JPH0677124A

JPH0677124A - レジストの現像装置および現像方法

Info

Publication number: JPH0677124A
Application number: JP4230159A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Urakuchi; 雅弘浦口; Sukenari Miyazono; 祐成宮薗; Kazuhiko Sumi; 一彦角
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1994-03-18
Anticipated expiration: 2016-04-25
Also published as: US5652938A; US5571644A; JP3162497B2

Abstract

(57)【要約】【目的】高精度のレジストの現像技術に関し、新規な
レジストの現像技術を提供することを目的とする。【構成】それぞれが温度調節機を備えた複数の現像液
容器と、前記複数の現像液容器に接続された混合器と、
前記混合器と前記現像液容器の各々との間に接続された
流量制御バルブと、前記混合器の現像液の温度を検出す
るための温度検出器と、前記温度検出器が検出した温度
に基づいて前記流量制御バルブを制御する制御系とを有
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レジストの現像技術に
関し、特に高精度のレジストの現像技術に関する。

【０００２】近年、半導体集積回路装置の高密度化に伴
い、レジストパターンの高精度化が要求されている。な
お、本明細書において、レジストとはホトレジスト、電
子線（ＥＢ）レジスト等、エネルギ線に対して感度を有
するレジストをまとめて言うものとする。

【０００３】

【従来の技術】レジストには、光、ＥＢ等のエネルギ線
が照射した部分が消滅するポジ型レジストとエネルギ線
の照射しなかった部分が消滅するネガ型レジストがあ
る。

【０００４】以下、高分解能のＥＢレジストを例にとっ
て説明する。ＥＢレジストとしては、スチレンベースお
よびメタクリル酸ベースのポジレジストやスチレンベー
スのネガレジスト等が用いられている。通常、ＥＢレジ
ストはレチクル用石英基板やＳｉ基板等の下地上にスピ
ナでスピンコートされ、ＥＢ露光される。

【０００５】露光後のＥＢレジスト膜は現像処理され
る。一般に現像プロセスは、（１）現像、（２）リン
ス、（３）乾燥の工程を含む。

【０００６】現像工程は、感光部分と非感光部分の化学
的性質の差を利用して有機溶媒によりＥＢレジスト膜を
選択的に溶解する工程である。現像液は、感光部分また
は非感光部分を溶解するのみでなく、同時に残されるＥ
Ｂレジスト膜を膨潤させる。

【０００７】リンス工程は、現像液をリンス液に置換し
て現像を停止させる工程である。なお、リンス工程は現
像停止の機能と同時に現像液によって膨潤したレジスト
膜を引締め、収斂させる機能も有する。ＥＢレジスト用
のリンス液としては、一般に現像液よりもレジストの溶
解性が低い有機溶媒が用いられる。

【０００８】たとえば、ポジ型ＥＢレジストに対して、
現像液としてメチルエチルケトンとメチルイソブチルケ
トンの混合液、リンス液としてイソプロピルアルコール
とメチルイソブチルケトンの混合液が用いられる。ま
た、ネガ型ＥＢレジストに対して、現像液として酢酸イ
ソアミルとエチルセロソルブの混合液、リンス液として
エチルセロソルブが用いられる。

【０００９】リンス液によって現像を停止し、レジスト
膜の膨潤を元の状態に戻した後、レジスト膜を乾燥すれ
ばＥＢレジストの現像プログラムは終了する。近年、レ
ジスト現像プロセスにおいて、新たな欠陥が問題となっ
ている。現像プロセスによって開口を形成した領域に、
１μｍ程度まで達する残渣が発生する。この現象は、特
にポジ型レジストの場合に多い。この欠陥発生の原因
は、以下のように考えられる。

【００１０】現像工程においては、レジストが現像液に
溶解する。現像液はレジストに対し、高い溶解性を有し
ている。ポジ型ＥＢレジストの現像処理終了後の残膜率
は９０％程度でしかない。ネガ型ＥＢレジストの溶解性
はポジ型ＥＢレジストよりは低いが、無視できない大き
さである。

