KR102341445B1

KR102341445B1 - 레지스트 패턴 형성 장치 및 레지스트 패턴 형성 방법

Info

Publication number: KR102341445B1
Application number: KR1020150150511A
Authority: KR
Inventors: 히로시 호소다; 아키히코 사토; 요시히로 이나오
Original assignee: 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2015-10-28
Publication date: 2021-12-20
Also published as: JP6484428B2; KR20160052364A; JP2016092140A; TW201619722A; TWI663488B

Abstract

(과제) 광 투과성 및 내구성을 양립시킨 신뢰성이 높은 패턴이 얻어지는, 레지스트 패턴 형성 장치 및 레지스트 패턴 형성 방법을 제공한다.
(해결 수단) 기판 상에 레지스트막을 도포하는 도포 장치와, 레지스트막의 현상 처리를 실시함으로써 프리패턴을 형성하는 현상 장치와, 현상 후의 프리패턴에 탈수 처리를 실시하는 탈수 장치와, 탈수 후의 프리패턴에 광 조사 처리를 실시하는 광 조사 장치와, 광 조사 후의 프리패턴을 가열하여 경화시키는 가열 장치를 구비하는 레지스트 패턴 형성 장치에 관한 것이다.

Description

레지스트 패턴 형성 장치 및 레지스트 패턴 형성 방법{A RESIST PATTERN FORMING APPARATUS, A RESIST PATTERN FORMING METHOD}

본 발명은 레지스트 패턴 형성 장치 및 레지스트 패턴 형성 방법에 관한 것이다.

종래, 레지스트 재료를 도포하여 프리베이크한 후에 노광 및 현상한 프리패턴에 블리칭 노광을 실시함으로써, 그 프리패턴의 광 투과성이나 내구성을 향상시키는 기술이 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

일본 공개특허공보 2012-237854호

그러나, 상기 종래 기술에서는 블리칭 효과가 충분히 얻어지지 않아, 블리칭 노광 후의 패턴에 있어서 광 투과성 및 내구성을 양립할 수 없어, 당해 패턴을 사용하여 제조한 유기 EL 패널 또는 TFT 패널 등의 신뢰성을 저하시키는 요인이 되고 있었다.

본 발명은, 이와 같은 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 광 투과성 및 내구성을 양립시킨 신뢰성이 높은 패턴이 얻어지는, 레지스트 패턴 형성 장치 및 레지스트 패턴 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제 1 양태에 따르면, 기판 상에 레지스트막을 도포하는 도포 장치와, 상기 레지스트막의 현상 처리를 실시함으로써 프리패턴을 형성하는 현상 장치와, 현상 후의 상기 프리패턴에 탈수 처리를 실시하는 탈수 장치와, 탈수 후의 상기 프리패턴에 광 조사 처리를 실시하는 광 조사 장치와, 상기 광 조사 후의 상기 프리패턴을 가열하여 경화시키는 가열 장치를 구비하는 레지스트 패턴 형성 장치가 제공된다.

제 1 양태에 관련된 레지스트 패턴 형성 장치에 의하면, 탈수 처리에 의해 프리패턴의 수분을 미리 제거함으로써 노광 후의 나프토퀴논디아지드가 인덴카르복실산으로 변화하는 것을 억제하고 있다. 카르복실산의 생성이 억제되면, 프리패턴이 양호하게 고분자화되게 된다. 따라서, 광 조사 처리 후에는 광 투과성 및 내구성을 양립시킨 프리패턴이 형성되므로, 그 프리패턴을 경화시킨 레지스트 패턴은 신뢰성이 높은 것이 된다.

상기 제 1 양태에 있어서, 상기 탈수 장치는, 불활성 가스를 공급한 탈수 챔버 내에서 상기 프리패턴을 가열하는 가열 기구를 포함하는 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 프리패턴 내의 수분을 양호하게 제거할 수 있다.

상기 제 1 양태에 있어서, 상기 탈수 장치는, 상기 프리패턴을 수용한 공간을 진공 분위기로 하는 진공 기구를 포함하는 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 진공 분위기에 의해 수분이 증발하기 쉬워지므로, 프리패턴 내에서 수분을 양호하게 제거할 수 있다.

또한, 상기 탈수 장치는, 상기 진공 분위기 내에 있어서 상기 프리패턴을 가열하는 가열 기구를 추가로 포함하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 프리패턴 내의 수분을 보다 효율적으로 제거할 수 있다.

상기 제 1 양태에 있어서, 상기 탈수 장치는, 상기 프리패턴을 가열하는 가열 기구를 포함하는 구성으로 해도 된다.

상기 제 1 양태에 있어서, 상기 광 조사 장치는, 상기 광 조사 처리를 실시하는 처리 챔버 내가 저(低) 이슬점 분위기인 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 챔버 내의 수분량이 적기 때문에, 프리패턴에 포함되는 디아조나프토퀴논이 광 화학 반응을 일으켜 생성된 인덴케텐이 수지의 수산기와 결합하여 막 전체가 양호하게 고분자화한다. 따라서, 프리패턴이 양호하게 고분자화하므로, 광 투과성 및 내구성이 우수한 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.

상기 제 1 양태에 있어서, 상기 광 조사 장치는, 상기 광 조사 처리를 실시할 때에, 20 ℃ ∼ 200 ℃ 의 처리 온도에서 상기 프리패턴을 가열하는 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 프리패턴의 광 조사 처리 (블리칭 처리) 를 양호하게 실시할 수 있다.

상기 제 1 양태에 있어서, 상기 광 조사 장치는, 상기 광 조사 처리에 앞서, 상기 프리패턴이 상기 처리 온도에 도달할 때까지 저이슬점 분위기하에서 상기 기판을 유지하는 예열부를 포함하는 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 프리패턴의 탈수 상태를 유지하면서, 예열부에 의해 프리패턴의 온도를 처리 온도까지 예열할 수 있다. 따라서, 프리패턴은, 표면 뿐만 아니라 내부까지 소정 온도에 도달한 상태로 광 조사가 실시되므로, 양호하게 고분자화할 수 있다.

본 발명의 제 2 양태에 따르면, 기판 상에 레지스트막을 도포하는 도포 공정과, 상기 레지스트막의 현상 처리를 실시함으로써 프리패턴을 형성하는 현상 공정과, 상기 현상 공정 후의 상기 프리패턴에 탈수 처리를 실시하는 탈수 공정과, 상기 탈수 공정 후의 상기 프리패턴에 광 조사 처리를 실시하는 광 조사 공정과, 상기 광 조사 공정 후의 상기 프리패턴을 가열하여 경화시키는 가열 공정을 구비하는 레지스트 패턴 형성 방법이 제공된다.

제 2 양태에 관련된 레지스트 패턴 형성 방법에 의하면, 탈수 처리에 의해 프리패턴의 수분을 미리 제거함으로써 노광 후의 나프토퀴논디아지드가 인덴카르복실산으로 변화하는 것을 억제하고 있다. 카르복실산의 생성이 억제되면, 프리패턴이 양호하게 고분자화되게 된다. 따라서, 광 투과성 및 내구성을 양립시킨 프리패턴이 형성되므로, 그 프리패턴을 경화시킨 레지스트 패턴은 신뢰성이 높은 것이 된다.

