JPH0831729A

JPH0831729A - 現像液供給方法及び現像装置

Info

Publication number: JPH0831729A
Application number: JP16792594A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Mimasaka; 昌宏美作
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1994-07-20
Filing date: 1994-07-20
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】現像液を無駄にすることなく、むらのない現
像処理を可能にする現像装置および現像液供給方法を提
供すること。【構成】ノズル２の下端のスリット状の吐出口１２か
らは、カーテン状の現像液１１が吐出され、予めレジス
トの皮膜を形成している半導体ウエハ３の表面上に供給
される。半導体ウエハ３は、真空チャックによって基板
支持部５に吸着支持される。この基板支持部５は、基板
駆動機構６からの動力の伝達を受けて回転し、半導体ウ
エハ３をその中心軸の回りに所望の速度で回転させる。
吐出口１２の長手方向の寸法（その両端１２ａ、１２ｂ
間の幅）は、半導体ウエハ３の直径よりも若干短くなっ
ている。このように短くしているのは、吐出された現像
液が半導体ウエハ３の回転にともなって円形基板３外に
飛散することを防止したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウエハ等の基
板の表面に現像液の液盛りを行うための現像液供給方法
および現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程などでは、微細加工のた
めフィトリソグラフィー技術が利用されているが、この
ようなフォトリソグラフィー技術では、半導体ウエハ等
の基板上に形成されたレジスト層を露光後に現像する必
要がある。このような現像装置として、基板表面のレジ
スト層に均一な現像処理を施すため、スリット状の吐出
口を有するノズルを用いるものや、多数の滴下孔を直線
状に配列したノズルを用いるものがある。

【０００３】例えば、特開昭５７−１９２９５５号公報
には、ノズルのスリットから現像液をカーテン状に流下
させながらノズルを基板の一方から他方に平行移動させ
る現像液方法が開示されている。

【０００４】また、特開昭５９−５０４４０号公報に
は、直線状に配列された多数の滴下孔またはスリットか
ら現像液を滴下させつつ基板を回転させ、基板全面に現
像液の被覆（液盛り）を形成する方法が開示されてい
る。

【０００５】また、特開平１−１６５１１７号公報に
は、基板の半径部分をカバーするスリットから現像液を
吐出させつつ基板を１回転させ、基板全面に現像液の被
覆（液盛り）を形成する方法が開示されている。

【０００６】また、特開平５−１３３２０号公報や特開
平５−５５１３３号公報には、直線状に配列された多数
の細孔から現像液を滲み出させながら基板を回転させ、
基板全面に現像液の被覆（液盛り）を形成する方法が開
示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５９−１９２９５５号公報の方法に関しては、これを円
形基板に利用した場合に、ノズルの平行移動に原因し
て、平行移動中の最初と最後の部分で多量の現像液が無
駄になる。

【０００８】また、特開昭５９−５０４４０号公報に関
しては、基板を回転させながら現像液を滴下させるの
で、基板の周縁部に滴下された現像液が遠心力によって
基板外に飛散してしまいこの部分に供給された現像液が
無駄になる。

【０００９】また、特開平１−１６５１１７号公報に関
しては、上記のように現像液が基板外に飛散する問題の
他、基板を１回転することによってはじめて基板全面に
現像液を供給することができるので、半回転の場合に比
較して現像液の液盛りに要する時間が倍程度となり、現
像処理の均一性を確保し難くなる。

【００１０】また、特開平５−１３３２０号公報や特開
平５−５５１３３号公報に関しては、現像液を吐出させ
る多数の細孔の形成が比較的困難である。さらに、細孔
からの液の滲み出しを利用して基板上に現像液を供給し
ているので、基板上での現像液の流動が極端に少なくな
り、現像液が基板に当たる際に生ずる微小の気泡（マイ
クロバブル）が基板表面に付着したままとなり、現像む
らの発生原因となる場合がある。

【００１１】そこで、この発明は、現像液を無駄にする
ことなく、むらのない現像処理を可能にする現像装置お
よび現像液供給方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の現像液供給方法は、水平に支持された円
形基板の表面のほぼ直径線上に、スリット状の吐出口か
ら吐出される現像液をカーテン状にして供給しつつ、円
形基板をその中心軸のまわりにスリット状の吐出口に対
して相対的に回転させることによって、現像液の液盛り
を行う現像液供給方法において、吐出口の長手方向の寸
法を円形基板の直径よりも若干短くし、吐出口から円形
基板への現像液の供給に際して吐出口から現像液を吐出
させつつ円形基板を吐出口に対して相対的に１／２回転
させることを特徴とする。

