CN1262889C - 显影装置及显影方法 - Google Patents

Abstract

一种可缩短厚膜抗蚀剂的显影时间，而且可对大型被处理物进行显影的紧凑的显影装置及显影方法。本发明的显影装置是通过热交换器一边对从显影液供给罐供给的显影液进行温度调节、一边将其供给到显影槽的显影装置，将被处理物纵向保持在上述显影槽内，进行单张处理，并且，边使经过温度调节的显影液在显影装置内循环、边进行显影处理。

Description

显影装置及显影方法

技术领域

本发明涉及显影处理装置及显影处理方法，尤其是涉及将保持一定温度的显影液供应到涂敷有10μm以上厚膜感光性树脂的被处理基板表面上，进行显影处理的显影处理装置及显影方法。

背景技术

众所周知，以往将感光性树脂涂敷在现有半导体板材等被处理基板上，利用影印技术将电路图案复印在感光性树脂上，并将显影液供到图案形成面上，使涂敷抗蚀剂膜的潜影图案显影，于是，在被处理基板的表面上形成电路。

但是，近年来随着形成于半导体基板上的电路的集成度的提高，电路图案的线宽变窄。而且，将抗蚀剂膜曝光、显影而形成于半导体基板上的图案的线宽也变窄。

用显影液使抗蚀剂膜显影时，显影液的温度对图案的线宽有影响。特别是在形成高精度图案时，显影时的温度控制很重要。例如，在特开平6-163393号公报中，揭示了在浸渍型显影装置上，显影前可将形成了抗蚀剂膜的半导体基板的温度保持在显影液的设定温度的情况下搬送到显影装置上，对该显影装置内的显影槽及包围该显影槽的氛围也进行温度调节。

在喷淋(パドル)型显影装置上，在特开2001-102292号公报中，揭示了将显影液供到被处理基板上，然后将显影液加热的技术。刚供给显影液后进行反应时，因时间滞后会导致显影不匀，故显影液要以不进行显影反应的低温(5℃)状态供给，照射作为加热手段的远红外线，显影液达到处理温度23℃。然后，使显影液温度上升到60℃，显影处理完毕。

但是，上述显影装置存在着这样的问题，即在被处理物上涂敷10μm以上的厚膜抗蚀剂，会使显影时间延长、显影速度降低，而且，还存在着随着被处理物的大型化，整个装置必须大型化的问题。另外，在以喷水方式供给显影液时，到排出显影液的瞬间可保持规定温度，但排出后显影液的温度和浓度会因蒸发而发生变化，难以保持规定的显影液性能，会产生显影不匀现象。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而开发出来的，目的在于提供一种可缩短厚膜抗蚀剂的显影时间，且可对大型被处理物进行显影的紧凑的显影装置和显影方法。

解决上述课题的本发明显影装置是通过热交换器一边对从显影液供给罐所供给的显影液进行温度调节，一边将其供给到显影槽的显影装置，将被处理物纵向保持在上述显影槽内，进行单张处理，并且使温度调节后的显影液边在显影装置内循环、边进行显影处理，将上述显影液的温度调节到40℃以上、小于60℃。

将被处理物纵向保持在显影槽内，可在不增大显影装置的情况下，对大型被处理物进行显影。而且，通过使温度调节到40℃以上、小于60℃的显影液在显影装置内循环，可将显影时间缩短到以往的1/2～1/3。又因显影液不像喷水方式那样流失，故可节省显影液的用量。

本发明的喷淋型显影装置是用喷嘴将显影液供到被处理物上，经过一定时间后，使卡盘主体旋转，将处理物上的显影液甩出的喷淋型显影装置，它具有温度调节器，设置有从该温度调节器导出至外部，并且再一次回到温度调节器内的调温水循环线路，用该循环线路的一部分对上述喷嘴和连接喷嘴的管道进行温度调节，用上述循环线路的另一部分对上述卡盘主体进行温度调节。

对直至喷嘴前端的显影液进行温度调节后，将其供给到被处理物上，供给显影液后再加热，故可有效地防止显影不良现象的产生。而且，用调温水的循环线路对显影液及卡盘主体进行温度调节，故可使整个显影装置紧凑，通过卡盘从板材里面开始将温度调节到规定温度，防止显影液排出后温度降低，可使涂敷后的显影液在面内均匀分布。

