KR101764534B1 - 노광 장치, 기판 처리 장치, 기판의 노광 방법 및 기판 처리 방법 - Google Patents

노광 장치, 기판 처리 장치, 기판의 노광 방법 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

로컬 반송 핸드는, 광 출사부보다 후방의 후방 위치와 광 출사부보다 전방의 전방 위치의 사이에서 전후 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 로컬 반송 핸드의 상면에 DSA막이 형성된 기판이 재치된다. 로컬 반송 핸드의 이동 경로를 가로지르도록 광 출사부로부터 단면 띠형상의 진공 자외선이 출사된다. 광 출사부에 의해 출사되는 진공 자외선이 기판 상의 DSA막에 조사되도록, 로컬 반송 핸드가 전방 위치로부터 후방 위치로 이동한다. 이때, 기판의 이동 속도가 제어됨으로써, 기판에 형성된 DSA막의 노광량이 조정된다.

Description

노광 장치, 기판 처리 장치, 기판의 노광 방법 및 기판 처리 방법{EXPOSURE DEVICE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, EXPOSURE METHOD FOR SUBSTRATE AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은, 기판에 노광 처리를 행하는 노광 장치, 기판 처리 장치, 기판의 노광 방법 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 기판, 액정 표시 장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판 등의 각종 기판에 다양한 처리를 행하기 위해서, 기판 처리 장치가 이용되고 있다.
이러한 기판 처리 장치로서, 일본국 특허공개 2004-319559호 공보에는 기판의 일면상에 유전체막을 형성하는 막 형성 장치가 기재되어 있다. 그 막 형성 장치는 자외선 조사 유닛을 갖는다. 자외선 조사 유닛은, 유전체막이 형성되기 전의 기판의 일면상에 자외선을 조사한다. 구체적으로는, 한방향으로 이동 가능하게 설치된 재치 스테이지 상에 기판이 재치된다. 그 후, 자외선 램프로부터 출사되는 자외선의 띠형상의 조사 영역을 가로지르도록 재치 스테이지가 이동된다. 그에 따라, 기판의 일면이 자외선에 의해 노광되어, 기판의 일면이 개질된다.
일본국 특허공개 2004-319559호 공보
최근, 패턴의 미세화를 위해서 블록 공중합체의 유도 자기 조직화(DSA:Directed Self Assembly)를 이용한 포토리소그래피 기술의 개발이 진행되고 있다. 그 포토리소그래피 기술에서는, 예를 들면 블록 중합체의 가이드 패턴을 형성하기 위해서, 기판의 일면상에 형성된 레지스트막을 노광하여 개질시키는 처리가 제안되어 있다(예를 들면, 일본국 특허공개 2013-232611호 공보 참조). 또한, 블록 중합체가 도포된 기판에 가열 처리를 실시한 후, 기판의 일면을 노광함으로써 2종류의 중합체 중 한쪽을 개질시키는 처리가 제안되어 있다(예를 들면, 일본국 특허공개 2013-232621호 공보 참조). 이들 처리에 있어서는, 기판의 노광량을 정확하게 조정하는 것이 요구된다.
상기의 일본국 특허공개 2004-319559호 공보에 기재된 자외선 조사 유닛에 있어서는, 재치 스테이지에 광 센서가 설치된다. 재치 스테이지가 이동할 때는, 기판의 노광량이 광 센서에 의해 검출된다. 기판의 노광량이 미리 정해진 값이 되도록, 검출된 노광량에 의거해 자외선 램프에 공급되는 전력, 자외선 램프에 의한 자외선 조사 영역의 폭, 및 기판에 조사되는 자외선의 조사 영역 상의 산소 농도 중 어느 하나가 제어된다.
자외선 램프로부터 출사되는 광의 출력은, 경년(經年) 열화 또는 출사면의 오염 등에 의해 저하한다. 그에 따라, 기판의 노광량이 저하한다. 이 경우, 자외선 램프에 공급되는 전력을 증가시키는 것, 자외선의 조사 영역의 폭을 증가시키는 것, 또는 조사 영역 상의 산소 농도를 저하시킴으로꺼 기판의 노광량을 증가시킬 수 있다.
그러나, 전력의 증가, 자외선 조사 영역의 폭의 증가 및 조사 영역 상의 산소 농도의 저하에 의해 증가시키는 것이 가능한 노광량에는 한계가 있다. 그 때문에, 자외선 램프로부터 출사되는 광의 출력이 현저하게 저하하면, 미리 정해진 노광량을 얻을 수 없다.
본 발명의 목적은 기판의 일면에 형성되는 막을 미리 정해진 노광량으로 노광하는 것이 가능한 노광 장치, 기판 처리 장치, 노광 방법 및 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.
(1) 본 발명의 일국면에 따르는 노광 장치는, 기판을 노광하는 노광 장치로서, 미리 정해진 패턴을 갖는 막이 일면에 형성된 기판을 유지하는 유지부와, 막을 개질시키기 위한 광을 출사하는 출사부와, 출사부에 의해 출사되는 광이 유지부에 의해 유지된 기판의 일면에 조사되도록, 유지부 및 출사부 중 적어도 한쪽을 다른 쪽에 대하여 한방향으로 상대적으로 이동시키는 상대적 이동부와, 막의 노광량이 미리 정해진 노광량이 되도록, 상대적 이동부에 의한 유지부와 출사부의 상대적인 이동 속도를 제어하는 제어부를 구비한다.
그 노광 장치에 있어서는, 기판을 유지하는 유지부 및 출사부 중 적어도 한쪽이 다른 쪽에 대하여 한방향으로 상대적으로 이동되면서, 출사부에 의해 출사되는 광이 기판의 일면에 조사된다. 그에 따라, 막의 전체가 노광된다. 이 경우, 유지부와 출사부의 상대적인 이동 속도가 제어됨으로써, 막의 노광량이 조정된다. 이동 속도를 높게 함으로써 노광량을 감소시킬 수 있다. 또한, 이동 속도를 낮게 함으로써 노광량을 증가시킬 수 있다. 그에 따라, 출사부로부터 출사되는 광의 출력에 상관없이, 넓은 범위에 걸쳐 노광량을 조정할 수 있다. 그 결과, 광의 출력이 변화한 경우에도, 기판의 일면에 형성되는 막을 미리 정해진 노광량으로 노광하는 것이 가능해진다.
(2) 노광 장치는, 출사부에 의해 기판에 조사되는 광의 조도를 검출하는 조도 검출부를 더 구비하고, 제어부는, 조도 검출부에 의해 검출된 조도에 의거하여, 미리 정해진 노광량을 얻기 위한 이동 속도를 산출하고, 산출된 이동 속도로 유지부와 출사부가 상대적으로 이동하도록 상대적 이동부를 제어해도 된다.
이 경우, 조도 검출부에 의해 검출된 조도에 의거하여 막의 노광량이 미리 정해진 노광량과 동일해지도록 이동 속도가 피드백 제어된다. 그에 따라, 기판의 일면에 형성되는 막을 미리 정해진 노광량으로 정확하게 노광하는 것이 가능해진다.
(3) 상대적 이동부는, 출사부에 의한 기판으로의 광의 조사시에 유지부를 출사부에 대해서 한방향으로 상대적으로 이동시키고, 조도 검출부는, 출사부에 의해 출사되는 광을 받는 수광 소자와, 수광 소자를 이동시키는 수광 소자 이동 기구를 포함하고, 수광 소자 이동 기구는, 출사부에 의한 기판으로의 광의 조사시에, 수광 소자를 기판에 간섭하지 않는 위치로 이동시켜, 기판으로의 광의 조사시를 제외한 조도의 검출시에, 수광 소자를 상대적 이동부에 의한 기판의 이동 경로 상에 이동시켜도 된다.
이 경우, 수광 소자가 기판에 간섭하지 않고, 노광되는 기판의 이동 경로 상에서 조도가 검출된다. 그에 따라, 막에 조사되는 광의 조도를 정확하게 검출할 수 있다.
(4) 조도 검출부는, 출사부에 의해 출사되는 광이 수광 소자에 입사하는 제1의 상태와, 출사부에 의해 출사되는 광이 수광 소자에 입사하지 않는 제2의 상태로 전환 가능하게 구성된 차광 기구를 더 포함하고, 제어부는, 조도의 검출시에 차광 기구를 제1의 상태로 전환하고, 출사부에 의한 기판으로의 광의 조사시에 차광 기구를 제2의 상태로 전환해도 된다.
이 경우, 기판으로의 광의 조사시에는, 수광 소자에 광이 입사하지 않는다. 따라서, 수광 소자의 열화가 억제되어, 수광 소자의 장수명화가 실현된다.
(5) 노광 장치는, 유지부에 의해 유지되는 기판을 수용하는 케이싱과, 케이싱 내에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부와, 케이싱 내의 산소 농도를 검출하는 농도 검출부를 더 구비하고, 제어부는, 농도 검출부에 의해 검출되는 산소 농도가 미리 정해진 처리 농도 이하일 때 출사부에 의해 출사되는 광이 기판에 조사되도록 출사부 및 상대적 이동부를 제어해도 된다.
이 경우, 산소 농도가 미리 정해진 처리 농도 이하인 분위기 내에서 출사부에 의해 광이 기판에 조사된다. 그에 따라, 출사부에 의해 출사되는 광이 산소에 의해 크게 감쇠하는 것이 억제된다. 따라서, 노광의 처리 효율의 저하가 억제된다.
(6) 출사부로부터 기판에 조사되는 광은, 진공 자외선을 포함해도 된다.
이 경우, 산소에 의해 감쇠하기 쉬운 진공 자외선을 기판에 조사하는 경우에도, 노광의 처리 효율의 저하가 억제된다.
(7) 본 발명의 다른 국면에 따르는 기판 처리 장치는, 상기의 노광 장치와, 노광 장치에 의해 광이 조사되기 전의 기판의 일면에 유도 자기 조직화 재료를 포함하는 처리액을 도포함으로써 기판의 일면에 막을 형성하는 도포 처리부와, 도포 처리부에 의해 막이 형성된 후 또한 노광 장치에 의해 광이 조사되기 전의 기판에 열 처리를 행하는 열 처리부와, 노광 장치에 의해 광이 조사된 후의 기판의 일면에 용제를 공급해 막의 현상 처리를 행하는 현상 처리부를 구비한다.
그 기판 처리 장치에 있어서는, 상기의 노광 장치에 의해 광이 조사되기 전의 기판에 처리액이 도포된 후, 처리액이 도포된 기판에 열 처리가 행해짐으로써 기판의 일면상에서 마이크로 상 분리가 발생한다. 마이크로 상 분리에 의해 2종류의 중합체의 패턴이 형성된 기판의 일면에, 상기의 노광 장치에 의해 광이 조사된다. 상기의 노광 장치에 있어서는, 기판의 일면에 형성되는 막을 미리 정해진 노광량으로 노광하는 것이 가능하다. 따라서, 높은 정밀도로 기판의 일면에 형성되는 막을 개질시킬 수 있다. 그 후, 현상 처리가 행해진다. 그 현상 처리에서는, 용제에 의해 2종류의 중합체 중 한쪽이 제거된다. 이와 같이, 상기의 기판 처리 장치에 의하면, 기판에의 처리액의 도포, 열 처리, 노광 처리 및 현상 처리가 연속적으로 행해진다.
(8) 본 발명의 또 다른 국면에 따르는 노광 방법은, 기판을 노광하는 노광 방법으로서, 미리 정해진 패턴을 갖는 막이 일면에 형성된 기판을 유지부에 의해 유지하는 단계와, 막을 개질시키기 위한 광을 출사부에 의해 출사하는 단계와, 출사부에 의해 출사되는 광이 유지부에 의해 유지된 기판의 일면에 조사되도록, 유지부 및 출사부 중 적어도 한쪽을 다른쪽에 대하여 한방향으로 상대적으로 이동시키는 단계와, 막의 노광량이 미리 정해진 노광량이 되도록, 유지부와 출사부의 상대적인 이동 속도를 제어하는 단계를 포함한다.
