JP3526266B2 - フォトレジスト現像ノズル、フォトレジスト現像装置、およびフォトレジスト現像方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フォトレジスト現
像ノズル、フォトレジスト現像装置、およびフォトレジ
スト現像方法に関し、具体的には、集積回路の製造にお
けるリソグラフィ工程で使用されるフォトレジスト現像
ノズル、フォトレジスト現像装置、およびフォトレジス
ト現像方法に関する。

【０００２】本発明は、特に大口径ウェハーを用いた集
積回路の製造において好適に使用されるフォトレジスト
現像ノズル、フォトレジスト現像装置、およびフォトレ
ジスト現像方法に関する。

【０００３】

【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩ、およびＵＬＳＩなどの集
積回路は、一般にフォトリソグラフィにより製造され
る。

【０００４】前記フォトリソグラフィにおける現像工程
で従来使用されてきたフォトレジスト現像装置の一例を
図１４に示す。

【０００５】図１４に示すように、従来のフォトレジス
ト現像装置は、一般に、下方に現像液を吐出し、現像し
ようとするウェハーＷの表面に液盛りするフォトレジス
ト現像ノズルＡと、フォトレジスト現像ノズルＡの下方
に、フォトレジスト現像ノズルＡに向かい合うように配
設され、ウェハーＷを載置して回転させるターンテーブ
ルＢと、ウェハーＷ上に液盛りされた現像液が周囲に飛
散するのを防止する現像カップ部Ｃとを備える。

【０００６】フォトレジスト現像ノズルＡは、水平に配
設され、内部が空洞状に形成された円柱状または角柱状
のノズル本体Ａ２と、ノズル本体Ａ２の側面におけるタ
ーンテーブルＢに面する部分に、長手方向に沿って多数
形成され、現像液を下方に吐出する現像液吐出部Ａ４
と、ノズル本体Ａ２の略中央部に設けられ、ノズル本体
Ａ２内部に現像液を供給する現像液供給管Ａ６と、ノズ
ル本体Ａ２を、図１４において矢印ｂおよびｃで示すよ
うに水平方向および上下方向に移動させるとともに、現
像時においてターンテーブルＢに載置されたウェハーＷ
の直上における所定の位置に保持するノズル移動駆動部
Ａ８とを備える。ノズル本体Ａ２は、ウェハーＷの直径
とほぼ同一の長さを有している。

【０００７】前記フォトレジスト現像装置は、さらに、
現像後のウェハーＷに洗浄水を吐出してウェハーＷを濯
ぐリンスノズルＤが設けられている。リンスノズルＤ
は、現像中においては、フォトレジスト現像ノズルＡな
どの動きの邪魔にならないように、フォトレジスト現像
ノズルＡおよびウェハーＷなどから退避した位置に保持
され、ウェハーＷを濯ぐときに、ウェハーＷ上に移動す
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記フォトレジスト現
像装置においては、フォトレジスト現像ノズルＡにおけ
る現像液吐出量を、現像液供給管Ａ６における現像液の
供給圧によって制御しているので、ノズル本体Ａ２の全
長に亘って現像液の吐出量および吐出圧を高精度に制御
することは困難であった。

【０００９】また、現像液供給管Ａ６から供給される現
像液の温度は、通常、前記ウェハーが現像されるクリー
ンルーム内の温度よりも低いので、現像液は、ノズル本
体Ａ２の中央部から端部に向かうに従って温度が上昇す
る。したがって、ノズル本体Ａ２の端部における現像液
吐出部Ａ４から吐出される現像液の温度は、ノズル本体
Ａ２の中央部における現像液吐出部Ａ４から吐出される
現像液の温度よりも高くなる傾向があった。

【００１０】現像液の温度が高くなると、フォトレジス
トがより溶け易くなるから、レジストパターン寸法が小
さくなる。例えば、フォトレジストとして和光純薬工業
（株）製のＷＫＲ−ＰＴ−２を用い、現像液としてテト
ラメチルアンモニウムハイドロオキサイド３．８％水溶
液を用いた場合において、現像液の液温が２２℃のとき
にレジストパターンの幅が０．３μｍになる露光条件で
露光し、現像液の液温を２４℃に代えて現像を行うと、
レジストパターンの幅が０．２７〜０．２８μｍ程度に
細くなった。

【００１１】近年、集積回路の高集積化に伴い、０．１
５μｍのデザインルールで集積回路が作製されるように
なってきたので、ウェハーの中心部と周縁部との間にお
いて、レジストパターンの幅などのむらが少ないことが
益々強く求められている。

【００１２】それにもかかわらず、ウェハーの直径が８
インチから１２インチに拡大したのに伴い、ノズル本体
Ａ２も長さの長いものを使用する必要があり、ノズル本
体の中央部と端部との間の現像液の温度差が大きくなっ
てきた。

【００１３】したがって、前述のウェハー直径の拡大に
伴い、ウェハーの中央部ではレジストパターンが太くな
り、ウェハーの周縁部ではレジストパターンの幅が細く
なるなど、ウェハーの中心部と周縁部とで現像後のレジ
ストパターンの幅にむらが生じるという問題が著しくな
ってきた。

