JPH0431173B2

JPH0431173B2 -

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Publication number: JPH0431173B2
Application number: JP60093139A
Authority: JP
Priority date: 1985-04-30
Filing date: 1985-04-30
Publication date: 1992-05-25
Also published as: JPS61251135A; US4755844A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は被処理基板上に被覆されたレジストの
現像を自動的に高精度で行なう装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

ホトマスク又は半導体ウエハ上のパターンを形
成する際には、リソグラフイ工程が行われる。こ
のリソグラフイ工程においては、処理基板上にレ
ジストを塗布し、選択的に紫外線等の所定波長域
の電磁線による露光あるいは電子線等の粒子線に
よる描画を行なつた後、レジストの現像を行な
う。この現像の方式は、基本的にはスプレー方
式、デイツプ（浸漬）方式及びパドル方式の３つ
に大別される。

スプレー方式は、被処理基板上のレジストに現
像液をスプレーするものである。この方式では、
現像工程の自動化が容易であるという利点があ
る。しかし、現像液の温度制御が困難であるうえ
に、気化熱の影響により被処理基板面内で現像液
に温度差が生じるためめ、レジストパターンに寸
法バラツキが生じ易いという欠点がある。

デイツプ（浸漬）方式は、レジストが被覆され
た被処理基板を現像液に浸漬するものである。こ
の方式では、現像液の使用量が少ないことと、温
度制御性が良好で、レジストパターンの寸法バラ
ツキが比較的小さいという利点がある。しかし、
操作性が悪く、自動化が困難であるという欠点が
ある。また、現像処理後、被処理基板の移動中に
現像液によるレジストパターンの溶解が進行する
ため、パターンの精度要求がより厳しくなつてき
ている傾向には十分に対応できないという問題が
ある。更に、現像液中に浮遊する異物の付着等に
より欠陥が生じ易く、所定のレジストパターンの
形成が困難となる。

パドル方式は、レジストが被覆された被処理基
板を静止又は緩い回転状態とし、レジスト上に現
像液を滴下して現像液の液膜を形成するものであ
る。この方式は、スプレー方式とデイツプ方式と
の中間的な方式として位置づけられる。すなわ
ち、デイツプ方式と同様に現像液の使用量が少な
いうえに、自動化が容易であり、デイツプ方式の
ような被処理基板の移動時の問題が生じないこと
は勿論である。しかし、このバドル方式でも、ス
プレー方式と同様に現像時の現像液の温度制御が
困難であり、レジストパターンの寸法バラツキが
大きくなり易いという欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情を考慮してなされたものであ
り、デイツプ方式の利点を生かしながら、操作の
自動化及びより高精度の現像を可能にするととも
に、レジストパターン中の欠陥発生を防止し得る
自動現像装置を提供しようとするものである。

〔発明の概要〕

本発明の自動現像装置は、表面に導電層を有
し、レジストが塗布されて露光工程又は描画工程
が終了した被処理基板が載置されるステージと、
このステージ上に載置された被処理基板上に密着
して被せられる移動可能な密閉枠と、この密閉枠
内に現像液を供給する供給管と、前記密閉枠内壁
に取り付けられ、現像時に現像液と接触する第１
の電極と、前記密閉枠に前記第１の電極と絶縁さ
れて取り付けられ、現像時に被処理基板表面の導
電層と接触する第２の電極と、これら第１及び第
２の電極間の電圧又は電流の変化を検出する電気
回路とを具備したことを特徴とするものである。

このような自動現像装置によれば、密閉枠内壁
に取り付けられ、現像時に現像液と接触する第１
の電極、密閉枠に前記第１の電極と絶縁されて取
り付けられ、現像時に被処理基板表面の導電層と
接触する第２の電極、及びこれら第１、第２の電
極間の電圧又は電流の変化を検出する電気回路を
設けているので、電圧又は電流の変化をモニター
することにより、現像の終点を自動的に判断する
ことができ、極めて高精度の現像を行なうことが
できる。また、現像液は密閉枠内のみを満たせば
よいので、現像液の使用量を従来よりも更に少な
くすることができ、これに伴い現像液の温度制御
性もより良好となる。これに加えて操作性が向上
し、自動化が容易となる。また、現像後、被処理
基板を移動せずにただちにリンスを行なえるの
で、高精度の現像を行なうことができる。更に、
現像毎に現像液が交換されるので、現像液中の異
物によるレジストパターン中の欠陥発生を防止す
ることができる。

