JP4490555B2

JP4490555B2 - フォトレジスト層の現像方法

Info

Publication number: JP4490555B2
Application number: JP2000157063A
Authority: JP
Inventors: 裕史大沢
Original assignee: Toshiba Mobile Display Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2000-05-26
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2020-05-26
Also published as: JP2001338859A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶用ガラス基板及び半導体基板等の基板面上に形成されたフォトレジスト層の現像方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶用ガラス基板や半導体基板にフォトレジストを塗布して、これをフォトマスクを用いて露光することにより、所定のパターンを基板面上に形成することが行われており、例えばポジタイプのフォトレジストを使用する場合には、専用の自動現像処理機械により現像処理が行われている。
【０００３】
例えば、図５に示すように、薄板状の基板５１が用意され、この基板５１の表面上には、予めフォトレジスト層５２が塗布されており、フォトマスク（図示せず）を用いて所定のパターンが露光されている。この基板５１は、真空吸引されている真空チャック５３上に載置して固定する。
【０００４】
この基板５１のフォトレジスト層５２と対向するように、基板５１の一端部分には、現像液供給手段５４を構成する基板５１の一端長と同じ長さを有する、例えば長方形状の箱型を呈するノズル５５が配置される。このノズル５５の先端には、スリット５６が形成されており、このスリット５６から現像液５７を吐出するように構成されており、図中左右に移動が可能なように構成されている。
【０００５】
そこでノズル５５を基板５１の一端に位置させた後に、現像液５７の温度調節を行う熱交換器等を通して、所定の温度に液温を保たれた現像液５７が、ノズル５６からフォトレジスト層５２上に吐出され、引続きその吐出状態を保ちながら、図中矢印の左方向にノズル５５を平行移動させ、図中破線にて示す基板５１の他の端縁まで走査される。そして基板５１の端縁部分に到達した段階で、現像液５７の吐出を停止させて、基板５１のフォトレジスト層５２上にパドル５８を形成させ、しかる後に、ノズル５５を上方に移動させ初期設定位置に復帰する。このパドル５８を形成した状態で、現像に要する所定の時間を経過させた後に、フォトレジスト層５２を洗浄し、基板５１上に所定のパターンを形成するものである。
【０００６】
このようにして現像処理が行われるものであるが、現像液５７は、フォトレジスト層５２のスタート時点から終了時点まで、現像液５７を吐出させながら走査してパドル５８を形成しているので、現像液５７の吐出開始のスタート段階と終了段階とでは、フォトレジスト層５２の現像液５７と接触している時間に、時間差が発生することになり、吐出開始スタート部分に位置するフォトレジスト層５２部分では、吐出終了迄の時間、即ちパドル５８の形成までの時間だけ現像液５７と長時間接触していることになり、また吐出終了部分に位置するフォトレジスト層５２の部分では、吐出開始スタート部分に位置するフォトレジスト層５２部分と比較して、このノズル５５が走査している時間分だけ短い時間しか、現像液５７と接触していないことになり、フォトレジスト層５２全体では、現像液５７と接触している時間が均一にならない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この結果、現像液５７の吐出開始スタート部分のフォトレジスト層５２部分では、現像後のパターンの線幅が細くなり、反対に現像液５７の吐出終了部分のフォトレジスト層５２部分では、現像後のパターンの線幅が太くなる現象が発生し、現像処理後の基板５１面内でのパターンの線幅が大きくバラついてしまうことになり、均一な線幅のパターンが得られない欠点があった。
【０００８】
