JP3912920B2

JP3912920B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP3912920B2
Application number: JP35130898A
Authority: JP
Inventors: 茂宏後藤; 晶子田中; 修玉田; 実信松永
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1998-12-10
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2018-12-10
Also published as: JP2000173906A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハや液晶表示器用のガラス基板、フォトマスク用のガラス基板、光ディスク用の基板などの基板に現像液を液盛りするために基板に現像液を供給する現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の現像装置として、例えば、図５に示すような装置がある。
図５に示す現像装置は、基板Ｗを水平姿勢で保持して鉛直方向の軸芯Ｊ周りで回転させるスピンチャック１や、所定の現像液供給位置に位置されて側方に設けられた多数の吐出孔１０１から基板Ｗに現像液Ｑを供給する現像液供給ノズル１００を備えている。
【０００３】
この従来装置による基板Ｗへの現像液Ｑの液盛りは以下のようにして行われる。すなわち、基板Ｗの中心を軸芯Ｊに一致させて基板Ｗがスピンチャック１に保持されると、その基板Ｗの上方であって、基板Ｗの中心（軸芯Ｊ）から若干ずれた所定の現像液供給位置に現像液供給ノズル１００が位置される。そして、スピンチャック１によって基板Ｗをその中心（軸芯Ｊ）周りで回転させながら、現像液供給位置に位置した現像液供給ノズル１００の側方の吐出孔１０１から現像液Ｑが基板Ｗに供給される。これにより、基板Ｗに供給された現像液Ｑは、基板Ｗの回転に伴う遠心力によって基板Ｗの全面にひろげられて基板Ｗに現像液Ｑが液盛りされる。
【０００４】
基板Ｗへの現像液Ｑの液盛りが完了すると、スピンチャック１による基板Ｗの回転が停止されて、所定の現像時間の間、基板Ｗは静止される。この間に現像処理が進行して、基板Ｗに塗布されたフォトレジスト膜に対して露光されて焼き付けられたパターンが得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
近年、パターンの微細化に伴ってフォトレジストの種類が多様化しており、その中には、現像液Ｑとの密着性が悪い疎水性のフォトレジストも存在する。このような疎水性のフォトレジストが塗布された基板Ｗに対して、従来装置を用いて従来方法で現像液Ｑを供給して液盛りした場合、従来方法では、単に基板Ｗの回転に伴う遠心力で基板Ｗの全面（に塗布されたフォトレジスト膜上）に現像液Ｑをひろげているだけであるので、現像液Ｑとフォトレジスト膜との密着度が弱く、フォトレジスト膜上で現像液Ｑが弾かれて液盛りされない箇所が発生し、基板Ｗの全面で現像処理を均一に行えないという問題が発生している。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、基板全面に現像液を液盛りして現像処理を均一に行うことができる現像装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、基板に現像液を供給して基板に現像液を液盛りし、現像処理を行う現像装置であって、基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段に保持された基板に対向する対向面を備えた対向部材と、前記対向部材と前記基板保持手段に保持された基板との間に現像液を供給する現像液供給手段と、前記対向部材と前記基板保持手段に保持された基板とを近接させて、その間に前記現像液供給手段によって供給される現像液を介在させた状態で前記対向部材と基板とを相対変位させる相対変位手段とを備え、前記対向部材は、多数の中空糸状ファイバーを束ねてなり、基板に対向する対向面を備えるとともに、前記束ねられた中空糸状ファイバーの側方から減圧吸引される多孔質材を含み、前記現像液供給手段は、前記多孔質材を通して前記対向部材と前記基板保持手段に保持された基板との間に現像液を供給することを特徴とするものである。
【０００８】
（削除）
【０００９】
（削除）
