JP4450825B2 - 基板処理方法及びレジスト表面処理装置及び基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、フォトリソグラフィーで被処理基板上にレジストを塗布して乾燥固化させる基板処理方法、および基板上に塗布されたレジストにプリベーキングに先立って所定の表面処理を施すレジスト表面処理装置、ならびにレジスト塗布からプリベークまでの一連の処理を行う基板処理装置に関する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の製造においては、フォトリソグラフィー工程の中で被処理基板（ガラス基板）上にレジストを塗布した後にレジスト中の残存溶剤（一般にシンナー）を蒸発させる加熱処理つまりプリベーキングを即座に行うと、加熱処理ユニット内で基板と接触するリフトピン、支持ピンまたはバキューム溝等からの熱的な影響を受けて溶剤の蒸発が不均一になり、レジストの膜厚にムラが現れるという問題がある。そこで、プリベーキングに先立って、減圧雰囲気中で基板上のレジスト中の残存溶剤を一定段階まで揮発させることでレジスト表面に変質層（固い層）を形成する減圧乾燥処理が行われている。このようなレジスト表面の変質層は、プリベーキングの際にバルクレジストの流動を抑制してムラの発生を防止ないし低減する働きがある。

典型的な減圧乾燥装置は、たとえば特許文献１に記載されるように、上面が開口しているトレーまたは底浅容器型の下部チャンバと、この下部チャンバの上面に気密に密着または嵌合可能に構成された蓋状の上部チャンバとを有している。下部チャンバの中にはステージが配設されており、このステージ上にレジスト塗布処理の済んだ基板を水平に載置し、チャンバを閉じて（上部チャンバを下部チャンバに密着させて）室内を排気して減圧状態にする。チャンバに基板を搬入出する際には、上部チャンバをクレーン等で上昇させてチャンバを開放し、さらには基板のローディング／アンローディングのためにステージをシリンダ等で適宜上昇させるようにしている。そして、基板の搬入出ないしローディング／アンローディングは、減圧乾燥装置回りで基板の搬送を行う外部の搬送ロボットのハンドリングにより行っている。また、ステージの上面に多数の支持ピンが突出して設けられ、基板はそれらの支持ピンの上に載置されるようになっている。
特開２０００−１８１０７９

上記のような減圧乾燥装置は、ほぼ絶対真空まで減圧度を上げるためにチャンバ強度を大きくする必要があり、大掛かりでコストが非常に高くついている。しかも、基板をチャンバに搬入出する度毎に上部チャンバを上げ下げ（開閉）するため、基板の大型化に伴って様々な不都合が出てきている。すなわち、基板のサイズがＬＣＤ基板のように一辺が２ｍを越えるような大きさになると、チャンバも著しく大型化して上部チャンバだけでも２トン以上の重量になり、大掛かりな昇降機構を要し、大きな振動による発塵の問題や作業員に対する安全上の問題が顕在化してきている。また、搬送ロボットも、ますます大型化しているが、大きな基板を水平に保持して搬送するのが難しくなってきており、レジスト塗布直後の基板を大きなうちわのようにたわんだ状態で搬送することによって、減圧乾燥装置のチャンバにおける基板の搬入出ないしローディング／アンローディングの際に位置ズレや衝突ないし破損等のエラーが起きやすくなってきている。さらに、チャンバの中で基板はステージ上面から突出するピンの上で減圧乾燥処理を受けるため、減圧乾燥の段階で基板上のレジスト膜にピンの跡が転写することもあり、この点も問題になっている。

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、被処理基板上に塗布されたばかりのレジストの表面に減圧乾燥の手法を用いずに適度な変質層を形成して、レジストの膜厚ムラを低コストで効率的に防止するようした基板処理方法、レジスト表面処理装置および基板処理装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の基板処理方法は、被処理基板上にレジストを塗布するレジスト塗布工程と、前記基板上に塗布されたレジストの表面に変質層を作るために、前記レジストと化学反応する薬液成分を空気に混合してなる薬液成分含有空気を前記基板上のレジストの表面に所定の風圧で吹き付けるレジスト表面処理工程と、露光処理に先立って、前記レジスト中の残存溶媒を蒸発させ、かつ前記レジストの前記基板に対する密着性を高めるために前記基板を加熱するプリベーク工程とを有する。

本発明のレジスト表面処理装置は、レジストを塗布した直後の被処理基板に対向して配置される第１のノズルを有し、前記基板上に塗布されたレジストの表面に変質層を作るために、前記レジストと化学反応する薬液成分を空気に混合してなる薬液成分含有空気を前記第１のノズルより噴射して前記基板上のレジストに所定の風圧で吹き付ける薬液成分含有ガス吹き付け部と、前記薬液成分含有空気が前記基板上のレジスト表面の全領域に吹き付けられるように前記第１のノズルと前記基板との間で相対的な移動を行わせる移動機構とを有する。

本発明の基板処理装置は、被処理基板を略水平に支持して所定の搬送方向に平流しで搬送するための搬送路と、前記搬送路上を平流しで移動中の前記基板上にレジストを塗布するレジスト塗布処理部と、前記レジスト塗布処理部よりも搬送方向の下流側で、前記搬送路上を平流しで移動中の前記基板に対して、前記基板上に塗布されたレジストの表面に変質層を作るために、前記レジストと化学反応する薬液成分を空気に混合してなる薬液成分含有空気を前記基板上のレジストの表面に所定の風圧で吹き付けるレジスト表面処理部と、前記レジスト表面処理部よりも搬送方向の下流側で、露光処理に先立って、前記レジスト中の残存溶媒を蒸発させ、かつ前記レジストの前記基板に対する密着性を高めるために、前記搬送路上を平流しで移動中の前記基板を加熱するプリベーク処理部とを有する。

