JP2001056571A - 現像装置及び現像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＬＣＤ製造プロセスの現像処理工程において現
像効率の向上と品質の安定化を実現すると共に、現像装
置の構造のシンプル化により価格低減を図ることができ
る現像装置及び現像方法の提供。 【解決手段】外周が円形のディップ槽（図１の２）と、
ディップ槽の略中央に基板を保持するためのプロキシミ
ティピン（図１の５）及び基板流れ止めピン（図１の
４）と、円周方向に薬液を均一に噴出する複数のノズル
を備えた複数のノズルユニット（図１の６）と、ディッ
プ槽から溢れ出た薬液を収集し排出するオーバーフロー
槽（図１の１）とを少なくとも備え、ノズルから均一に
噴出される薬液によってディップ槽内に均一な回転流が
生じ、被処理基板（図１の３）表面に新鮮な薬液を安定
して供給しながら現像を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、現像装置及び現像
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の現像装置について図面を参照して
説明する。図５は、従来のパドル式現像装置の構造を説
明するための断面図である。図５に示すように、従来の
現像装置は、バキュームチャック１７上にガラス基板等
の被処理基板３を真空吸着させ、バキュームチャック回
転用モーター１６により被処理基板３を回転させなが
ら、被処理基板３上に設けた薬液供給ノズル１５を用い
て薬液を厚さが１〜３ミリ程度になるように盛り、被処
理基板３全面のレジストが溶解終了するまで待つという
静止現像を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の現像装置では、バキュームチャック１７、被処
理基板３のフラットネス（水平度）の変化により、液盛
り状態が変動し、被処理基板３全面に均一に薬液を供給
できないときは現像ムラが発生しやすく、また、現像に
時間が掛かるという問題があった。

【０００４】特に、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）製
造工程では、プロセス上、加熱、圧力等のストレスを基
板に与えてしまうことが必至であるため、その影響で被
処理基板３が変形しやすく、また、変形した基板では均
一に薬液を盛ることができず、現像ムラを抑制すること
は困難であった。

【０００５】更に、上述した従来のパドル式現像方法は
静止現像であるために、微細パターンの周辺では、溶解
したレジストが現像液のアルカリ濃度を時間の経過と共
に低下させ、他のパターンとの溶解スピードに差が生ま
れ、その結果、溶解スピードの遅い微細パターンのレジ
ストが完全に溶解するまで待たなくてはならない。つま
り、溶解効率が時間経過と比例して悪化して、スループ
ットがかなり低下してしまうとともに、レジストパター
ンの解像度にむらが生じてしまう。

【０００６】このような問題を解決するために、薬液を
スプレー状に吹き付ける方法が用いられている。その方
法について、図６を参照して説明する。図６は、揺動式
の現像装置の構造を説明するための図であり、（ａ）は
側断面図、（ｂ）は上面図である。この装置では、ガラ
ス基板等の被処理基板３の上部に配置されている薬液ス
プレーノズルユニット１９より薬液が放出され、被処理
基板３を搬送するための搬送ローラー２０とノズルユニ
ット１９がそれぞれ独立して駆動し、揺動モーター２１
が正転、反転を繰り返しながら揺動動作を発生させて被
処理基板３上のレジストを溶解するものである。

【０００７】このような装置を用いれば、被処理基板３
の反りに関係なく、薬液を均一に吹き付けることは可能
であるが、搬送ローラー２０で揺動させるためには、各
ローラーのギヤ２２、２３を連結させなくてはならず、
このギヤの組み合わせが数十カ所もあるために現像装置
の構造が複雑になり、搬送系の不具合が発生し易いとい
う問題がある。

【０００８】又、駆動ユニットだけでもかなりの数の部
品が必要であり、時間の経過と共にギヤの磨耗等による
発塵が起こり易く、搬送ローラーと接触している時間が
長いために塵の影響による品質面の安定性にも欠けると
いう問題もある。

【０００９】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、その主たる目的は、ＬＣＤ製造プロセスの
現像処理工程において現像効率の向上と品質の安定化を
実現すると共に、現像装置の構造のシンプル化（リーン
化）により価格低減を図ることができる現像装置及び現
像方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、第１の視点において、外周が円形の薬液
槽と、該薬液槽の略中央に基板を保持するための保持手
段と、該保持手段の外側に、同一回転方向に薬液を均一
に噴出する複数のノズルを備えた複数のノズルユニット
と、を少なくとも備えた現像装置であって、前記ノズル
ユニットに設けられたノズルから噴出される薬液によっ
て生じる回転流によって、前記保持手段によって保持さ
れた前記基板表面に薬液が均一に供給されるものであ
る。

