JP2002141272A - 感光膜の現像方法及び現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来に比べて基板面内のパターン幅のばらつ
きを小さくできる感光膜の現像方法及び現像装置を提供
する。 【解決手段】 ガラス基板１０上に形成されたフォトレ
ジスト膜１２の上に現像液供給ノズル１５から現像液１
６を供給して、現像液１６を液盛りする。その後、一定
の時間経過した後、フォトレジスト膜１２の上に現像液
供給ノズル１５から現像液１６を供給して、現像液１６
を新液に置換する。そして、一定の時間経過した後、ガ
ラス基板１０を回転させるなどの方法により、現像液１
６を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フォトレジスト等
の感光膜の現像方法及び現像装置に関し、特に液晶表示
パネルの製造に好適な感光膜の現像方法及び現像装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、薄くて軽量であるとと
もに低電圧で駆動できて消費電力が少ないという長所が
あり、各種電子機器に広く使用されている。特に、画素
毎にＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング
素子が設けられたアクティブマトリクス方式の液晶表示
装置は、表示品質の点でもＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）
に匹敵するほど優れているため、ノート型コンピュータ
のディスプレイだけでなく、ディスクトップ型コンピュ
ータのディスプレイや家庭用テレビにも使用されるよう
になった。

【０００３】液晶表示パネルの製造には、フォトリソ工
程が多用されている。例えば、ゲートバスラインやデー
タバスラインとなる金属膜のパターニング、画素電極と
なるＩＴＯ膜のパターニング、ＴＦＴの活性層となるシ
リコン膜のパターニング、及びＴＦＴのチャネル保護膜
となる絶縁膜のパターニングなどでは、フォトレジスト
膜をエッチング時のマスクとしたフォトリソ工程が使用
されている。

【０００４】液晶表示パネル製造時のフォトリソ工程で
は、通常、パドル現像といわれる方法でフォトレジスト
膜を現像処理している。図６は、従来のフォトレジスト
膜の現像方法を示す模式図であり、液晶表示パネルのゲ
ートバスライン形成時のフォトリソ工程を示している。
まず、ガラス基板５０上にゲートバスラインとなる金属
膜（図示せず）を成膜した後、その上にフォトレジスト
を塗布してフォトレジスト膜５２を形成する。その後、
フォトレジスト膜５２をプレベークした後、所定の露光
マスクを用いてフォトレジスト膜５２を露光し、露光マ
スクのパターンをフォトレジスト膜５２に転写する。

【０００５】次に、図６（ａ）に示すように、ガラス基
板５０を現像装置内に配置し、現像液供給ノズル５５を
ガラス基板５０の表面に沿って一方向に一定の速度で移
動させながら、ノズル５５から現像液５６を吐出させ、
フォトレジスト膜５２の上に現像液５６を液盛りする。
すなわち、フォトレジスト膜５２の上に表面張力によっ
て現像液５６を保持する。

【０００６】その後、図６（ｂ）に示すように、フォト
レジスト膜５２の上に現像液５６を液盛りした状態で一
定の時間放置する。この間に、ポジ型フォトレジストの
場合は光に照射された部分が現像液に溶解する。次い
で、ガラス基板５０を高速で回転させるなどの方法によ
って現像液５６を除去する。そして、図６（ｃ）に示す
ように、純水をスプレーノズル５７からスプレーするな
どの方法によって洗浄処理する。このようにして、所定
のパターンのフォトレジスト膜が得られる。

【０００７】その後、フォトレジスト膜をエッチングマ
スクとして金属膜をエッチングした後、フォトレジスト
膜を除去する。このようにして、ゲートバスラインが形
成される。なお、フォトレジスト膜の上に現像液を液盛
りするときには、上述したように現像液供給ノズルを移
動させる方法の他にも、現像液供給ノズルを固定し、ガ
ラス基板を移動させる方法がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のフォトレジスト膜の現像方法には、以下に示す
問題点がある。一般的に、液晶表示パネルを製造する際
には、製造効率を高めるために、１枚の大型ガラス基板
を使用して複数の液晶表示パネルを途中まで同時に形成
し、最終工程の近くで切断して複数の表示パネル用基板
に分割している。

