(57)【要約】【課題】レジスト溶解領域が互いに大きく異なる現像領域が近接したとしても双方の現像領域の解像性を向上できる。【解決手段】ウェハは、レジストパターンを形成する領域であって現像するときにレジストを溶解させる溶解領域が第１範囲の第１現像領域と、第１範囲よりも広い第２範囲のレジスト溶解領域を有する第２現像領域とを有し、第１現像領域および前記第２現像領域が第１方向に沿って配設されているとき、第１方向に交差する第２方向にノズルを移動する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハに感光性を有するレジスト膜を形成し、
塗布した前記レジスト膜に対し露光を行い、
露光した前記レジスト膜に対し、前記ウェハを横断するように複数の吐出口を有するノズルを移動させながら現像液を吐出するレジストパターン形成方法であって、
前記ウェハは、レジストパターンを形成する領域であって現像するときにレジストを溶解させる溶解領域が第１範囲の第１現像領域と、前記第１範囲よりも広い第２範囲のレジスト溶解領域を有する第２現像領域とを有し、
前記第１現像領域および前記第２現像領域が第１方向に沿って配設されているとき、
前記第１方向に交差する第２方向に前記ノズルを移動することを特徴とするレジストパターン形成方法。
【請求項２】
前記レジストパターンの寸法の管理を行う寸法管理パターンを、前記第１現像領域内に位置して形成することを特徴とする請求項１記載のレジストパターン形成方法。
【請求項３】
前記レジストパターンの寸法の管理を行う寸法管理パターンを、前記第２現像領域から前記ノズルの移動方向側に位置して形成することを特徴とする請求項１または２記載のレジストパターン形成方法。
【請求項４】
ウェハを保持するための保持部と、
長手方向に複数の吐出口を有し、前記保持部に保持された前記ウェハを横断するように設けられたノズルと、
前記ノズルを前記ウェハの表面から所定距離において平面移動させるための移動機構と、
前記ノズルへ現像液を供給するための供給部と、
前記ノズルを移動させながら現像液を前記ウェハ上に吐出するように、前記移動機構を移動するためのアクチュエータと前記供給部とを制御する制御部とを有し、
前記ウェハは、レジストパターンを形成する領域であって現像するときにレジストを溶解させる溶解領域が第１範囲の第１現像領域と、前記第１範囲よりも広い第２範囲のレジスト溶解領域を有する第２現像領域とを有し、
前記移動機構は、前記第１現像領域および前記第２現像領域が第１方向に沿って配設されているとき、前記第１方向に交差する第２方向に前記ノズルを移動させることを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、現像液をウェハ上に噴射してレジストをパターニングするレジストパターン形成方法、およびこれに用いる現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スリットスキャン現像方式は現像液をウェハ上に噴射してレジストパターンを形成するときに一般的に用いられる（例えば、特許文献１参照）。このスリットスキャン現像方式では、レジストパターンのデザインに関係なく、ウェハに対して所定の同一方向でスキャンを実行するのが一般的である。しかし、レジスト溶解領域が互いに大きく異なる現像領域が近接すると当該複数の現像領域にレジストパターンを形成するときには、現像時に溶解生成物の影響を受ける場合があり解像性が劣ってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３１９３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レジストの溶解領域が互いに大きく異なる現像領域が近接したとしても双方の現像領域の解像性を向上できるようにしたレジストパターンの形成方法および現像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
