CN100576090C - 基板处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基板处理方法，能够在腔室内溶解光致抗蚀剂图形而形成所希望抗蚀剂图形的回流处理中，抑制随腔室内溶剂气氛的置换抗蚀剂图形的变形，防止图形不合格的发生。包括：将腔室(10)内的气压从基准压力减压到比该基准压力低的第一目标压力P1的步骤；将溶剂气氛导入到腔室内、使腔室(10)内的气压返回到基准压力的步骤；由溶剂气氛溶解腔室(10)内的光致抗蚀剂图形的步骤；和将腔室(10)内减压到设定为比所述基准压力并且比所述第一目标压力P1高的第二目标压力P2，排出腔室(10)内的溶剂气氛的步骤。

Description

基板处理方法
技术领域
本发明涉及溶解作为通过光刻工艺形成的蚀刻掩模的抗蚀剂图形，形成新的抗蚀剂图形并进行回流处理的基板处理方法。
背景技术
在例如LCD(液晶显示器)的制造工艺中形成非晶Si TFT(非晶硅薄膜晶体管)时，需要进行多次蚀刻处理。为此，在现有技术中，进行多次光刻工艺，即曝光·显影处理，形成光致抗蚀剂图形。
然而，在TFT形成工艺中，通过蚀刻得到的图形每次均需要涂敷显影装置和曝光装置，因此，具有装置的成本变高的问题。
对于这样的问题，通过将作为一次蚀刻掩模使用的抗蚀剂图形溶解变形，来形成新的抗蚀剂图形的回流(重熔)(reflow)处理受到关注。通过该回流处理，在形成第二次抗蚀剂图形时，则不需要使用涂敷显影装置和曝光装置，能够降低装置成本，提高制造效率。通过附图说明采用所述回流处理的TFT形成工艺。
在形成非晶Si TFT的情形下，如图10(a)所示，在玻璃基板200上形成的栅电极201上顺次层叠绝缘层202、由a-Si层(不掺杂的非晶Si层)203a和n+a-Si层(磷掺杂的非晶Si层)203b构成的Si层203、用于形成漏电极·源电极的金属层205。
然后，为了蚀刻金属层205，通过光刻工艺，在金属层205上将光致抗蚀剂成膜，通过曝光、显影处理形成抗蚀剂图形206。但是，所述抗蚀剂图形206是通过采用对光的透射系数设置有差别的照相铜版掩模(halftone mask)的半曝光处理，形成具有不同膜厚(厚膜部分和薄膜部分)的图形。而且，半曝光技术在专利文献1中有所公开。
抗蚀剂图形206是作为用于蚀刻金属层205的掩模来使用的，蚀刻后如图10(b)所示，金属层205的非掩模部分被蚀刻。
通过金属蚀刻，在抗蚀剂层206的表面上形成由于湿蚀刻液的影响而使抗蚀剂发生变质的变质层207。因此，作为回流处理的前处理进行除去变质层207的处理。
在该前处理中，碱溶液作为湿蚀刻液滴落到变质层207上，由此如图10(c)所示除去变质层207。
接下来，通过再显影处理，如图10(d)所示，进行除去下一次的抗蚀剂图形形成中不需要掩模的薄膜部分的抗蚀剂206，只剩下想要掩模的目标Tg周边的抗蚀剂(厚膜部分)的处理。
接下来，如图10(d)所示，从剩下抗蚀剂206的状态，通过将抗蚀剂206曝露在溶解气氛中来进行抗蚀剂206的溶解、扩散(回流处理)，如图10(e)所示，在目标Tg上形成抗蚀剂层。
而且，在所述抗蚀剂层形成后，如图11(a)所示，将金属层205作为掩模来进行Si层203的蚀刻，如图11(b)中所示除去抗蚀剂层206。然后，如图11(c)所示，进行沟道区域中的n+a-Si层203b的蚀刻，形成TFT。
专利文献1：日本特开2005-108904号公报
可是，在上述回流处理中，现有技术对载置在腔室内的基板曝露溶剂气氛(例如稀释剂气体)，通过在光致抗蚀剂中浸透溶剂来进行抗蚀剂的溶解。因此，在将该溶剂气氛导入或者排出时，为了高效率地进行气氛置换，进行将腔室内的气压从基准压力减压到一定目标压力的作业。
