JPH0264646A - レジストパターンの現像方法及びこの方法に使用する現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、被処理基板上に塗布したレジストパターンの
現像を自動的に、かつ高精度で行うようにしたレジスト
パターンの現像方法及びこの方法に使用する現像装置に
関する。

（従来の技術） ホトマスク又は半導体ウェハ上にパターンを形成する際
には、一般にリソグラフィ工程が行われている。このリ
ソグラフィ工程は、被処理基板上にレジストを塗布し、
選択的に紫外線等の電磁線による露光、或いは電子線等
の粒子線による描画を行った後、レジストの現像を行う
ようにしたものである。この現像の方式としては、基本
的にはデイツプ（浸漬）方式、スプレ一方式及びパドル
方式の３つに大別されるが、出願人は先に特開昭６２−
１１７３２４号として、レジストが塗布され露光工程又
は描画工程を終了した被処理基板を載置する固定或いは
移動可能な基板ステージと、固定或いは移動可能な処理
枠と、この基板ステージと処理枠で構成される処理槽内
に現像液を供給する供給管とを備えることにより、デイ
ツプ方式を自動化し、これにより現像時の現像液の温度
制御が容易であるという利点を生か１−１現像精度の高
精度化を図り、現像液を回収して使用するとともに、現
像毎に清浄な現像液を使用してレジストパターン中の欠
陥発生を極力防止したものを提案した。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記特開昭６２−１１７３２４号公報に
記載されたものにおいては、例えば設定露光条件が従来
の２倍以上等、前工程の電子線描画条件や現像液の温度
、現像液の種類、更にはレジストそのものの条件等が変
わってしまい、現像時間が予想以上に短くなって、現像
液を回収する時間より短くなってしまった場合等には、
使用することができず、このためある制約条件下のパタ
ーン成形の時しか使用することができない問題点がある
ことが分かった。

即ち、例えば電子銃レジストとしてＥＢＲ−９（商品名
；東洋レーヨン■製）を、現像液としてＭＩＢＫ　（メ
チレンイソブチルケトン）を夫々使用して現像処理を行
った時の導電体と電極との間に流れる電流を測定した時
の波形を第５図に示す。

この条件下において、主現像時間ｔ　に２０％の追加現
像係数を乗じた時間だけ、追加現像を行った結果、設計
値２μｍのパターンに対し、実際の現像寸法は２，０３
μｍであった。なお、この場合の電流の特異点はピーク
時とした。

この際、現像終了時に現像液を回収するのであるが、回
収効率を加味するとこの回収時間は３０秒程度必要とさ
れる。この例においては、終点を判別した主現像時間ｔ
　は２８８秒、追加現像時間は計算により約５８秒とな
り、回収時間を予め見込んで追加時間が２８秒となるよ
うにアルゴリズムを設定してしている。なぜならば、こ
こでの回収時間中、被処理基板が水平に保持されている
ため、この上に現像液が盛られた状態となって、現像を
進行しているからである。

しかしながら、例えば露光量を高くする場合、現像液温
、現像液の種類、レジストの種類等、プロセスの条件が
異なり、第３図に示すように、主現像時間ｔｍが例えば
１３４秒となった場合で、追加現像係数を２０％とした
約２７秒の追加現像を行おうとすると、上記のように現
像液を回収する回収時間が３０秒程度必要となるため、
この回収時間が追加現像時間より長くなって、この回収
時間中主現像液による追加現像が行われてしまうことに
なり、設計値２．０μｍの抜き寸法に対し、約２．１０
μｍと０．　１μｍ程度規定値よりずれてしまうことに
なってしまい、これを防止するためには、現像液の回収
効率を低下させなくてはならなくなってしまうのである
。