【００１１】また、本発明は、第２の視点において、外
周が円形の薬液槽と、該薬液槽の略中央に基板を保持す
るための保持手段と、該保持手段の外側に、同一回転方
向に薬液を均一に噴出する複数のノズルを備えた複数の
ノズルユニットと、を少なくとも備えた現像装置を用い
た現像方法であって、前記ノズルユニットに設けられた
ノズルから薬液を噴出されて前記薬液槽に均一な流速の
回転流を発生させ、前記保持手段によって保持された前
記基板表面に一定の流速で薬液を供給し、前記基板面内
で均一な現像を行うものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係る現像装置は、その好
ましい一実施の形態において、外周が円形のディップ槽
（図１の２）と、ディップ槽の略中央に基板を保持する
ためのプロキシミティピン（図１の５）及び基板流れ止
めピン（図１の４）と、円周方向に薬液を均一に噴出す
る複数のノズルを備えた複数のノズルユニット（図１の
６）と、ディップ槽から溢れ出た薬液を収集し排出する
オーバーフロー槽（図１の１）とを少なくとも備え、ノ
ズルから均一に噴出される薬液によってディップ槽内に
均一な回転流が生じ、被処理基板（図１の３）表面に新
鮮な薬液を安定して供給しながら現像を行う。

【００１３】

【実施例】上記した本発明の実施の形態についてさらに
詳細に説明すべく、本発明の一実施例について図１乃至
図４を参照して以下に説明する。図１は、本発明の一実
施例に係る現像装置の構造を示す図であり、（ａ）は上
面図、（ｂ）は側断面図である。図２は、本実施例の現
像装置の薬液の回転を示す図であり、図３は、薬液の噴
出方向を示す図である。また、図４は、本実施例の現像
装置で現像を行う場合の処理の流れを示すフロー図であ
る。

【００１４】まず、図１乃至図３を参照して、本実施例
の現像装置の構成を説明する。本実施例の現像装置は、
主に薬液をプールし被処理基板を現像する為の円形処理
槽（以下、ディップ槽２と称する。）、薬液の排水経路
を確保する為の円形オーバーフロー槽、（以下、オーバ
ーフロー槽１と称する。）、オーバーフロー槽１全体を
覆い、外気による現像液の酸化を防ぐ上蓋１１、被処理
基板３に直接薬液を噴射する薬液放出ノズルユニット
（以下、ノズルユニット６と称する。）、現像処理の際
に被処理基板３を支持する為のガラス基板支持ピン（以
下、プロキシミティピン５と称する。）、現像中の回転
流による被処理基板３の大幅な位置ずれを防止する基板
流れ止めピン４、ならびに、処理後の薬液を排水させる
為のドレインバルブ９から構成されている。

【００１５】ディップ槽２の材質は、耐薬品性と耐膨潤
性に優れた樹脂（例えば、塩化ビニ−ル）で作られてお
り、槽の高さはプロキシミティピン５上にセットされた
被処理基板３の表面より５ミリ程度高い位置になるよう
にしている。その理由は、薬液排水時に、その薬液の重
量から基板の割れを防止すること、及び、薬液の使用量
を最小限に留めるためである。

【００１６】オーバーフロー槽１は、本現像装置の最外
周に位置するもので、被処理基板３処理時にディップ槽
２から溢れた薬液をドレイン管１０へ排水する為の経路
やドレインバルブ９からの薬液排水経路の役割を果たす
ものである。また、オーバーフロー槽１は薬液を自然排
水するために逆円錐状のテーパーを有する構造となって
おり、直接薬液と接することから前述したディップ槽２
と同様の材質で構成されることが望ましい。

【００１７】又、上蓋１１は、現像中のディップ槽２内
の現像液（アルカリ性）が大気中に存在している酸素と
反応することにより、現像液のアルカリ濃度が極力低下
しないようにするための設けられ、開閉時には上蓋開閉
用シリンダ２５により上下方向に駆動する。なお、上蓋
開閉用シリンダ２６は、シーケンスに合わせて開閉動作
を繰り返す。

