JPH06163392A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 化学増幅型レジストを用い、露光後現像処理
に移行するまでの経時時間に依存せず、常に安定した高
精度のレジストパターンを得ることができる現像装置を
提供することである。 【構成】 本発明に従う現像装置では、カセット２内に
収納された露光済みウエハ１を現像処理に移行させるま
での間保管する保管庫８がカセットステーション３と一
体的に形成され、その保管庫８内の温度および雰囲気が
エアコンディショナ９によって調整されるように構成さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体デバイス製造
プロセスの写真製版技術によるパターン現像工程に用い
られる現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２は、現像工程に用いられる従来の現
像装置の一例を示す斜視図である。

【０００３】図２を参照して、従来の現像装置３０の構
造について説明する。現像装置３０の本体部には、大き
く分けて３つの処理ユニットが設けられている。まず第
１の処理ユニットとして、露光済みの加工ウエハ１１を
所定温度に加熱するためのホットプレート１５が設けら
れており、第２の処理ユニットとして、加熱した加工ウ
エハ１１を所定温度にまで冷却するためのクーリングプ
レート１６が設けられており、さらに第３の処理ユニッ
トとして、加熱および冷却後、加工ウエハ１１上のレジ
ストを現像するための現像カップ１７が設けられてい
る。

【０００４】また、加工ウエハ１１を各処理ユニットに
自動的に搬送するための搬送アーム１４が現像装置３０
上に配設されている。

【０００５】現像装置３０上の本体部横には、カセット
ステーション１３が設けられており、このカセットステ
ーション１３上に前工程において露光された加工ウエハ
１１が複数個収容されたカセット１２が設置される。

【０００６】次に、上述した構造を有する従来の現像装
置３０を用いて化学増幅型レジストを現像する際の動作
について説明する。

【０００７】露光装置により表面に塗布した化学増幅型
レジストがパターン露光された加工ウエハ１１は、カセ
ット１２内に収容され、カセット１２ごと現像装置３０
へ搬送される。カセット１２内の加工ウエハ１１は、現
像処理開始まで現像装置３０のカセットステーション１
３上で待機させられる。

【０００８】現像処理においては、まず、カセット１２
内から搬送アーム１４によって加工ウエハ１１が取出さ
れ、ホットプレート１５上に搬送される。ホットプレー
ト１５において加工ウエハ１１に約１００℃前後の熱が
加えられる。その後、再び搬送アーム１４によってホッ
トプレート１５から加工ウエハ１１が取出され、引続き
クーリングプレート１６上に搬送される。クーリングプ
レート１６において加工ウエハ１１は２３〜２５℃にま
で冷却される。その後、搬送アーム１４によって冷却さ
れた加工ウエハ１１がクーリングプレート１６から取出
され、引続き現像カップ１７に搬送される。現像カップ
１７内の現像液中に加工ウエハ１１が浸漬され、ディッ
プ法に従う現像処理が施される。

【０００９】現像装置３０の上記一連の動作中、加工ウ
エハ１１の表面に塗布された化学増幅型レジスト中では
次のような化学反応が進行する。

【００１０】たとえば、ポジ型レジストを用いた場合、
露光処理により、レジスト中の酸発生剤が感光すると、
次式（化１）に示すように、酸が発生する。

【００１１】

【化１】

【００１２】発生した酸は露光部分のレジスト中に分布
する。現像装置３０のホットプレート１５において加工
ウエハ１１に熱が加えられると、熱によって露光部分の
レジスト中に酸が広く拡散する。さらに、拡散した酸は
触媒として機能し、次式（化２）に示すように、露光部
分のレジスト中の溶解抑制成分が連鎖的に熱分解されて
アルカリ可溶成分に変化する。

【００１３】

【化２】

【００１４】さらに、現像液中に加工ウエハ１１が浸漬
され、レジスト膜に現像液が接触すると、露光部分のレ
ジストは速やかに現像液中に溶解し、加工ウエハ１１表
面から除去される。一方、未露光部分のレジストは現像
液には一切溶解せず、加工ウエハ１１表面に残存する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従来の現像装置３０を
用いて、加工ウエハ１１表面に形成された化学増幅型レ
ジスト膜を現像すると、露光後現像処理までの経時時間
によって、得られるレジストパターンの寸法が微妙に変
動したり、レジストパターン形状が劣化してしまうとい
う問題があった。

