JP3783615B2 - 大型基板に塗布されたレジストの硬化方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばφ３００ｍｍより大きいウエハや、液晶等のディスプレイ基板に塗布されたレジストを、加熱昇温しながら紫外線照射することにより硬化させるレジストの硬化方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の製造工程（露光およびエッチング工程) において、ウエハ上にパターンが形成され現像されたレジストを、加熱昇温しながら紫外線を照射し、該レジストの耐熱性や耐エッチング性を増すことが知られている（例えば特公平４−７８９８２号公報等参照）。
現像されパターンが形成されたレジストを、例えば１５０°Ｃ以上に加熱すると、形成されたパターンの形状が崩れる。これをレジストフローという。レジストがフローすると、所望のパターンにエッチングできなくなる。
レジストがフローを生じない温度をそのレジストの耐熱温度と言い、現像後のレジストの耐熱性は、通常１００〜１１０°Ｃ程度である。しかし、後工程のエッチング工程においては、エッチング条件により、１５０°Ｃ以上になることがあり、レジストに高い耐熱性が要求される場合がある。
【０００３】
レジストを、フローしない温度から徐々に加熱しながら紫外線を照射すると、レジストは高い耐熱性を有するようになる。これを、レジストの硬化、キュアリングなどと呼ぶ。
レジストの硬化は、例えば次のようなプロセスで行なわれる。レジストをフローしない５０〜１００°Ｃに加熱する。その状態から波長２２０ｎｍ〜３２０ｎｍの紫外線を照射しつつ、所望の耐熱温度近くの設定温度にまで（例えば２００〜２５０°Ｃ程度) 、連続的または段階的に上昇させる。設定温度に達すれば紫外線照射を停止する。その後、搬送ができるように５０〜１００°Ｃにまで冷却する。
加熱温度を上昇させる昇温速度は、連続的に温度を上昇させる場合、１〜２°ｃ／ｓｅｃが必要とされる。紫外線照射後の冷却時の降温速度は、スループットを良くするため、より速いことが望まれているが、実際は３°Ｃ／ｓｅｃ程度である。
【０００４】
上記のような処理を行なうレジスト硬化装置は、レジスト温度制御を確実に行なうために、昇降温可能なワークステージを備えている。ワークステージは熱伝導性の良い金属製で、処理すべきレジストを備えたウエハ（以下ワークと呼ぶ場合がある) を、真空吸着により保持する。該保持したウエハの温度は、このステージを、ヒータにより加熱、また、冷却水により冷却することにより制御される。近年は、半導体集積回路の製作だけでなく、液晶等のディスプレイ基板のパターン形成においても、同様のレジスト硬化処理が行なわれるようになってきた。したがって、ワークもウエハだけでなく、矩形の大型基板も用いられるようになってきた。
【０００５】
図７にレジストの硬化装置に用いる矩形基板を保持するワークステージの全体斜視図を示し、図８に、ワークステージＷＳの側面図を示す。
同図に示すように、ワークステージＷＳ表面には、ワークを真空吸着するための複数の真空吸着溝Ｖｓが設けられている。該溝Ｖｓに真空が供給され、載置されるワークを真空吸着する。ワークステージＷＳの材質は例えばアルミ合金である。
ワークステージＷＳの側面には、図８に示すように複数の貫通孔が設けられ、この貫通孔の長さに応じた棒状のカートリッジヒータ（シースヒータ) Ｈｔが図７に示すように差し込まれる。
カートリッジヒータＨｔに電気が供給されるとカートリッジ部分が加熱し、熱伝導によりステージが加熱される。
また、ヒータを差し込む貫通孔と貫通孔の間のステージ内部には、ワークステージＷＳを冷却用の冷却水を流すための配水路Ｆ１や、真空吸着溝Ｖｓに真空を供給する真空供給路（図示せず）が形成されている。
冷却水を流す配水路Ｆ１どうしは、ワークステージのＷＳ下面側でブリッジ用の配管Ｆ２により接続されている。冷却水は２ケ所から導入され、２ケ所から排水される。
上記ワークステージＷＳ上に、パターンが形成され現像されたレジストが塗布されたワークを載置して真空吸着によりワークステージＷＳに真空吸着させ、例えば特公平４−７８９８２号公報等に記載されるように、図示しない光照射部から紫外線を照射しながら、ワークステージＷＳを加熱昇温させレジストを硬化させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ワークであるディスプレイ基板は年々大型化し、１辺が５０ｃｍから１ｍ以上の基板も使用されている。またウエハも、φ３００ｍｍからそれ以上に大型化する傾向がある。
上記のような大型の基板において、レジストの硬化処理を行なう場合、該基板を保持するワークステージも、基板の大きさに応じて大型化する必要がある。
しかし、ワークステージが大型化すると、その分、熱容量が大きくなるので、必要とされる昇温速度（１〜２°Ｃ／ｓｅｃ）を保つために、ヒータの出力を大きくしたり、ヒータの本数を増やす等を行なう必要がある。
また、処理終了後の冷却も、速やかに行なうために、冷却水の流量を多くしたり、圧力を大きくする必要がある。
これは、装置に投入する用力（ユーティリティ）の増加につながり、装置のランニングコストが増加する。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、本発明の目的は、レジストが塗布されたワークに対し加熱しつつ紫外線を照射してレジストを硬化させるに際し、大型のワーク、例えば大型のディスプレイ基板を処理する場合であっても、装置に投入する用力（ユーティリティ) が増加することがないレジスト硬化方法および装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明においては、レジストが設けられたワークを順次、温度の高い領域に搬送し、ワークの温度を部分的に、かつ段階的に上昇させながら上記ワークに紫外線を照射し、上記レジストを硬化させる。
すなわち、装置を以下のように構成し、以下の（１）のようにワークの温度を部分的に、かつ段階的に上昇させながら、紫外線を照射して上記レジストを硬化させる。また、以下の（２）のようにしてワークを冷却する。
（１）ワークステージを、ワークの大きさよりも小さい複数の領域に分割する。該分割した領域を、それぞれ異なる一定温度に制御し、ワークの搬送方向に沿って段階的に温度が高くなるように並べる。
そして、搬送手段により、上記ワークを部分的に、上記ワークステージの異なる温度の領域に順次移動させながら、上記ワークに紫外線を照射する。即ち、同一のワーク内を異なる温度（ただし、それぞれの温度は一定) で処理する。
（２）上記に加え、ワークステージに、最も温度が高い領域よりワークの搬送方向の下流側に、温度の低い領域を設け、紫外線照射が終了したワークを上記下流側に設けられた温度の低い領域に順次搬送し、ワークを冷却させる。
上記のように、ワークを一定温度で処理することにより、ワークステージ全体を昇降温させる場合に比べ、装置に投入する電力を格段に少なくすることができる。
