(57)【要約】【課題】半導体デバイスなどの製造において求められるパターン寸法の微細化、高均一性、低欠陥性、省現像液などの要求の全てに応えることができる現像処理方法を提供する。【解決手段】基板の表面全体に現像液の氷結体を載置した後、その氷結体の少なくとも基板との接触面側を融解させることにより、基板の表面に現像液を盛る。【選択図】　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面全体に現像液を盛って基板を現像処理する基板の現像処理方法において、
基板の表面全体に現像液の氷結体を載置した後、その氷結体の少なくとも基板との接触面側を融解させることを特徴とする基板の現像処理方法。
【請求項２】
前記現像液の氷結体が、基板の平面形状と同一形状の板状氷である請求項１記載の基板の現像処理方法。
【請求項３】
前記現像液の氷結体が、塊状氷を粉砕した粒状氷である請求項１記載の基板の現像処理方法。
【請求項４】
前記現像液の氷結体がシャーベット状である請求項１記載の基板の現像処理方法。
【請求項５】
前記現像液の氷結体は、現像液が結晶化する程度の低温の雰囲気中において現像液を噴霧して生成された粉末状氷であって、その粉末状氷が基板の表面に降り注いで堆積するようにする請求項１記載の基板の現像処理方法。
【請求項６】
除湿された空気中で処理が行われる請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の基板の現像処理方法。
【請求項７】
窒素ガス雰囲気中で処理が行われる請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の基板の現像処理方法。
【請求項８】
前記現像液の氷結体に対し温風を吹き付けて氷結体を融解させる請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の基板の現像処理方法。
【請求項９】
前記現像液の氷結体に対しマイクロ波を照射して氷結体を融解させる請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の基板の現像処理方法。
【請求項１０】
前記現像液の氷結体を、基板が保有する熱によって自然融解させる請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の基板の現像処理方法。
【請求項１１】
前記現像液の氷結体上へ現像液を吐出して氷結体を融解させる請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の基板の現像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板の表面に形成された露光済みのフォトレジスト膜に現像液を供給して現像処理を行う基板の現像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおいて、半導体ウエハの表面に形成されたフォトレジスト膜を現像処理する場合には、現像液、例えばＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウム過酸化水素）の２．３８％水溶液などを露光処理済みのウエハの表面上へ吐出して液盛りし、ウエハをそのままの状態で数十秒間保持して、その間に現像反応を進行させた後、純水等のリンス液をウエハ上へ供給して、現像液による現像反応を停止させるようにしていた。ウエハ上への液盛りは、ウエハを水平面内で鉛直軸回りに回転させながら行い、あるいはウエハを静止させた状態で行い、また、ストレートノズルからウエハの中心部に現像液を吐出してウエハの表面全体に現像液を拡げるようにしたり、下端面にスリット状吐出口を有するノズルを、水平姿勢に保持され静止した状態のウエハの一端から他端までノズルのスリット状吐出口と直交する方向へ移動させつつ、スリット状吐出口からウエハ上へ現像液を吐出して、ウエハの表面全体に現像液を盛ったりしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体デバイスなどの製造において求められるパターン寸法の微細化、高均一性、低欠陥性、省現像液などの要求の全てに応えることができる液盛り方法は、これまでは無かった。
【０００４】
