JP2007317983A - 基板処理装置、基板処理方法及び同方法に用いる薬液 - Google Patents

基板処理装置、基板処理方法及び同方法に用いる薬液 Download PDF

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Abstract

【課題】薬液溶解リフロープロセスとその後の第三の除去処理(主に、再現像処理)を好適に行うことが可能な基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板処理装置100は、基板の搬送を行う基板搬送機構12と、処理ユニット配置区域3に配置され、基板に薬液処理を施す薬液処理ユニットと、処理ユニット配置区域4に配置され、基板にガス雰囲気処理を施すガス雰囲気処理ユニットと、を一体的に備える。
【選択図】図5

Description

本発明は、半導体基板その他の基板を処理する装置及び方法並びにそれに用いる薬液に関する。
従来、半導体ウェハ、LCD(Liquid Crystal Display)基板その他の基板上に有機膜パターンを形成した後、この有機膜パターンをマスクとしたエッチングによって、有機膜パターンの下地膜すなわち基板をパターン加工(下地膜加工)することにより、配線回路を形成する技術がある。有機膜パターンは、下地膜加工後に、剥離処理により除去される。
また、例えば、特許文献1、2、3に示されるように、下地膜加工の後に有機膜パターンを変形させ、変形後の有機膜パターンをマスクとして、再度、下地膜加工を施し、その後に有機膜パターンを除去する技術もある。
より具体的には、特許文献1、2、3に記載の有機膜パターンの加工処理を行う基板処理方法においては、有機膜パターンを変形させるための処理(以下、「溶解変形処理」、又は、この処理は具体的には基板をガス雰囲気に暴露することにより行うので「ガス雰囲気処理」とも呼ぶ)を主な処理として行い、その後に、変形後の有機膜パターンをマスクとして、再度、下地膜加工を施し、その後に有機膜パターンが除去される。
すなわち、特許文献1、2、3の技術では、主な処理として、溶解変形処理(具体的にはガス雰囲気処理)を行う。
更には、それらの溶解変形処理を安定化させるために、事前に基板温度を適正な処理温度に調整する温度調整処理(主に冷却)や、溶解変形処理後の有機膜パターンのベーキングのために、加熱処理(この加熱処理は、温度調整処理における温度調節範囲を拡大することによって実現できる場合もある)を追加することが一般的である。
そのような従来の基板処理方法における工程図を図11(a)、(b)、(c)に示す。
図11(a)に示す従来の基板処理方法においては、温度調整処理(ステップS102)、ガス雰囲気処理(ステップS103)、加熱処理(ステップS104)、第二の温度調整処理(ステップS1021)をこの順に行う。
図11(b)に示す従来の基板処理方法においては、第一の除去処理(ステップJ1)、温度調整処理(ステップS102)、ガス雰囲気処理(ステップS103)、加熱処理(ステップS104)、第二の温度調整処理(ステップS1021)をこの順に行う。
図11(c)に示す従来の基板処理方法においては、第一の除去処理(ステップJ1)、第二の除去処理(ステップJ2)、温度調整処理(ステップS102)、ガス雰囲気処理(ステップS103)、加熱処理(ステップS104)、第二の温度調整処理(ステップS1021)をこの順に行う。
図11(a)、(b)、(c)の各々に示される一連の処理が有機膜パターン加工処理とされている。
ここで、第一の除去処理(ステップJ1)は、図2に示すように、第一の薬液処理(ステップS1)、アッシング処理(S7)、またはアッシング処理(S7)と第一の薬液処理(ステップS1)との組み合わせから構成される。
また、第二の除去処理(ステップJ2)は、図3に示すように、第二の薬液処理(ステップS5)、アッシング処理(S7)、またはアッシング処理(S7)と第二の薬液処理(ステップS5)との組み合わせから構成される。
第一の除去処理または第二の除去処理は、有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を除去する場合、変質層又は堆積層のみを選択的に除去する場合、または、変質層又は堆積層を除去し、変質していない有機膜パターンを露出及び残存させる場合に用いられていた。
なお、温度調整処理(ステップS102)は省略することも可能である。
従来の基板処理方法における主な処理である溶解変形処理(具体的にはガス雰囲気処理)においては、アルコール類(R−OH)、アルコキシアルコール類、エーテル類(R−O−R、Ar−O−R、Ar−O−Ar)、エステル類、ケトン類、グリコール類、アルキレングリコール類、グリコールエーテル類などの有機溶剤の溶液(Rはアルキル基又は置換アルキル基、Arはフェニル基又はフェニル基以外の芳香環を示す)を気化させたガス(具体的には、加熱蒸発、不活性ガスバブリングなど)の雰囲気に有機膜パターンを晒す。これにより、有機薬液または有機溶剤が有機膜パターンの内部に浸透し、有機膜パターンが溶解することにより、有機膜パターンが液化または流動化(以下、「薬液溶解リフロー」と呼ぶ)するという変形を起す。
この薬液溶解リフローにおいては、通常、5乃至20μmにも及ぶ有機膜パターンの変形を起こさせることが可能である。場合によっては、100μm以上の変形を起こさせることも可能である。
特開2002−334830号公報 特開2005−159292号公報 特開2005−159342号公報 特開2005−159293号公報
しかしながら、有機膜パターンの変形が大きいために、ある程度精度の良いパターンが要求される場合、この大きな変形を精度良く制御する必要がある。
さらに、有機膜パターンをフォトリソグラフィ工程の削減に利用する場合には、溶解変形処理は、チャネル部のソース・ドレイン形成マスク用の有機膜パターン(ここでは、レジストパターン)のうち、特に、チャネル部近傍のソース・ドレインの2つに分離したレジストパターン部分を連結させたレジストパターンに変形させる処理方法に用いられている。
しかしながら、レジストパターン部分の連結を確実にするためには、薬液溶解リフローを大きくさせることが必要であるが、薬液溶解リフローを大きくすると、チャネル部以外の配線部などのソース・ドレイン用レジストパターンも大きく溶解変形リフローしてしまうという問題があった。
この問題を解決するためには、レジストパターンの膜厚を2段階に形成し、更に、溶解変形処理前に2段階のレジストパターンの膜厚のうち薄い方を除去するなどの方法をとる必要があった。
但し、この場合も、溶解変形処理においてはレジストパターンの面積が拡大するために、必要以上にレジストパターンの面積が拡大しないように処理時間を正確に制御し、変形を精度良く制御することが必要であった。
しかしながら、上記に示すようなコスト低減、省エネ、省資源を目的とした新規プロセスの最適実現、新規プロセス創出および各種プロセスの改良が必要となっているにもかかわらず、従来は、そのための効率的な基板処理装置と処理方法が存在していなかった。
上記の問題を解決するため、本発明は、溶解変形処理において必要以上に有機膜パターンの面積が拡大することを防止し、有機膜パターンの変形を精度よく制御することを可能にする基板処理装置、基板処理方法及び同方法において用いる薬液を提供することを目的とする。
本発明に係る基板処理装置及び基板処理方法においては、従来の基板処理方法と同様に、溶解変形処理(具体的にはガス雰囲気処理)を行うが、その後に、溶解変形リフローより必要以上に面積が拡大した有機膜パターン(例えば、レジストパターン)の一部であり、少なくとも不必要な薬液溶解リフロー部分を除去する。
以下に、本発明に係る基板処理装置及び基板処理方法について説明する。本発明に係る基板処理装置においては、基板処理方法を実施するために、最適な処理ユニットを選択して配置し、それらのユニットをその基板処理方法に合わせた処理順序で処理するように制御すものである。
本発明は、基板に処理を施す基板処理装置において、前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、前記基板の裏面から露光処理を施すための基板裏面露光処理ユニットと、を備えることを特徴とする基板処理装置を提供する。
さらに、本発明は、基板に処理を施す基板処理装置において、前記基板の裏面から露光処理を施すための基板裏面露光処理ユニットと、前記基板に薬液処理を施すための薬液処理ユニットと、を備えることを特徴とする基板処理装置を提供する。
さらに、本発明は、基板に処理を施す基板処理装置において、前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、前記基板の裏面から露光処理を施すための基板裏面露光処理ユニットと、前記基板に薬液処理を施すための薬液処理ユニットと、を備えることを特徴とする基板処理装置を提供する。
さらに、本発明は、基板に処理を施す基板処理装置において、前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、前記基板の温度を調整する温度調整処理ユニットと、前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、前記基板の裏面から露光処理を施すための基板裏面露光処理ユニットと、備えることを特徴とする基板処理装置を提供する。
さらに、本発明は、基板に処理を施す基板処理装置において、前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、前記基板の温度を調整する温度調整処理ユニットと、前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、前記基板の裏面から露光処理を施すための基板裏面露光処理ユニットと、前記基板に薬液処理を施すための薬液処理ユニットと、備えることを特徴とする基板処理装置を提供する。
さらに、本発明は、基板に処理を施す基板処理装置において、前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、前記基板に第三の除去処理を施すための第3処理ユニットと、前記ガス雰囲気処理ユニットによる前記ガス雰囲気処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記ガス雰囲気処理ユニット及び前記第3処理ユニットを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする基板処理装置を提供する。
さらに、本発明は、基板に処理を施す基板処理装置において、前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、前記基板の温度を調整する温度調整処理ユニットと、前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、前記基板に第三の除去処理を施すための第3処理ユニットと、前記温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、前記ガス雰囲気処理ユニットによるガス雰囲気処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記温度調整処理ユニット、前記ガス雰囲気処理ユニット及び前記第3処理ユニットを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする基板処理装置を提供する。
さらに、本発明は、基板に処理を施す基板処理装置において、前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、前記基板の温度を調整する温度調整処理ユニットと、前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、前記基板を加熱する加熱処理ユニットと、前記基板に第三の除去処理を施すための第3処理ユニットと、前記温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、前記ガス雰囲気処理ユニットによるガス雰囲気処理と、前記加熱処理ユニットによる基板加熱処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記温度調整処理ユニット、前記ガス雰囲気処理ユニット、前記加熱処理ユニット及び前記第3処理ユニットを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする基板処理装置を提供する。
さらに、本発明は、基板に処理を施す基板処理装置において、前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、前記基板に第一の除去処理を施すための第1処理ユニットと、前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、前記基板に第三の除去処理を施すための第3処理ユニットと、前記ガス雰囲気処理ユニットによるガス雰囲気処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記ガス雰囲気処理ユニット及び前記第3処理ユニットを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする基板処理装置を提供する。
さらに、本発明は、基板に処理を施す基板処理装置において、前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、前記基板に第一の除去処理を施すための第1処理ユニットと、前記基板の温度を調整する温度調整処理ユニットと、前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、前記基板に第三の除去処理を施すための第3処理ユニットと、前記温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、前記ガス雰囲気処理ユニットによるガス雰囲気処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記温度調整処理ユニット、前記ガス雰囲気処理ユニット及び前記第3処理ユニットを制御する制御手段と、備えることを特徴とする基板処理装置を提供する。
さらに、本発明は、基板に処理を施す基板処理装置において、前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、前記基板に第一の除去処理を施すための第1処理ユニットと、前記基板の温度を調整する温度調整処理ユニットと、前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、前記基板を加熱する加熱処理ユニットと、基板に第三の除去処理を施すための第3処理ユニットと、前記温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、前記ガス雰囲気処理ユニットによるガス雰囲気処理と、前記加熱処理ユニットによる基板加熱処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記温度調整処理ユニット、前記ガス雰囲気処理ユニット、前記加熱処理ユニット及び前記第3処理ユニットを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする基板処理装置を提供する。
さらに、本発明は、基板に処理を施す基板処理装置において、前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、前記基板に第一の除去処理を施すための第1処理ユニットと、前記基板に第二の除去処理を施すための第2処理ユニットと、前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、前記基板に第三の除去処理を施すための第3処理ユニットと、前記ガス雰囲気処理ユニットによるガス雰囲気処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記ガス雰囲気処理ユニット及び前記第3処理ユニットを制御する制御手段と、備えることを特徴とする基板処理装置を提供する。
さらに、本発明は、基板に処理を施す基板処理装置において、前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、前記基板に第一の除去処理を施すための第1処理ユニットと、前記基板に第二の除去処理を施すための第2処理ユニットと、前記基板の温度を調整する温度調整処理ユニットと、前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、前記基板に第三の除去処理を施すための第3処理ユニットと、前記温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、前記ガス雰囲気処理ユニットによるガス雰囲気処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記温度調整処理ユニット、前記ガス雰囲気処理ユニット及び前記第3処理ユニットを制御する制御手段と、備えることを特徴とする基板処理装置を提供する。
さらに、本発明は、基板に処理を施す基板処理装置において、前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、前記基板に第一の除去処理を施すための第1処理ユニットと、前記基板に第二の除去処理を施すための第2処理ユニットと、前記基板の温度を調整する温度調整処理ユニットと、前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、前記基板を加熱する加熱処理ユニットと、前記基板に第三の除去処理を施すための第3処理ユニットと、前記温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、前記ガス雰囲気処理ユニットによるガス雰囲気処理と、前記加熱処理ユニットによる基板加熱処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記温度調整処理ユニット、前記ガス雰囲気処理ユニット、前記加熱処理ユニット及び前記第3処理ユニットを制御する制御手段と、備えることを特徴とする基板処理装置を提供する。
さらに、本発明は、基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、前記有機膜パターン加工処理においては、前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、溶解変形した変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法を提供する。
さらに、本発明は、基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、前記有機膜パターン加工処理においては、前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、前記溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理と、前記変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法を提供する。
さらに、本発明は、基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、前記有機膜パターン加工処理においては、前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、前記溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理と、前記変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、前記変形有機膜パターンを加熱する第三の加熱処理と、をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法を提供する。
さらに、本発明は、基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、前記有機膜パターン加工処理においては、前記有機膜パターンを加熱する第一の加熱処理と、前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、前記溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理と、前記変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、前記変形有機膜パターンを加熱する第三の加熱処理と、をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法を提供する。
さらに、本発明は、基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、前記有機膜パターン加工処理においては、前記有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理と、前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、変形した前記有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法を提供する。
さらに、本発明は、基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、前記有機膜パターン加工処理においては、前記有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理と、前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理と、前記変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法を提供する。
さらに、本発明は、基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、前記有機膜パターン加工処理においては、前記有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理と、前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理と、前記変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、前記変形有機膜パターンを加熱する第三の加熱処理と、をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法を提供する。
さらに、本発明は、基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、前記有機膜パターン加工処理においては、前記有機膜パターンを加熱する第一の加熱処理と、前記有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理と、前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理と、前記変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、前記変形有機膜パターンを加熱する第三の加熱処理と、をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法を提供する。
さらに、本発明は、基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、前記有機膜パターン加工処理においては、前記有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理と、前記有機膜パターンの一部を除去する第二の除去処理と、前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、溶解変形した変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法を提供する。
さらに、本発明は、基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、前記有機膜パターン加工処理においては、前記有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理と、前記有機膜パターンの一部を除去する第二の除去処理と、前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、前記溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理と、前記変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法を提供する。
さらに、本発明は、基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、前記有機膜パターン加工処理においては、前記有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理と、前記有機膜パターンの一部を除去する第二の除去処理と、前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理と、前記変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、前記変形有機膜パターンを加熱する第三の加熱処理と、をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法を提供する。
さらに、本発明は、基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、前記有機膜パターン加工処理においては、前記変形有機膜パターンを加熱する第一の加熱処理と、前記有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理と、前記有機膜パターンの一部を除去する第二の除去処理と、前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理と、前記変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、前記変形有機膜パターンを加熱する第三の加熱処理と、をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法を提供する。
例えば、薬液溶解リフロー部分の除去は、アッシング手法、薬液処理(現像機能を有する薬液又は剥離機能を有する薬液を用いる)またはその組合せ処理を行うことにより、達成される。
状況に応じて、必要がある場合には、前記有機膜パターンの表面(表層部)に形成された変質層又は堆積層を除去する除去処理を事前に行う。
すなわち、本発明においては、基板上に形成された有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理を行った後に、その後処理として、不必要な変形有機膜パターン部分の少なくとも一部又は必要以上に面積が拡大した変形有機膜パターン部分の少なくとも一部などを各種方法の除去処理(ここでは、第三の除去処理)により除去する。
これにより、従来の基板処理方法においては、溶解変形リフローの面積拡大方向の制御(例として、溶解変形リフロー処理時間の制御)という1つのみの制御方法しかなかったのに対して、本発明においては、溶解変形リフロー後の変形有機膜パターンの除去又は面積縮小という、従来の制御方法とは逆方向の2つ目の制御方法を得ることができる。このため、有機膜パターンの大きな変形をより精度良く制御することが可能になった。
また、従来の基板処理方法をフォトリソグラフィ工程削減に利用する場合には、溶解変形処理は、チャネル部のソース・ドレイン形成マスク用の有機膜パターン(ここでは、レジストパターン)のうち、特に、チャネル部近傍のソース・ドレインの2つに分離したレジストパターン部分を連結させたレジストパターンに変形させる処理方法として用いられていた。
従来の基板処理方法においては、溶解変形処理による薬液溶解リフローが小さい場合には、短所としては、レジスト連結が不確実となり、長所としては、必要以上に面積が拡大した変形有機膜パターン部分の発生が少なくなる。また、溶解変形処理による薬液溶解リフローが大きい場合には、長所としては、レジスト連結が確実となり、短所としては、必要以上に面積が拡大した変形有機膜パターン部分の発生が多くなる。
これに対して、本発明に係る基板処理方法をフォトリソグラフィ工程削減に利用する場合には、溶解変形処理による薬液溶解リフローを充分大きくした後、溶解変形リフロー後の変形有機膜パターンの除去又は面積縮小により、必要な面積に拡大した変形有機膜パターンとすることができ、従来の基板処理方法における溶解変形処理による薬液溶解リフローが大きい場合と小さい場合の両方の長所のみを得ることができる。
また、溶解変形処理は、例えば、基板上に形成された有機膜パターンに薬液(主に有機溶剤)を浸透させ、有機膜パターンを変形(主に、溶解リフロー変形)させることにより行う。溶解変形処理は、より具体的には、例えば、薬液(主に、有機溶剤)を(例えば、窒素(N2)バブリングにより)ガス化し、その雰囲気に基板を暴露させるガス雰囲気処理により行う。
溶解変形処理は、具体的には、例えば、有機膜パターンの面積を拡大させたり、隣接する有機膜パターンを相互に一体化させたり、有機膜パターンを平坦化させたり、基板上に形成された回路パターンを覆う絶縁膜となるように有機膜パターンを変形させたりする目的の下に行われる。
ここで、基板上に形成された当初の有機膜パターンについて述べると、この有機膜パターンは、例えば、印刷法又はフォトリソグラフィ法のいずれかにより形成されている。
更に、有機膜は感光性有機膜から構成することができる。感光性有機膜としては、ポジ型感光性有機膜又はネガ型感光性有機膜のいずれをも用いることができる。