すなわち、後述するように、ワークステージを一定温度で制御する場合の消費電力量と、昇降温を行なう場合の消費電力を計算すると、一定温度で制御する場合に比べ、昇降温を行なう場合の消費電力は約１７倍となる（ワークステージがアルミ製であり、大きさが１００ｃｍ×１００ｃｍ×２ｃｍの場合）。
また、本発明によれば、ワークの処理毎にステージを高い温度から急激に低い温度に下げる必要がなくなるので、ワークステージに供給する冷却水の流量や圧力を小さくすることができる。
これにより、電力や冷却水といった装置に投入する用力( ユーティリティ) の増加を防ぐことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施例のレジスト硬化装置の全体構成を示す図であり、同図は、本実施例の装置を側面から見た断面図を示している。
同図において、１１は光照射部、１２は処理室である。光照射部１１には、ランプＬＰ１〜ＬＰ３と、ランプＬＰ１〜ＬＰ３からの光を反射するミラーＭが設けられ、光照射部１１と処理室１２は石英ガラスを取り付けた石英窓１３で仕切られている。ランプＬＰ１〜ＬＰ３は例えば高圧水銀ランプであり、波長２２０〜３２０ｎｍの紫外線を含む光を放射する。
また、光照射部１１には、遮光用のシャッタＳＨが、石英窓１３とランプＬＰ１〜ＬＰ３の間に挿入、退避自在に取り付けられている。上記シャッタＳＨを開くことにより、光照射部１１から処理室１２内のワークステージＷＳ上に載置されたワークに紫外線が照射され、シャッタＳＨを閉じることにより照射が停止する。シャッタＳＨは、ワークがワークステージＷＳに載置されていないとき（例えばワーク搬送中）、ランプＬＰ１〜ＬＰ３からの光が照射されないように遮断する。ワークステージＷＳにワークが載置されていない状態で光が照射されると、照射される光のエネルギーや、ランプ封体からの輻射熱によりワークステージＷＳの温度が上昇し、これによりワークの温度が上昇し、レジストの耐熱温度を越えることがあるので、これを防ぐためである。
また、光照射部１１には、冷却風取り入れ口１１ａと排気口１１ｂが設けられ、図示しないブロアにより、排気口１１ｂから排気することにより、ランプＬＰ１〜ＬＰ３が冷却される。
【０００９】
処理室１２には部分的に異なった温度に保持されるワークステージＷＳと、ワーク（図示せず）を搬送するワーク搬送機構１４が設けられている。
ワークステージＷＳ表面には、前記したように、ワークを真空吸着するための真空吸着溝（図示せず）が設けられており、該溝に真空を供給して載置されたワークを真空吸着する。また、ワークステージＷＳには、後述するように上記ワーク搬送機構１４の搬送アームが通過するためのワーク搬送アーム通過溝（図１では図示せず）が設けられている。なお、ワークステージＷＳの材質は前記したように例えばアルミ合金である。
ワークステージＷＳには、前記したように例えば棒状のカートリッジヒータと冷却水を流すための配水路（図示せず）が設けられ、ワークステージＷＳは、部分的に異なった温度に保持される。図１に示したものにおいては、ワークステージＷＳがステージＳＴ１〜ＳＴ４の４つの領域に等間隔に分割され、例えば、ステージＳＴ１が１００°Ｃ、ステージＳＴ２が１５０°Ｃ、ステージＳＴ３が２００°Ｃ、ステージＳＴ４が１００°Ｃのように異なった一定温度に保持され、温度の境界は、ワークの搬送方向にほぼ直交している。なお、ワークステージＷＳの分割数は、上記のように４に限定されず、その他の分割数としてもよい。
前記ランプＬＰ１〜ＬＰ３は上記ステージＳＴ１〜ＳＴ３に対応して設けられ、ステージＳＴ１には、対応してランプＬＰ１が設けられ、ステージＳＴ１に載置されたワーク部分に対しては、ランプＬＰ１からの紫外線が照射される。
同様に、ステージＳＴ２に対応してランプＬＰ２が、ステージＳＴ３に対してランプＬＰ３が設けられている。ステージＳＴ４は冷却用のステージであり、対応するランプは設けられていない。
【００１０】
レジストが塗布され現像されたワークは処理室１２の右側に設けられたシャッタ１２ａを開いて、図示しないワーク搬送装置により搬入口１２ｂから処理室１２内に搬入される。
ワークが処理室１２内に搬入されると、ワーク搬送機構１４は、ワークをワークステージＷＳ上に搬送する。
ワークステージＷＳ表面には、前記したように、ワークを真空吸着するための真空吸着溝（図示せず）が設けられており、該溝に真空を供給して載置されたワークを真空吸着する。
図１の場合、ワークの同図左右方向の長さは、光照射部１１のランプＬＰ１〜ＬＰ３に対向するステージＳＴ１〜ＳＴ３を合わせた長さに等しく（あるいは長く）、ワークが処理室１２内に搬送されると、後述するように、まず、ワークの一部がステージＳＴ１上に載置され（この例では、ワークの左側部分がステージＳＴ１上に載置され、残りの部分はワークステージＷＳ上からはみ出す）、ワークステージＷＳに真空吸着される。また、光照射部１１のシャッタＳＨが開き、ワークステージＳＴ１上のワークに光照射部１１のランプＬＰ１から紫外線が照射される。
上記のようにワークに紫外線を照射しながら、ワークを所定時間処理した後、ワークの真空吸着を解除して、ワーク搬送機構１４により、ワークを移動させ、上記ステージＳＴ１上に載置されていたワークの部分をステージＳＴ２上に移動させる。そして、ワークの未処理の部分をステージＳＴ１上に載置し（この例ではワークの真ん中部分がステージＳＴ１上に載置される）、ワークステージに真空吸着する。そして、上記と同様にランプＬＰ１，ＬＰ２から紫外線を照射しながらワークを所定時間処理する。以下同様に、ワークをワーク搬送機構１４により間欠的に移動させながらワークを処理する。
ワークの処理が終わると、図１の処理室１２の左側のシャッタ１２ｃを開き、ワーク搬出口１２ｄから図示しないワーク搬送装置により処理室１２からワークを搬出する。
【００１１】
上記光照射部１１のランプＬＰ１〜ＬＰ３はランプ点灯電源１５により点灯制御される。ランプ点灯電源１５は各々のランプＬＰ１〜ＬＰ３をそれぞれ点灯制御する点灯電源から構成され、ランプの点灯消灯、点灯電力等は個々に制御される。また、上記光照射部１１のシャッタＳＨは、シャッタ駆動機構１６により駆動される。
制御装置２０には、上記レジスト硬化装置の全体の動作を制御したり、その他の部分を制御する制御部２０ａ、上記ランプ点灯電源１５を制御するランプ点灯制御部２０ｂ、ワーク搬送機構１４や処理室のシャッタ１２ａ，１２ｃを制御するワーク搬送機構制御部２０ｃ、光照射部１１のシャッタＳＨを駆動するシャッタ駆動機構を制御する光照射部シャッタ制御部２０ｄ、ワークステージＷＳの各ステージＳＴ１〜ＳＴ４の温度を制御するワークステージ温度制御部２０ｅが設けられる。
【００１２】
次に図２〜図３、図４〜図５、図６により、本発明のレジスト硬化処理手順及びワークの搬送機構について説明する。なお、図２〜図３は図１と同様に装置の側面図を示しており、処理の手順を示している。
また、図４〜図５は、同じく側面図であり、ワークの搬送機構１４とその搬送の手順を示す。
