JPH0794382A

JPH0794382A - 基板表面のパドル式現像処理方法及び装置

Info

Publication number: JPH0794382A
Application number: JP18756993A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sugimoto; 憲司杉本; Hiroaki Sugimoto; 洋昭杉本
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1993-06-28
Publication date: 1995-04-07

Abstract

(57)【要約】【目的】多量の現像液を使用したり現像液供給に先立
って稀薄現像液や純水を感光性樹脂膜上へ供給したりす
ることなく、感光性樹脂膜面と現像液とを馴染み易くし
て液弾きを無くし、感光性樹脂膜全体にわたり現像液を
広がり易くして全面に液盛りできるようにし、ランニン
グコストの低減と製品歩留りの向上を図る。【構成】感光性樹脂膜上へ現像液を供給する時点で、
基板が置かれた雰囲気を大気圧より高い圧力に調整す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、フォトリソグラフィ
ーを利用して半導体装置やフォトマスク、液晶表示装置
（ＬＣＤ）などを製造する場合において、半導体基板、
フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用ガラス基板、
ＬＣＤ用ガラス基板等の各種基板（以下、単に「基板」
という）の表面に被着形成された感光性樹脂（フォトレ
ジスト）膜を現像処理する方法、特にパドル式現像処
理、すなわち、基板表面の感光性樹脂膜上に現像液を供
給して感光性樹脂膜を現像液で覆った状態にし、現像液
の供給を停止した後所要時間基板を静置し或いは緩やか
に回転させ、その間に現像反応を進行させて感光性樹脂
膜を現像処理する方法、並びに、その方法を実施するた
めに使用される現像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パドル式現像処理方法として、例えば特
開昭５５−９６９４４号公報には、スピンチャックで保
持した基板を低速（１００ｒｐｍ）で回転させながら、
基板表面のフォトレジスト膜上へ現像液を供給し、表面
張力の作用でフォトレジスト膜の表面全体を現像液で覆
い、現像液の供給を停止した後、基板を一層低速（５０
ｒｐｍ）で回転させるか停止させるかして現像処理する
方法が開示されている。

【０００３】このようなパドル式現像処理方法は、主と
して、露光済みフォトレジスト膜のうちの露光部分をア
ルカリ水溶液等の現像液で溶去して現像するポジ型のフ
ォトレジストに適用される方法であり、このパドル式現
像処理方法は、スプレイノズル等から現像液を絶えず基
板上へ供給し続けながら現像するスプレイ式現像処理方
法に対し、現像液の供給を、基板表面のフォトレジスト
膜を表面張力の作用で覆うまでに止め、スプレイ式現像
処理方法のように絶えず現像液を供給し続けることはな
い。さらに、現像液を噴出させることによる流れの勢い
で現像液をフォトレジスト膜の全面に接触させるスプレ
イ式現像処理方法と違い、パドル式現像処理方法は、表
面張力の作用で基板上に現像液が盛り上がったように保
持させることで、フォトレジスト膜全面が現像液と接触
するようにしている。このような違いのため、パドル式
現像処理方法は、フォトレジスト膜の非露光部分（フォ
トレジストがポジ型の場合）が損傷を受ける恐れが殆ん
ど無く、現像液供給量の不均一さに起因して現像むらを
生じる心配も少なく、また、現像液の消費量も少なくて
済む、等といった利点を有している。

【０００４】上記したようなパドル式現像処理方法を実
施する場合、フォトレジスト膜上へ供給された現像液を
フォトレジスト膜面の全体にわたって液盛りするため
に、フォトレジスト膜上へ現像液を供給している間、通
常は基板を鉛直軸回りに回転させるようにしている。こ
の場合、基板を余り高速で回転させると、液盛り形態が
形成されず、また形成された液盛り形態が崩れてしまう
ので、基板の回転速度を比較的遅く、例えば１００ｒｐ
ｍ程度としている。しかしながら、基板を低速で回転さ
せるだけでは、遠心力によって現像液がフォトレジスト
膜全面へ拡がる作用を余り期待できない。また、フォト
レジストは一般に疎水性であるため、現像液がフォトレ
ジスト膜面と馴染みにくく、現像液が部分的に弾かれる
といったことも起こり得る。これらの結果、フォトレジ
スト膜の全面を覆うように現像液を液盛りすることがで
きず、フォトレジスト膜面のうち現像液と触れない部分
ができ、現像むらを生じる、といったことになる。

