JP4124448B2 - Substrate processing method and substrate processing apparatus - Google Patents

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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液晶表示デバイス等に使用されるガラス基板や半導体基板を処理する基板処理方法及び基板処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
LCD(Liquid Crystal Display)の製造工程において、LCD用のガラス基板上にITO(Indium Tin Oxide)の薄膜や電極パターンを形成するために、半導体デバイスの製造に用いられるものと同様のフォトリソグラフィ技術が利用される。フォトリソグラフィ技術では、フォトレジストをガラス基板に塗布し、これを露光し、さらに現像する。
【0003】
上記露光する手法として、いわゆるハーフ露光がある。通常の露光の場合には、露光しない部分はマスクで覆われ遮光される。これに対しハーフ露光では、使用される1枚のマスクにおいて光の透過率に差を設けたハーフトーンマスク等を用い、例えば通常の場合よりも露光量の少ない部分、つまり露光されるレジストの深さが部分的に浅い箇所を意図的に形成させることが可能となる。これにより、マスクで覆われない部分(完全に露光される部分)、ハーフトーンで覆われる部分(露光が浅い部分)及びマスクで覆われる部分(露光されない部分)という具合に露光の深さに差をつけることができ、1枚のマスクで異なるレジスト膜厚を形成することが可能となる。したがってハーフ露光では使用するマスクの枚数を減らすことができ、マスク交換工程の分だけ処理時間を短縮することができる(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開平09−080740号公報(段落[0002]、[0003]等)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
通常、ハーフトーンマスクには同一形状・同一面積の半遮光部分が複数設けられており、ハーフ露光される深さ・幅が同一になることが望まれる。
【0006】
しかしながら、ハーフ露光される場合には、光が照射される部分によってハーフ露光される深さや幅が異なってしまい、現像後のレジストの残膜が不均一になる。すなわち、現像後のレジストパターンのアスペクト比やピッチが不均一になってしまうという問題がある。実際、所望の値に対して10%以上のばらつきが見られる。このため、例えばエッチング後に形成される複数の電極間の距離が不均一になり、スイッチング時間が場所によって異なるようになり、例えば液晶による画像の表示時において色ムラなどの原因となる。
【0007】
上記事情に鑑み、本発明は、ハーフ露光された部分の残膜の均一性を向上させることができる基板処理方法及び基板処理装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る基板処理方法は、(a)基板の表面にレジストを塗布する工程と、(b)前記基板の表面に塗布された前記レジストの表面に該レジストが焼き固められた第1の層が形成され、該レジストの裏面側に加熱された第2の層が形成され、前記第1の層と前記第2の層との間に水分が含まれる第3の層が形成されるように、前記レジストを、前記基板の表面側及び裏面側から加熱する工程と、(c)加熱された前記レジストをハーフ露光する工程とを具備する。
【0009】
このような構成であれば、基板の裏面側からレジストを乾燥させ、またレジストの表面を焼き固めることができる。レジスト表面を焼き固めて、裏面からの加熱による水分の蒸発を抑え、一定の水分をレジスト内部に残留させる。これにより、レジストの裏面側に水分含有量の少ないフラットな層を形成させ、レジストの表面から中間にかけては残留した水分が含まれる層を形成させる。レジストが露光反応するには水分が必要であり、ハーフ露光ではレジストの水分が少ない領域では露光反応を起こさないため、レジスト裏面側のフラットな層は露光されない。現像により、この露光反応が起こらないフラットな層が残膜となる。このように、レジストのある深さのところで、現像後の残膜が露光量に影響されないフラットな層を形成することができ、レジストの深さ方向の溶解特性を制御することができる。これにより、ハーフ露光された部分の残膜の均一性を向上させることができる。ここで、ハーフ露光とは、例えば光の透過率に差を設けたハーフトーンマスク等を用い、通常の露光の場合よりも露光量の少ない部分、つまり露光されるレジストの深さが部分的に浅い箇所を意図的に形成させる露光方法をいう(以下同じ)。
【0010】
本発明の一の形態に係る基板処理方法は、前記工程(b)は、(d)前記基板の表面側から第1の温度で加熱する工程と、(e)前記基板の裏面側から第2の温度で加熱する工程とを具備する。
【0011】
このような構成であれば、第1の温度と第2の温度とを別々に設定できるためレジストの種類が異なる場合でもそれぞれの工程において独立して最適な温度で加熱することができる。
【0012】
本発明の一の形態に係る基板処理方法は、前記工程(d)は、前記基板の表面側から70℃〜200℃で加熱する工程を具備する。
【0013】
このような構成であれば、第1の温度を70℃〜200℃と可変することによりレジストの種類に応じた最適な温度で加熱することができる。
【0014】
本発明の一の形態に係る基板処理方法は、前記工程(e)は、前記基板の裏面側から90℃〜150℃で加熱する工程を具備する。
【0015】
このような構成であれば、第2の温度を90℃〜150℃と可変することにより、レジストの種類に応じた最適な温度で加熱することができる。
【0016】
本発明の一の形態に係る基板処理方法は、(f)前記工程(b)の途中で、少なくとも前記レジストにかかる気圧を調節する工程を更に具備する。
【0017】
このような構成であれば、レジストの種類が異なる場合でも、それぞれの工程において、そのレジストの種類に応じた最適な気圧で加熱することができる。
【0018】
本発明の一の形態に係る基板処理方法は、前記工程(f)は、前記工程(b)の途中で少なくとも前記レジストにかかる気圧を、常圧から5Pa〜100Pa減圧させる工程を具備する。
【0019】
このような構成であれば、レジストにかかる気圧を常圧から5Pa〜100Paと可変に減圧させることで、レジストの種類が異なる場合でも、そのレジストの種類に応じた最適な気圧で加熱することができる。
【0020】
本発明の一の形態に係る基板処理方法は、前記工程(b)は、前記レジストを加熱する加熱時間を60秒〜300秒に調節する工程を具備する。
【0021】
このような構成であれば、レジストの加熱時間を60秒〜300秒と可変することで、レジストの種類が異なる場合でも、そのレジストの種類に応じた最適な加熱時間で加熱することができる。
【0022】
本発明に係る基板処理装置は、基板上に塗布されたレジストをハーフ露光する露光装置との間で前記基板の受け渡しを行うことが可能な基板処理装置であって、前記基板の表面にレジストを塗布する塗布部と、前記基板の表面に塗布された前記レジストの表面に該レジストが焼き固められた第1の層が形成され、該レジストの裏面側に加熱された第2の層が形成され、前記第1の層と前記第2の層との間に水分が含まれる第3の層が形成されるように、前記レジストを、前記基板の表面側及び裏面側から加熱する加熱部と、前記加熱部により加熱された基板を前記露光装置に渡すことが可能なインターフェース部とを具備する。
【0023】
このような構成であれば、加熱部のうち基板の裏面側からの加熱により塗布部で塗布されたレジストを乾燥させ、また基板の表面側からの加熱によりこのレジストの表面を焼き固めることができる。レジスト表面を焼き固めて、裏面からの加熱による水分の蒸発を抑え、一定の水分をレジスト内部に残留させる。これにより、レジストの裏面側に水分含有量の少ないフラットな層を形成させ、レジストの表面から中間にかけては残留した水分が含まれる層を形成させる。レジストが露光反応するには水分が必要であり、ハーフ露光ではレジストの水分が少ない領域では露光反応を起こさないため、レジスト裏面側のフラットな層は露光されない。現像により、この露光反応が起こらないフラットな層が残膜となる。このように、加熱部によりレジストのある深さのところで現像後の残膜が露光量に影響されないフラットな層を形成することができ、結果として現像時のレジストの深さ方向の溶解特性を制御することができる。これにより、ハーフ露光された部分の残膜の均一性を向上させることができる。
【0024】
本発明の一の形態に係る基板処理装置は、前記加熱部は、前記基板の表面に塗布された前記レジストを、前記基板の表面側から第1の温度で加熱する第1の熱板と、前記基板の表面に塗布された前記レジストを、前記基板の裏面側から第2の温度で加熱する第2の熱板とを具備する。
【0025】
このような構成であれば、第1の温度で加熱する熱板と、第2の温度で加熱する熱板とが独立して温度設定が可能であるため、レジストの種類が異なる場合でもそれぞれの熱板においてレジストの種類に応じた最適な温度で加熱することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【0027】
(塗布現像処理装置)
図1は本発明が適用されるLCD基板の塗布現像処理装置を示す平面図であり、図2はその正面図、また図3はその背面図である。
【0028】
