JPH11345757A - レジストの現像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウェハなどの製造工程におけるレジス
ト現像方法において、現像終点の検出精度を向上させ、
かつ適用できる基板に汎用性を持たせる。 【解決手段】 少なくとも光導電性膜１３、レジスト膜
１４を順に形成したウェハ１１に所定パターンを露光し
た後、前記レジスト膜１４を現像液２３により選択的に
除去して所定パターンを現像する際に、ウェハ１１上の
所定の領域Ａに光を照射しながら、電極１５と対向電極
１７との間に電流を流し、光導電性膜１３の電気的な特
性の変化を測定することにより、レジスト膜１４の現像
終点を検出するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体素子の製造
技術に関し、詳しくは半導体素子用ウェハやフォトマス
クの製造工程におけるレジストの現像終点を検出する方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子の製造工程において
は、レジストパターンの微細化に伴い、線幅の安定化、
面内均一性の向上、残査の改善等の要求が厳しくなって
いる。このため、現像状態のコントロールのために現像
状態をモニターする技術が重要になり、様々な現像モニ
ター方法が提案されている。

【０００３】例えば、特開平３−１０６０１６号公報に
は、現像中のレジストパターンにレーザ光を照射し、そ
の反射光の強度変化を測定することでレジストの現像状
態をモニターするようにした方法及び装置が提案されて
いる。また、特開平４−４２９１７号公報や特開平８−
６９９５４号公報には、基準電極とレジストが塗布され
た導電体からなる第２の電極を現像液に浸漬させ、片方
の電極に電圧を印加することによって浸漬現像中に両電
極間に流れる電流を観察することにより、現像状態をモ
ニターするようにした方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記特開平３
−１０６０１６号に提案された方法及び装置では、測定
すべき反射光が現像液の屈折率やレーザ光の散乱等の影
響を受けるために現像終点の検出精度の向上が難しいと
いう問題点があった。また、前記特開平４−４２９１７
号公報や特開平８−６９９５４号公報に提案された方法
では、被現像部全体を浸漬させた現像液内全体の電流変
化を観察しているために、現像終点の検出精度の向上が
難しく、またフォトマスクの様に表面にクロムなどの導
体膜が形成された基板でなければ測定することができな
いため、例えば半導体素子用ウェハのような基板には使
用できないという問題点があった。

【０００５】この発明は、上記従来技術の問題点を解決
するためになされたもので、現像終点の検出精度を向上
させるとともに、半導体素子用ウェハの様に導体膜が形
成されていない基板にも適用することができるレジスト
の現像方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、少なくとも光導電性膜、レジス
ト膜を順に形成した基板に所定パターンを露光した後、
前記レジスト膜を現像液により選択的に除去して所定パ
ターンを現像する際に、前記基板上の所定部位に光を照
射しながら、前記光導電性膜の電気的な特性の変化を測
定することにより、前記レジスト膜の現像終点を検出す
ることを特徴とする。

【０００７】また請求項２の発明は、前記請求項１の発
明において、前記光導電性膜に第１の電極を、前記基板
と対向する所定位置に第２の電極をそれぞれ配設し、現
像液を満たした前記第１及び第２の電極間に電流を流
し、この電流が所定のしきい値に達した時点を現像終点
として検出することを特徴とする。

【０００８】上記現像方法によると、レジスト膜の現像
が進行し、露光された（あるいは露光されなかった）部
分のレジスト膜が除去されて光導電性膜が露出すると、
露出した部分の光導電性膜が導電性を示し、電気的な特
性は急激に変化（増加）する。この電気的な特性が急激
に変化する時点は、言い換えれば、光導電性膜上のレジ
スト膜がほぼ除去された時点であるため、現像中に電気
的な特性が急激に変化した時点を現像終点として検出す
れば、この基準点に基づいて現像時間を決めることがで
きる。

【０００９】前記光導電性膜としては、有機ケイ素系ポ
リマーを用いることができる。より好ましくは、光導電
性物質又は光導電性物質前駆帯をドープした有機ケイ素
系ポリマーを用いることにより、光導電性を向上させる
ことができる。基板上に形成された光導電性膜は、露光
の際には反射防止膜として作用し、パターンの定在波の
発生を抑制することができる。また、下地加工の際には
転写層として使用することができる。前記光導電性膜の
電気的な特性の変化は、電極間に流れる電流の変化でも
よいし、電極間に生じる抵抗値の変化であってもよい。