【００１１】ところで、現像工程からリンス工程に移る
際、現像液とリンス液の接触混合が生じる。現像液中に
多量に溶解していたレジスト成分が、リンス液中に移る
際、リンス液の低い溶解度によって析出を起こし、下地
表面上に残渣として再付着する。

【００１２】たとえば、レチクルの窓部分に約１μｍ直
径の残渣が付着すると、１／５縮小露光を行なっても被
露光物上に約０．２μｍの欠陥が発生する。高集積度の
半導体集積回路装置にとっては、約０．２μｍの欠陥は
致命的である。

【００１３】このような欠陥発生は、ネガ型レジストに
限らず、ポジ型レジストにおいても発生する。また、Ｅ
Ｂレジストのみでなく、ホトレジストにおいても生じ
る。

【００１４】このような、レジスト再付着による欠陥発
生は、現像液とリンス液のレジストに対する溶解度の差
に原因がある。溶解度の急変を防止するためには、複数
のリンス液、または複数組成の現像液とリンス液の混合
液を準備し、レジストに対する溶解度を徐々に変えなが
ら現像工程からリンス工程に移ることが考えられる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
現像プロセスにおいて、現像液とリンス液のレジストに
対する溶解度の差により、レジストがレチクル表面に再
付着すると、表面欠陥を発生する。

【００１６】本発明の目的は、新規なレジストの現像技
術を提供することである。本発明の他の目的は、一旦溶
解したレジストが、下地表面上に再付着するのを防止す
ることができるレジストの現像技術を提供することであ
る。

【００１７】

【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、それぞれが温度調節機を備えた複数の現像液容器
と、前記複数の現像液容器に接続された混合器と、前記
混合器と前記現像液容器の各々との間に接続された流量
制御バルブと、前記混合器の現像液の温度を検出するた
めの温度検出器と、前記温度検出器が検出した温度に基
づいて前記流量制御バルブを制御する制御系とを有す
る。

【００１８】また、本発明のレジスト現像方法は、温度
の異なる現像液を別々の容器に準備する工程と、前記温
度の異なる現像液を混合し、所定温度の現像液を調整す
る工程と、前記温度を調整した現像液を用いてレジスト
を現像する工程とを含む。

【００１９】

【作用】複数の現像液容器に現像液を収納し、異なる温
度に設定し、温度の異なる現像液を混合器で混合するこ
とにより、所望の温度の現像液を得ることができる。現
像工程において、現像液の温度を変化させると、種々の
態様の現像処理が可能となる。

【００２０】たとえば、低温の現像液を用いて現像を行
なうと、レジストプロファイルは改善される。高温の現
像液を用いて現像処理を行なえば、現像処理に要する時
間が短縮化される。

【００２１】所定温度で所定速度の現像を行い、現像終
点に達する前に現像液の液温を徐々に低下させると、現
像液に対するレジストの溶解度は徐々に低下する。現像
液に対するレジストの溶解度が十分低下すれば、実質的
に現像は停止する。

【００２２】このような温度変化を用いれば、現像液を
リンス液に置換することなく、現像を停止させることが
可能となる。現像液に対するレジストの溶解度を十分低
くした後に、現像液をリンス液に切り換えれば、現像液
中に溶解していたレジストの再付着は防止することがで
きる。

【００２３】なお、この場合、現像停止は現像液とリン
ス液との置換によるものではなく、現像液の温度変化に
よって行なわれる。レジスト膜の膨潤を元に戻す作用
は、従来通りリンス液によって行なわれる。

【００２４】

【実施例】図１に、本発明の実施例によるレジストの現
像装置を示す。キャニスタタンク１ａ、１ｂは、同種類
の現像液、たとえば酢酸イソアミルとエチルセルソルブ
の混合液を収容する。

