JPS62165331A - レジスト現像装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はレジスト現像装置、詳しくは半導体ウェハ、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、半導体ウェハにおけるレジスト層の現像を行なう
現像装置は、特開昭５Ｅ３−９８８２６号公報に示され
、また、第５図に示した如く、半導体ウェハ（Ｗ）に現
像液を噴射するノズル（Ｎ）と、現像液容器（Ｃ）と、
前記ノズル（Ｎ）に現像液を供給するポンプ（Ｐ）とを
備え、前記ノズル（Ｎ）から現像液を噴射することによ
りレジストの現像を行なうのであるが、最近レジストの
高感度化につれてそのレジストに対する現像条件、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、
前記現像液容器（Ｃ）とノズル（Ｎ）との間に現像液の
温度を調整する調温部（ＴＣ）と現像液の液量を調整す
るバルブ（ＦＶ）とを設け、前記現像液の温度とその流
量とを制御する如く成すと共に、ノズル（Ｎ）がら噴射
する現像液の液温を検出する検温部（ＴＥ）と、前記ノ
ズル（Ｎ）とこのノズル（Ｎ）に対し対向杖に保持する
前記ウェハ（Ｗ）との間に進退自由に移動するシャッタ
（Ｓ）とを設けて、このシャッタ（Ｓ）を前記現像液の
液温が設定温度になっていないときには前記ノズル（Ｎ
）とウェハ（Ｗ）との間に進出させて、前記ノズル（Ｎ
）からの現像液を受止め、設定温度に達したときには、
前記ンヤッタ（Ｓ）を後退させて現像液をウェハ（Ｗ）
に噴射できるようにし、ウェハ（Ｗ）に作用する現像液
の液温か設定温度に限定できるようにしている。

尚、第５図において（Ｍ、）は前記シャッタ（Ｓ）の駆
動用モータであり、（ＣＴ）はそのコントローラである
。また、（Ｍ、）は前記ウェハ（Ｗ）を回転させるモー
タである。

所が以上の如く現像液の液温を制御する場合、前記した
高感度用レジストの場合の現像液の多くは揮発性のもの
が用いられていることから、前記ノズル（Ｎ）から噴射
するとき一部蒸発し、現像室内を冷却すると同時に飽和
圧力を低下させることになり、たとえ現像液の液温を正
確に制御したとしても、前記現像室内の温度を正確に一
定温度に保持できないのである。

尚、レジスト現像装置は通常調温室に配設されているが
、この調温室には各種の制御機器も配設していることか
ら、これら各機器からの放熱量を考慮して温度コントロ
ールを行なう必要があり、このため高精度に室温コント
ロールすることは困難であって、例えば±１．０℃のバ
ラつきが生ずるものであるし、また、前記現像室の壁外
面は前記調温室の空気と接触しているが、その熱伝達率
は現像液と接する壁内面における熱伝達率より格段に小
さいことと、１回の現像時間は短かいことから、調温室
から熱が供給される前記現像室の温度が前記調温室の温
度にコントロールされることもないのである。従って、
以上のことから、前記現像液の前記蒸発により現像室内
の温度は低下傾向になり、一定温度に保持できないこと
になるのである。

そこで本出願人は、上記問題点を解決するために、第６
図に示すように、現像槽（１）に、現像室（１０）に臨
む熱交換チャンバー（１４）を形成して、このチャンバ
ー（１４）に恒温熱媒を循環させることにより、前記現
像室（１０）内の温度を任意に設定できると共に、設定
温度に正確に保持できるようにしたレジスト現像装置を
、昭和６０年１１月２８日付の特許願（特願昭６０−２
８８７３７号）で提案した。

尚、第６図において（Ｎ）は現像液の放出用ノズルであ
り、（Ｃ）はウェハなどの被現像体（Ｗ）のチャックで
ある。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、前記熱交換チャンバー（１４）ｔ−形成して
前記現像室（１０）内を任意の設定温度に制御する場合
、前記チャンバー（１４）の熱媒と現像室（１０）との
間で熱交換が行なわれるのであるから、前記チャンバー
（１４）を用いる場合、その熱伝達率を大きくすればす
るほど設定温度に迅速に制御できること＼なるのである
。

所が、前記現像室（１０）の外側に熱容量の大きい前記
チャンバー（１４）を設けた場合、現像槽（１）の大き
さが大きくなり、コスト高になると共に設置スペースが
広くなる問題があった。

