JP2001338859A - フォトレジスト層の現像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のフォトレジストの現像方法では、基板
面全体にわたって均一な現像処理が行えず、現像処理後
の線幅の大きさにバラツキが発生していたが、これを改
善し、基板面全面にわたり、より均一性を向上させたフ
ォトレジスト層の現像方法を提供する。 【解決手段】 基板２８面上に塗布されたフォトレジス
ト層３８上に、現像液３９を吐出させて所定時間経過後
に、この現像液３９を吐出スタート時点から終了時点方
向に攪拌させて流動化させるように、現像液３９供給用
のノズル３４を同一方向に移動させ、フォトレジスト層
３８の溶解された樹脂濃度が均一化されるようにする。 【効果】 現像液３９を吐出方向と同じ方向に攪拌させ
ることで、基板２８上の樹脂濃度が均一化され、基板２
８全面にわたり、より均一化された現像済フォトレジス
ト層３８を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶用ガラス基板
及び半導体基板等の基板面上に形成されたフォトレジス
ト層の現像方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶用ガラス基板や半導体基板に
フォトレジストを塗布して、これをフォトマスクを用い
て露光することにより、所定のパターンを基板面上に形
成することが行われており、例えばポジタイプのフォト
レジストを使用する場合には、専用の自動現像処理機械
により現像処理が行われている。

【０００３】例えば、図５に示すように、薄板状の基板
５１が用意され、この基板５１の表面上には、予めフォ
トレジスト層５２が塗布されており、フォトマスク（図
示せず）を用いて所定のパターンが露光されている。こ
の基板５１は、真空吸引されている真空チャック５３上
に載置して固定する。

【０００４】この基板５１のフォトレジスト層５２と対
向するように、基板５１の一端部分には、現像液供給手
段５４を構成する基板５１の一端長と同じ長さを有す
る、例えば長方形状の箱型を呈するノズル５５が配置さ
れる。このノズル５５の先端には、スリット５６が形成
されており、このスリット５６から現像液５７を吐出す
るように構成されており、図中左右に移動が可能なよう
に構成されている。

【０００５】そこでノズル５５を基板５１の一端に位置
させた後に、現像液５７の温度調節を行う熱交換器等を
通して、所定の温度に液温を保たれた現像液５７が、ノ
ズル５６からフォトレジスト層５２上に吐出され、引続
きその吐出状態を保ちながら、図中矢印の左方向にノズ
ル５５を平行移動させ、図中破線にて示す基板５１の他
の端縁まで走査される。そして基板５１の端縁部分に到
達した段階で、現像液５７の吐出を停止させて、基板５
１のフォトレジスト層５２上にパドル５８を形成させ、
しかる後に、ノズル５５を上方に移動させ初期設定位置
に復帰する。このパドル５８を形成した状態で、現像に
要する所定の時間を経過させた後に、フォトレジスト層
５２を洗浄し、基板５１上に所定のパターンを形成する
ものである。

【０００６】このようにして現像処理が行われるもので
あるが、現像液５７は、フォトレジスト層５２のスター
ト時点から終了時点まで、現像液５７を吐出させながら
走査してパドル５８を形成しているので、現像液５７の
吐出開始のスタート段階と終了段階とでは、フォトレジ
スト層５２の現像液５７と接触している時間に、時間差
が発生することになり、吐出開始スタート部分に位置す
るフォトレジスト層５２部分では、吐出終了迄の時間、
即ちパドル５８の形成までの時間だけ現像液５７と長時
間接触していることになり、また吐出終了部分に位置す
るフォトレジスト層５２の部分では、吐出開始スタート
部分に位置するフォトレジスト層５２部分と比較して、
このノズル５５が走査している時間分だけ短い時間し
か、現像液５７と接触していないことになり、フォトレ
ジスト層５２全体では、現像液５７と接触している時間
が均一にならない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この結果、現像液５７
の吐出開始スタート部分のフォトレジスト層５２部分で
は、現像後のパターンの線幅が細くなり、反対に現像液
５７の吐出終了部分のフォトレジスト層５２部分では、
現像後のパターンの線幅が太くなる現象が発生し、現像
処理後の基板５１面内でのパターンの線幅が大きくバラ
ついてしまうことになり、均一な線幅のパターンが得ら
れない欠点があった。

【０００８】例えば、４００ｍｍ×５００ｍｍの角形基
板５１上に、周辺１０ｍｍを除く面内に、等間隔で５×
５ポイントに形成された３μｍのラインアンドスペース
のテストパターンで線幅を測定したところ、寸法面内の
バラツキが、３σ＝０．９０μｍと大きくバラついてい
ることが、測定の結果判明した。

