JPH0638398B2 - レジスト現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はレジスト現像装置、詳しくは半導体ウエハ、半
導体マスク、光ディスク等の被現像体に装着されたレジ
スト層の現像を行なうレジスト現像装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種のレジスト現像装置としては、例えば特開
昭５７−１６６０３２号公報に記載され、また、第６図
に示すように、現像槽（Ｄ）内に収容した半導体ウエハ
（Ｗ）にノズル等の放出手段（Ｎ）から現像処理に供さ
れる薬液を放出することにより、前記ウエハ（Ｗ）にお
けるレジスト層の現像を行なうようにしている。

尚、一般に前記薬液は、レジスト層を溶解する所謂現像
液の他に、該現像液の放出に先立ち前記ウエハ（Ｗ）の
経時変化によるレジスト感度のバラツキを除去するため
の前処理液、及び前記現像液の放出後に前記ウエハ
（Ｗ）を洗浄する後処理液等から成るものである。

また、最近のレジストパターンの高密度に伴なってその
現像条件、特に温度に対する要求が重要なものとなって
いることから、前記現像槽（Ｄ）に電熱ヒータ（Ｈ_１）
を付設して該ヒータ（Ｈ_１）の加熱により前記現像槽
（Ｄ）内の温度を所定値に保持する如く成す一方、現像
処理に供される薬液のひとつである現像液を、電熱ヒー
タ（Ｈ_２）を付設した温調器（Ｔ）で予め所定の温度に
加熱する如く成すと共に、この現像液の送液管（Ｌ）に
電熱ヒータ（Ｈ_３）を付設して前記送液管（Ｌ）におけ
る現像液の温度低下を抑制する如く成し、前記放出手段
（Ｎ）から放出され前記ウエハ（Ｗ）に作用する現像液
の温度を設定値に限定できるようにしている。

ところが、前記現像槽（Ｄ）内の雰囲気温度及び前記現
像液の液温度を調節する熱源として、前記電熱ヒータ
（Ｈ_１）（Ｈ_２）（Ｈ_３）を用いる場合には、該ヒータ
の加熱により前記現像槽（Ｄ）及び現像液の外気への放
熱による温度低下は抑制できても、外気からの吸熱によ
る温度上昇は抑制できず、従って、例えば外気温度が現
像処理を行なうための設定温度よりも高い場合には制御
不能となる致命的な問題があった。

一方、この問題を解決するために、前記した現像温度を
調節する熱源として、前記電熱ヒータのかわりに、恒温
水等の恒温熱媒体を用いれば、現像温度の設定値が外気
に対し高い場合でも低い場合でも常に任意に制御できる
ことが考えられる。

第７図は、現像温度を恒温熱媒体を用いて制御する如く
成したものであって、現像槽（Ｄ）を取囲む壁面を二重
壁構造と成して熱交換チャンバー（Ａ）を形成し、該チ
ャンバー（Ａ）内に恒温熱媒発生装置（Ｂ）で任意の温
度に設定される恒温熱媒体を循環させる如く成す一方、
現像液を温調するための熱交換器（Ｒ）を前記発生装置
（Ｂ）内に配設すると共に、現像液の送液管（Ｌ）を二
重管（Ｘ）内に設け、該二重管（Ｘ）の外管を返流する
恒温熱媒体により前記送液管（Ｌ）を温調する如く成し
たものである。

尚、第７図中、（Ｅ）はヒータ、（Ｃ）は冷凍装置の蒸
発器、（Ｐ）は熱媒ポンプである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、第７図のものによると、現像液を温調す
るための前記熱交換器（Ｒ）が、前記恒温熱媒発生装置
（Ｂ）の内部に収納されているため、それだけ前記発生
装置（Ｂ）が大形となる問題があり、また、広く一般に
現像処理に供される薬液としては、現像液の他に前処理
液及び後処理液が用いられているのであり、これら処理
液の温調用熱交換器をも収納する場合には一層前記発生
装置（Ｂ）が大形となる問題があった。

また、前記熱交換器（Ｒ）の出口から前記送液管（Ｌ）
の部分における現像液の外気による温度変化を抑制する
ために、前記二重管（Ｘ）を用いた温調手段が必要とな
るため、それだけ配管構成も大形となり、コストアップ
を招く問題があった。

さらに、前記熱交換器（Ｒ）が前記発生装置（Ｂ）内に
収納されているため、前記送液管（Ｌ）を経て放出手段
（Ｎ）から放出される実際の現像液温度と、前記熱交換
チャンバー（Ａ）による現像槽（Ｄ）の雰囲気温度とに
バラツキが生じる問題もあった。

本発明の目的は、装置を小形にできながら、現像室の温
度および現像処理に供される薬液の温度を任意の設定温
度に高精度に制御できるようにしたレジスト現像装置を
提供する点にある。