此处，伴随着所述溶剂气氛的导入·排出的两次减压作业的减压速率(降低到目标压力的减压速度)和目标压力设定为相同。具体地说，如图12的图所示，为了进一步提高气氛的置换效率，将减压速率设定得高(例如排气流量100L/min)，将目标压力设定得低(例如-90kPa)。
但是，此时，对于排出腔室内的气氛时的第二次减压作业，因为腔室内部被急剧快速地减压，因此担心浸透在光致抗蚀剂中的溶剂蒸发，光致抗蚀剂图形会随之发生变形。即，存在着抗蚀剂图形发生变形、断线、短路等图形不合格这样的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够在腔室内溶解光致抗蚀剂图形并形成所希望的抗蚀剂图形的回流处理中，抑制随腔室内的溶剂气氛置换而抗蚀剂图形发生变形、防止图形不合格发生的基板处理方法。
为了解决上述问题，根据本发明的基板处理方法，是在腔室内，溶解在基板上形成的光致抗蚀剂图形，并形成新的光致抗蚀剂图形的基板处理方法，其特征在于，包括：将腔室内的气压从基准压力减压到比该基准压力低的第一目标压力的步骤；将溶剂气氛导入腔室内、使腔室内的气压返回到所述基准压力的步骤；由溶剂气氛溶解腔室内的光致抗蚀剂的步骤；以及将腔室内减压到设定为比所述基准压力低并且比所述第一目标压力高的第二目标压力，排出腔室内的溶剂气氛的步骤。而且，优选所述第二目标压力比-20kPa更靠近大气压一侧。
通过实行这样的步骤的方法，在排出腔室内的溶剂气氛步骤中，将腔室内压的目标压力设定为比溶剂气氛导入时高，即不发生溶剂的内部蒸发的第二目标压力，由此，能够防止因抗蚀剂图形的变形所引起的断线、短路等图形不合格的发生。
而且，在将所述腔室内的气压减压到第一目标压力的步骤和将所述腔室内的气压减压到第二目标压力的步骤中，优选将腔室内的气压减压到所述目标压力的速度即减压速度设定为相同。
如上所述，由于在排出溶剂气氛步骤中的目标压力是不发生溶剂的内部蒸发的第二目标压力，所以将减压速度与气氛导入时一样设定为高一些，也不会发生溶剂的内部蒸发，能够快速地排出溶剂气氛。
另外，为了解决上述问题，根据本发明的基板处理方法，是在腔室内溶解在基板上形成的光致抗蚀剂图形，形成新的光致抗蚀剂图形的基板处理方法，其特征在于，包括：将腔室内的气压从基准压力减压到比该基准压力低的第一目标压力的步骤；将溶剂气氛导入腔室内、使腔室内的气压返回到所述基准压力的步骤；由溶剂气氛溶解腔室内的光致抗蚀剂的步骤；将腔室内减压到比所述第一目标压力、并排出腔室内的溶解气氛的步骤，其中，在排出所述腔室内的溶剂气氛的步骤中，将腔室内的气压减压到所述第一目标压力的速度即减压速度被设定为比将溶剂气氛导入到所述腔室内的步骤中的减压速度低。
通过实行这样的步骤的方法，在排出溶剂气氛的步骤中，通过将减压速度设定为比溶剂气氛导入时低，花费时间减压到第一目标压力，而回避急剧的减压以抑制溶剂的内部蒸发，能够防止由抗蚀剂图形发生变形所引起的断线、短路等图形的不合格。
另外，为了解决上述问题，根据本发明的基板处理方法，是在腔室内溶解在基板上形成的光致抗蚀剂图形，形成新的光致抗蚀剂图形的基板处理方法，其特征在于，包括：将腔室内的气压从基准压力减压到比该基准压力低的第一目标压力的步骤；将溶剂气氛导入腔室内、使腔室内的气压返回到所述基准压力的步骤；由溶剂气氛溶解腔室内的光致抗蚀剂的步骤；以及不使腔室内减压、排出腔室内的溶剂气氛的步骤。
