JP2012253171A - プリベーク装置およびプリベーク方法 - Google Patents

Abstract

【課題】真空吸着型ホットプレートを使用したプリベーク装置において、ホットプレートによる基板の加熱により、カバーの内面に生成する再結晶化物の発生を防止し、且つ周囲環境から飛来する異物が基板表面に付着することを抑制するプリベーク装置およびプリベーク方法を提供すること課題とする。
【解決手段】ホットプレートが下向きに設けられ、レジストが塗布された面を下向きにしてホットプレートに真空吸着することで基板の加熱処理を行うことを特徴としたプリベーク装置。
【選択図】図1

Description

本発明はフォトリソグラフィー工程で使用されるプリベーク装置およびプリベーク方法に関する。

フォトリソグラフィー工程は、半導体集積回路製造工程、液晶ディスプレイ製造工程、プリント配線板製造工程など、感光性レジストを使用して微細加工を実施する多くの製造工程で使用されている。

プリベーク装置は、感光性レジストをシリコンウェハやガラスなどの基板に塗布して形成した感光性レジスト膜に含まれる残留溶剤を揮発させ、予定した感光性レジスト膜の感光性を発揮できると同時に、固化（乾燥し、粘着性を無くした状態）させることを目的に、フォトリソグラフィー工程で使用される装置である。

このプリベーク装置の加熱方式には各種の方式が採用できるが、主に半導体集積回路製造工程、液晶ディスプレイ製造工程で主流となっているのは、真空吸着型ホットプレートを使用したものである。

真空吸着型ホットプレートを使用したプリベーク装置は、プリベーク処理をする基板を載置するホットプレートとその基板に周囲環境から飛来するダストやパーティクルと言った異物が基板表面に付着するのを防止する目的で、ホットプレート全体を覆うカバーが設けられているのが通常である。

その様な構成のプリベーク装置における問題点として、加熱チャンバーの内壁面に、感光性レジストが加熱されることによって揮発または昇華した物質が凝集や昇華（気体から固体に）によって再結晶化した後、剥離することによって基板表面に異物として付着し、ひいてはパターン欠陥の原因になることが知られている。その対策として加熱チャンバーの内壁面を加熱することによって、上記の問題点を改良したプリベーク装置が特許文献１に開示されている。

しかしながら、ホットプレートの上に、塗布されたばかりの感光性レジスト膜が形成された基板を上向きにして載置しているため、周囲の環境から飛来して基板に付着する異物に対しては防ぐことができない、という問題点を抱えていた。

特許第２５６４２８８号公報

本発明は、真空吸着型ホットプレートを使用したプリベーク装置において、ホットプレートによる基板の加熱により、加熱チャンバーの内壁面に生成する再結晶化物の発生を防止し、且つ周囲環境から飛来する異物が基板表面に付着することを抑制するプリベーク装置およびプリベーク方法を提供すること課題とする。

上記課題を解決する手段として、本発明の請求項１は、フォトリソグラフィー工程で使
用するプリベーク装置であって、
少なくとも、感光性レジストが塗布された基板を加熱するための加熱チャンバーと、次工程の装置として設けられた冷却チャンバーと、を備えており、
前記加熱チャンバーは、天面部と側面部と底面部から構成された閉空間を形成しており、前記天面部の内側（側面部に囲まれている空間の天面部）にはホットプレートが下向きに設けてあり、前記ホットプレートの下方には、加熱によって感光性レジスト層から発せられる昇華物をトラップするための昇華物捕集機構が備えられており、側面部には前記基板を出し入れ可能に開閉する開閉シャッターが設けてあることを特徴とするプリベーク装置である。

また請求項２は、昇華物捕集機構が、主に金属から形成されたクールプレート（冷却されたプレート）であることを特徴とする請求項１に記載のプリベーク装置である。

また請求項３は、請求項１または２に記載のプリベーク装置を用いたプリベーク方法であって、少なくとも、
前工程の塗布工程にて感光性レジストが塗布された基板を加熱チャンバーにより加熱する加熱工程と、
加熱工程が終了したあと、基板の温度を目的の温度まで冷却チャンバーにより冷却する冷却工程と、をこの順に実施する方法であり、
加熱工程を実施するに際して、前工程の塗布工程から搬送されてきた前記基板を反転させてから加熱工程に搬入し、
加熱工程を終了して次工程である冷却工程に前記基板を搬出するに際して、再び前記基板を反転させてから搬出し搬送することを特徴とするプリベーク方法である。

また請求項４は、加熱工程を終了して次工程である冷却工程に基板を搬出するに際して、前記基板を反転させずにそのままの向きで搬出し搬送することを特徴とする請求項３に記載のプリベーク方法である。

本発明のプリベーク装置およびプリベーク方法を用いれば、プリベーク工程で発生していた異物付着が起因の不良を従来より更に低減することが可能となる。

本発明のプリベーク装置の加熱チャンバーの一例を示す断面図 本発明のプリベーク装置の冷却チャンバーの一例を示す断面図 本発明のプリベーク装置の冷却チャンバーの一例を示す断面図 本発明のプリベーク方法のプロセスの一例を示す概略図 従来の加熱チャンバーと本発明の加熱チャンバーを使用したときの不良率の改善状況を示した不良率データの例

