JPH0969488A - 乾燥方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 遠心脱水によらずにフォトレジストを安全に
乾燥する。 【構成】 ウエハ４１にフォトレジスト４２を塗布され
たワーク４０は乾燥機能付き現像装置１の処理容器４に
搬入されて吸着チャック１０に保持される。切換弁３０
が現像液供給ユニット３２側に切り換えられ、現像液が
ワークと現像液保持面部２２との隙間に吐出されて現像
される。所定時間経過後、純水供給ユニット３４側に切
り換えられ、純水３３が吐出されてリンスされる。切換
弁２５が窒素ガス供給ユニット２８側に切り換えられて
窒素ガス２７の吐出で純水３３を外部に吹き飛ばす。そ
の後、切換弁２５が真空ポンプ２６側に切り換えられて
処理室４は減圧され、ワークおよび処理室４の水分は減
圧蒸発されて乾燥される。 【効果】 減圧蒸発乾燥のため、ワークを回転させずに
乾燥でき、微細で高アスペクト比のフォトレジストパタ
ーンであっても安全に乾燥できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、乾燥技術、特に、物品
に塗布されて湿潤されたフォトレジストを乾燥する技術
に関し、例えば、半導体装置の製造工程において、半導
体ウエハ（以下、ウエハという。）の主面に塗布されて
感光された後に現像によって湿潤されたフォトレジスト
を乾燥するのに利用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程において、ウエハ
の主面に半導体素子を含む集積回路をパターニングする
のにリソグラフィー処理が使用される。このリソグラフ
ィー処理においては、ウエハの主面にスピンナ塗布され
たフォトレジストに所望のパターンが露光処理によって
転写された後に、フォトレジストが現像処理によって現
像される。

【０００３】従来のこの種の現像装置として、処理容器
の内部に設けた回転可能なスピンチャック上に一主面に
フォトレジストが塗布されたウエハ（以下、ワークとい
う。）をフォトレジスト側を上向きにした状態で載せて
保持せしめ、ワークを回転させながら現像液をワークの
フォトレジストの上に供給してフォトレジストを現像す
るとともに、続いて、リンス液を供給してリンス（洗
浄）するように構成されているものがある。この現像装
置においては、現像およびリンス後にワークをスピンチ
ャックによって高速回転させることにより、遠心脱水に
よってウエハおよびフォトレジストを乾燥することが実
施されている。

【０００４】なお、この種の現像装置を述べてある例と
しては、特開平２−２３７０１７号公報がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たワークを高速回転させて遠心脱水によってフォトレジ
ストを乾燥する技術においては、次のような問題点があ
る。

【０００６】（１） ワークが高速回転されるため、微
細で高アスペクト比のフォトレジストパターンではパタ
ーンが回転時の遠心力によって倒されてしまう危険性が
ある。今後さらに進展するウエハの大口径化、パターン
の微細化に伴って、この傾向はより一層顕著になると推
測される。 （２） ワークを高速回転させるためのモータが処理容
器の下部に付帯設備されるため、現像装置全体が大形に
なるばかりでなく、回転制御等について複雑な制御シス
テムが必要になる。 （３） 遠心脱水による乾燥を省略すると、常温では乾
燥時間がきわめて長期化してしまう。 （４） 加熱乾燥方法が実施された場合には、フォトレ
ジストに水分が付着していると、フォトレジストの溶解
が発生して溶解したフォトレジストによる滲みが発生す
る。 （５） なお、従来の現像装置においては、現像、リン
ス、乾燥後にベーキングおよびクーリング（冷却）等の
処理が実施され、これらの処理部にワークが順次搬送さ
れるため、搬送中にワークに異物が付着する蓋然性が高
いという問題点がある。

【０００７】本発明の目的は、遠心脱水によらずにフォ
トレジストを安全に乾燥することができる乾燥技術を提
供することにある。

【０００８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通り
である。

【００１０】すなわち、この乾燥方法は、湿潤したフォ
トレジストが晒された雰囲気を減圧してフォトレジスト
を乾燥させることを特徴とする。

【００１１】

【作用】前記した手段によれば、フォトレジストを湿潤
した水分がフォトレジストから減圧された雰囲気に強制
的に放出されるため、フォトレジストは乾燥される。つ
まり、フォトレジストが塗布されたワークを回転させず
にフォトレジストを乾燥することができる。したがっ
て、ワークの回転に伴うフォトレジストの損傷等の弊害
の発生を未然に防止することができる。

