JP2005129555A - 現像方法及びそれに用いる現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
【解決手段】 基板２０上の露光済みレジストを現像する方法は、露光済みレジストで被覆された基板２０を、レジスト側の基板面が現像液槽１１中の現像液３０に対向し且つ水平になるように保持し、レジスト側の基板面と現像液３０の液面との間隔を均一に保ちつつそれらを近接させてレジスト側の基板面の全面を現像液３０の液面に同時に接触させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体装置などの製造プロセスにおいて、基板上の露光済みレジストを現像する方法及びそのための現像装置に関し、より詳細には、基板面内で均一にレジストを現像処理することができる方法及びそのための現像装置に関する。

液晶ディスプレイの製造プロセスでは、ＰＥＰ（Photo Engraving Process）技術によって基板上に層状構造を形成する際に、各層形成工程において、現像装置を用いて基板上の露光済みレジストの現像を行う。

特許文献１には、基体上の露光済みレジストを現像する方法であって、レジスト付基体をその表面積に比較して小さな面積で基体に接触する支持部材で支持し、レジスト上に供給された現像液を、現像液を液の表面張力を利用して盛り上げる構成でレジスト上に溜めて現像を進行させる方法において、現像を進行させる工程を、レジスト上の現像液の温度分布の広がりを抑制する構成で行うことが開示されている。そして、これによれば、被現像体の被現像面であるレジスト面における現像液の温度の面内均一性を上げ、現像変化も小さく、現像速度が一定で、レジスト現像についてウェハー等の面内のレジスト線幅均一性を向上させることができる、と記載されている。

特許文献２には、洗浄液噴出機構と開閉蓋を有する廃液排出機構を設けた底板と、該底板の周縁部に載置される枠体と、前記底板を貫いて設けられた可動突き上げピンを有する基板上下機構と、前記底板を横方向と上下方向に揺り動かす揺動機構と、前記底板と枠体が形成する槽空間に現像液と洗浄液を吐出する給液機構と、前記槽空間に被処理基板を搬入出するハンドリング機構とを備えた現像装置が開示されている。そして、これによれば、液晶表示装置などで使用される角形の大型基板にホトリソグラフィ法によって各種微細パターンを形成する際に、高精度で安定した現像と、さらに，現像液の使用量の低減を実現するができる、と記載されている。

特許文献３には、現像チャンバーを備え、その中に保持した基板上の露光済みレジストに現像液、リンス液等の現像処理液をノズルから散布して現像処理するレジスト現像装置であって、現像チャンバー内の現像処理液蒸気を排気する排気系と、現像チャンバー内に現像処理液を蒸発させるための蒸発面を有する現像処理液溜めとを備え、排気系はその排気速度が調節可能なようになったものが開示されている。そして、これによれば、散布される現像処理液の蒸発促進作用と抑制作用がバランスして、現像、リンス位置での液の温度が所定の温度に短時間に制御され、また、排気速度の制御により広い温度範囲で液温度を安定して制御することができ、寸法精度が向上する、と記載されている。
特開平５−１９８４９５号公報 特開平５−５９９９号公報 特開平５−３３５２２８号公報

ところで、近年、液晶ディスプレイの分野において、大画面化に対する要求がますます高くなってきており、そのために基板の大型化が進行している。また、小型の液晶ディスプレイにあっては、生産性の向上を目的として基板の大型化が進行している。

ところが、基板が大型化すると、ＰＥＰ技術によって基板上に層状構造を形成する際に、各層形成工程において、基板上の露光済みレジストの現像を均一に行うことが困難となる。

例えば、特許文献１の技術では、液の表面張力を利用した現像液の塗布であるため、液塗布のインパクトを強めてしまうと塗布できず、従って、塗布スピードに限界があり、現像液の塗り始めから塗り終わりまでに基板の大きさに比例した時間が必要となる。このため、塗布始め位置と塗布終わり位置とで現像時間に差が生じ、オーバー現像、或いは、アンダー現像など基板面内のレジストパターン仕上りに差が生じてしまう。