例えば、下端面にスリット状吐出口を有しそのスリット状吐出口と直交する方向へ移動するノズルにより、静止したウエハの表面上に現像液を盛るスリットスキャン現像方式は、微細化、高均一性および低欠陥性といった性能において優れた方法であるが、省現像液の面からみると問題がある。すなわち、現像液の成分、例えばＴＭＡＨは、空気中の炭酸ガスに触れると劣化するため、常に新鮮な現像液をウエハ上へ吐出する必要があること、ノズルを洗浄する際に純水が現像液と混じる可能性があるため、現像液をウエハ上に盛る前にダミー吐出を行うことが不可欠であること、ウエハの表面に被着しているレジスト膜の表面が疎水性であった場合には現像液をはじきやすいため、現像液の吐出量を多くする必要があること、ウエハが円形である場合には、スリット状吐出口を有するノズルをそのスリット状吐出口と直交する方向へ移動させて液盛りすると、ウエハの面外に吐出される現像液が無駄になることなどから、現像液の使用量が増えるといった問題点がある。
【０００５】
また、スリットスキャン現像方式では、ウエハ上に現像液を盛ってから所定時間が経過した後に、純水等のリンス液をウエハ上へ供給してほぼ同時にウエハ全面での現像反応を終了させるようにすると、ウエハの一端側（吐出開始側）と他端側（吐出終了側）とで現像時間差を生じる。この結果、パターン寸法の面内均一性が低下する場合もある。
【０００６】
さらに、スリットスキャン現像方式では、ウエハの表面上に液盛りする際にウエハ上の現像液が揺らぎ、液の撹拌現象が起こって位置により現像反応の進み具合に差を生じたり、ウエハ上から現像液がこぼれたりする、といった問題点もある。
【０００７】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、半導体デバイスなどの製造において求められるパターン寸法の微細化、高均一性、低欠陥性、省現像液などの要求の全てに応えることができる基板の現像処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、基板の表面全体に現像液を盛って基板を現像処理する基板の現像処理方法において、基板の表面全体に現像液の氷結体を載置した後、その氷結体の少なくとも基板との接触面側を融解させることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の現像処理方法において、前記現像液の氷結体が、基板の平面形状と同一形状の板状氷であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の現像処理方法において、前記現像液の氷結体が、塊状氷を粉砕した粒状氷であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１記載の現像処理方法において、前記現像液の氷結体がシャーベット状であることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項１記載の現像処理方法において、前記現像液の氷結体は、現像液が結晶化する程度の低温の雰囲気中において現像液を噴霧して生成された粉末状氷であって、その粉末状氷が基板の表面に降り注いで堆積するようにすることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の現像処理方法において、除湿された空気中で処理を行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項７に係る発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の現像処理方法において、窒素ガス雰囲気中で処理を行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項８に係る発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の現像処理方法において、前記現像液の氷結体に対し温風を吹き付けて氷結体を融解させることを特徴とする。
【００１６】
請求項９に係る発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の現像処理方法において、前記現像液の氷結体に対しマイクロ波を照射して氷結体を融解させることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０に係る発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の現像処理方法において、前記現像液の氷結体を、基板が保有する熱によって自然融解させることを特徴とする。
【００１８】
請求項１１に係る発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の現像処理方法において、前記現像液の氷結体上へ現像液を吐出して氷結体を融解させることを特徴とする。
【００１９】
