KR100574073B1

KR100574073B1 - 대형 기판에 도포된 레지스트의 경화 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100574073B1
Application number: KR1020020062499A
Authority: KR
Inventors: 미무라요시키; 도치하라가즈모토
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2002-10-14
Publication date: 2006-04-27
Also published as: US20030096196A1; JP2003158057A; KR20030041768A; JP3783615B2; TW580740B

Abstract

장치에 투입하는 용력(utility)이 증가하는 일이 없는 레지스트 경화 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

워크 스테이지(WS)를 워크의 크기보다도 작은 다수의 스테이지(ST1∼ST4)로 분할하여, 분할한 영역을 각각 다른 일정 온도로 제어한다. 워크 반송 수단(14)에 의해, 우선 레지스트가 도포되어 현상된 워크의 일부를 워크 스테이지(WS)의 스테이지(ST1)에 배치하여, 워크(W)의 상기 부분을 가열하면서 광조사부(11)로부터 자외선을 조사한다. 이어서, 워크 반송 수단(14)에 의해, 스테이지(ST1) 상에 있던 워크 부분이 스테이지(ST2)에, 다른 일부가 스테이지(ST1) 상에 위치하도록 워크를 이동시켜, 광조사부(11)로부터 자외선을 조사한다. 마찬가지로, 워크 반송 수단(14)에 의해 워크를 간헐적으로 이동시키면서, 워크에 자외선을 조사하여 레지스트를 경화시킨다.

Description

대형 기판에 도포된 레지스트의 경화 방법 및 장치{Method and apparatus for hardening resist coated on large substrate}

도 1은 본 발명의 실시예의 레지스트 경화 장치의 전체 구성을 도시하는 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예의 레지스트 경화 순서를 설명하는 도면(1)이다.

도 3은 본 발명의 실시예의 레지스트 경화 순서를 설명하는 도면(2)이다.

도 4는 본 발명의 실시예의 워크 반송 기구의 동작을 설명하는 도면(1)이다.

도 5는 본 발명의 실시예의 워크 반송 기구의 동작을 설명하는 도면(2)이다.

도 6은 본 발명의 실시예의 워크 스테이지를 광원 방향에서 본 도면이다.

도 7은 종래의 레지스트 경화 장치에 이용하는 워크 스테이지의 전체 사시도이다.

도 8은 도 7에 도시하는 워크 스테이지의 측면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 광조사부 11a : 냉각풍 도입구

11b : 배기구 12 : 처리실

12a : 셔터 12b : 반입구

12c : 셔터 12d : 워크 반출구

13 : 석영창 14 : 워크 반송 기구

15 : 램프 점등 전원 16 : 셔터 구동 기구

20 : 제어 장치 20a : 제어부

20b : 램프 점등 제어부 20c : 워크 반송 기구 제어부

20d : 셔터 제어부 20e : 워크 스테이지 온도 제어부

LP1∼LP3 : 램프 M : 미러

SH : 차광용 셔터 ST1∼ST4 : 스테이지

WS : 워크 스테이지

본 발명은 예컨대 φ300㎜보다 큰 웨이퍼나 액정 등의 디스플레이 기판에 도포된 레지스트를 가열 승온하면서 자외선 조사함으로써 경화시키는 레지스트 경화 방법 및 장치에 관한 것이다.

반도체 집적 회로의 제조 공정(노광 및 에칭 공정)에 있어서, 웨이퍼 상에 패턴이 형성되어 현상된 레지스트를 가열 승온하면서 자외선을 조사하여, 이 레지스트의 내열성이나 내에칭성을 증가시키는 것이 알려져 있다.(예컨대 일본국 특공평 4-78982호 공보 등 참조).

현상되어 패턴이 형성된 레지스트를 예컨대 150℃ 이상으로 가열하면, 형성된 패턴의 형상이 붕괴된다. 이것을 레지스트 플로우라고 한다. 레지스트가 플로 우하면, 소망의 패턴으로 에칭할 수 없게 된다.

레지스트가 플로우를 발생시키지 않는 온도를 그 레지스트의 내열 온도라고 하고, 현상 후의 레지스트의 내열성은 통상 100∼110℃ 정도이다. 그러나, 후공정의 에칭 공정에 있어서는, 에칭 조건에 따라, 150℃ 이상으로 되는 일이 있어, 레지스트에 높은 내열성이 요구되는 경우가 있다.

레지스트를 플로우하지 않는 온도로부터 서서히 가열하면서 자외선을 조사하면, 레지스트는 높은 내열성을 갖게 된다. 이것을 레지스트의 경화, 큐어링(curing) 등으로 부른다.

레지스트의 경화는 예컨대 다음과 같은 공정으로 행하여진다. 레지스트를 플로우하지 않는 50∼100℃로 가열한다. 그 상태에서 파장 220㎚∼320㎚의 자외선을 조사하면서, 소망의 내열 온도 근처의 설정 온도에까지(예컨대 200∼250℃ 정도), 연속적 또는 단계적으로 상승시킨다. 설정 온도에 도달하면 자외선 조사를 정지한다. 그 후, 반송할 수 있도록 50∼100℃에까지 냉각한다.

