JP6370567B2

JP6370567B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP6370567B2
Application number: JP2014050433A
Authority: JP
Inventors: 豊五味
Original assignee: Ablic Inc
Current assignee: Ablic Inc
Priority date: 2014-03-13
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2018-08-08
Anticipated expiration: 2034-03-13
Also published as: JP2015175895A

Description

本発明は半導体、液晶といった電子部品等の製造におけるフォトリソグラフィー工程において用いられる現像装置に関するものである。

フォトリソグラフィー工程では、シリコンウェハやガラス基板などの上にフォトレジスト膜を形成し、マスクパターンなどを用いて光やレーザーなどを所定の領域に照射することによりレジスト膜を選択的に感光し、アルカリ等の現像液をレジスト膜上全面に液盛りするなどして現像することで微細なパターンを形成する。ここで使用されるアルカリ現像液は大気（空気）と接触することにより炭酸ガスなどが溶け込むと、アルカリ活性度が低下し、溶解性が落ちるなどレジストパターン性能を劣化させる。そのため、現像液吐出ノズルから定期的に液を排出したり（ダミーディスペンス）、ノズル先端を不活性ガスの中に入れて外気に触れさせないようにしたり（例えば、特許文献１参照）、現像液の濃度を測定して濃度調整する方法が講じられている（例えば、特許文献２参照）。

現像装置で使用される現像液は、現像液の供給ラインからＮ２圧送やポンプ駆動により現像装置のバッファタンクやトラップタンク、フィルターなどを介して現像ノズルまで送られる。

トラップタンクは現像液供給ラインから送られてくる現像液が空になる薬液交換タイミングをタンク内容量の減少などで検知するために設けられている。バッファタンクは現像液供給ラインから送られてくる現像液を装置側で蓄え、複数のタンクを切り替えながら使用することにより薬液切れによる装置停止を防止する。

また、現像液の供給ラインが工場集中供給など複数台の装置や複数の現像ラインと接続されている場合には、それら並行使用による供給圧・流量の変動といった悪影響を防止するため、個々の装置やライン側でタンクを再加圧などして安定的に装置内に現像液を送り込む方法を講じている場合もある。

その場合、バッファタンクは現像液供給ラインから現像液を受けて蓄える度に開閉弁動作などにより供給ラインから一旦切り離され、バッファタンクを新たな供給元としてＮ２圧送やポンプ駆動により現像液を装置内に送り込み、タンクが空になったら開閉弁動作などにより別のバッファタンクに切り替え使用されると共に、空のタンクは再び開閉弁動作などにより供給ラインから現像液を受けて蓄えるといった動作を繰り返す。
いずれの場合もタンク内が空になると、薬液交換後など現像液供給時にタンクのドレインラインを開閉弁動作などにより開放してタンク内を現像液で満たしてやる必要がある。

特開平９−３２０９４１号公報特開２００３−２９５４７０号公報

しかし、従来、ドレインラインやドレインタンク、廃液ラインなどは大気状態であったため、開放時に大気を巻き込み、現像液が大気と触れる機会を生じさせていることが分かった。バッファタンクなど容量が大きいほど現像液と大気との接触量は多くなり、大気中の炭酸ガスなどの影響を受け易くなり、アルカリ活性度低下によるレジストパターン性能劣化を招いていた。装置がフル稼働状態で現像液の消費量が多い場合にはフレッシュな現像液が連続的に供給されるため顕在化し難いが、稼動が落ちるなど現像液の滞留時間が長くなるほど炭酸ガスなどの溶け込みが進み影響が顕在化するようになった。また、フィルターのドレインも同様に大気であるため、開放時に同様な影響を与える。

微細化と共にパターン性能の安定性に対する要求は高まっており、また生産コスト縮小のために現像液の使用量削減が進んでいる現状、これらドレインからの大気の巻き込みの影響も無視できない状況になっている。

従来技術の「現像液吐出ノズルから定期的に液を排出する方法（ダミーディスペンス）」、「ノズル先端を不活性ガスの中に入れて外気に触れさせないようにする方法（特許文献１）」はノズル先端からの影響のみへの対策であり、「現像液の濃度を測定して濃度調整する方法（特許文献２）」は現像液のリサイクル用途を主とした大掛かりで高価なシステムである。共に本発明におけるドレインからの影響については特に考慮されていないため根本対策には至っていないという問題がある。

現像液の供給ラインから吐出ノズル間の現像液が大気に一切触れることが無いようバッファタンクやトラップタンク、フィルターなどのドレインライン内、ドレインタンク内などをＮ２などの不活性ガスで満たすことにより、大気中の炭酸ガスの影響によるレジストパターン性能の劣化を防止することが可能な現像装置を提供する。

アルカリ現像液への大気中の炭酸ガスなどの溶け込みによるアルカリ活性度の低下を抑制し、溶解性低下によるレジストパターン性能劣化を防止する。

本発明の現像装置の概略図大気接触時間とアルカリ活性度の関係（ＴＭＡＨ２．３８％品と添加剤品）大気接触時間と仕上がり寸法の関係（ＴＭＡＨ２．３８％品と添加剤品）大気接触時間と寸法変動の関係（ＴＭＡＨ２．３８％品と添加剤品）従来の現像装置の概略図

図１に本発明の実施例を現像装置の概略図を示す。
図は簡略的なもので、例えば現像液の温調系統や現像液を洗い流すリンス系統、現像カップ内の排気、廃液系統などを省略している。また、断面図のように示しているが、ドレイン方向などは見易いよう図の上部に示すなど、その位置関係には特に意味は無い。