【００１４】現像液をはじき易いフォトレジストが塗布
されたウェハー上には、現像液がフォトレジストではじ
かれて液盛りされない箇所が生じ易いので、現像液がフ
ォトレジストではじかれやすい箇所においては、現像液
を多く吐出する必要がある。そして、従来のフォトレジ
スト現像装置においては、前述のように現像液の吐出量
を現像液吐出部毎に独立して制御できないので、液盛り
されない箇所が生じないようにするには、現像液供給管
からの現像液の供給量を増大させる必要があった。

【００１５】しかし、現像液供給管からの現像液の供給
量を増大させると、現像液がフォトレジストではじかれ
ない箇所にも多量の現像液が吐出されるので、現像液の
無駄が多くなるという問題があった。

【００１６】本発明は、直径の大きなウェハーにおいて
も、均一な現像が行なえ、現像液の無駄が少ないフォト
レジスト現像ノズル、フォトレジスト現像装置、および
フォトレジスト現像方法を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本願発明は、現像液が内
部を流通するノズル本体と、前記ノズル本体に現像液を
供給する現像液供給管路と、前記ノズル本体に設けら
れ、前記現像液供給管路から供給された現像液を、ウェ
ハーに向かって吐出する現像液吐出部と、前記ノズル本
体の内部において現像液を攪拌する現像液攪拌手段とを
有してなり、前記現像液攪拌手段は、前記ノズル本体内
部に収容された磁性球である攪拌球と、前記ノズル本体
の外側に設けられ、前記攪拌球を前記ノズル本体内部に
おいて遊動させる電磁石とを備えることを特徴とするフ
ォトレジスト現像ノズルに関する。

【００１８】前記フォトレジスト現像ノズルにおいて
は、前記小室毎に現像液が供給されるから、前記小室毎
に現像液の供給量および温度を調節でき、前記フォトレ
ジスト現像ノズルから吐出される現像液の吐出量および
温度を均一化できるから、大直径のウェハーを現像する
場合においても、現像液の供給量および温度のむらに起
因する現像むらが防止できる。

【００１９】また、本願発明は、ウェハーを水平方向に
移動させるウェハー移動工程と、ノズル本体の内部で前
記現像液を攪拌する現像液攪拌工程と、前記攪拌された
現像液を、前記ウェハーの移動経路であるウェハー搬送
面の上方に固定され、前記ノズル本体に連通するととも
に前記ウェハーに向かって現像液を吐出する複数の現像
液吐出流路から前記ウェハーに現像液を吐出する現像液
吐出工程とを有し、前記現像液吐出工程においては、下
方に前記ウェハーが位置する所定数の前記現像液吐出流
路から現像液を吐出させるフォトレジスト現像方法であ
って、前記フォトレジスト現像ノズルと、ウェハーを所
定の位置に保持するウェハー保持手段と、前記ウェハー
保持手段によって保持されたウェハーに対して平行に前
記フォトレジスト現像ノズルを移動させるノズル移動駆
動部とを備えるフォトレジスト現像装置を用いることを
特徴とするフォトレジスト現像方法に関する。

【００２０】前記フォトレジスト現像方法によれば、ウ
ェハーの外側に吐出される現像液の量を大幅に減らせる
から、現像液の消費量を節減できる。

【００２１】本願発明は、更に、ウェハーの表面の温度
を測定する表面温度測定工程と、ノズル本体の内部で前
記現像液を攪拌する現像液攪拌工程と、前記攪拌された
現像液を、前記ノズル本体に連通する複数の現像液吐出
流路から前記ウェハーの表面に現像液を吐出する現像液
吐出工程とを有し、前記現像液吐出工程では、前記ウェ
ハーの表面のうち、前記表面温度測定工程で測定された
温度が低かった部分への現像液の吐出量が、前記表面温
度測定工程で測定された温度が高かった部分への現像液
の吐出量よりも多くなるように、前記現像液吐出流路毎
に現像液の吐出量を制御するフォトレジスト現像方法で
あって、前記フォトレジスト現像ノズルに加えて、ウェ
ハーを所定の位置に保持するウェハー保持手段と、前記
ウェハー保持手段によって保持されたウェハーに対して
平行に前記フォトレジスト現像ノズルを移動させるノズ
ル移動駆動部とを備えるか、または現像時において、現
像しようとするウェハーを保持しつつ前記ウェハーの軸
線の回りに回転させるターンテーブルと、前記ターンテ
ーブル状で回転するウェハーの上方における所定の位置
に前記フォトレジスト現像ノズルを保持するフォトレジ
スト現像ノズル保持手段とを備えるフォトレジスト現像
装置を用いることを特徴とするフォトレジスト現像方法
に関する。

【００２２】これらのフォトレジスト現像方法によれ
ば、前記ウェハー表面の現像液との親和性または温度の
むらに起因する現像むらを無くすることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】１．第１実施形態 本発明に係るフォトレジスト現像装置の一例を図１に示
し、前記フォトレジスト現像装置を上方からみたところ
を図２に示す。

【００２４】図１および図２に示すように、第１実施形
態に係るフォトレジスト現像装置１００は、下方に現像
液を吐出し、現像しようとするウェハーＷの表面に液盛
りするフォトレジスト現像ノズル２と、現像時に、ウェ
ハーＷをフォトレジスト現像ノズル２の下方においてフ
ォトレジスト現像ノズル２に向かい合うように保持する
ウェハーチャック４と、ウェハーチャック４を内部に収
容し、ウェハーＷ上に液盛りされた現像液が周囲に飛散
するのを防止する現像カップ部６とを備える。