그 노광 방법에 있어서는, 기판을 유지하는 유지부 및 출사부 중 적어도 한쪽이 다른쪽에 대하여 한방향으로 상대적으로 이동되면서, 출사부에 의해 출사되는 광이 기판의 일면에 조사된다. 그에 따라, 막의 전체가 노광된다. 이 경우, 유지부와 출사부의 상대적인 이동 속도가 제어됨으로써, 막의 노광량이 조정된다. 이동 속도를 높게 함으로써 노광량을 감소시킬 수 있다. 또한, 이동 속도를 낮게 함으로써 노광량을 증가시킬 수 있다. 그에 따라, 출사부로부터 출사되는 광의 출력에 상관없이, 넓은 범위에 걸쳐 노광량을 조정할 수 있다. 그 결과, 광의 출력이 변화한 경우에도, 기판의 일면에 형성되는 막을 미리 정해진 노광량으로 노광하는 것이 가능해진다.
(9) 노광 방법은, 출사부에 의해 기판에 조사되는 광의 조도를 검출하는 단계를 더 포함하고, 이동 속도를 제어하는 단계는, 검출된 조도에 의거하여, 미리 정해진 노광량을 얻기 위한 이동 속도를 산출하고, 산출된 이동 속도로 유지부와 출사부가 상대적으로 이동하도록 유지부와 출사부의 상대적인 이동 속도를 제어하는 단계를 포함해도 된다.
이 경우, 검출된 조도에 의거하여 막의 노광량이 미리 정해진 노광량과 동일해지도록 이동 속도가 피드백 제어된다. 그에 따라, 기판의 일면에 형성되는 막을 미리 정해진 노광량으로 정확하게 노광하는 것이 가능해진다.
(10) 상대적으로 이동시키는 단계는, 유지부를 출사부에 대하여 한방향으로 상대적으로 이동시키는 단계이며, 조도를 검출하는 단계는, 출사부에 의한 기판으로의 광의 조사시에, 출사부에 의해 출사되는 광을 받는 수광 소자를 기판에 간섭하지 않는 위치로 이동시키는 단계와, 기판으로의 광의 조사시를 제외한 조도의 검출시에, 수광 소자를 유지부에 의해 이동되는 기판의 이동 경로 상에 이동시키는 단계를 포함해도 된다.
이 경우, 수광 소자가 기판에 간섭하지 않고, 노광되는 기판의 이동 경로상에서 조도가 검출된다. 그에 따라, 막에 조사되는 광의 조도를 정확하게 검출할 수 있다.
(11) 노광 방법은, 출사부에 의해 출사되는 광이 수광 소자에 입사하는 제1의 상태와, 출사부에 의해 출사되는 광이 수광 소자에 입사하지 않는 제2의 상태로 전환 가능하게 구성된 차광 기구를 제어하는 단계를 더 포함하고, 차광 기구를 제어하는 단계는, 조도의 검출시에 차광 기구를 제1 상태로 전환하고, 출사부에 의한 기판으로의 광의 조사시에 차광 기구를 제2의 상태로 전환하는 단계를 포함해도 된다.
이 경우, 기판으로의 광의 조사시에는, 수광 소자에 광이 입사하지 않는다. 따라서, 수광 소자의 열화가 억제되어, 수광 소자의 장수명화가 실현된다.
(12) 노광 방법은, 유지부에 의해 유지되는 기판을 케이싱 내에 수용하는 단계와, 케이싱 내의 산소 농도를 검출하는 단계와, 검출되는 산소 농도가 미리 정해진 처리 농도 이하일 때 출사부에 의한 기판으로의 광의 조사를 행하는 단계를 더 포함해도 된다.
이 경우, 산소 농도가 미리 정해진 처리 농도 이하인 분위기 내에서 출사부에 의해 광이 기판에 조사된다. 그에 따라, 출사부에 의해 출사되는 광이 산소에 의해 크게 감쇠하는 것이 억제된다. 따라서, 노광의 처리 효율의 저하가 억제된다.
(13) 본 발명의 또 다른 국면에 따르는 기판 처리 방법은, 상기의 노광 방법과, 노광 방법에 의해 광이 조사되기 전의 기판의 일면에 유도 자기 조직화 재료를 포함하는 처리액을 도포함으로써 기판의 일면에 막을 형성하는 단계와, 막이 형성된 후 또한 노광 방법에 의해 광이 조사되기 전의 기판에 열처리를 행하는 단계와, 노광 방법에 의해 광이 조사된 후의 기판의 일면에 용제를 공급하여 막의 현상 처리를 행하는 단계를 포함한다.
그 기판 처리 방법에 있어서는, 상기의 노광 방법에 의해 광이 조사되기 전의 기판에 처리액이 도포된 후, 처리액이 도포된 기판에 열처리가 행해짐으로써 기판의 일면상에서 마이크로 상 분리가 발생한다. 마이크로 상 분리에 의해 2종류의 중합체의 패턴이 형성된 기판의 일면에, 상기의 노광 방법에 의해 광이 조사된다. 상기의 노광 방법에 있어서는, 기판의 일면에 형성되는 막을 미리 정해진 노광량으로 노광하는 것이 가능하다. 따라서, 높은 정밀도로 기판의 일면에 형성되는 막을 개질시킬 수 있다. 그 후, 현상 처리가 행해진다. 그 현상 처리에서는, 용제에 의해 2종류의 중합체 중 한쪽이 제거된다. 이와 같이, 상기의 기판 처리 방법에 의하면, 기판으로의 처리액의 도포, 열 처리, 노광 처리 및 현상 처리가 연속적으로 행해진다.
도 1은 본 발명의 일실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치의 모식적 평면도,
도 2는 주로 도 1의 2개의 도포 현상 처리부를 나타내는 기판 처리 장치의 모식적 측면도,
도 3은 주로 도 1의 열 처리부를 나타내는 기판 처리 장치의 모식적 측면도,
도 4는 주로 도 1의 반송부를 나타내는 모식적 측면도,
도 5(a)∼(d)는 도 1의 기판 처리 장치에 의한 기판의 처리의 일 예를 나타내는 모식도,
도 6은 노광 장치의 외관 사시도,
도 7은 노광 장치의 측면도,
도 8은 노광 장치의 내부 구조를 설명하기 위한 측면도,
도 9는 노광 장치의 내부 구조를 설명하기 위한 평면도,
도 10은 노광 장치의 내부 구조를 설명하기 위한 정면도,
도 11은 후 상면부 및 중앙 상면부의 평면도,
도 12는 뚜껑 부재의 하면도,
도 13은 케이싱의 개구부가 개방되어 있는 상태를 나타내는 노광 장치의 외관 사시도,
도 14(a)는 자외선 램프 및 제3의 불활성 가스 공급부의 평면도,
도 14(b)는 자외선 램프 및 제3의 불활성 가스 공급부의 정면도,
도 14(c)는 자외선 램프 및 제3의 불활성 가스 공급부의 하면도,
도 15는 노광 장치에 있어서의 기판의 노광 처리 동작을 설명하기 위한 측면도,
도 16은 노광 장치에 있어서의 기판의 노광 처리 동작을 설명하기 위한 측면도,
도 17은 노광 장치에 있어서의 기판의 노광 처리 동작을 설명하기 위한 측면도,
도 18은 노광 장치에 있어서의 기판의 노광 처리 동작을 설명하기 위한 측면도,
도 19는 노광 장치에 있어서의 기판의 노광 처리 동작을 설명하기 위한 측면도,
도 20은 노광 장치에 있어서의 기판의 노광 처리 동작을 설명하기 위한 측면도,
도 21은 노광 장치에 있어서의 기판의 노광 처리 동작을 설명하기 위한 측면도,
도 22는 노광 장치에 있어서의 기판의 노광 처리 동작을 설명하기 위한 측면도,
도 23은 노광 장치에 있어서의 조도 측정 동작을 설명하기 위한 측면도,
도 24는 노광 장치에 있어서의 조도 측정 동작을 설명하기 위한 측면도,
도 25는 노광 장치에 있어서의 조도 측정 동작을 설명하기 위한 측면도이다.
 이하, 본 발명의 일실시의 형태에 관련된 노광 장치, 기판 처리 장치, 노광 방법 및 기판 처리 방법에 대하여 도면을 이용해 설명한다. 이하에 설명하는 기판 처리 장치에 있어서는, 블록 공중합체의 유도 자기 조직화(DSA:Directed Self Assembly)를 이용한 처리가 행해진다. 구체적으로는, 기판 상에 유도 자기 조직화 재료를 포함하는 처리액이 도포된다. 그 후, 유도 자기 조직화 재료에 발생하는 마이크로 상 분리에 의해 기판 상에 2종류의 중합체의 패턴이 형성된다. 2종류의 중합체 중 한쪽의 패턴이 용제에 의해 제거된다. 이들 일련의 처리의 상세는 후술한다.
이하의 설명에 있어서, 기판이란, 반도체 기판, 액정 표시 장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판 등을 말한다. 또한, 유도 자기 조직화 재료를 포함하는 처리액을 DSA액이라고 부른다. 또한, 마이크로 상 분리에 의해 기판상에 형성되는 2종류의 중합체의 패턴 중 한쪽을 제거하는 처리를 현상 처리라고 부르고, 그 현상 처리에 이용되는 용제를 현상액이라고 부른다.
[1]기판 처리 장치의 전체 구성
도 1은, 본 발명의 일실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치의 모식적 평면도이다. 도 1 이후의 소정의 도면에는, 위치 관계를 명확하게 하기 위해서 서로 직교하는 X 방향, Y 방향 및 Z 방향을 나타내는 화살표를 붙이고 있다. X 방향 및 Y 방향은 수평면 내에서 서로 직교하고, Z방향은 연직 방향에 상당한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(100)는, 인덱서 블록(11) 및 처리 블록(12)을 구비한다. 인덱서 블록(11)은, 복수(본 예에서는 4개)의 캐리어 재치부(111) 및 반송부(112)를 포함한다. 각 캐리어 재치부(111)에는, 복수의 기판(W)을 다단으로 수납하는 캐리어(113)가 재치된다.
반송부(112)에는, 제어부(114) 및 반송 기구(115)가 설치된다. 제어부(114)는, 예를 들면 CPU(중앙연산 처리장치) 및 메모리, 또는 마이크로 컴퓨터를 포함하고, 기판 처리 장치(100)의 다양한 구성 요소를 제어한다. 반송 기구(115)는, 기판(W)을 유지하기 위한 핸드(116)를 갖는다. 반송 기구(115)는, 핸드(116)에 의해 기판(W)을 유지하면서 그 기판(W)을 반송한다. 후술의 도 4에 도시하는 바와 같이, 반송부(112)에는, 캐리어(113)와 반송 기구(115)의 사이에서 기판(W)을 주고 받기 위한 개구부(117)가 형성된다.
처리 블록(12)은, 2개의 도포 현상 처리부(121), 반송부(122) 및 열 처리부(123)를 포함한다. 2개의 도포 현상 처리부(121)는 X 방향으로 늘어서도록 배치된다. 2개의 도포 현상 처리부(121)와 열 처리부(123)는, 반송부(122)를 사이에 끼고 대향하도록 설치된다. 반송부(122)와 인덱서 블록(11)의 사이에는, 기판(W)이 재치되는 기판 재치부(PASS1) 및 후술하는 기판 재치부(PASS2∼PASS4)(도 4)가 설치된다. 반송부(122)에는, 기판(W)을 반송하는 반송 기구(127) 및 후술하는 반송 기구(128)(도 4)가 설치된다.
도 2는, 주로 도 1의 2개의 도포 현상 처리부(121)를 나타내는 기판 처리 장치(100)의 모식적 측면도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 각 도포 현상 처리부(121)에는, 현상 처리실(21, 23) 및 도포 처리실(22, 24)이 계층적으로 설치된다. 현상 처리실(21, 23)의 각각에는 현상 처리 유닛(DU)이 설치되고, 도포 처리실(22, 24)의 각각에는 도포 처리 유닛(CU)이 설치된다.
각 현상 처리 유닛(DU)은, 기판(W)을 유지하는 1 또는 복수의 스핀 척(25) 및 각 스핀 척(25)의 주위를 둘러싸도록 설치되는 컵(26)을 구비한다. 본 실시의 형태에서는, 1개의 현상 처리 유닛(DU)에 2개의 스핀 척(25) 및 컵(26)이 설치된다. 또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 현상 처리 유닛(DU)은, 현상액을 토출하는 2개의 현상 노즐(27) 및 그 현상 노즐(27)을 X 방향으로 이동시키는 이동 기구(28)를 구비한다.