【００１０】前記基板上に照射する光の波長は、レジス
ト膜が露光されない領域の波長とし、およそ２００ｎｍ
〜１０００ｎｍの範囲に設定する。また、この光は基板
上の観察したい部分に照射することができるので、基板
上に形成された実パターンを直接に照射すれば、より高
い精度で現像終点を検出することができる。

【００１１】さらに請求項３の発明は、前記請求項１又
は２において、パターン現像の際に、反応性の弱い第１
の現像と、反応性の強い第２の現像とを行うことを特徴
とする。

【００１２】現像の際にレジストの膜厚方向で現像反応
の速度に変化を持たせ、現像されやすい部分では弱い現
像反応で現像を行い、現像されにくい部分では強い現像
反応で現像を行うことにより、プロセス裕度を大きくす
ることができるので、断面形状が矩形のレジストパター
ンを容易に形成することができる。

【００１３】前記反応性の強弱は、現像液の温度あるい
は濃度により制御することができる。すなわち、現像液
の温度を上げる又は濃度を濃くすると現像の反応性は強
まり、現像液の温度を下げる又は濃度を薄くすると現像
の反応性が弱まる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係わるレジスト
現像方法の実施例を図面を参照しながら説明する。

【００１５】［実施例１］図１は、実施例１に係わるレ
ジスト現像方法を実施するための装置構成を示す説明図
である。

【００１６】図１において、シリコンウェハ（以下、ウ
ェハ）１１の表面には、保護膜１２、光導電性膜１３、
レジスト膜１４が順に形成されている。光導電性膜１３
としては、有機ケイ素系ポリマーや導電性物質や導電性
物質前駆帯をドープした有機ケイ素系ポリマーを用いる
ことができる。ウェハ１１上に形成された光導電性膜１
３の層は、露光の際には反射防止膜として作用し、パタ
ーンの定在波の発生を抑制する効果がある。

【００１７】上記ウェハ１１上の光導電性膜１３の一端
には電極１５が接続されている。またウェハ上１．５ｍ
ｍの位置には、ウェハ１１と同等の大きさの現像用の円
盤形状の対向基板１６が配置されている。対向基板１６
のウェハと向かい合う側の面には円盤形状の対向電極１
７が配置されている。対向電極１７は接地電位となって
いる（以下の実施例も同様とする）。

【００１８】対向電極１７の中心部には、光の発光部１
８が設けられている。発光部１８は光ファイバーケーブ
ル１９を介して光源としてのハロゲンランプ２０と接続
され、ハロゲンランプ２０からの光はフィルタ２１を透
過することにより４６０ｎｍの光が領域Ａに照射され
る。照射する光の波長はレジストが露光しない領域の波
長とし、およそ２００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲で設定
される。また光を照射する領域Ａは現像により除去され
る部分に設定する。具体的には、基板上に形成された所
定の実パターン上あるいはモニタパターン上に設定す
る。対向基板１６の一端には、図示しない現像液供給源
に接続され、ウェハ１１と対向基板１６との間に現像液
を供給するためのノズル２２が設けられている。

【００１９】レジストの現像は、ノズル２２から現像液
２３を注入すると同時に、電極１５に電圧Ｖを印加して
電極間の現像液２３中に微少電流Ｉを流す。このとき、
微少電流Ｉの変化はアンプ２４でモニターすることがで
きる。また、ハロゲンランプ２０からの光を光ファイバ
ーケーブル１９を経由して発光部１８から基板上の領域
Ａに光を照射する。

【００２０】現像の進行と共に露光された（あるいは露
光されなかった）部分のレジスト膜１４が除去され、光
を照射した領域Ａで光導電性膜１３が露出すると、この
露出部分が導電性を示すため、電極間に流れる微少電流
Ｉは図２のように変化する。ここで、電流Ｉのレベルが
Ｉ１からＩ２へ急激に変化した期間において、光導電性
膜１３が露出した時点を正確に特定することは難しいた
め、例えば電流ＩがＩ１とＩ２の中間（５０％の値）に
達した点を変曲点Ａ（しきい値）とする。そして、電流
Ｉが変曲点Ａに達した時点を現像終点基準点として検出
して、時間ｔ１をウェハ１１の現像時間とした。以後
は、同一条件で作成したウェハ１１に対しては、現像開
始から時間ｔ１に達した時点で現像を終了すればよいこ
とになる。以下、具体例について説明する。