【００１２】

【実施例】図１（ａ）は本発明の一実施例である現像装
置を示す正面断面図、同図（ｂ）はそのワークを示す拡
大正面断面図である。図２以降は各処理を示す各正面断
面図である。

【００１３】本実施例において、本発明に係る乾燥装置
は、ウエハに塗布されたフォトレジストに対して現像処
理、リンス（洗浄）処理および乾燥処理を一貫して実施
する乾燥機能付き現像装置（以下、現像装置という。）
として構成されている。この現像装置１は水平に配置さ
れた処理容器２を備えており、処理容器２は処理室を形
成するカップと、処理室を密閉するキャップとから構成
されている。カップ３は略円形の浅い皿形状に形成され
ており、その窪み部によって処理室４を形成するように
なっている。カップ３の処理室４の底面には吸着口５が
その中心線上に開設されており、この吸着口５には負圧
供給路６が接続されている。負圧供給路６は負圧供給手
段としての真空ポンプ７に電磁切換弁８を介して接続さ
れている。また、処理室４の底面には円形リング形状の
支持部９が吸着口５と同心円に配されて、一定幅一定高
さをもって垂直方向上向きに突設されている。つまり、
この支持部９および吸着口５によって、処理室４の底部
にはウエハを処理室４の底面から浮かせた状態で真空吸
着保持する吸着チャック１０が構成されている。

【００１４】カップ３の処理室４の外側にはチャック１
０に保持されたワークの周りを排気する排出室１１が環
状に形成されており、排出室１１には排出口１２が開設
されている。排出口１２には排出路１３が接続されてお
り、排出路１３は排出物を処理する廃棄処理ユニットに
電磁切換弁１５を介して接続されている。排出室１１の
内周面における上部には跳ね返り防止面１６が上に行く
に従って窄まるように傾斜されて円形リング形状に形成
されており、この跳ね返り防止面１６はワークから飛散
して来た現像液やリンス液のミストがワークの方向に戻
らないようにミストを下向きに反射させるように傾斜さ
れている。そして、跳ね返り防止面１６の内側には処理
室４へワークを出し入れするための開口１７が形成され
ており、カップ３の上面にはシール面１８が形成されて
いる。

【００１５】キャップ２０はカップ３の外径と等しい外
径を有する円盤形状に形成されており、その下面の外周
部にはカップ３のシール面１８と協働して処理室４を密
封するシール面２１が形成されている。キャップ２０の
下面における中央部にはウエハの外径よりも若干大きめ
の円板形状の現像液保持面部２２が同心円に一定厚さに
突設されており、この現像液保持面部２２は後述するよ
うに毛細管現象によって現像液を保持するために、吸着
チャック１０に保持されたワークの上面との間に狭い隙
間を形成するように設定されている。

【００１６】キャップ２０の中心には開口２３が垂直方
向下向きに開設されており、この開口２３には通気路お
よび通液路がそれぞれ接続されている。通気路２４には
方向制御弁の一例である電磁切換弁２５を介して負圧供
給手段としての真空ポンプ２６と、不活性ガスとしての
窒素ガス２７を供給するための窒素ガス供給ユニット２
８とが接続されており、真空ポンプ２６と窒素ガスユニ
ット２８とは電磁切換弁２５によって開閉および切り換
えを制御されるようになっている。また、通液路２９に
は電磁切換弁３０を介して現像液３１を供給するための
現像液供給ユニット３２と、リンス液としての純水３３
を供給するための純水供給ユニット３４とが接続されて
おり、現像液供給ユニット３２と純水供給ユニット３４
とは電磁切換弁３０によって開閉および切り換えを制御
されるようになっている。

【００１７】なお、各電磁切換弁８、１５、２５、３０
はコンピュータ等によって構築されたコントローラ（図
示せず）によって後述するようなシーケンス制御を実行
されるようになっている。

【００１８】次に作用を説明する。現像装置１のワーク
４０はウエハ４１に塗布されたフォトレジスト４２が露
光処理された状態で供給され、カップ３の開口１７から
処理室４内に搬入されて、図１（ａ）の想像線で示され
ているように、吸着チャック１０によって底面から浮か
された状態で底部に水平に保持される。ワーク４０が保
持されると、キャップ２０によってカップ３の開口１７
が閉じられるとともに、シール面１８、２１によって処
理室４が密封される。処理室４が密封されると、図２に
示されているように、キャップ２０の現像液保持面部２
２の下面はワーク４０の上面から所定の狭い隙間４３だ
け離間した状態になる。