請求項１に係る発明の基板の現像処理方法によると、基板の表面に現像液の氷結体を載置した後、その氷結体を融解させて、基板の表面上に現像液を盛るので、スリットスキャン現像方式と同様に、パターン寸法の微細化が可能で、パターン寸法の均一性が高く、低欠陥性にも優れている。また、現像液を氷結させて使用するので、空気中の炭酸ガスによる現像液の成分の劣化が起こりにくい。さらに、ノズルが不要になるので、ノズルを洗浄する際に純水が現像液と混じるといった問題が解消され、また、現像液を基板の表面へ吐出するのではなく、現像液の氷結体を基板の表面に載置するので、基板表面に被着されたレジスト膜の表面が疎水性であっても、現像液をはじくといった問題を生じない。また、基板の形状に合わせた氷結体を使用することにより、現像液の無駄が生じなくなる。したがって、現像液の使用量が少なく抑えられる。
【００２０】
また、基板の表面全体に現像液の氷結体を載置した後、その氷結体を融解させるので、基板の表面全体において同時に現像液による現像反応が開始する。したがって、基板の位置によって現像時間差を生じることがなく、パターン寸法の面内均一性が高く保持される。さらに、基板の表面に現像液の氷結体を載置するので、基板上の現像液が揺らいだり、液の撹拌現象が起こって位置により現像反応の進み具合に差を生じたり、基板上から現像液がこぼれたりする、といった心配が無い。
【００２１】
請求項２に係る発明の現像処理方法では、基板の表面全体に現像液の板状氷が載置され、その板状氷が融解して、基板の表面上に現像液が盛られる。
【００２２】
請求項３に係る発明の現像処理方法では、基板の表面全体に現像液の粒状氷が載置され、その粒状氷が融解して、基板の表面上に現像液が盛られる。
【００２３】
請求項４に係る発明の現像処理方法では、基板の表面全体に現像液がシャーベット状態で載置され、そのシャーベットが融解して、基板の表面上に現像液が盛られる。
【００２４】
請求項５に係る発明の現像処理方法では、低温の雰囲気中において現像液が噴霧されて生成した粉末状氷が基板の表面に降り注いで堆積することにより、基板の表面全体に現像液の粉末状氷が載置され、その粉末状氷が融解して、基板の表面上に現像液が盛られる。
【００２５】
請求項６に係る発明の現像処理方法では、除湿された空気中で処理が行われることにより、基板の表面に載置された現像液の氷結体に空気中の水蒸気が結露して現像液の濃度が薄くされる、といったことが防止される。
【００２６】
請求項７に係る発明の現像処理方法では、窒素ガス雰囲気中で処理が行われることにより、基板の表面に載置された現像液の氷結体に空気中の水蒸気が結露して現像液の濃度が薄くされる、といったことが防止され、また、空気中の炭酸ガスによる現像液の成分の劣化が防止される。
【００２７】
請求項８に係る発明の現像処理方法では、基板の表面に載置された現像液の氷結体が温風により融解させられる。
【００２８】
請求項９に係る発明の現像処理方法では、基板の表面に載置された現像液の氷結体がマイクロ波の照射により融解させられる。
【００２９】
請求項１０に係る発明の現像処理方法では、基板の表面に載置された現像液の氷結体が、基板の保有する熱によって自然融解させられる。
【００３０】
請求項１１に係る発明の現像処理方法では、基板の表面に載置された現像液の氷結体が、その氷結体上に吐出される現像液によって融解させられる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３２】
この発明に係る基板の現像処理方法では、基板、例えば半導体ウエハの表面全体に現像液の氷結体を載置した後、現像液の氷結体を融解させることにより、ウエハの表面に現像液を盛るようにする。
【００３３】
現像液の氷結体は、どのような方法で製造してもよく、その形態も特に限定されないが、例えば、現像液の氷結体として、ウエハの平面形状と同一形状の板状氷が使用される。このような現像液の板状氷は、例えば、図１に概略図を示すように、ウエハＷの平面形状と同一形状の冷却板１の上面に現像液２ａを塗布し、冷却板１により現像液２ａを冷却して製造したり、あるいは、プレス機により現像液に圧力をかけてウエハＷの形状に合わせた板状氷を製造したりする。また、現在一般的に使用されている現像液は、ＴＭＡＨと水との混合液であり、このため、その氷結の際にＴＭＡＨと水とが分離しやすいので、例えば皿状の容器に現像液を入れて現像液を撹拌しながら、容器を冷却して板状氷を製造する。
【００３４】
また、現像液の氷結体は、塊状の氷を粉砕した粒状氷であってもよい。粒状氷は、融解させやすいので、この点では有利である。さらに、現像液を氷結させつつかき混ぜて現像液をシャーベット状にしたり、現像液の氷結体に現像液を添加してシャーベット状にしたりしたものを、現像液の氷結体（部分氷結体）として使用することもできる。シャーベット状態の現像液は、現像反応をスムーズに行わせる点では有利である。
【００３５】
さらに、現像液が結晶化する程度の低温の雰囲気中において現像液を噴霧して生成された粉末状氷を現像液の氷結体として用いてもよい。この場合に、ウエハの直上空間で現像液を噴霧するようにし、空中で生成された粉末状氷がウエハの表面に降り注いで堆積するようにしてもよい。
