JPS6231340B2

JPS6231340B2 -

Info

Publication number: JPS6231340B2
Application number: JP874478A
Authority: JP
Inventors: Mototsugu Ogura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1978-01-27
Filing date: 1978-01-27
Publication date: 1987-07-08
Also published as: JPS54102123A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は現像方法に関し、感光性樹脂（ホトレ
ジスト）が塗布された半導体ウエハ等に被現像体
に均一な現像液を塗布することを目的とする。特
に本発明は半導体ウエハのキトエツチ工程におい
て、マスク露光されたホトレジストを比較的大き
な口径のウエハ内において均一に現像し、微細な
ホトレジストパターンを均一に形成することを目
的とする。

現在のIC，LSI製作においては、ホトエツチ工
程は非常に重要な位置を占める。ホトエツチ工程
とは、半導体ウエハの一主面へのホトレジストコ
ーテイング→ソフトベーク→マスクパターン露光
→現像→ハードベーク→エツチングを意味する。

この中で、現像工程は、当初は現像液及びリン
ス液にウエハ全体を浸すいわゆる“dip方式”を
採用していたが、近年は生産性向上などの要望か
ら半導体ウエハーをスピンナーで回転しつつ、現
像液、リンス液を半導体ウエハー面上にスプレー
する方式が検討されている。この方式は量産性に
すぐれ、採用の機会が多くなる現状である。

まず、第１図にてスプレー式現像の従来の方法
を説明する。半導体ウエハ１を真空チヤツク方式
でスピンナーヘツド２により固定し、回転装置３
でウエハ１を、たとえば1000r.p.m程度に回転駆
動させる。そして１本のノズル４の先端より霧状
に現像液５を噴出させてウエハ１上のホトレジス
トの現像を行なう。現像液、リンスを共にスプレ
ー式で塗布する場合はリンス用として別のノズル
が必要である。この方法において、現像液の霧の
発生は、ベルヌーイの原理からくる通常よく用い
られる方法をとつている。

しかるに以上の方法では、本発明者の検討した
結果、特にポジ型レジストを現像する場合、微細
なパターン形成を均一に行なうことが不可能であ
つた、この原因を検討する。

第１図の方法だと第２，３図のように、現像液
５がウエハ１に当たる形状は、ノズル４の噴出口
の形状を例えばスリツト状とすると、だ円状の噴
出部６となる。そしてウエハ１をその中心にて回
転し、全体に現像液を塗布する。このとき噴出部
６の中央部と周辺部では現像液の量が異なるとと
もに、ウエハ１は回転運動をしているから、ウエ
ハ１上の液は遠心力が働いている故、当然ウエハ
１の中心部と端部では現像の過不足が生じてく
る。レジストパターンの最少寸法が10μｍ以上の
ときは、ウエハ１内の現像バラツキは公差以内に
おさまり、さしたる問題はないが、最少の現像寸
法のレジストパターンとして２〜３μｍのオーダ
ーになるとウエハ１の中心部と端部の現像差は無
視できなくなる。このことは、ウエハ１の直径サ
イズが５インササイズ等に大きくなればなる程顕
著になる。

本発明者の検討によれば、ノズル４を静止し、
第２図のごとく液５を噴出照射し、ウエハ１を回
転して液５を塗布し、ポジレジストの現像をして
レジストパターンを形成した結果、３μｍのレジ
ストパターン形成の場合ウエハ１の中心部では液
が多く噴出される結果3.3μｍ程度のパターンと
なり、ウエハ１の周辺部では2.8μｍ程度とな
り、許容範囲を満たさない現状であつた。すなわ
ち、第１，２，３図に示す方法では３μｍ以下の
レジストパターンを均一に形成することは不可能
であることが判明した。現在半導体集積回路では
高密度化の要請により３μｍ以下のレジストパタ
ーンの形成が必要とされている。しかるに従来の
スプレー式現像方法では均一な微細加工は不可能
である。

ホトレジストの現像メカニズムにおいて、ネガ
レジストは現像反応が速やかに起こるため、第１
図の方法でもある程度均一な現像が可能である
が、ポジレジストは現像反応が緩慢に進行し、そ
のため現像液の不均一な供給はポジレジストの現
像を大きく不均一なものとする。したがつて、上
述したようにポジレジストの現像において特に第
１，２，３図の方法は問題となる。