【００１６】本発明は、上述した問題点を解消するため
になされたものであって、露光後現像処理までの経時時
間に依存せず常に安定した高精度のレジストパターン寸
法およびレジストパターン形状を得ることができる現像
装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】発明者は、従来の現像装
置を用いると、露光後現像処理までの経時時間によって
得られるレジストパターン寸法に変動が生じたり、また
レジストパターン形状が劣化してしまうのは、主に以下
のような原因によるものであることを検知した。

【００１８】まず、第１の原因として、化学増幅型レジ
ストを用いた場合、従来の現像装置では露光後現像処理
に移行させるまでの間レジストを室温で維持していた。
ところが、露光処理によりレジスト中に生じた酸は感応
性が高く室温でもある程度に拡散してしまう。このため
レジストを現像処理に移行させる以前にポジ型レジスト
中においては酸を触媒とする一部の溶解抑制成分の熱分
解反応があるいはネガ型レジスト中においては酸を触媒
とする一部の溶解成分の架橋反応が進行してしまうこと
が考えられた。

【００１９】また、第２の原因として、化学増幅型レジ
ストを用いた場合、従来の現像装置では露光後現像処理
に移行させるまでの間レジストはクリーンルーム中の大
気に全面的にさらされていた。このため、露光後現像ま
での経時時間が長くなるほど、大気中に極わずかに存在
する塩基性成分がレジスト表面から浸透しやすくなり、
露光によりレジスト中に発生した酸を中和させてしまう
おそれがあると考えられた。

【００２０】そこで、発明者は、これらの原因を克服す
るべく検討を行なった結果、露光から現像処理に移行す
るまでの期間におけるレジスト膜の管理環境を最適化す
ることにより、レジスト膜中での酸の拡散や酸の中和等
の発生が問題とならない程度にまで効果的に抑制でき
る、本発明の現像装置を完成するに至ったものである。

【００２１】すなわち、本発明に従う現像装置は、基板
上に形成されたレジスト膜を現像する現像装置であっ
て、レジスト膜を現像処理に移行させるまでの間、基板
を収容する保管庫を備えており、この保管庫内の温度お
よび雰囲気が調整されることを特徴とする。

【００２２】本発明において、保管庫内の温度および雰
囲気の調整は、エアコンディショナ等の公知の空調制御
手段によって比較的容易に実施することができる。

【００２３】

【作用】本発明に従う現像装置は、露光後レジスト膜を
現像処理に移行させるまでの間レジスト膜が形成された
基板を収容する保管庫を備えており、さらにこの保管庫
内の温度および雰囲気を適宜最適に調整することができ
る。このため、露光後現像処理に移行させるまでの間、
露光からの経時時間に関係なく、基板上に形成されたレ
ジスト膜を最適な環境下で安定的に維持することが可能
となる。したがって、レジスト中で外部環境からの影響
による酸の拡散や中和等の現象や反応はほとんど起こら
なくなる。その結果、通常の現像処理によって基板上に
精密なレジストパターン寸法および形状を再現性よく形
成することができるようになる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明に基づく一実施例について図面
を参照して説明する。

【００２５】図１は、本発明の一実施例に従う現像装置
の一例を示す模式図である。図１を参照して、本実施例
の現像装置１０の構造について説明する。

【００２６】現像装置１０の本体部には、大きく分けて
３つの処理ユニットが設けられている。まず第１の処理
ユニットとして、露光済みの加工ウエハ１を所定温度に
加熱するためのホットプレート５が設けられており、第
２の処理ユニットとして、加熱した加工ウエハ１を所定
温度に冷却するためのクーリングプレート６が設けられ
ており、さらに第３の処理ユニットとして、加熱および
冷却後、加工ウエハ１上のレジストを現像するための現
像カップ７が設けられている。

【００２７】また、加工ウエハ１を各処理ユニットに自
動的に搬送するための搬送アーム４が現像装置１０上に
配設されている。

【００２８】現像装置１０の本体部横にはカセット２を
設置するためのカセットステーション３が設けられてい
る。

【００２９】以上の構成は、図２に示す従来の現像装置
３０と同様である。本実施例の現像装置１０では、上記
構成に加えてさらにカセットステーション３と一体的に
形成される保管庫８が配設されている。