本発明によれば、被処理基板上に塗布されたレジストに薬液成分（好ましくは現像液またはＨＭＤＳの蒸気）を空気に混合してなる薬液成分含有空気を吹き付けることにより、薬液成分がレジストの表層でレジスト主成分の樹脂と化学的に反応し、樹脂を架橋させる。この時、薬液成分含有空気を形成する空気の風圧もレジストに物理的な力として作用し、架橋反応が促進されるとともに、乾燥効果も奏される。これにより、大気中で、レジストの表面に減圧乾燥と同等の膜厚で変質層を形成することができる。すなわち、プリベーキングの加熱処理を受ける際に基板と接触する部材から熱的な影響を受けてレジストのバルク部分の動きが不均一になろうとしても、硬性の変質層によって不均一な動きが抑え込まれる。その結果、レジストに膜厚のムラが発生し難くなる。
また、本発明の基板処理装置においては、上記の作用効果に加えて、減圧乾燥装置を用いる従来の基板処理装置に比して、搬送ロボットは不要であり、装置構成の大幅な簡易化および低コスト化をはかれるとともに、基板をうちわのようにたわませてしまってローディング／アンローディングの際に位置ずれや衝突・破損等のエラーを起こさなくて済むことや、支持ピンを用いなくて済むのでレジスト表面処理の際に基板上のレジストに転写跡が発生しないこと等の利点もある。
更に、本発明においては、基板上のレジストに薬液成分含有空気を吹き付ける前に乾燥用空気を吹き付けてその風圧の物理力で乾かし、レジスト表面に非常に薄い変質膜またはその前置膜を形成するのが好ましい。このような前置膜の上から上記薬液成分含有空気を吹き付けることで、レジスト表面の変質層を再現性よく安定に形成することができる。

本発明の好適な一態様によれば、基板上のレジストに対して、長尺形の噴射ノズルより帯状の層流で薬液成分含有ガスあるいは乾燥用ガスを吹き付ける。この場合、基板を平流し搬送路上で略水平に移動させて、基板の一端から他端まで基板上のレジストに万遍なくガスを吹き付けるのが好ましい。また、搬送路に沿って噴射ノズルを複数多段に配置して、薬液成分含有ガスを基板上のレジストに繰り返し吹き付けるのも好ましい。

本発明の基板処理方法、レジスト表面処理装置または基板処理装置によれば、上記のような構成および作用により、被処理基板上に塗布されたばかりのレジストの表面に減圧乾燥の手法を用いずに適度な変質層を形成して、レジストの膜厚ムラを低コストで効率的に防止することができる。

以下、添付図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。

図１に、本発明の基板処理方法、レジスト表面処理装置および基板処理装置を適用できる一構成例としての塗布現像処理システムを示す。この塗布現像処理システム１０は、クリーンルーム内に設置され、たとえば矩形のガラス基板を被処理基板とし、ＬＣＤ製造プロセスにおいてフォトリソグラフィー工程の中の洗浄、レジスト塗布、プリベーク、現像およびポストベーク等の一連の処理を行うものである。露光処理は、このシステムに隣接して設置される外部の露光装置１２で行われる。

この塗布現像処理システム１０は、中心部に横長のプロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１６を配置し、その長手方向（Ｘ方向）両端部にカセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４とインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８とを配置している。

カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４は、システム１０のカセット搬入出ポートであり、基板Ｇを多段に積み重ねるようにして複数枚収容可能なカセットＣを水平な一方向（Ｙ方向）に４個まで並べて載置可能なカセットステージ２０と、このステージ２０上のカセットＣに対して基板Ｇの出し入れを行う搬送機構２２とを備えている。搬送機構２２は、基板Ｇを１枚単位で保持できる搬送アーム２２ａを有し、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θの４軸で動作可能であり、隣接するプロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１６側と基板Ｇの受け渡しを行えるようになっている。

プロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１６は、水平なシステム長手方向（Ｘ方向）に延在する平行かつ逆向きの一対のラインＡ，Ｂに各処理部をプロセスフローまたは工程の順に配置している。

より詳細には、カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４側からインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８側へ向う上流部のプロセスラインＡには、搬入ユニット（ＩＮ ＰＡＳＳ）２４、洗浄プロセス部２６、第１の熱的処理部２８、塗布プロセス部３０および第２の熱的処理部３２が第１の平流し搬送路３４に沿って上流側からこの順序で一列に配置されている。

より詳細には、搬入ユニット（ＩＮ ＰＡＳＳ）２４はカセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４の搬送機構２２から未処理の基板Ｇを受け取り、所定のタクトで第１の平流し搬送路３４に投入するように構成されている。洗浄プロセス部２６は、第１の平流し搬送路３４に沿って上流側から順にエキシマＵＶ照射ユニット（Ｅ−ＵＶ）３６およびスクラバ洗浄ユニット（ＳＣＲ）３８を設けている。第１の熱的処理部２８は、上流側から順にアドヒージョンユニット（ＡＤ）４０および冷却ユニット（ＣＯＬ）４２を設けている。塗布プロセス部３０は、上流側から順にレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）４４およびレジスト表面処理ユニット（ＶＤ）４６を設けている。第２の熱的処理部３２は、上流側から順にプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８および冷却ユニット（ＣＯＬ）５０を設けている。第２の熱的処理部３２の下流側隣に位置する第１の平流し搬送路３４の終点にはパスユニット（ＰＡＳＳ）５２が設けられている。第１の平流し搬送路３４上を平流しで搬送されてきた基板Ｇは、この終点のパスユニット（ＰＡＳＳ）５２からインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８へ渡されるようになっている。

