(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハを保持するウエハ保持手段と、前記半導体ウエハ上に少なくとも現像液およびリンス液を滴下するノズルと、前記半導体ウエハと対向して配置できる遮蔽板と、前記リンス液を前記半導体ウエハ上に滴下する際に、予め前記半導体ウエハ上に滴下された現像液の表面と前記遮蔽板との間に微細空間を形成するように前記遮蔽板を配置する機構と、前記リンス液を半導体ウエハ上に滴下する際に発生するミスト量を計測する計測手段と、前記ミスト量に基づいて微細空間に気体を流す制御手段とを備えていることを特徴とする現像処理装置。
【請求項２】
遮蔽板は、リンス液を滴下するノズルに固定され、前記遮蔽板を通して前記リンス液の供給口が設けられていることを特徴とする請求項１記載の現像処理装置。
【請求項３】
遮蔽板は、リンス液の供給口から外周部へ向けて導水溝が設けられていることを特徴とする請求項２記載の現像処理装置。
【請求項４】
遮蔽板は、リンス液の供給口が複数設けられていることを特徴とする請求項２記載の現像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造、特に半導体ウエハ（以下、単にウエハという）に対するフォトレジスト現像処理に使用する現像処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスのデザインルールは小さくなり、フォトレジスト現像処理工程において半導体装置表面上の、従来問題の無かった大きさの欠陥も致命的な影響を与えるようになってきている。例えば、欠陥サイズが０．５μｍの場合、デザインルールが１．０μｍ以上であれば、ラインアンドスペースパターンではパターン突起またはパターン欠けが完全にショートまたは断線を生ずるに至らなかったが、０．２５μｍ以下のデザインルールの場合ラインアンドスペースパターンでは完全にショートまたは断線が発生し、致命的な欠陥となってくる。またウエハの大口径化により、ウエハ上での欠陥数も増える傾向にあり、歩留まり低下の原因となっている。
【０００３】
以下図面を参照しながら、従来の現像処理方法の一例について説明する。
【０００４】
図７は、従来の現像処理装置の概要を示したものである。図７において、１は現像カップで、現像処理時の現像液やリンス液などの薬液を受ける。２はウエハチャックで、ウエハ４を保持し回転処理を可能にする。３は回転軸で、図示しないモーターの回転をウエハチャック２に伝える。４はウエハで、通常レジスト塗布、露光処理を付され、現像処理によりレジストパターン形成が行われる。５はリンスノズルで、リンス液である純水をウエハ４上に滴下する。７は排気管で、現像カップ１の上方より下方へカップ内の排気を行う。８は廃液管で現像カップ１で回収した現像処理用の様々な薬液をドレインタンクへ回収する。１０は現像液で、現像処理をするためにウエハ４上の全面に一様に滴下される。
【０００５】
次に、図７に示した従来の現像処理装置の動作を説明する。まず、レジスト塗布と、パターン露光処理されたウエハ４は、現像処理のために現像処理装置に搬送され、ウエハチャック２に保持される。その後、現像液１０をウエハ４上に滴下し、一般に３０秒から６０秒程度静置する。現像液滴下後リンス直前まで図７に示したように現像液１０はウエハ４上に滞留している。
【０００６】
その後、リンス処理として、リンスノズル５よりリンス液を滴下すると同時にウエハチャック２を回転し現像液を振り切ると共に、ウエハ４上の現像液１０をリンス液に置換し現像処理を停止する。その時に遠心力によってウエハ外周方向に除去される現像液１０およびリンス液のほとんどは液体状態のまま現像カップ１の側壁にあたりその後下方へ流れ、廃液管８へ回収される。しかし、現像液１０およびリンス液の一部は、レジスト材料が溶解した現像液とリンス液である純水からなる非常に微細な径のミスト状になり、ウエハ４の上方へ向かって舞い上がる。このミストはウエハ４上の現像液および現像液に溶出したレジスト材料が混入したリンス液がウエハ４から振り切られ現像カップ１の側壁に衝突して発生すると考えられる。そして発生したミストは排気管７からの排気により現像カップ１から回収される。その後、ウエハ４は回転乾燥される。そして、ベーク等の次工程に搬送される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような現像処理装置の構成では、リンス処理時に発生する現像ミストは排気管７にすべて回収されずにその一部がウエハ上方に回り込み、リンス液滴下後から現像処理終了後の次工程へのウエハ搬送までの間にウエハ上に再付着し、現像ミストによる欠陥を発生させるという問題を有していた。これは、レジスト材料成分の高い現像ミストが付着したときショートが発生し、現像液成分の多い現像ミストが長時間付着するとパターンの欠損、断線になると考えられるものである。