レジストパターンの形成方法の実施形態は、ウェハに感光性を有するレジスト膜を形成し、塗布した前記レジスト膜に対し露光を行い、露光したレジスト膜に対し、ウェハを横断するように複数の吐出口を有するノズルを移動させながら現像液を吐出するレジストパターン形成方法を対象としている。ウェハは、レジストパターンを形成する領域であって現像するときにレジストを溶解させる溶解領域が第１範囲の第１現像領域と、第１範囲よりも広い第２範囲のレジスト溶解領域を有する第２現像領域とを有し、第１現像領域および第２現像領域が第１方向に沿って配設されているとき、第１方向に交差する第２方向にノズルを移動する。
【０００６】
現像装置の実施形態は、ウェハを保持するための保持部と、長手方向に複数の吐出口を有し、保持部に保持されたウェハを横断するように設けられたノズルと、ノズルをウェハの表面から所定距離において平面移動させるための移動機構と、ノズルへ現像液を供給するための供給部と、ノズルを移動させながら現像液をウェハ上に吐出するように、移動機構を移動するためのアクチュエータと供給部とを制御する制御部とを有し、ウェハは、レジストパターンを形成する領域であって現像するときにレジストを溶解させる溶解領域が第１範囲の第１現像領域と、第１範囲よりも広い第２範囲のレジスト溶解領域を有する第２現像領域とを有し、移動機構は、第１現像領域および第２現像領域が第１方向に沿って配設されているとき、第１方向に交差する第２方向にノズルを移動させる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態におけるウェハ内のチップの配列状態を概略的に示す平面図
【図２】チップ内の各領域の構造を概略的に示す平面図
【図３】配線幅管理パターンの構造例を模式的に示す平面図
【図４】工程を概略的に説明する断面図
【図５】現像装置および現像液の噴射方法を概略的に表す斜視図
【図６】現像液の噴射方向を概略的に表す平面図
【図７】現像液の噴射方向を概略的に表す斜視図
【図８】現像液の噴射方向と解像性の相関関係を表す説明図（（ａ）は現像液の噴射方向を概略的に示す平面図、（ｂ）は現像液の噴射方向に沿って示すウェハ周辺の断面図）
【図９】比較例を示す図８相当図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ装置のメモリセル領域およびその周辺領域においてレジストをパターニングする方法に適用した実施形態について図１ないし図９を参照しながら説明する。
【０００９】
図１は、ウェハ内の多数の半導体チップを概略的に示している。この図１に示すように、ウェハ１上面には多数の半導体チップ（以下、チップと称す）２が上下左右方向に格子状に整列して構成されている。個々のチップ２はそれぞれ矩形状をなしている。ウェハ１の下端１ａにはノッチ１ｂが形成されている。
【００１０】
図２は、複数のチップ内の構成を概略的に示している。この図２に示すように、個々のチップ２にはＮＡＮＤ型フラッシュメモリ装置３が構成されている。このフラッシュメモリ装置３内はメモリセル領域Ｍ（第２現像領域に相当）、およびその周辺領域Ｐ（第１現像領域に相当）に区画されている。メモリセル領域Ｍは記憶素子としてのメモリセルトランジスタ（図示せず）が多数構成される領域であり、その周辺領域Ｐはメモリセルトランジスタを駆動するための周辺回路や、配線幅管理パターン４ａ（寸法管理パターンに相当）が形成される領域となっている。
【００１１】
本実施形態では、メモリセル領域ＭのＹ方向（下方）側に位置して周辺領域Ｐ内にセンスアンプ、カラムデコーダ（何れも図示せず）、配線幅管理パターン４ａが構成されている。
複数のチップ２のそれぞれのメモリセル領域Ｍは、図示左右方向（Ｘ方向）に並設されており、周辺領域Ｐがそれぞれのメモリセル領域Ｍの下に位置して構成されており、それぞれの周辺領域ＰはＸ方向に並設されている。これらのチップ２が上下方向（Ｙ方向＝Ｘ方向の直交方向）に多数配設されている。
