(57)【要約】【課題】レジストパターンの多段階現像方法において、開口率が異なる領域が混在したとしても、パターン寸法（開口寸法）に生じるばらつきを防止できるようにする。【解決手段】まず、工程ＳＴ１において、上面に互いの開口率が異なる設計パターンが露光されたレジスト膜を有するウェハにおけるレジスト膜の上に現像液を供給する。次に、工程ＳＴ２において、供給された現像液によりレジスト膜に現像反応を進行させる。次に、工程ＳＴ３において、現像後に現像液及び該現像液に溶解したレジストをウェハを回転させることにより振り切り除去する。次に、工程ＳＴ５において、現像液を除去した後、現像されたレジスト膜の上にリンス液を供給し、ウェハを回転させることにより現像液及び該現像液に溶解したレジストを洗い流す。このとき、工程ＳＴ３におけるウェハの回転速度は、工程ＳＴ５における基板の回転速度の２分の１以下である。【選択図】図１
2007305864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に互いの開口率が異なる設計パターンが露光されたレジストからなるレジスト膜を有する基板における前記レジスト膜の上に現像液を供給する現像液供給工程と、
供給された前記現像液により前記レジスト膜に現像反応を進行させる現像工程と、
前記現像工程の後に、前記基板を回転させることにより、前記現像液及び該現像液に溶解した前記レジストを除去する現像液除去工程と、
前記現像液除去工程の後に、現像された前記レジスト膜の上にリンス液を供給し、前記基板を回転させることにより、前記現像液及び該現像液に溶解した前記レジストを洗い流すリンス工程とを備え、
前記現像液除去工程における前記基板の回転速度は、前記リンス工程における前記基板の回転速度の２分の１以下であることを特徴とする現像方法。
【請求項２】
前記現像液供給工程において、前記現像液は、前記基板を静止した状態で供給することを特徴とする請求項１に記載の現像方法。
【請求項３】
上面に互いの開口率が異なる設計パターンが露光されたレジストからなるレジスト膜を有する基板における前記レジスト膜の上に第１の現像液を供給する第１の現像液供給工程と、
供給された前記第１の現像液により前記レジスト膜に現像反応を進行させる第１の現像工程と、
前記第１の現像工程の後に、前記基板を回転させることにより、前記第１の現像液及び該第１の現像液に溶解した前記レジストを除去する第１の現像液除去工程と、
前記第１の現像液除去工程の後に、現像された前記レジスト膜の上に第２の現像液を供給する第２の現像液供給工程と、
供給された前記第２の現像液により前記レジスト膜に現像反応を進行させる第２の現像工程と、
前記第２の現像工程の後に、現像された前記レジスト膜の上にリンス液を供給し、前記基板を回転させることにより、前記第２の現像液及び該第２の現像液に溶解した前記レジストを洗い流すリンス工程とを備え、
前記第１の現像液除去工程における前記基板の回転速度は、前記リンス工程における前記基板の回転速度の２分の１以下であることを特徴とする現像方法。
【請求項４】
上面に互いの開口率が異なる設計パターンが露光されたレジストからなるレジスト膜を有する基板における前記レジスト膜の上に第１の現像液を供給する第１の現像液供給工程と、
供給された前記第１の現像液により前記レジスト膜に現像反応を進行させる第１の現像工程と、
前記第１の現像工程の後に、前記基板を回転させることにより、前記第１の現像液及び該第１の現像液に溶解した前記レジストを除去する第１の現像液除去工程と、
前記第１の現像液除去工程の後に、現像された前記レジスト膜の上に第２の現像液を供給する第２の現像液供給工程と、
供給された前記第２の現像液により前記レジスト膜に現像反応を進行させる第２の現像工程と、
前記第２の現像工程の後に、現像された前記レジスト膜の上にリンス液を供給し、前記基板を回転させることにより、前記第２の現像液及び該第２の現像液に溶解した前記レジストを洗い流すリンス工程とを備え、
前記第１の現像液除去工程における前記基板の回転時間は、前記リンス工程における前記基板の回転時間よりも短いことを特徴とする現像方法。
【請求項５】
前記第１の現像液除去工程と前記第２の現像液供給工程との間において、現像された前記レジスト膜は乾燥させないようにすることを特徴とする請求項３又は４に記載の現像方法。
【請求項６】
前記第２の現像液供給工程、第２の現像工程及びリンス工程の一連の工程を少なくとも２回繰り返すことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の現像方法。
【請求項７】
前記第１の現像液供給工程において、前記第１の現像液は、前記基板を静止した状態で供給することを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の現像方法。
【請求項８】
前記第１の現像工程において、前記現像反応は、前記基板が静止した状態で進行することを特徴とする請求項７に記載の現像方法。
【請求項９】
前記第１の現像液除去工程における前記基板の回転速度は、前記リンス工程における前記基板の回転速度の３分の１以下であることを特徴とする請求項３〜８のいずれか１項に記載の現像方法。
【請求項１０】
前記第１の現像液除去工程における前記基板の回転速度は、１５００ｒｐｍ以下であることを特徴とする請求項３〜８のいずれか１項に記載の現像方法。
【請求項１１】
基板にトランジスタを形成する工程と、
前記トランジスタが形成された前記基板の上に第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜の上に配線を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜の上に、前記配線を覆う第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記第２の絶縁膜に、電極パッド形成用の第１の開口領域と、該第１の開口領域に隣接し、前記第１の開口領域よりも開口率が小さいコンタクトホール形成用の第２の開口領域とを形成する工程とを備え、
