(57)【要約】【課題】レジストパターン寸法の均一性をさらに向上した現像装置および現像処理方法を提供する。【解決手段】ウェハ回転機構１０と、ウェハ回転機構１０全体を一次元方向に揺動させるウェハ揺動機構２０とを備え、ウェハ揺動機構２０は、モーター部１を搭載して固定するモーター支持部４と、モーター支持部４の下面側に設けられたレール溝４１に係合し、モーター支持部４の一次元方向のスムーズなスライドを可能とするレール５と、モーター部１に連結され、モーター部１をレール５に沿ってスライドさせる推進力を伝達するガイドバー６と、ガイドバー６に係合し、ガイドバー６を軸方向にスライドさせることでウェハ回転機構１０に推進力を与える推進力供給源であるリニアモーター部７とを有している。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像処理対象となる基板を面内回転させる基板回転機構と、
前記基板回転機構全体を一次元方向に揺動させることで前記基板をその主面に平行な一次元方向に揺動させる基板揺動機構とを備え、
前記基板揺動機構は、
前記基板回転機構を支持する可動の支持部と、
前記支持部の一次元方向の動きを案内するレールと、
前記支持部を前記レールに沿ってスライドさせる推進力を供給する推進力供給源とを備える、現像装置。
【請求項２】
前記推進力供給源は、リニアモーターであって、
前記リニアモーターは発生する推進力を伝達するガイドバーに係合し、
前記ガイドバーをその軸方向にスライドすることで前記ガイドバーを介して前記基板回転機構を一次元方向に揺動させる、請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記リニアモーターは、
前記ガイドバーを可動子とし、前記ガイドバーの周囲に円筒状の固定子を配設した円筒状リニアモーターである、請求項２記載の現像装置。
【請求項４】
基板上に塗布したレジストの現像処理方法であって、
（ａ）前記レジストを塗布した後に露光し、前記基板上全面に均一に現像液を滴下する工程と、
（ｂ）前記現像液を滴下した前記基板をその主面に平行な一次元方向に揺動して前記現像液を撹拌する工程と、を備える現像処理方法。
【請求項５】
前記工程（ｂ）は、前記基板を所定の時間間隔で断続的に揺動する工程を含む、請求項４記載の現像処理方法。
【請求項６】
前記工程（ｂ）は、
前記基板を前記所定の時間間隔で一次元方向の相反する方向に交互に揺動させる工程を含む、請求項５記載の現像処理方法。
【請求項７】
前記工程（ｂ）は、
前記基板を原点位置を中心として、一次元方向の相反する方向に振り子状に揺動させる工程を含む、請求項５記載の現像処理方法。
【請求項８】
前記工程（ｂ）は、
前記基板を速度では１００ｍｍ／ｓｅｃ以下、初期加速度では１００００ｍｍ／ｓｅｃ２以下となるように揺動する工程を含む請求項４記載の現像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は写真製版工程におけるレジストパターンの現像装置および現像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程の１つである写真製版における従来のレジストパターンの現像処理工程について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。
【０００３】
まず、ステップＳ１において、半導体ウェハ上にレジスト材を塗布し、所定の露光マスクを用いて露光を行い、露光マスクのパターンを転写する（ステップＳ２）。
【０００４】
次に、ステップＳ３において、現像処理に先だって半導体ウェハＳＢに現像前ベーク処理を施す。
【０００５】
その後、ステップＳ４において半導体ウェハＳＢの温度を室温程度まで冷却する。
【０００６】
