JP3589890B2 - 現像液供給方法及び現像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体ウエハ等の基板に現像液を液盛りするために基板に現像液を供給する現像液供給方法及びその方法を実施する現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の現像装置としては、例えば、図５に示すような装置がある。
図５に示す現像装置は、基板Ｗを水平姿勢で保持して鉛直方向の軸芯Ｊ周りで回転させるスピンチャック１や、所定の現像液供給位置に位置されて側方に設けられた多数の吐出孔１０１から基板Ｗに現像液Ｑを供給する現像液供給ノズル１００を備えている。
【０００３】
この従来装置による基板Ｗへの現像液Ｑの液盛りは以下のようにして行われる。すなわち、基板Ｗの中心を軸芯Ｊに一致させて基板Ｗがスピンチャック１に保持されると、その基板Ｗの上方であって、基板Ｗの中心（軸芯Ｊ）から若干ずれた所定の現像液供給位置に現像液供給ノズル１００が位置される。そして、スピンチャック１によって基板Ｗをその中心（軸芯Ｊ）周りで回転させながら、現像液供給位置に位置した現像液供給ノズル１００の側方の吐出孔１０１から現像液Ｑが基板Ｗに供給される。これにより、基板Ｗに供給された現像液Ｑは、基板Ｗの回転に伴う遠心力によって基板Ｗの全面にひろげられて基板Ｗに現像液Ｑが液盛りされる。
【０００４】
基板Ｗへの現像液Ｑの液盛りが完了すると、スピンチャック１による基板Ｗの回転が停止されて、所定の現像時間の間、基板Ｗは静止される。この間に現像処理が進行して、基板Ｗに塗布されたフォトレジスト膜に対して露光されて焼き付けられたパターンが得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
近年、パターンの微細化に伴って、フォトレジストの種類が多様化しており、その中には、現像液Ｑとの密着性が悪い疎水性のフォトレジストも存在する。このような疎水性のフォトレジストが塗布された基板Ｗに対して、従来装置を用いて従来方法で現像液Ｑを供給して液盛りした場合、従来方法では、単に基板Ｗの回転に伴う遠心力で基板Ｗ全面（に塗布されたフォトレジスト膜上）に現像液Ｑをひろげているだけなので、現像液Ｑとフォトレジスト膜との密着度が弱く、フォトレジスト膜上で現像液Ｑが弾かれて液盛りされない箇所が発生し、基板Ｗの全面で現像処理を均一に行えないという問題が発生している。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、基板全面に現像液を液盛りして現像処理を均一に行うことができる現像液供給方法及び現像装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成を取る。
すなわち、請求項１に記載の発明は、基板に現像液を液盛りするために基板に現像液を供給する現像液供給方法であって、基板と接する液面を形成するように、その下端開口面が基板と近接し、基板との間で所定の量の現像液を一時貯留するように構成した筒状部材と、筒状部材と基板と近接させて、その間に現像液を介在させた状態で筒状部材と基板とを相対変位させて基板に現像液を供給することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、基板に現像液を液盛りするために基板に現像液を供給する現像液供給装置であって、基板と接する液面を形成するように、その下端開口面が基板と近接し、基板との間で所定の量の現像液を一時貯留するように構成した筒状部材と、前記筒状部材内に現像液を供給する現像液供給手段と、前記筒状部材の下端開口面と前記基板保持部材に保持された基板とを近接させて、その間に前記現像液供給手段によって供給される現像液を一時的に貯留させ、基板と液面が接した状態で前記筒状部材を基板を相対変位させる相対変位手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、上記請求項２に記載の現像装置において、前記相対変位手段は、前記基板保持手段に保持された基板をその中心周りで回転させながら、前記筒状部材を基板保持手段に保持された基板の周縁と中心との間で移動させることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の現像装置において、前記相対変位手段は、基板に対して前記筒状部材を回転させることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施例に係る現像装置の全体構成を示す平面図であり、図２はその要部の縦断面図、図３は実施例装置に備えた現像供給ノズルの拡大縦断面図である。
【００１２】
