JP6021608B2 - レジスト現像装置、レジスト現像方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
図11は、従来のスプレーノズル930とキャリア100との関係を説明するために示す図である。
図12は、従来のスプレーノズル930から噴射された現像液と半導体ウェーハWとの関係を説明するために示す図である。
1.実施形態1に係るレジスト現像装置1の構成
まず、実施形態1に係るレジスト現像装置1の構成を説明する。
図2は、キャリア100を説明するために示す図である。
図3は、実施形態1における第1スプレーノズル30及び第2スプレーノズル40とキャリア100との関係を説明するために示す図である。なお、図3中、クレイドル20の図示は省略している。
図4は、第1スプレーノズル30及び第2スプレーノズル40から噴射された現像液と半導体ウェーハWとの関係を説明するために示す図である。なお、図4中、キャリア100の図示は省略している。
ノズルアレイ34は、回転軸A上に設けられている。複数のノズル32は、ノズルアレイ34上に所定の間隔で鉛直方向に一列になるように配設され、現像液を噴射方向D1に沿って噴射する。
ノズルアレイ44は、キャリア100の公転運動における軌道の外側の位置に設けられている。複数のノズル42は、ノズルアレイ44上に所定の間隔で鉛直方向に一列になるように配設され、現像液を噴射方向D2に沿って噴射する。
次に、実施形態1に係るレジスト現像方法及び実施形態1に係る半導体装置の製造方法を以下に示す各工程に沿って説明する。
図5は、実施形態1に係るレジスト現像方法を説明するために示すフローチャートである。
まず、半導体ウェーハWを準備する。実施形態1においては、半導体ウェーハWの表面S1及び裏面S2に酸化膜が形成されている。
次に、半導体ウェーハWの両面にレジストRを塗布する。具体的には、スピンコーターやスリットコーター等を用いて、半導体ウェーハWを回転させながらレジスト液を滴下して半導体ウェーハWの表面S1及び裏面S2に均一な厚さのレジストRを塗布する。実施形態1においては、感光しない部分が現像されるタイプ(ネガタイプ)のレジストRを用いる。
次に、半導体ウェーハW上のレジストRに所定のパターンを転写する。具体的には、露光装置、例えば、ステッパ、ミラープロジェクション、密着式・近接式露光装置、表裏同時露光装置等にフォトマスクを装着し、フォトマスクと半導体ウェーハWを目合わせして、フォトマスクを通して紫外光(可視光又はレーザー線でもよい。)をレジストRに露光し、所定のパターンを転写する。なお、表面S1と裏面S2に形成されるパターンは同じでも良いし異なっていても良い。
次に、所定のパターンが転写されたレジストRを現像することによって、レジストパターンを形成する。レジストパターン形成工程S40は、「キャリア保持工程S41」と「レジスト現像工程S42」と「リンス工程S45」とをこの順序で含む。このうち、「キャリア保持工程S41」及び「レジスト現像工程S42」は、実施形態1に係るレジスト現像方法を構成する。
まず、複数の半導体ウェーハWを所定間隔で平行に収納可能なキャリア100にレジストRに所定のパターンが転写された半導体ウェーハWを収納して、レジスト現像装置1の回転体10に支持されたクレイドル20に当該キャリア100を保持させる。具体的には、キャリア100の内側に形成された溝140に各半導体ウェーハWの周縁部を差し込むことで、各半導体ウェーハWを所定間隔で平行に収納する。
次に、キャリア100を回転体10の回転軸Aを中心に公転運動させながら、キャリア100の公転運動における軌道の内側に配設された第1スプレーノズル30から当該軌道の外側に向かって現像液を噴射するとともに、キャリア100の公転運動における軌道の外側に配設された第2スプレーノズル40から当該軌道の内側に向かって現像液を噴射することによって半導体ウェーハWに形成されたレジストRを現像する。レジスト現像工程S42を実施することによって、レジストRのうち感光しない部分が現像され、レジストRのうち感光した部分がレジストパターンとして残る。
第1現像液噴射工程S43は、第1スプレーノズル30及び第2スプレーノズル40の両方から現像液を噴射する工程である。第1現像液噴射工程S43において、第2スプレーノズル40から単位時間内に噴射される現像液の量は、第1スプレーノズル30から単位時間内に噴射される現像液の量よりも多くなり、例えば、約2倍になる。なお、第2スプレーノズル40から噴射される現像液の噴射圧を第1スプレーノズル30から噴射される現像液の噴射圧より大きくしても良い。