次に、ステップＳ５において、パターン転写を行った半導体ウェハを、現像装置の回転台上に搭載して半導体ウェハ上に均一に現像液を滴下した後、例えば５〜６秒おきに１０ｒｐｍの回転速度で約０．５秒間回転させることで、半導体ウェハ上の現像液を攪拌する（ステップＳ６）。
【０００７】
次に、ステップＳ７において、半導体ウェハを回転させながら純水でリンスした後、ステップＳ８において半導体ウェハを乾燥させることで一連の現像工程を終了する。
【０００８】
ここで、ステップＳ６において現像液を攪拌するのは、現像不良を防ぐためである。すなわち、レジストの現像液に対する溶解度および溶解速度は、レジストの種類によって異なる。従って、半導体ウェハ上に現像液を滴下した後、半導体ウェハを静止状態に保って現像を行う静止現像では、レジスト上の現像液が静止しているため、レジストと現像液とが接する界面近傍には溶解したレジストが滞留し、溶解度が低かったり、溶解速度が遅いレジストについては、単位面積当たりにレジストが多く溶ける部分（ポジ型レジストの場合は露光面積が大きい部分）と、レジストがあまり溶けない部分（ポジ型レジストの場合は露光面積が小さい部分）とで現像挙動が異なるという現象が発生する。これに起因して、レジストパターン寸法の均一性が得られなかったり、レジスト残渣（スカム）が発生する可能性がある。これに対して、現像液を攪拌すると、レジストと現像液とが接する界面での現像液がリフレッシュされ現像挙動を改善することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来は現像液の攪拌のために、半導体ウェハを断続的に微少に回転させていたが、この方法では、半導体ウェハの中心部と外周部とで単位時間当たりの移動量が異なる（外周に近づくほど移動量は大きくなる）ため、半導体ウェハ上の現像液の流速が半導体ウェハの中心からの距離によって異なることになり、レジストパターン寸法の均一性に問題が残っていた。
【００１０】
本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、レジストパターン寸法の均一性をさらに向上した現像装置および現像処理方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項１記載の現像装置は、現像処理対象となる基板を面内回転させる基板回転機構と、前記基板回転機構全体を一次元方向に揺動させることで前記基板をその主面に平行な一次元方向に揺動させる基板揺動機構とを備え、前記基板揺動機構は、前記基板回転機構を支持する可動の支持部と、前記支持部の一次元方向の動きを案内するレールと、前記支持部を前記レールに沿ってスライドさせる推進力を供給する推進力供給とを備えている。
【００１２】
本発明に係る請求項２記載の現像装置は、前記推進力供給源がリニアモーターであって、前記リニアモーターは発生する推進力を伝達するガイドバーに係合し、前記ガイドバーをその軸方向にスライドすることで前記ガイドバーを介して前記基板回転機構を一次元方向に揺動させる。
【００１３】
本発明に係る請求項３記載の現像装置は、前記リニアモーターが、前記ガイドバーを可動子とし、前記ガイドバーの周囲に円筒状の固定子を配設した円筒状リニアモーターである。
【００１４】
本発明に係る請求項４記載の現像処理方法は、基板上に塗布したレジストの現像処理方法であって、前記レジストを塗布した後に露光し、前記基板上全面に均一に現像液を滴下する工程（ａ）と、前記現像液を滴下した前記基板をその主面に平行な一次元方向に揺動して前記現像液を撹拌する工程（ｂ）とを備えている。
【００１５】
本発明に係る請求項５記載の現像処理方法は、前記工程（ｂ）が、前記基板を所定の時間間隔で断続的に揺動する工程を含んでいる。
【００１６】
本発明に係る請求項６記載の現像処理方法は、前記工程（ｂ）が、前記基板を前記所定の時間間隔で一次元方向の相反する方向に交互に揺動させる工程を含んでいる。
【００１７】
本発明に係る請求項７記載の現像処理方法は、前記工程（ｂ）が、前記基板を原点位置を中心として、一次元方向の相反する方向に振り子状に揺動させる工程を含んでいる。
