JP2979093B2 - フォトレジストの現像装置 - Google Patents

フォトレジストの現像装置

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JP2979093B2 JP31636689A JP31636689A JP2979093B2 JP 2979093 B2 JP2979093 B2 JP 2979093B2 JP 31636689 A JP31636689 A JP 31636689A JP 31636689 A JP31636689 A JP 31636689A JP 2979093 B2 JP2979093 B2 JP 2979093B2
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフォトレジストの現像装置に関するものであ
る。
〔従来の技術〕 半導体素子、液晶素子、プリント回路基板等の電子部
品の製造工程において利用されるフォトリソグラフィ技
術は、シリコン基板、ガラス基板、導電膜、絶縁膜等の
上に微細なレジストパターンを形成する技術であり、前
記レジストパターンは、ホジ型またはネガ型のフォトレ
ジストを塗布し、このフォトレジスト膜を所望のパター
ンの露光マスクを用いて露光処理した後、このフォトレ
ジスト膜を現像処理して形成される。
ところで、露光処理したフォトレジスト膜の現像処理
は、現像液中において行われるが、フォトレジストの現
像は、フォトレジストの成分と現像液との中和反応であ
るため、現像処理の繰返しにともなって現像液の活性度
合が変化し、これが、現像処理によりパターニングされ
たフォトレジスト膜のパターン精度に影響する。
すなわち、ポジ型のフォトレジストについて説明する
と、ポジ型フォトレジストには、一般に、成膜樹脂とし
てアルカリに可溶なノボラック樹脂が、また感光材とし
てはナフトキノンアジド誘電体が用いられている。第6
図および第7図は上記ポジ型フォトレジストの露光およ
び現像処理による化学反応を示したもので、第6図は感
光材の露光による化学反応を示し、第7図は上記感光材
および成膜樹脂の現像による化学変化を示している。
このように、ポジ型フォトレジストの現像の主反応
は、カルボン酸およびフェノール等の酸と、現像液のア
ルカリとの中和反応であり、現像の進行過程では、現像
液中のアルカリイオン[OH-]の濃度の低下が観察され
る。したがって現像処理を繰返すと、現像液中のアルカ
リイオン濃度が徐々に低下して現像液の活性度合が変化
し、これがフォトレジストの現像感度に影響するため
に、現像されたフォトレジスト膜のパターン精度が悪く
なって行く。
したがって、上記フォトレジストの現像処理は、現像
液の活性度合の変化に応じて現像液に補充液を補充し、
その活性度合をほぼ一定に保ちながら行なう必要があ
る。
このため、上記フォトレジストの現像装置は、現像液
を満たした現像槽と、補充液槽と、この補充液槽内の補
充液を前記現像槽に供給する補充液供給手段と、現像槽
内の現像液の活性度合を検知するセンサと、このセンサ
で検知した現像液の活性度合に応じて前記補充液槽から
現像槽への補充液の供給量を制御する制御部とを備えた
構成とされている。
この現像装置としては、従来、現像液の活性度合を検
知するためのセンサとしてはpH(ペーハー)計を用い、
このpH計で検知した現像液のpH値の変化に応じて補充液
槽から現像槽への補充液の供給量を制御して、現像液の
pH値を所定の値に保つようにしたものが知られている。
しかし、このような現像液のpH値を所定の値に保つ方
式の現像装置では、フォトレジストの現像感度の変化に
対応する現像液のpH値の変化が極めて小さいため、pH値
をかなり厳密に制御しても、現像液の活性度合を一定に
保つことはできなかった。
このため、最近では、現像液の活性度合を、現像液の
インピーダンス値から検知することが考えられている。
これは、フォトレジストの現像感度の変化に対応する現
像液のインピーダンス値の変化が、pH値の変化よりも大
きいことに着目したものである。
すなわち、第8図は、現像液のpHおよびインピーダン
ス(Ω・cm)の変化と、現像によるパターン変換差(露
光マクスのパターン寸法に対する現像されたフォトレジ
スト膜のパターン寸法の誤差)Δ(μm)との関係を示
