(57)【要約】【課題】表面張力による現像液層を形成しての現像処理で、ウェハ面内での均一な現像処理が行え、それに伴って高い精度での加工を実現することができる現像処理方法を提供する。【解決手段】半導体ウェハ１１表面にフォトレジストを塗布して形成したレジスト膜１１ａを露光処理した後、現像液１４をレジスト膜１１ａ上面に吐出し、該現像液１４による現像液層１４ａをレジスト膜１１ａ上全面に形成して現像処理する方法で、レジスト膜１１ａ上への現像液１４の吐出に先立って、レジスト膜１１ａと現像液１４に不反応な純水層１５ａを形成し、その後に現像液１４をレジスト膜１１ａ上に吐出して純水層１５ａとの置換を行い現像液層１４ａを形成して現像処理する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ表面に塗布されたフォトレジストを露光処理した後、現像液を前記フォトレジスト上面に吐出し、該現像液による現像液層を該フォトレジスト上全面に形成して現像処理する現像処理方法において、前記フォトレジスト上への前記現像液の吐出に先立って、前記フォトレジストと現像液に不反応の不反応液層を形成し、その後に前記現像液を前記フォトレジスト上に吐出して前記不反応液層との置換を行い前記現像液層を形成することを特徴とする現像処理方法。
【請求項２】
前記現像液の吐出が、前記フォトレジスト上面の一部に行なわれることを特徴とする請求項１記載の現像処理方法。
【請求項３】
前記不反応液層が、純水を吐出して形成した層であることを特徴とする請求項１記載の現像処理方法。
【請求項４】
前記不反応液層と前記現像液層の置換が、前記現像液を前記不反応液層上に吐出しながら前記ウェハを回転させて行われることを特徴とする請求項１記載の現像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体装置製造過程のフォトリソグラフィー工程における現像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の通り、半導体装置製造過程においては、多くのフォトリソグラフィー工程があり、フォトレジストを用いて回路設計に基づくレジストパターンを半導体ウェハ上に形成し、エッチング、不純物拡散、成膜等が行なわれている。そして、それはフォトレジストを半導体ウェハ上に塗布するレジスト塗布工程、塗布したレジスト膜を回路設計に応じたパターンに露光する露光工程、露光したレジスト膜を現像して半導体ウェハ上に回路パターンを形成する現像工程によりなる。
【０００３】
また、現像工程の現像処理には、ノズルを通じて回転する半導体ウェハ上に現像液をシャワー状に吐出し続けて処理するスプレー現像と、現像液を溜めた液槽中に半導体ウェハを浸漬させて処理する浸漬現像と、ノズルを通じて現像液をシャワー状に吐出し半導体ウェハ上に表面張力による現像液層を形成して処理するパドル現像がある。そして、加工精度を要求される場合には、主としてパドル現像が用いられている。
【０００４】
以下、従来のパドル現像による現像処理方法を図５及び図６を参照して説明する。図５は第１の工程を示す図で、図５（ａ）は側面図、図５（ｂ）は上面図であり、図６は第２の工程における断面図である。
【０００５】
先ず、図５に示す第１の工程において、フォトレジストが塗布されレジスト膜が形成され、さらに回路設計に応じた所定のパターンが露光された円形半導体ウェハ１上に、例えば半導体ウェハ１の上方に延在させた薬液管２の先端部のノズル３から現像液４をシャワー状に吐出する。この時、現像液４の吐出は、半導体ウェハ１の直径方向に略直線状に行われ、最初に、半導体ウェハ１のレジスト膜上面に現像液４が略直線状に当たり、現像液４の液層が直径方向の帯状領域５をなすよう形成され、その後、帯状領域５から周囲に現像液４が拡散する。なお、現像液４の拡散を早めるために、半導体ウェハ１を回転させることもあり、また現像液４の吐出については、半導体ウェハ１の半径方向に略直線状に行う場合もある。
【０００６】
次に、図６に示す第２の工程において、レジスト膜上面の帯状領域５の現像液４は、半導体ウェハ１のレジスト膜上全面に拡散して、レジスト膜上に現像液４の表面張力による現像液層４ａが形成される。続いて、現像液層４ａが形成された状態で、所定の時間、例えば１０秒間〜１分間静止状態にしてレジスト膜の現像処理を行う。
【０００７】
そして、所定時間経過後、図示しないが別途に設けた洗浄液管を通じ、あるいは薬液管２を通じて、純水等の洗浄液を半導体ウェハ１上に吐出させ、現像液層４ａを洗い流して現像処理を終了する。