【００１８】
本発明に係る請求項８記載の現像処理方法は、前記工程（ｂ）が、前記基板を速度では１００ｍｍ／ｓｅｃ以下、初期加速度では１００００ｍｍ／ｓｅｃ２以下となるように揺動する工程を含んでいる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る実施の形態について、図１および図２を用いて説明する。
まず、図１を用いて本発明に係る実施の形態の現像装置１００の構成について説明する。
【００２０】
＜Ａ．現像装置の構成＞
図１に示すように現像装置１００は、半導体半導体ウェハＳＢを面内回転させるウェハ回転機構１０（基板回転機構）と半導体ウェハＳＢをその主面に平行な１次元方向に揺動させるウェハ揺動機構２０（基板揺動機構）とを備えて構成される。
【００２１】
ウェハ回転機構１０は、半導体ウェハＳＢを回転させる駆動源となるモーター部１と、モーター部１に一方端が接続され、モーター部１が発生する駆動力を伝達するとともに、半導体ウェハＳＢを支持する回転軸２と、回転軸２のモーター部１に接続される側とは反対側の他方端に接続され、半導体ウェハＳＢを真空吸着するウェハチャック３とを有している。
【００２２】
ウェハ揺動機構２０は、ウェハ回転機構１０全体を一次元方向に揺動させる構成となっており、モーター部１を搭載して固定するモーター支持部４と、モーター支持部４の下面側に設けられたレール溝４１に係合し、モーター支持部４の一次元方向のスムーズなスライドを可能とするレール５と、モーター部１に連結され、モーター部１をレール５に沿ってスライドさせる推進力を伝達するガイドバー６と、ガイドバー６に係合し、ガイドバー６を軸方向にスライドさせることでウェハ回転機構１０に推進力を与える推進力供給源であるリニアモーター部７とを有している。なお、リニアモーター部７およびモーター部１は図示しない制御装置に接続され、回転動作や揺動動作が制御される。
【００２３】
ここで、レール５の延在方向とガイドバー６のスライド方向とが一致するようにリニアモーター部７およびレール５が配設され、レール５およびリニアモーター部７は所定位置に固定して配置されている。
【００２４】
そして、モーター支持部４のレール溝４１の左右および上の壁面内にはボールベアリング４２が挿入され、レール５の左右および上面においてボールベアリング４２が接触することで、モーター支持部４がレール５に、がたつきなく係合するとともに、モーター支持部４をレール５に沿ってスムーズにスライドさせることが可能となっている。なお、ボールベアリング４２はレール溝４１の左右および上の壁面内にレールの延在方向に沿って複数個配設されていることは言うまでもない。なお、モーター支持部４に係合するレール５は１本に限定されるものではなく、２本でも、またそれ以上でも良いことは言うまでもない。レール本数が増えることで、モーター支持部４のスライドがより安定したものとなる。
【００２５】
リニアモーター部７は、電磁力によってガイドバー６を軸方向にスライドさせることができるものであればその機構は限定されないが、ガイドバー６を可動子とし、ガイドバー６の周囲に円筒状の固定子を配設した円筒状リニアモーターを使用すれば、リニアモーター部７の構造を比較的単純なものにできる。
【００２６】
また、動作原理に基づいた分類では、リニア直流モーター（ＬＩＭ）や、リニアパルスモーター（ＬＰＭ）が停止精度が良好（１ｍｍ以下）の点で望ましい。なお、推進力供給源としてはリニアモーターに限定されるものではなく、回転力を直線方向の推進力に変換するような機構、例えば、ボールネジを回転させることで生じる推進力を利用するのであれば、パルスモーターや、ステッピングモーター等の回転モーターを用いても良い。
【００２７】
ウェハ回転機構１０には、従来からの装置を使用すれば良いが、モーター支持部４に固定可能な構造とし、また、モーター部１の一次元方向の移動に際して、モーター部１に供給される電源線や、ウェハチャック３における吸着力を与えるため外部から接続される真空排気管等に過度のストレスが加わらないように、フレキシブル構造にするなどの対策を施す。