【００２５】フォトレジスト現像ノズル２は、図１およ
び図２に示すように、水平に配設され、内部が空洞の柱
状体であるノズル本体８と、ノズル本体８を、図１に示
すように水平に保持するノズル移動駆動部１２とを備え
る。

【００２６】ノズル本体８は、図１および図２に示すよ
うに角柱状であってもよく、円柱状であってもよい。そ
して、ウェハーＷの直径とほぼ同一の長さを有し、内部
が、長手方向に沿って５個の小室８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８
Ｄ、および８Ｅに等分されている。ノズル本体８内部に
形成される小室の数は２個以上であればよく、好ましく
は３個以上であるが、前記小室の数が多い程、ウェハー
Ｗの表面状態および表面温度のむらに応じた現像液の吐
出が可能である。また、前記小室は、全てが必ずしも同
じ大きさでなくてもよい。尚、図１においては、小室８
Ａ、８Ｂについてのみ断面を示す。

【００２７】小室８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、および８Ｅ
のそれぞれ下面、即ち現像時においてウェハーＷに向か
い合う面には、図１および図２に示すように、現像液を
下方に吐出する短円筒状の現像液吐出部１０が、ノズル
本体８の長手方向に沿って一列に５個づつ形成されてい
る。但し、現像液吐出部１０の列数は１列には限定され
ず、また、１列当たりの個数も５個には限定されない。

【００２８】また、小室８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、およ
び８Ｅには、現像液を供給する開閉可能な現像液供給配
管１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、および１４Ｅがそ
れぞれ設けられている。現像液供給配管１４Ａ、１４
Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、および１４Ｅには、それぞれ開閉
弁１６Ａ、１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，および１６Ｅが設
けられている。開閉弁１６Ａ、１６Ｂ，１６Ｃ，１６
Ｄ，および１６Ｅとしては、電磁弁、および空気圧で開
閉する所謂エアオペバルブなどが使用できる。更に、現
像液供給配管１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、および
１４Ｅには、開閉弁１６Ａ、１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，
および１６Ｅに代えて流量調整弁を設けてもよい。

【００２９】ノズル移動駆動部１２は、逆Ｌ字型の腕状
部材であり、垂直方向に延在する垂直腕１２Ａと、垂直
腕１２Ａの上端部から水平に延在する水平腕１２Ｂとを
有する。ノズル移動駆動部１２は、ノズル本体８を、現
像時以外は、現像カップ部６から退避した位置に保持
し、現像時においては、ウェハーＷの上方において、ウ
ェハーＷに対して平行に保持し、しかも図２において矢
印で示すように、ノズル本体８の長手方向とは直角の方
向に沿って水平に移動させる。

【００３０】ウェハーチャック４としては、たとえば、
表面に負圧を生じさせてウェハーＷを吸着、保持する真
空チャックなどが挙げられる。

【００３１】フォトレジスト現像装置１００には、さら
に、現像後のウェハーＷに洗浄水を吐出してウェハーＷ
を濯ぐリンスノズル（図示せず。）が設けられている。
リンスノズルは、現像中においては、フォトレジスト現
像ノズル２などの動きの邪魔にならないように、現像カ
ップ部６から退避した位置に保持され、ウェハーＷを濯
ぐときに、ウェハーＷ上に移動する。

【００３２】フォトレジスト現像装置１００を用いてリ
ソグラフィ工程における現像を行なう手順の一例につい
て図３〜図５を用いて説明する。図３〜図５は、何れ
も、フォトレジスト現像装置１００におけるフォトレジ
スト現像ノズル２およびウェハーＷを上方から見たとこ
ろを示す。

【００３３】フォトレジスト現像ノズル２が、ウェハー
Ｗの一方の周縁部上に位置しているときのフォトレジス
ト現像ノズル２とウェハーＷとの位置関係を図３に示
し、ウェハーＷの中央部に位置したときのフォトレジス
ト現像ノズル２とウェハーＷとの位置関係を図４に示
す。そして、フォトレジスト現像ノズル２が、ウェハー
Ｗにおける前記中央部を挟んで反対側の周縁部に位置し
たときのフォトレジスト現像ノズル２とウェハーＷとの
位置関係を図５に示す。

【００３４】フォトレジスト現像ノズル２は、図３に示
すように、ウェハーＷの一方の周縁部上において、ウェ
ハーＷのフォトレジストを塗布した面に対して平行に保
持される。そして、図３〜図５において矢印Ａで示すよ
うに、前記位置から、ウェハーＷの前記面に対して平行
に、しかもノズル本体８の長手方向に対して直角な方向
に沿ってウェハーＷの中心部に向かって移動する。

【００３５】フォトレジスト現像ノズルが図３に示す位
置にあるときには、ウェハーＷは、ノズル本体８の中央
部に位置する小室８Ｃの下方のみを通過するから、開閉
弁１６Ａ〜１６Ｅのうち、開閉弁１６Ｃのみを開放し、
小室８Ｃのみに現像液を供給する。

【００３６】フォトレジスト現像ノズルが矢印Ａの方向
に沿って、図３に示す位置からウェハーＷの中央部寄り
に移動すると、ウェハーＷは、小室８Ｃの下方だけでな
く、小室８Ｃに隣り合う小室８Ｂおよび８Ｄの下方も通
過するから、開閉板１６Ｂ〜１６Ｄを開放して小室８Ｂ
〜８Ｄに現像液を供給する。