前記第１の開口領域及び第２の開口領域を形成する工程は、
前記第２の絶縁膜の上にレジストからなるレジスト膜を塗布し、塗布された前記レジスト膜に前記第１の開口領域及び第２の開口領域を有するパターン露光を行なう露光工程と、
パターン露光された前記レジスト膜を現像する現像工程とを含み、
前記現像工程は、
前記レジスト膜の上に現像液を供給する現像液供給工程と、
供給された前記現像液により前記レジスト膜に現像反応を進行させる現像反応進行工程と、
前記現像反応進行工程の後に、前記基板を回転させることにより、前記現像液及び該現像液に溶解した前記レジストを除去する現像液除去工程と、
前記現像液除去工程の後に、現像された前記レジスト膜の上にリンス液を供給し、前記基板を回転させることにより、前記現像液及び該現像液に溶解した前記レジストを洗い流すリンス工程とを含み、
前記現像液除去工程における前記基板の回転速度は、前記リンス工程における前記基板の回転速度の２分の１以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
基板にトランジスタを形成する工程と、
前記トランジスタが形成された前記基板の上に第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜の上に配線を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜の上に、前記配線を覆う第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記第２の絶縁膜に、電極パッド形成用の第１の開口領域と、該第１の開口領域に隣接し、前記第１の開口領域よりも開口率が小さいコンタクトホール形成用の第２の開口領域とを形成する工程とを備え、
前記第１の開口領域及び第２の開口領域を形成する工程は、
前記第２の絶縁膜の上にレジストからなるレジスト膜を塗布し、塗布された前記レジスト膜に前記第１の開口領域及び第２の開口領域を有するパターン露光を行なう露光工程と、
パターン露光された前記レジスト膜を現像する現像工程とを含み、
前記現像工程は、
前記レジスト膜の上に第１の現像液を供給する第１の現像液供給工程と、
供給された前記第１の現像液により前記レジスト膜に現像反応を進行させる第１の現像反応進行工程と、
前記第１の現像反応進行工程の後に、前記基板を回転させることにより、前記第１の現像液及び該第１の現像液に溶解した前記レジストを除去する第１の現像液除去工程と、
前記第１の現像液除去工程の後に、現像された前記レジスト膜の上に第２の現像液を供給する第２の現像液供給工程と、
供給された前記第２の現像液により前記レジスト膜に現像反応を進行させる第２の現像反応進行工程と、
前記第２の現像反応進行工程の後に、現像された前記レジスト膜の上にリンス液を供給し、前記基板を回転させることにより、前記第２の現像液及び該第２の現像液に溶解した前記レジストを洗い流すリンス工程とを含み、
前記第１の現像液除去工程における前記基板の回転速度は、前記リンス工程における前記基板の回転速度の２分の１以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第１の開口領域における開口率は２０％以上であり、前記第２の開口領域における開口率は５％以下であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第１の開口領域と前記第２の開口領域との距離は１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトリソグラフィ工程に用いられるレジスト膜の現像方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体製造におけるフォトリソグラフィ工程は、半導体基板（ウェハ）の主面上にレジストを塗布する工程と、塗布されて形成されたレジスト膜に設計パターンを焼き付ける露光工程と、露光された露光領域又は露光されない未露光領域を溶出することによりレジストパターンを形成する現像工程とがある。
【０００３】
一般に、現像工程は、ウェハを静止した状態又は回転した状態で、現像液吐出ノズルがウェハの所定の位置からウェハの全面に現像液を供給する現像方式が用いられる。このような現像方式のうち、特許文献１に記載されるような多段階現像を行なう方法がある。
【０００４】
従来の多段階現像は、現像工程の後に、リンス液をウェハ上に供給することなく現像液を除去し、その後、ウェハ上に現像液を再度供給する手法を採る。これにより、初回の現像工程の後のリンス液による現像液の濃度低下に起因する不要物の生成が防止されると共に、次に供給される現像液により効率的に除去される。
【特許文献１】特開２００３−７５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明者らは、従来の多段階現像を用いたレジストパターンの形成方法について種々の検討を加えた結果、以下のような問題があること突き止めた。すなわち、レジストパターンの互いの開口率が異なる領域においては、隣接する領域同士の相互作用により、開口部の開口寸法にばらつきが生じるというものである。このばらつきは、特に開口率が小さい領域、例えば、コンタクトホールが形成される領域に発生することを確認している。
【０００６】