상기 제 2 양태에 있어서, 상기 탈수 공정은, 불활성 가스를 공급한 탈수 챔버 내에서 상기 프리패턴을 가열하는 가열 단계를 포함하는 구성으로 해도 된다.

상기 제 2 양태에 있어서, 상기 탈수 공정은, 상기 프리패턴을 수용한 공간을 진공 분위기로 하는 진공 단계를 포함하는 구성으로 해도 된다.

또한, 상기 탈수 공정은, 상기 진공 분위기 내에 있어서 상기 프리패턴을 가열하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

상기 제 2 양태에 있어서, 상기 탈수 공정은, 상기 프리패턴을 가열함으로써 탈수 처리를 실시하는 구성으로 해도 된다.

상기 제 2 양태에 있어서, 상기 광 조사 공정은, 저이슬점 분위기의 처리 챔버 내에서 상기 광 조사 처리를 실시하는 구성으로 해도 된다.

상기 제 2 양태에 있어서, 상기 광 조사 처리를 실시할 때에, 20 ℃ ∼ 200 ℃ 의 처리 온도에서 상기 프리패턴을 가열하는 구성으로 해도 된다.

상기 제 2 양태에 있어서, 상기 광 조사 공정은, 상기 광 조사 처리에 앞서, 상기 프리패턴이 상기 처리 온도에 도달할 때까지 저이슬점 분위기하에서 상기 기판을 유지하는 예열 단계를 포함하는 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 프리패턴의 탈수 상태를 유지하면서, 예비 가열부에 의해 프리패턴의 온도를 처리 온도까지 예열할 수 있다. 따라서, 프리패턴은, 표면 뿐만 아니라 내부까지 소정 온도에 도달한 상태로 광 조사가 실시되므로, 양호하게 고분자화할 수 있다.

본 발명에 의하면, 광 투과성 및 내구성을 양립시킨 신뢰성이 높은 패턴이 얻어진다.

도 1 은, 제 1 실시형태에 관련된 패턴 형성 장치를 나타내는 평면도.
도 2 는, 제 1 실시형태에 관련된 탈수 유닛을 －Y 방향에서 보았을 때의 구성을 나타내는 도면.
도 3 은, 제 1 실시형태에 관련된 광 조사 유닛을 ＋Z 방향에서 보았을 때의 구성을 나타내는 도면.
도 4 는, 제 1 실시형태에 관련된 광 조사 유닛의 동작을 나타내는 도면.
도 5 는, 제 1 실시형태에 관련된 광 조사 유닛의 동작을 나타내는 도면.
도 6 은, 제 1 실시형태에 관련된 패턴 형성 방법을 나타내는 공정도.
도 7 은, 제 2 실시형태에 관련된 광 조사 유닛을 －Y 방향에서 보았을 때의 구성을 나타내는 도면.
도 8 은, 제 2 실시형태에 관련된 광 조사 유닛의 동작을 나타내는 도면.
도 9 는, 제 2 실시형태에 관련된 광 조사 유닛의 동작을 나타내는 도면.
도 10 은, 제 2 실시형태에 관련된 광 조사 유닛의 동작을 나타내는 도면.
도 11 은, 변형예에 관련된 탈수 유닛을 －Y 방향에서 보았을 때의 구성을 나타내는 도면.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태를 설명한다. 이하의 설명에 있어서는, XYZ 직교 좌표계를 설정하고, 이 XYZ 직교 좌표계를 참조하면서 각 부재의 위치 관계에 대하여 설명한다. 수평면 내의 소정 방향을 X 축 방향, 수평면 내에 있어서 X 축 방향과 직교하는 방향을 Y 축 방향, X 축 방향 및 Y 축 방향의 각각과 직교하는 방향 (즉, 연직 방향) 을 Z 축 방향으로 한다. 또, X 축, Y 축, 및 Z 축 둘레의 회전 (경사) 방향을 각각 θX, θY, 및 θZ 방향으로 한다.

(제 1 실시형태)

도 1 은 본 실시형태에 관련된 패턴 형성 장치 (SPA) 를 나타내는 평면도이다.

패턴 형성 장치 (SPA) 는, 예를 들어 X 방향으로 일렬로 배치된 로더·언로더 (LU), 도포 현상 처리부 (CD), 인터페이스부 (IF) 및 제어부 (CONT) 를 구비하고 있다. 패턴 형성 장치 (SPA) 는, 도포 현상 처리부 (CD) 가 로더·언로더 (LU) 와 인터페이스부 (IF) 에 의해 끼워져 배치된 구성으로 되어 있다. 제어부 (CONT) 는, 패턴 형성 장치 (SPA) 의 각 부를 통괄적으로 처리한다.

(로더·언로더)

로더·언로더 (LU) 는, 복수의 기판 (G) 을 수용하는 카세트 (C) 의 반입 및 반출을 실시하는 부분이다. 로더·언로더 (LU) 는, 카세트 대기부 (10) 및 반송 기구 (11) 를 갖고 있다.

카세트 대기부 (10) 는, 예를 들어 패턴 형성 장치 (SPA) 의 －X 측의 단부에 배치되어 있고, 복수의 카세트 (C) 를 수용한다. 카세트 대기부 (10) 에 수용된 카세트 (C) 는, 예를 들어 Y 방향으로 배열되도록 되어 있다. 카세트 대기부 (10) 는, －X 측에 도시하지 않은 개구부가 형성되어 있고, 당해 개구부를 통해서 패턴 형성 장치 (SPA) 의 외부와의 사이에서 카세트 (C) 의 수수 (授受) 가 실시되도록 되어 있다.

반송 기구 (11) 는, 카세트 대기부 (10) 의 ＋X 측에 배치되어 있고, 카세트 (C) 와 도포 현상 처리부 (CD) 사이에서 기판 (G) 의 반송을 실시한다. 반송 기구 (11) 는, 예를 들어 Y 방향을 따라 2 개 배치되어 있고, 당해 2 개의 반송 기구 (11) 는 예를 들어 동일한 구성으로 되어 있다. －Y 측에 배치되는 반송 기구 (11a) 는, 로더·언로더 (LU) 로부터 도포 현상 처리부 (CD) 로 기판 (G) 을 반송한다. ＋Y 측에 배치되는 반송 기구 (11b) 는, 도포 현상 처리부 (CD) 로부터 로더·언로더 (LU) 로 기판 (G) 을 반송한다.