【０００９】このように、液晶表示パネルの製造には大
型のガラス基板が使用されるため、現像液供給ノズルか
らガラス基板上へ現像液の供給を開始してから全面に液
盛りが完了するまで数秒〜十数秒間の時間がかかる。例
えば、基板サイズが５００ｍｍの場合、基板の両端部
（現像液供給開始位置と終了位置）では約８秒間の現像
時間の差が生じる。この現像時間の差に起因して、基板
の両端部でパターン幅の差が生じて、基板面内の線幅分
布が大きくなるという問題点がある。

【００１０】今後、ガラス基板の大型化及びフォトレジ
ストの高感度化が促進される傾向にあり、それによって
上記の問題点がより一層顕著になると予想される。本発
明の目的は、従来に比べて基板面内のパターン幅のばら
つきを小さくできる感光膜の現像方法及び現像装置を提
供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、基板上
の感光膜の上に現像液を液盛りする第１の現像液供給工
程と、前記感光膜上の現像液を新液に置換する第２の現
像液供給工程とを有することを特徴とする感光膜の現像
方法により解決する。本発明においては、第１の現像液
供給工程で感光膜の上に現像液を液盛りした後、第２の
現像液供給工程を実施して、感光膜上の現像液を新液に
置換する。

【００１２】第１の現像液供給工程の現像液給開始位置
（一端側という）では、時間の経過に伴って現像が十分
に進み、現像液への感光膜の溶解速度が低下する。一
方、第１の現像液供給工程の現像液供給終了位置（他端
側という）では、一端側よりも現像時間が短かく、且つ
感光膜が溶解した現像液が一端側からくるため、一端側
に比べて現像速度が遅くなる。そこで、第２の現像液供
給処理を施すと、一端側では既に現像が十分に進んでい
るので現像速度が遅くなるのに対し、他端側では新液の
供給によって現像速度が速くなる。これにより、基板の
全体にわたって現像状態が均一化され、パターン幅のば
らつきが小さくなる。

【００１３】第１の現像液供給工程及び第２の現像液供
給工程で、同一の現像液供給ノズルを使用してもよい。
これにより、現像液供給ノズルが少なくてすみ、装置の
設置面積を少なく抑えることができる。例えば、第１の
現像液供給工程では基板の表面に沿って一方向に現像液
供給ノズルを移動しながら基板上に現像液を供給して液
盛りし、その後現像液供給ノズルを元の位置に戻し、第
２の現像液供給工程で再度一方向に現像液供給ノズルを
移動しながら、基板上の現像液を新液に置換する。

【００１４】また、第１の現像液供給工程における現像
液供給ノズルの移動方向に対し、第２の現像液供給工程
における現像液供給ノズルの移動方向を逆方向としても
よい。更に、現像槽内に基板搬送部と複数の現像液供給
ノズルとを配置し、基板搬送部によって基板を一方向に
移動させながら、現像液供給ノズルによって基板上に現
像液を供給し、又は基板上の現像液を新液に置換するよ
うにしてもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付の図面を参照して説明する。 （現像方法）図１，図２は本発明の実施の形態の感光膜
（フォトレジスト膜）の現像方法を示す模式図であり、
液晶表示パネルのゲートバスライン形成時のフォトリソ
工程を示している。

【００１６】まず、ガラス基板１０の上にゲートバスラ
インとなるＣｒ（クロム）等の金属膜（図示せず）を形
成した後、金属膜の上にフォトレジストを塗布してフォ
トレジスト膜１２を形成する。その後、フォトレジスト
膜１２をプレベークした後、所定の露光マスクを用いて
フォトレジスト膜１２を露光し、露光マスクのパターン
をフォトレジスト膜１２に転写する。

