JP3530361B2 - 現像装置 - Google Patents
現像装置Info
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- JP3530361B2 JP3530361B2 JP31086297A JP31086297A JP3530361B2 JP 3530361 B2 JP3530361 B2 JP 3530361B2 JP 31086297 A JP31086297 A JP 31086297A JP 31086297 A JP31086297 A JP 31086297A JP 3530361 B2 JP3530361 B2 JP 3530361B2
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- Coating Apparatus (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
に現像液を供給して現像処理を行う現像装置に関する。
板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の
基板上に形成された感光性膜に現像処理を行うために現
像装置が用いられる。
保持して鉛直軸の周りで回転させる回転保持部と、基板
の表面に現像液を供給する現像液吐出ノズルとを備え
る。現像液吐出ノズルは、水平面内で回動自在に設けら
れたノズルアームの先端に取り付けられており、基板の
上方位置と待機位置との間を移動することができる。
位置から基板の上方に移動した後、基板上の感光性膜に
現像液を供給する。供給された現像液は、基板の回転に
よって基板の全面に塗り広げられ、感光性膜と接触す
る。表面張力により基板上に現像液を保持した状態(液
盛り)で一定時間基板を静止させることにより感光性膜
の現像が行われる。現像液の供給が終了すると、現像液
吐出ノズルはノズルアームの回動により基板の上方から
退いた待機位置に移動する。
従来の回転式現像装置では、回転する基板に吐出開始時
の現像液が当たることにより基板上の感光性膜が大きな
衝撃を受ける。その衝撃で現像液中に気泡が生じ、感光
性膜の表面に残留する微小な気泡が現像欠陥となる場合
がある。また、吐出開始時の現像液による衝撃で感光性
膜が損傷するおそれもある。
吐出ノズルから現像液を吐出しながら基板上の一端から
他端へ現像液吐出ノズルを直線状に移動させることによ
り、基板上に現像液を供給する現像方法が提案されてい
る。この現像方法によれば、基板上の感光性膜に衝撃が
加わらず、基板上に現像液が均一に供給される。
現像液吐出ノズルでは、スリット状吐出口の全域にわた
って吐出の均一性を確保することが難しい。吐出の均一
性が十分でない状態で基板上に現像液を供給すると、基
板上に現像液の乗らない部分が生じる現象(液切れ現
象)が発生したり、基板上に現像液が一旦乗った後に一
時的に現像液が弾く現象(液弾き現象)が発生し易い。
それにより、基板面内で現像均一性が悪くなり、現像後
のパターン線幅の均一性が低下したり、現像不良が生じ
ることがある。
ことができる現像装置を提供することである。
発明に係る現像装置は、基板を水平姿勢で保持する基板
保持手段と、現像液を吐出する吐出口を有する現像液吐
出ノズルと、基板保持手段に静止状態で保持された基板
に対して現像液吐出ノズルを相対的に移動させる移動手
段とを備え、現像液吐出ノズルの移動方向において現像
液吐出ノズルの吐出口よりも前方側の表面が撥水性を有
し、吐出口よりも後方側の表面が親水性を有するもので
ある。
板保持手段に静止状態で保持された基板に対して現像液
吐出ノズルが相対的に移動する。この場合、現像液吐出
ノズルの移動方向において現像液吐出ノズルの吐出口よ
りも前方側の表面が撥水性を有するので、現像液吐出ノ
ズルの吐出口よりも前方側の表面に現像液が這い上がる
現象が抑制される。それにより、現像液吐出ノズルの前
方側の表面での現像液の液面の振動による微小な気泡の
噛み込みが防止され、微小な気泡の噛み込みによる現像
欠陥の発生が防止される。