一方、インタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８側からカセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４側へ向う下流部のプロセスラインＢには、現像ユニット（ＤＥＶ）５４、ポストベークユニット（ＰＯＳＴ−ＢＡＫＥ）５６、冷却ユニット（ＣＯＬ）５８、検査ユニット（ＡＰ）６０および搬出ユニット（ＯＵＴ−ＰＡＳＳ）６２が第２の平流し搬送路６４に沿って上流側からこの順序で一列に配置されている。ここで、ポストベークユニット（ＰＯＳＴ−ＢＡＫＥ）５６および冷却ユニット（ＣＯＬ）５８は第３の熱的処理部６６を構成する。搬出ユニット（ＯＵＴ ＰＡＳＳ）６２は、第２の平流し搬送路６４から処理済の基板Ｇを１枚ずつ受け取って、カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４の搬送機構２２に渡すように構成されている。

両プロセスラインＡ，Ｂの間には補助搬送空間６８が設けられており、基板Ｇを１枚単位で水平に載置可能なシャトル７０が図示しない駆動機構によってプロセスライン方向（Ｘ方向）で双方向に移動できるようになっている。

インタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８は、上記第１および第２の平流し搬送路３４，６４や隣接する露光装置１２と基板Ｇのやりとりを行うための搬送装置７２を有し、この搬送装置７２の周囲にロータリステージ（Ｒ／Ｓ）７４および周辺装置７６を配置している。ロータリステージ（Ｒ／Ｓ）７４は、基板Ｇを水平面内で回転させるステージであり、露光装置１２との受け渡しに際して長方形の基板Ｇの向きを変換するために用いられる。周辺装置７６は、たとえばタイトラー（ＴＩＴＬＥＲ）や周辺露光装置（ＥＥ）等を第２の平流し搬送路６４に接続している。

図２に、この塗布現像処理システムにおける１枚の基板Ｇに対する全工程の処理手順を示す。先ず、カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４において、搬送機構２２が、ステージ２０上のいずれか１つのカセットＣから基板Ｇを１枚取り出し、その取り出した基板Ｇをプロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１６のプロセスラインＡ側の搬入ユニット（ＩＮ ＰＡＳＳ）２４に搬入する（ステップＳ1）。搬入ユニット（ＩＮ ＰＡＳＳ）２４から基板Ｇは第１の平流し搬送路３４上に移載または投入される。

第１の平流し搬送路３４に投入された基板Ｇは、最初に洗浄プロセス部２６においてエキシマＵＶ照射ユニット（Ｅ−ＵＶ）３６およびスクラバ洗浄ユニット（ＳＣＲ）３８により紫外線洗浄処理およびスクラビング洗浄処理を順次施される（ステップＳ2，Ｓ3）。スクラバ洗浄ユニット（ＳＣＲ）３８は、平流し搬送路３４上を水平に移動する基板Ｇに対して、ブラッシング洗浄やブロー洗浄を施すことにより基板表面から粒子状の汚れを除去し、その後にリンス処理を施し、最後にエアーナイフ等を用いて基板Ｇを乾燥させる。スクラバ洗浄ユニット（ＳＣＲ）３８における一連の洗浄処理を終えると、基板Ｇはそのまま第１の平流し搬送路３４を下って第１の熱的処理部２８を通過する。

第１の熱的処理部２８において、基板Ｇは、最初にアドヒージョンユニット（ＡＤ）４０で蒸気状のＨＭＤＳを用いるアドヒージョン処理を施され、被処理面を疎水化される（ステップＳ4）。このアドヒージョン処理の終了後に、基板Ｇは冷却ユニット（ＣＯＬ）４２で所定の基板温度まで冷却される（ステップＳ5）。この後も、基板Ｇは第１の平流し搬送路３４を下って塗布プロセス部３０へ搬入される。

塗布プロセス部３０において、基板Ｇは最初にレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）４４で平流しのままスリットノズルを用いるスピンレス法により基板上面（被処理面）にレジスト液を塗布され、直後に下流側隣のレジスト表面処理ユニット（ＶＤ）４６で後述する変質層形成処理を受ける（ステップＳ6）。

塗布プロセス部３０を出た基板Ｇは、第１の平流し搬送路３４を下って第２の熱的処理部３２を通過する。第２の熱的処理部３２において、基板Ｇは、最初にプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８でレジスト塗布後の熱処理または露光前の熱処理としてプリベーキングを受ける（ステップＳ7）。このプリベーキングによって、基板Ｇ上のレジスト膜中に残留していた溶剤が蒸発して除去され、基板に対するレジスト膜の密着性が強化される。次に、基板Ｇは、冷却ユニット（ＣＯＬ）５０で所定の基板温度まで冷却される（ステップＳ8）。しかる後、基板Ｇは、第１の平流し搬送路３４の終点のパスユニット（ＰＡＳＳ）５２からインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８の搬送装置７２に引き取られる。

インタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８において、基板Ｇは、ロータリステージ７４でたとえば９０度の方向変換を受けてから周辺装置７６の周辺露光装置（ＥＥ）に搬入され、そこで基板Ｇの周辺部に付着するレジストを現像時に除去するための露光を受けた後に、隣の露光装置１２へ送られる（ステップＳ9）。

露光装置１２では基板Ｇ上のレジストに所定の回路パターンが露光される。そして、パターン露光を終えた基板Ｇは、露光装置１２からインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８に戻されると（ステップＳ9）、先ず周辺装置７６のタイトラー（ＴＩＴＬＥＲ）に搬入され、そこで基板上の所定の部位に所定の情報が記される（ステップＳ10）。しかる後、基板Ｇは、搬送装置７２よりプロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１６のプロセスラインＢ側に敷設されている第２の平流し搬送路６４の現像ユニット（ＤＥＶ）５４の始点に搬入される。

こうして、基板Ｇは、今度は第２の平流し搬送路６４上をプロセスラインＢの下流側に向けて搬送される。最初の現像ユニット（ＤＥＶ）５４において、基板Ｇは、平流しで搬送される間に現像、リンス、乾燥の一連の現像処理を施される（ステップＳ11）。

現像ユニット（ＤＥＶ）５４で一連の現像処理を終えた基板Ｇは、そのまま第２の平流し搬送路６４に乗せられたまま第３の熱的処理部６６および検査ユニット（ＡＰ）６０を順次通過する。第３の熱的処理部６６において、基板Ｇは、最初にポストベークユニット（ＰＯＳＴ−ＢＡＫＥ）５６で現像処理後の熱処理としてポストベーキングを受ける（ステップＳ12）。このポストベーキングによって、基板Ｇ上のレジスト膜に残留していた現像液や洗浄液が蒸発して除去され、基板に対するレジストパターンの密着性が強化される。次に、基板Ｇは、冷却ユニット（ＣＯＬ）５８で所定の基板温度に冷却される（ステップＳ13）。検査ユニット（ＡＰ）６０では、基板Ｇ上のレジストパターンについて非接触の線幅検査や膜質・膜厚検査等が行われる（ステップＳ14）。

搬出ユニット（ＯＵＴ ＰＡＳＳ）６２は、第２の平流し搬送路６４から全工程の処理を終えてきた基板Ｇを受け取って、カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４の搬送機構２２へ渡す。カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４側では、搬送機構２２が、搬出ユニット（ＯＵＴ ＰＡＳＳ）６２から受け取った処理済の基板Ｇをいずれか１つ（通常は元）のカセットＣに収容する（ステップＳ1）。

この塗布現像処理システム１０においては、塗布プロセス部３０内のレジスト表面処理ユニット（ＶＤ）４６に本発明を適用することができる。以下、図３〜図５につき、本発明の好適な実施形態における塗布プロセス部３０内のレジスト表面処理ユニット（ＶＤ）４６の構成および作用を詳細に説明する。

図３は、この実施形態における塗布プロセス部３０の全体構成を示す平面図である。図４はレジスト表面処理ユニット（ＶＤ）４６の構成を示す側面図、図５はレジスト表面処理ユニット（ＶＤ）４６内の要部の作用を示す一部断面側面図である。

図３において、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）４４は、第１の平流し搬送路３４（図１）の一部または一区間を構成する浮上式のステージ８０と、このステージ８０上で空中に浮いている基板Ｇをステージ長手方向（Ｘ方向）に搬送する基板搬送機構８２と、ステージ８０上を搬送される基板Ｇの上面にレジスト液を供給するレジストノズル８４と、塗布処理の合間にレジストノズル８４をリフレッシュするノズルリフレッシュ部８６とを有している。

ステージ８０の上面には所定のガス（たとえばエア）を上方に噴射する多数のガス噴射孔８８が設けられており、それらのガス噴射孔８８から噴射されるガスの圧力によって基板Ｇがステージ上面から一定の高さに浮上するように構成されている。

基板搬送機構８２は、ステージ８０を挟んでＸ方向に延びる一対のガイドレール９０Ａ，９０Ｂと、これらのガイドレール９０Ａ，９０Ｂに沿って往復移動可能なスライダ９２と、ステージ８０上で基板Ｇの両側端部を着脱可能に保持するようにスライダ９２に設けられた吸着パッド等の基板保持部材（図示せず）とを備えており、直進移動機構（図示せず）によりスライダ９２を搬送方向（Ｘ方向）に移動させることによって、ステージ８０上で基板Ｇの浮上搬送を行うように構成されている。

レジストノズル８４は、ステージ８０の上方を搬送方向（Ｘ方向）と直交する水平方向（Ｙ方向）に横断して延びる長尺形ノズルであり、所定の塗布位置でその直下を通過する基板Ｇの上面に対してスリット状の吐出口よりレジスト液を帯状に吐出するようになっている。また、レジストノズル８４は、このノズルを支持するノズル支持部材９４と一体にＸ方向に移動可能、かつＺ方向に昇降可能に構成されており、上記塗布位置とノズルリフレッシュ部８６との間で移動できるようになっている。

ノズルリフレッシュ部８６は、ステージ８０の上方の所定位置で支柱部材９６に保持されており、塗布処理のための下準備としてレジストノズル８４にレジスト液を吐出させるためのプライミング処理部９８と、レジストノズル８４のレジスト吐出口を乾燥防止の目的から溶剤蒸気の雰囲気中に保つためのノズルバス１００と、レジストノズル８４のレジスト吐出口近傍に付着したレジストを除去するためのノズル洗浄機構１０２とを備えている。