【００３０】さらに、保管庫８には、保管庫８内の空気
の湿度、温度、含塩基性成分量等を自動的に調整するエ
アコンディショナ９が接続されている。このエアコンデ
ィショナ９によって保管庫８内は除湿され、脱塩基さ
れ、低温化された空気により、常に一定の環境に維持さ
れている。

【００３１】この保管庫８内に、前露光工程において露
光済みの加工ウエハ１が保管される。

【００３２】次に、上述した構造を有する現像装置１０
を用いて化学増幅型レジスト１を現像する際の動作につ
いて説明する。ただし、ここではポジ型レジストを用い
た場合について説明する。

【００３３】露光装置により表面に形成された化学増幅
型レジスト膜がパターン露光された加工ウエハ１は、カ
セット２内に収容されて、カセット２ごと現像装置１０
へ搬送される。搬送後、カセット２は現像装置１０の保
管庫８内に搬入される。

【００３４】保管庫８内は温度１５℃、湿度約３０ＲＨ
％程度の条件に設定されており、空気中の含塩基性成分
はすべてイオン交換樹脂による塩基物吸着等により除去
されている。

【００３５】一定の環境に維持された保管庫８内で、加
工ウエハ１は、その表面に塗布された化学増幅型レジス
ト膜が外部環境の影響を一切受けることなく安定な状態
で、現像処理開始まで保管される。

【００３６】現像処理においては、まず搬送アーム４に
よって保管庫８内から直接加工ウエハ１が取出され、た
だちにホットプレート５上に搬送される。ホットプレー
ト５において、１５℃前後に低温化された加工ウエハ１
に約１００℃前後の熱が加えられる。これにより、露光
部分のポジ型レジスト中に酸が広く拡散され、この酸を
触媒として溶解抑制成分が効率よく熱分解され、アルカ
リ可溶成分に変化する。

【００３７】次に、再び搬送アーム４によってホットプ
レート５から加工ウエハ１が取出され、引続きクーリン
グプレート６上に搬送される。クーリングプレート６上
で２３〜２５℃にまで冷却されたウエハ１は、搬送アー
ム４によって現像カップ７内の現像液中に浸漬される。
現像カップ７においてディップ法に従う現像処理により
露光部分のポジ型レジストは速やかに現像液中に溶解
し、加工ウエハ１表面にレジストパターンが形成され
る。

【００３８】本実施例に従う現像装置１０を用いて、露
光後現像処理までの経時時間の異なる加工ウエハを複数
個用いてレジストの現像を行なったところ、供試したす
べてのウエハにおいて良好なレジストパターンを得るこ
とができ、レジストパターン寸法の変動やレジストパタ
ーン形状の劣化はまったく見られなかった。

【００３９】このように、本実施例に従う現像装置１０
を用いれば、露光後現像処理に移行させるまでの間レジ
ストを最適な環境下で安定的に維持することができるの
で、露光後の経時時間にかかわらず、通常の現像処理に
より再現性よく精密なレジストパターンを形成すること
ができる。

【００４０】なお、上記実施例においては、ポジ型レジ
ストを用いた場合について示したが、ネガ型レジストを
用いても同様の効果を得ることができる。

【００４１】また、上記実施例においては、カセットス
テーション３と一体的に保管庫８を設ける例についての
み説明したが、さらに現像処理ユニット全体、すなわち
ホットプレート５、クーリングプレート６、現像カップ
７の上方に閉空間を実現し、この閉空間内の空気をさら
に脱塩基成分化してもよい。

【００４２】

【発明の効果】本発明に従う現像装置を用いれば、露光
後現像処理に移行するまでの経時時間に依存せず、基板
上に精密なパターンを再現性よく形成することができ
る。したがって、現像工程における良品歩留りが向上す
る。

【００４３】また、クリーンルーム全体の環境条件を新
たに更新しなくても、保管室のみの限られた小空間で環
境条件を最適化できるので、経費の削減を可能にするこ
とができ有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に従う現像装置の一例を示す
模式図である。

【図２】従来の現像装置の一例を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 加工ウエハ ２ カセット ３ カセットステーション ４ 搬送アーム ５ ホットプレート ６ クーリングプレート ７ 現像カップ ８ 保管庫 ９ エアコンディショナ １０ 現像装置 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成されたレジスト膜を現像す
   る現像装置であって、 前記レジスト膜を現像処理に移行させるまでの間、前記
   基板を収納する保管室を備え、 前記保管室内の温度および雰囲気が調整されることを特
   徴とする現像装置。