ポジ型感光性有機膜としては、例えば、ノボラック樹脂を主成分とするものを用いることができるが、それ以外の樹脂を用いることも可能である。
また、感光性有機膜としては、感光させることによりアルカリ可溶となる膜を用いることもできる。
更に、有機膜パターンの加工処理をする以前に、この有機膜パターンをマスクとしたエッチングによって有機膜パターンの下地膜をパターン加工することができ、また、有機膜パターンの加工処理により再加工された再加工有機膜パターンをマスクとして、有機膜パターンの下地膜を再度パターン加工する場合には、この有機膜パターンは、有機膜パターンの加工処理をする以前に、例えば、露光処理、現像処理、ウェットエッチング処理、ドライエッチング処理の少なくともいずれかが行われた有機膜パターンである。
有機膜パターンの表面に形成される変質層としては、例えば、以下のものがある。
(1)有機膜パターンの表面が時間放置劣化、熱酸化及び熱硬化のうちの少なくとも何れか1つの要因により変質したもの
(2)有機膜パターンの表面がウェットエッチング液処理により変質したもの
(3)有機膜パターンの表面がドライエッチング又はアッシング処理により変質したもの
(4)有機膜パターンの表面がドライエッチングによるデポジションに伴い変質したもの
また、有機膜パターンの表面に形成される堆積層としては、例えば、有機膜パターンの表面上にドライエッチングにより形成されたものがある。
本発明に係る第一の基板処理方法は、溶解変形処理(この場合の溶解変形処理は、有機溶液を気化させ、その気化ガスの雰囲気に晒す暴露ガス雰囲気処理からなる)と、第三の除去処理とを行うことを特徴としている。
すなわち、第一の基板処理方法における有機膜パターン加工処理では、有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理(以下、「ガス雰囲気処理」とも呼ぶ)と、第三の除去処理とをこの順に行う。
更には、それらの処理を安定化させるために、事前に基板温度を適正な処理温度に調整する温度調整処理(主に冷却)や、溶解変形処理後の有機膜パターンのベーキングのために、加熱処理(この加熱処理は、温度調整処理における温度調節範囲を拡大することによって実現することもできる)を追加することが好ましい。
図1(a)は本発明に係る第一の基板処理方法における各工程を示すフローチャートである。
図1(a)に示すように、第一の基板処理方法においては、第一の加熱処理(ステップS9)、温度調整処理(ステップS2)、ガス雰囲気処理(ステップS3)、第二の加熱処理(ステップS4)、第二の温度調整処理(ステップS21)、第三の除去処理(ステップJ3)、及び第三の加熱処理(ステップS8)をこの順に行い、これら一連の処理を有機膜パターン加工処理としている。
図1(a)において、破線の括弧で囲まれている第一の加熱処理(ステップS9)、温度調整処理(ステップS2)、第二の加熱処理(ステップS4)、第二の温度調整処理(ステップS21)及び第三の加熱処理(ステップS8)は省略することも可能である。
また、第一の加熱処理(ステップS9)、温度調整処理(ステップS2)、第二の温度調整処理(ステップS21)、第二の加熱処理(ステップS4)及び第三の加熱処理(ステップS8)は、その処理ユニットの温度調整の設定を変更することにより、代用して実施することも可能である。
このように、本発明に係る第一の基板処理方法においては、ガス雰囲気処理(ステップS3)及び第三の除去処理(ステップJ3)は必須の処理であり、それ以外の処理は、状況に応じて、省略することができる。
本発明に係る第二の基板処理方法は、第一の除去処理と、溶解変形処理(この場合の溶解変形処理は、有機溶液を気化させ、その気化ガスの雰囲気に晒す暴露ガス雰囲気処理からなる)と、第三の除去処理とを行うことを特徴としている。
すなわち、第二の基板処理方法の有機膜パターン加工処理においては、第一の除去処理と、有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理(以下、「ガス雰囲気処理」とも呼ぶ)と、第三の除去処理とをこの順に行う。
更には、それらの処理を安定化させるために、ガス雰囲気処理の事前に基板温度を適正な処理温度に調整する温度調整処理(主に冷却)や、溶解変形処理後の有機膜パターンのベーキングのために、加熱処理(この加熱処理は、温度調整処理における温度調節範囲を拡大することによって実現することもできる)を追加することが好ましい。
図1(b)は本発明に係る第二の基板処理方法における各工程を示すフローチャートである。
図1(b)に示すように、第二の基板処理方法においては、第一の除去処理(ステップJ1)、第一の加熱処理(ステップS9)、温度調整処理(ステップS2)、ガス雰囲気処理(ステップS3)、第二の加熱処理(ステップS4)、第二の温度調整処理(ステップS21)、第三の除去処理(ステップJ3)及び第三の加熱処理(ステップS8)をこの順に行い、これら一連の処理を有機膜パターン加工処理としている。
図1(b)において、破線の括弧で囲まれている第一の加熱処理(ステップS9)、温度調整処理(ステップS2)、第二の加熱処理(ステップS4)、第二の温度調整処理(ステップS21)及び第三の加熱処理(ステップS8)は省略することも可能である。
また、第一の加熱処理(ステップS9)、温度調整処理(ステップS2)、第二の温度調整処理(ステップS21)、第二の加熱処理(ステップS4)及び第三の加熱処理(ステップS8)は、その処理ユニットの温度調整の設定を変更することにより、代用して実施することも可能である。
以上のように、本発明に係る第二の基板処理方法においては、第一の除去処理(ステップJ1)、ガス雰囲気処理(ステップS3)及び第三の除去処理(ステップJ3)が必須の処理であり、それ以外の処理は、状況に応じて、省略することができる。
本発明に係る第三の基板処理方法は、第一の除去処理と、第二の除去処理と、溶解変形処理(この場合の溶解変形処理は、有機溶液を気化させ、その気化ガスの雰囲気に晒す暴露ガス雰囲気処理からなる)と、第三の除去処理とを行うことを特徴としている。
すなわち、第三の基板処理方法の有機膜パターン加工処理においては、第一の除去処理と、第二の除去処理と、有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理(以下、「ガス雰囲気処理」とも呼ぶ)と、第三の除去処理とをこの順に行う。
更には、それらの処理を安定化させるために、ガス雰囲気処理の事前に基板温度を適正な処理温度に調整する温度調整処理(主に冷却)や、溶解変形処理後の有機膜パターンのベーキングのために、加熱処理(この加熱処理は、温度調整処理における温度調節範囲を拡大することによって実現することもできる)を追加することが好ましい。
図1(c)は本発明に係る第三の基板処理方法における各工程を示すフローチャートである。
図1(c)に示すように、第三の基板処理方法においては、第一の除去処理(ステップJ1)、第二の除去処理(ステップJ2)、第一の加熱処理(ステップS9)、温度調整処理(ステップS2)、ガス雰囲気処理(ステップS3)、第二の加熱処理(ステップS4)、第二の温度調整処理(ステップS21)、第三の除去処理(ステップJ3)及び第三の加熱処理(ステップS8)をこの順に行い、これら一連の処理を有機膜パターン加工処理としている。
図1(c)において、破線の括弧で囲まれている第一の加熱処理(ステップS9)、温度調整処理(ステップS2)、第二の加熱処理(ステップS4)、第二の温度調整処理(ステップS21)及び第三の加熱処理(ステップS8)は省略することも可能である。
また、第一の加熱処理(ステップS9)、温度調整処理(ステップS2)、第二の温度調整処理(ステップS21)、第二の加熱処理(ステップS4)及び第三の加熱処理(ステップS8)は、その処理ユニットの温度調整の設定を変更することにより、代用して実施することも可能である。
以上のように、本発明に係る第三の基板処理方法においては、第一の除去処理(ステップJ1)、第二の除去処理(ステップJ2)、ガス雰囲気処理(ステップS3)及び第三の除去処理(ステップJ3)が必須の処理であり、それ以外の処理は、状況に応じて、省略することができる。
以下、第一の除去処理について説明する。
図2は第一の除去処理の具体的な処理例を示すフローチャートである。
第一の除去処理の第一の例は、図2(a)に示すように、第一の薬液処理(ステップS1)からなる。
第一の除去処理の第二の例は、図2(b)に示すように、アッシング処理(ステップS7)からなる。
第一の除去処理の第三の例は、図2(c)に示すように、アッシング処理(ステップS7)と第一の薬液処理(ステップS1)とをこの順に行う処理からなる。
以下、第二の除去処理について説明する。
図3は第二の除去処理の具体的な処理例を示すフローチャートである。
第二の除去処理の第一の例は、図3(a)に示すように、第二の薬液処理(ステップS5)からなる。
第二の除去処理の第二の例は、図3(b)に示すように、アッシング処理(ステップS7)からなる。
第二の除去処理の第三の例は、図3(c)に示すように、アッシング処理(ステップS7)と第二の薬液処理(ステップS5)とをこの順に行う処理からなる。
以下、第三の除去処理について説明する。
図4は第三の除去処理の具体的な処理例を示すフローチャートである。
第三の除去処理の第一の例は、図4(a)に示すように、第二の薬液処理(ステップS5)からなる。
第三の除去処理の第二の例は、図4(b)に示すように、アッシング処理(ステップS7)からなる。
第三の除去処理の第三の例は、図4(c)に示すように、第一の薬液処理(ステップS1)と第二の薬液処理(ステップS5)とをこの順に行う処理からなる。
第三の除去処理の第四の例は、図4(d)に示すように、アッシング処理(ステップS7)と第二の薬液処理(ステップS5)とをこの順に行う処理からなる。
第一の除去処理、第二の除去処理または第三の除去処理は以下の目的の下に行われる。
(1)有機膜パターンの表面に形成される変質層又は堆積層のみを選択的に除去する。
(2)有機膜パターンの表面に形成される変質層又は堆積層を除去し、変質していない有機膜パターンを露出及び残存させる。
(3)変質していない有機膜パターンの一部を除去する。
(4)溶解変形した変形有機膜パターン上の変質層もしくは堆積層、又は、変形有機膜パターンの周囲の変質層もしくは堆積層を選択的に除去する。
(5)溶解変形した変形有機膜パターン上の変質層もしくは堆積層、又は、変形有機膜パターンの周囲の変質層もしくは堆積層のみを選択的に除去し、変形有機膜パターンを露出及び残存させる。
(6)溶解変形した変形有機膜パターン上の変質層もしくは堆積層、又は、変形有機膜パターンの周囲の変質層もしくは堆積層を少なくとも除去し、更に、変形有機膜パターンの一部を除去する。
(7)溶解変形した変形有機膜パターン上の変質層もしくは堆積層、又は、変形有機膜パターンの周囲の変質層もしくは堆積層を選択的に除去し、更に、変形有機膜パターンの一部を除去する。
ここで、アッシング処理は、プラズマ、オゾン及び紫外線のうちの少なくとも何れか一つを用いて基板上に形成された各種膜をエッチングする処理である。
ここで、有機膜パターンの変質化の程度や特性は、ウェットエッチング処理における使用薬液の種類、ドライエッチング処理の一種であるプラズマ処理における等方性・異方性の差、有機膜パターン上における堆積物の有無、ドライエッチング処理における使用ガスの種類などに応じて大きく異なるため、変質層の除去のし易さにも違いが生じる。このため、本発明の第一乃至第三の除去処理は、有機膜パターンの変質化の程度や性質に合わせて、適宜に選択する必要がある。
ここで、第一の除去処理、第二の除去処理または第三の除去処理において用いるアッシング処理は、変質層又は堆積層の中でも特に表層部のみを除去するのに適用し、残りの変質層又は堆積層は、ウェット処理である第一の薬液処理又は第二の薬液処理により、除去することが好ましい。
このようなアッシング処理と第一または第二の薬液処理とを組み合わせた処理方法、すなわち、図2(c)、図3(c)、図4(d)に示した処理方法の場合、除去処理の全てをアッシング処理により行う場合(図2(b)、図3(b)、図4(b))と比べて、有機膜パターンへのアッシング処理時間を短縮することができるだけでなく、アッシング処理による基板全体または有機膜へのダメージの追加を抑制することができ、より強固な変質層又は堆積層をも除去することができるという有利な点がある。
第一の加熱処理、第二の加熱処理または第三の加熱処理は、以下のいずれかの目的の下に行われる。
(1)有機膜パターン加工処理以前の処理工程において有機膜パターンの内部又は下部に染み込んだ水分、酸またはアルカリ溶液を除去する。
(2)有機膜パターンと下地膜または基板との間の密着力が低下している場合に、密着力を回復させる。
更に、有機膜パターンの形成時の加熱処理、第一の加熱処理、第二の加熱処理及び第三の加熱処理の処理条件の例を以下に示す。
(1)第一の加熱処理は第二の加熱処理より低い温度で行う。
(2)有機膜パターンの形成時の加熱処理及び第一の加熱処理は第二の加熱処理より低い温度で行う。
(3)第二の加熱処理は第三の加熱処理より低い温度で行う。
(4)有機膜パターンの形成時の加熱処理、第一の加熱処理及び第二の加熱処理は第三の加熱処理より低い温度で行う。
(5)第一の加熱処理は第三の加熱処理より低い温度で行う。
(6)有機膜パターンの形成時の加熱処理及び第一の加熱処理は第三の加熱処理より低い温度で行う。
(7)有機膜パターンの形成時の加熱処理、第一の加熱処理、第二の加熱処理または第三の加熱処理は有機膜の架橋反応を引き起こす温度以下の温度で行う。
例えば、有機膜パターンの形成時の加熱処理、第一の加熱処理、第二の加熱処理または第三の加熱処理は摂氏50乃至150度で行うことが好ましく、摂氏100乃至130度で行うことがさらに好ましい。
(8)有機膜パターンの形成時の加熱処理、第一の加熱処理、第二の加熱処理または第三の加熱処理の時間は、例えば、60乃至300秒間である。
なお、(1)から(6)までの処理条件は、その加熱処理以後に、有機膜パターンに対して、有機膜パターンの現像機能(例:有機膜パターンが感光性有機膜である場合)を利用した除去処理を行うためのものである。
(7)の処理条件は、有機膜の現像機能を維持させておく目的としての標準例の温度であると同時に、有機膜パターンの剥離性を良好に維持するための温度例でもある。
更に、(8)の処理条件は、枚葉処理(基板1枚ずつの処理)を想定した場合の量産時の処理能力を考慮して、使用可能な処理時間の具体例を示したものである。
溶解変形処理は、具体的には、以下の処理から構成される。
(1)有機膜パターンの面積を拡大させる処理
(2)隣接する有機膜パターンを相互に一体化させる処理
(3)有機膜パターンを平坦化させる処理
(4)基板上に形成された回路パターンを覆う絶縁膜となるように有機膜パターンを変形させる処理
(5)有機膜パターンに有機溶液を接触させることによる溶解リフローによる変形処理
溶解変形処理において使用される有機溶液は、以下に示す有機溶剤のうち少なくとも一つを含む溶液である。
(1)アルコール類(R−OH)
(2)エーテル類(R−O−R、Ar−O−R、Ar−O−Ar)
(3)エステル類
(4)ケトン類
(5)グリコールエーテル類
(Rはアルキル基又は置換アルキル基、Arはフェニル基又はフェニル基以外の芳香環を示す)
また、有機溶液を有機膜パターンに接触させる方法(溶解リフローによる変形を生じさせる方法)としては、次の二つの方法がある。
(1)有機溶液の蒸気中に有機膜パターンをさらす方法
(2)有機溶液の液中に有機膜パターンを浸漬する方法
なお、有機溶液の蒸気は、有機溶液を加熱するか、あるいは、不活性ガス(例えば、N2またはArガス)でバブリングすることにより、有機溶液を気化させることにより、得ることができる。気化したガスはそのまま、あるいは、ボンベに充填されて、供給される。チャンバー内を有機溶液のガス雰囲気にし、そのチャンバー内に基板を置くことにより、有機膜パターンを有機溶液に接触させる。
有機膜が感光性有機膜である場合には、処理(特に、有機膜の感光性や薬液の現像機能を利用した処理)を安定的に行うために、基板上に当初の有機膜パターンを形成して以後、有機膜パターン加工処理までの間は、有機膜パターンを感光させない状態に維持する、あるいは、基板上に当初の有機膜パターンを形成して以後、露光処理または基板裏面露光処理までの間は、有機膜パターンを感光させない状態に維持することが好ましい。
これは、前述のように、有機膜パターンに対して露光処理、基板裏面露光処理または現像処理を行うので、有機膜パターンをこのような状態に維持しておくことにより、初期の露光処理または基板裏面露光処理や、追加的に実施する露光処理の効果を維持して、現像処理の目的を充分に達成させるためである。
追加的に実施する露光処理は、第一の薬液処理又は第二の薬液処理の少なくともいずれかの処理前又は直前に行われる。
なお、基板の裏面側から基板を露光する基板裏面露光処理を行う場合も有る。この基板裏面露光処理は、溶解変形処理と第三の除去処理との間、あるいは、溶解変形処理と第二の薬液処理との間の少なくともいずれかの時点で行う。
この基板裏面露光処理は、溶解変形処理によって、溶解リフローで面積拡大した有機膜パターン(例えば、レジストパターン)の一部であり、少なくとも不必要な薬液溶解リフロー部分を効果的に、かつ、選択的に除去することを可能とするものである。
例えば、データ配線上の有機膜パターンを溶解リフローさせ溶解変形有機膜パターンとするが、有機膜パターンをゲート及びデータ配線よりはみ出させたくない場合に、基板の裏面側から露光する。これにより、例えば、ゲート及びデータ配線に隠れた溶解変形有機膜パターン部分Aは露光されないが、ゲート及びデータ配線によっては隠れない(すなわち、ゲート及びデータ配線よりはみ出た)溶解変形有機膜パターン部分Bは感光される。このような感光の有無の差異を利用して、現像処理で溶解変形有機膜パターン部分Bを除去するものである。
すなわち、以後に行う第三の除去処理としての第二の薬液処理において、少なくとも現像機能をもつ薬液を用いることにより、溶解変形有機膜パターン部分Bを選択的に除去するための現像処理を行うことができる。
これは、当初有機膜パターンをハーフトーンマスクで露光しておくこと、あるいは、途中で露光処理などと合わせて行うことにより、より効果的に不必要な薬液溶解リフロー部分を除去することができる。
また、例えば、データ配線用の有機膜パターン(通常、マスクまたはハーフトーンマスクで露光する)を未感光状態に維持した後、裏面露光処理を行う。その後に行う第三の除去処理としての第二の薬液処理において、少なくとも現像機能をもつ薬液を用いて現像処理を行う場合に、第二の薬液処理(現像機能をもつ薬液による現像処理)時間を最適に調整することにより、溶解リフロー後においてもデータ配線部のみに溶解変形有機膜パターンを残存させることができる。この場合の処理時間(現像処理)は、溶解リフロー部分を充分に除去できる時間のうちの最短時間にすることが可能である。
露光処理または基板裏面露光処理は、例えば、(a)フォトマスクを利用する方法、(b)フォトマスクを利用しない方法、(c)微細(1mm以下)パターンでないフォトマスクを利用する方法に分けられる。
更に、露光方法としては、例えば、以下のようなものがある。
(1)通常露光
(2)有機膜パターンのうち、基板の所望範囲に含まれる有機膜パターンに対してのみ露光を行う処理
(3)基板の所望範囲に対して一括して露光を行う処理
(4)基板の所望範囲内において露光スポットを走査させる処理
(5)基板の所望範囲は少なくとも基板面積の1/10以上の範囲である処理
(6)紫外線、蛍光及び自然光のうちの少なくとも何れかで露光する処理
これらの(1)乃至(6)の処理はいずれか単独で、あるいは、組み合わせて行うことが可能である。
感光性のある有機膜パターンに対して、フォトマスクを利用して行う露光処理の場合(上記の(a))、現像機能のある薬液を用いた処理により、新たなパターンを形成させる目的で行う。
フォトマスクを利用しない露光処理の場合(上記の(b))、現像処理以前に有機膜パターンが受けた感光量に基板間や基板内でのバラツキがある場合にも、各基板または基板の全面における感光量を全て十分な状態とすることができるため、そのバラツキを実質的に解消することができ、その後の現像処理による効果を均一化することができる。
第一の薬液処理または第二の薬液処理は次の(1)乃至(5)に示す処理から構成することができる。
(1)有機膜パターンの現像機能を持つ薬液を用いた現像処理
(2)少なくとも有機膜パターンの現像機能をもつ薬液を用いる現像処理
(3)有機膜パターンに対する少なくとも2回目以降の現像処理
(4)有機膜パターンの現像機能を持たず、有機膜パターンを溶解除去する機能を持つ薬液を用いた薬液処理
(5)有機膜パターンの表面(表層部)に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する薬液処理
さらに、第一の薬液処理または第二の薬液処理において用いる薬液は以下の薬液から選択することができる。
(1)剥離液の濃度を薄めることにより得られる薬液
(2)有機、無機いずれかのアルカリ水溶液
(3)TMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)を主成分とするアルカリ水溶液
(4)NaOH又はCaOHの少なくともいずれかを含むアルカリ水溶液
(5)少なくとも酸性の薬液を含有している薬液
(6)少なくとも有機溶剤を含有している薬液
(7)少なくともアルカリ性の薬液
(8)(5)に挙げた有機溶剤として、少なくともアミン系の材料を含有している薬液
(9)少なくとも有機溶剤とアミン系材料とを含有している薬液
(10)(7)に挙げたアルカリ性の薬液として、少なくともアミン系材料と水とを含有している薬液
(11)少なくともアルカリ性の薬液とアミン系材料とを含有している薬液
(12)(8)乃至(11)のアミン系材料は、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノイソピルアミン、ジイソピルアミン、トリイソピルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、ヒドロキシルアミン、ジエチルエヒドロキシルアミン、無水ジエチルエヒドロキシルアミン、ピリジン、ピコリンのうちの少なくとも何れか1つからなる薬液。
(13)(8)乃至(12)に挙げた薬液におけるアミン系材料の濃度が、0.01重量%以上10重量%以下である薬液
(14)(8)乃至(12)に挙げた薬液におけるアミン系材料の濃度が、0.05重量%以上5重量%以下である薬液
(15)(8)乃至(12)に挙げた薬液におけるアミン系材料の濃度が、0.05重量%以上2.0重量%以下である薬液
(16)防食剤が添加されている薬液
(17)剥離機能液成分及び現像機能液成分の両方を少なくとも含有する水溶液
(18)剥離機能液成分及び現像機能液成分の両方のみを含有する水溶液
(19)剥離機能液成分及び現像機能液成分の各々の成分が、以下に示す成分のうち各々少なくとも一つを含み、かつその剥離機能液成分及び現像機能液成分を共に含む薬液
(剥離機能液成分)
・溶剤系成分
・アミン系の成分+水成分
・求核剤成分
・還元剤成分
・フッ化アンモニウム成分
(現像機能液成分)
・有機アルカリ成分
・無機アルカリ成分
(20)アミン系材料と現像機能液成分とを含む水溶液
(21)剥離機能液成分の含有量が0.2乃至30%である薬液
(22)現像機能液成分の含有量が0.2乃至30%である薬液
(23)剥離機能液成分の含有量が0.2乃至30%であり、かつ、現像機能液成分の含有量が0.2乃至30%である薬液
(24)アミン系材料の含有量が0.2乃至30%であり、かつ、現像機能液成分の含有量が0.2乃至30%である薬液
上記の(1)乃至(24)の薬液はいずれか単独で、または、いくつかを組み合わせて用いることができる。
基板上に形成された当初の有機膜パターンは、少なくとも2段階以上の膜厚を有して形成される場合もある。、この基板上に形成された当初の前記有機膜パターンに対しては、以下に示す目的の下に処理が施される。
(1)有機膜パターン加工処理における第一の除去処理、第二の除去処理または第三の除去処理の少なくともいずれかの処理を施すことにより、有機膜パターンにおいて膜厚が薄い薄膜部を選択的に更に薄くする。
(2)有機膜パターン加工処理における第一の除去処理、第二の除去処理または第三の除去処理の少なくともいずれかの処理を施すことにより、有機膜パターンにおいて膜厚が薄い薄膜部を選択的に除去する。
ここで、この有機膜パターンの加工処理前後、あるいは、加工処理の途中に、下地膜加工処理を行う場合もある。この下地膜をパターン加工する下地膜加工処理は、例えば、以下のように行われる。
(1)少なくとも溶解変形処理による変形前の有機膜パターンをマスクとして有機膜パターンの下地膜をパターン加工する。
(2)溶解変形処理、第一の除去処理または第一の加熱処理以前の有機膜パターンをマスクとして有機膜パターンの下地膜をパターン加工する。
(3)第三の除去処理、第二の加熱処理または第三の加熱処理以後の有機膜パターンをマスクとして有機膜パターンの下地膜をパターン加工する。
(4)有機膜パターン加工処理前の有機膜パターンをマスクとして有機膜パターンの下地膜をパターン加工する。
(5)有機膜パターン加工処理後の有機膜パターンをマスクとして有機膜パターンの下地膜をパターン加工する。
上記の(1)乃至(5)の下地膜加工処理は1回または複数回実施される。
この下地膜加工処理は以下の目的の下に行われる。
(1)下地膜加工処理により、下地膜をテーパー状又は階段状に加工する。
(2)下地膜は複数層に成膜された膜であり、下地膜加工処理により、複数層の膜のうちの何れかを相互に異なるパターン形状に加工する。
本発明に係る基板処理装置は、基板の搬送を行う基板搬送機構と、上述の図1、2及び3の各処理に対応する処理ユニットの中から選択された、上記の本発明に係る基板処理方法の実施に最適なユニットと、これらのユニットをその基板処理方法に合わせた処理順序で使用する制御機構と、から構成される。
上述の図1、2及び3の各処理に対応する処理ユニットとしては、以下のものがある。
(1)温度調整処理を行うユニットとしての温度調整処理ユニット
(2)ガス雰囲気処理を行うユニットとしてのガス雰囲気処理ユニット
(3)加熱処理を行うユニットとしての加熱処理ユニット
(4)第一、第二又は第三の薬液処理を行うユニットとしての薬液処理ユニット
(5)第一、第二又は第三の薬液処理が現像処理である場合に使用するユニットとしての現像処理ユニット
(6)アッシング処理を行うユニットとしてのアッシング処理ユニット
(7)露光処理を行うユニットとしての露光処理ユニット
(8)基板裏面露光処理を行うユニットとしての基板裏面露光処理ユニット
なお、温度調整処理ユニットと加熱処理ユニットとは、その処理の温度設定範囲がそのユニットの許容温度設定範囲内であれば、各ユニットの温度設定を変えることによって、それぞれ兼用して又は入れ替えて行うことも可能である。
更に、本発明に係る基板処理方法に合わせて、一つの処理方法において、同一機能の処理を複数回行う場合には、同一ユニットを複数回兼用して用いることも可能である。
逆に、処理能力を向上させるために、一つの処理方法における一つの処理を複数の同一機能の処理ユニットにおいて並列して処理することも可能である。
また、これらの場合には、全体の処理順序を制御する制御機構にそれらの処理方法を記憶させ、全体の処理を制御させることが可能である。
以上、半導体または液晶の基板処理装置及び基板処理方法として本発明を説明したが、本発明は以下に示す装置または方法としても構成することが可能である。
(1)上述の基板処理方法または基板処理装置により処理された基板を有する装置の処理装置及びその製造方法。
(2)表示装置の処理装置及びその製造方法。
(3)半導体装置の処理装置及びその製造方法。
(4)液晶表示装置の処理装置及びその製造方法。
(5)エレクトロ・ルミネセンス(EL)表示装置の処理装置及びその製造方法。
(6)フィールドエミッション表示装置の処理装置及びその製造方法。
(7)プラズマ表示装置の処理装置及びその製造方法。
また、これまでは、本発明に係る基板処理方法及びそれに用いる薬液の対象として、基板について説明したが、本発明の対象は基板に限定されるものではなく、本発明は、全ての液晶表示装置(LCD)表示装置(すなわち、縦電界型液晶表示装置、横電界型液晶表示装置、反射型液晶表示装置、透過型液晶表示装置、半透過型液晶表示装置)、EL表示装置その他の表示装置、あるいは、その他の半導体装置の製造方法にも適用することが可能である。
本発明に係る基板処理方法は、基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、有機膜パターン加工処理においては、有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、溶解変形した変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理とをこの順に行うことを基本的な特徴とするものである。
本発明に係る基板処理方法は、この他に、各種の加熱処理や、各種の除去処理(有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を除去する除去処理、有機膜パターンの少なくとも一部を除去する除去処理)を追加する場合がある。
本発明によれば、溶解変形した変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理を行うので、溶解変形処理により大きく広がった(パターン面積が拡大した)変形有機膜パターンを再度小さくする(パターン面積を縮小する)ことができる。これにより、変形有機膜パターンを目標の形状のパターンまたは目標の大きさにする制御性を向上させることができる。
従来技術においても溶解変形処理(具体的には、ガス雰囲気処理)を行うが、前述したように、溶解変形処理によれば、通常、5乃至20μm(場合によっては、100μm以上)にも及ぶ変形を起こさせることが可能である。しかしながら、ある程度精度の良い有機膜パターン(例えば、レジストパターン)が要求される場合、有機膜パターンの大きな変形を精度良く制御する必要がある。
さらに、この有機膜パターンをフォトリソグラフィ工程削減に利用する場合には、チャネル部のソース・ドレイン形成マスク用の有機膜パターン(例えば、レジストパターン)のうち、特に、チャネル部近傍のソース・ドレインの2つに分離したレジストパターン部分を連結させたレジストパターンに変形させる処理方法として溶解変形処理が用いられている。