【００３７】フォトレジスト現像ノズルが図４に示すよ
うに、ウェハーＷの中央部を通過するときには、ウェハ
ーＷは、小室８Ａ〜８Ｅの全ての下方を通過するから、
開閉板１６Ａ〜１６Ｅを開放して小室８Ａ〜８Ｅの全て
に現像液を供給する。

【００３８】フォトレジスト現像ノズルが、図４に示す
位置から、更に矢印Ａの方向に移動して反対側の周縁部
近傍に移動したときには、ウェハーＷは、小室８Ｂ〜８
Ｄの下方のみを通過するから、開閉板１６Ａと１６Ｅと
を閉止して小室８Ｃ〜８Ｄのみに現像液を供給する。

【００３９】フォトレジスト現像ノズルが更に矢印Ａの
方向に沿って図５に示す位置まで移動したときは、ウェ
ハーＷは、ノズル本体８の中央部に位置する小室８Ｃの
下方のみを通過するから、開閉弁１６Ａ、１６Ｂ、１６
Ｃ、および１６Ｄを閉止し、小室８Ｃのみに現像液を供
給する。

【００４０】このように、フォトレジスト現像装置１０
０においては、開閉弁１６Ａ〜１６Ｅを開閉することに
より、小室８Ａ〜８Ｅ毎に現像液の吐出の有無、吐出
量、および吐出圧力を設定でき、言い替えれば、ノズル
本体８の長手方向に沿って現像液の吐出の有無、吐出
量、および吐出圧力を制御できる。したがって、前記制
御を適切に行なうことによってウェハーＷ上にのみ現像
液を吐出することができるから、ウェハーＷの外側に吐
出される現像液の量を大幅に減らすことができ、現像液
の無駄が極めて少ない。

【００４１】また、小室８Ａ〜８Ｅは、長さが、ノズル
本体８の略１／５と、ノズル本体８よりも遥かに長さが
短く、更に、現像液供給管路１４Ａ〜１４Ｅによって小
室８Ａ〜８Ｅにそれぞれ現像液が供給されるから、ノズ
ル本体８の長さが長くなった場合においても、現像液吐
出部１０毎の現像液の温度むらは殆ど生じない。

【００４２】２．第２実施形態 本発明に係るフォトレジスト現像装置の別の例を図６に
示す。図６において、図１〜図５と同一の符号は、特に
断らない限り、前記符号が図１〜図５において示す要素
と同じ要素を示す。

【００４３】図６に示すように、第２実施形態に係るフ
ォトレジスト現像装置１０２には、図１および図２に示
すフォトレジスト現像装置におけるウェハーチャック４
に代え、フォトレジスト現像ノズル２の下方においてノ
ズル本体８に向かい合うようにウェハーＷを保持して回
転させるターンテーブル１８が設けられている。

【００４４】ターンテーブル１８は、現像カップ部６内
部に収容され、ウェハーＷを保持する円盤状のウェハー
チャック１８Ａと、ウェハーチャック１８Ａの下面の中
心部から現像カップ部６の底面を貫通して下方に延在す
る回転軸１８Ｂとを有している。現像カップ部６の底面
には、ターンテーブル１８の回転軸１８Ｂを回転可能に
保持する軸受け６Ａが設けられている。図６において、
矢印ａは、回転軸１８Ｂが回転する方向を示す。

【００４５】フォトレジスト現像ノズル２において、ノ
ズル本体８は、フォトレジスト現像ノズル保持腕２０に
より水平に保持されている。フォトレジスト現像ノズル
保持腕２０は、逆Ｌ字型に形成された腕状部材であり、
ノズル本体８を、現像時以外は、現像カップ部６から退
避した位置に保持し、現像時においては、図６に示すよ
うにウェハーＷの上方において、ウェハーＷに対して平
行に保持する。

【００４６】フォトレジスト現像装置１０２は、図６に
示すように、図１および図２に示すフォトレジスト現像
装置１００と同様のノズル本体８を有している。

【００４７】フォトレジスト現像装置１０２において
は、図１および図２に示すフォトレジスト現像装置１０
０と同様、小室８Ａ〜８Ｅ毎に現像液の供給の有無、供
給量、および供給圧力を制御できる。したがって、たと
えばウェハーＷの表面における中央部が、現像液をはじ
き易い場合には、ノズル本体８の中央部に位置する小室
８Ｃからの現像液の吐出量を増やし、それ以外の小室８
Ａ、８Ｂ、８Ｄ、および８Ｅからの現像液の吐出量を減
らすことにより、ウェハーＷの表面において均一に現像
を行なうことができる。

【００４８】また、ウェハーＷ表面の温度が均一でない
場合においても、小室８Ａ〜８Ｅ毎に液温の異なる現像
液を供給することにより、ウェハーＷの表面に形成され
るレジストパターン寸法を均一にすることができる。た
とえば、ウェハーＷの中心部の温度が高い場合には、ウ
ェハーＷの中央部上に位置する小室８Ｃに液温の低い現
像液を供給し、小室８Ａ〜８Ｅの内、小室８Ｃ以外の小
室に液温の高い現像液を供給することにより、ウェハー
Ｗを均一に現像することができる。

