KR20230113669A - 노즐, 현상 장치 및 피처리체의 가공 방법 - Google Patents

노즐, 현상 장치 및 피처리체의 가공 방법 Download PDF

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신토고교 가부시키가이샤
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Abstract

일 형태에서는, 피처리체에 처리액을 분사하는 노즐이 제공된다. 이 노즐은, 중심축선을 가지는 케이스와, 케이스 내에 처리액을 공급하는 액공급구와, 케이스 내에 압축 기체를 공급하는 기체 공급구와, 처리액을 압축 기체와 함께 분사하는 분사구를 구비하며, 분사구는 중심축선을 중심으로 하는 링 형상을 가진다.

Description

노즐, 현상 장치 및 피처리체의 가공 방법
본 개시는, 노즐, 현상(現像) 장치 및 피처리체의 가공 방법에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 피처리체의 표면에 형성된 레지스트막에 현상액을 공급하여, 해당 레지스트막을 현상하는 현상 장치가 기재되어 있다. 이 현상 장치는, 가로로 긴 슬릿 형상의 분사구를 포함하는 노즐을 가지며, 해당 노즐로부터 분사구의 짧은 길이 방향으로 경사진 방향으로 현상액을 고압 에어와 함께 분사함으로써, 피처리체 상에 레지스트 패턴을 형성한다.
특허 문헌 1 : 일본특허 제5153332호 공보
상기와 같이, 특허 문헌 1에 기재된 노즐에서는, 분사구의 짧은 길이 방향으로 경사진 방향으로 현상제가 분사되는 것에 의해서 해당 짧은 길이 방향으로의 레지스트막의 현상이 촉진된다. 한편, 분사구의 긴 길이 방향에서는, 레지스트막에 대해서 대략 수직 방향으로부터 현상제가 공급되는 것에 의해 레지스트막의 현상의 진행이 억제된다. 따라서 특허 문헌 1에 기재된 노즐을 이용하여 현상 처리를 행한 경우에는, 분사구의 긴 길이 방향 및 짧은 길이 방향에서 레지스트 패턴의 패턴 치수에 차이가 생기는 경우가 있다. 이러한 레지스트 패턴을 이용하여 피처리체를 가공하면 면내(面內) 방향에 의해서 피처리체의 가공 정밀도에 편차가 생기는 경우가 있다. 따라서, 특히 피처리체의 가공에 높은 정밀도가 요구되는 경우에는, 요구된 정밀도로 피처리체를 가공하는 것이 곤란하게 되는 경우가 있다.
그래서 본 개시는, 피처리체에 대한 가공의 균일성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
일 형태에서는, 처리액을 분사하는 노즐이 제공된다. 이 노즐은, 중심축선을 가지는 통 모양의 케이스를 구비한다. 이 케이스는, 케이스 내에 처리액을 공급하는 액(液)공급구와, 케이스 내에 압축 기체를 공급하는 기체 공급구와, 처리액을 압축 기체와 함께 분사하는 분사구를 가진다. 분사구는 중심축선을 중심으로 하는 링 형상을 가진다.
상기 형태에 관한 노즐은, 링 형상을 가지는 분사구를 가지며, 해당 분사구로부터 액공급구로부터 안내된 처리액 및 기체 공급구로부터 안내된 압축 기체가 분사된다. 링 형상을 가지는 분사구로부터는, 중심축선을 중심으로 하는 둘레 방향에서 균일하게 처리액이 분사되므로, 해당 둘레 방향에서 가공 정밀도의 편차가 억제된다. 따라서, 피처리체에 대한 가공의 균일성을 향상시킬 수 있다.
일 실시 형태의 노즐은, 중심축선의 연장 방향에서 액공급구와 분사구와의 사이에 배치된 로드 부재로서, 분사구측을 향함에 따라 직경이 확대되는 경사면을 가지는, 상기 로드 부재를 더 구비하며, 액공급구로부터 공급된 처리액 및 기체 공급구로부터 공급된 압축 기체를 분사구로 안내하는 유체 통로가 케이스의 내주면과 경사면과의 사이에 형성되어 있어도 괜찮다. 케이스의 내주면과 로드 부재와의 사이에 형성된 유체 통로에 유입된 처리액 및 압축 기체는, 로드 부재의 경사면을 따라서 안내되어, 분사구로부터 분사된다. 이것에 의해, 중심축선에 대해서 경사진 방향으로 처리액이 분사되므로, 피처리체의 개구부의 측벽면에 구석구석까지 처리액을 공급할 수 있다. 그 결과, 피처리체의 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다.
일 실시 형태의 노즐은, 분사구로부터 처리액을 안개 모양으로 하여 분사하도록 구성되어 있어도 괜찮다. 처리액을 안개 모양으로 하여 분사함으로써, 피처리체의 개구부의 내부까지 처리액이 공급되기 쉬워지므로, 피처리체의 가공 정밀도를 보다 높일 수 있다.
일 실시 형태에서는, 처리액을 중심축선을 따라서 케이스 내로 안내하는 액 공급관과, 액 공급관을 흐르는 처리액을 확산시키는 확산판으로, 중심축선을 중심으로 하는 둘레 방향을 따라서 배열된 복수의 개구가 형성된, 상기 확산판을 더 구비하고 있어도 괜찮다. 이 실시 형태에서는, 액 공급관을 흐른 처리액은, 확산판에 충돌하여 확산하고 나서 압축 공기와 함께 유체 통로로 안내된다. 이와 같이 확산된 처리액을 유체 통로에 도입하는 것에 의해서, 분사구로부터 분사되는 처리액의 균일성을 향상시킬 수 있다.
일 실시 형태에서는, 처리액이, 레지스트막을 현상하는 현상액, 또는, 피처리체를 에칭하는 에칭액이라도 좋다. 상술한 노즐로부터 현상액 또는 에칭액을 피처리체에 분사하는 것에 의해서, 피처리체를 높은 균일성으로 가공할 수 있다.
일 형태에서는, 피처리체 상에 형성된 레지스트막을 현상하는 현상 장치가 제공된다. 이 현상 장치는, 처리 용기와, 처리 용기 내에 배치된 상기 노즐과, 처리 용기 내에서 피처리체를 노즐에 대해서 상대적으로 이동시키는 반송 기구와, 처리액으로서 현상액을 노즐에 공급하는 현상액 공급 장치와, 압축 기체를 노즐에 공급하는 압축 기체 공급 장치를 구비한다.
상기 형태에 관한 현상 장치에서는, 상술의 노즐로부터 압축 기체와 함께 현상액을 피처리체에 대해서 분사하는 것에 의해, 레지스트막을 높은 균일성으로 현상할 수 있다.
일 실시 형태에서는, 현상액 공급 장치는, 40℃ 이상으로 가열된 현상액을 노즐에 공급해도 괜찮다. 40℃ 이상으로 가열된 현상액을 노즐에 공급하는 것에 의해서, 레지스트막을 효과적으로 현상할 수 있다.
일 실시 형태에서는, 처리 용기 내로부터 현상액을 포함하는 기체를 회수하고, 기액(氣液) 분리하는 회수 장치를 더 구비해도 괜찮다. 회수 장치에 의해서 현상액을 포함하는 기체를 기액 분리하는 것에 의해서, 해당 기체로부터 현상액을 회수할 수 있다.
일 형태에 관한 피처리체의 가공 방법은, 피처리체 상에 감광성(感光性)을 가지는 레지스트막을 형성하는 공정과, 레지스트막을 노광하는 공정과, 노광된 레지스트막에 대해서 링 모양의 분사구를 가지는 노즐로부터 압축 기체와 함께 현상액을 분사하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정을 포함한다.