【００１０】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の現像装置において、前記相対変位手段は、前記基板保持手段に保持された基板をその中心周りで回転させながら、前記対向部材を前記基板保持手段に保持された基板の周縁と中心との間で移動させることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２に記載の現像装置において、前記相対変位手段は、基板に対して前記対向部材を回転させることを特徴とするものである。
【００１２】
【作用】
請求項１に記載の発明に係る現像液供給装置によれば、基板に対向する対向面を備えた対向部材と、基板とを近接させて、その間に現像液を介在させた状態で対向部材と基板とを相対変位させて基板に現像液を供給して基板に現像液を液盛りする。これにより、対向部材の対向面全体で広い面積にわたって基板（に塗布されたフォトレジスト膜）に現像液を擦り付けるようにして現像液を供給することができ、その供給過程で、基板（に塗布されたフォトレジスト膜）に現像液が強制的に密着させられる。従って、疎水性のフォトレジストが塗布された基板に対して現像液を供給して液盛りする場合でも、フォトレジスト膜上で現像液が弾かれることを抑制することができ、基板全面に現像液を液盛りすることができる。
【００１３】
（削除）
【００１４】
すなわち、相対変位手段によって、基板保持手段に保持された基板に対向する対向面を備えた対向部材と、基板保持手段に保持された基板とを近接させて、その間に現像液供給手段によって供給される現像液を介在させた状態で対向部材と基板とを相対変位させて基板に現像液を供給して基板に現像液を液盛りする。
【００１５】
さらに、現像液供給手段は、対向部材に設けられた多数の中空糸状ファイバーを束ねてなる多孔質材を通して対向部材と、基板保持手段に保持された基板との間に現像液を供給する。これにより、対向部材と基板保持手段に保持された基板との間に現像液を均一な流速分布で均等に供給することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明に係る現像装置によれば、相対変位手段は、少なくとも基板保持手段に保持された基板をその中心周りで回転させながら、対向部材を基板保持手段に保持された基板の周縁と中心との間で移動させる。基板の周縁と中心との間の対向部材の移動は複数回行ってもよい。これにより、基板よりも小さい対向部材（対向面）であっても、基板全面に隈なく対向部材（対向面）を近接対向させて現像液を供給することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明に係る現像装置によれば、相対変位手段は、対向面と基板との相対変位として、少なくとも基板に対して対向部材を回転させる。これにより、対向部材と基板との間の現像液をより強く基板（詳しくは、基板に塗布されたフォトレジスト膜）に擦り付けことができ、基板と現像液とをより強固に密着させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る現像装置の全体構成を示す平面図であり、図２はその要部の縦断面図、図３は実施例装置に備えた現像液供給ノズルの拡大縦断面図である。
【００１９】
図２に示すように、この実施例装置は、基板Ｗを水平姿勢で保持する基板保持手段に相当するスピンチャック１を備えている。このスピンチャック１は、図示しない真空ラインにつながっていて基板Ｗを真空吸着保持する基板保持台２を有する。また、基板保持台２は、回転軸３を介して電動モーター４に連動連結されていて、電動モーター４の回転駆動によって、基板Ｗを保持した状態で鉛直方向の軸芯Ｊ周りで回転可能に構成されている。基板Ｗはその中心が軸芯Ｊに一致されて基板保持台２に保持されることで、スピンチャック１とともに基板Ｗをその中心周りで回転させることができるようになっている。
【００２０】
スピンチャック１およびそれによって保持された基板Ｗの周囲にはカップ５が配備されている。このカップ５は、図示しない昇降機構によって昇降可能に構成されている。基板Ｗの搬入搬出の際には、カップ５は下降されて、スピンチャック１の基板保持台２がカップ５の上方に突出され、スピンチャック１（基板保持台２）と図示しない基板搬送機構の基板搬送アームとの間での基板Ｗの受渡しが許容される。また、後述するように、基板Ｗが回転される際には、カップ５が上昇されて、スピンチャック１およびそれに保持された基板Ｗの周囲にカップ５を配置させ、回転に伴って基板Ｗから周囲に飛散される現像液などを受け止めて回収するようになっている。
【００２１】
