JPH0574816B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、半導体製造プロセスのうち写真製
版工程において用いられるネガレジスト現像装置
に関するものである。

［従来の技術］ 従来よりスプレー方式によるネガレジストの現
像装置が知られている。第５図は、従来一般的に
用いられているスプレー方式によるネガレジスト
現像装置の一例を示す図であり、第６図は第５図
に示す洗浄液（以下、リンス液と称す）と現像液
との流量を現像プロセスに従つて示した図であ
る。次に、第５図および第６図を参照して、従来
のネガレジスト現像装置について説明する。

第５図において、従来のネガレジスト現像装置
は、現像液１、リンス液２、パイプ３，４、現像
液ポンプ７、リンス液ポンプ８、現像液ノズル２
１、リンス液ノズル２２、モータ１４および試料
台１５から構成される。ここで、試料台１５には
特定のパターンを介して、予め露光されたネガレ
ジストの試料１６が載置される。現像液１は現像
液ポンプ７により吸い上げられ、ノズル２１から
霧状になつて試料１６に吹出される。現像液の噴
霧は一定時間行なわれるが、噴霧中は、現像液１
を均一に散布するために、試料１６をモータ１４
により回転運動させるのが一般的である。一定時
間経過後、続いて、リンス液２がリンス液ポンプ
８により吸い上げられ、ノズル２２から霧状にな
つて試料１６上に吹出される。このときも試料１
６を回転運動させる。

第５図に示す現像プロセス(a)において、試料１
６の未露光部分では架橋の進んでいないレジスト
が現像液に溶けるが、露光部分の架橋の進んでい
る部分にも現像液が浸入し、架橋の進み具合に応
じてレジストの溶解が起きる。また、露光部分で
はレジストが現像液を含むために、その体積が著
しく増大（膨潤）する。現像プロセス(c)では、リ
ンス液２によつて膨潤したレジストが収縮する。
この収縮による体積はそのレジストに照射された
紫外線、Ｘ線あるいは電子ビームのエネルギによ
つて決定される。

［発明が解決しようとする問題点］ このように、ネガレジストの現像プロセスで
は、現像液中でレジストは著しく膨潤し、引き続
き噴霧されるリンス液によつて収縮が起きる。架
橋が進んでいるレジストは、この突然の収縮によ
つてストレスを受ける。このストレスは現像後の
レジストパターン間のブリツジを引き起こし、微
細パターンの形成を不可能にしている。

また、従来のネガレジスト現像装置では、第５
図のプロセス(b)に示すように、膨潤から収縮への
突然の変化を緩和する目的で、現像液１とリンス
液２とを同時に噴霧するオーバラツプ時間を設け
ることは可能であつた。しかし、それはほとんど
効果がなく、ネガレジストによる微細パターンの
形成は極めて困難であつた。

さらに、上述の問題点を解消するために、現像
プロセス中において、現像液１とリンス液２との
流量を変化させることが考えられるが、従来のネ
ガレジスト現像装置のそれぞれ液体の流量はノズ
ルの噴射口の口径およびポンプの能力によつて規
定されるので、流量を変化させることができなか
つた。

それゆえに、この発明は、上述のような問題点
を解消するためになされたもので、美しい形状の
ネガレジストパターンが得られるように改良され
た、ネガレジスト現像装置を提供することを目的
とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係るネガレジスト現像装置は、現像
液と洗浄液とを噴霧手段によりネガレジストに吹
き付けて現像する装置に係るものである。当該装
置は、現像中に、現像液の流量が連続的に減少
し、かつ洗浄液の流量が連続的に増大するよう
に、現像開始時点と現像終了時点における、噴霧
手段に供給すべき現像液および洗浄液の流量を予
め設定するための設定手段と、上記噴霧手段に供
給される現像液および洗浄液の流量を検出する流
量検出手段と、を備える。当該装置は、さらに、
上記噴霧手段に供給される現像液および洗浄液の
流量を増大または減少させるための流量制御弁
と、を備える。当該装置は、さらに、上記設定手
段が設定した現像開始時点および現像終了時点に
おける現像液と洗浄液の流量データに基づいて、
現像開始時点から現像終了時点までのそれぞれの
時点における流量変化を演算する演算手段と、上
記流量検出手段の検出したそれぞれの流量検出デ
ータと上記演算手段の演算したそれぞれの流量演
算データとに基づいて、現像液および洗浄液の流
量がそれぞれの設定流量に一致するように、上記
流量制御弁を制御する制御手段と、を備える。