（問題点を解決するための手段） そこで本発明は上記問題点を解決するために、第１図に
示す如く構成したものであり、現像槽（１）に被現像体
（Ｗ）の保持手段を内装すると共に、この保持手段で保
持される被現像体（Ｗ）に、現像処理に供される薬液を
放出する放出手段（２）を設けたレジスト現像装置であ
って、前記現像槽（１）を、該現像槽（１）の壁面に開
口する被現像体（Ｗ）の出入口（２０）を扉（２１）で
閉鎖した状態で内部の現像室（１０）を外部としゃ断す
る密閉構造に形成し、この現像槽（１）の壁面に、前記
現像室（１０）に臨む熱交換チャンバー（１４）を形成
すると共に、加熱源と冷却源とを備え、任意の設定温度
の恒温熱媒を発生させる恒温熱媒発生装置（７）を形成
して、この恒温熱媒発生装置（７）を前記熱交換チャン
バー（１４）に配管（７６，７７）を介して連結し、前
記熱交換チャンバー（１４）に恒温熱媒を循環させる如
く成す一方、前記薬液を温調する薬液熱交換器（５）を
前記熱交換チャンバー（１４）に熱交換可能に付設した
ことを特徴とするものである。

（作用） 恒温熱媒発生装置（７）において発生する恒温熱媒体
を、前記現像室（１０）を取巻く熱交換チャンバー（１
４）に循環させることにより、前記現像室（１０）の雰
囲気温度をレジストに対する温度条件に対応して任意の
設定温度に制御できるのであり、かつ前記チャンバー
（１４）に付設した前記薬液熱交換器（５）により現像
処理に供される現像液等の薬液の温度を、前記現像室
（１０）の雰囲気温度とバラツキ少なく温度調節できる
のであり、従って、前記被現像体（Ｗ）における現像温
度を高精度に任意の設定温度に制御並びに保持できるの
である。

（実施例） 第１図に示すものは、枠組したフレーム（１００）の上
部に現像槽（１）を支持し、下方に恒温熱媒発生装置
（７）を収納したものである。

前記現像槽（１）は二重壁構造としたドーム状のケーシ
ング（１１）と、底壁（１２）及び天井板（１３）とを
備え、内部に現像室（１０）を形成すると共に、前記ケ
ーシング（１１）の二重壁構造により、前記現像室（１
０）を取囲む熱交換チャンバー（１４）を形成するので
ある。

また、前記底壁（１２）には支持筒（１５）を立設し
て、その内部に、上端に被現像体として例えば半導体ウ
エハ（Ｗ）を固定状に保持するチャック（１６）をもっ
た回転軸（１７）を回転自由に支持するのであり、ま
た、前記天井板（１３）には、前記チャック（１６）に
保持される前記ウエハ（Ｗ）に、現像処理に供される薬
液の一つである現像液を放出する例えばスプレーノズル
等の放出手段（２）を配設するのである。

この放出手段（２）は、送液管（６）を介して加圧タン
クを構成する現像液容器（３）に接続され、該放出手段
（２）から前記ウエハ（Ｗ）に現像液を例えば図中点線
矢印で示す如く噴射により放出するようになっている。

そして、前記送液管（６）の一部をコイル状と成して薬
液熱交換器（５）を形成し、該熱交換器（５）を前記チ
ャンバー（１４）の円筒内部に配設するのである。

前記熱交換器（５）の内部容積は、１回の現像に用いら
れる現像液の分量、おおむね２００〜４００cc程度以上
とするのが好ましい。

尚、前記送液管（６）における前記放出手段（２）の近
くには、前記現像室（１０）への現像液の出停を制御す
るための制御弁（６１）及び現像液中の微小なゴミを除
去するためのストレーナ（６２）を介装している。

次に恒温熱媒発生装置（７）について説明する。尚、こ
の実施例では、恒温熱媒として恒温水を用いている。

この発生装置（７）は、断熱構造とした恒温槽（７０）
に、ヒータ（７１）及び冷凍装置の蒸発器（７２）を内
装して構成するのであって、前記恒温槽（７０）の底面
近くにストレーナー（７３）をもち、熱媒ポンプ（７
５）及び送液配管（７６）を介して前記熱交換チャンバ
ー（１４）の底部に設ける注液口（１８）に接続すると
共に、前記熱交換チャンバー（１４）の上部に設ける排
液口（１９）を、戻液配管（７７）を介して前記恒温槽
（７０）に接続するのである。