この塗布現像処理装置1は、複数のガラス基板Gを収容するカセットCを載置するカセットステーション2と、基板Gにレジスト塗布及び現像を含む一連の処理を施すための複数の処理ユニットを備えた処理部3と、露光装置32との間で基板Gの受け渡しを行うためのインターフェース部4とを備えており、処理部3の両端にそれぞれカセットステーション2及びインターフェース部4が配置されている。
【0029】
カセットステーション2は、カセットCと処理部3との間でLCD基板の搬送を行うための搬送機構10を備えている。そして、カセットステーション2においてカセットCの搬入出が行われる。また、搬送機構10はカセットの配列方向に沿って設けられた搬送路12上を移動可能な搬送アーム11を備え、この搬送アーム11によりカセットCと処理部3との間で基板Gの搬送が行われる。
【0030】
処理部3には、X方向に沿ってレジスト塗布処理ユニット(CT)を含む各処理ユニットが並設された上流部3b及び現像処理ユニット(DEV)を含む各処理ユニットが並設された下流部3cとが設けられている。
【0031】
上流部3bにおいて、カセットステーション2側端部には、カセットステーション2側から、基板G上の有機物を除去するためのエキシマUV処理ユニット(e−UV)19と、基板Gにスクラビングブラシで洗浄処理を施すスクラバ洗浄処理ユニット(SCR)とが設けられている。
【0032】
スクラバ洗浄処理ユニット(SCR)の隣には、ガラス基板Gに対して熱的処理を行うユニットが多段に積み上げられた熱処理系ブロック24及び25が配置されている。これら熱処理系ブロック24と25との間には、垂直搬送ユニット5が配置され、搬送アーム5aがZ方向及び水平方向に移動可能とされ、かつθ方向に回動可能とされているので、両ブロック24及び25における各熱処理系ユニットにアクセスして基板Gの搬送が行われるようになっている。なお、垂直搬送ユニット7についてもこの垂直搬送ユニット5と同一の構成を有している。
【0033】
図2に示すように、熱処理系ブロック24には、基板Gにレジスト塗布前の加熱処理を施すベーキングユニット(BAKE)が2段、HMDSガスにより疎水化処理を施すアドヒージョンユニット(AD)が下から順に積層されている。一方、熱処理系ブロック25には、基板Gに冷却処理を施すクーリングユニット(COL)が2段、アドヒージョンユニット(AD)、搬送装置30が下から順に積層されている。
【0034】
熱処理系ブロック25に隣接してレジスト処理ブロック15がX方向に延設されている。このレジスト処理ブロック15は、基板Gにレジストを塗布するレジスト塗布処理ユニット(CT)と、減圧により前記塗布されたレジストを乾燥させる減圧乾燥ユニット(VD)と、本発明に係る基板Gの周縁部のレジストを除去するエッジリムーバ(ER)とが設けられて構成されている。このレジスト処理ブロック15には、レジスト塗布処理ユニット(CT)からエッジリムーバ(ER)にかけて移動する図示しないサブアームが設けられており、このサブアームによりレジスト処理ブロック15内で基板Gが搬送されるようになっている。
【0035】
レジスト処理ブロック15に隣接して多段構成の熱処理系ブロック26が配設されており、この熱処理系ブロック26には、基板Gにレジスト塗布後の加熱処理を行うプリベーキングユニット(PREBAKE)が3段積層され、その下に搬送装置40が設けられている。
【0036】
下流部3cにおいては、図3に示すように、インターフェース部4側端部には、熱処理系ブロック29が設けられており、これには、クーリングユニット(COL)、露光後現像処理前の加熱処理を行うポストエクスポージャーベーキングユニット(PEBAKE)が2段、下から順に積層されている。
【0037】
熱処理系ブロック29に隣接して現像処理を行う現像処理ユニット(DEV)がX方向に延設されている。この現像処理ユニット(DEV)の隣には熱処理系ブロック28及び27が配置され、これら熱処理系ブロック28と27との間には、上記垂直搬送ユニット5と同一の構成を有し、両ブロック28及び27における各熱処理系ユニットにアクセス可能な垂直搬送ユニット6が設けられている。また、現像処理ユニット(DEV)に隣接して、i線処理ユニット(i―UV)33が設けられている。
【0038】
熱処理系ブロック28には、クーリングユニット(COL)、基板Gに現像後の加熱処理を行うポストベーキングユニット(POBAKE)が2段、下から順に積層されている。一方、熱処理系ブロック27も同様に、クーリングユニット(COL)、ポストベーキングユニット(POBAKE)が2段、下から順に積層されている。
【0039】
インターフェース部4には、正面側にタイトラー及び周辺露光ユニット(Titler/EE)22が設けられ、垂直搬送ユニット7に隣接してエクステンションクーリングユニット(EXTCOL)35が、また背面側にはバッファカセット34が配置されており、これらタイトラー及び周辺露光ユニット(Titler/EE)22とエクステンションクーリングユニット(EXTCOL)35とバッファカセット34と隣接した露光装置32との間で基板Gの受け渡しを行う垂直搬送ユニット8が配置されている。この垂直搬送ユニット8も上記垂直搬送ユニット5と同一の構成を有している。
【0040】
(塗布現像処理工程)
以上のように構成された塗布現像処理装置1の処理工程について説明する。先ずカセットC内の基板Gが処理部3部における上流部3bに搬送される。上流部3bでは、エキシマUV処理ユニット(e−UV)19において表面改質・有機物除去処理が行われ、次にスクラバ洗浄処理ユニット(SCR)において、基板Gが略水平に搬送されながら洗浄処理及び乾燥処理が行われる。続いて熱処理系ブロック24の最下段部で垂直搬送ユニットにおける搬送アーム5aにより基板Gが取り出され、同熱処理系ブロック24のベーキングユニット(BAKE)にて加熱処理、アドヒージョンユニット(AD)にて、ガラス基板Gとレジスト膜との密着性を高めるため、基板GにHMDSガスを噴霧する処理が行われる。この後、熱処理系ブロック25のクーリングユニット(COL)による冷却処理が行われる。
【0041】
次に、基板Gは搬送アーム5aから搬送装置30に渡され、搬送装置30により基板Gがレジスト塗布処理ユニット(CT)に搬送され、レジストの塗布処理が行われた後、減圧乾燥処理ユニット(VD)にて減圧乾燥処理、エッジリムーバ(ER)にて基板周縁のレジスト除去処理が順次行われる。
【0042】
次に、基板Gが搬送装置40に渡され、この搬送装置40により垂直搬送ユニット7の搬送アームに渡される。そして熱処理系ブロック26におけるプリベーキングユニット(PREBAKE)にて加熱処理が行われた後、熱処理系ブロック29におけるクーリングユニット(COL)にて冷却処理が行われる。続いて基板Gはエクステンションクーリングユニット(EXTCOL)35にて冷却処理されるとともに露光装置にて露光処理される。
【0043】
次に、基板Gは垂直搬送ユニット8及び7の搬送アームを介して熱処理系ブロック29のポストエクスポージャーベーキングユニット(PEBAKE)に搬送され、ここで加熱処理が行われた後、クーリングユニット(COL)にて冷却処理が行われる。そして基板Gは垂直搬送ユニット7の搬送アームを介して、現像処理ユニット(DEV)において基板Gは略水平に搬送されながら現像処理、リンス処理及び乾燥処理が行われる。
【0044】
次に、基板Gは熱処理系ブロック28における最下段から垂直搬送ユニット6の搬送アーム6aにより受け渡され、熱処理系ブロック28又は27におけるポストベーキングユニット(POBAKE)にて加熱処理が行われ、クーリングユニット(COL)にて冷却処理が行われる。そして基板Gは搬送機構10に受け渡されカセットCに収容される。
【0045】
(熱処理装置)
次に、図4に基づいて、本発明に係る基板処理装置の熱処理系ブロックに設けられるプリベーキングユニットについて説明する。図4は、そのプリベーキングユニットの断面図であり、内部構造を示すものである。
【0046】
基板Gに塗布されたレジストRを加熱するプリベーキングユニット38は、その内部に処理室42、上部駆動機構43を有する。処理室42は、実際に基板Gの加熱処理を行うところであり、基板Gの表面側からレジストRを加熱する上段プレート45、基板Gの裏面側からレジストRを加熱する下段プレート46、処理室42内のガスを排気する排気口47を有する。
【0047】
上段プレート45は、上部駆動機構43を構成する上部エアシリンダ51により処理室42内を垂直方向に昇降可能となるように設けられる。上部エアシリンダ51の上部ピストン52は、処理室42の天井42aに開けられた貫通孔42cを貫通させて支持部材54に取り付けられる。このピストン52の垂直移動により上段プレート45を昇降させることができる。
【0048】
下段プレート46は、処理室42の床42bに載置される。下段プレート46は、基板Gとの間に隙間を作るプロキシミティピン55と、このプロキシミティ55に基板Gを載置するときに支持する支持ピン57を貫通させるための貫通孔56とを有する。支持ピン57は、図示しない例えばエアシリンダやステッピングモータ等により垂直方向に昇降させることができる。
【0049】
上段プレート45及び下段プレート46は、例えばアルミ等の金属で形成され、内部には例えば図示しない電熱線等の発熱機構が設けられる。また、それぞれのプレート45、46には、加熱制御部70が設けられている。プレート45、46の加熱温度、加熱時間はこの加熱制御部70により制御される。排気口47は、配管48を介してポンプ50に接続される。ポンプ50には加熱時の排気圧を制御する気圧制御部73が設けられている。処理室42内の気圧の制御は、気圧制御部73によりポンプ50が制御されることで行われる。
【0050】
次に、図5に基づいてそれぞれのプレートの加熱温度、加熱時間を制御する制御系について説明する。
【0051】
