JPH0640540B2 - 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置されたレジ
スト層の現像を行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５６−９８８２６号公報に記載され、また第４図に示
すように、半導体ウエハ（Ｗ）に現像処理に供される薬
液を放出する放出手段となるノズル（Ｎ）と、前記薬液
の前記ノズル（Ｎ）への供給を制御する制御手段のひと
つとなり、前記薬液の出停を制御するバルブ（ＦＶ）と
を備え、薬液容器（Ｃ）からポンプ（Ｐ）にて送られる
薬液を、前記バルブ（ＦＶ）及びノズル（Ｎ）を介して
前記ウエハ（Ｗ）に導き、該ウエハ（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化に伴ってその
現像条件、特に前記薬液の温度に対する要求が重要なも
のとなっていることから、前記バルブ（ＦＶ）とポンプ
（Ｐ）との間に、前記薬液を温調する温調器（Ｔ）を設
けて、前記ノズル（Ｎ）から放出され前記ウエハ（Ｗ）
に作用する薬液を設定温度に限定できるようにしてい
る。

尚、（Ｓ）は前記ウエハ（Ｗ）とノズル（Ｎ）との間に
進退自由に介装する升形のシャッタであって、前記温調
器（Ｔ）にて温調される薬液の温度が設定値に達するま
での過渡的な期間、このシャッタ（Ｓ）を前記ウエハ
（Ｗ）とノズル（Ｎ）との間に進出させて、薬液を受止
める如くしている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記従来例では、前記温調器（Ｔ）を、前記
薬液のノズル（Ｎ）への供給を制御する制御手段のひと
つである前記バルブ（ＦＶ）と、前記ポンプ（Ｐ）との
間に介装し、即ち前記バルブ（ＦＶ）を前記温調器
（Ｔ）の下流側に配置しているため、前記温調器（Ｔ）
で前記薬液を精度よく温調できても、該温調器（Ｔ）の
下流側に配置させる前記バルブ（ＦＶ）の部分で外気の
影響を受けてしまうことゝなり、そのため、前記ノズル
（Ｎ）から放出されウエハ（Ｗ）に作用する薬液の温度
を高精度に設定値に制御できない問題があった。

また、前記薬液のノズル（Ｎ）への供給を制御する制御
手段としては、前記バルブ（ＦＶ）の他、前記薬液をろ
過するためのストレーナ等も介装するのが一般的であ
り、これらバルブ（ＦＶ）およびストレーナ等から成る
制御手段を、前記温調器（Ｔ）の下流側に配置すると、
一層前記薬液の温度が設定値から逸脱してしまうことと
なるのである。

即ち、前記バルブ（ＦＶ）等の制御手段は熱容量が大き
く、しかも前記薬液はウエハ（Ｗ）に対し間欠的に供給
されるため、特に前記薬液の供給が停止されている間に
前記制御手段が周囲の空気（外気）と熱交換し、外気に
近い温度になってしまうのである。

このため、次のステップで薬液をウエハ（Ｗ）に対して
供給しようとすると、温調器（Ｔ）で温調された薬液は
前記制御手段（Ａ）の熱影響を顕著に受けて、設定値と
は異なる温度に変動してしまうことゝなるのである。

本発明の目的は、上記問題点を解決し、半導体ウエハ等
の被現像体に作用される現像液等の薬液の温度を設定温
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、第１図及び第２図の如く構成するもの
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、例えば現像液、前処
理液、後処理液等を放出する放出手段（２）と、前記薬
液の前記放出手段（２）への供給を制御する制御手段
（４）、例えば制御弁（４１）、ストレーナ（４２）等
と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）
に臨み、内部に温調熱媒を循環させる熱交換チャンバー
（１４）を設けると共に、前記放出手段（２）と制御手
段（４）との間に、前記熱交換チャンバー（１４）に循
環させる温調熱媒と熱交換して前記薬液を温調する薬液
熱交換器（５）を介装して、前記制御手段（４）を、前
記薬液熱交換器（５）の前記放出手段（２）に対する上
流側に配置したことを特徴とするものである。