【００１３】また、請求項２の現像装置は、請求項１の
実施に適したものであり、水平に支持された円形基板の
表面のほぼ直径線上に現像液をカーテン状にして供給す
るスリット状の吐出口を有する現像液供給手段と、円形
基板をその中心軸のまわりにスリット状の吐出口に対し
て相対的に回転させる回転駆動手段とを備える現像装置
において、スリット状の吐出口が、その長手方向の寸法
が円形基板の直径よりも若干短くなっていることを特徴
とする。

【００１４】また、請求項３の現像装置は、現像液供給
手段が、円形基板の直径線上から若干ずれた位置に現像
液を吐出することを特徴とする。

【００１５】また、請求項４の現像装置は、現像液供給
手段が、円形基板に垂直な方向に対して所定の傾き角を
有する方向に現像液を吐出することを特徴とする。

【００１６】また、請求項５の現像装置は、水平に支持
された基板の表面上に現像液をカーテン状にして供給す
るスリット状の吐出口を有する現像液供給手段と、基板
をスリット状の吐出口に対して相対的に移動させる駆動
手段とを備える現像装置において、現像液供給手段は、
基板に垂直な方向に対して所定の傾き角を有する方向に
現像液を吐出することを特徴とする。

【００１７】

【作用】請求項１の方法では、吐出口の長手方向の寸法
を円形基板の直径よりも若干短くし、吐出口から円形基
板への現像液の供給に際して、吐出口から現像液を吐出
させつつ円形基板を吐出口に対して相対的に１／２回転
させるので、円形基板の中央側の部分に当初供給された
現像液を、円形基板外に飛散することを防止しつつ円形
基板のほぼ全面に広げることができ、円形基板のほぼ全
面への現像液の迅速かつ均一な液盛りが可能になる。

【００１８】また、請求項２の装置では、スリット状の
吐出口の長手方向の寸法が円形基板の直径よりも若干短
くなっているので、吐出口からの現像液は、当初円形基
板の周縁部を除いた中央側の部分に供給される。したが
って、請求項１の方法の実施、すなわちこの吐出口から
現像液を吐出させつつ円形基板を吐出口に対して相対的
に１／２回転させることにより、円形基板の中央側の部
分に当初供給された現像液を、円形基板外に飛散するこ
とを防止しつつ円形基板のほぼ全面に広げることがで
き、円形基板のほぼ全面への現像液の迅速かつ均一な液
盛りが可能になる。

【００１９】また、請求項３の装置では、現像液供給手
段が円形基板の直径線上から若干ずれた位置に現像液を
吐出するので、円形基板の中央のみに連続的に現像液が
当たって中央での現像の進行が速まるという現像むらの
発生を防止できる。

【００２０】また、請求項４の装置では、現像液供給手
段が円形基板に垂直な方向に対して所定の傾き角を有す
る方向に現像液を吐出するので、円形基板の表面に発生
して付着しているマイクロバブルを現像液の流れによっ
て円形基板の表面上から押し流すことができ、現像液の
液盛りをより均一なものとすることができる。

【００２１】また、請求項５の装置では、現像液供給手
段が基板に垂直な方向に対して所定の傾き角を有する方
向に現像液を吐出するので、基板の表面に付着している
マイクロバブルを現像液の流れによって基板の表面上か
ら押し流すことができ、現像液の液盛りを均一なものと
することができる。

【００２２】

【実施例】図１から図３は、第１実施例の現像装置の要
部であるノズルを示す図である。図１はこのノズルの正
面図であり、図２はこのノズルの側方断面図であり、図
３はこのノズルの平面図である。