현상 처리 유닛(DU)에 있어서는, 도시하지 않는 구동 장치에 의해 2개의 스핀 척(25)이 각각 회전됨과 더불어, 한쪽의 현상 노즐(27)이 한쪽의 스핀 척(25)에 의해 유지되는 기판(W)에 현상액을 공급한다. 또한, 다른 쪽의 현상 노즐(27)이 다른쪽의 스핀 척(25)에 의해 유지되는 기판(W)에 현상액을 공급한다. 이와 같이, 기판(W)에 현상액이 공급됨으로써, 기판(W)의 현상 처리가 행해진다.
도포 처리 유닛(CU)은, 현상 처리 유닛(DU)과 마찬가지로, 1 또는 복수의 스핀 척(35) 및 1 또는 복수의 컵(36)을 구비한다. 본 실시의 형태에서는, 1개의 도포 처리 유닛(CU)에 2쌍의 스핀 척(35) 및 컵(36)이 설치된다. 스핀 척(35)은, 도시하지 않는 구동 장치(예를 들면, 전동 모터)에 의해 회전 구동된다. 또한, 도포 처리 유닛(CU)은, DSA액을 토출하는 복수의 처리액 노즐(도시하지 않음) 및 그들 처리액 노즐을 반송하는 노즐 반송 기구(도시하지 않음)를 구비한다.
도포 처리 유닛(CU)에 있어서는, 도시하지 않는 구동 장치에 의해 스핀 척(35)이 회전됨과 더불어, 복수의 처리액 노즐 중 어느 하나의 처리액 노즐이 노즐 반송 기구에 의해 기판(W)의 상방으로 이동되고, 그 처리액 노즐로부터 DSA액이 토출된다. 그에 따라, 기판(W) 상에 DSA액이 도포된다. 또한, 도시하지 않는 엣지 린스 노즐로부터, 기판(W)의 주연부에 린스액이 토출된다. 그에 따라, 기판(W)의 주연부에 부착되는 DSA액이 제거된다.
본 실시의 형태에서는, DSA액으로서, 2종류의 중합체로 구성되는 블록 공중합체가 이용된다. 2종류의 중합체의 조합으로서, 예를 들면, 폴리스티렌-폴리메틸메타크릴레이트(PS-PMMA), 폴리스티렌-폴리디메틸실록산(PS-PDMS), 폴리에틸렌-폴리페로세닐디메틸실란(PS-PFS), 폴리스티렌-폴리에틸렌옥사이드(PS-PEO), 폴리스티렌-폴리비닐피리딘(PS-PVP), 폴리에틸렌-폴리하이드록시스티렌(PS-PHOST), 및 폴리메틸메타크릴레이트폴리메타크릴레이트폴리헤드랄올리고머릭실세스퀴옥산(PMMA-PMAPOSS) 등을 들 수 있다.
또한, 현상액의 용매로서는, 예를 들면, 톨루엔, 헵탄, 아세톤, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PGME), 시클로헥사논, 아세트산, 테트라하이드로푸란, 이소프로필알코올(IPA) 또는 수산화테트라메틸암모늄(TMAH) 등이 이용된다.
도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 각 도포 현상 처리부(121)의 일단에는, 유체 박스(50)가 설치된다. 유체 박스(50) 내에는, 현상 처리 유닛(DU) 및 도포 처리 유닛(CU)으로의 현상액 및 DSA액의 공급 및 현상 처리 유닛(DU) 및 도포 처리 유닛(CU)으로부터의 폐수 및 배기 등에 관한 도관, 이음매, 밸브, 유량계, 레귤레이터, 펌프, 온도 조절기 등의 유체 관련 기기가 수납된다.
도 3은, 주로 도 1의 열 처리부(123)를 나타내는 기판 처리 장치(100)의 모식적 측면도이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 열 처리부(123)는, 상방에 설치되는 상단 열 처리부(101) 및 하방에 설치되는 하단 열 처리부(102)를 갖는다. 상단 열 처리부(101) 및 하단 열 처리부(102)의 각각에는, 복수의 열 처리 유닛(PHP), 복수의 냉각 유닛(CP) 및 노광 장치(OWE)가 설치된다.
열 처리 유닛(PHP)에 있어서는, 기판(W)의 가열 처리가 행해진다. 냉각 유닛(CP)에 있어서는, 기판(W)의 냉각 처리가 행해진다. 노광 장치(OWE)에 있어서는, 기판(W)의 노광 처리가 행해진다. 노광 장치(OWE)의 상세는 후술한다.
도 4는, 주로 도 1의 반송부(112, 122)를 나타내는 모식적 측면도이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 반송부(122)는, 상단 반송실(125) 및 하단 반송실(126)을 갖는다. 상단 반송실(125)에는 반송 기구(127)가 설치되고, 하단 반송실(126)에는 반송 기구(128)가 설치된다.
반송부(112)와 상단 반송실(125)의 사이에는, 기판 재치부(PASS1, PASS2)가 설치되고, 반송부(112)와 하단 반송실(126)의 사이에는, 기판 재치부(PASS3, PASS4)가 설치된다.
기판 재치부(PASS1, PASS3)에는, 인덱서 블록(11)으로부터 처리 블록(12)에 반송되는 기판(W)이 재치된다. 기판 재치부(PASS2, PASS4)에는, 처리 블록(12)으로부터 인덱서 블록(11)에 반송되는 기판(W)이 재치된다.
반송 기구(127, 128)의 각각은, 2개의 핸드(HA)를 이용해 기판(W)을 유지하고, X 방향 및 Z 방향으로 이동하여 기판(W)을 반송할 수 있다. 반송 기구(127)는 기판 재치부(PASS1, PASS2), 현상 처리실(21)(도 2), 도포 처리실(22)(도 2) 및 상단 열 처리부(101)(도 3)의 사이에서 기판(W)을 반송한다. 반송 기구(128)는, 기판 재치부(PASS3, PASS4), 현상 처리실(23)(도 2), 도포 처리실(24)(도 2) 및 하단 열 처리부(102)(도 3)의 사이에서 기판(W)을 반송한다.
[2]기판의 처리
도 5는, 도 1의 기판 처리 장치(100)에 의한 기판(W)의 처리의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 5에서는, 처리가 행해질때 마다 변화하는 기판(W)의 상태가 단면도로 나타난다. 본 예에서는, 기판(W)이 기판 처리 장치(100)에 반입되기 전의 초기 상태로서, 도 5(a)에 도시하는 바와 같이, 기판(W)의 상면(주면)을 덮도록 하지(下地)층(L1)이 형성되고, 하지층(L1) 상에 예를 들면 포토레지스트로 이루어지는 가이드 패턴(L2)이 형성된다.
기판 처리 장치(100)에 있어서는, 도 2의 도포 처리 유닛(CU)에 의해 기판(W)의 상면에 DSA액이 도포된다. 그에 따라, 도 5(b)에 도시하는 바와 같이, 가이드 패턴(L2)이 형성되어 있지 않은 하지층(L1) 상의 영역에, 2종류의 중합체로 구성되는 DSA액의 막(이하, DSA막이라고 부른다)(L3)이 형성된다.
다음에, 도 3의 열 처리 유닛(PHP)에 의해 기판(W) 상의 DSA막(L3)에 가열 처리가 행해짐으로써, DSA막(L3)에 마이크로 상 분리가 발생한다. 그 결과, 도 5(c)에 도시하는 바와 같이, 한쪽의 중합체로 이루어지는 패턴(Q1) 및 다른쪽의 중합체로 이루어지는 패턴(Q2)이 형성된다. 본 예에서는, 가이드 패턴(L2)에 따르도록, 선형상의 패턴(Q1) 및 선형상의 패턴(Q2)이 지향적으로 형성된다.
다음에, 도 3의 노광 장치(OWE)에 의해 마이크로 상 분리 후의 DSA막(L3)의 전체에 DSA막(L3)을 개질시키기 위한 광이 조사되어, 노광 처리가 행해진다. 본 실시의 형태에서는, DSA막(L3)을 개질시키기 위한 광으로서, 파장 약 120㎚ 이상 약 230㎚ 이하의 자외선(진공 자외선)이 이용된다. 그에 따라, 한쪽의 중합체와 다른쪽의 중합체의 사이의 결합이 절단되어, 패턴(Q1)과 패턴(Q2)이 분리된다.
다음에, 도 2의 현상 처리 유닛(DU)에 의해 기판(W) 상의 DSA막(L3)에 현상액이 공급되어, 현상 처리가 행해진다. 그에 따라, 도 5(d)에 나타내는 바와 같이, 패턴(Q2)이 제거된다. 최종적으로, 기판(W) 상에 패턴(Q1)이 잔존한다.
[3]노광 장치
도 6은 노광 장치(OWE)의 외관 사시도이며, 도 7은 노광 장치(OWE)의 측면도이다. 도 6 및 도 7에 일점 쇄선으로 표시하는 바와 같이, 노광 장치(OWE)는 하우징(60)을 포함한다. 하우징(60)은, 도 1의 반송부(122)를 향하는 외벽(61)을 갖는다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 외벽(61)에는, 반송부(122) 내와 하우징(60) 내의 사이에 기판(W)을 반송하기 위한 반송 개구(62)가 형성되어 있다. 또한, 하우징(60)의 저부에는, 배기부(70)가 설치되어 있다. 배기부(70)는 배관(71)을 통하여 배기 장치(72)에 접속된다. 배기 장치(72)는, 예를 들면 공장 내의 배기 설비이며, 케이스(60)로부터 배출되는 기체의 무해화 처리 등을 행한다. 그에 따라, 후술하는 기판(W)의 노광 처리시에 노광 장치(OWE) 내에서 오존이 발생하는 경우에도, 발생된 오존이 배기부(70) 및 배관(71)을 통해 배기 장치(72)로 보내진다. 따라서, 노광 처리에 의해서 발생하는 오존이 노광 장치(OWE)의 주변에 확산하는 것이 방지된다.
이하의 설명에서는, 도 6 이후의 소정의 도면에 굵은 일점 쇄선의 화살표로 표시하는 바와 같이, 케이스(60)의 내부로부터 반송 개구(62)를 향하는 방향을 후방이라고 부르고, 그 역방향을 전방이라고 부른다.
노광 장치(OWE)는, 케이스(60)에 추가하여 주로 광 출사부(300), 기판 이동부(400) 및 반입 반출부(500)로 구성된다. 기판 이동부(400)는, 대략 직방체 형상을 갖는 케이싱(410)을 포함한다. 케이싱(410)은, 전(前) 상면부(411), 중앙 상면부(419), 후(後) 상면부(412), 하면부(413), 전면부(414), 후면부(415), 한쪽 측면부(416) 및 다른쪽 측면부(417)를 포함한다.
한쪽 측면부(416) 및 다른 쪽 측면부(417)는, 전후 방향으로 연장됨과 더불어 서로 대향하도록 설치되어 있다. 한쪽 측면부(416) 및 다른 쪽 측면부(417)의 상단부 중앙에는 일정 높이 상방으로 연장되는 돌출부(pr)가 형성되어 있다. 도 6 및 도 7에서는, 한쪽 측면부(416) 및 다른쪽 측면부(417) 중 다른쪽 측면부(417)의 돌출부(pr)만이 도시된다.
중앙 상면부(419)는, 한쪽 측면부(416)의 돌출부(pr)와 다른쪽 측면부(417)의 돌출부(pr)를 연결하도록 설치된다. 전 상면부(411)는, 돌출부(pr)보다 전방의 위치에서, 한쪽 측면부(416)의 상단부와 다른쪽 측면부(417)의 상단부를 연결하도록 설치된다. 후 상면부(412)는, 돌출부(pr)보다 후방의 위치에서, 한쪽 측면부(416)의 상단부와 다른쪽 측면부(417)의 상단부를 연결하도록 설치된다. 전 상면부(411) 및 후 상면부(412)의 높이는 서로 동일하다.