가열 온도를 상승시키는 승온 속도는 연속적으로 온도를 상승시키는 경우, 1∼2℃/sec가 필요해진다. 자외선 조사 후의 냉각시의 강온 속도는 효율을 좋게 하기 위해, 보다 빠른 것이 요망되고 있지만, 실제는 3℃/sec 정도이다.

상기한 바와 같은 처리를 행하는 레지스트 경화 장치는 레지스트 온도 제어를 확실히 행하기 위해서, 승강온 가능한 워크 스테이지를 구비하고 있다. 워크 스테이지는 열 전도성이 좋은 금속제로, 처리해야 할 레지스트를 구비한 웨이퍼(이하 워크라고 부르는 경우가 있다)를 진공 흡착에 의해 유지한다. 이 유지한 웨이 퍼의 온도는 이 스테이지를 히터에 의해 가열, 또 냉각수에 의해 냉각함으로써 제어된다. 최근, 반도체 집적 회로의 제작뿐만 아니라, 액정 등의 디스플레이 기판의 패턴 형성에 있어서도, 마찬가지의 레지스트 경화 처리가 행하여지게 되어 왔다. 따라서, 워크도 웨이퍼뿐만 아니라, 직사각형의 대형 기판도 이용되게 되어 왔다.

도 7에 레지스트 경화 장치에 이용하는 직사각형 기판을 유지하는 워크 스테이지의 전체 사시도를 도시하며, 도 8에 워크 스테이지(WS)의 측면도를 도시한다.

동일 도면에 도시하는 바와 같이, 워크 스테이지(WS) 표면에는 워크를 진공흡착하기 위한 다수의 진공 흡착 홈(Vs)이 형성되어 있다. 이 홈(Vs)에 진공이 공급되어, 배치되는 워크를 진공 흡착한다. 워크 스테이지(WS)의 재질은 예컨대 알루미늄 합금이다.

워크 스테이지(WS)의 측면에는 도 8에 도시하는 바와 같이 다수의 관통 구멍이 형성되어, 이 관통 구멍의 길이에 따른 막대 형상의 카트리지 히터(시스 히터)(Ht)가 도 7에 도시하는 바와 같이 삽입된다.

카트리지 히터(Ht)에 전기가 공급되면 카트리지 부분이 가열하여, 열전도에 의해 스테이지가 가열된다.

또, 히터를 삽입하는 관통 구멍과 관통 구멍 사이의 스테이지 내부에는 워크 스테이지(WS)를 냉각용 냉각수를 유통시키기 위한 배수로(F1)나, 진공 흡착 홈(Vs)에 진공을 공급하는 진공 공급로(도시 생략)가 형성되어 있다.

냉각수를 유통시키는 배수로(F1)끼리는 워크 스테이지(WS) 하면측에서 브리 지용 배관(F2)에 의해 접속되어 있다. 냉각수는 2개 장소로부터 도입되며, 2개 장소로부터 배수된다.

상기 워크 스테이지(WS) 상에, 패턴이 형성되어 현상된 레지스트가 도포된 워크를 배치하여 진공 흡착에 의해 워크 스테이지(WS)에 진공 흡착시켜, 예컨대 일본국 특공평 4-78982호 공보 등에 기재되는 바와 같이, 도시하지 않은 광조사부에서 자외선을 조사하면서, 워크 스테이지(WS)를 가열 승온시켜 레지스트를 경화시킨다.

그런데, 워크인 디스플레이 기판은 해마다 대형화하고, 한 변이 50㎝에서 1m 이상의 기판도 사용되고 있다. 또, 웨이퍼도 φ300㎜에서 그 이상으로 대형화하는 경향이 있다.

상기한 바와 같은 대형 기판에 있어서, 레지스트의 경화 처리를 하는 경우, 이 기판을 유지하는 워크 스테이지도 기판의 크기에 따라서 대형화할 필요가 있다.

그러나, 워크 스테이지가 대형화하면, 그 만큼, 열용량이 커지기 때문에, 필요해지는 승온 속도(1∼2℃/sec)를 유지하기 위해서, 히터의 출력을 크게 하거나, 히터의 개수를 증가시키는 등을 행할 필요가 있다.

또, 처리 종료 후의 냉각도 빠르게 행하기 위해서, 냉각수의 유량을 많게 하거나, 압력을 크게 할 필요가 있다.