カップ５の一方の側部には、アーム駆動機構１０によって鉛直方向の軸芯Ｓを支点として揺動可能に、かつ、昇降可能に支持アーム１１が配設されている。この支持アーム１１の先端部には支軸１２が回転可能に垂設され、この支軸１２の下端部に後述する現像液供給ノズル２０が支軸１２と一体回転可能に連結されている。支持アーム１１を軸芯Ｓの周りに揺動させることで、現像液供給ノズル２０を平面視で図１のＲ１方向に沿って移動させることができ、現像液供給ノズル２０を、スピンチャック１に保持された基板Ｗの周縁と中心との間で移動させることができるようになっている。
【００２２】
また、支持アーム１１には、電動モーター１３が設けられ、この電動モーター１３と支軸１２とが図示しないベルト伝動機構などを介して連動連結されていて、電動モーター１３の回転駆動によって、支軸１２とともに現像液供給ノズル２０が鉛直方向の軸芯Ｔ周りで回転可能に構成され、スピンチャック１に保持された基板Ｗに対して現像液供給ノズル２０を回転（自転）させることができるようになっている。カップ５の支持アーム１１側の側部には、待機中の現像液供給ノズル２０を待機させるための待機ポット１４も設けられている。
【００２３】
カップ５の他方の側部には、純水などのリンス液を供給するリンス液供給ノズル１５が、昇降可能で、かつ、支持アーム１６の揺動によって図１のＲ２方向に移動可能に配設されている。
【００２４】
本発明における対向部材に相当する現像液供給ノズル２０は、その底面がスピンチャック１に保持された基板Ｗの上面（フォトレジスト膜が塗布された表面）に対向する対向面２１を備えている。現像液供給ノズル２０内には、その上部に液溜まり部２２が設けられているとともに、その液溜まり部２２の下側に多孔質材２３が配設されている。この多孔質材２３の底面が対向面２１の大部分を構成している。液溜まり部２２には、現像液供給源から支持アーム１１などに内設された供給管（いずれも図示せず）及び支軸１２内に形成された供給路２４を介して現像液Ｑが供給されるようになっている。そして、液溜まり部２２内の現像液Ｑが多孔質材２３を通って対向面２１から吐出されるようになっている。すなわち、本実施例では、対向面２１は現像液Ｑの供給口にもなっていて、この対向面２１から現像液Ｑが滲み出るようにして吐出されるようになっている。
【００２５】
多孔質材２３としては、多孔質材２３の対向面２１から均一な流速分布で現像液Ｑを均等に吐出供給できるものであればよく、例えば、多数の中空糸状のファイバーを束ねたものやポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などを用いることができる。なお、多数の中空糸状のファイバーを束ねた多孔質材２３を用いた場合には、現像液Ｑのろ過が可能で、脱気（現像液Ｑ内の気体を分離）することも可能である。例えば、図２、図３に示すように、多孔質材２３の側方に開放部２５を形成すれば（好ましくは、開放部２５を減圧吸引して）、現像液Ｑから分離された気体を開放部２５から放出することができる。
【００２６】
対向面２１は、例えば、直径５mm〜８０mm程度の円形に形成されるが、対向面２１の形状は円形に限らず、楕円形や正方形、長方形、その他の多角形などで形成してもよい。ただし、対向面２１は、後述する現像液Ｑを基板Ｗ（に塗布されたフォトレジスト膜）に擦り付ける力としてより強い力が得られるように、水平面内で互いに直交する２軸方向の各寸法がそれぞれある程度の大きさを有する周囲に広がりを有する面形状であり、その面積もある程度大きくするように形成している。すなわち、例えば、略線状のような形状の対向面の場合、現像液Ｑを基板Ｗ（に塗布されたフォトレジスト膜）に擦り付けるのに十分な力が得られないので、そのような形状は好ましくない。
【００２７】
なお、本実施例では、現像液供給源や支持アーム１１などに内設された供給管、支軸１２内に形成された供給路２４、液溜まり部２２、多孔質材２３が、本発明における現像液供給手段を構成する。また、電動モーター４、１３、アーム駆動機構１０が、本発明における相対変位手段を構成する。
【００２８】
次に、上記構成を有する実施例装置の動作を説明する。
まず、現像液供給ノズル２０が待機ポット１４内に待機されているとともに、リンス液供給ノズル１５がカップ５の側方に待機され、カップ５が下降されている状態で、図示しない基板搬送機構の基板搬送アームによって搬入されてきた基板Ｗを、その中心を軸芯Ｊと一致させて基板保持台２で受け取って保持する。スピンチャック１（基板保持台２）が基板Ｗを保持し、基板搬送機構の基板搬送アームが退避されると、カップ５が上昇されて、スピンチャック１及びそれによって保持された基板Ｗの周囲にカップ５が配置される。
【００２９】