【００２８】
ここで、図１においては、上述したウェハ回転機構１０およびウェハ揺動機構２０以外の構成として、半導体ウェハＳＢの端縁部外方に、半導体ウェハＳＢを囲むように配設されたカップＣＰが示されている。
【００２９】
カップＣＰは、現像処理後、図示しないノズルから純水を半導体ウェハＳＢ上に供給し、半導体ウェハＳＢ上の現像液をリンス処理する際の廃液の受け皿となる容器であり、半導体ウェハＳＢ上から流れ落ちる廃液を受け止めることができる構成となっている。
【００３０】
ここで、カップＣＰはモーター部１の一次元方向の移動に連動して、同方向に移動可能なようにモーター部１と連結されている構成とすることで、半導体ウェハＳＢの揺動に際して、カップＣＰと接触することを防止しても良いし、カップ外周壁と半導体ウェハＳＢとの間の間隙ＧＰの長さを、後に説明する半導体ウェハＳＢの揺動距離よりも長く設定することで、半導体ウェハＳＢの揺動に際して、カップＣＰと接触することを防止しても良い。
【００３１】
なお、カップＣＰの構造は、図示の構造に限定されるものではなく、深さをさらに深くしても良く、また、カップ外周壁から半導体ウェハＳＢの上部に向けて斜めに突出する庇を設けた構成としても良いが、本発明とは関連が薄いカップＣＰの構成については、これ以上の説明は省略する。
【００３２】
＜Ｂ．現像処理方法＞
以下、現像装置１００を用いた現像処理方法について、図１を参照しつつ図２に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３３】
まず、ステップＳ１１において、半導体ウェハＳＢ上にレジスト材を塗布する。ここで、塗布するレジスト材は、使用する露光光源の波長によって異なり、ＫｒＦエキシマレーザー光を用いる場合はＫｒＦレジストと呼称されるレジスト材を使用し、高圧水銀ランプのスペクトル光ｉ線（波長３６５ｎｍ）を用いる場合はｉ線レジストと呼称されるレジスト材を使用し、高圧水銀ランプのスペクトル光ｇ線（波長４３６ｎｍ）を用いる場合はｇ線レジストと呼称されるレジスト材を使用する。
【００３４】
ＫｒＦレジストとしては、例えばポリビニルフェノール、ビニルフェノールとスチレンの共重合体、ビニルフェノールとアクリル酸の共重合体、ビニルフェノールとスチレンとアクリル酸の共重合体等を含むものが挙げられ、ｉ線およびｇ線レジストとしては、ノボラック樹脂、ポリビニルフェノール、ビニルフェノールとスチレンの共重合体を含むもの等が挙げられる。
【００３５】
次に、ステップＳ１２において、所定の露光マスクを用いて露光を行い、露光マスクのパターンを転写する。
【００３６】
次に、ステップＳ１３において、現像処理に先だって半導体ウェハＳＢに現像前ベーク処理を施す。この処理は、レジスト塗布前に行うベーク処理と組み合わせることで、感度や解像度の向上を目的として行われる。
【００３７】
その後、ステップＳ１４において半導体ウェハＳＢの温度を室温程度まで冷却する。
【００３８】
次に、ステップＳ１５において、パターン転写を行ったウェハを、現像装置１００のウェハチャック３上に搭載し、ウェハチャック３に設けられた吸引口３１を通じての真空吸着により固定する。
【００３９】
そして、半導体ウェハＳＢの上方に配置された図示されないノズルから現像液を滴下して、半導体ウェハＳＢ上に均一に現像液を滴下する。
【００４０】
現像液としては、上述した全てのレジスト材に共通に使用可能なものとして、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、アンモニア水溶液、トリエチルアミン水溶液およびトリメチルアミン水溶液等の塩基性水溶液を用いることができる。
【００４１】