【００２３】図１に示すように、ノズル２の下端のスリ
ット状の吐出口１２（スリット長が１８０ｍｍで、スリ
ット幅が約０．３ｍｍである）からは、カーテン状の現
像液１１が吐出され、レジスト層の皮膜を予め形成して
ある半導体ウエハの円形基板３の表面上に供給される。
吐出口１２から吐出させる現像液１１をカーテン状とし
ているのは、円形基板３の表面で現像液１１がはじかれ
る現象によって発生し表面に付着するマイクロバブル
を、現像液１１の流下による微少な衝撃によって円形基
板３表面から剥がし、現像液１１の液盛りを均一なもの
とするためである。現像液１１が供給される円形基板３
は、真空チャックによって基板支持部５に吸着支持され
る。この基板支持部５は、基板駆動機構６からの動力の
伝達を受けて回転し、円形基板３をその中心軸の回りに
所望の速度で回転させる。

【００２４】図２に示すように、ノズル２は、２枚の細
長い板状部材３２ａ、３２ｂを互いに固定してその下端
に開放端としてスリット状の吐出口１２を形成したノズ
ル本体３２と、現像液１１を接続部６２を介してノズル
本体３２に所望の流量で供給する現像液供給部（流量制
御部分等は図示を省略）５２とを備える。

【００２５】ノズル本体３２の板状部材３２ａ、３２ｂ
の接合部分には、第１および第２の貯留部８２ａ、８２
ｂ等からなる連通部８２が形成されている。この連通部
８２は、現像液１１の吐出口１２と、現像液供給部５２
へつながる接続部６２とに連通して、これらを互いに接
続する。この連通部８２は、現像液１１の供給圧のバッ
ファとして機能し、現像液１１を均一な圧力で吐出口１
２から均一に吐出させる。

【００２６】図１および図２に示すように、現像液供給
部５２から接続部６２に供給された現像液１１は、この
接続部６２の中央で合流し、導入口９２を経て細長い第
１及び第２の貯留部８２ａ、８２ｂに流入し、下端の吐
出口１２からカーテン状に吐出される。図示を省略する
が、第１の貯留部８２ａは、現像液１１の整流を形成す
るため、その幅（図１の前後方向の第１の貯留部８２ａ
の空間の厚み）が導入口９２のある中央からその端部１
８２ａに行くにしたがって狭まっている。また、第２の
貯留部８２ｂについても、上記と同様に、その幅が導入
口９２のある中央からその端部１８２ｂに行くにしたが
って狭まっている。さらに、第１及び第２の貯留部８２
ａ、８２ｂ間の領域の内、導入口９２に対向する部分に
は、遮断部８２ｃが設けられており、導入口９２を介し
て導入された現像液１１が直接的に吐出口１２側に供給
されないように、現像液１１の流れを規制している。

【００２７】図１に示すように、吐出口１２のスリット
幅（その長手方向の両端１２ａ、１２ｂ間の幅）は、円
形基板３の直径よりも若干短くなっている（実施例で
は、円形基板３の直径が２００ｍｍとなっているのに対
して、吐出口１２のスリット幅が１８０ｍｍとなってい
る）。このようにスリット幅を短くしているのは、吐出
された現像液１１が円形基板３の回転にともなって円形
基板３外に飛散することや円形基板３の裏面へ回り込む
ことを防止したものである。通常、吐出口１２の長手方
向の寸法は、円形基板３の直径の８０〜９７％程度とす
る。直径の８０％以上とするのは、吐出口１２から吐出
された現像液１１が円形基板３の周縁部に供給されない
ことや、現像液１１が円形基板３の周縁部の必要部分に
供給されても現像液１１の流れが直接当たらないために
現像むらが生じることを防止するためである。また、直
径の９７％以下とするのは、吐出口１２から吐出された
現像液１１が当初から円形基板３の周縁部に供給される
ことによって現像液１１が飛散して現像液１１が無駄に
なることことを防止するためである。特に、円形基板２
が半導体ウエハの場合、オリエンテーションフラットが
縁から最大で直径の１．５％程度入り込んでおり、かつ
半導体ウエハの周縁部には回路パターンが形成されてな
いので、この周縁部には現像液１１を積極的に供給する
必要がない。したがって、吐出口１２の長手方向の寸法
を円形基板３の直径の９７％以下とすることで、現像液
１１の飛散を効果的に防止して、現像液１１の使用量を
節減することができる。

【００２８】図３に示すように、ノズル２は、支持部材
１７、２７を介して回動部材１８に固定されている。こ
の回動部材１８は、図面前後方向にノズル２を上下動さ
せるとともに、スピンカップ１９内の基板支持部５（図
示省略）上にセットされた円形基板３の直径線の上方に
ノズル２を配置する供給位置（実線）と、スピンカップ
１９外にノズル２を待避させた待避位置（一点鎖線）と
の間で往復動する。