ワーク搬送機構１４は同図に示すように、ワークステージＷＳに沿って設けられたレール１４ａ上を移動するように構成され、ワークを保持するワーク搬送アーム１４ｃと、ワーク搬送アーム１４ｃを上下方向に駆動するエアシリンダ１４ｂとを備えている。そして、上記ワーク搬送アーム１４ｃによりワークを保持し、上記レール１４ａを移動して、ワークをワークステージＷＳ上で間欠的に移動させる。
【００１３】
図６は、ワークステージを光源方向から見た（上から見た) 図であり、ワークＷが、図４に示したワーク搬送機構１４により、ステージＳＴ１からＳＴ４に沿って順次搬送される様子を示す。なお、図６における実線は、ワークＷが図２（ｂ）の位置にある状態を示し、一点鎖線は、ワークＷが図２（ｃ）、（ｄ）の位置にある状態を示す。
同図に示すように、ワーク搬送アーム１４ｃは、平行な２本の棒状部材により構成され、同図の紙面上下、図４〜図５の紙面手前および奥の２か所に設けられている。
また、ワークステージＷＳには、ワーク搬送機構１４のワーク搬送アーム１４ｃを通過させるためのワーク搬送アーム通過溝１４ｄが設けられている。
ワークＷの搬送方向と直交する方向の長さは、ワーク搬送アーム１４ｃの間隔より長く、ワーク搬送アーム１４ｃはワークＷの下面の２か所を保持する。
ワークＷをワークステージＷＳ上に載置する際には、ワークＷを保持したワーク搬送アーム１４ｃを所定の位置に位置決めし、前記エアシリンダ１４ｂによりワーク搬送アーム１４ｃを下降させる。ワークＷがワークステージＷＳの所定位置に載置されると、前記した真空吸着機構により、ワークＷをワークステージＷＳ上に固定する。
また、ワークＷを次の位置に搬送する場合には、ワークステージＷＳによるワークＷの真空吸着を解除し、搬送アーム１４ｃをワークＷの下面側の所定の位置に位置決めして、前記エアシリンダ１４ｂによりワーク搬送アーム１４ｃを上昇させる。そして、搬送アーム１４ｃによりワークＷを保持して、ワークＷを次の位置に移動させる。なお、図６では、ワークステージ表面の真空吸着溝等は省略している。
【００１４】
以下、ワークのレジストを、紫外線を照射しながら１００°Ｃから２００°Ｃまで加熱して、２００°Ｃ以上の耐熱性を有するように硬化処理する場合を例にとって説明する。なお、ワークステージの分割された各ステージＳＴ１〜ＳＴ４の温度は、前記図１に示した温度と同じである。
（１）図２（ａ）および図４（ａ）に示すように、処理室１２内に搬入されたワークがワーク搬送アーム１４ｃに載せられる。
（２）図４（ｂ）に示すように、ワーク搬送アーム１４ｃが、ワークＷをワークステージＷＳのステージＳＴ１上に移動させる。このとき、ランプＬＰ１〜ＬＰ３は点灯しているが、シャッタＳＨは閉じている。
（３）図４（ｃ）に示すようにワーク搬送アーム１４ｃが下降する。これにより、図２（ｂ）に示すように、ステージＳＴ１の長さに相当するワークＷのＡ部のみがステージＳＴ１に載置され、真空吸着により保持される〔図６の図２（ｂ）の位置〕。
ステージＳＴ１の温度は１００°Ｃであり、硬化処理を行なっていないレジストがフローしない温度である。
シャッタＳＨが開き、ランプＬＰ１からの光がワークのＡ部に照射され、Ａ部が１００°Ｃで処理される。
（４）この処理により、ワークＷのＡ部のレジストは、硬化のプロセスが進み、１００°Ｃ以上、例えば１５０°Ｃ程度に加熱しても、レジストフローがすぐには生じなくなる。この硬化のプロセスは、レジストの種類によって異なるので、あらかじめ実験により確認しておく。
【００１５】
（５）シャッタＳＨを閉じ、ワークステージＷＳの真空吸着を解除し、図５（ｄ）に示すように、ワーク搬送アーム１４ｃが上昇する。
（６）図５（ｅ）に示すように、ワーク搬送アーム１４ｃが、ワークＷを、ワークＷのＡ部がＳＴ２に、ワークＷのＢ部がＳＴ１に載置されるように、搬送する。
（７）ワーク搬送アーム１４ｃが下降し、図５（ｆ）、図２（ｃ）に示すようにワークＷがワークステージＷＳに真空吸着され〔図６の図２（ｃ）の位置〕、ワークＷのＡ部は１５０°Ｃに加熱される。何の硬化処理も行なわないレジストであれば、１５０°Ｃに加熱すればフローしてしまう。しかし、上記した図２（ｂ）の処理によりＡ部は１５０°Ｃに加熱しても、すぐにはフローしない。
（８）ワークＷのＡ部のレジストがフローする前に、シャッタＳＨを開き、ワークＷに紫外線を照射する。ランプＬＰ２からの光はワークＷのＡ部に照射され、温度１５０°Ｃでの処理がなされる。
これにより、ワークＷのＡ部はさらに硬化のプロセスが進み、２００°Ｃに加熱しても、すぐにはフローしないようになる。
一方、ランプＬＰ２からの光はワークＷのＢ部に照射され、温度１００°Ｃでの処理がなされ、先ほどのＡ部と同様硬化が進む。
【００１６】
（９）シャッタＳＨを閉じ、図２（ｄ）に示すように、ワーク搬送アーム１４ｃにより、ワークＷのＡ部がステージＳＴ３に、Ｂ部がステージＳＴ２に、Ｃ部がステージＳＴ１に載置されるよう移動する〔図６の図２（ｄ）の位置〕。
ワーク搬送アームの動作については、図４（ａ）〜図５（ｆ）と同様である。図２（ｄ）の処理により、ワークＷのＡ部は２００°Ｃに加熱されてもすぐにはフローしない耐熱性を、Ｂ部は１５０°Ｃに加熱されてもすぐにはフローしない耐熱性を有するようになっている。
（１０）ワークＷのＡ部およびＢ部のレジストがフローする前に、シャッタＳＨを閉じ、ワークＷに紫外線を照射する。ランプＬＰ３からの光はワークＷのＡ部に、ランプＬＰ２から光はワークＢ部に、ランプＬＰ１からの光はワークＷのＣ部にそれぞれ照射される。
ワークＷのＡ部は、２００°Ｃでの処理が行われ、硬化のプロセスは完了し、２００°Ｃ以上の耐熱性を有するようになる。また、ワークＷのＢ部は２００°Ｃに加熱されてもすぐにはフローしない耐熱性を、Ｃ部は１５０°Ｃに加熱されてもすぐにはフローしない耐熱性を有するようになる。
（１１）シャッタＳＨを閉じ、図３（ｅ）に示すように、ワーク搬送アーム１４ｃにより、ワークＷのＡ部がステージＳＴ４に、Ｂ部がステージＳＴ３に、Ｃ部がステージＳＴ２に載置されるよう移動する。ワークＷのＡ部は、１００°ＣのステージＳＴ４に載置され冷却される。
【００１７】
（１２）シャッタＳＨを開き、ワークＷに紫外線を照射する。ランプＬＰ３からの光はワークＷのＢ部に、ランプＬＰ２からの光はワークＷのＣ部に照射される。ワークＷのＢ部の硬化プロセスはこれで終了する。ワークＷのＣ部は１５０°Ｃでの処理が行なわれ２００°Ｃに加熱されてもすぐにはフローしない耐熱性を有するようになる。
（１３）以降、図３（ｆ）（ｇ）に示すようにワークＷが搬送されて、ワークＷのＢ部、Ｃ部が処理される。
図３（ｆ）では、ワークＷのＢ部が冷却され、Ｃ部が２００°Ｃでの紫外線照射処理が行なわれる。この段階でワーク全体のレジスト硬化プロセスが終了する。続いて、図３（ｇ）では、ワークＷのＣ部が冷却される。この段階で、ワーク全体の冷却が終了する。
（１４）ワークＷ全体のレジスト硬化処理と冷却が終了したワークＷは、ワーク搬送アーム１４ｃにより図３（ｈ）に示すようにワークステージＷＳから取り除かれる。
【００１８】
本実施例においては、上記のように、ワークＷのＡ，Ｂ，Ｃの各部分が、ワークステージＷＳの異なる温度の領域に順次位置するように間欠的に制御し、各位置でワークＷに紫外線を照射しているので、ワークの処理毎にステージを昇温させたり、高い温度から急激に低い温度に下げる必要がなく、電力や冷却水といった装置に投入する用力( ユーティリティ) の増加を防ぐことができる。
