(57)【要約】【課題】有機反射防止膜の上に形成されたフォトレジストの現像処理において、フォトレジストと現像液との反応で生じる反応生成物を、短時間でレジストパターンを損傷することなく適切に除去する。【解決手段】フォトレジストの現像処理は、現像液を用いた現像及び現像液の除去を行う第１工程と、第１工程後に、現像液を用いた現像及び現像液の除去を行う第２工程とを含み、第２の工程によって、上記レジストパターンを形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上の有機材料からなる下層の上に形成されたフォトレジストに、露光処理及び現像処理を行ってレジストパターンを形成する半導体装置の製造方法において、
前記現像処理は、現像液を用いた現像及び現像液の除去を行う第１工程と、当該第１工程の後に、現像液を用いた現像及び現像液の除去を行う第２工程と、を含み、
前記第２工程によって、上記レジストパターンを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１工程での現像時間は、前記フォトレジストの溶解が開始されてから溶解が当該フォトレジストと前記有機材料との界面に到達するまでの時間である到達時間に、当該到達時間の−５０％から１００％の範囲であるオーバー時間を、加えた時間であることすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１工程での前記現像液の除去を、前記半導体基板を５００ｒｐｍ以上の回転数で回転させながら前記フォトレジスト上に純水を１０秒以上吐出することで行う、ことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１工程での現像では、前記半導体基板を１０００ｒｐｍ以上の回転数で回転させながら前記フォトレジスト上に前記現像液を吐出し、その後、０．５秒から２秒の間、前記半導体基板を３０ｒｐｍから２００ｒｐｍの回転数で回転させながら前記フォトレジスト上に前記現像液を吐出し、前記現像液が前記フォトレジスト上に保持される回転数以下で前記半導体基板を回転させる、あるいは回転を停止させる、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第２工程での前記現像液の除去を、前記半導体基板を５００ｒｐｍ以上の回転数で回転させながら前記フォトレジスト上に純水を３０秒以上吐出することで行う、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
半導体基板上に形成されたフォトレジストを現像する現像装置において、
現像液を吐出する現像液ノズルと、
前記現像液ノズルを前記フォトレジスト上に移動させる移動アームと、
前記現像液を除去するためのリンス液を吐出するリンス液ノズルと、を備え、
前記リンス液ノズルは、前記移動アームに設置され、前記現像液ノズルと共に前記フォトレジスト上に移動されることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１から５に記載の製造方法にて製造されたことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法において、主に装置回路形成に用いられるフォトリソグラフィープロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯端末装置をはじめとして、電子機器の小型化、薄型化、軽量化の進展はめざましい。それに伴い、これらの電子機器へ搭載される半導体装置においても、より集積度の高いものが求められている。集積度の高い小型半導体装置は、通常、フォトリソグラフィー技術を用いて半導体基板上に回路パターンを転写し、被加工膜の除去（エッチング）及び不純物注入（イオン注入）を繰り返し行い製造される。
【０００３】
半導体装置の製造では、配線の微細化に伴い、必要な半導体素子の寸法精度要求も厳しくなっている中、素子分離や多層配線による段差からの反射の影響や、被加工膜が露光光源波長に対し反射率が高い場合における定在波効果の影響が無視できない。そのため、被加工膜とフォトレジストとの間に反射防止膜を介在させて、光源からの入射波と反射波とを相殺することにより低反射化を実現させる方法が、広く利用されている。