【０００５】以上のような事態を避けるためには、現像
反応に必要な量を上回る余分な現像液を多量に基板上へ
供給することが考えられる。また、例えば特開昭５７−
１３６６４６号公報に記載されているように、基板上へ
現像液を供給するのに先立って現像能力の低い水溶液も
しくは純水を基板上へ供給し、これによってフォトレジ
スト膜面が現像液に馴染み易くする、といった方法（但
し、同号公報に記載されている現像方法はスプレイ式現
像方法である）を応用することが考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、必要以
上の現像液を多量に基板上へ供給するといった方法は、
当然のことながら大量の現像液を消費することになって
ランニングコストが高くなる、といった問題点がある。
一方、基板上への現像液の供給に先立って純水等を基板
上へ供給するといった方法は、現像液の消費量は少なく
て済むが、現像反応に直接関係の無い液弾き防止用の純
水等を必要とすることになり、やはりランニングコスト
高を招くことになる。また、基板上への純水等の供給に
引き続いて現像液を供給する結果、特に現像の初期にお
いてそれら両液が混合して局部的に現像液濃度が薄くな
り、フォトレジスト膜面における現像液濃度が不均一と
なって現像むらを生じる原因になり、製品の歩留りが低
下する、といった問題点がある。

【０００７】この発明は、以上のような事情に鑑みてな
されたものであり、現像反応に必要な量を超える多量の
現像液を使用したり、現像反応に直接関係の無い液弾き
防止用の純水等を使用したりするといった方法によらな
いで、フォトレジスト膜面と現像液とを馴染み易くして
液弾きを無くし、フォトレジスト膜面の全体にわたり現
像液を広がり易くして全面に液盛りできるようにするパ
ドル式現像処理方法、並びに、その方法を実施するため
の装置を提供することを技術的課題とし、もって、ラン
ニングコストの低減と製品歩留りの向上を図ることを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、基板表面に
被着形成された感光性樹脂膜をパドル式現像処理する場
合に、少なくとも、感光性樹脂膜上へ現像液を供給する
時点で、基板が置かれた雰囲気を大気圧より高い圧力に
調整するようにすることを要旨とする。

【０００９】また、上記パドル式現像処理方法を実施す
るための装置として、密閉可能な処理室と、この処理室
内に配設され、表面に感光性樹脂膜が被着形成された基
板を水平姿勢に保持して鉛直軸回りに回転させる基板保
持手段と、この基板保持手段によって保持された基板の
表面に被着形成された感光性樹脂膜上へ現像液を供給す
る現像液供給手段とを備えた構成の装置において、前記
処理室内を加圧する加圧手段を設け、前記現像液供給手
段によって基板表面の感光性樹脂膜上へ現像液を供給す
る時点で前記処理室内が大気圧より高い圧力となるよう
に前記加圧手段を制御する制御手段を備えたことを特徴
とする。

【００１０】尚、本発明で言う「大気圧」とは、本発明
に係る方法を実施する装置や本発明に係る装置を設置す
る室内の気圧をいう。

【００１１】

【作用】上記したように構成されたこの発明に係るパド
ル式現像処理方法を実施したときは、また、上記構成の
装置を使用して現像処理を行なうようにしたときは、感
光性樹脂膜上へ現像液が供給される時点で、基板が置か
れた雰囲気が大気圧より高い圧力に調整される。ここ
で、雰囲気の圧力の如何により、図５に示すように、固
体面２上に置かれた現像液の形態が変化する。すなわ
ち、雰囲気が減圧状態にあるときは、図５（ａ）に示し
たように、現像液の液滴1aはほぼ球形となり、雰囲気が
大気圧下にあるときは、図５（ｂ）に示したように、現
像液の液滴1bは半球状となり、また、雰囲気が大気圧よ
り高い圧力（陽圧）状態にあるときは、図５（ｃ）に示
したように、現像液の液滴1cは、固体面２との接触面積
が増大して皿状となる。このように、雰囲気を陽圧状態
とすることにより、現像液に対する固体面の濡れ性が良
好になる。従って、この発明に係る方法及び装置では、
感光性樹脂膜上へ供給された現像液が感光性樹脂膜面と
馴染み易くなって感光性樹脂膜面での液弾きが無くな
り、感光性樹脂膜面の全体にわたり現像液が広がり易く
なって、感光性樹脂膜上へ供給される現像液の量が比較
的少なくても、感光性樹脂膜の全面を覆うように現像液
が液盛りされることになる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の好適な実施例について図面
を参照しながら説明する。