ワークステージＷＳを一定温度で制御する場合と、ワークステージを従来のように昇降温する場合について、ヒータに加える電力を求めたところ、以下のようになった。
ワークステージを一定温度で制御する場合、いったん設定温度にまで上げてしまえば、対流や熱伝導を無視すれば、表面から放射される放射損失のみを補うように、ヒータを制御すれば良い。ワークステージＷＳの大きさを１００ｃｍ×１００ｃｍ×２ｃｍとして、ワークステージＷＳを２００°Ｃで一定制御する場合、ヒータに加える電力は５９０Ｗとなった。なお、ワークステージＷＳをアルミニウムとし、密度を２．７ｇ／ｃｍ3 、比熱を０．９３７ＫＪ／ｋｇ として計算した。
一方、ワークステージを従来のように昇降温する場合、ワークステージＷＳをアルミニウムとして、その大きさが上記と同じであるとすると、２°Ｃ／秒で昇温するにはヒータに加える電力は１０１１９６Ｗとなった。
つまり、一定温度制御を行なうと、従来の昇温制御に比べ、消費電力が約１／１７になり、本実施例によれば、従来に比べ、ワークステージＷＳを加熱するためのヒータに加える電力を大幅に低減することができる。
【００１９】
なお、上記実施例では、矩形基板を例にして説明したが、ウエハのような円形状ワークであっても、同様に搬送し処理することができる。
また、ワークＷを冷却するためのステージＳＴ４は、処理が終了したワークの部分を、速やかに所定の温度にまで冷却するために設けられているが、必須の構成ではない。冷却ステージＳＴ４を設ける代わりに、冷却風を吹き付けて冷却する手段を用いても良いし、自然空冷としてもよい。
さらに、ワークステージＷＳは、一体で製作し部分的に温度を異なるように制御しても良いし、異なる温度毎に別個のステージで構成しても良い。
上記実施例において、異なる温度毎に別個のステージで構成する場合には、ワークステージＷＳを、例えば４つのステージから構成し、それぞれのステージを異なる温度に制御する。別個のステージとして構成する方が、各ステージの境界部分の温度制御が容易になる。
また、ワークステージＷＳを、別個のステージとして構成する場合、各ステージは熱絶縁材を介して設ければ、各ステージの境界部分の温度を、階段状にはっきりと切り分けることが容易になる。熱絶縁材としてはセラミックなどの断熱材を用いても良いし、空気でも良い。空気を用いる場合は各ステージ同士に間隙を設ければ良い。
【００２０】
また、上記ランプＬＰ１〜ＬＰ３として、瞬時点灯可能なマイクロ波励起ランプやフラツシュランプ、または点灯中における輻射熱の小さいランプを用いれば、光照射部１１のシャッタＳＨを不要とすることもできる。
さらに、レジストに対し紫外線を照射する時、強い紫外線をいきなり照射すると、レジスト内部に気泡が生じる発泡という現象が起きることがある。発泡が生じると形成されたレジストパターンが崩れ、所望のエッチングが行なえない。
これを防ぐために、レジストに紫外線を照射する場合は、最初は紫外線放射照度を小さくしておき、レジスト内部の気体を外部に放出させてから照度を強くしていくことが行われている（例えば特公平５−７４０６０号公報参照）。
したがって、本発明においても、最初の処理に使われるステージＳＴ１に対応するランプＬＰ１の照度を、他のランプＬＰ２〜ＬＰ３の照度に比べて小さくしておいたり、ランプＬＰ１の照度を最初は小さくし、所定時間経過後、大きくするように制御してもよい。
ランプの照度の制御は、ランプ電力の切換えによって行なっても良いし、減光シャッタや減光フイルタを、ランプとワークとの間に挿入することによって行なっても良い。なお、レジストの発泡を防ぐために、ランプＬＰ１の照度を他のランプＬＰ２〜ＬＰ３に比べて小さくする場合には、ランプＬＰ１の照度を、他のランプの照度に比べて１／１０〜１／５０程度になるようにする。
【００２１】
また、上記実施例では、ランプＬＰ１〜ＬＰ３と、ステージＳＴ１〜ＳＴ３を対応させて設けた場合について説明したが、必ずしも、ランプとステージを対応させる必要はない。
さらに、上記実施例では、ワークＷをステージＳＴ１〜ＳＴ３の領域の幅に合わせて順次間欠的に移動させる場合について説明したが、ワークの搬送量は必ずしもステージＳＴ１〜ＳＴ３の領域の幅に合わせる必要はなく、例えば、ステージＳＴ１〜ＳＴ３の領域の幅の半分に相当した量だけ移動させるようにしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、ワークステージの各領域を一定温度で制御しており、ワークステージを急激に昇温する必要がないので、出力の大きなヒータを用いる必要がない。このため、消費電力を従来に比べ、格段に低減化することができる。
また、ステージを高い温度から急激に低い温度に下げることがないので、冷却水の流量、圧力も大きくする必要がない。したがって、装置に投入する用力（ユーティリティ）の増加を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のレジスト硬化装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例のレジスト硬化手順を説明する図（１）である。
【図３】本発明の実施例のレジスト硬化手順を説明する図（２）である。
【図４】本発明の実施例のワーク搬送機構の動作を説明する図（１）である。
【図５】本発明の実施例のワーク搬送機構の動作を説明する図（２）である。
【図６】本発明の実施例のワークステージを光源方向から見た図である。
【図７】従来のレジストの硬化装置に用いるワークステージの全体斜視図である。
【図８】図７に示すワークステージの側面図である。
【符号の説明】
１１ 光照射部
１１ａ 冷却風取り入れ口
１１ｂ 排気口
１２ 処理室
１２ａ シャッタ
１２ｂ 搬入口
１２ｃ シャッタ
１２ｄ ワーク搬出口
１３ 石英窓
１４ ワーク搬送機構
１５ ランプ点灯電源
１６ シャッタ駆動機構
２０ 制御装置
２０ａ 制御部
２０ｂ ランプ点灯制御部
２０ｃ ワーク搬送機構制御部
２０ｄ シャッタ制御部
２０ｅ ワークステージ温度制御部
ＬＰ１〜ＬＰ３ ランプ
Ｍ ミラー
ＳＨ 遮光用のシャッタ
ＳＴ１〜ＳＴ４ ステージ
ＷＳ ワークステージ
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばφ３００ｍｍより大きいウエハや、液晶等のディスプレイ基板に塗布されたレジストを、加熱昇温しながら紫外線照射することにより硬化させるレジストの硬化方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の製造工程（露光およびエッチング工程) において、ウエハ上にパターンが形成され現像されたレジストを、加熱昇温しながら紫外線を照射し、該レジストの耐熱性や耐エッチング性を増すことが知られている（例えば特公平４−７８９８２号公報等参照）。
