JPS61251135A

JPS61251135A - 自動現像装置

Info

Publication number: JPS61251135A
Application number: JP60093139A
Authority: JP
Inventors: Nobuji Tsuchiya; 土屋　宜司; Yasuo Matsuoka; 康男松岡
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-04-30
Filing date: 1985-04-30
Publication date: 1986-11-08
Also published as: US4755844A; JPH0431173B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は被処理基板上に被覆されたレジストの現像を自
動的に高精度で行なう装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

ホトマスク又は半導体ウェハ上のパターンを形成する際
には、リソグラフィ工程が行われる。このリソグラフィ
工程においては、処理基板上にレジストを塗布し、選択
的に紫外線等の所定波長域の１！！磁線による露光ある
いは電子線等の粒子線による描画を行なった後、レジス
トの現像を行なう。

この現像の方式は、基本的にはスプレ一方式、ディップ
（浸漬）方式及びパドル方式の３つに大別される。

スプレ一方式は、被処理基板上のレジストに現像液をス
プレーするものである。この方式では、現像工程の自動
化が容易であるという利点がある。

しかし、現像液の温度制御が困難であるうえに、気化熱
の影響により被処理基板面内で現像液に温度差が生じる
ため、レジストパターンに寸法バラツキが生じ易いとい
う欠点がある。

ディップ（浸漬）方式は、レジストが被覆された被処理
基板を現像液に浸漬するものである。この方式では、現
像液の使用量が少ないことと、温度制御性が良好で、レ
ジストパターンの寸法バラツキが比較的小さいという利
点がある。しかし、操作性が悪く、自動化が困難である
という欠点がある。また、現像処理後、被処理基板の移
動中に現像液によるレジストパターンの溶解が進行する
ため、パターンの精度要求がより厳しくなってきている
傾向には十分に対応できないという問題がある。更に、
現像液中に浮遊する異物の付着等により欠陥が生じ易く
、所定のレジストパターンの形成が困難となる。

パドル方式は、レジストが被覆された被処理基板を静止
又は緩い回転状態とし、レジスト上に現像液を滴下して
現像液の液膜を形成するものである。この方式は、スプ
レ一方式とディップ方式との中間的な方式として位置づ
けられる。すなわち、ディップ方式と同様に現像液の使
用量が少ないうえに、自動化が容易であり、ディップ方
式のような被処理基板の移動時の問題が生じないことは
勿論である。しかし、このパドル方式でも、スプレ一方
式と同様に現像時の現像液の濃度制御が困難であり、レ
ジストパターンの寸法バラツキが大きくなり易いという
欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、ディ
ップ方式の利点を生かしながら、操作の自動化及びより
高精度の現像を可能にするとともに、レジストパターン
中の欠陥発生を防止し得る自動現像装置を提供しようと
するものである。

〔発明の概要〕

本発明の自動現像装置は、レジストが塗布され、露光工
程又は描画工程が終了した被処理基板が載置されるステ
ージと、このステージ上に載置された被処理基板上に密
着して被せられる移動可能な密閉枠と、この密閉枠内に
現像液を供給する供給管とを具備したことを特徴とする
ものである。

このような自動現像装置によれば、現像液は密閉枠内の
みを満たせばよいので、現像液の使用量を従来よりも更
に少なくすることができ、これに伴い現像液の温度制卸
性もより良好となる。これに加えて操作性が向上し、自
動化が容易となる。

また、現像後、被処理基板を移動せずにただちにリンス
を行なえるので、高精度の現像を行なうことができる。

更に、現像毎に現像液が交換されるので、現像液中の異
物によるレジストパターン中の欠陥発生を防止すること
ができる。

なお、温度調節機構、現像終点の検出機構を設ければ、
一層高精度の現像を行なうことができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図〜第４図を参照して説明
する。

