JPH04128763A - レジスト現像装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 特に間欠現像を行うレジスト現像装置及びその方法に関
し、 規定量の現像液と洗浄液を短い時間間隔で制御性よく間
欠的に滴下させることを目的とし、レジスト膜が被着さ
れた被加工物を支持しながら回転させる回転支持台と、
該回転支持台の上方に配設された少なくとも１つのノズ
ルと、該ノズルに一端部が連なる管路と、咳管路の管内
に、現像液からなる現像液溜まりと洗浄液からなる洗浄
液溜まりを、ガスからなるガス溜まりを介して順次形成
させる薬液分配器を有し、前記ノズルは、順次間欠的に
現像液と洗浄液を被加工物の上に滴下させるものである
ようにレジスト現像装置を構成する。また、前記の管路
の管内に、レジスト膜の現像回数分の現像液溜まりと洗
浄液溜まりをガス溜まりを介して交互に貯留させ、次い
で、前記現像液溜まりと洗浄液溜まりとガス溜まりを移
動させ、次いで、前記ノズルから被加工物の上に、現像
液と洗浄液を間欠的に滴下させるようにレジスト現像方
法を構成する。

（産業上の利用分野〕 本発明は、レジスト現像装置及びその方法に係わり、特
にノズルに連なる管路の中に、規定量の現像液と洗浄液
を境界にガスを介して交互に貯留し、この現像液と洗浄
液を所定の時間間隔で制御性よく順次ノズルから滴下し
て間欠的に現像を行うレジスト現像装置及びその方法に
関する。

近年、半導体集積回路を中心とした電子デバイスの小型
化高集積化に伴い、パターンの太さはサブミクロンの超
微細な領域に入ってきており、それに伴い、超微細パタ
ーンを形成するための各種微細加工技術の開発が精力的
に行われている。

この超微細パターニングを行うには、一般にホトリソグ
ラフィ（写真蝕刻法）と呼ばれているホトエツチングを
中核としたパターニング技術が、現在量も活用されてい
る。

ホトエツチングによるパターニング技術の中の要素技術
の１つに、ホトレジスト（以下、レジストと略称）があ
る。

レジストは、露光する光源（線源）に感光して重合反応
を起こして現像液に不溶となるネガティブ型と、解重合
反応を起こして現像液に可溶となるポジティブ型とに分
類できる。そして、ホトリソグラフィによってレジスト
パターンを形成するには、何れのレジストの場合も、ま
ずレジスト膜を如何に薄（均一に塗布するか、次いでそ
のレジスト膜に如何に光パターンを精度よく露光するか
が重要な製造技術となっている。

ところが、パターンがどんどん微細化してくると、露光
後のレジストの現像の仕方によって、生成されるレジス
トパターンの形状が多いに影響を受けるようになってく
る。

そこで、現像をどのように行えば、露光されたパターン
が忠実に再現されるかが重要な課題となってきている。

〔従来の技術］ 例えばシリコン半導体のウェーハなどの被加工物に被着
されたレジスト膜は、パターン露光が終わると現像され
る。

この現像には、レジストの材質によってアルカリ水溶液
系の現像液と有機溶剤系の現像液が用いられる。ところ
が、例えば現像液の中に浸漬して現像する場合、有機溶
剤系の現像液はレジスト膜に吸収されて膨潤を起こすこ
とが避けられない。

そのため残存させたいレジスト膜の体積の増大が起こる
。そして、現像が終わって洗浄、乾燥しても元の形状に
は戻らず、例えば直線パターンが波状に蛇行したパター
ンに変形してしまい、このことが微細なレジストパター
ンを形成する際の障害となっている。

そこで、レジスト膜が現像液に接触する時間をできるだ
け短くして、現像中にレジスト膜が膨潤することを避け
るために、発明者らはすでにｒ特願平０１−２４４０４
２　：半導体装置の製造方法」として間欠現像法を提案
している 第４図は間欠現像装置の一例の説明図である。

