JPH10199791A - 半導体装置の製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度にフォトレジストを現像し均一なレジ
ストパターンを形成することができる半導体装置の製造
方法及びその製造装置を提供すること。 【解決手段】 モータ３により回転駆動される回転軸３
の一端に支持される露光済のフォトレジスト膜が塗布さ
れた半導体ウエハ６の現像処理を第１の現像処理および
第２の現像処理と２回の現像処理を行う。現像液は共通
の現像液吐出ノズル７により吐出され、第２の現像処理
における現像時間を第１の現像処理におけるそれよりも
短くする。すなわち、第１の現像処理により所定のレジ
ストパターンが形成されるが、このとき溶解したフォト
レジスト溶解物がパターン周辺部に残留、付着する。こ
れを第２の現像処理において除去することにより、微細
パターンを高精度に、かつ均一に形成することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法及びその装置に関し、更に詳しくは、半導体装置の製
造工程におけるフォトレジストの現像方法及びその装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩの集積度が進むと共にそのデザイ
ンルールが小さくなり、それに伴ってフォトレジストの
現像性能、すなわち現像後のパターン均一性も高度なも
のが要求されている。これに対応するために半導体ウエ
ハ（以下、単にウエハと呼ぶ）上に塗布・露光したフォ
トレジストを現像するために、種々の現像液吐出ノズル
及び現像方式が考案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】パターンの微細化が進
むにつれ、現像後のパターンの均一性が半導体の歩留ま
りへ与える影響が無視できなくなってきている。特に、
疎密が異なる種々のパターンが存在する半導体回路上で
は、現像液によって溶解したフォトレジスト溶解物が除
去されずにパターン内やその周辺に残留、付着し、又、
その分布がパターンの疎密によって大きく異なる。この
フォトレジスト溶解物がその後の現像の進行を妨げると
ともに、その分布の差がパターン均一性に大きな影響を
与える。よって、パターンの種類に依存することなく均
一にパターンを現像形成することが解決すべき重要な課
題となっている。

【０００４】特開平２−４６４６４号公報には、パター
ン寸法の制御性を維持し、現像後の未露光部レジスト膜
減り量を最小限に抑えながら、レジスト残渣やスカムの
ないレジスト底部の解像を可能にする現像方法が開示さ
れている。これによれば、現像、洗浄そして乾燥の一連
の処理サイクルを２回行い、このうち第１の現像処理に
よりレジスト底部に残渣やスカムのみが残る程度まで現
像を進め、第２の現像処理でその残渣やスカムを溶解、
除去するようにしている。

【０００５】しかしながら上記公報では、１回目の現像
処理と２回目の現像処理とでは異なった現像液を使用し
ているので、それぞれ現像液吐出ノズルを２本必要とす
るだけでなく、２回目の現像処理における現像液ＴＭＡ
Ｈ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）水
溶液の濃度が１回目の濃度２．４％の３倍強である７．
５％という高濃度のものを用いている。これは、レジス
ト底部のスカムの溶解に必要なためであるが、周囲の未
露光部に対する影響は無視することはできない。これで
は、微細なパターンを均一に形成することは困難であ
る。それに、１度の現像処理を行うごとに洗浄処理およ
び乾燥処理を行っているため、ウエハの現像工程の終了
時間が著しく長くなるという問題を有している。