通过实行这样的步骤的方法，因为在排出溶剂气氛的步骤中不将腔室内减压，所以不会发生溶剂的内部蒸发，能够防止由抗蚀剂图形发生变形所引起的断线、短路等图形的不合格。
根据本发明，在腔室内溶解光致抗蚀剂图形形成所希望的抗蚀剂图形的回流处理中，能够抑制随腔室内的溶剂气氛置换而引起的抗蚀剂图形的变形，得到能防止发生图形不合格的基板处理方法。
附图说明
图1是表示具有实施本发明的基板处理方法的回流单元的回流图形形成装置之布局的平面方框图。
图2是表示回流单元的概括构成的截面图。
图3是表示由回流单元进行的基板处理工艺的流程图。
图4是表示由回流单元进行的基板处理工艺的第一实施方式的流程图。
图5是表示在图4的处理工艺中腔室内气压变化的图。
图6是表示由回流单元进行的基板处理工艺的第二实施方式的流程图。
图7是表示在图6的处理工艺中腔室内气压变化的图。
图8是表示由回流单元进行的基板处理工艺的第三实施方式的流程图。
图9是表示在图8的处理工艺中腔室内气压变化的图。
图10是用来说明在形成TFT时的回流处理工艺的基板截面图。
图11是用来说明在图10的工艺后，形成TFT的处理工艺的基板截面图。
图12是表示在现有的回流处理中腔室内气压变化的图。
图13是表示实施例中的实验结果的图。
符号说明
1回流图形形成装置；2盒装配站；3基板处理部；4基板搬送部；5去除单元(remover unit)；6再显影单元；7回流单元；8热处理装置；10腔室；11温调板；12温调水流水路；13温调器；14气体供给口；15气体排气口；16气体供给管；17气体浓度调整器；18气体排气管；19扩散空间；20均匀化板；21排气整流板：G基板。
具体实施方式
下面，基于实施方式来说明根据本发明的基板处理方法。图1是表示回流图形形成装置的布局的平面方框图，所述回流图形形成装置具备实施根据本发明的基板处理方法的回流单元。
在图1中示出的回流图形形成装置1，为了形成例如TFT，对在涂敷显影处理装置(COT/DEV)50和曝光装置(Exp)51中实施抗蚀剂图形形成、由蚀刻装置(Etching)52进行蚀刻处理的基板G，进行抗蚀剂图形的回流(reflow)处理，用于再形成抗蚀剂图形。
该回流图形形成装置1包括以盒为单位从外部(蚀刻装置)搬入搬出多个基板G、并将基板G从盒中搬入搬出的盒装配站(C/S)2。
另外，设置有与盒装配站2邻接的基板处理部3，该基板处理部3具有基板搬送部(M/A)4，该基板搬送部4具有在各单元间进行基板G的搬送以及将基板G相对于各单元进行搬入搬出的臂装置。因此，沿着图中箭头表示的基板处理方向，在基板搬送部4的左右配置有用来处理基板G的多个处理单元。
作为处理单元，沿着图中箭头表示的处理方向，在基板搬送部4的右侧配置有进行用来除去在光致抗蚀剂中产生的变质层的前处理的去除单元(remover unit)(RM)5、和通过进行再显影处理除去不需要的光致抗蚀剂的再显影单元(RDV)6。
而且，与去除单元5/再显影单元6邻接配置有溶解光致抗蚀剂的回流单元(RF)7。
另外，在图中，在沿基板处理方向的基板搬送部4的左侧，配置有多个由电热板和冷凝板构成的热处理装置(HP/COL)8。
接下来，对实施根据本发明的基板处理方法的回流单元7进行进一步说明。图2是表示回流单元7的概括构成的截面图。
如图所示，在回流单元7中，具备上腔室10b装卸自由地安装在下腔室10a上、并且在上腔室10b安装时在内部形成为密闭空间的腔室10。
在腔室10内的中央处设置有将基板G载置在基板载置面上、用来将基板载置面的温度设定为一定温度以对基板G进行温度调整的温调板11。在该温调板11的内部形成有温调水进行循环的温调水流路12，该温调水流路12连接到设置在腔室外部的温调器13上。即，将循环水提供给温调器13、在温调器13中调制到一定的水温，从而将温调板11调整到规定的温度，如此来进行构成。