第2現像液噴射工程S44は、第1スプレーノズル30のみから現像液を噴射する工程である。この工程を実施することによって、第1現像液噴射工程S43の実施後に、現像された非感光レジスト(ネガ)を半導体ウェーハWの裏面S2からキャリア100の公転運動における軌道の外側へ公転運動の遠心力によって振り飛ばすだけでなく、第1スプレーノズル30から噴射された現像液の流れによっても振り飛ばすことが可能となる。その結果、現像された非感光レジスト(ネガ)が半導体ウェーハWに付着することを防ぐことが可能となる。
次に、第1スプレーノズル30及び第2スプレーノズル40からリンス液(主に、IPA(イソプロピルアルコール)、酢酸ブチル)を噴射して、半導体ウェーハWの表面S1及び裏面S2に対する現像を停止する。このことによって、半導体ウェーハWの表面S1及び裏面S2の過現像を防止することが可能となる。
次に、レジストパターン形成工程S40で形成されたレジストパターンに従って、半導体ウェーハWのエッチングやイオン注入を実施して素子形成を行う。その後、レジストパターンをプラズマアッシングや有機系薬品、強酸等(例えば、硫酸+過酸化水素水や発煙硝酸等)で除去する。
実施形態1に係るレジスト現像装置1によれば、半導体ウェーハWが第1スプレーノズル30における現像液の噴射方向D1に対して半導体ウェーハWの第1スプレーノズル30側が高くなるような向きに1°〜5°傾いた状態となるように構成されていることから、第1スプレーノズル30から現像液を噴射したときに、半導体ウェーハWの裏面S2に現像液がかかりやすくなる。このため、第1スプレーノズル30から噴射された現像液が重力によって下向きの力を受ける場合であっても半導体ウェーハWの裏面S2に当たる現像液の量が減少することを防ぐことが可能となる。その結果、半導体ウェーハWの裏面S2に現像ムラが大量に発生することを防ぐことが可能となる。
図6は、実施形態2に係るレジスト現像装置2を説明するために示す図である。図6(a)はレジスト現像装置2の側断面図であり、図6(b)はレジスト現像装置2の平面図である。なお、図6はキャリア100を装着した状態で図示している。また、なお、図6(b)においては、クレイドル20の図示を省略している。
図7は、実施形態2における第1スプレーノズル30a及び第2スプレーノズル40aとキャリア100との関係を説明するために示す図である。なお、図7中、クレイドル20の図示は省略している。
図8は、実施形態3に係るレジスト現像装置3を説明するために示す図である。
図9は、実施形態4に係るレジスト現像装置4を説明するために示す図である。図9(a)はレジスト現像装置4の側断面図であり、図9(b)はレジスト現像装置4の平面図である。なお、図9はキャリア100を装着した状態で図示している。また、なお、図4(b)においては、クレイドル20の図示を省略している。
Claims (11)
- 複数の半導体ウェーハを所定間隔で平行に収納可能なキャリアを公転運動させながら当該キャリアに向かって現像液を噴射して、前記各半導体ウェーハの両面に形成されているレジストを両面一括して現像するレジスト現像装置であって、
回転軸を中心に自転運動する回転体と、
前記回転体に支持され、前記キャリアを公転運動させるために前記キャリアを保持した状態で前記回転軸を中心に公転運動するクレイドルと、
前記キャリアの公転運動における軌道の内側に配設され、前記キャリアの公転運動における軌道の内側から当該軌道の外側に向かって現像液を噴射する第1スプレーノズルと、
前記キャリアの公転運動における軌道の外側に配設され、前記キャリアの公転運動における軌道の外側から当該軌道の内側に向かって現像液を噴射する第2スプレーノズルとを備え、
前記半導体ウェーハを収納した状態で前記キャリアを公転運動させながら前記第1スプレーノズルから現像液を噴射したとき、前記半導体ウェーハが、前記第1スプレーノズルにおける現像液の噴射方向に対して前記半導体ウェーハの前記第1スプレーノズル側が高くなるような向きに1°〜5°傾いた状態、かつ、前記第2スプレーノズルにおける現像液の噴射方向に対して前記半導体ウェーハの前記第1スプレーノズル側が高くなるような向きに1°〜5°傾いた状態となるように構成されていることを特徴とするレジスト現像装置。 - 請求項1に記載のレジスト現像装置において、