また、特許文献２或いは特許文献３の技術では、シャワーノズルを適宜に配置することにより基板面内がほぼ同時に現像液に浸される状態になるが、シャワーノズルから噴霧される現像液がシャワーノズル個々の製造誤差、装置に取り付ける角度、ノズルの目詰まりなどの理由で拡散領域において均等な現像液のインパクトが得られにくい。このため、液圧力による物理的作用の差により基板面内のレジストパターン仕上りに差が生じてしまう。また、隣り合うシャワーのオーバーラップ領域においては、基板上の液の流れに淀みが生じ、液の流れの差によって基板面内のレジストパターン仕上りに差が生じてしまう。

以上のように、現像段階で基板面内のレジストパターン仕上がりに差が生じると、後のエッチング段階などにおいて、その影響によりパターンの線幅差、歪形状などを生じ、最終的には特性のバラツキを生じることとなる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、基板面内で均一にレジストを現像処理することができる方法及びそのための現像装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明の現像方法は、
基板上の露光済みレジストを現像する方法であって、
露光済みレジストで被覆された基板を、レジスト側の基板面が現像液槽中の現像液に対向し且つ水平になるように、保持し、
上記レジスト側の基板面と上記現像液の液面との間隔を均一に保ちつつそれらを近接させて該レジスト側の基板面の全面を該現像液の液面に同時に接触させる。

このようにすれば、基板上のレジスト全面を同時に現像液に接触させるので、基板の大きさに関らず、現像時間に長短がなく、それによって基板面内で均一にレジストを現像処理することができる。従って、後のエッチング段階などにおいて、パターンの線幅差、歪形状などが生じて最終的に特性のバラツキを生じることを抑制することができる。

本発明の現像方法は、上記レジスト側の基板面を上記現像液の液面に接触させた後に、上記基板を該現像液に浸漬してもよい。

このようにすれば、浸漬する液表面の不安定な温度で処理することなく、液を循環させる等の攪拌作用により温度、液濃度がより安定した液で現像処理を行うことができる。

そして、その場合、本発明の現像方法は、上記基板を上記現像液に浸漬した後、該基板を傾斜させてもよい。

基板の凸反りなどがあると、基板と現像液との界面に気泡が残ることがあり、その気泡があるとその部分では基板が現像液に接触しないため現像処理が進まない、しかしながら、上記のようにすれば、基板を現像液中で傾斜させるので、基板と現像液との界面に含まれた気泡を脱気することができる。

本発明の現像方法は、上記レジストの現像後、上記レジスト側の基板面全面を上記現像液の液面から同時に離間させてもよい。

このようにすれば、基板上のレジスト全面を同時に現像液から離間させるので、レジストの現像処理を同時に終了させることができ、また、現像液の表面張力の作用により基板に残留付着する現像液を極力少なくすることができる。

具体的には、本発明の現像方法は、上記レジスト側の基板面を水平に維持しつつ、上記現像液の液面を低下させることにより上記レジスト側の基板面全面を該現像液の液面から同時に離間させてもよい。

この場合、本発明の現像方法は、上記現像液の液面の低下速度を０．１ｍｍ／秒以下とするのがよい。

このようにすれば、現像液の表面張力の作用による基板からの現像液の除去を有効に行うことができる。

上記目的を達成する本発明の現像装置は、基板上の露光済みレジストを現像するために用いられるものであって、
基板上の露光済みレジストを現像するために用いられる現像装置であって、
現像液が貯められる上方に開口した現像液槽と、
上記現像液槽の上方で基板を水平に保持する基板保持部と、
上記現像液槽の現像液の液面と上記基板保持部に保持された基板との間隔が均一に保たれつつそれらが近接するように、該現像液槽及び／又は該基板保持部を駆動する駆動部と、
を備える。

上記の構成によれば、露光済みレジストで被覆された基板を、レジスト側の基板面が現像液槽中の現像液に対向し且つ該現像液の液面に平行になるように、基板保持部で保持し、駆動部によってレジスト側の基板面と現像液の液面との間隔を均一に保ちつつそれらを近接させて全面同時に接触させることが可能となる。つまり、本発明の現像方法の実施が可能となる。なお、駆動部によって現像液槽及び基板保持部のいずれか一方を駆動しても、両方を駆動してもどちらでもよい。