しかしながら、レジストパターンの連結を確実にするためには、薬液溶解リフローを大きくさせた方が良いが、薬液溶解リフローを大きくすると、チャネル部以外の配線部などのソース・ドレイン用レジストパターンも大きく溶解変形リフローしてしまうという問題があった。
これは、レジストパターンの膜厚を2段階に形成し、更に、溶解変形処理前に2段階のレジストパターンの膜厚のうち薄い方を除去するなどの方法をとる必要があった。但し、この場合も、溶解変形処理においては、レジストパターンの面積が拡大する一方向のみの制御しか行えないため、必要以上にレジストパターンの面積が拡大しないように処理時間を正確に制御し、変形を精度良く制御する必要があった。
これに対して、本発明においても溶解変形処理(具体的には、ガス雰囲気処理)を行うが、本発明においては、その後に、溶解変形リフローにより必要以上に面積が拡大した有機膜パターン(例えば、レジストパターン)の一部であり、少なくとも不必要な薬液溶解リフロー部分を除去する処理を行う。
薬液溶解リフロー部分の具体的な除去処理方法としては、アッシング処理、薬液処理(現像機能を有する薬液又は剥離機能を有する薬液を用いる)またはアッシング処理及び薬液処理の組合せ処理がある。
すなわち、本発明においては、基板上に形成された有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理を行った後に、その後処理として、不必要な変形有機膜パターン部分又は必要以上に面積が拡大した変形有機膜パターン部分を各種方法の除去処理(ここでは、第三の除去処理)により、それらの部分の少なくとも一部を除去する。
これにより、従来の基板処理方法においては、溶解変形リフローの面積拡大方向の制御(例として、溶解変形リフロー処理時間の制御)という1つのみの制御方法しかなかったのに対して、本発明においては、溶解変形リフロー後の変形有機膜パターンの除去又は面積縮小という、従来の制御方法とは逆方向の2つ目の制御方法を得ることができる。このため、有機膜パターンの大きな変形をより精度良く制御することが可能になった。
また、従来の基板処理方法をフォトリソグラフィ工程削減に利用する場合には、溶解変形処理は、チャネル部のソース・ドレイン形成マスク用の有機膜パターン(ここでは、レジストパターン)のうち、特に、チャネル部近傍のソース・ドレインの2つに分離したレジストパターン部分を連結させたレジストパターンに変形させる処理方法として用いられていた。
従来の基板処理方法においては、溶解変形処理による薬液溶解リフローが小さい場合には、短所としては、レジスト連結が不確実となり、長所としては、必要以上に面積が拡大した変形有機膜パターン部分の発生が少なくなる。また、溶解変形処理による薬液溶解リフローが大きい場合には、長所としては、レジスト連結が確実となり、短所としては、必要以上に面積が拡大した変形有機膜パターン部分の発生が多くなる。
これに対して、本発明に係る基板処理方法をフォトリソグラフィ工程削減に利用する場合には、溶解変形処理による薬液溶解リフローを充分大きくした後、溶解変形リフロー後の変形有機膜パターンの除去又は面積縮小により、必要な面積に拡大した変形有機膜パターンとすることができ、従来の基板処理方法における溶解変形処理による薬液溶解リフローが大きい場合と小さい場合の両方の長所のみを得ることができる。
また、本発明に係る基板処理方法及びそれに用いる薬液の対象は基板に限定されるものではなく、本発明は、全ての液晶表示装置(LCD)表示装置(すなわち、縦電界型液晶表示装置、横電界型液晶表示装置、反射型液晶表示装置、透過型液晶表示装置、半透過型液晶表示装置)、EL表示装置その他の表示装置、あるいは、その他の半導体装置の製造方法にも適用することが可能である。
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態について説明する。
本発明に係る基板処理方法は、例えば、図5に示される基板処理装置100又は図6に示される基板処理装置200を用いて行うことができる。
これらの基板処理装置100、200は、基板に対して各種処理(後述)を施すための処理ユニット(後述)を必要に応じて選択的に備えることが可能となっている。
これらの基板処理装置100、200に備えられる処理ユニットの候補は、例えば、図7に示すように、簡易露光処理ユニット17、加熱処理ユニット18、温度調整処理ユニット19、現像処理ユニット20、薬液処理ユニット21、ガス雰囲気処理ユニット22、アッシング処理ユニット23及び基板裏面露光処理ユニット24の8種類である。
図7に示す処理ユニット17−24のうち、露光処理ユニット17は、基板上に形成された有機膜パターンに対して露光処理を施すためのユニットである。
露光処理ユニット17が行う露光処理は、例えば、(a)フォトマスクを利用する方法、(b)フォトマスクを利用しない方法、(c)微細(1mm以下)パターンでないフォトマスクを利用する方法に分けられる。
更に、露光処理ユニット17が行う露光処理の方法としては、例えば、以下のようなものがある。
(1)通常露光
(2)有機膜パターンのうち、基板の所望範囲に含まれる有機膜パターンに対してのみ露光を行う処理
(3)基板の所望範囲に対して一括して露光を行う処理
(4)基板の所望範囲内において露光スポットを走査させる処理
(5)基板の所望範囲は少なくとも基板面積の1/10以上の範囲である処理
(6)紫外線、蛍光及び自然光のうちの少なくとも何れかで露光する処理
露光処理ユニット17はこれらの(1)乃至(6)の処理をいずれか単独で、あるいは、組み合わせて行う。
感光性のある有機膜パターンに対して、フォトマスクを利用して行う露光処理の場合(上記の(a))、現像機能のある薬液を用いた処理により、新たなパターンを形成させる目的で行う。
フォトマスクを利用しない露光処理の場合(上記の(b))、現像処理以前に有機膜パターンが受けた感光量に基板間や基板内でのバラツキがある場合にも、各基板または基板の全面における感光量を全て十分な状態とすることができるため、そのバラツキを実質的に解消することができ、その後の現像処理による効果を均一化することができる。
加熱処理ユニット18は、基板に対して加熱処理(ベーキング)を施す。
加熱処理ユニット18における加熱温度は、例えば、摂氏80度乃至180度、好ましくは、摂氏100度乃至150度の範囲で調節することが可能となっている。
加熱処理ユニット18は、例えば、基板を略水平状態に保持するステージと、このステージが内部に配置されたチャンバーと、を備える。
温度調整処理ユニット19は、基板の温度制御を行う。
その調温範囲は、例えば、摂氏10度乃至80度、好ましくは摂氏10度乃至50度、さらに好ましくは摂氏20度乃至30度の範囲であり、これらの範囲の温度以上の温度をも含む。
また、温度調整処理ユニット19は、基板の温度を各々任意の目標温度の±2℃、最適には±1℃に制御する機能を有している。
温度調整処理ユニット19は、例えば、基板を略水平状態に保持するステージと、このステージが内部に配置されたチャンバーと、を備える。
但し、加熱処理ユニット18及び温度調整処理ユニット19は、各ユニットの調温範囲が広く、高温から低温(例えば、摂氏10度乃至180度)までの温度を制御可能である場合は、加熱処理ユニット18及び温度調整処理ユニット19の各々が行う処理を、温度範囲の設定を変更することにより、それぞれ代用することができる。
薬液処理ユニット21は、基板に対して薬液処理を行うためのものである。
図8は、薬液処理ユニット21の構造の一例を示す断面図である。
この薬液処理ユニット21は、例えば、図8に示すように、薬液を蓄える薬液タンク301と、内部に基板500が配されるチャンバー302と、を備えている。
チャンバー302は、薬液タンク301より圧送される薬液を基板500上に供給するためにチャンバー302の内部を水平方向に移動可能な可動ノズル303と、基板500をほぼ水平状態に保持するステージ304と、チャンバー302の内部から廃液及び排気を排出するための排出口305と、を備えている。
このような薬液処理ユニット21においては、薬液タンク301内に窒素ガスを圧送することにより、すなわち、バブリングすることにより、薬液タンク301内の薬液を気化させ、気化した薬液ガスを可動ノズル303を介して基板500上に供給することができる。
なお、可動ノズル303は、例えば、水平方向に可動となっている。また、ステージ304は、例えば、その板状の本体部より起立する複数のピン306により基板500を下面側から点支持するように構成されている。また、ステージ304は上下動可能に構成されており、チャンバー302の内部における基板500の高さを変更することができるようになっている。
あるいは、薬液処理ユニット21は、薬液を蒸気化して基板上に供給可能なドライ式のものとして構成することも可能である。
なお、薬液処理ユニット21において用いる薬液(薬液タンク301内に蓄えられる薬液)は、例えば、酸、有機溶剤、アルカリのうちの少なくとも何れか1つを含むものである。
現像処理ユニット20は、基板に対して現像処理(又は、再現像処理)を行う。
例えば、薬液処理ユニット21の薬液タンク301内に蓄える薬液を現像液とし、それ以外の構造は薬液処理ユニット21と同様に構成することもできる。すなわち、薬液タンク301内に蓄える薬液を現像液とすることにより、薬液処理ユニット21を現像処理ユニット20として代用することができる。
ガス雰囲気処理ユニット22は、基板に各種ガスを暴露させるガス雰囲気処理を行うこ
とにより、基板上の有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理を行うためのユニットである。
図9及び図10はそれぞれガス雰囲気処理ユニット22の構造の一例を示す断面図である。
ガス雰囲気処理ユニット22は、例えば、図9及び図10に示すように、バブリングによりガス(処理ガス)を生成するためのバブリング容器401と、内部に基板500が配置されるチャンバー402と、を備えている。
チャンバー402は、バブリング容器401からの処理ガスをチャンバー402内に導入するためのガス導入口403と、チャンバー402の内部からガスを排気するための排気孔404と、基板500をほぼ水平状態に保持するステージ405と、チャンバー402の内部並びにバブリング容器401を所望の温度に制御するための温度制御機構(図示せず)と、を備えている。
なお、チャンバー402は、図9に示すように、互いに平面位置が異なる複数のガス導入口403と、ガス導入口403からのガスを拡散させてステージ405上の基板500側に供給するため多数の孔部が全面に分散して形成されたガス吹出板406と、を備えるものとして構成することもでき、あるいは、図10に示すように、1つのガス導入口403と、チャンバー402の内部を水平方向に移動可能であり、かつ、ガス導入口403からのガスを回転により攪拌する攪拌部材407と、を備えるものとして構成することもできる。
このようなガス雰囲気処理ユニット22においては、液体原料(例えば、有機溶剤)を蓄えたバブリング容器401内に窒素ガス501を導入してバブリングを行い、バブリングにより生成したガス(処理ガス)503をガス導入口403よりチャンバー内402に導入して、基板500上に供給する(基板にガスを暴露させる)ことができる。
アッシング処理ユニット23は、プラズマ放電処理(酸素又は酸素及びフッ素の雰囲気中で行う)、紫外線光などの波長の短い光エネルギーを用いた処理、及び、その光エネルギーあるいは熱を用いたオゾン処理のうちの何れかにより、あるいは、その他の処理により、基板上の有機膜パターンのエッチングを行うユニットである。
基板裏面露光処理ユニット24は、基板の裏面側から基板上に形成された有機膜パターンを露光するユニットである。
基板裏面露光処理ユニット24は簡易露光処理ユニット17と同一の構造を有している。このため、簡易露光処理ユニット17を基板裏面露光処理ユニット24として代用することができる。
図5に示すように、基板処理装置100は、基板(例えば、LCD基板あるいは半導体ウェハ)を収納するためのカセットL1が載置されるカセットステーション1と、カセットL1と同様のカセットL2が載置されるカセットステーション2と、各種処理ユニットU1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8及びU9が配置される処理ユニット配置区域3、4、5、6、7、8、9、10及び11と、各カセットステーション1、2及び各処理ユニットU1−U9の相互間における基板搬送を行う基板搬送ロボット(基板搬送機構)12と、この基板搬送ロボット12による基板搬送と各処理ユニットU1−U9で実行される処理とを各種の基板処理方法に応じて適宜に制御する制御機構25と、を備えている。
カセットL1、L2のうち、例えば、カセットL1は、基板処理装置100による処理前の基板の収納に用いられ、カセットL2は、基板処理装置100による処理完了後の基板の収納に用いられる。
また、各種処理ユニット配置区域3−11に設置される各種処理ユニットU1−U9としては、図7に示す8種類の処理ユニットのうちの何れか1つずつを用途プロセスに応じて選択可能となっている。
なお、用途プロセスにおいて必要とされる処理の種類あるいは処理能力に応じては、選択される処理ユニットの数量も適宜に調節可能である。従って、処理ユニット配置区域3−11には、何れの処理ユニット17−24も選択・設置されない区域が含まれることもある。
また、制御機構25は、各種用途プロセスに応じたプログラムを選択的に実行することにより、基板搬送ロボット12及び各処理ユニットU1−U9の動作制御を行う。
すなわち、制御機構25は、各種用途プロセスに応じた処理順序のデータに基づいて基板搬送ロボット12による基板搬送順序を制御し、各カセットステーション1、2及び各処理ユニットU1−U9からの基板取り出しや、それらへの基板収納、載置等を所定の順序通りに行わせる。
また、制御機構25は、各種用途プロセスに応じた処理条件データに基づいて各処理ユニットU1−U9による処理の実行制御を行う。
なお、図5に示す基板処理装置100は、基板処理装置100が備える各処理ユニットU1−U9による処理順序を用途に応じて変更可能に構成されている。
他方、図6に示す基板処理装置200は、基板処理装置200が備える各処理ユニットU1−U7による処理順序が固定的となっている。
図6に示すように、基板処理装置200は、カセットL1が載置されるカセットステーション13と、カセットL2が載置されるカセットステーション16と、各種処理ユニットU1、U2、U3、U4、U5、U6及びU7が配置される各種処理ユニット配置区域3、4、5、6、7、8及び9と、カセットステーション13のカセットL1から処理ユニット配置区域3の処理ユニットU1へ基板を搬送する基板搬送ロボット14と、処理ユニット配置区域9の処理ユニットU7からカセットステーション16のカセットL2へ基板を搬送するための基板搬送ロボット15と、これら基板搬送ロボット14、15による基板搬送と各処理ユニットU1−U7間における基板搬送と各処理ユニットU1−U7において実行される処理とを各種の基板処理方法に応じて適宜に制御する制御機構25と、を備えている。
基板処理装置200においては、各処理ユニットU1−U7による処理順序は固定的であり、上流側の処理ユニットから順に、図6の矢印A方向に、連続処理するように構成されている。
基板処理装置200においても、各種処理ユニット配置区域3−9に設置される各種処理ユニットU1−U7として、図7に示す8種類の処理ユニット17−24のうちの何れか1つずつを用途プロセスに応じて選択可能となっている。
また、用途プロセスにおいて必要とされる処理の種類あるいは処理能力に応じては、選択される処理ユニットの数量も適宜に調節可能であり、処理ユニット配置区域3−9には、何れの処理ユニット17−24も選択・設置されない区域が含まれていることもある。
このように、本発明の実施形態に係る基板処理方法を実施するのに好適な基板処理装置100、200は、基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を実施するために、基板搬送機構(基板搬送ロボット)とカセット設置部(カセットステーション)の他に、上記8種類の処理ユニットのうちの適宜に選択された処理ユニットを一体的に備えて構成されている。
なお、基板処理装置100、200に設置する処理ユニットの数をそれぞれ9個、7個とした例を図5、図6に示しているが、処理ユニットの数は、用途プロセスの種類や処理能力、コストに応じて、適宜に増減させることができる。
また、例えば、カセットL1及びL2の2つのカセットを用いる例を説明したが、必要な処理能力、コストに応じて、カセットの数量は適宜に増減させることができる。
また、基板処理装置100、200に備えられる処理ユニットとしては、上記の8種類の処理ユニット17−24の他にも、例えば、微細パターン露光を伴う露光処理ユニット、エッチング(ドライ又はウェット)処理ユニット、レジスト塗布ユニット、密着強化処理ユニット(例えば、密着強化剤を用いた処理を行うユニット)、表面洗浄(ドライ洗浄:UV光、プラズマ使用等、ウェット洗浄:洗浄液使用等)処理ユニット等を追加することも可能である。
エッチング処理ユニットを備える場合、例えば、有機膜パターンをマスクとして下地膜(例えば、基板表面)のパターン加工(下地膜加工処理)を行うことができる。
ここで、エッチング処理ユニットは、薬液処理ユニット21において用いる薬液として、下地膜のパターン加工が可能な薬液(すなわち、酸を含むエッチング液またはアルカリを含むエッチング液)を用いることにより、薬液処理ユニット21で代用することができる。
また、処理の均一化の目的のために、基板処理装置100、200を同一の処理ユニットを複数個備えるものとして構成し、複数個備えられた同一の処理ユニットによりそれぞれ基板に同一の処理を施すこと、すなわち、同一の処理を流れ作業により複数回繰り返し行うことも好ましい。
更に、複数個備えられた同一の処理ユニットによる処理を、それぞれ基板の向きをその板面内において互いに異ならせて(例えば、反対向きにして)行うことも好ましい。
この場合、基板処理装置100、200は、複数個備えられた同一の処理ユニットによる処理を、それぞれ基板の向きをその板面内において互いに異ならせて行う機能を有することが好ましい。例えば、図8及び図9に示したステージ405をその中心軸の回りに回転可能であるように構成することにより、ステージ405上に置かれた基板500の向きをその板面内において任意の向きにすることができる。このように構成することにより、基板の向きの変更を作業者の手に頼らずに自動的に行うことができる。
あるいは、同一の処理ユニットは一つだけ備える場合に、その一の処理ユニットによる処理を、基板の向きをその板面内において互いに異ならせて複数回に分けて行うことも好ましい。
この場合、少なくとも、相互に反対向きの複数方向においてそれぞれ基板に処理を行うことがより好ましい。これらの場合、基板処理装置100、200は、少なくとも何れか一つの処理ユニットによる処理を、基板の向きをその板面内において互いに異ならせて複数回に分けて行う機能を有することが好ましい。
あるいは、一の処理ユニットによる処理には、基板の板面において一方向への処理と、それとは異なる方向(例えば、反対方向)への処理と、が含まれることも好ましい。
この場合、基板処理装置100、200は、少なくとも何れか1つの処理ユニットによる処理として、基板の板面において一方向への処理と、それとは異なる方向への処理と、を行う機能を有することが好ましい。
次に、本発明の好適な実施形態(具体的な基板処理方法の例)について説明する。
〔第1の実施形態〕
第1の実施形態においては、本発明の第一の基板処理方法を説明する。
本発明の第1の実施形態に係る基板処理方法は、例えば、以下の目的(1)−(3)の下に実施される。
(1)有機膜(主に、レジスト膜)パターンをマスクとして下地膜(例えば、基板自体)のエッチングを行う場合に、下地膜のエッチング形状をテーパー化(例えば、特許文献1参照)したり、あるいは、エッチング寸法を微細化したり(有機膜パターンの面積拡大あるいはコンタクト孔の微細化の結果としてのエッチング寸法微細化)する目的
(2)有機膜(主に、レジスト膜)パターンをマスクとして下地膜のエッチングを行う場合に、少なくとも溶解変形処理前に、下地膜の1回目のエッチングを行い、少なくとも第三の除去処理後の有機膜パターンをマスクとして下地膜の1回目のエッチングをすることにより、下地膜のエッチング形状を2段階形状化したり、下地膜が2層以上の場合、形状が相互に大きく異なる2種類(異なる層)以上のパターンに形成したり、分離パターンと結合パターン(例えば、特許文献1の図2及び図3参照;隣接する有機膜パターンを相互に一体化させる処理を含む)を形成したりする目的
(3)有機膜パターンが絶縁性の場合に、有機膜パターンを回路パターンの絶縁膜となるように変形させる(基板上に形成された回路パターンを覆う絶縁膜となるように有機膜パターンを変形させる)目的
すなわち、第1の実施形態に係る基板処理方法は、上記(1)−(3)の目的の各々において、有機膜パターンを加工する工程に関する。
図1(a)は、本発明の第1の実施形態に係る基板処理方法、すなわち、第一の基板処理方法の各工程を示すフローチャートである。
図1(a)に示すように、第一の基板処理方法においては、第一の加熱処理(ステップS9)、温度調整処理(ステップS2)、ガス雰囲気処理(ステップS3)、第二の加熱処理(ステップS4)、第二の温度調整処理(ステップS21)、第三の除去処理(ステップJ3)及び第三の加熱処理(ステップS8)をこの順に行い、これら一連の処理を有機膜パターン加工処理としている。
図1(a)においては、破線の括弧で囲まれている第一の加熱処理(ステップS9)、温度調整処理(ステップS2)、第二の加熱処理(ステップS4)、第二の温度調整処理(ステップS21)及び第三の加熱処理(ステップS8)は省略することも可能である。
また、第一の加熱処理(ステップS9)、温度調整処理(ステップS2)、第二の加熱処理(ステップS4)、第二の温度調整処理(ステップS21)及び第三の加熱処理(ステップS8)は、単一の共通の処理ユニットにおける温度調整により、代用して実施することも可能である。
すなわち、第一の基板処理方法には、例えば、次のような変形例が存在する。
(変形例1)
(1)有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理を行うガス雰囲気処理(ステップS3)
(2)溶解変形した変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理(ステップJ3)
をこの順に行う基板処理方法。
(変形例2)
(1)有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理を行うガス雰囲気処理(ステップS3)
(2)溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理(ステップS4)
(3)溶解変形した変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理(ステップJ3)
をこの順に行う基板処理方法。
(変形例3)
(1)有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理を行うガス雰囲気処理(ステップS3)
(2)溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理(ステップS4)
(3)溶解変形した変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理(ステップJ3)
(4)変形有機膜パターンを加熱する第三の加熱処理(ステップS8)
をこの順に行う基板処理方法。
(変形例4)
(1)有機膜パターンを加熱する第一の加熱処理(ステップS9)
(2)有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理を行うガス雰囲気処理(ステップS3)
(3)溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理(ステップS4)
(4)溶解変形した変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理(ステップJ3)
(5)変形有機膜パターンを加熱する第三の加熱処理(ステップS8)
をこの順に行う基板処理方法。
更に、溶解変形処理としてのガス雰囲気処理(ステップS3)の直前に、基板の処理温度を安定させる温度調整処理(ステップS2)を追加して行うことも可能である。
このように、本発明の第一の基板処理方法においては、ガス雰囲気処理(ステップS3)及び第三の除去処理(ステップJ3)が必須の処理であり、それ以外の処理は、状況に応じて、省略することができる。
ガス雰囲気処理(ステップS3)においては、ガス雰囲気処理ユニット22を用いて、基板に対して各種ガス(例えば、有機溶剤を原料として生成する)を暴露し、基板上の有機膜パターンを溶解させ変形させることにより、溶解変形処理を行うものである。すなわち、ガス雰囲気処理は、例えば、有機溶剤のガス雰囲気中で行われる。
以下、本発明の実施形態においては、溶解変形処理が以下の有機溶剤を用いたガス雰囲気処理で行われるため、溶解変形処理とガス雰囲気処理とを同一の処理、または、同一の効果のある処理として扱うものとする。
ここで、ガス雰囲気処理(ステップS3)に用いるのに好適な有機溶剤を、上位概念としての有機溶剤と、それを具体化した下位概念の有機溶剤とに分けて、以下に示す。なお、Rはアルキル基又は置換アルキル基、Arはフェニル基又はフェニル基以外の芳香環を示すものとする。
(上位概念としての有機溶剤)
・アルコール類(R−OH)
・アルコキシアルコール類
・エーテル類(R−O−R、Ar−O−R、Ar−O−Ar)
・エステル類
・ケトン類
・グリコール類
・アルキレングリコール類
・グリコールエーテル類
(下位概念の有機溶剤)
・CH3OH、C2H5OH、CH3(CH2)XOH
・イソプロピルアルコール(IPA)
・エトキシエタノール
・メトキシアルコール
・長鎖アルキルエステル
・モノエタノールアミン(MEA)
・モノエチルアミン
・ジエチルアミン
・トリエチルアミン
・モノイソピルアミン
・ジイソピルアミン
・トリイソピルアミン
・モノブチルアミン
・ジブチルアミン
・トリブチルアミン
・ヒドロキシルアミン
・ジエチルエヒドロキシルアミン
・無水ジエチルエヒドロキシルアミン
・ピリジン
・ピコリン
・アセトン
・アセチルアセトン
・ジオキサン
・酢酸エチル
・酢酸ブチル
・トルエン
・メチルエチルケトン(MEK)
・ジエチルケトン
・ジメチルスルホキシド(DMSO)
・メチルイソブチルケトン(MIBK)
・ブチルカルビトール
・n−ブチルアセテート(nBA)
・ガンマーブチロラクトン
・エチルセロソルブアセテート(ECA)
・乳酸エチル
・ピルビン酸エチル
・2−ヘプタノン(MAK)
・3−メトキシブチルアセテート
・エチレングリコール
・プロピレングリコール
・ブチレングリコール
・エチレングリコールモノエチルエーテル
・ジエチレングリコールモノエチルエーテル
・エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート
・エチレングリコールモノメチルエーテル
・エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート
・エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル
・ポリエチレングリコール
・ポリプロレングリコール
・ポリブチレングリコール
・ポリエチレングリコールモノエチルエーテル
・ポリジエチレングリコールモノエチルエーテル
・ポリエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート
・ポリエチレングリコールモノメチルエーテル
・ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート
・ポリエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル
・メチル−3−メトキシプロピオネート(MMP)
・プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
・プロピレングリコールモノプロピルエーテル(PGP)
・プロピレングリコールモノエチルエーテル(PGEE)
・エチル−3−エトキシプロピオネート(FEP)
・ジプロピレングリコールモノエチルエーテル
・トリプロピレングリコールモノエチルエーテル
・ポリプロピレングリコールモノエチルエーテル
・プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート
・3−メトキシプロピオン酸メチル
・3−エトキシプロピオン酸エチル
・N−メチル−2−ピロリドン(NMP)
有機溶剤を原料として生成したガスを用いてガス雰囲気処理を行うのは、有機膜パターンが有機溶剤の浸透により溶解する場合である。例えば、有機膜パターンが水溶性、酸溶解性、アルカリ溶解性の場合は、水溶液、酸溶液あるいはアルカリ溶液を原料として生成したガスを用いてガス雰囲気処理を行う場合も有り得る。
ガス雰囲気処理は、上記の有機溶剤の溶液を気化させたガスを用いて、そのガス雰囲気に基板を晒す処理である。ガスは、上記の有機溶剤の溶液を加熱して蒸発させることにより供給されるか、あるいは、窒素(N2)、アルゴン(Ar)その他の不活性ガスを有機溶剤の溶液中でバブリングすることにより、有機溶剤を気化し、気化した有機溶剤のガスをその不活性ガスと共に供給される。
上記の有機溶剤の溶液を加熱して蒸発させることによりガスを供給するユニットは、有機溶剤の溶液を入れた槽を内部又は外部に配置し、有機溶剤を直接加熱するか又は槽を加熱することにより、有機溶剤を蒸発させ、暴露処理用ガスを供給する機能と、基板をその暴露処理用ガスに晒すように配置(例えば、基板の表裏面を反転させて槽の上部に配置し、又は、基板の膜面を上にしてステージ上に設置し、暴露処理用ガスは、配管により基板の上部側より供給する)する機能と、を有する。