한쪽 측면부(416)의 상단부와 다른쪽 측면부(417)의 상단부를 연결하도록 또한 전 상면부(411)와 후 상면부(412)의 사이에 위치하도록, 케이싱(410) 상에 광 출사부(300)가 설치된다. 광 출사부(300)의 일부는 중앙 상면부(419)의 상방에 위치한다. 광 출사부(300)의 상세는 후술한다.
광 출사부(300)의 후방에 반입 반출부(500)가 설치된다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 반입 반출부(500)는, 뚜껑 부재(510), 뚜껑 구동부(590), 지지판(591) 및 2개의 지지축(592)을 포함한다. 도 7에서는, 2개의 지지축(592) 중 한쪽의 지지축(592)만이 도시된다. 2개의 지지축(592)은, 케이싱(410)의 양측부에서 상하 방향으로 연장되도록 각각 설치된다. 2개의 지지축(592)에 의해 지지판(591)이 수평 자세로 지지된다. 이 상태에서, 지지판(591)은 광 출사부(300)의 후방 또한 후 상면부(412)의 상방에 위치한다. 지지판(591)의 하면에 뚜껑 구동부(590)가 부착된다. 뚜껑 구동부(590)의 하방에 뚜껑 부재(510)가 설치된다.
케이싱(410)의 후 상면부(412)에는 개구부(412b)가 형성되어 있다. 뚜껑 구동부(590)는, 뚜껑 부재(510)를 구동함으로써 뚜껑 부재(510)를 상하 방향으로 이동시킨다. 그에 따라, 개구부(412b)가 폐색되거나 또는 개방된다. 개구부(412b)가 개방됨으로써, 케이싱(410) 내로의 기판(W)의 반입 및 케이싱(410)으로부터의 기판(W)의 반출이 가능해진다. 뚜껑 부재(510)의 구조 및 뚜껑 부재(510)에 의한 개구부(412b)의 개폐 동작의 상세는 후술한다.
도 8은 노광 장치(OWE)의 내부 구조를 설명하기 위한 측면도이며, 도 9는 노광 장치(OWE)의 내부 구조를 설명하기 위한 평면도이며, 도 10은 노광 장치(OWE)의 내부 구조를 설명하기 위한 정면도이다.
도 8에서는, 다른쪽 측면부(417)(도 6)가 떼내어진 노광 장치(OWE)의 상태가 도시된다. 도 9에서는, 전 상면부(411)(도 6) 및 후 상면부(412)(도 6)가 떼내어진 노광 장치(OWE)의 상태가 도시된다. 도 10에서는, 전면부(414)(도 6)가 떼내어진 노광 장치(OWE)의 상태가 도시된다. 또한, 도 8∼도 10에서는, 광 출사부(300)(도 6)의 구성의 일부 또는 전부가 일점 쇄선으로 나타남과 더불어, 하우징(60)(도 6)의 도시가 생략된다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 기판 이동부(400)의 케이싱(410) 내에는, 수도(受渡) 기구(420) 및 로컬 반송 기구(430)가 설치된다. 수도 기구(420)는, 복수의 승강 핀(421), 핀 지지 부재(422) 및 핀 승강 구동부(423)를 포함하고, 광 출사부(300)보다 후방에 배치된다.
핀 지지 부재(422)에 복수의 승강 핀(421)이 각각 상방으로 연장되도록 부착된다. 핀 승강 구동부(423)는, 핀 지지 부재(422)를 상하 방향으로 이동 가능하게 지지한다. 이 상태에서, 복수의 승강 핀(421)은, 후 상면부(412)의 개구부(412b)와 겹치도록 배치된다. 수도 기구(420)는, 예를 들면 도 1의 제어부(114)에 의해 제어된다. 핀 승강 구동부(423)가 동작함으로써, 복수의 승강 핀(421)의 상단부가, 후 상면부(412)보다 상방의 수도 위치와 후술하는 로컬 반송 핸드(434)보다 하방의 대기 위치의 사이를 이동한다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 로컬 반송 기구(430)는, 이송축(431), 이송축 모터(432), 2개의 가이드 레일(433), 로컬 반송 핸드(434), 2개의 핸드 지지 부재(435) 및 연결 부재(439)를 포함한다.
케이싱(410) 내에 있어서는, 전면부(414)의 근방에 이송축 모터(432)가 설치된다. 이송축 모터(432)로부터 후면부(415)의 근방에 걸쳐 전후 방향으로 연장되도록 이송축(431)이 설치된다. 이송축(431)은, 예를 들면 볼 나사이고, 이송축 모터(432)의 회전축에 접속된다.
한쪽 측면부(416)의 근방에서 전후 방향으로 연장되도록 가이드 레일(433)이 설치된다. 또한, 다른쪽 측면부(417)의 근방에서 전후 방향으로 연장되도록 가이드 레일(433)이 설치된다. 이송축(431) 및 2개의 가이드 레일(433)은 서로 평행해지도록 배치된다.
2개의 가이드 레일(433) 상에 2개의 핸드 지지 부재(435)가 각각 전후 방향으로 이동 가능하게 또한 상방으로 연장되도록 설치된다. 2개의 핸드 지지 부재(435)는 공통의 높이를 갖는다. 2개의 핸드 지지 부재(435)의 상단부를 연결하도록 로컬 반송 핸드(434)가 설치된다. 로컬 반송 핸드(434)는, 대략 원형상을 갖는 판 부재이며, 2개의 핸드 지지 부재(435)에 의해 지지된다. 로컬 반송 핸드(434) 상에는 기판(W)이 재치된다.
로컬 반송 핸드(434)에는, 복수의 관통공(434h)이 형성된다. 복수의 관통공(434h)은, 로컬 반송 핸드(434)의 중심부를 둘러싸도록 등각도 간격으로 배치된다. 복수의 관통공(434h)에는, 수도 기구(420)의 복수의 승강 핀(421)이 각각 삽입 가능하다. 또한, 로컬 반송 핸드(434)의 하면에는, 로컬 반송 핸드(434)와 이송축(431)을 연결하는 연결 부재(439)가 설치된다.
로컬 반송 기구(430)는, 예를 들면 도 1의 제어부(114)에 의해 제어된다. 이송축 모터(432)가 동작함으로써 이송축(431)이 회전한다. 그에 따라, 로컬 반송 핸드(434)가 광 출사부(300)보다 후방의 후방 위치(P1)와 광 출사부(300)보다 전방의 전방 위치(P2)의 사이에서 전후 방향으로 이동한다. 도 8 이후의 소정의 도면에서는, 후방 위치 P1 및 전방 위치 P2의 중심부가 검은 삼각표로 표시된다. 또한, 도 8 및 도 9에서는, 전방 위치 P2에 있는 로컬 반송 핸드(434) 및 핸드 지지 부재(435)의 상태가 2점 쇄선으로 표시된다.
수도 기구(420)의 복수의 승강 핀(421)의 상단부가 대기 위치에 있고 또한 로컬 반송 핸드(434)가 후방 위치 P1에 있는 상태에서, 복수의 관통공(434h)이 수도 기구(420)의 복수의 승강 핀(421) 상에 각각 위치 결정된다.
상기와 같이, 본 예의 노광 장치(OWE)에 있어서는 진공 자외선을 이용한 기판(W)의 노광 처리가 행해진다. 기판(W)에 조사되는 진공 자외선의 경로에 산소가 존재하면, 진공 자외선을 받는 산소 분자가 산소 원자로 분리됨과 더불어 분리된 산소 원자가 다른 산소 분자와 재결합함으로써 오존이 발생한다. 이 경우, 기판(W)에 도달하는 진공 자외선이 감쇠한다. 진공 자외선의 감쇠는, 약 230㎚보다 긴 파장의 자외선의 감쇠에 비해 크다.
진공 자외선의 감쇠를 저감하기 위해서는, 진공 자외선의 경로 중의 산소 농도를 낮게 할 필요가 있다. 여기서, 케이싱(410) 내에 제1의 불활성 가스 공급부(450)가 설치된다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 제1의 불활성 가스 공급부(450)는, 양단부가 폐색된 관형상 부재에 의해 구성되고, 한쪽 측면부(416)로부터 다른쪽 측면부(417)로 연장하도록 후면부(415)의 내면에 부착된다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 제1의 불활성 가스 공급부(450) 중 전방을 향하는 부분에는, 복수의 분사공(451)이 형성되어 있다. 복수의 분사공(451)은, 제1의 불활성 가스 공급부(450)의 일단부로부터 타단부에 걸쳐 대략 등간격으로 늘어서도록 배치된다. 또한, 도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 제1의 불활성 가스 공급부(450) 중 후방을 향하는 부분에, 불활성 가스 도입관(459)의 일단부가 접속된다. 불활성 가스 도입관(459)의 타단부는 케이싱(410)의 외측에 위치한다.
불활성 가스 도입관(459)의 타단부에는, 도시하지 않는 불활성 가스 공급계가 접속된다. 케이싱(410)의 전면부(414)에는, 케이싱(410) 내의 분위기를 케이싱(410)의 외부로 배출하기 위한 기체 도출관(418)이 설치되어 있다. 불활성 가스 공급계로부터 불활성 가스 도입관(459)에 공급되는 불활성 가스는, 제1의 불활성 가스 공급부(450)의 내부 공간을 통과하여 복수의 분사공(451)으로부터 케이싱(410) 내로 분사된다. 이 때, 케이싱(410) 내의 분위기가 기체 도출관(418)으로부터 케이싱(410)의 외부로 배출된다. 그에 따라, 케이싱(410) 내의 분위기가 불활성 가스에 의해 치환되어, 산소 농도가 저하한다. 본 실시의 형태에서는, 불활성 가스로서 질소 가스가 이용된다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 케이싱(410) 내에는, 후 위치 센서(S1), 전 위치 센서(S2), 조도 센서(S3) 및 산소 농도 센서(S4)가 더 설치된다. 후 위치 센서(S1)는, 로컬 반송 핸드(434)가 후방 위치 P1에 있는지 여부를 검출하고, 검출 결과를 도 1의 제어부(114)에 부여한다. 전 위치 센서(S2)는, 로컬 반송 핸드(434)가 전방 위치(P2)에 있는지 여부를 검출하고, 검출 결과를 도 1의 제어부(114)에 부여한다. 후 위치 센서(S1) 및 전 위치 센서(S2)로서는, 예를 들면 광학식의 센서 등이 이용된다.
산소 농도 센서(S4)는, 케이싱(410) 내의 산소 농도를 검출하고, 검출 결과를 도 1의 제어부(114)에 부여한다. 산소 농도 센서(S4)로서는, 갈바니 전지식 산소 센서 또는 산화 지르코늄식 산소 센서 등이 이용된다.
조도 센서(S3)는, 포토다이오드 등의 수광 소자를 포함하고, 수광 소자의 수광면에 조사되는 광의 조도를 검출한다. 여기서, 조도란, 수광면의 단위 면적당에 조사되는 광의 일률이다. 조도의 단위는, 예를 들면 「W/㎡」로 나타난다. 본 실시의 형태에서는, 조도 센서(S3)에 의해 검출되는 조도는, 로컬 반송 핸드(434)에 의해 후방 위치(P1)와 전방 위치(P2)의 사이를 이동하는 기판(W)에 조사되는 진공 자외선의 조도, 즉 노광 처리시에 기판(W)에 조사되게 되는 진공 자외선의 조도에 상당한다. 또한, 조도 센서(S3)는, 광 출사부(300)의 후술하는 출사면(321)(도 14)에 대향하는 위치에서, 센서 승강 구동부(441)에 의해 상하 방향으로 이동 가능하게 지지된다. 센서 승강 구동부(441)는, 예를 들면 도 1의 제어부(114)에 의해 제어된다.
도 9 및 도 10에 도시하는 바와 같이, 조도 센서(S3)의 근방에는, 차광 부재(442) 및 차광 구동부(443)가 설치된다. 차광 부재(442)는, 조도 센서(S3)의 수광 소자보다 큰 외형을 갖는다. 차광 구동부(443)는, 상하 방향에 있어서의 조도 센서(S3)와 광 출사부(300)의 사이의 위치(높이)에서, 차광 부재(442)를 전후 방향으로 이동 가능하게 지지한다. 차광 구동부(443)는, 예를 들면 도 1의 제어부(114)에 의해 제어된다. 센서 승강 구동부(441) 및 차광 구동부(443)의 동작의 상세는 후술한다.
