JP2000292937A - 現像装置および現像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像均一性を向上させることができる現像装
置および現像方法を提供すること。 【解決手段】 現像液供給手段１０として第１ノズル１
と第２ノズル２とから構成するとともに、第１ノズル１
が現像液を吐出しながらウェーハＷの周辺部から中央部
へ向かって移動する第１段階と、第１ノズル１に追従し
て、第２ノズル２が現像液を吐出しながらウェーハ周辺
部から中央部へ向かって移動する第２段階と、第１ノズ
ルがウェーハ中央部で停止すると同時に第２ノズルがウ
ェーハ中央部から所定の距離だけ離れた位置で停止し
て、両ノズル１、２からウェーハＷ上のレジスト層へ現
像液を供給する第３段階とを経て、レジスト層を現像す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は現像装置および現像
方法に関し、更に詳しくは、半導体ウェーハ等の被処理
基板上に所定のレジストパターンを形成するスピン式の
現像装置および現像方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体製造用の現像装置は、被
処理基板としての半導体ウェーハ（以下、単にウェーハ
という。）上に塗布されたレジストにパターンを露光し
たのち現像することによって、ウェーハ上にレジストパ
ターンを形成するための装置である。また、処理の仕方
によって、スピン式、ディップ式、スプレー式に分類さ
れる。

【０００３】その中でもスピン式は、水平面内で回転す
るウェーハ中央部に上方から現像液を供給し、遠心力で
もって現像液をウェーハ全面に塗布した後、回転を停止
し所定時間放置して現像するようにした構成が代表的で
ある。しかし、この構成では液盛りされるウェーハ中央
部から先に現像が開始され、しかも常に新鮮な現像液と
接触するウェーハ中央部と、ある程度レジストが溶けた
現像液と接触するウェーハ周辺部とで現像速度に差がつ
き、その結果、現像の均一性が得られなくなるという問
題がある。

【０００４】一方、現像液を吐出させながら現像液吐出
ノズルをウェーハの周辺からウェーハの中央部へ進ま
せ、ウェーハ中央で液盛りを行う方法がある。この方法
は、ウェーハ周辺部から現像を開始させるようにして、
現像の進行のバラツキを低減しようとしたものである。

【０００５】しかしながら、この方法によっても、最終
的にウェーハ中央部にて現像液の液盛りが行われるので
ウェーハ中央部に新鮮な現像液が多く存在し、結果とし
てウェーハ中央部分の現像が周辺部より進んで現像均一
性が得られなくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の問題に
鑑みてなされ、現像均一性を向上させることができるス
ピン式の現像装置および現像方法を提供することを課題
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するに
あたり、請求項１の発明は、被処理基板に形成されたレ
ジスト層へ上方から現像液を供給する現像液供給手段
を、被処理基板の周辺部から中央部に向かって移動し上
記中央部上方で停止する第１ノズルと、この第１ノズル
に続いて被処理基板の周辺部から中央部に向かって移動
する第２ノズルとで構成している。

【０００８】この構成によって、第１ノズルが被処理基
板の周辺部から先に現像を開始させ、次いでウェーハ中
央部で液盛りしているときに、第２ノズルが被処理基板
の周辺部に現像液を供給することになり、これにより被
処理基板の中央部および周辺部ともに新鮮な現像液が供
給され、結果として現像均一性を向上させることができ
る。

【０００９】また、以上の課題を解決するにあたり、請
求項８の発明は、上記現像液供給手段として第１ノズル
と第２ノズルとから構成するとともに、第１ノズルが現
像液を吐出しながら被処理基板の周辺部から中央部へ向
かって移動する第１段階と、第１ノズルに追従して、第
２ノズルが現像液を吐出しながら被処理基板の周辺部か
ら中央部へ向かって移動する第２段階と、第１ノズルが
被処理基板の中央部で停止すると同時に、第２ノズルが
被処理基板の中央部から所定の距離だけ離れた位置で停
止して、両ノズルからレジスト層へ現像液を供給する第
３段階とを経て、レジスト層を現像する方法を採用して
いる。