【００２１】ウェハ１１上に保護膜１２としてＳｉＯ₂
膜を膜厚５００ｎｍで形成した後、光導電性膜１３とし
てフラーレンを１０％ドープしたポリジフェニルシラン
を膜厚１００ｎｍとなるようにスピンコータで回転塗布
し、１９０℃で６０秒ベークした。続いて、レジスト膜
１４として化学増幅型レジストＡＰＥＸ−Ｅ（Ｓｈｉｐ
ｌｅｙ社製）を膜厚３００ｎｍとなるようにスピンコー
タで回転塗布し、１００℃で９０秒ベークした。これに
より光導電性膜１３となるポリジフェニルシランの層は
レジスト膜１４で完全に被覆された。続いて、ウェハ１
１に対し、露光装置ＮＳＲ−Ｓ２０１Ａ（ニコン社製）
により１５ｍＪ／ｃｍ² で所定パターンの露光を行っ
た。得られたウェハ１１を図１のように構成された現像
装置にセットし、基板間に現像液を注入した。この実施
例１では、現像液２３としてＡＤ２１（多摩化学工業社
製）をウェハと対向基板間に注入した。注入した現像液
２３は表面張力によりウェハと対向基板間に安定して盛
られていた。

【００２２】上記ウェハ１１に対しレジストの現像を行
ったところ、図３に示すような電流変化を得た。図２で
説明したように、図３の変曲点Ａを現像終点基準点と
し、実際の現像時間を変曲点Ａを示した時間ｔ１から時
間ｔ２経過後の時間ｔ３を現像終点として検出し、時間
ｔ３を現像時間と決定する。

【００２３】このように、ウェハ上に光を照射しなが
ら、電極間に流れる電流変化をモニターする方法におい
ては、現像液の屈折率や照射する光の散乱等の影響を受
けることがなく、また現像液内全体での電流変化を観察
するものではないことから、測定条件や環境による影響
を受けることが極めて少なくなる。したがって、従来の
ようなレーザ光の強度変化を測定したり、電極間を流れ
る電流を観察する方式に比べてより高い精度で現像終点
の検出を行うことができる。また、光導電性膜を形成す
ることができる基板であれば、表面に導体膜が形成され
ていない基板でも測定することができるので、半導体素
子用ウェハのような基板にも適用することができ、汎用
性にも優れている。

【００２４】とくに、この実施例１のように、ウェハ１
１と同等の大きさの現像用の円盤形状の対向基板１６を
配置した場合には、ウェハ１１と対向基板間１６に介在
する現像液２３の状態が安定するため、ノイズの少ない
信号を検出できるようになり、測定精度をさらに向上さ
せることができる。

【００２５】［実施例２］図４は、実施例２に係わるレ
ジスト現像方法を実施するための装置構成を示す説明図
である。実施例２は対向基板の形状が異なる例であり、
図１と同等部分を同一符号で示している。

【００２６】図４に示すウェハ１１の構成は実施例１と
同じであり、光導電性膜１３の一端には電極１５が接続
されている。ウェハ上１．５ｍｍの位置には直径３０ｍ
ｍの対向電極２５を有する円筒形状の対向基板２６が配
置されている。対向電極２６の中心部には、実施例１と
同じ光を照射する発光部１８が設けられている。また、
図４には示していないが、ウェハ１１と対向基板２６と
の間に現像液を供給するためのノズルが設けられてい
る。レジストを現像する際の手順は実施例１と同じであ
る。以下、具体例について説明する。

【００２７】ウェハ１１上に保護膜１２としてＳｉＯ₂
膜を膜厚５００ｎｍで形成した後、光導電性膜１３とし
てＴＣＮＱ（テトラシアノキシジメタン）を１０％ドー
プしたポリジフェニルシランを膜厚１００ｎｍとなるよ
うにスピンコータで回転塗布し、１９０℃で６０秒ベー
クした。続いて、レジスト膜１４として化学増幅型レジ
ストＫＲＦ−Ｋ２Ｇ（日本合成ゴム社製）を膜厚３００
ｎｍとなるようにスピンコータで回転塗布し、８０℃で
１２０秒ベークした。これにより光導電性膜１３となる
ポリジフェニルシランの層はレジスト膜１４で完全に被
覆された。続いて、ウェハ１１に対し露光装置ＮＳＲ−
Ｓ２０１Ａ（ニコン社製）により１７ｍＪ／ｃｍ² で所
定パターンの露光を行った。得られたウェハ１１を図４
に示す現像装置にセットし、基板間に現像液２３を注入
した。この実施例２では、現像液２３として０．１５Ｎ
のＴＭＡＨ現像液をウェハと対向基板間に注入した。注
入された現像液２３は表面張力によりウェハと対向基板
間に盛られていた。