【００２９】以下、第１実施例の装置の動作について説
明する。まず、回動部材１８を制御して供給位置に移動
させ、スピンカップ１９内にセットされた円形基板３の
直径上にノズル２を移動させる。次に、ノズル２を下降
させて、ノズル２の吐出口１２を円形基板３の表面に近
接対向して配置させる。なお、吐出口１２と円形基板３
とを近接させるのは、この距離を大きくすることによ
り、一旦カーテン状に吐出された現像液１１が表面張力
によって凝集して雨垂れ状になることを防止したもので
ある。実施例では、吐出口１２と円形基板３との間隔を
１ｍｍ程度としたが、現像液１１が雨垂れ状とならない
限り任意の値にすることができる。ただし、一般的条件
のもとでは、０．３〜２ｍｍの範囲の間隔とすることが
望ましい。次に、ノズル２の吐出口１２からカーテン状
の現像液１１を吐出させながら、基板支持部５とともに
円形基板３を低速で１／２回転させる。このときの回転
速度は、２０ｒｐｍ程度としたが、現像液１１が飛散し
ない限り任意の値にすることができる。ただし、一般的
条件のもとでは、１０〜３０ｒｐｍの範囲の回転速度と
することが望ましい。この結果、円形基板３上に現像液
１１を薄く（０．３〜１．０ｍｍ程度）均一に液盛りす
ることができる。その後、円形基板３の回転を停止して
静止状態とする。この状態で、円形基板３の表面のレジ
スト層の現像が進行する。所定の現像時間の経過後、円
形基板３を回転して現像液１１を振り切るとともに純水
を供給してリンスを行う。最後に、円形基板３を高速で
回転させて純水を振り切って乾燥する。

【００３０】図４は、第２実施例の現像装置とその動作
を説明する図である。この第２実施例の装置の構成は、
第１実施例の現像装置とほぼ同一であるので詳細な説明
は省略するが、第１実施例と異なり、ノズル２が現像液
１１の吐出位置にあるとき、ノズル２の吐出口１２が円
形基板３の直径線上からわずかにずれた位置（約３ｍｍ
程度ずれた位置）に配置され（図４（ａ）参照）、ノズ
ル２が円形基板３の法線方向に対して所定の傾きを有し
ている（図４（ｂ）参照）。このように、ノズル２の吐
出口１２が円形基板３の直径線上からわずかにずれた位
置に配置されていることから、円形基板３の中心Ｃの近
傍にのみ常に現像液１１の流れが当たることによって現
像むらが生じ易くなるといった弊害を防止できる。ま
た、ノズル２が円形基板３の法線方向に対して所定の傾
きを有していることから、ノズル２が円形基板３の直径
線からわずかにずれた位置に配置されていても、現像液
１１が中心Ｃに向かう速度成分を持つので、現像液１１
を円形基板３の中心Ｃ近傍にも供給することができる。
さらに、ノズル２が円形基板３の法線方向に対して所定
の傾きを有していることから、円形基板３の表面に付着
しているマイクロバブルを現像液１１の流れによって円
形基板３の表面上から剥がして押し流す効果が大きくな
り、現像液１１の液盛りをより均一なものとすることが
できる。なお、ノズル２の傾き角θは、マイクロバブル
の付着を効果的に防止するため、４５゜程度以下とす
る。

【００３１】以上、実施例に即してこの発明を説明した
が、この発明は上記実施例に限定されるものではない。
例えば、ノズル２を、その吐出口１２が円形基板３の直
径線上に位置し、かつ円形基板３の法線方向に対して所
定の傾きを有する状態で円形基板３上方に配置して現像
液１１を吐出させるようにしてもよい。

【００３２】さらに、円形基板ばかりでなく、液晶用ガ
ラス基板などの角形基板の場合にも、実施例のノズル２
を角形基板の法線方向に対して所定の傾きを有する状態
で角形基板上方に配置してもよい。この場合、ノズル２
を平行移動させることとなるが、上記同様、角形基板の
表面に付着しているマイクロバブルを現像液１１の流れ
によって押し流すことができ、現像液１１の液盛りをよ
り均一なものとすることができる。