方側の表面が親水性を有するので、現像液吐出ノズルの
後方側に十分な液溜まりが形成される。それにより、現
像液吐出ノズルの吐出口からの現像液の吐出に多少のば
らつきがあっても、基板上への現像液の供給が均一化さ
れ、液切れ現象や液弾き現象が抑えられる。
上するとともに、現像不良の発生が防止され、均一な現
像処理が行なわれる。
に係る現像装置の構成において、吐出口がスリット状吐
出口であるものである。この場合、現像液が一定幅の領
域に同時に供給される。
に係る現像装置の構成において、移動手段が、現像液吐
出ノズルをスリット状吐出口とほぼ垂直な方向に直線状
に移動させるものである。
吐出口が基板上を直線状に走査されるので、現像液を基
板上の広い面積に均一に供給することができる。
または第3の発明に係る現像装置の構成において、現像
液吐出ノズルは、吐出口が設けられた平面状の底面を有
し、移動手段は、基板保持手段に静止状態で保持された
基板の表面に対して現像液吐出ノズルの底面が平行な状
態を保つように現像液吐出ノズルを基板に対して相対的
に移動させるものである。
の底面との間に互いに平行な平面で挟まれた微小空間が
形成され、この微小空間に現像液吐出ノズルの吐出口か
ら現像液が供給される。それにより、現像液は毛細管現
象でこの微小空間に速やかに満たされる。
の現像液の吐出にばらつきがあっても、この微小空間に
満たされた現像液により基板上への現像液の供給が均一
化され、液切れ現象や液弾き現象が十分に抑えられる。
らに向上するとともに、現像不良の発生が十分に防止さ
れ、さらに均一な現像処理が行なわれる。
に係る現像装置の構成において、吐出口が、現像液吐出
ノズルの移動方向において底面の中心よりも前方側に設
けられたものである。
おいて吐出口よりも後方側の底面の長さが前方側の底面
の長さよりも長くなるので、現像液吐出ノズルの吐出口
から吐出された現像液が現像液吐出ノズルの底面と基板
の表面とで形成される微小空間に満たされる際に、現像
液が表面張力により吐出口の後方側により強く引き寄せ
られる。
に多くの現像液が供給されるとともに、吐出口の後方側
への現像液の流れが強くなる。その結果、現像液の先行
が防止され、かつ吐出口の出口付近での現像液の流れの
乱れが小さくなり、基板上への均一な現像液の供給が可
能となる。
現像装置の平面図、図2は図1の現像装置の主要部のX
−X線断面図、図3は図1の現像装置の主要部のY−Y
線断面図である。
は、基板100を水平姿勢で吸引保持する基板保持部1
を備える。基板保持部1は、モータ2の回転軸3の先端
部に固定され、鉛直方向の軸の周りで回転可能に構成さ
れている。基板保持部1の周囲には、基板100を取り
囲むように円形の内側カップ4が上下動自在に設けられ
ている。また、内側カップ4の周囲には、正方形の外側
カップ5が設けられている。
はそれぞれ待機ポット6,7が配置され、外側カップ5
の一方の側部側にはガイドレール8が配設されている。
また、ノズルアーム9がアーム駆動部10によりガイド
レール8に沿って走査方向Aおよびその逆方向に移動可
能に設けられている。外側カップ5の他方の側部側に
は、純水を吐出する純水吐出ノズル12が矢印Rの方向
に回動可能に設けられている。
吐出口15を有する現像液吐出ノズル11がガイドレー
ル8と垂直に取り付けられている。これにより、現像液
吐出ノズル11は、待機ポット6の位置から基板100
上を通過して待機ポット7の位置まで走査方向Aに沿っ
て直線状に平行移動可能となっている。
には、現像液供給系12により現像液が供給される。制
御部13は、モータ2の回転動作、アーム駆動部10に
よる現像液吐出ノズル11の走査および現像液吐出ノズ
ル11からの現像液の吐出を制御する。
段に相当し、アーム駆動部10が移動手段に相当する。
る。また、図5は現像液吐出ノズル11の底面図であ
る。
は平面状の底面17を有する。ノズル本体部16は、ス
テンレス鋼、石英ガラス、パイレックスガラス、セラミ
ックス(例えばアルミナ、SiC、αC)等の比較的硬
質な親水性材料により形成されている。このノズル本体
部16には、鉛直下向きに延びかつ底面17で開口する