前記恒温槽（７０）に内装する前記ヒータ（７１）及び
蒸発器（７２）の運転は前記現像室（１０）の室内温度
又は熱交換チャンバー（１４）内の水温（熱媒温度）な
どを検出し、予じめ任意に設定した設定温度との比較を
行なうコントローラ（８）により制御されるのであっ
て、前記ヒータ（７１）及び蒸発器（７２）の運転制御
により５℃乃至４０℃で誤差±０．１℃の一定の恒温水
（恒温熱媒）を形成できるのである。

また、前記蒸発器（７２）に対応する冷凍装置における
凝縮器（７８）は、圧縮機と共にコンデンシングユニッ
ト（９）に設けるのであって、前記蒸発器（７２）の運
転制御は前記圧縮機の発停又は容量制御により行なうの
である。

尚、第１図において（２０）は、前記現像槽（１）の胴
体（１１）に設けるウエハ出入口であって、この出入口
（２０）には扉（２１）を開閉自由に取付けている。

また、（２００）は前記フレーム（１００）の上面に設
ける架台（２０１）に載置するウエハカセットであり、
又、（Ｍ）は前記現像槽（１）に内装するチャック（１
６）の回転軸（１７）を駆動させるモータであって、前
記回転軸（１７）とはベルト伝動手段（１０１）により
連動している。

また、前記ノズル（２）から噴射する現像液は、例えば
イソブチルアルコールとエタノールとを約５０対５０の
割合で混合したものを用いるのであって、この現像液の
現像温度（℃）とレジスト感度（μｃ／cm²）とは、第
５図に示した通り変化することになる。尚、第５図は縦
軸を対数目盛によって表わしている。

以上の構成において、半導体ウエハ（Ｗ）の現像を行な
う場合、先ず、前記恒温熱媒発生装置（７）の運転を先
行させ、恒温槽（７０）と熱交換チャンバー（１４）と
を循環する恒温熱媒を予じめセットする設定温度に制御
するのである。

この設定温度は、前記コントローラ（８）の入力器によ
り任意に設定できるし、任意に選択した設定温度に正確
に制御できるのであって、前記現像室（１０）は、前記
恒温水により前記した設定温度に確実に保持できるので
ある。

そして、斯くの如く前記発生装置（７）と熱交換チャン
バー（１４）とを循環する恒温熱媒の温度が設定温度に
なった後、前記チャック（１６）に保持した半導体ウエ
ハ（Ｗ）を前記回転軸（１７）の駆動により回転させる
と共に、前記ノズル（２）から現像液を噴射するのであ
る。

しかして、前記現像室（１０）は、前記チャンバー（１
４）における恒温熱媒の循環により予じめ一定温度に保
持できるのであり、かつ現像液は前記チャンバー（１
４）に付設された前記熱交換器（５）により前記現像室
（１０）と同一温度に温調できるのであるから、現像開
始当初、ダミーを用いなくとも１枚目の半導体ウエハ
（Ｗ）から確実な現像が可能となるのである。

また、前記放出手段（２）からの現像液の噴射により前
記現像室（１０）の温度は変化しようとするが、前記現
像室（１０）は密閉状となっているから、現像液の噴射
と同時に現像液の飽和圧力となるし、現像槽（１）の壁
が熱交換チャンバー（１４）により形成されていて、こ
の熱交換チャンバー（１４）により、外部からの侵入熱
は無視できるから、現像室（１０）の温度変化はなく、
高精度に制御できるのであって、１枚目からＮ枚目の各
ウエハ（Ｗ）現像を一定温度で精度よく、即ち感度のバ
ラつきなく行なうことができるのである。

さらに、前記現像室（１０）の雰囲気温度を温調制御す
る前記熱交換チャンバー（１４）に、現像液の温度を温
調する前記熱交換器（５）を付設したから、前記現像室
（１０）の雰囲気温度と現像液の温度とにバラツキが生
じることもなく、従つて、高精度に前記ウエハ（Ｗ）の
面上における現像温度を制御することができるのであ
る。

尚、上記実施例では、現像処理に供される薬液として現
像液のみを取上げ、現像液の温調用熱交換器（５）１本
を前記チャンバー（１４）の内部に配設したが、第２図
に示す如く、現像液を温調する熱交換器（５ａ）と、現
像液の前に放出される前処理液を温調する熱交換器（５
ｂ）とを前記チャンバー（１４）の内部に配設してもよ
いのである。

また、後処理液を温調する熱交換器（図示せず）をも前
記チャンバー（１４）の内部に配設してもよいのはもち
ろんである。

さらに、第１図及び第２図の実施例では、現像槽（１）
のケーシング（１１）を二重壁構造とすることにより、
熱交換チャンバー（１４）を形成し、該チャンバー（１
４）の円筒状の内部空間にコイル状の薬液熱交換器
（５）を配設したが、第３図に示すように、一重壁構造
の現像槽（１Ａ）の外壁面又は内壁面の何れか一方に、
パイプ（８０）をコイル状に巻付けると共に、該パイプ
（８０）を前記壁面にペーストハンダ或いは接着剤等を
用いて熱伝導密に固着することにより、熱交換チャンバ
ー（１４）を形成し、このコイル状の熱交換チャンバー
（１４）の内部に、該チャンバー（１４）を構成する前
記パイプ（８０）よりも小径のパイプ（５０）を挿入せ
しめて前記パイプ（８０）に沿ったコイル状と成すこと
により、薬液熱交換器（５）を形成する如くしてもよ
い。