【００３３】さらに、直径線上から図４（ａ）のように
ずれた位置までの範囲でノズル２の吐出口１２を変位さ
せつつ現像液１１を吐出させて円形基板３上に現像液１
１の液盛りを行うこともできる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、請求項１の現像液供給方
法では、吐出口の長手方向の寸法を円形基板の直径より
も若干短くし、吐出口から円形基板への現像液の供給に
際して、吐出口から現像液を吐出させつつ円形基板を吐
出口に対して相対的に１／２回転させる。したがって、
現像液をこれが円形基板外に飛散することを防止しつつ
円形基板のほぼ全面に広げることができ、円形基板のほ
ぼ全面への現像液の迅速かつ均一な液盛りが可能になる
ので、比較的少量の現像液で均一な現像処理が可能にな
る。

【００３５】また、請求項２の現像装置では、スリット
状の吐出口の長手方向の寸法が円形基板の直径よりも若
干短くなっているので、吐出口からの現像液は、当初円
形基板の周縁部を除いた中央側の部分に供給される。し
たがって、請求項１の方法の実施により、現像液の飛散
を防止しつつ円形基板のほぼ全面に現像液を広げること
ができ、円形基板のほぼ全面への現像液の迅速かつ均一
な液盛りが可能になるので、比較的少量の現像液で均一
な現像処理が可能になる。

【００３６】また、請求項３の装置では、現像液供給手
段が円形基板の直径線上から若干ずれた位置に現像液を
吐出するので、円形基板の中央のみに連続的に現像液が
当たって中央での現像の進行が速まるという現像むらの
発生を防止できる。

【００３７】また、請求項４の装置では、現像液供給手
段が円形基板に垂直な方向に対して所定の傾き角を有す
る方向に現像液を吐出するので、円形基板の表面に付着
しているマイクロバブルを現像液の流れによって円形基
板の表面上から押し流すことができ、現像液の液盛りを
より均一なものとすることができる。

【００３８】また、請求項５の装置では、現像液供給手
段が基板に垂直な方向に対して所定の傾き角を有する方
向に現像液を吐出するので、基板の表面に付着している
マイクロバブルを現像液の流れによって基板の表面上か
ら押し流すことができ、現像液の液盛りを均一なものと
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる現像装置の第１実施例を示す正
面図である。

【図２】図１の装置の側方断面図である。

【図３】図１の装置の平面図である。

【図４】第２の実施例の装置及び現像液の供給方法を説
明する図である。

【符号の説明】

２ノズル３円形基板５基板支持部６基板駆動機構１２吐出口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水平に支持された円形基板の表面のほぼ
直径線上に、スリット状の吐出口から吐出される現像液
をカーテン状にして供給しつつ、円形基板をその中心軸
のまわりに前記スリット状の吐出口に対して相対的に回
転させることによって、現像液の液盛りを行う現像液供
給方法において、前記吐出口の長手方向の寸法を円形基板の直径よりも若
干短くし、前記吐出口から円形基板への現像液の供給に際して、前
記吐出口から現像液を吐出させつつ、円形基板を前記吐
出口に対して相対的に１／２回転させることを特徴とす
る現像液供給方法。
【請求項２】水平に支持された円形基板の表面のほぼ
直径線上に現像液をカーテン状にして供給するスリット
状の吐出口を有する現像液供給手段と、円形基板をその
中心軸のまわりに前記スリット状の吐出口に対して相対
的に回転させる回転駆動手段とを備える現像装置におい
て、前記スリット状の吐出口は、その長手方向の寸法が円形
基板の直径よりも若干短くなっていることを特徴とする
現像装置。
【請求項３】前記現像液供給手段は、円形基板の直径
線上から若干ずれた位置に現像液を吐出することを特徴
とする請求項２記載の現像装置。
【請求項４】前記現像液供給手段は、円形基板に垂直
な方向に対して所定の傾き角を有する方向に現像液を吐
出することを特徴とする請求項２または請求項３に記載
の現像装置。
【請求項５】水平に支持された基板の表面上に現像液
をカーテン状にして供給するスリット状の吐出口を有す
る現像液供給手段と、基板を前記スリット状の吐出口に
対して相対的に移動させる駆動手段とを備える現像装置
において、前記現像液供給手段は、基板に垂直な方向に対して所定
の傾き角を有する方向に現像液を吐出することを特徴と
する現像装置。