スリット状吐出口15が設けられている。
面17のスリット状吐出口15よりも前方側の領域およ
び前方側の外壁面18は、PVC(ポリ塩化ビニル)、
PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PTFE(ポ
リテトラフルオロエチレン)等の樹脂系の撥水性材料層
20でコーティングされている。本実施例では、PVC
からなる撥水性材料層20が用いられる。走査方向Aに
おいてノズル本体部16の底面17のスリット状吐出口
15よりも後方側の領域および後方側の外壁面19で
は、親水性材料が露出している。
は現像液吐出ノズル11の走査方向Aと垂直に配置され
る。スリット状吐出口15のスリット幅tは0.05〜
1.0mmであり、本実施例では0.1mmである。ま
た、スリット状吐出口15の吐出幅Lは、処理対象とな
る基板100の直径と同じかまたはそれよりも大きく設
定され、直径8インチの基板100を処理する場合に
は、本実施例では210mmに設定される。
出ノズル11の走査方向Aにおいて底面17の中心より
も前方側に設けられている。スリット状吐出口15の前
方側の底面17(以下、前方側底面17aと呼ぶ)の長
さaは0.5〜2mmに設定され、本実施例では1mm
に設定される。また、スリット状吐出口15の後方側の
底面17(以下、後方側底面17bと呼ぶ)の長さbは
1〜5mmに設定され、本実施例では3mmに設定され
る。
100の表面に対して平行な状態を保つように走査方向
Aに走査される。スリット状吐出口15と基板100の
表面との間隔は、0.2〜5mm、より好ましくは0.
5〜2mmであり、本実施例では1mmである。
の現像装置の動作を説明する。現像処理時には、基板1
00は基板保持部1により静止状態で保持されている。
機ポット6内の位置P0に待機している。現像処理時に
は、現像液吐出ノズル11が上昇した後、走査方向Aに
移動し、外側カップ5内の走査開始位置P1で下降す
る。
始位置P1から所定の走査速度で走査を開始する。この
時点では、現像液吐出ノズル11からまだ現像液の吐出
は行わない。本実施例では、走査速度は10〜500m
m/秒とする。
液吐出ノズル11のスリット状吐出口15が基板100
上に到達する前に、吐出開始位置P2にて所定の流量で
現像液吐出ノズル11による現像液の吐出を開始する。
本実施例では、現像液の流量は1.5L/分とする。
ながら吐出開始位置P2から基板100上を走査方向A
に直線状に移動する(図7参照)。これにより、基板1
00の全面に現像液が連続的に供給される。供給された
現像液は、表面張力により基板100上に保持される。
過した後、基板100上から外れた吐出停止位置P3で
現像液吐出ノズル11による現像液の吐出を停止させ
る。そして、現像液吐出ノズル11が外側カップ5内の
走査停止位置P4に到達した時点で現像液吐出ノズル1
1の走査を停止させる。
止位置P4で上昇した後、他方の待機ポット7の位置P
5まで移動し、待機ポット7内に下降する。
一定時間維持し、現像を進行させる。このとき、モータ
2により基板保持部1を回転駆動し、基板100を回転
させてもよい。その後、純水吐出ノズル12により純水
を基板100上に供給しながら基板100を高速回転さ
せることにより基板100上の現像液を振り切り、基板
100を乾燥させて現像処理を終了する。
の吐出状態を示す正面図である。現像液の吐出直後に
は、図8(a)に示すように、現像液がスリット状吐出
口15から滴状に滲み出る。現像液の吐出から一定時間
が経過すると、図8(b)に示すように、滴状の現像液
がつながってスリット状吐出口15に沿って現像液が帯
状に形成される。
ズル11が走査開始から基板100の端縁に到達するま
でに走査速度が所定の速度に達し、かつ図8(b)に示
すようにスリット状吐出口15の現像液が帯状になるた
めの時間が確保されるように設定する。例えば、走査開
始位置P1は、基板100の端縁から走査方向Aと反対
方向に10〜100mm程度離れた位置に設定する。本
実施例では、走査開始位置P1は基板100の端縁から
