JP2016115785A - 現像装置および現像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フォトマスク基板面内での現像時間が均一で、且つ現像残渣の発生が少ない現像装置を提供する。【解決手段】現像対象の基板を回転可能に装着するスピンチャック２と、基板に現像液を吐出する現像液吐出部とリンス液を吐出するリンス液吐出部を備えたスキャンノズル５と、を備えてなり、スキャンノズルの現像液吐出部は、リンス液吐出部よりスキャンノズルが待機する位置に近い位置に備えられており、スピンチャックとスキャンノズルとスキャンノズルのリニアガイド機構９とは、スピンチャックのスキャンノズルの待機部７に最も近い部位が最も低くなり、リンスノズルの待機部７´に最も近い部位が最も高くなるように傾斜し、その姿勢を保持することができる傾斜機構１１の上に設置されていることを特徴とする現像装置２０。【選択図】図１

Description

本発明は、レジストが塗布され、描画処理されたフォトマスク等の基板の表面に、現像液やリンス液を供給して現像処理を行う現像装置に関する。

フォトマスクの現像処理装置として、フォトマスク基板を低速で回転させ、現像液をスプレーノズルからフォトマスク基板上に噴霧状にして吹き付けることで現像処理を行うスプレー現像という方法が知られている。

しかし、前記スプレー現像においては、フォトマスク中央部付近と周辺部分での現像液の当たり具合であるインパクトが不均一になるため、中央部付近は周辺部分と比較して、過度に現像が進んでしまうおそれがある。

一方、現像処理装置の現像液を吐出するスキャンノズルを、フォトマスク基板に対して平行移動させながら、スキャンノズルから供給される現像液をフォトマスク基板上に液盛りし、静止状態で現像処理を行うパドル現像という方法が知られている。

前記スキャンノズルを用いたパドル現像は、スプレー現像の様にフォトマスク中央部と周辺部分で現像液のインパクトが不均一になるという問題は生じないが、フォトマスク基板上においてスキャンノズルが、スキャンが開始される位置と終了する位置で現像時間に差が生じるため、現像により形成されるパターンに寸法差が生じてしまうおそれがある。

その問題を解決する方法として、前記スキャンノズルに現像液を吐出する機構と吸引する機構およびリンス液を吐出する機構を併設したスキャンノズルによる現像方法が開示されている（特許文献１）。

しかしながら、特許文献１の方法は、現像液を吸引する機構などを設ける必要があることから、スキャンノズルの構造が複雑になるという問題があり、また現像後のリンスをノズルヘッド内における限られた寸法の範囲内で実施することから十分リンスが行えず、リンス不良による現像残渣の発生が懸念される。

特開２００４−９５７０５号公報

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、フォトマスク基板面内での現像液のインパクトが均一であり、またフォトマスク基板面内での現像時間が均一で、且つ現像残渣の発生が少ない現像装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決する手段として、請求項１に記載の発明は、フォトマスクの製造工程で使用する現像装置であって、
現像対象の基板を回転可能に装着するスピンチャックと、
前記基板に現像液を吐出する現像液吐出部とリンス液を吐出するリンス液吐出部を備えたスキャンノズルと、
前記スキャンノズルを、前記基板との距離を一定に保持しながら基板上を移動させるためのスキャンノズルのリニアガイド機構と、を備えてなり、
前記スキャンノズルがスキャンする方向と直交する方向のスキャンノズルの長さは、前記基板の一辺の長さより大きく、
前記スキャンノズルに備えられた現像液吐出部とリンス液吐出部において、リンス液吐出部は前記スキャンノズルが待機する位置に近い位置に備えられており、
前記スピンチャックと前記スキャンノズルと前記スキャンノズルのリニアガイド機構とは、前記スピンチャックの前記スキャンノズルの待機部に最も近い部位が最も低くなるように傾斜し、その姿勢を保持することができる傾斜機構の上に設置されていることを特徴とする現像装置である。

また、請求項２に記載の発明は、前記基板にリンス液を吐出するためのリンスノズルと、
前記リンスノズルを、前記基板上を一定の間隔を保持しながら移動させるためのリンスノズルのリニアガイド機構と、
前記リンスノズルが待機するためのリンスノズル待機部を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の現像装置である。