이것은 장치에 투입하는 용력의 증가로 이어지며, 장치의 운전 비용이 증가한다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 행하여진 것으로, 본 발명의 목적은 레지스트가 도포된 워크에 대하여 가열하면서 자외선을 조사하여 레지스트를 경화시킬 때에, 대형 워크, 예컨대 대형 디스플레이 기판을 처리하는 경우라도, 장치에 투입하는 용력이 증가하는 일이 없는 레지스트 경화 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 있어서는, 레지스트가 형성된 워크를 순차로, 온도가 높은 영역으로 반송하여, 워크의 온도를 부분적으로, 또한 단계적으로 상승시키면서 상기 워크에 자외선을 조사하여, 상기 레지스트를 경화시킨다.

즉, 장치를 이하와 같이 구성하며, 이하의 (1)과 같이 워크의 온도를 부분적으로, 또한 단계적으로 상승시키면서, 자외선을 조사하여 상기 레지스트를 경화시킨다. 또, 이하의 (2)와 같이 하여 워크를 냉각한다.

(1) 워크 스테이지를 워크의 크기보다도 작은 다수의 영역으로 분할한다. 이 분할한 영역을 각각 다른 일정 온도로 제어하여, 워크의 반송 방향에 따라 단계적으로 온도가 높아지도록 배치한다.

그리고, 반송 수단에 의해, 상기 워크를 부분적으로, 상기 워크 스테이지가 다른 온도의 영역으로 순차 이동시키면서, 상기 워크에 자외선을 조사한다. 즉, 동일의 워크 내를 다른 온도(단, 각각의 온도는 일정)에서 처리한다.

(2) 상기에 덧붙여, 워크 스테이지에 가장 온도가 높은 영역보다 워크의 반송 방향의 하류측에, 온도가 낮은 영역을 형성하며, 자외선 조사가 종료한 워크를 상기 하류측에 형성된 온도가 낮은 영역으로 순차 반송하여, 워크를 냉각시킨다.

상기한 바와 같이, 워크를 일정 온도에서 처리함으로써, 워크 스테이지 전체를 승강온시키는 경우와 비교하여, 장치에 투입하는 전력을 현격히 적게 할 수 있다.

즉, 후술하는 바와 같이, 워크 스테이지를 일정 온도로 제어하는 경우의 소비 전력량과, 승강온을 행하는 경우의 소비 전력을 계산하면, 일정 온도로 제어하는 경우와 비교하여, 승강온을 행하는 경우의 소비 전력은 약 17배가 된다(워크 스테이지가 알루미늄제이고, 크기가 100㎝ ×100㎝ ×2㎝의 경우).

또, 본 발명에 의하면, 워크의 처리마다 스테이지를 높은 온도로부터 급격히 낮은 온도로 내릴 필요가 없어지기 때문에, 워크 스테이지에 공급하는 냉각수의 유량이나 압력을 작게 할 수 있다.

이것으로, 전력이나 냉각수 등의 장치에 투입하는 용력의 증가를 막을 수 있다.

<발명의 실시의 형태>

도 1은 본 발명의 실시예의 레지스트 경화 장치의 전체 구성을 도시하는 도면이고, 동일 도면은 본 실시예의 장치를 측면에서 본 단면도를 도시하고 있다.

동일 도면에 있어서, 11은 광조사부, 12는 처리실이다. 광조사부(11)에는 램프(LP1∼LP3)와, 램프(LP1∼LP3)로부터의 빛을 반사하는 미러(M)가 설치되며, 광조사부(11)와 처리실(12)은 석영 유리를 부착한 석영창(13)으로 구분되어 있다. 램프(LP1∼LP3)는 예컨대 고압 수은 램프이고, 파장 220∼320㎚의 자외선을 포함하 는 빛을 방사한다.

또, 광조사부(11)에는 차광용 셔터(SH)가 석영창(13)과 램프(LP1∼LP3) 사이에 삽입, 후퇴 자유자재로 부착되어 있다. 상기 셔터(SH)를 열음으로써, 광조사부(11)로부터 처리실(12) 내의 워크 스테이지(WS) 상에 배치된 워크에 자외선이 조사되며, 셔터(SH)를 닫음으로써 조사가 정지한다. 셔터(SH)는 워크가 워크 스테이지(WS)에 배치되어 있지 않을 때(예컨대 워크 반송 중), 램프(LP1∼LP3)로부터의 빛이 조사되지 않도록 차단한다. 워크 스테이지(WS)에 워크가 배치되어 있지 않은 상태로 빛이 조사되면, 조사되는 빛의 에너지나, 램프 봉체로부터의 복사열에 의해 워크 스테이지(WS)의 온도가 상승하며, 이것으로 워크의 온도가 상승하여, 레지스트의 내열 온도를 넘는 일이 있기 때문에, 이것을 막기 위해서이다.

또, 광조사부(11)에는 냉각풍 도입구(11a)와 배기구(11b)가 형성되어, 도시하지 않은 송풍기에 의해, 배기구(11b)에서 배기함으로써, 램프(LPl∼LP3)가 냉각된다.

처리실(12)에는 부분적으로 다른 온도로 유지되는 워크 스테이지(WS)와, 워크(도시 생략)를 반송하는 워크 반송 기구(14)가 설치되어 있다.