具体的には、半導体デバイスの微細化が進むにつれて、フォトリソグラフィ工程での微細化に対する要求が高まっており、さらに、半導体チップには、メモリ領域、ロジック領域及びパッド電極領域等のさまざまな領域が形成される。レジストパターンもこれらの領域によって、それぞれレジストパターンの開口率が異なるため、パターンに疎密が発生する。ここで、パターンの開口率とは、対象とする領域の面積に対する開口部の面積の比の値である。従って、電極パッドのように単位面積当たりの開口面積が大きい開口部が形成される領域の開口率は大きくなり、コンタクトホールのように単位面積当たりの開口面積が小さい開口部が形成される領域の開口率は小さくなる。
【０００７】
特に、現像液がレジスト膜の上に静止状態で塗布される現像方法であって、特許文献１に記載された多段階現像を行なうレジストパターンの現像方法においては、リンス工程の前にウェハを回転して、しかも現像液を乾燥させない状態で振り切る必要があることから、パターンの疎密による影響を受けやすく、その結果、パターン寸法のばらつきが大きくなる（詳細は後述する）。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題を解決し、レジストパターンの多段階現像方法において、開口率が異なる領域が混在したとしても、パターン寸法（開口寸法）に生じるばらつきを防止できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するため、本発明は、現像方法を、リンス工程の前に行なう、現像液と該現像液に溶解したレジストを除去する現像液除去工程におけるウェハの回転速度をリンス工程におけるウェハの回転速度よりも小さくするか、又は現像液と該現像液に溶解したレジストを除去する際のウェハの回転時間をリンス工程におけるウェハの回転時間よりも短くする構成とする。
【００１０】
この構成により、ウェハ面内でパターンの疎密による現像液の濃度差が軽減されるため、レジストパターンにおけるウェハ面内の開口寸法を均一にすることができる。
【００１１】
具体的に、本発明に係る第１の現像方法は、上面に互いの開口率が異なる設計パターンが露光されたレジストからなるレジスト膜を有する基板におけるレジスト膜の上に現像液を供給する現像液供給工程と、供給された現像液によりレジスト膜に現像反応を進行させる現像工程と、現像工程の後に、基板を回転させることにより、現像液及び該現像液に溶解したレジストを除去する現像液除去工程と、現像液除去工程の後に、現像されたレジスト膜の上にリンス液を供給し、現像液及び該現像液に溶解したレジストを基板を回転させることにより洗い流すリンス工程とを備え、現像液除去工程における基板の回転速度は、リンス工程における基板の回転速度の２分の１以下であることを特徴とする。
【００１２】
従来は、開口率が比較的に小さい第１の領域の上に供給された現像液は、リンス工程と同程度の回転速度で回転されるため、開口パターン中のレジストを溶解した現像液が振り出される。その上、開口率が比較的に大きい第２の領域の上に供給されてレジストを溶解した現像液が第１の領域に近い部分ほど多量に流れ込む。このため、開口率が比較的に小さい第１の領域の開口パターンに残存する現像液の鮮度（濃度）に位置によるばらつきが生じる。しかしながら、本発明においては、現像液除去工程における基板の回転速度はリンス工程における基板の回転速度の２分の１以下であるため、開口率が比較的に小さい第１の領域における開口パターン中の現像液が基板から振り出されることがない。このため、第１の領域の開口パターンに残存する現像液の鮮度に位置によるばらつきが生じなくなるので、開口パターンのパターン寸法のばらつきを防止することができる。
【００１３】
第１の現像方法は、現像液供給工程において、現像液は基板を静止した状態で供給することが好ましい。
【００１４】
本発明に係る第２の現像方法は、上面に互いの開口率が異なる設計パターンが露光されたレジストからなるレジスト膜を有する基板におけるレジスト膜の上に第１の現像液を供給する第１の現像液供給工程と、供給された第１の現像液によりレジスト膜に現像反応を進行させる第１の現像工程と、第１の現像工程の後に、基板を回転させることにより、第１の現像液及び該第１の現像液に溶解したレジストを除去する第１の現像液除去工程と、第１の現像液除去工程の後に、現像されたレジスト膜の上に第２の現像液を供給する第２の現像液供給工程と、供給された第２の現像液によりレジスト膜に現像反応を進行させる第２の現像工程と、第２の現像工程の後に、現像されたレジスト膜の上にリンス液を供給し、基板を回転させることにより、第２の現像液及び該第２の現像液に溶解したレジストを洗い流すリンス工程とを備え、第１の現像液除去工程における基板の回転速度は、リンス工程における基板の回転速度の２分の１以下であることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る第３の現像方法は、上面に互いの開口率が異なる設計パターンが露光されたレジストからなるレジスト膜を有する基板におけるレジスト膜の上に第１の現像液を供給する第１の現像液供給工程と、供給された第１の現像液によりレジスト膜に現像反応を進行させる第１の現像工程と、第１の現像工程の後に、基板を回転させることにより、第１の現像液及び該第１の現像液に溶解したレジストを除去する第１の現像液除去工程と、第１の現像液除去工程の後に、現像されたレジスト膜の上に第２の現像液を供給する第２の現像液供給工程と、供給された第２の現像液によりレジスト膜に現像反応を進行させる第２の現像工程と、第２の現像工程の後に、現像されたレジスト膜の上にリンス液を供給し、基板を回転させることにより、第２の現像液及び該第２の現像液に溶解したレジストを洗い流すリンス工程とを備え、第１の現像液除去工程における基板の回転時間は、リンス工程における基板の回転時間よりも短いことを特徴とする。
【００１６】
第３の現像方法によると、第１の現像液除去工程における基板の回転時間はリンス工程における基板の回転時間よりも短いため、開口率が比較的に小さい領域における開口パターン中の現像液が基板から振り出されることがない。このため、開口率が比較的に小さい領域の開口パターンに残存する現像液の鮮度に位置によるばらつきが生じなくなるので、開口パターンのパターン寸法のばらつきを防止することができる。