上述显影装置中，可具备将温调后的空气送入的吹风机及加热装置，该加热装置在将上述处理物装入显影装置之前，预先将其加热到规定温度。

由于是这种结构，故可调节显影装置空间内的温度，又因将预先经过温度调节的被处理物装入显影装置内，故可使显影装置内的氛围稳定，可更有效地防止显影不匀现象的发生。

上述卡盘主体的温调温度、显影液的温调温度、加热处理物的加热装置的温调温度及吹风机的温调温度最好均为40℃以上、小于60℃。另外，在需要对卡盘主体的温度进行严格控制时，最好准备另外的温度调节装置。

通过将显影液、卡盘主体、被处理物及送入的空气温度控制在40℃以上、小于60℃，可缩短厚膜抗蚀剂的显影时间。

使用了本发明的上述浸渍型显影装置及喷淋型显影装置的显影方法，边将显影液的温度调节到规定温度、边将其供到被处理物上，对10μm以上的厚膜抗蚀剂进行显影处理。

将温度调节到规定温度(40℃以上、小于60℃)的显影液直接供到被处理物上，10μm以上厚膜抗蚀剂的显影也可在短时间内进行处理。

如上所述，根据本发明，将处理物纵向保持在显影槽内，在不加大显影装置的情况下，可对大型被处理物进行显影。而且，使温度调节到40℃以上、小于60℃的显影液在显影装置内循环，可将显影时间缩短到以往的1/2～1/3。另外，由于显影液不像喷水式那样流失，故可节省显影液的用量。

另外，对一直到喷嘴前端的显影液进行温度调节之后，再供给被处理物，可有效地防止供给显影液后因加热而产生显影不良现象。而且，通过用调温水的循环路线对显影液和卡盘主体进行温度调节，可实现整个显影装置紧凑化，并且通过卡盘从板材里面开始将温度调节到规定温度，故可防止显影液排出后温度降低，可以温度均匀地进行显影处理。

用经过温度调节的空气来调节显影装置空间内的温度，并且将预先经过温度调节的处理物装入显影装置内，使显影装置内的气氛气体保持稳定，可更有效地防止显影不匀。

将显影液、卡盘主体、被处理物和吹送的空气的温度调节到40℃以上、小于60℃，可缩短厚膜抗蚀剂的显影时间。

若将温度调节到规定温度(40℃以上、小于60℃)后的显影液直接供到被处理物上，则10μm以上的厚膜抗蚀剂的显影，也可在短时间内进行处理。

附图说明

图1是本发明的浸渍型显影装置的构造图；

图2是图1所示的浸渍型显影装置的整个管道的图；

图3是图1所示的基板夹之正视图；

图4是图3所示的基板夹之侧面放大图；

图5是图4所示的基板夹之I-I’线剖面图；

图6是本发明的喷淋型显影装置的构造图；

图7是表示图6的从A到B的管道的部分剖面放大图。

具体实施方式

下面，对本发明的实施形式作说明。图1是本发明的浸渍型显影装置的构造图。该显影装置具有临时储存、供给显影液用的显影液定量保持部1，该显影液定量保持部1内插有检测显影液温度的温度传感器2、检测显影液水位的水位检测传感器3、以及导入显影液用的显影液导入管4。

该显影装置具有显影槽5，该显影槽5和显影液定量保持部1连在一起形成。在图1所示的实施例中，在显影槽5的一部分上设置有观察窗6。该观察窗6为玻璃制、塑料制等的透明窗即可。在显影槽5的其他部分上，设有使显影液7循环用的导出管8、排出显影液7用的溢流用管道9。显影槽5的底部设有冷凝水孔，用于排出显影液中的冷凝水。

显影槽5内，设有检测显影液7的水位用的水位检测传感器10，和观察显影液7的状态用的导电率计11，以便使显影槽内与显影液定量保持部1保持在同一水平面。

显影槽5的开口部上安装有盖12。该盖12用于防止显影液7蒸发，和防止空气中的二氧化碳混入，它设有气密地插入上述水位检测传感器3和10、温度传感器2、导电率计11以及显影液导入管4用的数个孔。

在该盖12的内面的一部分上安装着上下方向的间隔板13的上端。该间隔板13上固定着用于保持被处理物、即板材或玻璃基板14的保持器5。该板材14通过设在盖12上的出入门16而出入显影槽5。