50mm離れた位置に設定する。
ズル11の走査速度および現像液の吐出流量に応じて、
現像液吐出ノズル11が基板100の端縁に到達するま
でに現像液の吐出状態が帯状になるための時間が確保さ
れるように設定する。
11が走査開始位置P1から基板100の端縁に到達す
るまでの時間が短くなるため、吐出開始位置P2を走査
開始位置P1に近づける。例えば、走査速度が100m
m/秒の場合には走査開始時点から0.3秒後に現像液
の吐出を開始し、走査速度が30mm/秒の場合には走
査開始時点から1.3秒後に現像液の吐出を開始する。
現像液の吐出状態が短時間で帯状になるので、吐出開始
位置P2を基板100の端縁に近づける。例えば、現像
液の吐出流量が1.5L/分であり、走査速度が70m
m/秒のときには、現像液吐出ノズル11が基板100
の端縁に到達する0.1〜1.0秒(例えば0.2秒)
前に現像液の吐出を開始する。
めには、現像液吐出ノズル11が基板100の端縁に達
するまでに現像液の吐出状態が帯状になる範囲で、吐出
開始位置P2を基板100の端縁に近づけることが望ま
しい。
11の走査を示す断面図である。上記のように、ノズル
本体部16の底面17のスリット状吐出口15よりも前
方側の領域および外壁面18が撥水性材料層20でコー
ティングされているので、現像液吐出ノズル11のスリ
ット状吐出口15の前方側に現像液が先行すること、お
よび現像液吐出ノズル11の前方側の外壁面18に現像
液が這い上がる現象が抑制される。それにより、現像液
吐出ノズル11の外壁面18での現像液の液面の振動に
よる微小な気泡の噛み込みが防止される。したがって、
微小な気泡の噛み込みによる現像欠陥の発生が防止され
る。
スリット状吐出口15よりも後方側の領域および外壁面
19が親水性材料により形成されているので、スリット
状吐出口15の後方側における保液性が良好となり、現
像液吐出ノズル11の後方側底面17bと基板100の
表面との間に十分な液溜まりが形成される。それによ
り、スリット状吐出口15からの現像液の吐出の均一性
が良くない場合でも、現像液吐出ノズル11のスリット
状吐出口15の後方側で液切れ現象や液弾き現象が発生
することがない。
上するとともに、現像不良の発生が防止される。
1は、底面17が基板100の表面に対して平行な状態
を保つように走査方向Aに移動する。この場合、基板1
00の表面と現像液吐出ノズル11の底面17との間に
互いに平行な平面で挟まれた微小空間が形成され、この
微小空間にスリット状吐出口15から現像液が供給され
る。現像液は毛細管現象によりこの微小空間に速やかに
満たされる。
像液の吐出に多少のばらつきがあっても、この微小空間
に満たされた現像液により基板100上への現像液の供
給がより均一化され、液切れ現象や液弾き現象が十分に
抑えられる。その結果、現像パターンの線幅均一性がさ
らに向上するとともに、現像不良の発生が十分に防止さ
れる。
親水性材料からなるので、高い加工精度が得られ、経時
変化にも強い。したがって、良好な吐出均一性が安定し
て得られる。
吐出ノズル11を走査方向Aに移動させた場合における
現像液の状態の時間的変化を示す図、図11(a)〜
(f)は比較例の現像液吐出ノズル11aを走査方向A
に移動させた場合における現像液の状態の時間的変化を
示す図である。図10および図11は、数値計算による
シミュレーションにより得られたものである。なお、比
較例の現像液吐出ノズル11aでは、スリット状吐出口
15が走査方向Aにおいて現像液吐出ノズル11aの底
面の中心よりも後方側に設けられている。
施例の現像液吐出ノズル11では、走査方向Aにおいて
スリット状吐出口15の前方側よりも後方側に多くの現
像液が供給され、スリット状吐出口15の後方側に良好
な液盛りが行なわれる。
例の現像液吐出ノズル11aでは、走査方向Aにおいて
スリット状吐出口15の後方側よりも前方側に多くの現
像液が供給され、スリット状吐出口15の後方側の現像
液の量が不足する。これにより、液切れ現象が生じ易く
なる。
を走査方向Aに移動させた場合における流体速度ベクト
ルを示す図、図13は比較例の現像液吐出ノズル11a