상기 형태에 관한 가공 방법에서는, 링 모양의 분사구를 가지는 노즐로부터 현상액을 분사하여 레지스트 패턴을 형성한다. 링 모양의 분사구로부터는, 해당 분사구의 둘레 방향으로 균일하게 현상액이 분사되므로, 레지스트막을 높은 균일성으로 현상할 수 있다. 이와 같이 형성된 레지스트 패턴을 이용함으로써, 피처리체에 대한 가공의 균일성을 향상시킬 수 있다.
일 실시 형태에서는, 분사구로부터 현상액을 안개 모양으로 하여 분사해도 괜찮다. 현상액을 안개 모양으로 하여 분사함으로써, 레지스트막의 팽윤(膨潤)을 억제할 수 있음과 아울러, 레지스트막의 개구부의 내부까지 현상액이 공급되기 쉬워진다. 따라서, 레지스트막에 높은 정밀도로 패턴을 형성할 수 있다.
일 실시 형태에서는, 분사구의 중심축선을 따른 방향으로부터 보아 링 모양을 이루고, 또한, 분사구로부터 멀어짐에 따라 지름이 커지는 분사 패턴으로 현상액을 분사해도 괜찮다. 이러한 분사 패턴으로 현상액을 분사하는 것에 의해서, 레지스트막에 높은 균일성 및 높은 정밀도로 패턴을 형성할 수 있다.
일 실시 형태에서는, 현상액의 분사 방향이, 중심축선에 대해서 10℃ 이하의 각도로 경사져 있어도 괜찮다. 중심축선에 대해서 10℃ 이하의 각도로 경사지는 방향으로 현상액을 분사하는 것에 의해서, 레지스트막의 개구부의 측벽면에 현상액을 구석구석까지 공급할 수 있으므로, 레지스트막에 높은 정밀도로 패턴을 형성할 수 있다.
일 실시 형태에서는, 레지스트 패턴을 통해서 연마재를 피처리체에 분사하여, 피처리체의 일부를 제거하는 공정을 더 포함해도 괜찮다. 상술한 방법에 의해서 형성된 레지스트 패턴을 이용하여 피처리체를 가공함으로써, 피처리체를 높은 균일성으로 가공할 수 있다.
일 실시 형태에서는, 노즐로부터 레지스트 패턴을 통해서 에칭액을 피처리체에 분사하여, 피처리체의 일부를 제거하는 공정을 더 포함한다. 상술한 노즐을 이용하여 에칭액을 분사하는 것에 의해서, 피처리체를 높은 균일성으로 가공할 수 있다.
일 실시 형태에서는, 레지스트 패턴에 박리액을 공급하여, 피처리체로부터 레지스트 패턴을 제거하는 공정을 더 포함하고 있어도 괜찮다.
본 발명의 일 형태 및 여러 가지의 실시 형태에 의하면, 피처리체에 대한 가공의 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 관한 현상 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시 형태에 관한 노즐의 사시도이다.
도 3은 일 실시 형태에 관한 노즐의 단면도이다.
도 4는 확산판의 평면도이다.
도 5는 분사구의 하면도이다.
도 6은 도 2의 VI-VI선을 따른 현상액의 분사류의 단면도이다.
도 7은 피처리체에 대한 노즐의 주사 방향을 나타내는 도면이다.
도 8은 현상 처리에 의해서 레지스트막의 일부가 제거되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 9는 일 실시 형태에 관한 피처리체의 처리 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 10은 레지스트막을 형성하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 11은 레지스트막을 노광하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 12는 레지스트막을 현상하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 13은 피처리체를 블라스트 가공하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 14는 레지스트 패턴을 박리하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 15의 (a)는 비교예 1에 의해서 형성된 레지스트 패턴을 나타내는 SEM 사진이며, (b)는 실시예 1에 의해서 형성된 레지스트 패턴을 나타내는 SEM 사진이다.
도 16의 (a)는 비교예 2에 의해서 형성된 레지스트 패턴을 나타내는 SEM 사진이며, (b)는 실시예 2에 의해서 형성된 레지스트 패턴을 나타내는 SEM 사진이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 개시의 실시 형태에 대해 설명한다. 또, 이하의 설명에서, 동일 또는 상당 요소에는 동일 부호를 부여하고, 중복하는 설명은 반복하지 않는다. 도면의 치수 비율은, 설명의 것과 반드시 일치하고 있지 않다. 이하의 설명에서는, 노광에 의해서 패턴이 전사(轉寫)되는 감광성(感光性) 피막을 레지스트막이라고 칭하고, 레지스트막을 현상함으로써 레지스트막에 전사된 패턴에 대응하는 형상을 가지는 개구부가 형성된 피막을 레지스트 패턴이라고 칭한다.
도 1은, 일 실시 형태에 관한 현상 장치(100)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 나타내는 현상 장치(100)는, 예를 들면 포토리소그래피(photolithography)에 의해서 패턴이 노광된 레지스트막을 현상하는 현상 장치이다. 이하의 설명에서는, 후술하는 노즐(2)의 이동 방향을 X방향, 후술하는 피처리체(10)의 반송 방향을 Y방향, X방향 및 Y방향에 수직인 방향을 Z방향으로 하여 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 현상 장치(100)는, 처리 용기(1), 노즐(2), 피처리체 반송 기구(3), 노즐 반송 기구(4), 현상액 공급 장치(5), 압축 공기 공급 장치(압축 기체 공급 장치)(6) 및 회수 장치(7)를 구비하고 있다.
처리 용기(1)는, 그 내부에 현상실(S1)을 형성하고 있다. 현상실(S1)에는, 처리 대상물인 피처리체(10)가 배치된다. 피처리체(10)는, 예를 들면 프린트 기판, 실리콘 기판, 글라스 기판, 메탈 기판 등의 가공 기판이며, 이들 가공 기판에 소정의 처리가 실시된 중간 생산물이라도 좋다. 피처리체(10)의 표면 상에는, 소정의 패턴이 전사된 레지스트막(12)이 형성되어 있다. 레지스트막(12)은, 예를 들면 감광성을 가지는 드라이 필름 레지스트이다.
노즐(2)은, 후술하는 분사구(20)가 피처리체(10)에 대향한 상태로 현상실(S1)에 배치되어 있다. 노즐(2)은, 피처리체(10) 상에 형성된 레지스트막(12)에 대해서 처리액으로서 현상액(14)을 분사한다. 또, 현상 장치(100)는, 복수의 노즐(2)을 구비하고 있어도 괜찮다.
상기 피처리체 반송 기구(3) 및 노즐 반송 기구(4)는, 현상실(S1) 내에서 피처리체(10)를 노즐(2)에 대해서 이동시키는 반송 장치를 구성한다. 피처리체 반송 기구(3)는, 현상실(S1) 내에서 피처리체(10)를 지지한다. 피처리체 반송 기구(3)는, 예를 들면 벨트 컨베이어 장치이며, 그 위에 재치된 피처리체(10)를 Y방향으로 반송한다.
노즐 반송 기구(4)는, 현상실(S1)에서 노즐(2)을 유지하고 있다. 노즐 반송 기구(4)는, 예를 들면 X방향으로 연장되는 레일(41)과, 해당 노즐(2)을 유지하는 유지 부재(42)와, 유지 부재(42)를 구동하는 구동부(43)를 포함한다. 노즐 반송 기구(4)는, 구동부(43)의 구동력에 의해서, 유지 부재(42)를 레일(41)을 따라서 이동시킴으로써 노즐(2)을 X방향으로 반송한다.