例えば、４００ｍｍ×５００ｍｍの角形基板５１上に、周辺１０ｍｍを除く面内に、等間隔で５×５ポイントに形成された３μｍのラインアンドスペースのテストパターンで線幅を測定したところ、寸法面内のバラツキが、３σ＝０．９０μｍと大きくバラついていることが、測定の結果判明した。
【０００９】
このことは、昨今の液晶用ガラス基板の大型化に伴い、より一層の基板内及び基板間での現像の均一性が叫ばれているおり、この要求に逆行する結果ともなっていた。
【００１０】
本発明は、このような点に対処してなされたものであり、現像液を吐出するノズルを、現像処理を行うために複数回移動させることによって、フォトレジスト層上に吐出された現像液を攪拌させて、現像処理反応を促進させることにより、基板面上に形成されるパターンの線幅が、基板面全面にわたって略等しくなるように、均一性のとれた基板を得ることができるフォトレジスト層の現像方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、フォトレジスト層が面上に設けられた基板と前記フォトレジスト層面上に現像液を吐出する現像液供給手段とを相対的に移動して現像を行うフォトレジスト層の現像方法において、前記現像液供給手段を、前記基板に対して現像液供給スタート地点から所定方向に現像液を供給しつつ相対的に移動させて供給終了地点まで第１回目の現像液を塗布して前記フォトレジスト上にパドルを形成し、このパドル形成後に前記終了地点から前記スタート地点まで前記現像液供給手段を前記パドル形成時の移動時間と同じ時間で復帰させ、第２回目以降の現像液吐出移動時に、前記現像液供給手段を前記基板面に対して順次直交する方向に離れた高さから前記パドル面上に現像液を重畳させるように塗布をスタートさせることを特徴とするフォトレジスト層の現像方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明のフォトレジスト層の現像方法の工程を示すフローチャートであり、この図１を参照して、以下説明を行う。まず図１（ａ）で、洗浄された薄板状の、例えば４００ｍｍ×５００ｍｍの大きさの基板を用意する。この基板の表面上に、図１（ｂ）に示すようにフォトレジスト剤を塗布して、フォトレジスト層を形成する。次いでフォトマスクを用いて、図１（ｃ）に示すように、フォトレジスト層を露光させる。ここでは、基板の周辺１０ｍｍを除く部分に、等間隔に５×５ポイントに形成された３μｍのラインアンドスペースのテストパターンを形成させるように、フォトマスクを構成している。
【００１３】
その後、図１（ｄ）に示すように、第１回目の現像液をフォトレジスト層の上に吐出して、パドルを形成する。このパドル形成後に、図１（ｅ）に示すように、一定時間、例えば３乃至７秒間放置させた後に、図１（ｆ）に示すように、第２回目の現像液を、第１回目の吐出で形成されたパドルの上に、再度同じ方向に吐出させて、パドルを形成する。その状態で図１（ｇ）に示すように現像を行い、図１（ｈ）に示すように、基板を純水等にて洗浄を行い、次いで図１（ｉ）に示す乾燥を行い、基板上に所定のレジストパターンを作成した。
【００１４】
このように、現像液の吐出を所定の間隔をおいて、２回吐出させることで、テストパターンの線径の寸法内バラツキが、３σ＝０．２５μｍにまで向上させることができた。因みに、同一条件で１回だけの現像液の吐出の場合では、３σ＝０．９０μｍのバラツキを計測しており、はるかに改善が計られていることが解る。
【００１５】
次に、このようなフォトレジスト層の現像方法に用いられる現像装置について、図２を参照して説明する。円筒状の金属製スピンカップ２１は、円形の底板２２と、この底板２２の周辺を一方向に、その開口部２３を底板２２の径よりも狭くなるように、円錐状に上方に延在させて、隔壁２４を形成する。この底板２２の中心部には、モータ２５の回転軸２６が貫通しており、その回転軸２６の一端には、モータ２５が取着されており、また他端はスピンカップ２１内に位置し、その端部にチャック２７が取着されている。
【００１６】
このチャック２７は、モータ２５の回転軸２６と同軸に配置され、図示しない吸引装置と接続されて、チャック２７上に載置される基板２８を、吸引固定するものである。更に、このスピンカップ２１の底板２２部分には、複数の排水孔２９が穿設されており、この排水孔２９は、パイプ３０によって排水装置３１と連結されている。