［作用］ 本発明に係る現像装置を用いると、現像液の量
が完全に制御されて減少していき、一方、洗浄液
の量が完全に制御されて増加していく。したがつ
て、ネガレジストは、現像中、収縮するのみで、
膨潤・収縮を繰返さない。ひいては、レジストパ
ターンの最終形状に「うねり」または「皺」は生
じず、美しい形状のネガレジストパターンが得ら
れる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例のネガレジスト現
像装置を示す図である。第１図において、ネガレ
ジスト現像装置は、現像液１とリンス液２と現像
液輸送パイプ３とリンス液輸送パイプ４と合流パ
イプ５と噴霧ノズル６と現像液ポンプ７とリンス
液ポンプ８と現像液流量制御弁９とリンス液流量
制御弁１０と現像液流量計１１とリンス液流量計
１２と制御ユニツト１３とモータ１４と試料台１
５とから構成される。試料台１５には試料１６が
載置される。

現像液１は試料１６を現像するものであり、リ
ンス液２は現像液１を洗い流して、試料１６を洗
浄するものである。現像液輸送パイプ３およびリ
ンス液輸送パイプ４はそれぞれ現像液１またはリ
ンス液２をノズル６に輸送するためのものであ
る。現像液１とリンス液２とは合流パイプ５内で
混合される。噴霧ノズル６は合流パイプ５内で混
合された液体を霧状に試料１６に吹き出すもので
ある。現像液ポンプ７およびリンス液ポンプ８は
それぞれ現像液１またはリンス液２を吸い上げて
噴霧ノズル６方向に送り出すものである。

現像液流量制御弁９およびリンス液流量制御弁
１０は噴霧ノズル６に供給される現像液１または
リンス液２の流量の増大または減少をさせるもの
である。現像液流量計１１およびリンス液流量計
１２はそれぞれ現像液１またはリンス液２の流量
を検出するものである。

上述の現像液流量制御弁９およびリンス液流量
制御弁１０ならびに現像液流量計１１およびリン
ス液流量計１２は制御ユニツト１３に電気的に接
続される。制御ユニツト１３は予め現像液１とリ
ンス液２との流量を設定するための設定手段と現
像液流量制御弁９およびリンス液流量制御弁１０
の開閉を制御する制御手段とを含む。モータ１４
は試料台１５を回転させるものである。

第２図は第１図に示す制御ユニツト１３の電気
的構成を示す概略ブロツク図である。第２図にお
いて、制御ユニツト１３にはCPU１７が設けら
れる。CPU１７にはメモリ１８とキーボード１
９とインターフエイス２０とが接続される。

CPU１７はキーボード１９から予め設定され
たデータに基づいてそれぞれの流量の時間変化を
演算するとともに、現像開始時点から現線終了時
点までの現像液１およびリンス液２の流量が演算
結果の流量に一致するように、現像液流量制御弁
９およびリンス液流量制御弁１０の開閉を制御す
るための制御指令信号を発生するものである。メ
モリ１８にはキーボード１９から入力された設定
データなどの他、後の第３図に示すようなフロー
図に基づくCPU１７の動作プログラムが格納さ
れる。