또, 현상 장치(100)는, 반송 장치로서 피처리체 반송 기구(3) 및 노즐 반송 기구(4) 중 일방을 구비하며, 피처리체(10) 및 노즐(2) 중 일방만을 X방향 및 Y방향으로 이동시켜도 괜찮고, 피처리체 반송 기구(3) 및 노즐 반송 기구(4) 쌍방을 구비하며, 피처리체(10) 및 노즐(2) 쌍방을 이동시켜도 괜찮다.
현상액 공급 장치(5)는, 레지스트막(12)을 현상하기 위한 현상액(14)을 고압ㆍ고온 상태로 저장하고 있다. 현상액(14)은, 예를 들면 탄산나트륨 수용액을 함유 한다. 현상액 공급 장치(5)에는, 배관(51)이 접속되고, 현상액 공급 장치(5)는 해당 배관(51)을 통해서 현상액(14)을 노즐(2)로 공급한다. 또, 현상액 공급 장치(5)는, 40℃ 이상으로 가열된 현상액(14)을 노즐(2)로 압송해도 괜찮다.
압축 공기 공급 장치(6)는, 예를 들면 컴프레서를 포함하며, 배관(52)을 통해서 노즐(2)에 압축 공기(압축 기체)(15)를 공급한다. 압축 공기 공급 장치(6)로부터 노즐(2)에 공급되는 압축 공기(15)의 압력은, 현상액 공급 장치(5)로부터 노즐(2)에 공급되는 현상액(14)의 압력보다도 약간 작아도 좋다. 노즐(2)에 공급되는 압축 공기(15)의 압력과 노즐(2)에 공급되는 현상액(14)의 압력과의 차압(差壓)을 조정하는 것에 의해서 노즐(2)로부터의 현상액(14)의 분사량이 조정된다. 현상액(14)의 분사량은, 노즐(2)에 공급되는 압축 공기(15)의 압력과 노즐(2)에 공급되는 현상액(14)의 압력과의 차압이 커짐에 따라 증가한다. 예를 들면, 이 차압은, 0.01MPa 이상 0.05MPa 이하로 설정되어도 괜찮다. 또, 압축 공기 공급 장치(6)는, 공기 이외의 기체를 노즐(2)에 공급해도 괜찮다.
회수 장치(7)는, 현상실(S1)로부터 현상액(14)을 포함하는 기체를 회수하고, 기액 분리한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 회수 장치(7)는, 기액 분리기(61)를 구비하고 있다. 기액 분리기(61)는, 예를 들면 사이클론식의 기액 분리기이며, 배관(53)을 통해서 현상실(S1)에 접속됨과 아울러 배관(54)을 통해서 블로어(62)에 접속되어 있다. 레지스트막(12)의 현상시에는, 노즐(2)로부터 현상액(14) 및 압축 공기(15)가 분사되는 것에 의해서 현상실(S1)의 내부 압력이 증가한다. 따라서, 현상실(S1)을 부압(負壓)으로 하는 것이 요구된다. 블로어(62)는, 배관(54)을 통해서 기액 분리기(61) 내의 기체를 흡인한다. 블로어(62)에 의해서 기액 분리기(61) 내의 압력이 부압이 됨으로써, 현상실(S1) 내의 현상액(14)을 포함하는 기체가 배관(53)을 통해서 기액 분리기(61)에 흡인된다. 기액 분리기(61)는, 필터를 포함하며, 해당 필터에 의해서 흡인된 기체에 포함되는 현상액(14)을 포집하고, 포집한 현상액(14)을 회수 탱크(63)에 회수한다. 회수 탱크(63)에 회수된 현상액(14)은, 레지스트막(12)의 현상 처리에 재이용된다.
또, 노즐(2)로부터 분사된 현상액(14)은, 현상실(S1)의 하부에 마련된 탱크에 회수된다. 해당 탱크에 회수된 현상액(14)은, 펌프에 의해서 현상 장치(100)의 외부로 배출된다. 또, 회수된 현상액(14)은, 현상액 공급 장치(5)로 되돌려지고, 레지스트막(12)의 현상 처리에 재이용되어도 괜찮다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 일 실시 형태의 노즐에 대해 상세하게 설명한다. 도 2는 노즐(2)의 사시도이며, 도 3은 노즐(2)의 중심축선(AX)을 따른 단면도이다. 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 노즐(2)은, 링 형상을 가지는 분사구(20)를 가지며, 해당 분사구(20)로부터 현상액(14) 및 압축 공기(15)를 기액 2상류로서 분사한다. 이하의 설명에서는, 분사구(20)측의 방향을 노즐(2)의 선단측이라고 칭하고, 분사구(20)와는 반대측의 방향을 노즐(2)의 기단측이라고 칭하는 경우가 있다.
도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 노즐(2)은 통 모양의 케이스(22)를 구비하고 있다. 케이스(22)는, 그 축선이 중심축선(AX)에 일치하는 원통 형상을 가지며, 그 내부에 혼합실(S2)을 가진다. 케이스(22)는, 기단부(221), 중간부(222) 및 선단부(223)를 포함한다. 기단부(221), 중간부(222) 및 선단부(223)는, 노즐(2)의 기단측으로부터 이 순서로 배치되어 있다. 이들 기단부(221), 중간부(222) 및 선단부(223)는, 일체적으로 형성되어 있어도 괜찮고, 별체로서 구성되어 서로 연결되어 있어도 괜찮다. 기단부(221)의 내주면(221s)은, 중심축선(AX)에 평행한 방향에서 대략 일정한 지름을 가지고 있다. 중간부(222)의 내주면(222s)은, 노즐(2)의 선단 측을 향함에 따라 서서히 축경(縮徑, 지름이 축소)되어 있다. 선단부(223)의 내주면(223s)은, 노즐(2)의 선단부를 향함에 따라 서서히 확경(擴徑, 지름이 확대)되어 있다. 기단부(221)의 내주면(221s) 및 중간부(222)의 내주면(222s)은, 혼합실(S2)을 형성하고 있다. 선단부(223)의 내주면(223s)은, 후술하는 유체 통로(40)를 형성하고 있다.
케이스(22)에는, 케이스(22) 내에 현상액(14)을 공급하는 액(液)공급구(24)와 케이스(22) 내에 압축 공기(15)를 공급하는 기체 공급구(26)가 형성되어 있다. 액공급구(24)는, 케이스(22)의 중심축선(AX) 상에 형성되고, 해당 액공급구(24)에는 액 공급관(25)이 삽입되어 있다. 액 공급관(25)은, 현상액(14)을 중심축선(AX)을 따라서 혼합실(S2)로 안내하는 도입로(28)를 제공한다. 액 공급관(25)의 기단측의 단부는 배관(51)에 접속되어 있다. 액 공급관(25)의 선단측의 단부는, 혼합실(S2) 내에 배치되어 있다. 현상액 공급 장치(5)로부터 공급된 현상액(14)은, 배관(51) 및 액 공급관(25)을 통해서 혼합실(S2)로 안내된다.
일 실시 형태에서는, 액 공급관(25)의 선단측의 단부에는, 액 공급관(25)을 흐르는 현상액(14)을 확산시키는 확산판(30)이 마련되어도 괜찮다. 확산판(30)은, 대략 원판 형상을 가지며, 중심축선(AX) 상에 배치되어 있다.
도 4는, 확산판(30)의 평면도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 확산판(30)에는, 현상액(14)이 통과할 수 있는 복수의 개구(32)가 형성되어 있다. 이들 복수의 개구(32)는, 중심축선(AX)을 중심으로 하는 가상원(C)을 따라서 등간격으로 배열되어 있다. 확산판(30)은, 도입로(28) 내를 중심축선(AX) 방향으로 흐르는 현상액(14)을 확산시켜 복수의 개구(32)로부터 분사한다.