なお、ノズルの噴出部６を一度にウエハ１の主
面全体に照射することも考えられるが、この方法
では、噴出部６の中央部と周辺部では液噴出量が
大きく異なり均一な液の塗布は不可能である。

本発明はこのような問題点の認識の結果なされ
たもので、比較的大きな被現像処理体に均一な現
像処理を行なうべく、たとえばウエハ１に複数の
噴出孔を有するノズルから第４図に示すごとく、
噴出部６ａ，６ｂ，６ｃを一方向に形成し、この
方向とほぼ直角な方向にノズルを移動させ、ウエ
ハ１の主面全域に均一な現像液の供給を行い、微
細なパターンを被現像処理体の主面に均一に形成
可能としたものである。

本発明の一実施例にかかるホトレジスト現像方
法に用いるホトレジスト現像装置の一例を第５図
に示す。

１０はノズルで霧状現像液の導入部１１を有
し、ここで導入された現像液はスリツト状経路１
２にて３分割され、３つの噴出口１３ａ，１３
ｂ，１３ｃから噴出される。この噴出孔１３ａ，
１３ｂ，１３ｃは一方向に線状配列されており、
それぞれの噴出口からの現像液の噴出部１４（１
４ａ，１４ｂ，１４ｃ）はたとえばポジ型ホトレ
ジストが塗布されたシリコンウエハ１上で重畳さ
せる。ウエハ１の直径は１インチ，２インチ，３
インチ，４インチ，５インチとほぼ決まつている
ので、その直径に応じて噴出口の数は任意に設定
すればよく、本発明では１と噴出口の距離圧力等
を設定することによりウエハ１の直径方向を噴出
部１４にて完全に覆うようにすることが大切であ
る。すなわち、第４図の６ａ，６ｂ，６ｃのごと
く、現像液の軌跡をウエハ１の直径方向以上でそ
の方向を完全に覆う状態で現像液を照射する。そ
して、本発明の方法では、ノズル１０を支軸１５
を中心として制御装置１６によりアーム１７を介
して現像液の噴出部６ａ，６ｂ，６ｃの配列方向
とは直角な方向に首振り運動させる。この運動に
より、ウエハ１の主面全体に均一な現像液塗布を
行うことができ、首振り周期は制御装置１６によ
り定める。

１８はウエハ１を載置したスピンナーヘツド、
１９はウエハ１の裏面の周辺部に当接したシヤワ
ーカツトすなわち現像液導出体でブラシ状部材２
０により、現像液を落下させる。ウエハ１はスピ
ンナーヘツド２に真空吸着されるが、現像中本発
明ではウエハ１は回転させないか、回転しても
50r.p.m程度であるので、ウエハ１の裏面へ現像
液が回り込み、真空チヤツクができなくなる危険
性を伴う。そこでブラシ状部材２０をウエハ１に
接触させて、１からこぼれてくる現像液をこれに
伝わせて下部に落下させる。ウエハ１への２０の
接触は支柱２１をストツパー２２まで連結体２３
にて押し上げて行なう。

なお、現像終了後、ウエハ１上の液を振りきつ
てウエハ１を乾燥させる場合、ウエハ１を高速に
回転する必要がある。そのときは、シヤワーカツ
ト１９を２１，２３にて下降させて、ウエハ１と
ブラシ状部材２０の摩擦を解除させ、ウエハ１の
高速回転運動を行なう。２４はウエハ１の回転制
御、ブラシ状部の上下制御を行なう制御装置であ
る。この構成により真空チヤツク方式で最終の乾
燥工程に回転運動をとりいれることができる。

尚、半導体ウエハ上の感光性樹脂の微細パター
ン形成においては、現像終了後、微細パターンの
パターン寸法精度を上げるため、半導体ウエハ上
から全領域ほぼ同時にすみやかに現像液を除去し
（リンス工程）、かつリンス液を除去して乾燥する
必要がある。それ故、これらの現像―リンス―乾
燥工程を迅速にかつ連続的に簡単に処理するには
半導体ウエハを回転する機構を具備する必要があ
る。