図5(a)に示すように、加熱制御部70は、加熱温度制御部71及び加熱時間制御部72を有する。加熱温度制御部71は、上段プレート45の温度を制御する上段プレート温度制御部71a、下段プレート46の温度を制御する下段プレート温度制御部71bに分かれており、上段プレート45、下段プレート46の温度は独立して制御される。これにより、レジストの種類に応じて最適な温度で加熱することができる。上段プレート温度制御部71a、下段プレート温度制御部71bは、それぞれプレート45、46の例えば電熱線等に接続され、各電熱線に流れる電流の大きさを制御することでそれぞれのプレート45、46の温度を制御する。上段プレート45、下段プレート46の加熱時間を制御する加熱時間制御部72は、それぞれのプレート45、46の例えば電熱線等の発熱機構に取り付けられる。所定の時間が過ぎると、例えば電熱線に流れる電流をストップさせることによりプレート45、46の加熱時間を制御する。加熱時間制御部72は、図5(b)に示すように、上段プレート時間制御部72aと、下段プレート時間制御部72bとを有し、プレート45、46による加熱時間を独立して制御するようにしても良い。これにより、レジストの種類に応じて最適な温度で加熱することができる。
【0052】
(基板処理工程)
次に、基板処理の工程について説明する。
【0053】
図6は、本発明の工程を示したフロー図である。レジスト処理ブロック15において、例えばスピンコート法により、基板Gの表面にレジストRを塗布する(ステップ1)。レジストRの材料は例えばノボラック樹脂系のものを用いる。
【0054】
次に、熱処理系ブロック26のプリベーキングユニット38で、上段プレート45、下段プレート46によりレジストRを加熱する(ステップ2)。プリベーキングユニット38へ基板を搬入する際には上部駆動機構43により適宜上段プレートを上下に移動させて、基板Gを搬入しやすくしても良い。基板Gを支持ピン57に載置し、下部駆動機構により図7(a)に示すように、プロキシミティピン55に載置する。この状態で上段プレート45、下段プレート46によりレジストRを加熱する。なお、図の理解を容易にするため、基板の厚さに対するレジストRの膜厚の比を大きくして模式的に示している。加熱を開始する段階では、レジストRは水分を十分に含んでおり、このように水分を十分に含んだ状態のレジストRを符号62で示す。加熱の際には、上部駆動機構43により上段プレート45を適宜上下させて行っても良い。
【0055】
図8はこのステップ2における加熱の条件を表に示したものである。表の上欄は加熱制御部70及び気圧制御部73で最適な制御範囲を示しており、下欄は本実施形態におけるノボラック樹脂系をレジストの材料としたときの最適値を示している。最適な制御範囲については、プレートの温度は、上段プレート45の温度は70℃〜200℃、下段プレート46の温度は90℃〜150℃の範囲で加熱することが好ましい。レジストの種類によって最適な加熱温度が異なるためである。このため、予め加熱温度制御部71の上段プレート温度制御部71a、下段プレート温度制御部71bを上記範囲内の温度に制御できるように設定しておく。このように温度範囲を設定することにより、レジストの種類に応じた最適値で加熱することができる。
【0056】
プレートの加熱時間については、加熱時間制御部72を設定し、レジストの種類に応じて60秒〜300秒の範囲で制御することが好ましい。また、排気口47からの排気圧については、気圧制御部73を設定し、レジストの種類に応じて常圧から5Pa〜100Pa減圧させるように制御にすることが好ましい。
【0057】
本実施形態のノボラック樹脂系レジストRでは、上段プレート45の温度が70℃〜200℃、下段プレート46の温度が約135℃、加熱時間が約180秒、排気圧が常圧から10Pa〜50Pa減圧させた値とするのが最適値である。従ってこの範囲で加熱されるように、加熱温度制御部71、加熱時間制御部72、気圧制御部73に制御を行わせる。
【0058】
この条件でレジストRを加熱すると、図7(b)に示すように、上段プレート45による加熱により、レジストRの表面が焼き固められた焼固部63が形成される。また、下段プレート46による加熱により水分が蒸発し、比較的水分が少ない乾燥部64が形成される。焼固部63が形成されることにより、下段プレート64からの加熱により本来蒸発する水分が抑えられ、焼固部63と乾燥部64の中間に比較的水分が多い水分含有部62が残る。
【0059】
次に、この状態でレジストRの加熱を終了し、露光を行う(ステップ3)。このときの様子を図9に示す。
【0060】
図9(a)は、レジストRの露光領域A、B、Cについて露光が行われる様子を示したものである。以下、本実施形態では露光領域Bと露光領域Cとで、レジストRに照射される露光光の量に差がある場合について、例えば露光領域Bよりも露光領域Cの方が照射量が大きいとして説明する。
【0061】
露光は、露光装置32で行われる。レジストRをマスク65で覆い、マスク65の上からレジストRに紫外線を照射する。露光領域Aでは通常の露光が行われる。このためマスク65の露光領域Aに対応する部分に穴があけられ、照射光が全透過するようになっている。また、露光領域B、Cではハーフ露光が行われる。このため、露光領域B、Cに対応する部分にはハーフトーン65aが用いられ、照射光がほぼ半透過するようになっている。
【0062】
図9(b)は、レジストRを露光している途中の様子を示したものであり、領域Cにおける露光反応が乾燥部64まで行われた状態を示している。領域Aでは、乾燥部64の表面を少し進んだところまで露光反応が行われている。領域Bでは、水分含有部62の約半分まで露光反応が行われている。露光反応は露光量の大きさに従って起こるため、このように露光途中の段階ではそれぞれの領域において反応の進み方に差が出ている。
【0063】
図9(c)は、この状態からさらにレジストRに紫外線(g線、i線)を照射し、露光を終えたときの様子を示したものである。領域AではレジストRの焼固部63、水分含有部62、乾燥部64の全てにおいて露光反応が起こる。領域B、Cでは、露光領域Aと比べてレジストRに照射される露光光の強度が小さく、焼固部63、水分含有部62では露光反応が起こるものの、乾燥部64までは露光反応が起こらない。図9(b)と比較すると、領域Cでは水分含有部63まで進んだところから露光反応が起こっていない。このように領域B、Cでは照射量が異なってもレジストRの露光される深さは変わらない。
【0064】
次に、レジストRを現像する(ステップ4)。このときの様子を図10に示す。図10(a)は、露光されたレジストRに現像液を供給する様子を示したものである。現像は塗布現像処理装置1の下流部3に設けられた現像部処理ユニット(DEV)で行われる。ノズル66から吐出された現像液67がレジストRの表面に供給される。図10(b)に示すように、現像液67は、レジストRのうち露光反応が起こった部分を溶解させる。この処理で、露光時にマスクで覆われていた部分についてはレジストRが溶解せずに残り、領域AのレジストRはすべて溶解する。また、ハーフトーン65aで覆われていた領域B、Cについては露光反応が起こらなかった乾燥部64のみが溶解せずに残る。本実施形態により、露光領域B、Cの残膜の膜厚は乾燥部64の厚さであり、およそ8000Åとなる。このように、領域B、Cでの露光量が異なっていたにも関わらず残膜を一定とすることができる。
【0065】
図11から図13は、本実施形態についての実験を行った結果を示したものである。それぞれのグラフは、露光量とレジスト残膜厚との関係を示すグラフであり、横軸に露光量、縦軸にレジスト残膜厚をとっている。レジストの種類は本実施形態と同様にノボラック樹脂系のものを用いた。
【0066】
図11は、下段プレート46の温度を135℃にし、上段プレート45の温度をそれぞれ70℃、135℃、200℃と変化させて加熱を行った場合の露光量とレジスト残膜厚との関係を示している。また、加熱の際に上段プレート45を用いなかった場合についての関係も示している。
【0067】
上段プレート45の温度を70℃、135℃、200℃とした場合について、露光量が10〜20(mJ/cm)の範囲でレジスト残膜厚がほぼ3000Åと一定値を示す。上段プレート45の温度はレジスト残膜厚に対して影響が少ないことが分かる。この結果から、ハーフ露光の露光量を10〜20(mJ/cm)、好ましくは15〜20(mJ/cm)の範囲となるように制御すれば、露光量のぶれによってもレジスト残膜厚を均一にすることができる。
【0068】
図12は、下段プレート46の温度を135℃にし、上段プレート46の温度を70℃〜200℃の範囲で任意に設定し、180秒間加熱を行った場合において、排気圧を10Pa、50Pa、100Paと変化させたときの露光量とレジスト残膜厚との関係をそれぞれ示している。
【0069】
排気圧の値が10Paの場合、露光量が10〜20(mJ/cm)の範囲でレジスト残膜厚は8000Åと、ほぼ一定値をとっている。排気圧の値が50Paの場合、露光量が10〜20(mJ/cm)の範囲でレジスト残膜厚は6000〜7000Åと、若干変化する。一方、排気圧の値が100Paの場合は、露光量が10〜20(mJ/cm)の範囲であってもレジスト残膜厚は露光量の増加と共に減少し、1000Å〜6000Åと大きく変化する。この結果から、加熱時の排気量を10〜50Pa、好ましくはほぼ10Paに制御すれば、露光量が10〜20(mJ/cm)の範囲でレジスト残膜厚を均一にすることができる。また、排気量を上記値に設定すれば、約8000Åとほぼ理想的なレジスト残膜厚を得ることができる。
【0070】
図13は、下段プレート46を115℃にして加熱を行った場合において、上段プレートを用いなかった場合、上段プレートを用いてその温度を200℃とした場合、上段プレートを用いてその温度を200℃とし、さらに基板を裏返して(レジストRが塗布された面を下段プレート46に対面させて)加熱した場合の値を示している。