本発明の現像装置は、上記基板保持部が、水平状態から傾斜状態に基板の保持状態が切替可能に構成されているものであってもよい。

上記の構成によれば、基板を現像液中で傾斜させて基板と現像液との界面に含まれた気泡を脱気することができる。

以上の通り、本発明によれば、基板上のレジスト全面を同時に現像液に接触させるので、基板の大きさに関らず、現像時間に長短がなく、それによって基板面内で均一にレジストを現像処理することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る現像装置１０を示す。この現像装置１０は、液晶ディスプレイのアクティブマトリクス基板を含む半導体装置などの製造プロセスにおいて、基板上の露光済みレジストを現像するのに用いられるものである。

この現像装置１０は、上方に開口したトレイ状の現像液槽１１と、基板２０を搬送する基板搬送部（駆動部）１２と、を備え、そして、基板搬送部１２には、一対の基板保持アーム（基板保持部）１３が設けられている。

現像液槽１１は、その中に現像液３０を貯めるものであり、現像液３０を適正温度に維持するように温度調節機構が設けられており、これによって、例えば、温度コントロール可能な電熱ヒータにより設定温度±１℃での調節ができるようになっている。また、現像液槽１１の底には、廃液排出用の廃液口が設けられている。

基板搬送部１２は、現像液槽１１の上方に基板２０が位置付けられるように基板２０を横方向に搬送すると共に、基板２０が現像液槽１１の現像液３０に近接したり離間したりするように基板２０を上下方向に搬送する。

基板搬送部１２に設けられた一対の基板保持アーム１３は、対向する基板側縁間を挟み、そして、基板面が水平となるように基板２０を保持する。また、一方の基板保持アーム１３は、上下に伸縮可能に構成されており、これによって、基板２０の保持状態を水平状態から傾斜状態に切り替えることができるようになっている。このような構成の基板保持アーム１３により、基板２０が現像液３０から離間した状態から基板搬送部１２が基板２０を下方に搬送すると、基板２０の下側の基板面と現像液槽１１の現像液３０の液面との間隔が均一である状態が保たれながらそれらが近接して全面同時に接触する。また、基板２０が現像液３０に接触した状態から基板搬送部１２が基板２０を上方に搬送すると、基板保持アーム１３に基板面が水平になるように基板２０が保持されていれば、基板２０の下側の基板面と現像液槽１１の現像液３０の液面とが全面同時に離間する。

上記現像装置１０を用いたレジストの現像方法について図２に基づいて説明する。

まず、現像装置１０の現像液槽１１に現像液３０を貯め、それを所定の設定温度（例えば２３℃）に調温する。

次に、図２（ａ）に示すように、露光済みレジストで被覆された基板２０を、レジスト側の基板面が下側となるように基板保持アーム１３で保持し、基板搬送部１２によって基板２０を搬送して現像液槽１１の上方に位置付ける。このとき、基板２０は、レジスト側の基板面が現像液槽１１中の現像液３０に対向し且つ現像液３０の液面に平行な配置となる。

次いで、図２（ｂ）に示すように、基板搬送部１２によって基板２０を下方に搬送してレジスト側の基板面を現像液３０に接触させる。このとき、レジスト側の基板面と現像液３０の液面との間隔が均一である状態が保たれながらそれらが近接するため、レジスト側の基板面の全面が同時に液面に接触する。また、この時点で現像処理が開始する。

次いで、図２（ｃ）に示すように、基板搬送部１２によって基板２０をさらに下方に搬送して基板２０を現像液３０に浸漬する。このとき、液表面での現像処理よりも更に液の温度、濃度に関して安定な領域にて現像処理が可能となる。

続いて、図２（ｄ）に示すように、一方の基板保持アーム１３を伸長させることにより基板２０を水平方向に対して傾斜させる。このとき、基板２０と現像液３０との界面に含まれた気泡が脱気される。傾斜角度は特に限定されるものではなく、例えば、水平方向に対して約４０度等とすればよい。