本発明は上記に鑑み、現像液の回収効率を低下させるこ
となく、レジストの種類や露光条件等、種々の制約に拘
らず、常に適正な現像時間を決定することにより、寸法
精度の高いレジストパターンを形成するようにした現像
方法及びこの方法に使用する現像装置を提供することを
目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明におけるレジストパタ
ーンの現像方法は、導電体上に塗布したレジストの一部
を現像液で選択的に除去してパターンを形成する現像工
程の適性現像時間を、レジストを塗布した導電体と現像
液中で安定した電極との間を流れる電流の特異点を検知
することにより判断するにあたり、この判定までの主現
像以降の追加現像として、主現像液よりも低く設定した
主現像液と同種の追加現像液を上記主現像液の液面に滴
下させて追加現像処理を行うとともに、少なくとも上記
主現像液を回収して主現像液及び追加現像液として使用
するようにしたものであり、この方法に使用する現像装
置は、相対的に移動可能な基板ステージと処理枠とで現
像液を貯蔵し排出する処理部を構成し、この処理部から
排出した現像液を回収し第１供給管から主現像液として
再び処理部に導く循環経路を形成するとともに、この循
環経路に冷却装置を備え回収した現像液を追加現像液と
して第２洪給管から再び処理部に導く補助循環経路を付
設し、上下動自在なコンタクト針を有するとともに、導
電体の上面にレジストを塗布した被処理基板を上記基板
ステージ上に搬送する搬送機構を上記処理部の側方に備
えたものである。

（作　用） 上記のように構成した本発明におけるレジストパターン
の現像方法及びこの現像装置によれば、主現像液より温
度の低い追加現像液による追加現像処理を行うことによ
り、この追加現像液による現像速度を主現像液による現
像速度より遅らせ、これにより追加現像時間を主現像液
の回収時間より長くして、十分な回収時間を確保すると
ともに、この追加現像による最終的な仕上げ用の緩衝処
理を行わせて、仕上がり精度の向上を図るようにするこ
とができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図において、レジストパターンの現像装置の主要部
は、例えばフッ素樹脂（テフロンなど）製で密封可能な
処理室１内に収容されている。この処理室１の底部下方
には、モータ２が配置されている。このモータ２の駆動
力により回転する回転軸３が処理室１の底部中央から処
理室１の内部に挿入され、この回転軸３の上端には、基
板ステージ４が一体に連接されている。これらの回転軸
３及び基板ステージ４の内部には、常温水の流通孔５が
設けられており、この流通孔５は処理室１の外部の回転
軸３の側面で開口し、この開口部に対応して継手６が設
けられている。この継手６には、電子恒温槽７及びポン
プ８を介装した配管９の端部が接続されており、上記回
転軸３及び基板ステージ４の内部に恒温水を供給するよ
う構成されている。

なお、上記継手６が設けられている流通孔５の開口部近
傍は、シール材１０によりシールされている。

また、上記基板ステージ４の上面には、基板受爪１１が
、処理室１の底部には、上下動するシリンダ１２が夫々
設けられているとともに、このシリンダ１２の上端には
、上記基板ステージ４の周囲を囲繞する処理枠１３が取
付けられて、この基板ステージ４と処理枠１３とで処理
部が構成されている。即ち、この処理枠１３が上昇した
時に基板ステージ４の底面との間がリングシールにより
液密にシールされて現像槽を形成し、下降した時にこの
シールを解いて、現像槽内部の現像液を処理枠１３の下
部開口に設けた回収口１４から外部に排出してこの現像
液を回収するよう構成されている。

そして、この回収口１４は、循環経路１５に接続されて
いるとともに、この循環経路１５の内には、内部に現像
液タンク１６を備えた主現像液の温度を一定となす電子
恒温槽１７及びポンプ１８が介装され、この循環経路１
５の先端には、処理室１を貫通して基板スレージ４及び
処理枠１３で形成される現像槽内の内部に主現像液を供
給する第１供給管１９が接続されている。これにより、
この第１供給管１９から処理槽７に供給された主現像液
が現像処理後に回収され、循環経路１５を通過して再び
第１供給管１９から処理槽内に供給されるようなされて
いる。

なお、図示されていないが、この循環経路１５内には、
現像液を濾過するためのフィルタが介装されている。

更に、この循環経路１５には、現像液タンク１６の下流
側で分岐した補助循環経路２０が備えられ、この補助循
環経路２０内には、現像液を冷却して一定に保温する冷
却装置２１及びポンプ２２が介装され、更にこの補助循
環経路２０の先端には、処理室１を貫通して基板スレー
ジ４及び処理枠１３で形成される現像槽内の内部に上記
主現像液より低温の追加現像液を供給する第２供給管２
３が接続されている。これにより、回収され現像液タン
ク１６に貯蔵された現像液が、補助循環経路２０を通過
することによって冷却装置２１で冷却され、追加現像液
として第２倶給管２３から現像槽内に供給されるような
されている。

なお、上記補助循環経路２０は、循環経路１５と独立に
、即ち循環経路１５から分岐することなく独立した経路
で回収口１４から第２供給管２３を結ぶように構成して
も良い。