なお、温度調節機構を設ければ、一層高精度の
現像を行なうことができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図〜第４図を参照
して説明する。

第１図において、本発明に係る自動現像装置の
主要部は例えばフツ素樹脂（テフロン等）製の密
閉可能な処理槽１内に収容されている。この処理
槽１の底部下方にはモータ２が配置され、このモ
ータ２の回転軸２ａは処理槽１底部中央から処理
槽１内部へ挿入されている。この回転軸２ａ上に
は支持台３が取付けられ、この支持台３上には基
板ステージ４が支持されている。この基板ステー
ジ４上には例えばガラス上にCr等が被着され、
更に電子線レジスト（例えばPMMA）の塗布、
ベーク、電子線描画を経たホトマスク用の基板５
が真空チヤツクされる。前記基板ステージ４の側
方の処理槽１壁面には盤入口６及び搬出口７がそ
れぞれ設けられている。前記基板５は前工程から
コンベア８により搬送され、搬入口７を例えば図
示しないペンシリンダにより開いた後、一対の基
板搬入アーム９により基板ステージ４上に設置さ
れる。また、基板５は現像、リンス等の処理が終
了し、搬出口７を例えば図示しないペンシリンダ
により開いた後、一対の基板搬出アーム１０によ
り基板ステージ上からコンベア１１上に搬送さ
れ、更に後工程へ搬送される。

また、処理槽１上部からは密閉枠搬送アーム１
２，１３が挿入されて、その先端には例えばフツ
素樹脂（テフロン等）製の密閉枠１４が取付けら
れている。この密閉枠１４は初期位置（図中一点
鎖線で表示）から搬送されて基板５上に被せられ
る。なお、密閉枠１４の初期位置は、基板ステー
ジ４と搬入口６及び搬出口７との間を搬送される
基板５上に密閉枠１４に付着した現像液が滴下さ
れないような位置とするのが望ましい。この密閉
枠１４の下部には例えばフツ素樹脂（テフロン
等）製の密閉シール１５が取付けられ、基板５上
面に密着するようになつている。一方、密閉枠１
４の上面中央部には現像液供給管１６が接続され
ている。また、密閉枠１４内部には外部から処理
槽１上部及び密閉枠１４上面を貫通して回収管を
兼ねる空気抜き管１７が挿入されている。

また、密閉枠１４の上面内側には例えばPt板
（第１の電極）１８が取付けられている。一方、
密閉枠１４側壁には前記Pt板１８とは絶縁され、
前記基板５上のレジストを貫通してガラス上の
Cr（第２の電極）等に接続された電極端子１９が
取付けられている。これらPt板１８及び電極端
子１９にはそれぞれ信号ケーブル２０，２１が接
続されており、後記するように第２図に示すよう
な回路構成により両者の間の電圧変化を検出する
ようになつている。

更に、処理槽１の上部にはスプレーノズル２２
が取付けられており、このスプレーノズル２２に
接続された現像液配管２３又はリンス液配管２４
から供給される現像液又はリンス液をスプレーで
きるようになつている。このスプレーノズル２２
からスプレーされる処理液は処理槽１底部に設け
られた排液口２５から排出されるようになつてい
る。

上記自動現像装置を用いたレジストの現像は以
下のようにして行われる。

まず、搬入口６を開き、前工程からコンベア８
により搬送されてきた基板５を搬入アーム９によ
り基板ステージ４上に設置する。次に、密閉枠１
４を密閉枠搬送アーム１２，１３により搬送し、
基板５上に密着して被せる。つづいて、現像液供
給管１６から現像液を密閉枠１４内に供給し、基
板５上のレジストの現像を開始する。この際、現
像液を供給すると、密閉枠１４内の空気は空気抜
き管１７から外部へ排気される。また、密閉枠１
４の温度制御を行ない、間接的に現像液の温度調
節を行なうことが望ましい。また、搬入口６を開
いたままとしておき、外部から温度調節された気
体（例えば窒素）を流せば、現像液の温度調節が
更に容易になる。