【００１７】
第２又は第３の現像方法は、第１の現像液除去工程と第２の現像液供給工程との間において、現像されたレジスト膜は乾燥させないようにすることが好ましい。
【００１８】
第２又は第３の現像方法において、第２の現像液供給工程、第２の現像工程及びリンス工程の一連の工程を少なくとも２回繰り返すことが好ましい。
【００１９】
第２又は第３の現像方法は、第１の現像液供給工程において、第１の現像液は基板を静止した状態で供給することが好ましい。
【００２０】
第２又は第３の現像方法は、第１の現像工程において、現像反応は基板が静止した状態で進行することが好ましい。
【００２１】
第２又は第３の現像方法において、第１の現像液除去工程における基板の回転速度は、リンス工程における基板の回転速度の３分の１以下であることが好ましい。
【００２２】
第２又は第３の現像方法において、第１の現像液除去工程における基板の回転速度は、１５００ｒｐｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
本発明に係る第１の半導体装置の製造方法は、基板にトランジスタを形成する工程と、トランジスタが形成された基板の上に第１の絶縁膜を形成する工程と、第１の絶縁膜の上に配線を形成する工程と、第１の絶縁膜の上に、配線を覆う第２の絶縁膜を形成する工程と、第２の絶縁膜に、電極パッド形成用の第１の開口領域と、該第１の開口領域に隣接し、第１の開口領域よりも開口率が小さいコンタクトホール形成用の第２の開口領域とを形成する工程とを備え、第１の開口領域及び第２の開口領域を形成する工程は、第２の絶縁膜の上にレジストからなるレジスト膜を塗布し、塗布されたレジスト膜に第１の開口領域及び第２の開口領域を有するパターン露光を行なう露光工程と、パターン露光されたレジスト膜を現像する現像工程とを含み、現像工程は、レジスト膜の上に現像液を供給する現像液供給工程と、供給された現像液によりレジスト膜に現像反応を進行させる現像反応進行工程と、現像反応進行工程の後に、基板を回転させることにより、現像液及び該現像液に溶解したレジストを除去する現像液除去工程と、現像液除去工程の後に、現像されたレジスト膜の上にリンス液を供給し、基板を回転させることにより、現像液及び該現像液に溶解したレジストを洗い流すリンス工程とを含み、現像液除去工程における基板の回転速度は、リンス工程における基板の回転速度の２分の１以下であることを特徴とする。
【００２４】
本発明に係る第２の半導体装置の製造方法は、基板にトランジスタを形成する工程と、トランジスタが形成された基板の上に第１の絶縁膜を形成する工程と、第１の絶縁膜の上に配線を形成する工程と、第１の絶縁膜の上に、配線を覆う第２の絶縁膜を形成する工程と、第２の絶縁膜に、電極パッド形成用の第１の開口領域と、該第１の開口領域に隣接し、第１の開口領域よりも開口率が小さいコンタクトホール形成用の第２の開口領域とを形成する工程とを備え、第１の開口領域及び第２の開口領域を形成する工程は、第２の絶縁膜の上にレジストからなるレジスト膜を塗布し、塗布されたレジスト膜に第１の開口領域及び第２の開口領域を有するパターン露光を行なう露光工程と、パターン露光されたレジスト膜を現像する現像工程とを含み、現像工程は、レジスト膜の上に第１の現像液を供給する第１の現像液供給工程と、供給された第１の現像液によりレジスト膜に現像反応を進行させる第１の現像反応進行工程と、第１の現像反応進行工程の後に、基板を回転させることにより、第１の現像液及び該第１の現像液に溶解したレジストを除去する第１の現像液除去工程と、第１の現像液除去工程の後に、現像されたレジスト膜の上に第２の現像液を供給する第２の現像液供給工程と、供給された第２の現像液によりレジスト膜に現像反応を進行させる第２の現像反応進行工程と、第２の現像反応進行工程の後に、現像されたレジスト膜の上にリンス液を供給し、基板を回転させることにより、第２の現像液及び該第２の現像液に溶解したレジストを洗い流すリンス工程とを含み、第１の現像液除去工程における基板の回転速度は、リンス工程における基板の回転速度の２分の１以下であることを特徴とする。
【００２５】
第１又は第２の半導体装置の製造方法において、第１の開口領域における開口率は２０％以上であり、第２の開口領域における開口率は５％以下であることが好ましい。
【００２６】
第１又は第２の半導体装置の製造方法において、第１の開口領域と第２の開口領域との距離は１ｍｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る現像方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法によると、開口率が異なる設計パターンが混在したとしても、パターン寸法（開口寸法）に生じるばらつきを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の現像方法は、現像液をウェハの静止状態で塗布する多段現像方法において、リンス工程の前に、ウェハを回転させて現像液と該現像液に溶解したレジストを除去する際の現像液を振り切るための回転速度を小さく又は回転時間を短くすることにより、現像後のパターンの疎密による、すなわち互いの開口率が異なる領域による開口パターンの寸法ばらつきを防止する方法である。以下、第１の実施形態に現像液の振り切り回転速度をリンス工程よりも小さくする方法を示し、第２の実施形態に現像液の振り切り回転時間をリンス工程よりも短くする方法を示す。
【００２９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図１は本発明の第１の実施形態に係るレジストの現像方法の工程フローであり、図２（ａ）〜図２（ｇ）は図１の工程フローに沿ったレジストの現像方法を示す模式的な側面図である。