尚、前記薬液としては、前記現像液等のうち何れか一つ
あればよく、また前記制御手段（４）としては、前記制
御弁（４１）等のうち何れか一つであればよい。

（作用） 現像槽（１）を、出入口（２０）を扉（２１）で閉鎖し
た状態で内部を外部としゃ断する密閉構造とし、この密
閉構造の現像槽（１）の壁面に熱交換チャンバー（１
４）を設けて、その内部に温調熱媒を循環させ、現像室
（１０）を所定温度の恒温雰囲気とし、その上で、放出
手段（２）と制御手段（４）との間に、熱交換チャンバ
ー（１４）に循環せさる恒温熱媒と熱交換して現像液等
の薬液を温調する薬液熱交換器（５）を介装し、放出間
近の薬液を熱交換チャンバー（１４）に循環させる温調
熱媒と同一の熱媒で温調することにより、薬液の温度を
現像室（１０）の雰囲気温度とバラツキ少なく適正に調
節できるのである。そしてまた、制御手段（４）を前記
薬液熱交換器（５）の上流側に配置することにより、前
記薬液熱交換器（５）で温度調節される薬液は、前記制
御手段（４）を通らないで前記放出手段（２）へ供給さ
れることゝなるのであり、これにより前記制御手段
（４）での外気による悪影響が排除できるのであり、前
記放出手段（２）から放出され前記被現像体（Ｗ）に作
用する薬液を設定温度に高精度に制御できるのである。

（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、下方に後記する薬液熱交換
器（５）の熱源となる恒温熱媒体の発生装置（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）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（１０）を取囲み、前記
発生装置（７）からの恒温熱媒体を循環させる熱交換チ
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、前記ケーシング（１１）の天井板（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
クを構成する薬液容器の一つである現像液容器（３）に
接続され、該放出手段（２）から前記ウエハ（Ｗ）に現
像液（薬液）を例えば図中点線矢印で示す如く噴射によ
り放出するようにしている。

更に、前記送液管（６）には、前記現像槽（１）への現
像液（薬液）の出停を接続するための制御弁（４１）及
び現像液（薬液）中の微小なゴミを除去するためのスト
レーナ（４２）を介装するのであり、これら制御弁（４
１）及びストレーナ（４２）により、前記現像液等薬液
の前記放出手段（２）への供給を制御する制御手段
（４）を構成するのである。

尚、前記制御手段（４）は、前記制御弁（４１）とスト
レーナ（４２）とを一体成形したものでもよく、また、
例えば前記制御弁（４１）による薬液の出停機能を前記
容器（３）に介装するなどして前記制御弁（４１）を前
記容器（３）に組込んだものでもよく、さらに、前記ス
トレーナ（４２）を省略したものでもよい。この制御手
段（４）により、現像液等の薬液を、前記放出手段
（２）ひいては前記ウエハ（Ｗ）に的確に供給すること
ができるのである。

そして、前記送液管（６）の一部をコイル状と成して前
記現像液等の薬液を温調する薬液熱交換器（５）を形成
し、該熱交換器（５）を、前記放出手段（２）と前記制
御手段（４）との間で、かつ、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。

次に、前記した恒温熱媒発生装置（７）について説明す
る。

尚、この実施例では、恒温熱媒体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）をもち、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（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（恒温熱媒体）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。

かくして、前記恒温熱媒発生装置（７）からの恒温水
（恒温熱媒体）は、前記配管（７６）（７７）を介して
前記熱交換チャンバー（１４）に循環されるのであり、
このチャンバー（１４）の内部に配設される前記薬液熱
交換器（５）により、前記した現像液等の薬液を設定温
度に正確に調節できるのである。

このとき、前記制御弁（４１）及びストレーナ（４２）
等の制御手段（４）は、前記薬液熱交換器（５）の上流
側に配置しているのであるから、前記薬液熱交換器
（５）で正確に温調される現像液等の薬液は、前記制御
手段（４）を通らないで前記放出手段（２）へ供給され
ることとなるのであり、前記制御手段（４）での無駄な
外気と熱交換を排除できるのであって、従って、前記放
出手段（２）から放出され前記ウエハ（Ｗ）に作用され
る前記現像液等の薬液を設定温度に高精度に制御できる
ことゝなるのである。