以上の装置を用いれば、ウエハ１上に均一に現
像液を塗布することが可能となつた。すなわち、
通常噴出孔からの噴出液は中心部が強く端部は弱
いため、本発明では第４図のごとき状態で塗布す
る結果均一な現像を行なうことができる。さらに
本発明では、６ａ，６ｂ，６ｃにてウエハ１の直
径方向をすべて覆うとともに、ウエハ１を回転さ
せることなくノズルの往復運動により現像液塗布
を行なうため、ウエハ１の中心部と周辺部での現
像液の塗布状態が第１，２図で示す場合よりもは
るかに均一になる。ウエハ１の主面にポジ型ホト
レジストを塗布して、３μｍパターンのマスクに
露光し、本発明の方法を実施した結果、公差約
0.1μｍ以下の現像をウエハ１の主面全体にわた
つて行なうことが可能となり、従来の方法では不
可能であつた３μｍ以下の均一なホトレジスト現
像を行なうことができた。なお前述したごとく本
発明では現像反応の遅い、ポジ型ホトレジストの
現像に特に効果的であつた。

さらに、本発明の方法を実施するにあたり、第
６図に示すごとく、ノズル１０に加えて同様にリ
ンス用のノズル３０を装置４０内に近接配置し、
現像に際してはリンス用ノズル３０を持ち上げて
現像用ノズル１０を矢印のごとく動かして現像を
行い、そしてノズル１０を上方に移動してノズル
３０を下向させてリンス用の液を第４図のごとく
同様に照射してリンスを行なうことになり、均一
なリンスを行なうこともできる。

以上のように、本発明は、少なくとも一方向に
複数の噴出孔が配列されたノズルより各噴出孔か
らの現像用溶液が重畳するごとく噴出させ、この
重畳部の幅を一主面に感光性樹脂が塗布された半
導体ウエハの幅よりも大とし、かつ上記ノズルを
上記方向とは異なる、たとえば上記方向とは直角
方向に移動させて回転体上にほぼ水平に設置され
た半導体ウエハの一主面全域に上記溶液を塗布
し、現像後上記半導体ウエハを回転し乾燥させる
ことにより、半導体ウエハの主面全域にわたつて
均一な現像処理を可能としたものである。本発明
は半導体ウエハ上への微細なホトレジストパター
ンの形成に大きく寄与すると共に半導体ウエハを
スピンナヘツド上で回転動作を与え現像―リンス
―乾燥工程と１ステツプで行なえるため、微細パ
ターン形成の全自動化、量産化に大きな効力を発
揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスプレー現像装置の概略構成
図、第２図，第３図は第１図の装置によるウエハ
面上への現像液の照射状態図、第４図は本発明の
一実施例の方法によるウエハ面上への現像液の照
射状態図、第５図Ａは本発明の方法に用いる多孔
ノズルを有し、首振り運動を行なうスプレー現像
装置の一部断面概略正面図、同ＢはＡの―′
線断面図、第６図は現像用とリンス用の２つノズ
ルを取付けた本発明に用いる現像装置の概略構成
図である。１…半導体ウエハ、６ａ，６ｂ，６ｃ…現像液
噴出部、１０…ノズル、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ
…噴出孔、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…噴出部、１
５…支軸、１７…アーム、１８…スピンナーヘツ
ド、２０…ブラシ状部、３０…リンス用ノズル。

Claims

【特許請求の範囲】１現像用溶液を噴出する複数の噴出孔を少なく
とも一方向に配列し、各噴出孔から噴出された現
像用溶液が重畳部を形成するように上記ノズルか
ら上記溶液を噴出させ、上記重畳部に、この重畳
部よりも上記一方向の幅が小さな一主面に感光性
樹脂が塗布された半導体ウエハの一主面を配置
し、上記複数の噴出孔を上記一方向とは異なる方
向に移動させ、回転体上にほぼ水平に設置された
上記半導体ウエハの一主面全域に上記溶液を塗布
し、現像後上記半導体ウエハを回転し乾燥させる
ことを特徴とする現像方法。２半導体ウエハの他方の主面に溶液の導出体を
当接することを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の現像方法。３感光性樹脂がポジ型であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の現像方法。