【0071】
いずれの場合も、レジスト残膜厚が一定値を取らず、露光量の増加と共にレジスト残膜厚は減少する。しかし、例えば排気圧、加熱時間を適当な値に設定することにより、レジスト残膜厚が一定値を取る場合も考えられる。
【0072】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ハーフ露光された部分の残膜の均一性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る塗布現像処理装置の全体構成を示す平面図である。
【図2】図1に示す塗布現像処理装置の正面図である。
【図3】図1に示す塗布現像処理装置の背面図である。
【図4】プリベーキングユニットの断面図である。
【図5】加熱処理の制御系を示す図である。
【図6】本発明に係る基板処理方法を示す工程図である。
【図7】レジストに加熱処理を施す様子を示す図である。
【図8】加熱処理時の最適条件を示す図である。
【図9】レジストに露光光を照射したときの変化の様子を示す図である。
【図10】レジストに現像液を供給したときの様子を示す図である。
【図11】露光量と現像後のレジストの残膜厚との関係を示すグラフである。
【図12】露光量と現像後のレジストの残膜厚との関係を示すグラフである。
【図13】露光量と現像後のレジストの残膜厚との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
G…基板
R…レジスト
1…塗布現像処理装置
45…上段プレート
46…下段プレート
47…排気口
62…水分含有部
63…焼固部
64…乾燥部
65a…ハーフトーン部
71a…上段プレート温度制御部
71b…下段プレート温度制御部
72…加熱時間制御部
73…気圧制御部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus for processing a glass substrate or a semiconductor substrate used for, for example, a liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
In the manufacturing process of LCD (Liquid Crystal Display), in order to form a thin film or electrode pattern of ITO (Indium Tin Oxide) on a glass substrate for LCD, there is a photolithography technique similar to that used for manufacturing semiconductor devices. Used. In the photolithography technique, a photoresist is applied to a glass substrate, which is exposed and further developed.
[0003]
There is a so-called half exposure as a method for performing the exposure. In the case of normal exposure, the non-exposed part is covered with a mask and shielded from light. On the other hand, in half exposure, a halftone mask or the like having a difference in light transmittance is used in one mask to be used, for example, a portion where the exposure amount is smaller than in a normal case, that is, the depth of the resist to be exposed. It is possible to intentionally form a portion that is partially shallow. As a result, the difference in exposure depth, such as a portion not covered with a mask (a portion that is completely exposed), a portion covered with a halftone (a portion where exposure is shallow), and a portion covered with a mask (a portion that is not exposed). It is possible to form different resist film thicknesses with a single mask. Therefore, in the half exposure, the number of masks to be used can be reduced, and the processing time can be shortened by the amount corresponding to the mask exchange process (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 09-080740 (paragraphs [0002], [0003], etc.).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Usually, a halftone mask is provided with a plurality of semi-light-shielding portions having the same shape and the same area, and it is desirable that the half-exposure has the same depth and width.
[0006]
However, in the case of half exposure, the depth and width of half exposure differ depending on the portion irradiated with light, and the remaining resist film after development becomes non-uniform. That is, there is a problem that the aspect ratio and pitch of the resist pattern after development become non-uniform. In fact, there is a variation of 10% or more with respect to the desired value. For this reason, for example, the distance between a plurality of electrodes formed after etching becomes non-uniform, and the switching time varies depending on the location, which causes color unevenness when displaying an image by liquid crystal, for example.
[0007]
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus capable of improving the uniformity of a residual film in a half-exposed portion.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a substrate processing method according to the present invention includes: (a) a step of applying a resist on the surface of a substrate; and (b) baking the resist on the surface of the resist applied on the surface of the substrate. A solidified first layer is formed, a heated second layer is formed on the back side of the resist, and a third layer containing moisture is contained between the first layer and the second layer. Heating the resist from the front side and the back side of the substrate so that a layer is formed , and (c) half-exposing the heated resist.
