JPH0456121A - レジスト現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 コノ発明は、レジスト現像装置に関するものである。

〔従来の技術〕

フォトリソでの現像とは、ウェーハに塗布された感光物
質のうち転写された回路パターンに応じて形成された感
光部・非感光部のどちらが一方を現像液に溶解させてパ
ターニングする工程である。

一般的な現像方法としては、ウェーハ上に現像液の液溜
まりを形成して静止現像するパドル法、現像液中にウェ
ーハを浸漬して静止現像するデイツプ法、ウェーハ上に
現像液を噴霧しつつ回転現像するスプレー法かある。

〔発明が解決しようとする課題］ ところが、スプレー法は現像液の供給を噴霧で行うため
、液のレジストへの衝突によりパターン上部エツジのダ
レか生し線幅２μｍ以下の加工には使えない。又、パド
ル法及びデイツプ法においてはウェーハの回路パターン
の占有率（ウェーハの単位面積あたりのレジストの非溶
解部面積）がウェーハ面内で偏りがある場合、つまり、
場所によりパターンの占有率が異なる場合、現像時の溶
解面積の差に起因して現像速度か変化するため、現像後
のパターン寸法にムラかできてしまう。

この発明の目的は、現像ムラを防止してウェーハ全面で
均一な現像を行うことかできるレジスト現像装置を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

第１の発明は、ウェーハ上に塗布されたフォトレジスト
にパターンを露光した後、現像するレジスト現像装置に
おいて、 現像液を蓄えた液貯溜槽と、前記液貯溜槽の現像液中に
おいて前記ウェーハを把持する把持手段と、前記ウェー
ハを現像液中で移動させる移動手段とを備えたレジスト
現像装置をその要旨とする。

第２の発明は、ウェーハ上に塗布されたフォトレジスト
にパターンを露光した後、現像するレジスト現像装置に
おいて、 現像液を蓄えた液貯溜槽と、前記液貯溜槽の現像液中に
おいて前記ウェーハを把持する把持手段と、前記ウェー
ハを現像液中で振動させる振動手段とを備えたレジスト
現像装置をその要旨とする。

第３の発明は、ウェーハ上に塗布されたフォトレジスト
にパターンを露光した後、現像するレジスト現像装置に
おいて、 現像液を蓄えた液貯溜槽と、前記液貯溜槽の現像液中に
おいて前記ウェーハを把持する把持手段と、前記現像液
を攪拌してフォトレジスト側への攪拌による流れを形成
する攪拌手段とを備えたレジスト現像装置をその要旨と
する。

〔作用〕

把持手段により液貯溜槽の現像液中においてウェーハが
把持されるとともに、移動手段や振動手段や攪拌手段に
よりフォトレジストの反応界面には現像液か化学反応に
よる消費速度と同等かそれ以上の速度で供給される。

〔第１実施例〕 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に従って説
明する。

第１図に示すように、現像液りを蓄えるための液貯溜槽
１にはその側面に現像液供給孔２が設けられ、この現像
液供給孔２から現像液りが供給される。又、液貯溜槽Ｉ
の底部には現像液排出孔３が設けられ、この現像液排出
孔３から液貯溜槽１内の現像液りが排出される。

液貯溜槽ｌの上方には基台４から延びるアーム５が配置
され、そのアーム５の先端部には移動手段としてのモー
タ６が固定されている。そのモータ６の回転軸７は下方
に延設され、その下端には把持手段としての真空チャッ
ク装置８か設けられている。この真空チャック装置８の
下面にウェーハ９か把持される。

第２図及び第３図に示すように、ウェーハ９の表面には
被加工膜（アルミ膜、ポリシリコン膜等）１０が形成さ
れ、さらに、その被加工膜１０の表面に所定のパターン
となったフォトレジスト（ノボラック樹脂を主成分とす
るポジ型フォトレジスト）１１か配置されている。即ち
、ウェーハ９の表面に塗布されたフォトレジスト１１に
所定のパターンを露光したものである。この際、つ工−
ハ９の表面の場所により非感光部１１ａのパターン占有
率、即ち、単位面積当たりのフォトレジスト１１の非感
光部１１ａの占める面積の割合か異なる。つまり、同一
ウェーハ９内において、第３図のように、非感光部１１
ａのパターン占有率か大きい場所と、第４図のようにパ
ターン占有率か小さい場所が存在する。又、パターンの
線幅は２μｍ以下となっている。