【００３１】
第１の実施形態においては、いわゆる多段階現像を行なう。すなわち、レジスト膜上に現像液を供給し、その後、リンス液（純水）を加えることなくウェハを回転させて現像液を振り切り除去した後、現像液をレジスト膜上に再度供給して２度目の現像を行ない、さらには必要に応じて３度目の現像を行なう。
【００３２】
まず、図示はしていないが、例えば径が２０．３ｃｍ（＝８インチ）のシリコン（Ｓｉ）からなるウェハの主面上に、レジスト膜をスピンコート法により塗布する。
【００３３】
次に、塗布されたレジスト膜に対して、図３（ａ）に示すパターンを含む設計パターンを露光する。図３（ａ）に示すように、設計パターンは、例えば複数の電極パッド形成領域２ａを含む第１の領域Ａと、複数のコンタクトホール形成領域２ｂを含む第２の領域Ｂとが隣接している。ここでは、一例として、レジスト膜２における第１の領域Ａの開口率は６０％であり、第２の領域Ｂの開口率は３％である。また、ここでは、第１の領域Ａにおける電極パッド形成領域２ａと、第２の領域Ｂにおけるコンタクトホール形成領域２ｂとの隣接間の距離を１ｍｍ以下に設定している。
【００３４】
次に、図１に示す第１の現像液滴下工程ＳＴ１において、図２（ａ）に示すように、ウェハ１をスピンチャック５に保持する。その後、ウェハ１の主面上の、露光されたレジスト膜２の上に現像液吐出ノズル３から現像液４を吐出しながらウェハ１上をスキャンすることにより、レジスト膜２の上に現像液４を供給する。このとき、ウェハ１は静止している。
【００３５】
次に、図１に示す第１の現像工程ＳＴ２において、図２（ｂ）に示すように、ウェハ１を静止した状態で、レジスト膜２の上面に広げた現像液４を表面張力によりレジスト膜２の上でパドル状に保持する。このパドル状態で、レジスト膜２に対して現像液４による現像反応を進行させる。
【００３６】
次に、図１に示す現像液振り切り（現像液除去）工程ＳＴ３において、図２（ｃ）に示すように、ウェハ１を回転させて現像液４を振り切る。ここでは、現像液４を振り切るものの、ウェハ１及びレジスト膜２の表面が乾燥しない程度の回転速度及び回転時間を選択している。さらに、第１の実施形態の特徴として、現像液４の振り切り時のウェハ１の回転速度を後工程のリンス工程よりも低く設定している。ここでは、ウェハ１の回転速度を例えば１０００ｒｐｍとし、その回転時間を１．５秒としている。
【００３７】
次に、図１に示す第２の現像液滴下工程ＳＴ４において、図２（ｄ）に示すように、現像反応が進行したレジスト膜２の上に現像液吐出ノズル３から現像液４を吐出しながらウェハ１上をスキャンすることにより、レジスト膜２の上に現像液４を再度供給する。このとき、ウェハ１は静止している。
【００３８】
次に、図１に示す第２の現像工程ＳＴ５において、図２（ｅ）に示すように、ウェハ１を静止し且つパドル状態で、レジスト膜２の現像液４による現像反応をさらに進行させる。
【００３９】
次に、図１に示すリンス工程ＳＴ６及びリンス液振り切り工程ＳＴ７において、図２（ｆ）に示すように、リンス液吐出ノズル６からリンス液（純水）７をレジスト膜２の上に供給しながら、ウェハ１を回転させる。このときのウェハ１の回転速度は３０００ｒｐｍであり、その回転時間は５秒である。
【００４０】
次に、図１に示す乾燥工程ＳＴ８において、図２（ｇ）に示すように、ウェハ１を高速に、例えば４０００ｒｐｍで回転させ、ウェハ１上の現像液４及びリンス液７振り切って乾燥させる。
【００４１】
なお、第２の現像液滴下工程ＳＴ４、第２の現像工程ＳＴ５、リンス工程ＳＴ６及びリンス液振り切り工程ＳＴ７は、少なくとも２回は繰り返すことが好ましい。
【００４２】
図４は現像工程を３回に分けて行なう現像方法の工程フローを斜視図にして示している。図４においては、第２の現像工程ＳＴ５に、滴下された現像液４を搖動する搖動工程ＳＴ５１を追加している。
【００４３】
以下、第１の実施形態に係る現像液振り切り工程ＳＴ３において、ウェハ１の回転速度をリンス液振り切り工程ＳＴ７の回転速度の３０００ｒｐｍよりも小さい１０００ｒｐｍで回転させる効果について図面を参照しながら説明する。
【００４４】
図３（ｂ）は図３（ａ）のIIIｂ−IIIｂ線における断面構成であって、第１の現像工程ＳＴ１２における断面構成を示している。前述したように、ウェハ１の主面上に形成されたレジスト膜２における第１の領域Ａの開口率は６０％であり、第２の領域Ｂの開口率は３％である。このように、第１の領域Ａにおいてはレジスト膜２の開口率が比較的に大きいため、第１の領域Ａに配された現像液４ａは開口部である電極パッド形成領域２ａの現像に消費される。これに対し、第２の領域Ｂに配された現像液４ｂは、コンタクトホール形成領域２ｂ（以下、第１の領域Ａ側から２ｂ1 、２ｂ2 及び２ｂ3 と呼ぶ。）の開口率が小さいため、現像液４ｂの消費は少ない。その結果、現像液４における第１の領域Ａに配された現像液４ａと、第２の領域Ｂに配された現像液４ｂとの間には、現像液４に濃度差が発生する。すなわち、第１の領域Ａと第２の領域Ｂとに配された現像液４は、現像後の性質が互いに異なる。より具体的には、第１の領域Ａにおいては、レジスト膜２における開口率が高く現像領域が大きいため、レジスト膜２を多量に溶解する。一方、第２の領域Ｂにおいては、開口率が第１の領域Ａと比べて小さいため、第１の領域Ａと比較すると現像液４ｂのレジスト膜２に対する溶解量は少なく、従って現像液４ｂの鮮度は現像液４ａよりも高い。
【００４５】
そこで、図５（ａ１）、図５（ｂ１）及び図５（ｃ１）に、現像液振り切り工程ＳＴ３において、ウェハ１の振り切り回転速度をそれぞれ２０００ｒｐｍ、１５００ｒｐｍ及び１０００ｒｐｍとした場合の、現像液４ａと現像液４ｂとの分布を模式的に示す。ここで、図５（ａ１）及び図５（ｂ１）は比較例であって、図５（ａ１）の場合を高速回転と呼び、図５（ｂ１）の場合を中速回転と呼ぶ。図５（ｃ１）は本発明の回転速度の場合であり、低速回転と呼ぶ。なお、いずれの回転速度においても、ウェハ１の回転時間は同一としている。