다음에, 도 6의 케이싱(410)의 후 상면부(412), 중앙 상면부(419) 및 반입 반출부(500)의 뚜껑 부재(510)의 구성에 대하여 설명한다. 도 11은 후 상면부(412) 및 중앙 상면부(419)의 평면도이며, 도 12는 뚜껑 부재(510)의 하면도이다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 후 상면부(412) 및 중앙 상면부(419)를 상방으로부터 본 경우에, 개구부(412b)는 후 상면부(412)의 전방 가장자리 및 중앙 상면부(419)의 후방 가장자리에 의해 둘러싸인다. 뚜껑 부재(510)는, 개구부(412b)보다 약간 큰 외형을 갖는다. 또한, 뚜껑 부재(510)의 하면은, 양단부를 제외한 전방 가장자리의 일부로부터 일정폭의 영역(510d)이 다른 영역에 비해 일정 높이분 높아지도록 형성되어 있다.
뚜껑 부재(510)에 의해 개구부(412b)가 폐색되는 경우에는, 뚜껑 부재(510)의 하면 중 전방 가장자리를 제외한 외측 가장자리로부터 일정폭의 영역(510c)이, 후 상면부(412)의 상면에 맞닿는다. 또한, 뚜껑 부재(510)의 하면 중 영역(510d)이, 중앙 상면부(419)의 상면에 맞닿는다. 즉, 후 상면부(412) 및 중앙 상면부(419) 중 개구부(412b)를 둘러싸는 영역에 뚜껑 부재(510)의 하면이 접촉한다. 그에 따라, 케이싱(410)과 뚜껑 부재(510)의 사이에 간극이 발생하지 않는다. 따라서, 간단한 구성으로 케이싱(410) 내의 밀폐성이 향상된다.
도 12에 도시하는 바와 같이, 뚜껑 부재(510)의 하면에는, 영역(510c)의 내측 가장자리를 따라서 연장되도록 대략 일정폭의 홈부(510b)가 형성되어 있다. 홈부(510b) 내에 제2의 불활성 가스 공급부(520)가 설치된다. 제2의 불활성 가스 공급부(520)는, 일단부가 폐색된 관형상 부재에 의해 구성된다. 그 관형상 부재 중 하방을 향하는 부분에는, 복수의 분사공(511)이 형성되어 있다. 복수의 분사공(511)은, 대략 등간격으로 늘어서도록 배치된다. 또한, 제2의 불활성 가스 공급부(520)의 타단부에, 불활성 가스 도입관(529)의 일단부가 접속되어 있다. 불활성 가스 도입관(529)의 타단부는 뚜껑 부재(510)의 측방으로 돌출하고 있다. 불활성 가스 도입관(529)의 타단부에는, 도시하지 않는 불활성 가스 공급계가 접속된다.
뚜껑 부재(510)에 의해 개구부(412b)가 개방되는 경우에는, 뚜껑 부재(510)의 하면의 영역(510c)이, 후 상면부(412)의 상방의 위치에서 후 상면부(412)의 상면에 대향한다. 또한, 뚜껑 부재(510)의 하면의 영역(510d)이, 중앙 상면부(419)의 상방의 위치에서 중앙 상면부(419)의 상면에 대향한다. 이 상태에서, 불활성 가스 공급계로부터 불활성 가스 도입관(529)에 불활성 가스가 공급된다.
도 13은, 케이싱(410)의 개구부(412b)가 개방되어 있는 상태를 나타내는 노광 장치(OWE)의 외관 사시도이다. 도 13에서는, 노광 장치(OWE) 중 반입 반출부(500) 및 그 주변부만이 도시된다.
도 13에 굵은 실선의 화살표로 표시하는 바와 같이, 개구부(412b)가 개방된 상태에서 불활성 가스 도입관(529)에 공급되는 불활성 가스는, 제2의 불활성 가스 공급부(520)(도 12)의 복수의 분사공(511)(도 12)으로부터 하방으로 분사된다. 복수의 분사공(511)(도 12)으로부터 분사되는 불활성 가스는, 개구부(412b)의 내측 가장자리 근방을 통과하여 케이싱(410) 내에 흐른다.
이 경우, 개구부(412b)의 내측 가장자리부에 따르도록 뚜껑 부재(510)의 하면으로부터 하방을 향하는 불활성 가스의 흐름이 형성된다. 형성된 불활성 가스의 흐름은, 뚜껑 부재(510)의 하방의 공간과 그 공간의 외방의 사이에서 분위기의 흐름을 차단한다. 그에 따라, 케이싱(410)의 외부의 분위기가 개구부(412b)를 통하여 케이싱(410) 내에 진입하는 것이 방지된다. 또한, 케이싱(410) 내의 분위기가 개구부(412b)를 통해 케이싱(410) 외로 새어나가는 것이 억제된다.
다음에, 광 출사부(300)의 구성에 대하여 설명한다. 도 8~도 10에 도시하는 바와 같이, 광 출사부(300)는, 케이싱(310), 자외선 램프(320) 및 제3의 불활성 가스 공급부(330)를 포함한다. 도 8 및 도 10에서는, 케이싱(310)이 일점 쇄선으로 표시된다. 도 9에서는, 케이싱(310), 자외선 램프(320) 및 제3의 불활성 가스 공급부(330)가 일점 쇄선으로 표시된다. 케이싱(310) 내에는, 자외선 램프(320) 및 제3의 불활성 가스 공급부(330)와 함께, 자외선 램프(320)의 구동 회로, 배선 및 접속 단자 등이 수용된다. 광 출사부(300)는, 예를 들면 도 1의 제어부(114)에 의해 제어된다.
자외선 램프(320) 및 제3의 불활성 가스 공급부(330)는, 각각 한방향으로 연장되는 직방체 형상을 갖는다. 도 9에 일점 쇄선으로 표시하는 바와 같이, 자외선 램프(320) 및 제3의 불활성 가스 공급부(330)의 길이 방향의 치수는, 서로 동일하고 또한 한쪽 측면부(416)와 다른쪽 측면부(417)의 사이의 거리와 거의 같다.
본 예에서는, 자외선 램프(320)로서, 파장 172㎚의 진공 자외선을 발생하는 크세논 엑시머 램프가 이용된다. 또한, 자외선 램프(320)는, 파장 230㎚ 이하의 진공 자외선을 발생하는 램프이면 되고, 크세논 엑시머 램프에 대신해 다른 엑시머 램프 또는 중수소 램프 등이 이용되어도 된다.
도 14(a)는 자외선 램프(320) 및 제3의 불활성 가스 공급부(330)의 평면도이며, 도 14(b)는 자외선 램프(320) 및 제3의 불활성 가스 공급부(330)의 정면도이며, 도 14(c)는 자외선 램프(320) 및 제3의 불활성 가스 공급부(330)의 하면도이다.
도 14(c)에 도시하는 바와 같이, 자외선 램프(320)의 하면에는, 자외선 램프(320)의 일단부로부터 타단부로 연장되도록 진공 자외선의 출사면(321)이 형성되어 있다. 자외선 램프(320)의 점등시에는, 출사면(321)으로부터 하방을 향해 진공 자외선이 출사된다. 자외선 램프(320)로부터 출사되는 진공 자외선은, 진행 방향(본 예에서는 상하 방향)에 직교하는 띠형상의 단면을 갖는다.
자외선 램프(320)는, 띠형상의 진공 자외선이 도 9의 로컬 반송 핸드(434)에 재치되는 기판(W)의 이동 경로를 가로지르도록 배치된다. 이 경우, 자외선 램프(320)로부터 띠형상의 진공 자외선이 출사된 상태에서 로컬 반송 핸드(434)(도 9)가 후방 위치 P1(도 9)과 전방 위치 P2(도 9)의 사이를 일정한 이동 속도로 이동함으로써, 기판(W)의 일단부로부터 타단부를 향해 띠형상의 진공 자외선이 주사 된다. 그에 따라, 기판(W)의 상면의 모든 영역에 대해서 진공 자외선이 조사된다.
도 14(a)∼(c)에 도시하는 바와 같이, 자외선 램프(320)의 전면 하단부에 제3의 불활성 가스 공급부(330)가 부착된다. 제3의 불활성 가스 공급부(330)는, 양단부가 폐색된 각통 형상을 갖는다.
도 14(b), (c)에 도시하는 바와 같이, 제3의 불활성 가스 공급부(330) 중 하부를 향하는 부분에는, 복수의 분사공(331)이 형성되어 있다. 복수의 분사공(331)은, 제3의 불활성 가스 공급부(330)의 일단부로부터 타단부에 걸쳐 대략 등간격으로 늘어서도록 배치된다. 또한, 제3의 불활성 가스 공급부(330)의 전면에, 불활성 가스 도입관(339)의 일단부가 접속되어 있다. 불활성 가스 도입관(339)의 타단부에는, 도시하지 않는 불활성 가스 공급계가 접속된다.
기판(W)의 노광 처리시에는, 불활성 가스 공급계로부터 불활성 가스 도입관(339)에 불활성 가스가 공급된다. 불활성 가스 도입관(339)에 공급되는 불활성 가스는, 제3의 불활성 가스 공급부(330)의 내부 공간을 통하여 복수의 분사공(331)으로부터 도 8의 케이싱(410) 내로 분사된다.
도 14(c)에 도시하는 바와 같이, 복수의 분사공(331)은, 자외선 램프(320)의 출사면(321)에 인접한다. 이 때문에, 기판(W)의 노광 처리시에는, 기판(W)에 조사되는 진공 자외선의 경로의 산소 농도를 보다 저하시킬 수 있다. 따라서, 기판(W)에 조사되는 진공 자외선의 감쇠를 보다 억제할 수 있다. 그에 따라, 노광의 처리 효율의 저하가 억제된다.
이하의 설명에서는, 노광 처리시에 기판(W)의 상면의 단위 면적당 조사되는 진공 자외선의 에너지를 노광량이라고 부른다. 노광량의 단위는, 예를 들면 「J/㎡」로 표시된다. 자외선 램프(320)로부터 기판(W)의 상면에 조사되는 진공 자외선의 감쇠는, 산소 농도에 추가해 자외선 램프(320)와 기판(W) 사이의 진공 자외선의 경로가 커짐에 따라서 커진다. 이 때문에, 자외선 램프(320)의 출사면(321)(도 14)에 대하여 기판(W)의 상면이 경사지면, 기판(W)의 상면의 복수의 위치에서 노광량에 차이가 발생한다.
본 실시의 형태에서, 자외선 램프(320)는 수평면 내에서 전후 방향에 직교하는 방향(이하, 좌우 방향이라고 부른다)으로 연장되도록 배치된다. 또한, 로컬 반송 핸드(434)는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 2개의 핸드 지지 부재(435)의 상단부를 연결하도록 설치된다. 2개의 핸드 지지 부재(435)는, 로컬 반송 핸드(434)에 기판(W)이 재치된 상태에서, 좌우 방향에 있어서 기판(W)의 중심을 사이에 끼고 대향하도록 배치된다. 2개의 핸드 지지 부재(435)는 공통의 높이를 가지므로, 2개의 핸드 지지 부재(435)가 늘어서는 좌우 방향에서는, 로컬 반송 핸드(434)의 높이가 일정하게 된다.
이들에서, 좌우 방향에 있어서는, 로컬 반송 핸드(434)에 재치되는 기판(W)과 자외선 램프(320) 사이의 거리가 일정하게 유지된다. 그에 따라, 기판(W)의 노광 처리시에, 기판(W)의 상면의 전체에 균일하게 진공 자외선이 조사된다. 따라서, 노광량의 분포에 편차가 발생하는 것이 방지된다.
[4]노광 조건
본 실시의 형태에 있어서, 노광 장치(OWE)에 의한 기판(W)의 노광 조건에는, 케이싱(410) 내의 산소 농도 및 로컬 반송 핸드(434)에 의한 기판(W)의 이동 속도가 포함된다.