【００３６】
上記した現像液の氷結体の製造工程や、後述するウエハＷの表面上への氷結体の載置工程および氷結体の融解工程は、窒素ガス雰囲気中あるいは除湿された空気中で実施することが好ましい。これは、現像液の氷結体に空気中の水蒸気が結露して現像液の濃度が薄められる、といったことを抑制するためである。また、現像液の氷結体の製造を窒素ガス雰囲気中で行うようにすると、空気中の炭酸ガスによるＴＭＡＨ等の現像液の劣化を防ぐことができる。
【００３７】
上記したような方法で製造された氷結体、例えば、図１に示したように冷却板１により現像液２ａを冷却して製造された板状氷２ｂは、移送ロボットなどにより冷却板１上から取り出され、スピンチャック３によって水平姿勢に保持されたウエハＷの表面上に移送されて載置される。ウエハＷの表面上に板状氷２ｂが載置されると、板状氷２ｂを融解させる。板状氷２ｂを融解させる方法は、どのようなものであってもよいが、例えば、図示しない温風機から板状氷２ｂに対し温風を吹き付けて板状氷２ｂを融解させる。また、板状氷２ｂに対しマイクロ波を照射して氷結体を融解させるようにしてもよい。また、通常、ウエハＷは、現像処理前にクーリングプレート等によって所定温度に調整されているので、ウエハＷが保有する熱によって自然融解させることもできる。さらに、板状氷２ｂ上へ現像液を吐出して板状氷２ｂを融解させるようにしてもよい。
【００３８】
現像液の板状氷２ｂが融解することにより、融解した現像液による現像反応が開始する。このとき、ウエハＷの表面全体において均等に板状氷２ｂが融解することにより、ウエハＷの全面において現像反応が同時に開始することとなる。なお、現像液による現像反応が進行するためには、板状氷２ｂを完全に融解させる必要はなく、板状氷２ｂの、ウエハＷとの接触面側が融解しておればよい。
【００３９】
板状氷２ｂが融解し現像液による現像反応が開始してから所定時間が経過すると、スピンチャック３に保持されたウエハＷを回転させながら、図示しないノズルから純水等のリンス液をウエハＷの中心部へ吐出し、リンス液がウエハＷの中心部から周辺部へ拡がるようにして、ほぼ同時にウエハＷの全面での現像反応を停止させる。続いて、スピンチャック３に保持されたウエハＷを高速で回転させることにより、ウエハＷをスピン乾燥させ、一連の現像処理を終了する。
【００４０】
以上のような方法によりウエハの現像処理を行うと、スリットスキャン現像方式と同様に、静止したウエハＷの表面に現像液が盛られた状態で現像反応が進行するので、パターン寸法を微細化することが可能であり、パターン寸法の均一性も高くなり、現像液がウエハＷに当たる衝撃が無いため欠陥を生じる可能性も低くなる。また、現像液を氷結させて使用するので、空気中の炭酸ガスによる現像液の成分の劣化が起こりにくくなる。さらに、ウエハＷの表面に現像液を盛るのにノズルを使用しないので、ノズルの洗浄機構や洗浄工程、ダミー吐出といったことが不要になる。また、ウエハＷの表面に被着されたレジスト膜の表面が疎水性であっても、現像液をはじくといった問題を生じないし、ウエハＷの表面上で融解した現像液も、低温化によって粘性が高くなっているため、ウエハＷ上からこぼれにくい。さらに、ウエハＷの平面形状に合わせた現像液の板状氷２ｂを製造することにより、現像液の無駄な消費を無くすことができる。
【００４１】
また、ウエハＷの表面全体において同時に現像液による現像反応が開始するので、ウエハＷの位置によって現像時間差を生じることがなく、パターン寸法の面内均一性が高く保持される。また、ウエハＷの表面上で融解してウエハＷ上に盛られた現像液は、温度が低いので、現像速度が低下することになる。このため、ウエハＷの表面に被着されたレジスト膜が反応速度の速い性状のものであっても、現像速度が遅くなって、パターンの線幅制御性を向上させることが可能になる。さらに、ウエハ上の現像液が揺らいだり、液の撹拌現象が起こって位置により現像反応の進み具合に差を生じたり、ウエハ上から現像液がこぼれたりする、といった心配が全く無くなる。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１ないし請求項１１に係る発明の基板の現像処理方法によると、スリットスキャン現像方式と同様に、パターン寸法の微細化が可能で、パターン寸法の均一性が高く、低欠陥性にも優れており、しかも、現像液の使用量を少なく抑えて、省現像液の要求をも満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の１例を示し、基板の現像処理方法における工程を説明するための概略図である。
【符号の説明】
１　冷却板
２ａ　現像液
２ｂ　現像液の板状氷
３　スピンチャック
Ｗ　半導体ウエハ
【図１】
2004040020.tif 000002