次に、アーム駆動機構１０によって、支持アーム１１が上昇されて現像液供給ノズル２０が待機ポット１４から引き上げられ、さらに、図１のＲ１方向に沿って反時計方向に所定量移動されて、カップ５の内側であって、スピンチャック１に保持された基板Ｗの周縁の外側の所定の準備位置Ｐ０（図１、図２参照）にまで移動されると、支持アーム１１を下降させて現像液供給ノズル２０を走査高さＳＨに位置させる。この走査高さＳＨは、対向面２１とスピンチャック１に保持された基板Ｗの表面とを近接させ、対向面２１とスピンチャック１に保持された基板Ｗの表面との間に現像液Ｑを介在させた状態で相対変位し得る高さ位置であり、対向面２１とスピンチャック１に保持された基板Ｗの表面との間の間隔Ｂが、０mm＜Ｂ≦１０mm程度の範囲内に納まる高さである。
【００３０】
そして、対向面２１からの現像液Ｑの吐出を開始し、電動モーター４を回転駆動させて基板Ｗをその中心周りに回転させながら、支持アーム１１を軸芯Ｓ周りに揺動させて、走査高さＳＨを維持しながら、現像液供給ノズル２０をスピンチャック１に保持された基板Ｗの周縁と中心との間を所定回数（往復）移動させる。このとき、電動モーター１３を回転駆動させて現像液供給ノズル２０を軸芯Ｔ周りで回転させながら、基板Ｗの周縁と中心との間を移動させてもよい。
【００３１】
以上の動作により、図４に示すように、スピンチャック１に保持された基板Ｗに対向する現像液供給ノズル２０の対向面２１とスピンチャック１に保持された基板Ｗとを近接させて、その間に多孔質材２３を通して順次供給される現像液Ｑを介在させた状態で現像液供給ノズル２０（対向面２１）と基板Ｗとを相対変位させて基板Ｗに現像液Ｑを供給して基板Ｗに現像液Ｑを液盛りすることができる。
【００３２】
このような方法で基板Ｗに現像液Ｑを供給することにより、現像液供給ノズル２０の対向面２１全体で広い面積にわたって基板Ｗ（に塗布されたフォトレジスト膜）に現像液Ｑを擦り付けるようにして現像液Ｑを供給することができ、その供給過程で、基板Ｗ（に塗布されたフォトレジスト膜）に現像液Ｑを強制的に密着させることができる。従って、疎水性のフォトレジストが塗布された基板Ｗに対して現像液Ｑを供給して液盛りする場合でも、フォトレジスト膜上で現像液Ｑが弾かれることを抑制することができ、基板Ｗの全面に現像液Ｑを液盛りすることができる。
【００３３】
また、現像液供給ノズル２０（対向面２１）とスピンチャック１に保持された基板Ｗとの間に、多孔質材２３を通して現像液Ｑを供給するようにしているので、現像液供給ノズル２０（対向面２１）とスピンチャック１に保持された基板Ｗとの間に現像液Ｑを均一な流速分布で均等に供給することができ、現像液Ｑを基板Ｗに擦り付ける力が対向面２１全体で均一になり、現像液Ｑを基板Ｗにムラなく供給することができる。
【００３４】
また、スピンチャック１に保持された基板Ｗをその中心周りで回転させながら、現像液供給ノズル２０（対向面２１）をスピンチャック１に保持された基板Ｗの周縁と中心との間で移動させて、基板Ｗに現像液Ｑを供給するので、基板Ｗよりも小さい現像液供給ノズル２０（対向面２１）であっても基板Ｗの全面に隈なく現像液供給ノズル２０（対向面２１）を近接対向させて現像液Ｑを供給することができる。
【００３５】
さらに、基板Ｗに対して現像液供給ノズル２０を軸芯Ｔ周りで回転させながら基板Ｗに現像液Ｑを供給すれば、現像液供給ノズル２０（対向面２１）と基板Ｗとの間の現像液Ｑをより強く基板Ｗ（詳しくは、基板Ｗに塗布されたフォトレジスト膜）に擦り付けことができ、基板Ｗと現像液Ｑとをより強固に密着させることができ、フォトレジスト膜上で現像液Ｑが弾かれることをより一層抑制することができる。
【００３６】
基板Ｗの全面への現像液Ｑの供給を終えると、アーム駆動機構１０によって現像液供給ノズル２０が、準備位置Ｐ０に戻され、対向面２１からの現像液Ｑの吐出が停止される。その後、アーム駆動機構１０によって、支持アーム１１が上昇され、さらに、待機ポット１４の上方まで現像液供給ノズル２０を移動させると、支持アーム１１を下降させて現像液供給ノズル２０を待機ポット１４内に待機させる。
【００３７】
一方、基板Ｗへ現像液Ｑを液盛りした後は、電動モーター４の回転駆動を停止して、スピンチャック１による基板Ｗの回転が停止され、所定の現像時間の間、基板Ｗは静止される。この間に現像処理が行われる。現像時間が経過すると、電動モーター４を回転駆動して基板Ｗを高速に回転させ、基板Ｗ上の現像液Ｑが振り切られる。その後、リンス液供給ノズル１５を基板Ｗの上方に移動させてそのノズル１５からリンス液を回転中の基板Ｗ上に供給して、基板Ｗ上に残留する現像液Ｑを洗い流すリンス処理が行われる。所定時間リンス処理を行うと、リンス液の供給を停止してリンス液供給ノズル１５をカップ５の外側に戻す。そして、基板Ｗに付着しているリンス液を振り切り乾燥した後、スピンチャック１の回転を停止する。その後、カップ５を下降させ、基板搬送機構の基板搬送アームによって基板Ｗが搬出されて、一連の現像処理を終了する。
【００３８】