반송 기구 (11) 는 반송 아암 (12 (12a, 12b)) 을 갖고 있다. 반송 아암 (12) 은, 유리 기판을 유지하는 유지부를 가지며, 예를 들어 일방향으로 신축 가능하도록 형성되어 있다. 반송 아암 (12) 은, θZ 방향으로 회전 가능하도록 형성되어 있다. 반송 아암 (12) 은, 예를 들어 θZ 방향으로 회전함으로써, 카세트 대기부 (10) 와 도포 현상 처리부 (CD) 의 각각의 방향으로 향하게 하는 것이 가능하도록 되어 있다. 반송 아암 (12) 은, 반송 아암 (12) 을 신축시킴으로써, 카세트 대기부 (10) 및 도포 현상 처리부 (CD) 의 각각에 액세스 가능하도록 되어 있다.

(도포 현상 처리부)

도포 현상 처리부 (CD) 는, 기판 (G) 에 레지스트 도포 및 현상을 포함하는 일련의 처리를 실시하는 부분이다. 도포 현상 처리부 (CD) 는, 스크러버 유닛 (SR), 탈수 베이크 유닛 (DH), 도포 유닛 (CT), 프리베이크 유닛 (PR), 인터페이스부 (IF), 현상 유닛 (DV), 탈수 유닛 (58), 광 조사 유닛 (UV) 및 포스트베이크 유닛 (PB) 을 갖고 있다.

도포 현상 처리부 (CD) 는, Y 방향으로 분할된 구성으로 되어 있으며, －Y 측의 부분에서는, 로더·언로더 (LU) 로부터의 기판 (G) 이 인터페이스부 (IF) 를 향해 ＋X 방향으로 반송되도록 되어 있다. ＋Y 측의 부분에서는, 인터페이스부 (IF) 로부터의 기판 (G) 이 로더·언로더 (LU) 를 향해 －X 방향으로 반송되도록 되어 있다.

스크러버 유닛 (SR) 은, 로더·언로더 (LU) 의 하류에 접속되어 있고, 기판 (G) 의 세정을 실시하는 유닛이다. 스크러버 유닛 (SR) 은, 드라이 세정 장치 (41), 웨트 세정 장치 (42) 및 에어 나이프 장치 (43) 를 갖고 있다. 드라이 세정 장치 (41) 의 －X 측 및 에어 나이프 장치 (43) 의 ＋X 측에는, 각각 컨베이어 기구 (CV1, CV2) 가 형성되어 있다. 컨베이어 기구 (CV1, CV2) 에는, 기판 (G) 을 반송하는 도시하지 않은 벨트 기구가 형성되어 있다.

드라이 세정 장치 (41) 는, 예를 들어 기판 (G) 에 엑시머 레이저 등의 자외선을 조사함으로써, 기판 (G) 상의 유기물을 제거한다. 웨트 세정 장치 (42) 는, 예를 들어 도시하지 않은 스크러빙 브러시를 갖고 있다. 웨트 세정 장치 (42) 는, 세정액 및 당해 스크러빙 브러시를 사용하여 기판 (G) 을 세정한다. 에어 나이프 장치 (43) 는, 예를 들어 도시하지 않은 에어 나이프 분사 기구를 갖고 있다. 에어 나이프 장치 (43) 는, 에어 나이프 분사 기구를 사용하여 기판 (G) 상에 에어 나이프를 형성하고, 기판 (G) 상의 불순물을 제거한다.

탈수 베이크 유닛 (DH) 은, 스크러버 유닛 (SR) 의 하류에 접속되어 있고, 기판 (G) 상을 탈수하는 유닛이다. 탈수 베이크 유닛 (DH) 은, 가열 장치 (44), HMDS 장치 (46) 및 냉각 장치 (45) 를 갖고 있다. 가열 장치 (44) 및 HMDS 장치 (46) 는, Z 방향으로 겹쳐진 상태로 배치되어 있다. Z 방향에서 보았을 때 가열 장치 (44) 및 HMDS 장치 (46) 에 겹치는 위치에 컨베이어 기구 (CV3) 가 형성되어 있고, Z 방향에서 보았을 때 냉각 장치 (45) 에 겹치는 위치에 컨베이어 기구 (CV4) 가 형성되어 있다. 가열 장치 (44) 및 HMDS 장치 (46) 와, 냉각 장치 (45) 사이에는, 기판 (G) 을 반송하는 반송 기구 (TR1) 가 형성되어 있다. 반송 기구 (TR1) 에 대해서는, 예를 들어 로더·언로더 (LU) 에 형성된 반송 기구 (11) 와 동일한 구성으로 할 수 있다.

가열 장치 (44) 는, 예를 들어 기판 (G) 을 수용 가능한 챔버 내에 히터를 갖는 구성으로 되어 있다. 가열 장치 (44) 는, Z 방향으로 예를 들어 복수단 배치되어 있다. 가열 장치 (44) 는, 기판 (G) 을 소정의 온도에서 가열한다. HMDS 장치 (46) 는, HMDS 가스를 기판 (G) 에 작용시켜 소수화 처리를 실시하고, 도포 유닛 (CT) 에 있어서 기판 (G) 에 도포하는 레지스트막과 기판 (G) 의 밀착성을 향상시키는 장치이다. 냉각 장치 (45) 는, 예를 들어 기판 (G) 을 수용 가능한 챔버 내에 온조 (溫調) 기구를 가지며, 기판 (G) 을 소정의 온도로 냉각시킨다.

도포 유닛 (도포 장치) (CT) 은, 탈수 베이크 유닛 (DH) 의 하류에 접속되어 있고, 기판 (G) 상의 소정의 영역에 레지스트막을 형성한다. 도포 유닛 (CT) 은, 도포 장치 (47), 감압 건조 장치 (48), 주연부 (周緣部) 제거 장치 (49) 를 갖고 있다. 도포 장치 (47) 는, 기판 (G) 상에 레지스트막을 도포하는 장치이다. 도포 장치 (47) 로는, 예를 들어 회전식 도포 장치, 논스핀식 도포 장치, 슬릿 노즐 도포 장치 등이 사용된다. 이들 각종 도포 장치를 교환 가능한 구성이라도 상관없다. 감압 건조 장치 (48) 는, 레지스트막을 도포한 후의 기판 (G) 의 표면을 건조시킨다. 주연부 제거 장치 (49) 는, 기판 (G) 의 주연부에 도포된 레지스트막을 제거하고, 레지스트막의 형상을 정돈하는 장치이다.

프리베이크 유닛 (PR) 은, 도포 유닛 (CT) 의 하류에 접속되어 있고, 기판 (G) 에 프리베이크 처리를 실시하는 유닛이다. 프리베이크 유닛 (PR) 은, 가열 장치 (50) 및 냉각 장치 (51) 를 갖고 있다. 가열 장치 (50) 에 겹치는 위치에 컨베이어 기구 (CV5) 가 형성되어 있다. 냉각 장치 (51) 에 겹치는 위치에 컨베이어 기구 (CV6) 가 형성되어 있다. 가열 장치 (50) 와 냉각 장치 (51) 는, 반송 기구 (TR2) 를 끼우도록 Y 방향을 따라 배치되어 있다.