[0009]
With such a configuration, the resist can be dried from the back side of the substrate, and the surface of the resist can be baked. The resist surface is baked and hardened to suppress evaporation of moisture due to heating from the back surface, and a certain amount of moisture remains inside the resist. As a result, a flat layer with a low water content is formed on the back side of the resist, and a layer containing residual water is formed from the resist surface to the middle. Moisture is required for the resist to undergo an exposure reaction. In the half exposure, the exposure reaction does not occur in an area where the resist has a small amount of water, so that the flat layer on the back side of the resist is not exposed. By development, a flat layer in which this exposure reaction does not occur becomes a residual film. In this way, a flat layer in which the residual film after development is not affected by the exposure dose can be formed at a certain depth of the resist, and the dissolution characteristics in the depth direction of the resist can be controlled. Thereby, the uniformity of the remaining film of the half-exposed part can be improved. Here, half-exposure means, for example, a halftone mask having a difference in light transmittance, etc., and a portion where the exposure amount is smaller than in normal exposure, that is, the depth of the resist to be exposed is partially An exposure method for intentionally forming a shallow portion (hereinafter the same).
[0010]
In the substrate processing method according to an aspect of the present invention, the step (b) includes: (d) a step of heating at a first temperature from the front side of the substrate; and (e) a second from the back side of the substrate. And a step of heating at the temperature.
[0011]
With such a configuration, since the first temperature and the second temperature can be set separately, even when the resist type is different, heating can be performed at an optimum temperature independently in each step.
[0012]
In the substrate processing method according to one aspect of the present invention, the step (d) includes a step of heating at 70 ° C. to 200 ° C. from the surface side of the substrate.
[0013]
If it is such a structure, it can heat at the optimal temperature according to the kind of resist by changing 1st temperature with 70 to 200 degreeC.
[0014]
In the substrate processing method according to one aspect of the present invention, the step (e) includes a step of heating at 90 ° C. to 150 ° C. from the back side of the substrate.
[0015]
If it is such a structure, it can heat at the optimal temperature according to the kind of resist by changing 2nd temperature with 90 to 150 degreeC.
[0016]
The substrate processing method according to an aspect of the present invention further includes (f) a step of adjusting an atmospheric pressure applied to at least the resist during the step (b).
[0017]
With such a configuration, even when the type of resist is different, in each step, heating can be performed at an optimal pressure corresponding to the type of resist.
[0018]
In the substrate processing method according to an aspect of the present invention, the step (f) includes a step of reducing the pressure applied to at least the resist by 5 Pa to 100 Pa from normal pressure during the step (b).
[0019]
With such a configuration, the pressure applied to the resist can be variably reduced from normal pressure to 5 Pa to 100 Pa so that the resist can be heated at an optimum pressure corresponding to the type of resist even when the type of resist is different. it can.
[0020]
In the substrate processing method according to an aspect of the present invention, the step (b) includes a step of adjusting a heating time for heating the resist to 60 seconds to 300 seconds.
[0021]
With such a configuration, by changing the resist heating time from 60 seconds to 300 seconds, even when the resist type is different, the resist can be heated with the optimum heating time according to the resist type.
[0022]
A substrate processing apparatus according to the present invention is a substrate processing apparatus capable of transferring the substrate to and from an exposure apparatus that half-exposes a resist applied on the substrate, wherein the resist is applied to the surface of the substrate. A first layer in which the resist is baked and hardened is formed on the surface of the resist applied to the surface of the substrate , and a heated second layer is formed on the back side of the resist. A heating unit for heating the resist from the front side and the back side of the substrate so that a third layer containing moisture is formed between the first layer and the second layer ; An interface unit capable of passing the substrate heated by the heating unit to the exposure apparatus.
[0023]
If it is such a structure, the resist apply | coated by the application part by the heating from the back surface side of a board | substrate among heating parts can be dried, and the surface of this resist can be baked and hardened by the heating from the surface side of a board | substrate. . The resist surface is baked and hardened to suppress evaporation of moisture due to heating from the back surface, and a certain amount of moisture remains inside the resist. As a result, a flat layer with a low water content is formed on the back side of the resist, and a layer containing residual water is formed from the resist surface to the middle. Moisture is required for the resist to undergo an exposure reaction. In the half exposure, the exposure reaction does not occur in an area where the resist has a small amount of water, so that the flat layer on the back side of the resist is not exposed. By development, a flat layer in which this exposure reaction does not occur becomes a residual film. In this way, a flat layer in which the residual film after development is not affected by the exposure dose can be formed at a certain depth of the resist by the heating unit, and as a result, the dissolution characteristics in the depth direction of the resist during development are controlled. can do. Thereby, the uniformity of the remaining film of the half-exposed part can be improved.
[0024]
In the substrate processing apparatus according to one aspect of the present invention, the heating unit heats the resist applied to the surface of the substrate at a first temperature from the surface side of the substrate; A second hot plate that heats the resist applied to the surface of the substrate from the back side of the substrate at a second temperature.
[0025]
With such a configuration, since the temperature plate that is heated at the first temperature and the heat plate that is heated at the second temperature can be independently set, each of the resist types is different even when the resist type is different. The heating plate can be heated at an optimum temperature according to the type of resist.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0027]
(Coating and developing equipment)
1 is a plan view showing an LCD substrate coating and developing apparatus to which the present invention is applied, FIG. 2 is a front view thereof, and FIG. 3 is a rear view thereof.
[0028]
The coating and developing treatment apparatus 1 includes a cassette station 2 on which a cassette C that accommodates a plurality of glass substrates G is placed, and a plurality of processing units for performing a series of processes including resist coating and development on the substrate G. An interface unit 4 for transferring the substrate G between the processing unit 3 and the exposure apparatus 32 is provided, and a cassette station 2 and an interface unit 4 are disposed at both ends of the processing unit 3, respectively.
[0029]
The cassette station 2 includes a transport mechanism 10 for transporting the LCD substrate between the cassette C and the processing unit 3. Then, loading and unloading of the cassette C is performed at the cassette station 2. In addition, the transport mechanism 10 includes a transport arm 11 that can move on a transport path 12 provided along the cassette arrangement direction, and the transport arm 11 can transport the substrate G between the cassette C and the processing unit 3. Done.
[0030]
The processing unit 3 includes an upstream part 3b in which processing units including a resist coating processing unit (CT) are arranged in parallel along the X direction and a downstream part in which processing units including a development processing unit (DEV) are arranged in parallel. 3c.
[0031]
In the upstream part 3b, an excimer UV processing unit (e-UV) 19 for removing organic substances on the substrate G from the cassette station 2 side and a cleaning process on the substrate G with a scrubbing brush are provided at the end of the cassette station 2 side. And a scrubber cleaning processing unit (SCR).
[0032]
Next to the scrubber cleaning unit (SCR), thermal processing blocks 24 and 25 in which units for performing thermal processing on the glass substrate G are stacked in multiple stages are arranged. Between these heat treatment blocks 24 and 25, the vertical transfer unit 5 is arranged, and the transfer arm 5a is movable in the Z direction and the horizontal direction and is rotatable in the θ direction. The substrate G is transferred by accessing each heat treatment system unit in the blocks 24 and 25. The vertical transport unit 7 has the same configuration as the vertical transport unit 5.
[0033]
As shown in FIG. 2, the heat treatment system block 24 includes a baking unit (BAKE) for performing a heat treatment before applying a resist to the substrate G, and an adhesion unit (AD) for performing a hydrophobizing treatment with HMDS gas. They are stacked in order from the bottom. On the other hand, in the heat treatment system block 25, two stages of cooling units (COL) for performing a cooling process on the substrate G, an adhesion unit (AD), and a transfer device 30 are stacked in order from the bottom.