另外，在腔室10内，从上方向下方供给溶剂气氛或者作为吹扫用气体的N2气体。即，从上腔室10b的顶面上形成的多个气体供给口14供给溶剂气氛或者N2气体，从下腔室10a的底面上所形成的多个气体排出口15排出溶剂气氛或者N2气体。
在气体供给口14上连接有气体供给管16，将通过气体浓度调整器17使浓度被调整为50～100％的溶剂气氛或者用来吹扫腔室内的N2气体供给到该气体供给管16中，这样来构成。将一定流量的N2气体供给到气体浓度调整器17中，将气化的稀释剂与N2气体一起供给到气体供给管16中。另一方面，在气体排气口15上连接有气体排气管18，排出腔室内的气氛，这样来构成。
另外，在腔室10内设置有用于使溶剂气氛或者N2气体在腔室内扩散的扩散隔板19、用于使通过扩散隔板19扩散的气体的流动方向均匀化的均匀化板20、以及用于朝着气体排气口15将气体整流的排气整流板21。
而且，将腔室内的气氛与溶剂气氛置换时，为了高效率地进行作业，通过腔室内压力控制装置(未图示)进行控制，以规定的减压速度(减压的速度)将内部气氛减压到规定的目标压力。
接下来，分别对由回流图形形成装置1进行的处理工艺和由回流单元7进行的处理工艺进行说明。首先，随着图3的流程，使用图1的方框图和已经说明的图10的基板截面图，对回流处理的全部流程进行说明。
首先，从收容有从蚀刻装置52搬送来的基板G的盒2中，利用基板搬送部4将一片基板G搬送到去除单元5中。而且，如图10(a)所示，在该基板G上形成的光致抗蚀剂图形206，在涂敷显影处理装置50和曝光装置51中，实施半曝光处理，以在回流处理中将需要的光致抗蚀剂形成为厚膜，将不需要的光致抗蚀剂形成为薄膜。
在去除单元5中的基板G上，通过如图10(b)所示的蚀刻处理进行前处理，以通过曝露于例如碱溶液中而除去在光致抗蚀剂206表面上形成的变质层207(图3的步骤S1)。
在去除单元5中的前处理后，在图10(c)中示出的状态的基板G由基板搬送部4搬送到再显影单元6。
因此，为了除去不需要的薄膜部分的抗蚀剂而对基板G进行再显影处理，成为如图10(d)所示的剩下厚膜部分的抗蚀剂的状态(图3的步骤S2)。即，成为在充当掩模的规定区域目标Tg周围的抗蚀剂206剩下的状态。
接下来，将基板G由基板搬送部4搬送到热处理装置8中进行规定的热处理后，由基板搬送部4将基板G搬送到回流单元7中，在那里进行溶解光致抗蚀剂206的回流处理(图3的步骤S3)。因此，在处理方案中所规定的一定时间期间，通过进行光致抗蚀剂的溶解处理，将目标Tg掩模而形成抗蚀剂图形。
另外，将在回流单元7中形成有抗蚀剂图形的基板G，由基板搬送部4搬送到热处理装置8中，通过加热进行抗蚀剂图形的定影处理。然后，再通过基板搬送部4返回到盒装配站2的盒中，然后搬送到蚀刻装置52中。
接下来，随着图4的流程图，说明在回流单元7中实施的根据本发明的基板处理方法的第一实施方式。而且，在下面的说明中，使用图2的回流单元7的截面图、表示腔室内压随处理时间变化的图5来进行说明。
首先，将基板G载置到温调板11上，通过温调器13将温调板11的温度设定为规定的温度(例如24℃)。
然后，为了高效率地快速进行气氛置换，通过腔室内压控制装置使减压速度R1为例如100L/min，如图5所示，将腔室内压从基准压力(例如约0kPa)减压到第一目标压力P1(例如-90kPa)(图4的步骤S11)。