【００１３】図１は、この発明に係る基板表面のパドル
式現像処理方法を実施するために使用される装置の構成
の１例を示す概略縦断面図である。この現像処理装置
は、密閉可能な箱形の処理室12を備え、その処理室12の
内部の中央部に、基板、例えば半導体ウエハ10を吸着し
水平姿勢に保持するスピンチャック14が配設されてい
る。スピンチャック14の底面中央部には回転軸16が連接
されており、回転軸16は、処理室12の底壁部に固設され
た軸受18に回転自在に支持されている。そして、回転軸
16の下端部は、処理室12の底壁部を貫通して処理室12外
に設けられたモータ20に連結されており、モータ20を回
転駆動させることにより、スピンチャック14に吸着保持
されたウエハ10を水平面内において鉛直軸回りに回転さ
せるようになっている。また、回転軸16の軸心部には通
気路22が形設されており、通気路22は、配管を介して真
空ポンプ24に連通接続されている。

【００１４】処理室12の内部上方には、スピンチャック
14に対向するように、現像液供給ノズル26及び純水供給
ノズル28が配設されており、また、処理室12内へクリー
ンエアーを供給するエアー供給ノズル30が配設されてい
る。また、処理室12の内部には、スピンチャック14及び
回転軸16の周囲を囲むとともに処理室12の底壁部の回転
軸16貫通個所を覆うように、筒状をなし下端部が笠状に
広がった遮蔽筒32が配設されている。そして、処理室12
の底壁部の、遮蔽筒32で覆われた領域に、現像液供給ノ
ズル26や純水供給ノズル28からウエハ10上へ供給されウ
エハ10上から流れ落ちた現像液や洗浄液（純水）を回収
するための排出口34が形設されている。この排出口34
は、ドレンパイプ36を介してトラップ38に連通されてい
る。トラップ38は、前後２段の分室38ａ、38ｂに区分さ
れており、後段の分室38ｂに真空ポンプ40が連通接続さ
れている。そして、真空ポンプ40の吸引動作によりトラ
ップ38及びドレンパイプ36を介して処理室12内を減圧す
ることができるように構成されている。

【００１５】また、スピンチャック14を挾んで互いに対
向する処理室12の両側壁部には、密閉構造のウエハ搬入
路42及びウエハ搬出路44がそれぞれ形設されている。そ
して、このウエハ搬入路42と処理室12内とを連通させる
開口46、及びウエハ搬入路42が外界に通じる開口48は、
それぞれ密閉扉50、52により開閉自在に閉止されてい
る。また、ウエハ搬出路44と処理室12内とを連通させる
開口54、及びウエハ搬出路44が外界に通じる開口56は、
それぞれ密閉扉58、60により開閉自在に閉止されてい
る。尚、ウエハ搬入路42及びウエハ搬出路44は、バルブ
64が介挿されたパイプ62を介して図示しない窒素ガスの
供給源に接続されており、コンピュータなどからなる制
御装置66によってバルブ64を開閉制御することにより、
必要に応じてウエハ搬入路42及びウエハ搬出路44に窒素
ガスを供給できるように構成されている。さらに、制御
装置66は、スピンチャック14を回転させるモータ20の駆
動及び停止制御、真空ポンプ24の駆動制御、現像液供給
ノズル26へ現像液を供給するポンプ68の駆動制御、純水
供給ノズル28へ純水を供給するポンプ70の駆動制御、エ
アー供給ノズル30へエアー供給パイプ72を通してクリー
ンエアーを供給する風量可変型ファン74の駆動制御、及
びエアー供給パイプ72に介挿されたバルブ76の開閉制
御、真空ポンプ40の駆動制御、及びドレンパイプ36に介
挿されたバルブ78の開閉制御、並びに、各密閉扉50、5
2、58、60の開閉制御なども行なうように構成されてい
る。

【００１６】次に、上記した現像処理装置を使用して現
像処理を行なう方法の１例について、図２に示したフロ
ーチャート並びに図３及び図４に示したタイムチャート
に基づいて説明する。