また、不活性ガスを有機溶剤の溶液中でバブリングすることにより、有機溶剤を気化し、気化した有機溶剤のガスをその不活性ガスと共に供給するユニットは、ユニットの内部又は外部に有機溶剤の溶液を入れたタンクを配置し、その液中に不活性ガスをバブリングしてその不活性ガスと共に暴露処理用ガスを供給する機能と、ステージ上に基板を設置する機能と、を有する。
但し、本実施形態においては、暴露処理用ガスとして用いるガスは有機溶剤の加熱又は不活性ガスによるバブリングにより供給されるが、他の方法により、暴露処理用ガスを供給することも可能である。例えば、ガスボンベ、液化ガスボンベを用いて、各種ガスを供給することも可能である。
第二の加熱処理(ステップS4)においては、所定の温度(例えば、摂氏80度乃至180度)に保たれた加熱処理ユニット18のステージ上に基板を載置して、所定時間(例えば、3分乃至5分)保持する。
このような加熱処理を行うことにより、ガス雰囲気処理(ステップS3)において暴露したガスを有機パターンの内部により深く浸透させることができるとともに、溶解変形をより進行させることができる。これは、加熱により、加熱リフローを追加して引き起こさせることでもある。この加熱リフローは、有機膜パターン中に有機溶剤が多量に浸透している状態の方が起こり易く、第二の加熱処理(ステップS4)前にガス雰囲気処理(ステップS3)を行うことは、加熱のみによる加熱リフローを引き起こさせる場合に比べて、効果的でもある。
更に、第二の加熱処理(ステップS4)は次の第三の除去処理(ステップJ3)を行う前の有機膜パターンの状態を安定化させるのに役立つ。
特に、第三の除去処理(ステップJ3)が現像液または少なくとも現像機能のある薬液を用いた第二の薬液処理を行う処理である場合には、第二の加熱処理(ステップS4)は有機膜パターンの現像処理前のプリベークと同様の機能を発揮し、現像速度を調整することが可能である。
すなわち、第三の除去処理として、特に、現像液か、少なくとも現像機能のある薬液を用いた第二の薬液処理を行う場合には、加熱温度とともに現像速度は遅くなる。このため、その傾向を考慮して、処理時間を適当に調整することにより、有機膜パターンの一部除去(特に、この場合は、現像機能による有機膜パターンの一部除去)の量を制御し易くなるという効果がある。
但し、第二の薬液処理は、有機膜(特に、レジスト膜)の樹脂が架橋反応をおこし、現像速度が急激に低下し、または、現像できなくなる温度以下の温度で行うようにする必要がある。
具体的には、有機膜パターンがノボラック樹脂を主成分とするポジ型感光性有機膜である場合には、例えば、摂氏50乃至150度の温度、最適には、摂氏100乃至130度の温度で行うことにより、現像速度が緩やかになり、有機膜パターンの除去速度、除去量、除去程度を調整することが容易になる。
ただし、有機膜パターン形成以後であって、第二の加熱処理(ステップS4)以前に、有機膜パターンに対して行われた加熱処理の温度が第二の加熱処理(ステップS4)の温度より高いと、第二の加熱処理(ステップS4)による温度の調整効果はほぼ無意味になる。このため、第二の加熱処理(ステップS4)以前の加熱処理は第二の加熱処理(ステップS4)における温度以下の温度で行わなければならない。
第三の除去処理(ステップJ3)においては、ガス雰囲気処理(ステップS3)において溶解変形処理させた有機膜パターンのうち、溶解変形リフローにより必要以上に面積が拡大した有機膜パターン(例えば、レジストパターン)の一部分、すなわち、不必要な薬液溶解リフロー部分を除去する。
図4(a)、(b)、(c)、(d)は第三の除去処理の具体例における各工程を示すフローチャートである。
第三の除去処理の第一の例は、図4(a)に示すように、第二の薬液処理(ステップS5)(現像機能を有する薬液又は剥離機能を有する薬液を用いる)のみからなる。
第三の除去処理の第二の例は、図4(b)に示すように、アッシング処理(ステップS7)のみからなる。
第三の除去処理の第三の例は、図4(c)に示すように、第一の薬液処理(ステップS1)(後述する有機膜パターンの表面の変質層または堆積層を少なくとも除去する薬液を用いる)と第二の薬液処理(ステップS5)とからなり、第一の薬液処理(ステップS1)、第二の薬液処理(ステップS5)の順に実施される。
第三の除去処理の第四の例は、図4(d)に示すように、アッシング処理(ステップS7)と第二の薬液処理(ステップS5)とからなり、アッシング処理(ステップS7)、第二の薬液処理(ステップS5)の順に実施される。
アッシング処理は、プラズマ、オゾン及び紫外線のうちの少なくとも何れか一つを用いて基板上の各種膜をエッチングする処理である。
第三の除去処理は、有機膜パターンの表面(表層部)に形成された変質層又は堆積層を除去する目的を兼ねている場合もある。
第三の除去処理の具体的な処理方法例でである第一の薬液処理又は第二の薬液処理は、例えば、以下の処理から構成される。
(1)有機膜パターンの現像機能を持つ薬液を用いた現像処理
(2)少なくとも有機膜パターンの現像機能をもつ薬液を用いる現像処理
(3)有機膜パターンに対する少なくとも2回目以降の現像処理
(4)有機膜パターンの現像機能を持たず、有機膜パターンを溶解除去する機能をもつ薬液を用いた薬液処理
(5)有機膜パターンの表面(表層部)に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する薬液処理
また、第一の薬液処理又は第二の薬液処理において使用される薬液としては、以下に掲げる薬液のいずれか一つまたは複数が用いられる。
(1)剥離液の濃度を薄めることにより得られる薬液
(2)有機、無機いずれかのアルカリ水溶液
(3)TMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)を主成分とするアルカリ水溶液
(4)NaOH又はCaOHの少なくともいずれかを含むアルカリ水溶液
(5)少なくとも酸性の薬液を含有している薬液
(6)少なくとも有機溶剤を含有している薬液
(7)少なくともアルカリ性の薬液
(8)有機溶剤として、少なくともアミン系材料を含有している薬液
(9)少なくとも有機溶剤とアミン系材料とを含有している薬液
(10)アルカリ水溶液は、少なくともアミン系材料と水とを含有している薬液
(11)少なくともアルカリ性の薬液とアミン系材料とを含有している薬液
(12)アミン系材料は、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノイソピルアミン、ジイソピルアミン、トリイソピルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、ヒドロキシルアミン、ジエチルエヒドロキシルアミン、無水ジエチルエヒドロキシルアミン、ピリジン、ピコリンのうちの少なくとも何れか1つからなる薬液
(13)アミン系材料の濃度が、0.01重量%以上10重量%以下である薬液
(14)アミン系の材料濃度が、0.05重量%以上5重量%以下である薬液
(15)アミン系材料の濃度が、0.05重量%以上2.0重量%以下である薬液
(16)防食剤が添加されている薬液
本発明においては、第一の薬液処理と第二の薬液処理とは要求される機能が分かれている。
すなわち、第一の薬液処理は、有機膜パターンの表面(表層部)に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する処理であり、第二の薬液処理は、前記有機膜パターンの現像機能を持つ薬液を用いた現像処理、少なくとも有機膜パターンの現像機能をもつ薬液を用いる現像処理、有機膜パターンに対する少なくとも2回目以降の現像処理、または、有機膜パターンの現像機能を持たず、有機膜パターンを溶解除去する機能をもつ薬液を用いた薬液処理のいずれかである。
ただし、第一の薬液処理及び第二の薬液処理のいずれか一方が双方の特徴または機能を備えていてもよい。
例えば、第一の薬液処理に用いる薬液は主に上記の(5)乃至(22)に挙げた薬液であり、第二の薬液処理に用いる薬液は主に上記の(1)乃至(4)に挙げた薬液である。但し、第一の薬液処理または第二の薬液処理に使用される薬液はこの分類には限定されない。
第三の加熱処理(ステップS8)においては、所定の温度(例えば、摂氏80度乃至180度)に保たれた加熱処理ユニット18のステージ上に基板を載置して、所定時間(例えば、3分乃至5分)保持する。この加熱処理を行うことにより、第三の除去処理(ステップJ3)において有機膜パターンに加えた各種処理(薬液処理またはアッシング処理)のダメージを回復させるか、あるいは、現像後のポストベークと同様に、有機膜パターンを安定化させる効果がある。
なお、第1の実施形態に用いられる基板処理装置100、200は、各種処理ユニットU1−U9又はU1−U7として、少なくとも薬液処理ユニット21、温度調整処理ユニット19、ガス雰囲気処理ユニット22及び加熱処理ユニット18を備える。
基板処理装置100においては、薬液処理ユニット21、温度調整処理ユニット19、ガス雰囲気処理ユニット22及び加熱処理ユニット18の配置は任意である。
但し、露光処理ユニット17、アッシング処理ユニット23、薬液処理ユニット21、温度調整処理ユニット19及び加熱処理ユニット18を追加する場合もあり、あるいは、処理能力に応じて複数個を設置する場合もある。
他方、基板処理装置200においては、温度調整処理ユニット19、ガス雰囲気処理ユニット22、加熱処理ユニット18、温度調整処理ユニット19(2個目)、薬液処理ユニット21、及び加熱処理ユニット18が、この順に、図6の矢印A方向において配置されている必要がある。
但し、露光処理ユニット17、アッシング処理ユニット23、薬液処理ユニット21、温度調整処理ユニット19、及び加熱処理ユニット18を追加する場合もある。
なお、基板処理装置200において、各処理ユニット19、22、18、19、21、18を処理順に配置する必要があるのは、以下に説明する各基板処理方法においても同様である。
なお、図7には基板裏面露光処理ユニット24が挙げられているが、第一の実施形態においては、基板裏面露光処理ユニット24は使用しない。
本発明の第1の実施形態によれば、第三の除去処理(ステップJ3)を行うことにより、溶解変形リフローで必要以上に面積が拡大した有機膜パターン(例えば、レジストパターン)の一部分、すなわち、不必要な薬液溶解リフロー部分を除去することができ、最終的な有機膜パターンを、目的とするパターン形状に精度良く形成することが可能になる。
すなわち、ガス雰囲気処理(ステップS3)として実施される溶解変形処理においては、通常、5乃至20μm(100μm以上も可能)にも及ぶ有機膜パターンの変形を起こさせることが可能である。
しかしながら、ある程度精度の良いパターンが要求される場合、この大きな有機膜パターンの変形を精度良く制御する必要がある。
また、この有機膜パターンをフォトリソグラフィ工程削減に利用する場合には、チャネル部のソース・ドレイン形成マスク用の有機膜パターン(ここでは、レジストパターン)のうち、特に、チャネル部近傍のソース・ドレインの2つに分離したレジストパターン部分を連結させたレジストパターンに変形させる処理方法として溶解変形処理が用いられている。
しかしながら、レジストパターンの連結を確実にするためには、薬液溶解リフローを大きくさせた方が良いが、チャネル部以外の配線部などのソース・ドレイン用レジストパターンも大きく溶解変形リフローしてしまうという問題があった。この場合も、溶解変形処理では、面積が拡大する一方向のみの制御しか行えいために、必要以上に面積が拡大しないように処理時間を正確に制御し、レジストパターンの変形を精度良く制御する必要があった。
そこで、レジストパターンの面積が拡大する方向とは逆の方向(面積が縮小する方向)の制御技術として第三の除去処理(ステップJ3)が実施される。
この第三の除去処理においては、基板上に形成された有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理を行った後に、不必要な変形有機膜パターン部分、又は、必要以上に面積が拡大した変形有機膜パターン部分などを、各種方法(第三の除去処理の具体的方法)により、その部分の少なくとも一部を除去する。
これにより、従来の基板処理方法においては、溶解変形リフローの面積拡大方向の制御(例として、溶解変形リフロー処理時間の制御)という1つのみの制御方法しかなかったのに対して、本発明に係る実施形態においては、溶解変形リフロー後の変形有機膜パターンの除去又は面積縮小という、従来の制御方法とは逆方向の2つ目の制御方法を得ることができる。このため、有機膜パターンの大きな変形をより精度良く制御することが可能になった。
また、従来の基板処理方法をフォトリソグラフィ工程削減に利用する場合には、溶解変形処理は、チャネル部のソース・ドレイン形成マスク用の有機膜パターン(ここでは、レジストパターン)のうち、特に、チャネル部近傍のソース・ドレインの2つに分離したレジストパターン部分を連結させたレジストパターンに変形させる処理方法として用いられていた。
従来の基板処理方法においては、溶解変形処理による薬液溶解リフローが小さい場合には、短所としては、レジスト連結が不確実となり、長所としては、必要以上に面積が拡大した変形有機膜パターン部分の発生が少なくなる。また、溶解変形処理による薬液溶解リフローが大きい場合には、長所としては、レジスト連結が確実となり、短所としては、必要以上に面積が拡大した変形有機膜パターン部分の発生が多くなる。
これに対して、本実施形態に係る基板処理方法をフォトリソグラフィ工程削減に利用する場合には、第三の除去処理すなわち溶解変形処理による薬液溶解リフローを充分大きくした後、溶解変形リフロー後の変形有機膜パターンの除去又は面積縮小により、必要な面積に拡大した変形有機膜パターンとすることができ、従来の基板処理方法における溶解変形処理による薬液溶解リフローが大きい場合と小さい場合の両方の長所のみを得ることができる。
第三の除去処理においては、ウェット処理である第二の薬液処理とドライ処理方法であるアッシング処理とがそれぞれ単独で、あるいは、組み合わせて行われる。
ドライ処理方法であるアッシング処理は2種類に分類される。
第一は、プラズマ処理以外の処理(例えば、紫外線光などの波長の短い光エネルギーや熱を用いたオゾン処理)である。
プラズマ処理以外のアッシング処理は、対象物(例えば、有機膜や下地膜)へのダメージは小さいが、その処理速度は遅い。よって、プラズマ処理以外のアッシング処理は、有機膜パターンや下地膜の表面状態変化(濡れ性向上)に用いられる程度であり、有機膜表面の一部変質層の除去や、ドライ剥離のような高速な処理を必要とされる場合には、ほとんど用いられることがない。
ただし、プラズマ処理以外のアッシング処理であっても、処理速度を上げるために、非常に高温な熱と共にオゾンガス処理を行うことがある。ただし、その場合には、有機膜が熱硬化し、ウエット剥離できない程度に大きく変質し、ダメージを残すという問題があるため、ほとんど一般化していない。
第二は、プラズマ処理である。
プラズマ処理は、放電方法により、更に2つに分類される。
その1つ目は、高圧、低パワー、等方性のプラズマ処理であり、2つ目は、低圧、高パワー、異方性のプラズマ処理である。
このプラズマ処理は、どちらも、上述の「プラズマ処理以外のアッシング処理」よりも処理速度は速い。
また、高圧、低パワー、等方性のプラズマ処理よりも低圧、高パワー、異方性のプラズマ処理の方が処理速度は大きい。
このように、プラズマ処理は、いずれも処理速度が速いため、有機膜パターンや下地膜の表面状態変化(濡れ性向上)は短時間の処理で行うことができるとともに、有機膜表面の変質層の除去や、ドライ剥離のような高速な処理にも適用される。
しかしながら、プラズマ処理は、いずれの場合も、対象物へのダメージは上述の「プラズマ処理以外のアッシング処理」の場合よりも大きい。
特に、有機膜表面の変質層の除去のために従来用いられるドライ処理としての、上述のプラズマ処理以外の処理は不充分である。
また、上述のプラズマ処理のうち、低圧、高パワー、異方性のプラズマ処理は、当初の変質層を充分に除去することができるが、有機膜に大きなダメージが残り、有機膜に新たな変質層が大きく形成されることとなるため、変質層の除去のために用いることは無意味である。
従って、変質層の除去のためには、高圧、低パワー、等方性のプラズマ処理が最も一般的に用いられる。
しかしながら、特に、特許文献1に記載の有機膜パターンの加工処理を行う基板処理方法においては、有機膜パターンに薬液(主に、有機溶剤)を浸透させ変形させる処理(溶解変形処理)を均一化するために、その溶解変形処理前に有機膜パターン上の変質層を除去する場合において、たとえ、高圧、低パワー、等方性のプラズマ処理を用いたとしても、当初の有機膜の変質層の完全な除去と、そのプラズマ処理による新たなダメージに起因して有機膜に微小な変質層が形成され残存してしまうことと、を完全に防止することは困難である。
そして、このようにプラズマ処理により新たに形成され残存する有機膜の微小な変質層でさえも、溶解変形処理の均一性を阻害しているという問題点を本発明者は見出した。
すなわち、特許文献1の技術では、プラズマ処理によるダメージと微小な変質層が有機膜パターンに残る結果として、溶解変形処理の均一性が不十分となるため、溶解変形処理後に行われる下地膜加工において不良が発生してしまう可能性があった。
このように、従来の基板処理方法(特許文献1)の場合にはアッシング処理により行っていた有機膜パターン表面の変質層又は堆積層の除去を、本発明においては、薬液処理すなわちウェット処理により行うので、有機膜パターンあるいは基板に与えるダメージを極力抑制することができる。よって、その後の溶解変形処理や下地膜のエッチングにおいて、不良発生を低減することが可能となる。
第三の除去処理(ステップJ3)を上述の4個の具体例から選択する場合には、上記のこと、更には、後述する図12から図15の概念を考慮して選択する。
なお、第二の加熱処理(ステップS4)は省略することも可能である。第二の加熱処理(ステップS4)を省略する場合、加熱処理ユニット18は不要となる。
また、第二の加熱処理(ステップS4)における加熱温度の範囲が温度調整処理ユニット19により調温可能な温度範囲内であれば、第二の加熱処理(ステップS4)は温度調整処理ユニット19を用いて行うこともできる。
以下、図2乃至図4の各図において、第二の加熱処理(ステップS4)と同様に括弧書きとなっているステップは同様に省略可能であることを意味する。従って、括弧書きとなっているステップに対応する処理ユニットも省略可能であることは以下に説明する各基板処理方法においても同様である。
第二の加熱処理(ステップS4)の後は、第二の温度調整処理(ステップS21)、すなわち、常温付近への温度調整処理(冷却)を行うことが好ましい。
なお、基板処理装置100の場合には、同一の処理を複数回行うような基板処理方法(例えば、加熱処理(ステップS4)を2回行うような基板処理方法)の場合にも、その処理用の処理ユニットは1つで良いが、基板処理装置200の場合には、同一の処理を複数回行うには、その回数分の同一処理ユニットが必要である。すなわち、基板処理装置200の場合、例えば、加熱処理(ステップS4)を2回行うには、加熱処理ユニット18が2つ必要である。このことは、以下に説明する各基板処理方法においても同様である。
〔第2の実施形態〕
本発明に係る第2の実施形態においては、本発明の第二の基板処理方法を説明する。
第2の実施形態に係る基板処理方法は、第1の実施形態に係る基板処理方法と同様の目的(上記の(1)乃至(3)の目的)の下に実施される。すなわち、第2の実施形態に係る基板処理方法は、上記の(1)乃至(3)の目的の各々の下において、有機膜パターンを加工する工程に関する。
図1(b)は、第2の実施形態に係る基板処理方法における各工程を示すフローチャートである。
図1(b)に示すように、第2の実施形態に係る基板処理方法においては、第一の除去処理(ステップJ1)、第一の加熱処理(ステップS9)、温度調整処理(ステップS2)、ガス雰囲気処理(ステップS3)、第二の加熱処理(ステップS4)、第二の温度調整処理(ステップS21)、第三の除去処理(ステップJ3)及び第三の加熱処理(ステップS8)をこの順に行い、これら一連の処理を有機膜パターン加工処理としている。
図1(b)において破線の括弧で囲まれている第一の加熱処理(ステップS9)、温度調整処理(ステップS2)、第二の加熱処理(ステップS4)、第二の温度調整処理(ステップS21)及び第三の加熱処理(ステップS8)は省略することが可能である。
また、第一の加熱処理(ステップS9)、温度調整処理(ステップS2)、第二の加熱処理(ステップS4)、第二の温度調整処理(ステップS21)及び第三の加熱処理(ステップS8)は単一の共通の処理ユニットの温度範囲を調整することにより代用して処理することも可能である。
本実施形態に係る第二の基板処理方法の変形例として、例えば、次の4つがある。
(変形例1)
(1)有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理(ステップJ1)
(2)有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理を行うガス雰囲気処理(ステップS3)
(3)溶解変形した変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理(ステップJ3)
をこの順に行う。
(変形例2)
(1)有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理(ステップJ1)
(2)有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理を行うガス雰囲気処理(ステップS3)
(3)溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理(ステップS4)
(4)溶解変形した変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理(ステップJ3)
をこの順に行う。
(変形例3)
(1)有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理(ステップJ1)
(2)有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理を行うガス雰囲気処理(ステップS3)
(3)溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理(ステップS4)
(4)溶解変形した変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理(ステップJ3)
(5)変形有機膜パターンを加熱する第三の加熱処理(ステップS8)
をこの順に行う。
(変形例4)
(1)有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理(ステップJ1)
(2)有機膜パターンを加熱する第一の加熱処理(ステップS9)
(3)有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理を行うガス雰囲気処理(ステップS3)
(4)溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理(ステップS4)
(5)溶解変形した変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理(ステップJ3)
(6)変形有機膜パターンを加熱する第三の加熱処理(ステップS8)
をこの順に行う。
更に、ガス雰囲気処理(ステップS3)としての溶解変形処理の直前に、基板の処理温度を安定させる温度調整処理(ステップS2)を追加して行うこともある。
このように、本実施形態に係る第二の基板処理方法においては、第一の除去処理(ステップJ1)、ガス雰囲気処理(ステップS3)及び第三の除去処理(ステップJ3)が必須の処理であり、それ以外の処理は、状況に応じて、省略することができる。
第一の除去処理(ステップJ1)は、有機膜パターンの表面(表層部)の変質層の除去、又は、有機膜パターン表面上の堆積層の少なくとも除去を目的とした第一の薬液処理(例えば、酸性溶液、アルカリ性溶液、有機溶剤溶液を薬液として使用する処理)、アッシング処理の各単独処理またはこれらを組み合わせた処理からなり、具体的には、薬液処理ユニット21及びアッシング処理ユニット23を用いて行われる。
なお、第一の除去処理(ステップJ1)により、変質層又は堆積層の除去とともに、有機膜パターンに覆われていない基板表面の濡れ性を改善することもできる。
第一の除去処理(ステップJ1)においては、有機膜パターンの表面(表層部)に形成された変質層又は有機膜パターンの表面上の堆積層を除去する処理を各種方法にて行う。
図2(a)、(b)、(c)は第一の除去処理の具体例における各工程を示すフローチャートである。
第一の除去処理の具体例としては次の3つがある。
具体例1は、図2(a)に示すように、第一の薬液処理(後述する有機膜パターンの表面の変質層、堆積層を少なくとも除去する薬液を用いる処理)のみからなる。
具体例2は、図2(b)に示すように、アッシング処理のみからなる。
具体例3は、図2(c)に示すように、アッシング処理と第一の薬液処理とからなり、アッシング処理と第一の薬液処理とをこの順に実施する。
アッシング処理は、プラズマ、オゾン及び紫外線のうちの少なくとも何れか一つを用いて基板上の各種膜をエッチングする処理である。
また、第一の薬液処理においては、有機膜パターンの表層部の変質層のみ、又は、有機膜パターン表面上の堆積層のみを選択的に除去できるように、その処理時間を設定したり、使用薬液を選択することが好ましい。
有機膜パターンの表層部の変質層又は堆積層を除去する結果として、変質していない有機膜パターンを露出及び残存させたり、堆積層に覆われていた有機膜パターンを露出及び残存させたりすることができる。
ここで、第一の除去処理により除去すべき変質層は、有機膜パターンの表層部が、時間放置劣化、熱酸化、熱硬化、デポジション層(堆積層)の付着、酸系エッチング液の使用(ウェットエッチング液処理)、アッシング処理(例えば、O2アッシング)、または、ドライエッチングガスの使用(ドライエッチング処理)を要因として変質し、生成されるものが想定される。
すなわち、これらの要因により、有機膜パターンは物理的及び化学的ダメージを受けて変質するが、その変質の程度や特性は、ウェットエッチング処理における使用薬液の種類、ドライエッチング処理の一種であるプラズマ処理における等方性・異方性の差、有機膜パターン上における堆積物の有無、ドライエッチング処理における使用ガスの種類など、各種の生成要因に応じて大きく異なるため、変質層の除去のし易さにも違いが生じる。
また、第一の除去処理により除去すべき堆積層としては、ドライエッチング処理に伴い堆積した堆積層が想定される。
この堆積層の特性も、ドライエッチング処理の一種であるプラズマ処理における等方性・異方性の差、ドライエッチング処理における使用ガスの種類などの生成要因に応じて大きく異なるため、堆積層の除去のし易さにも違いが生じる。
このため、第一の除去処理における第一の薬液処理の時間の長さや、第一の薬液処理で用いる薬液の種類は、変質層又は堆積層の除去し易さに応じて適宜に設定あるいは選択する必要がある。
第一の除去処理における第一の薬液処理において用いられる薬液としては、例えば、アルカリ性の薬品を含有した薬液、酸性の薬品を含有した薬液、有機溶剤を含有した薬品、有機溶剤とアミン系材料とを含有した薬液、アルカリ性の薬品とアミン系材料とを含有した薬液の何れかが用いられる。
ここで、アルカリ性の薬品は、例えば、アミン系材料と水とを含有してなるものであることが挙げられ、有機溶剤は、例えば、アミン系材料を含有してなるものであることが挙げられる。
更に、第一の除去処理における第一の薬液処理において用いられる第一の薬液は、防食剤を含有したものであっても良い。
アミン系材料の具体例としては、例えば、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノイソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、ヒドロキシルアミン、ジエチルエヒドロキシルアミン、無水ジエチルエヒドロキシルアミン、ピリジン、ピコリンなどが挙げられる。
すなわち、薬液は、アミン系材料を含有する場合、これらの材料のうちの何れか1種を含有していても良いし、何れか複数種を含有していても良い。
なお、第一の薬液は、アミン系材料を含有する場合、アミン系材料を0.01重量%以上、10重量%以下の範囲で含有する水溶液であることが好ましい。
温度調整処理(ステップS2)は、ガス雰囲気処理(ステップS3)の前に予め有機膜パターンの温度を安定化させる(事前温度安定化)ために行う。この温度調整処理(ステップS2)による安定化温度は、例えば、摂氏10度乃至50度である。
この温度調整処理は、ガス雰囲気処理(ステップS3)の処理温度に保たれた温度調整処理ユニット19のステージ上に基板を載置し、基板温度が処理温度に達するまで(例えば、3分乃至5分)行う。
なお、これらの第一の薬液処理(ステップS1)及び温度調整処理(ステップS2)は、それぞれ、後のガス雰囲気処理(ステップS3)において有機膜パターンの内部へのガスの浸透を容易にし、ガス雰囲気処理(ステップS3)の効率及び質を向上させる効果を奏する。
その他のガス雰囲気処理(ステップS3)、第二の加熱処理(ステップS4)、第二の温度調整処理(ステップS21)、第三の除去処理(ステップJ3)及び第三の加熱処理(ステップS8)は、前述の本発明の第1の実施形態において本発明の第一の基板処理方法に関して述べたことと同じである。
なお、第2の実施形態に用いられる基板処理装置は、第2の実施形態に係る第二の基板処理方法において記述した処理方法の順序、回数に合わせて、各処理ステップに対応した図7のユニット17−23の中から選択し、配置する。その場合に、処理方法により複数の同一種類のユニットを選択し、配置する場合もある。
第2の実施形態は第1の実施形態と比較して、第一の除去処理(ステップJ1)を追加的に行う。このため、第2の実施形態に用いられる基板処理装置は、第1の実施形態に用いられる基板処理装置と比較して、第一の除去処理(ステップJ1)を実施するための処理ユニット(例えば、薬液処理ユニット21やアッシング処理ユニット23)を追加的に備えている。その他の処理ユニットは、第1の実施形態の場合に用いられる基板処理装置と同様である。
〔第3の実施形態〕
本発明の第3の実施形態においては、本発明の第三の基板処理方法を説明する。