ここで、現像液の滴下方法としては、半導体ウェハＳＢを静止させておいて、吐液部分がウェハの直径よりも長いノズルを使用し、当該ノズルが半導体ウェハＳＢ上を一方向にスキャンしながら現像液を滴下する方法や、吐液部分がウェハの直径よりも短いノズルを使用し、半導体ウェハＳＢを回転させながら当該ノズルが半導体ウェハＳＢ上をスキャンしながら現像液を滴下する方法がある。なお、本発明に係る現像処理方法は、どのようなノズルを使用した場合でも、またどのような滴下方法を採用した場合にも有効である。
【００４２】
次に、ステップＳ１６において、リニアモーター部７を駆動してガイドバー６を予め定めた所定時間で所定距離だけスライドさせ、続いて逆方向に同様の条件でスライドさせることで、半導体ウェハＳＢを一次元方向に揺動させ、半導体ウェハＳＢ上の現像液を攪拌する。
【００４３】
ここで、現像に要する時間を６０秒とすれば、揺動条件は、例えば４．８秒おきに、０．２秒間だけ半導体ウェハＳＢを一次元方向の相反する方向に交互に移動させるものとする。さらに具体的には、６０秒間のうちに１２回の移動を行うとすれば、奇数回目の移動は原点位置に対して第１の方向に初期加速度１０００ｍｍ／ｓｅｃ２、速度２５ｍｍ／ｓｅｃ２で５ｍｍの距離だけ移動させ、偶数回目の移動は第１の方向とは反対の第２の方向に初期加速度１０００ｍｍ／ｓｅｃ２、速度２５ｍｍ／ｓｅｃ２で５ｍｍの距離だけ移動させて原点位置に戻すようにする。これにより、１２回目の移動が終了した時点で、半導体ウェハＳＢは原点位置に戻っていることになる。
【００４４】
また、第１回目の移動は、原点位置に対して第１の方向に５ｍｍの距離だけ移動させ、第２回目の移動は、第１の方向とは反対の第２の方向に５ｍｍの距離だけ移動させて原点位置に戻し、第３回目の移動は原点位置に対して第２の方向に５ｍｍの距離だけ移動させ、第４回目の移動は、第１の方向に５ｍｍの距離だけ移動させて原点位置に戻すと言うように、原点位置を中心として振り子状に揺動させても良い。
【００４５】
なお、上記のような動作であれば、半導体ウェハＳＢが原点位置からプラスマイナス５ｍｍの範囲しか移動しないので、図１を用いて説明したように、カップＣＰのカップ外周壁と半導体ウェハＳＢとの間の間隙ＧＰの長さを、５ｍｍよりも長く設定することで、半導体ウェハＳＢの揺動に際して、カップＣＰと接触することを防止できる。これを採用すれば、カップＣＰをモーター部１に連結するなどして、モーター部１の一次元方向の移動に連動して移動可能な構成にせずとも済む。
【００４６】
また、現像時間経過後には、半導体ウェハＳＢが原点位置に戻っているので、ロボットアーム等を用いてウェハチャック３から半導体ウェハＳＢを取り外す動作が容易となる。
【００４７】
また、上述の説明では、０．２秒間で５ｍｍを移動させるものとしたが、これは、速度では２５ｍｍ／ｓｅｃに対応し、加速度では６２．５ｍｍ／ｓｅｃ２に対応する。また、上述したように０．２秒の間同じ加速度を維持するのではなく、揺動の初期だけに加える初期加速度であれば１０００ｍｍ／ｓｅｃ２でも半導体ウェハＳＢ上の現像液が揺動に際してこぼれることがない。
【００４８】
なお、上記速度および加速度に限定されるものではなく、速度では１００ｍｍ／ｓｅｃ以下、初期加速度では１００００ｍｍ／ｓｅｃ２以下の揺動であれば現像液がこぼれることを防止できる。
【００４９】
また、上述の説明では、４．８秒おきに半導体ウェハＳＢを揺動させるものとしたが、この揺動間隔に限定されるものではない。４．８秒おきに、０．２秒間移動させるという時間配分は、６０秒間に１２回の移動を行うことを前提としたものであり、移動回数を変えるのであれば時間配分も変更でき、例えば、５．７秒おきに、０．３秒間移動させるという時間配分も可能である。この場合は６０秒間に１０回の移動が可能となる。
【００５０】
ただし、揺動間隔が長すぎるとリフレッシュが効果的に行われず、現像挙動を均一化できないので、望ましくは１０秒以下の揺動間隔に設定する。
【００５１】