【００１７】まず、ウエハ搬入路42の各密閉扉50、52を
開放し、表面にフォトレジスト膜が被着形成され、露光
作業を済ませたウエハを図示しないウエハ搬入装置によ
り、ウエハ搬入路42を通して処理室12内へ搬入し、その
搬入されたウエハ１をスピンチャック14上に、主要面を
上向きにして水平姿勢で吸着保持させ、その後にウエハ
搬入路42の各密閉扉50、52を閉じて処理室12内を密閉状
態にする（ｔ₀時点）。次に、バルブ76を開いた状態で
ファン74を駆動させることにより、エアー供給パイプ72
を通してエアー供給ノズル30へクリーンエアーを給送
し、エアー供給ノズル30から処理室12内へクリーンエア
ーを送り込む。このとき、ドレンパイプ76に介挿された
バルブ78を閉じておくようにする。このようにして完全
に密閉された状態の処理室12内へクリーンエアーが供給
されることにより、処理室12内は大気圧より高い圧力、
例えば０．５kg／cm²程度高い圧力（陽圧）となる。

【００１８】次に、モータ20を駆動させてスピンチャッ
ク14を、例えば５０〜１００ｒｐｍ程度の速度で低速回
転させ、スピンチャック14に吸着保持されたウエハ10を
水平面内において鉛直軸回りに回転させる。尚、このウ
エハ10の回転開始は、次に説明する現像液供給後に行な
うようにしてもよく、また、必要が無ければウエハ10を
停止させたままにしておいてもよい。次に、ｔ₁時点に
おいて、ポンプ68を駆動させて現像液供給ノズル26から
現像液をウエハ10表面のフォトレジスト膜上へ供給し、
所要量の現像液がフォトレジスト膜上へ供給されると、
現像液の供給を停止する。そして、場合によってウエハ
10の回転を停止させ、引き続きｔ₂時点までの所要時間
フォトレジスト膜の現像処理を行なう。

【００１９】現像処理が終了すると、ｔ₂時点において
ファン74を停止させて処理室12内へのクリーンエアーの
供給を止めるとともに、ドレンパイプ36に介挿されたバ
ルブ78を開き、処理室12内を大気圧状態に復帰させる。
そして、同時に、ｔ₂時点において、ポンプ70を駆動さ
せて純水供給ノズル28から純水をウエハ10上へ供給しつ
つ、モータ20を駆動させて、ウエハ10を例えば約１，０
００ｒｐｍで回転させることによりウエハ10を洗浄処理
（リンス処理）する。洗浄処理が終了すると純水供給を
停止し、ｔ₄時点で、モータ20を駆動させてウエハ10
を、例えば約３，０００〜５，０００ｒｐｍの速度で高
速回転させ、ウエハ10を乾燥処理（スピンドライ）す
る。そして、ｔ₅時点でモータ20を停止させて乾燥処理
を終了し、ウエハ搬出路44の各密閉扉58、60を開放し、
表面に現像済みのフォトレジスト膜が被着形成されたウ
エハ10を図示しないウエハ搬出装置により、ウエハ搬出
路44を通して処理室12外へ搬出し（ｔ₆時点）、その後
にウエハ搬出路44の各密閉扉58、60を閉じる。このよう
にして現像処理が終了したウエハが処理室12から搬出さ
れると、次に現像処理すべきウエハを上記したように処
理室12内へ搬入し、上記した動作を再び繰り返す。以上
の一連の動作は、プログラムシーケンスにより自動的に
行なわれる。

【００２０】図３は、以上の一連の現像処理操作におけ
る処理室12内の圧力変化を示すタイムチャートである
が、同図中二点鎖線で示しているように、ｔ₃時点にお
いて真空ポンプ40を駆動させ、トラップ38及びドレンパ
イプ36を通して処理室12内を真空吸引することにより、
処理室12内を減圧状態、例えば−５０mmＨ₂Ｏ程度の減
圧状態にし、洗浄処理及び乾燥処理を減圧状態下におい
て行なうようにしてもよい。このようにしたときは、ウ
エハ10上へ供給されてウエハ10上から流れ落ちた洗浄液
（純水）やミストがドレンパイプ36を通ってトラップ38
内に速やかに回収されてウエハ10上へのミストの付着を
低減でき、また、乾燥処理が迅速に進行して乾燥に要す
る時間が短縮される。さらに、この減圧過程において、
バルブ64を開き、パイプ62を通してウエハ搬入路42及び
ウエハ搬出路44へ窒素ガス（或いはその他の不活性ガ
ス）を供給し、ウエハ搬入路42及びウエハ搬出路44に不
活性ガスを充満させるようにしてもよい。このようにす
ることにより、ウエハ搬入路42及びウエハ搬出路44を通
して外気が流入することを完全に防止することができ
る。尚、不活性ガスを充填する代わりに、ウエハ搬入路
42及びウエハ搬出路44も同時に減圧させるようにしても
よい。そして、乾燥処理が終了すると、真空ポンプ40を
停止させ、エアー供給ノズル30から処理室12内へクリー
ンエアー（或いは窒素ガス等の不活性ガス）を流入さ
せ、処理室12内を大気圧に戻す。