[0034]
A resist processing block 15 extends in the X direction adjacent to the heat treatment block 25. The resist processing block 15 includes a resist coating processing unit (CT) for applying a resist to the substrate G, a reduced pressure drying unit (VD) for drying the applied resist under reduced pressure, and a peripheral portion of the substrate G according to the present invention. And an edge remover (ER) for removing the resist. The resist processing block 15 is provided with a sub arm (not shown) that moves from the resist coating processing unit (CT) to the edge remover (ER) so that the substrate G is transported in the resist processing block 15 by the sub arm. It has become.
[0035]
A multi-stage heat treatment system block 26 is disposed adjacent to the resist processing block 15. The heat treatment system block 3 includes three pre-baking units (PREBAKE) for performing a heat treatment after the resist is applied to the substrate G. It is laminated and the conveying device 40 is provided thereunder.
[0036]
In the downstream portion 3c, as shown in FIG. 3, a heat treatment system block 29 is provided at the end on the interface portion 4 side, which includes a cooling unit (COL), a heat treatment before the development process after the exposure. Post-exposure baking units (PEBAKE) that perform the above are stacked in order from the bottom.
[0037]
A development processing unit (DEV) that performs development processing adjacent to the heat treatment system block 29 extends in the X direction. Next to the development processing unit (DEV), heat treatment system blocks 28 and 27 are arranged. Between these heat treatment system blocks 28 and 27, the same structure as the vertical transport unit 5 is provided. And 27, a vertical transfer unit 6 accessible to each heat treatment system unit is provided. Further, an i-line processing unit (i-UV) 33 is provided adjacent to the development processing unit (DEV).
[0038]
In the heat treatment block 28, a cooling unit (COL) and a post baking unit (POBAKE) for performing heat treatment after development on the substrate G are stacked in order from the bottom. On the other hand, in the heat treatment block 27, similarly, a cooling unit (COL) and a post baking unit (POBAKE) are stacked in order from the bottom.
[0039]
The interface unit 4 is provided with a titler and peripheral exposure unit (Title / EE) 22 on the front side, an extension cooling unit (EXTCOL) 35 adjacent to the vertical transfer unit 7, and a buffer cassette 34 on the back side. The vertical transfer unit 8 is arranged to transfer the substrate G between the titler / peripheral exposure unit (Title / EE) 22, the extension cooling unit (EXTCOL) 35, the buffer cassette 34, and the exposure apparatus 32 adjacent thereto. Has been placed. The vertical transport unit 8 has the same configuration as the vertical transport unit 5.
[0040]
(Coating development process)
The processing steps of the coating and developing processing apparatus 1 configured as described above will be described. First, the substrate G in the cassette C is transported to the upstream part 3b in the processing part 3 part. In the upstream portion 3b, surface modification / organic matter removal processing is performed in the excimer UV processing unit (e-UV) 19, and then in the scrubber cleaning processing unit (SCR), the cleaning process and the substrate G are transported substantially horizontally. A drying process is performed. Subsequently, the substrate G is taken out by the transfer arm 5a in the vertical transfer unit at the lowermost stage of the heat treatment system block 24, heated in the baking unit (BAKE) of the heat treatment system block 24, and in the adhesion unit (AD). In order to improve the adhesion between the glass substrate G and the resist film, a process of spraying HMDS gas onto the substrate G is performed. Thereafter, a cooling process by a cooling unit (COL) of the heat treatment system block 25 is performed.
[0041]
Next, the substrate G is transferred from the transfer arm 5a to the transfer device 30, and the transfer device 30 transfers the substrate G to the resist coating processing unit (CT). After the resist coating processing is performed, the reduced-pressure drying processing unit ( VD) is subjected to a vacuum drying process, and an edge remover (ER) is sequentially subjected to resist removal processing on the periphery of the substrate.
[0042]
Next, the substrate G is transferred to the transfer device 40, and is transferred to the transfer arm of the vertical transfer unit 7 by the transfer device 40. Then, after the heat treatment is performed in the pre-baking unit (PREBAKE) in the heat treatment block 26, the cooling treatment is performed in the cooling unit (COL) in the heat treatment block 29. Subsequently, the substrate G is cooled by an extension cooling unit (EXTCOL) 35 and exposed by an exposure apparatus.
[0043]
Next, the substrate G is transferred to the post-exposure baking unit (PEBAKE) of the heat treatment system block 29 via the transfer arms of the vertical transfer units 8 and 7, and after the heat treatment is performed here, the substrate G is transferred to the cooling unit (COL). The cooling process is performed. Then, the developing process, the rinsing process and the drying process are performed while the substrate G is transported substantially horizontally in the development processing unit (DEV) via the transport arm of the vertical transport unit 7.
[0044]
Next, the substrate G is transferred from the lowermost stage in the heat treatment system block 28 by the transfer arm 6a of the vertical transfer unit 6, and is subjected to a heat treatment in the post baking unit (POBAKE) in the heat treatment system block 28 or 27, and the cooling unit. The cooling process is performed at (COL). The substrate G is transferred to the transport mechanism 10 and accommodated in the cassette C.
[0045]
(Heat treatment equipment)
Next, based on FIG. 4, the prebaking unit provided in the heat processing block of the substrate processing apparatus according to the present invention will be described. FIG. 4 is a sectional view of the pre-baking unit and shows the internal structure.
[0046]
The pre-baking unit 38 that heats the resist R applied to the substrate G has a processing chamber 42 and an upper drive mechanism 43 therein. The processing chamber 42 is where the substrate G is actually heated. The upper plate 45 that heats the resist R from the front side of the substrate G, the lower plate 46 that heats the resist R from the back side of the substrate G, and the processing chamber 42. It has an exhaust port 47 for exhausting the gas inside.
[0047]
The upper plate 45 is provided so as to be vertically movable in the processing chamber 42 by the upper air cylinder 51 constituting the upper drive mechanism 43. The upper piston 52 of the upper air cylinder 51 is attached to the support member 54 through a through hole 42 c opened in the ceiling 42 a of the processing chamber 42. The upper plate 45 can be moved up and down by the vertical movement of the piston 52.
[0048]
The lower plate 46 is placed on the floor 42 b of the processing chamber 42. The lower plate 46 includes a proximity pin 55 that creates a gap between the lower plate 46 and a through hole 56 through which a support pin 57 that supports the substrate G when the substrate G is placed on the proximity 55. The support pin 57 can be moved up and down in the vertical direction by an air cylinder, a stepping motor or the like (not shown).
[0049]
The upper plate 45 and the lower plate 46 are made of a metal such as aluminum, for example, and a heating mechanism such as a heating wire (not shown) is provided inside. Each of the plates 45 and 46 is provided with a heating control unit 70. The heating temperature and heating time of the plates 45 and 46 are controlled by the heating controller 70. The exhaust port 47 is connected to the pump 50 via a pipe 48. The pump 50 is provided with an atmospheric pressure control unit 73 that controls the exhaust pressure during heating. Control of the atmospheric pressure in the processing chamber 42 is performed by controlling the pump 50 by the atmospheric pressure control unit 73.
[0050]
Next, a control system for controlling the heating temperature and heating time of each plate will be described with reference to FIG.
[0051]
As shown in FIG. 5A, the heating control unit 70 includes a heating temperature control unit 71 and a heating time control unit 72. The heating temperature control unit 71 is divided into an upper plate temperature control unit 71 a that controls the temperature of the upper plate 45 and a lower plate temperature control unit 71 b that controls the temperature of the lower plate 46, and the temperature of the upper plate 45 and the lower plate 46. Are controlled independently. Thereby, it can heat at the optimal temperature according to the kind of resist. The upper plate temperature control unit 71a and the lower plate temperature control unit 71b are connected to, for example, heating wires of the plates 45 and 46, respectively, and control the magnitude of the current flowing through each heating wire to control the respective plates 45 and 46. Control the temperature. The heating time control unit 72 that controls the heating time of the upper plate 45 and the lower plate 46 is attached to a heating mechanism such as a heating wire of each of the plates 45 and 46. When the predetermined time has passed, for example, the heating time of the plates 45 and 46 is controlled by stopping the current flowing through the heating wire. As shown in FIG. 5B, the heating time control unit 72 has an upper plate time control unit 72a and a lower plate time control unit 72b, and controls the heating time by the plates 45 and 46 independently. Anyway. Thereby, it can heat at the optimal temperature according to the kind of resist.