【００４９】３．第３実施形態 図１および図２に示すフォトレジスト現像装置におい
て、ノズル本体における各小室の内部に、現像液の液温
を調節する温度調節手段を設けた例を図７に示す。図７
において、図１〜図５と同一の符号は、特に断らない限
り、前記符号が図１〜図５において示す要素と同じ要素
を示す。

【００５０】図７に示すように、第３実施形態に係るフ
ォトレジスト現像装置１０４においては、小室８Ａ〜８
Ｅのそれぞれに、温度調節手段として、所定の温度に調
節された温調水が流通する蛇管である温調水流通管路２
２Ａ〜２２Ｅが設けられている。なお、図７において
は、温調水流通管路２２Ｃ〜２２Ｅにおける小室８Ｃ〜
８Ｅ内部の部分は省略されている。温調水流通管路２２
Ａ〜２２Ｅには、水以外の熱媒体を流通させてもよい。

【００５１】フォトレジスト現像装置１０４は、前記各
点を除いて図１および図２に示すフォトレジスト現像装
置１００と同様の構成を有している。

【００５２】そして、図１および図２に示すフォトレジ
スト現像装置１００と同様に、フォトレジスト現像ノズ
ル２を、ウェハーＷの表面に対して平行に、しかもノズ
ル本体８の長手方向に対して直角の方向に移動させつ
つ、ウェハーＷの表面に現像液を吐出する。そして、図
３〜図５に示すように、ノズル本体８における小室８Ａ
〜８Ｅのうち、ウェハーＷが下方を通過する小室にのみ
現像液を供給することにより、現像液がウェハーＷの外
側に吐出されることによる現像液の損失を最小限に抑え
ることができる。

【００５３】フォトレジスト現像装置１０４において
は、温調水流通管路２２Ａ〜２２Ｅ内部を流通する温調
水の温度を制御することにより、小室８Ａ〜８Ｅのそれ
ぞれにおける現像液吐出部１０から吐出される現像液の
温度を、小室８Ａ〜８Ｅ毎に独立に制御できる。

【００５４】ここで、リソグラフィ法による現像におい
ては、前述のように現像液の液温が１〜２℃変化して
も、レジストパターン寸法は大きく変化する。また、ウ
ェハーＷの面積が大きくなると、ウェハーＷの面内温度
分布の不均一さも大きくなる。

【００５５】しかし、フォトレジスト現像装置１０４に
おいては、前述のように、現像液の吐出量および吐出圧
だけでなく、吐出される現像液の温度も小室８Ａ〜８Ｅ
毎に独立に制御できる。したがって、小室８Ａ〜８Ｅの
うち、ウェハーＷにおける温度の低い部分に現像液を吐
出する小室においては、温調水の温度を高くして温度の
高い現像液が吐出されるようにし、それ以外の小室にお
いては、温調水の温度を低くして温度の低い現像液が吐
出されるように温調水のの温度を制御できる。ここで、
前述のように、現像液の温度が高くなるとフォトレジス
トが溶け易くなるから、ウェハーＷの温度の低い部分に
おいてはフォトレジストの溶解速度が速くなり、ウェハ
ーＷの温度の高い部分においてはフォトレジストの溶解
速度が遅くなる。これにより、ウェハーＷ全体として均
一に現像を進行させることができる。

【００５６】例えば、ウェハーＷの中央部が周縁部より
も温度が高い場合において、ウェハーＷ全体に同一の液
温の現像液を吐出すると、ウェハーＷの中央部の方が周
縁部よりも現像が進行するから、中央部のレジストパタ
ーン寸法が周縁部よりも細くなる。

【００５７】これに対してフォトレジスト現像装置１０
４においては、ノズル本体８の中央部に位置する小室８
Ｃの下方をウェハーＷの中央部が通過するときに、小室
８Ｃの温調水流通管路２２Ｃを流通する温調水の温度を
下げて小室８Ｃ内の現像液を冷却し、ウェハーＷの中央
部が小室８Ｃの下方を通過したら前記温調水の温度を上
げて元に戻すことにより、ウェハーＷの中央部において
現像が過剰に進行することを防止できる。これにより、
ウェハーＷの中央部と周縁部とでレジストパターン寸法
に差が生じることを防止し、ウェハーＷを均一に現像す
ることができる。

【００５８】４．第４実施形態 本発明に係るフォトレジスト現像装置のうち、ノズル本
体に現像液攪拌手段を設けた例を図８に示す。図８にお
いて、図６と同一の符号は、前記符号が図６において示
す要素と同一の要素を示す。

【００５９】図８に示すように、第４実施形態に係るフ
ォトレジスト現像装置１０６においては、フォトレジス
ト現像ノズル２は、内部が空洞状に形成され、ウェハー
Ｗの直径とほぼ同一の長さを有する角柱状のノズル本体
２４と、ノズル本体２４の略中央部に設けられ、ノズル
本体２４内部に現像液を供給する現像液供給管２６と、
現像時において、ノズル本体２４を、ターンテーブル１
８上に保持されたウェハーＷから所定の距離を隔てて水
平に保持するフォトレジスト現像ノズル保持腕２０とを
備える。なお、ノズル本体２４は円柱状であってもよ
い。

【００６０】ノズル本体２４におけるターンテーブル１
８に向かう面、言い替えれば図８における下面には、現
像液をウェハーＷ上に吐出して液盛りする現像液吐出部
１０が、ノズル本体２４の長手方向に沿って多数配設さ
れている。

