JP4183604B2 - 現像装置および現像方法 - Google Patents

Description

本発明は、パドル式の現像装置およびこの現像装置を用いた現像方法に関する。

半導体ウェーハ等の被処理基板に回路を形成するには、先ず基板表面にホトレジストを塗布し、ホトリソグラフィ技術を用いることで回路パターンをホトレジストに転写し、更に潜像パターン形成面に現像液を供給することにより、塗布レジスト膜を現像し、被処理基板の表面に顕像パターンを形成する。

現像には、現像液中に被処理基板を浸漬する手段、現像液を被処理基板表面にシャワー状に流す手段、および被処理基板表面のホトレジストの上に現像液を盛り付け、所定時間経過後に被処理基板を回転させて現像液を振り切るパドル型の現像がある。このうち、パドル型の以外の現像手段は使用する現像液の量が極めて多くなるという欠点がある。

パドル型の現像手段としては、特許文献１および特許文献２に開示されるものがある。特許文献１には、スリットノズルで基板上に現像液を液盛りした後、別のノズルで使用済みの現像液を回収し、回収した現像液を再生して利用することが開示されている。また、特許文献２には、基板上に現像液を液盛りした後、吸込みノズルが接続されたケースを基板の上に被せて使用済みの現像液を回収し、回収した現像液を再生して利用することが開示されている。

特開平８−４５８３２号公報 特開平１０−１２５４０号公報

一般的なパドル型の現像処理は、ウェーハ１枚の現像処理に現像液を４〜５回交換して行う。即ち、現像を連続して複数回繰り返す。この現像液を全て新液で行うと現像液の使用量が大量になる。したがって、特許文献１，２のように、使用済みの現像液を回収して再生すれば、現像液の有効利用になる。しかしながら、使用済みの現像液を再生するには、そのための装置と処理を行わなければならない。

本発明者は使用済みの現像液でも高濃度のものは十分に現像能力が残っていることに着目して本発明をなしたものである。

即ち、本発明に係る現像装置は、被処理物表面に現像液を盛り付けるパドル型の現像装置であって、未使用の現像液を貯留する新液タンクと被処理物から回収した使用済みの現像液を貯留する旧液タンクとを備え、被処理物を回転せしめるチャックを配置したカップ上方に前記新液タンクにつながる新液供給ノズルと旧液タンクにつながる旧液供給ノズルとが臨み、また前記カップと旧液タンクとをつなぐ回収用配管は中間部で分岐し、一方の分岐管は旧液タンクに接続され、他方の分岐管は廃棄タンクなどの廃棄部へ接続された構成とした。

上記構成によって、使用済みの現像液を１つの現像装置内で再生することなく循環して使用することができる。

また、現像装置として複数のカップ（現像ユニット）を多段状に配置し、各カップに、共通の新液タンクおよび旧液タンクから現像液を供給する構成とすることで、装置のコンパクト化を図ることができる。

一方、本発明に係るパドル型の現像方法は、先ず、現像に先立って使用済みまたは未使用の現像液を用いてカップ内および配管内に残っているリンス液の除去を行い、次いで複数回の現像を連続して行うにあたり、中間の現像には被処理物から回収した使用済みの現像液を用いるか、使用済みの現像液を用いた現像と未使用の現像液を用いた現像とを交互に行うようにした。尚、最初の現像と最後の現像には未使用の現像液を用いて行う。

本発明によれば、十分に現像能力が残っている使用済みの現像液をそのまま或いは未使用の現像液を合わせて使用するため、面内均一性は維持でき、膜減り量が多くなったり、スカムが発生するなどの問題を回避しつつ、現像液の使用量を節約できる。

以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る現像装置の全体構成図、図２は同現像装置を異なる方向から見た全体構成図、図３は現像ユニットの構造を示す拡大断面図である。

現像装置は現像ユニット１を多段状に上下方向に積層して構成される。現像ユニット１は基板の周囲を囲むカップ２と基板を保持して回転せしめるチャック３とからなり、カップ２はチャック３に対して昇降可能とされている。各カップ２はアーム４に支持され、このアーム４はシリンダユニット５によって昇降動する支柱６に等間隔で水平方向に取付けられている。

また床面には空洞状支柱７が立設され、この空洞状支柱７に各現像ユニット１に向かって空洞状アーム８が水平方向に取付けられ、この空洞状支柱８内には図示しないモータにて回転せしめられる駆動軸９が上下方向に配置されている。この駆動軸９は各現像ユニット１ごとに分割され、分割された駆動軸９はユニバーサルジョイント１０にて連結され、各分割された駆動軸９には駆動プーリ１１が固着され、前記チャック３の軸には被動プーリ１２が固着され、これら駆動プーリ１１と被動プーリ１２間に張設されたタイミングベルト１３が前記水平アーム８内に収納されている。尚、水平アーム８の下側にはリンス液供給ノズル１４が取付けられている。