したもので、この図のように、パターン変換差の変化に
対応する現像液のpH値の変化は小さいが、現像液のイン
ピーダンス値はパターン変換差の変化に対応して大きく
変化するから、現像液のインピーダンス値を測定し、パ
ターン変換差が0になるインピーダンス値を保つように
現像槽への補充液の供給量を制御すれば、現像液の活性
度合をほぼ一定に保って、常にフォトレジスト膜を高精
度のパターンに現像することができる。
第9図は、このようなインピーダンス測定方式の現像
装置に使用される現像液の活性度合検知センサを示した
もので、このセンサ1は、上下面が開口する円筒上のセ
ンサ容器2内に、一対の電極板3a,3bを離間対向させて
配置した構成となっている。なお、4a,4bは上記両電極
板3a,3bに接続されたリード線である。このセンサは、
現像槽内の現像液中に浸漬されて、両電極板3a,3b間の
現像液Aのインピーダンスを測定する。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記インピーダンス測定方式の現像装
置は、第9図に示したような一対の電極板3a,3b間の現
像液Aのインピーダンスを測定するセンサ1によって現
像液Aの活性度合を検知するものであるため、現像液中
に溶解したレジスト成分や塩等が電極板3a,3bに付着し
て電極板3a,3bの表面が汚れると、現像液Aのインピー
ダンスを正確に測定できなくなるという問題があり、そ
のために頻繁にセンサ1を洗浄または交換する必要があ
るから、センサ1の保守管理が大変であった。
本発明は上記のような実情にかんがみてなされたもの
であって、その目的とするところは、現像液の活性度合
をほぼ一定に保って常にフォトレジスト膜を高精度のパ
ターンに現像することができ、しかも現像液の活性度合
を検知するセンサの保守管理も容易なフォトレジストの
現像装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のフォトレジストの現像装置は、現像液を満た
した現像槽と、補充液槽と、この補充液槽内の補充液を
前記現像槽に供給する補充液供給手段と、前記現像液の
活性度合を検知するセンサと、このセンサで検知した現
像液の活性度合に応じて前記補充液槽から現像槽への補
充液の供給量を制御する制御部とを備え、かつ前記セン
サを、前記現像液中に浸漬させて配置され、前記現像液
中に誘導された誘導電流を検出する電磁誘導型の導電率
計としたことを特徴とするものである。
〔作用〕
すなわち、本発明のフォトレジストの現像装置は、現
像液の活性度合を検知するセンサとして電磁誘導型の導
電率計を用い、この導電率計で測定した現像液の導電率
に応じて補充液槽から現像槽への補充液の供給量を制御
するようにしたものであり、現像液の導電率は、現像に
よるパターン変換差(露光マスクのパターン寸法に対す
る現像されたフォトレジスト膜のパターン寸法の誤差)
の変化に対応して大きく変化するから、現像液の導電率
を測定し、上記パターン変換差がOになる導電率を保つ
ように現像槽への補充液の供給量を制御すれば、現像液
の活性度合をほぼ一定に保って、常にフォトレジスト膜
を高精度のパターンに現像することができる。また本発
明では、上記導電率計として電磁誘導型のものを用いて
いるため、現像液中に溶解したレジスト成分や塩等の付
着により導電率計が汚れても、この導電率計の測定能力
は変化しないから、現像液の活性度合を検知するセンサ
である導電率計保守管理も容易である。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図〜第4図を参照して
説明する。
第1図は本実施例の現像装置の構成を示したもので、
図中11は現像槽であり、この現像槽11内には現像液Aが
満たされている。12は現像液循環配管、13はこの現像液
循環配管12に設けられた現像液循環ポンプであり、現像
槽11内の現像液Aは、上記現像液循環配管12に吸込ま
れ、この現像液循環配管12から再び現像槽11内に戻され
ることにより常時循環されている。また、14は補充液槽
であり、この補充液槽14内には現像槽11内の現像液Aよ
りも高濃度の補充液Bが収容されている。15は補充液槽
14内の補充液Bを現像槽11に供給する補充液供給配管で