キーボード１９は現像液１とリンス液２との流
量を予め設定するためものである。たとえば後の
第４図に示すように、設定される現像液とリンス
液の比率は現像開始時において３対１、現像終了
時点で１対３である。インターフエイス２０は上
述の現像液流量制御弁９、リンス液流量制御弁１
０、現像液流量計１１およびリンス液流量計１２
とCPU１７との接続を媒介するものである。

第３図はこの発明の一実施例の動作を説明する
ためのフロー図であり、第４図は第３図に示すフ
ロー図に基づいて動作した結果の現像液とリンス
液の時間変化の一例を示す図である。

次に、第１図ないし第４図を参照してこの発明
の一実施例のネガレジスト現像装置の動作につい
て詳細に説明する。

ネガレジストの現像の開始に先立つて、キーボ
ード１９から予め現像液とリンス液の現像開始時
点での比率と現像終了時点での比率を設定してお
く。現像が開始すると、現像液ポンプ７は現像液
１を吸い上げ、現像液流量制御弁９および現像液
流量計１１を介して噴霧ノズル６方向に送出す
る。このとき現像液流量計１１はその流量をモニ
タし、その流量データを制御ユニツト１３にフイ
ードバツクする。同様にリンス液ポンプ８はリン
ス液２を吸い上げて、リンス液流量制御弁１０お
よびリンス液流量計１２をを介して噴霧ノズル６
方向に送出する。リンス液流量計１２はリンス液
２の流量をモニタしその流量データを制御ユニツ
ト１３にフイードバツクする。フイードバツクさ
れた現像液およびリンス液の流量データはインタ
ーフエイス２０を介してCPU１７に与えられる。
CPU１７は予め設定された現像開始時点と現像
終了時点の現像液とリンス液の比率データに基づ
いて現像開始時点からの当該時間間隔における流
量を演算し演算したそれぞれの流量がそれぞれの
流量計の検出した流量に一致するか否かを判断す
る。

CPU１７はそれらのデータが一致している場
合には、次に流量データが与えられるまで待機す
るが、一致していなければ、CPU１７はたとえ
ばその流量差に応じて、それぞれの流量制御弁
９，１０の開閉を制御するための制御指令信号を
インターフエイス２０に与える。この制御指令信
号はインターフエイス２０を介して当該流量制御
弁に与えられ、当該流量制御弁はその指令信号に
基づいてその流量弁を開閉する。

ここにおいて、それぞれの流量計１１，１２か
らの流量データを絶えず制御ユニツト１３に与え
てもよいが一定時間間隔ごとに検出したデータを
与えるようにしてもよい。CPU１７はそれぞれ
の流量検出計１１，１２からの流量データが与え
られる都度上述の動作を繰返す。

現像液とリンス液とは合流パイプ５内で混合さ
れ、その混合液は噴霧ノズル６から試料１６に霧
状に吹出される。このとき、試料１６はモータ１
４によつて回転される。現像液とリンス液は予め
設定された比率に従つて時間変化し、たとえば第
４図に示すように現像開始時点で現像液とリンス
液の比率が３対１であつたのが現像終了時点では
その比率が１対３となるように、現像プロセスの
進行に従つて連続的に混合比が変化する。

このような現像プロセスがこの発明によつて可
能となつたために、膨潤から収縮への急激な変化
によつて引き起こされるストレスが軽減され、ネ
ガレジストによる微細パターン形成が初めて可能
となる。

たとえば、従来の現像装置においては、現像液
の残膜厚さを1μｍとする場合の形成可能な最小
パターン幅は1.5μｍであつたが、この発明のネガ
レジスト現像装置を用い、現像液とリンス液の比
率を連続的に変化することによつて、0.6μｍのパ
ターン形成が可能になる。

なお、ここで用いた試料は、シリコンウエハ上
に1.2μｍのMES−Ｘ（日本合成ゴム）を塗布し、
軟Ｘ線により選択的に露光したものである。ま
た、現像液としてメチルエチルケトンを用い、リ
ンス液としてイソプロピルアルコールを用いた。