しかも、前記薬液熱交換器（５）の熱源となる前記熱交
換チャンバー（１４）を、前記現像室（１０）を取囲む
ように形成したから、前記現像室（１０）内の雰囲気温
度も設定温度に保持できるのである。

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おり、出
入口（２０）を扉（２１）で閉塞した状態では、上記の
通りドーム状のケーシング（１１）と底壁（１２）とで
形成される内部の現像室（１０）は、外部としゃ断され
て密閉されるのは云うまでもない。

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、前記放出手段（２）から放出する薬液のひとつで
ある現像液は、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３図に示した通り変化すること
になる。

尚、第３図は縦軸を対数目盛によって表わしている。ま
た、同じく薬液のひとつとなる前処理液や後処理液は、
例えばイソプロピルアルコール等が用いられる。

上記第１実施例では、前記薬液熱交換器（５）を現像室
（１０）を取囲む前記熱交換チャンバー（１４）の内部
に配設することにより、現像液等の薬液を温調する如く
したが、第２図の如く薬液熱交換器（５）を恒温熱媒発
生装置（７）の内部に配設してもよい。

この場合、前記熱交換器（５）と放出手段（２）との間
を結ぶ送液管（６）は、二重管（２５）の内管（２６）
を利用するのであり、該二重管（２５）の外管（２７）
に、現像室（１０）を取囲む熱交換チャンバー（１４）
に送られる恒温熱媒体を返流させるのである。

また、前記放出手段（２）は、天囲板（１３）の上部
に、前記チャンバー（１４）の欠損部（２８）を設けて
取付けるのであり、また、蓋体（２９）にて外気と遮断
させる如くするのである。

以上の第１図及び第２図の実施例では、現像処理に供さ
れる薬液として、現像液のみを取上げて説明したが、前
処理液、後処理液等についても、前記現像液の場合と同
様、本発明が適用されるのは云うまでもない。

（発明の効果） 以上のように本発明は、現像槽（１）を、出入口（２
０）を扉（２１）で閉塞した状態で内部を外部としゃ断
する密閉構造とし、この密閉構造の現像槽（１）の壁面
に熱交換チャンバー（１４）を設けて、その内部に温調
熱媒を循環させ、現像室（１０）を所定温度の恒温雰囲
気とし、その上で、放出手段（２）と制御手段（４）と
の間に、熱交換チャンバー（１４）に循環させる恒温熱
媒と熱交換して現像液等の薬液を温調する薬液熱交換器
（５）を介装し、放出間近の薬液を熱交換チャンバー
（１４）に循環させる温調熱媒と同一の熱媒で温調する
ことにより、薬液の温度を現像室（１０）の雰囲気温度
とバラツキ少なく適正に調節できると共に、上流側とな
る制御手段（４）での外気ロスによる悪影響も無くせる
のである。

従って、現像液等の薬液の温度変化によるレジスト感度
のバラつき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図は同第２実施例を示す概略説明図、第３図は
現像液の現像温度とレジスト感度との特性図、第４図は
従来例を示す概略説明図である。 （１）……現像槽 （２）……放出手段 （４）……制御手段 （５）……薬液熱交換器 （４１）……制御弁 （４２）……ストレーナ （Ｗ）……被現像体 （１０）……現像室 （１４）……熱交換チャンバー （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）と、前記薬液の前記放出手段（２）への供給を制
   御する制御手段（４）と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）に臨み、内部に温調熱媒を循環させる熱
   交換チャンバー（１４）を設けると共に、前記放出手段
   （２）と制御手段（４）との間に、前記熱交換チャンバ
   ー（１４）に循環させる温調熱媒と熱交換して前記薬液
   を温調する薬液熱交換器（５）を介装して、前記制御手
   段（４）を、前記薬液熱交換器（５）の前記放出手段
   （２）に対する上流側に配置したことを特徴とするレジ
   スト現像装置。