[0052]
(Substrate processing process)
Next, the substrate processing process will be described.
[0053]
FIG. 6 is a flowchart showing the steps of the present invention. In the resist processing block 15, a resist R is applied to the surface of the substrate G by, eg, spin coating (step 1). The material of the resist R is, for example, a novolac resin type.
[0054]
Next, the resist R is heated by the upper plate 45 and the lower plate 46 in the pre-baking unit 38 of the heat treatment block 26 (step 2). When the substrate is carried into the pre-baking unit 38, the upper plate may be appropriately moved up and down by the upper drive mechanism 43 so that the substrate G can be easily carried in. The substrate G is placed on the support pins 57 and placed on the proximity pins 55 by the lower drive mechanism as shown in FIG. In this state, the resist R is heated by the upper plate 45 and the lower plate 46. In order to facilitate understanding of the figure, the ratio of the thickness of the resist R to the thickness of the substrate is schematically shown in an enlarged manner. At the stage of starting the heating, the resist R contains a sufficient amount of moisture, and the resist R in a state of sufficiently containing the moisture is indicated by reference numeral 62. When heating, the upper plate 45 may be appropriately moved up and down by the upper drive mechanism 43.
[0055]
FIG. 8 shows the heating conditions in step 2 in a table. The upper column of the table shows the optimum control range for the heating control unit 70 and the atmospheric pressure control unit 73, and the lower column shows the optimum value when the novolac resin system in this embodiment is a resist material. Regarding the optimum control range, it is preferable that the temperature of the plate is heated in the range of 70 to 200 ° C. for the upper plate 45 and 90 to 150 ° C. for the lower plate 46. This is because the optimum heating temperature differs depending on the type of resist. For this reason, the upper plate temperature control unit 71a and the lower plate temperature control unit 71b of the heating temperature control unit 71 are set in advance so that the temperature can be controlled within the above range. By setting the temperature range in this manner, heating can be performed with an optimum value corresponding to the type of resist.
[0056]
The heating time of the plate is preferably set in the heating time control unit 72 and controlled in the range of 60 seconds to 300 seconds depending on the type of resist. The exhaust pressure from the exhaust port 47 is preferably controlled by setting the atmospheric pressure control unit 73 so that the pressure is reduced from normal pressure to 5 Pa to 100 Pa depending on the type of resist.
[0057]
In the novolac resin-based resist R of this embodiment, the temperature of the upper plate 45 is 70 ° C. to 200 ° C., the temperature of the lower plate 46 is about 135 ° C., the heating time is about 180 seconds, and the exhaust pressure is reduced from normal pressure to 10 Pa to 50 Pa. It is the optimum value to be a value that is determined. Therefore, the heating temperature control unit 71, the heating time control unit 72, and the atmospheric pressure control unit 73 are controlled so as to be heated in this range.
[0058]
When the resist R is heated under these conditions, as shown in FIG. 7B, a heated portion 63 in which the surface of the resist R is baked and hardened by the heating by the upper plate 45 is formed. Further, the moisture is evaporated by the heating by the lower plate 46, and the drying section 64 with relatively little moisture is formed. By forming the fired portion 63, moisture that is originally evaporated by heating from the lower plate 64 is suppressed, and a moisture-containing portion 62 having relatively much moisture remains between the fired portion 63 and the drying portion 64.
[0059]
Next, in this state, the heating of the resist R is finished and exposure is performed (step 3). The state at this time is shown in FIG.
[0060]
FIG. 9A shows how exposure is performed for the exposure areas A, B, and C of the resist R. FIG. Hereinafter, in the present embodiment, when there is a difference in the amount of exposure light irradiated to the resist R between the exposure region B and the exposure region C, for example, the exposure region C has a larger irradiation amount than the exposure region B. explain.
[0061]
Exposure is performed by the exposure device 32. The resist R is covered with a mask 65, and the resist R is irradiated with ultraviolet rays from above the mask 65. In the exposure area A, normal exposure is performed. For this reason, a hole is made in a portion corresponding to the exposure area A of the mask 65 so that the irradiation light is totally transmitted. Further, half exposure is performed in the exposure regions B and C. For this reason, the halftone 65a is used in the portions corresponding to the exposure regions B and C so that the irradiated light is almost semi-transmitted.
[0062]
FIG. 9B shows a state in the middle of exposing the resist R, and shows a state in which the exposure reaction in the region C has been performed up to the drying unit 64. In the area A, the exposure reaction is performed up to the point where the surface of the drying unit 64 is slightly advanced. In the region B, the exposure reaction is performed up to about half of the moisture-containing portion 62. Since the exposure reaction occurs according to the magnitude of the exposure amount, there is a difference in the way the reaction proceeds in each region during the exposure.
[0063]
FIG. 9C shows a state when the resist R is further irradiated with ultraviolet rays (g-line, i-line) from this state and the exposure is completed. In the region A, an exposure reaction occurs in all of the baking portion 63, the moisture-containing portion 62, and the drying portion 64 of the resist R. In the regions B and C, the intensity of the exposure light applied to the resist R is smaller than that in the exposure region A, and an exposure reaction occurs in the baking portion 63 and the moisture-containing portion 62, but an exposure reaction occurs up to the drying portion 64. Absent. Compared with FIG. 9B, no exposure reaction has occurred in the region C from the point where it has reached the moisture-containing portion 63. As described above, in regions B and C, the exposure depth of the resist R does not change even if the irradiation amount is different.
[0064]
Next, the resist R is developed (step 4). The state at this time is shown in FIG. FIG. 10A shows how the developer is supplied to the exposed resist R. FIG. Development is performed in a developing unit processing unit (DEV) provided in the downstream portion 3 of the coating and developing processing apparatus 1. The developer 67 discharged from the nozzle 66 is supplied to the surface of the resist R. As shown in FIG. 10B, the developer 67 dissolves the portion of the resist R where the exposure reaction has occurred. In this process, the resist R remains undissolved in the portion covered with the mask at the time of exposure, and all the resist R in the region A is dissolved. In addition, in the regions B and C covered with the halftone 65a, only the drying portion 64 where the exposure reaction has not occurred remains without being dissolved. According to this embodiment, the film thickness of the remaining film in the exposure regions B and C is the thickness of the drying unit 64, and is approximately 8000 mm. As described above, the remaining film can be made constant even though the exposure amounts in the regions B and C are different.
[0065]
FIG. 11 to FIG. 13 show the results of experiments on this embodiment. Each graph is a graph showing the relationship between the exposure amount and the residual resist film thickness, with the horizontal axis representing the exposure amount and the vertical axis representing the residual resist film thickness. The type of resist used was a novolak resin type as in this embodiment.
[0066]
FIG. 11 shows the relationship between the exposure amount and the residual resist film thickness when the temperature of the lower plate 46 is set to 135 ° C. and the temperature of the upper plate 45 is changed to 70 ° C., 135 ° C., and 200 ° C., respectively. Show. In addition, the relationship when the upper plate 45 is not used during heating is also shown.
[0067]
When the temperature of the upper plate 45 is 70 ° C., 135 ° C., and 200 ° C., the residual resist film thickness is a constant value of approximately 3000 mm in the range of the exposure dose of 10 to 20 (mJ / cm 2 ). It can be seen that the temperature of the upper plate 45 has little influence on the residual resist film thickness. From this result, if the exposure amount of the half exposure is controlled to be in the range of 10 to 20 (mJ / cm 2 ), preferably 15 to 20 (mJ / cm 2 ), the resist residual film is also caused by the fluctuation of the exposure amount. The thickness can be made uniform.