【０００８】
しかしながら上記の従来技術においては、現像液４を半導体ウェハ１のレジスト膜上に略直線状に吐出し、最初に帯状領域５をなすよう現像液４の液層が形成され、その後に現像液４の拡散が始まるため、帯状領域５での現像液４の滞留時間が他の領域よりも長くなる。この結果、半導体ウェハ１面内での現像処理時間に差が生じ、均一な現像処理が行えなくなり、高い精度での加工が行えなくなる。このため、高集積化等で微細加工が要求される半導体装置の製造過程に好適する高い加工精度の得られる現像処理方法の実現が、強く望まれている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところは、表面張力による現像液層を形成しての現像処理で、ウェハ面内での均一な現像処理と、それに伴う高い精度での加工を実現することができる現像処理方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の現像処理方法は、ウェハ表面に塗布されたフォトレジストを露光処理した後、現像液を前記フォトレジスト上面に吐出し、該現像液による現像液層を該フォトレジスト上全面に形成して現像処理する現像処理方法において、前記フォトレジスト上への前記現像液の吐出に先立って、前記フォトレジストと現像液に不反応の不反応液層を形成し、その後に前記現像液を前記フォトレジスト上に吐出して前記不反応液層との置換を行い前記現像液層を形成することを特徴とする方法であり、
さらに、前記現像液の吐出が、前記フォトレジスト上面の一部に行なわれることを特徴とする方法であり、
さらに、前記不反応液層が、純水を吐出して形成した層であることを特徴とする方法であり、
さらに、前記不反応液層と前記現像液層の置換が、前記現像液を前記不反応液層上に吐出しながら前記ウェハを回転させて行われることを特徴とする方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態のパドル現像による現像処理方法を、図１乃至図４を参照して説明する。図１は第１の工程を示す図で、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は上面図であり、図２は第２の工程における断面図であり、図３は第３の工程を示す図で、図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は上面図であり、図４は第４の工程における断面図である。
【００１２】
先ず、図１に示す第１の工程において、フォトレジストが塗布されレジスト膜１１ａが上面に形成され、さらに回路設計に応じた所定のパターンが露光された円形半導体ウェハ１１を、図示しない支持台上に載置し、さらに半導体ウェハ１１の上方に不反応液管１２を径方向に延在させ、不反応液管１２の先端部のノズル１３を半導体ウェハ１１の上方に位置させる。
【００１３】
その後、レジスト膜１１ａと現像液１４に不反応な液、例えば純水１５を図示しない純水供給源から不反応液管１２に供給し、不反応液管１２先端部の複数の孔を有するノズル１３から純水１５を下方の半導体ウェハ１１のレジスト膜１１ａ上に、空間に浮遊しない所定液粒径のシャワー状にして扇状に吐出する。この時、純水１５の吐出は、半導体ウェハ１１の直径方向に略直線状に行われ、純水１５は半導体ウェハ１１のレジスト膜１１ａ上面に略直線状に当たり、帯状領域１６に純水１５の液層が形成されると共に、その後、速やかに帯状領域１６から周囲に純水１５が拡散する。
【００１４】
続く、図２に示す第２の工程において、半導体ウェハ１１のレジスト膜１１ａ上の純水１５を全面に拡散させ、純水層１５ａをレジスト膜１１ａ上面に形成する。この時、特に半導体ウェハ１１を回転させなくてもよいが、回転させることによって、より速く拡散させるようにしてもよい。また半導体ウェハ１１のレジスト膜１１ａ上面への純水１５の吐出は、径方向に直線状に行わなくてもよく、半導体ウェハ１１の中心部分に少量ずつ供給するように行い、半導体ウェハ１１を回転させて純水１５を全面に拡散させ、純水層１５ａを形成するようにしてもよい。さらにまた、純水１５の吐出を半導体ウェハ１１の中心部分以外の部分に行っても、あるいは複数箇所に行うようにしてもよい。
【００１５】