【０００９】このことは、昨今の液晶用ガラス基板の大
型化に伴い、より一層の基板内及び基板間での現像の均
一性が叫ばれているおり、この要求に逆行する結果とも
なっていた。

【００１０】本発明は、このような点に対処してなされ
たものであり、現像液を吐出するノズルを、現像処理を
行うために複数回移動させることによって、フォトレジ
スト層上に吐出された現像液を攪拌させて、現像処理反
応を促進させることにより、基板面上に形成されるパタ
ーンの線幅が、基板面全面にわたって略等しくなるよう
に、均一性のとれた基板を得ることができるフォトレジ
スト層の現像方法を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、フォトレジス
ト層が面上に設けられた基板と前記フォトレジスト層面
上に現像液を吐出する現像液供給手段とを相対的に移動
して現像を行うフォトレジスト層の現像方法において、
前記現像液供給手段を、前記基板に対して現像処理のた
めに複数回相対的に移動させることを特徴とするフォト
レジスト層の現像方法である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は、本発明のフォトレジスト層の現像
方法の工程を示すフローチャートであり、この図１を参
照して、以下説明を行う。まず図１（ａ）で、洗浄され
た薄板状の、例えば４００ｍｍ×５００ｍｍの大きさの
基板を用意する。この基板の表面上に、図１（ｂ）に示
すようにフォトレジスト剤を塗布して、フォトレジスト
層を形成する。次いでフォトマスクを用いて、図１
（ｃ）に示すように、フォトレジスト層を露光させる。
ここでは、基板の周辺１０ｍｍを除く部分に、等間隔に
５×５ポイントに形成された３μｍのラインアンドスペ
ースのテストパターンを形成させるように、フォトマス
クを構成している。

【００１３】その後、図１（ｄ）に示すように、第１回
目の現像液をフォトレジスト層の上に吐出して、パドル
を形成する。このパドル形成後に、図１（ｅ）に示すよ
うに、一定時間、例えば３乃至７秒間放置させた後に、
図１（ｆ）に示すように、第２回目の現像液を、第１回
目の吐出で形成されたパドルの上に、再度同じ方向に吐
出させて、パドルを形成する。その状態で図１（ｇ）に
示すように現像を行い、図１（ｈ）に示すように、基板
を純水等にて洗浄を行い、次いで図１（ｉ）に示す乾燥
を行い、基板上に所定のレジストパターンを作成した。

【００１４】このように、現像液の吐出を所定の間隔を
おいて、２回吐出させることで、テストパターンの線径
の寸法内バラツキが、３σ＝０．２５μｍにまで向上さ
せることができた。因みに、同一条件で１回だけの現像
液の吐出の場合では、３σ＝０．９０μｍのバラツキを
計測しており、はるかに改善が計られていることが解
る。

【００１５】次に、このようなフォトレジスト層の現像
方法に用いられる現像装置について、図２を参照して説
明する。円筒状の金属製スピンカップ２１は、円形の底
板２２と、この底板２２の周辺を一方向に、その開口部
２３を底板２２の径よりも狭くなるように、円錐状に上
方に延在させて、隔壁２４を形成する。この底板２２の
中心部には、モータ２５の回転軸２６が貫通しており、
その回転軸２６の一端には、モータ２５が取着されてお
り、また他端はスピンカップ２１内に位置し、その端部
にチャック２７が取着されている。

【００１６】このチャック２７は、モータ２５の回転軸
２６と同軸に配置され、図示しない吸引装置と接続され
て、チャック２７上に載置される基板２８を、吸引固定
するものである。更に、このスピンカップ２１の底板２
２部分には、複数の排水孔２９が穿設されており、この
排水孔２９は、パイプ３０によって排水装置３１と連結
されている。

【００１７】このように構成されたスピンカップ装置３
２の上部開口部２３からは、現像液供給装置３３を構成
するノズル３４が配置され、このノズル３４は、現像液
供給管３５を介して、現像液供給装置３３と連結されて
いる。このノズル３４は、長方形の箱型を呈しており、
その一端には、基板２８の一端と同じ長さに形成され
た、図３（ａ）に示すようなスリット３６を有してい
る。この現像液供給装置３３は、駆動装置３７と連結さ
れていて、現像液供給装置３３を左右及び上下方向に、
移動可能に構成している。