【００２８】上記ウェハ１１に対しレジストの現像を行
ったところ、実施例１と同じく図３に示すような電流変
化を得た。この場合も、変曲点Ａを示した時間ｔ１を現
像終点基準点とし、ｔ１から時間ｔ２経過後の時間ｔ３
を現像終点として決定する。

【００２９】この実施例２においても、前記実施例１と
同様に高い精度で現像終点の検出を行うことができ、ま
た表面に導体膜が形成されていない基板でも現像終点を
検出することができる。とくに実施例２には次のような
特有の効果がある。

【００３０】すなわち、実施例１の対向基板１６では発
光部１８の位置が固定的であるため、ウェハ上の任意の
部分に光を照射することが難しいが、この実施例２の対
向電極２６では、発光部１８の位置を任意に移動するこ
とができるので、観察したい部分の実パターンの現像状
態を直接に測定することができる。これによると、通常
のモニターパターンに光を照射する場合に比べ、より高
い精度で現像終点を検出することができるので、レジス
トパターンの微細化に伴い要求が厳しくなりつつある線
幅の安定化、面内均一性の向上及び残査の改善等を高い
レベルで達成することが可能となる。また実施例１のよ
うな対向基板１６では、ウェハ１１が対向基板１６より
も小さい場合にウェハと対向基板間を現像液２３で満た
すことが難しくなるが、実施例２のようにウェハ１１に
比べて十分に小さな対向基板２６を配置した場合は、ウ
ェハ１１がどのような大きさであってもウェハと対向基
板間に現像液を安定して満たすことができる。

【００３１】［実施例３］この実施例３では、レジスト
現像を２段階に分けて行う例について説明する。

【００３２】従来、半導体素子やフォトマスクのパター
ン形成を行うリソグラフィー工程において、例えば０．
１５μｍ以下の微細なパターンをＫｒＦエキシマレーザ
を用いて露光する場合のように、露光光の波長以下の光
学限界に近い微細なパターンを形成する場合は、露光し
た際のレジスト中での光学像が十分なコントラストを持
たないためにプロセス裕度が小さくなり、レジストの断
面形状は図５（ｂ）に示すようにパターンの上部が丸く
なったり、あるいは図５（ｃ）に示すようにパターンの
下部で裾を引いたようにレジストが残りやすくなる。し
たがって、図５（ａ）に示すようにパターンの断面形状
を矩形に加工するには、反応性を最適化した条件で現像
しなければならず、現像プロセスの管理が難しいという
問題点があった。

【００３３】そこで、この実施例３では、現像を行う際
にレジストの膜厚方向で現像反応の速度を変化させ、現
像されやすい部分は弱い現像反応で現像を行い、現像さ
れにくい部分は強い現像反応で現像を行うようにしてい
る。具体的には、第１段階目の現像として、反応性の弱
い第１の現像を行って、現像前ベーク後の潜像に沿った
現像を行い形状を保つようにする。当然、これだけでは
レジストと基板の界面付近での形状は裾を引いたように
なってしまう。そこで、第２段階目の現像として、反応
性の強い第２の現像を行うことで、界面付近に生じる裾
などの不要な残査を除去することができる。

【００３４】実施例３に係わるレジスト現像方法を実施
するための装置構成は図４と同じである。以下、現像液
の濃度で反応性の強弱を制御する例について説明する。

【００３５】ウェハ１１上に保護膜１２としてＳｉＯ₂
膜を膜厚５００ｎｍで形成した後、光導電性膜１３とし
てＴＣＮＱ（テトラシアノキシジメタン）を１０％ドー
プしたポリジフェニルシランを膜厚１００ｎｍとなるよ
うにスピンコータで回転塗布し、１９０℃で６０秒ベー
クした。続いて、レジスト膜１４として化学増幅型レジ
ストＫＲＦ−Ｋ２Ｇ（日本合成ゴム社製）を膜厚３００
ｎｍとなるようにスピンコータで回転塗布し、８０℃で
１２０秒ベークした。これにより光導電性膜１３となる
ポリジフェニルシランの層はレジスト膜１４で完全に被
覆された。続いて、ウェハ１１に対し露光装置ＮＳＲ−
Ｓ２０１Ａ（ニコン社製）により１７ｍＪ／ｃｍ² で所
定パターンの露光を行った。得られたウェハ１１を図４
に示す現像装置にセットした。