上記処理室１の側方には、基板搬入口２４及び基板搬出
口２５が設けられている。この基板搬入口２４の外方に
は、例えばガラス上にＣｒが被着され、レジストの塗布
、ベーク及び電子描画工程等が終了した被処理基板２６
（第２図）を搬送するためのコンベア２７及びこの基板
２６を処理室１内に搬入する搬入アーム２８が設けられ
、基板搬出口２５の側方には、現像処理後の基板を次工
程に搬送するコンベア２９及びこの基板を処理室１から
このコンベア２９上に搬出する搬出アーム３０が設けら
れている。

処理室１の上部には、リンス液をスプレーするノズル３
１が設けられ、未回収の現像液及びこのリンス液等は、
処理室１の底部に設けられた排液口３２から処理室１の
外部に排出されるようなされている。

なお、この排液口３２は、処理室１の内部の雰囲気ガス
の排気口としても用いることもできる。

第２図に搬入アーム２８で被処理基板２６を保持した状
態を示す。

即ち、導電体３３の表面にレジスト３４を塗布した被処
理基板２６は、搬入アーム２８の爪部に載置された形で
保持され、この搬入アーム２８には、被処理基板２６の
上方に位置してガス導入口３５より導入されたガスによ
り上下動するとともに、導電体３３を電極とするように
した一対のコンタクト針３６を備えた電極形成体３７が
取付けられ、この電極形成体３７には、上記コンタクト
針３６に接続されたリード線３８が備えられている。

また、このリード線３８は、現像液中で安定な電極とな
る基板スレージ４上の基準電極３つに接続されていると
ともに、このリード線３８には、ここを流れる電流をモ
ニターして電流の特異点を検出する検出器（図示せず）
が接続されている。

上記現像装置を用いた被処理基板２６の現像は、以下の
ようにして行われる。

先ず、シリンダ１２を作動させて処理枠１３を上昇させ
、この処理枠１３と基板ステージ４の底面との間を液密
にシールして現像槽を形成し、この状態で第１供給管１
９から所定温度、例えば２５℃に温度制御された主現像
液を上記現像槽内に供給する。次に、基板搬入口２４を
図示しないベンシリンダ等により開いた後、被処理基板
２６を保持した搬入アーム２８を前進させ、下降させる
ことにより、被処理基板２６を現像槽内に位置させ、基
板搬入口２４を閉じ、現像を開始する。

この時、搬入アーム２８は、基板搬入口２４を通過して
この内部に達しており、このため基板搬入口２４にはこ
の搬入アーム２８が通過する隙間が形成されている。

なお、現像時には、主現像液中に温度センサを浸し、主
現像液の温度が設定温度から外れた場合には、制御信号
を電子恒温槽７の温度制御機構にフィードバックし、現
像の温度制御を厳密に行うことが望ましい。また、現像
中は電極形成体３７のコンタクト針３６を下降させるこ
とによって被処理基板２６の導電体３３とのコンタクト
をとっており、その対極となる現像液中で安定な基準電
極３９との間を流れる電流をモニターし、この電流の特
異点を検知することにより主現像の終点を検出する。

この終点を検出した後に、上記搬入アーム２８を僅かに
下降させて後退させ、基板搬入口２４を完全に閉じると
同時に、シリンダ１２を作動させて処理枠１３を下降さ
せて主現像液を流出させ、循環経路１５から現像液タン
ク１６に回収する。

一方、この主現像液の流出と同時に、補助循環経路２０
を開き、上記現像液タンク１６に回収しておいた現像液
を冷却装置２１を通過させることにより、主現像液より
低い温度、例えば１０℃とした追加現像液をこの第２供
給管２３から主現像液の液面に、例えば２００ｃｃ程滴
下する。

これにより、例えば第３図に示すように、主現像時間ｔ
　が１３４秒と非常に短い場合でも、温度の低い追加現
像液で追加現像処理を施すことにより、追加現像速度を
低下させ、この追加現像係数を４０％として、現像液回
収時間３１秒より長い追加現像時間約５４秒の追加現像
時間となして十分な現像液回収時間を確保して、現像液
の回収効率が低下してしまうことを防止するとともに、
この追加現像による最終的な仕上げ用の緩衝処理を行わ
せて、仕上がり精度の向上を図るようにすることかでき
る。

