JPH10223524A - フォトリソグラフィー工程の現像処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コスト上昇を抑え、且つ簡便なる方法で確実
に現像液や、レジストのスカム発生を抑制する半導体ウ
エハの現像処理方法を提供すること。 【解決手段】 フォトリソグラフィー技術によりレジス
トコート、露光処理の施されたウエハ基板２を現像カッ
プ内に設置された回転自在のウエハチャック１上に真空
吸着にて保持を行った後、ウエハ基板２を低速回転にて
回転させつつウエハチャック１より上方向に設置された
現像液吐出ノズル３より吐出する事でウエハ基板上２に
現像液の液盛り形成をおこなう。次にウエハチャック１
上のウエハ基板２を静止状態、もしくは極低速回転させ
るかの何れかの方法により所望時間の現像を行った後、
ウエハ基板２を低速回転させると同時に恒温層５を通し
て昇温された温純水をリンスノズル４より吐出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子の製造方
法に係わり、特にフォトリソグラフィー工程の中の現像
処理プロセスに於けるリンス方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】第１の従来技術による現像後のリンス方
法としては、回転自在のウエハチャック上にウエハ処理
基板を真空吸着にて保持した後、ウエハ基板より上方に
設置されたノズルよりウエハ基板上に現像液を吐出する
事により液盛りを行った後、任意所定時間のみ現像処理
を施した後、続いてリンスノズルより純水吐出を行う事
で洗浄を行い、しかる後に高速回転を行う事でウエハ基
板上から水分除去を行う処理方法が採られていた。

【０００３】上記リンス工程の際、リンスに用いられる
純水の温度管理は一般的には厳密に管理する事は無く、
室温前後にて吐出する事で処理がなされていた。

【０００４】しかし、該方法に於いては現像処理後にス
カム発生する事が見受けられる事から図２に示す如き第
２の従来方法に示す方法が特開平１−８８５４７号公報
にて提示されている。

【０００５】該第２の従来方法としては、第１の従来技
術にて記述した現像処理終了後、第１の従来技術に於い
ては純水吐出にてリンス工程を行っていたのに対し、ま
ず始めにアルコール水溶液による洗浄を施した後、引続
いて純水洗浄を行う２段階処理にする事により前述した
現像液やレジストのスカムを完全に除去する方法が提起
されている。

【０００６】該第２の従来方法を図２を用いて、より詳
細に説明する。図２では、ウエハ基板１０２はウエハチ
ャック１０１上に載置された後に真空吸着にて保持され
る。

【０００７】次にウエハチャック１０１と共にウエハ基
板１０２を低速回転させつつ現像液を現像ノズル１０３
を介して吐出を行い、静止現像、ないしは微低速回転を
させながら所望時間の現像を行う。

【０００８】次に、第１の従来方法で行われた純水洗浄
に先立ち、第２の従来方法では第１段階の洗浄として先
ず始めにウエハ基板１０２を回転させつつノズル１０９
より純水に体積比０．２〜５０％のメチルアルコールを
溶解アルコール水溶液を用いて約１０秒間の洗浄を行
う。

【０００９】次に、第１段階のアルコール水溶液による
洗浄を終了した後に第２段階の洗浄としてノズル１０４
より純水吐出を行い、約２０秒間の洗浄を行う。

【００１０】前記２段階の洗浄を終了後にウエハ基板１
０２を３０００ｒｐｍ前後の高速回転にてスピン乾燥を
行う方法が採られていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】第１の従来方法に於い
ては、前記した様に現像処理後にスカム発生する問題を
抱えていた。

【００１２】依って、第２の従来技術（特開平１−８８
５４７号公報）が提起されているが、第１の課題として
は従来方法では現像液ノズルと純水リンスの２本のノズ
ルのみで処理する方法に対してアルコール水溶液吐出の
為に新たにアルコール水溶液吐出の専用ノズルを１本以
上新規に追加設定する必要が生じる。該リンスノズル追
加は、既存装置に於いては大幅なる装置改造を必要と
し、多額の設備投資が必要となる。

【００１３】一方、新規装置に於いては前記同様にノズ
ル数の増加によりコスト上昇が生じ、且つ、ノズル数増
加により配管数が増加する事による装置容量増加が必要
となる問題を抱えていた。