また、請求項３に記載の発明は、前記スキャンノズルの現像液用ノズルの吐出口の形状が、前記スキャンノズルが延在する方向に形成されたスリット形状、またはスリット形状の場合と同等の現像処理の均一性を持ち、スキャンする方向と直交する方向に形成された複数の吐出孔からなることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置である。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の現像装置を使用した現像方法であって、
現像対象の基板を前記スピンチャックに装着する工程と、
前記傾斜機構により、前記現像装置を前記スピンチャックの前記スキャンノズルの待機部に最も近い部位が最も低くなるように傾斜し、その姿勢を保持する工程と、
前記スキャンノズルをその待機部から現像開始位置に移動する工程と、
前記スキャンノズルを、前記現像開始位置から基板の表面に沿って、基板との距離を一定に保持し、現像液とリンス液を吐出しながら、スキャンさせる工程と、
前記スキャンノズルを、スキャンノズルが基板を通り越した領域にある停止位置で停止させる工程と、
前記傾斜機構を水平に戻した後、前記スピンチャックの回転数を増加させて、リンスノズルから基板上にリンス液を吐出してリンスする工程と、
リンスノズルからの吐出を停止し、基板に残留している現像液とリンス液を振り切る工程と、をこの順に備えていることを特徴とする現像方法である。

本発明の現像装置によれば、簡素なノズル構造でありながら、現像後のレジストパターン寸法の高い寸法均一性が維持でき、且つ現像残渣によるパターン欠陥が少ないレジストパターンを形成可能となり、ひいては高い寸法均一性と現像残渣によるパターン欠陥が少ないフォトマスクを提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る現像装置を示す概略側断面図。 図１に対応する概略平面図。 本発明の現像装置で使用するスキャンノズルのスキャン方向の断面形状の一例を示す概略断面図。 本発明の現像装置で使用するスキャンノズルのスキャン方向の断面形状の一例を示す概略断面図。

以下に、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の現像装置の実施形態に係る一例を示す概略側断面図であり、図２はそれに対応する概略平面図である。

＜本発明の現像装置の構成について＞
図１に示すように、本発明の現像装置２０の構成は、現像液やリンス液などの処理液が周囲に飛び散らないようにし、それらの処理液を回収し、排出するための図示していない排出口を備えたカップ１と、そのカップ１内に設けられたフォトマスク基板４（露光済の感光性レジスト（電子ビームレジストも含む）層が形成された基板）を保持するためのスピンチャック２と、フォトマスク基板４に沿ってスキャン駆動し、フォトマスク基板４上に現像液とリンス液を供給するスキャンノズル５と、フォトマスク基板４をリンス処理するためのリンスノズル８と、全ての機構を含むユニット全体（ただし、制御部１０を除く）を傾斜させ、その姿勢を保持することができる傾斜機構１１と、これら各機能を制御する制御部１０を有する。

少なくとも、スキャンノズル５がフォトマスク基板４上をスキャンして現像処理を行う時は、傾斜機構１１は、スピンチャック２のスキャンノズルの待機部７に最も近い部位が最も低くなるように傾斜し、その姿勢を保持することが可能である。また、現像処理を開始する前および現像処理またはそれに続くリンスノズル８によるリンス処理を終了後に、フォトマスク基板４をスピンチャック２に装着する時または取り出す時は、水平に保持することが可能である。

また、スキャンノズル５は、スキャンノズルの上下駆動機構６とスキャンノズル５をフォトマスク基板４に沿って平行にスキャンさせるためのスキャンノズルのリニアガイド機構９を有する。同様に、リンスノズル８は、リンスノズルの上下駆動機構６´とリンスノズル８をフォトマスク基板４に沿って平行にスキャンさせるリンスノズルのリニアガイド機構９´を有する。また、スピンチャック２は、カップ１の外部に備えられたスピンチャック駆動機構３に連接され、回転可能となる。スピンチャック２の回転数とその回転数を保持する時間は制御装置２０に予め設定しておくことが可能である。複数の回転数とそれらの保持時間および回転数の変更にかける時間などをプログラムとして設定して置く事も可能である。

また、スキャンノズル５は、現像処理およびリンス処理する対象物であるフォトマスク基板４の一辺の長さ、またはフォトマスク基板スキャンノズル５やリンスノズル８がフォトマスク基板４をスキャンする方向と直交する方向の長さ、より長い有効幅（スキャンノズル５やリンスノズル８がスキャンする方向と直交する方向における現像液やリンス液が均一に安定して吐出する範囲の長さ）を持っていることが望ましい。