인터페이스부 (IF) 는, 노광 장치 (EX) 에 접속되는 부분이다. 인터페이스부 (IF) 는, 버퍼 장치 (52), 반송 기구 (TR3), 컨베이어 기구 (CV7, CV8) 및 주변 노광 장치 (EE) 를 갖고 있다. 버퍼 장치 (52) 는, 프리베이크 유닛 (PR) 의 반송 기구 (TR2) 의 ＋X 측에 배치되어 있다. 버퍼 장치 (52) 의 ＋X 측에는, 반송 기구 (TR3) 가 형성되어 있다.

버퍼 장치 (52) 는, 기판 (G) 을 일시적으로 대기시켜 두는 장치이다. 버퍼 장치 (52) 에는, 기판 (G) 을 수용하는 도시하지 않은 챔버나, 당해 챔버 내의 온도를 조정하는 온조 장치, 챔버 내에 수용된 기판 (G) 의 θZ 방향의 위치를 조정하는 회전 제어 장치 등이 형성되어 있다. 버퍼 장치 (52) 의 챔버 내에서는, 기판 (G) 의 온도를 소정의 온도로 유지할 수 있도록 되어 있다. 컨베이어 기구 (CV7, CV8) 는, 프리베이크 유닛 (PR) 의 냉각 장치 (51) 를 X 방향으로 끼우도록 배치되어 있다.

현상 유닛 (현상 장치) (DV) 은, 프리베이크 유닛 (PR) 의 냉각 장치 (51) 의 －X 측에 접속되어 있고, 노광 후의 기판 (G) 의 현상 처리를 실시한다. 현상 후의 기판 (G) 에는, 소정의 형상으로 패터닝된 레지스트막 (프리패턴) 이 형성된다.

현상 유닛 (DV) 은, 현상 장치 (55), 린스 장치 (56) 및 에어 나이프 장치 (57) 를 갖고 있다. 현상 장치 (55) 는, 기판 (G) 에 현상액을 공급하여 현상 처리를 실시한다. 린스 장치 (56) 는, 현상 후의 기판 (G) 에 린스액을 공급하고, 기판 (G) 을 세정한다. 에어 나이프 장치 (57) 는, 기판 (G) 상에 에어 나이프를 형성하고, 기판 (G) 상의 프리패턴을 건조시킨다. 현상 장치 (55) 의 ＋X 측에는 컨베이어 기구 (CV9) 가 형성되어 있고, 에어 나이프 장치 (57) 의 －X 측에는 컨베이어 기구 (CV10) 가 형성되어 있다. 컨베이어 기구 (CV10) 는, 에어 나이프 장치 (57) 로부터의 기판 (G) 을 탈수 유닛 (58) 으로 반송한다.

(탈수 유닛)

탈수 유닛 (58) 은, 현상 유닛 (DV) 의 －X 측에 접속되어 있고, 현상 후의 기판 (G) 의 탈수 처리를 실시한다.

도 2 는, 탈수 유닛 (58) 을 ＋Y 방향을 향해 보았을 때의 구성을 나타내는 도면이다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 탈수 유닛 (58) 은, 챔버 (탈수 챔버) (70) 와, 가스 공급부 (71) 와, 가열 기구 (72) 를 갖고 있다. 챔버 (70) 는, 탈수 처리를 실시하는 기판 (G) 을 수용한다. 가스 공급부 (71) 는, 챔버 (70) 내에 불활성 가스를 공급한다. 가스 공급부 (71) 는, 예를 들어, 질소 (N₂), 헬륨 (He), 아르곤 (Ar) 등의 불활성 가스를 공급한다. 가열 기구 (72) 는, 챔버 (70) 내에서 기판 (G) 을 가열하는 히터 등의 가열부를 포함한다. 가열 기구 (72) 의 가열 온도는, 기판 (G) 에 형성된 프리패턴 중에서 수분을 증발시키는 것이 가능한 값으로 설정된다.

탈수 유닛 (58) 의 －X 측에는 반송 기구 (TR4) 가 형성되어 있다. 반송 기구 (TR4) 는, 탈수 유닛 (58) 으로부터의 기판 (G) 을 포스트베이크 유닛 (PB) 으로 반송한다. 반송 기구 (TR4) 는, 기판 (G) 을 유지하면서 Z 방향으로 승강 가능한 로봇 아암을 갖고 있다.

광 조사 유닛 (UV) 은, 반송 기구 (TR4) 의 ＋Y 측에 접속되어 있다. 광 조사 유닛 (UV) 은, 현상 후의 기판 (G) (프리패턴) 에 예를 들어 소정 파장의 광을 조사함으로써 프리패턴의 가시광 투과성을 향상시키는 블리칭 노광을 실시한다.

반송 기구 (TR4) 는, 탈수 유닛 (58) 으로부터의 기판 (G) 을 광 조사 유닛 (UV) 에 반송하고, 광 조사 유닛 (UV) 으로부터의 기판 (G) 을 포스트베이크 유닛 (PB) 으로 수수한다. 반송 기구 (TR4) 는, 기판 (G) 을 유지하면서 Z 방향으로 승강 가능한 로봇 아암을 갖고 있다.

포스트베이크 유닛 (PB) 은, 반송 기구 (TR4) 의 하류측에 접속되어 있고, 광 처리 후의 기판 (G) 을 베이크한다. 포스트베이크 유닛 (PB) 은, 가열 장치 (59) 및 냉각 장치 (60) 를 갖고 있다. 가열 장치 (59) 와 냉각 장치 (60) 사이에는 반송 기구 (TR5) 가 형성되어 있다. 반송 기구 (TR5) 는, 가열 장치 (59) 로부터 냉각 장치 (60) 로 기판 (G) 을 반송한다. 가열 장치 (59) 는, 현상 후의 기판 (G) 에 포스트베이크를 실시한다. 냉각 장치 (60) 는, 포스트베이크 후의 기판 (G) 을 냉각시킨다.

(광 조사 유닛)

도 3 은, 광 조사 유닛 (UV) 을 ＋Z 방향에서 보았을 때의 구성을 나타내는 도면이다. 도 4(a) 및 도 4(b) 는, 광 조사 유닛 (UV) 을 ＋Y 방향을 향해 보았을 때의 구성을 나타내는 도면이다. 도 5(a), (b) 는 광 조사 유닛 (UV) 을 ＋X 방향을 향해 보았을 때의 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 도 3 ∼ 도 5 에 있어서는, 도면을 판별하기 쉽게 하기 위해서, 각각 일부의 구성을 생략하여 나타내고 있다.

도 3, 4 에 나타내는 바와 같이, 광 조사 유닛 (UV) 은, 예비 장치 (80) 및 광 조사 장치 (81) 를 갖고 있다.

예비 장치 (80) 는, 챔버 (82), 감압 기구 (83) 및 승강 기구 (84) 를 갖고 있다. 예비 장치 (80) 는, 예를 들어 광 조사 장치 (81) 에 반송하는 기판 (G) 을 일시적으로 수용하는 예비실로서 형성되어 있다. 물론, 다른 용도여도 상관없다. 예비 장치 (80) 는, 예를 들어 ＋Y 측에 기판 반출입구 (80a) 를 갖고 있다. 예비 장치 (80) 에서는, 감압 기구 (83) 에 의해 챔버 (82) 내를 감압시킨 상태로 기판 (G) 을 수용할 수 있도록 되어 있다. 감압 기구 (83) 로는, 예를 들어 펌프 기구 등이 사용된다.