ある。この補充液供給配管15には補充液供給ポンプ16が
設けられており、この補充液供給ポンプ16は、現像槽11
内の現像液A中に浸漬させて設けたセンサ17により検知
された現像液Aの活性度合に応じて補充液Bの供給量を
制御されるようになっている。
また、上記センサ17は、電磁誘導型の導電率計とされ
ており、このセンサ(以下、電磁誘導型導電率計とい
う)17は、第2図および第3図に示すように、リング状
の励磁トランス18aとリング状の検出トランス18bとを、
その中心を一致させて配置した構造となっている。上記
励磁トランス18aと検出トランス18bは、それぞれ、リン
グ状の巻枠19にその全周にわたってコイル20を巻回した
もので、この励磁トランス18aと検出トランス18bはその
間に若干の間隙を存して重合配置され、中心部に両端に
開口する現像液流通部を有する密閉構造を円筒状絶縁ケ
ース21内に収納されている。なお、22は上記絶縁ケース
21に連結された支持パイプであり、電磁誘導型導電率計
17は上記支持パイプ22で吊下げ支持されて現像槽11内の
現像液A中に浸漬されている。また、上記励磁トランス
18aのコイル20の一端と検出トランス18bのコイル20の一
端とは共通のリード線23aに接続され、励磁トランス18a
のコイル20の他端と検出トランス18bのコイル20の他端
はそれぞれ専用のリード線23b,23cに接続されており、
これらリード線23a,23b,23cは、上記支持パイプ22内を
通して第1図に示した変換器24に接続されている。
この電磁誘導型導電率計17は、現像液Aの導電率を測
定するもので、現像液A中に浸漬した状態で励磁トラン
ス18aのコイル(一次コイル)20に交流電流を流すと、
現像液Aの導電率に比例した誘導電流iが第2図に示す
ように流れ、検出トランス18bのコイル(二次コイル)2
0に上記誘導電流iの値に比例した電圧が誘起する。こ
の検出トランス18bのコイル20の誘起電圧は、上記変換
器24において現像液Aの導電率値に変換され、表示部25
に表示される。また、変換器24において変換された導電
率値信号は、補充液供給ポンプ16を制御する制御部26に
送られる。
上記制御部26は、変換器24からの現像液Aの導電率値
信号に応じて、補充液供給ポンプ16を制御するもので、
補充液供給ポンプ16による現像槽11への補充液Bの供給
量は、現像によるパターン変換差(露光マスクのパター
ン寸法に対する現像されたフォトレジスト膜のパターン
寸法の誤差)がOになる現像液Aの導電率を保つように
制御される。
なお、第1図において、30はフォトレジストを塗布し
た基板(例えばガラス基板)であり、この基板30は、そ
のフォトレジスト膜を露光処理した後、パレット31に整
列保持させて現像槽11内の現像液A中に浸漬され、フォ
トレジスト膜を現像処理される。
すなわち、上記フォトレジストの現像装置は、現像液
Aの活性度合を検知するセンサとして電磁誘導型の導電
率計17を用い、この導電率計17で測定した現像液Aの導
電率に応じて補充液槽14から現像槽11への補充液Bの供
給量を制御するようにしたものであり、現像液Aの導電
率は、現像によるパターン変換差の変化に対応して大き
く変化するから、現像液Aの導電率を測定し、上記パタ
ーン変換差がOになる導電率を保つように現像槽11への
補充液Bの供給量を制御すれば、現像液Aの活性度合を
ほぼ一定に保って、常にフォトレジスト膜を高精度のパ
ターンに現像することができる。また上記現像装置で
は、上記導電率計17として電磁誘導型のものを用いてい
るため、現像液A中に溶解したレジスト成分や塩等の付
着により導電率計17が汚れても、この導電率計17の測定
能力は変化せず、したがって現像液Aの活性度合を検知
する上記導電率計17の保守管理も容易である。
第4図は、現像液槽11の容量が100、補充液槽14の
容量が40である現像装置に上記実施例を適用し、現像
液Aに0.125規定のNaOH、補充液Bの2.5規定のNaOHを用
いて、FH−2030フォトレジスト(富士ハントエレクトロ
ニクステクノロジー社製)を現像処理試験したときのパ
ターン変換差Δ(μm)の変化を調べた結果を示したも
ので、ここでは、300mm四方の正方形ガラス基板の表面
全体に塗布したフォトレジスト膜を10μm間隔の100本