在将腔室10内减压时，作为由气体浓度调整器17将浓度调整到规定浓度的溶剂气氛，例如稀释剂气体被导入来置换腔室内的气氛，如图5所示，升压到基准压力(图4的步骤S12)。
然后，当腔室内气氛的置换结束时，开始通过腔室内的稀释剂气体溶解光致抗蚀剂的回流处理(溶解处理)(图4的步骤S13)。
在光致抗蚀剂溶解后，在排出腔室内的稀释剂气体的步骤中，将减压速度设定为为了与气体导入时同样快地进行置换的减压速度R1，但是也可以将目标压力设定为比气体导入时的目标压力P1高(大气压侧的)的第二目标压力P2(图4的步骤S14)。具体地说，将该目标压力P2设定为抑制在光致抗蚀剂中浸透的溶剂(稀释剂)的蒸发，防止发生不合格的值(例如-20kPa)。
然后，如图5所示，通过在腔室内压达到目标压力P2时导入N2气体而返回到基准压力(图4的步骤S15)，再反复进行减压到目标压力P2然后返回到基准压力的作业直到气氛置换完毕(图4的步骤S16)。
这样根据本发明基板处理方法的第一实施方式，在排出气体的步骤中，将腔室内压的目标压力设定为比气体导入时高(大气压侧的)，即通过设定为稀释剂不会发生内部蒸发的目标压力P2，能够防止由抗蚀剂图形的变形引起的断线、短路等图形不合格的发生。
接下来，随着图6的流程图，对在回流单元7中实施的根据本发明基板处理方法的第二实施方式进行说明。而且，在下面的说明中，使用图2的回流单元7的截面图、表示腔室内压随处理时间变化的图7来进行说明。
首先，将基板G载置到温调板11上，通过温调器13将温调板11的温度设定为规定的温度(例如24℃)。
然后，为了高效率地快速进行气氛置换，通过腔室内压控制装置使减压速度R1为例如100L/min，如图7所示，将腔室内压从基准压力(例如约0kPa)减压到第一目标压力P1(例如-90kPa)(图6的步骤S21)。
在将腔室10内进行减压时，作为由气体浓度调整器17将浓度调整到规定浓度的溶剂气氛，例如稀释剂气体被导入来置换腔室内的气氛，如图7所示，升压到基准压力(图6的步骤S22)。
然后，腔室内气氛的置换结束时，开始进行由腔室内的稀释剂气体溶解光致抗蚀剂的回流处理(溶解处理)(图6的步骤S23)。
在光致抗蚀剂溶解后，在排出腔室内的稀释剂气体的步骤中，通过腔室内压控制装置将腔室内压的目标压力设定为与气体导入时相同的目标压力P1，但是减压速度R2要比气体导入时低(例如30L/min)(图6的步骤S24)。即，设定减压速度R2，以便通过花费时间来完成到目标压力P1的减压，能够回避急速减压，抑制光致抗蚀剂中浸透的溶剂(稀释剂)的蒸发。
然后，如图7所示，在腔室内压减压至目标压力P1时，导入N2气体来置换腔室内气氛(图6的步骤S25)。
这样，根据本发明基板处理方法的第二实施方式，在排出气体的步骤中，将减压速度设定为比气体导入时低，通过花费时间减压到目标压力P1，而回避急速减压，并抑制稀释剂的内部蒸发，能够防止由抗蚀剂图形发生变形引起的断线、短路等图形不合格的发生。
接下来，随着图8的流程图，对在回流单元7中实施的根据本发明基板处理方法的第三实施方式进行说明。而且，在下面的说明中，使用图2的回流单元7的截面图、表示腔室内压随处理时间变化的图9来进行说明。
首先，将基板G载置到温调板11上，通过温调器13将温调板11的温度设定为规定的温度(例如24℃)。
然后，为了高效率地快速进行气氛置换，通过腔室内压控制装置使减压速度R1为例如100L/min，如图9所示，将腔室内压从基准压力(例如约0kPa)减压到第一目标压力P1(例如-90kPa)(图8的步骤S31)。
在将腔室10内减压时，作为由气体浓度调整器17将浓度调整到规定浓度的溶剂气氛，例如稀释剂气体被导入而置换腔室内的气氛，如图9所示，升压到基准压力(图8的步骤S32)。