승강 기구 (84) 는, Z 방향으로 이동 가능하도록 형성되어 있다. 승강 기구 (84) 의 ＋Z 측에는, 예를 들어 복수의 지지 핀 (84a) 이 형성되어 있다. 복수의 지지 핀 (84a) 의 ＋Z 측의 단부는, 예를 들어 XY 평면에 평행한 동일면 내에 형성되어 있다. 이 때문에, 복수의 지지 핀 (84a) 에 의해 기판 (G) 이 XY 평면에 평행하게 지지되도록 되어 있다. 승강 기구 (84) 는, 챔버 (82) 내에 수용되는 기판 (G) 을 지지하면서, 당해 기판 (G) 을 챔버 (82) 내의 Z 방향으로 반송하도록 되어 있다.

광 조사 장치 (81) 는, 예비 장치 (80) 에 접속되고, 기판 (G) 에 대해 광 조사를 실시하는 장치이다. 광 조사 장치 (81) 는, 챔버 (처리 챔버) (85), 광 조사부 (86), 스테이지 (87), 수수 기구 (88), 반송 기구 (기판 반송부) (89), 가열부 (90) 및 가스 공급부 (91) 를 갖고 있다. 광 조사 장치 (81) 는, 예를 들어 ＋X 측에 기판 반출입구 (81a) 를 갖고 있다.

당해 기판 반출입구 (81a) 는, 예비 장치 (80) 의 －X 측에 접속되어 있어, 예비 장치 (80) 에 대해 기판 (G) 의 반입 및 반출을 실시한다. 또, 챔버 (82) 의 ＋X 측의 면에는, 탈수 유닛 (58) 에 접속하기 위한 접속부 (80b) 가 형성되어 있다. 접속부 (80b) 는, 챔버 (82) 를 탈수 유닛 (58) 측에 물리적으로 접속함과 함께, 챔버 (82) 의 전기적인 배선 등을 접속시킴으로써, 챔버 (82) 와 탈수 유닛 (58) 을 전기적으로도 접속하고 있다.

챔버 (85) 는, 광 조사 처리가 실시되는 기판 (G) 을 수용한다. 챔버 (85) 는, 평면에서 보았을 때 사각형으로 형성되어 있고, 예를 들어 일방향이 긴쪽이 되도록 형성되어 있다. 챔버 (85) 의 천정부 (85a) 에는, 광 조사용의 개구부 (85b) 가 형성되어 있다. 개구부 (85b) 는, 평면에서 보았을 때는 챔버 (85) 중 광 조사부 (86) 에 대응하는 위치에 형성되어 있다. 또, 챔버 (85) 의 천정부 (85a) 에는, 덮개부 (85c) 가 형성되어 있다. 덮개부 (85c) 는, 복수 지점, 예를 들어 평면에서 보았을 때 챔버 (85) 의 긴쪽 방향을 따라 3 개 지점에 형성되어 있다. 덮개부 (85c) 는, 챔버 (85) 의 천정부 (85a) 중 개구부 (85b) 로부터 벗어난 위치에 형성되어 있다.

챔버 (85) 내에는, 개구부 (85b) 를 끼우는 위치에 차광 부재 (85d) 가 형성되어 있다. 차광 부재 (85d) 는, 예를 들어 챔버 (85) 의 천정부 (85a) 에 장착되고, 광 조사부 (86) 로부터의 광을 차광하는 판상 부재이다. 차광 부재 (85d) 는, 예를 들어 챔버 (85) 내를 구획짓는 위치에 형성되어 있다. 이하, 챔버 (85) 내 중 차광 부재 (85d) 에 의해 구획지어진 부분을, 각각 제 1 기판 반송부 (85F), 처리부 (85P) 및 제 2 기판 반송부 (85S) 라고 표기한다. 제 1 기판 반송부 (85F) 는, 챔버 (85) 내 중 예비 장치 (80) 측의 부분이다. 처리부 (85P) 는, 개구부 (85b) 가 형성된 부분이다. 제 2 기판 반송부 (85S) 는, 예비 장치 (80) 로부터 가장 먼 부분이다.

처리부 (85P) 에 조사된 광은, 차광 부재 (85d) 에 의해 차광된다. 따라서, 광 조사부 (86) 로부터의 광은, 제 1 기판 반송부 (85F) 및 제 2 기판 반송부 (85S) 에 조사되는 일 없이, 처리부 (85P) 에만 조사되게 된다.

광 조사부 (86) 는, 챔버 (85) 의 개구부 (85b) 에 장착되어 있다. 광 조사부 (86) 는, 자외선 (예를 들어, i 선 등) 및 가시광선의 양방을 포함하는 광 (광학 필터 등에 의해 파장 300 ㎚ 미만, 바람직하게는 또한 파장 450 ㎚ 초과를 커트한 광) 을 조사하는 조사 램프를 포함한다. 조사 램프는, 예를 들어, 메탈 할라이드 램프나 LED 램프로 구성된다.

여기서, 본 실시형태에 있어서, 「자외선」 이란, 파장 범위의 하한이 1 ㎚ 정도, 상한이 가시광선의 단파장단인 광을 의미하며, 「가시광선」 이란, 파장 범위의 하한이 360 ∼ 400 ㎚ 정도, 상한이 760 ∼ 830 ㎚ 정도인 광을 의미한다.

광 조사부 (86) 가 조사하는 광 (조사 광) 의 파장은, 300 ㎚ 이상이고, 바람직하게는 300 ∼ 450 ㎚ 이다. 조사 광의 파장을 300 ㎚ 이상으로 함으로써, 프리패턴의 표층측 뿐만 아니라 내부까지, 패턴 전체가 경화하기 쉬워진다. 한편, 바람직한 상한값 이하로 하면, 복사열의 발생이 억제되어, 경화시의 과도한 온도 상승을 억제할 수 있다.

스테이지 (87) 는, 챔버 (85) 내에 수용되고, 챔버 (85) 의 긴쪽 방향을 따라 형성된 판상 부재이다. 스테이지 (87) 는, 제 1 기판 반송부 (85F), 처리부 (85P) 및 제 2 기판 반송부 (85S) 에 걸쳐 배치되어 있다. 스테이지 (87) 는, 제 1 개구부 (87a), 제 2 개구부 (87b) 를 갖고 있다. 제 1 개구부 (87a) 는, 제 1 기판 반송부 (85F) 에 배치되는 부분에 형성되어 있다. 제 2 개구부 (87b) 는, 스테이지 (87) 의 거의 전체면에 걸쳐 형성되어 있다. 제 2 개구부 (87b) 는, 예를 들어 도시하지 않은 에어 공급 기구 및 흡인 기구에 접속되어 있다. 이 때문에, 제 2 개구부 (87b) 로부터는 에어가 분출되도록 되어 있고, 당해 에어에 의해 스테이지 (87) 상의 전체면에 에어의 층이 형성되도록 되어 있다.