【０００４】
反射防止膜の材料としては、ＳｉＯＮ膜，ＳｉＮ膜，ＴｉＮ膜のようにプラズマＣＶＤやスパッター技術により成膜する無機系反射防止膜と、有機溶媒に熱硬化剤や光吸収材料を混入させた有機反射防止膜（以下、有機ＢＡＲＣ）が使用されている。
【０００５】
有機ＢＡＲＣは、その材料を露光設備における塗布型の現像装置に搭載できるので、反射防止膜を形成するにあたっての設備コストやスループットの面で有利である。しかしながら、有機ＢＡＲＣを使用する際にレジスト除去部に発生する欠陥が問題となっている。この欠陥について説明する。
【０００６】
図４（ａ）〜（ｄ）は、従来のフォトレジストの現像処理の過程を示す主要部の断面図である。露光によりフォトレジスト４に回路パターンの潜像が形成された後の現像処理における過程を示している。
【０００７】
スピンチャック７により固定された半導体基板１の被エッチング膜２上に、有機ＢＡＲＣ３から成る下層、その上にフォトレジスト４が設けられている。まず、半導体基板１を回転しながら、アルカリ性の現像液５を現像液ノズル６からフォトレジスト４へ吐出する（図４（ａ））。現像が進むとフォトレジスト４が溶解して（図４（ｂ））、レジストパターンが形成される。半導体基板１を回転しながら、リンス液ノズル１０から純水を吐出して、現像を止める（図４（ｃ））。
【０００８】
ここで、フォトレジスト４が溶解する過程では、現像液５とフォトレジスト４が反応して、高分子成分コロイドが形成されゲル化し、再固体化した反応生成物９が形成される（図４（ｂ））。通常、反応生成物９は、図４（ｃ）に示すように、純水８を用いた洗浄にて、半導体基板１から除去され、欠陥を引き起こすものにはならない。しかし、フォトレジスト４の下層に有機ＢＡＲＣ３が用いられている場合、有機ＢＡＲＣ３と反応生成物９との密着性が強く除去できず、図４（ｄ）に示すように、有機ＢＡＲＣ上の残留する。そのため、現像処理後の工程で行われるエッチングのマスク材となり、半導体装置の特性異常による歩留り低下の要因となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１８２８２６号公報
【特許文献２】特開２００５−２１００５９号公報
【特許文献３】特開２００５−２３６１０６号公報
【特許文献４】特開２００４−３３５６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、半導体基板１上に残留した反応生成物９を除去するために、純水によるリンスを１０時間程度延長すると効果はある。しかしながら、リンスの延長は、スループットが長くなることによる生産性の悪化や、フォトレジスト４で形成さレジストパターンの倒壊を招く要因になっている。また、現像後のエッチング工程における有機ＢＡＲＣ３のエッチングの時間延長も効果がある。しかし、同じく有機膜であるフォトレジスト４とのエッチングスピードが等価であるため、有機ＢＡＲＣ３のエッチングの時間延長すると、被エッチング膜２のエッチング時にレジストパターンは、無くなる、あるいは形状が悪化する。これにより、例えば配線等である被エッチング膜２の形状異常や、不純物注入不足による特性異常が引き起こされ、半導体装置の特性異常の原因となる。
【００１１】
また、例えば、現像液の滴下及び純水による洗浄を複数回行うものがあるが（例えば特許文献１，２）、従来の技術において、反応生成物９を適切に効果的に除去できるものはない。
【００１２】
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、有機反射防止膜上のフォトレジストのリソグラフィー工程において、フォトレジストと現像液との反応で生じる反応生成物を、短時間でレジストパターンを損傷することなく適切に除去する方法等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記課題を解決するために、半導体基板上の有機材料からなる下層の上に形成されたフォトレジストに、露光処理及び現像処理を行ってレジストパターンを形成する半導体装置の製造方法において、前記現像処理は、現像液を用いた現像及び現像液の除去を行う第１工程と、当該第１工程の後に、現像液を用いた現像及び現像液の除去を行う第２工程と、を含み、前記第２の工程によって、上記レジストパターンを形成することを特徴としている。