노광 처리 중의 케이싱(410) 내의 산소 농도는 예를 들면 1%보다 낮아지도록 설정된다. 이 경우, 도 8의 산소 농도 센서(S4)에 의해 검출되는 산소 농도가 1%보다 낮을 때에 기판(W)의 노광 처리가 행해진다. 그에 따라, 기판(W)에 조사되는 진공 자외선이 산소에 의해 크게 감쇠하는 것이 억제된다. 또한, 진공 자외선의 경로 중에 잔류하는 산소에 의해 노광 처리 중에 발생되는 오존을 저감할 수 있다. 한편, 도 8의 산소 농도 센서(S4)에 의해 검출되는 산소 농도가 1% 이상이면, 기판(W)의 노광 처리는 행해지지 않는다.
노광량은 기판(W)의 처리 내용에 의거하여 기판(W)마다 또는 기판(W)의 종류마다 미리 정해져 있다. 미리 정해진 노광량은, 기판(W)의 노광 처리전에 설정 노광량으로서 도 1의 제어부(114)에 기억된다.
상기와 같이, 기판(W)의 일단부로부터 타단부에 띠형상의 진공 자외선을 일정한 속도로 주사하는 경우에는, 기판(W)의 이동 속도를 제어함으로써 기판(W)의 노광량을 조정할 수 있다. 예를 들면, 기판(W)의 이동 속도를 높게 함으로써 노광량을 감소시킬 수 있고, 기판(W)의 이동 속도를 낮게 함으로써 노광량을 증가시킬 수 있다. 여기서, 기판(W)의 노광량과 기판(W)에 조사되는 진공 자외선의 조도와 기판(W)의 이동 속도의 사이에는 일정한 관계가 존재한다.
여기서, 본 실시의 형태에서는, 후술하는 조도 측정에 의해, 노광 처리 시에 기판(W)에 조사되게 되는 진공 자외선의 조도가, 노광 처리전에 미리 조도 센서(S3)에 의해 검출된다. 이 경우, 설정 노광량을 얻기 위해서 필요한 기판(W)의 이동 속도 V(m/sec)는, 조도 센서(S3)에 의해 검출되는 조도를 IL(W/㎡(=J/sec·㎡))로 하고, 설정 노광량을 SA(J/㎡)로 하며, 자외선 램프(320)로부터 출사되는 진공 자외선의 단면의 기판(W)의 이동 방향에 평행한 길이(조사폭)를 EW(m)로 한 경우에, 다음 식(1)로 표시된다.
V=(EW×IL)/SA …(1)
상기의 식(1)에 의거하여, 기판(W)의 이동 속도가 제어부(114)에 의해 산출된다. 광 출사부(300)로부터 진공 자외선이 출사된 상태에서, 로컬 반송 핸드(434)가 전방 위치 P2로부터 후방 위치 P1(또는 후방 위치 P1으로부터 전방 위치 P2)에 산출된 이동 속도로 이동하도록, 기판 이동부(400)가 제어된다.
이와 같이, 조도 센서(S3)에 의해 검출된 조도에 의거하여 기판(W)의 노광량이 설정 노광량이 되도록 기판(W)의 이동 속도가 피드백 제어된다. 그에 따라, 기판(W)에 조사되는 진공 자외선의 노광량이 정확하게 조정된다.
[5]노광 처리 동작
도 15∼도 22는, 노광 장치(OWE)에 있어서의 기판(W)의 노광 처리 동작을 설명하기 위한 측면도이다. 도 15∼도 22에서는, 도 8의 측면도와 동일하게, 하우징(60)(도 6) 및 다른쪽 측면부(417)(도 6)가 떼내어진 노광 장치(OWE)의 상태가 도시된다. 도 17∼도 22에서는, 기판 이동부(400)의 각 구성 요소와 기판(W)을 식별하기 쉽도록, 기판(W)이 해칭으로 표시된다.
초기 상태에 있어서는, 도 15에 도시하는 바와 같이, 로컬 반송 핸드(434)는 후방 위치 P1에 있고, 복수의 승강 핀(421)의 상단부는 대기 위치에 있다. 또한, 케이싱(410)의 개구부(412b)는 폐색된 상태에 있고, 자외선 램프(320)는 소등 상태에 있다. 또한, 도 15에 굵은 실선의 화살표로 표시하는 바와 같이, 제1의 불활성 가스 공급부(450)로부터 케이싱(410) 내에 불활성 가스가 공급된다.
제1의 불활성 가스 공급부(450)로부터 케이싱(410) 내에 불활성 가스가 공급됨으로써, 케이싱(410) 내의 산소 농도가 저하한다. 그에 따라, 케이싱(410) 내의 산소 농도가 예를 들면 1%보다 낮게 유지된다.
케이싱(410) 내에 기판(W)을 반입하기 위해서, 도 16에 도시하는 바와 같이, 뚜껑 부재(510)가 상승됨으로써 개구부(412b)가 개방된다. 이 때, 도 12의 제2의 불활성 가스 공급부(520)에 의해 뚜껑 부재(510)의 하면으로부터 개구부(412b)에 불활성 가스가 공급된다(도 13 참조). 그에 따라, 상기와 같이 케이싱(410)의 외부의 분위기가 개구부(412b)를 통해 케이싱(410) 내에 진입하는 것이 방지된다. 또한, 수도 기구(420)의 복수의 승강 핀(421)이 상승된다. 그에 따라, 복수의 승강 핀(421)의 상단부가 대기 위치로부터 수도 위치까지 이동한다.
다음에, 도 17에 도시하는 바와 같이, 도 4의 반송 기구(127, 128) 중 어느 하나의 핸드(HA)에 의해, 수평 자세의 기판(W)이 뚜껑 부재(510)와 개구부(412b)의 사이에 수평 방향으로 삽입되어, 복수의 승강 핀(421) 상에 재치된다. 계속하여, 수도 기구(420)의 복수의 승강 핀(421)이 하강된다. 그에 따라, 도 18에 도시하는 바와 같이, 복수의 승강 핀(421)의 상단부가 수도 위치로부터 대기 위치까지 이동하고, 수평 자세의 기판(W)이 개구부(412b)를 통해 케이싱(410) 내로 이동된다. 이때, 복수의 승강 핀(421)으로부터 로컬 반송 핸드(434)에 기판(W)이 넘겨진다. 또한, 뚜껑 부재(510)가 하강됨으로써 개구부(412b)가 폐색됨과 더불어, 도 12의 제2의 불활성 가스 공급부(520)에 의한 불활성 가스의 공급이 정지된다.
다음으로, 도 19에 빈 화살표로 나타내는 바와 같이, 로컬 반송 핸드(434)가 후방 위치 P1으로부터 전방 위치 P2로 이동된다. 이때, 자외선 램프(320)는 소등 상태에 있으므로, 기판(W)은 노광되지 않는다.
그 후, 전 위치 센서(S2)의 검출 결과에 의거하여 로컬 반송 핸드(434)가 전방 위치(P2)에 있는지 여부가 도 1의 제어부(114)에 의해 판정된다. 또한, 산소 농도 센서(S4)에 의해 검출되는 산소 농도가 1%보다 낮은지 여부가 제어부(114)에 의해 판정된다.
로컬 반송 핸드(434)가 전방 위치(P2)에 있고 또한 산소 농도가 1%보다 낮아지면, 자외선 램프(320)가 소등 상태로부터 점등 상태로 전환된다. 그에 따라, 도 20에 도트 패턴으로 나타내는 바와 같이, 자외선 램프(320)로부터 하방으로 진공 자외선(UV)이 출사된다. 진공 자외선(UV)은, 기판(W)의 직경보다 긴 길이를 갖는 좌우 방향으로 연장되는 띠형상의 단면을 갖는다.
또한, 제3의 불활성 가스 공급부(330)로부터 케이싱(410) 내에 불활성 가스가 공급된다. 제3의 불활성 가스 공급부(330)로부터 공급되는 불활성 가스는, 로컬 반송 핸드(434)의 일부 또는 기판(W)의 일부에 충돌하여, 기판(W)의 상방의 공간으로 흐른다.
계속하여, 도 21에 빈 화살표로 표시하는 바와 같이, 로컬 반송 핸드(434)가 상방 위치(P2)로부터 후방 위치(P1)로 이동된다. 이때의 이동 속도는, 미리 상기의 식(1)을 이용해 산출된 속도로 일정하게 되도록 제어된다. 그에 따라, 상기와 같이, 기판(W)의 상면의 모든 영역이 설정 노광량으로 노광된다.
그 후, 후 위치 센서(S1)의 검출 결과에 의거하여 로컬 반송 핸드(434)가 후방 위치(P1)에 있는지 여부가 도 1의 제어부(114)에 의해 판정된다. 로컬 반송 핸드(434)가 후방 위치(P1)에 있으면, 자외선 램프(320)가 점등 상태로부터 소등 상태로 전환된다. 또한, 제3의 불활성 가스 공급부(330)에 의한 불활성 가스의 공급이 정지된다. 이 때의 노광 장치(OWE)의 상태는, 도 18의 예와 같다.
다음에, 케이싱(410) 내로부터 기판(W)을 반출하기 위해서, 도 22에 도시하는 바와 같이, 뚜껑 부재(510)가 상승됨으로써 개구부(412b)가 개방된다. 이 때, 도 12의 제2의 불활성 가스 공급부(520)에 의해 뚜껑 부재(510)의 하면으로부터 개구부(412b)에 불활성 가스가 공급된다(도 13 참조). 또한, 수도 기구(420)의 복수의 승강 핀(421)이 상승된다. 그에 따라, 복수의 승강 핀(421)의 상단부가 대기 위치로부터 수도 위치까지 이동하고, 로컬 반송 핸드(434)로부터 복수의 승강 핀(421)에 기판(W)이 넘겨진다. 이와 같이 하여, 수평 자세의 기판(W)이 케이싱(410) 내로부터 개구부(412b)의 상방으로 이동된다.
복수의 승강 핀(421) 상에 재치된 노광 처리 후의 기판(W)이, 도 4의 반송 기구(127, 128) 중 어느 하나의 핸드(HA)에 의해 수평 방향으로 취출된다. 그 후, 수도 기구(420)의 복수의 승강 핀(421)이 하강됨과 더불어, 뚜껑 부재(510)가 하강됨으로써 개구부(412b)가 폐색된다. 또한, 도 12의 제2의 불활성 가스 공급부(520)에 의한 불활성 가스의 공급이 정지된다. 그에 따라, 노광 장치(OWE)는 초기 상태로 되돌아간다.
[6]조도 측정 동작
기판(W)의 노광 처리에 이용되는 설정 속도를 얻기 위해서, 예를 들면 미리 정해진 수의 기판(W)이 노광 처리될 때마다, 기판(W)의 로트마다, 또는 1일마다, 이하에 나타내는 조도 측정이 행해진다.
도 23∼도 25는, 노광 장치(OWE)에 있어서의 조도 측정 동작을 설명하기 위한 측면도이다. 도 23∼도 25에서는, 도 8의 측면도와 동일하게, 하우징(60)(도 6) 및 다른쪽 측면부(417)(도 6)가 떼내어진 노광 장치(OWE)의 상태가 도시된다.
노광 장치(OWE)에 있어서는, 조도 측정이 행해지지 않는 동안은, 도 23에 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 조도 센서(S3)의 상단부를 덮도록 차광 부재(442)가 배치된다. 그에 따라, 기판(W)으로의 진공 자외선의 조사시에는 조도 센서(S3)의 수광 소자에 광이 입사하지 않는다. 따라서, 조도 센서(S3)의 열화가 억제되어, 조도 센서(S3)의 장수명화가 실현된다. 또한, 조도 센서(S3)는, 로컬 반송 핸드(434)의 이동 경로보다 하방에 배치된다.
조도 측정은, 케이싱(410)의 개구부(412b)가 폐색됨과 더불어 산소 농도 센서(S4)에 의해 검출되는 산소 농도가 1%보다 낮은 상태에서 개시된다. 초기 상태에 있어서, 자외선 램프(320)는 소등 상태에 있다.
조도 측정이 개시되면, 도 23에 빈 화살표로 나타내는 바와 같이, 차광 구동부(443)에 의해 차광 부재(442)가 전방으로 이동된다. 그에 따라, 조도 센서(S3)의 상단부가 상방에 노출된다.