수수 기구 (88) 는, 기판 유지 부재 (88a), 전달 부재 (88b), 구동 기구 (88c) 및 승강 기구 (88d) 를 갖고 있다. 수수 기구 (88) 는, 예비 장치 (80) 와 광 조사 장치 (81) 의 양방의 장치 사이를 이동 가능하도록 형성되어 있다.

기판 유지 부재 (88a) 는, 빗형상부 (100) 및 이동부 (101) 를 갖고 있다. 빗형상부 (100) 는, 예를 들어 Y 방향에 있어서 빗 부분이 대향하도록 형성되어 있다. 빗형상부 (100) 에는 기판 (G) 이 유지되도록 되어 있다. 빗형상부 (100) 의 근원 부분은 이동부 (101) 에 접속되어 있다. 이동부 (101) 는, 챔버 (85) 의 ＋Y 측 및 －Y 측의 벽부를 관통하도록 형성되어 있다. 이동부 (101) 는, 챔버 (85) 의 ＋Y 측 및 －Y 측에 고정 기구 (102) 를 갖고 있다. 이동부 (101) 는, 고정 기구 (102) 를 통해서 상기 전달 부재 (88b) 에 고정되어 있다.

전달 부재 (88b) 로는, 예를 들어 와이어 등의 선상 (線狀) 부재가 사용되고 있다. 전달 부재 (88b) 는, 적어도 챔버 (85) 의 ＋Y 측 및 －Y 측의 측부에 접하도록 환상 (環狀) 으로 형성되어 있다. 전달 부재 (88b) 는, 당해 챔버 (85) 의 ＋Y 측 및 －Y 측에 있어서는 X 방향을 따라 형성되어 있다.

도 3 및 도 5(b) 에 나타낸 바와 같이, 전달 부재 (88b) 는, 챔버 (85) 의 －X 측의 모서리부에 있어서 각각 풀리부 (88f, 88g) 에 의해 Y 방향으로 인회되어 있다. 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 챔버 (85) 의 －X 측 단면 (端面) 에는 풀리부 (88h) 가 복수 형성되어 있다. 전달 부재 (88b) 는, 챔버 (85) 의 －X 측 단면에 있어서 당해 풀리부 (88h) 를 통해서 구동 기구 (88c) 에 접속되어 있다. 또, 전달 부재 (88b) 의 ＋X 측에 있어서는, 도 3 및 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 챔버 (85) 의 ＋X 측의 모서리부에 형성되는 풀리부 (88i, 88j) 에 걸려 있다.

구동 기구 (88c) 는, 챔버 (85) 의 외부로서 당해 챔버 (85) 의 －Z 측에 형성되어 있다. 구동 기구 (88c) 는, 도시하지 않은 모터를 갖고 있으며, 당해 모터를 회전시킴으로써 전달 부재 (88b) 를 구동시키는 구성으로 되어 있다. 도 4 에 나타낸 승강 기구 (88d) 는, 제 1 기판 반송부 (85F) 의 －Z 측에 형성되어 있고, 도시하지 않은 액츄에이터에 의해 Z 방향으로 이동 가능하도록 형성되어 있다. 승강 기구 (88d) 는, 복수의 지지 핀 (88e) 을 갖고 있다. 지지 핀 (88e) 은, 스테이지 (87) 에 형성된 제 1 개구부 (87a) 에 Z 방향에서 보았을 때 겹치는 위치에 배치되어 있다. 승강 기구 (88d) 가 Z 방향으로 이동함으로써, 지지 핀 (88e) 이 제 1 개구부 (87a) 에 대해 스테이지 (87) 상에 출몰하도록 되어 있다.

수수 기구 (88) 는, 챔버 (85) 의 외부에 형성되는 구동 기구 (88c) 에 의해 전달 부재 (88b) 를 구동시킴으로써, 당해 전달 부재 (88b) 를 통해서 기판 유지 부재 (88a) 를 X 방향으로 이동하도록 되어 있다. 이와 같이, 챔버 (85) 의 외부에 형성되는 구동 기구 (88c) 의 구동에 의해, 챔버 (85) 의 내부의 기판 유지 부재 (88a) 를 이동시킬 수 있도록 되어 있다. 또, 수수 기구 (88) 에서는, 승강 기구 (88d) 를 Z 방향으로 이동시킴으로써, 빗형상부 (100) 에 유지된 기판 (G) 을 수취할 수 있도록 되어 있다.

반송 기구 (89) 는, 기판 유지 부재 (89a), 전달 부재 (89b) 및 구동 기구 (89c) 를 갖고 있다. 예를 들어 도 5(a) 등에 나타내는 바와 같이, 반송 기구 (89) 는, 수수 기구 (88) 의 －Z 측에 형성되어 있다.

기판 유지 부재 (89a) 는, Z 방향에서 보았을 때 L 자형으로 형성되어 있고, 기판 (G) 의 모서리부에 대응하는 위치에 1 개씩, 합계 4 개 배치되어 있다. 기판 유지 부재 (89a) 는, 기판 (G) 의 모서리부를 유지 가능하도록 되어 있다. 보다 구체적으로는, 기판 유지 부재 (89a) 는, 기판 (G) 의 모서리부 중 X 측 및 Y 측의 면 (측면) 과 －Z 측의 면 (저면) 을 유지하도록 되어 있다. 4 개의 기판 유지 부재 (89a) 는, 지지용 와이어 (105) 에 고정되어 있다. 지지용 와이어 (105) 는, X 방향을 따라 형성되어 있는 와이어가 2 개, Y 방향을 따라 형성되어 있는 와이어가 4 개, 합계 6 개의 와이어에 의해 구성되어 있다. 지지용 와이어 (105) 는, 모두 장력이 가해진 상태로 되어 있다.

X 방향을 따라 형성되어 있는 2 개의 와이어 (105X) 는, 4 개의 기판 유지 부재 (89a) 중 X 방향을 따라 배치되는 기판 유지 부재 (89a) 끼리를 접속한다. Y 방향을 따라 형성되어 있는 4 개의 와이어 (105Y) 는, 챔버 (85) 를 Y 방향으로 관통하여 형성되어 있다. 4 개의 와이어 (105Y) 중 가장 ＋X 측의 와이어 (105Y) 는, 지지 부재 (106) 를 통해서 ＋X 측의 2 개의 기판 유지 부재 (89a) 에 접속되어 있다. 가장 －X 측의 와이어 (105Y) 는, 지지 부재 (107) 를 통해서 －X 측의 2 개의 기판 유지 부재 (89a) 에 접속되어 있다.