【００１４】
上記方法によると、第１工程により、レジストパターンとなる部分以外のフォトレジストの大部分を取り除くことができる。そして、第２工程により、有機材料に付着されるフォトレジストと現像液との反応で生じた反応生成物を含む、レジストパターンとなる部分部の微細な不要部分を取り除くことができ、線幅を安定させて、レジストパターンを形成することができる。
【００１５】
このように、現像液を用いた現像及び現像液の除去を、第１工程と第２工程とで２回行い、それぞれの工程での条件を適宜調整することで、短時間で、半導体装置の回路の寸法制御に不可欠である有機材料（有機反射防止膜）上のフォトレジストからなるレジストパターンを、高精細に形成することができる。また、レジストパターンを高精細に形成できるため、レジストパターン形成後の加工における形状異常を抑止することができる。よって、現像処理後のパターン精度が向上する。
【００１６】
よって、上記方法によると、フォトレジストと現像液との反応で生じる反応生成物を、短時間でレジストパターンを損傷することなく適切に除去することができる。引いては、特性異常が抑制された高性能の半導体装置を、生産能力を落とさず、歩留まりよく製造することができる。
【００１７】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記方法に加え、前記第１工程での現像時間は、前記フォトレジストの溶解が開始されてから溶解が当該フォトレジストと前記有機材料との界面に到達するまでの時間である到達時間に、当該到達時間の−５０％から１００％の範囲であるオーバー時間を、加えた時間であってもよい。
【００１８】
現像時間が多いとフォトレジストの溶解が進み過ぎ、精度のよいレジストパターンが形成できない。反対に現像時間が足りなくても、精度のよいレジストパターンを形成できない。しかし、上記方法によると、第１工程での現像時間が、上記到達時間に、到達時間の−５０％から１００％の範囲であるオーバー時間を、加えた時間であるため、過不足の少ない現像を行うことができる。よって、精度のよいレジストパターンを形成することができる。
【００１９】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記方法に加え、前記第１工程での前記現像液の除去を、前記半導体基板を５００ｒｐｍ以上の回転数で回転させながら前記フォトレジスト上に純水を１０秒以上吐出することで行ってもよい。
【００２０】
上記方法によると、現像液の除去を、半導体基板を５００ｒｐｍ以上の回転数で回転させながらフォトレジスト上に純水を１０秒以上吐出することで、純水を半導体基板全体に満遍なく行渡らせることができ、効果的に現像液による溶解を止めることができる。そのため、効果的に第１工程での現像を行うことができ、反応生成物に起因する不具合の抑制に寄与できる。
【００２１】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記方法に加え、第１工程での現像では、前記半導体基板を１０００ｒｐｍ以上の回転数で回転させながら前記フォトレジスト上に前記現像液を吐出し、その後、前記現像液が前記フォトレジスト上に保持される回転数以下で前記半導体基板を回転させる、あるいは回転を停止させてもよい。
【００２２】
上記方法によると、１０００ｒｐｍ以上の回転数で回転させながらフォトレジスト上に現像液を吐出することで、現像液をフォトレジスト上に満遍なく行渡らせることができる。その後回転数を下げる、または回転を停止することで、現像を進行させる。そのため、効果的に第１工程での現像を行うことができ、反応生成物に起因する不具合の抑制に寄与できる。
【００２３】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記方法に加え、前記第２工程での前記現像液の除去を、前記半導体基板を５００ｒｐｍ以上の回転数で回転させながら前記フォトレジスト上に純水を３０秒以上吐出することで行ってもよい。この条件にて第２工程での現像液の除去を行うのが、反応生成物を、短時間でレジストパターンを損傷することなく除去するのに好ましい。