図２に示すように、この実施例装置は、基板Ｗを水平姿勢で保持する基板保持手段に相当するスピンチャック１を備えている。このスピンチャック１は、図示しない真空ラインにつながっていて基板Ｗを真空吸着保持する基板保持台２を有する。また、基板保持台２は、回転軸３を介して電動モータ４に連動連結されていて、電動モータ４の回転駆動によって、基板Ｗを保持して状態で鉛直方向の軸芯Ｊ周りで回転可能に構成されている。基板Ｗはその中心が軸芯Ｊに一致されて基板保持台２に保持されることで、スピンチャック１とともに基板Ｗをその中心周りで回転せることができるようになっている。
【００１３】
スピンチャック１およびそれによって保持された基板Ｗの周囲にはカップ５が配備されている。このカップ５は、図示しない昇降機講によって昇降可能に構成されている。基板Ｗの搬入搬出の際には、カップ５は下降されて、スピンチャック１の基板保持台２がカップ５の上方に突出され、スピンチャック１（基板保持台２）と図示しない基板搬送機構の基板搬送アームとの間で基板Ｗの受渡しが許容される。また、後述するように、基板Ｗが回転される際には、カップ５が上昇されて、スピンチャック１およびそれに保持された基板Ｗの周囲にカップ５を配置させ、回転に伴って基板Ｗから周囲に飛散される現像液などを受け止めて回収するようになっている。
【００１４】
カップ５の一方の側部には、アーム駆動機構１０によって鉛直方向の軸芯Ｓを支点として揺動可能に、かつ、昇降可能に支持アーム１１が配設されている。この支持アーム１１の先端部には支軸１２が回転可能に垂設され、この支軸１２の下端部に後述する現像液供給ノズル２０が支軸１２と一体回転可能に連結されている。支持アーム１１を軸芯Ｓの周りに揺動させることで、現像液供給ノズル２０を平面視で図１のＲ１方向に沿って移動させることができ、現像液供給ノズル２０を、スピンチャック１に保持された基板Ｗの周縁と中心との間で移動させることができるようになっている。
【００１５】
また、支持アーム１１には、電動モータ１３が設けられ、この電動モータ１３と支軸１２とが図示しないベルト伝動機構などを介して連動連結されていて、電動モータ１３の回転駆動によって、支軸１２とともに現像液供給ノズル２０が鉛直方向の軸芯Ｔ周りで回転可能に構成され、スピンチャック１に保持された基板Ｗに対して現像液供給ノズル２０を回転（自転）させることができるようになっている。カップ５の支持アーム１１側の側部には、待機中の現像液供給ノズル２０を待機させるための待機ポット１４も設けられている。
【００１６】
カップ５の他方の側部には、純水などのリンス液を供給するリンス液供給ノズル１５が、昇降可能で、かつ、支持アーム１６の揺動によって図１のＲ２方向に移動可能に配設されている。
【００１７】
本発明における筒状部材に相当する現像液供給ノズル２０は、その下端がスピンチャック１に保持された基板Ｗの上面（フォトレジスト膜が塗布された表面）に近接する開口面２１を備えている。現像液供給ノズル２０内には基板Ｗ上面との間で所定量の現像液Ｑを一時滞留させるように空間２３が設けられている。すなわち、当該空間２３に一時滞留した現像液Ｑの基板Ｗと接する液面を形成するように、その下端開口面２１が構成されいるのである。空間２３には現像液供給源から支持アームなどに内接された供給管（いずれも図示せず）及び支軸１２内に形成された供給路２４を介して現像液Ｑが供給されるようになっている。すなわち、本実施例では、現像液供給ノズル２０の下端開口面が現像液Ｑの基板Ｗへの供給口にもなっていて、この下端開口面２１から現像液Ｑが吐出されるようになっている。
【００１８】
筒状部材の下端開口面は、例えば、直径５ｍｍ〜８０ｍｍ程度の円形に形成されるが、その形状は円形に限らず、楕円形や正方形、長方形、その他の多角形などで形成してもよい。ただし、下端開口面は後述するように現像液Ｑが基板Ｗ（に塗布されたフォトレジスト膜）に擦り付ける力としてより強い力が得られるように、水平面内で互いに直交する２軸方向の各寸法がそれぞれある程度の大きさを有する周囲に広がりを有する面形状であり、その面積もある程度大きくするように形成している。すなわち、例えば、略線状のような形状の対向面の場合、現像液Ｑを基板Ｗ（に塗布されたフォトレジスト膜）に擦り付けるのに十分な力が得られないので、そのような形状は好ましくない。
【００１９】
なお、本実施例では、現像液供給源や支持アーム１１等に内設された供給管、支軸内に形成された供給路２４、（液溜まり）空間２３が、本発明の現像液供給手段を構成する。また、電動モータ４、１３、アーム駆動機構１０が、本発明における相対変位手段を構成する。
【００２０】
次に上記構成を有する実施例装置の動作を説明する。