そして、図２（ｅ）に示すように、一方の基板保持アーム１３を縮めて基板２０を水平に戻し、現像液槽１１の廃液口から現像液３０を排出する。このとき、現像液３０の液面が徐々に低下し、レジスト側の基板面全面が現像液３０の液面から同時に離間する。このようにすれば、現像液３０の廃液と現像処理の停止とを同時に行うことができる。また、現像液３０の表面張力の作用により基板２０に残留付着する現像液３０を極力少なくすることができる。そのためには、液面の低下速度を０．１ｍｍ／秒以下として緩やかに行うのがよく、そうすれば、現像液３０の表面張力を利用して基板２０に付着している大半の現像液３０を取り除くことができる。

なお、上記の現像処理において、例えば現像時間が１２０秒であれば、基板２０の現像液３０への接触から基板２０の現像液３０からの離間までを１２０秒で完了させる必要がある。また、現像液３０との接触を解いた基板２０は水洗などの次処理に移す。

以上の現像方法によれば、基板２０上のレジスト全面を同時に現像液３０に接触させるので、基板２０の大きさに関らず、現像時間に長短がなく、それによって基板面内で均一にレジストを現像処理することができる。従って、後のエッチング段階などにおいて、パターンの線幅差、歪形状などが生じて最終的に特性のバラツキを生じることを抑制することができる。

また、基板２０の凸反りなどがあると、基板２０と現像液３０との界面に気泡が残ることがあり、その気泡があるとその部分では基板２０が現像液３０に接触しないため現像処理が進まない、しかしながら、上記の現像方法によれば、基板２０を現像液３０中で傾斜させるので、基板２０と現像液３０との界面に含まれた気泡を脱気することができる。

なお、上記実施形態では、現像液３０を現像液槽１１から排出することにより、レジスト側の基板面全面を現像液３０の液面から同時に離間させたが、特にこれに限定されるものではなく、基板搬送部１２によって基板２０を上方に搬送して基板２０を現像液３０から離間させるようにしてもよい。

以上説明したように、本発明は、半導体装置などの製造プロセスにおいて、基板上の露光済みレジストを現像する方法及びそのための現像装置について有用である。

本発明の実施形態に係る現像装置の斜視図である。 本発明の実施形態に係る現像方法を示す説明図である。

符号の説明

１０ 現像装置
１１ 現像液槽
１２ 基板搬送部
１３ 基板保持アーム
２０ 基板
３０ 現像液

Claims (8)

1. 基板上の露光済みレジストを現像する方法であって、
   露光済みレジストで被覆された基板を、レジスト側の基板面が現像液槽中の現像液に対向し且つ水平になるように、保持し、
   上記レジスト側の基板面と上記現像液の液面との間隔を均一に保ちつつそれらを近接させて該レジスト側の基板面の全面を該現像液の液面に同時に接触させる、現像方法。
2. 請求項１に記載された現像方法において、
   上記レジスト側の基板面を上記現像液の液面に接触させた後に、上記基板を該現像液に浸漬する、現像方法。
3. 請求項２に記載された現像方法において、
   上記基板を上記現像液に浸漬した後、該基板を傾斜させる、現像方法。
4. 請求項１に記載された現像方法において、
   上記レジストの現像後、上記レジスト側の基板面全面を上記現像液の液面から同時に離間させる、現像方法。
5. 請求項４に記載された現像方法において、
   上記レジスト側の基板面を水平に維持しつつ、上記現像液の液面を低下させることにより上記レジスト側の基板面全面を該現像液の液面から同時に離間させる、現像方法。
6. 請求項５に記載された現像方法において、
   上記現像液の液面の低下速度を０．１ｍｍ／秒以下とする、現像方法。
7. 基板上の露光済みレジストを現像するために用いられる現像装置であって、
   現像液が貯められる上方に開口した現像液槽と、
   上記現像液槽の上方で基板を水平に保持する基板保持部と、
   上記現像液槽の現像液の液面と上記基板保持部に保持された基板との間隔が均一に保たれつつそれらが近接するように、該現像液槽及び／又は該基板保持部を駆動する駆動部と、
   を備えた、現像装置。
8. 請求項７に記載された現像装置において、
   上記基板保持部は、水平状態から傾斜状態に基板の保持状態が切替可能に構成されている、現像装置。

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