一方、現像装置は未使用の現像液を貯留する新液タンク２１と被処理物から回収した使用済みの現像液を貯留する旧液タンク２２とを備えている。新液タンク２１からは各現像ユニット１のカップ２の上方に先端が臨む新液供給ノズル２３が導出され、旧液タンク２２からは各現像ユニット１のカップ２の上方に先端が臨む旧液供給ノズル２４が導出されている。これら新液供給ノズル２３および旧液供給ノズル２４は前記アーム４に支持されている。

尚、図示例では新液供給ノズル２３および旧液供給ノズル２４はそれぞれ１本の配管を途中で分岐したものを示したが、各タンクから１本づつ独立して導出してもよい。

また、前記カップ２の底面にはドレイン穴２５が開口し、このドレイン穴２５に回収用配管２６が接続され、各回収用配管２６は１本の垂直管２７に合流し、この垂直管２７は下部において切り替えバルブを介して２本の分岐管２８，２９に分かれている。そして一方の分岐管２８は前記旧液タンク２２につながり、他方の分岐管２９は廃棄タンクなどにつながっている。

以上において、カップ２を上昇されて基板Ｗをカップ内に収納した状態で、基板Ｗ上に現像液を盛り付け、所定時間経過せしめて現像を行い、この後、チャック３を回転せしめて基板Ｗ上の現像液を回収する。通常はこの工程を複数回繰り返して１枚の基板に対する現像処理が終了する。以下に現像の一例を説明する。

（４回現像の場合）
（前洗浄）
使用済みの現像液を使用して、カップおよび配管内に残ってリンス液などを除去する。
（１回目現像）
未使用の現像液を使用する。これは最初の現像であるため現像液の劣化が激しくなるためであり、使用済みの現像液は全て廃棄する。
（２回目現像）
使用済みの現像液を使用する。この２回目現像で使用した現像液は濃度が低下しているため、全て廃棄する。
（３回目現像）
未使用の現像液を使用する。この３回目現像で使用した現像液は濃度はそれほど低下しないため、旧液タンク２２に回収して再利用する。
（４回目現像）
未使用の現像液を使用する。この４回目現像で使用した現像液も濃度はそれほど低下しないため、旧液タンク２２に回収して再利用する。

（５回現像の場合）
前洗浄から３回目現像までは前記と同様である。
（４回目現像）
使用済みの現像液を使用する。この４回目現像で使用した現像液は濃度が低下しているため、全て廃棄する。
（５回目現像）
未使用の現像液を使用する。この５回目現像で使用した現像液は濃度はそれほど低下しないため、旧液タンク２２に回収して再利用する。

このように、最初と最後の現像に未使用の現像液を使用し、中間の現像では未使用の現像液の使用と使用済みの現像液の使用を交互に行うようにすることで、結果的に使用済みの現像液の使用量は全使用量の５０％以下になる。

実施例では、中間の現像で未使用の現像液を使用する場合には単独で使用する例を示したが、中間の現像では、また、旧液タンク２２に貯留する使用済みの現像液の濃度は９０％以上とし、この値以下の現像液は廃棄する。尚、現像液の濃度は導電率計で測定する。

本発明に係る現像装置の全体構成図 同現像装置を異なる方向から見た全体構成図 現像ユニットの構造を示す拡大断面図

符号の説明

１…現像ユニット、２…カップ、３…チャック、４…アーム、５…シリンダユニット、６…支柱、７…空洞状支柱、８…空洞状アーム、９…駆動軸、１０…ユニバーサルジョイント、１１…駆動プーリ、１２…被動プーリ、１３…タイミングベルト、１４…リンス液供給ノズル、２１…新液タンク、２２…旧液タンク、２３…新液供給ノズル、２４…旧液供給ノズル、２５…ドレイン穴、２６…回収用配管、２７…垂直管、２８，２９…分岐管。

Claims (2)

1. 被処理物表面に現像液を盛り付け、一定時間経過後に被処理物から現像液を除去する現像方法において、現像に先立って被処理物から回収した使用済みの現像液または未使用の現像液を用いてカップ内および配管内に残っているリンス液の除去を行い、次いで複数回の現像を連続して行うにあたり、被処理物から回収した使用済みの現像液または未使用の現像液を用いることを特徴とする現像方法。
2. 請求項１に記載の現像方法において、前記複数回の現像のうち最初の現像と最後の現像には未使用の現像液を用いて行うことを特徴とする現像方法。