のライン状パターンに現像する処理を、1カ月間に27.0
00枚連続して行ったデータを示している。
この試験データからも分かるように、上記実施例の現
像装置によれば、長期間にわたって現像処理を繰返して
も、パターン変換差Δ(μm)の変化は±1μm以下で
あり、常にフォトレジスト膜を高精度のパターンに現像
することができた。また上記試験をさらに継続してほぼ
1年間行なったが、この間も、パターン変換差Δ(μ
m)の変化は±1μm以下であった。したがって、上記
現像装置では、現像液Aの活性度合を検知する上記導電
率計17の保守管理は、1年間に1回程度で十分である。
なお、上記実施例では、現像液Aの活性度合を検知す
るセンサである電磁誘導型導電率計17を現像槽11内の現
像液A中に浸漬させて設けているが、この導電率計17
は、第5図に示す他の実施例のように、現像槽11内の現
像液Aを循環させる現像液循環配管12内の現像液A中に
浸漬させて設けてもよい。
〔発明の効果〕
本発明のフォトレジストの現像装置は、現像液の活性
度合を検知するセンサとして電磁誘導型の導電率計を用
い、この導電率計で測定した現像液の導電率に応じて補
充液槽から現像槽への補充液の供給量を制御するように
したものであるから、現像液の活性度合をほぼ一定に保
って、常にフォトレジスト膜を高精度のパターンに現像
することができるし、また上記導電率計として電磁誘導
型のものを用いているため、現像液中に溶解したレジス
ト成分や塩等の付着により導電率計が汚れても、この導
電率計の測定能力は変化しないから、現像液の活性度合
を検知するセンサである導電率計の保守管理も容易であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は本発明の一実施例を示したもので、第
1図は現像装置の構成図、第2図および第3図は電磁誘
導型導電率計の外観図および断面図、第4図は1カ月間
の現像処理におけるパターン変換差の変化を示す図であ
る。第5図は本発明の他の実施例を示す電磁誘導型導電
率計の配置部の断面図、第6図および第7図はポジ型フ
ォトレジストの露光および現像処理による化学反応を示
す図、第8図は現像液のpHおよびインピーダンスの変化
とパターン変換差との関係を示す図、第9図は従来のイ
ンピーダンス測定方式の現像装置に使用される現像液の
活性度合検知センサを示す原理図である。 11……現像槽、A……現像液、12……現像液循環配管、
13……現像液循環ポンプ、14……補充液槽、B……補充
液、15……補充液供給配管、16……補充液供給ポンプ、
17……電磁誘導型導電率計(現像液の活性度合を検知す
るセンサ)、18a……励磁トランス、18b……検出トラン
ス、19……巻枠、20……コイル、21……絶縁ケース、24
……変換器、25……表示部、26……制御部、30……基
板、31……パレット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03F 7/30

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】現像液を満たした現像槽と、補充液槽と、
    この補充液槽内の補充液を前記現像槽に供給する補充液
    供給手段と、前記現像液の活性度合を検知するセンサ
    と、このセンサで検知した現像液の活性度合に応じて前
    記補充液槽から現像槽への補充液の供給量を制御する制
    御部とを備え、かつ前記センサを、前記現像液中に浸漬
    させて配置され、前記現像液中に誘導された誘導電流を
    検出する電磁誘導型の導電率計としたことを特徴とする
    フォトレジストの現像装置。
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DE4204691A1 (de) * 1992-02-17 1993-09-02 Hoechst Ag Verfahren und vorrichtung zum entwickeln von strahlungsempfindlichen, belichteten druckformen
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