기체 공급구(26)는, 케이스(22)의 기단부(221)에 형성되어 있다. 기체 공급구(26)에는, 기체 공급관(27)이 접속되어 있다. 기체 공급관(27)은, 배관(52)을 매개로 하여 압축 공기 공급 장치(6)에 접속되어 있다. 압축 공기 공급 장치(6)로부터 공급된 압축 공기(15)는, 배관(52) 및 기체 공급관(27)을 통해서 혼합실(S2)로 안내되고, 혼합실(S2) 내에서 현상액(14)과 혼합된다.
노즐(2)은, 로드 부재(36) 및 돌출부(38)를 더 구비하고 있다. 로드 부재(36) 및 돌출부(38)는, 중심축선(AX)에 평행한 방향에서 액공급구(24)와 분사구(20)와의 사이에 배치되어 있다. 돌출부(38)는, 대략 원기둥 형상을 가지며, 확산판(30)의 하면에 접속되어 있다. 로드 부재(36)의 상면은, 돌출부(38)와 대략 동일한 지름을 가지며, 돌출부(38)에 고정되어 있다. 로드 부재(36)의 하면은, 로드 부재(36)의 상면보다도 큰 지름을 가지고 있다. 즉, 로드 부재(36)는, 노즐(2)의 선단측에 가까워짐에 따라 지름이 커지는 원추 사다리꼴 형상을 이루고 있고, 분사구(20)에 가까워짐에 따라 직경이 확대되는 경사면(36s)을 가지고 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 경사면(36s)은 중심축선(AX)에 대해서 각도 θ로 경사져 있다. 각도 θ는, 레지스트 패턴에 형성되는 패턴 치수 등에 따라 임의로 설정된다. 이 각도 θ에 따라 분사구(20)로부터 분사되는 현상액(14)의 분사 각도가 정해진다. 예를 들면, 각도 θ는, 0°보다도 크고, 10° 이하로 설정된다.
로드 부재(36)의 경사면(36s)은, 선단부(223)의 내주면(223s)과 간극을 사이에 두고 대면하도록 배치되어 있다. 환언하면, 선단부(223)의 내주면(223s)은, 로드 부재(36)의 경사면(36s)을 둘러싸도록 배치되어 있다. 이들 내주면(223s)과 경사면(36s)과의 사이에는, 액공급구(24)로부터 공급된 현상액(14) 및 기체 공급구(26)로부터 공급된 압축 공기(15)를 혼합실(S2)로부터 분사구(20)로 안내하는 유체 통로(40)가 형성된다.
이 유체 통로(40)는, 로드 부재(36)의 경사면(36s)을 따라서 연장되고, 유체 통로(40)의 연장 방향에서 대략 일정한 폭(내주면(223s)과 경사면(36s)과 사이의 거리)을 가지고 있다. 유체 통로(40)는, 중심축선(AX)에 대해서 수직인 단면으로부터 보아 링 형상을 가지며, 그 직경은 분사구(20)를 향함에 따라 확대되어 있다. 유체 통로(40)는, 혼합실(S2)에서 혼합된 현상액(14) 및 압축 공기(15)를 분사구(20)로 안내한다.
유체 통로(40)의 출구는, 현상액(14) 및 압축 공기(15)를 분사하는 분사구(20)를 구성한다. 도 5는, 노즐(2)의 하면도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 노즐(2)의 분사구(20)는, 로드 부재(36)의 하면과 선단부(223)의 내주면(223s)의 하면과의 사이에 형성되고, 중심축선(AX)을 중심으로 하는 링 형상을 가지고 있다. 현상액(14)은, 분사구(20)로부터 분사될 때에, 압축 공기(15)의 전단력에 의해서 미세화되어 안개 모양으로 되어 분사된다.
도 3을 참조하여, 노즐(2) 내의 현상액(14) 및 압축 공기(15)의 흐름에 대해 설명한다. 현상액 공급 장치(5)로부터 공급된 현상액(14)은, 배관(51)을 통해서 액 공급관(25)으로 안내되어, 도입로(28)를 중심축선(AX)의 연장 방향을 따라서 흐른다. 도입로(28)의 단부에 도달한 현상액(14)은, 확산판(30)에 충돌하여 도입로(28) 내에서 확산된다. 도입로(28) 내에서 확산한 현상액(14)은, 복수의 개구(32) 중 어느 하나를 랜덤으로 통과하여 혼합실(S2)에 분사된다. 이것에 의해, 복수의 개구(32)로부터 균일한 양의 현상액(14)이 배출된다.
한편, 압축 공기 공급 장치(6)로부터 공급된 압축 공기(15)는, 배관(52) 및 기체 공급구(26)를 거쳐 혼합실(S2) 내에 도입된다. 혼합실(S2) 내에 도입된 압축 공기(15)는, 복수의 개구(32)를 통과한 현상액(14)과 서로 섞이면서, 중간부(222)의 내주면(222s)을 따라서 현상액(14)과 함께 유체 통로(40)로 안내된다. 그리고, 현상액(14) 및 압축 공기(15)는 유체 통로(40)의 입구에 도입되어, 유체 통로(40)를 분사구(20)를 향해서 흐른다. 이 때, 현상액(14) 및 압축 공기(15)의 흐름 방향은, 로드 부재(36)의 경사면(36s)을 따른 방향으로 조정된다. 유체 통로(40)를 흐른 현상액(14)은, 압축 공기(15)와 함께 링 모양의 분사구(20)로부터 분사된다. 이 때, 현상액(14)은 압축 공기(15)에 의해서 전단되고, 안개 모양으로 되어 분사구(20)로부터 분사된다.
분사구(20)로부터의 현상액(14)의 분사 방향은, 로드 부재(36)의 경사면(36s)의 경사 방향과 일치한다. 즉, 중심축선(AX)을 기준으로 하는 분사구(20)로부터의 현상액(14)의 분사 각도는, 경사면(36s)의 각도 θ와 일치한다. 즉, 현상액(14)은, 중심축선(AX)에 대해서 10° 이하의 각도 θ로 분사구(20)로부터 분사된다. 또, 현상액(14)은, 중심축선(AX)에 대해서 0°보다도 큰 각도로 분사구(20)로부터 분사된다.
도 6은, 도 2의 VI-VI선을 따른 현상액(14)의 분사류(噴射流)의 단면도이다. 분사구(20)는 링 형상을 가지고 있으므로, 도 6에 나타내는 바와 같이, 분사구(20)로부터 분사된 현상액(14)의 흐름은, 중심축선(AX)에 대해서 수직인 단면으로부터 보아 링 모양의 패턴을 가진다. 또, 중심축선(AX)에 대해서 각도 θ로 분사구(20)로부터 현상액(14)이 분사되므로, 분사구(20)로부터 멀어짐에 따라 현상액(14)의 분사폭(W)은 커진다. 즉, 링 형상의 분사구(20)로부터는, 빈 원추형(할로우 콘(hollow-cone)형)의 분사 패턴으로 현상액(14)이 분사된다. 이러한 분사 패턴으로 현상액(14)을 분사하는 것에 의해, 높은 균일성 및 높은 정밀도로 레지스트막(12)을 현상하는 것이 가능해진다.