現像されパターンが形成されたレジストを、例えば１５０°Ｃ以上に加熱すると、形成されたパターンの形状が崩れる。これをレジストフローという。レジストがフローすると、所望のパターンにエッチングできなくなる。
レジストがフローを生じない温度をそのレジストの耐熱温度と言い、現像後のレジストの耐熱性は、通常１００〜１１０°Ｃ程度である。しかし、後工程のエッチング工程においては、エッチング条件により、１５０°Ｃ以上になることがあり、レジストに高い耐熱性が要求される場合がある。
【０００３】
レジストを、フローしない温度から徐々に加熱しながら紫外線を照射すると、レジストは高い耐熱性を有するようになる。これを、レジストの硬化、キュアリングなどと呼ぶ。
レジストの硬化は、例えば次のようなプロセスで行なわれる。レジストをフローしない５０〜１００°Ｃに加熱する。その状態から波長２２０ｎｍ〜３２０ｎｍの紫外線を照射しつつ、所望の耐熱温度近くの設定温度にまで（例えば２００〜２５０°Ｃ程度) 、連続的または段階的に上昇させる。設定温度に達すれば紫外線照射を停止する。その後、搬送ができるように５０〜１００°Ｃにまで冷却する。
加熱温度を上昇させる昇温速度は、連続的に温度を上昇させる場合、１〜２°ｃ／ｓｅｃが必要とされる。紫外線照射後の冷却時の降温速度は、スループットを良くするため、より速いことが望まれているが、実際は３°Ｃ／ｓｅｃ程度である。
【０００４】
上記のような処理を行なうレジスト硬化装置は、レジスト温度制御を確実に行なうために、昇降温可能なワークステージを備えている。ワークステージは熱伝導性の良い金属製で、処理すべきレジストを備えたウエハ（以下ワークと呼ぶ場合がある) を、真空吸着により保持する。該保持したウエハの温度は、このステージを、ヒータにより加熱、また、冷却水により冷却することにより制御される。近年は、半導体集積回路の製作だけでなく、液晶等のディスプレイ基板のパターン形成においても、同様のレジスト硬化処理が行なわれるようになってきた。したがって、ワークもウエハだけでなく、矩形の大型基板も用いられるようになってきた。
【０００５】
図７にレジストの硬化装置に用いる矩形基板を保持するワークステージの全体斜視図を示し、図８に、ワークステージＷＳの側面図を示す。
同図に示すように、ワークステージＷＳ表面には、ワークを真空吸着するための複数の真空吸着溝Ｖｓが設けられている。該溝Ｖｓに真空が供給され、載置されるワークを真空吸着する。ワークステージＷＳの材質は例えばアルミ合金である。
ワークステージＷＳの側面には、図８に示すように複数の貫通孔が設けられ、この貫通孔の長さに応じた棒状のカートリッジヒータ（シースヒータ) Ｈｔが図７に示すように差し込まれる。
カートリッジヒータＨｔに電気が供給されるとカートリッジ部分が加熱し、熱伝導によりステージが加熱される。
また、ヒータを差し込む貫通孔と貫通孔の間のステージ内部には、ワークステージＷＳを冷却用の冷却水を流すための配水路Ｆ１や、真空吸着溝Ｖｓに真空を供給する真空供給路（図示せず）が形成されている。
冷却水を流す配水路Ｆ１どうしは、ワークステージのＷＳ下面側でブリッジ用の配管Ｆ２により接続されている。冷却水は２ケ所から導入され、２ケ所から排水される。
上記ワークステージＷＳ上に、パターンが形成され現像されたレジストが塗布されたワークを載置して真空吸着によりワークステージＷＳに真空吸着させ、例えば特公平４−７８９８２号公報等に記載されるように、図示しない光照射部から紫外線を照射しながら、ワークステージＷＳを加熱昇温させレジストを硬化させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ワークであるディスプレイ基板は年々大型化し、１辺が５０ｃｍから１ｍ以上の基板も使用されている。またウエハも、φ３００ｍｍからそれ以上に大型化する傾向がある。
上記のような大型の基板において、レジストの硬化処理を行なう場合、該基板を保持するワークステージも、基板の大きさに応じて大型化する必要がある。
しかし、ワークステージが大型化すると、その分、熱容量が大きくなるので、必要とされる昇温速度（１〜２°Ｃ／ｓｅｃ）を保つために、ヒータの出力を大きくしたり、ヒータの本数を増やす等を行なう必要がある。
また、処理終了後の冷却も、速やかに行なうために、冷却水の流量を多くしたり、圧力を大きくする必要がある。
これは、装置に投入する用力（ユーティリティ）の増加につながり、装置のランニングコストが増加する。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、本発明の目的は、レジストが塗布されたワークに対し加熱しつつ紫外線を照射してレジストを硬化させるに際し、大型のワーク、例えば大型のディスプレイ基板を処理する場合であっても、装置に投入する用力（ユーティリティ) が増加することがないレジスト硬化方法および装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明においては、レジストが設けられたワークを順次、温度の高い領域に搬送し、ワークの温度を部分的に、かつ段階的に上昇させながら上記ワークに紫外線を照射し、上記レジストを硬化させる。
すなわち、装置を以下のように構成し、以下の（１）のようにワークの温度を部分的に、かつ段階的に上昇させながら、紫外線を照射して上記レジストを硬化させる。また、以下の（２）のようにしてワークを冷却する。
（１）ワークステージを、ワークの大きさよりも小さい複数の領域に分割する。該分割した領域を、それぞれ異なる一定温度に制御し、ワークの搬送方向に沿って段階的に温度が高くなるように並べる。
そして、搬送手段により、上記ワークを部分的に、上記ワークステージの異なる温度の領域に順次移動させながら、上記ワークに紫外線を照射する。即ち、同一のワーク内を異なる温度（ただし、それぞれの温度は一定) で処理する。
（２）上記に加え、ワークステージに、最も温度が高い領域よりワークの搬送方向の下流側に、温度の低い領域を設け、紫外線照射が終了したワークを上記下流側に設けられた温度の低い領域に順次搬送し、ワークを冷却させる。
上記のように、ワークを一定温度で処理することにより、ワークステージ全体を昇降温させる場合に比べ、装置に投入する電力を格段に少なくすることができる。
すなわち、後述するように、ワークステージを一定温度で制御する場合の消費電力量と、昇降温を行なう場合の消費電力を計算すると、一定温度で制御する場合に比べ、昇降温を行なう場合の消費電力は約１７倍となる（ワークステージがアルミ製であり、大きさが１００ｃｍ×１００ｃｍ×２ｃｍの場合）。
また、本発明によれば、ワークの処理毎にステージを高い温度から急激に低い温度に下げる必要がなくなるので、ワークステージに供給する冷却水の流量や圧力を小さくすることができる。
これにより、電力や冷却水といった装置に投入する用力( ユーティリティ) の増加を防ぐことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施例のレジスト硬化装置の全体構成を示す図であり、同図は、本実施例の装置を側面から見た断面図を示している。