そして、第１図に示すように、ウェーハ９はフォトレジ
スト１１が下向きとなった状態で把持されている。

又、アーム５は上下方向（第１図中、Ａ矢印方向）に移
動可能となっており、最下位置では真空チャック装置８
に把持したウェーハ９が液貯溜槽ｌ内に位置し、又、最
上位置では真空チャック装置８に把持したウェーハ９が
液貯溜槽１の上方に位置するようになっている。

次に、このようなレジスト現像装置を用いての現像手順
を説明する。

まず、液貯溜槽１内に現像液しがない状態において、ア
ーム５を最上位置にし、この状態で真空チャック装置８
に、被現像膜であるフォトレジストｌｌを下向きにして
ウェーハ９を把持させる。

そして、アーム５を下動させて最下位置とし、つ工−ハ
９を液貯溜槽ｌ内に位置させる。

次に、液貯溜槽ｌの現像液排出孔３を閉鎖した状態で、
現像液供給孔２から現像液りを供給して、現像液りでウ
ェーハ９を完全に浸漬させる。そして、モータ６を駆動
してウェーハ９を回転させる。

このウェーハ９の回転動作は、所定の現像時間中継続す
る。所定の現像時間が経過するとモータ６の駆動を停止
する。

その後、現像液排出孔３を開放して現像液りを排出する
。さらに、液貯溜槽ｌに設けたリンス液供給孔（図示せ
ず）より純水等のリンス液を槽内に満たし、モータ６を
駆動してウェー／Ｘ９を回転してリンスを行う。その後
、リンス液を抜き、さらに、モータ６を駆動してウェー
ハ９を空回して水分を切り、現像処理を終了する。

このような現像処理において、転写用原画では同寸法の
パターンを露光後現像した場合、第３図及び第４図に示
すように、非感光部１１ａのパターン占有率の差異によ
り、パターン線幅Ｌｌ、Ｌ２が、従来の静止現像を用い
ると、Ｌｌ　＜Ｌ２となる。つまり、パドル法で現像を
行った場合のパターン線幅の設計値に対する変動が表−
１のようになった。

ただし、フォトレジスト；ノボラック樹脂系フォトレジ
スト レジスト厚　　；１．３μｍ 現像液　　　　；ＴＭＡＨ２，３８％ この表から分かるように、パターン占有率の相異により
寸法が最大０．１５μｍ変動しており、回路のパターン
線幅の設計寸法が１μｍ以下になると、それによる性能
劣化は無視できなくなる。

この原因は現像工程にあり、現像反応、即ち、フォトレ
ジスト露光部の溶解反応の律速過程に起因する。現像の
際（ノボラック樹脂を主成分とするポジ型フォトレジス
ト）の溶解反応は次のようになる。

ｎ　ＯＨ−＋　ＲＨ＊　→Ｒ”　−＋　ｎ　Ｈ２０この
とき、現像の溶解速度は、従来の現像方法では反応界面
へのＯＨ−イオンの供給速度が律速となっているために
溶解面積率の影響を受け、パターン占有率が小さくなる
とそれは溶解面積率が大きくなることになり、それに伴
って現像速度が遅くなるため線幅の変動が生じていた。

これに対し本現像装置ではウェーハ９を回転させること
によりＯＨ−イオンの供給速度を速くして化学反応速度
律速とすることで溶解面積率の影響を除去または低下で
きる。

第５図に本装置による実験結果を示す。第５図の横軸が
ウェーハ９の回転数で、縦軸がパターン占有率が１０％
と９０％とでのパターン線幅の差である。そして、ウェ
ーハ９の回転数を１１００ｒｐ以上とすることで線幅変
動量は極めて小さくすることができることが分かった。