【００１２】
図２に示すように、各チップ２内のメモリセル領域Ｍ対周辺領域Ｐ（周辺回路領域など）の構成領域のＹ方向（上下方向）寸法比は、Ｗ１：Ｗ２＝約４〜５以上：１となっており、各チップ２のＹ方向長は１ｃｍ程度に構成されている。なおＸ方向（左右方向）の寸法比は１：１となっており、それぞれ数ｍｍ〜１ｃｍ程度に構成されている。
【００１３】
図３は、周辺領域Ｐ内の配線幅管理パターンを模式的に示している。配線幅管理パターン４ａは、周辺領域Ｐおよびメモリセル領域Ｍの各要素が所望の幅のパターンに形成されているか否かを後の検査工程にて代表的にチェックするためのパターンとして構成されている。
【００１４】
この配線幅管理パターン４ａは、予め定められた管理用の所定幅寸法（例えば１２００ｎｍ）の各種様々なパターンとなっている。図３に示す例では、配線幅管理パターン４ａは、周辺領域Ｐ内に構成されており、例えばＬ字状パターン、ラインパターンなどで構成される。
【００１５】
ところで、各領域Ｍ、Ｐ内にそれぞれ必要な機能素子を形成する場合、例えば多結晶シリコン、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜などの材料膜をウェハ１上に成膜し、当該材料膜上にレジストをパターニングし、当該レジストをマスクとしてエッチング処理、不純物インプランテーション処理、等することによって、メモリセル領域Ｍのメモリセルトランジスタや周辺回路領域Ｐの駆動回路の各要素（例えばＭＯＳトランジスタのゲートおよびソース／ドレイン、配線層、コンタクトプラグ、ヴィアプラグなど（図示せず））を形成する。
【００１６】
このような素子を製造するための工程の中で、図４に断面図を示すように、ウェハ１上の全体にレジスト４を塗布し、周辺領域Ｐのレジスト４を所定幅寸法の形状にパターニングしながらメモリセル領域Ｍ内におけるほぼ全体のレジスト４を剥離する工程を必要とすることがある。例えば、メモリセル領域Ｍの全体に不純物をインプランテーションする直前の工程などが挙げられる。
【００１７】
このような場合、メモリセル領域Ｍは広範囲なレジスト溶解領域（例えば１００％開口率）となる。すると所定幅寸法の形状に加工すべき周辺領域Ｐのレジスト４のパターン４ａに対し、広範囲なレジスト溶解領域を有するメモリセル領域Ｍが近接すると、当該溶解生成物の影響が周辺領域Ｐのレジスト４の配線幅管理パターン４ａに影響してしまう虞がある。
【００１８】
そこで、本実施形態では現像段階において次に説明するスリットスキャン現像方法を適用している。スリットスキャン現像方式は、半導体デバイスの製造プロセスの技術分野においてウェハ１上に形成されたレジスト４を現像処理する方法として知られている。本実施形態のスリットスキャン現像方式を次に説明する。図５に示すように、ウェハ１が保持部５により水平姿勢に保持された状態で設置されている。
【００１９】
現像装置は、リニア移動機構６を備える。リニア移動機構６は、ウェハ１の周辺にエアシリンダ６ａ、可動体６ｂを備えて設置され、可動体６ｂには棒状の吐出ノズル７の一端が固定されており、アクチュエータにより移動されるようになっている。吐出ノズル７は、長手方向がウェハ１を横断するようにその長手方向の下端面にスリット状の吐出口７ａが複数（多数）所定間隔で形成されている。現像液供給系（供給部）８が吐出ノズル７に接続されている。
【００２０】
リニア移動機構６、現像液供給系８には制御部１０が電気的に接続されている。制御部１０は、図示しないモータを駆動制御することにより、アクチュエータ、リニア移動機構６によって棒状の吐出ノズル７をウェハ１表面上方の所定高さ位置において平面移動させるように構成されている。具体的には、制御部１０は例えば吐出ノズル７の長手方向の直交方向に延伸する支持レール６ａに沿って可動体６ｂを移動させることにより当該可動体６ｂに固定された吐出ノズル７を平面方向に移動させる。また、制御部１０は、エアシリンダ６ａにより可動体６ｂを高さ方向（Ｚ方向）に移動させることができる。