【００１９】続いて、図２に示されているように、通液
路２９の電磁切換弁３０が現像液供給ユニット３２側に
切り換えられ、現像液３１が通液路２９を通じて開口２
３から隙間４３に吐出される。隙間４３に吐出された現
像液３１は毛細管現象によって隙間４３に全体にわたっ
て均一に拡散し、その表面張力によって隙間４３に保持
された状態になる。現像液３１が隙間４３に保持された
状態になると、通液路２９の電磁切換弁３０が中立位置
に切り換えられ、所定の時間そのまま放置される。この
放置期間に、フォトレジスト４２は隙間４３に保持され
た現像液３１によって現像される。

【００２０】所定の現像処理時間経過後に、図３に示さ
れているように、通液路２９の電磁切換弁３０が純水供
給ユニット３４側に切り換えられ、純水３３が通液路２
９を通じて開口２３から隙間４３に吐出される。隙間４
３に保持された現像液３１が隙間４３に吐出される純水
３３によって隙間４３から周囲の排出室１１に排出され
ることにより、隙間４３は現像液３１と純水３３とが置
換した状態になるため、現像反応は停止する。この際、
排出路１３の電磁切換弁１５が開放側に切り換えられる
ため、隙間４３から排出室１１に排出された現像液３１
および純水３３は排出口１２から廃棄処理ユニット１４
に排出される。

【００２１】次いで、図４に示されているように、通液
路２９の電磁切換弁３０が中立位置に切り換えられて純
水３３の吐出が停止されるとともに、通気路２４の電磁
切換弁２５が窒素ガス供給ユニット２８側に切り換えら
れて窒素ガス２７が隙間４３に吐出される。隙間４３に
吐出された窒素ガス２７は隙間４３に滞留している純水
３３を外部に吹き飛ばす。

【００２２】その後、図５に示されているように、排出
路１３の電磁切換弁１５が閉止の位置に切り換えられる
とともに、通気路２４の電磁切換弁２５が真空ポンプ２
６側に切り換えられる。これにより、処理室４は減圧さ
れるため、ワーク４０を湿潤している水分や処理室４に
残った水分は常温以下で減圧蒸発される。したがって、
ワーク４０のフォトレジスト４２やウエハ４１および処
理室４は乾燥されることになる。

【００２３】ワーク４０や処理室４が充分に乾燥される
と、図１に示されているように、通気路２４の電磁切換
弁２５が中立位置に切り換えられて減圧乾燥作業が停止
されるととともに、キャップ２０がカップ３から上昇さ
れて処理室４が開放される。続いて、吸着チャック１０
の電磁切換弁８が閉止位置に切り換えられるとともに、
処理室４から乾燥済みのワーク４０が搬出され、次のワ
ーク４０が処理室４に搬入される。以降、前記作動が繰
り返されることにより、各ワーク４０が順次に現像およ
びリンスされるとともに、乾燥されて行く。

【００２４】前記実施例によれば、次の効果が得られ
る。 （１） 減圧蒸発によって乾燥させることにより、ワー
クを回転させずに乾燥することができるため、微細で高
アスペクト比のフォトレジストパターンであっても回転
時の遠心力によって倒されてしまう危険性なしに安全に
乾燥させることができる。

【００２５】（２） また、ワークを回転させずに乾燥
することにより、ワークを高速回転させるためのモータ
を処理容器の下部に付帯設備しなくて済むため、乾燥機
能付きの現像装置全体を小形化することができるととも
に、回転制御等についての複雑な制御システムを省略す
ることができ、設備費用およびランニングコストを低減
することができる。

【００２６】（３） 減圧蒸発によって強制的に乾燥す
ることにより、遠心脱水による乾燥を省略するにもかか
わらず、常温下であっても乾燥時間は短期間で済ますこ
とができる。

【００２７】（４） 減圧蒸発によって強制的に乾燥す
ることにより、加熱乾燥方法を実施しなくて済むため、
フォトレジストの加熱による溶解の発生を防止すること
ができ、溶解したフォトレジストによる滲みが発生する
のを未然に回避することができる。

【００２８】（５） 現像、リンス、乾燥を同一の処理
室で一貫して実施することにより、現像工程全体として
の作業時間を短縮することができるとともに、現像処理
部、リンス処理部および乾燥処理部間へのワークの搬送
中における異物付着の蓋然性を低減することができる。

【００２９】図６は本発明の実施例２である現像装置を
示す減圧乾燥中の正面断面図である。

【００３０】本実施例２が前記実施例１と異なる点は、
処理容器２に減圧乾燥作業中に温度を常温に維持する温
度調整機能を付与した点にある。すなわち、カップ３お
よびキャップ２０の壁体内には常温水が流通する通水路
３５が敷設されている。