本発明について図を用いて説明する。図１は、本発明のプリベーク装置の加熱チャンバー１の一例を示す断面図である。本発明の加熱チャンバー１の特徴は、基板４を加熱するためのホットプレート２が加熱チャンバー１の天面部に設けられており、基板４を下向きに保持できるように真空吸着する点である。その為、前工程である感光性レジストが基板を上向きにして塗布され、そのままの向きで加熱チャンバー１に搬送されてくる。従来はこのままの向きで、塗布された感光性レジスト層７を上向きにしたまま、ホットプレート上に載置され、プリベークが実施されてきた。

しかしながら、本発明のプリベーク装置の加熱チャンバーは、図１に示されているように
、ホットプレート２は、下向きに設けられている。その為、前工程から搬送されてきた基板４を反転させて、感光性レジスト層７がある面を下向きにしてから、ホットプレート２に押し当てて真空吸着することによって、下向きに基板４を保持する。このことによって、周囲環境から飛来する異物が感光性レジスト層７に付着することを抑制することができる。また、加熱チャンバー１の下部に設けられている昇華物捕集機構６によって感光性レジスト層７から発せられる昇華物を捕集する。

図２は、本発明のプリベーク装置の冷却チャンバー１１の一例を示す断面図である。図１に示した加熱チャンバー１と異なるのは、ホットプレートの代わりにクールプレート１２が備えられている点である。

図３も、本発明のプリベーク装置の冷却チャンバー１１の一例を示す断面図である。冷却チャンバー１１のクールプレート１２が、図２と上下反転した状態の冷却チャンバーである。

図４は、本発明のプリベーク方法を説明する図である。
（ａ）は、加熱チャンバー１に基板４が搬入されてきた状態を示している。
（ｂ）は、基板４の搬入が完了し、基板４を図示していないロボットアームなどの基板移動機構を使用して上に向って移動している状態を示している。
（ｃ）は、基板４の移動が完了し、ホットプレート２に真空吸着され、且つ、基板４を搬入したシャッター５を閉じた状態を示している。
（ｄ）は、基板４の加熱が終了し、真空吸着を切って基板４をホットプレート２から図示していない基板移動機構を使用して下方向に移動している状況を示している。
（ｅ）は、基板４の下方向への移動が完了し、図面の右方向に向って図示していない基板移動機構を使用して移動している状況を示している。基板４を右方向に移動開始する前に、図面右側に設けてあるシャッター５５を開く。
（ｆ）は、加熱チャンバー１から出た基板４が、次の処理工程を実施するための冷却チャンバー１１に搬入されている状況を示している。
（ｇ）は、基板４の冷却チャンバー１１への搬入が完了し、上方向に向って図示していない基板移動機構によって移動を開始した状況を示している。
（ｈ）は、基板４の上方向への移動が完了し、クールプレート１２に真空吸着された状況を示している。同時に、基板４が搬入されたシャッター５６は閉じられている。
（ｉ）は、基板４の冷却が終了し、真空吸着を切って基板４をクールプレート１２から図示していない基板移動機構を使用して下方向に移動している状況を示している。
（ｊ）は、基板４の下方向への移動が完了し、図面の右方向に向って図示していない基板移動機構を使用して移動している状況を示している。基板４を右方向に移動開始する前に、図面右側に設けてあるシャッター５７を開く。

図４の（ｆ）〜（ｊ）において、図２に示した冷却チャンバー１１を使用して本発明を説明したが、図３に示した冷却チャンバー１１１を使用しても良い。

次に、本発明の実施例として、液晶ディスプレイ用カラーの場合を用いて更に詳しく説明する。
＜実施例１＞
ブラックマトリックスパターンを形成したカラーフィルタ用の基板４に、スリット＆スピンコータを使用して、赤の顔料分散レジストを塗布し、感光性レジスト層７を形成した。次にＥＢＲ処理（ｅｄｇｅ ｂｅａｄ ｒｅｍｏｖａｌ処理、基板端部から数ｍｍ程度までの領域に塗布された塗布膜を除去する処理)を行った。ＥＢＲ処理した領域を膜面側からロボットアームの先端に備えられている真空吸着機構で吸着し、基板４を保持した後、顔料分散レジストが塗布された面を下方向に向くように反転させた。

次に、加熱チャンバー１のシャッター５を開き、ロボットアームに保持された基板４を加熱チャンバー１の中に搬入し、所定の位置まで搬入したところで加熱チャンバー１の内部の天面部に設けてあるホットプレート２に向って上昇させた。基板４がホットプレート２に密着させたところで、ホットプレート２に備えられている真空吸着機構３を作動させることによって基板４をホットプレートに真空吸着した。