【００２１】
現像液供給系８は制御部１０の制御信号に応じて吐出ノズル７に現像液９を供給する。制御部１０はリニア移動機構６を駆動制御し所定方向（吐出ノズル７の長手方向の直交方向）に向けて吐出ノズル７を移動させる。このような制御方法を適用することで、吐出ノズル７はその長手方向に直交交差する水平方向に向けてウェハ１の一端上から他端上まで一定速度（例えば７０ｍｍ／ｓ）で直線移動する。
【００２２】
制御部１０は、リニア移動機構６により吐出ノズル７を所定方向に移動させながら、現像液供給系８から吐出口７ａを通じて現像液９をウェハ１上に吐出させることによりウェハ１上に現像液９を噴射する。これによりウェハ１上の全面に一様に現像液９を噴射できる。
【００２３】
図６は、各領域Ｍ、Ｐと吐出ノズルの配置関係を示しており、図７は、ウェハと吐出ノズルの配置関係を示している。図６に示すように、吐出ノズル７はＹ方向に沿って配置されている。そして、現像液９を噴射するときには、吐出ノズル７をＸ方向に沿って一定速度で移動させる。図７に示すウェハ１および吐出ノズル７間の配置関係では、ウェハ１の下端１ａのノッチ１ｂは、吐出ノズル７の長手方向端部側に位置して構成されている。
【００２４】
このような配置関係で現像液９を噴射してスリットスキャン現像を行うと露光量を少なくでき処理時間を短縮できることが発明者らによって確認されている。発明者らは、以下の実験を行っている。
【００２５】
発明者らは、メモリセル領域Ｍの全体をレジスト４で保護する場合、保護しない場合において、周辺領域Ｐにおける配線幅管理パターン４ａの解像性と現像方法について評価を行っている。配線幅管理パターン４ａは、その狙い寸法幅として１０００ｎｍ幅のラインパターンを考慮している。レジスト種としては、ｉ線波長に反応するノボラック系のレジスト種を用いており、汎用的なレジスト４を適用している。
【００２６】
図８（ａ）に示すように現像液９をＸ方向に沿って噴射して配線幅管理パターン４ａを現像すると、メモリセル領域Ｍを保護しない場合の露光量について保護する場合の露光量と同等量（約１５００Ｊ／ｃｍ2）にできることが確認されている。すなわち、メモリセル領域Ｍ内の現像パターンが変化しても露光量を同等量として現像することができることが確認されている。
【００２７】
他方、図９（ａ）は比較例を示している。この図９（ａ）に示すように現像液９を噴射するときの吐出ノズル７の移動方向をＹ方向に沿う方向とすると、メモリセル領域Ｍを保護する場合は約１５００Ｊ／ｃｍ2必要とするが、メモリセル領域Ｍを保護しない場合に所望の解像性を得るための露光量はその２倍程度の約２７００Ｊ／ｃｍ2となることが確認されている。メモリセル領域Ｍを保護しない場合には露光量を多く必要とし解像性に劣ってしまい処理能力が劣ってしまう。
【００２８】
これらは、以下のことが原因であると推定されている。図９（ａ）に示す比較例の技術思想を適用すると、現像液９を噴射するときの吐出ノズル７はその移動方向がＹ方向とされるため、あるチップ２のメモリセル領域Ｍに噴射した後、当該チップ２の周辺領域Ｐを噴射し、その後、Ｙ方向に隣接するチップ２のメモリセル領域Ｍ、その周辺領域Ｐ、…と、領域Ｐ、Ｍに対し繰り返し現像液９を噴射することになる。
【００２９】
現像液９が吐出ノズル７の吐出口７ａから吐出されウェハ１上に噴射されると、この現像液９はウェハ１表面上方部分が吐出ノズル７の移動方向に向けて移動しやすい。
このとき、メモリセル領域Ｍのレジスト溶解領域が周辺領域Ｐのレジスト溶解領域のＷ１／Ｗ２倍（少なくとも４〜５倍以上）広いため、図９（ｂ）に示すように、メモリセル領域Ｍで溶解した大量の溶解生成物７ａを含有する現像液９が周辺領域Ｐにまで移動してしまい、周辺領域Ｐが当該現像性能の劣化した現像液９で現像されてしまうことが推定されている。このため当該周辺領域Ｐの解像性が劣化すると推定されている。