図中、１は被加工物、１１はレジスト膜、２は回転支持
台、３１．３２はノズル、５は現像液、６は洗浄液、９
１．９２はパルプである。

回転支持台２の上には真空チャックが組み込まれており
、例えばシリコンウェーハなどの被加工物１が支持され
る。この被加工物１にはすでにパターンが露光されたレ
ジスト膜１１が被着されており、毎分数百から数千回転
で回転されるようになっている。

回転支持台２の中心部上面には、複数本の、現像液５を
供給するノズル３１と洗浄液６を供給するノズル３２が
配設されている。このノズル３１．３２のそれぞれから
滴下される現像液５や洗浄液６は、電磁弁からなるパル
プ９１．９２の開閉によって制御されるようになってい
る。

回転支持台２に被加工物１を支持して回転させながら、
まずパルプ９１を操作してノズル３１から現像液５を滴
下する。この滴下された現像液５は遠心力で被加工物１
の周縁部へ広がりながら、レジスト膜１１を現像してい
（。そして、現像液５の滴下量は高々数ｍｌで、レジス
ト膜１１の表面を一皮剥（ような極く少量にする。

次に、パルプ９２を操作してノズル３２から洗浄液６を
滴下して、レジスト膜１１を濡らしている現像液５を洗
い流す。この洗浄液６の滴下量は過不足なく現像液５を
洗い流すに十分な少量にする。

次に、洗浄液６とレジスト膜１１の表層に僅かに滲み込
んだ現像液５を蒸発除去する。

そして、再度現像液５の滴下呻洗浄液６の滴下→乾燥を
、レジスト膜１１の現像が終了するまで数回から数百回
繰り返す。こうして、間欠現像がなされる。

この間欠現像においては、現像液５がレジスト膜１１の
極く表層に滲み込むことは避けられないが、その程度を
できるだけ抑えるためには、現像時間つまりレジスト膜
１１と現像液５の接触時間を例えば１秒を割る数百ｍ秒
の短い時間に制御する必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

間欠現像においては、現像液がレジスト膜の極く表層に
滲み込む程度を極力抑えるために、レジスト膜の現像時
間を短い時間間隔に制御する必要がある。この現像時間
の制御は、滴下されたあとの現像液がレジスト膜と接触
している時間の制御であるから、滴下される現像液の滴
下量を制御することに他ならない。

ところが、従来の現像装置においては、複数本のノズル
から滴下される現像液や洗浄液の液量の制御を、電磁弁
などを用いてそのパルプの開閉時間で制御している。

そのため、バルブの開閉が数百ｍ秒の短い時間で制御さ
れても、ノズルから滴下される液量が規定量ずつ制御性
よく滴下されていることには必ずしもならないという問
題があった。

そこで本発明は、ノズルに連なる管路の中に、規定量の
現像液と規定量の洗浄液を境界にガスを介して交互に貯
留し、この現像液と洗浄液を所定の時間間隔で制御性よ
く順次ノズルから滴下して間欠的に現像を行うレジスト
現像装置及びその方法を提供することを目的としている
。

〔課題を解決するための手段〕

上で述べた課題は、 レジスト膜が被着された被加工物を支持しながら回転さ
せる回転支持台と、該回転支持台の上方に配設された少
なくとも１つのノズルと、該ノズルに一端部が連なる管
路と、該管路の管内に、現像液からなる現像液溜まりと
洗浄液からなる洗浄液溜まりを、ガスからなるガス溜ま
りを介して順次形成させる薬液分配器を有し、 前記ノズルは、順次間欠的に現像液と洗浄液を被加工物
の上に滴下させるものである ように構成さたレジスト現像装置によって解決される。

また、 前記の管路の管内に、レジスト膜の現像回数分の現像液
溜まりと洗浄液溜まりをガス溜まりを介して交互に貯留
させ、 次いで、前記現像液溜まりと洗浄液溜まりとガス溜まり
を移動させ、 次いで、前記ノズルから被加工物の上に、現像液と洗浄
液を間欠的に滴下させる ように構成されたレジスト現像方法によって解決される
。