以上のようにこの実施例装置によれば、基板Ｗの全体に現像液Ｑを液盛りして、基板Ｗの全面で現像処理を均一に行うことができる。
【００３９】
（削除）
【００４０】
（削除）
【００４１】
（削除）
【００４２】
（削除）
【００４３】
（削除）
【００４４】
また、本発明は、半導体ウエハのような円形基板に限らず、液晶表示器用のガラス基板にも適用することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に記載の発明に係る現像液供給装置によれば、基板に対向する対向面を備えた対向部材と、基板とを近接させて、その間に現像液を介在させた状態で対向部材と基板とを相対変位させて、基板に現像液を供給して基板に現像液を液盛りするので、対向部材の対向面全体で広い面積にわたって基板に現像液を擦り付けるようにして現像液を供給することができ、その供給過程で、基板に現像液を強制的に密着させることができる。従って、疎水性のフォトレジストが塗布された基板に対して現像液を供給して液盛りする場合でも、フォトレジスト膜上で現像液が弾かれることを抑制することができ、基板全面に現像液を液盛りすることができ、基板全面で現像処理を均一に行うことができる。
【００４６】
（削除）
【００４７】
また、請求項１に記載の発明に係る現像装置によれば、現像液供給手段は、対向部材に設けられた多数の中空糸状ファイバーを束ねてなる多孔質材を通して対向部材と基板保持手段に保持された基板との間に現像液を供給するので、対向部材と基板保持手段に保持された基板との間に現像液を均一な流速分布で均等に供給することができ、現像液を基板に擦り付ける力が対向面全体で均一になり、現像液を基板にムラなく供給することができる。
【００４８】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の現像装置において、相対変位手段は、基板保持手段に保持された基板をその中心周りで回転させながら、対向部材を基板保持手段に保持された基板の周縁と中心との間で移動させるので、基板よりも小さい対向部材（対向面）であっても基板全面に隈なく対向部材（対向面）を近接対向させて現像液を供給することができる。
【００４９】
請求項３に記載の発明に係る現像装置によれば、請求項１または２に記載の現像装置において、相対変位手段は、基板に対して対向部材を回転させるので、対向部材と基板との間の現像液をより強く基板に擦り付けことができ、基板と現像液とをより強固に密着させることができ、フォトレジスト膜上で現像液が弾かれることをより一層抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る現像装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】実施例装置の要部の縦断面図である。
【図３】実施例装置に備えた現像液供給ノズルの拡大縦断面図である。
【図４】実施例装置による現像液の供給状態を示す縦断面図である。
【図５】従来装置及び従来方法を示す正面図である。
【符号の説明】
１：スピンチャック
４、１３：電動モーター
１０：アーム駆動機構
２０：現像液供給ノズル
２１、対向面
２２：液溜まり部
２３：多孔質材
２４：供給路
３０、４０、５０：対向部材
３２：吐出口
４３：吐出孔
５１：ノズル
Ｗ：基板
Ｑ：現像液

Claims

基板に現像液を供給して基板に現像液を液盛りし、現像処理を行う現像装置であって、
基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された基板に対向する対向面を備えた対向部材と、
前記対向部材と前記基板保持手段に保持された基板との間に現像液を供給する現像液供給手段と、
前記対向部材と前記基板保持手段に保持された基板とを近接させて、その間に前記現像液供給手段によって供給される現像液を介在させた状態で前記対向部材と基板とを相対変位させる相対変位手段とを備え、
前記対向部材は、多数の中空糸状ファイバーを束ねてなり、基板に対向する対向面を備えるとともに、前記束ねられた中空糸状ファイバーの側方から減圧吸引される多孔質材を含み、
前記現像液供給手段は、前記多孔質材を通して前記対向部材と前記基板保持手段に保持された基板との間に現像液を供給することを特徴とする現像装置。
請求項１に記載の現像装置において、
前記相対変位手段は、前記基板保持手段に保持された基板をその中心周りで回転させながら、前記対向部材を前記基板保持手段に保持された基板の周縁と中心との間で移動させることを特徴とする現像装置。
請求項１または２に記載の現像装置において、
前記相対変位手段は、基板に対して前記対向部材を回転させることを特徴とする現像装置。