【００１８】次に、ノズルユニット６は、図２に示すよ
うに、ディップ槽２内を上面から見た場合に上下左右の
対称位置に均等になるような位置に（本実施例では４ヶ
所）配置されている。一つのノズルユニット６には３ヶ
所の薬液噴射口が設けられ、薬液の流動性を高めるため
に扇状の噴射ノズルにより構成される。また、ノズルユ
ニット６は、図３に示すように、ディップ槽２の高さ方
向に対して中間程度の位置に配置され、被処理基板３方
向、例えば、４５度斜め下方向に噴射口が向くようにな
っている。このように、噴出口を斜め下方に向けるの
は、薬液噴出時ディップ槽の壁や上蓋などに薬液が極力
飛び散らないようにするためと、薬液が表層のみで回転
し、ディップ槽２底部に反応後の薬液が溜まってしまう
ことを防止するためである。尚、このノズルユニット
は、フッ素系の配管にて接続され、一つの循環ポンプよ
り同時に供給される。

【００１９】プロキシミティピン５は、被処理基板３の
裏面と直接接することから円柱状で頭部が丸くなってお
り、被処理基板３のサイズより内側に収まり、均等に複
数のポイントで被処理基板３を支持できるように配置さ
れている。また、ディップ槽２の底面に被処理基板３が
接触しないように、数ミリ程度の高さを有するものであ
り、被処理基板３との接触時にキズなどのダメージをな
くすため、前述したディップ槽２と同様な材質、又は、
ＵＰＥ等の材質を用いることが好ましい。

【００２０】次に、基板流れ止めピン４は、前述のプロ
キシミティピン５と材質は同様であるが、形状は半径２
ミリ程度、高さが１０ミリ程度の円柱形状で、被処理基
板３の最外周のコーナーの４方向に各２本計８本で配置
される。又、被処理基板３がスムーズにセットされるよ
うに、被処理基板３の最大サイズより若干のクリアラン
スを持つように配置する。

【００２１】最後に、ドレインバルブ９は、耐薬品性を
有する市販のバルブを採用するが、処理のシーケンスに
合わせて自動開閉動作が可能なもので構成される。又、
排水時間を短縮することからもディップ槽２下部に複数
個配置することが望ましい。

【００２２】このような構成の現像装置を用いて、現像
処理を行う場合のシーケンスについて図４を参照して説
明すると、最初に上蓋開閉用シリンダー２６の駆動機構
を用いて、上蓋１１が上方へ開く（Ｓ１０１）。薬液
（現像液）が入っていない状態でディップ槽２内に複数
配置されているプロキシミティピン５上に被処理基板３
を何らかの外部搬送系（例えば、多軸型ロボット等）を
用いて基板流れ止めピン４内にセットする（Ｓ１０
２）。そして、センサ等にて被処理基板３を検知し、そ
の信号により上蓋１１及びドレインバルブ９が閉じる
（Ｓ１０３、Ｓ１０４）。

【００２３】次に、ドレインバルブ９と上蓋１１が閉じ
たことを知らせる信号を受けた後、４方向に取り付けら
れているノズルユニット６から被処理基板３に対して同
時に一定の流量と速度にて薬液が扇状で且つ４５°下向
きに噴射される（Ｓ１０５）。この４ヶ所のノズルユニ
ット６から同時に薬液が放出される事により、それぞれ
発生した流動エネルギ−が合成され（物理的作用による
もの）、円形のディップ槽２に沿って流動層（薬液回転
流７）が発生し（Ｓ１０６）、現像開始となる（Ｓ１０
７）。

【００２４】現像中は、常にノズルから現像液が噴射さ
れているので、ディップ槽２に薬液は溜まっていくが、
図１（ｂ）に示すように、被処理基板３上から５ミリ程
度しか液は盛れないため、薬液は自然にオーバーフロー
し、ドレイン管１０へ流れる。

【００２５】そして、所定の時間だけ現像処理をした
後、制御部に設けたタイマーにより、ドレインバルブ９
へ信号を送り（Ｓ１０８）、バルブを開けてディップ槽
２に残っている現像液をドレイン管１０へ自然排水する
（Ｓ１０９）。ドレイン管１０から流れた現像液は、再
生されて循環ポンプにより再度供給される。

【００２６】そして、ディップ槽２内の現像液が完全に
無くなったことをアップフローセンサー（下限）にて検
知すると（Ｓ１１０）、上蓋１１が再び上に開き（Ｓ１
１１）、外部搬送機構により処理が終了した基板をディ
ップ槽２から搬出する（Ｓ１１２）。そして、センサ等
にて被処理基板３の有無を検知し、上蓋が閉じ（Ｓ１１
３）、続いて処理するか否かを判断する（Ｓ１１４）。