도 1을 다시 참조한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 현상 장치(100)는, 제어 장치(8)를 더 구비하고 있다. 제어 장치(8)는, 프로세서, 기억부, 입력 장치, 표시 장치 등을 구비하는 컴퓨터이며, 현상 장치(100)의 각 부를 제어한다. 제어 장치(8)에서는, 입력 장치를 이용하여 오퍼레이터가 현상 장치(100)를 관리하기 위해서 커멘드의 입력 조작 등을 행할 수 있고, 또, 표시 장치에 의해 현상 장치(100)의 가동 상황을 가시화하여 표시할 수 있다. 현상 장치(100)의 기억부에는, 현상 장치(100)에서 실행되는 각종 처리를 프로세서에 의해 제어하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 현상 장치(100)의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램이 저장되어 있다.
제어 장치(8)는, 피처리체 반송 기구(3), 노즐 반송 기구(4), 현상액 공급 장치(5), 압축 공기 공급 장치(6) 및 회수 장치(7)와 통신 가능하게 접속되어 있다. 예를 들면, 제어 장치(8)는, 현상액 공급 장치(5) 및 압축 공기 공급 장치(6)에 제어 신호를 송출하여, 노즐(2)에 공급되는 현상액(14) 및 압축 공기(15)의 유량을 제어한다. 또, 제어 장치(8)는, 회수 장치(7)에 제어 신호를 송출하여 기액 분리기(61) 및 블로어(62)의 동작을 제어한다. 게다가, 제어 장치(8)는, 피처리체 반송 기구(3) 및 노즐 반송 기구(4)에 제어 신호를 송출하여, Y방향에서의 피처리체(10)의 반송 속도, 및, X방향에서의 노즐(2)의 이동 속도를 제어한다.
도 7은, 피처리체(10)에 대한 노즐(2)의 상대적인 이동 방향을 모식적으로 나타내는 도면이다. 제어 장치(8)는, 노즐(2)에 대해서 현상액(14) 및 압축 공기(15)가 공급된 상태에서, 피처리체 반송 기구(3)를 제어하여 피처리체(10)를 개시 위치(S)로부터 Y방향의 일방측으로 일정한 속도로 이동시킨 후, 노즐 반송 기구(4)를 제어하여 노즐(2)을 X방향의 일방측으로 일정한 속도로 이동시킨다. 다음으로, 제어 장치(8)는, 피처리체 반송 기구(3)를 제어하여 피처리체(10)를 Y방향의 타방측으로 일정한 속도로 이동시킨 후, 노즐 반송 기구(4)를 제어하여 노즐(2)을 X방향의 일방측으로 일정한 속도로 이동시킨다. 제어 장치(8)는, 위에서 설명한 바와 같이 피처리체 반송 기구(3) 및 노즐 반송 기구(4)를 반복 제어하여, 피처리체(10)에 대해서 노즐(2)을 2차원적으로 주사함으로써 피처리체(10) 상에 형성된 레지스트막(12)의 전면(全面)에 현상액(14)을 균일하게 분사한다.
상기와 같이, 현상액(14)이, 피처리체(10) 상에 형성된 레지스트막(12)에 대해서 분사되는 것에 의해, 레지스트막(12)이 현상된다. 도 8의 (a)는, 노광된 노광 영역(12a)과 노광되어 있지 않은 미노광 영역(12b)을 포함하는 레지스트막(12)을 나타내는 단면도이다. 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이, 노즐(2)의 분사구(20)로부터 레지스트막(12)에 대해서 현상액(14)이 분사되면, 레지스트막(12)의 미노광 영역(12b)이 용출되어 선택적으로 제거된다. 도 8의 (c)에 나타내는 바와 같이, 레지스트막(12)의 노광 영역(12a)이 완전하게 제거되면, 노광된 패턴에 대응하는 개구부(45)가 형성된 레지스트 패턴(16)이 얻어진다.
상술한 바와 같이, 현상 장치(100)는, 링 형상의 분사구(20)로부터 빈 원추형의 분사 패턴으로 현상액(14)을 분사한다. 노즐(2)로부터 분사되는 현상액(14)은, 분사구(20)의 둘레 방향에서 균일하게 분사되므로, 높은 균일성으로 레지스트 패턴(16)을 형성하는 것이 가능하다. 또, 링 형상의 분사구(20)로부터 현상액(14)을 분사하는 것에 의해서, 예를 들면 원형의 분사구로부터 현상액을 분사한 경우와 비교하여 넓은 범위에 현상액(14)을 공급할 수 있으므로 레지스트막(12)의 현상 처리를 고속화하는 것이 가능하다.
또, 노즐(2)로부터 중심축선(AX)에 대해서 각도 θ로 경사진 방향으로 현상액(14)이 분사됨으로써, 레지스트막(12)의 노광 영역(12a)의 측벽면에 현상액(14)을 구석구석까지 공급할 수 있다. 그 결과, 레지스트 패턴(16)의 개구부(45)의 수직성을 높일 수 있어, 높은 정밀도로 패턴을 형성할 수 있다. 예를 들면, 노광시에 레지스트막(12)에 조사되는 에너지선(L)은 레지스트막(12)의 하부를 향함에 따라 감쇠하므로, 현상시에 레지스트막(12)의 개구부의 측벽면은 하부를 향함에 따라 폭이 좁아지는 역(逆)테이퍼 형상이 되기 쉽다. 따라서, 중심축선(AX)에 대해서 평행한 방향으로 현상액(14)을 분사한 경우에는, 레지스트막(12)의 측벽면에 직접 현상액(14)이 닿지 않아 레지스트막(12)의 하부에 현상되지 않은 부분이 발생하는 경우가 있다. 이것에 대해, 노즐(2)로부터 중심축선(AX)에 대해서 각도 θ로 경사진 방향으로 현상액(14)을 분사하는 것에 의해, 레지스트막(12)의 하부의 측벽면에 대해서 현상액(14)을 직접 접촉시킬 수 있으므로, 레지스트막(12)의 막 두께가 큰 경우라도 미세하고 또한 균일성이 높은 패턴을 가지는 레지스트 패턴(16)을 형성하는 것이 가능해진다.
게다가, 종래의 현상 장치에서는, 레지스트막(12)의 현상 중에 현상액(14)이 스며듦으로서 레지스트막(12)이 팽윤(膨潤)되는 경우가 있었다. 레지스트막(12)이 팽윤되면, 레지스트 패턴(16)에 형성되는 개구부(45)의 폭이 축소되는 원인이 된다. 이것에 대해, 상술의 현상 장치(100)에서는, 노즐(2)의 분사구(20)로부터 안개 모양의 현상액(14)이 고속으로 분사되므로, 레지스트막(12)으로의 현상액(14)이 스며드는 것이 억제되어, 레지스트막(12)의 팽윤이 억제된다. 게다가, 안개 모양의 현상액(14)이 레지스트막(12)의 미노광 영역(12b)의 안쪽까지 들어가므로, 개구부(45)의 수직성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 레지스트 패턴(16)에 형성되는 패턴의 정밀도를 높일 수 있다.
다음으로, 일 실시 형태의 피처리체의 가공 방법에 대해 설명한다. 도 9는, 일 실시 형태에 관한 피처리체의 가공 방법을 나타내는 플로우차트이다. 이 방법은, 현상 장치(100)를 포함하는 기판 처리 시스템을 이용하여 행해진다. 이하에서는, 개구부를 가지는 레지스트 패턴(16)을 이용하여 피처리체(10)를 가공함으로써 피처리체(10)의 일부를 제거하는 방법에 대해 설명한다.