워크 스테이지(WS) 표면에는 상기한 바와 같이, 워크를 진공 흡착하기 위한 진공 흡착 홈(도시 생략)이 형성되어 있고, 이 홈에 진공을 공급하여 배치된 워크를 진공 흡착한다. 또, 워크 스테이지(WS)에는 후술하는 바와 같이 상기 워크 반송 기구(14)의 반송 암이 통과하기 위한 워크 반송 암 통과 홈(도 1에서 도시 생략)이 형성되어 있다. 또한, 워크 스테이지(WS)의 재질은 상기한 바와 같이 예컨 대 알루미늄 합금이다.

워크 스테이지(WS)에는 상기한 바와 같이 예컨대 막대 형상의 카트리지 히터와 냉각수를 유통시키기 위한 배수로(도시 생략)가 형성되어, 워크 스테이지(WS)는 부분적으로 다른 온도로 유지된다. 도 1에 도시한 것에 있어서는, 워크 스테이지(WS)가 스테이지(ST1∼ST4)의 4개 영역에 등간격으로 분할되며, 예컨대 스테이지(ST1)가 100℃, 스테이지(ST2)가 150℃, 스테이지(ST3)가 200℃, 스테이지(ST4)가 100℃와 같이 다른 일정 온도로 유지되며, 온도의 경계는 워크의 반송 방향과 대략 직교하고 있다. 또한, 워크 스테이지(WS)의 분할수는 상기한 바와 같이 4에 한정되지 않고, 그 밖의 분할수로 하여도 된다.

상기 램프(LP1∼LP3)는 상기 스테이지(ST1∼ST3)에 대응하여 설치되며, 스테이지(ST1)에는 대응하여 램프(LP1)가 설치되며, 스테이지(ST1)에 배치된 워크 부분에 대하여는 램프(LP1)로부터의 자외선이 조사된다.

마찬가지로, 스테이지(ST2)에 대응하여 램프(LP2)가, 스테이지(ST3)에 대응하여 램프(LP3)가 설치되어 있다. 스테이지(ST4)는 냉각용 스테이지여서, 대응하는 램프는 설치되어 있지 않다.

레지스트가 도포되어 현상된 워크는 처리실(12)의 우측에 설치된 셔터(12a)를 열어, 도시하지 않은 워크 반송 장치에 의해 반입구(12b)에서 처리실(12) 내로 반입된다.

워크가 처리실(12) 내로 반입되면, 워크 반송 기구(14)는 워크를 워크 스테이지(WS) 상으로 반송한다.

워크 스테이지(WS) 표면에는 상기한 바와 같이, 워크를 진공 흡착하기 위한 진공 흡착 홈(도시 생략)이 형성되어 있고, 이 홈에 진공을 공급하여 배치된 워크를 진공 흡착한다.

도 1의 경우, 워크의 동일 도면 좌우 방향의 길이는 광조사부(11)의 램프(LP1∼LP3)에 대향하는 스테이지(ST1∼ST3)를 합친 길이와 같고(또는 길며), 워크가 처리실(12) 내로 반송되면, 후술하는 바와 같이, 우선 워크의 일부가 스테이지(ST1) 상에 배치되어(이 예에서는 워크의 좌측 부분이 스테이지(ST1) 상에 배치되며, 나머지 부분은 워크 스테이지(WS) 상에서 삐져나온다), 워크 스테이지(WS)에 진공 흡착된다. 또, 광조사부(11)의 셔터(SH)가 열려, 워크 스테이지(ST1) 상의 워크에 광조사부(11)의 램프(LP1)로부터 자외선이 조사된다.

상기한 바와 같이 워크에 자외선을 조사하면서, 워크를 소정 시간 처리 한 후, 워크의 진공 흡착을 해제하여, 워크 반송 기구(14)에 의해, 워크를 이동시켜, 상기 스테이지(ST1) 상에 배치되어 있던 워크 부분을 스테이지(ST2) 상에 이동시킨다. 그리고, 워크의 미처리 부분을 스테이지(ST1) 상에 배치하여 (이 예에서는 워크의 한가운데 부분이 스테이지(ST1) 상에 배치된다), 워크 스테이지에 진공 흡착한다. 그리고, 상기와 마찬가지로 램프(LP1, LP2)로부터 자외선을 조사하면서 워크를 소정 시간 처리한다. 이하와 마찬가지로, 워크를 워크 반송 기구(14)에 의해 간헐적으로 이동시키면서 워크를 처리한다.

워크의 처리가 끝나면, 도 1의 처리실(12) 좌측의 셔터(12c)를 열어, 워크 반출구(12d)에서 도시하지 않은 워크 반송 장치에 의해 처리실(12)로부터 워크를 반출한다.