【００１０】この方法では、第１段階において被処理基
板の周辺部から中央部の順に現像を開始させ、続いて第
２段階において第２ノズルが再度、被処理基板の周辺部
に新鮮な現像液を供給し、そして、第３段階において第
１ノズルが停止して被処理基板の中央部で液盛りをする
と同時に、第２ノズルも停止して被処理基板の周辺部で
液盛りを行う。これにより、被処理基板の中央部と周辺
部とで現像の進行のバラツキを抑え、結果として現像均
一性を向上させることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１２】図１は、本発明の実施の形態による現像装
置を示したものである。鉛直方向に配置された回転軸７
の上端部にはスピンチャック６が取り付けられ、被処理
基板としてのウェーハＷが、その上に形成されたレジス
ト層を上方に向け、かつ、中心部を回転軸７の軸心に合
致させてウェーハチャック６に支持される。ウェーハＷ
の上方には、上記レジスト層へ現像液を供給する現像液
供給手段１０が配置される。

【００１３】現像液供給手段１０は、第１ノズル１と第
２ノズル２とを有し、それぞれ連結部材３、４を介して
支持部材５に一体的に固定されている。このとき、第１
ノズル１と第２ノズル２との間の間隔は、ウェーハＷの
直径の３分の１とされる。支持部材５は図示しない駆動
機構に取り付けられ、ウェーハＷの周辺部から中央部へ
向けて図中矢印Ａの方向に移動可能となっている。

【００１４】図３に示すように、第１ノズル１の下部に
は、その進行方向とは逆側に、複数（本実施の形態では
５本）の現像液吐出部１２が並設されており、これら現
像液吐出部１２は本実施の形態では水平方向に対し下方
へ２０度傾斜している。また、図２に示すように、第１
ノズル１は、その現像液吐出部１２の並設方向が第１ノ
ズルの進行方向Ａの直角方向に対し、ウェーハＷの回転
方向Ｂに向かって１０度（すなわち、現像液吐出ノズル
１２の並設方向が第１ノズル１の進行方向に対して８０
度）傾斜した状態で支持部材５に固定されている。

【００１５】次に、第２ノズル２は、図４に示すように
本実施の形態では外形が円柱形状を呈し、その下端側面
部に複数（本実施の形態では３個）の吐出口２１を有し
ており、ここから現像液は水平方向へ飛び出し、放物線
を描いてウェーハＷ上に供給さえる。ここで、図示する
ように第２ノズル２の第１ノズル１と対向する部分に吐
出口２１を設けていないが、その理由は、この第２ノズ
ル２の吐出口２１から吐出される現像液と、第１ノズル
１に並設された現像液吐出部１２の吐出口１１から吐出
された現像液とが衝突して、塗布ムラや現像不良の原因
となるマイクロバブルが発生するのを防ぐためである。

【００１６】また、本実施の形態では、第１ノズル１お
よび第２ノズル２とウェーハＷとの間の距離ｄ（図１参
照）を８ｍｍとし、現像液の吐出圧力をともに１．０Ｋ
ｇ／ｃｍ² とすることにより、現像液がウェーハＷに当
たる際のインパクトを低くしてマイクロバブルの発生を
抑制している。

【００１７】本実施の形態は以上のように構成され、次
にこの作用について説明する。

【００１８】第１ノズル１および第２ノズル２はとも
に、支持部材５により支持された状態で、現像液を吐出
しながらウェーハＷの周辺部から中央部へ向かって移動
する。このときのウェーハＷの回転数は例えば１０００
ｒｐｍである。

【００１９】第１段階として、図２に示す状態から先
ず、第１ノズル１がウェーハ周辺部上方に到達し、第１
ノズル１の複数の現像液吐出部１２から現像液が進行方
向Ａとは逆側に吐出されウェーハＷ上へ供給される。こ
のとき、上述のように現像液吐出部１２を水平方向に対
し下方へ傾斜させているとともに、第１ノズル１の進行
方向に対して傾斜して並設していることにより、現像液
がウェーハＷの面へ当たるインパクトが低くなり、マイ
クロバブルの発生が抑えられる。しかも、現像液吐出部
１２を複数本並設させることにより、１つの吐出口で大
量の現像液を供給するよりもウェーハＷに当たるインパ
クトを小さくすることができ、これによってもマイクロ
バブルを抑制することができる。