また、前記スキャンノズル５から現像液やリンス液が吐出する吐出口の形状は、それらのノズルがフォトマスク基板４上を、一定間隔を保持してスキャンする方向と直交する方向を長手として形成されたスリット形状であることが好ましい。または、スリット形状の場合と同等の処理の均一性がある吐出孔が、スキャンノズル５の長手方向に複数個形成されていても良い。

また、本発明の現像装置２０は、上記に説明した装置の動作を司る制御装置１０を備えている。

＜本発明の現像装置の動作について＞
次に、本発明の現像装置２０の動作について図１及び図２を参照しながら説明する。
まず、本発明の現像装置２０のスピンチャック２に露光済の感光性レジスト層が形成されたフォトマスク基板４（厳密には、フォトマスクブランクスの膜面上に感光性レジスト層を形成後、所望のパターンを光や電子線などで描画したもの）を現像装置２０のスピンチャック２に装着する。装着する手段は特に限定するものではなく、人がフォトマスク基板４をハンドリングする治具を使用してスピンチャック２に装着しても良いし、ロボットアームにより装着しても良い。

フォトマスク基板４が現像装置２０のスピンチャック２に装着された後、スキャンノズル５が、図１および図２に示すスキャンノズルの待機部７（ＨＯＭＥ）からスキャンノズルの上下駆動機構６およびスキャンノズルのリニアガイド機構９によって、カップ１の内部に移動した後、スキャンノズルのリニアガイド機構９によってカップ１内のＢＩＧＩＮ位置（スキャンノズル５がフォトマスク基板４上をスキャンして現像処理を開始する位置）に移動する。

次に、前記ＢＩＧＩＮ位置がＥＮＤ位置（スキャンノズル５がフォトマスク基板４上を、スキャンを開始してから現像処理を終了する位置）より低くなるように、別の表現をすれば、スピンチャック２のスキャンノズルの待機部７に最も近い部位が最も低くなるように、傾斜機構１１にてユニット全体を傾斜させ且つその姿勢を保持して、スキャンノズル５から吐出された現像液とリンス液が、ＢＩＧＩＮ位置の方向に向かって流れ落ちるようにする。この事により、図示していないスキャンノズル５の現像液吐出部から、図示していないリンス液吐出部に至る間で現像が行われ、それ以降はリンス液により現像が停止されるため、常に一定時間の現像処理時間となり、フォトマスク基板４の面内における現像時間が均一になる。その現像時間は、スキャンノズル５のスキャンスピードにてコントロールすることができる。

次にスキャンノズル５を、フォトマスク基板４の表面に沿って、スキャンノズル５とフォトマスク基板４の間の距離を一定に保持し、現像液とリンス液を吐出させながらスキャンさせ、図１のＥＮＤで示す位置までスキャン駆動することによって現像処理を実施する。

また、傾斜機構１１によりフォトマスク基板４が傾斜される角度により、スキャンノズル５からフォトマスク基板４上に吐出された現像液やリンス液がフォトマスク基板４上から排出される速度が変わる。傾斜角度が０°（水平状態）から９０°（垂直状態）に近づくほど、フォトマスク基板４上を流下する速度が速くなるため、現像液が疲労する度合いが軽減する。同様に、リンス液についても、フォトマスク基板４の傾斜角度が９０°に近づくほど、フォトマスク基板４上を流下する速度が速くなるため、現像残渣がフォトマスク基板４上から排除される速度が速くなり、現像残渣が残留する度合いが軽減する。例えば、傾斜角度を３０°、スキャンノズルのスキャン速度を１ｍｍ／秒に設定し、パターン寸法の均一性が確保でき、現像残渣が発生しない現像液とリンス液の吐出量を実験的に探索することにより、良好な現像条件を設定することが可能である。またパターン寸法の制御性を高めるためには、現像速度を遅くした方が有利であるため、この点も含めて現像条件を設定すれば良い。

なお、図１に示すスキャンノズル５は、現像液とリンス液の吐出部である現像液用ノズル３０とリンス液用ノズル４０が一体形成されている（図３参照）が、図４に示すように、現像液用ノズル３０´とリンス液用ノズル４０´が独立していても良い。またそれぞれのノズルの駆動についても独立して制御可能にしても良い。例えば、現像液用ノズル３０´とリンス液用ノズル４０´間の距離を変更することにより、現像時間をコントロールすることが可能になる。