【００１４】第２の課題としては、該方法に於いては現
像液からアルコール水溶液に置換される工程に於いて現
像液中に溶解した不溶解物がアルコール水溶液と反応
し、ウエハ基板上に染み状の残渣物を形成する事が新た
な問題点として露見して来た。

【００１５】依って、本発明に於いてはコスト上昇を抑
え、且つ簡便なる方法で確実に現像液や、レジストのス
カム発生を抑制する方法を提供するものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】フォトリソグラフィー工
程の現像処理を行った後、純水によるリンス洗浄を行う
工程に於いて、リンス洗浄を行う純水を４０℃以上、７
０℃以下からなる温純水に昇温させた後に半導体基板上
に吐出を行う事で現像液の洗浄、除去を行う事により前
記課題解決を図るものである。

【００１７】

【作用】ポジ型レジストに於ける現像を例に採れば、レ
ジスト中のノボラック樹脂が感光剤であるキノンジアジ
ド化合物によって溶解禁止効果（インヒビジョン）を受
けている。

【００１８】しかし、露光により光エネルギーを受ける
とキノンジアジド化合物は光分解が行われ、溶解禁止効
果を失うと共に一転して溶解促進剤として機能する。

【００１９】以上のメカニズムにて露光、未露光部での
アルカリ溶解速度差（ディスクリミネーション）を生ず
る事で現像が行われ、パターン形成が成される。

【００２０】しかし、上記した溶解禁止効果（インヒビ
ジョン）に関しては、感光物のキノンジアジド基とノボ
ラックのフェノール性水酸基が強い水素結合を介してコ
ンプレックス状の不溶化物を形成する説、感光物とスル
フォニル基とノボラックのフェノール性水酸基が強い水
素結合を作ってアルカリ水溶液に不溶化部を形成する
説、ナフトキノンジアジドは疎水性が高いが為に単に混
在しているだけで全体を疎水化させる為にアルカリ水溶
液への溶解度を低下させる為に不溶化部が残存する説、
ノボラック樹脂中の特定活性位置にキノンジアジドがア
ゾカップリングして架橋反応を起こして不溶化物を形成
する説等の諸説があり未だに解明されていないが、何れ
にしても未露光のレジスト膜がアルカリ水溶液に接触す
るだけで表面の不溶化を起こす事は共通しており、現像
中にこれら不溶化反応が溶解と拮坑して起る事によりパ
ターン形成が成される事で寸法制御やパターン形成が行
われているが、一方でスカム発生を引き起こしている。

【００２１】上記した様に現像メカニズム自体が十二分
解明されていない為にスカムに関する対処方法、ならび
にメカニズムに関しても十二分に解明されていないのが
実情である。

【００２２】しかしながら、実際には各レジストメーカ
ーに於いては各種実験から得られた経験則を基に処方を
行っているのが実情である。

【００２３】依って、本発明に於ける作用、メカニズム
に関しても十二分なる解明はなされていないが、実験結
果より温水洗浄にてリンス処理を施す事により半導体基
板上に生成された不溶化物が昇温された純水が吐出され
た際に半導体基板上に残存するアルカリ水溶液の温度を
希釈すると共に上昇させ、不溶化物と再反応する事で除
去されるものと推定される。

【００２４】又、本発明に依れば、第２の従来方法（特
開平１−８８５４７号公報）の様に新たに追加ノズルを
設ける必要が無く、既存の純水洗浄リンスノズルの配管
途中に恒温層を設けるか、もしくは配管そのものに電熱
ヒータを設けて直接加熱するか、もしくは配管を温水の
循環されたウォータージャケットにて被覆、昇温させる
かの何れかの方法にて容易に達成する事が可能となる。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明に於ける構成図を図１に示
すと共に、純水の加熱昇温方法を（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の
３種類の方法に分けて概略を図示する。

【００２６】フォトリソグラフィー技術によりレジスト
コート、露光処理の施されたウエハ基板２を現像カップ
内に設置された回転自在のウエハチャック１上に真空吸
着にて保持を行った後、ウエハ基板２を低速回転にて回
転させつつウエハチャック１より上方向に設置された現
像液吐出ノズル３より吐出する事でウエハ基板上２に現
像液の液盛り形成をおこなう。