第１図において、本発明に係る自動現像装置の主要部は
例えばフッ素樹脂（テフロン等）製の密閉可能な処理槽
１内に収容されている。この処理槽１の底部下方にはモ
ー夕２が配置され、このモータ２の回転軸２ａは処理槽
１底部中央から処理槽１内部へ挿入されている。この回
転軸２ａ上には支持台３が取付けられ、この支持台３上
には基板ステージ４が支持されている。この基板ステー
ジ４上には例えばガラス上にＱｒ等が被着され、更に電
子線レジスト（例えばＰＭＭＡ）の塗布、ベータ、電子
線描画を経たホトマスク用の基板５が真空チャックされ
る。前記基板ステージ４の側方の処理槽１Ｗ！面には搬
入口６及び搬出ロアがそれぞれ設けられている。前記基
板５は前工程からコンベア８により搬送され、搬入ロア
を例えば図示しないペンシリンダにより開いた後、一対
の基板搬入−アーム９により基板ステージ４上に設置さ
れる。また、基板５は現像、リンス等の処理が終了し、
搬出ロアを例えば図示しないペンシリンダにより開いた
後、一対の基板搬出アーム１０により基板ステージ上か
らコンベア１１上に搬送され、更に後工程へ搬送される
。

また、処理槽１上部からは密閉枠搬送アーム１２．１３
が挿入され、その先端には例えばフッ素樹脂（テフロン
等）製の密閉枠１４が取付けられている。この密閉枠１
４は初期位置（図中一点鎖線で表示）から搬送されて基
板５上に被せられる。なお、密閉枠１４の初期位置は、
基板ステージ４と搬入口６及び搬出ロアとの問を搬送さ
れる基板５上に密閉枠１４に付着した現像液が滴下され
ないような位置とするのが望ましい。この密閉枠１４の
下部には例えばフッ素樹脂（テフロン等）製の密閉シー
ル１５が取付けられ、基板５上面に密着するようになっ
ている。一方、密閉枠１４の上面中央部には現像液供給
管１６が接続されている。また、密閉枠１４内部には外
部から処理槽１上部及び密閉枠１６上面を貫通して回収
管を兼ねる空気抜き管１７が挿入されている。

また、密閉枠１４の上面内側には例えばｐｔ板（第１の
電極）１８が取付けられている。一方、密閉枠１４側壁
には前記ｐｔ板１８とは絶縁され、前記基板５上のレジ
ストを貫通してガラス上のＣｒ（第２の電極）等に接続
された電極端子１９が取付けられている。これらｐｔ板
１８及び電極端子１９にはそれぞれ信号ケーブル２０．
２１が接続されており、後記するように第２図に示すよ
うな回路構成により両者の闇の電圧変化を検出するよう
になっている。

更に、処理槽１の上部にはスプレーノズル２２が取付け
られており、このスプレーノズル２２に接続された現像
液配管２３又はリンス液配管２４から供給される現像液
又はリンス液をスプレーできるようになっている。この
スプレーノズル２２からスプレーされる処理液は処理槽
１底部に設けられた排液口２５から排出されるようにな
っている。

上記自動現像装置を用いたレジストの現像は以下のよう
にして行われる。

まず、搬入口６を開き、前工程からコンベア８により搬
送されてきた基板５を搬入アーム９により基板ステージ
４上に設置する。次に、密閉枠１４を密閉枠搬送アーム
１２．１３により搬送し、基板５上に密着して被せる。

つづいて、現像液供給管１６から現像液を密閉枠１４内
に供給し、基板５上のレジストの現像を開始する。この
際、現像液を供給すると、密閉枠１４内の空気は空気抜
き管１７から外部へ排気される。また、密閉枠１４の温
度制御を行ない、間接的に現像液の温度調節を行なうこ
とが望ましい。また、搬入口６を開いたままとしておき
、外部から温度調節された気体（例えば窒素）を流せば
、現像液の１１１１１節が更に容易になる。

現像中において、第１の電極１８と第２の電極１９との
閤の電圧の変化は第２図に示すような検出回路によりモ
ニタされている。すなわち、第１の電極１８及び第２の
電極１９にそれぞれ接続された信号ケーブル２０．２１
は固定抵抗３１により互いに結線されている。この固定
抵抗３１の両端の電圧は増幅器３２で増幅され、Ａ／Ｄ
変換器３３によりデジタル信号に変換され、更に処理装
置３４に送られ、メモリ３５に記憶される。一方、基準
メモリ３６には予め設定された規格サンプルの電圧値が
記憶されており、前記処理装置３４により規格サンプル
の電圧値とモニタされた電圧値とが比較される。