【００２１】また、制御装置66によって開閉制御される
バルブ78に代えて、ドレンパイプ36内の圧力が所定の値
を越えると自動的に開き、所定の値以下であると自動的
に閉じて、或いは自動的に開閉度を調整して、処理室12
の内部を所定圧力に保つバルブを使用し、ｔ₂時点でフ
ァン74を停止させずに、処理室12内へクリーンエアーを
給送し続けて処理室12内を陽圧状態に保ったまま、処理
室12内において上方から下方へ向かう一定のエアーの流
れ（いわゆるダウンフロー）を発生させ、洗浄処理及び
乾燥処理を行なうようにしてもよい。この場合も、ウエ
ハ10上へのミストの付着を低減できる。

【００２２】尚、図３に示したように、現像処理の期間
中処理室12内を一定圧力の陽圧状態に保つ必要は無く、
ウエハ10上へ現像液を供給する時点において処理室12内
の雰囲気が所定の陽圧状態に置かれておればよく、図４
に示すように、ウエハ10上への現像液の供給が終わった
以後は、処理室12内の圧力が時間経過に従って徐々に低
下するようにしてもよい。また、クリーンエアーを処理
室12内へ送給して処理室12内を加圧するようにしたとき
に、酸素によるウエハに対する弊害が予想される場合に
は、クリーンエアーに代えて窒素ガス等の不活性ガスを
処理室12内へ給送することにより処理室12内を加圧する
ようにしてもよい。

【００２３】

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
かつ作用するので、基板表面に被着形成された感光性樹
脂膜を本発明に係るパドル式現像処理方法により現像処
理するようにしたときは、現像反応に必要な量を超えた
多量の現像液を使用したり、現像反応に直接関係の無い
液弾き防止用の純水等を使用したりしなくても、感光性
樹脂膜面と現像液とが馴染み易くなって液弾きが無くな
り、感光性樹脂膜面全体に現像液が容易に広がって全面
に液盛りされることになり、この結果、ランニングコス
トを低減させるとともに、現像むらを無くして製品歩留
りを向上させることができる。また、請求項２に記載の
パドル式現像処理装置を使用すれば、上記方法を好適に
実施して、上記効果を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る基板表面のパドル式現像処理方
法を実施するために使用される装置の構成の１例を示す
概略縦断面図である。

【図２】この発明に係る現像処理方法における一連の処
理操作の１例を示すフローチャートである。

【図３】図２に示した一連の現像処理操作における処理
室内の圧力変化を示すタイムチャートである。

【図４】図２とは異なった一連の現像処理操作における
処理室内の圧力変化を示すタイムチャートである。

【図５】雰囲気の圧力の如何によって固体面上に置かれ
た現像液の形態が変化することを説明するための模式図
である。

【符号の説明】

10 半導体ウエハ 12 処理室 14 スピンチャック 16 回転軸 20 モータ 26 現像液供給ノズル 28 純水供給ノズル 30 エアー供給ノズル 36 ドレンパイプ 40 真空ポンプ 66 制御装置 72 エアー供給パイプ 74 クリーンエアーを供給するファン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に感光性樹脂膜が被着形成された基
板を水平姿勢に保持し、前記感光性樹脂膜上へ現像液を
供給してその表面全体を現像液で覆い、その状態に所要
時間保つことによって感光性樹脂膜を現像処理する基板
表面のパドル式現像処理方法において、少なくとも、基板表面に被着形成された感光性樹脂膜上
へ現像液を供給する時点で、基板が置かれた雰囲気を大
気圧より高い圧力に調整することを特徴とする基板表面
のパドル式現像処理方法。
【請求項２】密閉可能な処理室と、この処理室内に配設され、表面に感光性樹脂膜が被着形
成された基板を水平姿勢に保持して鉛直軸回りに回転さ
せる基板保持手段と、この基板保持手段によって保持された基板の表面に被着
形成された感光性樹脂膜上へ現像液を供給する現像液供
給手段とを備えてなる基板表面のパドル式現像処理装置
において、前記処理室内を加圧する加圧手段を設け、前記現像液供給手段によって基板表面の感光性樹脂膜上
へ現像液を供給する時点で前記処理室内が大気圧より高
い圧力となるように前記加圧手段を制御する制御手段を
備えたことを特徴とする基板表面のパドル式現像処理装
置。