【００４６】
図５（ａ１）に示すように、ウェハ１の回転速度が２０００ｒｐｍの高速回転の場合は、第２の領域Ｂにおけるコンタクトホール形成領域２ｂ1 、２ｂ2 及び２ｂ3 中の現像液４ｂが振り出されると共に、第２の領域Ｂと隣接する第１の領域Ａから濃度が低い現像液４ａがコンタクトホール形成領域２ｂの内部に侵入する。しかも、このとき、第１の領域Ａに近いコンタクトホール形成領域２ｂ1 の方が第１の領域Ａから離れたコンタクトホール２ｂ3 よりも多くの現像液４ａが侵入する。このため、コンタクトホール形成領域２ｂ1 、２ｂ2 及び２ｂ3ホール径）が、第１の領域Ａに近い程ほど小さくなるというばらつきが生じる。なお、第１の領域Ａから離れたコンタクトホール形成領域２ｂ3 も現像液４ａの影響は受けるものの、その影響は相対的に小さい。
【００４７】
次に、図５（ｂ１）及び図５（ｂ２）に示すウェハ１の回転速度が１５００ｒｐｍの中速回転の場合も、高速回転の場合と同様に、コンタクトホール形成領域２ｂ1 、２ｂ2 及び２ｂ3 のパターン（ホール径）はやはり現像液４ａの影響をある程度は受けていることが分かる。
【００４８】
次に、図５（ｃ１）に示すウェハ１の回転速度が１０００ｒｐｍの低速回転である本発明の場合は、コンタクトホール形成領域２ｂ1 、２ｂ2 及び２ｂ3２ｂ3 のホール径のばらつきを防止することができる。
【００４９】
このように、第１の実施形態によると、第１の領域Ａに配された現像液４ａが第２の領域Ｂのコンタクトホール形成領域２ｂに影響を及ぼさない程度に、現像液４の振り切り回転速度を小さくしている。この回転速度は第１の実施形態においては１０００ｒｐｍとしている。但し、中速の１５００ｒｐｍでも、高速の２０００ｒｐｍの場合と比べてホール径のばらつきの抑止効果は確認できる。一般には、現像液４を効率的に除去するには、ウェハ１の回転速度は大きい程好ましいが、第１の実施形態においては、コンタクトホールのホール径のばらつきを防止するためにウェハ１の回転速度を敢えて低速にしている。なお、現像液振り切り工程ＳＴ３における低速回転とは、レジスト膜２が完全に乾燥するような高速回転、例えば２５００ｒｐｍ以上であってはならず、レジスト膜２の表面が現像液４で濡れている必要がある。なぜなら、レジスト膜２の表面が乾燥すると、現像時に発生した異物がレジスト膜の表面に付着してしまうからである。
【００５０】
図６は本発明の第１の実施形態に係る多段階の現像方法であって、露光されたレジスト膜上への現像液の供給からリンス工程までのタイムチャートを表わしている。図６において、横軸は時間（秒）を表わし、縦軸はウェハの回転速度（ｒｐｍ）を表わしている。また、工程名を図１及び図４と対応させている。
【００５１】
図６に示すように、まず、第１の現像液滴下工程ＳＴ１において、ウェハを静止した状態で現像液吐出ノズルをウェハ上をスキャンすることにより、現像液をレジスト膜の上にパドル状態となるように供給する。ここでの現像液の供給は５秒間である。
【００５２】
次に、第１の現像工程ＳＴ２において、ウェハを１０秒間回転させずに静止状態でウェハ上のレジスト膜を現像する。
【００５３】
次に、現像液振り切り工程ＳＴ３において、ウェハを回転時間を１．５秒とし、回転速度を１０００ｒｐｍとして回転し、現像液をウェハ上から振り切り除去する（開始後の１５秒から１６．５秒まで）。このとき、前述したように、現像液は低速回転により、第１の領域Ａに配された現像液が第２の領域Ｂのコンタクトホール形成領域に混入しない。従って、コンタクトホール形成領域の開口径は、消費された（レジスト溶解能力が低下した鮮度が低い）現像液の影響を受けることがない。なお、前述したように、この工程ＳＴ３においてはリンス液を用いない。
【００５４】
次に、第２の現像液滴下工程ＳＴ４において、ウェハを静止した状態で現像液吐出ノズルをウェハ上をスキャンすることにより、現像液をレジスト膜の上にパドル状態となるように供給する。ここでの現像液の供給は５秒間である（開始後の２０秒から２５秒まで）。なお、現像液の２度目以降の供給は、ウェハを回転させながら行なってもよい。
【００５５】
次に、第２の現像工程ＳＴ５において、ウェハを静止した状態で現像を５秒間（開始後の２５秒から３０秒まで）行なう。
【００５６】
次に、搖動工程ＳＴ５１において、ウェハを揺動する。この搖動におけるウェハの回転速度は、最初の１秒間が２０ｒｐｍで、続く１秒間が４５ｒｐｍである（開始後の３０秒から３２秒まで）。搖動工程ＳＴ５１は、２度目に供給された新しい現像液がレジスト膜上の全面に確実にいきわたるようにするためであり、従って、ウェハの回転速度は小さく、ウェハから現像液が飛び散らない程度の回転速度とする。さらに、５秒間放置して、レジスト膜に対する現像反応を進行させる（開始後の３２秒から３７秒まで）。
【００５７】
次に、リンス工程ＳＴ６及びリンス液振り切り工程ＳＴ７において、ウェハを最初の５秒間は３０００ｒｐｍで回転させ、レジスト膜上にリンス液（純水）を供給しながら、溶解したレジストを除去する。次の５秒間（開始後の４２秒から４７秒まで）は回転速度を８００ｒｐｍに落としながらリンス処理を行なう。このように、リンス工程ＳＴ６においては、ウェハを回転させ、且つリンス液をウェハ上のレジスト膜に供給しながら、溶解したレジストを除去する。リンス工程ＳＴ６におけるウェハの回転速度は、３０００ｒｐｍであり、これは前工程の現像液振り切り工程ＳＴ３とは異なり、現像液を完全に除去するために行なわれる。従って、効率良くレジストを除去するには、ウェハを高速に回転させることが好ましい。
【００５８】
次に、リンス工程の後に、ウェハを３秒間（開始後の４７秒から５０秒まで）停止し、必要に応じて、３度目の現像工程に移行する。その場合は、図７に示す第２の現像液滴下工程ＳＴ４からリンス液振り切り工程ＳＴ７までを順次繰り返す。