【００２４】
また、本発明に係る現像装置は、上記課題を解決するために、当該フォトレジストを現像する現像装置において、現像液を吐出する現像液ノズルと、前記現像液ノズルを前記フォトレジスト上に移動させる移動アームと、前記現像液を除去するためのリンス液を吐出するリンス液ノズルと、を備え、前記リンス液ノズルは、前記移動アームに設置され、前記現像液ノズルと共に前記フォトレジスト上に移動されることを特徴としている。
【００２５】
フォトレジストと現像液との反応で生じる反応生成物を除去するには、現像液を用いた現像及び現像液の除去を、２回行うことが効果的であり、現像と現像液の除去の時間制御を細かく行うのが好ましい。そこで、上記構成によれば、現像液ノズル移動アームにて、現像液ノズルとリンス液ノズルとを共にフォトレジスト上に移動できるため、現像後のリンス液による洗浄をすばやく行う、つまり現像時間を細かく制御できる。よって、上記構成によると、本発明に係る半導体装置の製造方法に用いることのできる現像装置を提供することができる。つまり、上記構成の現像装置を用いることで、フォトレジストと現像液との反応で生じる反応生成物を、短時間でレジストパターンを損傷することなく適切に除去することができる。
【００２６】
本発明に係る半導体装置は、上記本発明に係る半導体装置の製造方法によって製造されたことを特徴としている。
【００２７】
上記構成によると、特性異常が抑制された高性能の半導体装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の半導体装置の製造方法では、以上のように、前記現像処理は、現像液を用いた現像及び現像液の除去を行う第１工程と、当該第１工程の後に、現像液を用いた現像及び現像液の除去を行う第２工程と、を含み、前記第２の工程によって、上記レジストパターンを形成する。
【００２９】
上記方法によると、第１工程により、レジストパターンとなる部分以外のフォトレジストの大部分を取り除くことができる。そして、第２工程により、有機材料に付着されるフォトレジストと現像液との反応で生じた反応生成物を含む、レジストパターンとなる部分部の微細な不要部分を取り除くことができ、線幅を安定させて、レジストパターンを形成することができる。
【００３０】
このように、現像液を用いた現像及び現像液の除去を、第１工程と第２工程とで２回行い、それぞれの工程での条件を適宜調整することで、短時間で、半導体装置の回路の寸法制御に不可欠である有機材料上のフォトレジストからなるレジストパターンを、高精細に形成することができる。また、レジストパターンを高精細に形成できるため、レジストパターン形成後の加工における形状異常を抑止することができる。よって、現像処理後のパターン精度が向上する。
【００３１】
よって、上記方法によると、フォトレジストと現像液との反応で生じる反応生成物を、短時間でレジストパターンを損傷することなく適切に除去することができる。引いては、特性異常が抑制された高性能の半導体装置を、生産能力を落とさず、歩留まりよく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態の半導体装置の製造方法の各工程を示すフローチャートである。
【図２】（ａ）は、本実施形態の現像装置の概略を示す平面図であり、（ｂ）は、本実施形態の現像装置の有する現像液移動アームおよび各ノズルの概略を示す断面図である。
【図３】（ａ）は、レジストパターンのスペース幅と欠陥数との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、現像時間と、反応生成物９が起因となる欠陥数の関係を示すグラフであり、（ｃ）は、現像時間のオーバー量と欠陥数の関係を示すグラフであり、（ｄ）は、液もり時の半導体基板の回転数と欠陥数の関係を示すグラフであり、（ｅ）半導体基板の回転数を変化させた場合の、純水の吐出時間と欠陥数との関係を示すグラフである。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、従来のフォトレジストの現像処理の過程を示す主要部の断面図である。
【図５】従来の現像装置の概略を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の実施形態について図１〜図４に基づいて説明すれば以下の通りである。
