方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、現像方法に関する。特に、現像の均一性が良
好な現像方法に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、被現像処理体の被処理面上を低濃度の現像液
にて処理し、次いで乾燥を行った後、その被処理面上を
高濃度の現像液により現像することによって、現像の均
−性等を高めるようにしたものである。

〔従来の技術〕

現像技術においては、均一な現像が行われることが望ま
れる。また、現像により特定形状のパターンを得る場合
には、その形状の制御性が良く、かつ形状の劣化がない
ことが望まれる。

例えば、従来の現像方法として半轟体製造プロセスにお
けるリソグラフィ工程に用いる現像方法を例にとって、
従来技術を説明すると、次のとおりである。一般にこの
種のりソゲラフイエ程では、被処理面にレジスト（感光
性樹脂）を塗布し、必要に応じベーキング等をし、その
後所望のパターンを有するマスク等を用いて露光し、該
露光後現像を行い、所望の形状を得る。

この分野の技術には、例えばポジレジストを露光後現像
する方法として、パドル現像がある。

パドル現像とは、現像液の表面張力を利用して、被現像
処理体であるウェハーの被処理面上に現像液を盛り、静
止して現像する方法である（例えば、特公昭６０−５３
３０５号公報参照）。

従来のパドル現像の基本的な方法を、第４図に示す。こ
の方法においては、まず第４図（ａ）に示すように、ウ
ェハーａを回転させながら、液盛り用スプレーＣからウ
ェハーａ上に現像液すを滴下する。符号ｄはウェハーａ
を支持する台（ウェハーチャック）であり、これを矢印
ｅの如く回転して、ウェハーａを回転させる。回転によ
り現像液すをウェハーａ上全面に行き渡らせるとともに
、第４図（ｂ）の如くウェハーａの被処理面上に現像液
すをその表面張力を利用して載せる、いわゆる液盛りを
行う。そしてこの状態で、静置する。

ところが、単にウェハーａを回転させ現像液を滴下する
だけでは、現像後のレジストについて、そのウェハー面
内の均一性、特にレジストを線状に残す場合の線幅均一
性が悪くなる。そこで従来よりプリウェット（Ｐｒｅ　
Ｗｅｔ）という手法が用いられている。

この手法について、第５図を参照して説明すると、次の
とおりである。

プリウェット法とは、まず第５図（ａ）に示すようにウ
ェハーａを把持している台（ウェハーチャック）ｄを矢
印ｅで回転することによりウェハーａを回転させながら
、純水ノズルｆより純水ｇを出す。その後第５図（ｂ）
に示すように、該純水ｇと現像液スプレーＣからの現像
液すとを、同時に出す。現像液スプレーＣとしては、通
常、ハイプレッシャースプレーを用い、露状にウェハー
全面に現像液をスプレーする。その後、第５図（Ｃ）に
示すように現像液すのみを出し、ウェハーａ上に現像液
を盛るというものである。

この手法は、上記したように、ウェハーａ上の液体は最
初は純水ｇである。その後時間の経過と共に、だんだん
と濃い現像液となり、最終的にスプレーＣから出された
現像液すとなる。

こうすることにより、現像液すの広がりを良好にでき、
現像液すのなじみを良（することができ、ウェハーａ全
域で現像がほぼ同時に進行する。よって均一性の良い現
像が達成できる。線幅も均一になる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記プリウェット法を採用したパドル現像を
行うと、線幅均一性は向上するものの、レジスト形状が
悪くなってしまうという問題がある。

この問題を、第６図及び第７図を参照して説明すると、
次のとおりである。

フォトリソグラフィ工程でレジストを現像する場合、例
えばポジレジストを用いて現像を行う場合、現像後のポ
ジレジストの形状は、一般に第６図に示すような、上部
の幅すが狭く、下部の幅ａが広い台形になる。この原因
の一つとして、レジストに照射される露光用の光が、回
折によって、第７図（ｂ）に示すようにだれて、シャー
プさを失ってしまうことがあると考えられる。即ち、レ
チクル直下であると、第７図（ａ）に示すように、光強
度は光があたる所とあたらない所とでシャープに境界を
もった矩形状の強度分布を示す。しかしレチクルから離
れ、通常レンズなどの光学系を介してウェハー上に照射
された光は、その途上で回折等によりシャープさを失い
、第７図（ｂ）に示すような曲線状の強度分布になる。

この結果、第７図（ｂ）の光強度分布である光照射によ
り露光されたレジストは、該光強度分布を反映して、不
可避的に台形状（第６図参照）になると考えられる。

上記した従来のプリウェット法であると、必ずしも原因
は明らかではないが、上記の如きレジストの形状劣化が
、増幅された形で発生するものと考えられる。

本発明は、上記問題点を解決して、現像の均一性が良く
、従って線幅の均一性が要求される場合にはその均一性
が良好であり、しかも被現像処理体の（例えばレジスト
の）形状の劣化のない、すぐれた現像方法を提供せんと
するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の現像方法は、被現像処理体の被処理面上を低濃
度の現像液にて処理し、次いで乾燥を行った後、被処理
面上を高濃度の現像液により現像する構成のものであっ
て、これにより上述の問題点を解決するに至ったのであ
る。