【００１８】もし現像液供給装置３３が大型となり、移
動及び微細な調整が不可能な場合には、現像液供給管３
５を可撓性の材質のもので構成、あるいは蛇腹構成と
し、この可撓性の現像液供給管３５自体を、駆動装置３
７によって可動させるように構成することも可能であ
り、あるいはまた、直接駆動装置３７をノズル３４に連
結させて、ノズル３４自体を可動させることも可能であ
る。

【００１９】このように構成されたスピンカップ装置３
２内に、フォトマスクによって露光されたフォトレジス
ト層３８を有する基板２８を、チャック２７上に載置固
定する。しかる後に、ノズル３４を基板２８の一端に位
置させて、現像液供給装置３３から、図３（ａ）に示す
現像液３９をフォトレジスト層３９の上に吐出させて、
図中矢印のように、左方向に現像液３９を吐出させなが
ら平行移動させる。

【００２０】即ち、図３（ａ）に示すように、基板２８
の一端に位置したノズル３４から現像液３９を吐出させ
て、図中矢印の左方向に走査させて、図３（ｂ）に示す
ように、第１回目のパドル４０をフォトレジスト層３８
上に形成する。この第１回目のパドル４０の形成が終了
した後に、ノズル３４はパドル４０の厚さ分だけ上昇し
て、再びスタート地点まで復帰し、最初の現像液３９の
吐出から所定時間経過後に、図３（ｃ）に示すように、
このパドル４０の厚さ分だけ上昇した位置から、第２回
目のパドル４０形成の作業を開始する。

【００２１】そして第１回目と同様に、図中矢印に示す
ように、左方向に現像液３９を吐出させながらノズル３
４を移動させて、図３（ｄ）に示すように、第２回目の
パドル４０を構成する。この後に所定の時間を掛けて現
像を行い、スピンカップ装置３２に配置された洗浄装置
（図示せず）から純水等を放出することによってフォト
レジスト層３８を洗浄し、モータ２５でチャック２７を
回転させて、基板２８の水切りを行うと共に乾燥させ
る。洗浄用の純水等は、排水孔２９よりパイプ３０を介
して排水装置３１に排水されて、基板２８上に所定のレ
ジストパターンを作成するものである。

【００２２】ここで、ノズル３４から現像液３９を吐出
させるための、第１回目と第２回目との時間間隔につい
て考察した結果を、図４に示す。図４に示すグラフは、
横軸に第１回目と第２回目の吐出開始までの時間間隔、
即ちパドル４０形成間隔時間をとり、縦軸には、時間間
隔毎の３σあたりの寸法面内のバラツキをとって、バラ
ツキ状態を示したもので有る。テストには、４００ｍｍ
×５００ｍｍの角形基板２８を使用し、この角形基板２
８の周辺１０ｍｍを除く面上に、等間隔で５×５ポイン
トに形成された３μｍのラインアンドスペースのテスト
パターンの、現像後の線径を測定したものである。

【００２３】この図４に示す測定結果からも判るよう
に、パドル４０形成間隔時間が３乃至７秒以内であれ
ば、寸法面内バラツキが、０．２乃至０．４以内に抑え
ることが判明した。このパドル４０形成間隔時間を外れ
ると、寸法面内バラツキが従来の現像方法と同様に大き
くなることが判明した。従って、パドル４０形成間隔時
間は、この時間内に制御することが必要となる。また第
１回目と第２回目のパドル４０形成方向を異なる方向か
ら形成することも試みたが、同方向から形成したものの
方が好ましい結果であった。

【００２４】この時間間隔の条件を満足させる簡便な方
法は、５００ｍｍの基板２８の場合には、第１回目のパ
ドル４０形成時間を５秒、即ち現像液３９吐出開始から
第１回目の吐出終了までの、ノズル３４の走査時間を５
秒になるように設定し、吐出終了後の再スタート時点ま
で復帰するノズル３４の戻り時間を、同じ５秒のスピー
ドで戻るように設定することで、この５秒間の時間間隔
が得られ、しかも第２回目の吐出位置に復帰した後に、
直ちに待ち時間なしで第２回目のパドル４０形成作業に
入れることになる。

【００２５】このように、所定の時間間隔を置いて複数
回にわたって、パドル４０を同一方向から形成すること
で、寸法面内のバラツキが小さくなる理由は、第１回目
だけでは、現像液３９とレジスト層３８との接触時間の
みが、線幅を決定する要因と考えられるが、複数回の場
合には、樹脂溶解が最も進んだスタート時点の第１回目
のパドル４０を形成している現像液３９部分を、第２回
目に吐出される現像液３９が、順次攪拌させて流動化さ
せていくので、結果的に基板２８上の現像液３９、即ち
パドル４０内の樹脂濃度が均一化されることにより、現
像速度も均一化されるものと思考され、このために、基
板２８面内の線幅のバラツキが、抑制されるものと推察
される。