なお、上述の実施例では、現像液とリンス液と
を噴霧ノズルから吹出す前に合流パイプにて両液
を混合しているが、噴霧ノズルから吹き出す直前
に噴霧ノズル内で混合してもよい。

なお、上述の実施例では現像液とリンス液とを
同一の噴霧ノズルから噴射しているが、現像液と
リンス液とを別々の噴霧ノズルから吹出すように
してもよい。

また、上述の実施例では現像液とリンス液との
２液を用いる場合の現像装置について示したが、
３種以上の液体を用いる場合には、実施例に示し
た流量制御弁や流量計などの流量制御機構を液種
の数に対応して増加させることにより同様の効果
を得ることができる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、現像中に、
現像液の流量が連続的に減少し、かつ洗浄液の流
量が連続的に増大するように、現像開始時点と現
像終了時点における、噴霧手段に供給すべき現像
液および洗浄液の流量を設定手段により設定す
る。設定手段が設定した現像開始時点および現像
終了時点における現像液と洗浄液の流量データに
基づいて、現像開始時点から現像終了時点までの
それぞれの時点における、現像液および洗浄液の
流量変化を演算手段が演算する。流量検出手段の
検出したそれぞれの流量検出データと演算手段の
演算したそれぞれの流量演算データとに基づい
て、現像液および洗浄液の流量がそれぞれの設定
流量に一致するように、制御手段が流量制御弁を
制御する。このように構成されているので、現像
液の量は、完成に制御された状態で、減少してい
き、一方、洗浄液の量は、現像中、完全に制御さ
れた状態で、増加していく。したがつて、ネガレ
ジストは、現像中、収縮するのみで、膨潤するこ
とはない。ひいては、最終形状のネガレジストパ
ターンには、「うねり」または「皺」は生じず、
美しい形状のネガレジストパターンが得られると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のネガレジスト現
像装置を示す図である。第２図は第１図に示す制
御ユニツトの電気的構成を示す概略ブロツク図で
ある。第３図はこの発明の一実施例の動作を説明
するためのフロー図である。第４図はこの発明に
よる現像液とリンス液の時間変化を示す図であ
る。第５図は従来のネガレジスト現像装置を示す
図である。第６図は従来のネガレジスト現像装置
による現像液とリンス液の流量を示す図である。 図において、１は現像液、２はリンス液、３は
現像液輸送パイプ、４はリンス液輸送パイプ、５
は合流パイプ、６は噴霧ノズル、７は現像液ポン
プ、８はリンス液ポンプ、９は現像液流量制御
弁、１０はリンス液流量制御弁、１１は現像液流
量計、１２はリンス液流量計、１３は制御ユニツ
ト、１７はCPU、１８はメモリ、１９はキーボ
ード、２０はインターフエイスを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 現像液と洗浄液とを噴霧手段によりネガレジ
   ストに吹き付けて現像する装置であつて、 現像中に、前記現像液の流量が連続的に減少
   し、かつ前記洗浄液の流量が連続的に増大するよ
   うに、現像開始時点と現像終了時点における前記
   噴霧手段に供給すべき現像液および洗浄液の流量
   を予め設定するための設定手段と、 前記噴霧手段に供給される現像液および洗浄液
   の流量を検出する流量検出手段と、 前記噴霧手段に供給される現像液および洗浄液
   の流量を増大または減少させるための流量制御弁
   と、 前記設定手段が設定した現像開始時点および現
   像終了時点における現像液と洗浄液の流量データ
   に基づいて、現像開始時点から現像終了時点まで
   のそれぞれの時点における、前記現像液および洗
   浄液の流量変化を演算する演算手段と、 前記流量検出手段の検出したそれぞれの流量検
   出データと前記演算手段の演算したそれぞれの流
   量演算データとに基づいて、現像液および洗浄液
   の流量がそれぞれの設定流量に一致するように、
   前記流量制御弁を制御する制御手段とを備えたネ
   ガレジスト現像装置。