【００３４】
（半導体装置の製造方法）
本実施形態の半導体装置の製造方法における現像処理フローを図１に示す。ＳｉやＧａＡｓ等からなる半導体基板１上に、有機ＢＡＲＣ（有機材料）３を下層にして形成されたフォトレジスト４の、露光処理後、まず、ステップ１（Ｓ１）では、フォトレジスト４上に現像液を塗布する現像液もりを行う（図４（ａ）参照）。Ｓ１は１回目の現像液もりである。
【００３５】
次に、Ｓ２では、現像液５をフォトレジスト４上に保持させて現像を行う（図４（ｂ）参照）。Ｓ２は、１回目の現像である。そしてＳ３では、フォトレジスト４上の現像液５をリンス液を用いて除去する。リンス液には純水８を用いるのが好ましい。Ｓ３は１回目の現像液除去である。これら、Ｓ１からＳ３の処理を第１工程とする。
【００３６】
第１工程の後、Ｓ４で、さらにフォトレジスト４上に、現像液を塗布する現像液もりを行う。Ｓ４は２回目の現像液もりである。そして、Ｓ５で現像を行い、Ｓ６で現像液５をリンス液を用いて除去する。リンス液には純水８を用いるのが好ましい。Ｓ５は２回目の現像であり、Ｓ６は２回目の現像液除去である。これら、Ｓ４からＳ６の処理を第２工程とする。第２工程の後、Ｓ７で半導体基板１を回転して乾燥させる。
【００３７】
このように、本実施形態では、現像液を用いた現像（Ｓ１及びＳ２）及び現像液除去（Ｓ３）を行う第１工程と、第１工程の後に、現像液を用いた現像（Ｓ１及びＳ５）及び現像液除去（Ｓ６）を行う第２工程と、を含んでいる。
【００３８】
ここで、フォトレジストは、ポジ型あるいはネガ型どちらであってもよい。また、例えば、ＫｒＦエキシマレーザ用フォトレジストであっても、ＡｒＦエキシマレーザ用フォトレジストであってよい。露光光源に応じたものを用意すればよい。
【００３９】
有機ＢＡＲＣは、現像液に溶解しない性質であり、有機溶媒に熱硬化剤や光吸収材料を混入させて形成されている。
【００４０】
ここで、第１工程で用いる現像液と第２工程で用いる現像液は、同じアルカリ性現像液で、同じ温度で用いるのがよい。ただし、異なるアルカリ性現像液を用いてもよい。
【００４１】
本実施形態では、第１工程により、レジストパターンになる部分以外のフォトレジスト４の大部分を取り除くことができる。そして、第２工程により、有機ＢＡＲＣ３に付着されるフォトレジスト４と現像液５との反応で生じた反応生成物９を含む、レジストパターンにおける微細な不要部分を取り除くことができ、線幅を安定させて、レジストパターンを形成することができる。なお、従来は現像及び現像液除去（純水洗浄）は１回行って、レジストパターンを形成していた。
【００４２】
上記のように、本実施形態では、現像液５を用いた現像及び現像液５の除去を、第１工程と第２工程とで２回行うことにより、短時間で、半導体装置の回路の寸法制御に不可欠である有機ＢＡＲＣ３上のフォトレジスト４からなるレジストパターンを、高精細に形成することができる。また、フォトレジスト４を高精細に形成できるため、レジストパターン形成後の加工における形状異常を抑止することができる。よって、現像処理後のパターン精度が向上する。
【００４３】
よって、本実施形態の半導体装置の製造方法によると、フォトレジスト４と現像液５との反応で生じる反応生成物９を、短時間でレジストパターンを損傷することなく適切に除去することができる。引いては、特性異常が抑制された高性能の半導体装置を、生産能力を落とさず、歩留まりよく製造することができる。
【００４４】
また、後述の実施例から分かるように、第１工程での現像時間、つまり、Ｓ１およびＳ２に要する時間は、現像液５の液もりを行うことでフォトレジスト４の溶解が開始されてから、溶解がフォトレジスト４と有機ＢＡＲＣ３との界面に到達するまでの時間である到達時間に、到達時間の−５０％から１００％の範囲であるオーバー時間を、加えた時間であるのが好ましい。
【００４５】
現像時間が多いとフォトレジスト４の溶解が進み過ぎ、精度のよいレジストパターンが形成できない。反対に現像時間が足りなくても、精度のよいレジストパターンを形成できない。しかし、第１工程での現像時間が、到達時間に、到達時間の−５０％から１００％の範囲であるオーバー時間を、加えた時間であると、過不足の少ない現像を行うことができる。よって、精度のよいレジストパターンを形成することができる。