챔버 (85) 의 ＋Y 측에는 전달 부재 (89b) 에 고정되는 2 개의 고정 기구 (108) 가 형성되어 있다. 와이어 (105Y) 의 ＋Y 측 단부는 당해 2 개의 고정 기구 (108) 에 각각 접속되어 있다. 챔버 (85) 의 －Y 측에는 전달 부재 (89b) 에 고정되는 2 개의 고정 기구 (109) 가 형성되어 있고, 와이어 (105Y) 의 －Y 측 단부는 당해 고정 기구 (109) 에 각각 접속되어 있다.

전달 부재 (89b) 로는, 예를 들어 와이어 등의 선상 부재가 사용되고 있다. 전달 부재 (89b) 는, 예를 들어 2 개 형성되어 있다. 상기 2 개의 고정 기구 (108) 및 고정 기구 (109) 는, 각 전달 부재 (89b) 에 1 개씩 고정되어 있다. 따라서, 2 개의 전달 부재 (89b) 중 1 개가 －X 측의 2 개의 기판 유지 부재 (89a) 에 접속되어 있고, 전달 부재 (89b) 의 또다른 1 개가 ＋X 측의 2 개의 기판 유지 부재 (89a) 에 접속되어 있다.

각 전달 부재 (89b) 는, 예를 들어 챔버 (85) 의 측부에 있어서는 X 방향을 따라 형성되어 있다. 또, 각 전달 부재 (89b) 는, 적어도 챔버 (85) 의 ＋Y 측 및 －Y 측의 측부에 접하도록 환상으로 형성되어 있다. 각 전달 부재 (89b) 는, 당해 챔버 (85) 의 ＋Y 측 및 －Y 측에 있어서는 X 방향을 따라 형성되어 있다.

도 3 및 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 각 전달 부재 (89b) 는, 챔버 (85) 의 －X 측의 모서리부에 있어서 각각 풀리부 (89f, 89g) 에 의해 Y 방향으로 인회되어 있다. 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 챔버 (85) 의 －X 측 단면에는 풀리부 (89h) 가 복수 형성되어 있다. 각 전달 부재 (89b) 는, 챔버 (85) 의 －X 측 단면에 있어서 당해 풀리부 (89h) 를 통해서 구동 기구 (89c) 에 접속되어 있다. 풀리부 (89f, 89g 및 89h) 에 의해, 2 개의 전달 부재 (89b) 가 얽히지 않도록 독립적으로 이동 가능하도록 되어 있다.

또한, 풀리부 (88f, 89f, 88g, 89g, 88h, 89h) 의 배치는, 상기 전달 부재 (88b) 및 2 개의 전달 부재 (89b) 가 각각 얽히지 않도록 독립적으로 이동할 수 있는 형태이면, 본 실시형태에서 나타낸 배치에 한정되는 일은 없고, 다른 배치이더라도 물론 상관없다.

전달 부재 (89b) 로는, 예를 들어 전달 부재 (88b) 와 마찬가지로, 예를 들어 와이어 등의 선상 부재가 사용되고 있다. 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 반송 기구 (89) 에 형성되는 전달 부재 (89b) 는, 수수 기구 (88) 에 형성되는 전달 부재 (88b) 에 대해 －Z 측에 배치되어 있다.

또, 도 3 등에 나타내는 바와 같이, 전달 부재 (88b) 와 전달 부재 (89b) 중, 예를 들어 챔버 (85) 를 따라 형성되는 각각의 부분은, Z 방향에서 보았을 때 겹치도록 배치되어 있다. 따라서, 전달 부재 (88b) 와 마찬가지로, 전달 부재 (89b) 는, 예를 들어 챔버 (85) 의 측부에 있어서는 X 방향을 따라 형성되어 있다.

도 3 및 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 각 전달 부재 (89b) 는, 챔버 (85) 의 －X 측의 모서리부에 있어서 각각 풀리부 (89f, 89g) 에 의해 Y 방향으로 인회되어 있다. 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 챔버 (85) 의 －X 측 단면에는 풀리부 (89h) 가 복수 형성되어 있다.

각 전달 부재 (89b) 는, 챔버 (85) 의 －X 측 단면에 있어서 당해 풀리부 (89h) 를 통해서 구동 기구 (89c) 에 접속되어 있다. 또, 각 전달 부재 (89b) 의 ＋X 측에 있어서는, 도 3 및 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 챔버 (85) 의 ＋X 측의 모서리부에 형성되는 풀리부 (89i, 89j) 에 걸려 있다.

구동 기구 (89c) 는, 챔버 (85) 의 외부로서 당해 챔버 (85) 의 －Z 측에 형성되어 있다. 구동 기구 (89c) 는, 도시하지 않은 모터를 갖고 있으며, 당해 모터를 회전시킴으로써 각 전달 부재 (89b) 를 구동시키는 구성으로 되어 있다. 구동 기구 (89c) 는, 2 개의 전달 부재 (89b) 에 대해, 각각 1 개씩 형성되어 있다. 구동 기구 (89c) 를 예를 들어 동기 제어함으로써, 4 개의 기판 유지 부재 (89a) 를 동등한 속도로 이동시킬 수 있도록 되어 있다.

반송 기구 (89) 는, 구동 기구 (89c) 에 의해 전달 부재 (89b) 를 구동시킴으로써, 당해 전달 부재 (89b) 를 통해서 기판 유지 부재 (89a) 를 X 방향으로 이동하도록 되어 있다. 이와 같이, 챔버 (85) 의 외부에 형성되는 구동 기구 (89c) 의 구동에 의해, 챔버 (85) 의 내부의 기판 유지 부재 (89a) 를 이동시킬 수 있도록 되어 있다.

가열부 (90) 는, 예를 들어 챔버 (85) 의 처리부 (85P) 의 저부 (底部) 에 형성되어 있다. 가열부 (90) 는, 내부에 예를 들어 전열선 등의 가열 장치나, 당해 가열 장치의 가열 온도를 조정하는 온도 제어 장치 등을 갖고 있다.

가스 공급부 (91) 는, 건조 가스로서 질소 (N₂), 헬륨 (He), 아르곤 (Ar) 등의 불활성 가스를 공급한다. 이에 따라, 본 실시형태의 챔버 (85) 는, 이 불활성 가스의 공급에 의해 내부 분위기의 이슬점을 제어할 수 있어, 분위기 내의 수분 농도가 조절된다.

가스 공급부 (91) 는, 챔버 (85) 의 내부 분위기가, 예를 들어, 이슬점－80 ℃ (수분 농도 0.54 ppm 질량 기준) ∼ －5 ℃ (수분 농도 4000 ppm 질량 기준) 가 되도록 상기 건조 가스의 공급을 조정한다. 구체적으로, 가스 공급부 (91) 는, 챔버 (85) 의 내부 분위기를 이슬점－80 ℃ (수분 농도 0.54 ppm 질량 기준) 이상, －14 ℃ (수분 농도 1791 ppm 질량 기준) 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 이슬점－60 ℃ (수분 농도 10.7 ppm 질량 기준) 이상, －20 ℃ (수분 농도 1020 ppm 질량 기준) 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

이와 같이 프리패턴의 경화를 실시하는 분위기의 이슬점 (수분 농도) 이 바람직한 상한값 이하로 하면, 패턴의 경화가 보다 진행되기 쉽다. 한편, 바람직한 하한값 이상으로 하면, 작업성 등이 향상된다 (예를 들어, 장치 운용이 하기 쉽고, 코스트 메리트가 있는 등).