【００３６】図４において、図示しないノズルから現像
液２３として０．１０ＮのＴＭＡＨ現像液をウェハと対
向基板間に注入すると同時に、電極１５に電圧Ｖ１を印
加して電極間の現像液２３中に電流Ｉ１を流し、またハ
ロゲンランプ２０からの光を光ファイバーケーブル１９
を経由して発光部１８から基板上の領域Ａに照射した。
そして、図３のように電流Ｉの変曲点Ａを示した時間ｔ
１を第１段階の現像終点とし、直ちにウェハ１１上の現
像液を洗い流した。この後、再びウェハ１１を装置にセ
ットし、先ほどよりも濃度の高い０．２１ＮのＴＭＡＨ
現像液を基板間に注入すると同時に、電極１５に電圧Ｖ
２を印加して電極間の現像液２３中に電流Ｉ２を流し、
またハロゲンランプ２０からの光を光ファイバーケーブ
ル１９を経由して発光部１８から基板上の領域Ａに光を
照射した。そして、図６のように電流Ｉの値が安定する
までの時間ｔ４を第２段階の現像終点とした。

【００３７】この実施例３においても、前記実施例１と
同様に高い精度で現像終点の検出を行うことができ、ま
た表面に導体膜が形成されていない基板でも現像終点を
検出することができる。また、出来上がったレジストパ
ターンは断面形状が矩形となり、プロセス裕度も大きく
なることが確認された。

【００３８】次に、レジスト現像を２段階で行う場合の
具体例についてさらに詳細に説明する。ここでは、現像
液の温度で反応性の強弱を制御する例を実施例３−１、
現像液の濃度で反応性の強弱を制御する例を実施例３−
２とする。なお、実施例３−１及び３−２では、レジス
ト現像を２段階で行った場合の直接的な効果を検証する
ため、通常の現像装置を用いた。

【００３９】（１）実施例３−１ ウェハ上に保護膜としてＳｉＯ₂ 膜を膜厚５００ｎｍで
形成した後、光導電性膜１３として有機塗布型反射防止
膜ＡＲ３（Ｓｈｉｐｌｅｙ社製）を膜厚６０ｎｍとなる
ようにスピンコータで回転塗布し、１９０℃で６０秒ベ
ークした。続いて、レジスト膜として化学増幅型レジス
トＡＰＥＸ−Ｅ（Ｓｈｉｐｌｅｙ社製）を膜厚４００ｎ
ｍとなるようにスピンコータで回転塗布し、１００℃で
９０秒ベークした。これにより光導電性膜となるポリジ
フェニルシランの層はレジスト膜１４で完全に被覆され
た。続いて、ウェハに対し、露光装置ＮＳＲ−Ｓ２０２
Ａ（ニコン社製）により１７ｍＪ／ｃｍ² で所定パター
ンの露光を行った。得られたウェハを高速加熱が可能な
ヒータが付加された現像装置にセットした。

【００４０】まず、２３℃に温度調節された現像装置に
ウェハをセットし、ウェハを１０ｒｐｍで回転させなが
ら、現像液として０．１３Ｎ／ＴＭＡＨ（テトラメチル
アンモニウムハイドロオキサイド）水溶液をノズルから
滴下してウェハの全面に供給した。液を供給した１５秒
後、ヒータを加熱した。１５秒後の現像液２３の温度は
６０℃であった。現像液の温度を６０℃に保ちながら、
さらに１５秒間現像を行った。ヒータの加熱を停止し、
ウェハ上にリンス液を供給してウェハ全面の現像液を洗
い流し、さらにスピナーで２０００ｒｐｍで回転させて
表面を乾燥させた。現像終了時のウェハの温度は２５℃
であった。