【００２５】これらのキャニスタタンク１ａ、１ｂから
の配管は、恒温槽２ａ、２ｂを通って所定温度に保持さ
れ、制御バルブ３ａ、３ｂを介して混合器４で混合され
る。各恒温槽２は、たとえば約１０〜２５℃内の任意温
度に設定できる。恒温槽２ａは、たとえば１０℃に設定
され、恒温槽２ｂはたとえば２５℃に設定される。

【００２６】制御バルブ３ａ、３ｂを制御することによ
り、これらの現像液の混合比を調節することにより、混
合器４から供給される現像液は、たとえば上述の場合、
約１０〜２５℃の範囲で自由に設定できる。

【００２７】なお、混合器４にはさらに他のラインが接
続されている。キャニスタタンク１ｎ、恒温槽２ｎ、制
御バルブ３ｎを含むラインはその一例である。これらの
ラインは異なる温度の同一種類の現像液を供給するため
や、異なる現像液を供給するために用いることができ
る。また、さらにパージ用のライン等を設けることもで
きる。混合器４より下流側に、さらに制御バルブを接続
してもよい。

【００２８】混合器４の出力ラインは、フィルタ５を介
してスプレチップ２１に供給される。スプレチップの代
わりに、滴下ノズルを用いてもよい。スプレチップ２１
には、さらにリンス液を収容するキャニスタタンク１
１、恒温槽１２、制御バルブ１３、フィルタ１５を含む
他のラインも接続されている。なお、リンス液用に別の
パイプライン、別のスプレチップないし滴下ノズルを設
けてもよい。

【００２９】混合器４には温度検出器１７が設けられて
おり、接触式、または非接触式に混合器４内の現像液の
温度を検出する。検出された温度は、制御回路１８に電
気信号の形で送られ、制御回路１８からは各制御バルブ
３を制御する電気信号が供給される。

【００３０】たとえば、制御バルブ３ａ、３ｂを制御し
て所定温度Ｔの現像液を供給しようとする場合、混合器
４の温度が設定温度よりも高い時は制御回路１８は低温
側の制御バルブ３ａをより開き、高温側の制御バルブ３
ｂをより絞るように制御する。

【００３１】スプレチップ２１の下には、スピナ２５が
配置されている。スピナ２５においては、モータ２６の
駆動軸に接続されたプレート２７が配置され、その周囲
はカップ２９によって囲まれている。

【００３２】なお、温度の異なる同一種類の現像液を２
種類用いる場合を説明したが、３種類以上の温度の異な
る現像液を用いてもよい。混合比を所定量変化させた時
の温度変化を小さくすれば、その分温度制御精度を上げ
られる。また、レジストの溶解度があまり変わらなけれ
ば、異なる組成の現像液を用いることも可能である。

【００３３】このような現像装置によれば、現像液を所
定温度に設定して現像処理を行なうことができる。たと
えば、高精度のプロファイルを得るために、現像液を低
温に保持してゆっくり現像を進めることや、高速で現像
処理を行なうために現像液を高温に保持して現像を行な
うことができる。

【００３４】また、制御回路１８にタイマ、メモリ、比
較回路等を含め、時間の関数として温度プロファイルを
設定し、温度が変化する現像処理を行なうことができ
る。たとえば、所定の一定温度で現像の大部分を行い、
その後、現像終了まで、タイマの測定する時間の経過と
共に現像液の温度を徐々に低下させ、現像液の温度低下
によって現像を停止させることができる。

【００３５】温度検出器１７は、混合器４内の現像液の
温度を検出する。制御回路１８は、検出温度を設定温度
と比較し、検出温度が設定温度と異なる時は、両者が一
致する方向に混合比を変化させるように制御バルブ３を
制御する。

【００３６】また、同一現像液を供給するラインを多数
設定し、それぞれの温度を徐々に変化させるようにし、
現像終了間際に現像液を切り換えて、その温度を階段的
に変化させるようにすることもできる。