ただし、その回転数は現像後に残されるべき本来のレジ
ストパターンかウェーハ表面から剥がれない値以下に設
定する必要かある。

このように本実施例では、真空チャック装置８（把持手
段）により液貯溜槽１の現像液り中においてウェーハ９
を把持てきるようにするとともに、モータ６（移動手段
）によりウェーハ９を現像液り中で回転させながら現像
するようにした。その結果、線幅２μｍ以下の微細パタ
ーンの形成にはその精度の高さからノボラック樹脂を主
成分とするポジ型ホトレジストを使用するが、その現像
方法としてスプレー法が使用できなく　（液のフォトレ
ジストへの衝突によるエツジのダレ発生のため）、又、
パドル法及びデイツプ法は現像中はつ工−ハを静止する
「静止現像」であるためウェーハの回路パターンの占有
率に応じてパターン線幅の寸法が変化してしまっていた
。つまり、現像の溶解速度は反応界面へのＯＨ−イオン
の供給速度か律速となっているために溶解面積率の影響
を受け、現像速度か変化するため線幅の変動が生じてい
た。しかし、ウェーハ９を回転させることによりＯＨ−
イオンの供給速度を速くして化学反応速度律速とするこ
とで溶解面積率の影響を除去又は低下させることかでき
る。

尚、本実施例の応用としては、モータ６の代わりに振動
装置を使用し、現像中のウェーハ９を振動し続けて反応
界面に迅速にＯＨ−イオンを供給してもよい。

〔第２実施例〕 次に、第２実施例を説明する。

本装置は、第６図に示すように、ウェーハ９を回転させ
ることなく、撹拌装置１２により現像液りを撹拌するも
のである。この撹拌装置１２は羽根車１２ａとモータ！
２ｂとからなり、羽根車１２ａの回転によりフォトレジ
スト１１側への攪拌による現像液りの流れを形成する。

尚、この第６図において、第１図と同様の部材について
は同一の符号を付すことにより詳細な説明は省略する。

本実施例の応用例としては、第７図に示すように、ウェ
ーハ９を真空チャック装置８（把持手段）にて上向きに
固定し、さらに、ウェーハ９に対向して撹拌装置１３の
攪拌用円板１３ａを配置し、モータ１３ｂにより攪拌用
円板１３ａを回転させて現像液りを撹拌する。この際に
、円板１３ａの代わりに羽根車を使用すると、遠心力に
より回転中心における液面が外周部より低くなりウェー
ハ９の中心部が現像液りから露出する可能性があるが、
第７図に示す装置ではそのようなことが回避される。

又、第８図に示すように、２枚のウェーハ９を対向配置
して一方のウェーハ９を（第６図では上側のウェーハ）
を回転させてもよい。この場合、２枚同時に現像するこ
とができる。

この第６．７．８図においても、第１図と同様の部材に
ついては同一の符号を付すことにより詳細な説明は省略
する。

〔発明の効果〕

以上詳述したようにこの発明によれば、現像ムラを防止
してウェーハ全面で均一な現像を行うことができる優れ
た効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は第１実施例を説明するための図であっ
て、第１図は現像装置の断面図、第２図はウェーハの一
部平面図、第３図はウェーハの一部断面図、第４図はウ
ェーハの一部断面図、第５図はウェーハ回転数に対する
線幅変動量を示す図、第６図は第２実施例の現像装置の
断面図、第７図は第２実施例の応用例の現像装置の断面
図、第８図は他の応用例の現像装置の断面図である。 ｌは液貯溜槽、６は移動手段としてのモータ、８は把持
手段としての真空チャック装置、９はつ工−ハ　１２は
攪拌装置、Ｌは現像液。 特許出願人　　日本電装　　株式会社 代　理　人　　弁理士　恩１）博宣（ほか１名）ウェー
ハ回転数 （ｒｐｍ） １２属 ａ　ｍ １４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ウェーハ上に塗布されたフォトレジストにパターン
   を露光した後、現像するレジスト現像装置において、 現像液を蓄えた液貯溜槽と、 前記液貯溜槽の現像液中において前記ウェーハを把持す
   る把持手段と、 前記ウェーハを現像液中で移動させる移動手段と を備えたことを特徴とするレジスト現像装置。 ２、ウェーハ上に塗布されたフォトレジストにパターン
   を露光した後、現像するレジスト現像装置において、 現像液を蓄えた液貯溜槽と、 前記液貯溜槽の現像液中において前記ウェーハを把持す
   る把持手段と、 前記ウェーハを現像液中で振動させる振動手段を備えた
   ことを特徴とするレジスト現像装置。 ３、ウェーハ上に塗布されたフォトレジストにパターン
   を露光した後、現像するレジスト現像装置において、 現像液を蓄えた液貯溜槽と、 前記液貯溜槽の現像液中において前記ウェーハを把持す
   る把持手段と、 前記現像液を撹拌してフォトレジスト側への攪拌による
   流れを形成する攪拌手段と を備えたことを特徴とするレジスト現像装置。