第3の実施形態に係る基板処理方法は、第1の実施形態に係る基板処理方法と同様の目的(上記の(1)乃至(3)の目的)の下に実施される。すなわち、第3の実施形態に係る基板処理方法は、上記の(1)乃至(3)の目的の各々の下において、有機膜パターンを加工する工程に関する。
図1(c)は、第3の実施形態に係る基板処理方法における各工程を示すフローチャートである。
図3(c)に示すように、第3の実施形態に係る基板処理方法においては、第一の除去処理(ステップJ1)、第二の除去処理(ステップJ2)、第一の加熱処理(ステップS9)、温度調整処理(ステップS2)、ガス雰囲気処理(ステップS3)、第二の加熱処理(ステップS4)、第二の温度調整処理(ステップS21)、第三の除去処理(ステップJ3)及び第三の加熱処理(ステップS8)をこの順に行い、これら一連の処理を有機膜パターン加工処理としている。
図3(c)において破線の括弧で囲まれている第一の加熱処理(ステップS9)、温度調整処理(ステップS2)、第二の加熱処理(ステップS4)、第二の温度調整処理(ステップS21)及び第三の加熱処理(ステップS8)は省略することも可能である。
また、第一の加熱処理(ステップS9)、温度調整処理(ステップS2)、第二の加熱処理(ステップS4)、第二の温度調整処理(ステップS21)及び第三の加熱処理(ステップS8)は、共通の単一の処理ユニットの温度範囲を調整することにより、代用して処理することも可能である。
第三の基板処理方法の変形例としては、例えば、以下のものがある。
(変形例1)
(1)有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理(ステップJ1)
(2)有機膜パターンの一部を除去する第二の除去処理(ステップJ2)
(3)有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理を行うガス雰囲気処理(ステップS3)
(4)溶解変形した変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理(ステップJ3)
をこの順に行う。
(変形例2)
(1)有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理(ステップJ1)
(2)有機膜パターンの一部を除去する第二の除去処理(ステップJ2)
(3)前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理を行うガス雰囲気処理(ステップS3)
(4)溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理(ステップS4)
(5)溶解変形した変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理(ステップJ3)
をこの順に行う。
(変形例3)
(1)有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理(ステップJ1)
(2)有機膜パターンの一部を除去する第二の除去処理(ステップJ2)
(3)有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理を行うガス雰囲気処理(ステップS3)
(4)溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理(ステップS4)
(5)溶解変形した変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理(ステップJ3)
(6)変形有機膜パターンを加熱する第三の加熱処理(ステップS8)
をこの順に行う。
(変形例4)
(1)有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理(ステップJ1)
(2)有機膜パターンの一部を除去する第二の除去処理(ステップJ2)
(3)有機膜パターンを加熱する第一の加熱処理(ステップS9)
(4)有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理を行うガス雰囲気処理(ステップS3)
(5)溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理(ステップS4)
(6)溶解変形した変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理(ステップJ3)
(7)変形有機膜パターンを加熱する第三の加熱処理(ステップS8)
をこの順に行う。
更に、溶解変形処理(ステップS3)の直前に、基板の処理温度を安定させる温度調整処理(ステップS2)を追加して行うこともある。
このように、本発明の第三の基板処理方法においては、第一の除去処理(ステップJ1)、第二の除去処理(ステップJ2)、ガス雰囲気処理(ステップS3)及び第三の除去処理(ステップJ3)が必須の処理であり、それ以外の処理は、状況に応じて、省略することが可能である。
第一の除去処理(ステップJ1)は、前述の本発明の第2の実施形態において、本発明の第二の基板処理方法で述べた第一の除去処理(ステップJ1)と同じである。
第二の除去処理(ステップJ2)は、第一の除去処理(ステップJ1)において、有機膜パターンのうち、有機膜パターンの表面(表層部)の変質層の除去、又は、有機膜パターン表面上の堆積層の除去の後に行う処理であり、残存した有機膜パターンの一部を除去する処理を各種方法にて行う処理である。この残存した有機膜パターンは、ほぼ変質していない有機膜パターンである。
図3(a)、(b)、(c)は第二の除去処理の具体的な処理例における各工程を示すフローチャートである。
第二の除去処理の第一の具体例は、図3(a)に示すように、第二の薬液処理(現像機能を有する薬液又は剥離機能を有する薬液を用いる)のみからなる。
第二の除去処理の第二の具体例は、図3(b)に示すように、アッシング処理のみからなる。
第二の除去処理の第三の具体例は、図3(c)に示すように、アッシング処理と第二の薬液処理とからなり、アッシング処理と第二の薬液処理とをこの順に実施する。
アッシング処理は、プラズマ、オゾン及び紫外線のうちの少なくとも何れか一つを用いて基板上の各種膜をエッチングする処理である。
第二の除去処理は、有機膜パターンの表面(表層部)に形成された変質層又は堆積層を除去する目的を兼ねている場合もある。
第二の薬液処理については、前述の本発明の第1の実施形態において説明した第二の薬液処理と同じである。
温度調整処理(ステップS2)は、ガス雰囲気処理(ステップS3)の前に予め基板の温度を安定化させる(事前温度安定化)ために行う。
温度調整処理(ステップS2)により、基板の温度は、例えば、摂氏10度乃至50度に維持される。
温度調整処理(ステップS2)は、ガス雰囲気処理(ステップS3)の処理温度に保たれた温度調整処理ユニット19のステージ上に基板を載置し、基板温度が処理温度に達するまで(例えば、3分乃至5分)行う。
その他のガス雰囲気処理(ステップS3)、第二の加熱処理(ステップS4)、第二の温度調整処理(ステップS21)、第三の除去処理(ステップJ3)及び第三の加熱処理(ステップS8)は、前述の本発明の第1の実施形態において説明したそれぞれの処理と同じである。
なお、このような第3の実施形態の実施のために用いられる基板処理装置は、第3の実施形態における第三の基板処理方法で記述した処理方法の順序、回数に合わせて、各処理ステップに対応させて、図7の処理ユニット17乃至23の中から選択し、配置する。その場合に、処理方法により複数の同一種類のユニットを選択し、配置する場合もある。
第3の実施形態は第1の実施形態と比較して、第一の除去処理(ステップJ1)及び第二の除去処理(ステップJ2)を追加的に行う。このため、第3の実施形態に用いられる基板処理装置は、第1の実施形態に用いられる基板処理装置と比較して、第一の除去処理(ステップJ1)及び第二の除去処理(ステップJ2)を実施するための処理ユニット(例えば、薬液処理ユニット21やアッシング処理ユニット23)を追加的に備えている。その他の処理ユニットは、第1の実施形態の場合に用いられる基板処理装置と同様である。
ここで、第1、第2及び第3の実施形態において、途中で追加して行う露光処理について説明する。
この露光処理は、通常の微細パターンの露光マスクを用いた露光処理(以下、「通常露光処理」と呼ぶ)と、基板の所望範囲(全面の場合もある)に含まれる有機膜パターンに対して行う露光処理(例えば、通常露光処理とは異なる露光処理(以下、「簡易露光処理」と呼ぶ))とがある。
この簡易露光処理は、簡易露光処理ユニット17を用いて行う。簡易露光処理において有機膜パターンを露光する光は、紫外線光(UV光)、蛍光、自然光あるいはその他の光である。
簡易露光処理においては、基板の所望範囲(基板の全面又は一部。例えば、基板面積の1/10以上の範囲)に含まれる有機膜パターンに対する露光を行う。
なお、簡易露光処理における露光は、基板の所望範囲に対する一括した露光であっても良いし、あるいは、基板の所望範囲内において露光スポットを走査させることによりその所望範囲内を隈無く露光させても良い。
なお、第1、第2及び第3の実施形態においては、最初に有機膜パターンを形成する際の初期露光の後、現像処理を行うまでの間は、基板(または有機膜パターン)を無露光(無感光)状態に保っておくことが好ましい。このように基板を無露光状態に保つことにより、現像処理の効果を一定化させたり、簡易露光処理における露光量の均一化を図ったりすることができる。
基板を無露光状態に保つためには、各工程において基板が露光されないように各工程を管理する。あるいは、基板を無露光状態に保てるように基板処理装置を構成する。例えば、基板処理装置の全体を暗室の内部に配置する。
簡易露光処理は、例えば、以下のようにして行われる。
第一は、簡易露光処理以前においては無感光状態を保たれた基板上の有機膜パターンに対して露光する場合である。
第二は、簡易露光処理以前にある程度露光されている場合(紫外線光、UV光、蛍光、自然光により露光され、又は、その光の中で長時間放置されていた場合)や露光量が不明な場合(露光が不均一な場合や無管理状態の場合)に、露光量を基板全面で実質的に均一化するために基板全面を露光したり、あるいは、基板全面への露光を念のために追加する場合である。
アッシング処理としては、プラズマ放電処理(酸素、又は、酸素及びフッ素の雰囲気中で行う)、紫外線光などの波長の短い光エネルギーを用いた処理、及び、その光エネルギーあるいは熱を用いたオゾン処理、といったドライ処理がある。
ここで、アッシング処理により除去すべき有機膜パターン表面の変質層は、有機膜パターンの表層部が、時間放置劣化、熱酸化、熱硬化、デポジション層(堆積層)の付着、酸系エッチング液の使用(ウェットエッチング液処理)、アッシング処理(例えば、O2アッシング)、または、ドライエッチングガスの使用(ドライエッチング処理)を要因として変質し、生成されるものが想定される。
すなわち、これらの要因により、有機膜パターンは物理的及び化学的ダメージを受けて変質するが、その変質の程度や特性は、ウェットエッチング処理における使用薬液の種類、ドライエッチング処理の一種であるプラズマ処理における等方性・異方性の差、有機膜パターン上における堆積物の有無、ドライエッチング処理における使用ガスの種類など、各種の生成要因に応じて大きく異なるため、変質層の除去のし易さにも違いが生じる。
また、アッシング処理により除去すべき堆積層としては、ドライエッチング処理に伴い堆積した堆積層が想定される。
この堆積層の特性も、ドライエッチング処理の一種であるプラズマ処理における等方性・異方性の差、ドライエッチング処理における使用ガスの種類などの生成要因に応じて大きく異なるため、堆積層の除去のし易さにも違いが生じる。
ドライ処理方法であるアッシング処理は2種類に分類される。
第一は、プラズマ処理以外の処理(例えば、紫外線光などの波長の短い光エネルギーや熱を用いたオゾン処理)である。
プラズマ処理以外のアッシング処理は、対象物(例えば、有機膜や下地膜)へのダメージは小さいが、その処理速度は遅い。よって、プラズマ処理以外のアッシング処理は、有機膜パターンや下地膜の表面状態変化(濡れ性向上)に用いられる程度であり、有機膜表面の一部変質層の除去や、ドライ剥離のような高速な処理を必要とされる場合には、ほとんど用いられることがない。
ただし、プラズマ処理以外のアッシング処理であっても、処理速度を上げるために、非常に高温な熱と共にオゾンガス処理を行うことがある。ただし、その場合には、有機膜が熱硬化し、ウエット剥離できない程度に大きく変質し、ダメージを残すという問題があるため、ほとんど一般化していない。
第二は、プラズマ処理である。
プラズマ処理は、放電方法により、更に2つに分類される。
その1つ目は、高圧、低パワー、等方性のプラズマ処理であり、2つ目は、低圧、高パワー、異方性のプラズマ処理である。
このプラズマ処理は、どちらも、上述の「プラズマ処理以外のアッシング処理」よりも処理速度は速い。
また、高圧、低パワー、等方性のプラズマ処理よりも低圧、高パワー、異方性のプラズマ処理の方が処理速度は大きい。
このように、プラズマ処理は、いずれも処理速度が速いため、有機膜パターンや下地膜の表面状態変化(濡れ性向上)は短時間の処理で行うことができるとともに、有機膜表面の一部変質層の除去や、ドライ剥離のような高速な処理にも適用される。
しかしながら、プラズマ処理は、いずれの場合も、対象物へのダメージは上述の「プラズマ処理以外のアッシング処理」の場合よりも大きい。
特に、有機膜表面の変質層の除去のために従来用いられるドライ処理としての、上述のプラズマ処理以外の処理は不充分である。
また、上述のプラズマ処理のうち、低圧、高パワー、異方性のプラズマ処理は、当初の変質層を充分に除去することができるが、有機膜に大きなダメージが残り、有機膜に新たな変質層が大きく形成されることとなるため、変質層の除去のために用いることは無意味である。
従って、変質層の除去のためには、高圧、低パワー、等方性のプラズマ処理が最も一般的に用いられる。
しかしながら、特に、特許文献1に記載の有機膜パターンの加工処理を行う基板処理方法においては、有機膜パターンに薬液(主に、有機溶剤)を浸透させ変形させる処理(溶解変形処理)を均一化するために、その溶解変形処理前に有機膜パターン上の変質層を除去する場合において、たとえ、高圧、低パワー、等方性のプラズマ処理を用いたとしても、当初の有機膜の変質層の完全な除去と、そのプラズマ処理による新たなダメージに起因して有機膜に微小な変質層が形成され残存してしまうことと、を完全に防止することは困難である。
そして、このようにプラズマ処理により新たに形成され残存する有機膜の微小な変質層でさえも、溶解変形処理の均一性を阻害しているという問題点を本発明者は見出した。
すなわち、特許文献1の技術では、プラズマ処理によるダメージと微小な変質層が有機膜パターンに残る結果として、溶解変形処理の均一性が不十分となるため、溶解変形処理後に行われる下地膜加工において不良が発生してしまう可能性があった。
本発明に係る基板処理方法は、上記のような問題点を解決するものであり、有機膜パターンまたは基板に与えるダメージを抑制することを可能にしている。
溶解変形リフロー処理を利用して液晶表示装置のTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)基板製造における工程数を削減する従来の方法について以下、説明する。図18(A)−(G)はそのような方法の各工程におけるTFT素子の平面図と断面図である。
まず、図18(A)に示すように、ガラス基板(図示せず)上にゲート配線1001を形成する。
次いで、ゲート配線1001を被覆するようにして、層間絶縁膜(例えば、シリコン酸化膜(SiO2)またはシリコン窒化膜(SINx)の単層または2層膜)1002を形成する。
次いで、層間絶縁膜1002上に、アモルファスシリコン(a−Si)層及びオーミックコンタクト(n+a−Si)層からなる半導体膜1003、ドレイン配線用メタル膜1004を積層する。ここで、オーミックコンタクト層はリン不純物がドープされたn型アモルファスシリコン(n+a−Si)層で構成されている。
次いで、ドレイン配線用メタル膜1004上に有機膜(例えば、レジスト膜)を塗布する。
次いで、露光マスク(ハーフトーンマスク)を用いた露光処理と現像処理により、有機膜(以下「レジスト」と表記)パターンを形成する。ここでは、2段階の膜厚を有するレジストパターン1005が形成されている。
次いで、図18(B)に示すように、レジストパターン1005をマスクとして下地膜、すなわち、ドレイン配線用メタル膜1004をエッチングする。このエッチングにより、ドレイン配線用メタル膜1004はソース・ドレイン用電極とソース・ドレイン用配線となる。
次いで、図18(C)に示すように、第二の除去処理のみにより、または、第一の除去処理と第二の除去処理との組み合わせにより、レジストパターン1005の少なくとも一部を除去する。
ここでは、2段階の膜厚を有するレジストパターン1005の薄い方の部分を除去している。
ここでの第一の除去処理、第二の除去処理は、上述の第3の実施形態すなわち本発明の第三の基板処理方法において示した第一の除去処理、第二の除去処理と同様である。但し、ここでの第二の除去処理は主に現像機能液を用いた現像処理から構成される。
次いで、レジストパターン1005に対して溶解変形処理(溶解変形リフロー)を実施する。
この溶解変形処理は前述の溶解変形処理と同様であるが、ここでは、具体的には、上述の第1の実施形態すなわち本発明の第一の基板処理方法において示したガス雰囲気処理(ステップS3)と同様である。
この溶解変形処理により、図18(D)に示すように、ソース電極用レジストマスク及びドレイン電極用レジストマスクは横方向にリフローし、ソース用レジストマスク及びドレイン電極用レジストマスクは相互に連結して連結レジストマスク1006となる。
次いで、図18(E)に示すように、連結レジストマスク1006とソース・ドレイン用電極とソース・ドレイン用配線とをマスクとして、アモルファスシリコン(a−Si)層及びオーミックコンタクト(n+a−Si)層からなる半導体膜1003をエッチング除去して、半導体アイランド1007を形成する。
次いで、図18(F)に示すように、連結レジストマスク1006を半導体アイランド1007から剥離して除去する。
次いで、図18(G)に示すように、剥き出しになったソース・ドレイン用電極とソース・ドレイン用配線をマスクとして、CH(チャネル)エッチングを行う。このCH(チャネル)エッチングにより、ソース・ドレイン間のアモルファスシリコン(a−Si)層及びオーミックコンタクト(n+a−Si)層からなる半導体膜1003のうち少なくとも上層のオーミックコンタクト(n+a−Si)層が除去され、少なくとも一部のアモルファスシリコン(a−Si)層が残存する。
これ以後の工程は省略するが、この後、パッシベーション膜(絶縁膜:通常はプラズマ窒化シリコン膜)を形成し、ソース電極及びドレイン電極上に各々コンタクトホールを形成し、これらコンタクトホールの底部でソース電極に接続する画素電極、ドレイン電極に接続する端子部電極を形成する。
このようにして、TFT基板を形成し、続いて、TFT基板の半導体アイランド1007側にTFT基板と対向する対向基板を配置する。さらに、TFT基板と対向基板との間に液晶組成物を充填し、液晶表示装置を完成させる。
〔第4の実施形態〕
本発明の第4の実施形態においては、溶解変形リフロー処理を利用して液晶表示装置のTFT基板製造における工程数を削減する従来の方法に対して、溶解変形リフロー処理と溶解変形後の有機膜パターンの一部を除去する処理とを利用して液晶表示装置のTFT基板製造における工程数を削減する本発明の第一の工程数削減方法を説明する。
図19(A)−(G)は本発明の第一の工程数削減方法の各工程におけるTFT素子の平面図と断面図である。なお、本発明の第一の工程数削減方法においては、ハーフトーンマスク露光を用いる。
まず、図19(A)に示すように、ガラス基板(図示せず)上にゲート配線2001を形成する。
次いで、ゲート配線2001を被覆するようにして、層間絶縁膜(例えば、シリコン酸化膜(SiO2)またはシリコン窒化膜(SINx)の単層または2層膜)2002を形成する。
次いで、層間絶縁膜2002上に、アモルファスシリコン(a−Si)層及びオーミックコンタクト(n+a−Si)層からなる半導体膜2003、ドレイン配線用メタル膜2004を積層する。ここで、オーミックコンタクト層はリン不純物がドープされたn型アモルファスシリコン(n+a−Si)層で構成されている。
次いで、ドレイン配線用メタル膜1004上に有機膜(例えば、レジスト膜)を塗布する。
次いで、露光マスク(ハーフトーンマスク)を用いた露光処理と現像処理により、有機膜(以下「レジスト」と表記)パターンを形成する。ここでは、2段階の膜厚を有するレジストパターン1005が形成されている。
次いで、ドレイン配線用メタル膜1004上に有機膜(例えば、レジスト膜)を塗布する。
次いで、露光マスク(ハーフトーンマスク)を用いた露光処理と現像処理により、有機膜(以下「レジスト」と表記)パターンを形成する。ここでは、2段階の膜厚を有するレジストパターン2005が形成されている。
次いで、図19(B)に示すように、レジストパターン2005をマスクとして下地膜、すなわち、ドレイン配線用メタル膜2004をエッチングする。このエッチングにより、ドレイン配線用メタル膜2004はソース・ドレイン用電極とソース・ドレイン用配線となる。
次いで、図19(C)に示すように、レジストパターン2005に対して、溶解変形処理(溶解変形リフロー)を行う。
この溶解変形処理は前述の溶解変形処理と同様であるが、ここでは、具体的には、上述の第1の実施形態すなわち本発明の第一の基板処理方法において示したガス雰囲気処理(ステップS3)と同様である。
この溶解変形処理により、図19(C)に示すように、ソース電極用レジストマスク及びドレイン電極用レジストマスクは横方向にリフローし、ソース用レジストマスク及びドレイン電極用レジストマスクは相互に連結して連結レジストマスク2006となる。
但し、必要に応じて、この溶解変形処理前に、第一の除去処理を行う場合もある。
このとき行われる第一の除去処理は、上述の第2の実施形態すなわち本発明の第二の基板処理方法において示した第一の除去処理と同様である。但し、ここでの第一の除去処理は、少なくともレジストパターン2005上、又は、レジストパターン2005の周囲の変質層又は堆積層を除去することが目的である。
次いで、図19(D)に示すように、第二の除去処理のみにより、または、第一の除去処理と第二の除去処理との組み合わせにより、連結レジストマスク2006の少なくとも一部を除去する。
ここでの第一の除去処理、第二の除去処理は、上述の第3の実施形態すなわち本発明の第三の基板処理方法において示した第一の除去処理、第二の除去処理と同様である。但し、ここでの第二の除去処理は主に現像機能液を用いた現像処理から構成される。
第一の除去処理及び第二の除去処理によって、溶解変形リフローにより面積が拡大した連結レジストマスク2006の一部分、すなわち、不必要な薬液溶解リフロー部分を除去することができ、最終的な有機膜パターンを目的の形状に精度良く形成することが可能となる。
次いで、図19(E)に示すように、連結レジストマスク2006とソース・ドレイン用電極とソース・ドレイン用配線とをマスクとして、アモルファスシリコン(a−Si)層及びオーミックコンタクト(n+a−Si)層からなる半導体膜2003をエッチング除去して、半導体アイランド2007を形成する。
次いで、図19(F)に示すように、連結レジストマスク2006を半導体アイランド2007から剥離して除去する。
次いで、図19(G)に示すように、剥き出しになったソース・ドレイン用電極とソース・ドレイン用配線をマスクとして、CH(チャネル)エッチングを行う。このCH(チャネル)エッチングにより、ソース・ドレイン間のアモルファスシリコン(a−Si)層及びオーミックコンタクト(n+a−Si)層からなる半導体膜2003のうち少なくとも上層のオーミックコンタクト(n+a−Si)層が除去され、少なくとも一部のアモルファスシリコン(a−Si)層が残存する。
これ以後の工程は省略するが、この後、パッシベーション膜(絶縁膜:通常はプラズマ窒化シリコン膜)を形成し、ソース電極及びドレイン電極上に各々コンタクトホールを形成し、これらコンタクトホールの底部でソース電極に接続する画素電極、ドレイン電極に接続する端子部電極を形成する。
このようにして、TFT基板を形成し、続いて、TFT基板の半導体アイランド2007側にTFT基板と対向する対向基板を配置する。さらに、TFT基板と対向基板との間に液晶組成物を充填し、液晶表示装置を完成させる。
なお、CH(チャネル)エッチングは、レジストパターン2005をマスクとするドレイン配線用メタル膜2004のエッチング(図19(B))の後に行うことも可能である。この場合には、連結レジストマスク2006を半導体アイランド2007から除去した後(図19(F))に、それまでに汚染され、あるいは、変質したチャネル部の少なくとも一部のアモルファスシリコン(a−Si)層をわずかにエッチング除去するか、あるいは、表面処理を行うことが好ましい。但し、この場合にも、アモルファスシリコン(a−Si)層の大半は残存させる必要がある。
〔第5の実施形態〕
本発明の第5の実施形態においては、溶解変形リフロー処理を利用して液晶表示装置のTFT基板製造における工程数を削減する従来の方法に対して、溶解変形リフロー処理と溶解変形後の有機膜パターンの一部を除去する処理とを利用して液晶表示装置のTFT基板製造における工程数を削減する本発明の第二の工程数削減方法を説明する。
図20(A)−(G)は本発明の第二の工程数削減方法の各工程におけるTFT素子の平面図と断面図である。なお、本発明の第二の工程数削減方法においては、上述の第一の工程数削減方法とは異なり、ハーフトーンマスク露光は用いず、通常の標準マスクを用いる。
まず、図20(A)に示すように、ガラス基板(図示せず)上にゲート配線3001を形成する。
次いで、ゲート配線3001を被覆するようにして、層間絶縁膜(例えば、シリコン酸化膜(SiO2)またはシリコン窒化膜(SINx)の単層または2層膜)3002を形成する。
次いで、層間絶縁膜3002上に、アモルファスシリコン(a−Si)層及びオーミックコンタクト(n+a−Si)層からなる半導体膜3003、ドレイン配線用メタル膜3004を積層する。ここで、オーミックコンタクト層はリン不純物がドープされたn型アモルファスシリコン(n+a−Si)層で構成されている。
次いで、ドレイン配線用メタル膜3004上に有機膜(例えば、レジスト膜)を塗布する。
次いで、露光マスク(標準マスク)を用いた露光処理と現像処理により、有機膜(以下「レジスト」と表記)パターン3005を形成する。
次いで、図20(B)に示すように、レジストパターン3005をマスクとして下地膜、すなわち、ドレイン配線用メタル膜3004をエッチングする。このエッチングにより、ドレイン配線用メタル膜3004はソース・ドレイン用電極とソース・ドレイン用配線となる。
次いで、図20(C)に示すように、レジストパターン3005に対して、溶解変形処理(溶解変形リフロー)を行う。
この溶解変形処理は前述の溶解変形処理と同様であるが、ここでは、具体的には、上述の第1の実施形態すなわち本発明の第一の基板処理方法において示したガス雰囲気処理(ステップS3)と同様である。
この溶解変形処理により、図20(C)に示すように、ソース電極用レジストマスク及びドレイン電極用レジストマスクは横方向にリフローし、ソース用レジストマスク及びドレイン電極用レジストマスクは相互に連結して連結レジストマスク3006となる。
但し、必要に応じて、この溶解変形処理前に、第一の除去処理を行う場合もある。
このとき行われる第一の除去処理は、上述の第2の実施形態すなわち本発明の第二の基板処理方法において示した第一の除去処理と同様である。但し、ここでの第一の除去処理は、少なくともレジストパターン3005上、又は、レジストパターン3005の周囲の変質層又は堆積層を除去することが目的である。
次いで、図20(D)に示すように、第二の除去処理のみにより、または、第一の除去処理と第二の除去処理との組み合わせにより、連結レジストマスク3006の少なくとも一部を除去する。
ここでの第一の除去処理、第二の除去処理は、上述の第3の実施形態すなわち本発明の第三の基板処理方法において示した第一の除去処理、第二の除去処理と同様である。但し、ここでの第二の除去処理は主に現像機能液を用いた現像処理から構成される。
第一の除去処理及び第二の除去処理によって、溶解変形リフローにより面積が拡大した連結レジストマスク3006の一部分、すなわち、不必要な薬液溶解リフロー部分を除去することができ、最終的な有機膜パターンを目的の形状に精度良く形成することが可能となる。
次いで、図20(E)に示すように、連結レジストマスク3006とソース・ドレイン用電極とソース・ドレイン用配線とをマスクとして、アモルファスシリコン(a−Si)層及びオーミックコンタクト(n+a−Si)層からなる半導体膜3003をエッチング除去して、半導体アイランド3007を形成する。
次いで、図20(F)に示すように、連結レジストマスク3006を半導体アイランド3007から剥離して除去する。
次いで、図20(G)に示すように、剥き出しになったソース・ドレイン用電極とソース・ドレイン用配線をマスクとして、CH(チャネル)エッチングを行う。このCH(チャネル)エッチングにより、ソース・ドレイン間のアモルファスシリコン(a−Si)層及びオーミックコンタクト(na−Si)層からなる半導体膜3003のうち少なくとも上層のオーミックコンタクト(na−Si)層が除去され、少なくとも一部のアモルファスシリコン(a−Si)層が残存する。
これ以後の工程は省略するが、この後、パッシベーション膜(絶縁膜:通常はプラズマ窒化シリコン膜)を形成し、ソース電極及びドレイン電極上に各々コンタクトホールを形成し、これらコンタクトホールの底部でソース電極に接続する画素電極、ドレイン電極に接続する端子部電極を形成する。
このようにして、TFT基板を形成し、続いて、TFT基板の半導体アイランド3007側にTFT基板と対向する対向基板を配置する。さらに、TFT基板と対向基板との間に液晶組成物を充填し、液晶表示装置を完成させる。