まず、現像液供給ノズル２０が待機ポット１４内に待機されているとともに、リンス液供給ノズル１５がカップ５の側方に待機され、カップ５が下降されている状態で、図示しない基板搬送機構の基板搬送アームによって搬入されたきた基板Ｗを、その中心を軸芯Ｊと一致させて基板保持台２で受け取って保持する。スピンチャック１（基板保持台２）が基板を保持し、基板搬送機構の基板搬送アームが退避されると、カップが上昇されて、スピンチャック１及びそれによって保持された基板Ｗの周囲にカップ５が配置される。
【００２１】
次に、アーム駆動機構１０によって、支持アーム１１が上昇されて現像液供給ノズル２０が待機ポット１４から引き上げられ、さらに、図１のＲ１方向に沿って反時計方向に所定量移動されて、カップ５の内側であって、スピンチャック１に保持された基板Ｗの周縁の外側の所定の準備位置Ｐ０（図１、図２参照）にまで移動されると、支持アーム１１を下降させて現像液供給ノズル２０を走査高さＳＨに位置させる。この走査高さＳＨは、下端開口面２１とスピンチャック１に保持された基板Ｗの表面と近接させ、下端開口面２１とスピンチャック１に保持された基板Ｗの表面との間に現像液Ｑを介在させた状態で相対変位し得る高さ位置であり、下端開口面２１とスピンチャック１に保持された基板Ｗの表面との間隔Ｂが、０ｍｍ＜Ｂ≦１０ｍｍ程度の範囲に収まる高さである。
【００２２】
そして、下端開口面２１から現像液Ｑの吐出を開始し、電動モータ４を回転駆動させて基板Ｗをその中心周りに回転させながら、支持アーム１１を軸芯Ｓ周りに揺動させて、走査高さＳＨを維持しながら、現像液供給ノズル２０をスピンチャック１に保持された基板Ｗの周縁と中心との間で所定回数（往復）移動させる。このとき、電動モータ１３を回転駆動させて現像液供給ノズル２０を軸芯Ｔ周りで回転させながら、基板Ｗの周縁と中心との間を移動させてもよい。
【００２３】
以上の動作により、図４に示すように、スピンチャック１に保持された基板Ｗに対向する現像液供給ノズル２０の下端開口面２１とスピンチャック１に保持された基板Ｗとを近接させて、その間に順次供給される現像液Ｑを介在させた状態で現像液供給ノズル２０（端縁下部２１）と基板Ｗとを相対変位させて基板Ｗに現像液Ｑを供給して基板Ｗに現像液Ｑを液盛りすることができる。
【００２４】
このような方法で基板Ｗに現像液Ｑを供給することにより、現像液供給ノズル２０の下端開口面２１と基板Ｗ間に介在した現像液Ｑ全体で広い面積にわたって基板Ｗ（に塗布されたフォトレジスト膜）に現像液Ｑを擦り付けるようにして現像液Ｑを供給することができ、その供給過程で基板Ｗ（に塗布されたフォトレジスト膜）に現像液Ｑを強制的に密着させることができる。従って、疎水性のフォトレジストが塗布された基板Ｗに対して現像液Ｑを供給して液盛りする場合でも、フォトレジスト膜上で現像液Ｑを液盛りすることができる。
【００２５】
また、スピンチャック１に保持された基板Ｗをその中心周りで回転させながら、現像液供給ノズル２０をスピンチャック１に保持された基板Ｗの周縁と中心との間で移動させて、基板Ｗに現像液Ｑを供給するので、基板Ｗよりも小さい現像液供給ノズル２０であっても基板Ｗの全面に隈なく現像液供給ノズル２０を近接対向させて現像液Ｑを供給することができる。
【００２６】
さらに、基板Ｗに対して現像液供給ノズル２０を軸芯周りで回転させながら基板Ｗに現像液Ｑを供給すれば、現像液供給ノズル２０と基板Ｗとの間に一時貯留した現像液Ｑが現像液供給ノズル２０の回転により、渦流を生じ、その結果、現像液をより強く基板Ｗ（詳しくは、基板Ｗに塗布されたフォトレジスト膜）に擦り付けることができ、基板Ｗと現像液Ｑとをより強固に密着させることができ、フォトレジスト膜上で現像液Ｑが弾かれることをより一層抑制することができる。
【００２７】
基板Ｗの全面への現像液Ｑの供給を終えると、アーム駆動機構１０によって現像液供給ノズル２０が、準備位置Ｐ０に戻され、下端開口面２１からの現像液Ｑの吐出が停止される。その後、アーム駆動機構１０によって、支持アーム１１が上昇され、さらに、待機ポット１４の上方まで現像液供給ノズル２０を待機ポット１４内に待機させる。
【００２８】
一方、基板Ｗへの現像液Ｑを液盛りした後は、電動モータ４の回転駆動を停止して、スピンチャック１による基板Ｗの回転が停止され、所定の現像時間の間、基板Ｗは静止される。この間に現像処理が行われる。現像時間が経過すると、電動モータ４を回転駆動して基板Ｗを高速に回転させ、基板Ｗ上の現像液Ｑが振り切られる。その後、リンス液供給ノズル１５を基板Ｗの上方に移動させてそのノズル１５からリンス液を回転中の基板Ｗ上に供給して、基板Ｗ上に残留する現像液Ｑを洗い流すリンス処理が行われる。所定時間リンス処理を行うと、リンス液の供給を停止してリンス液供給ノズル１５をカップ５の外側に戻す。そして、基板Ｗに付着しているリンス液を振り切り乾燥した後、スピンチャック１の回転を停止する。その後、カップ５を下降させ、基板搬送機構の基板搬送アームによって基板Ｗが搬出され、一連の現像処理を終了する。
【００２９】