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑み、ウエハ上に現像ミストが付着するのを防止することができ、パターン欠陥の発生を防止して半導体製造工程における歩留まり向上、品質向上および生産性向上を実現することができる現像処理装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の現像処理装置は、半導体ウエハを保持するウエハ保持手段と、前記半導体ウエハ上に少なくとも現像液およびリンス液を滴下するノズルと、前記半導体ウエハと対向して配置できる遮蔽板と、前記リンス液を前記半導体ウエハ上に滴下する際に、予め前記半導体ウエハ上に滴下された現像液の表面と前記遮蔽板との間に微細空間を形成するように前記遮蔽板を配置する機構と、前記リンス液を半導体ウエハ上に滴下する際に発生するミスト量を計測する計測手段と、前記ミスト量に基づいて微細空間に気体を流す制御手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
上記の遮蔽板は、リンス液を滴下するノズルに固定され、遮蔽板を通してリンス液の供給口が設けられており、また、リンス液の供給口から外周部へ向けて導水溝が設けられていてもよい。さらに、遮蔽板には、リンス液の供給口が複数設けられていてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施の形態１を説明するための参考例における現像処理装置の要部断面を示したものである。図１において、１は現像カップで、現像処理時の現像液やリンス液などの薬液を受ける。２はウエハチャックで、ウエハ４を保持し回転処理を可能にする。３は回転軸で、図示しないモーターの回転をウエハチャック２に伝える。４はウエハで、通常レジスト塗布、露光処理を付され現像処理によりレジストパターン形成が行われる。７は排気管で、現像カップ１の上方より下方へカップ内の排気を行う。８は廃液管で、現像カップ１で回収した薬液をドレインタンクへ回収する。１０は現像液で、現像処理工程でウエハ４上に一様に滴下される。２０はリンスノズルで、リンス液である純水をウエハ４上に滴下する。２１は遮蔽板であり、本参考例ではリンスノズル２０に一体的に接合された構造で、リンス液滴下時に現像液１０の表面に密着する。
【００１３】
以上のように構成された現像処理装置について、以下その動作を説明する。まず、レジスト塗布、パターン露光処理されたウエハ４を、現像処理のために現像処理装置の現像ユニット内に搬送し、ウエハチャック２に保持する。この状態で、現像液１０をウエハ４表面上に滴下し、一般に３０秒から６０秒程度静置する。現像液滴下後リンス直前まで現像液１０はウエハ４上に滞留している。
【００１４】
その後、リンスを実施するが、このとき遮蔽板２１がウエハ４に向かって垂直に降下して現像液１０に接し、リンスノズル２０からリンス液が滴下され、同時にウエハチャック２の回転を行いウエハ４を回転させてリンス処理を実施する。遮蔽板２１の接液時にはウエハチャック２は停止しており、リンス液滴下とウエハチャック２の回転はほぼ同時に始まる。このときウエハ４上の現像液１０とリンス液はそのほとんどがウエハチャック２の回転によりウエハ４上より液体の状態で振り切られ、現像カップ１の側壁にあたり、下方へ流れ回収される。ウエハチャック２の回転に伴い、現像液およびリンス液の一部は先に説明したようにミストとなるが、ウエハ上には遮蔽板２１があるため、ウエハ上面に回り込まず、現像カップ１の排気管７より排出される。現像液がリンス液に置換された後、遮蔽板２１をウエハ４表面上から上方へ引き上げ、ウエハ４を回転乾燥する。そして、いわゆるポストベークなどの次工程に搬送される。
【００１５】
以上のように本参考例によれば、現像処理装置は、降下してウエハ全面を覆う遮蔽板２１を有し、リンス工程においてその遮蔽板２１をウエハ４上に滞留している現像液１０に接面させ、ウエハ４上にリンス液を滴下するので、ウエハ上面まで現像ミストが拡散して現像工程でパターン化されたレジストに現像ミストが付着するのを防止することができ、半導体製造工程における歩留まり向上、品質向上および生産性向上を実現することができる。
【００１６】
なお、上記参考例では、リンスノズル２０と遮蔽板２１を一体化させているが、上記と同じ機能を有するものであればそれぞれを独立させる機構でもかまわない。
【００１７】
さらに、遮蔽板２１の接液面は平面としたが、遮蔽板２１は図２および図３に示すように、導水溝３１を設けてもよい。このようにすればリンス液は、遮蔽板２１が現像液と平面的に接している状態よりも容易にウエハ上の現像液をリンス液で置換することができ、効率的な洗浄ができる。また、参考例ではリンスノズル２０は１本としたが、図４に示す遮蔽板の平面形状のように、遮蔽板２１と一体化し、しかも遮蔽板中に複数のリンス液滴下口３２を設けてもよい。
【００１８】
図５は、本発明の実施の形態１における現像処理装置の要部断面を示したものである。図５において、図１と同一構成要素には同一符号を付しており、１は現像カップ、２はウエハチャック、３は回転軸、４はウエハ、７は排気管、８は廃液管、１０は現像液、２０はリンスノズルである。また、４１は遮蔽板で、ここではリンスノズル２０に一体的に接続され、リンス液滴下時に、ウエハ４上に微細空間４２を形成する。４３は給気口で微細空間４２中に清浄な気体を供給する。４４は排気口で微細空間４２から強制排気を行う。
【００１９】