[0068]
In FIG. 12, when the temperature of the lower plate 46 is set to 135 ° C., the temperature of the upper plate 46 is arbitrarily set in the range of 70 ° C. to 200 ° C., and heating is performed for 180 seconds, the exhaust pressure is 10 Pa, 50 Pa, 100 Pa. And the relationship between the exposure amount and the residual resist film thickness when changed.
[0069]
When the value of the exhaust pressure is 10 Pa, the residual resist film thickness is about 8000 mm in an exposure amount range of 10 to 20 (mJ / cm 2 ), which is an almost constant value. When the value of the exhaust pressure is 50 Pa, the residual resist film thickness slightly changes from 6000 to 7000 mm within the range of the exposure amount from 10 to 20 (mJ / cm 2 ). On the other hand, when the value of the exhaust pressure is 100 Pa, the residual resist film thickness decreases with an increase in the exposure amount even if the exposure amount is in the range of 10 to 20 (mJ / cm 2 ), and greatly changes from 1000 to 6000 mm. . From this result, if the exhaust amount at the time of heating is controlled to 10 to 50 Pa, preferably about 10 Pa, the resist residual film thickness can be made uniform in the range of the exposure amount of 10 to 20 (mJ / cm 2 ). If the exhaust amount is set to the above value, a substantially ideal resist residual film thickness of about 8000 mm can be obtained.
[0070]
FIG. 13 shows that when the lower plate 46 is heated to 115 ° C. and the upper plate is not used, when the upper plate is used and the temperature is 200 ° C., the temperature is set to 200 using the upper plate. It shows the value when the temperature is set to 0 ° C. and the substrate is turned over (the surface coated with the resist R faces the lower plate 46) and heated.
[0071]
In either case, the residual resist film thickness does not take a constant value, and the residual resist film thickness decreases as the exposure amount increases. However, for example, the resist residual film thickness may be set to a constant value by setting the exhaust pressure and the heating time to appropriate values.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the uniformity of the remaining film in the half-exposed part can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an overall configuration of a coating and developing treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the coating and developing treatment apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a rear view of the coating and developing treatment apparatus shown in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a pre-baking unit.
FIG. 5 is a diagram showing a heat treatment control system;
FIG. 6 is a process chart showing a substrate processing method according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which heat treatment is performed on a resist.
FIG. 8 is a diagram showing optimum conditions during heat treatment.
FIG. 9 is a diagram showing a state of change when exposure light is irradiated to a resist.
FIG. 10 is a diagram illustrating a state when a developing solution is supplied to a resist.
FIG. 11 is a graph showing a relationship between an exposure amount and a residual film thickness of a resist after development.
FIG. 12 is a graph showing a relationship between an exposure amount and a residual film thickness of a resist after development.
FIG. 13 is a graph showing a relationship between an exposure amount and a residual film thickness of a resist after development.
[Explanation of symbols]
G ... Substrate R ... Resist 1 ... Application and development processing device 45 ... Upper plate 46 ... Lower plate 47 ... Exhaust port 62 ... Moisture containing part 63 ... Burning part 64 ... Drying part 65a ... Halftone part 71a ... Upper plate temperature control part 71b ... Lower plate temperature control unit 72 ... Heating time control unit 73 ... Pressure control unit

Claims (9)

(a)基板の表面にレジストを塗布する工程と、
(b)前記基板の表面に塗布された前記レジストの表面に該レジストが焼き固められた第1の層が形成され、該レジストの裏面側に加熱された第2の層が形成され、前記第1の層と前記第2の層との間に水分が含まれる第3の層が形成されるように、前記レジストを、前記基板の表面側及び裏面側から加熱する工程と、
(c)加熱された前記レジストをハーフ露光する工程と
を具備することを特徴とする基板処理方法。
(A) applying a resist to the surface of the substrate;
(B) a first layer formed by baking the resist on the surface of the resist applied to the surface of the substrate is formed, and a heated second layer is formed on the back side of the resist; Heating the resist from the front surface side and the back surface side of the substrate so that a third layer containing moisture is formed between the first layer and the second layer ;
(C) half-exposure of the heated resist, and a substrate processing method.
請求項1に記載の基板処理方法であって、
前記工程(b)は、
(d)前記基板の表面側から第1の温度で加熱する工程と、
(e)前記基板の裏面側から第2の温度で加熱する工程と
を具備することを特徴とする基板処理方法。
The substrate processing method according to claim 1,
The step (b)
(D) heating from the surface side of the substrate at a first temperature;
(E) A step of heating at a second temperature from the back side of the substrate.
請求項2に記載の基板処理方法であって、
前記工程(d)は、
前記基板の表面側から70℃〜200℃で加熱する工程
を具備することを特徴とする基板処理方法。
The substrate processing method according to claim 2,
The step (d)
The substrate processing method characterized by including the process of heating at 70 to 200 degreeC from the surface side of the said board | substrate.
請求項2に記載の基板処理方法であって、
前記工程(e)は、
前記基板の裏面側から90℃〜150℃で加熱する工程
を具備することを特徴とする基板処理方法。
The substrate processing method according to claim 2,
The step (e)
The substrate processing method characterized by including the process of heating at 90 to 150 degreeC from the back surface side of the said board | substrate.
請求項1に記載の基板処理方法であって、
(f)前記工程(b)の途中で、少なくとも前記レジストにかかる気圧を調節する工程
を更に具備することを特徴とする基板処理方法。
The substrate processing method according to claim 1,
(F) The substrate processing method further comprising the step of adjusting the pressure applied to at least the resist during the step (b).
請求項5に記載の基板処理方法であって、
前記工程(f)は、
少なくとも前記レジストにかかる気圧を、常圧から5Pa〜100Pa減圧させる工程
を具備することを特徴とする基板処理方法。
The substrate processing method according to claim 5,
The step (f)
A substrate processing method comprising: a step of reducing the pressure applied to the resist by at least 5 Pa to 100 Pa from normal pressure.
請求項1に記載の基板処理方法であって、
前記工程(b)は、
前記レジストを加熱する加熱時間を60秒〜300秒に調節する工程
を具備することを特徴とする基板処理方法。
The substrate processing method according to claim 1,
The step (b)
Adjusting the heating time for heating the resist to 60 seconds to 300 seconds.
基板上に塗布されたレジストをハーフ露光する露光装置との間で前記基板の受け渡しを行うことが可能な基板処理装置であって、
前記基板の表面にレジストを塗布する塗布部と、
前記基板の表面に塗布された前記レジストの表面に該レジストが焼き固められた第1の層が形成され、該レジストの裏面側に加熱された第2の層が形成され、前記第1の層と前記第2の層との間に水分が含まれる第3の層が形成されるように、前記レジストを、前記基板の表面側及び裏面側から加熱する加熱部と、
前記加熱部により加熱された基板を前記露光装置に渡すことが可能なインターフェース部と
を具備することを特徴とする基板処理装置。
A substrate processing apparatus capable of transferring the substrate to and from an exposure apparatus that half-exposes a resist applied on a substrate,
An application part for applying a resist to the surface of the substrate;
A first layer in which the resist is baked and hardened is formed on the surface of the resist applied to the surface of the substrate , and a heated second layer is formed on the back side of the resist, and the first layer And a heating unit for heating the resist from the front surface side and the back surface side of the substrate, so that a third layer containing moisture is formed between the first layer and the second layer ,
And an interface unit capable of passing the substrate heated by the heating unit to the exposure apparatus.
請求項8に記載の基板処理装置であって、
前記加熱部は、
前記基板の表面に塗布された前記レジストを、前記基板の表面側から第1の温度で加熱する第1の熱板と、
前記基板の表面に塗布された前記レジストを、前記基板の裏面側から第2の温度で加熱する第2の熱板と
を具備することを特徴とする基板処理装置。
The substrate processing apparatus according to claim 8, comprising:
The heating unit is
A first hot plate that heats the resist applied to the surface of the substrate from the surface side of the substrate at a first temperature;
A substrate processing apparatus comprising: a second heating plate that heats the resist applied to the surface of the substrate at a second temperature from the back side of the substrate.
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