〔作　用〕

間欠現像を行う従来の装置においては、複数本のノズル
から滴下される現像液や洗浄液の液量の制御を、電磁弁
などのバルブの開閉時間で制御していたのに対して、本
発明においては液量そのものを制御するようにしている
。

すなわち、ノズルに連なる管路の中に、現像液溜まりと
洗浄液溜まりを境界にガス溜まりを介して順次貯留させ
るようにしている。そして、それぞれの液溜まりの液量
を規定量になるように予め制御しておき、この液溜まり
を順次所定の時間間隔で移動させて、ノズルからレジス
ト膜の上に間欠的に滴下させるようにしている。

こうすると、滴下される現像液や洗浄液の滴下量が所定
の液量になるので、現像液がレジスト膜と接触する時間
を厳密に制御することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の第一の実施例の説明図、第２図は第１
図の要部の拡大斜視図、第３図は本発明の第二の実施例
の説明図である。

図中、１は被加工物、２は回転支持台、３はノズル、４
は管路、５は現像液、５１は現像液溜まり、５２は現像
液槽、６は洗浄液、６１は洗浄液溜まり、６２は洗浄液
槽、７はガス、７１はガス溜まり、７２はガスタンク、
８は薬液分配器、８１は外殻部材、８２は内殼部材であ
る。

実施例：１ 第１図〜第２図において、被加工物ｌはアルミニウム膜
が被着されたシリコンウェーハである。

この被加工物１の上に設けられるレジスト膜１１は、ポ
ジ型でもネガ型でもよいが、こ＼では、クロロメチル化
ポリスチレンからなるネガ型レジストを、スピンコータ
によって１．２μｍの膜厚に被着してレジスト膜１１を
形成し、予めテストパターンが露光されている。

回転支持台２は、図示してないが真空チャックが組み込
まれており、被加工物ｌを吸着支持して毎分数百から数
千回転で回転させるようになっている。

ノズル３と管路４は、管内壁面が現像液５や洗浄液６に
濡れないつまり接触角が鈍角である方がよく、ノズル３
には内径が０．５ｍｍφのふっ素樹脂、管路４には内径
１ｍｍφのふっ素ゴム製の細いチューブを用いている。

クロロメチル化ポリスチレンからなるレジスト膜１１の
現像液５には、アセトンとイソアミルアルコールの４：
１の混合溶剤を用い、洗浄液６にはイソプロピルアルコ
ールを用いている。また、ガス７は、純度の高い窒素ガ
スを用いている。

一方、薬液分配器８は外殻部材８１も内殼部材８２も不
精鋼を切削加工して作っている。

外殻部材８１は一端部が閉し、他端部に開口８１１があ
る円筒状をなし、側壁の３箇所にそれぞれ現像液注入口
８１ａと洗浄液注入口８１ｂとガス注入口８１ｃが設け
られている。そして、この３つの注入口８１ａ　、８１
ｂ　、８１ｃのそれぞれには現像液槽５２と洗浄液槽６
２とガスタンク７２に配管接続されて、現像液５と洗浄
液６とガス７が供給されるようになっている。

内殼部材８２は円柱状をなして側壁から中心部に向かっ
て分配器８２１が設けられている。そして、一端部がこ
の分配器８２１に連なり、他端部が管路４に連なったド
レイン軸８２２が中心軸方向に突設されている。

この内殼部材８２が、外殻部材８１の開口８１１からド
レイン軸８２２が突き出るように嵌合して、図示してな
い駆動系によって回動するようになっている。そして内
殼部材８２が回動すると、分配器８２１が３つの注入口
８１ａ　、８１ｂ　、８１ｃに液密可能に順次衝合する
ようになっている。

こうして、薬液分配器８は、内殼部材８２が正逆に回動
しながら、分配器８２１が現像液注入口８１ａ仲ガス注
入口８１ｃ→洗浄液注入口８１ｂ　＝＝＋ガス注５人ロ
８１ｃｍ＋現像液注入ロ８１ａと順次衝合して、現像液
５とガス７と洗浄液６を汲み取ってドレイン軸８２２か
ら管路４に排出するようになっている。そして、管路４
の中に現像液溜まり５１と洗浄液溜まり６１を、境界に
ガス溜まり７１を介して順次貯留させていくようになっ
ている。