상기 광조사부(11)의 램프(LP1∼LP3)는 램프 점등 전원(15)에 의해 점등 제어된다. 램프 점등 전원(15)은 각각의 램프(LP1∼LP3)를 각각 점등 제어하는 점등 전원으로 구성되어, 램프의 점등 소등, 점등 전력 등은 개별로 제어된다. 또, 상기 광조사부(11)의 셔터(SH)는 셔터 구동 기구(16)에 의해 구동된다.

제어 장치(20)에는 상기 레지스트 경화 장치의 전체 동작을 제어하거나, 그 밖의 부분을 제어하는 제어부(20a), 상기 램프 점등 전원(15)을 제어하는 램프 점등 제어부(20e), 워크 반송 기구(14)나 처리실의 셔터(12a, 12c)를 제어하는 워크 반송 기구 제어부(20c), 광조사부(11)의 셔터(SH)를 구동하는 셔터 구동 기구를 제어하는 광조사부 셔터 제어부(20d), 워크 스테이지(WS)의 각 스테이지(ST1∼ST4)의 온도를 제어하는 워크 스테이지 온도 제어부(20b)가 설치된다.

다음에, 도 2 내지 도 3, 도 4 내지 도 5, 도 6에 의해, 본 발명의 레지스트 경화 처리 순서 및 워크의 반송 기구에 관해서 설명한다. 또한, 도 2 내지 도 3은 도 1과 마찬가지로 장치의 측면도를 도시하고 있으며, 처리의 순서를 도시하고 있다.

또, 도 4 내지 도 5는 마찬가지로 측면도이고, 워크의 반송 기구(14)와 그 반송 순서를 도시한다.

워크 반송 기구(14)는 동일 도면에 도시하는 바와 같이, 워크 스테이지(WS)에 따라 형성된 레일(14a) 위을 이동하도록 구성되며, 워크를 유지하는 워크 반송 암(14c)과, 워크 반송 암(14c)을 상하 방향으로 구동하는 에어 실린더(14b)를 구비 하고 있다. 그리고, 상기 워크 반송 암(14c)에 의해 워크를 유지하며, 상기 레일(14a)을 이동하여, 워크를 워크 스테이지(WS) 상에서 간헐적으로 이동시킨다.

도 6은 워크 스테이지를 광원 방향에서 본(위에서 본) 도면이고, 워크(W)가 도 4에 도시한 워크 반송 기구(14)에 의해, 스테이지(ST1)로부터 스테이지(ST4)까지 순차 반송되는 모양을 도시한다. 또한, 도 6에 있어서의 실선은 워크(W)가 도 2(b)의 위치에 있는 상태를 도시하며, 일점 쇄선은 워크(W)가 도 2(c), 도 2(d)의 위치에 있는 상태를 도시한다.

동일 도면에 도시하는 바와 같이, 워크 반송 암(14c)은 평행한 2개의 막대 형상 부재로 구성되며, 동일 도면의 지면 상하, 도 4 내지 도 5의 지면 앞쪽 및 안쪽의 2개 장소에 설치되어 있다.

또, 워크 스테이지(WS)에는 워크 반송 기구(14)의 워크 반송 암(14c)을 통과시키기 위한 워크 반송 암 통과 홈(14d)이 형성되어 있다.

워크(W)의 반송 방향과 직교하는 방향의 길이는 워크 반송 암(14c)의 간격보다 길며, 워크 반송 암(14c)은 워크(W) 하면의 2개 장소를 유지한다.

워크(W)를 워크 스테이지(WS) 상에 배치할 때에는, 워크(W)를 유지한 워크 반송 암(14c)을 소정 위치에 위치 결정하여, 상기 에어 실린더(14b)에 의해 워크 반송 암(14c)을 하강시킨다. 워크(W)가 워크 스테이지(WS)의 소정 위치에 배치되면, 상기한 진공 흡착 기구에 의해, 워크(W)를 워크 스테이지(WS) 상에 고정한다.

또, 워크(W)를 다음 위치로 반송하는 경우에는, 워크 스테이지(WS)에 의한 워크(W)의 진공 흡착을 해제하며, 반송 암(14c)을 워크(W) 하면측의 소정 위치에 위치 결정하여, 상기 에어 실린더(14b)에 의해 워크 반송 암(14c)을 상승시킨다. 그리고, 반송 암(14c)에 의해 워크(W)를 유지하여, 워크(W)를 다음 위치로 이동시킨다. 또한, 도 6에서는 워크 스테이지 표면의 진공 흡착 홈 등은 생략하고 있다.

이하, 워크의 레지스트를 자외선을 조사하면서 100℃∼200℃까지 가열하여, 200℃ 이상의 내열성을 갖도록 경화 처리하는 경우를 예로 들어 설명한다. 또한, 워크 스테이지가 분할된 각 스테이지(ST1∼ST4)의 온도는 상기 도 1에 도시한 온도와 같다.

(1) 도 2(a) 및 도 4(a)에 도시하는 바와 같이, 처리실(12) 내로 반입된 워크가 워크 반송 암(14c)에 배치된다.