同図において、１１は光照射部、１２は処理室である。光照射部１１には、ランプＬＰ１〜ＬＰ３と、ランプＬＰ１〜ＬＰ３からの光を反射するミラーＭが設けられ、光照射部１１と処理室１２は石英ガラスを取り付けた石英窓１３で仕切られている。ランプＬＰ１〜ＬＰ３は例えば高圧水銀ランプであり、波長２２０〜３２０ｎｍの紫外線を含む光を放射する。
また、光照射部１１には、遮光用のシャッタＳＨが、石英窓１３とランプＬＰ１〜ＬＰ３の間に挿入、退避自在に取り付けられている。上記シャッタＳＨを開くことにより、光照射部１１から処理室１２内のワークステージＷＳ上に載置されたワークに紫外線が照射され、シャッタＳＨを閉じることにより照射が停止する。シャッタＳＨは、ワークがワークステージＷＳに載置されていないとき（例えばワーク搬送中）、ランプＬＰ１〜ＬＰ３からの光が照射されないように遮断する。ワークステージＷＳにワークが載置されていない状態で光が照射されると、照射される光のエネルギーや、ランプ封体からの輻射熱によりワークステージＷＳの温度が上昇し、これによりワークの温度が上昇し、レジストの耐熱温度を越えることがあるので、これを防ぐためである。
また、光照射部１１には、冷却風取り入れ口１１ａと排気口１１ｂが設けられ、図示しないブロアにより、排気口１１ｂから排気することにより、ランプＬＰ１〜ＬＰ３が冷却される。
【０００９】
処理室１２には部分的に異なった温度に保持されるワークステージＷＳと、ワーク（図示せず）を搬送するワーク搬送機構１４が設けられている。
ワークステージＷＳ表面には、前記したように、ワークを真空吸着するための真空吸着溝（図示せず）が設けられており、該溝に真空を供給して載置されたワークを真空吸着する。また、ワークステージＷＳには、後述するように上記ワーク搬送機構１４の搬送アームが通過するためのワーク搬送アーム通過溝（図１では図示せず）が設けられている。なお、ワークステージＷＳの材質は前記したように例えばアルミ合金である。
ワークステージＷＳには、前記したように例えば棒状のカートリッジヒータと冷却水を流すための配水路（図示せず）が設けられ、ワークステージＷＳは、部分的に異なった温度に保持される。図１に示したものにおいては、ワークステージＷＳがステージＳＴ１〜ＳＴ４の４つの領域に等間隔に分割され、例えば、ステージＳＴ１が１００°Ｃ、ステージＳＴ２が１５０°Ｃ、ステージＳＴ３が２００°Ｃ、ステージＳＴ４が１００°Ｃのように異なった一定温度に保持され、温度の境界は、ワークの搬送方向にほぼ直交している。なお、ワークステージＷＳの分割数は、上記のように４に限定されず、その他の分割数としてもよい。
前記ランプＬＰ１〜ＬＰ３は上記ステージＳＴ１〜ＳＴ３に対応して設けられ、ステージＳＴ１には、対応してランプＬＰ１が設けられ、ステージＳＴ１に載置されたワーク部分に対しては、ランプＬＰ１からの紫外線が照射される。
同様に、ステージＳＴ２に対応してランプＬＰ２が、ステージＳＴ３に対してランプＬＰ３が設けられている。ステージＳＴ４は冷却用のステージであり、対応するランプは設けられていない。
【００１０】
レジストが塗布され現像されたワークは処理室１２の右側に設けられたシャッタ１２ａを開いて、図示しないワーク搬送装置により搬入口１２ｂから処理室１２内に搬入される。
ワークが処理室１２内に搬入されると、ワーク搬送機構１４は、ワークをワークステージＷＳ上に搬送する。
ワークステージＷＳ表面には、前記したように、ワークを真空吸着するための真空吸着溝（図示せず）が設けられており、該溝に真空を供給して載置されたワークを真空吸着する。
図１の場合、ワークの同図左右方向の長さは、光照射部１１のランプＬＰ１〜ＬＰ３に対向するステージＳＴ１〜ＳＴ３を合わせた長さに等しく（あるいは長く）、ワークが処理室１２内に搬送されると、後述するように、まず、ワークの一部がステージＳＴ１上に載置され（この例では、ワークの左側部分がステージＳＴ１上に載置され、残りの部分はワークステージＷＳ上からはみ出す）、ワークステージＷＳに真空吸着される。また、光照射部１１のシャッタＳＨが開き、ワークステージＳＴ１上のワークに光照射部１１のランプＬＰ１から紫外線が照射される。
上記のようにワークに紫外線を照射しながら、ワークを所定時間処理した後、ワークの真空吸着を解除して、ワーク搬送機構１４により、ワークを移動させ、上記ステージＳＴ１上に載置されていたワークの部分をステージＳＴ２上に移動させる。そして、ワークの未処理の部分をステージＳＴ１上に載置し（この例ではワークの真ん中部分がステージＳＴ１上に載置される）、ワークステージに真空吸着する。そして、上記と同様にランプＬＰ１，ＬＰ２から紫外線を照射しながらワークを所定時間処理する。以下同様に、ワークをワーク搬送機構１４により間欠的に移動させながらワークを処理する。
ワークの処理が終わると、図１の処理室１２の左側のシャッタ１２ｃを開き、ワーク搬出口１２ｄから図示しないワーク搬送装置により処理室１２からワークを搬出する。
【００１１】
上記光照射部１１のランプＬＰ１〜ＬＰ３はランプ点灯電源１５により点灯制御される。ランプ点灯電源１５は各々のランプＬＰ１〜ＬＰ３をそれぞれ点灯制御する点灯電源から構成され、ランプの点灯消灯、点灯電力等は個々に制御される。また、上記光照射部１１のシャッタＳＨは、シャッタ駆動機構１６により駆動される。
制御装置２０には、上記レジスト硬化装置の全体の動作を制御したり、その他の部分を制御する制御部２０ａ、上記ランプ点灯電源１５を制御するランプ点灯制御部２０ｂ、ワーク搬送機構１４や処理室のシャッタ１２ａ，１２ｃを制御するワーク搬送機構制御部２０ｃ、光照射部１１のシャッタＳＨを駆動するシャッタ駆動機構を制御する光照射部シャッタ制御部２０ｄ、ワークステージＷＳの各ステージＳＴ１〜ＳＴ４の温度を制御するワークステージ温度制御部２０ｅが設けられる。
【００１２】
次に図２〜図３、図４〜図５、図６により、本発明のレジスト硬化処理手順及びワークの搬送機構について説明する。なお、図２〜図３は図１と同様に装置の側面図を示しており、処理の手順を示している。
また、図４〜図５は、同じく側面図であり、ワークの搬送機構１４とその搬送の手順を示す。
ワーク搬送機構１４は同図に示すように、ワークステージＷＳに沿って設けられたレール１４ａ上を移動するように構成され、ワークを保持するワーク搬送アーム１４ｃと、ワーク搬送アーム１４ｃを上下方向に駆動するエアシリンダ１４ｂとを備えている。そして、上記ワーク搬送アーム１４ｃによりワークを保持し、上記レール１４ａを移動して、ワークをワークステージＷＳ上で間欠的に移動させる。
【００１３】
図６は、ワークステージを光源方向から見た（上から見た) 図であり、ワークＷが、図４に示したワーク搬送機構１４により、ステージＳＴ１からＳＴ４に沿って順次搬送される様子を示す。なお、図６における実線は、ワークＷが図２（ｂ）の位置にある状態を示し、一点鎖線は、ワークＷが図２（ｃ）、（ｄ）の位置にある状態を示す。
同図に示すように、ワーク搬送アーム１４ｃは、平行な２本の棒状部材により構成され、同図の紙面上下、図４〜図５の紙面手前および奥の２か所に設けられている。