【００４６】
また、後述の実施例から分かるように、第１工程での現像液５の除去（Ｓ３）を、半導体基板１を５００ｒｐｍ以上の回転数で回転させながらフォトレジスト４上に純水を１０秒以上吐出することで行うのが好ましい。
【００４７】
Ｓ３をこのように行うことで、純水を半導体基板１全体に満遍なく行渡らせることができ、効果的に現像液５による現像（溶解）を止めることができる。そのため、効果的に１回目の現像を行うことができ、反応生成物９に起因する不具合の抑制に寄与できる。
【００４８】
また、後述の実施例から分かるように、第１工程では、Ｓ１において、半導体基板１を１０００ｒｐｍ以上の回転数で回転させながらフォトレジスト４上に現像液５を吐出し、その後、０．５秒から２秒の間、半導体基板１を３０ｒｐｍから２００ｒｐｍの回転数で回転させながらフォトレジスト４上に現像液５を吐出するのが好ましい。Ｓ２では、現像液５がフォトレジスト４上に保持される回転数以下で半導体基板１を回転（あるいは回転を停止）するのが好ましい。Ｓ１を上記のように行うことで、現像液５をフォトレジスト４上に満遍なく行渡らせることができる。そして、Ｓ２では回転数を下げる、または回転を停止することで、現像を進行させる。そのため、効果的に第１工程での現像を行うことができ、反応生成物９に起因する不具合の抑制に寄与できる。
【００４９】
第１工程および第２工程での総現像時間は３０秒以上が望ましい。この総現像時間であると線幅制御を好適に行うことができる。現像時間とは、本実施形態では、液もりの開始から現像液５の除去（純水洗浄）の開始直前までの時間を指す。よって、上記総現像時間とは、Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ４＋Ｓ５に要する時間である。
【００５０】
また、第２工程での現像時の回転数は５００ｒｐｍが好ましい。また、第２工程での純水リンスの時間は、例えば、回転数５００ｒｐｍで、６０秒以上行えば、反応生成物９が好適に除去できる。
【００５１】
また後述の実施例から分かるように、Ｓ４では、半導体基板１を、６０ｒｐｍ以上の回転数で回転させながら、例えば１秒（０．７秒でもよい）前記フォトレジスト４上に現像液５を吐出するのが好ましい。そして、Ｓ５では、現像液５がフォトレジスト４上に保持される回転数以下で半導体基板１を回転させる、あるいは回転を停止させるのが好ましい。さらに、Ｓ６の、現像液の除去を、半導体基板１を５００ｒｐｍ以上の回転数で回転させながらフォトレジスト４上に純水を３０秒以上吐出するのが好ましい。これらの条件にて第２工程（Ｓ４〜Ｓ６）を行うのが、反応生成物を、短時間でレジストパターンを損傷することなく除去するのに好ましい。
【００５２】
本実施形態の半導体装置の製造方法により製造された半導体装置は、高精細のレジストパターンを用いて形成されるため、特性異常が抑制された高性能の半導体装置となる。
【００５３】
（現像装置の構成）
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法で用いる現像装置の構成について説明する。
【００５４】
図２（ａ）に示すように、本実施形態の現像装置２０は、現像液を吐出する現像液ノズル６と、現像液を洗浄するリンス液を吐出するリンス液ノズル１６とが、同じ現像液ノズル移動アーム１５に設置され、共に、現像液ノズル移動アーム１５によって半導体基板１２（半導体基板１）上に移動される。なお、現像液ノズル移動アーム１５の固定位置（半導体基板１２上に移動する前の位置）には、図２（ｂ）に示すように、各液体のドレインである現像液ドレイン部１７、リンスドレイン部１８が備えられている。
【００５５】
また、現像装置２０は、半導体基板１２の下に設置され、排出液を受け取る現像処理カップ１１を有している。現像処理カップ１１内で、半導体基板１２は、スピンチャックにより回転可能に固定される。スピンチャックは、回転軸、そして回転軸を回転させるモータに接続されている。制御部によりこのモータを制御して、回転軸の回転数、すなわち、半導体基板１２の回転数を調整できるようになっている。
【００５６】
先に記したように本実施形態の現像処理（Ｓ１〜Ｓ６）を実現するためには１回目の現