を走査方向Aに移動させた場合における流体速度ベクト
ルを示す図である。図12および図13は、数値計算に
よるシミュレーションにより得られたものである。
出ノズル11では、全体的にスリット状吐出口15の後
方への流れが強くなっている。一方、図13に示すよう
に、比較例の現像液吐出ノズル11aでは、スリット状
吐出口15の前方側の底面17の表面張力により前方へ
の流れが強くなり、後方への流れが弱くなっている。こ
れにより、スリット状吐出口15の出口付近で流れの乱
れが大きくなっている。
ル11では、後方側底面17bの長さが前方側底面17
aの長さよりも長いので、現像液が表面張力により後方
側底面17bと基板100の表面との間の空間により強
く引き寄せられる。それにより、スリット状吐出口15
の前方側よりも後方側に多くの現像液が供給されるとと
もに、スリット状吐出口15の後方側への現像液の流れ
が強くなる。その結果、現像液の先行による微小な気泡
の発生が防止され、かつスリット状吐出口15の出口付
近での現像液の流れの乱れが小さくなり、基板100上
への均一な現像液の供給が可能となる。
出ノズル11が静止した基板100上に到達する前に現
像液の吐出が開始されるので、吐出開始時の現像液が基
板100に衝撃を与えることが回避される。それによ
り、現像液中の気泡の発生が抑制され、現像欠陥の発生
が防止される。
気に接触するスリット状吐出口15付近の現像液が基板
100外に廃棄され、現像液吐出ノズル11が基板10
0上に到達した時点で現像液吐出ノズル11から新しい
現像液が静止した基板100上に供給される。それによ
り、変質した現像液により現像欠陥が発生することが防
止されるとともに、乾燥した現像液によるパーティクル
が基板100上の感光性膜の表面に付着することが防止
される。
基板100上をスリット状吐出口15と基板100の上
面とが近接した状態で水平方向に直線状に平行移動し、
スリット状吐出口15に形成された帯状の現像液が基板
100の表面に連続的に接触するので、基板100の表
面に衝撃が加わることなく基板100の全面に現像液が
均一に供給される。
上を通過するまで現像液の供給が続けられるので、吐出
停止時の衝撃による液盛り中の現像液への悪影響が防止
される。その結果、現像欠陥の発生が抑制されるととも
に、現像後の感光性膜パターンの線幅均一性が向上す
る。
上を通り過ぎた後に現像液の吐出が停止されるので、吐
出停止時の現像液の液だれにより基板100上の感光性
膜に衝撃が加わることが防止される。したがって、現像
欠陥の発生や感光性膜パターンの線幅均一性の劣化が防
止される。
1のノズル本体部16を親水性材料により形成し、ノズ
ル本体部16の底面17のスリット状吐出口15よりも
前方側の領域および外壁面18に撥水性材料層20をコ
ーティングしているが、ノズル本体部16の底面17の
スリット状吐出口15よりも前方側の領域および外壁面
18に他の方法で撥水性処理を行なってもよい。また、
ノズル本体部16を他の材料により形成し、ノズル本体
部16の底面17のスリット状吐出口15よりも前方側
の領域および外壁面18に撥水性処理を行い、底面17
のスリット状吐出口15よりも後方側の領域および外壁
面19に親水性処理を行ってもよい。
液吐出ノズルの断面図である。図14の現像液吐出ノズ
ル21のノズル本体部26は、走査方向Aにおいて前方
側の外壁面28、前方側の傾斜面29、後方側の外壁面
30および後方側の傾斜面31を備える。ノズル本体部
26は、ステンレス鋼、石英ガラス、パイレックスガラ
ス、セラミックス(たとえばアルミナ、SiC、αC)
等の比較的硬質な親水性材料により形成されている。ノ
ズル本体部26には、鉛直下向きに延びかつ前方側の傾
斜面29と後方側の傾斜面31との境界部で開口するス
リット状吐出口25が設けられている。
よび前方側の傾斜面29は、PVC、PPS、PTFE
等の樹脂系の撥水性材料層32でコーティングされてい
る。本実施例では、PVCからなる撥水性材料層32が
用いられる。
21の走査方向Aと垂直に配置される。スリット状吐出