【００２７】このように、本実施例では、ノズルユニッ
ト６から噴出される薬液による回転流で現像を行うた
め、ガラス基板上のレジストと現像液の化学反応効率が
向上し、又、ガラス基板全面に対してほぼ均一に化学反
応が実現できるのため、現像ムラなどの発生を抑制する
ことができ、品質安定化を図ることができる。

【００２８】また、本実施例の現像装置は、従来のよう
な複雑な駆動機構も必要なく、比較的安価なパーツでユ
ニット構成が実現できるため、設備設計費用は大幅に低
減することができ、安価な設備を提供することが可能と
なる。

【００２９】なお本発明は、上記実施例に限定されるも
のではなく、薬液による化学反応を利用する工程、例え
ば、半導体、ＬＣＤ製造プロセスにおける剥離工程、ウ
ェットエッチング工程等でも同様に適用することができ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば現
像効率の向上と品質の安定化を図ることができるという
効果を奏する。

【００３１】その理由は、現像液が常に回転流によって
流動しているため、現像時間と比例して現像液中にレジ
ストが溶解してガラス基板上の現像液のアルカリ濃度が
低下し、溶解速度も同時に低下するという問題が生じな
いからである。又、ガラス基板全面に対してほぼ均一に
化学反応が実現できるので現像ムラなどを抑制すること
ができるからである。

【００３２】また、本発明の現像装置は、従来のような
複雑な駆動機構も必要なく、比較的安価なパーツでユニ
ット構成が実現できるため、安価な設備を提供すること
ができるという効果を奏する。

【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構造を示す
図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側断面図である。

【図２】本発明の一実施例に係る現像装置の液流を示す
上面図である。

【図３】本発明の一実施例に係る現像装置の液流を示す
側断面図である。

【図４】本発明の現像装置による現像手順を示すフロー
図である。

【図５】従来のパドル式現像装置の構造を示す断面図で
ある。

【図６】従来の揺動式現像装置の構造を示す図であり、
（ａ）は側断面図、（ｂ）は上面図である。

【符号の説明】

１ オーバーフロー槽 ２ ディップ槽 ３ 被処理基板 ４ 基板流れ止めピン ５ プロキシミティピン ６ ノズルユニット ７ 薬液回転流 ８ オーバーフロー液 ９ ドレインバルブ １０ ドレイン管 １１ 上蓋 １２ ノズルユニットの薬液流動幅 １３ 扇状に放出された薬液 １４ カップ １５ 薬液供給ノズル １６ バキュームチャック回転用モータ １７ バキュームチャック １８ 処理槽 １９ 薬液スプレー用ノズルユニット ２０ 搬送ローラー ２１ 揺動モーター ２２ 駆動側ギア ２３ 搬送ローラー側ギア ２４ ギアボックス ２５ 上蓋開閉用シリンダ ２６ アップフローセンサー（下限）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周が円形の薬液槽と、該薬液槽の略中央
   に基板を保持するための保持手段と、該保持手段の外側
   に、同一回転方向に薬液を均一に噴出する複数のノズル
   を備えた複数のノズルユニットと、を少なくとも備えた
   現像装置であって、 前記ノズルユニットに設けられたノズルから噴出される
   薬液によって生じる回転流によって、前記保持手段によ
   って保持された前記基板表面に薬液が均一に供給される
   ことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】前記薬液槽の周囲に、前記薬液槽から溢れ
   出た薬液を収集し排出するオーバーフロー槽を備えた請
   求項１記載の現像装置。
3. 【請求項３】前記ノズルユニットに設けられたノズルか
   ら噴出される薬液が、下方略４５°の方向に噴出される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 【請求項４】外周が円形の薬液槽と、該薬液槽の略中央
   に基板を保持するための保持手段と、該保持手段の外側
   に、同一回転方向に薬液を均一に噴出する複数のノズル
   を備えた複数のノズルユニットと、を少なくとも備えた
   現像装置を用いた現像方法であって、 前記ノズルユニットに設けられたノズルから薬液を噴出
   されて前記薬液槽に均一な流速の回転流を発生させ、前
   記保持手段によって保持された前記基板表面に一定の流
   速で薬液を供給し、前記基板面内で均一な現像を行うこ
   とを特徴とする現像方法。
5. 【請求項５】前記薬液槽の周囲に、薬液槽から溢れ出た
   薬液を収集し排出するオーバーフロー槽を備えた現像装
   置で現像を行う請求項４記載の現像方法。