【０００６】本発明は上述の問題に鑑みてなされ、高精
度にフォトレジストを現像し均一なレジストパターンを
形成することができる半導体装置の製造方法及びその製
造装置を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の課題は、半導体ウ
エハ（例えば実施例における参照符号６に対応する。以
下、同様。）上に塗布されたフォトレジストを現像し、
前記半導体ウエハ（６）上にレジストパターンを形成す
る半導体装置の製造方法において、現像液吐出ノズル
（７）から現像液を吐出させた後、又は吐出させなが
ら、前記半導体ウエハ（６）を支持する回転軸（４）を
回転させ前記半導体ウエハ（６）上に前記現像液を塗布
した後、前記回転軸（４）の回転駆動を第１の所定時間
停止させる第１の現像処理と、前記第１の所定時間経過
後、前記現像液吐出ノズル（７）から前記現像液を吐出
させた後、又は吐出させながら、前記回転軸（４）を回
転させ前記半導体ウエハ（６）上に前記現像液を塗布し
た後、前記回転軸（４）の回転駆動を第２の所定時間停
止させる第２の現像処理と、前記第２の所定時間経過
後、リンス液吐出ノズル（８）からリンス液を吐出させ
ながら、前記回転軸（４）を回転させ前記半導体ウエハ
（６）上を洗浄する洗浄処理と、前記リンス液の吐出を
停止し前記回転軸（４）の回転駆動により前記半導体ウ
エハ（６）を乾燥させる乾燥処理とを行うようにしたこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法、によって解決さ
れる。

【０００８】又、以上の課題は、回転軸（例えば実施例
における参照符号４に対応する。以下、同様。）と、該
回転軸（４）の一端に支持される半導体ウエハ（６）の
上に現像液を吐出する現像液ノズル（７）と、前記半導
体ウエハ（６）にリンス液を吐出するリンス液吐出ノズ
ル（８）とを備え、前記現像液により前記半導体ウエハ
（６）上に塗布されたフォトレジストを現像する現像処
理と、前記リンス液により前記半導体ウエハ（６）を洗
浄する洗浄処理とを行い、前記半導体ウエハ（６）上に
レジストパターンを形成する半導体装置の製造装置にお
いて、前記現像液吐出ノズル（７）からの前記現像液の
吐出を複数回に分けて、前記現像処理を行わせるように
したことを特徴とする半導体装置の製造装置（１）、に
よって解決される。

【０００９】第１の現像処理において、まずレジストパ
ターンが形成される。このとき、例えばポジ型のフォト
レジストであれば、現像液によって溶解された露光部の
フォトレジスト溶解物がパターン周辺に滞留し、その分
布はパターンの疎密により大きく異なる。このフォトレ
ジスト溶解物はその後の現像の進行を妨げるとともに、
その分布の差がパターン均一性に大きな影響を与える。
したがって、この影響をなくすために、このフォトレジ
スト溶解物の除去を目的に第２の現像処理として第２回
目の現像液を吐出し、疎密が異なる種々のパターンにお
いても高精度、かつ均一に現像を行う。その後、洗浄処
理および乾燥処理を行って現像工程を終了する。

【００１０】

【発明の実施の形態】第１の現像処理、第２の現像処理
は共に、共通の現像液吐出ノズルから現像液を吐出させ
た後、又は吐出させながら、回転軸を回転させてウエハ
上に塗布し、次いでウエハの回転をそれぞれ第１の所定
時間、第２の所定時間停止させる。これら第１の現像処
理および第２の現像処理という２回の現像処理により、
高精度かつ均一なレジストパターンを形成させることが
できる。

【００１１】以下の実施例において、その詳細について
図面を参照して説明する。

【００１２】

【実施例】図１及び図２は、本発明の実施例による現像
装置を示し、その全体は１で示される。モータ３により
回転駆動される回転軸４の一端部にはスピンチャック５
を介してウエハ６が水平に支持されている。このウエハ
６にはフォトレジストが塗布されており、かつ前工程に
おいてすでに露光処理が行われている。ウエハ６の直上
方には、ノズルアーム９の先端部に取り付けられた現像
液吐出ノズル７が設けられ、又、ウエハの洗浄処理にお
いてリンス液としての純水をウエハ６上に供給するリン
ス液吐出ノズル８が設けられている。ノズルアーム９
は、図２において矢印ａ方向に移動可能であり、現像液
の吐出時は図２に示す位置にある。又、現像液吐出ノズ
ル７は、後述するようにウエハ６の現像処理中において
現像液を２回吐出するように構成されている。スピンカ
ップ２は、現像液を塗布中のウエハ６の周囲を囲むよう
に設けられた円筒状の容器で、又、本実施例では現像装
置１のカバー部材をも兼ねている。