【００５９】
このように、第１の実施形態によると、溶解したレジストを除去するリンス工程ＳＴ６におけるウェハの回転速度に対し、第１の現像工程ＳＴ２の後の現像液の振り切りの回転速度を２分の１以下、好ましくは３分の１以下に設定している。このとき、現像液の振りきり効率は回転速度の低下によって減少するものの、開口率が大きい第１の領域Ａから開口率が小さい第２の領域Ｂへ混入する現像液の影響を抑止することができる。これにより、開口率が小さい第２の領域Ｂのコンタクトホール形成領域２ｂの開口パターンを設計通りに形成することができる。
【００６０】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係るレジストの現像方法について説明する。
【００６１】
第２の実施形態においても、図３（ａ）に示す、開口率が互いに異なる設計パターンが隣接して露光されたレジスト膜２を対象として説明する。
【００６２】
第２の実施形態の第１の実施形態との相違点は、第１の実施形態に係る現像液振り切り工程ＳＴ３がウェハの回転速度をリンス工程のウェハの回転速度の２分の１以下に設定しているのに対し、第２の実施形態に係る現像液振り切り工程ＳＴ３が回転速度をリンス工程と同一としながら、回転時間をリンス工程よりも短くする点である。
【００６３】
具体的には、現像液振り切り工程ＳＴ３において、ウェハ１上のレジスト膜２が乾燥しない程度の回転速度及び回転時間であって、現像液４の振り切り時間を、回転速度を３０００ｒｐｍとし、その回転時間をリンス工程ＳＴ６の５秒間よりも短い１秒間に設定している。
【００６４】
これにより、第１の実施形態と同様に、第１の領域Ａに配され、レジストが溶解して濃度（鮮度）が低下した現像液４ａが、第１の領域Ａと隣接する第２の領域Ｂにまで侵入して第２の領域Ｂにおける現像液４ｂの濃度にばらつきが生じることを防止できる。その結果、開口率が小さい第２の領域Ｂのコンタクトホール形成領域２ｂの開口パターンを設計通りに形成することができる。
【００６５】
図７は本発明の第１の実施形態に係る現像方法、第２の実施形態に係る現像方法及び従来の現像方法において、第１の領域Ａと第２の領域Ｂとの開口率の差（パターンの疎密差が５７％）を発生させた場合の同一設計寸法の寸法差の関係を示している。図７からは、従来の現像方法と比べて、開口率の差に起因するパターンの寸法差が減少しており、レイアウトによる寸法の均一性が向上していることが分かる。
【００６６】
現像液の静止塗布を用いた多段現像方法において、第１の実施形態においては、リンス工程前の現像液の振り切り回転速度を減少し、第２の実施形態においては振り切り回転時間を短縮する。これにより、開口率が大きい領域から開口率が小さい領域への現像液の拡散が抑制されるため、開口率が小さい領域の例えばコンタクトホール形成用の小さい開口径のレジストパターンを設計通りに形成することができる。
【００６７】
なお、第１の実施形態においては、初回の現像液の振り切り時のウェハの回転速度を減少し、第２の実施形態においては、初回の現像液の振り切り時のウェハの回転時間を短縮したが、これらを同時に組み合わせて実施してもよい。つまり、初回の現像液の振り切
り時のウェハの回転速度を１０００ｒｐｍとし、且つその回転時間を１秒としてもよい。
【００６８】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００６９】
図８（ａ）、図８（ｂ）及び図９は本発明の第３の実施形態であって、第１の実施形態又は第２の実施形態に係るレジストの現像方法を用いた半導体装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【００７０】
まず、図８（ａ）に示すように、シリコンからなるウェハ（基板）３０には、複数のトランジスタ（電界効果トランジスタ）３１がトレンチ型の素子分離膜３２により絶縁されて形成されている。
【００７１】
ウェハ３０の上には、例えば酸化シリコンからなる第１の絶縁膜３３Ａが各トランジスタ３１を覆うように、その上面が平坦化されて形成されている。第１の絶縁膜３３Ａには、複数の第１のコンタクトプラグ３４Ａが各第１のトランジスタ３１のソース領域及びドレイン領域と電気的に接続されて形成されている。第１の絶縁膜３３Ａの上には、アルミニウム合金を主成分とする複数の第１の配線３５Ａが各第１のコンタクトプラグ３４Ａと電気的に接続されるように形成されている。
【００７２】
第１の絶縁膜３３Ａの上には、酸化シリコンからなる第２の絶縁膜３３Ｂが各第１の配線３５Ａを覆うように、その上面が平坦化されて形成されている。第２の絶縁膜３３Ｂには、複数の第２のコンタクトプラグ３４Ｂが各第１の配線３５Ａと電気的に接続されて形成されている。第２の絶縁膜３３Ｂの上には、アルミニウム合金を主成分とする複数の第２の配線３５Ｂが各第２のコンタクトプラグ３４Ｂと電気的に接続されるように形成されている。
【００７３】
第２の絶縁膜３３Ｂの上には、酸化シリコンからなる第３の絶縁膜３３Ｃが各第２の配線３５Ｂを覆うように、その上面が平坦化されて形成されている。
【００７４】
ここで、第３の絶縁膜３３Ｃは、電極パッドの形成領域である第１の領域Ａと、該第１の領域Ａと隣接し且つ径が０．２μｍ程度のコンタクトホールの形成領域である第２の領域Ｂとに区画されている。第１の領域Ａにおける開口率は約５５％であり、一方、第２の領域Ｂにおける開口率は３％程度である。
【００７５】
次に、第３の絶縁膜３３Ｃの上に、レジスト膜（図示せず）を塗布して形成し、電極パッド及びコンタクトホールの各設計パターンを露光する。その後、第１の実施形態又は第２の実施形態に係る現像方法により、設計パターンが露光されたレジスト膜を現像して、レジストパターンを形成する。続いて、形成されたレジストパターンをマスクとして、ドライエッチングを行なって、図８（ｂ）に示すように、第３の絶縁膜３３Ｃの第１の領域Ａに開口部３３ａ1 及び３３ａ2 を形成し、第３の絶縁膜３３Ｃの第２の領域Ｂに開口部３３ｂ1 、３３ｂ2 及び３３ｂ3 を形成する。