また、ワークステージＷＳには、ワーク搬送機構１４のワーク搬送アーム１４ｃを通過させるためのワーク搬送アーム通過溝１４ｄが設けられている。
ワークＷの搬送方向と直交する方向の長さは、ワーク搬送アーム１４ｃの間隔より長く、ワーク搬送アーム１４ｃはワークＷの下面の２か所を保持する。
ワークＷをワークステージＷＳ上に載置する際には、ワークＷを保持したワーク搬送アーム１４ｃを所定の位置に位置決めし、前記エアシリンダ１４ｂによりワーク搬送アーム１４ｃを下降させる。ワークＷがワークステージＷＳの所定位置に載置されると、前記した真空吸着機構により、ワークＷをワークステージＷＳ上に固定する。
また、ワークＷを次の位置に搬送する場合には、ワークステージＷＳによるワークＷの真空吸着を解除し、搬送アーム１４ｃをワークＷの下面側の所定の位置に位置決めして、前記エアシリンダ１４ｂによりワーク搬送アーム１４ｃを上昇させる。そして、搬送アーム１４ｃによりワークＷを保持して、ワークＷを次の位置に移動させる。なお、図６では、ワークステージ表面の真空吸着溝等は省略している。
【００１４】
以下、ワークのレジストを、紫外線を照射しながら１００°Ｃから２００°Ｃまで加熱して、２００°Ｃ以上の耐熱性を有するように硬化処理する場合を例にとって説明する。なお、ワークステージの分割された各ステージＳＴ１〜ＳＴ４の温度は、前記図１に示した温度と同じである。
（１）図２（ａ）および図４（ａ）に示すように、処理室１２内に搬入されたワークがワーク搬送アーム１４ｃに載せられる。
（２）図４（ｂ）に示すように、ワーク搬送アーム１４ｃが、ワークＷをワークステージＷＳのステージＳＴ１上に移動させる。このとき、ランプＬＰ１〜ＬＰ３は点灯しているが、シャッタＳＨは閉じている。
（３）図４（ｃ）に示すようにワーク搬送アーム１４ｃが下降する。これにより、図２（ｂ）に示すように、ステージＳＴ１の長さに相当するワークＷのＡ部のみがステージＳＴ１に載置され、真空吸着により保持される〔図６の図２（ｂ）の位置〕。
ステージＳＴ１の温度は１００°Ｃであり、硬化処理を行なっていないレジストがフローしない温度である。
シャッタＳＨが開き、ランプＬＰ１からの光がワークのＡ部に照射され、Ａ部が１００°Ｃで処理される。
（４）この処理により、ワークＷのＡ部のレジストは、硬化のプロセスが進み、１００°Ｃ以上、例えば１５０°Ｃ程度に加熱しても、レジストフローがすぐには生じなくなる。この硬化のプロセスは、レジストの種類によって異なるので、あらかじめ実験により確認しておく。
【００１５】
（５）シャッタＳＨを閉じ、ワークステージＷＳの真空吸着を解除し、図５（ｄ）に示すように、ワーク搬送アーム１４ｃが上昇する。
（６）図５（ｅ）に示すように、ワーク搬送アーム１４ｃが、ワークＷを、ワークＷのＡ部がＳＴ２に、ワークＷのＢ部がＳＴ１に載置されるように、搬送する。
（７）ワーク搬送アーム１４ｃが下降し、図５（ｆ）、図２（ｃ）に示すようにワークＷがワークステージＷＳに真空吸着され〔図６の図２（ｃ）の位置〕、ワークＷのＡ部は１５０°Ｃに加熱される。何の硬化処理も行なわないレジストであれば、１５０°Ｃに加熱すればフローしてしまう。しかし、上記した図２（ｂ）の処理によりＡ部は１５０°Ｃに加熱しても、すぐにはフローしない。
（８）ワークＷのＡ部のレジストがフローする前に、シャッタＳＨを開き、ワークＷに紫外線を照射する。ランプＬＰ２からの光はワークＷのＡ部に照射され、温度１５０°Ｃでの処理がなされる。
これにより、ワークＷのＡ部はさらに硬化のプロセスが進み、２００°Ｃに加熱しても、すぐにはフローしないようになる。
一方、ランプＬＰ２からの光はワークＷのＢ部に照射され、温度１００°Ｃでの処理がなされ、先ほどのＡ部と同様硬化が進む。
【００１６】
（９）シャッタＳＨを閉じ、図２（ｄ）に示すように、ワーク搬送アーム１４ｃにより、ワークＷのＡ部がステージＳＴ３に、Ｂ部がステージＳＴ２に、Ｃ部がステージＳＴ１に載置されるよう移動する〔図６の図２（ｄ）の位置〕。
ワーク搬送アームの動作については、図４（ａ）〜図５（ｆ）と同様である。図２（ｄ）の処理により、ワークＷのＡ部は２００°Ｃに加熱されてもすぐにはフローしない耐熱性を、Ｂ部は１５０°Ｃに加熱されてもすぐにはフローしない耐熱性を有するようになっている。
（１０）ワークＷのＡ部およびＢ部のレジストがフローする前に、シャッタＳＨを閉じ、ワークＷに紫外線を照射する。ランプＬＰ３からの光はワークＷのＡ部に、ランプＬＰ２から光はワークＢ部に、ランプＬＰ１からの光はワークＷのＣ部にそれぞれ照射される。
ワークＷのＡ部は、２００°Ｃでの処理が行われ、硬化のプロセスは完了し、２００°Ｃ以上の耐熱性を有するようになる。また、ワークＷのＢ部は２００°Ｃに加熱されてもすぐにはフローしない耐熱性を、Ｃ部は１５０°Ｃに加熱されてもすぐにはフローしない耐熱性を有するようになる。
（１１）シャッタＳＨを閉じ、図３（ｅ）に示すように、ワーク搬送アーム１４ｃにより、ワークＷのＡ部がステージＳＴ４に、Ｂ部がステージＳＴ３に、Ｃ部がステージＳＴ２に載置されるよう移動する。ワークＷのＡ部は、１００°ＣのステージＳＴ４に載置され冷却される。
【００１７】
（１２）シャッタＳＨを開き、ワークＷに紫外線を照射する。ランプＬＰ３からの光はワークＷのＢ部に、ランプＬＰ２からの光はワークＷのＣ部に照射される。ワークＷのＢ部の硬化プロセスはこれで終了する。ワークＷのＣ部は１５０°Ｃでの処理が行なわれ２００°Ｃに加熱されてもすぐにはフローしない耐熱性を有するようになる。
（１３）以降、図３（ｆ）（ｇ）に示すようにワークＷが搬送されて、ワークＷのＢ部、Ｃ部が処理される。
図３（ｆ）では、ワークＷのＢ部が冷却され、Ｃ部が２００°Ｃでの紫外線照射処理が行なわれる。この段階でワーク全体のレジスト硬化プロセスが終了する。続いて、図３（ｇ）では、ワークＷのＣ部が冷却される。この段階で、ワーク全体の冷却が終了する。
（１４）ワークＷ全体のレジスト硬化処理と冷却が終了したワークＷは、ワーク搬送アーム１４ｃにより図３（ｈ）に示すようにワークステージＷＳから取り除かれる。
【００１８】
本実施例においては、上記のように、ワークＷのＡ，Ｂ，Ｃの各部分が、ワークステージＷＳの異なる温度の領域に順次位置するように間欠的に制御し、各位置でワークＷに紫外線を照射しているので、ワークの処理毎にステージを昇温させたり、高い温度から急激に低い温度に下げる必要がなく、電力や冷却水といった装置に投入する用力( ユーティリティ) の増加を防ぐことができる。
ワークステージＷＳを一定温度で制御する場合と、ワークステージを従来のように昇降温する場合について、ヒータに加える電力を求めたところ、以下のようになった。
ワークステージを一定温度で制御する場合、いったん設定温度にまで上げてしまえば、対流や熱伝導を無視すれば、表面から放射される放射損失のみを補うように、ヒータを制御すれば良い。ワークステージＷＳの大きさを１００ｃｍ×１００ｃｍ×２ｃｍとして、ワークステージＷＳを２００°Ｃで一定制御する場合、ヒータに加える電力は５９０Ｗとなった。なお、ワークステージＷＳをアルミニウムとし、密度を２．７ｇ／ｃｍ3 、比熱を０．９３７ＫＪ／ｋｇ として計算した。