【００６１】ノズル本体２４の内部には、現像液吐出部
１０の孔径よりも大きな粒径を有する攪拌球２８が多数
収容されている。攪拌球２８としては、普通鋼、および
フェライトなどの強磁性体からなる球体などが挙げられ
る。攪拌球２８の直径は３〜５ｍｍ程度が好ましく、表
面は、弗素樹脂などでコーティングすることが好まし
い。

【００６２】ノズル本体２４における上面、即ち現像液
吐出部１０が配設された側とは反対側の面には、電磁石
３０がノズル本体２４の長手方向に沿って１列に配置さ
れている。電磁石３０は、鉄心がノズル本体２４におけ
る上面に対して垂直に配置されている。電磁石３０に
は、直流が断続的に印加されるか、または脈流か交流が
印加される。

【００６３】電磁石３０に断続的に直流を印加するか、
または脈流、交流を印加した状態を図９に示す。ノズル
本体２４の内部には電磁石３０により、垂直方向の断続
する磁界が形成されるから、攪拌球２８は、図９に示す
ように、ノズル本体２４内部において、電磁石３０に吸
着されて上昇したり、電磁石３０からの電磁力が消失し
て下降したりする。

【００６４】したがって、現像液供給管２６からノズル
本体２４内部に現像液を供給しつつ、電磁石３０に脈流
または交流を印加すると、前記現像液は、ノズル本体２
４内部において上下方向に攪拌される。これにより、ノ
ズル本体内部における現像液の液温および組成のばらつ
きが無くなり、全ての現像液吐出部１０から同一の液温
および組成の現像液が吐出されるから、長さの長いノズ
ル本体２４を使用して直径の大きなウェハーＷを現像す
る場合においても、現像液の液温および組成のばらつき
に起因する現像むらを防止できる。

【００６５】５．第５実施形態 ノズル本体に現像液攪拌手段を設けたフォトレジスト現
像装置の別の例を図１０に示す。図１０において図８お
よび図９と同一の符号は、前記符号が図８および図９に
おいて示す要素と同一の要素を示す。

【００６６】図１０に示すように、第５実施形態に係る
フォトレジスト現像装置１０８は攪拌球および電磁石を
有さず、代わりにノズル本体２４の上面の一部が板状の
電歪素子３２で形成されている。

【００６７】電歪素子３２は、図１０において二点鎖線
で示すように、交流電流を印加することにより、厚み方
向に振動し、換言すれば、ノズル本体２４の現像液吐出
部１０が設けられた側の面、即ち下面に向かう方向およ
び前記下面から遠ざかる方向に振動する。

【００６８】したがって、フォトレジスト現像装置１０
８において、現像液供給管２６からノズル本体２４内部
に現像液を供給しつつ、電歪素子３２に交流を印加する
と、図８および図９に示すフォトレジスト現像装置１０
４と同様に、前記現像液がノズル本体２４内部において
上下方向に攪拌される。これにより、ノズル本体内部に
おける現像液の液温および組成のばらつきが無くなり、
ノズル本体２４の長さが長い場合においても現像液の液
温および組成のばらつきに起因するウェハーＷ上の現像
むらを防止できる。

【００６９】さらに、フォトレジスト現像装置１０８
は、図８および図９に示すフォトレジスト現像装置１０
４に比較して構成が単純であり、また、フォトレジスト
現像装置１０４とは異なり、ノズル本体の内壁に攪拌球
のような硬質の球体が当たることがない故に、より静粛
であるという特長を有する。

【００７０】６．第６実施形態 ノズル本体に現像液攪拌手段を設けたフォトレジスト現
像装置の更に別の例を図１１に示す。図１１において、
図８および図９と同一の符号は、前記符号が図８および
図９において示す要素と同一の要素を示す。

【００７１】図１１に示すように、第６実施形態に係る
フォトレジスト現像装置１１０においては、ノズル本体
２４の上面には、現像液供給管２６を挟んで１対の現像
液流形成ポンプ３４が配置されている。ノズル本体２４
の両端部と現像液流形成ポンプ３４の吸入口とは、現像
液吸入管路３６により接続され、現像液流形成ポンプ３
４の吐出口とノズル本体２４の中央部、即ち現像液供給
管２６の近傍部分とは、現像液導出管路３８により接続
されている。

【００７２】現像液流形成ポンプ３４としては、通常の
遠心ポンプが使用できる。

【００７３】フォトレジスト現像装置１１０において、
現像液供給管２６からの現像液でノズル本体２４内部が
満たされた状態で現像液流形成ポンプ３４を駆動する
と、ノズル本体２４内部の現像液は、ノズル本体２４の
端部近傍において現像液吸入管路３６を通して現像液流
形成ポンプ３４の吸入口に吸引され、現像液流形成ポン
プ３４の吐出口から現像液導出管路３８を通してノズル
本体２４の中央部に吐出される。

【００７４】したがって、ノズル本体２４の内部には、
図１１において矢印ｄで示すように、中央部から端部に
向かう現像液の流れが形成されるから、ノズル本体２４
の内部において、現像液の温度および組成が均一化す
る。

