JPH10289858A - 現像方法及び現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光したレジストの現像工程において、露出
すべき基板表面へのレジスト材の残渣をなくし、且つ現
像時間の短縮を図る。 【解決手段】 露光したレジスト層を有する基板１を基
板保持ステージ２に載せて固定し、スリットノズル６よ
り現像液をカーテン状に連続供給すると同時にメガソニ
ックの超音波を振動子７より重畳して現像を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜のエッチング
工程などに用いられるレジストの現像方法及び現像装置
に関し、特に、カーボンブラックなどの顔料色素を分散
させたレジストをパターニングする際の現像方法及び現
像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、露光したレジストの現像方法の一
つとして、浸漬現像方法がある。この方法は、現像液が
溜められた現像液槽に露光したレジスト層を有する基板
を上部より引き下げて浸漬させ、一定時間経過後に基板
を引き上げる方法である。この時、現像時間を短縮する
ために現像液槽に超音波をかけることがある。図３にこ
の現像方法を実施する現像装置の模式図を示す。図中、
１がレジスト層を有する基板、１４が現像液槽、１５が
現像液、１６が超音波振動子、１７が基板ホルダー、１
８が基板昇降機構である。

【０００３】しかしながら、上記方法により現像を行な
った場合、基板を上部より引き下げて一定時間経過後に
引き上げるため、基板の上部と下部では現像液に接触す
る時間に差が生じる。従って、この時間差が充分に無視
でき得る程度に長い浸漬時間を設定する必要があり、現
像液を高濃度にするなどして現像時間を短縮することは
困難である。また、浸漬後に超音波をかけて現像時間を
短縮しようとした場合、基板上にかかる超音波は面内分
布を持つため、均一に現像を行なうことは困難であっ
た。また、通常用いられている超音波の周波数帯は数十
ｋＨｚであり、顔料色素などサブミクロンオーダーの粒
子を分散含有するレジストに対してはほとんどその効果
は認められない。

【０００４】これらの問題を解決する方法として、スピ
ン現像方法がある。スピン現像方法は、面内で回転する
基板保持ステージに、露光したレジスト層を有する基板
を載せて回転させ、基板上部より現像液を比較的高圧な
シャワーにより供給するものである。この方法では、基
板全面に均一に現像を行なうことができ、しかも現像液
が全面に供給されることから、より高濃度の現像液を使
用して現像時間の短縮を図ることが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記したいずれの方法
においても、現像後の基板露出面にレジスト材が残留
し、清浄な基板面を得ることができない。また、このレ
ジスト材の残渣を取り除くような現像時間を設定した場
合には、本来のレジストのパターンまで損なってしまう
という問題が発生する。

【０００６】本発明は上記のような問題を解決し、本来
のレジストパターンを損なうことなく、短時間で清浄な
基板面を露出させ得る現像方法を提供することを目的と
するものであり、特に、顔料色素などサブミクロンオー
ダーの粒子を分散含有するレジストの良好な現像方法及
び現像装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第一は、露光後
のレジスト層を有する基板に現像液を供給して該レジス
ト層を現像する方法において、上記基板を水平に保持
し、該基板の上部より現像液をカーテン状に連続供給す
ると同時に、該現像液に超音波を重畳することを特徴と
する現像方法である。

【０００８】また本発明の第二は上記第一の現像方法を
実施するための現像装置であり、露光後のレジスト層を
有する基板に現像液を供給して該レジスト層を現像する
装置において、上記基板を水平に保持する手段と、該基
板の上部より現像液をカーテン状に連続供給する手段
と、該現像液に超音波を重畳する手段を備えたことを特
徴とする現像装置である。

【０００９】本発明において、上記超音波をメガソニッ
クとすることにより、従来現像時間の短縮が難しかった
サブミクロンオーダーの粒子を含有するレジストにおい
ても時間短縮を図ることが可能となった。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１に本発明の現像装置の一実施
形態の模式図を示す。図中、１は露光したレジスト層を
有する基板、２は基板保持テーブル、３はサーボモータ
ー、４は現像液を供給するスリットノズル６及び超音波
振動子７を備えた現像液供給ユニット、８はカップ、９
はカップ８の排出口である。また、５は供給部６よりカ
ーテン状に連続供給された現像液である。基板保持テー
ブル２は例えば真空チャック等によりその上に載せた基
板１を固定し、下部に備えたサーボモーター３により面
内方向に回転することができる。また、基板面より回転
飛散する現像液は、カップ８にて受け止められ、排出口
９より回収される。

【００１１】本発明によれば、連続供給される現像液に
超音波が重畳されるため、レジスト表面に現像液を高速
で振動させた状態で供給することになる。そのため、ネ
ガレジストであれば未露光部を、ポジレジストであれば
露光部をそれぞれ高速で溶解除去することができる。ま
た、基板面に対してもより高エネルギーの現像液が供給
されるため、基板を超音波洗浄しているのと同等の効果
が得られる。