この場合、前記パイプ（８０）の断面形状を例えば扁平
楕円形状にして、前記壁面との接触面積を大きくするの
が好ましい。また、前記パイプ（８０）の前記胴体（１
Ａ）への巻付けピッチは密にするのが好ましいが、安価
にするためには、粗にしてもよい。

さらにまた、上記第１図乃至第３図の実施例では、薬液
熱交換器（５）を熱交換チャンバー（１４）の内部に配
設したが、第４図に示すように、熱交換チャンバー（１
４）外側または内側に、薬液熱交換器（５）をコイル状
に巻付けてもよい。この場合、図示する如く断熱材（９
０）を添設するのが好ましい。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、現像槽（１）を、該現像
槽（１）の壁面に開口する被現像体（Ｗ）の出入口（２
０）を扉（２１）で閉鎖した状態で内部の現像室（１
０）を外部としゃ断する密閉構造に形成し、この現像槽
（１）の壁面に、前記現像室（１０）に臨む熱交換チャ
ンバー（１４）を形成すると共に、加熱源と冷却源とを
備え、任意の設定温度の恒温熱媒を発生させる恒温熱媒
発生装置（７）を形成して、この恒温熱媒発生装置
（７）を前記熱交換チャンバー（１４）に配管（７６，
７７）を介して連結し、前記熱交換チャンバー（１４）
に恒温熱媒を循環させる如く成す一方、前記薬液を温調
する薬液熱交換器（５）を前記熱交換チャンバー（１
４）に熱交換可能に付設したから、装置全体を小形化で
きながら、前記現像室（１０）の温度を任意に設定でき
ると共に、設定した温度に高精度に保持できるのであ
り、しかも前記現像室（１０）の温度と前記薬液の温度
とにバラツキが生じることも防止できるのである。従っ
て、現像温度の変化によるレジスト感度のバラツキを最
小限に抑制でき、半導体ウエハ等の被現像体の製品歩留
を向上できるに至ったのである。

また、前記恒温熱媒発生装置（７）に前記薬液の熱交換
器を収納するものでないから、それだけ前記恒温熱媒発
生装置（７）が小形にできるのであり、また一般的に市
販されている汎用の熱媒発生装置をそのまゝ用いること
もできるのである。更らに、前記薬液の送液管を二重管
等により温調する必要もないため、配管構成も簡素化で
きるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明現像装置の第１実施例を示す概略説明
図、第２図は第２の実施例を示す薬液熱交換器の要部の
みの説明図、第３図の第３実施例を示す同要部のみの説
明図、第４図は第４実施例を示す同要部のみの説明図、
第５図は現像液の現像温度とレジスト感度変化との特性
図、第６図は従来例を示す概略説明図、第７図は先願例
を示す概略説明図である。 （１）……現像槽 （２）……放出手段 （５）……薬液熱交換器 （Ｗ）……被現像体 （７）……恒温熱媒発生装置 （１０）……現像室 （１４）……熱交換チャンバー （７６）（７７）……配管 （２０）……出入口 （２１）……扉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】現像槽（１）に被現像体（Ｗ）の保持手段
   を内装すると共に、この保持手段で保持される被現像体
   （Ｗ）に、現像処理に供される薬液を放出する放出手段
   （２）を設けたレジスト現像装置であって、前記現像槽
   （１）を、該現像槽（１）の壁面に開口する被現像体
   （Ｗ）の出入口（２０）を扉（２１）で閉鎖した状態で
   内部の現像室（１０）を外部としゃ断する密閉構造に形
   成し、この現像槽（１）の壁面に、前記現像室（１０）
   に臨む熱交換チャンバー（１４）を形成すると共に、加
   熱源と冷却源とを備え、任意の設定温度の恒温熱媒を発
   生させる恒温熱媒発生装置（７）を形成して、この恒温
   熱媒発生装置（７）を前記熱交換チャンバー（１４）に
   配管（７６，７７）を介して連結し、前記熱交換チャン
   バー（１４）に恒温熱媒を循環させる如く成す一方、前
   記薬液を温調する薬液熱交換器（５）を前記熱交換チャ
   ンバー（１４）に熱交換可能に付設したことを特徴とす
   るレジスト現像装置。