【００２０】以上の作用を行いながら第１ノズル１がウ
ェーハ周辺部から中央部へ向かって移動する。そこで、
第１ノズル１がウェーハ周辺部からウェーハ直径の３分
の１の地点に到達したときに、第１ノズル１の移動経路
に沿って移動する第２ノズル２がウェーハ周辺部上方に
到達し、これにより第１段階が終了して第２段階が開始
される。

【００２１】第２段階では、第１ノズル１および第２ノ
ズル２の双方からウェーハＷ上へ現像液が吐出される。
これにより、ウェーハ周辺部は、第１ノズル１から供給
された現像液（ウェーハ中央部におけるレジストがある
程度溶解した現像液）と第２ノズル２から供給される新
鮮な現像液によって現像作用が行われる。そして、第１
ノズル１がウェーハ中央部で停止すると同時に第２ノズ
ル２もその移動を停止して第２段階が終了するととも
に、第３段階が開始される。

【００２２】第１ノズル１と第２ノズル２との間の距離
は一定（ウェーハ直径の３分の１）に維持されるので、
第１ノズル１がウェーハ中央部上方で停止した際、第２
ノズル２はウェーハ中央部からウェーハ直径の３分の１
だけ外方へ離れた位置に停止する。この状態で、引き続
き第１、第２ノズル１、２より現像液が吐出され続ける
とともに、ウェーハＷの回転数が１０００ｒｐｍから３
０ｒｐｍにまで落とされる。

【００２３】ここで、本実施の形態では第１ノズル１と
第２ノズル２との間をウェーハ直径の３分の１としてい
るが、これは、第１ノズル１がウェーハ中央部へ供給し
た現像液が、ウェーハＷの回転による遠心力によりウェ
ーハ中央部からウェーハ直径の３分の１だけ離れた地点
でウェーハＷ上から振り切られる傾向があるので、それ
より外方の領域に十分に現像液が供給されるようにした
ものである。なお本実施の形態におけるウェーハＷの大
きさは、６インチサイズである。

【００２４】以上のように、本実施の形態によれば、ウ
ェーハＷの中央部と周辺部とで現像作用の進行のバラツ
キが低減されるので、結果として現像均一性の向上を図
ることができる。また、現像液がウェーハＷへ当たると
きのインパクトが小さくなるように構成されているの
で、マイクロバブルの発生を抑制して現像不良や塗布ム
ラの防止をも図ることができる。

【００２５】なお、第１、第２ノズル１、２ともに現像
液を吐出しながら移動させることによってもマイクロバ
ブルの発生を抑制することができる。つまり、現像液が
当たり始めるウェーハ周縁部は通常、製品とならない理
収外の部分であるので、この部分におけるインパクトの
強弱は問題とならず、この部分より内方側ではインパク
トを弱くする必要がある。したがって、ウェーハの内方
部分で現像液を吐出し始めるよりも予め現像液を吐出し
ておいた方がウェーハＷの面とのインパクトを低くで
き、故にマイクロバブルの発生を抑制することができ
る。

【００２６】さて、第３段階の終了後は、第１、第２ノ
ズル１、２からの現像液の供給を続けた状態で、ウェー
ハＷの回転駆動を解除し、自然減衰によりウェーハＷの
回転数を０にし、次いで両ノズル１、２からの現像液供
給を停止し、所定時間、ウェーハ上のレジスト層の現像
作用を行い、所定のレジストパターンを形成する。

【００２７】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発
明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

【００２８】例えば以上の実施の形態では、第１ノズル
１および第２ノズル２をともに一つの支持部材５に一体
的に固定し共通の駆動機構で移動させるようにしたが、
これに限らず、第１、第２ノズル１、２に各々駆動機構
を設けて、上述の実施の形態で説明した態様で、両ノズ
ル１、２を駆動させるようにしてもよい。

【００２９】また、以上の実施の形態では、第１ノズル
１と第２ノズル２との間の距離を、ウェーハ直径の３分
の１の大きさに設定したが、これに限らず、ウェーハＷ
の大きさに応じて、又は、被処理基板の平面形状に応じ
て適宜、変更可能である。

【００３０】さらに、半導体ウェーハＷ以外にも、例え
ば液晶表示装置用のガラス基板を被処理基板として適用
することも可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、以
下の効果を得ることができる。