次に、図３に示す第３の工程において、図示しない現像液供給源から、半導体ウェハ１１の上方に不反応液管１２と同様、径方向に延在させた薬液管１７に、現像液１４を供給し、半導体ウェハ１１のレジスト膜１１ａ上面に形成された純水層１５ａ上に、薬液管１７の先端部に設けられた複数の孔を有する１つのノズル１８から現像液１４を空間に浮遊しない所定液粒径のシャワー状にして扇状に吐出する。この時、現像液１４の吐出は、半導体ウェハ１１の直径方向に略直線状に行われ、現像液１４は半導体ウェハ１１の純水層１５ａ上に略直線状に当たり、現像液１４の帯状領域１９が部分的に形成されると共に、吐出された現像液１４は速やかに純水層１５ａの純水１５と混合しながらレジスト膜１１ａ上面全体に拡散する。
【００１６】
なお、この時、支持台を回転させることことにより半導体ウェハ１１を回転させ、現像液１４の拡散を早めるようにする。また現像液１４の吐出については、複数の孔を有する１つのノズル１８から扇状に直径方向略直線状に行わうことに限るものでなく、例えば１つのノズル１８から半導体ウェハ１１の半径部分に向けて扇状に行っても、あるいは薬液管１７に複数のノズルを延在方向に配設し、ノズル直下の半導体ウェハ１１の直径部分に略直線状に、または半径部分に略直線状に行うようにしてもよい。
【００１７】
次に、図４に示す第４の工程において、前工程に引き続き、純水層１５ａ上への現像液１４の吐出を連続させることで、半導体ウェハ１１のレジスト膜１１ａ上面の純水１５が現像液１４によって排除され、レジスト膜１１ａ上全面が現像液１４の液層に置き換えられる。こうしてレジスト膜１１ａ上面に、現像液１４の表面張力による現像液層１４ａが、純水層１５ａとの置換によって形成される。続いて、現像液層１４ａが形成された状態で半導体ウェハ１１を所定の時間、例えば１０秒間〜１分間静止状態にしてレジスト膜１１ａの現像処理を行う。
【００１８】
そして、所定時間経過後、図示しないが洗浄液管から純水等の洗浄液を半導体ウェハ１１のレジスト膜１１ａ上面上に吐出させ、現像液層１４ａを洗い流して現像処理を終了する。なお、洗浄液と、第１の工程における現像液１４に不反応な液とに純水を用いる場合には、洗浄液管と不反応液管１２とを共用することができる。
【００１９】
上記の通り現像処理を行うことで、現像液１４を半導体ウェハ１１のレジスト膜１１ａ上に略直線状に吐出するなど、部分的に吐出を行った場合においても、現像液１４が先に形成した純水層１５ａにより、速やかに純水層１５ａの純水１５と混合しながらレジスト膜１１ａ上面全体に拡散し、さらに継続して現像液１４を吐出させることで現像液層１４ａが、純水層１５ａに置き換わって形成される。この結果、現像液１４が帯状領域１９に、他の領域よりも長い時間滞留してしまうといったことがなくなり、半導体ウェハ１１面内での現像処理時間が略同一となる。これにより、高い精度での加工を行うことができ、微細加工が要求される高集積化した半導体装置の製造過程に好適したものとなる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、表面張力による現像液層を形成して現像処理を行う際にも、ウェハ面内での均一な現像処理を行うことができ、また、それに伴って高い精度での加工を実現することができて、半導体装置の高集積化を可能にする等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の第１の工程を示す図で、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は上面図である。
【図２】本発明の一実施形態の第２の工程における断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の第３の工程を示す図で、図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は上面図である。
【図４】本発明の一実施形態の第４の工程における断面図である。
【図５】従来のパドル現像における第１の工程を示す図で、図５（ａ）は側面図、図５（ｂ）は上面図である。
【図６】従来のパドル現像における第２の工程における断面図である。
【符号の説明】
１１…半導体ウェハ
１１ａ…レジスト膜
１３，１８…ノズル
１４…現像液
１４ａ…現像液層
１５ａ…純水層
【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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