【００１７】
このように構成されたスピンカップ装置３２の上部開口部２３からは、現像液供給装置３３を構成するノズル３４が配置され、このノズル３４は、現像液供給管３５を介して、現像液供給装置３３と連結されている。このノズル３４は、長方形の箱型を呈しており、その一端には、基板２８の一端と同じ長さに形成された、図３（ａ）に示すようなスリット３６を有している。この現像液供給装置３３は、駆動装置３７と連結されていて、現像液供給装置３３を左右及び上下方向に、移動可能に構成している。
【００１８】
もし現像液供給装置３３が大型となり、移動及び微細な調整が不可能な場合には、現像液供給管３５を可撓性の材質のもので構成、あるいは蛇腹構成とし、この可撓性の現像液供給管３５自体を、駆動装置３７によって可動させるように構成することも可能であり、あるいはまた、直接駆動装置３７をノズル３４に連結させて、ノズル３４自体を可動させることも可能である。
【００１９】
このように構成されたスピンカップ装置３２内に、フォトマスクによって露光されたフォトレジスト層３８を有する基板２８を、チャック２７上に載置固定する。しかる後に、ノズル３４を基板２８の一端に位置させて、現像液供給装置３３から、図３（ａ）に示す現像液３９をフォトレジスト層３８の上に吐出させて、図中矢印のように、左方向に現像液３９を吐出させながら平行移動させる。
【００２０】
即ち、図３（ａ）に示すように、基板２８の一端に位置したノズル３４から現像液３９を吐出させて、図中矢印の左方向に走査させて、図３（ｂ）に示すように、第１回目のパドル４０をフォトレジスト層３８上に形成する。この第１回目のパドル４０の形成が終了した後に、ノズル３４はパドル４０の厚さ分だけ上昇して、再びスタート地点まで復帰し、最初の現像液３９の吐出から所定時間経過後に、図３（ｃ）に示すように、このパドル４０の厚さ分だけ上昇した位置から、第２回目のパドル４０形成の作業を開始する。
【００２１】
そして第１回目と同様に、図中矢印に示すように、左方向に現像液３９を吐出させながらノズル３４を移動させて、図３（ｄ）に示すように、第２回目のパドル４０を構成する。この後に所定の時間を掛けて現像を行い、スピンカップ装置３２に配置された洗浄装置（図示せず）から純水等を放出することによってフォトレジスト層３８を洗浄し、モータ２５でチャック２７を回転させて、基板２８の水切りを行うと共に乾燥させる。洗浄用の純水等は、排水孔２９よりパイプ３０を介して排水装置３１に排水されて、基板２８上に所定のレジストパターンを作成するものである。
【００２２】
ここで、ノズル３４から現像液３９を吐出させるための、第１回目と第２回目との時間間隔について考察した結果を、図４に示す。図４に示すグラフは、横軸に第１回目と第２回目の吐出開始までの時間間隔、即ちパドル４０形成間隔時間をとり、縦軸には、時間間隔毎の３σあたりの寸法面内のバラツキをとって、バラツキ状態を示したもので有る。テストには、４００ｍｍ×５００ｍｍの角形基板２８を使用し、この角形基板２８の周辺１０ｍｍを除く面上に、等間隔で５×５ポイントに形成された３μｍのラインアンドスペースのテストパターンの、現像後の線径を測定したものである。
【００２３】
この図４に示す測定結果からも判るように、パドル４０形成間隔時間が３乃至７秒以内であれば、寸法面内バラツキが、０．２乃至０．４以内に抑えることが判明した。このパドル４０形成間隔時間を外れると、寸法面内バラツキが従来の現像方法と同様に大きくなることが判明した。従って、パドル４０形成間隔時間は、この時間内に制御することが必要となる。また第１回目と第２回目のパドル４０形成方向を異なる方向から形成することも試みたが、同方向から形成したものの方が好ましい結果であった。
【００２４】
この時間間隔の条件を満足させる簡便な方法は、５００ｍｍの基板２８の場合には、第１回目のパドル４０形成時間を５秒、即ち現像液３９吐出開始から第１回目の吐出終了までの、ノズル３４の走査時間を５秒になるように設定し、吐出終了後の再スタート時点まで復帰するノズル３４の戻り時間を、同じ５秒のスピードで戻るように設定することで、この５秒間の時間間隔が得られ、しかも第２回目の吐出位置に復帰した後に、直ちに待ち時間なしで第２回目のパドル４０形成作業に入れることになる。
【００２５】