ここで、比較のため図５に従来の現像装置の例を示す。従来技術では図５のドレイン２（９ｂ）から大気を巻き込み、バッファタンク（トラップタンク）１１内の現像液に大気が触れ、大気中の炭酸ガスが溶け込んでしまう。バッファタンク（トラップタンク）１１は容量が大きいほど、より多くの大気が触れてしまう。また、フィルター７でエア噛み等が発生した場合には開閉弁２８を開放させてエア抜きさせるため、ドレイン１（９ａ）から大気を巻き込み、フィルター７内の現像液に大気が触れ、大気中の炭酸ガスが溶け込んでしまう。

現像装置は、現像カップ１内のチャック３上に吸着固定されたウェハ４に、現像液供給ライン１４からバッファタンク（トラップタンク）１１、流量計１０、フィルター７、ノズル５を経た現像液を開閉弁１（６）の開閉動作などにより適量滴下して現像処理を行った後に、スピンモーター２でウェハを回転させながら純水などのリンス液で現像液を洗い流し、回転により液を振り切り乾燥させる。バッファタンク（トラップタンク）１１は複数具備して切替式に使用しても良い。薬液切れに際しては、バッファタンク（トラップタンク）１１内が空となることを容量センサなどで検知し、薬液交換後、開閉弁３（１２）を開放させてタンク内に新しい現像液を送り込むことで装置の稼動を復旧させる。

図２、３、４にアルカリ現像液としてＴＭＡＨ２．３８％品と添加剤品の「大気接触時間とアルカリ活性度の関係」、「大気接触時間と仕上がり寸法の関係」、「大気接触時間と寸法変動の関係」を調査した結果をそれぞれ示す。レジストは東京応化工業株式会社製：ＴＳＭＲ−８７００ＭＤ１／膜厚：１．２μｍｔｈ．相当品でパドル６０秒現像の結果である。添加剤品とはスカム除去を目的としたポリフェノール添加剤含有のＴＭＡＨ現像液である。大気との接触で添加剤が空気酸化してカルボニル基ができることにより酸性度が上がる。そのため、アルカリ活性度の低下がより大きくなり溶解性も大きく低下し寸法変動が大きくなっている。以上の調査結果から、現像液滞留時間１時間当たりの寸法変動量はΔ０．００１〜０．００３μｍ／ｈとなり、無視出来ない変動量を生じていることが分かる。添加剤・量・アルカリ濃度などによっては更に大きな変動が考えられる。

これに対し、本発明では図１のようにドレイン１９ａ、ドレイン２９ｂがＮ２（不活性ガス）で満たされているため、開閉弁２８、開閉弁３１２の開放時に大気を巻き込むことはない。このＮ２（不活性ガス）はＮ２（不活性ガス）ライン１１９ａの開閉弁６１８、排気１７の開閉弁５１６を開放することでドレインタンク１５及びドレイン１９ａ、ドレイン２９ｂまで満たしている。また、ドレイン１９ａ、ドレイン２９ｂの開閉弁２８、開閉弁３１２の開放動作に応じて、Ｎ２（不活性ガス）ライン１１９ａの開閉弁６１８、排気１７の開閉弁５１６を開放させても良い。また、ドレインラインのみＮ２（不活性ガス）を満たす方法を講じても良い。

現像液供給ライン１４から送液されてきた現像液は、一時的に溜まる液溜まり部を備えたバッファタンクに溜められる。バッファタンク１１の再加圧（Ｎ２圧送）やポンプ駆動で現像液を供給する場合、バッファタンク（トラップタンク）１１内が常にＮ２（不活性ガス）で満たされるよう、Ｎ２（不活性ガス）ライン２１９ｂの開閉弁７２０を開放する。現像液供給ライン１４から現像液を供給する場合は、開閉弁７２０を閉じた後で開閉弁３１２、開閉弁４１３を開放してバッファタンク（トラップタンク）１１内に現像液を満たし、開閉弁３１２、開閉弁４１３を閉じる。

以上のような措置を講じることにより、現像液の供給ラインから吐出ノズル間の現像液が大気と接触することが無くなり、アルカリ活性度の低下、溶解性の低下によるレジストパターン性能劣化を防止することが可能となる。

本発明は半導体、液晶等の電子部品の製造工程に関し、特にフォトリソグラフィー工程における現像装置に関するものである。アルカリ現像液、並びに大気と反応することにより溶解性の低下を招く添加剤含有現像液などを用いて高精度なパターン制御性が求められるような産業分野へも利用可能である。

１現像カップ
２スピンモーター
３チャック
４ウェハ
５ノズル
６開閉弁１
７フィルター
８開閉弁２
９ａドレイン１
９ｂドレイン２
１０流量計
１１バッファタンク（トラップタンク）
１２開閉弁３
１３開閉弁４
１４現像液供給ライン
１５ドレインタンク
１６開閉弁５
１７排気
１８開閉弁６
１９ａＮ２（不活性ガス）ライン１
１９ｂＮ２（不活性ガス）ライン２
２０開閉弁７

Claims

半導体ウェハ上やガラス基板上などにノズルから現像液を滴下し感光領域のレジストを選択的に溶解してパターン形成する現像装置において、
現像液の供給ラインから吐出ノズル間に設けられた前記現像液を一時的に溜めるバッファタンクおよびフィルターと、
前記フィルターと前記バッファタンクのそれぞれが第１のドレインライン、第２のドレインラインを介して接続されるドレインタンクと、
を備え、
前記バッファタンクの前記第２のドレインラインと前記フィルターの前記第１のドレインラインと前記ドレインタンクは不活性ガスで満たされていることを特徴とする現像装置。
前記ドレインタンクには、第１の不活性ガスラインが接続されていることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
前記バッファタンクは、第２の不活性ガスラインを有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の現像装置。