ここで、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）４４における主な作用を説明する。 先ず、前段の第１の熱的処理部２８（図１）よりたとえばコロ搬送で送られてきた基板Ｇがステージ８０上の前端側に設定された搬入部に搬入され、そこで待機していたスライダ９２が基板Ｇを保持して受け取る。ステージ８０上で基板Ｇはガス噴射口８８より噴射されるガス（エア）の圧力を受けて略水平な姿勢で浮上状態を保つ。

そして、スライダ９２が基板を保持しながら減圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６側に向かって搬送方向（Ｘ方向）に移動し、基板Ｇがレジストノズル８４の下を通過する際に、レジストノズル８４が基板Ｇの上面に向けて液状のレジストＲを帯状に吐出することにより、基板Ｇ上に基板前端から後端に向って絨毯が敷かれるようにしてレジストＲの液膜が一面に形成される。こうしてレジストＲを塗布された基板Ｇは、その後もスライダ９２によりステージ８０上で浮上搬送され、ステージ８０の後端を越えて後述するコロ搬送路１０４に乗り移り、そこでスライダ９２による保持が解除される。コロ搬送路１０４に乗り移った基板Ｇはそこから先は、後述するようにコロ搬送路１０４上をコロ搬送で移動して後段のレジスト表面処理ユニット（ＶＤ）４６へ搬入される。

塗布処理の済んだ基板Ｇを上記のようにしてレジスト表面処理ユニット（ＶＤ）４６側へ送り出した後、スライダ９２は次の基板Ｇを受け取るためにステージ８０の前端側の搬入部へ戻る。また、レジストノズル８４は、１回または複数回の塗布処理を終えると、塗布位置（レジスト吐出位置）からノズルリフレッシュ部８６へ移動してそこでノズル洗浄やプライミング処理等のリフレッシュないし下準備をしてから、塗布位置に戻る。

図３に示すように、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）４４のステージ８０の延長線上（下流側）には、第１の平流し搬送路３４（図１）の一部または一区間を構成するコロ搬送路１０４が敷設されている。このコロ搬送路１０４は、レジスト表面処理ユニット（ＶＤ）４６を縦断または通り抜けて、第２の熱的処理部３２（図１）まで続いている。

レジスト表面処理ユニット（ＶＤ）４６においては、コロ搬送路１０４の上を平流しで搬送される基板Ｇの上面（被処理面）に対して本発明によるレジスト表面処理を施すための各種ガス吹き付け部１０６，１０８，１１０がコロ搬送路１０４に沿って搬送方向（Ｘ方向）に多段（図示の例は３段）に配置されている。

より詳細には、図４に示すように、レジスト表面処理ユニット（ＶＤ）４６のハウジング１１２内で、入口付近に乾燥用ガス吹き付け部１０６が配置され、中間部に第１薬液成分含有ガス吹き付け部１０８が配置され、出口付近に第２薬液成分含有ガス吹き付け部１１０が配置されている。

乾燥用ガス吹き付け部１０６は、コロ搬送路１０４の上方に長尺形の噴射ノズル１１４と長尺形の吸い込み口１１６とをガス案内板１１８を介して一組で配置している。ここで、噴射ノズル１１４は吸い込み口１１６よりも搬送方向（Ｘ方向）の下流側に配置されている。噴射ノズル１１４の吐出口は、コロ搬送路１０４上の基板Ｇと所定距離（たとえば５〜１５ｍｍ）のギャップを介してコロ搬送路１０４を横断する方向（Ｙ方向）にスリット状に延びている。吸い込み口１１６も噴射ノズル１１４の吐出口と平行にスリット状に延びている。

噴射ノズル１１４および吸い込み口１１６は、コロ搬送路１０４上で基板Ｇがそれぞれの直下を通過する時に動作する。すなわち、噴射ノズル１１４は、空気供給部１２０および送風機１２２よりガス供給管１２４を介して送られてくる乾燥用の空気Ａを導入し、導入した乾燥用空気Ａをノズル内の多孔板１１４ａに通してスリット状吐出口より直下の基板Ｇに向けて所定の圧力（風圧）および均一な層流で噴き出すようになっている。吸い込み口１１６は、排気ポンプまたは排気ファン内蔵の排気部１２６に排気管１２８を介して通じており、基板Ｇの上面に当たってガス案内板１１８下のギャップに滞留する乾燥用空気Ａを吸い込んで回収するようになっている。

第１薬液成分含有ガス吹き付け部１０８も、同様に、コロ搬送路１０４の上方に長尺形の噴射ノズル１３０と長尺形の吸い込み口１３２とをガス案内板１３４を介して一組で配置している。ここで、噴射ノズル１３０は吸い込み口１３２よりも搬送方向（Ｘ方向）の下流側に配置されており、噴射ノズル１３０の吐出口はコロ搬送路１０４上の基板Ｇと所定距離（たとえば５〜１５ｍｍ）のギャップを介してコロ搬送路１０４を横断する方向（Ｙ方向）にスリット状に延びている。吸い込み口１３２も平行（Ｙ方向）にスリット状に延びている。