【００１３】本実施例による現像装置１は以上のように
構成される。次に、この作用、すなわち現像方法につい
て説明する。

【００１４】ウエハ６がスピンチャック５に真空吸着に
て保持され、モータ３の駆動により回転軸４を介して図
２において矢印ｂ方向に回転する。次いで現像液吐出ノ
ズル７がノズルアーム９の移動によりウエハ６の中心部
上方に位置され、第１の現像処理として回転中のウエハ
６上に第１回目の現像液が吐出される。現像液は、本実
施例では一般的なアルカリポジ現像液で、ＴＭＡＨ（テ
トラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）２．３８
％水溶液が用いられている。ウエハ６上に供給された現
像液はウエハ６の回転による遠心力でもってウエハ６の
中心部から外周部に拡げられ、ウエハ６上に均一に塗布
される。そして現像液の吐出が停止されると共に、モー
タ３の駆動も停止される。その間、ウエハ６上のフォト
レジスト露光部が現像液により溶解され、所定のレジス
トパターンを形成する。

【００１５】第１の所定時間として約６０秒経過した
後、次に、第２回目の現像液の吐出が行われる。これ
は、第１回目の現像液の吐出によって溶解したフォトレ
ジスト溶解物のパターン周辺部からの除去を目的にして
行われ、上述の第１の現像処理と同様な操作で現像液が
ウエハ６上に塗布される。すなわち、ウエハ６を回転さ
せながら、現像液吐出ノズル７から同一の現像液、ＴＭ
ＡＨ２．３８％水溶液がウエハ６上に塗布される。その
後、ウエハ６の回転を停止させ、この状態を第２の所定
時間だけ保持する。本実施例では、第２の所定時間は数
秒〜数十秒である。この時間は、第１の現像処理におい
て一度溶解したフォトレジストを再度、溶解させるのに
十分な時間であり、パターンの種類等により適宜、変更
される。以上のようにして第２の現像処理が行われる。
なお、この第２の現像処理における現像時間は、第１の
現像処理におけるそれよりも短い。ここで、現像時間と
は現像液の吐出開始から第１あるいは第２の所定時間に
わたるウエハ６の回転停止までの時間をいう。

【００１６】第２の所定時間経過後、ウエハ６の洗浄処
理が行われる。これは、リンス液吐出ノズル８からウエ
ハ６上に純水を吐出させると共にウエハ６を回転させる
ことにより、現像作用を停止しウエハ６を洗浄する。そ
の後、純水の供給を停止させてウエハ６を更に高速で回
転させることによりウエハ６上の純水を振り切り、乾燥
させる。

【００１７】以上のように、第１、第２の現像処理、洗
浄処理および乾燥処理を経て、現像工程が終了する。そ
こで、本実施例によれば、第１の現像処理によって形成
されるレジストパターンに、フォトレジスト溶解物が再
付着し、しかもその分布がパターンの疎密により大きく
異なったものであっても、第２の現像処理における２回
目の現像液吐出により、これらフォトレジスト溶解物を
除去することができるので、ウエハ６上のレジストパタ
ーンを、パターンのレイアウト等に影響されることなく
高精度に、かつ均一に形成することができ、よって製品
の歩留まりを向上させることができる。

【００１８】また本実施例によれば、第１、第２の現像
処理における現像液は共に同一であり、しかも同一の現
像液吐出ノズル７より吐出させる構成であるので、装置
構成を簡素なものとすることができるとともに、ウエハ
６に対しても、未露光部レジストの侵食を大幅に低減す
ることができる。しかも、これら溶解物は一度溶解した
ものであるので、これを再溶解させるのに短時間で済ま
せることができる。又、第１、第２の現像処理を連続し
て行わせているので、上記従来技術よりも大幅にウエハ
６の現像工程に要する時間を短縮することができる。

【００１９】以上、本発明の実施例について説明した
が、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明
の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