像と現像に用いた現像液を除去する為の純水洗浄の時間制御が必須である。それは、微細化に伴うレジスト性能向上やレジストの薄膜化により、１回目の現像時間は数秒程度となる場合があるからである。ここで、従来の現像装置３０では、図５に示すように、現像液ノズル６とリンス液ノズル１０とを個々の移動アーム（現像液ノズル移動アーム１５およびリンス液ノズル移動アーム１３）で制御し、お互い干渉しないように半導体基板上で各液体を吐出していた。そのため、数秒間隔での純水処理が機構上困難である。
【００５７】
しかしながら、本実施形態の現像装置２０では、現像液ノズル６とリンス液ノズル１６とは、同じ現像液ノズル移動アーム１５に設置されている。よって、現像液ノズル移動アーム１５にて、現像液ノズル６とリンス液ノズル１６とを共に半導体基板１２のフォトレジスト上に移動させることができる。つまり、リンス液ノズルの移動時間を短縮できる。よって、現像後のリンス液による洗浄をすばやく行う、つまり現像時間を細かく制御することができる。従って、現像装置２０を用いることで、フォトレジスト４と現像液５との反応で生じる反応生成物９を、短時間でレジストパターンを損傷することなく適切に除去することができる。
【００５８】
（実施例および比較例）
以下の各実施例および各比較例では、露光光源にＫｒＦエキシマレーザ（２４９ｎｍ）、フォトレジスト４の材料は、アセタール系ポジ型レジストを使用した。現像液５はテトラメチルアンモニウム水溶液（ＴＭＡＨ）を使用し、０．３５μｍの配線加工を行った。
【００５９】
（比較例１）
図３（ａ）は、現像液を用いた現像及び現像液の除去を１回のみ行った場合の、レジストパターンのスペース幅と、反応生成物９が起因となる欠陥の個数（欠陥数）と、の関係を示すグラフである。この場合、液もりは、半導体基板１の回転数６０ｒｐｍで、１秒間行い、現像は、半導体基板１の回転数０ｒｐｍ、オーバー現像時間は５２秒間にて行った。その後、現像液の除去は、半導体基板１の回転数５００ｒｐｍで、純水を６０秒吐出して行った。
【００６０】
図３（ａ）から、レジスト除去面積の大きい、粗パターンで欠陥数が多くなっているのが分かる。
【００６１】
（比較例２）
図３（ｂ）は、現像液を用いた現像及び現像液の除去を１回のみ行った場合の、現像時間と、反応生成物９が起因となる欠陥数と、の関係を示すグラフである。液盛りにおける条件および現像液の除去における条件は、上記比較例１と同様である。
【００６２】
図３（ｂ）から、現像時間が長いほど欠陥数が増えており反応生成物９の沈下が進んでいるのが分かる。他方で、レジストパターンの線幅安定性や、溶解不足による欠陥発生を抑えるためには一般的に３０秒以上の現像が必要となる。そのため、本発明に係る半導体装置の製造方法の効果を評価するにあたり、以下の実施例では、１回目と２回目の現像時間は総計で６０秒に固定した。そして、評価するパターンはライン幅が０．３５μｍ、スペース幅は３５０μｍとした。
【００６３】
以下の実施例では、１回目の現像液を用いた現像及び現像液の除去の後に、２回目の現像液を用いた現像及び現像液の除去を行った。
【００６４】
（実施例１）
図３（ｃ）は、現像時間のオーバー量と、反応生成物９が起因となる欠陥数と、の関係を示すグラフである。Ｘ軸は、露光部のレジストが１回目の現像（Ｓ２）により、フォトレジスト４の溶解が開始されてから溶解がフォトレジスト４と有機ＢＡＲＣ３との界面に到達するまでの到達時間に対する、オーバー量（％）である。つまり、到達時間では、オーバー量が０％となる。図３（ｃ）のグラフにおいて、Ｘ軸のオーバー量が５０％での現像時間は、到達時間に到達時間の５０％の時間（オーバー時間）を加えた時間になる。つまり、到達時間が１０秒である場合、図３（ｃ）のＸ軸のオーバー量が１００％での現像時間は、１０＋１０×１００％＝２０秒である。また、Ｘ軸のオーバー量が−５０％（アンダー量が５０％と言い換えることができる）での現像時間は、１０＋１０×（−５０％）＝５秒である。
【００６５】
図３（ｃ）から、１回目の現像における現像時間は、到達時間に、当該到達時間の−５０％から１００％の範囲であるオーバー時間を、加えた時間とすることが効果的であることがわかる。つまり、到達時間に上記範囲のオーバー時間を加えた時間に、１回目の現像液の除去（Ｓ３）を開始することが効果的であることが分かる。