口25のスリット幅および吐出幅は、図5に示したスリ
ット状吐出口15と同様である。
も、ノズル本体部26のスリット状吐出口25よりも前
方側の傾斜面29および外壁面28が撥水性材料層32
でコーティングされているので、現像液吐出ノズル21
のスリット状吐出口25の前方側に現像液が先行するこ
と、および現像液吐出ノズル21の前方側の傾斜面29
に現像液が這い上がる現象が抑制される。それにより、
現像液吐出ノズル21の傾斜面29および外壁面28で
の現像液の液面の振動による微小な気泡の噛み込みが防
止される。したがって、微小な気泡の噛み込みによる現
像欠陥の発生が防止される。
吐出口25よりも後方側の傾斜面31および外壁面30
が親水性材料により形成されているので、スリット状吐
出口25の後方側における保液性が良好となり、現像液
吐出ノズル21の後方側の傾斜面31と基板100の表
面との間に十分な液溜まりが形成される。それにより、
スリット状吐出口25からの現像液の吐出の均一性が良
くない場合でも、現像液吐出ノズル21のスリット状吐
出口25の後方側で液切れ現象や液弾き現象が発生する
ことがない。
上するとともに、現像不良の発生が防止される。
親水性材料からなるので、高い加工精度が得られ、経時
変化にも強い。したがって、良好な吐出均一性が安定し
て得られる。
1のノズル本体部26を親水性材料により形成し、ノズ
ル本体部26の前方側の外壁面28および傾斜面29に
撥水性材料層32をコーティングしているが、ノズル本
体部26の前方側の外壁面28および傾斜面29に他の
方法で撥水性処理を行なってもよい。また、ノズル本体
部26を他の材料により形成し、ノズル本体部26の前
方側の外壁面28および傾斜面29に撥水性処理を行な
い、後方側の外壁面30および傾斜面31に親水性処理
を行なってもよい。
ある。
る。
る。
る。
図である。
す正面図である。
図である。
させた場合における現像液の状態の時間的変化のシミュ
レーション結果を示す図である。
させた場合における現像液の状態の時間的変化のシミュ
レーション結果を示す図である。
させた場合における流体速度ベクトルのシミュレーショ
ン結果を示す図である。
させた場合における流体速度ベクトルのシミュレーショ
ン結果を示す図である。
ルの断面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 基板を水平姿勢で保持する基板保持手段
と、 現像液を吐出する吐出口を有する現像液吐出ノズルと、 前記基板保持手段に静止状態で保持された基板に対して
前記現像液吐出ノズルを相対的に移動させる移動手段と
を備え、 前記現像液吐出ノズルの移動方向において前記現像液吐
出ノズルの前記吐出口よりも前方側の表面が撥水性を有
し、前記吐出口よりも後方側の表面が親水性を有するこ
とを特徴とする現像装置。 - 【請求項2】 前記吐出口がスリット状吐出口であるこ
とを特徴とする請求項1記載の現像装置。 - 【請求項3】 前記移動手段は、前記現像液吐出ノズル
を前記スリット状吐出口とほぼ垂直な方向に直線状に移
動させることを特徴とする請求項2記載の現像装置。 - 【請求項4】 前記現像液吐出ノズルは、前記吐出口が
設けられた平面状の底面を有し、 前記移動手段は、前記基板保持手段に静止状態で保持さ
れた基板の表面に対して前記現像液吐出ノズルの前記底
面が平行な状態を保つように前記現像液吐出ノズルを前
記基板に対して相対的に移動させることを特徴とする請
求項1、2または3記載の現像装置。 - 【請求項5】 前記吐出口は、前記現像液吐出ノズルの
移動方向において前記底面の中心よりも前方側に設けら
れたことを特徴とする請求項4記載の現像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31086297A JP3530361B2 (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | 現像装置 |
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