現像液溜まり５１の液量は間欠現像の１回分の量である
。そして、回転支持台２の回転数やノズル３の本数など
によって決められるが、例えば、レジスト膜１１と現像
液５の接触時間を３００ｍ秒とすると５ｍ１程度である
。また、洗浄液６の１回分の量は例えば１０ｍｆ程度で
ある。従って、分配器８２１は２ｍｌ程度の小さな容積
になっている。

そして、マイクロプロセッサによって内殼部材８２の回
転を制御し、分配器８２１が所定を容量をそれぞれの注
入口８１ａ　、８１ｂ　、８１ｃから汲み取るようにな
っている。

ノズル３から現像液溜まり５１の現像液５が滴下されて
レジスト膜１１の現像が行われ、次いで境界のガス溜ま
り７１のガス７が噴出され、次いで洗浄液溜まり６１の
洗浄液６が滴下されてレジスト膜１１の上の現像液５の
残分が洗われると、回転支持台２が回転し続けて洗浄液
６が揮発して乾いたら、再び現像液５の滴下悼洗浄液６
の滴下悼乾燥が繰り返される。こうして、レジスト膜１
１が現像液５を吸収して膨潤する暇もない短時間で現像
が繰り返されるので、レジストパターンの精度の劣化が
起こらない間欠現像が実現される。

実施例＝２ 第３図において、管路４の中には、５個の現像液溜まり
５１と１個の洗浄液溜まり６１をそれぞれの境界にガス
溜まり７１を介して１組とし、間欠現像回数骨の１０組
を予め貯留してお（。そして、薬液分配器８を間欠的に
往復作動させてガス７を繰り返し送り出す。

そうすると、管路４の中では５つの現像液溜まり５１と
１つの洗浄液溜まり６１が境界にガス溜まり７１を介し
てガス７によって間欠的に押し出されるので、ノズル３
からは現像液５の滴下が５回なされたら洗浄液６の滴下
が１回なされ、全体で５０回の間欠現像を行うことがで
きる。

被加工物１は例えばマスクを作るためのガラス板でもよ
く、レジスト膜１１やそれを現像する現像液５やそれを
洗浄する洗浄液６などには何ら制約はなく、種々の変形
が可能である。

また、ノズル３や管路４は、現像液溜まり５１や洗浄液
溜まり６１とガス溜まり７１との気液界面にメニスカス
が形成されて分割され、しかも現像液５や洗浄液６に侵
されなれば、材質や内径の寸法には種々の変形が可能で
ある。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明においては、管路（所定の液
量の現像液溜まりと洗浄液溜まりを境１にガス溜まりを
介して順次貯留し、これらの液？まりを次々と移動させ
てノズルから滴下させる。