(2) 도 4(b)에 도시하는 바와 같이, 워크 반송 암(14c)이 워크(W)를 워크 스테이지(WS)의 스테이지(ST1) 상으로 이동시킨다. 이때, 램프(LP1∼LP3)는 점등하고 있지만, 셔터(SH)는 닫혀 있다.

(3) 도 4(c)에 도시하는 바와 같이, 워크 반송 암(14c)이 하강한다. 이것으로, 도 2(b)에 도시하는 바와 같이, 스테이지(ST1)의 길이에 상당하는 워크(W)의 A부만이 스테이지(ST1)에 배치되어, 진공 흡착에 의해 유지된다[도 6의 도 2(b)의 위치].

스테이지(ST1)의 온도는 100℃이고, 경화 처리를 행하지 않은 레지스트가 플로우하지 않는 온도이다.

셔터(SH)가 열려, 램프(LP1)로부터의 빛이 워크의 A부에 조사되어, A부가 1 00℃에서 처리된다.

(4) 이 처리에 의해, 워크(W)의 A부의 레지스트는 경화 공정이 진행하여, 100℃ 이상, 예컨대 150℃ 정도로 가열하여도, 레지스트 플로우가 바로는 발생하지 않게 된다. 이 경화 공정은 레지스트의 종류에 따라서 다르기 때문에, 미리 실험에 의해 확인하여 놓는다.

(5) 셔터(SH)를 닫고, 워크 스테이지(WS)의 진공 흡착을 해제하여, 도 5(d)에 도시하는 바와 같이, 워크 반송 암(14c)이 상승한다.

(6) 도 5(e)에 도시하는 바와 같이, 워크 반송 암(14c)이 워크(W)를 워크(W)의 A부가 스테이지(ST2)에, 워크(W)의 B부가 스테이지(ST1)에 배치되도록 반송한다.

(7) 워크 반송 암(14c)이 하강하여, 도 5(f), 도 2(c)에 도시하는 바와 같이, 워크(W)가 워크 스테이지(WS)에 진공 흡착되어[도 6의 도 2(c)의 위치], 워크(W)의 A부는 150℃로 가열된다. 어떤 경화 처리도 행하지 않은 레지스트이면, 150℃로 가열하면 플로우하여 버린다. 그러나, 상기한 도 2(b)의 처리에 의해 A부는 150℃로 가열해도, 바로는 플로우하지 않는다.

(8) 워크(W)의 A부의 레지스트가 플로우하기 전에, 셔터(SH)를 열어, 워크(W)에 자외선을 조사한다. 램프(LP2)로부터의 빛은 워크(W)의 A부에 조사되어, 온도 150℃에서의 처리가 행하여진다.

이것으로, 워크(W)의 A부는 보다 경화 공정이 진행하여, 200℃로 가열해도, 바로는 플로우하지 않게 된다.

한편, 램프(LP2)로부터의 빛은 워크(W)의 B부에 조사되어, 온도 100℃에서의 처리가 행하여져, 바로 앞의 A부와 마찬가지로 경화가 진행한다.

(9) 셔터(SH)를 닫고, 도 2(d)에 도시하는 바와 같이, 워크 반송 암(14c)에 의해, 워크(W)의 A부가 스테이지(ST3)에, B부가 스테이지(ST2)에, C부가 스테이지(ST1)에 배치되도록 이동한다[도 6의 도 2(d)의 위치].

워크 반송 암의 동작에 관해서는, 도 4(a)∼도 5(f)와 마찬가지다. 도 2(d)의 처리에 의해, 워크(W)의 A부는 200℃로 가열해도 바로는 플로우하지 않는 내열성을, B부는 150℃로 가열되어도 바로는 플로우하지 않는 내열성을 가지게 된다.

(10) 워크(W)의 A부 및 B부의 레지스트가 플로우하기 전에, 셔터(SH)를 열어, 워크(W)에 자외선을 조사한다. 램프(LP3)로부터의 빛은 워크(W)의 A부에, 램프(LP2)로부터 빛은 워크의 B부에, 램프(LP1)로부터의 빛은 워크(W)의 C부에 각각 조사된다.

워크(W)의 A부는 200℃에서의 처리가 행하여지며, 경화 공정은 완료하여, 200℃ 이상의 내열성을 갖게 된다. 또, 워크(W)의 B부는 200℃로 가열되어도 바로는 플로우하지 않는 내열성을, C부는 150℃로 가열되어도 바로는 플로우하지 않는 내열성을 갖게 된다.

(11) 셔터(SH)를 닫아, 도 3(e)에 도시하는 바와 같이, 워크 반송 암(14c)에 의해, 워크(W)의 A부가 스테이지(ST4)에, B부가 스테이지(ST3)에, C부가 스테이지(ST2)에 배치되도록 이동한다. 워크(W)의 A부는 100℃의 스테이지(ST4)에 배치되어 냉각된다.