【００３１】本実施例２によれば、カップ３およびキャ
ップ２０の通水路３５に常温の水が流通されることによ
り、処理室４は常温に一定に維持されているため、乾燥
に際して処理室４が減圧されても温度低下が発生するこ
とは防止される。したがって、減圧による乾燥に際し
て、温度が低下することによる乾燥時間の長期化や、過
度の温度低下による水分の凍結等を未然に防止すること
ができる。

【００３２】なお、処理室４の温度低下を防止する手段
としては、常温水の通水路を使用するに限らず、ヒータ
ーや電子冷熱素子をカップおよびキャップに埋め込んで
温度調整制御する構成等を使用することができる。

【００３３】図７は本発明の実施例３である現像装置を
示す減圧乾燥中の正面断面図である。

【００３４】本実施例３が前記実施例１と異なる点は、
キャップ２０が石英ガラスや耐熱ガラス等の赤外線透過
可能な材料によって形成されているとともに、キャップ
２０の上方に赤外線ランプ３６が処理室４内のワーク４
０を加熱し得るように設備されている点にある。

【００３５】本実施例３によれば、赤外線ランプ３６の
赤外線の照射によってワーク４０を常温に一定に維持す
ることができるため、乾燥作業に際して処理室４が減圧
されてもワーク４０の温度低下が発生するのは防止する
ことができる。したがって、減圧による乾燥に際して、
温度が低下することによる乾燥時間の長期化や、過度の
温度低下による水分の凍結等を未然に防止することがで
きる。また、温度調整手段を全体的に小形で単純に構成
することができる。

【００３６】図８は本発明の実施例４である現像装置を
示すベーパー乾燥中の正面断面図である。

【００３７】本実施例４が前記実施例１と異なる点は、
ベーパー乾燥機能を付与した点にある。すなわち、通液
路２９に高揮発性で低表面張力のベーパー乾燥液として
のアルコール３７を供給するためのアルコール供給ユニ
ット３８が電磁切換弁３０Ａを介して追加して接続され
ている。

【００３８】本実施例４においては、純水によるリンス
作業の終了後に、電磁切換弁３０Ａがアルコール供給ユ
ニット３８側に切り換えられ、アルコール３７が通液路
２９を通じて開口２３から処理室４の隙間４３に吐出さ
れる。アルコール３７が隙間４３に吐出されると、隙間
４３に滞留した純水は隙間４３から周囲の排出室１１に
排出されるとともに、ワーク４０に付着した純水はアル
コール３７と次第に置換して行く。その後、通液路２９
の電磁切換弁３０Ａが中立位置に切り換えられてアルコ
ール３７の吐出が停止されるとともに、通気路２４の電
磁切換弁２５が窒素ガス供給ユニット２８側に切り換え
られて窒素ガス２７が隙間４３に吐出される。隙間４３
に吐出された窒素ガス２７は隙間４３に滞留しているア
ルコール３７を外部に吹き飛ばす。

【００３９】次いで、排出路１３の電磁切換弁１５が閉
止の位置に切り換えられるとともに、通気路２４の電磁
切換弁２５が真空ポンプ２６側に切り換えられる。これ
により、処理室４は減圧されるため、ワーク４０を湿潤
しているアルコール３７や処理室４に残ったアルコール
３７は常温以下で減圧蒸発される。したがって、ワーク
４０のフォトレジスト４２やウエハ４１および処理室４
は乾燥されることになる。この際、アルコール３７は高
揮発性で低表面張力の液体であるため、きわめて効果的
に蒸発する。その結果、ワーク４０および処理室４はき
わめて短時間に効果的かつ完全に乾燥されることにな
る。

【００４０】図９は本発明の実施例５である現像装置を
示すベーキング処理中の正面断面図である。

【００４１】本実施例５が前記実施例１と異なる点は、
乾燥の後にワークを加熱するとともに、その加熱によっ
て温度上昇したワークを冷却する加熱冷却機能を付与し
た点にある。すなわち、処理容器２のカップ３には電子
冷熱素子を使用した加熱冷却装置３９が埋設されてい
る。

【００４２】本実施例５においては、減圧乾燥が終了し
た後に、ワーク４０が加熱冷却装置３９によって加熱さ
れる。この加熱によって、ワーク４０のフォトレジスト
４２はベーキングされる。次いで、ワーク４０は加熱冷
却装置３９によって冷却される。この冷却によって、先
の加熱によって温度上昇したワーク４０は冷却される。
このように、本実施例５によれば、減圧乾燥後にベーキ
ング処理およびそのベーキング処理後の冷却処理を同一
の処理室４において実施することができるため、各処理
毎の搬送作業を省略することができ、その結果、現像工
程全体としての作業時間を短縮化することができるとと
もに、各処理毎の搬送作業による異物付着の蓋然性を低
減することができる。