現像中において、第１の電極１８と第２の電極
１９との間の電圧の変化は第２図に示すような検
出回路によりモニタされている。すなわち、第１
の電極１８及び第２の電極１９にそれぞれ接続さ
れた信号ケーブル２０，２１は固定抵抗３１によ
り互いに結線されている。この固定抵抗３１の両
端の電圧は増幅器３２で増幅され、Ａ／Ｄ変換器
３３によりデジタル信号に変換され、更に処理装
置３４に送られ、メモリ３５に記憶される。一
方、基準メモリ３６には予め設定された規格サン
プルの電圧値が記憶されており、前記処理装置３
４により規格サンプルの電圧値とモニタされた電
圧値とが比較される。

例えば現像液の温度が25℃の場合に規格サンプ
ルの電圧値が第３図に示すような曲線を示し、同
図中のＡ点から40秒後に現像が終了するものとす
る。この場合、モニタしている電圧値がＡ点に達
した時点で現像終点が間近であることを判断し、
空気抜き管（回収管）１７から密閉枠１４内の現
像液を回収する。

次いで、搬送アーム１２，１３により密閉枠１
４を初期位置に戻す。同時にモータ２により基板
ステージ４を回転させながら、現像液配管２３か
らノズル２２を経て現像液をスプレーし、約40秒
の追加現像を行なう。つづいて、現像液配管２３
をリンス液配管２４に切換え、ノズル２２を経て
リンス液をスプレーし、リンスを行なう。その
後、リンス液を止め、モータ２の回転数を高めて
基板５の乾燥を行なう。乾燥後、モータ２を止
め、搬出口７を開いて基板搬出アーム１０により
基板５をコンベア１１上に搬送し、更に次工程へ
送る。

上記のような自動現像装置によれば、現像液は
密閉枠１４内のみを満たせばよいので、現像液の
使用量を従来のデイツプ方式よりも更に少なくす
ることができる。また、現像液の使用量が少なく
なることから現像中の現像液の温度調節も従来の
デイツプ方式と比較して更に容易となる。

このようにデイツプ方式の利点をより効果的に
できることに加えて、従来のデイツプ方式よりも
操作性が向上するので、自動化が極めて容易とな
る。また、現像後に基板５を移動することなく、
スプレーノズル２２からリンス液をスプレーする
ことによりただちにリンスを行なうことができる
ので、従来のような移動時のレジストパターンの
溶解による現像精度の低下を防止することができ
る。この現像精度については、現像後のレジスト
パターンの溶解防止に加えて温度制御が容易にな
つたこと、更に上記実施例のようにPt板１８−
電極端子１９間の電圧変化をモニタすることによ
り現像終点を極めて容易に検出できることから、
極めて高精度とすることができる。更に、現像毎
に現像液を交換するので、常に浮遊する異物の少
ない現像液を使用するようにすれば、レジストパ
ターン中の欠陥発生を防止することができる。

実際に上記実施例の自動現像装置を用いて現像
を行なつた場合と、従来のデイツプ方式による現
像の場合とでホトマスク用の基板のパターン精度
を比較した結果を第４図に示す。なお、従来のデ
イツプ方式は時間を指定して手動により現像を終
了させるものである。また、第４図の場合の設計
値は4μmとした。第４図から明らかなように、従
来のデイツプ方式では設計値と比較して最大で±
0.2μm程度のパターンのズレが生じる基板があ
り、分布曲線が緩やかな広がりを示している。こ
れに対し、測定サンプル数は少ないが、上記実施
例の自動現像装置を用いた場合には全ての基板の
パターンは設計値±0.05μm以内に収まり、現像
精度が大幅に向上していることがわかるなお、上記実施例では基板ステージ上での基板
の固定を真空チヤツクにより行なつたが、基板ス
テージ上に受爪を設けて基板を固定してもよい。

また、上記実施例では現像終了直前に空気抜き
管１７から現像液の回収を行なつたが、必ずしも
現像液の回収は行なわなくともよい。ただし、現
像液の使用量を少なくするためには上記実施例の
ように現像液の回収を行なうことが望ましい。