이 방법에서는, 먼저 피처리체(10) 상에 레지스트막(12)이 형성된다(스텝 ST1：레지스트막의 형성). 피처리체(10) 상에 형성되는 레지스트막(12)은, 포토레지스트(photoresist)이며, 예를 들면 액상 레지스트 또는 드라이 필름 레지스트가 이용된다. 액상 레지스트를 이용하여 레지스트막(12)을 형성하는 경우에는, 코터(coater)(예를 들면, 스핀(spin) 코터, 롤(roll) 코터, 다이(die) 코터, 바(bar) 코터 등)를 이용하거나, 혹은, 스크린 인쇄에 의해서 피처리체(10) 상에 액상 레지스트가 균일하게 도포된다. 그 후, 도포된 액상 레지스트를 건조시키는 것에 의해 피처리체(10) 상에 레지스트막(12)이 형성된다.
한편, 드라이 필름 레지스트를 이용하여 레지스트막(12)을 형성하는 경우에는, 라미네이트 장치가 이용된다. 도 10은, 레지스트막(12)의 형성에 사용되는 예시적인 라미네이트 장치(70)를 나타내고 있다. 라미네이트 장치(70)는, 감광성을 가지는 드라이 필름 레지스트를 유지하는 공급 롤러(71)와, 드라이 필름 레지스트를 권취하여 피처리체(10)에 압착하는 압착 롤러(72)와, 피처리체(10)를 지지하는 테이블(73)을 구비하고 있다. 압착 롤러(72)는, 공급 롤러(71)로부터 권취된 드라이 필름 레지스트를 보호 필름을 벗기면서 가압함으로써 해당 드라이 필름 레지스트를 피처리체(10) 상에 붙인다. 압착 롤러(72)는, 예를 들면 가열 소자를 포함하며, 드라이 필름 레지스트를 가열하면서 피처리체(10)의 상면에 압착해도 괜찮다. 이것에 의해, 피처리체(10)의 상면에 레지스트막(12)이 형성된다. 또, 테이블(73)의 내부에도 가열 소자가 마련되고, 압착 롤러(72) 및 테이블(73) 중 일방 또는 쌍방을 이용하여 드라이 필름 레지스트를 가열함으로써 드라이 필름 레지스트를 피처리체(10) 상에 붙여도 괜찮다.
드라이 필름 레지스트의 라미네이트 조건은, 피처리체(10)의 가공 조건에 따라 적절히 설정된다. 예를 들면, 피처리체(10)로서, 직경 300mm, 두께 10mm인 알루미나 기판을 사용하고, 또한, 피처리체(10) 상에 직경 500μm의 도트 형상을 가지는 레지스트 패턴(16)을 형성하는 경우에는, 일 예로서, 이하에 나타내는 라미네이트 조건으로 피처리체(10) 상에 드라이 필름 레지스트가 형성된다.
(라미네이트 조건)
ㆍ테이블의 설정 온도：70℃
ㆍ테이블의 반송 속도：500mm/min
또, 드라이 필름 레지스트 또는 레지스트액에 함유되는 레지스트 재료는, 포지티브형 레지스트 재료라도 좋고, 네거티브형 레지스트 재료라도 좋다. 포지티브형 레지스트 재료는, 레지스트막(12)의 노광 영역(12a)이 용출되고 미노광 영역(12b)이 남는 레지스트 재료이다. 네거티브형 레지스트 재료는, 레지스트막(12)의 미노광 영역(12b)이 용출되고, 노광 영역(12a)이 남는 레지스트 재료이다.
다음으로, 노광 장치에 의해서 피처리체(10) 상에 형성된 레지스트막(12)이 노광된다(스텝 ST2：노광 처리). 이 스텝은, 도 11에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 소정의 패턴을 가지는 패턴 마스크(18)를 통해서 노광 장치의 광원으로부터 레지스트막(12)에 에너지선(L)(예를 들면 가시광선 또는 자외선)을 조사함으로써 행해진다. 패턴 마스크(18)로서는, 예를 들면 투명의 판재(예를 들면, 글라스, 필름 등) 상에 흑색의 막이 형성된 구성을 가지며, 에너지선(L)을 투과하는 영역과 에너지선(L)을 투과하지 않는 영역을 가지는 네거티브형의 마스크가 이용된다. 에너지선(L)을 조사하기 위한 광원으로서는, 예를 들면 LED 램프, 수은 램프, 메탈 핼라이드(metal halide) 램프, 엑시머 램프, 크세논 램프 등이 이용된다. 일 예에서는, 초고압 수은 램프로부터 자외선이 레지스트막(12)에 조사된다. 이 노광 처리에 의해서, 패턴 마스크(18)의 패턴이 레지스트막(12)에 전사된다.
다음으로, 레지스트막(12)에 전사된 패턴이 현상된다(스텝 ST3：현상 처리).이 스텝에서는, 레지스트막(12)에 현상액(14)을 내뿜음으로써 레지스트막(12)이 현상된다. 종래의 현상 장치로서는, 펌프에 의해 가압한 현상액을 현상액 분사 노즐을 이용하여 분사하는 샤워식의 현상 장치가 일반적으로 알려져 있다. 이러한 샤워식의 현상 장치는, 미세한 패턴의 내부에 현상액(14)이 공급되기 어려워 미세한 패턴을 높은 정밀도로 현상하는 것이 어렵다. 이것에 대해서, 일 실시 형태의 피처리체의 가공 방법에서는, 도 1에 나타내는 현상 장치(100)를 사용하여 레지스트막(12)이 현상된다. 예를 들면, 현상 장치(100)는, 피처리체(10)에 대해서 상대적으로 노즐(2)을 X방향 및 Y방향으로 주사하면서, 링 모양의 분사구(20)를 가지는 노즐(2)로부터 현상액(14)을 압축 공기(15)와 함께 레지스트막(12)에 분사한다. 예를 들면 스텝 ST3에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 노즐 반송 기구(4)를 이용하여 노즐(2)을 좌우 방향(X방향)으로 고속으로 이동시키면서, 피처리체 반송 기구(3)를 이용하여 피처리체(10)를 전후 방향(Y방향)으로 이동시킨다. 이 때, 분사구(20)로부터는, 빈 원추형의 분사 패턴으로 안개 모양의 현상액(14)이 레지스트막(12)에 분사된다. 현상액(14)이 레지스트막(12)에 대해서 분사되는 것에 의해, 레지스트막(12)의 노광 영역 또는 미노광 영역이 선택적으로 제거된다. 그 후, 현상된 레지스트막(12)이 물 세정 및 에어 블로우 처리됨으로써, 도 12에 나타내는 바와 같이, 피처리체(10) 상에 미세하고 또한 균일한 패턴을 가지는 레지스트 패턴(16)이 형성된다.
노광 장치에 의한 레지스트막(12)의 현상 조건은, 레지스트 패턴(16)에 형성되는 패턴의 형상 및 치수에 따라 적절히 설정된다. 예를 들면, 직경 500μm의 도트 형상을 가지는 레지스트 패턴(16)을 형성하는 경우에는, 이하에 나타내는 현상 조건으로 레지스트막(12)이 현상된다.
(현상 조건)
ㆍ현상액：알칼리성 수용액
ㆍ현상액의 온도：40℃
ㆍ노즐의 이동 폭：500mm
ㆍ노즐의 이동 속도：10m/min
ㆍ피처리체의 이동 속도：100mm/min
또, 일 실시 형태에서는, 레지스트막(12)을 경화시키기 위해서, 현상 처리 전에 피처리체(10)를 가열로로 반송하여 가열 처리(프리 베이크(pre bake))를 행해도 괜찮다. 또, 현상 처리 후에 피처리체(10)를 세정 처리함과 아울러, 재가열 처리(포스트 베이크(post bake))를 행해도 괜찮다.