(12) 셔터(SH)를 열어, 워크(W)에 자외선을 조사한다. 램프(LP3)로부터의 빛은 워크(W)의 B부에, 램프(LP2)로부터의 빛은 워크(W)의 C부에 조사된다. 워크(W)의 B부의 경화 공정은 이것으로써 종료한다. 워크(W)의 C부는 150℃에서의 처리가 행하여져 200℃로 가열되어도 바로는 플로우하지 않는 내열성을 갖게 된다.

(13) 이후, 도 3(f), 도 3(g)에 도시하는 바와 같이, 워크(W)가 반송되어, 워크(W)의 B부, C부가 처리된다.

도 3(f)에서는 워크(W)의 B부가 냉각되며, C부가 200℃에서의 자외선 조사 처리가 행하여진다. 이 단계에서 워크 전체의 레지스트 경화 공정이 종료한다. 이어서, 도 3(g)에서는 워크(W)의 C부가 냉각된다. 이 단계에서 워크 전체의 냉각이 종료한다.

(14) 워크(W) 전체의 레지스트 경화 처리와 냉각이 종료한 워크(W)는 워크 반송 암(14c)에 의해 도 3(h)에 도시하는 바와 같이 워크 스테이지(WS)에서 제거된다.

본 실시예에 있어서는 상기한 바와 같이, 워크(W)의 A, B, C의 각 부분이 워크 스테이지(WS)가 다른 온도의 영역으로 순차 위치하도록 간헐적으로 제어하며, 각 위치에서 워크(W)에 자외선을 조사하고 있기 때문에, 워크의 처리마다 스테이지를 승온시키거나, 높은 온도로부터 급격히 낮은 온도로 내릴 필요가 없고, 전력이나 냉각수 등의 장치에 투입하는 용력의 증가를 막을 수 있다.

워크 스테이지(WS)를 일정 온도로 제어하는 경우와, 워크 스테이지를 종래와 같이 승강온하는 경우에 관해서, 히터에 가하는 전력을 구한 바, 이하와 같이 되었다.

워크 스테이지를 일정 온도로 제어하는 경우, 일단 설정 온도에까지 올려버리면, 대류나 열전도를 무시하면, 표면에서 방사되는 방사 손실만을 보충하도록, 히터를 제어하면 된다. 워크 스테이지(WS)의 크기를 100㎝ ×100㎝ ×2㎝로 하여, 워크 스테이지(WS)를 200℃에서 일정 제어하는 경우, 히터에 가하는 전력은 590W가 되었다. 또한, 워크 스테이지(WS)를 알루미늄으로 하고, 밀도를 2.7g/㎤, 비열을 0.937 KJ/㎏로 하여 계산하였다.

한편, 워크 스테이지를 종래와 같이 승강온하는 경우, 워크 스테이지(WS)를 알루미늄으로 하여, 그 크기가 상기와 같게 하면, 2℃/초로 승온하는 데는 히터에 가하는 전력은 101196W가 되었다.

즉, 일정 온도 제어를 행하면, 종래의 승온 제어와 비교하여, 소비 전력이 약 1/17로 되어, 본 실시예에 의하면, 종래와 비교하여, 워크 스테이지(WS)를 가열하기 위한 히터에 가하는 전력을 대폭 저감할 수 있다.

또, 상기 실시예에서는 직사각형 기판을 예로 하여 설명하였지만, 웨이퍼와 같은 원형 형상 워크라도, 마찬가지로 반송하여 처리할 수 있다.

또, 워크(W)를 냉각하기 위한 스테이지(ST4)는 처리가 종료한 워크 부분을 빠르게 소정의 온도에까지 냉각하기 위해서 형성되어 있지만, 필수적인 구성은 아니다. 냉각 스테이지(ST4)를 형성하는 대신에, 냉각풍을 내뿜어 냉각하는 수단을 이용해도 되고, 자연 공랭으로 하여도 된다.

또한, 워크 스테이지(WS)는 일체로 제작하여 부분적으로 온도를 다르도록 제어해도 되고, 다른 온도마다 별개의 스테이지로 구성해도 된다.

상기 실시예에 있어서, 다른 온도마다 별개의 스테이지로 구성하는 경우에는 워크 스테이지(WS)를 예컨대 4개의 스테이지로 구성하여, 각각의 스테이지를 다른 온도로 제어한다. 별개의 스테이지로서 구성하는 편이 각 스테이지의 경계 부분의 온도 제어가 용이해진다.

또, 워크 스테이지(WS)를 별개의 스테이지로서 구성하는 경우, 각 스테이지는 열 절연재를 개재하여 형성하면, 각 스테이지의 경계 부분의 온도를 계단 형상으로 확실히 분별하는 것이 용이해진다. 열 절연재로서는 세라믹 등의 단열재를 이용해도 되고, 공기라도 된다. 공기를 이용하는 경우는 각 스테이지끼리에 틈새를 형성하면 된다.