间隔板13也可安装在显影槽5的底部。

图2是图1所示的浸渍型显影装置的整个管道的图。如图2所示，对显影液进行温度调节并使其循环的循环路线主要由泵、过滤器及热交换器构成，此外，还安装有排出显影液用的废液槽和连接废液槽的管道。

图3是保持图1所示的板材14的夹15的正面放大图。图4及图5分别表示夹15的侧面放大图和夹15的I-I’线剖面图。本实施例中，间隔板13上安装有3个夹15。两个夹15-a相对于显影槽5来说设在同一高度位置上，夹15-b以载置板材14的方式设在夹15-a的下方。三个夹15是这样形成的，即均用虚线所示的固定件26固定在间隔板13上，根据板材14的大小可调整固定位置。间隔板13不一定非要不可，也可用显影槽5的侧壁代替。另外，也可改变夹15的形状，直接安装在显影槽5的底部上。

本发明的实施例所示的浸渍型显影装置中，首先，①由显影液定量保持部1向显影槽5供给新的显影液7。这时，显影槽5的冷凝水孔关闭，显影液7用泵、并通过显影槽5、热交换器及管道进行循环。②显影液7边循环边通过热交换器而上升到规定温度(40℃以上、小于60℃)。

接着，③在附设于显影槽5的上游侧的导入部，若水位传感器3检测出显影液7已储存到所需要的水位，而且，温度传感器2检测出显影液的温度上升到规定温度时，显影槽5的出入门16打开，将板材14装入显影槽5内。

④装入的板材14相对于显影槽5来说在纵向上被夹15卡止，⑤再一次关闭出入门16，开始进行显影处理。若是敞开状态，则因显影液温度高，通过蒸发会使显影液7的浓度发生变化，故必须要有盖12。

⑥显影处理按时间进行监视，板材14在显影槽5内浸渍规定时间，⑦在浸渍中，通过显影液7的继续循环，促进了涂敷在板材14上的抗蚀剂的溶解，也防止显影液残留。⑧经过规定时间后，出入门16打开，取出板材14。处理过程中不供给新的显影液，上述显影处理在封闭状态下进行。

处理数张板材14之后，显影液7的显影能力降低。于是，导电率计11检测出显影液7不能保持显影所需要的碱浓度，停止装入板材14，更换显影液7。

在全部更换显影液7的场合，停止热交换器运转，打开冷凝水孔，将显影槽及管道内的显影液全部排出到废液槽内。然后，关闭冷凝水孔，由显影液定量保持部1供给显影液7，回到①重复进行显影处理。

在更换部分显影液7的场合，将冷凝水孔打开一定时间，只排出一定量的显影液(冷凝水)，供给新的显影液，直到导电率计11的数值恢复到可进行显影处理的数值为止，然后回到①重复进行显影处理。更换一部分显影液的方式是，在装入、取出板材14等显影处理时间之外，另外供给一定量(少量)的显影液，便可经常保持可处理状态的显影液。

若采用这些方式，便像上述方法那样，可在不停止显影处理的情况下持续进行处理。另外，在显影处理中显影性能降低时，为了恢复显影液的浓度，供给显影液的原液[一般，对于负性抗蚀剂来说，可供给有机溶剂即二甲苯、醋酸丁酯等，对于正性抗蚀剂来说，可供给有机碱系水溶液即TMAH(Tetramethyl’anmmonium hydroxide)]，可减少显影液的用量。

另外，由于沿纵向装入和取出板材，在显影液中的浸渍时间根据板材开始浸渍地点和浸渍完毕地点的不同而略有不同。但是，由于是厚膜抗蚀剂，故很少的显影时间差不会产生显影处理不匀等不良影响。

上述实施例的浸渍型显影装置中，通过将板材纵向设置在显影槽内，可在不加大显影装置的情况下处理大型膜。而且，在调温之后向膜供给显影液，可大大减少显影时间。表1所示为关于显影液的温度和显影时间对显影状态的影响的评价。

本实施例中，在板材上将东京应化工业(株)制的正性感光性树脂即PMER LA-900形成20μm膜厚，通过试验掩膜图案、用东京应化工业(株)制PMER-7G显影液，对经过紫外线照射的基板进行处理。

