JP3195410B2 - レジスト現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レジスト現像装置に関
し、特に、フォトマスク等の製造において電子線等を用
いて露光したレジストを溶剤系の現像液を用いて現像す
る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高密度の半導体集積回路製造用の
フォトマスクを製造する際、電子線レジストが用いられ
るが、電子線レジストはポジ型、ネガ型何れも溶剤系の
現像液、リンス液を用いる。ところで、このような溶剤
系現像において、溶剤気化と言う現象のため、現像段階
で最適な温度制御が困難なことが知られている。

【０００３】ところで、各種レジストの現像段階での温
度制御の必要性として、以下のような理由があげられ
る。すなわち、現像液の温度が上がり過ぎる場合、現像
速度が速く、基板間、基板内での寸法制御が困難とな
る。通常、ポジ型電子線レジストの場合、現像液の１℃
の温度変化で約０．１μｍの寸法変化が起き、微細パタ
ーンの場合、この変化は極めて重大である。また、温度
が下がり過ぎた場合、現像速度が遅れ、溶剤が必要以上
に多くなる。何れも、溶剤系現像の自動ライン化への大
きな障害となっていた。

【０００４】これらを解決するための技術として、薬液
の温度調節をすることが知られているが、設備が大型化
すること、薬液噴出以外の現像工程での温度制御ができ
ない問題があった。また、現像チャンバー自体の温度調
節も、一定にはできるものの、短時間で任意の温度にす
ることができないと言う問題があった。さらに、現像チ
ャンバーの排気を一定にするか、この排気をＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御する方法も知られているが、温度制御性能が劣る
ものであった。その他、カップクリーニングと呼ばれる
現像チャンバーを現像前にリンスする方法もあるが、同
様に温度制御性能が劣るものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような状
況に鑑みてなされたものであり、その目的は、レジスト
の溶剤系現像において、連続処理における寸法制御を実
現するために、現像、リンス位置での現像液、リンス液
の温度を所定の温度に短時間に制御可能な現像装置を提
供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のレジスト現像装置は、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散布して現像処理するレジスト現
像装置において、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、前記排気系はその排気速度が調節可能なものであ
り、前記排気系の温度降下作用と前記現像処理液溜めの
温度上昇作用とをバランスさせることを特徴とするもの
である。

【０００７】この場合、現像処理液溜めが気化した現像
処理液を自動的に補充する装置を備えているのが望まし
く、また、蒸発面の面積を増減可能に構成されているの
が望ましい。

【０００８】なお、このレジスト現像装置は、特に、現
像するレジストが電子線レジストであり、現像処理液が
有機溶剤からなる場合に適している。

【０００９】

【作用】本発明においては、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、排気系がその排気速度を調節可能なもので
あり、前記排気系の温度降下作用と前記現像処理液溜め
の温度上昇作用とをバランスさせるので、この排気系の
排気により、現像チャンバー内の現像処理液の蒸気圧を
低下させ、散布する現像処理液の気化を促進して、その
気化熱により散布される現像処理液の温度を急速に下げ
る。これに対し、現像処理液溜めに滞留された現像処理
液が飽和蒸気圧近くまで蒸発され、散布される現像処理
液の蒸発が抑制され、その温度降下が妨げられ、結果的
に温度を上昇させるように作用する。この２つの作用が
バランスして、現像、リンス位置での現像液、リンス液
の温度が所定の温度に短時間に制御される。そして、排
気速度を制御することにより、広い温度範囲で現像処理
液温度を安定して制御することができ、高精度のレジス
ト寸法精度が可能になる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明のレジスト現像装置の実施例を
図面を参照にして説明するが、まず、本発明の原理につ
いて説明すると、現像チャンバー内において、現像又は
リンスのために露光済みレジストにシャワー状に降りか
けられた溶剤は一部蒸発するので、これを排気するよう
にする。この排気により、現像チャンバー内のその溶剤
の蒸気圧は低下するので、気化が促進され、気化熱によ
り降りかけられる溶剤の温度は急速に降下する。これに
対し、現像チャンバー内に現像液、リンス液である溶剤
が容易に蒸発するように、その中に予めこれらの溶剤を
滞留させておき、各液を飽和蒸気圧近くまで蒸発させて
おくと、シャワー状に降りかけられるこれら溶剤の蒸発
が抑制され、降りかけられた溶剤の温度降下が妨げら
れ、結果的に温度を上昇させるように作用する。したが
って、この２つを併用することにより、両者の作用がバ
ランスして、現像、リンス位置での現像液、リンス液の
温度を所定の温度に短時間に制御することができる。以
上が本発明の現像装置の温度制御の原理である。

【００１１】このような温度制御を行う本発明のレジス
ト現像装置の１実施例の断面図を図１に示す。この現像
装置は、現像チャンバー１と、その底に連通された排気
管２と、現像チャンバー１内中央に回転可能に取り付け
られた基板スピンチャック３と、現像液又はリンス液を
基板スピンチャック３に支持された現像される基板４上
に均一にシャワー状に降りかけるノズル５と、現像チャ
ンバー１の底部に設けられ、現像液、リンス液を滞留す
る溶剤溜め６と、溶剤溜め６に現像液、リンス液を補充
する溶液補充ノズル７と、溶剤溜め６内の溶剤レベルを
監視する液面センサー８と、排気管２の途中に設けられ
た流量制御弁９とからなる。溶剤溜め６内に滞留する溶
剤量は液面センサー８により監視され、所定のレベルに
なるように、溶液補充ノズル７から補充されている。