即ち、本発明の現像方法は、第１図に示すように、低濃
度現像液での処理工程Ｉ後、−旦乾燥工程■を行い、そ
の後高濃度現像液による現像工程■を行うものである。

本発明を例えば前述したプリウェット法の改良として具
体化する場合には、純水及び現像液によりプリウェット
した後、−旦乾燥させ、その後現像液を液盛りして、高
濃度の現像液で処理するように構成できる。

また、上記プリウェット後、流水してプリウェット時の
現像液を速やかに除去し、その後乾燥させ、現像液の液
盛を行うようにしてもよい。

また、低濃度現像液での処理工程Ｉと、乾燥工程■とを
くり返してもよく、例えばプリウェット−乾燥を数回繰
り返して行うようにしてもよい。

本発明は、上記したように現像液を液盛りするパドル現
像に適用して、形状劣化を防ぐように用いることができ
るが、後記実施例においても例証する如く、パドル現像
に限定されるものではない。

〔作用〕

本発明の現像方法は、高濃度現像液による現像に先立っ
て低濃度現像液での処理を行っているので、現像液が均
一に被現像面に行き渡り、なじみがよく、従って均一性
の高い現像が達成できる。

線幅の均一性が要求される場合も、これを満たすことが
できる。

また、低濃度現像液処理の後、高濃度現像液による現像
に先立って、乾燥を行うことにより、形状劣化のない、
良好な現像後の形状が得られる。

レジスト、特にポジレジストを用いた場合の、従来の形
状劣化の問題が解決される。

乾燥工程を入れたことにより形状が改善される作用は、
必ずしも明らかではないが、次のようなことによると考
えられる。即ちポジレジストを例にとれば、その現像は
、未反応の感光剤とポリマーのカップリングによる「溶
解抑制反応」と、光反応した感光剤の溶出によって界面
張力が下がることによる「溶解促進効果」との競合と考
えられている。

現像開始直後は、まず溶解抑制反応が生じ、次いで、溶
解が進むに従い、溶解促進効果も大きくなってくる。

今、現像途中で一旦乾燥することにより、現像液を振り
切ると、溶出した感光剤も除去され、高濃度現像液によ
り現像する時（例えば液盛りした時）には溶解阻止反応
が主となると考えられる。

よって、レジスト上部の溶解速度が落ちる。これによっ
て形状が改善されるものと推定される。

本発明は、次のような本発明者による知見に基づいて、
なされたものである。即ち、第７図（ｂ）に示したよう
なシャープさを失った光強度分布を用いる場合でもレジ
ストをシャープな矩形に形成しようとすれば、レジスト
上部の溶解速度を下げ、レジスト下部の溶解速度を上げ
るようにしなければならない。

一方しシスト、殊にポジレジストは、現像を途中でやめ
ると現像速度が落ちる。例えば、現像時間４０秒のもの
と、現像時間２０秒を２回くり返すものとを比べると、
２０秒で２回の方が明らかに線幅が太（なる。これは、
現像を一旦止めると、これにより溶解速度が落ちること
を意味し、前記した作用が正しいことを推定させる。

そこで、低濃度現像液での処理後、−旦乾燥し、その後
液盛り等の高濃度現像液による現像を行うと、この乾燥
によって、低濃度現像液処理で若干溶解した領域、即ち
レジスト上部の溶解速度が落ちることになる。よって、
溶解速度の分布は、レジスト上部で小さく、レジスト下
部で大きくなる方向に補正される。

このような作用で、形状の補正がなされ、シャープな矩
形のレジストが得られるものと考えられる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例について説明する。なお、当然のこ
とではあるが、本発明は以下述べる実施例により限定さ
れるものではない。

実施例−１ 第２図に示すのは、本発明を半導体製造のプロセスにお
けるフォトリソグラフィ工程のレジストの現像に適用し
たものであり、特にパドル現像に具体化したものである
。

本実施例においては、被現像処理体１であるウェハーの
被処理面ｌａ上に、まず純水ノズル２ａから、純水４を
供給する（第２図（ａ））。被現像処理体ｌは、これが
載置される台３であるウェハーチャックに支持されてい
る。台３を矢印５の如く回転することによって、被処理
体１を回転させておく。

純水４が被処理面に与えられた後、該純水４の供給を続
けつつ、別のノズルである現像液スプレー２ｂから、現
像液６を被処理面１ａへ供給する。

現像液は、高圧で、被処理面１ａの全面に露状に吹きつ
けるようにする。よって現像液スプレー２ｂとしては、
ハイプレッシャースプレーを用いた。

その後第２図（ｃ）に示すように、純水４の供給を止め
、現像液６のみの供給を行う。

上記低濃度の現像液での処理にあっては、必ずしも現像
液と純水とを別々に供給する必要はないが、上記のよう
にすることにより、プリウェットの効果を高めることが
できる。