また、一般にウェハ等の被現像体（Ｗ）は、チャック（
Ｃ）から成る保持手段で保持されて回転させられ乍ら現
像液の放出を受けるものであるから、前記現像室（１０
）に臨む前記チャンバー（１４）の内壁がストレートな
壁面を呈していると、前記ウェハに放出された後にこの
ウェハの表面から遠心状に飛散する処理済の現像液が、
前記チャンバー（１４）のストレートな内壁に当って跳
返り、再びウェハなどの被現像体（Ｗ）に戻ってきて、
現像に悪影響を及ぼすという所謂液はねの問題が生じる
のである。

本発明の目的は、装置を小形にできながら現像室内の温
度を任意の設定温度に正確に制御でき、しかもその制御
が容易にでき、また前記液はねの問題をも解決できると
いう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、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）に現像液を放出するノズル（２）を設けたレ
ジスト現像装置において、前記現像槽（１）に、現像室
（１０）に臨む熱交換チャンバー（１４）を形成すると
共に恒温熱媒発生装置（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
（７８，７７）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、前記熱
交換チャンバー（１４）の内壁に、上下方向に延びる複
数のフィン（３０）を設けたのである。

（作用） 前記熱交換チャンバー（１４）の内壁に前記フィン（３
０）を設けたことにより、このチャンバー（１４）と前
記現像室（１０）との熱伝達が良くなりその伝熱面積も
増大することから、その分前記チャンバー（１４）ひい
ては前記現像槽（１）全体を小形にでき、この結果前記
現像室（１０）の内部容積が小さくなることＮなり、前
記ノズル（２）から放出される現像液が前記現像室（１
０）内で１和圧力に達するまでの時間が短縮でき、従っ
て前記チャンバー（１４）による前記現像室（１０）の
温度制御が容易となるのである。

また、前記被現像体（Ｗ）から遠心状に飛散する処理済
現像液を前記チャンバー（１４）の内壁に設けた前記フ
ィン（３０）により跳返りなく捕捉することができ、従
って液はねも防止できるト のである。

（実施例） 第１図において（１）は現像槽であって、この現像槽（
１）は二重壁構造とした胴体（１１）と、底壁（１２）
及び蓋体（１３）とから成り、内部に現像室（１０）を
形成すると共に、前記胴体（１１）の二重壁構造により
、前記現像室（ｌＯ）を取囲む熱交換チャンバー（１４
）を形成すると共に、この熱交換チャンバー（１４）の
内壁に、上下方向に延びる複数のフィン（３０）を一体
に、または別に形成したものを一体に設けるのである。

このフィン（３０）は前記胴体（１１）の下方側のテー
パ壁（ＩＩＢ）にも設けたが、胴体（１１）の垂直壁（
ＩＩＡ）のみに設けて構造を簡略化してもよい。尚、前
記フィン（３０）の断面形状を第２図に示す。

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ェ
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、
前記蓋体（Ｉ３）には、前記チャック（１６）に保持さ
れる前記ウェハ（Ｗ）に対向するノズル（２）を配設す
るのである。

このノズル（２）は、現像液容器（３）に、送液ポンプ
（４）及び温調部（５）を介装した送液管（６）を介し
て接続され、前記容器（３）がら温度調整された現像液
が前記ノズル（２）に供給され、該ノズル（２）から前
記ウェハ（Ｗ）に前記現像液を例えば噴射により放出す
るようになっている。

前記温調部（５）は特に必要でないが、前記ノズル（２
）から前記ウェハ（Ｗ）に噴射する現像液の温度を一定
に制御するものであって、例えば恒温水により温調可能
である。

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−（７３）をもった取出管（７４）を
配設し、熱媒ポンプ（７５）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（７
７）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）に設けるウェハ出入口であって、この出入口
（２０）には扉（２１）を開閉自由に取付けでいる。

また、（２２）は前記蓋体（１３）に取付けるファンで
あって、このファン（２２）を設けることにより、前記
現像室（１０）の室内を迅速に飽和状態にできると共に
、前記熱交換チャンバー（１４）を構成する胴体内壁と
の熱伝達率を向−トさせることができる。

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（’Ｃ）とレジスト感度（μＣ／ｃ−りとは、
第４図に示した通り変化することになる。尚、第４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、半導体ウェハ（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゛′の温度カー
設定温度になった後、前記チャック（１６）に保持した
半導体ウェハ（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、恒−熱媒の循環に
より予じめ一定温度に保持できるから、現像開始当初、
ダミーを用いなくとも１枚目の半導体ウェハ（Ｗ）から
確実な現像が可能となるのである。