第１薬液成分含有ガス吹き付け部１０８においても、噴射ノズル１３０および吸い込み口１３２は、コロ搬送路１０４上で基板Ｇがそれぞれの直下を通過する時に動作する。より詳細には、噴射ノズル１３０は、空気供給部１２０、薬液蒸気生成部１３６および送風機１３８よりガス供給管１４０を介して送られてくる薬液成分含有空気Ｂ₁を導入し、導入した薬液成分含有空気Ｂ₁をノズル内の多孔板１３０ａに通してスリット状吐出口より直下の基板Ｇに向けて所定の圧力（風圧）および均一な層流で噴き出すようになっている。吸い込み口１３２は、排気ポンプまたは排気ファン内蔵の排気部１４２に排気管１４４を介して通じており、基板Ｇの上面に当たってガス案内板１３４下のギャップに滞留する薬液成分含有空気Ｂ₁を吸い込んで回収するようになっている。

第２薬液成分含有ガス吹き付け部１１０も、同様に、コロ搬送路１０４の上方に長尺形の噴射ノズル１４６と長尺形の吸い込み口１４８とをガス案内板１５０を介して一組で配置している。やはり、噴射ノズル１４６は吸い込み口１４８よりも搬送方向（Ｘ方向）の下流側に配置されており、噴射ノズル１４６の吐出口は、コロ搬送路１０４上の基板Ｇと所定距離のギャップを介してコロ搬送路１０４を横断する方向（Ｙ方向）にスリット状に延びている。吸い込み口１４８も平行（Ｙ方向）にスリット状に延びている。

第２薬液成分含有ガス吹き付け部１１０においても、噴射ノズル１４６および吸い込み口１４８は、コロ搬送路１０４上で基板Ｇが両ノズルの直下を通過する時に動作するようになっている。噴射ノズル１４６は、空気供給部１２０、薬液蒸気生成部１３６、加熱器１５２および送風機１５４よりガス供給管１５６を介して送られてくる薬液成分含有空気Ｂ₂を導入し、導入した薬液成分含有空気Ｂ₂をノズル内の多孔板１４６ａに通してスリット状吐出口より直下の基板Ｇに向けて所定の圧力（風圧）および均一な層流で噴き出すようになっている。吸い込み口１４８は、上記排気部１４２に排気管１５８を介して通じており、基板Ｇの上面に当たってガス案内板１５０下のギャップに滞留する薬液成分含有空気Ｂ₂を吸い込んで回収するようになっている。

空気供給部１２０は、フィルタやポンプ等を有しており、好ましくは乾いた清浄空気を供給する。薬液蒸気生成部１３６は、図示省略するが、レジストと反応して変質層（固い層）を作る性質を有する薬液（たとえば現像液、ＨＭＤＳ(ヘキサメチルジシラザン)）を貯留するタンクと、この薬液タンクの底部に設けたバブラーにキャリアガスとして窒素ガスを供給する窒素ガス供給部とを備えており、該バブラーより発生される窒素ガスの泡に薬液が気化して溶け込んで、薬液の蒸気が発生するようになっている。加熱器１５２は、第２薬液成分含有ガス吹き付け部１１０の噴射ノズル１４６に供給する薬液成分含有空気Ｂ₂を所定温度に加熱するためにガス供給管１５６に取り付けられる。送風機１３８，１５４は、たとえばブロアまたはファンからなり、空気供給部１２０からの空気と薬液蒸気生成部１３６からの薬液蒸気とを入側に取り込み、出側より昇圧した薬液成分含有空気Ｂ₁，Ｂ₂をそれぞれ吐き出す。

ハウジング１１２の天井には、清浄な空気をダウンフローで供給するファン・フィルタ・ユニット（ＦＦＵ）１６０が適所に取り付けられている。また、コロ搬送路１０４の下方に延在する底壁または床には１箇所または数箇所に排気口１６２が適所に設けられており、各排気口１６２は排気管１６４を介して排気ポンプまたは排気ファン内蔵の排気部１６６に通じている。各ガス吹き付け部１０６，１０８，１１０より漏れたガスは、天井からのダウンフローの清浄空気に巻き込まれるようにして床部の排気口１６２から室外へ排出されるようになっている。

ハウジング１１２の入口付近には、コロ搬送路１０４上で基板Ｇがこのユニット（ＤＶ）４６内に入るタイミングを検出するための近接スイッチまたは位置センサ１６８が設けられている。この位置センサ１６８の出力信号は、ユニット（ＤＶ）４６内の各部および全体の動作を制御するコントローラ（図示せず）に送られる。

コロ搬送路１０４は、棒状のコロ１７０を搬送方向（Ｘ方向）に一定ピッチで水平に並べている。各コロ１７０は、図示省略するが、たとえばフレーム等に固定された軸受に回転可能に支持されており、電気モータ等の搬送駆動源に歯車機構またはベルト機構等の伝動機構を介して接続されている。

次に、このレジスト表面処理ユニット（ＶＤ）４６における作用を説明する。

上記したように、上流側隣のレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）４４でレジストＲを塗布された基板Ｇは、ステージ８０上の浮上搬送路からコロ搬送路１０４に乗り移り、平流しのコロ搬送でレジスト表面処理ユニット（ＶＤ）４６のハウジング１１２内に入る。ハウジング１１２内で、コロ搬送路１０４上を一定速度のコロ搬送で移動する基板Ｇは、最初に乾燥用ガス吹き付け部１０６を通過する際に噴射ノズル１１４より帯状の層流で乾燥用空気Ａを吹き付けられる。このように基板Ｇに上方から乾燥用空気Ａの層流が当たることで、基板Ｇの最上層であるレジストＲに乾燥用空気Ａの風圧が物理的な力として作用し、図５に示すように、基板Ｇの前端から後端に向ってレジストＲの表面に非常に薄い（数１００Å以下の）変質層またはその前置膜（固い層）ＲＡが形成されていく。なお、図５において、基板Ｇ上の下地膜１７２は、フォトリソグラフィーの被加工膜（回路パターン形成の対象となる膜）である。