【００１２】本発明に用いる超音波は、一般的に用いら
れている数十ｋＨｚ程度の周波数帯で構わないが、サブ
ミクロンオーダーの顔料色素を分散させたレジストに対
しては、メガソニック（周波数１ＭＨｚ前後）とするこ
とが望ましい。メガソニックの場合、音波の指向性が高
く、カーテン状の現像液に伝わり易く、また、サブミク
ロンオーダーの粒子に対して効率よくエネルギーを伝達
するため、顔料色素の粒子を高速にレジスト層内から掻
き出すことが可能となる。

【００１３】本発明において現像液の供給は、図１に示
すように、長穴のスリットを有するスリットノズルから
連続して行なうことにより、カーテン状に供給すること
ができる。該スリットノズルのスリットの長さは基板サ
イズによって選択することが望ましい。例えば、長方形
の基板であれば、最長で対角線の長さを有するスリット
を用いれば、基板全面に均一に現像液を供給することが
できる。同様に、円形の基板であれば、最短で半径長、
最長で直径長のスリットを用意すれば良い。

【００１４】また、基板面に超音波を効率良く伝搬する
ためには、超音波の位相を調節する必要がある。即ち、
超音波振動子と基板の距離を調節することで、音波の振
動の腹の部分が、基板上のレジスト面に達するようにす
る。従って、図１の装置においては、現像液供給ユニッ
ト４を上下に移動できるようにしておけば良い。

【００１５】本発明において用いられる現像液は、有機
系、無機系のいずれも用いることができるが、近年の環
境問題を考慮した場合には、無機系であるアルカリ現像
液を用いることが望ましい。

【００１６】また、有機系を使用する場合、現像器は、
現像室を完全密閉型とし、減圧排気系を取り付け、且
つ、排気ガス処理装置を取り付けるなどの防爆構造とす
る必要がある。

【００１７】ここで、一般的に用いられるレジスト材料
と、その現像液について記述する。ｇ線ｉ線対応ポジレ
ジストノボラック樹脂に感光剤としてジアゾナフトキノ
ンスルホン酸エステルを混合アルカリ溶解現像液 ｇ線ｉ線対応ネガレジスト 感化ポリイソプレンに感光剤として芳香族ビスアジド
を混合 炭化水素系現像液 ポリビニルフェノールに感光剤としてアジドを混合 アルカリ溶液現像液 ＤｅｅｐＵＶ対応ネガレジスト ポリビニルフェノールに感光剤としてジアジドフェニル
スルホンを混合 アルカリ溶解現像液

【００１８】また、顔料を分散させたレジストは、基板
面まで光が透過しないため、ポジ型レジストによるパタ
ーニングは困難である。

【００１９】次に、図２に本発明の現像装置の他の実施
形態の模式図を示す。本実施形態においては、基板を水
平方向に往復させて現像する。図中、１１は基板コンベ
アであり、該基板コンベア１１に載せられた基板１は、
１２のサーボモーターにより往復運動をすることができ
る。また、本実施形態では、スリットノズル６の長尺方
向に沿ってブレード１３を設けることにより、現像液が
基板全面に塗れ広がらないように設定されている。

【００２０】

【実施例】

［実施例１］コーニング社製＃７０５９ガラスを用い、
３６０ｍｍ×４６５ｍｍの長方形の基板を用意した。こ
の基板に、ブラックレジストとして、富士ハントエレク
トロニクス社製ＣＫＣ液をスピンコートして、膜厚１μ
ｍのレジスト層を得た。この基板をホットプレートで９
０℃に加熱し、３分間保持した後、カラフィルター用ブ
ラックマトリクスのパターンを４面露光して、パターン
形成基板とした。

【００２１】上記パターン形成基板を図１に示した現像
装置の基板保持ステージに真空チャックにより固定し
た。この基板を３００ｒｐｍで定常回転させ、現像液供
給ユニットより周波数１．０５ＭＨｚのメガソニックを
重畳させた現像液をカーテン状に基板面に８秒間連続供
給した。現像液としては０．０４重量％の炭酸ナトリウ
ムを使用し、スリットノズルは長さ６００ｍｍ、幅１ｍ
ｍであり、メガソニックの振動子から基板までの距離は
３８．２５ｍｍであった。

【００２２】現像工程終了後、速やかに基板全面に純水
をシャワーとして供給し、現像停止を行なった。その
後、回転数を１０００ｒｐｍまで高速化して純水を振り
切り、基板を乾燥した。こうして得られたパターン基板
をクリーンオーブンにて３００℃で３０分間のポストベ
ークを行って、精細なブラックマトリクスのパターンを
得た。

【００２３】本実施例のブラックマトリクスの開口部に
露出した基板表面の水に対する接触角を表１に示す。

【００２４】［実施例２］実施例１と同じパターン形成
基板を用い、図２に示す現像装置の基板コンベア１１上
に載せ、基板移動スピードを２００ｍｍ／ｓｅｃとし
て、２．５往復運動させ、現像を終了した。スリットノ
ズルの形状は４００ｍｍ×１ｍｍとし、現像液として
０．０２重量％の水酸化ナトリウム水溶液を用いた。