また、上記実施例ではスプレーノズル２２から
現像液をスプレーして追加現像ができるようにし
ているが、現像は密閉枠１４内の現像液のみで行
なつてもよい。ただし、この場合、密閉枠１４内
の現像液を回収する時間的な余裕がないので、現
像液の使用量を少なくするためにはスプレー方式
の追加現像を行なえるようにすることが望まし
い。また、上記実施例では密閉枠１４の温度制御
と、温度制御された窒素を流すことにより現像時
の現像液の温度調整を行なつたが、これに限らず
現像液自体又は現像液供給管を温度制御すること
により現像時の現像液の温度調整を行なつてもよ
い。これらの温度制御に加えて、密閉枠１４内の
現像液の温度を測定する温度センサを設け、温度
が変化した場合に制御信号を温度制御機構にフイ
ードバツクするようにすれば、現像時の現像液の
温度調整をより確実にすることができる。

また、上記実施例では第１の電極であるPt板
１８及び第２の電極であるCrに接続される電極
端子１９を設け、現像中に両者の間の電圧変化を
モニタしたが、これらの電極を設けず、時間を指
定して現像を終了させても現像液の温度調整が容
易になつたことと、現像後だたちにリンスを行な
えることから現像精度を向上する効果を得ること
ができる。ただし、現像終点を厳密に検出するた
めには上記実施例のように第１及び第２の電極を
設けて両者の間の電圧変化をモニタすることが望
ましい。

また、第１の電極及び第２の電極については、
現像時に第１の電極が現像液に接触し、第２の電
極が被処理基板表面の導電層に接触するようにす
ればよく、これらの電極の形状や配置は特に限定
されない。

更に、以上の説明ではホトマスク用の基板の現
像について説明したが、本発明の装置を半導体ウ
エハのウエハプロセスでも使用できることは勿論
である。また、本発明のような構成の装置は現像
だけでなく、エツチング時のの使用も期待でき
る。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く本発明の自動現像装置によれ
ば、現像液の使用量が少なく、現像液の温度制御
が容易であるというデイツプ方式の利点を生かし
ながら、操作の自動化及び現像精度のより一層の
向上を達成するとともに、レジストパターンの欠
陥発生を防止できる等顕著な効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における自動現像装置
の構成図、第２図は同自動現像装置の第１の電極
及び第２の電極間の電圧変化を検出するための回
路構成図、第３図は標準的な現像時の電圧変化特
性図、第４図は本発明の実施例における自動現像
装置による現像及び従来のデイツプ方式による現
像の現像精度を示す分布曲線図である。１…処理槽、２…モータ、２ａ…回転軸、３…
支持台、４…基板ステージ、５…基板、６…搬入
口、７…搬出口、８，１１…コンベア、９……基
板搬入アーム、１０…基板搬出アーム、１２，１
３…密閉枠搬送アーム、１４…密閉枠、１５…密
閉シール、１６…現像液供給管、１７…空気抜き
管、１８…Pt板（第１の電極）、１９…電極端
子、２０，２１…信号ケーブル、２２…スプレー
ノズル、２３…現像液配管、２４…リンス液配
管、２５…排液口、３１…固定抵抗、３２…増幅
器、３３…Ａ／Ｄ変換器、３４…処理装置、３５
…メモリ、３６…基準メモリ。

Claims

【特許請求の範囲】１表面に導電層を有し、レジストが塗布されて
露光工程又は描画工程が終了した被処理基板が載
置されるステージと、このステージ上に載置され
た被処理基板上に密着して被せられる移動可能な
密閉枠と、この密閉枠内に現像液を供給する供給
管と、前記密閉枠内壁に取り付けられ、現像時に
現像液と接触する第１の電極と、前記密閉枠に前
記第１の電極と絶縁されて取り付けられ、現像時
に被処理基板表面の導電層と接触する第２の電極
と、これら第１及び第２の電極間の電圧又は電流
の変化を検出する電気回路とを具備したことを特
徴とする自動現像装置。２密閉枠内に現像液を回収する手段を設けたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動
現像装置。３ステージ、密閉枠及び現像液の供給管を処理
槽内に収容し、この処理槽に少なくともリンス液
をスプレーするノズルを取付けるとともに、前記
ステージを回転可能とし、前記処理槽に処理液を
排出する排液口を設けたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の自動現像装置。４現像液、密閉枠、現像液供給管又は密閉枠の
雰囲気のうち少なくともいずれか１つの温度調整
を行なう手段を設け、現像時に密閉枠内の現像液
の温度調整を行なうことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の自動現像装置。