다음에, 도 24에 빈 화살표로 나타내는 바와 같이, 센서 승강 구동부(441)에 의해 조도 센서(S3)가 상승한다. 이때, 조도 센서(S3)는, 수광면의 높이가 로컬 반송 핸드(434)에 재치되는 기판(W)의 상면의 높이에 일치하도록 위치 결정된다.
다음에, 자외선 램프(320)가 소등 상태로부터 점등 상태로 전환된다. 그에 따라, 도 25에 도트 패턴으로 나타내는 바와 같이, 자외선 램프(320)로부터 조도 센서(S3)를 향해 띠형상의 진공 자외선(UV)이 출사된다.
자외선 램프(320)로부터 출사되는 진공 자외선(UV)의 일부가, 조도 센서(S3)의 수광 소자에 입사한다. 그에 따라, 노광 처리시에 기판(W)에 조사되게 되는 진공 자외선의 조도가 검출된다. 조도의 검출 결과는, 도 1의 제어부(114)에 부여된다.
그 후, 조도 센서(S3)가 하강됨과 더불어 자외선 램프(320)가 점등 상태로부터 소등 상태로 전환된다. 또한, 조도 센서(S3)의 상단부를 덮도록 차광 부재(442)가 후방으로 이동된다. 그에 따라, 노광 장치(OWE)가 초기 상태로 되돌아간다.
상기와 같이, 조도 센서(S3)는, 조도 측정시에 수광면의 높이가 로컬 반송 핸드(434)에 재치되는 기판(W)의 상면의 높이에 일치하도록 위치 결정된다. 따라서, 기판(W)의 노광시에 기판(W)에 조사되는 진공 자외선의 조도를 정확하게 검출할 수 있다.
또한, 조도 센서(S3)는, 기판(W)의 노광 처리시에는, 로컬 반송 핸드(434)의 이동 경로보다 하방에 배치된다. 그에 따라, 노광 처리시에 조도 센서(S3)가 기판(W)에 간섭하지 않는다.
[7]기판 처리 장치의 동작
기판 처리 장치(100)의 동작에 대하여 도 1∼도 5를 참조하면서 설명한다. 인덱서 블록(11)에 있어서, 캐리어 재치부(111)(도 1)에, 초기 상태(도 5(a))의 기판(W)이 수용된 캐리어(113)가 재치된다. 반송 기구(115)는, 캐리어(113)로부터 기판 재치부(PASS1, PASS3)(도 4)에 초기 상태의 기판(W)을 반송한다. 또한, 반송 기구(115)는, 기판 재치부(PASS2, PASS4)(도 4)에 재치된 처리가 끝난 기판(W)을 캐리어(113)에 반송한다.
처리 블록(12)에 있어서, 반송 기구(127)는, 기판 재치부(PASS1)에 재치된 기판(W)을, 상단 열 처리부(101)(도 3)의 냉각 유닛(CP)(도 3) 및 도포 처리실(22)(도 2)에 순서대로 반송한다. 이 경우, 냉각 유닛(CP)에 의해 기판(W)의 온도가 DSA막(L3)의 형성에 적합한 온도로 조정된 후, 도포 처리 유닛(CU)에 의해 기판(W) 상에 DSA막(L3)이 형성된다(도 5(b)).
다음에, 반송 기구(127)는, DSA막(L3)이 형성된 기판(W)을, 상단 열 처리부(101(도 3))의 열 처리 유닛(PHP)(도 3), 냉각 유닛(CP)(도 3) 및 노광 장치(OWE)(도 3)에 순서대로 반송한다. 이 경우, 열 처리 유닛(PHP)에 의해 기판(W)의 가열 처리가 행해짐으로써, 상기와 같이 DSA막(L3)에 마이크로 상 분리가 발생한다(도 5(c)). 계속하여, 냉각 유닛(CP)에 의해 기판(W)이 냉각된 후, 노광 장치(OWE)에 의해 기판(W)의 노광 처리가 행해진다.
다음에, 반송 기구(127)는, 노광 장치(OWE)에 의한 노광 처리 후의 기판(W)을, 상단 열 처리부(101)(도 3)의 냉각 유닛(CP)(도 3), 현상 처리실(21)(도 2) 및 기판 재치부(PASS2)(도 4)에 순서대로 반송한다. 이 경우, 냉각 유닛(CP)에 의해 기판(W)이 냉각된 후, 현상 처리 유닛(DU)에 의해 기판(W)의 현상 처리가 행해진다(도 5(d)). 현상 처리 후의 기판(W)이 기판 재치부(PASS2)에 재치된다.
반송 기구(128)는, 기판 재치부(PASS3)에 재치된 기판(W)을, 하단 열 처리부(102)(도 3)의 냉각 유닛(CP)(도 3) 및 도포 처리실(24)(도 2)에 순서대로 반송한다. 다음에, 반송 기구(128)는, 도포 처리 유닛(CU)에 의한 처리 후의 기판(W)을, 하단 열 처리부(102)(도 3)의 열 처리 유닛(PHP)(도 3), 냉각 유닛(CP)(도 3) 및 노광 장치(OWE)(도 3)에 순서대로 반송한다. 다음에, 반송 기구(128)는, 노광 장치(OWE)에 의한 처리 후의 기판(W)을, 하단 열 처리부(102)(도 3)의 냉각 유닛(CP)(도 3), 현상 처리실(23)(도 2) 및 기판 재치부(PASS4)(도 4)에 순서대로 반송한다. 도포 처리실(24)(도 2), 하단 열 처리부(102)(도 3) 및 현상 처리실(23)(도 2)에 있어서의 기판(W)의 처리 내용은, 상기의 도포 처리실(22)(도 2), 상단 열 처리부(101)(도 3) 및 현상 처리실(21)(도 2)에 있어서의 기판(W)의 처리 내용과 동일하다.
이와 같이, 본 실시의 형태에 있어서는, 반송 기구(127)에 의해서 반송되는 기판(W)은, 현상 처리실(21), 도포 처리실(22) 및 상단 열 처리부(101)에 있어서 처리되고, 반송 기구(128)에 의해서 반송되는 기판(W)은, 현상 처리실(23), 도포 처리실(24) 및 하단 열 처리부(102)에 있어서 처리된다. 이 경우, 상단의 처리부(현상 처리실(21), 도포 처리실(22) 및 상단 열 처리부(101)) 및 하단의 처리부(현상 처리실(23), 도포 처리실(24) 및 하단 열 처리부(102))에 있어서 병행하여 기판(W)의 처리를 행할 수 있다.
[8]효과
상기의 노광 장치(OWE)에 있어서는, 기판(W)이 재치되는 로컬 반송 핸드(434)가 광 출사부(300)에 대하여 이동되면서, 광 출사부(300)에 의해 출사되는 진공 자외선이 기판(W)의 상면에 조사된다. 그에 따라, 기판(W) 상에 형성된 DSA막(L3)의 전체가 노광된다.
DSA막(L3)의 노광량은, 광 출사부(300)에 대한 로컬 반송 핸드(434)의 이동 속도가 제어됨으로써 조정된다. 그에 따라, 광 출사부(300)로부터 출사되는 진공 자외선의 출력에 상관없이, 광량이 넓은 범위에 걸쳐 노광량을 조정할 수 있다. 그 결과, 경년 열화 또는 출사면의 오염 등에 의해 광 출사부(300)의 진공 자외선의 출력이 변화한 경우에도, 기판(W)의 일면에 형성되는 DSA막(L3)을 미리 정해진 설정 노광량으로 노광하는 것이 가능해진다.
[9]다른 실시의 형태
(1) 상기 실시의 형태에서는, 로컬 반송 핸드(434)가 전방 위치 P2로부터 후방 위치 P1으로 이동하는 경우에만 기판(W)의 상면에 진공 자외선이 조사되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 로컬 반송 핸드(434)가 전방 위치 P2로부터 후방 위치 P1으로 이동하는 경우에 대신하여, 로컬 반송 핸드(434)가 후방 위치 P1으로부터 전방 위치 P2로 이동하는 경우에만 기판(W)의 상면에 진공 자외선이 조사되어도 된다.
또한, 로컬 반송 핸드(434)가 후방 위치 P1으로부터 전방 위치 P2로 이동하는 경우 및 전방 위치 P2로부터 후방 위치 P1으로 이동하는 경우에 기판(W)의 상면에 진공 자외선이 조사되어도 된다.
(2) 상기 실시의 형태에 있어서는, 노광 장치(OWE)는 DSA막(L3)을 개질시키기 위한 노광 처리에 이용되는데, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기의 가이드 패턴(L2)은, 현상 처리 후의 레지스트막에 자외선을 조사하고, 그 레지스트막을 개질시킴으로써 형성된다. 따라서, 노광 장치(OWE)는, DSA막(L3) 외에 기판(W) 상에 형성되는 레지스트막을 개질시키기 위해서 이용할 수도 있다.
(3) 상기 실시의 형태에서는, DSA막(L3)을 개질시키기 위한 광으로서 진공 자외선이 이용되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 약 230㎚보다 긴 파장의 자외선을 이용해 DSA막(L3)을 개질시켜도 된다. 또한, 상기와 같이, 기판(W) 상에 형성되는 DSA막(L3) 이외의 막을 개질시키는 경우에는, 해당 막을 개질 가능한 광으로서, 자외선보다 긴 파장을 갖는 광이 이용되어도 된다.
(4) 상기 실시의 형태에서는, 조도 측정시에 제3의 불활성 가스 공급부(330)로부터 케이싱(410) 내에 불활성 가스가 공급되지 않지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 조도 측정시에 제3의 불활성 가스 공급부(330)로부터 케이싱(410)에 불활성 가스가 공급되어도 된다. 또한, 이 경우, 제3의 불활성 가스 공급부(330)의 복수의 분사공(331)에 대향하는 위치에, 복수의 분사공(331)으로부터 분사되는 불활성 가스를 조도 센서(S3)의 상단부로 이끄는 도풍 부재가 배치되어도 된다. 그에 따라, 노광 처리시에 기판(W)의 일면상에 조사되는 진공 자외선의 조도를 보다 정확하게 검출할 수 있다.
(5) 상기 실시의 형태에서는, 노광 처리시에 광 출사부(300)로부터 기판(W)에 조사되는 진공 자외선의 조도를 검출하기 위해서 1개의 조도 센서(S3)만이 이용되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 진공 자외선의 조도를 검출하기 위해서 복수의 조도 센서(S3)가 이용되어도 된다. 이 경우, 예를 들면 복수의 조도 센서(S3)에 의해 검출되는 조도의 평균치에 의거하여 노광 처리시의 기판(W)의 이동 속도를 보다 적절히 산출할 수 있다.
(6) 상기 실시의 형태에서는, 노광 처리시에 기판(W)이 로컬 반송 핸드(434) 상에 재치된다. 본 발명에 있어서, 로컬 반송 핸드(434)의 상면에는, 기판(W)을 안정 유지하기 위한 유지 기구가 설치되어도 된다. 예를 들면, 로컬 반송 핸드(434) 상에, 기판(W)의 외주 단부에 맞닿음과 더불어 기판(W)을 위치 결정 가능한 복수의 유지 핀이 설치되어도 된다. 또는, 로컬 반송 핸드(434) 상에, 기판(W)의 하면을 흡착하는 흡착 유지부가 설치되어도 된다. 이 경우, 케이싱(410) 내에서의 기판(W)의 이동시에, 로컬 반송 핸드(434)로부터 기판(W)이 낙하하는 것이 방지된다.
(7) 상기 실시의 형태에서는, 노광 처리시에 기판(W)을 전후 방향으로 이동시키는 기구로서 이송축(431) 및 이송축 모터(432)가 이용되는데, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 케이싱(410) 내에서 로컬 반송 핸드(434)를 전후 방향으로 이동시킬 수 있으면, 이송축(431) 및 이송축 모터(432)에 대신하여, 벨트 구동 기구 또는 리니어 모터 구동 기구가 설치되어도 된다.