【００７６】
第３の実施形態においては、レジスト膜に対する現像方法に、第１の実施形態又は第２の実施形態に係る現像方法を用いているため、第３の絶縁膜３３Ｃの第２の領域Ｂに形成される各開口部３３ｂ1 、３３ｂ2 及び３３ｂ3 に開口寸法のばらつきが生じることがない。従って、第３の絶縁膜３３Ｃの第２の領域Ｂに形成される各開口部３３ｂ1 、３３ｂ2 及び３３ｂ3 はいずれも同一の径を持つ。
【００７７】
次に、図９に示すように、例えば化学的気相堆積（ＣＶＤ）法又はスパッタ法により、第３の絶縁膜３３Ｃの上の開口径が比較的に大きい第１の領域Ａの開口部３３ａ1 及び３３ａ2 並びに開口径が比較的に小さい第２の領域Ｂの開口部３３ｂ1 、３３ｂ2 及び３３ｂ3 がそれぞれ埋まるようにタングステンを堆積する。続いて、堆積したタングステンの上面を化学機械研磨（ＣＭＰ）法により平坦化する。これにより、開口部３３ａ1 、３３ａ2 、３３ｂ1 、３３ｂ2 及び３３ｂ3 にそれぞれタングステンからなる第３のコンタクトプラグ３４Ｃが形成される。その後、平坦化された第３の絶縁膜３３Ｃの上に、スパッタ法によりアルミニウム合金を主成分とする金属層を堆積する。これにより、第１の領域Ａには、第３のコンタクトプラグ３４Ｃと接続されたパッド電極３５Ｃ1 が得られ、第２の領域Ｂには、第３のコンタクトプラグ３４Ｃとそれぞれ接続された第３の配線３５Ｃ2 が得られる。
【００７８】
以上説明したように、半導体装置に、電極パッドのような開口率が大きい第１の領域Ａと、該第１の領域Ａと１ｍｍ以下の距離で隣接し、且つコンタクトホールのような開口率が小さい第２の領域Ｂとが混在する構成であっても、開口率が小さい第２の領域Ｂにおける開口径を設計通りに形成できるため、歩留まりが高い半導体装置を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明に係る現像方法及びそれぞれを用いた半導体装置の製造方法は、開口率が異なる設計パターンが混在したとしても、パターン寸法（開口寸法）に生じるばらつきを防止することができ、フォトリソグラフィ工程に用いられるレジスト膜の現像方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る現像方法を示す工程フローである。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る現像方法を示す工程順の模式的な側面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係るレジスト膜の現像工程を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIIIｂ−IIIｂ線における断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る現像方法を示す工程順の模式的な斜視図である。
【図５】（ａ１）はリンス前の現像液振り切り工程に高速回転を用いた場合の現像液の挙動を示す概略的な断面図である。（ａ２）は（ａ１）の場合のコンタクトホール形成領域の位置と開口寸法との関係を示すグラフである。（ｂ１）はリンス前の現像液振り切り工程に中速回転を用いた場合の現像液の挙動を示す概略的な断面図である。（ｂ２）は（ｂ１）の場合のコンタクトホール形成領域の位置と開口寸法との関係を示すグラフである。（ｃ１）は本発明の第１の実施形態であって、リンス前の現像液振り切り工程に低速回転を用いた場合の現像液の挙動を示す概略的な断面図である。（ｃ２）は（ｃ１）の場合のコンタクトホール形成領域の位置と開口寸法との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る現像方法における、露光されたレジスト膜上への現像液の供給からリンス工程までを表わすタイムチャートである。
【図７】本発明の第１の実施形態及び第２の実施形態における開口率の差によるパターン寸法差を従来例と比較したグラフである。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程順の断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
Ａ      第１の領域
Ｂ      第２の領域
１      ウェハ（基板）
２      レジスト膜
２ａ    パッド電極形成領域
２ｂ    コンタクトホール形成領域
２ｂ1   コンタクトホール形成領域
２ｂ2   コンタクトホール形成領域
２ｂ3   コンタクトホール形成領域
３      現像液吐出ノズル
４      現像液
４ａ    現像液（第１の領域）
４ｂ    現像液（第２の領域）
５      スピンチャック
６      リンス液吐出ノズル
７      リンス液
３０    ウェハ
３１    トランジスタ
３２    素子分離膜
３３Ａ  第１の絶縁膜
３３Ｂ  第２の絶縁膜
３３Ｃ  第３の絶縁膜
３４Ａ  第１のコンタクトプラグ
３４Ｂ  第２のコンタクトプラグ
３４Ｃ  第３のコンタクトプラグ
３５Ａ  第１の配線
３５Ｂ  第２の配線
３５Ｃ1 パッド電極
３５Ｃ2 第３の配線
【図１】
2007305864.tif 000003
【図２】
2007305864.tif 000004
【図３】
2007305864.tif 000005
【図４】
2007305864.tif 000006
【図５】
2007305864.tif 000007
【図６】
2007305864.tif 000008
【図７】
2007305864.tif 000009
【図８】
2007305864.tif 000010
【図９】
2007305864.tif 000011