【００３０】
これに対し、本実施形態の方法を適用すると、図８（ｂ）に示すように、周辺領域Ｐで溶解生成物７ａが溶解した現像液９は、原理的には隣接する周辺領域Ｐに向けて移動することになる。周辺領域Ｐ内のレジスト溶解領域は、メモリセル領域Ｍのレジスト溶解領域に比較して狭いため、周辺領域Ｐの溶解生成物が他の周辺領域Ｐに与える影響を少なくできると推定されている。このため、露光量を抑制でき、メモリセル領域Ｍを保護しない場合であっても保護した場合であっても露光量を同等量にできると推定されている。特にプロセスマージンの少ないレジスト種を適用したときには多大な効果を奏する。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、レジスト４の配線幅管理パターン４ａを形成する周辺領域Ｐにおいてはレジスト４を溶解させる溶解領域の範囲がメモリセル領域Ｍにおけるレジスト４の溶解領域の範囲よりも狭く設定されている。このとき、メモリセル領域Ｍ内の溶解生成物７ａの影響が、周辺領域Ｐ内のレジスト４の溶解領域に与えられないようにスリットスキャン現像方向が調整されているため、レジスト４の溶解領域が互いに大きく異なる領域Ｐ、Ｍが近接したとしても、露光量を抑制でき処理時間を短縮できる。しかも、双方の領域Ｐ、Ｍの露光量をほぼ同等量にすることができ解像性を均一化できる。
【００３２】
制御部１０は、複数のメモリセル領域Ｍの連設方向および周辺領域Ｐの連設方向であるＸ方向に吐出ノズル７を移動させながら現像液９を吐出口７ａから吐出させスリットスキャン現像しているため、メモリセル領域Ｍに噴射された現像液９が周辺領域Ｐに漏出する影響を極力抑制できる。これにより、露光量を抑制でき処理時間を短縮できる。また、双方の領域Ｐ，Ｍの露光量をほぼ同等量にすることができ、解像性を均一化できる。レジスト４のパターン寸法のウェハ面内均一性を向上できる。
【００３３】
本実施形態に示すように、レジスト４の寸法管理を行うための寸法管理パターン４ａを、周辺領域Ｐ内のＹ方向側に位置して形成すると良い。
（他の実施形態）
前述の実施形態に限定されるものではなく、下記に示す変形、拡張が可能である。
【００３４】
例えば、Ｘ方向の進行方向に沿って一方向に移動させる実施形態を示したが、進行方向に移動させながら噴射した後、その進行方向の逆方向に移動させながら噴射する工程を加入したときにも同様に適用できる。吐出ノズル７をＸ方向に移動させて現像液９を噴射する実施形態を示したが、実用範囲であればＸ方向から所定角度範囲ずれても良く、吐出ノズル７をＹ方向に沿って移動させなければ平面方向の何れの方向に沿って吐出ノズル７を移動させて現像液９を噴射するようにしても良い。
【００３５】
メモリセル領域ＭのＸ方向側にはロウデコーダ回路（符号なし）が形成されている。このため、メモリセル領域ＭのＹ方向側に配線幅管理パターン４ａを構成するのに代えて、または、これに加えて、配線幅管理パターン４ａをメモリセル領域ＭのＸ方向側（スリットスキャン現像方向側）のロウデコーダ近辺に構成するようにしても良い。
【００３６】
第１現像領域として周辺領域Ｐ、第２現像領域としてメモリセル領域Ｍに適用したが、レジスト４を溶解させるレジスト溶解領域の範囲が互いに異なる２つの領域が存在すれば、前述の領域Ｐ、Ｍの関係に限られない。
【符号の説明】
【００３７】
図面中、１はウェハ、２は半導体チップ、４はレジスト、４ａは配線幅管理パターン、７は吐出ノズル、７ａは吐出口、９は現像液、Ｐは周辺領域（第１現像領域）、Ｍはメモリセル領域（第２現像領域）を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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