【００１７】次に、第１のパドル現像処理を実施する。
すなわち、図１（ａ）に示すように、ガラス基板１０を
現像装置内に配置し、現像液供給ノズル１５をガラス基
板１０の表面に沿って一方向に一定の速度で移動させな
がら、ノズル１５から現像液１６を吐出させて、ガラス
基板１０の上に現像液１６を液盛りする。そして、図１
（ｂ）に示すように、ガラス基板１０の上側全面に現像
液１６を液盛りした状態で一定時間保持する。この間に
現像が進行し、ポジ型フォトレジストの場合は露光され
た部分が現像液に溶解する。

【００１８】次に、第２のパドル現像処理を実施する。
すなわち、図１（ｃ）に示すように、現像液供給ノズル
１５をガラス基板１０の表面に沿って一方向に一定の速
度で移動させながら、ノズル１５から現像液を吐出させ
て、フォトレジスト膜１６上の現像液１６を新液に置換
する。そして、図２（ａ）に示すように、ガラス基板１
０上の全面に現像液１６を液盛りした状態で一定時間保
持する。このとき、第１のパドル現像時の現像液供給開
始位置では現像が十分に進行して現像液へのフォトレジ
ストの溶解速度が低下する一方、吐出終了位置では新し
い現像液によって現像の進行速度が速くなる。従って、
ガラス基板１０の全体にわたって現像状態が均一化され
る。

【００１９】次に、ガラス基板１０を高速で回転させる
などの方法によって現像液を除去した後、図２（ｂ）に
示すように、ガラス基板１０の上に純水をスプレーノズ
ル１７からスプレーして十分に洗浄を行う。その後、ガ
ラス基板１０の表面を乾燥させる。このようにして、フ
ォトレジスト膜がパターニングされる。次いで、ガラス
基板１０上に残存しているフォトレジスト膜をエッチン
グマスクとして金属膜をエッチングする。その後、フォ
トレジスト膜を除去する。これにより、金属膜が所定の
形状にパターニングされ、ガラス基板１０の上にゲート
バスラインが形成される。

【００２０】本実施の形態では、第１のパドル現像処理
で基板１０の上側全面に現像液を液盛りし、第２のパド
ル現像処理で現像液を新液に置換する。これにより、基
板１０の上側全面にわたって現像状態が均一化され、パ
ターン幅の面内分布が小さくなるという効果が得られ
る。 （現像装置）図３〜図５はフォトレジスト膜の現像装置
の構成を示す模式図である。

【００２１】図３に示す現像装置は、チャンバ（現像
槽）内に現像液供給ノズル１５が１本だけ設けられてお
り、この現像液供給ノズル１５がガラス基板１０の表面
に沿って移動できるようになっている。この図３に示す
現像装置の場合、第１のパドル現像処理で現像液供給ノ
ズル１５をガラス基板１０の表面に沿って移動させなが
ら現像液を吐出して液盛りした後、現像液の吐出を停止
して現像液供給ノズル１５を元の位置まで戻し、その後
第２のパドル現像処理を行う。

【００２２】なお、第１のパドル現像処理時のノズル１
５の移動方向と第２のパドル現像処理時のノズル１５の
移動方向を逆方向としてもよい。図４に示す現像装置
は、チャンバ内に現像液供給ノズルが複数本（図では２
本）設けられている。第１のパドル現像処理では、第１
のノズル１５ａがガラス基板１０の表面に沿って移動し
つつ現像液を吐出して、ガラス基板１０の上側全面に現
像液を液盛りする。

【００２３】その後、第２のパドル現像処理では、第２
のノズル１５ｂがガラス基板１０の表面に沿って移動し
つつ現像液を吐出して、ガラス基板１０の上の現像液を
新液に置換する。図５に示す枚葉式現像装置では、現像
槽内に複数本（図では３本）のノズル１５ａ〜１５ｃが
相互に平行に配置されて固定されている。ガラス基板１
０は搬送ローラ１８によって各ノズル１５ａ〜１５ｃの
下方を移動する。そしてノズル１５ａによってガラス基
板１０の上に現像液１６が液盛りされ、ノズル１５ｂ，
１５ｃによってガラス基板１０の上の現像液１６が新液
に置換される。その後、ガラス基板１０は搬送ローラ１
８によって洗浄槽に搬送され、純水で洗浄処理される。