                         表1

浸渍型显影装置

抗蚀剂液：PMER-LA-900显影液：PMER-7G膜厚：20μm

显影温度	23℃	30℃	40℃	45℃	50℃	60℃
							显影时间	6min	3min	2min	2min	2min	2min
显影状态	○良好	○良好	○良好	○良好	△稍粗糙	×明显粗糙

下面，对本发明的另一实施形式作说明。图6所示为本发明的喷淋型显影装置的构造图。该显影装置具有温度调节器17，经过该温度调节器17调节过温度的水(下称调温水)，通过管道18沿箭头所示方向导出，且再一次回到温度调节器17内，这样形成调温水的循环路线。

该调温水的循环路线的管道18如图7所示，与输送显影液的管道19形成双层构造。因此，调温水从管道18的A点开始到B点为止，通过热交换而对显影液进行温度调节。另外，排出显影液的管道19的头部安装有喷嘴20，该喷嘴20和管道19一起利用调温水进行温度调节。

用上述调温水循环路线的另一部分，对卡盘21进行温度调节。如图6所示，卡盘21内部设成能导入调温水的构造。

固定在卡盘21的顶面上的板材22预先用热板调节到规定温度(40℃以上，小于60℃)之后，再搬送到卡盘21上。

上述卡盘21等设置在腔室23内。该腔室23的上部设置有盖24。在盖24的一部分上，设置有具有过滤器形的吹风口25，将调节到规定温度的空气送入腔室23内。

上述实施例的喷淋型显影装置中，通过调温水的循环线路，同时对显影液及卡盘进行温度调节，这样，可使显影装置自身紧凑化，而且可经常供给新鲜的显影液，避免微粒等附着在板材上。

如表2、表3所示，通过供给预先将温度调到40℃以上，小于60℃的显影液，涂敷在板材上的抗蚀剂便迅速溶解，可大大缩短显影时间。温度低于40℃时，显影时间便减少不到那么短，反之，若超过60℃，就会给本来应残留的抗蚀剂膜表面带来不良影响。

对20μm厚膜进行显影时，关于显影液的温度和显影时间对显影状态的影响的评价示于表2。对40μm厚膜进行显影时，关于显影液的温度和显影时间对显影状态的影响的评价示于表3。

在表2中，感光性树脂用东京应化工业(株)制的PMER LA-900，显影液用该公司的PMER-7G。

表3中，用该公司制的PMER CA-3000，显影液用该公司制的PMER-7G。

                         表2

喷淋型显影装置

抗蚀剂液：PMER LA-9000显影液：PMER-7G膜厚：20μm

显影温度	23℃	30℃	40℃	45℃	50℃
						显影时间	6min	3min	2min	2min	2min
显影状态	○良好	○良好	○良好	○良好	△稍粗糙

                            表3

抗蚀剂液：PMER LA-3000显影液：PMER-7G膜厚：40μm

显影温度	23℃	30℃	40℃	45℃	50
						显影时间	10min	5min	3min	2min	2min
显影状态	○良好	○良好	○良好	○良好	○良好

Claims (5)

1.一种喷淋型显影装置，是用喷嘴将显影液供给到被处理物上，经过一定时间之后，使卡盘主体旋转，从而将被处理物上的显影液甩出的喷淋型感光性树脂的显影装置，其特征在于，该喷淋型显影装置具有温度调节器，设置有从该温度调节器导出到外部，而且再一次回到温度调节器内的调温水的循环线路，用该循环线路的一部分对上述喷嘴和连接喷嘴的管道进行温度调节。

2.根据权利要求1所述的喷淋型显影装置，其特征在于，用上述循环线路的另一部分对上述卡盘主体的进行温度调节。

3.根据权利要求1或2所述的喷淋型显影装置，其特征在于，它配备有吹风机和加热装置，其中所述吹风机将经过温度调节的空气送入上述显影装置内，所述加热装置在将上述被处理物装入上述显影装置内之前，预先将其加热到规定温度。

4.根据权利要求1或2所述的喷淋型显影装置，其特征在于，上述卡盘主体的调温温度、显影液的调温温度、加热被处理物的加热装置的调温温度及吹风机的调温温度均为40℃以上、小于60℃。

5.一种显影方法，是采用权利要求1～4中任一项所述的显影装置的显影方法，其特征在于，一边将显影液的温度调节到40℃以上、小于60℃，一边供给到被处理物上，对10μm上的厚膜感光性树脂进行显影处理。

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