【００３７】スプレチップ２１から供給する現像液の温
度低下により現像が終了した後は、現像液の供給を停止
し、キャニスタタンク１１のリンス液を同一スプレチッ
プ２１から供給する。リンス液を供給することによって
現像液を除去し、膨潤したレジストを引締め、元の状態
に戻す。

【００３８】なお、現像液供給ラインとリンス液供給ラ
インの結合位置前にバルブを設けてもよい。また、スプ
レチップの代わりに滴下ノズル等を用いることもでき
る。また、現像液の温度を１０〜２５℃の範囲で変化さ
せる場合を説明したが、温度範囲はこの範囲に限るもの
ではない。なお、通常のクリーンルームでは設定温度が
２３℃であり、有機溶媒を現像液として用いる場合は蒸
発熱によって現像液の温度が下がるため、クリーンルー
ムと同程度の温度にするためには２５℃付近の温度が好
適である。

【００３９】しかしながら、より高温に現像液を加熱
し、より高速の現像を行なうこともできる。また、１０
℃では現像が停止しない現像液を用いる場合には、温度
範囲をさらに低温側に広げることもできる。

【００４０】また、リンス液の他、純水供給ライン等を
接続することもできる。混合器４の温度を検出し、制御
回路１８で所定温度の現像液の混合比を制御する場合を
説明したが、さらに現像中のレジストをモニタし、その
出力信号を制御回路１８に供給して制御を行なうように
することも可能である。

【００４１】高解像度のレジストの現像においては、現
像液の温度を徐々に低下させることによって現像を停止
させることにより、現像液中に一旦溶解したレジストが
再度析出してレチクル表面に再付着するような現象を防
止することができる。このため、再付着によってレチク
ルが不良品となる事故を防止し、高精度のレチクルを高
歩留りで製造することができる。

【００４２】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
現像液の温度を種々に可変制御することのできる現像装
置が提供される。

【００４４】また、現像液をリンス液に置換する前に実
質的に現像を停止するレジストの現像方法が提供され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるレジストの現像装置を示
すブロック図である。

【符号の説明】

１、１１キャニスタタンク２、１２恒温槽３、１３制御バルブ４混合器５、１５フィルタ１７温度検出器１８制御回路２１スプレチップ２２スピナ２６モータ２７プレート２９カップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれが温度調節機を備えた複数の現
像液容器（１、２）と、前記複数の現像液容器に接続された混合器（４）と、前記混合器と前記現像液容器の各々との間に接続された
流量制御バルブ（３）と、前記混合器の現像液の温度を検出するための温度検出器
（１７）と、前記温度検出器が検出した温度に基づいて前記流量制御
バルブを制御する制御系（１８）とを有するレジスト現
像装置。
【請求項２】前記制御系が、温度変化プロフィールを
記憶する記憶手段と、時間の経過を測定するタイマと、
検出温度と前記記憶手段に記憶された温度を比較し、前
記流量制御バルブを制御する制御信号を発生する演算制
御回路を含む請求項１記載のレジスト現像装置。
【請求項３】前記温度調節機が約１０〜２５℃の範囲
で温度を調節することのできる請求項１ないし２記載の
レジスト現像装置。
【請求項４】温度の異なる現像液を別々の容器に準備
する工程と、前記温度の異なる現像液を混合し、所定温度の現像液を
調整する工程と、前記温度を調整した現像液を用いてレジストを現像する
工程とを含むレジスト現像方法。
【請求項５】現像の進行と共に前記温度の異なる現像
液の混合比を変化し、混合した現像液の温度を下げる請
求項４記載のレジスト現像方法。
【請求項６】前記混合した現像液の温度を測定し、所
定温度からのずれがある時は、ずれを補償する方向に前
記混合比を変化させる工程を含む請求項４ないし５記載
のレジスト現像方法。