例えば現像液の温度が２５℃の場合に規格サンプルの電
圧値が第３図に示すような曲線を示し、同図中のＡ点か
ら４０秒後に現像が終了するものとする。この場合、モ
ニタしている電圧値がＡ点に達した時点で現像終点が間
近であることを判断し、空気抜き管（回収管）１７から
密閉枠１４内の現像液を回収する。

次いで、搬送アーム１２．１３により密閉枠１４を初期
位置に戻す。同時にモータ２により基板ステージ４を口
転させながら、現像液配管２３からノズル２２を経てＵ
ＮＩ液をスプレーし、約４０秒の追加現像を行なう。つ
づいて、現像液配管２３をリンス液配管２４に切換え、
ノズル２２を経てリンス液をスプレーし、リンスを行な
う。

その後、リンス液を止め、モータ２の回転数を高めて基
板５の乾燥を行なう。乾燥後、モータ２を止め、搬出ロ
アを開いて基板搬出アーム１０により基板５をコンベア
１１上に搬送し、更に次工程へ送る。

上記のような自動現像装置によれば、現像液は密閉枠１
４内のみを満たせばよいので、現像液の使用量を従来の
ディップ方式よりも更に少なくすることができる。また
、現像液の使用量が少なくなることから現像中の現像液
の温度調節も従来のディップ方式と比較して更に容易と
なる。

このようにディップ方式の利点をより効果的にできるこ
とに加えて、従来のディップ方式よりも操作性が向上す
るので、自動化が橿めて容易となる。また、現像後に基
板５を移動することなく、スプレーノズル２２からリン
ス液をスプレーすることによりただちにリンスを行なう
ことができるので、従来のような移動時のレジストパタ
ーンの溶解による現像精度の低下を防止することができ
る。この現像精度については、現像後のレジストパター
ンの溶解防止に加えて温度制御が容易になったこと、更
に上記実施例のようにｐｔ板１８−電極端子１９間の電
圧変化をモニタすることにより現像終点を極めて容易に
検出できることから、極めて高精度とすることができる
。更に、現像毎に現像液留交換するので、常に浮遊する
異物の少ない現像液を使用するようにすれば、レジスト
パターン中の欠陥発生を防止することができる。

実際に上記実施例の自動現像装置を用いて現像を行なっ
た場合と、従来のディップ方式による現像の場合とでホ
トマスク用の基板のパターン精度を比較した結果を第４
図に示す。なお、従来のディップ方式は時間を指定して
手動により現像を終了させるものである。また、第４図
の場合の設計値は４譚とした。第４図から明らかなよう
に、従来のディップ方式では設計値と比較して最大で±
０．２．程度のパターンのズレが生じる基板があり。

分布曲線が緩やかな広がりを示している。これに対し、
測定サンプル数は少ないが、上記実施例の自動現像装置
を用いた場合には全ての基板のパターンは設計値±０．
０５−以内に収まり、現像精度が大幅に向上しているこ
とがわかる。

なお、上記実施例では基板ステージ上での基板の固定を
真空チャックにより行なったが、基板ステージ上に受爪
を設けて基板を固定してもよい。

また、上記実施例では現像終了直前に空気抜き管１７か
ら現像液の回収を行なったが、必ずしも現像液の回収は
行なわな（ともよい。ただし、現像液の使用量を少なく
するためには上記実施例のように現像液の回収を行なう
ことが望ましい。

また、上記実施例ではスプレーノズル２２から現像液を
スプレーして追加現像ができるようにしているが、現像
は密閉枠１４内の現像液のみで行なってもよい。ただし
、この場合、密閉枠１４内の現像液を回収する時間的な
余裕がないので、現像液の使用量を少なくするためには
スプレ一方式の追加現像を行なえるようにすることが望
ましい。