【００２４】図５に示す枚葉式現像装置では、図３，図
４に示す装置に比べて、連続的に現像処理することがで
きるという利点がある。 （線幅分布）以下、本発明のフォトレジスト膜の現像方
法によってレジストパターンを形成し、線幅分布を調べ
た結果について説明する。

【００２５】まず、ガラス基板の上側全面にＣｒ膜を形
成した。このＣｒ膜の上にフォトレジストを１．５μｍ
の厚さに塗布した後、プレベークしてフォトレジスト膜
とした。次に、所定の露光マスクを用いてステッパ−に
て露光を行い、フォトレジスト膜に露光マスクのパター
ンを転写した。

【００２６】その後、図１に示す方法のように現像液を
２回供給する方法（２回パドル現像）により現像を行っ
た。この場合、トータルの現像時間をＴ（３５秒）とし
たときに、２回目のパドル現像を開始する時間をＴ／２
とした。一方、図６に示す従来方法（１回パドル現像）
でフォトレジスト膜の現像を行った。そして、本発明方
法及び従来方法による基板両端部におけるレジストパタ
ーンの線幅の差と、面内分布とを調べた。面内分布は、
複数の位置で線幅を測定し、その結果を基に算出した３
σ（σは標準偏差）の値とした。本発明方法及び従来方
法における基板両端部のレジストパターンの線幅の差及
び面内分布を、下記表１にまとめて示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】この表１に示すように、従来方法ではガラ
ス基板の両端部のパターンの線幅の差が０．３７μｍで
あったのに対し、本実施の形態の方法では０．０２μｍ
と減少した。また、従来の現像方法では線幅の面内分布
（３σ）が０．５４μｍであるのに対し、本実施の形態
では線幅の面内分布（３σ）が０．４μｍであった。こ
のように、本実施の形態によれば、線幅の面内分布（３
σ）が，従来方法に比べて０．１４μｍ小さくすること
ができた。これにより、本発明方法が線幅分布の減少に
有効であることが確認された。

【００２９】なお、２回目のパドル現像を開始するタイ
ミングを種々変えて基板の両端部における線幅の差を調
べたところ、上記のようにトータルの現像時間をＴとし
たときに、２回目のパドル現像を開始するタイミングを
Ｔ／２としたときが最も線幅の差が小さかった。 （現像パドル回数と線幅分布）次に、現像パドル回数と
線幅分布との関係を調べた結果について説明する。

【００３０】まず、ガラス基板の上側全面にＣｒ膜を形
成した。このＣｒ膜の上にフォトレジストを１．５μｍ
の厚さに塗布した後、プレベークしてフォトレジスト膜
とした。次に、所定の露光マスクを用いてステッパーに
て露光を行い、フォトレジスト膜に露光マスクのパター
ンを転写した。

【００３１】その後、基板上に現像液を３回供給する本
発明方法（３回パドル現像という）、及び現像液を４回
供給する本発明方法（４回パドル現像という）によって
現像を行った。この場合、トータルの現像時間をＴ（３
５秒）としたときに、Ｔ／３又はＴ／４の間隔でパドル
現像を行った。一方、図６に示す従来方法でフォトレジ
スト膜の現像を行った。そして、本発明方法及び従来方
法による基板両端部におけるレジストパターンの線幅の
差と、線幅の面内分布とを調べた。その結果を下記表２
にまとめて示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】この表２に示すように、従来方法では面内
分布（３σ）が０．６４μｍであるのに対し、本発明方
法では面内分布が０．５７μｍ以下となり、パターン幅
のばらつきを小さくすることができた。 （レジスト感度）次に、現像方法によるレジスト感度
（見かけ上の感度）の変化を調べた結果について説明す
る。