【００４１】（２）実施例３−２ ウェハ上に保護膜としてＳｉＯ₂ 膜を膜厚５００ｎｍで
形成した後、光導電性膜として有機塗布型反射防止膜Ａ
Ｒ３（Ｓｈｉｐｌｅｙ社製）を膜厚６０ｎｍとなるよう
にスピンコータで回転塗布し、１９０℃で６０秒ベーク
した。続いて、レジスト膜として化学増幅型レジストＡ
ＰＥＸ−Ｅ（Ｓｈｉｐｌｅｙ社製）を膜厚５００ｎｍと
なるようにスピンコータで回転塗布し、１００℃で９０
秒ベークした。これにより光導電性膜となるポリジフェ
ニルシランの層はレジスト膜で完全に被覆された。続い
て、ウェハに対し、露光装置ＮＳＲ−Ｓ２０２Ａ（ニコ
ン社製）により１７ｍＪ／ｃｍ² で所定パターンの露光
を行った。得られたウェハを現像装置ＡＣＴ８（東京エ
レクトロン社製）にセットした。

【００４２】まず、現像装置の現像ユニット内にウェハ
をセットし、ウェハを１０ｒｐｍで回転させながら、現
像液として０．１３Ｎ／ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモ
ニウムハイドロオキサイド）水溶液をノズルから滴下し
てウェハの全面に供給した。液を供給した１５秒後、
０．２１Ｎ／ＴＭＡＨをウェハ上に供給して、０．１３
Ｎ／ＴＭＡＨを洗い流し、ウェハ上の現像液濃度を０．
２１Ｎに調整した。２段階目の現像時間は０．２１Ｎ／
ＴＭＡＨを供給後１５秒間とした。次いで、ウェハ上に
リンス液を供給してウェハ全面の現像液を洗い流し、さ
らにスピナーで２０００ｒｐｍで回転させて表面を乾燥
させた。

【００４３】上記実施例３−１、３−２で得られたレジ
ストパターンと通常の現像で得られたレジストパターン
について、そのプロセス裕度（露光量裕度とフォーカス
裕度）の比較を行った。以下、比較結果について簡単に
説明する。

【００４４】図７は、実施例３−１の現像方法により断
面形状が矩形のパターンを作成した場合のプロセス裕度
（Ａ−１）と、通常の現像方法により断面形状が矩形の
パターンを作成した場合のプロセス裕度（Ａ−２）との
比較結果を示すグラフである。Ａ−１、Ａ−２ともにレ
ジストパターンの寸法は０．１５μｍＬ／Ｓ（ライン＆
スペース）とした。Ａ−２では、０．２１Ｎ／ＴＭＡＨ
現像液により２５℃で６０秒間現像した時の５％露光量
裕度でのフォーカス裕度は０．３μｍであったが、Ａ−
１では５％露光量裕度でのフォーカス裕度において、５
％露光量裕度でのフォーカス裕度が０．６μｍとなり、
Ａ−２に比べて２倍に増加したことが確認された。

【００４５】図８は、実施例３−２の現像方法により断
面形状が矩形のパターンを作成した場合のプロセス裕度
（Ｂ−１）と、通常の現像方法により断面形状が矩形の
パターンを作成した場合のプロセス裕度（Ｂ−２）との
比較結果を示すグラフである。Ｂ−１、Ｂ−２ともにレ
ジストパターンの寸法は０．１５μｍＬ／Ｓ（ライン＆
スペース）とした。Ｂ−２では、０．２１Ｎ／ＴＭＡＨ
現像液により２５℃で６０秒間現像した時の５％露光量
裕度でのフォーカス裕度は０．３μｍであったが、Ｂ−
１では５％露光量裕度でのフォーカス裕度において、５
％露光量裕度でのフォーカス裕度が０．７μｍとなり、
Ｂ−２に比べて約２．３倍に増加したことが確認され
た。

【００４６】このように、現像の際にレジストの膜厚方
向において、現像されやすい部分では弱い現像反応で現
像を行い、現像されにくい部分では強い現像反応で現像
を行うようにした場合は、プロセス裕度を大きくするこ
とができるので、パターンの断面形状を矩形に加工する
際の現像プロセスの管理を容易なものとすることができ
る。

【００４７】［実施例４］図９は、実施例４に係わるレ
ジスト現像方法を実施するための装置構成を示す説明図
である。実施例４はウェハごと現像槽に浸すようにした
例であり、図１と同等部分を同一符号で示している。