【００１２】この装置の作用を説明すると、現像チャン
バー１内において、溶剤溜め６から各溶液が飽和蒸気圧
に近づくように供給されている。しかし、排気管２から
は流量制御弁９の調節量に応じた速度で現像チャンバー
１内の各溶液の蒸気が排気されているので、現像チャン
バー１内の各溶液の蒸気圧は流量制御弁９の位置に応じ
た一定の値になっており、この状態で基板スピンチャッ
ク３に支持されて回転する基板４上に何れかの溶液をノ
ズル５からシャワー状に降りかけると、そのシャワー位
置で実際の蒸気圧とその飽和蒸気圧の差に応じた気化が
起こり、その溶液の現像時又はリンス時の温度が所定の
温度に急速に降下しそこで安定する。仮に、溶剤溜め６
を設けない場合、溶液の降りかけ当初は、現像チャンバ
ー１内の蒸気圧が低下し過ぎ、その結果、溶液の温度が
低下し過ぎて安定せず、寸法バラツキが発生してしま
う。

【００１３】このような現像装置を用い、現像溶剤とし
て例えばメチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン
を用いる場合、温度制御範囲は、室温から１〜２℃程度
で、１秒以内に±０．３℃の精度で制御可能である。

【００１４】次に、実際の制御例を上げると、図２〜図
４のようになる。この例は、レジストとしてＯＥＢＲ１
００（東京応化（株））を用い、現像液としてメチルエ
チルケトンを用いた例である。各図の□を結んだグラフ
は、現像チャンバー１内の雰囲気温度、＋を結んだグラ
フは、ノズル５から出た溶剤の基板４上での温度であ
る。各図において、縦軸に温度、横軸に経過時間をとっ
てある。そして、上向きの矢印位置が実際に溶液を噴射
した時間、下向きの矢印位置が実際に溶液を止めた時間
を示す。

【００１５】図２は排気速度大、図３は排気速度微小、
図４は排気なしの時の図であり、これらの結果から、排
気速度の制御によって、極めて短時間に溶液温度を安定
的に制御できることがわかる。

【００１６】なお、実際の現像に当たっては、現像に引
き続いてすぐリンスを行うために、ノズル５から噴射す
る溶液を現像液からリンス液に切り替え、また、溶剤溜
め６内に滞留する溶液はこれら２液の混合液を用い、現
像チャンバー１内のこれら液の蒸気圧をそれぞれの飽和
蒸気圧に同時に近づけるようにしておいて、現像時及び
リンス時の液温度制御は、シーケンス制御によりシャワ
ー液の切り替えに連動して流量制御弁９を制御して行
う。

【００１７】以上において、溶液蒸気の排気は、流量制
御弁９に限らす、他の種々の手段により行うことができ
る。また、排気管２、溶剤溜め６の設置位置も現像チャ
ンバー１の底に限らず、他の位置であってもよい。

【００１８】さらに、溶液の種類によっては、溶剤溜め
６の蒸発面積を増減することが必要になる。そのために
は、図示のように溶剤溜め６の断面をテーパー状に上側
に向かって広がるものにし、その中の溶液の液面を上下
に制御して蒸発面積を増減することができる。

【００１９】以上、本発明のレジスト現像装置をいくつ
かの実施例について説明してきたが、本発明はこれら実
施例に限定されず種々の変形が可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のレジスト現像装置によると、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、排気系がその排気速度を調節可能なもの
であり、前記排気系の温度降下作用と前記現像処理液溜
めの温度上昇作用とをバランスさせるので、この排気系
の排気により、現像チャンバー内の現像処理液の蒸気圧
を低下させ、散布する現像処理液の気化を促進して、そ
の気化熱により散布される現像処理液の温度を急速に下
げる。これに対し、現像処理液溜めに滞留された現像処
理液が飽和蒸気圧近くまで蒸発され、散布される現像処
理液の蒸発が抑制され、その温度降下が妨げられ、結果
的に温度を上昇させるように作用する。この２つの作用
がバランスして、現像、リンス位置での現像液、リンス
液の温度が所定の温度に短時間に制御される。そして、
排気速度を制御することにより、広い温度範囲で現像処
理液温度を安定して制御することができ、高精度のレジ
スト寸法精度が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレジスト現像装置の１実施例の断面図
である。

【図２】排気速度大にした時の実際の温度変化の１例を
示す図である。

【図３】排気速度微小にした時の実際の温度変化の１例
を示す図である。

【図４】排気なしの時の実際の温度変化の１例を示す図
である。

【符号の説明】

１…現像チャンバー ２…排気管 ３…基板スピンチャック ４…基板 ５…ノズル ６…溶剤溜め ７…溶液補充ノズル ８…液面センサー ９…流量制御弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/30 501

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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
   像処理液を散布して現像処理するレジスト現像装置にお
   いて、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、前記排気
   系はその排気速度が調節可能なものであり、前記排気系
   の温度降下作用と前記現像処理液溜めの温度上昇作用と
   をバランスさせることを特徴とするレジスト現像装置。
2. 【請求項２】 前記現像処理液溜めが気化した現像処理
   液を自動的に補充する装置を備えていることを特徴とす
   る請求項１記載のレジスト現像装置。
3. 【請求項３】 前記現像処理液溜めが蒸発面の面積を増
   減可能に構成されていることを特徴とする請求項１又は
   ２記載のレジスト現像装置。
4. 【請求項４】 現像するレジストが電子線レジストであ
   り、現像処理液が有機溶剤からなることを特徴とする請
   求項１から３の何れか１項記載のレジスト現像装置。