ここで、図２の説明に戻り、ステップＳ１７において、ウェハを回転させながら純水でリンスした後、ステップＳ１８においてウェハを乾燥させることで一連の現像工程を終了する。
【００５２】
＜Ｃ．作用効果＞
以上説明したように、半導体ウェハＳＢを主面に平行な一次元方向に揺動させることで、現像液が攪拌され、レジストと現像液とが接する界面での現像液がリフレッシュされて、現像挙動を改善することができる。また、半導体ウェハＳＢを一次元方向に揺動させるので、ウェハの全面において単位時間当たりの移動量を等しくでき、ウェハ上の現像液の流速が場所によって異なるという現象が発生せず、現像液のリフレッシュが均一に行われ、現像挙動を均一化できる。その結果、レジストパターン寸法の均一性をさらに向上することができる。
【００５３】
＜Ｄ．変形例＞
なお、以上の説明においては、半導体ウェハに塗布したレジストの現像を例に採って説明したが、本発明の適用は半導体ウェハに限定されるものではなく、例えば液晶パネルや、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）などに使用されるガラス基板に対するパターニングの際のレジストの現像にも適用は可能である。要するに、塗布したレジストの現像処理を行う基板であれば半導体ウェハに限定されず、ガラス基板でも、その他のいかなる基板であっても本発明の適用は可能である。
【００５４】
【発明の効果】
本発明に係る請求項１記載の現像装置によれば、基板揺動機構が可動の支持部の一次元方向の動きを案内するレールを備え、支持部をレールに沿ってスライドさせるので、基板をその主面に平行な一次元方向に、がたつきなく、スムーズに揺動させることができる。
【００５５】
本発明に係る請求項２記載の現像装置によれば、リニアモーターに係合するガイドバーをその軸方向にスライドすることで、ガイドバーを介して基板回転機構を一次元方向に揺動させるので、推進力供給源の現実的な構成を得ることができる。
【００５６】
本発明に係る請求項３記載の現像装置によれば、円筒状リニアモーターを用いるので、比較的単純な構造の推進力供給源を得ることができる。
【００５７】
本発明に係る請求項４記載の現像処理方法によれば、基板を主面に平行な一次元方向に揺動して現像液を攪拌することで、レジストと現像液とが接する界面での現像液がリフレッシュされて、現像挙動を改善することができる。また、基板を一次元方向に揺動させるので、基板の全面において単位時間当たりの移動量を等しくでき、基板上の現像液の流速が場所によって異なるという現象が発生せず、現像液のリフレッシュが均一に行われ、現像挙動を均一化でき、レジストパターン寸法の均一性をさらに向上することができる。
【００５８】
本発明に係る請求項５記載の現像処理方法によれば、基板を所定の時間間隔で断続的に揺動するので、現像液のリフレッシュを効果的に行うことができる。
【００５９】
本発明に係る請求項６および７記載の現像処理方法によれば、現像液のリフレッシュのための効果的な揺動を行うことができる。
【００６０】
本発明に係る請求項８記載の現像処理方法によれば、現像液を基板上からこぼすことなく揺動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態の現像装置の構成を説明する斜視図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の現像処理方法を説明するフローチャートである。
【図３】従来の現像処理方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１０　ウェハ回転機構、２０　ウェハ揺動機構、４　モーター支持部、５　レール、６　ガイドバー、７　リニアモーター部、ＳＢ　半導体ウェハ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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