【００２７】次にウエハチャック１上のウエハ基板２を
静止状態、もしくは極低速回転させるかの何れかの方法
により所望時間の現像を行った後、ウエハ基板２を低速
回転させると同時に恒温層５を通して昇温された温純水
をリンスノズル４より吐出を行う。

【００２８】この際、純水の昇温範囲としては温純水の
温度と欠陥数の増減と、温純水の温度とレジストプロフ
ァイルとの因果関係による双方から決定する。

【００２９】本実施の形態に於いては、ポジ型レジスト
に富士ハント社製のｉ線波長対応のＦＨｉ３８００レジ
ストを用い、現像液にはＴＭＡＨ（テトラメチルアンモ
ニュウムハイドロオキサイド）濃度２．３８％からなる
アルカリ水溶液を用いた場合、実験結果からスカム起因
による欠陥数は純水温度を４０℃以上に昇温させて用い
る事で劇的に欠陥数は低下する事が判明した。

【００３０】しかし、７０℃以上に昇温させて用いた場
合、欠陥数は減少するもののレジストプロファイルが低
下し始める事が判明した。

【００３１】依って、温純水として用いる温度範囲とし
ては、厳密には使用するレジストにより決定する必要性
があるが、現有するポジ型レジストに於いてはノボラッ
ク樹脂が主に用いられており、適正温度範囲としては凡
そ上記温度範囲内に位置する。

【００３２】従って、ポジ型レジストを用いた現像工程
に於いて、本発明にて定めて範囲内に於いて温純水洗浄
を行う事によりレジストプロファイルの低下を起こさ
ず、且つスカムによる欠陥数低減を図る事が可能とな
る。

【００３３】尚、上記実施の形態の説明に於いては純水
の昇温方法として恒温層を通して昇温し、温純水として
吐出する事を記したが、別手法としては図１（Ｂ）に示
す如く純水を送水する配管に電熱ヒータ７を巻回しを行
って昇温する直接加熱機構を設けるか、図１（Ｃ）の如
く温水６を通したウォータージャケット８を被覆して昇
温させるかの何れかの方法にて温純水とした後にリンス
洗浄に用いる事で同一効果は得られる。

【００３４】

【発明の効果】本発明に依れば、新たなノズルを設ける
事なく既存の純水洗浄ノズルを活用し、単に洗浄に用い
る純水を昇温させる機構を盛り込むだけで達成可能であ
り、コスト上昇を抑制し、且つ従来技術からの問題であ
るスカム発生を抑制する事が可能となる。

【００３５】依って、スカム起因による欠陥数を従来技
術よりも大幅に低減する事が可能となり歩留まり向上を
図る効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示す図である。

【図２】従来方法による構成を示す図である。

【記号の説明】

１，１０１ ウエハチャック ２，１０２ ウエハ基板 ３，１０３ 現像ノズル ４，１０４ 純水ノズル ５ 恒温槽 ６ 温純水 ７ 電熱ヒータ ８ ウォータージャケット １０９ アルコール水溶液吐出ノズル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体装置のフォトリソグラフィー工程
   における現像処理工程において、回転自在のチャック上
   に真空吸着にて半導体基板を保持した後、該半導体基板
   より上方向に位置する現像ノズルより現像液吐出を行
   い、半導体基板上に現像液を形成する事で所望時間の現
   像処理を行った後にリンス洗浄を行う工程に於いて、 リンス洗浄に用いる純水を、純水配管を恒温槽を通して
   加熱昇温させるか、純水配管に電熱ヒータを巻回しを行
   い加熱昇温させるか、純水配管を温水を循環して恒温状
   態に保持されたウォータージャケットを被覆する事で加
   熱昇温するかの何れかの方法により純水を４０℃以上、
   ７０℃以下からなる温純水に昇温を行う工程と、 該温度範囲内の任意所望一定温度に保たれた純水をリン
   ス専用ノズルを通して回転運動中のウエハ基板上に吐出
   を行う事で現像液の洗浄、除去を行う事を特徴とするフ
   ォトリソグラフィー工程の現像処理工程。