【００２５】現像終了後は実施例１と同様に純水で洗浄
し、乾燥、ポストベークした。

【００２６】本実施例においても、実施例１と同様に精
細なブラックマトリクスパターンが得られた。また、本
実施例のブラックマトリクスの開口部に露出した基板表
面の水に対する接触角を表１に示す。

【００２７】［比較例１］実施例１と同じパターン形成
基板を用い、図３に示す現像装置を用いてレジストの現
像を行った。現像液には０．４重量％の炭酸ナトリウム
水溶液を用い、３００ｍｍ／ｓｅｃの昇降スピードで基
板を現像液に浸漬し、超音波振動子により周波数１．０
５ＭＨｚのメガソニックをかけ、１４秒間浸漬した後、
上記昇降スピードで基板を引き上げた。

【００２８】引き上げ後直ちに純水シャワーにて基板全
面を水洗し、現像を停止した。その後、基板を乾燥し、
実施例１と同様にポストベークしてブラックマトリクス
パターンを得た。

【００２９】こうして得られたブラックマトリクスパタ
ーンは、現像液浸漬時に下側だったブラックマトリクス
端部においてラインの細りが確認され、上側端部はエッ
ジ及び開口部の基板表面にレジスト材の残渣が確認され
た。また、超音波振動子の位置に対応する部分以外は、
開口部の基板表面にレジスト材の残渣が確認された。

【００３０】本比較例のブラックマトリクスの開口部に
露出した基板表面の水に対する接触角を表１に示す。

【００３１】［比較例２］超音波を重畳せず、現像時間
を１５秒間とする以外は実施例１と同様にしてブラック
マトリクスを形成した。本比較例のブラックマトリクス
の開口部に露出した基板表面の水に対する接触角を表１
に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】表１に示したように、本発明の実施例１、
２においては基板表面に対する水の接触角が小さく、基
板表面が清浄であることがわかる。一方、比較例１、２
は現像が不十分であるため、基板表面にレジスト材が残
留し、これにより当該接触角が大きくなっている。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、短時間で、且つ、露出
する基板表面にレジスト材を残すことなく、精細なレジ
ストパターンを得ることができる。

【００３５】さらに、本発明において、超音波をメガソ
ニックにすることにより、より小さい汚れを効率良く排
除することができ、カーボンブラックや赤、青、緑等顔
料色素を分散させたレジストにおいても、同様に短時間
で良好な現像を行うことができる。

【００３６】また本発明においては、基板を回転させな
がら現像を行うことにより、基板全面を均一に現像させ
ることができ、また、基板を往復運動させて現像を行う
ことにより、インライン量産が可能となる。

【００３７】さらに、本発明において、基板と現像液供
給ユニットとの距離を調節することにより、より効率よ
く汚れを排除することができ、また、アルカリ現像液を
用いることにより、後処理が容易で且つ環境問題にも対
処することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の一実施形態の模式図であ
る。

【図２】本発明の現像装置の他の実施形態の模式図であ
る。

【図３】従来の浸漬現像方法を実施する現像装置の模式
図である。

【符号の説明】

１ レジスト層を有する基板 ２ 基板保持ステージ ３ サーボモーター ４ 現像液供給ユニット ５ 現像液 ６ スリットノズル ７ 超音波振動子 ８ カップ ９ 排出口 １１ 基板コンベア １２ サーボモーター １３ ブレード １４ 現像液槽 １５ 現像液 １６ 超音波振動子 １７ 基板ホルダー １８ 基板昇降機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉村 文孝 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 小佐野 永人 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 露光後のレジスト層を有する基板に現像
   液を供給して該レジスト層を現像する方法において、上
   記基板を水平に保持し、該基板の上部より現像液をカー
   テン状に連続供給すると同時に、該現像液に超音波を重
   畳することを特徴とする現像方法。
2. 【請求項２】 上記超音波がメガソニックである請求項
   １記載の現像方法。
3. 【請求項３】 上記基板を水平面内で回転させながら現
   像液を供給する請求項１記載の現像方法。
4. 【請求項４】 上記基板を水平方向に往復させながら現
   像液を供給する請求項１記載の現像方法。
5. 【請求項５】 上記超音波の振動の腹の部分が上記レジ
   スト面に達するように超音波重畳手段と基板との距離を
   調節する請求項１記載の現像方法。
6. 【請求項６】 現像液がアルカリ現像液である請求項１
   記載の現像方法。
7. 【請求項７】 露光後のレジスト層を有する基板に現像
   液を供給して該レジスト層を現像する装置において、上
   記基板を水平に保持する手段と、該基板の上部より現像
   液をカーテン状に連続供給する手段と、該現像液に超音
   波を重畳する手段を備えたことを特徴とする現像装置。
8. 【請求項８】 上記超音波がメガソニックである請求項
   ７記載の現像装置。
9. 【請求項９】 上記基板保持手段が、水平面内で回転可
   能である請求項７記載の現像装置。
10. 【請求項１０】 上記基板保持手段が、基板を水平方向
    に往復運動させる請求項７記載の現像装置。
11. 【請求項１１】 上記現像装置が、基板と超音波重畳手
    段との距離を調節可能である請求項７記載の現像装置。