然后，腔室内气氛的置换结束时，开始由腔室内的稀释剂气体溶解光致抗蚀剂的回流处理(溶解处理)(图8的步骤S33)。
在光致抗蚀剂溶解后，在排出腔室内的稀释剂气体的步骤中，通过腔室内压控制装置进行减压，在导入N2气体的同时进行稀释剂气体的排气处理(图8的步骤S34)。即，如图9所示，与气体导入时相比气体排出需要时间，通过在基准压力的状态下将稀释剂气体排气到腔室外来实施气氛置换作业。
这样，根据本发明基板处理方法的第三实施方式，因为在排出气体的步骤中不对腔室内进行减压，所以不会发生作为溶剂的稀释剂的内部蒸发，能够防止由抗蚀剂图形发生变形引起的断线、短路等图形不合格的发生。
(实施例)
接下来，基于实施例对根据本发明的基板处理方法进行说明。在本实施例中，验证了所述根据本发明基板处理方法的第一实施方式的效果。
具体地，对气体排出时的目标压力(第二目标压力P2)与不良产生数(个)的关系进行实验，对目标压力P2的设定效果进行验证。
将该实验结果在图13中示出。如该图所示，目标压力P2从0kPa减压到-20kPa没有发生图形不合格，但是在减压到比-20kPa低的情形下，减压到越低则不合格发生数越增加。即，本实施例的结果确认，通过使第二目标压力P2比-20kPa更靠近大气压一侧，而能够抑制图形不合格的发生。
产业上的利用可能性
本发明能够适用于经过多次形成光致抗蚀剂图形的工艺，能够适合在电子设备制造业等中使用。

Claims (5)

1.一种基板处理方法，其在腔室内，溶解在基板上形成的光致抗蚀剂图形以形成新的光致抗蚀剂图形，其特征在于，包括：
将腔室内的气压从基准压力减压到比该基准压力低的第一目标压力的步骤；
将溶剂气氛导入到腔室内、使腔室内的气压返回到所述基准压力的步骤；
由溶剂气氛溶解腔室内的光致抗蚀剂的步骤；以及
将腔室内减压到设定为比所述基准压力低并且比所述第一目标压力高的第二目标压力，排出腔室内的溶剂气氛的步骤。
2.如权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于：
所述第二目标压力比-20kPa更靠近大气压一侧。
3.如权利要求1或2所述的基板处理方法，其特征在于：
在将所述腔室内的气压减压到第一目标压力的步骤和将所述腔室内的气压减压到第二目标压力的步骤中，
作为将腔室内的气压减压到所述目标压力的速度即减压速度被设定为相同。
4.一种基板处理方法，其在腔室内，溶解在基板上形成的光致抗蚀剂图形以形成新的光致抗蚀剂图形，其特征在于，包括：
将腔室内的气压从基准压力减压到比该基准压力低的第一目标压力的步骤；
将溶剂气氛导入到腔室内、使腔室内的气压返回到所述基准压力的步骤；
由溶剂气氛溶解腔室内的光致抗蚀剂的步骤；以及
将腔室内减压到所述第一目标压力，排出腔室内的溶剂气氛的步骤，其中，
在排出所述腔室内的溶剂气氛的步骤中，
作为将腔室内的气压减压到所述第一目标压力的速度即减压速度，被设定为比将所述腔室内的气压从基准压力减压到所述第一目标压力的步骤中的减压速度低。
5.一种基板处理方法，其在腔室内，溶解在基板上形成的光致抗蚀剂图形以形成新的光致抗蚀剂图形，其特征在于，包括：
将腔室内的气压从基准压力减压到比该基准压力低的第一目标压力的步骤；
将溶剂气氛导入到腔室内、使腔室内的气压返回到所述基准压力的步骤；
由溶剂气氛溶解腔室内的光致抗蚀剂的步骤；以及
不将腔室内减压，排出腔室内的溶剂气氛的步骤。
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