このように、所定の時間間隔を置いて複数回にわたって、パドル４０を同一方向から形成することで、寸法面内のバラツキが小さくなる理由は、第１回目だけでは、現像液３９とレジスト層３８との接触時間のみが、線幅を決定する要因と考えられるが、複数回の場合には、樹脂溶解が最も進んだスタート時点の第１回目のパドル４０を形成している現像液３９部分を、第２回目に吐出される現像液３９が、順次攪拌させて流動化させていくので、結果的に基板２８上の現像液３９、即ちパドル４０内の樹脂濃度が均一化されることにより、現像速度も均一化されるものと思考され、このために、基板２８面内の線幅のバラツキが、抑制されるものと推察される。
【００２６】
なお、本発明は、この実施例に限定されることなく、種々の応用・変形が可能であり、例えば、複数回のパドル４０形成は、２回に限らず３回以上にわたってパドル４０を形成するようにしても差し支えなく、また２回目以降のパドル４０の攪拌は、その都度現像液３９を供給しないで、ノズル３４自体を第１回目のパドル４０中に挿入させて、パドル４０に摺動させながら攪拌させるように構成することも可能で、さらにノズル３４のスリット３６近傍に、刷毛状の物体を取着させておいて、この物体を利用して第１回目に形成したパドル４０を攪拌させるように、ノズル３４を移動させるように構成することも可能である。このように基板２８の寸法内で、溶解した樹脂濃度が均一化されるような構成をとることにより、第２回目以降の現像液３９の供給を不要とすることが可能なので、省資源化に適している。
【００２７】
また、上記説明では、ノズル３４の方が移動するように説明しているが、可能ならスピンカップ２１内のチャック２７の方を移動させて、基板２８自体をノズル３４に対して移動可能なように構成することも可能であり、基板２８とノズル３４との関係は、何れかが相対的に移動すれば良いので、この構成だけに限定されるものではないことは、明らかである。
【００２８】
更に上記説明では、基板２８上にフォトレジスト層３８を形成した場合について説明しているが、基板２８上に薄膜状の導電体層を設け、その上にフォトレジスト層３８を設けた場合にも、適用することができることは、言うまでもなく、また使用される現像液３９は、新液でも再生疲労液の何れをも採用することが可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明によれば、基板内での現像処理の均一化が図られ、このために現像処理された製品の性能向上、及び均一性が保持されると共に、基板間及びロット間での品質向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関わるフォトレジスト層の現像方法を説明するためのフローチャート図。
【図２】本発明に関わるフォトレジスト層の現像方法に使用される現像装置の構成の概要を示す構成図。
【図３】同じく本発明に関わるフォトレジスト層の現像方法の現像液吐出状態を説明するための工程説明図。
【図４】本発明に関わるフォトレジスト層の現像方法における、パドル形成間隔時間と寸法面内バラツキとの関係を示す測定図。
【図５】従来のフォトレジスト層の現像方法を説明するための工程説明図。
【符号の説明】
２７：チャック
２８：基板
３３：現像液供給装置
３４：ノズル
３６：スリット
３７：駆動装置
３８：フォトレジスト層
３９：現像液

Claims

フォトレジスト層が面上に設けられた基板と前記フォトレジスト層面上に現像液を吐出する現像液供給手段とを相対的に移動して現像を行うフォトレジスト層の現像方法において、
前記現像液供給手段を、前記基板に対して現像液供給スタート地点から所定方向に現像液を供給しつつ相対的に移動させて供給終了地点まで第１回目の現像液を塗布して前記フォトレジスト上にパドルを形成し、
このパドル形成後に前記終了地点から前記スタート地点まで前記現像液供給手段を前記パドル形成時の移動時間と同じ時間で復帰させ、第２回目以降の現像液吐出移動時に、前記現像液供給手段を前記基板面に対して順次直交する方向に離れた高さから前記パドル面上に現像液を重畳させるように塗布をスタートさせることを特徴とするフォトレジスト層の現像方法。
前記現像液供給手段は、各回のスタート時点の時間間隔を、３秒〜７秒に設定したことを特徴とする請求項１記載のフォトレジスト層の現像方法。