(8) 상기 실시의 형태에서는, 케이싱(410) 내의 산소 농도를 낮게 하기 위해서 불활성 가스로서 질소 가스가 이용되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 케이싱(410)에 공급되는 불활성 가스로서는, 질소 가스에 대신해 아르곤 가스 또는 헬륨 가스 등이 이용되어도 된다.
(9) 상기 실시의 형태에서는, 뚜껑 부재(510)에 제2의 불활성 가스 공급부(520)가 설치되는데, 제2의 불활성 가스 공급부(520)는 설치되지 않아도 된다. 이 경우, 노광 장치(OWE)의 부품 점수가 저감된다.
(10) 상기 실시의 형태에서는, 광 출사부(300)에 제3의 불활성 가스 공급부(330)가 설치되지만, 제3의 불활성 가스 공급부(330)는 설치되지 않아도 된다. 이 경우, 노광 장치(OWE)의 부품 점수가 저감된다.
(11) 상기 실시의 형태에서는, 자외선 램프(320)에 의해 띠형상의 진공 자외선이 출사된 상태에서 로컬 반송 핸드(434)가 수평 방향으로 이동함으로써, 기판(W)의 일단부로부터 타단부를 향해 띠형상의 진공 자외선이 주사되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 기판(W)이 고정된 재치대 상에 재치된 상태에서, 기판(W)의 상방의 위치를 자외선 램프(320)가 수평 방향으로 이동함으로써 기판(W)의 일단부로부터 타단부를 향해 띠형상의 진공 자외선이 주사되어도 된다. 이 경우, 자외선 램프(320)의 이동 속도를 조정함으로써, 상기의 예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
[10]청구항의 각 구성 요소와 실시의 형태의 각 부의 대응 관계
이하, 청구항의 각 구성 요소와 실시의 형태의 각 구성 요소의 대응의 예에 대하여 설명하지만, 본 발명은 하기의 예에 한정되지 않는다.
상기 실시의 형태에 있어서는, 노광 장치(OWE)가 노광 장치의 예이며, 로컬 반송 핸드(434)가 유지부의 예이며, 진공 자외선이 막을 개질시키기 위한 광의 예이며, 광 출사부(300)가 출사부의 예이며, 이송축(431), 이송축 모터(432), 2개의 가이드 레일(433), 2개의 핸드 지지 부재(435) 및 연결 부재(439)가 상대적 이동부의 예이며, 제어부(114)가 제어부의 예이다.
또한, 조도 센서(S3)가 조도 검출부의 예이며, 조도 센서(S3)의 수광 소자가 수광 소자의 예이며, 센서 승강 구동부(441)가 수광 소자 이동 기구의 예이며, 차광 부재(442) 및 차광 구동부(443)가 차광 기구의 예이며, 케이싱(410)이 케이싱의 예이며, 제1의 불활성 가스 공급부(450)가 불활성 가스 공급부의 예이며, 산소 농도 센서(S4)가 농도 검출부의 예이다.
또한, 도포 처리 유닛(CU)이 도포 처리부의 예이며, 열 처리 유닛(PHP) 및 냉각 유닛(CP)이 열 처리부의 예이며, 현상 처리 유닛(DU)이 현상 처리부의 예이며, 기판 처리 장치(100)가 기판 처리 장치의 예이다.
청구항의 각 구성 요소로서 청구항에 기재되어 있는 구성 또는 기능을 갖는 다른 다양한 구성 요소를 이용할 수도 있다.
본 발명은, 다양한 기판의 처리에 유효하게 이용할 수 있다.

Claims (13)

  1. 기판을 노광하는 노광 장치로서,
    미리 정해진 패턴을 갖는 막이 일면에 형성된 기판을 유지하는 유지부와,
    상기 막을 개질시키기 위한 광을 출사하는 출사부와,
    상기 출사부에 의해 출사되는 광이 상기 유지부에 의해 유지된 기판의 상기 일면에 조사되도록, 상기 유지부 및 상기 출사부 중 적어도 한쪽을 다른쪽에 대하여 한방향으로 상대적으로 이동시키는 상대적 이동부와,
    상기 출사부에 의해 기판에 조사되는 광의 조도를 검출하는 조도 검출부와,
    상기 막의 노광량이 미리 정해진 노광량이 되도록, 상기 조도 검출부에 의해 검출된 조도에 의거하여, 상기 미리 정해진 노광량을 얻기 위한 이동 속도를 산출하고, 산출된 이동 속도로 상기 유지부와 상기 출사부가 상대적으로 이동하도록 상기 상대적 이동부를 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 조도 검출부는,
    상기 출사부에 의해 출사되는 광을 받는 수광 소자와,
    상기 출사부에 의해 출사되는 광이 상기 수광 소자에 입사하는 제1의 상태와, 상기 출사부에 의해 출사되는 광이 상기 수광 소자에 입사하지 않는 제2의 상태로 전환 가능하게 구성된 차광 기구를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 조도의 검출시에 상기 차광 기구를 상기 제1의 상태로 전환하고, 상기 출사부에 의한 기판으로의 광의 조사시에 상기 차광 기구를 상기 제2의 상태로 전환하는 노광 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 상대적 이동부는, 상기 출사부에 의한 기판으로의 광의 조사시에 상기 유지부를 상기 출사부에 대하여 한방향으로 상대적으로 이동시키고,
    상기 조도 검출부는,
    상기 수광 소자를 이동시키는 수광 소자 이동 기구를 더 포함하고,
    상기 수광 소자 이동 기구는, 상기 출사부에 의한 기판으로의 광의 조사시에, 상기 수광 소자를 기판에 간섭하지 않는 위치로 이동시키고, 기판으로의 광의 조사시를 제외한 조도의 검출시에, 상기 수광 소자를 상기 상대적 이동부에 의한 기판의 이동 경로 상에 이동시키는, 노광 장치.
  4. 삭제
  5. 기판을 노광하는 노광 장치로서,
    미리 정해진 패턴을 갖는 막이 일면에 형성된 기판을 유지하는 유지부와,
    상기 막을 개질시키기 위한 광을 출사하는 출사부와,
    상기 출사부에 의해 출사되는 광이 상기 유지부에 의해 유지된 기판의 상기 일면에 조사되도록, 상기 유지부 및 상기 출사부 중 적어도 한쪽을 다른쪽에 대하여 한방향으로 상대적으로 이동시키는 상대적 이동부와,
    상기 막의 노광량이 미리 정해진 노광량이 되도록, 상기 상대적 이동부에 의한 상기 유지부와 상기 출사부의 상대적인 이동 속도를 제어하는 제어부와,
    상기 유지부에 의해 유지되는 기판을 수용하는 케이싱과,
    상기 케이싱 내에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부와,
    상기 케이싱 내의 산소 농도를 검출하는 농도 검출부를 구비하고,
    상기 출사부로부터 기판에 조사되는 광은 진공 자외선이고,
    상기 제어부는, 상기 농도 검출부에 의해 검출되는 산소 농도가 진공 자외선의 경로 중에 잔류하는 산소에 의해 발생되는 오존을 저감하도록 미리 정해진 처리 농도 이하일 때 상기 출사부에 의해 출사되는 진공 자외선이 기판에 조사되도록 상기 출사부 및 상기 상대적 이동부를 제어하는, 노광 장치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 출사부로부터 기판에 조사되는 광은 진공 자외선을 포함하는, 노광 장치.
  7. 청구항 1, 청구항 3 또는 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치와,
    상기 노광 장치에 의해 광이 조사되기 전의 기판의 상기 일면에 유도 자기 조직화 재료를 포함하는 처리액을 도포함으로써 기판의 상기 일면에 상기 막을 형성하는 도포 처리부와,
    상기 도포 처리부에 의해 상기 막이 형성된 후 또한 상기 노광 장치에 의해 광이 조사되기 전의 기판에 열 처리를 행하는 열 처리부와,
    상기 노광 장치에 의해 광이 조사된 후의 기판의 상기 일면에 용제를 공급하여 상기 막의 현상 처리를 행하는 현상 처리부를 구비하는, 기판 처리 장치.
  8. 기판을 노광하는 노광 방법으로서,
    미리 정해진 패턴을 갖는 막이 일면에 형성된 기판을 유지부에 의해 유지하는 단계와,
    상기 막을 개질시키기 위한 광을 출사부에 의해 출사하는 단계와,
    상기 출사부에 의해 출사되는 광이 상기 유지부에 의해 유지된 기판의 상기 일면에 조사되도록, 상기 유지부 및 상기 출사부 중 적어도 한쪽을 다른쪽에 대하여 한방향으로 상대적으로 이동시키는 단계와,
    상기 출사부에 의해 출사되는 광을 받는 수광 소자를 이용하여 상기 출사부에 의해 기판에 조사되는 광의 조도를 검출하는 단계와,
    상기 막의 노광량이 미리 정해진 노광량이 되도록, 검출된 조도에 의거하여, 상기 미리 정해진 노광량을 얻기 위한 이동 속도를 산출하고, 산출된 이동 속도로 상기 유지부와 상기 출사부가 상대적으로 이동하도록 상기 유지부와 상기 출사부의 상대적인 이동속도를 제어하는 단계와,
    상기 출사부에 의해 출사되는 광이 상기 수광 소자에 입사하는 제1의 상태와, 상기 출사부에 의해 출사되는 광이 상기 수광 소자에 입사하지 않는 제2의 상태로 전환 가능하게 구성된 차광 기구를 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 차광 기구를 제어하는 단계는, 상기 조도의 검출시에 상기 차광 기구를 상기 제1의 상태로 전환하고, 상기 출사부에 의한 기판으로의 광의 조사시에 상기 차광 기구를 상기 제2의 상태로 전환하는 단계를 포함하는, 노광 방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 상대적으로 이동시키는 단계는, 상기 유지부를 상기 출사부에 대하여 한방향으로 상대적으로 이동시키는 단계이며,
    상기 조도를 검출하는 단계는,
    상기 출사부에 의한 기판으로의 광의 조사시에, 상기 수광 소자를 기판에 간섭하지 않는 위치로 이동시키는 단계와,
    기판으로의 광의 조사시를 제외한 조도의 검출시에, 상기 수광 소자를 상기 유지부에 의해 이동되는 기판의 이동 경로 상에 이동시키는 단계를 포함하는, 노광 방법.
  11. 삭제
  12. 기판을 노광하는 노광 방법으로서,
    미리 정해진 패턴을 갖는 막이 일면에 형성된 기판을 유지부에 의해 유지하는 단계와,
    상기 유지부에 의해 유지되는 기판을 케이싱 내에 수용하는 단계와,
    상기 케이싱 내의 산소 농도를 검출하는 단계와,
    상기 막을 개질시키기 위한 광을 출사부에 의해 출사하는 단계와,
    상기 출사부에 의해 출사되는 광이 상기 유지부에 의해 유지된 기판의 상기 일면에 조사되도록, 상기 유지부 및 상기 출사부 중 적어도 한쪽을 다른쪽에 대하여 한방향으로 상대적으로 이동시키는 단계와,
    상기 막의 노광량이 미리 정해진 노광량이 되도록, 상기 유지부와 상기 출사부의 상대적인 이동 속도를 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 출사부로부터 기판에 조사되는 광은 진공 자외선이고,
    상기 출사하는 단계는, 상기 검출하는 단계에 의해 검출되는 산소 농도가 진공 자외선의 경로 중에 잔류하는 산소에 의해 발생하는 오존을 저감하도록 미리 정해진 처리 농도 이하일 때 상기 출사부에 의한 기판으로의 진공 자외선의 조사를 행하는 단계를 포함하는, 노광 방법.
  13. 청구항 8, 청구항 10 및 청구항 12 중 어느 한 항에 기재된 노광 방법과,
    상기 노광 방법에 의해 광이 조사되기 전의 기판의 상기 일면에 유도 자기 조직화 재료를 포함하는 처리액을 도포함으로써 기판의 상기 일면에 상기 막을 형성하는 단계와,
    상기 막이 형성된 후 또한 상기 노광 방법에 의해 광이 조사되기 전의 기판에 열 처리를 행하는 단계와,
    상기 노광 방법에 의해 광이 조사된 후의 기판의 상기 일면에 용제를 공급하여 상기 막의 현상 처리를 행하는 단계를 포함하는, 기판 처리 방법.
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