なお、CH(チャネル)エッチングは、レジストパターン3005をマスクとするドレイン配線用メタル膜3004のエッチング(図20(B))の後に行うことも可能である。この場合には、連結レジストマスク3006を半導体アイランド3007から除去した後(図20(F))に、それまでに汚染され、あるいは、変質したチャネル部の少なくとも一部のアモルファスシリコン(a−Si)層をわずかにエッチング除去するか、あるいは、表面処理を行うことが好ましい。但し、この場合にも、アモルファスシリコン(a−Si)層の大半は残存させる必要がある。
なお、第4及び第5の実施形態においては、薄膜トランジスタのゲート電極、ソース電極,ドレイン電極及びドレイン配線用メタル膜はアルミニウムまたはアルミニウム合金の1層構造、クロムまたはクロム合金の1層構造、アルミニウムまたはアルミニウム合金とクロムまたはクロム合金との2層構造、アルミニウムまたはアルミニウム合金とチタンまたはチタン合金との2層構造、アルミニウムまたはアルミニウム合金と窒化チタンまたは窒化チタンの合金との2層構造、アルミニウムまたはアルミニウム合金とモリブデンまたはモリブデン合金との2層構造、クロムまたはクロム合金とモリブデンまたはモリブデン合金との2層構造、クロムまたはクロム合金とアルミニウムまたはアルミニウム合金とクロムまたはクロム合金との3層構造、モリブデンまたはモリブデン合金とアルミニウムまたはアルミニウム合金とモリブデンまたはモリブデン合金との3層構造、アルミニウムまたはアルミニウム合金とモリブデンまたはモリブデン合金とクロムまたはクロム合金との3層構造、アルミニウムまたはアルミニウム合金とモリブデンまたはモリブデン合金とチタンまたはチタン合金との3層構造、アルミニウムまたはアルミニウム合金と窒化チタンまたは窒化チタン合金とチタンまたはチタン合金との三層構造のいずれかから構成されていればよい。
なお、上述の第3乃至第5の実施形態においては、ガラス基板を用いたが、これに限るものではなく、他の材料からなる絶縁性基板を用いることも可能である。
なお、上記の実施形態においては、スタガ型のTFTパターンまでの形成方法を説明したが、本発明によるパターン形成方法はこれに限定されるものではなく、前述したTFTパターンの形成方法のうち、画素電極の下部にカラーフィルタ層、または、平坦化膜とカラーフィルタ層を形成したカラーフィルタ付きTFTパターンの形成にも適用することができる。
さらに、上記の実施形態においては、縦電界駆動型液晶表示装置を例にして本発明を説明したが、これに限るものではなく、本発明は横電界駆動型液晶表示装置(IPS(In−Plane Switching)LCD)にも適用することができる。
なお、上述の第4及び第5の実施形態において説明したパターン形成方法をTFT基板の製造方法として用いることが可能である。TFT基板の例としては、液晶表示装置用TFT基板がある。
また、TFT基板作製後に、絶縁膜、カラー(RGB:レッド、グリーン、ブルー)フィルタ層とブラックマトリクス層、透明電極を形成したカラーフィルタまたは単色フィルタを形成し、次いで、ITO等の画素電極、配向膜その他の構成要素を形成し、TFT基板と対向基板との間に液晶を挟み込み封止し、さらに、両基板に偏光フィルタを貼ることにより、液晶表示装置を製造することができる。
なお、レジストマスクの膜厚を部分的に制御する方法としては、例えば、次のような方法がある。
(1)露光工程において使用するレチクルのマスクパターンには、遮光部と、少なくとも2段階以上の透過光量に制御した半遮光部とが形成されており、遮光部と半遮光部とをレジスト膜に転写し、レジストマスクを形成する方法
(2)露光工程において2種以上のレチクルマスクを使用し、露光量を少なくとも2段階以上に変化させることにより、レジストマスクを形成する方法
ここでは、主に、ハーフトーンマスクを用いて、レジストマスク膜厚を部分的に制御し、2段階の膜厚を有するレジストパターンを形成したが、このレジストパターンは遮光部と半透光部とを有するレチクルとなっている。
以下、このレジストパターンの形成方法の具体例を説明する。
(例1)
レチクル基板上に、例えば、クロム金属で遮光部と半透光部とを形成する。
この半透光部は、露光解像限界以下のクロム金属のパターンで構成されている。例えば、パタ−ン幅寸法が露光波長以下の矩形のパターンが所定のピッチで配列されている。あるいは、このような矩形のパターンが格子状に形成されている。
露光解像限界以下のクロム金属パターンが形成されている領域においては、露光照射光の透過量は20乃至80%になるように設定される。このようにして、半透光部が形成される。
(例2)
レチクル基板上に、例えば、クロム金属で遮光部を所定のパターンに形成する。半透光部となる領域のクロム金属がエッチングされ、薄膜部が形成されている。
クロム金属の薄膜部が形成されている領域においては、露光照射光の半分程度が透過するように設定される。このようにして、半透光部が形成されることになる。
(例3)
レチクル基板上に、例えば、クロム金属で遮光部を所定のパターンに形成する。半透光部はハーフトーン部として形成される。
ここで、ハーフトーン部は、例えば、タングステンシリサイド、モリブデンシリサイドなどで形成される。このようにして、半透光部が形成される。
次に、上述の実施形態における第一、第二又は第三の除去処理において、有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層の除去を目的とする場合の処理方法の選択に関する指針を説明する。
図12は、第一、第二又は第三の除去処理により除去すべき変質層の成因に応じた変質の程度を示す図である。なお、図12においては、変質の程度をウェット剥離の難易を基準としてレベル分けしている。
図12に示すように、有機膜表面の変質層の変質の程度は、有機膜のウエットエッチング処理、ドライエッチング処理、ドライエッチング処理のうちのプラズマ処理における等方性、異方性の差、有機膜上の堆積物の有無、ドライエッチング処理における使用ガスの種類などに応じて大きく異なる。すなわち、これらの各種パラメータに応じて、有機膜の表面の変質層の除去のし易さに違いがある。
薬液処理において用いる薬液としては、酸、アルカリ水溶液及び有機溶剤のうちの何れか1つ又はそれらの混合液を用いる。
具体的には、アルカリ水溶液、又はアミン類の有機溶剤を混合した水溶液であって、少なくとも1種類のアミン類を0.01重量%以上10重量%以下の範囲で含有する薬液を用いることが好ましい。
アミン類の典型例は、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノイソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、ヒドロキシルアミン、ジエチルエヒドロキシルアミン、無水ジエチルエヒドロキシルアミン、ピリジン、ピコリンなどである。
但し、変質層の変質の程度が比較的軽い場合、すなわち、時間放置劣化(放置酸化)、酸系エッチング液、等方性Oアッシングなどの要因により形成された変質層の場合には、アミン類の濃度は、例えば、0.05重量%以上5重量%以下で良い。
図17(a)は、使用する薬液中のアミン類の含有濃度と、有機膜の変質の有無に応じた除去レートと、の関係を示すグラフである。
図17(a)に示すように、変質層を選択的に除去し、変質していない有機膜を残存させるためには、アミン類の有機溶剤を0.05重量%以上2.0重量%以下の範囲で含有するような水溶液を用いて薬液処理を行うことが好ましい。
なお、アミン類の中でも、特に、ヒドロキシルアミン、ジエチルエヒドロキシルアミン、無水ジエチルエヒドロキシルアミン、ピリジン、ピコリンなどが最適である。
また、上述の水溶液に防食剤を添加させることも好ましい。添加する防食剤の典型例としては、D−グルコース(C12)、キレート剤、酸化防止剤などがある。
図17(b)は、使用する薬液中の成分として剥離機能液成分と現像機能液成分とを共に含む水溶液において、剥離機能液成分と現像機能液成分との合計混合含有率(%)と、有機膜の変質の有無に応じた除去レートと、の関係を示すグラフである。
図17(b)に示すグラフにおいては、剥離機能液成分としてアミン系材料の1つであるヒドロキシルアミンを用い、現像機能液成分として現像液である水酸化テトラアルキルアンモニウムを用いて、両者を混合した場合(各混合比率は各ポイントで異なり、30乃至70%の範囲で可変するが、有機膜全体の剥離性は抑制する必要があることから、混合比率は最適化されている)を示している。
剥離機能液成分及び現像機能液成分の各々の成分は、同様の機能を持てば、同様の効果を発揮することが可能であることから、剥離機能液成分としては、溶剤系成分、アミン系成分+水成分、求核剤成分、還元剤成分、フッ化アンモニウム成分が考えられ、また、現像機能液成分としては、有機アルカリ成分、無機アルカリ成分が考えられる。
すなわち、本発明において用いる薬液としては、以下のものが考えられる。
(1)剥離機能液成分と現像機能液成分とを含む水溶液であること。
(2)アミン系の材料と現像機能液成分とを含む水溶液であること。
(3)剥離機能液成分の含有量が0.2乃至30%であること。
(4)現像機能液成分の含有量が0.2乃至30%であること。
(5)剥離機能液成分の含有量が0.2乃至30%であり、剥離機能液成分と現像機能液成分の含有量が0.2乃至30%であること。
(6)アミン系材料の含有量が0.2乃至30%であること。
(7)現像機能液成分の含有量が0.2乃至30%であること。
(8)アミン系材料の含有量が0.2乃至30%であり、現像機能液成分の含有量が0.2乃至30%であること。
(9)剥離機能液成分及び現像機能液成分をともに含み、剥離機能液成分及び現像機能液成分の各々が、以下に示す成分のうち各々少なくとも一つを含む薬液であること。
(A)剥離機能液成分
・溶剤系成分
・アミン系成分+水成分
・求核剤成分
・還元剤成分
・フッ化アンモニウム成分
(B)現像機能液成分
・有機アルカリ成分
・無機アルカリ成分
図17(b)に示す例においても、アミン類の典型例は、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノイソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、ヒドロキシルアミン、ジエチルエヒドロキシルアミン、無水ジエチルエヒドロキシルアミン、ピリジン、ピコリンなどである。
更に、薬液処理においては、上記のように薬液の種類を適宜に選択するほか、その処理時間の長さを適宜の値に設定することにより、変質層又は堆積層のみを選択的に除去し、変質していない有機膜パターンを露出及び残存させたり、あるいは、堆積層に覆われていた有機膜パターンを露出及び残存させたりすることができる。
このような薬液処理を行うことにより、その後の溶解変形処理(例えば、ガス雰囲気処理)において、溶解変形処理に用いられる有機溶剤が有機膜パターン内に浸透しやすくなるという効果が得られる。
実際には、有機膜パターンの表面の変質層を薬液で処理することにより、変質層に亀裂が入るか、変質層の一部又は全部が除去される。これにより、溶解変形処理(例えば、ガス雰囲気処理)において、有機パターン内への有機溶剤の浸透が変質層によって妨げられてしまうことを回避することが可能となる。
ここで重要な点は、有機膜パターンにおいて変質していない部分は除去あるいは剥離せずに残存させることと、変質層のみを選択的に除去するかあるいは変質層に亀裂を入れることにより有機膜パターンにおいて変質していない部分への有機溶剤の浸透を容易にすることであり、そのような作用を変質層に対して及ぼすことが可能な薬液を使用する必要がある。
また、例えば、図2(b)、図2(c)、図3(b)、図3(c)、図4(b)、図4(d)に示すように、アッシング処理は、有機膜の表面の変質層又は堆積層が強固な場合、変質層又は堆積層が厚い場合、フッ素と化合した変質層などのように、除去し難い変質層である場合には、薬液処理の前に行うことが好ましい。このようにアッシング処理と薬液処理とを組み合わせて行うことにより、薬液処理のみでは変質層の除去が困難であるか又は除去に時間がかかるなどの問題点を解消することができる。
図13は変質層に対してOアッシング(等方性プラズマ)処理のみを施した場合の変質層の変化を示し、図14は変質層に対して薬液処理(ヒドロキシルアミンを2%含有する水溶液を用いた薬液処理)のみを施した場合の変質層の変化を示し、図15は変質層に対してOアッシング(等方性プラズマ)処理と薬液処理(ヒドロキシルアミンを2%含有する水溶液を用いた薬液処理)とを順に施した場合の変質層の変化を示している。
なお、図13乃至図15においても、図12と同様に、変質の程度をウェット剥離の難易を基準としてレベル分けしている。
図13乃至図15に示すように、何れの場合にも変質層の除去は可能であるが、図13に示すOアッシング(等方性プラズマ)処理のみの場合と、図14に示す薬液処理(ヒドロキシルアミンを2%含有する水溶液を用いた薬液処理)のみの場合とでは、処理前の変質層の厚さや性質に応じて変質層の除去程度が異なる。
すなわち、Oアッシング(等方性プラズマ)処理は、図13に示すように、比較的、堆積物の有る変質層の除去に効果があるが、ダメージを残存させてしまう特徴があるため、堆積物の無い変質層に対してOアッシング(等方性プラズマ)処理を行った場合には、薬液処理のみの場合(図14)よりも変質層の残存の程度が大きい。
これに対して、薬液処理(ヒドロキシルアミンを2%含有する水溶液を用いた薬液処理)は、図14に示すように、堆積物の有る変質層の除去に対しては効果が小さいが、ダメージを残存させない特徴があるため、堆積物の無い変質層に対して行った場合には、Oアッシング(等方性プラズマ)処理のみの場合(図13)よりも変質層の残存の程度が大きい。
そこで、Oアッシング(等方性プラズマ)処理と薬液処理(ヒドロキシルアミンを2%含有する水溶液を用いた薬液処理)とを順に施す方法(図15)は、図13の場合と図14の場合との双方の長所を取り入れた方法であることが分かる。
すなわち、図15の場合には、堆積物有りの場合にも、あるいは、堆積物無しの場合にも、共に変質層の除去の効果を発揮するとともに、ダメージの残存を抑制した理想的な態様で変質層を除去できることが分かる。
更に、溶解変形処理(例えば、ガス雰囲気処理)の均一性をより高めるには、有機パターンの下地膜の領域を表面処理し、濡れ性を高めることも好ましい。
下地膜の濡れ性を高める表面処理は、上記の各実施形態において説明したアッシング処理、すなわち、例えば、酸素ガスプラズマ(Oプラズマ)あるいはUVオゾン処理により行うことができる。
酸素プラズマ処理は、例えば、以下の条件のプラズマの下に行われる。
流量:300sccm
処理圧力:100Pa
RFパワー:1000W
時間:120秒
他方、UVオゾン処理は、例えば、摂氏100度乃至200度の基板温度範囲において、オゾンガス雰囲気中でUV光を照射することにより行われる。
下地膜の濡れ性を高めるための表面処理としては各種プラズマ処理がある。プラズマ処理としては、フッ素系ガスプラズマ(SFガスプラズマ、CFガスプラズマ、CHFガスプラズマ等)処理又はフッ素系ガスと酸素ガスとの混合プラズマ(SF/Oプラズマ、CF/Oプラズマ、CHF/Oプラズマ等を含む)処理が挙げられる。
これらの処理は有機パターンで覆われていない下地膜表面の濡れ性を改善する。従って、これらの処理を行うことによって、溶解変形処理(例えば、ガス雰囲気処理)により変形する有機パターンが下地膜表面上をリフローすることが容易になる。
上記のように、各種プラズマ処理、酸素プラズマ処理あるいはUVオゾン処理等の前処理は、薬液処理と比べて、有機膜パターンにダメージの残存を招き易い。そこで、各種プラズマ処理、酸素プラズマ処理あるいはUVオゾン処理等の前処理の後に更に薬液処理による有機膜パターンの表面の変質層の除去を行うことにより、下地膜の濡れ性を高めることができると共に、有機膜パターンにダメージを残存させず、有機膜パターンの表面の変質層を除去できるので、均一な溶解変形処理を行うことができる。
図16は溶解変形処理(例えば、ガス雰囲気処理)の前処理としての除去処理の効果を、本発明に係る基板処理方法における除去処理を行った場合と、従来の基板処理方法における除去処理を行った場合とに分けて、それぞれ示す模式図である。
図16(A)は、基板上31に有機膜パターン32が形成された状態を示す。
図16(B)は、有機膜パターン32をマスクとして、エッチングにより下地膜(例えば、基板31の上層部31a)をパターン加工した状態を示す。
図16(C)は図16(B)における有機膜パターン32の拡大図である。
図16(C)に示すように、有機膜パターン32の表層部には、例えば、先のエッチングに起因して、変質層32aが形成されている。従って、有機膜パターン32において、変質していない正常部32bは、変質層32aに覆われた状態となっている。
図16(D)は、本発明に係る基板処理方法における除去処理(例えば、薬液処理のみ)を行った状態を示す。
図16(D)に示すように、除去処理を行うことにより、有機膜パターン32の表層部の変質層32aは除去される。また、有機膜パターンにおけるダメージの残存は無い。
16(E)は、図16(D)の除去処理に続いて溶解変形処理を行った状態を示す。
図16(E)に示すように、溶解変形処理を行うことにより、有機膜パターン32を均一に変形させることができ、良好な溶解変形処理を行うことができる。
これに対して、図16(F)は、従来技術の場合の除去処理(アッシング処理のみ)を行った状態を示す。
図16(F)に示すように、従来技術の除去処理を行った場合には、元々存在していた有機膜パターン32の表層部の変質層32aは除去されるが、有機膜パターンにおけるダメージの残存が生じる。
図16(G)は、図16(F)に示した従来の除去処理に続いて溶解変形処理を行った状態を示す。
図16(G)に示すように、先の除去処理によるダメージの残存程度に応じて、溶解変形処理による有機膜パターン32の変形が均一になることもある。しかしながら、ダメージの残存が大きい場合には、有機膜パターン32の変形が不均一になったり、あるいは、有機膜パターン32が溶解しなかったりするので、良好な溶解変形処理を行うことが困難である。
本発明に係る基板処理装置は、基板の搬送を行う基板搬送機構と、上記に説明した図1、2及び3の各処理に対応する以下の処理ユニットの中から選択された、本発明に係る基板処理方法の実施に最適な処理ユニットと、これらの処理ユニットを、本発明に係る基板処理方法に合わせた処理順序で作動させるような制御機構と、から構成されている。
(1)温度調整処理を行うユニットとしての温度調整処理ユニット19
(2)ガス雰囲気処理を行うユニットとしてのガス雰囲気処理ユニット22
(3)加熱処理を行うユニットとしての加熱処理ユニット18
(4)第一、第二又は第三の薬液処理を行うユニットとしての薬液処理ユニット21
(5)第一、第二又は第三の薬液処理が現像処理である場合に用いる処理ユニットとしての現像処理ユニット20
(6)アッシング処理を行うユニットとしてのアッシング処理ユニット23
(7)露光処理を行うユニットとしての露光処理ユニット17
(8)基板裏面の露光処理を行うユニットとしての基板裏面露光処理ユニット24
但し、温度調整処理ユニット19と加熱処理ユニット18とは、温度調整処理と加熱処理の各々の温度設定範囲がある一のユニットの持つ温度設定範囲内であれば、その一のユニットの温度設定を変えることにより、温度調整処理と加熱処理とをその一のユニットで交互に実施することも可能である。
更に、一つの基板処理方法において、同一機能の処理が複数回ある場合には、同一ユニットを兼用して用いることも可能である。逆に、処理能力を向上させるために、一つの処理方法における一つの処理を複数の同一機能の処理ユニットを用いて、並列的に処理することも可能である。これらの場合には、全体の処理順序を制御する制御機構にそれらの処理方法を記憶させ、全体の処理を制御させる。
上述の第4及び第5の実施形態に示したパターン形成方法は、例えば、フラットディスプレイパネルの液晶表示装置(LCD)、エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置、フィールドエミッションディスプレイ(FED)、蛍光表示装置、プラズマディスプレイパネル(PDP)のアクティブ素子、または、集積回路を備えた基板の製造にも適用できるものである。
上述の実施形態においては、本発明に係る基板処理方法及びそれに用いる薬液の対象として、基板について説明したが、本発明の対象は基板に限定されるものではなく、本発明は、全ての液晶表示装置(LCD)表示装置(すなわち、縦電界型液晶表示装置、横電界型液晶表示装置、反射型液晶表示装置、透過型液晶表示装置、半透過型液晶表示装置)、EL表示装置その他の表示装置、あるいは、その他の半導体装置の製造方法にも適用することが可能である。
また、上述の実施形態においては、半導体または液晶の基板処理装置及び基板処理方法として本発明を説明したが、本発明は以下に示す装置または方法としても構成することが可能である。
(1)上述の基板処理方法または基板処理装置により処理された基板を有する装置の処理装置及びその製造方法。
(2)表示装置の処理装置及びその製造方法。
(3)半導体装置の処理装置及びその製造方法。
(4)液晶表示装置の処理装置及びその製造方法。
(5)エレクトロ・ルミネセンス(EL)表示装置の処理装置及びその製造方法。
(6)フィールドエミッション表示装置の処理装置及びその製造方法。
(7)プラズマ表示装置の処理装置及びその製造方法。
図1(a)、(b)、(c)はそれぞれ本発明に係る第一、第二及び第三の基板処理方法における各工程を示すフローチャートである。 図2(a)、(b)、(c)はそれぞれ第一の除去処理の具体的な処理例を示すフローチャートである。 図3(a)、(b)、(c)はそれぞれ第二の除去処理の具体的な処理例を示すフローチャートである。 図4(a)、(b)、(c)、(d)はそれぞれ第三の除去処理の具体的な処理例を示すフローチャートである。 基板処理装置の第一の例の平面図である。 基板処理装置の第二の例の平面図である。 基板処理装置に備えられる処理ユニットの例を示す図である。 薬液処理ユニット(あるいは、現像処理ユニット)の一例を示す断面図である。 ガス雰囲気処理ユニットの第一の例の断面図である。 ガス雰囲気処理ユニットの第二の例の断面図である。 従来の基板処理方法のフローチャートである。 第一、第二又は第三の除去処理により除去すべき変質層の成因に応じた変質の程度を示す図である。 変質層に対してOアッシング(等方性プラズマ)処理のみを施した場合の変質層の変化を示し図である。 変質層に対して薬液処理のみを施した場合の変質層の変化を示す図である。 変質層に対してOアッシング(等方性プラズマ)処理と薬液処理とを順に施した場合の変質層の変化を示す図である。 溶解変形処理の前処理としての除去処理の効果を、本発明に係る基板処理方法における除去処理を行った場合と、従来の基板処理方法における除去処理を行った場合とに分けて、それぞれ示す模式図である。 図17(a)は、使用する薬液中のアミン類の含有濃度と、有機膜の変質の有無に応じた除去レートと、の関係を示すグラフであり、図17(b)は、使用する薬液中の成分として剥離機能液成分と現像機能液成分とを共に含む水溶液において、剥離機能液成分と現像機能液成分との合計混合含有率(%)と、有機膜の変質の有無に応じた除去レートと、の関係を示すグラフである。 溶解変形リフロー処理を利用して液晶表示装置のTFT基板製造における工程数を削減する従来の方法の各工程におけるTFT素子の平面図と断面図である。 溶解変形リフロー処理と溶解変形後の有機膜パターンの一部を除去する処理とを利用して液晶表示装置のTFT基板製造における工程数を削減する本発明の第一の工程数削減方法の各工程におけるTFT素子の平面図と断面図である。 溶解変形リフロー処理と溶解変形後の有機膜パターンの一部を除去する処理とを利用して液晶表示装置のTFT基板製造における工程数を削減する本発明の第二の工程数削減方法の各工程におけるTFT素子の平面図と断面図である。
符号の説明
S1 第一の薬液処理
S2 温度調整処理
S3 ガス雰囲気処理(溶解変形処理)
S4 第二の加熱処理
S5 第二の薬液処理
S8 第三の加熱処理
S9 第一の加熱処理
S5 第二の薬液処理
S7 アッシング処理
S21 第二の温度調整処理
J1 第一の除去処理
J2 第二の除去処理
J3 第三の除去処理
100 基板処理装置
1、2 カセットステーション
3、4、5、6、7、8、9、10、11 処理ユニット配置区域
12 基板搬送ロボット(基板搬送機構)
25 制御機構
200 基板処理装置
13、16 カセットステーション
14、15 基板搬送ロボット
17 簡易露光処理ユニット
18 加熱処理ユニット
19 温度調整処理ユニット
20 現像処理ユニット
21 薬液処理ユニット
22 ガス雰囲気処理ユニット
23 アッシング処理ユニット
24 基板裏面露光処理ユニット

Claims (171)

  1. 基板に処理を施す基板処理装置において、
    前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、
    前記基板の裏面から露光処理を施すための基板裏面露光処理ユニットと、
    を備えることを特徴とする基板処理装置。
  2. 基板に処理を施す基板処理装置において、
    前記基板の裏面から露光処理を施すための基板裏面露光処理ユニットと、
    前記基板に薬液処理を施すための薬液処理ユニットと、
    を備えることを特徴とする基板処理装置。
  3. 基板に処理を施す基板処理装置において、
    前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、
    前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、
    前記基板の裏面から露光処理を施すための基板裏面露光処理ユニットと、
    前記基板に薬液処理を施すための薬液処理ユニットと、
    を備えることを特徴とする基板処理装置。
  4. 基板に処理を施す基板処理装置において、
    前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、
    前記基板の温度を調整する温度調整処理ユニットと、
    前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、
    前記基板の裏面から露光処理を施すための基板裏面露光処理ユニットと、
    備えることを特徴とする基板処理装置。
  5. 基板に処理を施す基板処理装置において、
    前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、
    前記基板の温度を調整する温度調整処理ユニットと、
    前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、
    前記基板の裏面から露光処理を施すための基板裏面露光処理ユニットと、
    前記基板に薬液処理を施すための薬液処理ユニットと、
    備えることを特徴とする基板処理装置。
  6. 前記ガス雰囲気処理ユニットは、前記基板の温度を摂氏15乃至40度の範囲内で調整する温度制御手段を有することを特徴とする請求項1、3、4または5に記載の基板処理装置。
  7. 基板に処理を施す基板処理装置において、
    前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、
    前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、
    前記基板に第三の除去処理を施すための第3処理ユニットと、
    前記ガス雰囲気処理ユニットによる前記ガス雰囲気処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記ガス雰囲気処理ユニット及び前記第3処理ユニットを制御する制御手段と、
    を備えることを特徴とする基板処理装置。
  8. 基板に処理を施す基板処理装置において、
    前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、
    前記基板の温度を調整する温度調整処理ユニットと、
    前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、
    前記基板に第三の除去処理を施すための第3処理ユニットと、
    前記温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、前記ガス雰囲気処理ユニットによるガス雰囲気処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記温度調整処理ユニット、前記ガス雰囲気処理ユニット及び前記第3処理ユニットを制御する制御手段と、
    を備えることを特徴とする基板処理装置。
  9. 基板に処理を施す基板処理装置において、
    前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、
    前記基板の温度を調整する温度調整処理ユニットと、
    前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、
    前記基板を加熱する加熱処理ユニットと、
    前記基板に第三の除去処理を施すための第3処理ユニットと、
    前記温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、前記ガス雰囲気処理ユニットによるガス雰囲気処理と、前記加熱処理ユニットによる基板加熱処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記温度調整処理ユニット、前記ガス雰囲気処理ユニット、前記加熱処理ユニット及び前記第3処理ユニットを制御する制御手段と、
    を備えることを特徴とする基板処理装置。
  10. 前記加熱処理ユニットにより加熱された後の前記基板の温度を調整する第2温度調整処理ユニットを備え、
    前記制御手段は、前記温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、前記ガス雰囲気処理ユニットによるガス雰囲気処理と、前記加熱処理ユニットによる基板加熱処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、前記第2温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記温度調整処理ユニット、前記ガス雰囲気処理ユニット、前記加熱処理ユニット、前記第3処理ユニット及び前記第2温度調整処理ユニットを制御することを特徴とする請求項9に記載の基板処理装置。