以上のようにこの実施例装置によれば、基板Ｗの全体に現像液Ｑを液盛りして、基板Ｗの全面で現像処理を均一に行うことができる。
【００３０】
なお、上記実施例においては現像液供給ノズル２０全体が回転する構成で説明したが、それに限らず、少なくともその一部、具体的には現像液供給ノズル２０の下端開口面２１付近の筒状部材が回転する構成としても同様の効果を奏する。
【００３１】
また、本発明は、半導体ウエハのような円形基板に限らず、液晶表示器用のガラス基板にも適用することができる。
さらに、
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に記載の発明に係る現像液供給方法によれば、基板と接する液面を形成するように、その下端開口面が基板と近接し、基板との間で所定の量の現像液を一時貯留するように構成した筒状部材と、筒状部材と基板と近接させて、その間に現像液を貯留介在させた状態で筒状部材と基板とを相対変位させて基板に現像液を供給して基板に現像液を液盛りするので、筒状部材の下端開口面全体で広い面積にわたって基板に現像液を擦り付けるようにして現像液を供給することができ、その供給過程で、基板に現像液を強制的に密着することができる。従って、疎水性のフォトレジストが塗布された基板に対して現像液を供給して液盛りする場合でも、フォトレジスト膜上で現像液が弾かれることを抑制することができ、基板全面に現像液を液盛りすることができ、基板全面に現像液を液盛りすることができ、基板全面で現像処理を均一に行なうことができる。
【００３３】
請求項２に記載の発明によれば、上記請求項１に記載の現像液供給方法を好適に実施する現像装置を実現することができる。
【００３４】
請求項３に記載の発明に係る現像装置によれば、請求項２に記載の現像装置において、相対変位手段は、基板保持手段に保持された基板をその中心周りで回転させながら、筒状部材を基板保持手段に保持された基板の周縁と中心との間で移動させるので、基板よりも小さい下端開口面であっても基板全面に隈なく下端開口面を近接させて現像液を供給することができる。
【００３５】
請求項４に記載の発明に係る現像装置によれば、請求項２ないし４に記載の現像装置において、相対変位手段は、基板に対して筒状部材を回転させるので、筒状部材の下端開口面と基板との間の現像液をより強く基板に擦り付けることができ、基板と現像液とをより強固に密着させることができ、フォトレジスト膜上で現像液が弾かれることを一層抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る現像装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】実施例装置の要部の縦断面である。
【図３】実施例装置を備えた現像液供給ノズルの拡大縦断面図である。
【図４】実施例装置による現像液Ｑの供給状態を示す縦断面図である。
【図５】従来装置および従来方法を示す正面図である。
【符号の説明】
１ スピンチャック
４、１３ 電動モータ
１０ アーム駆動機構
２０ 現像液供給ノズル
２１ 下端開口面
２３ 空間
２４ 供給路
Ｗ 基板
Ｑ 現像液

Claims (4)

1. 基板に現像液を液盛りするために基板に現像液を供給する現像液供給方法であって、
   基板と接する液面を形成するように、その下端開口面が基板と近接し、基板との間で所定の量の現像液を一時貯留するように構成した筒状部材と、筒状部材と基板と近接させて、その間に現像液を貯留介在させた状態で筒状部材と基板とを相対変位させて基板に現像液を供給することを特徴とする現像液供給方法。
2. 基板に現像液を供給して基板に現像液を液盛りし、現像処理を行う現像装置であって、
   基板を保持する基板保持手段と、
   基板と接する液面を形成するように、その下端開口面が基板と近接し、基板との間で所定の量の現像液を一時貯留するように構成した筒状部材と、
   前記筒状部材内に現像液を供給する現像液供給手段と、
   前記筒状部材の下端開口面と前記基板保持部材に保持された基板とを近接させて、その間に前記現像液供給手段によって供給される現像液を一時的に貯留させ、基板と液面が接した状態で前記筒状部材を基板を相対変位させる相対変位手段と、
   を備えたことを特徴とする現像装置。
3. 請求項２に記載の現像装置において、
   前記相対変位手段は、前記基板保持手段に保持された基板をその中心周りで回転させながら、前記筒状部材を基板保持手段に保持された基板の周縁と中心との間で移動させることを特徴とする現像装置。
4. 請求項２または３に記載の現像装置において、
   前記相対変位手段は、基板に対して前記筒状部材を回転させることを特徴とする現像装置。

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