即ち、第４図に示すように、従来法である主現像液と同
じ現像液で追加現像を行うと、２０％以下の追加率にお
いては、回収時間の制限によりτ」法制御ができないが
、上記のように主現像液と同じで、これより温度の低い
追加現像液で追加現像を行うことにより、例えば追加現
像係数を４０％としても、寸法規格に対し±０．０３以
内で仕上げることができ、これによって十分な追加現像
時間を確保して寸法の制御が可能となることができるこ
とが実験の結果確かめられている。

なお、プロセス条件に合わせて任意に追加現像係数を設
定できるようにテーブル化しておくと便利である。また
、追加現像液は、上記のように主現像液より温度が低い
ため、これを回収した現像液に混ぜると温度制御がやや
困難となるので、これを未回収としても良く、回収効率
を上げるためにこれを回収するようにしても良い。

その後、モータ２を回転させながら、ノズル３１からリ
ンス液をスプレーさせてリンスを行う。

更に、基板ステージ４を、例えば２００　Ｏｒｐｍ程度
の回転数で高速回転させることにより被処理基板２６の
乾燥を行う。次いで、搬出アーム３０により、被処理基
板２６を基板受爪１１から外し、処理室１の外に搬出し
た後、コンベア２９に乗せて次工程に搬出するのである
。

なお、被処理基板２６を現像槽ないに位置させた後に、
主現像液を供給するようにしても良いことは勿論である
。

〔発明の効果〕

本発明は上記のような構成であるので、現像液を回収し
て使用することにより、コストの低減を図ることができ
るばかりでなく、主現＠液より温度の低い追加現像液に
よって速度の遅い追加現像処理を行うことにより、大幅
なプロセスの改善を図るとともに、この追加現像処理に
より最終的な仕上げ用の緩衝処理を行わせて、仕上がり
精度の向上を図るようにすることができる。

従って、電子線レジストを使用したパターン形成におけ
るパターンの寸法精度を飛躍的に向上させことができる
ばかりでなく、各種マスク製造工程の自動化や将来の画
描プロセスの自動化等を可能とすることかでかるといっ
た効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の一実施例を示す構成図、第
２図は搬入アームで被処理基板を保持した状態を示す断
面図、第３図は本発明に適した導電体と基準電極とを流
れる電流と現像時間をの関係を示すグラフ、第４図は第
３図における本発明と従来例との追加現像係数を寸法誤
差を示すグラフ、第５図は従来例に適した導電体と基準
電極とを流れる電流と現像時間をの関係を示すグラフで
ある。 １・・・処理室、４・・・基板ステージ、７．１７・・
・電子恒温槽、１３・・・処理枠、１４・・・回収口、
１５・・・循環経路、１６・・・現像液タンク、１９・
・・第１供給管、２０・・・補助循環経路、２１・・・
冷却装置、２３・・・第２共給管、２６・・・被処理基
板、２８・・・搬入アーム、３０・・・搬出アーム、３
３・・・導電体、３４・・・レジスト、 ３６・・・コンタクト針、 ３７・・・電極形成 体、 ３８・・・リード線、 ３９・・・基■電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、導電体上に塗布したレジストの一部を現像液で選択
   的に除去してパターンを形成する現像工程の適性現像時
   間を、レジストを塗布した導電体と現像液中で安定した
   電極との間を流れる電流の特異点を検知することにより
   判断するにあたり、この判定までの主現像以降の追加現
   像として、主現像液よりも低く設定した主現像液と同種
   の追加現像液を上記主現像液の液面に滴下させて追加現
   像処理を行うとともに、少なくとも上記主現像液を回収
   して主現像液及び追加現像液として使用するようにした
   ことを特徴とするレジストパターンの現像方法。 ２、相対的に移動可能な基板ステージと処理枠とで現像
   液を貯蔵し排出する処理部を構成し、この処理部から排
   出した現像液を回収し第１供給管から主現像液として再
   び処理部に導く循環経路を形成するとともに、この循環
   経路に冷却装置を備え回収した現像液を追加現像液とし
   て第２供給管から再び処理部に導く補助循環経路を付設
   し、上下動自在なコンタクト針を有するとともに、導電
   体の上面にレジストを塗布した被処理基板を上記基板ス
   テージ上に搬送する搬送機構を上記処理部の側方に備え
   たことを特徴とする請求項１記載の方法に使用する現像
   装置。