  11. 前記第3処理ユニットにより前記第三の除去処理を施された後の前記基板を加熱する第2加熱処理ユニットをさらに備え、
    前記制御手段は、前記温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、前記ガス雰囲気処理ユニットによるガス雰囲気処理と、前記加熱処理ユニットによる基板加熱処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、前記第2温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、前記第2加熱処理ユニットによる基板加熱処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記温度調整処理ユニット、前記ガス雰囲気処理ユニット、前記加熱処理ユニット、前記第3処理ユニット、前記第2温度調整処理ユニット及び前記第2加熱処理ユニットを制御することを特徴とする請求項10に記載の基板処理装置。
  12. 基板に処理を施す基板処理装置において、
    前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、
    前記基板に第一の除去処理を施すための第1処理ユニットと、
    前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、
    前記基板に第三の除去処理を施すための第3処理ユニットと、
    前記ガス雰囲気処理ユニットによるガス雰囲気処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記ガス雰囲気処理ユニット及び前記第3処理ユニットを制御する制御手段と、
    を備えることを特徴とする基板処理装置。
  13. 基板に処理を施す基板処理装置において、
    前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、
    前記基板に第一の除去処理を施すための第1処理ユニットと、
    前記基板の温度を調整する温度調整処理ユニットと、
    前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、
    前記基板に第三の除去処理を施すための第3処理ユニットと、
    前記温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、前記ガス雰囲気処理ユニットによるガス雰囲気処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記温度調整処理ユニット、前記ガス雰囲気処理ユニット及び前記第3処理ユニットを制御する制御手段と、
    備えることを特徴とする基板処理装置。
  14. 基板に処理を施す基板処理装置において、
    前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、
    前記基板に第一の除去処理を施すための第1処理ユニットと、
    前記基板の温度を調整する温度調整処理ユニットと、
    前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、
    前記基板を加熱する加熱処理ユニットと、
    基板に第三の除去処理を施すための第3処理ユニットと、
    前記温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、前記ガス雰囲気処理ユニットによるガス雰囲気処理と、前記加熱処理ユニットによる基板加熱処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記温度調整処理ユニット、前記ガス雰囲気処理ユニット、前記加熱処理ユニット及び前記第3処理ユニットを制御する制御手段と、
    を備えることを特徴とする基板処理装置。
  15. 前記加熱処理ユニットにより加熱された後の前記基板の温度を調整する第2温度調整処理ユニットを備え、
    前記制御手段は、前記温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、前記ガス雰囲気処理ユニットによるガス雰囲気処理と、前記加熱処理ユニットによる基板加熱処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、前記第2温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記温度調整処理ユニット、前記ガス雰囲気処理ユニット、前記加熱処理ユニット、前記第3処理ユニット及び前記第2温度調整処理ユニットを制御することを特徴とする請求項14に記載の基板処理装置。
  16. 前記第3処理ユニットにより前記第三の除去処理を施された後の前記基板を加熱する第2加熱処理ユニットをさらに備え、
    前記制御手段は、前記温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、前記ガス雰囲気処理ユニットによるガス雰囲気処理と、前記加熱処理ユニットによる基板加熱処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、前記第2温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、前記第2加熱処理ユニットによる基板加熱処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記温度調整処理ユニット、前記ガス雰囲気処理ユニット、前記加熱処理ユニット、前記第3処理ユニット、前記第2温度調整処理ユニット及び前記第2加熱処理ユニットを制御することを特徴とする請求項15に記載の基板処理装置。
  17. 基板に処理を施す基板処理装置において、
    前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、
    前記基板に第一の除去処理を施すための第1処理ユニットと、
    前記基板に第二の除去処理を施すための第2処理ユニットと、
    前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、
    前記基板に第三の除去処理を施すための第3処理ユニットと、
    前記ガス雰囲気処理ユニットによるガス雰囲気処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記ガス雰囲気処理ユニット及び前記第3処理ユニットを制御する制御手段と、
    備えることを特徴とする基板処理装置。
  18. 基板に処理を施す基板処理装置において、
    前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、
    前記基板に第一の除去処理を施すための第1処理ユニットと、
    前記基板に第二の除去処理を施すための第2処理ユニットと、
    前記基板の温度を調整する温度調整処理ユニットと、
    前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、
    前記基板に第三の除去処理を施すための第3処理ユニットと、
    前記温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、前記ガス雰囲気処理ユニットによるガス雰囲気処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記温度調整処理ユニット、前記ガス雰囲気処理ユニット及び前記第3処理ユニットを制御する制御手段と、
    備えることを特徴とする基板処理装置。
  19. 基板に処理を施す基板処理装置において、
    前記基板の搬送を行う基板搬送機構と、
    前記基板に第一の除去処理を施すための第1処理ユニットと、
    前記基板に第二の除去処理を施すための第2処理ユニットと、
    前記基板の温度を調整する温度調整処理ユニットと、
    前記基板にガス雰囲気処理を施すためのガス雰囲気処理ユニットと、
    前記基板を加熱する加熱処理ユニットと、
    前記基板に第三の除去処理を施すための第3処理ユニットと、
    前記温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、前記ガス雰囲気処理ユニットによるガス雰囲気処理と、前記加熱処理ユニットによる基板加熱処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記温度調整処理ユニット、前記ガス雰囲気処理ユニット、前記加熱処理ユニット及び前記第3処理ユニットを制御する制御手段と、
    備えることを特徴とする基板処理装置。
  20. 前記加熱処理ユニットにより加熱された後の前記基板の温度を調整する第2温度調整処理ユニットを備え、
    前記制御手段は、前記温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、前記ガス雰囲気処理ユニットによるガス雰囲気処理と、前記加熱処理ユニットによる基板加熱処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、前記第2温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記温度調整処理ユニット、前記ガス雰囲気処理ユニット、前記加熱処理ユニット、前記第3処理ユニット及び前記第2温度調整処理ユニットを制御することを特徴とする請求項19に記載の基板処理装置。
  21. 前記第3処理ユニットにより前記第三の除去処理を施された後の前記基板を加熱する第2加熱処理ユニットをさらに備え、
    前記制御手段は、前記温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、前記ガス雰囲気処理ユニットによるガス雰囲気処理と、前記加熱処理ユニットによる基板加熱処理と、前記第3処理ユニットによる前記第三の除去処理と、前記第2温度調整処理ユニットによる前記基板の温度調整処理と、前記第2加熱処理ユニットによる基板加熱処理と、をこの順に行うように、前記基板搬送機構、前記温度調整処理ユニット、前記ガス雰囲気処理ユニット、前記加熱処理ユニット、前記第3処理ユニット、前記第2温度調整処理ユニット及び前記第2加熱処理ユニットを制御することを特徴とする請求項20に記載の基板処理装置。
  22. 前記第3処理ユニットが前記基板に薬液処理を施す第一の薬液処理ユニットのみから構成されていることを特徴とする請求項1乃至21のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  23. 前記第3処理ユニットが前記基板にアッシング処理を施すアッシング処理ユニットのみから構成されていることを特徴とする請求項1乃至21のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  24. 前記第3処理ユニットが前記基板に第一の薬液処理を施す第一の薬液処理ユニットと前記基板に第二の薬液処理を施す第二の薬液処理ユニットとから構成され、
    前記第一の薬液処理と前記第二の薬液処理とをこの順に行うように、前記第一の薬液処理ユニット及び前記第二の薬液処理ユニットを制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項1乃至21のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  25. 前記第3処理ユニットが前記基板に第一の薬液処理及び第二の薬液処理を施す薬液処理ユニットから構成され、
    前記第一の薬液処理と前記第二の薬液処理とをこの順に行うように、前記薬液処理ユニットを制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項1乃至21のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  26. 前記第3処理ユニットが前記基板に対して第一の薬液を用いて行う第一の薬液処理及び前記基板に対して第二の薬液を用いて行う第二の薬液処理を施す薬液処理ユニットから構成され、
    前記第一の薬液処理と前記第二の薬液処理とをこの順に行うように、前記薬液処理ユニットを制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項1乃至21のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  27. 前記第3処理ユニットが前記基板に対してアッシング処理を施すアッシング処理ユニットと前記基板に対して第二の薬液処理を施す第二の薬液処理ユニットとから構成され、
    前記アッシング処理と前記第二の薬液処理とをこの順に行うように、前記アッシング処理ユニットと前記第二の薬液処理ユニットとを制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項1乃至21のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  28. 前記第3処理ユニットが前記基板に対して前記アッシング処理及び前記第二の薬液処理を施すアッシング/第二の薬液処理ユニットから構成され、
    前記アッシング処理と前記第二の薬液処理とをこの順に行うように、前記アッシング/第二の薬液処理ユニットを制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項1乃至21のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  29. 前記第一の除去処理または前記第二の除去処理は、少なくとも前記基板上に形成された有機膜パターンの現像機能を持つ薬液を用いた前記有機膜パターンの現像処理であり、
    前記第1又は前記第2処理ユニットは前記有機膜パターンの現像を行う現像処理ユニットからなることを特徴とする請求項1乃至21のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  30. 前記温度調整処理ユニット又は前記ガス雰囲気処理ユニットは、前記基板を摂氏20度乃至30度の範囲または摂氏30度以上に保持する温度制御手段を有することを特徴とする請求項1乃至21のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  31. 前記温度調整処理ユニット又は前記ガス雰囲気処理ユニットは、前記基板を摂氏15度乃至50度の範囲または摂氏50度以上に保持する温度制御手段を有することを特徴とする請求項1乃至21のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  32. 前記温度調整処理ユニット及び前記ガス雰囲気処理ユニットは、前記基板の温度を任意の目標温度の±2℃以内に保持する温度制御手段をそれぞれ有することを特徴とする請求項1乃至21のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  33. 前記温度調整処理ユニット、又は前記ガス雰囲気処理ユニットは、基板の温度を各々任意の目標温度の±1℃以内に保持する温度制御手段をそれぞれ有することを特徴とする請求項1乃至15のいずれか一項に記載の半導体、液晶等の基板処理装置。
  34. 前記ガス雰囲気処理ユニットは、暴露処理用ガスが供給されるチャンバーと、前記基板を前記チャンバー内に設置するステージとを有することを特徴とする請求項1乃至33のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  35. 前記チャンバーに前記暴露処理用ガスを供給する暴露処理用ガス供給手段として、溶液を加熱し、蒸発させる溶液槽を有することを特徴とする請求項34に記載の基板処理装置。
  36. 前記チャンバーに前記暴露処理用ガスを供給する暴露処理用ガス供給手段として、溶液中に不活性ガスをバブリングさせるバブリング槽を有することを特徴とする請求項34に記載の基板処理装置。
  37. 前記溶液槽は前記ガス雰囲気処理ユニットの外部に設置されていることを特徴とする請求項35に記載の基板処理装置。
  38. 前記第3処理ユニットは、前記基板上に形成された有機膜パターンに対して薬液処理を施すユニットであることを特徴とする請求項7に記載の基板処理装置。
  39. 前記第1処理ユニットは、前記基板上に形成された有機膜パターンに対して薬液処理を施すユニットであることを特徴とする請求項12に記載の基板処理装置。
  40. 前記第2処理ユニットは、前記基板上に形成された有機膜パターンに対して薬液処理を施すユニットであることを特徴とする請求項17に記載の基板処理装置。
  41. 前記ガス雰囲気処理ユニットは、前記基板上に形成された有機膜パターンに対してガス雰囲気処理を施すユニットであることを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
  42. 前記現像処理ユニットは、前記基板上に形成された有機膜パターンに対して現像処理を施すことを特徴とする請求項29に記載の基板処理装置。
  43. 前記第1処理ユニット、前記第2処理ユニットまたは前記第3処理ユニットのいずれかにおいて用いる薬液は少なくとも酸性薬品、有機溶剤、アルカリ性薬品のいずれかを含有していることを特徴とする請求項38、39または40に記載の基板処理装置。
  44. 前記第1処理ユニット、前記第2処理ユニットまたは前記第3処理ユニットのいずれかは、薬液として現像液を用い、前記第一の除去処理、前記第二の除去処理または前記第三の除去処理として現像処理を行う現像処理ユニットであることを特徴とする請求項43に記載の基板処理装置。
  45. 前記基板上に形成された有機膜パターンのうち、前記基板の所望範囲に含まれる前記有機膜パターンに対して露光処理を施すための露光処理ユニット、または、前記基板の所望範囲に含まれる前記有機膜パターンに対して前記基板の裏面からの露光処理を施すための基板裏面露光処理ユニットを備えることを特徴とする請求項35、36または44に記載の基板処理装置。
  46. 前記露光処理または前記基板の裏面からの露光処理は、前記所望範囲に対して一括して露光を行う処理又は前記所望範囲内において露光スポットを走査させる処理であることを特徴とする請求項45に記載の基板処理装置。
  47. 前記所望範囲は前記基板の面積の1/10以上の範囲であることを特徴とする請求項45または46に記載の基板処理装置。
  48. 前記露光処理または前記基板の裏面からの露光処理は、紫外線、蛍光及び自然光のうちの少なくとも何れか一つで前記基板を露光する処理であることを特徴とする請求項45に記載の基板処理装置。
  49. 前記基板にアッシング処理を施すためのアッシング処理ユニットを備えることを特徴とする請求項1、35、36、44または45に記載の基板処理装置。
  50. 前記アッシング処理ユニットは、プラズマ、オゾン及び紫外線のうちの少なくとも何れか一つを用いて前記基板上に形成された膜をエッチングするユニットであることを特徴とする請求項49に記載の基板処理装置。
  51. 各処理ユニットによる処理順序が変更可能に構成されていることを特徴とする請求項1乃至50のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  52. 各処理ユニットによる処理順序を固定して各処理を行うように構成されていることを特徴とする請求項1乃至50のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  53. 各処理ユニットによる処理条件が変更可能に構成されていることを特徴とする請求項1乃至52のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  54. 複数個の同一の処理ユニットを備えることを特徴とする請求項1乃至53のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  55. 前記複数個の同一の処理ユニットは、それぞれ前記基板の向きをその板面内において互いに異ならせて、処理を行う機能を有することを特徴とする請求項54に記載の基板処理装置。
  56. 前記複数個の同一の処理ユニットは、それぞれ前記基板の向きをその板面内において互いに反対向きにして、処理を行う機能を有することを特徴とする請求項54に記載の基板処理装置。
  57. 少なくとも何れか1つの処理ユニットは、前記基板の向きをその板面内において互いに異ならせて、複数回の同一処理を行う機能を有することを特徴とする請求項1乃至56のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  58. 少なくとも何れか1つの処理ユニットは、前記基板の向きをその板面内において互いに反対向きにして、複数回の同一処理を行う機能を有することを特徴とする請求項1乃至56のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  59. 少なくとも何れか1つの処理ユニットは、前記基板の板面において一方向への処理と、前記一方向とは異なる方向への処理と、を行う機能を有することを特徴とする請求項1乃至58のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  60. 前記一方向とは異なる方向は、前記一方向に対して反対方向であることを特徴とする請求項59に記載の基板処理装置。
  61. 防爆機能又は発火防止機能を具備していることを特徴とする請求項1乃至60のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  62. 前記ガス雰囲気処理ユニットは防爆機能又は発火防止機能を具備していることを特徴とする請求項1乃至60のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  63. 前記基板にエッチング処理を施すためのエッチング処理ユニットを備えることを特徴とする請求項1乃至62のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  64. 前記薬液処理ユニットは、薬液を用いたエッチングにより、前記基板上に形成された有機膜パターンをマスクとして、前記有機膜パターンの下地膜をパターン加工することが可能なエッチング処理ユニットからなることを特徴とする請求項2または5に記載の基板処理装置。
  65. 基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、
    前記有機膜パターン加工処理においては、
    前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、
    溶解変形した変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、
    をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法。
  66. 基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、
    前記有機膜パターン加工処理においては、
    前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、
    前記溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理と、
    前記変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、
    をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法。
  67. 基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、
    前記有機膜パターン加工処理においては、
    前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、
    前記溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理と、
    前記変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、
    前記変形有機膜パターンを加熱する第三の加熱処理と、
    をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法。
  68. 基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、
    前記有機膜パターン加工処理においては、
    前記有機膜パターンを加熱する第一の加熱処理と、
    前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、
    前記溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理と、
    前記変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、
    前記変形有機膜パターンを加熱する第三の加熱処理と、
    をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法。
  69. 基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、
    前記有機膜パターン加工処理においては、
    前記有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理と、
    前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、
    変形した前記有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、
    をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法。
  70. 基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、
    前記有機膜パターン加工処理においては、
    前記有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理と、
    前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、
    溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理と、
    前記変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、
    をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法。
  71. 基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、
    前記有機膜パターン加工処理においては、
    前記有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理と、
    前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、
    溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理と、
    前記変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、
    前記変形有機膜パターンを加熱する第三の加熱処理と、
    をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法。
  72. 基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、
    前記有機膜パターン加工処理においては、
    前記有機膜パターンを加熱する第一の加熱処理と、
    前記有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理と、
    前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、
    溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理と、
    前記変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、
    前記変形有機膜パターンを加熱する第三の加熱処理と、
    をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法。
  73. 基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、
    前記有機膜パターン加工処理においては、
    前記有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理と、
    前記有機膜パターンの一部を除去する第二の除去処理と、
    前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、
    溶解変形した変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、
    をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法。
  74. 基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、
    前記有機膜パターン加工処理においては、
    前記有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理と、
    前記有機膜パターンの一部を除去する第二の除去処理と、
    前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、
    前記溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理と、
    前記変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、
    をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法。
  75. 基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、
    前記有機膜パターン加工処理においては、
    前記有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理と、
    前記有機膜パターンの一部を除去する第二の除去処理と、
    前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、
    溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理と、
    前記変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、
    前記変形有機膜パターンを加熱する第三の加熱処理と、
    をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法。
  76. 基板上に形成された有機膜パターンを加工する有機膜パターン加工処理を備える基板処理方法において、
    前記有機膜パターン加工処理においては、
    前記変形有機膜パターンを加熱する第一の加熱処理と、
    前記有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する第一の除去処理と、
    前記有機膜パターンの一部を除去する第二の除去処理と、
    前記有機膜パターンを溶解させ変形させる溶解変形処理と、
    溶解変形した変形有機膜パターンを加熱する第二の加熱処理と、
    前記変形有機膜パターンの少なくとも一部を除去する第三の除去処理と、
    前記変形有機膜パターンを加熱する第三の加熱処理と、
    をこの順に行うことを特徴とする基板処理方法。
  77. 前記溶解変形処理の直前に、前記基板の処理温度を安定させる温度調整処理を追加して行うことを特徴とする請求項65乃至76のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  78. 前記基板上に形成された当初の有機膜パターンは、印刷法により形成された有機膜パターンまたはフォトリソグラフィ法により形成された有機膜パターンであることを特徴とする請求項65乃至77のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  79. 前記基板上に形成された当初の有機膜は感光性有機膜であることを特徴とする請求項65乃至78のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  80. 前記感光性有機膜はポジ型感光性有機膜又はネガ型感光性有機膜であることを特徴とする請求項79に記載の基板処理方法。
  81. 前記ポジ型感光性有機膜はノボラック樹脂を主成分とするものであることを特徴とする請求項80に記載の基板処理方法。
  82. 前記感光性有機膜は、感光させることにより、アルカリ可溶となるものであることを特徴とする請求項79乃至81のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  83. 前記第一の除去処理または前記第二の除去処理においては、前記変質層又は前記堆積層のみを選択的に除去することを特徴とする請求項65乃至82のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  84. 前記第一の除去処理または前記第二の除去処理においては、前記変質層又は前記堆積層を除去し、変質していない有機膜パターンを露出及び残存させることを特徴とする請求項65乃至82のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  85. 前記第一の除去処理または前記第二の除去処理においては、変質していない有機膜パターンの一部を除去することを特徴とする請求項65乃至82のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  86. 前記第三の除去処理においては、前記変形有機膜パターン上の前記変質層もしくは前記堆積層、又は、前記変形有機膜パターンの周囲の前記変質層もしくは前記堆積層を選択的に除去することを特徴とする請求項65乃至82のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  87. 前記第三の除去処理においては、前記変形有機膜パターン上の前記変質層もしくは前記堆積層、又は、前記変形有機膜パターンの周囲の前記変質層もしくは前記堆積層を選択的に除去し、前記変形有機膜パターンを露出及び残存させることを特徴とする請求項65乃至82のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  88. 前記第三の除去処理においては、前記変形有機膜パターン上の前記変質層もしくは前記堆積層、又は、前記変形有機膜パターンの周囲の前記変質層もしくは前記堆積層を少なくとも除去し、更に、前記変形有機膜パターンの一部を除去することを特徴とする請求項65乃至82のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  89. 前記第三の除去処理においては、前記変形有機膜パターン上の前記変質層もしくは前記堆積層、又は、前記変形有機膜パターンの周囲の前記変質層もしくは前記堆積層を選択的に除去し、更に、前記変形有機膜パターンの一部を除去することを特徴とする請求項65乃至82のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  90. 前記第一の除去処理、前記第二の除去処理または前記第三の除去処理の少なくとも一部を前記有機膜パターンに対する薬液処理により行うことを特徴とする請求項65乃至82のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  91. 前記第一の除去処理、前記第二の除去処理または前記第三の除去処理の少なくとも一部を前記有機膜パターンに対するアッシング処理により行うことを特徴とする請求項65乃至82のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  92. 前記第一の除去処理、前記第二の除去処理または前記第三の除去処理の少なくとも一部を前記有機膜パターンに対するアッシング処理と薬液処理とにより行うことを特徴とする請求項91に記載の基板処理方法。
  93. 前記第三の除去処理を2種類の異なる薬品を用いた2回の薬液処理により行うことを特徴とする請求項65乃至82のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  94. 前記第一の加熱処理、前記第二の加熱処理または前記第三の加熱処理により、前記有機膜パターン加工処理以前の処理工程において前記有機膜パターンの内部又は下部に染み込んだ水分、酸またはアルカリ溶液を除去することを特徴とする請求項65乃至93のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  95. 前記第一の加熱処理、前記第二の加熱処理または前記第三の加熱処理により、前記有機膜パターンと下地膜または前記基板との間の密着力が低下している場合に、前記密着力を回復させることを特徴とする請求項65乃至93のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  96. 前記有機膜パターンの形成時の加熱処理は前記有機膜の架橋反応を引き起こす温度以下の温度で行うことを特徴とする請求項65乃至93のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  97. 前記有機膜パターンの形成時の加熱処理及び前記第一の加熱処理は前記有機膜の架橋反応を引き起こす温度以下の温度で行うことを特徴とする請求項65乃至93のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  98. 前記有機膜パターンの形成時の加熱処理、前記第一の加熱処理及び前記第二の加熱処理は前記有機膜の架橋反応を引き起こす温度以下の温度で行うことを特徴とする請求項65乃至93のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  99. 前記有機膜パターンの形成時の加熱処理、前記第一の加熱処理、前記第二の加熱処理及び前記第三の加熱処理は前記有機膜の架橋反応を引き起こす温度以下の温度で行うことを特徴とする請求項65乃至93のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  100. 前記有機膜パターンの形成時の加熱処理、前記第一の加熱処理、前記第二の加熱処理または前記第三の加熱処理を摂氏50乃至150度の温度で行うことを特徴とする請求項96乃至99のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  101. 前記有機膜パターンの形成時の加熱処理、前記第一の加熱処理、前記第二の加熱処理または前記第三の加熱処理を摂氏100乃至130度の温度で行うことを特徴とする請求項100に記載の基板処理方法。
  102. 前記第一の加熱処理は前記第二の加熱処理より低い温度で行うことを特徴とする請求項65乃至101のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  103. 前記有機膜パターンの形成時の加熱処理及び前記第一の加熱処理は前記第二の加熱処理より低い温度で行うことを特徴とする請求項65乃至101のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  104. 前記第二の加熱処理は前記第三の加熱処理より低い温度で行うことを特徴とする請求項65乃至101のいずれか一項に記載の半導体基板、液晶基板或はその他基板の基板処理方法。
  105. 前記有機膜パターンの形成時の加熱処理、前記第一の加熱処理及び前記第二の加熱処理は前記第三の加熱処理より低い温度で行うことを特徴とする請求項65乃至101のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  106. 前記第一の加熱処理は前記第三の加熱処理より低い温度で行うことを特徴とする請求項65乃至101のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  107. 前記有機膜パターンの形成時の加熱処理及び前記第一の加熱処理は前記第三の加熱処理より低い温度で行うことを特徴とする請求項65乃至101のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  108. 前記有機膜パターンの形成時の加熱処理、前記第一の加熱処理、前記第二の加熱処理または前記第三の加熱処理を60乃至300秒間行うことを特徴とする請求項65乃至107のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  109. 前記変質層は、前記有機膜パターンの表面が時間放置劣化、熱酸化、熱硬化、ウェットエッチング液処理、ドライエッチング、アッシング処理及びドライエッチングによるデポジションのうちの少なくとも何れか1つの要因により変質したものであることを特徴とする請求項65乃至108のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  110. 前記堆積層は、前記有機膜パターンの表面上にドライエッチングにより形成されたものであることを特徴とする請求項65又は108のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  111. 前記溶解変形処理は前記有機膜パターンの面積を拡大させる処理であることを特徴とする請求項65乃至108のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  112. 前記溶解変形処理は相互に隣接した有機膜パターンを相互に一体化させる処理であることを特徴とする請求項65乃至108のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  113. 前記溶解変形処理は前記有機膜パターンを平坦化させる処理であることを特徴とする請求項65乃至108のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  114. 前記溶解変形処理は、前記基板上に形成された回路パターンを覆う絶縁膜となるように前記有機膜パターンを変形させる処理であることを特徴とする請求項65乃至108のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  115. 前記溶解変形処理は前記有機膜パターンに有機溶液を接触させることによる溶解リフローによる変形処理であることを特徴とする請求項65乃至108のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  116. 前記有機溶液は以下の(1)乃至(5)に示す有機溶剤のうち少なくとも一つを含む溶液であることを特徴とする請求項115に記載の基板処理方法。
    (1)アルコール類(R−OH)
    (2)エーテル類(R−O−R、Ar−O−R、Ar−O−Ar)
    (3)エステル類
    (4)ケトン類
    (5)グリコールエーテル類
    (Rはアルキル基又は置換アルキル基、Arはフェニル基又はフェニル基以外の芳香環を示す)
  117. 前記溶解リフローが前記有機膜パターンを前記有機溶液の蒸気中にさらすことにより行われることを特徴とする請求項115に記載の基板処理方法。
  118. 前記溶解リフローが前記有機膜パターンを前記有機溶液の液中に浸漬することにより行われることを特徴とする請求項115に記載の基板処理方法。
  119. 前記溶解変形処理は前記有機膜パターンに対して行うガス雰囲気処理からなることを特徴とする請求項65乃至116のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  120. 前記ガス雰囲気処理は有機溶液のガス雰囲気中で行われることを特徴とする請求項119に記載の基板処理方法。
  121. 前記第一の除去処理は前記有機膜パターンに対する薬液を用いた第一の薬液処理からなることを特徴とする請求項1乃至120のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  122. 前記第二の除去処理又は前記第三の除去処理は前記有機膜パターンに対する薬液を用いた第二の薬液処理からなることを特徴とする請求項1乃至120のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  123. 前記第一の除去処理、前記第二の除去処理又は前記第三の除去処理は前記有機膜パターンに対するアッシング処理からなることを特徴とする請求項1乃至120のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  124. 前記第一の除去処理は前記有機膜パターンに対するアッシング処理と前記有機膜パターンに対する薬液を用いた第一の薬液処理とをこの順に行うことからなることを特徴とする請求項1乃至120のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  125. 前記第二の除去処理又は前記第三の除去処理は前記有機膜パターンに対するアッシング処理と前記有機膜パターンに対する薬液を用いた第二の薬液処理とからなることを特徴とする請求項1乃至120のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  126. 前記第三の除去処理は前記有機膜パターンに対する薬液を用いた第一の薬液処理と前記有機膜パターンに対する薬液を用いた第二の薬液処理とからなることを特徴とする請求項1乃至120のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  127. 前記第一の除去処理、前記第二の除去処理及び前記第三の除去処理の全てを前記有機膜パターンに対して行う薬液処理からなることを特徴とする請求項1乃至120のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  128. 前記アッシング処理は、プラズマ、オゾン及び紫外線のうちの少なくとも何れか一つを用いて前記基板上に形成された各種膜をエッチングする処理からなることを特徴とする請求項123乃至125のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  129. 前記第一の除去処理、前記第二の除去処理又は前記第三の除去処理の少なくともいずれか一つの処理前に、前記有機膜パターンに対する露光処理を行うことを特徴とする請求項1乃至128のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  130. 前記第一の薬液処理又は前記第二の薬液処理の少なくともいずれかの直前に前記有機膜パターンに対する露光処理を行うことを特徴とする請求項121、122、124、125、126及び127のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  131. 前記溶解変形処理と前記第三の除去処理との間、または、前記溶解変形処理と前記第二の薬液処理との間の少なくともいずれか一方において、前記基板の裏面側から前記基板を露光する基板裏面露光処理を行うことを特徴とする請求項1乃至130のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  132. 前記露光処理または前記基板裏面露光処理は、前記有機膜パターンのうち、前記基板の所望範囲に含まれる有機膜パターンに対してのみ行うことを特徴とする請求項131に記載の基板処理方法。
  133. 前記露光処理または前記基板裏面露光処理は、前記所望範囲に対して一括して露光を行う処理、又は、前記所望範囲内において露光スポットを走査させる処理のいずれかであることを特徴とする請求項132に記載の基板処理方法。
  134. 前記所望範囲は基板面積の1/10以上の範囲であることを特徴とする請求項132又は133に記載の基板処理方法。
  135. 前記露光処理または前記基板裏面露光処理は、紫外線、蛍光及び自然光のうちの少なくとも何れか一つで露光する処理であることを特徴とする請求項132乃至134のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  136. 前記第一の薬液処理又は前記第二の薬液処理は、前記有機膜パターンの現像機能を持つ薬液で前記有機膜パターンを現像する現像処理であることを特徴とする請求項121、122、124、125、126及び127のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  137. 前記第一の薬液処理又は前記第二の薬液処理は、前記有機膜パターンに対する少なくとも2回目以降の現像処理からなるることを特徴とする請求項121、122、124、125、126及び127のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  138. 前記第一の薬液処理又は前記第二の薬液処理は、前記有機膜パターンの現像機能を持たず、前記有機膜パターンを溶解除去する機能を持つ薬液を用いた薬液処理からなることを特徴とする請求項請求項121、122、124、125、126及び127のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  139. 前記有機膜パターンの現像機能を持たず、前記有機膜パターンを溶解除去する機能を持つ前記薬液は、剥離液の濃度を薄めることにより得られる薬液であることを特徴とする請求項138に記載の基板処理方法。
  140. 前記有機膜パターンの現像機能をもつ薬液は、TMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)を主成分とするアルカリ水溶液、又は、無機アルカリ水溶液であることを特徴とする請求項136に記載の基板処理方法。
  141. 前記無機アルカリ水溶液はNaOH又はCaOHであることを特徴とする請求項140に記載の基板処理方法。
  142. 前記基板上に形成された当初の前記有機膜パターンは少なくとも2段階以上の膜厚を有するものであることを特徴とする請求項1乃至141のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  143. 前記基板上に形成された当初の前記有機膜パターンは少なくとも2段階以上の膜厚を有するものであり、
    前記有機膜パターン加工処理における前記第一の除去処理、前記第二の除去処理又は前記第三の除去処理の少なくともいずれか一つの処理を施すことにより、前記有機膜パターンにおいて膜厚が薄い薄膜部を選択的に更に薄くすることを特徴とする請求項1乃至142のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  144. 前記基板上に形成された当初の前記有機膜パターンは少なくとも2段階以上の膜厚を有するものであり、
    前記有機膜パターン加工処理における前記第一の除去処理、前記第二の除去処理又は前記第三の除去処理の少なくともいずれか一つの処理を施すことにより、前記有機膜パターンにおいて膜厚が薄い薄膜部を選択的に除去することを特徴とする請求項1乃至142のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  145. 前記基板上に当初の前記有機膜パターンを形成して以後、前記有機膜パターン加工処理までの間は、前記有機膜パターンを感光させない状態に保つことを特徴とする請求項1乃至144のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  146. 前記基板上に当初の前記有機膜パターンを形成して以後、前記有機膜パターンの露光処理または前記基板裏面露光処理までの間は、前記有機膜パターンを感光させない状態に保つことを特徴とする請求項131に記載の基板処理方法。
  147. 前記溶解変形処理による変形前の有機膜パターンをマスクとして前記有機膜パターンの下地膜をパターン加工する下地膜加工処理を備えることを特徴とする請求項1乃至146のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  148. 前記溶解変形処理、前記第一の除去処理または前記第一の加熱処理以前の有機膜パターンをマスクとして前記有機膜パターンの下地膜をパターン加工する下地膜加工処理を備えることを特徴とする請求項1乃至146のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  149. 前記第二の加熱処理、前記第三の除去処理または前記第三の加熱処理以後の有機膜パターンをマスクとして前記有機膜パターンの下地膜をパターン加工する下地膜加工処理を備えることを特徴とする請求項1乃至148のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  150. 前記有機膜パターン加工処理前または前記有機膜パターン加工処理後の有機膜パターンをマスクとして前記有機膜パターンの下地膜をパターン加工する下地膜加工処理を備えることを特徴とする請求項1乃至149のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  151. 前記下地膜加工処理により、前記下地膜をテーパー状又は階段状に加工することを特徴とする請求項147又は150に記載の基板処理方法。
  152. 前記下地膜は複数層に成膜された膜からなり、前記下地膜加工処理により、前記複数層の膜のうちの何れかを相互に異なるパターン形状に加工することを特徴とする請求項147又は150に記載の基板処理方法。
  153. 前記第一の薬液処理又は前記第二の薬液処理において用いる薬液は、酸性薬品、有機溶剤、アルカリ性薬品、有機溶剤及びアミン系材料、アルカリ性薬品及びアミン系材料の少なくともいずれか一つを含有していることを特徴とする請求項1乃至152のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  154. 前記有機溶剤は少なくともアミン系材料を含有していることを特徴とする請求項153に記載の基板処理方法。
  155. 前記アルカリ性の薬品は少なくともアミン系材料及び水を含有していることを特徴とする請求項153に記載の基板処理方法。
  156. 前記アミン系材料は、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノイソピルアミン、ジイソピルアミン、トリイソピルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、ヒドロキシルアミン、ジエチルエヒドロキシルアミン、無水ジエチルエヒドロキシルアミン、ピリジン、ピコリンのうちの少なくとも何れか1つからなることを特徴とする請求項153乃至155のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  157. 前記薬液における前記アミン系材料の濃度が0.01重量%以上10重量%以下であることを特徴とする請求項153乃至156のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  158. 前記薬液における前記アミン系の材料の濃度が0.05重量%以上5重量%以下であることを特徴とする請求項157に記載の基板処理方法。
  159. 前記薬液における前記アミン系の材料の濃度が0.05重量%以上2.0重量%以下であることを特徴とする請求項158に記載の基板処理方法。
  160. 前記第一の薬液処理又は前記第二の薬液処理において用いる薬液は防食剤を含むことを特徴とする請求項121、122、124、125、126及び127のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  161. 前記有機膜パターンは、前記有機膜パターン加工処理の以前に、露光処理、現像処理、ウェットエッチング処理、ドライエッチング処理の少なくともいずれか一つが施された有機膜パターンであることを特徴とする請求項1乃至160のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  162. 請求項1乃至161のいずれか一項に記載の基板処理方法により処理された基板を有する装置の製造方法。
  163. 前記装置は、半導体装置、液晶表示装置、エレクトロ・ルミネセンス(EL)表示装置、フィールドエミッション表示装置またはプラズマ表示装置のいずれかであることを特徴とする請求項162に記載の製造方法。
  164. 請求項121、122、124、125、126及び127のいずれか一項に記載の前記第一の薬液処理又は前記第二の薬液処理において用いる薬液であって、剥離機能液成分と現像機能液成分とを含む水溶液からなる薬液。
  165. 請求項121、122、124、125、126及び127のいずれか一項に記載の前記第一の薬液処理又は前記第二の薬液処理において用いる薬液であって、前記有機膜パターンの表面に形成された変質層又は堆積層を少なくとも除去する薬液。
  166. 前記剥離機能液成分及び前記現像機能液成分の各々は、以下に示す成分のうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項164に記載の薬液。
    (A)剥離機能液成分
    ・溶剤系成分
    ・アミン系成分+水成分
    ・求核剤成分
    ・還元剤成分
    ・フッ化アンモニウム成分
    (B)現像機能液成分
    ・有機アルカリ成分
    ・無機アルカリ成分
  167. 前記剥離機能液成分の含有量が0.2乃至30%であることを特徴とする請求項164または166に記載の薬液。
  168. 前記現像機能液成分の含有量が0.2乃至30%であることを特徴とする請求項164または166に記載の薬液。
  169. 請求項121、122、124、125、126及び127のいずれか一項に記載の前記第一の薬液処理又は前記第二の薬液処理において用いる薬液であって、アミン系材料と現像機能液成分とを含む水溶液からなる薬液。
  170. 前記アミン系の材料の含有量が0.2乃至30%であることを特徴とする請求項169に記載の薬液。
  171. 前記現像機能液成分の含有量が0.2乃至30%であることを特徴とする請求項169または170に記載の薬液。
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