また、前記ノズル（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Ｈ枚目の各ウ
ェハ（Ｗ）の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。

しかも、前記熱交換チャンバー（１４）′の内・壁に、
複数の前記フィン（３０）を設けているので、前記チャ
ンバー（１４）と前記現像室（１０）との伝熱面積が増
大して熱伝達を良好にでき、その分、前記チャンバー（
１４）延いては前記現像槽（１）全体を小形にできるの
である。従って、前記現像室（１０）の室内容積が小さ
くなる分だけ、前記ノズル（２）から放出される現像液
が前記現像室（ｌＯ）内で飽和圧力に達するまでの時間
が短縮でき、前記現像室（１０）内の温度制御がフィン
無しのものに比べより確実かつ容易に行なえるのである
。

また、前記現像槽（１）を小形にできることから、軽量
化、省スペース化、またコストダウンが計れるのはいう
までもない。

サラに、前記フィン（３０）により前記ウェハ（Ｗ）に
放出された後に該ウェハ（Ｗ）の表面から遠心状に飛散
する処理済の現像液を、跳返りなく捕捉することができ
、しかも上下方向に延びるこのフィン（３０）を伝って
下方に確実に排出できるので、フィン無しの場合に問題
となった処理済現像液が現像室の内壁に当って跳返り、
再びウェハに戻ってくるという液はねを確実に防止でき
るのである。尚、一般に現像液は表面張力が小さいため
、前記フィン（３０）の表面を粗くしたり、ポーラス状
（多孔質）にすれば、この液はね防止効果が一層期待で
きる。

上記実施例では、前記フィン（３０）を直線杖に設けた
が、上下方向に螺旋状にしてもよい。

また、前記フィン（３０）の本数を多くして間隔を密に
してもよく、この場合、上記作用効果がより一層期待で
きる。

さらに、上記実施例では、現像槽（１）の胴体（１１）
を二重壁構造とすることにより、熱交換チャンバー（１
４）を形成したが、第３図に示すように、−重壁構造の
現像槽（ＩＡ）の壁面（１００）の外側に、パイプ（５
０）をコイル状に巻付けると共に、該パイプ（５０）を
前記壁面（１００）にペーストハンダあるいは接着剤等
を用いて熱伝導密に固着することにより、熱交換チ　　
　′ヤンバー（１４）を形成すると共に、このチャンバ
ー（１４）に密着する前記壁面（１００）の内側に、前
記フィン（３０）を設ける如くしてもよい。

この場合、前記パイプ（５０）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、該パイプ（５０）の巻付はピッチは
密にするのが好ましい。

（発明の効果） 本発明は以上の如く前記現像槽（１）に、現像室（１０
）に臨む熱交換チャンバー（１４）を形成すると共に、
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（７
８，７７）を介して連結し、前記熱交換チャンバー（１
４）に恒温熱媒を循環させる如く成す一方、前記熱交換
チャンバー（１４）の内壁に、上下方向に延びる複数の
フィン（３０）を設けたから、装置の小形軽量化が計れ
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る。

しかも、装置の小形化により、前記現像室（１０）内を
早く飽和させることができるので、現像室（１０）の温
度設定及びその保持が容易に行なえるのである。

さらに前記フィン（３０）により、現像に悪影響を及！
ｆす液はねをも防止できるのである。

このように半導体ウェハ等の被現像体のレジスト現像条
件をきわめて良好にでき、その製品歩留を向上できるの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明現像装置の一実施例を示す概略説明図、
第２図は第１図のＸ−Ｘからの一部省略断面図、第３図
は他の実施例を示す現像槽のみの説明図、第４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５図及
び第６図は従来例を示す概略説明図である。 （１）・・・・・・現像槽 （２）・・・・・・ノズル （７）・・・・・・恒温熱媒発生装置 （１０）・・・・・・現像室 （１４）・・・・・・熱交換チャンバー（３０）・・・
・・・フィン （７Ｂ）（７７）・・・・・・配管 第５図 Ｈ２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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）
   に現像液を放出するノズル（２）を設けたレジスト現像
   装置であって、前記現像槽（１）に、現像室（１０）に
   臨む熱交換チャンバー（１４）を形成すると共に、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、前記熱交換チャ
   ンバー（１４）の内壁に、上下方向に延びる複数のフィ
   ン（３０）を設けたことを特徴とするレジスト現像装置
   。