다음으로, 피처리체(10)가 가공된다(스텝 ST4：가공). 예를 들면, 이 가공은, 에칭 가공이다. 예를 들면, 에칭 가공은, 블라스트 가공이다. 예를 들면, 이 블라스트 가공은, 블라스트 처리 장치(80)에 의해서 행해진다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 블라스트 처리 장치(80)는, 블라스트 노즐(82)을 좌우 방향 및 전후 방향으로 주사하면서, 레지스트 패턴(16)을 통해서 피처리체(10)에 대해서 압축 공기와 함께 연마재(84)를 내뿜음으로써, 피처리체(10)의 표면 중 레지스트 패턴(16)의 개구부로부터 노출된 부분을 절삭하여 제거한다. 그 결과, 피처리체(10)에 레지스트 패턴(16)의 패턴이 전사된다.
피처리체(10)의 블라스트 가공 조건은, 피처리체(10)에 형성되는 패턴에 따라 적절히 설정된다. 예를 들면, 상술한 레지스트 패턴(16)을 이용하여 피처리체(10)에 깊이 50μm의 구멍을 형성하는 경우에는, 이하에 나타내는 블라스트 가공 조건으로 피처리체(10)가 가공된다.
(블라스트 가공 조건)
ㆍ블라스트 노즐의 이동 속도：10m/min
ㆍ블라스트 노즐의 분사 내압：0.25MPa
다음으로, 박리 장치(90)에 의해서 피처리체(10)로부터 레지스트 패턴(16)이 박리된다(스텝 ST5). 예를 들면, 도 14에 나타내는 바와 같이, 박리 장치(90)는, 스프레이 노즐(92)로부터 피처리체(10)의 표면에 박리액(94)을 살포함으로써 피처리체(10)의 표면으로부터 레지스트 패턴(16)을 제거한다. 상술한 일련의 공정에 의해서 미세한 패턴이 형성된 피처리체(10)가 제작된다.
이상, 여러 가지의 실시 형태에 관한 노즐(2), 현상 장치(100) 및 피처리체의 가공 방법에 대해 설명해 왔지만, 상술한 실시 형태에 한정되지 않고 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 여러 가지의 변형 형태를 구성할 수 있다.
예를 들면, 상술의 실시 형태에서는, 노즐(2)로부터 현상액(14)을 압축 공기(15)와 함께 분사시키고 있지만, 일 실시 형태에서는 노즐(2)로부터 에칭액을 분사시켜도 괜찮다. 이 경우, 노즐(2)을 구비하는 에칭 장치는, 노즐(2)의 액 공급관(25)에 처리액으로서 에칭액을 공급하고, 기체 공급관(27)에 압축 공기를 공급한다. 이것에 의해, 에칭액 및 압축 공기가 혼합실(S2) 내에서 혼합되고, 링 형상을 가지는 분사구(20)로부터 빈 원추형의 분사 패턴으로 안개 모양의 에칭액이 분사된다. 빈 원추형의 분사 패턴으로 안개 모양의 에칭액을 레지스트 패턴(16)을 통해서 피처리체(10)에 분사함으로써, 피처리체(10)의 개구부의 측벽면에도 구석구석까지 에칭액이 공급되므로, 피처리체(10)를 높은 정밀도로 가공할 수 있다.
또, 도 9에 나타내는 피처리체(10)의 가공 방법의 스텝 ST4에서는, 피처리체(10)를 레지스트 패턴(16)을 통해서 블라스트 가공함으로써 피처리체(10)의 일부를 제거하고 있지만, 일 실시 형태에서는, 웨트 에칭(케미컬 에칭)에 의해, 피처리체(10)의 일부를 제거해도 괜찮다. 웨트 에칭은, 에칭액(약제)을 이용하여 피처리체(10)의 표면을 화학적으로 부식시킴으로써 피처리체(10)를 부분적으로 제거하는 수법이다. 일 실시 형태에서는, 피처리체(10)를 에칭액에 침지(浸漬)시켜도 좋고, 레지스트 패턴(16)을 통해서 에칭액을 피처리체(10)에 분사하여 피처리체(10)의 일부를 제거해도 괜찮다. 에칭액을 피처리체(10)에 분사하는 경우에는, 상술한 노즐(2)로부터 빈 원추형의 분사 패턴으로 에칭액을 피처리체(10)에 분사해도 괜찮다. 링 형상을 가지는 노즐(2)로부터 피처리체(10)에 대해서 에칭액을 분사하는 것에 의해서, 높은 균일성 및 정밀도로 피처리체(10)를 가공할 수 있다.
또, 다른 실시 형태에서는, 스텝 ST4에서 현상 처리된 레지스트 패턴(16)을 이용하여 피처리체(10)를 도금 가공해도 괜찮다. 예를 들면, 피처리체(10) 상에 형성된 레지스트 패턴(16)을 통해서 도금층을 형성함으로써, 피처리체(10) 상에 레지스트 패턴(16)에 형성된 패턴의 형상에 대응하는 메탈 마스크를 형성할 수 있다.
일 예로서, 300mm×300mm인 스텐리스 기판 상에 드라이 필름 레지스트를 붙여 도트 형상을 가지는 레지스트 패턴(16)을 형성함과 아울러, 이 레지스트 패턴(16)을 이용하여 피처리체(10) 상에 메탈 마스크를 형성하는 경우에는, 예를 들면 이하의 라미네이트 조건, 노광 조건 및 현상 조건에 따라서, 레지스트막(12)의 형성, 노광 처리 및 현상 처리가 행해진다.
(라미네이트 조건)
ㆍ테이블의 설정 온도：70℃
ㆍ테이블의 반송 속도：500mm/min
(노광 조건)
ㆍ에너지선：자외선
(현상 조건)
ㆍ현상액：알칼리성 수용액
ㆍ현상액의 온도：60℃
ㆍ노즐의 이동 폭：400mm
ㆍ노즐의 이동 속도：10m/min
ㆍ피처리체의 이동 속도：30mm/min
이 실시 형태에서는, 상술한 조건에 의해서 형성된 레지스트 패턴(16)을 가지는 피처리체(10) 상에 전기 도금법을 이용하여 니켈제의 도금층이 형성된다. 그리고, 박리액(94)을 이용하여 레지스트 패턴(16)을 박리하는 것에 의해서, 메탈 마스크가 형성된다.
이하, 상술한 노즐(2) 및 현상 장치(100)의 효과에 대해서, 실시예 및 비교예에 근거하여 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 및 비교예 1에서는, 피처리체(10) 상에 감광성을 가지는 드라이 필름 레지스트를 형성하고, 포토리소그래피 기술을 이용하여 이 드라이 필름 레지스트를 노광ㆍ현상하는 것에 의해 피처리체(10)의 일부를 덮는 웨트 에칭용의 레지스트 패턴(16)을 형성했다. 피처리체(10) 상에 형성되어야 할 레지스트 패턴(16)의 설계 치수는, 두께 15μm, 선폭 12μm로 했다. 실시예 1에서는, 도 2에 나타내는 노즐(2)로부터 빈 원추형의 분사 패턴으로 안개 모양의 현상액(14)을 드라이 필름 레지스트에 분사함으로써 레지스트 패턴(16)을 형성했다. 한편, 비교예 1에서는, 샤워 노즐로부터 액체 모양의 현상액(14)을 드라이 필름 레지스트에 공급함으로써 레지스트 패턴(16)을 형성했다. 그리고, 실시예 1 및 비교예 1에 의해서 형성된 레지스트 패턴(16)을 전자 현미경(SEM)으로 관찰했다.