【００６６】
なお、本実施例１では、１回目の液盛り（Ｓ１）では、半導体基板１の回転数６０ｒｐｍで、１秒、現像液５の吐出を行った後、半導体基板１の回転数６０ｒｐｍで、０，７秒、現像液５の吐出を行った。その後、１回目の現像（Ｓ２）は、半導体基板１の回転数０ｒｐｍにて行った。また、１回目の純水よるリンス時間は１０秒、処理時回転数は１０００ｒｐｍを適用した。なお、本実施例１におけるオーバー現像量０％は８秒であった。
【００６７】
また、２回目の液盛りは、半導体基板１の回転数６０ｒｐｍで、１秒間行い、２回目の現像は、半導体基板１の回転数０ｒｐｍで、現像時間は、１回目の現像との総現像時間が６０秒となるように、行った。また、２回目の現像液の除去は、半導体基板１の回転数５００ｒｐｍで、純水を３０秒吐出して行った。
【００６８】
（実施例２）
図３（ｄ）は、１回目の液もり（Ｓ１）時の半導体基板１の回転数と、反応生成物９が起因となる欠陥数の関係を示す図である。１回目の現像の液もりは、約１秒前後、現像液を吐出させながら回転し、その後に静止あるいは半導体基板１上に現像液５が保持できる程度の低回転で現像を進行させた。
【００６９】
図３（ｄ）から、回転数を上げることにより、反応生成物９を含む溶解溶液が除去され欠陥数の低下に寄与していることが分かる。
【００７０】
本実施例２では、１回目のオーバー現像時間は１００％、１回目のリンス処理時間は１０秒、処理回転数は１０００ｒｐｍを適用した。その他の条件は、上記実施例１と同様とした。また、２回目の液盛り、現像、現像液の除去、における条件は、上記実施例１と同様とした。
【００７１】
（実施例３）
図３（ｅ）は、１回目の現像液の除去（Ｓ３）での、半導体基板１の回転数、純水の吐出時間（洗浄時間、リンス時間）と、反応生成物９が起因となる欠陥数との関係を示すグラフである。図３（ｅ）より回転数は５００ｒｐｍ以上、純水の吐出時間は１０秒以上で安定していることが分かる。なお、本実施例３は、１回目の液もり時の回転数は１０００ｒｐｍ、１回目のオーバー現像時間は１００％の条件を適用した。その他の条件は、上記実施例１と同様とした。
【００７２】
また、２回目の液もり、現像、現像液の除去、における条件は、上記実施例１と同様とした。
【００７３】
上記実施例１〜３で用いた純水の吐出量は、１Ｌ／ｍｉｎの設定とした。定性的には多い方が有利であるが、レジストパターンの倒壊が懸念されることから、限定はされないが、例えば、０．８〜１．２Ｌ／ｍｉｎが好ましい。
【００７４】
（実施例４）
図３（ｆ）は、２回目の現像液の除去（Ｓ６）での、半導体基板１の回転数、純水の吐出時間（洗浄時間、リンス時間）と、反応生成物９が起因となる欠陥数との関係を示すグラフである。図３（ｆ）より回転数は５００ｒｐｍ以上、純水の吐出時間は３０秒以上であると効果が高い（欠陥が減る）ことが分かる。
【００７５】
本実施例４では、１回目の現像ではオーバー量１００％とした。これ以外の、１回目の液盛り、現像、現像液の除去の条件は、上記実施例１の条件と同様にした。
【００７６】
また、２回目の液盛り、現像、現像液の除去の条件は、２回目の純水の吐出時間と回転数以外は、上記実施例１と同様とした。
【００７７】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、フォトレジストに露光処理及び現像処理を行ってレジストパターンを形成する半導体装置の製造方法に有用である。
【符号の説明】
【００７９】
１    半導体基板
２    被エッチング膜
３    有機反射防止膜（有機ＢＡＲＣ，有機材料）
４    フォトレジスト
５    現像液
６    現像液ノズル
７    スピンチャック
８    純水
９    反応生成物
１０  リンス液ノズル
１１  処理カップ
１２  半導体基板
１３  リンス液ノズル移動アーム
１５  現像液ノズル移動アーム（移動アーム）
１６  リンス液ノズル（リンス液ノズル）
１７  現像液ドレイン部
１８  リンスドレイン部
【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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