【００３２】本発明の請求項１によれば、被処理基板の
中央部および周辺部ともに新鮮な現像液を供給すること
ができるので、現像均一性を従来より向上させることが
できる。

【００３３】また、請求項２の発明によれば、第１ノズ
ルおよび第２ノズルを一つの駆動機構で駆動することが
でき、装置構成を簡易にすることができる。

【００３４】請求項３の発明によれば、被処理基板全面
に十分な現像液を供給することが可能となる。

【００３５】請求項４、請求項５、請求項６および請求
項７の発明によれば、現像液が被処理基板に当たる際の
インパクトを低減してマイクロバブルの発生を抑制する
ことができる。

【００３６】請求項８の発明によれば、被処理基板の中
央部と周辺部とで現像の進行のバラツキを抑えることが
でき、現像均一性の向上を図ることができる。

【００３７】さらに、請求項９の発明によれば、被処理
基板全面に十分な現像液を供給することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による現像装置の要部を示
す側面図である。

【図２】同部分破断平面図である。

【図３】本発明に係る第１ノズルを示す斜視図である。

【図４】本発明に係る第２ノズルを示す斜視図である。

【符号の説明】

１…第１ノズル、２…第２ノズル、５…支持部材、６…
ウェーハチャック、７…回転軸、１０…現像液供給手
段、１１…第１ノズルの吐出口、１２…第１ノズルの現
像液吐出部、２１…第２ノズルの吐出口、Ｗ…ウェー
ハ。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理基板を水平面内で回転させる回転
   軸と、前記被処理基板に形成されたレジスト層へ上方か
   ら現像液を供給する現像液供給手段とを備えた現像装置
   において、 前記現像液供給手段は、 前記被処理基板の周辺部から中央部に向かって移動し前
   記中央部上方で停止する第１ノズルと、 前記第１ノズルに続いて前記被処理基板の周辺部から中
   央部に向かって移動する第２ノズルとから成ることを特
   徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記第１ノズルおよび前記第２ノズルは
   ともに、一つの支持部材により支持されることを特徴と
   する請求項１に記載の現像装置。
3. 【請求項３】 前記第１ノズルと前記第２ノズルとの間
   隔は、前記被処理基板の直径の３分の１の大きさに維持
   されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の
   現像装置。
4. 【請求項４】 前記第１ノズルおよび前記第２ノズル
   は、現像液を吐出しながら移動することを特徴とする請
   求項１に記載の現像装置。
5. 【請求項５】 前記第１ノズルの下部には、水平線に対
   して下方へ傾斜する方向に延在する複数の現像液吐出部
   が並設されることを特徴とする請求項１に記載の現像装
   置。
6. 【請求項６】 前記複数の現像液吐出部の並設方向を、
   前記第１ノズルの進行方向に対して傾斜させたことを特
   徴とする請求項４に記載の現像装置。
7. 【請求項７】 前記第２ノズルの、前記第１ノズルと対
   向しない側面部に複数の現像液吐出口が設けられること
   を特徴とする請求項１に記載の現像装置。
8. 【請求項８】 レジスト層が形成される被処理基板を、
   前記レジスト層を上にした状態で水平面内で回転させな
   がら、前記レジスト層の上方に配置された現像液供給手
   段から前記レジスト層に現像液を供給し、前記レジスト
   層を現像して前記被処理基板上に所定のレジストパター
   ンを形成する現像方法において、 前記現像液供給手段は第１ノズルおよび第２ノズルを有
   するとともに、 前記第１ノズルが現像液を吐出しながら前記被処理基板
   の周辺部から中央部へ向かって移動する第１段階と、 前記第１ノズルに追従して、前記第２ノズルが現像液を
   吐出しながら前記被処理基板の周辺部から中央部へ向か
   って移動する第２段階と、 前記第１ノズルが前記被処理基板の中央部で停止すると
   同時に、前記第２ノズルが前記被処理基板の中央部から
   所定の距離だけ離れた位置で停止して、前記レジスト層
   へ現像液を供給する第３段階とを経て、 前記レジスト層を現像するようにしたことを特徴とする
   現像方法。
9. 【請求項９】 前記所定の間隔は、前記被処理基板の直
   径の３分の１の大きさであることを特徴とする請求項８
   に記載の現像方法。