【００３４】まず、ガラス基板の上側全面にＣｒ膜を形
成した。このＣｒ膜の上にフォトレジストを１．５μｍ
の厚さに塗布した後、プレベークしてフォトレジスト膜
とした。次に、所定の露光マスクを用いてステッパーに
て露光を行い、フォトレジスト膜に露光マスクのパター
ンを転写した。

【００３５】その後、基板上に現像液を２回供給する本
発明方法（２回パドル現像という）、及び現像液を３回
供給する本発明方法（３回パドル現像という）によって
現像を行った。この場合、トータルの現像時間を５０秒
とした。一方、図６に示す従来方法でフォトレジスト膜
の現像を行った。そして、本発明方法及び従来方法によ
る現像しきい値Ｅthを調べた。その結果を、下記表３に
示す。

【００３６】

【表３】

【００３７】この表３に示すように、本発明方法によれ
ば、従来方法に比べてフォトレジスト膜の感度が向上す
ることが確認された。これにより、露光時間の短縮、ひ
いてはタクトタイムの短縮が可能になる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１の現像液供給工程で感光膜の上に現像液を液盛りし
た後、第２の現像液供給工程を実施して、感光膜上の現
像液を新液に置換するので、基板の全体にわたって現像
状態が均一化され、パターン幅のばらつきが小さくな
る。また、第２の現像液供給工程で基板上の現像液を新
液に置換するので、感光膜の見かけ上の感度が向上す
る。これにより、露光時間の短縮、ひいてはタクトタイ
ムが短縮されるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施の形態の感光膜（フォトレ
ジスト膜）の現像方法を示す模式図（その１）である。

【図２】図２は本発明の実施の形態の感光膜（フォトレ
ジスト膜）の現像方法を示す模式図（その２）である。

【図３】図３はフォトレジスト膜の現像装置の一例を示
す模式図である。

【図４】図４はフォトレジスト膜の現像装置の他の例を
示す模式図である。

【図５】図５はフォトレジスト膜の現像装置の更に他の
例を示す模式図である。

【図６】図６は従来のフォトレジスト膜の現像方法を示
す模式図である。

【符号の説明】

１０，５０…ガラス基板、 １２，５２…フォトレジスト膜、 １５，５５…現像液供給ノズル、 １６，５６…現像液、 １７，５７…スプレーノズル。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上の感光膜の上に現像液を液盛りす
   る第１の現像液供給工程と、 前記感光膜上の現像液を新液に置換する第２の現像液供
   給工程とを有することを特徴とする感光膜の現像方法。
2. 【請求項２】 前記感光膜の上に現像液を供給開始して
   から感光膜上の現像液を除去するまでの総現像時間をＴ
   とし、前記第１の現像液供給工程及び前記第２の現像液
   供給工程における前記基板上への現像液の総供給回数を
   Ｎとしたときに、現像液の供給間隔をＴ／Ｎとすること
   を特徴とする請求項１に記載の感光膜の現像方法。
3. 【請求項３】 前記第１の現像液供給工程及び前記第２
   の現像液供給工程は、同一の現像液供給ノズルを用いて
   行うことを特徴とする請求項１に記載の感光膜の現像方
   法。
4. 【請求項４】 前記第１の現像液供給工程における現像
   液供給ノズルの移動方向に対し、前記第２の現像液供給
   工程における現像液供給ノズルの移動方向が同方向であ
   ることを特徴とする請求項３に記載の感光膜の現像方
   法。
5. 【請求項５】 前記第１の現像液供給工程における現像
   液供給ノズルの移動方向に対し、前記第２の現像液供給
   工程における現像液供給ノズルの移動方向が逆方向であ
   ることを特徴とする請求項３に記載の感光膜の現像方
   法。
6. 【請求項６】 現像槽内に配置されて基板を搬送する搬
   送部と、 前記搬送部により搬送される前記基板の上に現像液を供
   給して液盛りする第１の現像液供給ノズルと、 前記第１の現像液供給ノズルにより液盛りされた基板の
   上に現像液を供給して新液に置換する第２の現像液供給
   ノズルとを有することを特徴とする感光膜の現像装置。