【００７５】故に、フォトレジスト現像ノズル２から吐
出される現像液の温度および組成のむらに起因するウェ
ハーＷの現像むらが解消される。

【００７６】７．第７実施形態 第６実施形態に係るフォトレジスト現像装置において、
ノズル本体２４の内壁面に攪拌羽根を設けた例を図１２
に示す。図１２において、図１１と同一の符号は、前記
符号が図１１において示す要素と同一の要素を示す。

【００７７】図１２に示すように、第７実施形態に係る
フォトレジスト現像装置１１２においては、ノズル本体
２４の内壁における現像液吸入管路３６と現像液導出管
路３８との開口部の間の部分には、それぞれ１対の旋回
流形成羽根４０が立設されている。

【００７８】攪拌羽根４０は、何れもノズル本体２４の
中央部から端部に向かう方向に沿って時計回りの流れが
形成されるように立設されている。

【００７９】ノズル本体２４の内部においては、現像液
流形成ポンプ３４により形成された現像液の流れｄは、
旋回流形成羽根４０により、時計回りに旋回しようとす
る力を受け、旋回流を形成する。

【００８０】したがって、ノズル本体２４の内部におい
ては、現像液が更によく攪拌されるから、フォトレジス
ト現像ノズル２から吐出される現像液の温度および組成
のむらに起因するウェハーＷの現像むらが一層効果的に
防止される。

【００８１】８．第８実施形態 ノズル本体に現像液攪拌手段を設けたフォトレジスト現
像装置の更に別の例を図１３に示す。図１３において、
図８および図９と同一の符号は、前記符号が図８および
図９において示す要素と同一の要素を示す。

【００８２】図１３に示すように、第８実施形態に係る
フォトレジスト現像装置１１４においては、ノズル本体
２４の内部に一対の攪拌プロペラ４２が設けられてい
る。

【００８３】攪拌プロペラ４２は、それぞれ、ノズル本
体２４における端面から中央部に向かって延在し、前記
端面に回転可能に設けられた回転軸４４に固定されてい
る。回転軸４４は、モータ４６により回転する。

【００８４】フォトレジスト現像装置１１４において
は、モータ４６により、攪拌プロペラ４２を回転させる
と、回転する攪拌プロペラ４２により、現像液供給管２
６から供給された現像液が、ノズル本体２４内部におい
て攪拌され、旋回流が形成される。前記旋回流により、
現像液の液温および組成が均一化される。したがって、
フォトレジスト現像ノズル２から吐出される現像液の温
度および組成のむらに起因するウェハーＷの現像むらが
効果的に防止される。

【００８５】しかも、攪拌プロペラ４２の回転速度を変
化させることにより、ノズル本体２４内部の旋回流の強
さを変更できるから、現像液供給管２６から供給される
現像液の液温および組成などに応じて前記旋回流の強さ
を調節できる。

【００８６】たとえば、ウェハーＷの直径が大きく、ノ
ズル本体２４の長さが長い場合、およびフォトレジスト
現像装置１１４の設置されたクリーンルーム内の温度に
比較して現像液の温度が著しく低かったり高かったりす
る場合には、攪拌プロペラ４２の回転速度を増加させて
前記旋回流をより強くしてフォトレジスト現像ノズル２
から吐出される現像液の温度および組成のむらを解消す
ることができる。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
直径の大きなウェハーにおいても、均一な現像が行なえ
るフォトレジスト現像ノズル、フォトレジスト現像装
置、およびフォトレジスト現像方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係るフォトレジスト現像装置
の一例につき、構成を示す概略断面図である。

【図２】図２は、図１に示すフォトレジスト現像装置を
上方から見たところを示す平面図である。

【図３】図３は、図１に示すフォトレジスト現像装置に
おいて、フォトレジスト現像ノズルが、ウェハーＷの一
方の周縁部上に位置しているときの前記フォトレジスト
現像ノズルとウェハーとの位置関係を示す平面図であ
る。

【図４】図４は、図１に示すフォトレジスト現像装置に
おいて、フォトレジスト現像ノズルが、ウェハーＷの中
央部に位置しているときの前記フォトレジスト現像ノズ
ルとウェハーとの位置関係を示す平面図である。

【図５】図５は、図１に示すフォトレジスト現像装置に
おいて、フォトレジスト現像ノズルが、ウェハーＷの他
方の周縁部上に位置しているときの前記フォトレジスト
現像ノズルとウェハーとの位置関係を示す平面図であ
る。

【図６】図６は、本発明に係るフォトレジスト現像装置
の別の例につき、構成を示す概略断面図である。

【図７】図７は、図１および図２に示すフォトレジスト
現像装置の備えるノズル本体における各小室の内部に、
現像液の液温を調節する温度調節手段を付加した例を示
す概略断面図である。

【図８】図８は、本発明に係るフォトレジスト現像装置
のうち、現像液攪拌手段としてノズル本体内部に収容さ
れた攪拌球とノズル本体の上面に設けられた電磁石とを
有する例を示す概略断面図である。

【図９】図９は、図８に示すフォトレジスト現像装置の
備える電磁石に直流を断続的に印加するか、または脈
流、交流を印加したときの、ノズル本体内の攪拌球の動
きを示す概略断面図である。

【図１０】図１０は、本発明に係るフォトレジスト現像
装置のうち、ノズル本体に現像液攪拌手段として電歪素
子を設けた例につき、構成を示す概略断面図である。

【図１１】図１１は、本発明に係るフォトレジスト現像
装置のうち、ノズル本体に現像液攪拌手段として現像液
流形成ポンプを設けた例につき、構成を示す概略断面図
である。