【００４８】図９に示すウェハ１１の構成は実施例１と
同じであり、光導電性膜１３の一端には電極１５が接続
されている。またウェハ上２０ｍｍの位置には直径２０
ｍｍの対向電極２７を有する円筒形状の対向基板２８が
配置されている。光の発光部２９はウェハ１１に対して
約４５度の角度に設置されており、４６０ｎｍの光が領
域Ａに照射される。光の照射位置と対向電極２７の位置
は平面的に略一致している。これらウェハ１１、対向基
板２８及び発光部２９は、円筒形状の現像槽３０内に設
置されている。また、図９には示していないが、現像槽
３０に現像液を供給するためのノズルが設けられてい
る。

【００４９】レジストの現像は、図示しないノズルから
現像槽３０内に現像液２３を注入し、ウェハと対向基板
間を現像液２３で満たすと同時に、電極１５に電圧Ｖを
印加して電極間の現像液２３中に微少電流Ｉを流す。ま
た、ハロゲンランプ２０からの光を光ファイバーケーブ
ル１９を経由して発光部１８から基板上の領域Ａに光を
照射し、電極間を流れる微少電流Ｉの変化をアンプ２４
でモニターする。以下、具体例について説明する。

【００５０】ウェハ１１上に保護膜１２としてＳｉＯ₂
膜を膜厚５００ｎｍで形成した後、光導電性膜１３とし
てフラーレンを１０％ドープしたポリジフェニルシラン
を膜厚１００ｎｍとなるようにスピンコータで回転塗布
し、１９０℃で６０秒ベークした。続いて、レジスト膜
１４として化学増幅型レジストＡＰＥＸ−Ｅ（Ｓｈｉｐ
ｌｅｙ社製）を膜厚３００ｎｍとなるようにスピンコー
タで回転塗布し、１００℃で９０秒ベークした。これに
より光導電性膜１３となるポリジフェニルシランの層は
レジスト膜１４で完全に被覆された。続いて、ウェハ１
１に対し、露光装置ＮＳＲ−Ｓ２０１Ａ（ニコン社製）
により１５ｍＪ／ｃｍ² で所定パターンの露光を行っ
た。得られたウェハ１１を図９に示す現像装置にセット
し、現像槽３０に現像液２３を供給した。この実施例４
では、現像液２３としてＡＤ２１（多摩化学工業社製）
を供給した。

【００５１】上記ウェハ１１に対しレジストの現像を行
ったところ、実施例１と同じく図３に示すような電流変
化を得た。変曲点Ａを示した時間ｔ１を現像終点基準点
とし、ｔ１から時間ｔ２経過後の時間ｔ３を現像終点と
して決定する。

【００５２】この実施例４においても、前記実施例１と
同様に高い精度で現像終点の検出を行うことができ、ま
た表面に導体膜が形成されていない基板でも現像終点を
検出することができる。

【００５３】［実施例５］図１０は、実施例５に係わる
レジスト現像方法を実施するための装置構成を示す説明
図である。実施例５はウェハとしてレチクルを使用した
例であり、図９と同等部分を同一符号で示している。

【００５４】図１０に示すレチクル３１上には、光導電
性膜１３、レジスト膜１４が順に形成され、光導電性膜
１３の一端には電極１５が接続されている。またレクチ
ル上２０ｍｍの位置には直径２０ｍｍの対向電極２７を
有する円筒形状の対向基板２８が配置されている。光の
発光部２９はレクチル３１に対して約４５度の角度に設
置されており、４６０ｎｍの光が領域Ａに照射される。
光の照射位置と対向電極２７の位置は平面的に略一致し
ている。これらレクチル３１、対向基板２８及び発光部
２９は、円筒形状の現像槽３０内に設置されている。ま
た、図１０には示していないが、現像槽３０に現像液を
供給するためのノズルが設けられている。レジストを現
像する際の手順は実施例４と同じである。以下、具体例
について説明する。