【００２０】例えば以上の実施例では、第２の現像処理
における現像液の吐出時間については特に説明しなかっ
たが、この時間を所望のパターン均一性を得るために任
意に設定することができる。すなわち、現像液吐出時間
があまり長いと必要以上に現像が進み、パターンが細く
なったり、穴が大きくなったりする一方、時間が短すぎ
ると溶解物の除去が十分にできなくなる。したがって、
溶解物の除去が可能でパターンに影響を与えない程度の
時間に設定する必要がある。そして、この現像液吐出時
間の長短によりウエハ６の回転停止状態が保たれる第２
の所定時間もまた任意に設定される。

【００２１】又、以上の実施例では、ウエハ６上のフォ
トレジストはポジ型で、現像液もこれに対応してポジ型
の水溶液としたが、勿論、ネガ型のフォトレジスト及び
現像液を用いてウエハの現像処理を行うようにしてもよ
い。

【００２２】又、以上の実施例では、現像液の吐出をウ
エハ６の回転中に行うようにしたが、これに代えて、一
度ウエハ上に現像液を供給した後にウエハを回転させて
現像液を均一に塗布させるようにしてもよい。更に、現
像処理中の現像液の吐出回数は上述の実施例のように２
回に限定されることはなく、必要に応じて例えば３回現
像液を吐出するようにしてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の半導体装置
の製造方法及びその製造装置によれば、半導体ウエハ上
のレジストパターンを、パターンのレイアウト等に影響
されることなく高精度に、かつ均一に形成することが可
能となり、よって製品の歩留まりを向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による半導体装置の製造装置を
示す部分破断側面図である。

【図２】同平面図である。

【符号の説明】

１……現像装置、２……スピンカップ、３……モータ、
４……回転軸、５……スピンチャック、６……ウエハ、
７……現像液吐出ノズル、８……リンス液吐出ノズル、
９……ノズルアーム。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハ上に塗布されたフォトレジ
   ストを現像し、前記半導体ウエハ上にレジストパターン
   を形成する半導体装置の製造方法において、 現像液吐出ノズルから現像液を吐出させた後、又は吐出
   させながら、前記半導体ウエハを支持する回転軸を回転
   させ前記半導体ウエハ上に前記現像液を塗布した後、前
   記回転軸の回転駆動を第１の所定時間停止させる第１の
   現像処理と、 前記第１の所定時間経過後、前記現像液吐出ノズルから
   前記現像液を吐出させた後、又は吐出させながら、前記
   回転軸を回転させ前記半導体ウエハ上に前記現像液を塗
   布した後、前記回転軸の回転駆動を第２の所定時間停止
   させる第２の現像処理と、 前記第２の所定時間経過後、リンス液吐出ノズルからリ
   ンス液を吐出させながら、前記回転軸を回転させ前記半
   導体ウエハ上を洗浄する洗浄処理と、 前記リンス液の吐出を停止し前記回転軸の回転駆動によ
   り前記半導体ウエハを乾燥させる乾燥処理とを行うよう
   にしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記第２の現像処理における現像時間
   を、前記第１の現像処理における現像時間よりも短くし
   たことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造
   方法。
3. 【請求項３】 前記現像液は、テトラメチルアンモニウ
   ムハイドロオキサイドの約２．４％水溶液であることを
   特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置の
   製造方法。
4. 【請求項４】 前記第１の所定時間は約６０秒であり、
   前記第２の所定時間は数秒から数十秒であることを特徴
   とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体
   装置の製造方法。
5. 【請求項５】 回転軸と、該回転軸の一端に支持される
   半導体ウエハの上に現像液を吐出する現像液ノズルと、
   前記半導体ウエハにリンス液を吐出するリンス液吐出ノ
   ズルとを備え、前記現像液により前記半導体ウエハ上に
   塗布されたフォトレジストを現像する現像処理と、前記
   リンス液により前記半導体ウエハを洗浄する洗浄処理と
   を行い、前記半導体ウエハ上にレジストパターンを形成
   する半導体装置の製造装置において、 前記現像液吐出ノズルからの前記現像液の吐出を複数回
   に分けて、前記現像処理を行わせるようにしたことを特
   徴とする半導体装置の製造装置。