前記クレイドルは、前記キャリアに収納された前記半導体ウェーハが水平方向に対して前記半導体ウェーハの前記第1スプレーノズル側が高くなるような向きに1°〜5°傾いた状態で前記キャリアを保持するように構成されていることを特徴とするレジスト現像装置。 - 請求項1又は2に記載のレジスト現像装置において、
前記第1スプレーノズルは、前記第1スプレーノズルにおける現像液の噴射方向が水平方向から上向きに1°〜5°傾いた状態となるように配設されているとともに、
前記第2スプレーノズルは、前記第2スプレーノズルにおける現像液の噴射方向が水平方向から下向きに1°〜5°傾いた状態となるように配設されていることを特徴とするレジスト現像装置。 - 請求項1〜3のいずれかに記載のレジスト現像装置において、
前記第1スプレーノズル及び第2スプレーノズルをそれぞれ上下に揺動させるノズル上下揺動機構をさらに備えることを特徴とするレジスト現像装置。 - 請求項4に記載のレジスト現像装置において、
前記ノズル上下揺動機構は、上下揺動の上限位置よりも上下揺動の下限位置に長く滞在するように前記第1スプレーノズル及び第2スプレーノズルをそれぞれ上下に揺動させることを特徴とするレジスト現像装置。 - 請求項1〜5のいずれかに記載のレジスト現像装置において、
前記キャリアを公転運動させながら前記キャリアを上下揺動させることが可能なキャリア上下揺動機構をさらに備えることを特徴とするレジスト現像装置。 - 請求項1〜6のいずれかに記載のレジスト現像装置において、
前記第1スプレーノズル及び第2スプレーノズルのそれぞれから噴射される現像液の噴射量を調整する現像液噴射量調整機構を有することを特徴とするレジスト現像装置。 - 請求項1〜7のいずれかに記載のレジスト現像装置において、
前記クレイドルは、前記回転軸を中心に前記キャリアを公転運動させながら前記クレイドルに収納される半導体ウェーハの重心を中心に前記キャリアを自転運動させる機能をさらに有することを特徴とするレジスト現像装置。 - 請求項1〜8のいずれかに記載のレジスト現像装置を用いて、半導体ウェーハの両面に形成されたレジストを両面一括して現像するレジスト現像方法であって、
複数の前記半導体ウェーハを所定間隔で平行に収納可能なキャリアに前記半導体ウェーハを収納して、レジスト現像装置の回転体に支持されたクレイドルに当該キャリアを保持させるキャリア保持工程と、
前記キャリアを前記回転体の回転軸を中心に公転運動させながら、前記キャリアの公転運動における軌道の内側に配設された第1スプレーノズルから当該軌道の外側に向かって現像液を噴射するとともに、前記キャリアの公転運動における軌道の外側に配設された第2スプレーノズルから当該軌道の内側に向かって現像液を噴射することによって前記半導体ウェーハの両面に形成されたレジストを現像するレジスト現像工程とをこの順序で含み、
前記レジスト現像工程においては、
前記半導体ウェーハが、前記第1スプレーノズルにおける現像液の噴射方向に対して前記半導体ウェーハの前記第1スプレーノズル側が高くなるような向きに1°〜5°傾いた状態、かつ、前記第2スプレーノズルにおける現像液の噴射方向に対して前記半導体ウェーハの前記第1スプレーノズル側が高くなるような向きに1°〜5°傾いた状態となるように前記レジスト現像装置が構成されていることを特徴とするレジスト現像方法。 - 請求項9に記載したレジスト現像方法において、
前記レジスト現像工程は、
前記第1スプレーノズル及び第2スプレーノズルの両方から現像液を噴射する第1現像液噴射工程と、
前記第1スプレーノズルのみから現像液を噴射する第2現像液噴射工程とをこの順序で含むことを特徴とするレジスト現像方法。 - 請求項9又は10に記載したレジスト現像方法を用いて半導体装置の製造方法であって、
半導体ウェーハの両面にレジストを塗布するレジスト塗布工程と、
前記半導体ウェーハの両面に形成された前記レジストを露光して、前記半導体ウェーハの両面に形成された前記レジストに所定のパターンを転写するパターン転写工程と、
前記半導体ウェーハの両面に形成され、かつ、前記半導体ウェーハの両面に前記所定のパターンが転写された前記レジストを請求項9又は請求項10に記載のレジスト現像方法を用いて両面一括して現像することによって、前記半導体ウェーハの両面にレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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