その結果、特に現像液の液量を厳密に規定す・ことがで
きるので、延いてはレジスト膜と現像ｔの接触時間に対
応する現像時間を制御性よく規プできることになる。

従って、本発明は超微細なレジストパターン（作製を可
能にする間欠現像の実現に寄与すると、ろが大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例の説明図、第２図は第１
図の要部の拡大斜視図、 第３図は本発明の第二の実施例の説明図、第４図は間欠
現像装置の一例の説明図、である。 図において、 工は被加工物、 ２は回転支持台、 ４は管路、 ５は現像液、 ５２は現像液槽、 ６は洗浄液、 ６２は洗浄液槽、 ７はガス、 ７２はガスタンク、 ８は薬液分配器、 ８１は外殻部材、 ８１ａは現像液注入口、 ８１ｃはガス注入口、 ８２は内殼部材、 ８２２はドレイン軸、 である。 １１はレジスト膜、 ３はノズル、 ５１は現像液溜まり、 ６１は洗浄液溜まり、 ７１はガス溜まり、 ８１１は開口、 ８１ｂは洗浄液注入口、 ８２１は分配器、 本発明のｒ−の大島例の説明（２） 第 圀 １ち　Ｉｔ２１／’）ｌ却の一者ｎ七刀欠き七ム失、余
１λ比図χ 図 瓜発明のにの実加番゛］の説明同 第 図 間矧則廠枝■の一４夕１の説明図 策 今 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）レジスト膜（１１）が被着された被加工物（１）を
   支持しながら回転させる回転支持台（２）と、該回転支
   持台（２）の上方に配設された少なくとも１つのノズル
   （３）と、該ノズル（３）に一端部が連なる管路（４）
   と、該管路（４）の管内に、現像液（５）からなる現像
   液溜まり（５１）と洗浄液（６）からなる洗浄液溜まり
   （６１）を、ガス（７）からなるガス溜まり（７１）を
   介して順次形成させる薬液分配器（８）を有し、 前記ノズル（３）は、順次間欠的に前記現像液（５）と
   前記洗浄液（６）を前記被加工物（１）の上に滴下させ
   るものである ことを特徴とするレジスト現像装置。 ２）前記ノズル（３）と管路（４）は、内壁面が、前記
   現像液（５）または洗浄液（６）との接触角が鈍角をな
   す材料からなるものである 請求項１記載のレジスト現像装置。 ３）前記ガス（７）が非酸化性の気体である請求項１記
   載のレジスト現像装置。 ４）前記薬液分配器（８）と、現像液槽（５２）と、洗
   浄液槽（６２）と、加圧ガスタンク（７２）を有し、前
   記薬液分配器（８）は、外殼部材（８１）と内殻部材（
   ８２）を有するものであり、 前記外殼部材（８１）は、円筒状をなして一端部が閉じ
   られ、他端部に開口（８１１）と、側壁の周りに前記現
   像液槽（５２）と洗浄液槽（６２）と加圧ガスタンク（
   ７２）がそれぞれ連なる現像液注入口（８１ａ）と洗浄
   液注入口（８１ｂ）とガス注入口（８１ｃ）を有するも
   のであり、 前記内殼部材（８２）は、円柱状をなして側壁から中心
   部に向かって設けられた分配孔（８２１）と、一端部が
   該分配孔（８２１）に、他端部が前記管路（４）に連な
   って中心軸方向に突設された円管状のドレイン軸（８２
   ２）を有するものであり、 前記内殼部材（８２）は、ドレイン軸（８２２）が前記
   外殼部材（８１）の開口（８１１）から突出し、かつ分
   配孔（８２１）が該外殼部材（８１）の３つの注入口（
   ８１ａ、８１ｂ、８１ｃ）に液密可能に順次衝合しなが
   ら、該外殻部材（８１）に回動自在に嵌合するものであ
   り、前記薬液分配器（８）は、内殼部材（８２）が回動
   駆動されながら、分配孔（８２１）が現像液注入口（８
   １ａ）、ガス注入口（８１ｃ）、洗浄液注入口（８１ｂ
   ）と適宜衝合して、前記現像液（５）とガス（７）と洗
   浄液（６）を汲み取ってドレイン軸（８２２）から前記
   管路（４）に排出し、該管路（４）の中に前記現像液溜
   まり（５１）と洗浄液溜まり（６１）を、境界にガス溜
   まり（７１）を介して順次形成していくものである請求
   項１記載のレジスト現像装置。 ５）請求項１記載の管路（４）の管内に、前記レジスト
   膜（１１）の現像回数分の前記現像液溜まり（５１）と
   洗浄液溜まり（６１）をガス溜まり（７１）を介して交
   互に貯留させ、 次いで、前記現像液溜まり（５１）と洗浄液溜まり（６
   １）とガス溜まり（７１）を移動させ、次いで、前記ノ
   ズル（３）から前記被加工物（１）の上に、現像液（５
   ）と洗浄液（６）を間欠的に滴下させる ことを特徴とするレジスト現像方法。 ６）前記管路（４）の管内に複数個の前記現像液溜まり
   （５１）と１個の前記洗浄液溜まり（６１）を、それぞ
   れの境界にガス溜まり（７１）を介して交互に貯留させ
   る 請求項５記載のレジスト現像方法。