또, 상기 램프(LP1∼LP3)로서, 순간 점등 가능한 마이크로파 여기 램프나 플래시 램프, 또는 점등 중에서의 복사열이 작은 램프를 이용하면, 광조사부(11)의 셔터(SH)를 필요로 하지 않을 수도 있다.

또한, 레지스트에 대하여 자외선을 조사할 때, 강한 자외선을 갑자기 조사하면, 레지스트 내부에 기포가 생기는 발포라는 현상이 일어나는 일이 있다. 발포가 발생하면 형성된 레지스트 패턴이 붕괴되어, 소망의 에칭을 행할 수 없다.

이것을 막기 위해서, 레지스트에 자외선을 조사하는 경우는, 최초는 자외선 방사 조도를 작게 하여 두어, 레지스트 내부의 기체를 외부로 방출시키고 나서 조도를 강하게 하는 것이 행하여지고 있다(예컨대 일본국 특공평 5-74060호 공보 참조).

따라서, 본 발명에 있어서도, 최초의 처리에 사용되는 스테이지(ST1)에 대응 하는 램프(LP1)의 조도를 다른 램프(LP2∼LP3)의 조도와 비교하여 작게 하여 두거나, 램프(LP1)의 조도를 최초는 작게 하여, 소정 시간 경과 후, 크게 하도록 제어해도 된다.

램프의 조도 제어는 램프 전력의 전환에 의해 행하여도 되며, 감광 셔터나 감광 필터를 램프와 워크 사이에 삽입함으로써 행하여도 된다. 또한, 레지스트의 발포를 막기 위해서, 램프(LP1)의 조도를 다른 램프(LP2∼LP3)와 비교하여 작게 할 경우에는, 램프(LP1)의 조도를 다른 램프의 조도와 비교하여 1/10∼1/50 정도가 되도록 한다.

또, 상기 실시예에서는 램프(LP1∼LP3)와, 스테이지(ST1∼ST3)를 대응시켜 설치한 경우에 관해서 설명하였지만, 반드시 램프와 스테이지를 대응시킬 필요는 없다.

또한, 상기 실시예에서는 워크(W)를 스테이지(ST1∼ST3)의 영역 폭에 맞추어 순차 간헐적으로 이동시키는 경우에 관해서 설명하였지만, 워크의 반송량은 반드시 스테이지(ST1∼ST3)의 영역 폭에 맞출 필요는 없고, 예컨대 스테이지(ST1∼ST3)의 영역 폭의 반분에 상당하는 양만 이동시키도록 해도 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 있어서는 워크 스테이지의 각 영역을 일정 온도로 제어하고 있으며, 워크 스테이지를 급격히 승온할 필요가 없기 때문에, 출력이 큰 히터를 이용할 필요가 없다. 이 때문에, 소비 전력을 종래와 비교하여, 현격히 저감화할 수 있다.

또, 스테이지를 높은 온도로부터 급격히 낮은 온도에 내리는 일이 없기 때문에, 냉각수의 유량, 압력도 크게 할 필요가 없다. 따라서, 장치에 투입하는 용력의 증가를 막을 수 있다.

Claims

패턴이 형성되어, 현상된 레지스트에 대하여, 가열하면서 자외선을 조사하여 레지스트를 경화시키는 레지스트의 경화 방법에 있어서, 상기 레지스트가 형성된 워크를 순차, 온도가 높은 영역으로 반송하여, 워크의 온도를 부분적으로, 또한 단계적으로 상승시키면서 각 상기 워크에 자외선을 조사하여, 상기 레지스트를 경화시키는 것을 특징으로 하는 레지스트의 경화 방법.
패턴이 형성되어, 현상된 레지스트에 대하여, 가열하면서 자외선을 조사하여 레지스트를 경화시키는 레지스트 경화 장치에 있어서, 상기 레지스트가 형성된 워크에 대하여, 자외선을 조사하는 광원부와, 상기 워크가 배치되어, 상기 워크의 면적보다 작은 다수의 영역으로 분할되어, 각 영역이 다른 온도로 유지된 워크 스테이지와, 상기 워크를 상기 워크 스테이지 상에서 반송하는 반송 수단과, 자외선을 조사하면서, 상기 반송 수단에 의해, 워크 스테이지 상에서, 워크를 부분적으로, 상기 워크 스테이지의 각 영역으로 순차 이동시켜, 워크의 온도를 부분적으로, 또한 단계적으로 상승시키는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 레지스트 경화 장치.
제2항에 있어서, 상기 워크 스테이지에는 가장 온도가 높은 영역보다 워크의 반송 방향의 하류측에 온도가 낮은 영역이 형성되어 있고,

자외선 조사가 종료한 워크를 상기 하류측에 형성된 온도가 낮은 영역으로 순차 반송하여, 워크를 부분적으로 냉각하는 것을 특징으로 하는 레지스트 경화 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 워크는 디스플레이용 기판인 것을 특징으로 하는 레지스트 경화 장치.