【００４３】なお、加熱冷却装置は電子冷熱素子を使用
するに限らず、赤外線ランプや冷水通水路等を使用する
ことができる。また、ベーキング処理は、減圧乾燥の終
了後だけに実施するに限らず、現像前にも実施してもよ
い。

【００４４】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。

【００４５】例えば、減圧乾燥処理は現像処理およびリ
ンス処理と同一の処理室で一貫して実施するに限らず、
現像処理およびリンス処理とは別の処理室で断続的に実
施してもよい。

【００４６】通気路および通液路は専用的に構成するに
限らず、兼用するように構成してもよい。また、処理室
への開口は各通気路および各通液路毎にそれぞれ開設し
てもよい。さらに、制御弁としては、電磁切換弁を使用
するに限らず、エア等の作動流体を用いたパイロット式
制御弁や機械式制御弁等を使用してもよい。

【００４７】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるワーク
に適用した場合について説明したが、それに限定される
ものではなく、フォトマスクや液晶パネル等のフォトレ
ジストが塗布された物品全般に適用することができる。

【００４８】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
の通りである。

【００４９】減圧蒸発によって乾燥させることにより、
ワークを回転させずにかつ加熱させずに乾燥することが
できるため、微細で高アスペクト比のフォトレジストパ
ターンであっても回転時の遠心力によって倒されてしま
う危険性なしに、また、加熱によるフォトレジストの溶
解の危険性なしに安全かつ短時間に乾燥させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施例である現像装置を示
す正面断面図、（ｂ）はそのワークを示す正面断面図で
ある。

【図２】現像処理を示す正面断面図である。

【図３】リンス処理を示す正面断面図である。

【図４】吹き付け乾燥を示す正面断面図である。

【図５】減圧乾燥を示す正面断面図である。

【図６】本発明の実施例２である現像装置を示す減圧乾
燥中の正面断面図である。

【図７】本発明の実施例３である現像装置を示す減圧乾
燥中の正面断面図である。

【図８】本発明の実施例４である現像装置を示すベーパ
ー乾燥中の正面断面図である。

【図９】本発明の実施例５である現像装置を示すベーキ
ング処理中の正面断面図である。

【符号の説明】

１…乾燥機能付き現像装置、２…処理容器、３…カッ
プ、４…処理室、５…吸着口、６…負圧供給路、７…真
空ポンプ、８…電磁切換弁（制御弁）、９…支持部、１
０…吸着チャック、１１…排出室、１２…排出口、１３
…排出路、１４…廃棄処理ユニット、１５…電磁切換弁
（制御弁）、１６…跳ね返り防止面、１７…開口、１８
…シール面、２０…キャップ、２１…シール面、２２…
現像液保持面部、２３…開口、２４…通気路、２５…電
磁切換弁（制御弁）、２６…真空ポンプ、２７…窒素ガ
ス（不活性ガス）、２８…窒素ガス供給ユニット、２９
…通液路、３０…電磁切換弁（制御弁）、３１…現像
液、３２…現像液供給ユニット、３３…純水（リンス
液）、３４…純水供給ユニット、３５…通水路、３６…
赤外線ランプ、３７…アルコール（高揮発性で低表面張
力のベーパー乾燥液）、３８…アルコール供給ユニッ
ト、３９…加熱冷却装置、４０…ワーク、４１…ウエ
ハ、４２…フォトレジスト、４３…隙間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原島 正成 東京都青梅市藤橋３丁目３番地２ 日立東 京エレクトロニクス株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物品に塗布されて湿潤されたフォトレジ
   ストを乾燥する乾燥方法において、 前記湿潤したフォトレジストが晒された雰囲気を減圧し
   てフォトレジストを乾燥させることを特徴とする乾燥方
   法。
2. 【請求項２】 前記湿潤したフォトレジストが晒された
   雰囲気を加熱しながら減圧することによって、減圧時の
   温度低下を防止することを特徴とする乾燥方法。
3. 【請求項３】 物品に塗布されて湿潤されたフォトレジ
   ストを乾燥する乾燥装置において、 前記湿潤したフォトレジストが晒された雰囲気を減圧し
   てフォトレジストを乾燥させることを特徴とする乾燥装
   置。