図１に示すように、前記スピンチャック２は、回転駆動するとともに昇降駆動するスピンチャック駆動機構３を有し、フォトマスク基板４を回転させることで、遠心力によりフォトマスク基板４上に供給された現像液やリンス液を振り切る機能を有する。前記スキャンノズル５による現像処理が完了した後、傾斜機構１１にてユニット全体を水平位置まで戻してフォトマスク基板４を水平状態に戻し、当該フォトマスク基板４の回転数を増加せながらリンスノズル８からリンス液を吐出してフォトマスク基板４をリンスすることや、リンス液の吐出を停止させ、フォトマスク基板を回転させることにより、フォトマスク基板４に残留している現像液やリンス液を振り切ることができる。

このような本発明の現像装置により、複雑な構造でないスキャンノズルを使用しても、パターン寸法の均一性を確保し、現像残渣が無い現像処理を実施することが可能となる。

本発明は、半導体素子作製に使用されるフォトマスクの現像処理以外に、面内の寸法ばらつきが小さく、現像残渣が少ない現像が要求される微細加工分野の現像処理に広く適用することが可能である。

１・・・カップ
２・・・スピンチャック
３・・・スピンチャック駆動機構
４・・・フォトマスク基板
５・・・スキャンノズル
６・・・スキャンノズルの上下駆動機構
６´・・・リンスノズルの上下駆動機構
７・・・スキャンノズルの待機部
７´・・・リンスノズルの待機部
８・・・リンスノズル
９・・・スキャンノズルのリニアガイド機構
９´・・・リンスノズルのリニアガイド機構
１０・・・制御部
１１・・・傾斜機構
２０・・・現像装置
３０、３０´・・・現像液用ノズル
４０、４０´・・・リンス液用ノズル

Claims (4)

1. フォトマスクの製造工程で使用する現像装置であって、
   現像対象の基板を回転可能に装着するスピンチャックと、
   前記基板に現像液を吐出する現像液吐出部とリンス液を吐出するリンス液吐出部を備えたスキャンノズルと、
   前記スキャンノズルを、前記基板との距離を一定に保持しながら基板上を移動させるためのスキャンノズルのリニアガイド機構と、を備えてなり、
   前記スキャンノズルがスキャンする方向と直交する方向のスキャンノズルの長さは、前記基板の一辺の長さより大きく、
   前記スキャンノズルに備えられた現像液吐出部とリンス液吐出部において、リンス液吐出部は前記スキャンノズルが待機する位置に近い位置に備えられており、
   前記スピンチャックと前記スキャンノズルと前記スキャンノズルのリニアガイド機構とは、前記スピンチャックの前記スキャンノズルの待機部に最も近い部位が最も低くなるように傾斜し、その姿勢を保持することができる傾斜機構の上に設置されていることを特徴とする現像装置。
2. 前記基板にリンス液を吐出するためのリンスノズルと、
   前記リンスノズルを、前記基板上を一定の間隔を保持しながら移動させるためのリンスノズルのリニアガイド機構と、
   前記リンスノズルが待機するためのリンスノズル待機部を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記スキャンノズルの現像液用ノズルの吐出口の形状が、前記スキャンノズルが延在する方向に形成されたスリット形状、またはスリット形状の場合と同等の現像処理の均一性を持ち、スキャンする方向と直交する方向に形成された複数の吐出孔からなることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の現像装置を使用した現像方法であって、
   現像対象の基板を前記スピンチャックに装着する工程と、
   前記傾斜機構により、前記現像装置を前記スピンチャックの前記スキャンノズルの待機部に最も近い部位が最も低くなるように傾斜し、その姿勢を保持する工程と、
   前記スキャンノズルをその待機部から現像開始位置に移動する工程と、
   前記スキャンノズルを、前記現像開始位置から基板の表面に沿って、基板との距離を一定に保持し、現像液とリンス液を吐出しながら、スキャンさせる工程と、
   前記スキャンノズルを、スキャンノズルが基板を通り越した領域にある停止位置で停止させる工程と、
   前記傾斜機構を水平に戻した後、前記スピンチャックの回転数を増加させてリンスノズルから基板上にリンス液を吐出してリンスする工程と、
   リンスノズルからの吐出を停止し、基板に残留している現像液とリンス液を振り切る工程と、をこの順に備えていることを特徴とする現像方法。

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