도 15의 (a)는, 비교예 1에 의해서 형성된 레지스트 패턴(16)의 SEM 사진이다. 도 15의 (b)는, 실시예 1에 의해서 형성된 레지스트 패턴(16)의 SEM 사진이다. 도 15의 (a)에 나타내는 바와 같이, 비교예 1에 의해서 형성된 레지스트 패턴(16)의 선폭은 드라이 필름 레지스트에 노광된 선폭인 12μm보다도 좁은 것이 확인되었다. 비교예 1에서는, 액체 모양의 현상액(14)이 드라이 필름 레지스트에 스며들어 팽윤함으로써, 레지스트 패턴(16)의 개구부가 축소되었다고 생각된다. 이것에 대해서, 도 15의 (b)에 나타내는 바와 같이, 실시예 1에 의해서 형성된 레지스트 패턴(16)의 선폭은 12μm이며, 높은 정밀도로 레지스트 패턴(16)을 형성할 수 있는 것이 확인되었다.
다음으로, 실시예 2 및 비교예 2에 대해 설명한다. 실시예 2 및 비교예 2에서는, 피처리체(10) 상에 감광성을 가지는 드라이 필름 레지스트를 형성하고, 포토리소그래피 기술을 이용하여 이 드라이 필름 레지스트를 노광ㆍ현상하는 것에 의해 피처리체(10)의 일부를 덮는 샌드 블라스트용의 레지스트 패턴(16)을 형성했다. 피처리체(10) 상에 형성되어야 할 레지스트 패턴(16)의 설계 치수는, 두께 35μm, 선폭 30μm로 했다. 실시예 2에서는, 도 2에 나타내는 노즐(2)로부터 빈 원추형의 분사 패턴으로 안개 모양의 현상액(14)을 드라이 필름 레지스트에 분사함으로써 레지스트 패턴(16)을 형성했다. 한편, 비교예 2에서는, 샤워 노즐로부터 액체 모양의 현상액(14)을 드라이 필름 레지스트에 공급함으로써 레지스트 패턴(16)을 형성했다. 그리고, 실시예 2 및 비교예 2에 의해서 형성된 레지스트 패턴(16)을 전자 현미경(SEM)으로 관찰했다.
도 16의 (a)는, 비교예 2에 의해서 형성된 레지스트 패턴(16)의 SEM 사진이다. 도 16의 (b)는, 실시예 2에 의해서 형성된 레지스트 패턴(16)의 SEM 사진이다. 도 16의 (a)에 나타내는 바와 같이, 비교예 2에 의해서 형성된 레지스트 패턴(16)에서는, 저부 부근에서 개구부의 폭이 축소되어 있는 것이 확인되었다. 이 개구폭의 축소는, 샤워 노즐로부터 공급된 현상액의 일부가 개구부의 저부에 체류하고, 개구부의 측벽면에 현상액(14)이 충분히 공급되지 않았던 것에 기인한다고 생각된다. 이것에 대해서, 도 16의 (b)에 나타내는 바와 같이, 실시예 2에 의해서 형성된 레지스트 패턴(16)에서는 개구부의 측벽면이 높은 수직성을 가지고 있고, 높은 정밀도로 레지스트 패턴(16)이 현상되어 있는 것이 확인되었다.
1 - 처리 용기 2 - 노즐
3 - 피처리체 반송 기구 4 - 노즐 반송 기구
5 - 현상액 공급 장치
6 - 압축 공기 공급 장치(압축 기체 공급 장치)
7 - 회수 장치 10 - 피처리체
12 - 레지스트막 14 - 현상액
15 - 압축 공기(압축 기체) 16 - 레지스트 패턴
20 - 분사구 22 - 케이스
24 - 액공급구 25 - 액 공급관
26 - 기체 공급구 30 - 확산판
32 - 개구 36 - 로드 부재
36s - 경사면 40 - 유체 통로
84 - 연마재 94 - 박리액
100 - 현상 장치 221s, 222s, 223s - 내주면
AX - 중심축선 θ - 각도

Claims (15)

  1. 처리액을 분사하는 노즐로서,
    중심축선을 가지는 통 모양의 케이스를 구비하며,
    상기 케이스는,
    상기 케이스 내에 상기 처리액을 공급하는 액(液)공급구와,
    상기 케이스 내에 압축 기체를 공급하는 기체 공급구와,
    상기 처리액을 상기 압축 기체와 함께 분사하는 분사구를 가지며,
    상기 분사구는 상기 중심축선을 중심으로 하는 링 형상을 가지는 노즐.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 중심축선의 연장 방향에서 상기 액공급구와 상기 분사구와의 사이에 배치된 로드 부재로서, 상기 분사구측을 향함에 따라 직경이 확대되는 경사면을 가지는, 상기 로드 부재를 더 구비하며,
    상기 액공급구로부터 공급된 상기 처리액 및 상기 기체 공급구로부터 공급된 상기 압축 기체를 상기 분사구로 안내하는 유체 통로가 상기 케이스의 내주면과 상기 경사면과의 사이에 형성된 노즐.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 분사구로부터 상기 처리액을 안개 모양으로 하여 분사하도록 구성된 노즐.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리액을 상기 중심축선을 따라서 상기 케이스 내로 안내하는 액 공급관과,
    상기 액 공급관을 흐르는 상기 처리액을 확산시키는 확산판으로, 상기 중심축선을 중심으로 하는 둘레 방향을 따라서 배열된 복수의 개구가 형성된, 상기 확산판을 더 구비하는 노즐.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리액이, 레지스트막을 현상(現像)하는 현상액, 또는, 피처리체를 에칭하는 에칭액인 노즐.
  6. 피처리체 상에 형성된 레지스트막을 현상하는 현상 장치로서,
    처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 배치된 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 노즐과,
    상기 처리 용기 내에서 상기 피처리체를 상기 노즐에 대해서 상대적으로 이동시키는 반송 기구와,
    상기 처리액으로서 현상액을 상기 노즐에 공급하는 현상액 공급 장치와,
    상기 압축 기체를 상기 노즐에 공급하는 압축 기체 공급 장치를 구비하는 현상 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 현상액 공급 장치는, 40℃ 이상으로 가열된 상기 현상액을 상기 노즐에 공급하는 현상 장치.
  8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 처리 용기 내로부터 상기 현상액을 포함하는 기체를 회수하고, 기액(氣液) 분리하는 회수 장치를 더 구비하는 현상 장치.
  9. 피처리체 상에 감광성(感光性)을 가지는 레지스트막을 형성하는 공정과,
    상기 레지스트막을 노광(露光)하는 공정과,
    노광된 상기 레지스트막에 대해서 링 모양의 분사구를 가지는 노즐로부터 압축 기체와 함께 현상액을 분사하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 피처리체의 가공 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 분사구로부터 상기 현상액을 안개 모양으로 하여 분사하는 가공 방법.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 분사구의 중심축선을 따른 방향으로부터 보아 링 모양을 이루고, 또한, 상기 분사구로부터 멀어짐에 따라 지름이 커지는 분사 패턴으로 상기 현상액을 분사하는 가공 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 현상액의 분사 방향이, 상기 중심축선에 대해서 10°이하의 각도로 경사져 있는 가공 방법.
  13. 청구항 9 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레지스트 패턴을 통해서 연마재를 상기 피처리체에 분사하여, 상기 피처리체의 일부를 제거하는 공정을 더 포함하는 가공 방법.
  14. 청구항 9 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐로부터 상기 레지스트 패턴을 통해서 에칭액을 상기 피처리체에 분사하여, 상기 피처리체의 일부를 제거하는 공정을 더 포함하는 가공 방법.
  15. 청구항 9 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레지스트 패턴에 박리액을 공급하여, 상기 피처리체로부터 상기 레지스트 패턴을 제거하는 공정을 더 포함하는 가공 방법.
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