そして、乾燥用ガス吹き付け部１０６を抜けると、コロ搬送路１０４上で基板Ｇは次に第１薬液成分含有ガス吹き付け部１０８を通り、ここで上方の噴射ノズル１３０より帯状の層流で薬液成分含有空気Ｂ₁を吹き付けられる。このように薬液成分含有空気Ｂ₁の層流が基板Ｇ上のレジストＲに当たることで、薬液成分がレジストＲの表層でレジスト主成分の樹脂と化学的に反応し、樹脂を架橋させる。また、同時に空気流も基板Ｇ上のレジストＲに当たることで、レジストＲの表面に適度な圧力が加わって架橋反応が促進されるとともに、乾燥効果も奏される。こうして、図５に示すように、基板Ｇの前端から後端に向ってレジストＲの表面に実質的に有意な（数１０００Å以上の）膜厚を有する変質層ＲＢ₁が形成されていく。

直後に、基板Ｇが後段の第２薬液成分含有ガス吹き付け部１１０を通る際にも、上方の噴射ノズル１４６より帯状の層流で薬液成分含有空気Ｂ₂を吹き付けられる。このように薬液成分含有空気Ｂ₂の層流が基板Ｇ上のレジストＲに繰り返し当たることで、レジストＲの表層で既成の変質層ＲＢ₁を通り抜けた薬液成分がレジスト主成分の樹脂と化学的に反応して、樹脂を架橋させる。こうして、図５に示すように、基板Ｇの前端から後端に向ってレジストＲ表面の変質層はＲＢ₁からＲＢ₂へと膜厚を一段成長させていく。ここで、第２薬液成分含有ガス吹き付け部１１０においては、変質層ＲＢの成長を効果的に促すために、上記のように加熱器１５２により薬液成分含有空気Ｂ₂を昇温している。これと併せて、薬液成分含有空気Ｂ₂の風圧を一段高めるのも好ましい。

こうして、コロ搬送路１０４上で基板Ｇがレジスト表面処理ユニット（ＶＤ）４６を通過する間に、多段のガス吹き付け部１０６，１０８，１１０で上記のような多段階のレジスト表面処理を受けることにより、基板Ｇ上のレジストＲの表面全体に減圧乾燥を施されたときと同等の膜厚（たとえば約３０００Å）を有する変質層ＲＢが形成される。これにより、第２の熱的処理部３２において、基板Ｇがプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８でプリベーキングの加熱処理を受ける際に基板Ｇと接触する部材から熱的な影響を受けてレジストＲのバルク部分の動きが不均一になろうとしても、硬性の変質層ＲＢ₂によって不均一な動きが抑え込まれる。その結果、レジストＲに膜厚のムラが発生し難くなる。このことによって、回路パターンの線幅精度が向上する。

上記のように、この実施形態のレジスト表面処理ユニット（ＶＤ）４６は、基板Ｇ上に塗布されたレジストＲに対して、大気中で、空気Ａを層流で吹き付けてレジスト表面をある程度乾燥させ、次いで薬液成分含有空気Ｂ₁，Ｂ₂を層流で繰り返し吹き付けてレジスト表面に変質層ＲＢを所望の膜厚で形成するようにしたので、装置構成の大幅な簡易化および低コスト化をはかれる。また、ユニット（ＶＤ）４６における基板Ｇの搬入出およびレジスト表面処理の走査を全てコロ搬送で行う。このことにより、搬送ロボットは不要であり、基板をうちわのようにたわませてしまってローディング／アンローディングの際に位置ずれや衝突・破損等のエラーを起こさなくて済む。また、支持ピンを用いなくて済むので、レジスト表面処理ユニット（ＶＤ）４６内で基板Ｇ上のレジストに転写跡が発生するおそれもない。

以上本発明を好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。

たとえば、作用効果（変質層形成）の面である程度の低下を伴うが、初段の乾燥用ガス吹き付け部１０６を省く構成も可能である。また、薬液成分含有ガス吹き付け部１０８，１１０の片方を省いて薬液成分含有ガス吹き付け部を一段だけ設ける構成も無論可能である。あるいは、薬液成分含有ガス吹き付け部を３段以上備える構成も可能である。さらには、各ガス吹き付け部１０６，１０８，１１０で用いた空気を窒素ガスで代用することも可能である。また、薬液蒸気生成部１３６の代わりに薬液のミストを生成する装置を使用し、薬液ミストを薬液成分とすることも可能である。

図示省略するが、コロ搬送路１０４をベルト搬送路あるいは浮上搬送路等の他の平流し搬送路に置き換える構成も可能である。特に、浮上搬送路を用いる場合は、上流側隣のレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）４４における浮上式ステージ８０および基板搬送機構８２をレジスト表面処理ユニット（ＶＤ）４６内の基板移動機構に兼用させることも可能である。また、図示省略するが、ガス吹き付け部１０６，１０８，１１０のノズルを搬送方向（Ｘ方向）あるいは鉛直方向（Ｚ方向）に移動ないし変位させる構成も可能である。