【００２６】なお、本発明は、この実施例に限定される
ことなく、種々の応用・変形が可能であり、例えば、複
数回のパドル４０形成は、２回に限らず３回以上にわた
ってパドル４０を形成するようにしても差し支えなく、
また２回目以降のパドル４０の攪拌は、その都度現像液
３９を供給しないで、ノズル３４自体を第１回目のパド
ル４０中に挿入させて、パドル４０に摺動させながら攪
拌させるように構成することも可能で、さらにノズル３
４のスリット３６近傍に、刷毛状の物体を取着させてお
いて、この物体を利用して第１回目に形成したパドル４
０を攪拌させるように、ノズル３４を移動させるように
構成することも可能である。このように基板２８の寸法
内で、溶解した樹脂濃度が均一化されるような構成をと
ることにより、第２回目以降の現像液３９の供給を不要
とすることが可能なので、省資源化に適している。

【００２７】また、上記説明では、ノズル３４の方が移
動するように説明しているが、可能ならスピンカップ２
１内のチャック２７の方を移動させて、基板２８自体を
ノズル３４に対して移動可能なように構成することも可
能であり、基板２８とノズル３４との関係は、何れかが
相対的に移動すれば良いので、この構成だけに限定され
るものではないことは、明らかである。

【００２８】更に上記説明では、基板２８上にフォトレ
ジスト層３８を形成した場合について説明しているが、
基板２８上に薄膜状の導電体層を設け、その上にフォト
レジスト層３８を設けた場合にも、適用することができ
ることは、言うまでもなく、また使用される現像液３９
は、新液でも再生疲労液の何れをも採用することが可能
である。

【００２９】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、基板内での現像処理の均一化が図られ、このために
現像処理された製品の性能向上、及び均一性が保持され
ると共に、基板間及びロット間での品質向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関わるフォトレジスト層の現像方法を
説明するためのフローチャート図。

【図２】本発明に関わるフォトレジスト層の現像方法に
使用される現像装置の構成の概要を示す構成図。

【図３】同じく本発明に関わるフォトレジスト層の現像
方法の現像液吐出状態を説明するための工程説明図。

【図４】本発明に関わるフォトレジスト層の現像方法に
おける、パドル形成間隔時間と寸法面内バラツキとの関
係を示す測定図。

【図５】従来のフォトレジスト層の現像方法を説明する
ための工程説明図。

【符号の説明】

２７：チャック ２８：基板 ３３：現像液供給装置 ３４：ノズル ３６：スリット ３７：駆動装置 ３８：フォトレジスト層 ３９：現像液

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フォトレジスト層が面上に設けられた基
   板と前記フォトレジスト層面上に現像液を吐出する現像
   液供給手段とを相対的に移動して現像を行うフォトレジ
   スト層の現像方法において、 前記現像液供給手段を、前記基板に対して現像処理のた
   めに複数回相対的に移動させることを特徴とするフォト
   レジスト層の現像方法。
2. 【請求項２】 前記現像処理のための基板に対する複数
   回の相対的移動方向を、同一方向とすることを特徴とす
   る請求項１記載のフォトレジスト層の現像方法。
3. 【請求項３】 前記現像処理のための複数回の相対的移
   動は、一定の時間間隔をおいてスタートすることを特徴
   とする請求項１記載のフォトレジスト層の現像方法。
4. 【請求項４】 前記現像処理のための移動の都度、前記
   現像液供給手段から現像液を吐出させることを特徴とす
   る請求項１記載のフォトレジスト層の現像方法。
5. 【請求項５】 ２回目以降の現像液吐出移動時に、前記
   現像液供給手段を基板面に対して順次直交する方向に離
   れた高さからスタートさせることを特徴とする請求項１
   記載のフォトレジスト層の現像方法。
6. 【請求項６】 前記現像液供給手段の２回目以降の移動
   は、１回目の移動で吐出された現像液を攪拌させるよう
   に、非吐出状態で移動することを特徴とする請求項１記
   載のフォトレジスト層の現像方法。
7. 【請求項７】 前記現像液供給手段は、各回のスタート
   時点の時間間隔を、３秒〜７秒に設定したことを特徴と
   する請求項３記載のフォトレジスト層の現像方法。