基板４がホットプレート２に真空吸着されると基板４の温度が上昇し、基板４に塗布されている顔料分散レジストから昇華物が発生する。その昇華物は、加熱チャンバー１に備えられている昇華物捕集機構６によってトラップされる。昇華物捕集機構６として、１０℃に冷却された冷水を通したＳＵＳ３１６製のクールプレートを使用した。ホットプレートと同様の単純な平面を冷水を通すことにより冷却した構造である。具体的には、厚さ１．０ｍｍのＳＵＳ３１６板に、銅製の冷水管を銀ろうにより接合した構造のものである。ＳＵＳ３１６板の表面は冷水の温度と同じ１０℃に冷却され、昇華物が析出し、捕集されていることが確認できた。より効率的な捕集のためには、冷却された表面積が大きくなる構造を採用することが有効であるが、同時に清掃がし易く、クリーンに保持し易い構造であることも重要である。

次に、１０分間の加熱処理が終了後、シャッター５５を開いてから、ロボットアームを加熱チャンバー１に挿入し、基板４を保持してから、ホットプレート２の真空吸着を切った後、ロボットアームを下方向に下げ、水平移動させる位置で止めた。次に、シャッター５５を通して基板４を加熱チャンバー１から取り出した。その後、シャッター５５を閉じた。

次に、基板４を同じロボットアームで保持したまま、搬送方向で１８０℃回転させ、今度は冷却チャンバー１１のシャッター５６を開き、所定の位置まで挿入したあと、冷却チャンバー１１の天面部に設けてあるクールプレート１２に向って上昇させ、基板４をクールプレート１２に密着させてから真空吸着を作動させて、基板４をクールプレート１２に吸着した。ここで図２に示したのと同等の配置関係にある冷却チャンバー１１を使用したが、図３に示した冷却チャンバー１１１を使用することもできる。その場合は、加熱チャンバー１から出てきた基板４を搬送方向で１８０℃回転させてから、冷却チャンバー１１１に搬入させる前に、基板４を上下反転させることが必要である。この場合は、クールプレート１２が冷却チャンバー１１１の底面部に設けてあるため、基板４を冷却チャンバー１１１に搬入し所定の位置まで挿入したあと、クールプレート１２に向って下降させることになる。

基板４をクールプレート１２に真空吸着したあとは、ロボットアームを冷却チャンバー１１から取り出し、シャッター５７を閉めた。基板４をクールプレート１２に１０分間保持したあと、再び、シャッター５７を開き、ロボットアームを冷却チャンバー１１に入れて、基板４を取り出した。この時、基板４の温度はクールプレート１２と同じ温度に冷却されていた。

本発明によるプリベーク装置を使用した場合と、従来から使用してきたプリベーク装置を使用した場合の、フォトリソグラフィー工程が起因すると考えられる不良率の例を図５に示した。従来のプリベーク装置を用いた場合は、裏面汚れ、巨大異物、埋め込み異物、と分類しているフォトリソグラフィー工程が起因すると考えられる不良率は、合計で５．５％程度だったものが、本発明のプリベーク装置を使用した場合は、２．５％程度に低減した。

１・・・加熱チャンバー
２・・・ホットプレート
３・・・真空吸着機構
４・・・基板
５、５５、５６、５７、５８、５９・・・シャッター
６・・・昇華物捕集機構
７・・・感光性レジスト層
１１、１１１・・・冷却チャンバー
１２・・・クールプレート

Claims (4)

1. フォトリソグラフィー工程で使用するプリベーク装置であって、
   少なくとも、感光性レジストが塗布された基板を加熱するための加熱チャンバーと、次工程の装置として設けられた冷却チャンバーと、を備えており、
   前記加熱チャンバーは、天面部と側面部と底面部から構成された閉空間を形成しており、前記天面部の内側（側面部に囲まれている空間の天面部）にはホットプレートが下向きに設けてあり、前記ホットプレートの下方には、加熱によって感光性レジスト層から発せられる昇華物をトラップするための昇華物捕集機構が備えられており、側面部には前記基板を出し入れ可能に開閉する開閉シャッターが設けてあることを特徴とするプリベーク装置。
2. 昇華物捕集機構が、主に金属から形成されたクールプレート（冷却されたプレート）であることを特徴とする請求項１に記載のプリベーク装置。
3. 請求項１または２に記載のプリベーク装置を用いたプリベーク方法であって、少なくとも、
   前工程の塗布工程にて感光性レジストが塗布された基板を加熱チャンバーにより加熱する加熱工程と、
   加熱工程が終了したあと、基板の温度を目的の温度まで冷却チャンバーにより冷却する冷却工程と、をこの順に実施する方法であり、
   加熱工程を実施するに際して、前工程の塗布工程から搬送されてきた前記基板を反転させてから加熱工程に搬入し、
   加熱工程を終了して次工程である冷却工程に前記基板を搬出するに際して、再び前記基板を反転させてから搬出し搬送することを特徴とするプリベーク方法。
4. 加熱工程を終了して次工程である冷却工程に基板を搬入するに際して、前記基板を反転させずにそのままの向きで加熱チャンバーから搬出し搬送することを特徴とする請求項３に記載のプリベーク方法。