本発明のレジスト表面処理法は、一般的にはポジ型のレジストに適用して好適であるが、ネガ型レジストにも適用可能である。

本発明における被処理基板はＬＣＤ用のガラス基板に限るものではなく、他のフラットパネルディスプレイ用基板や、半導体ウエハ、ＣＤ基板、フォトマスク、プリント基板等も可能である。減圧乾燥処理対象の塗布液もレジスト液に限らず、たとえば層間絶縁材料、誘電体材料、配線材料等の処理液も可能である。

本発明の適用可能な塗布現像処理システムの構成を示す平面図である。 上記塗布現像処理システムにおける処理手順を示すフローチャートである。 実施形態における塗布プロセス部の全体構成を示す平面図である。 実施形態におけるレジスト表面処理ユニットの構成を示す側面図である。 実施形態のレジスト表面処理ユニットにおける要部の作用を示す一部断面側面図である。

符号の説明

１０ 塗布現像処理システム
３０ 塗布プロセス部
４６ レジスト表面処理ユニット（ＶＤ）
１０４ コロ搬送路
１０６ 乾燥用ガス吹き付け部１０６
１０８ 第１薬液成分含有ガス吹き付け部
１１０ 第２薬液成分含有ガス吹き付け部
１２０ 空気供給部
１２２，１３８，１５４ 送風機
１１４，１３０，１４６ 噴射ノズル
１１６，１３２，１４８ 吸い込み口
１１８，１３４，１５０ ガス案内板
１２６，１４２ 排気部
１３６ 薬液蒸気生成部
１７０ コロ

Claims (10)

1. 被処理基板上にレジストを塗布するレジスト塗布工程と、
   前記基板上に塗布されたレジストの表面に変質層を作るために、前記レジストと化学反応する薬液成分を空気に混合してなる薬液成分含有空気を前記基板上のレジストの表面に所定の風圧で吹き付けるレジスト表面処理工程と、
   露光処理に先立って、前記レジスト中の残存溶媒を蒸発させ、かつ前記レジストの前記基板に対する密着性を高めるために前記基板を加熱するプリベーク工程と
   を有する基板処理方法。
2. 前記レジスト塗布工程と前記レジスト表面処理工程との間に、前記基板上のレジストの表面に乾燥用空気を所定の風圧で吹き付ける乾燥用ガス吹き付け工程を有する、請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記薬液成分含有空気の薬液成分は現像液またはＨＭＤＳの蒸気である、請求項１または請求項２に記載の基板処理方法。
4. レジストを塗布した直後の被処理基板に対向して配置される第１のノズルを有し、前記基板上に塗布されたレジストの表面に変質層を作るために、前記レジストと化学反応する薬液成分を空気に混合してなる薬液成分含有空気を前記第１のノズルより噴射して前記基板上のレジストに所定の風圧で吹き付ける薬液成分含有ガス吹き付け部と、
   前記薬液成分含有空気が前記基板上のレジスト表面の全領域に吹き付けられるように前記第１のノズルと前記基板との間で相対的な移動を行わせる移動機構と
   を有するレジスト表面処理装置。
5. 前記基板に対向して配置される第２のノズルを有し、乾燥用空気を前記第２のノズルより噴射して前記基板上のレジストに所定の風圧で吹き付ける乾燥用ガス吹き付け部を有し、
   前記第１のノズルによる前記第１のガスの吹き付けに先立って前記第２のガスが前記基板上のレジスト表面の全領域に吹き付けられるように、前記移動機構により前記第２のノズルと前記基板との間で相対的な移動を行わせる、請求項４に記載のレジスト表面処理装置。
6. 前記薬液成分含有ガス吹き付け部が、前記搬送路に沿って前記第１のノズルを複数本多段に配置する、請求項４または請求項５に記載のレジスト表面処理装置。
7. 前記第１のノズルが、前記搬送路を横断する方向に延びるスリット型の吐出口を有する長尺形ノズルである、請求項４〜６のいずれか一項に記載のレジスト表面処理装置。
8. 前記第２のノズルが、前記搬送路を横断する方向に延びるスリット型の吐出口を有する長尺形ノズルである、請求項４〜７のいずれか一項に記載のレジスト表面処理装置。
9. 被処理基板を略水平に支持して所定の搬送方向に平流しで搬送するための搬送路と、
   前記搬送路上を平流しで移動中の前記基板上にレジストを塗布するレジスト塗布処理部と、
   前記レジスト塗布処理部よりも搬送方向の下流側で、前記搬送路上を平流しで移動中の前記基板に対して、前記基板上に塗布されたレジストの表面に変質層を作るために、前記レジストと化学反応する薬液成分を空気に混合してなる薬液成分含有空気を前記基板上のレジストの表面に所定の風圧で吹き付けるレジスト表面処理部と、
   前記レジスト表面処理部よりも搬送方向の下流側で、露光処理に先立って、前記レジスト中の残存溶媒を蒸発させ、かつ前記レジストの前記基板に対する密着性を高めるために、前記搬送路上を平流しで移動中の前記基板を加熱するプリベーク処理部と
   を有する基板処理装置。
10. 前記レジスト塗布処理部と前記レジスト表面処理部との間で、前記搬送路上を平流しで移動中の前記基板に対して、前記基板上のレジストの表面に乾燥用空気を所定の風圧で吹き付ける乾燥用ガス吹き付け部を有する、請求項９に記載の基板処理装置。

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