次に、−旦乾燥を行う（第２図（ｄ））。乾燥は、例え
ば台３の回転により被処理体１から液を振り切るように
して達成できる。第２図（ｄ）はこのような方法を模式
的に示している。また、このような回転と、熱空気の供
給とを併用することもできる。その他ヒータ等を用いて
もよい。乾燥を早めるためには、このような強制乾燥手
段や、あるいは回転にこのような手段を併用すればよい
。

次に、第２図（ｅ）のように、現像液７を被処理面１ａ
に供給する。ここでは、前記スプレー２ｂとは別の現像
液ノズル２ｃを用いて、これから現像液７を与えた。こ
の現像液７は、前記純水で希釈された状態の現像液より
も濃ければよい。よって前記純水とともに与えた現像液
６と同じ濃さでよい。従って、別のノズル２Ｃを用いる
ことなく、前記スプレー２ｂを用いるものでもよい。但
し第２図（ｅ）では、現像液７を液盛りするので、これ
を容易にするため別のノズル２Ｃを用いた。

この間、被現像処理体１は回転しておく。

次いで、第２図（ｆ）のように、液盛りして静置し、現
像を進行させる。

これにより、均一な現像が達成でき、レジストの線幅の
均一性もよいものが得られる。かつ、レジストの形状に
劣化はなく、シャープな矩形の形状が得られる。

即ち、本実施例において上記第２図（ａ）〜（Ｃ）のプ
リウェットを３秒間行った後、１０秒間高速回転で第２
図（ｄ）の乾燥を行い、その後第２図（ｅ）、　　（ｆ
）の液盛りを行った結果、第６図に示すａ、ｂについて
、ｂ／ａ＝０’、８（従来）からｂ　／　ａ　＝０．９
４　（本実施例）に改善された。

かかる改善は、微細パターン形成の技術において、きわ
めて効果の大きいものである。

本実施例では、被処理面１ａ上の被現像感光剤としてポ
ジレジストを用いた。ポジレジストとしては、任意のレ
ジストを使用できる。例えば代表的には、ノボラック樹
脂を基材とし、ナフトキノンアジドを感光剤とする感光
性樹脂を用いることができる。その他、ポリメタクリル
酸メチル系、またポリメチルプロペニルケトン系のポジ
レジストを用いることができる。

ネガレジストを用いて実施してもよい。ネガレジストと
しては、例えばポリグリシジルメタクリレート系、環化
ポリイソプレン系、ポリクロロメチルスチレン系、フェ
ノール樹脂系、塩素化ポリスチレン系のものがある。

露光条件、及び現像液の種類は、使用するレジストによ
って適切に定めることができる。

実施例−２ 第３図に示すのは、本発明の他の実施例である。

液盛りの手段を用いないことが、第１図の実施例と異な
る大きな点である。

第３図の例では、ウェハーチャック等の台３に支持され
た半導体ウェハー等の被現像処理体１を、処理浴を構成
する１対の枠対８ａ、８ｂに第３図（ｂ）のように支持
させて、処理を行う。即ち、第３図（ａ）のように台３
に支持されている被現像処理体１に対し、枠体８ａ、８
ｂを用い、第３図（ｂ）の如く、一方の枠体８ａが該被
現像処理体１を！３！置し、他方の枠体８ｂがこれを囲
って浴を形成できるようにする。この状態で例えば枠体
８ｂに設けた液路９１から現像液９を流して、被処理面
ｌａ上にこれを与えるようにできる。

この例も、液盛りした場合と同様の効果を得ることがで
きる。

この例においては、液路９１からまず低濃度の現像液を
出して、その後乾燥して、同じく液路９１から高濃度の
現像液を出すようにしてもよいし、液路を複数設けて、
第２図と同様に構成してもよい。

なお、第３図（ｂ）は一部図示を省略（図の右側の枠体
の図示を省略）するとともに、図示の明瞭のため枠体８
ａ、８ｂ間は離れている如き図示になっているが、両者
は密着している。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によれば、従来の問題点を解決した
、現像の均一性が良く、線幅の均一性が要求される場合
にはその均一性が良好であり、しかも被現像処理体にお
ける例えばレジストの形状が良好である、すぐれた現像
方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すフロー図である。 第２図（ａ）〜（ｆ）は本発明の第１の実施例を工程順
に示すものである。第３図（ａ）、　　（ｂ）は本発明
の第２の実施例を示す構成図である。第４図及び第５図
は従来例を示す。第６図は現像後のレジスト形状の説明
図、第７図は光強度分布の説明図である。 １・・・被現像処理体（ウェハー）、ｌａ・・・被処理
面、２ａ、２ｂ、２ｃ・”ノズル（スプレー）、３・・
・台（ウェハーチエツク）、４・・・純水、６．７・・
・現像液、９１・・・液路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被現像処理体の被処理面上を低濃度の現像液にて処
   理し、次いで乾燥を行った後、前記被処理面上を高濃度
   の現像液により現像することを特徴とする現像方法。