【図１２】図１２は、図１１に示すフォトレジスト現像
装置において、ノズル本体の内壁面に旋回流形成羽根を
設けた例を示す概略断面図である。

【図１３】図１３は、本発明に係るフォトレジスト現像
装置のうち、ノズル本体に現像液攪拌手段として攪拌プ
ロペラを設けた例につき、構成を示す概略断面図であ
る。

【図１４】図１４は、従来のフォトレジスト現像装置の
構成を示す概略断面図である。

【符号の説明】

２ フォトレジスト現像ノズル ４ ウェハーチャック ６ 現像カップ部 ８ ノズル本体 ８Ａ 小室 ８Ｂ 小室 ８Ｃ 小室 ８Ｄ 小室 ８Ｅ 小室 １０ 現像液吐出部 １２ ノズル移動駆動部 １４Ａ 現像液供給管路 １４Ｂ 現像液供給管路 １４Ｃ 現像液供給管路 １４Ｄ 現像液供給管路 １４Ｅ 現像液供給管路 １６Ａ 開閉弁 １６Ｂ 開閉弁 １６Ｃ 開閉弁 １６Ｄ 開閉弁 １６Ｅ 開閉弁 １８ ターンテーブル ２０ フォトレジスト現像ノズル保持腕 ２２Ａ 温調水流通管路 ２２Ｂ 温調水流通管路 ２２Ｃ 温調水流通管路 ２２Ｄ 温調水流通管路 ２２Ｅ 温調水流通管路 ２４ ノズル本体 ２６ 現像液供給管 ２８ 攪拌球 ３０ 電磁石 ３２ 電歪素子 ３４ 現像液流形成ポンプ ３６ 現像液吸入管路 ３８ 現像液導出管路 ４０ 旋回流形成羽根 ４２ 攪拌プロペラ ４４ 回転軸 ４６ モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開2001−57334（ＪＰ，Ａ) 特開2000−340495（ＪＰ，Ａ) 特開2000−133587（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−264959（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−102034（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−179957（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−260718（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−165114（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−148406（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−161621（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−23316（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 B05B 1/14 B05C 5/02 G03F 7/30

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像液が内部を流通するノズル本体と、 前記ノズル本体に現像液を供給する現像液供給管路と、 前記ノズル本体に設けられ、前記現像液供給管路から供
   給された現像液を、ウェハーに向かって吐出する現像液
   吐出部と、 前記ノズル本体の内部において現像液を攪拌する現像液
   攪拌手段とを有してなり、前記現像液攪拌手段は、 前記ノズル本体内部に収容された磁性球である攪拌球
   と、 前記ノズル本体の外側に設けられ、前記攪拌球を前記ノ
   ズル本体内部において遊動させる電磁石とを 備えてなる
   ことを特徴とするフォトレジスト現像ノズル。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のフォトレジスト現像ノ
   ズルと、 ウェハーを所定の位置に保持するウェハー保持手段と、 前記ウェハー保持手段によって保持されたウェハーに対
   して平行に前記フォトレジスト現像ノズルを移動させる
   ノズル移動駆動部とを備えてなることを特徴とするフォ
   トレジスト現像装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のフォトレジスト現像ノ
   ズルと、 現像時において、現像しようとするウェハーを保持しつ
   つ前記ウェハーの軸線の回りに回転させるターンテーブ
   ルと、 前記ターンテーブル状で回転するウェハーの上方におけ
   る所定の位置に前記フォトレジスト現像ノズルを保持す
   るフォトレジスト現像ノズル保持手段とを備えてなるこ
   とを特徴とするフォトレジスト現像装置。
4. 【請求項４】 ウェハーを水平方向に移動させるウェハ
   ー移動工程と、 ノズル本体の内部で前記現像液を攪拌する現像液攪拌工
   程と、 前記攪拌された現像液を、前記ウェハーの移動経路であ
   るウェハー搬送面の上方に固定され、前記ノズル本体に
   連通するとともに前記ウェハーに向かって現像液を吐出
   する複数の現像液吐出流路から前記ウェハーに現像液を
   吐出する現像液吐出工程とを有し、 前記現像液吐出工程においては、下方に前記ウェハーが
   位置する所定数の前記現像液吐出流路から現像液を吐出
   させるフォトレジスト現像方法であって、 請求項２に記載のフォトレジスト現像装置を用いること
   を特徴とするフォトレジスト現像方法。
5. 【請求項５】 ウェハーの表面の温度を測定する表面温
   度測定工程と、 ノズル本体の内部で前記現像液を攪拌する現像液攪拌工
   程と、 前記攪拌された現像液を、前記ノズル本体に連通する複
   数の現像液吐出流路から前記ウェハーの表面に現像液を
   吐出する現像液吐出工程とを有し、 前記現像液吐出工程では、前記ウェハーの表面のうち、
   前記表面温度測定工程で測定された温度が低かった部分
   への現像液の吐出量が、前記表面温度測定工程で測定さ
   れた温度が高かった部分への現像液の吐出量よりも多く
   なるように、前記現像液吐出流路毎に現像液の吐出量を
   制御するフォトレジスト現像方法であって、 請求項２または３に記載のフォトレジスト現像装置を用
   いることを特徴とするフォトレジスト現像方法。