次に、本実施の形態１における現像処理装置の動作について説明する。まず、レジスト塗布、パターン露光処理されたウエハ４を、現像処理のために現像処理装置の現像ユニット内に搬送し、ウエハチャック２に保持する。その後、ウエハ４表面上に現像液１０を一様に広げるように滴下し、一般に３０秒から６０秒程度静置する。現像液滴下後リンス直前まで現像液１０はウエハ４上に滞留している。
【００２０】
その後、リンス処理を実施するが、現像カップ１の外側に待機していた遮蔽板４１が現像カップ直上に移動してきて降下し、ウエハ４上に微細空間４２を形成する位置で停止する。そして、給気口４３から乾燥空気または窒素などの清浄な気体をウエハ表面の現像液１０の面に供給し、さらに排気口４４で微細空間４２から強制排気を行いつつ、リンスノズル２０よりリンス液をウエハ４に向かって滴下し、ウエハチャック２の回転を行い、リンス処理を実施する。この例ではリンス液滴下およびウエハチャック回転以前から、給気口４３から清浄な気体を供給し、さらに排気口４４で微細空間４２から強制排気を行なっているが、リンス液滴下およびウエハチャック回転後に開始してもよい。
【００２１】
このリンス処理時には、ウエハ４上の現像液とリンス液はウエハチャック２の回転によりウエハ４上よりその周辺へほとんどが液体状態で振り切られ、現像カップ１の側壁にあたり、下方へ流れ回収される。ウエハチャック２の回転に伴い、ウエハ４上から振り切られる現像液およびリンス液の一部は現像ミストとなるが、ウエハ４上の微細空間４２に発生した現像ミストは、給気口４３から排気口４４に流れる気流により、ウエハ４上から強制的に除去される。ミストを効果的に除去するためには、ウエハ４上に形成する微細空間はウエハ面積の９０％以上、現像液１０と遮蔽板４１の間隔は約５ｃｍ以下であることが望ましい。現像液がリンス液に置換された後、遮蔽板４１をウエハ４上から上昇させ、その後ウエハ４は回転乾燥される。そして、ポストベーク等の次工程に搬送される。
【００２２】
以上のように、本実施の形態１によれば、遮蔽板４１でウエハ４上に微細空間４２を形成し、微細空間４２を通ってウエハ４上の現像ミストを強制除去することにより、ウエハ上のパターン化されたレジストに現像ミストが付着するのを防止することができ、参考例と同様に、半導体製造における歩留まり向上、品質向上および生産性向上を実現することができる。
【００２３】
なお、図５では、リンスノズル２０と遮蔽板４１を一体化させているが、独立させる機構でもかまわない。さらに、遮蔽板４１に接続させて排気口４４を設けたが、遮蔽板外周より排気させる現像カップ１の排気管７を通して微細空間４２内に供給した気体の排気を行ってもよい。
【００２４】
さらにまた、図６に示したように、この構成の現像処理装置に、微細空間４２内に発生した現像ミストを検知するミスト量計測装置を設け、測定した微細空間４２内のミスト数の値が所定の値よりも小さいときは、給気口４３からの清浄な気体を停止しておき、ミスト数が所定の値以上に多くなったときは給気口４３および排気口４４を動作させるような判定機構を追加してもよい。上記したミスト量計測装置は、例えば特開平１０−９７９７２号公報に記載されているような、ミストにレーザー光を照射してその散乱光を測定することによって量を計測するものが使用できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ウエハの現像処理工程において、遮蔽板をウエハ上に滞留している現像液に接面させ、ウエハを回転させながらウエハ上にリンス液を滴下することにより、現像ミストのウエハへの付着を防止することができ、その遮蔽板をウエハ上わずかに離れた位置に固定して微細空間を形成し、微細空間からウエハ上の現像ミストを強制除去することにより、ウエハ上への現像ミストの付着を防止することができるもので、半導体製造における歩留まり向上、品質向上および生産性向上を実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を説明するための参考例における現像処理装置の断面図
【図２】本実施の形態１における参考例の現像処理装置に用いる遮蔽板の他の例の側面図
【図３】本実施の形態１における参考例の現像処理装置に用いる遮蔽板の他の例の平面図
【図４】本実施の形態１における参考例の現像処理装置に用いる遮蔽板のさらに他の例の平面図
【図５】本実施の形態１における現像処理装置の断面図
【図６】本実施の形態１における遮蔽板にミスト量計測手段を設けた現像処理装置の断面図
【図７】従来例の現像処理装置の断面図
【符号の説明】
１  現像カップ
２  ウエハチャック
３  回転軸
４  ウエハ
７  排気管
８  廃液管
１０  現像液
２０  リンスノズル
２１，４１  遮蔽板
３１  導水溝
３２  リンス液滴下口
４２  微細空間
４３  給気口
４４  排気口
５０  ミスト量計測装置
【図１】
0003582003.tif 000002
【図２】
0003582003.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003582003.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003582003.tif 000008