一方、ワークステージを従来のように昇降温する場合、ワークステージＷＳをアルミニウムとして、その大きさが上記と同じであるとすると、２°Ｃ／秒で昇温するにはヒータに加える電力は１０１１９６Ｗとなった。
つまり、一定温度制御を行なうと、従来の昇温制御に比べ、消費電力が約１／１７になり、本実施例によれば、従来に比べ、ワークステージＷＳを加熱するためのヒータに加える電力を大幅に低減することができる。
【００１９】
なお、上記実施例では、矩形基板を例にして説明したが、ウエハのような円形状ワークであっても、同様に搬送し処理することができる。
また、ワークＷを冷却するためのステージＳＴ４は、処理が終了したワークの部分を、速やかに所定の温度にまで冷却するために設けられているが、必須の構成ではない。冷却ステージＳＴ４を設ける代わりに、冷却風を吹き付けて冷却する手段を用いても良いし、自然空冷としてもよい。
さらに、ワークステージＷＳは、一体で製作し部分的に温度を異なるように制御しても良いし、異なる温度毎に別個のステージで構成しても良い。
上記実施例において、異なる温度毎に別個のステージで構成する場合には、ワークステージＷＳを、例えば４つのステージから構成し、それぞれのステージを異なる温度に制御する。別個のステージとして構成する方が、各ステージの境界部分の温度制御が容易になる。
また、ワークステージＷＳを、別個のステージとして構成する場合、各ステージは熱絶縁材を介して設ければ、各ステージの境界部分の温度を、階段状にはっきりと切り分けることが容易になる。熱絶縁材としてはセラミックなどの断熱材を用いても良いし、空気でも良い。空気を用いる場合は各ステージ同士に間隙を設ければ良い。
【００２０】
また、上記ランプＬＰ１〜ＬＰ３として、瞬時点灯可能なマイクロ波励起ランプやフラツシュランプ、または点灯中における輻射熱の小さいランプを用いれば、光照射部１１のシャッタＳＨを不要とすることもできる。
さらに、レジストに対し紫外線を照射する時、強い紫外線をいきなり照射すると、レジスト内部に気泡が生じる発泡という現象が起きることがある。発泡が生じると形成されたレジストパターンが崩れ、所望のエッチングが行なえない。
これを防ぐために、レジストに紫外線を照射する場合は、最初は紫外線放射照度を小さくしておき、レジスト内部の気体を外部に放出させてから照度を強くしていくことが行われている（例えば特公平５−７４０６０号公報参照）。
したがって、本発明においても、最初の処理に使われるステージＳＴ１に対応するランプＬＰ１の照度を、他のランプＬＰ２〜ＬＰ３の照度に比べて小さくしておいたり、ランプＬＰ１の照度を最初は小さくし、所定時間経過後、大きくするように制御してもよい。
ランプの照度の制御は、ランプ電力の切換えによって行なっても良いし、減光シャッタや減光フイルタを、ランプとワークとの間に挿入することによって行なっても良い。なお、レジストの発泡を防ぐために、ランプＬＰ１の照度を他のランプＬＰ２〜ＬＰ３に比べて小さくする場合には、ランプＬＰ１の照度を、他のランプの照度に比べて１／１０〜１／５０程度になるようにする。
【００２１】
また、上記実施例では、ランプＬＰ１〜ＬＰ３と、ステージＳＴ１〜ＳＴ３を対応させて設けた場合について説明したが、必ずしも、ランプとステージを対応させる必要はない。
さらに、上記実施例では、ワークＷをステージＳＴ１〜ＳＴ３の領域の幅に合わせて順次間欠的に移動させる場合について説明したが、ワークの搬送量は必ずしもステージＳＴ１〜ＳＴ３の領域の幅に合わせる必要はなく、例えば、ステージＳＴ１〜ＳＴ３の領域の幅の半分に相当した量だけ移動させるようにしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、ワークステージの各領域を一定温度で制御しており、ワークステージを急激に昇温する必要がないので、出力の大きなヒータを用いる必要がない。このため、消費電力を従来に比べ、格段に低減化することができる。
また、ステージを高い温度から急激に低い温度に下げることがないので、冷却水の流量、圧力も大きくする必要がない。したがって、装置に投入する用力（ユーティリティ）の増加を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のレジスト硬化装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例のレジスト硬化手順を説明する図（１）である。
【図３】本発明の実施例のレジスト硬化手順を説明する図（２）である。
【図４】本発明の実施例のワーク搬送機構の動作を説明する図（１）である。
【図５】本発明の実施例のワーク搬送機構の動作を説明する図（２）である。
【図６】本発明の実施例のワークステージを光源方向から見た図である。
【図７】従来のレジストの硬化装置に用いるワークステージの全体斜視図である。
【図８】図７に示すワークステージの側面図である。
【符号の説明】
１１ 光照射部
１１ａ 冷却風取り入れ口
１１ｂ 排気口
１２ 処理室
１２ａ シャッタ
１２ｂ 搬入口
１２ｃ シャッタ
１２ｄ ワーク搬出口
１３ 石英窓
１４ ワーク搬送機構
１５ ランプ点灯電源
１６ シャッタ駆動機構
２０ 制御装置
２０ａ 制御部
２０ｂ ランプ点灯制御部
２０ｃ ワーク搬送機構制御部
２０ｄ シャッタ制御部
２０ｅ ワークステージ温度制御部
ＬＰ１〜ＬＰ３ ランプ
Ｍ ミラー
ＳＨ 遮光用のシャッタ
ＳＴ１〜ＳＴ４ ステージ
ＷＳ ワークステージ
Claims (4)
- パターンが形成され、現像されたレジストに対し、加熱しつつ紫外線を照射してレジストを硬化させるレジストの硬化方法であって、
上記レジストが設けられたワークを順次、温度の高い領域に搬送し、ワークの温度を部分的に、かつ段階的に上昇させながら各上記ワークに紫外線を照射し、上記レジストを硬化させる
ことを特徴とするレジストの硬化方法。 - パターンが形成され、現像されたレジストに対し、加熱しつつ紫外線を照射してレジストを硬化させるレジスト硬化装置であって、
上記レジストが設けられたワークに対して、紫外線を照射する光源部と、
上記ワークが載置され、上記ワークの面積より小さい複数の領域に分割され、各領域が異なる温度に保持されたワークステージと、
上記ワークを上記ワークステージ上で搬送する搬送手段と、
紫外線を照射しながら、上記搬送手段により、ワークステージ上で、ワークを部分的に、上記ワークステージの各領域に順次移動させ、ワークの温度を部分的に、かつ段階的に上昇させる制御部とを備えた
ことを特徴とするレジスト硬化装置。 - 前記ワークステージには、最も温度が高い領域よりワークの搬送方向の下流側に、温度の低い領域が設けられており、
紫外線照射が終了したワークを上記下流側に設けられた温度の低い領域に順次搬送し、ワークを部分的に冷却する
ことを特徴とする請求項２のレジスト硬化装置。 - 前記ワークは、ディスプレイ用の基板である
ことを特徴とする請求項２または請求項３のレジスト硬化装置。
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