また、上記実施例では密閉枠１４の温度制御と、温度制
御された窒素を流すことにより現像時の現像液の温度調
整を行なったが、これに限らず現像液自体又は現像液供
給管を濃度制御することにより現像時の現像液の温度調
整を行なってもよい。

これらの濃度制御に加えて、密閉枠１４内の現像液の温
度を測定する温度センサを設け、温度が変化した場合に
制御信号を濃度制御機構にフィードバックするようにす
れば、現像時の現像液の温度調整をより確実にすること
ができる。

また、上記実施例では第１の電極であるＰｔ板１８及び
第２の電極であるｃｒに接続される電極端子１９を設け
、現像中に両者の間の電圧変化をモニタしたが、これら
の電極を設けず、時間を指定して現像を終了させても現
像液の温度調整が容易になったことと、現像後ただちに
リンスを行なえることから現像精度を向上する効果を得
ることができる。ただし、ｍ現像終点を厳密に検出する
ためには上記実施例のように第１及び第２の電極を設け
て両者の間の電圧変化をモニタすることが望ましい。

更に、以上の説明ではホトマスク用の基板の現像につい
て説明したが、本発明の装置を半導体ウェハのウェハプ
ロセスでも使用できることは勿論である。また、本発明
のような構成の装置は現像だけでな（、エツチング時の
使用も期待できる。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く本発明の自動現像装置によれば、現像
液の使用量が少なく、現像液の温度制御が容易であると
いうディップ方式の利点を生かしながら、操作の自動化
及び現像精度のより一層の向上を達成するとともに、レ
ジストパターンの欠陥発生を防止できる等顕著な効果を
奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における自動現像装置の構成図
、第２図は同自動現像装置の第１の電極及び第２の電極
間の電圧変化を検出するための回路構成図、第３図は標
準的な現像時の電圧変化特性図、第４図は本発明の実施
例における自動現像装置による現像及び従来のディップ
方式による現像の現像精度を示す分布曲線図である。１・・・処理槽、２・・・モータ、２ａ・・・回転軸、
３・・・支持台、４・・・基板ステージ、５・・・基板
、６・・・搬入口、７・・・搬出口、８．１１・・・コ
ンベア、９・・・基板搬入アーム、１０・・・基板搬出
アーム、１２．１３・・・密閉枠搬送アーム、１４−・
・密閉枠、１５・・・密閉シール、１６・・・現像液供
給管、１７・・・空気抜き管、１８・・・Ｐｔ板（第１
の電極）、１９・・・電極端子、２０．２１・・・信号
ケーブル、２２・・・スプレーノズル、２３・・・現像
液配管、２４・・・リンス液配管、２５・・・排液口、
３１・・・固定抵抗、３２・・・増幅器、３３・・・Ａ
／Ｄ変換器、３４・・・処理装置、３５・・・メモリ、
３６川基準メモリ。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第２図３Ｂ　　　３５第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レジストが塗布され、露光工程又は描画工程が終
了した被処理基板が載置されるステージと、このステー
ジ上に載置された被処理基板上に密着して被せられる移
動可能な密閉枠と、この密閉枠内に現像液を供給する供
給管とを具備したことを特徴とする自動現像装置。
（２）密閉枠内の現像液を回収する手段を設けたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動現像装置。
（３）ステージ、密閉枠及び現像液の供給管を処理槽内
に収容し、この処理槽に少なくともリンス液をスプレー
するノズルを取付けるとともに、前記ステージを回転可
能とし、前記処理槽に処理液を排出する排液口を設けた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動現像
装置。
（４）現像液、密閉枠、現像液供給管又は密閉枠の雰囲
気のうち少なくともいずれか１つの温度調整を行なうこ
とにより、現像時に密閉枠内の現像液の温度調整を行な
うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動現
像装置。
（５）密閉枠内壁に第１の電極を設けるとともに、密閉
枠に前記第１の電極と絶縁され、被処理基板に接続され
る第２の電極を取付け、これら第１及び第２の電極間の
電圧又は電流の変化により現像の終点を検出することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動現像装置。