【００５５】レチクル３１上に光導電性膜１３としてＴ
ＣＮＱ（テトラシアノキシジメタン）を１０％ドープし
たポリジフェニルシランを膜厚１００ｎｍとなるように
スピンコータで回転塗布し、１９０℃で６０秒ベークし
た。続いて、レジスト膜１４として化学増幅型レジスト
ＡＰＥＸ−Ｅ（Ｓｈｉｐｌｅｙ社製）を膜厚４００ｎｍ
となるようにスピンコータで回転塗布し、１００℃で９
０秒ベークした。これにより光導電性膜１３となるポリ
ジフェニルシランの層はレジスト膜１４で完全に被覆さ
れた。続いて、レクチル３１に対し、マスク描画装置Ｈ
Ｌ−８００Ｈ（日立製作所社製）により所定パターンの
描画を行った。得られたレクチル３１を図１０に示す現
像装置にセットし、現像槽３０に現像液２３を供給し
た。この実施例５では、現像液２３としてＡＤ２１（多
摩化学工業社製）を供給した。

【００５６】上記レチクル３１に対しレジストの現像を
行ったところ、実施例１と同じく図３に示すような電流
変化を得た。変曲点Ａを示した時間ｔ１を現像終点基準
点とし、ｔ１から時間ｔ２経過後の時間ｔ３を現像終点
として決定する。

【００５７】この実施例５においても、前記実施例１と
同様に高い精度で現像終点の検出を行うことができ、ま
た表面に導体膜が形成されていない基板でも現像終点を
検出することができる。

【００５８】なお、上記実施例１〜５では、いずれも電
極間に流れる電流変化をモニターする場合について説明
したが、電極間に生じる抵抗値の変化をモニターするよ
うにしてもよい。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係わる
レジスト現像方法においては、基板上に形成した光導電
性膜の電気的な特性の変化を測定するようにしたので、
現像時の測定条件や環境による影響を受けることが極め
て少なく、より高い精度で現像終点を検出することがで
きる。また、表面に導体膜が形成されていない基板でも
測定することができるので、例えば半導体素子用ウェハ
のような基板にも適用することができ、汎用性にも優れ
ている。

【００６０】とくに、現像の際にレジストの膜厚方向で
現像反応の速度に変化を持たせ、現像されやすい部分で
は弱い現像反応で現像を行い、現像されにくい部分では
強い現像反応で現像を行うようにした場合は、露光量裕
度やフォーカス裕度などのプロセス裕度を向上させるこ
とができるので、パターンの断面形状を矩形に加工する
際の現像プロセスの管理を容易なものとすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係わるレジスト現像方法を実施する
ための装置構成を示す説明図。

【図２】電極間に流れる微少電流の経時的な変化を示す
グラフ。

【図３】電極間に流れる微少電流の経時的な変化を示す
グラフ。

【図４】実施例２に係わるレジスト現像方法を実施する
ための装置構成を示す説明図。

【図５】現像後のレジストパターンの断面形状を示す説
明図。

【図６】電極間に流れる微少電流の経時的な変化を示す
グラフ。

【図７】実施例３−１と従来例の現像方法によりそれぞ
れパターンを作成した場合のプロセス裕度の比較結果を
示すグラフ。

【図８】実施例３−２と従来例の現像方法によりそれぞ
れパターンを作成した場合のプロセス裕度の比較結果を
示すグラフ。

【図９】実施例４に係わるレジスト現像方法を実施する
ための装置構成を示す説明図。

【図１０】実施例５に係わるレジスト現像方法を実施す
るための装置構成を示す説明図。

【符号の説明】

１１ ウェハ １３ 光導電性膜 １４ レジスト膜 １５ 電極 １６ 対向基板 １７ 対向電極 １８ 発光部 ２３ 現像液

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも光導電性膜、レジスト膜を順
   に形成した基板に所定パターンを露光した後、前記レジ
   スト膜を現像液により選択的に除去して所定パターンを
   現像する際に、前記基板上の所定部位に光を照射しなが
   ら、前記光導電性膜の電気的な特性の変化を測定するこ
   とにより、前記レジスト膜の現像終点を検出することを
   特徴とするレジストの現像方法。
2. 【請求項２】 前記光導電性膜に第１の電極を、前記基
   板と対向する所定位置に第２の電極をそれぞれ配設し、
   現像液を満たした前記第１及び第２の電極間に電流を流
   し、当該電流が所定のしきい値に達した時点を現像終点
   として検出することを特徴とする請求項１記載のレジス
   トの現像方法。
3. 【請求項３】 現像時に、反応性の弱い第１の現像と、
   反応性の強い第２の現像とを行うことを特徴とする請求
   項１又は２記載のレジストの現像方法。