챔버 (85) 의 내부 분위기의 산소 농도 (질량 기준) 는 낮을수록 바람직하며, 구체적인 산소 농도는 1000 ppm 이하가 바람직하고, 500 ppm 이하가 보다 바람직하다. 이와 같이 산소 농도를 바람직한 상한값 이하로 하면, 후술하는 바와 같이 패턴의 경화가 보다 진행되기 쉬워진다.

광 조사 유닛 (UV) 은, 가열부 (90) 에 의해 저이슬점 분위기의 챔버 (85) 내에서 기판 (G) 을 가열한다. 가열부 (90) 는, 노광, 현상 처리에 의해 기판 (G) 상에 형성되어 있는 프리패턴을 실온 (예를 들어, 20 ℃) 보다 높고, 또한, 200 ℃ 이하의 범위에서 가열한다.

광 조사 유닛 (UV) 은, 가열부 (90) 에 의해 기판 (G) 을 가열한 상태로, 광 조사부 (86) 를 구동하고, 저이슬점 분위기 내에서 기판 (G) 에 소정 파장의 광을 조사한다.

(패턴 형성 방법)

이상과 같이 구성된 패턴 형성 장치 (SPA) 에 의한 패턴 형성 방법을 설명한다.

도 6(a) 는 비교로서 종래의 패턴 형성 방법을 나타낸 공정도이며, 도 6(b) 는 본 실시형태에 관련된 패턴 형성 방법을 나타낸 공정도이다.

도 6(a) 에 나타내는 바와 같이, 종래의 패턴 형성 방법은, 도포 공정 (S1) 과, 프리베이크 공정 (S2) 과, 노광 공정 (S3) 과, 현상 공정 (S4) 과, 광 조사 공정 (블리칭 노광 공정) (S5) 과, 포스트베이크 공정 (S6) 을 차례로 실시하고 있었다.

이에 반해, 본 실시형태의 패턴 형성 방법은, 도 6(b) 에 나타내는 바와 같이, 도포 공정 (S1) 과, 프리베이크 공정 (S2) 과, 노광 공정 (S3) 과, 현상 공정 (S4) 과, 탈수 공정 (SS1) 과, 광 조사 공정 (S5) 과, 포스트베이크 공정 (S6) 을 차례로 실시하고 있다.

즉, 본 실시형태의 패턴 형성 방법에서는, 종래의 패턴 형성 방법에 대해, 현상 공정 (S4) 과 광 조사 공정 (S5) 사이에 탈수 공정 (SS1) 을 가진 점이 크게 다르다.

이하, 본 실시형태의 패턴 형성 방법의 각 공정에 대하여 설명한다.

먼저, 기판 (G) 이 수용된 카세트 (C) 를 로더·언로더 (LU) 의 카세트 대기부 (10) 에 로드한다. 카세트 (C) 내의 기판 (G) 은, 반송 기구 (11) 를 통해서 스크러버 유닛 (SR) 으로 반송된다.

스크러버 유닛 (SR) 에 반송된 기판 (G) 은, 컨베이어 기구 (CV1) 를 통해서 드라이 세정 장치 (41) 로 반송된다. 이 기판 (G) 은, 드라이 세정 장치 (41), 웨트 세정 장치 (42) 및 에어 나이프 장치 (43) 순으로 처리된다. 에어 나이프 장치 (43) 로부터 반출된 기판 (G) 은, 컨베이어 기구 (CV2) 를 통해서 탈수 베이크 유닛 (DH) 으로 반송된다.

탈수 베이크 유닛 (DH) 에서는, 먼저 가열 장치 (44) 에 의해 기판 (G) 의 가열 처리가 실시된다. 가열 후의 기판 (G) 은, 예를 들어 Z 방향으로 반송되고, HMDS 장치 (46) 에 있어서 HMDS 가스에 의한 처리가 실시된다. HMDS 처리 후의 기판 (G) 은, 반송 기구 (TR1) 에 의해 냉각 장치 (45) 에 반송되고, 냉각 처리가 실시된다. 냉각 처리 후의 기판 (G) 은, 컨베이어 기구 (CV4) 에 의해 도포 유닛 (CT) 에 반송된다.

(도포 공정 (S1))

그 후, 도포 유닛 (CT) 에 있어서 레지스트 조성물을 도포하여 기판 (G) 상에 레지스트막을 형성하는 도포 공정이 실시된다.

본 실시형태에서는, 노광 및 현상에 의해, 노광부가 용해 제거되어 프리패턴을 형성하는 포지티브형 레지스트 조성물을 기판 (G) 상에 도포하고 있다. 이와 같은 레지스트 조성물로는, 예를 들어, 이하에 예시하는 레지스트 조성물 (r1), (r2) 를 들 수 있다.

＜레지스트 조성물 (r1)＞

레지스트 조성물 (r1) 은, 알칼리 가용성 수지와, 감도 향상제로서 특정한 페놀 화합물과, 감광성 성분으로서 퀴논디아지드에스테르화물을 유기 용제에 용해하여 이루어지는 포지티브형 레지스트 조성물이다.

레지스트 조성물 (r1) 에 있어서, 알칼리 가용성 수지는, 피막 형성 물질로서 통상적으로 사용될 수 있는 것 중에서 임의로 선택할 수 있다. 예를 들어, 포지티브형 레지스트 조성물의 피막 형성용 수지로서 알려져 있는 페놀 수지, 아크릴 수지, 스티렌과 아크릴산의 공중합체, 하이드록시스티렌의 중합체, 폴리비닐페놀, 폴리α-메틸비닐페놀 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 특히 페놀 수지가 바람직하게 사용되고, 그 중에서도 팽윤하는 일 없이 알칼리 수용액에 용이하게 용해되어 현상성이 우수한 노볼락 수지가 적합하다.

페놀 수지로는, 페놀류와 알데히드류의 축합 반응 생성물, 페놀류와 케톤류의 축합 반응 생성물, 비닐페놀계 중합체, 이소프로페닐페놀계 중합체, 이들 페놀 수지의 수소 첨가 반응 생성물 등을 들 수 있다.

상기 축합 반응 생성물에 있어서의 페놀류로는, 예를 들어 페놀, m-크레졸, p-크레졸, o-크레졸, 2,3-자일레놀, 2,5-자일레놀, 3,5-자일레놀, 3,4-자일레놀 등의 자일레놀류；m-에틸페놀, p-에틸페놀, o-에틸페놀, 2,3,5-트리메틸페놀, 2,3,5-트리에틸페놀, 4-tert-부틸페놀, 3-tert-부틸페놀, 2-tert-부틸페놀, 2-tert-부틸-4-메틸페놀, 2-tert-부틸-5-메틸페놀 등의 알킬페놀류；p-메톡시페놀, m-메톡시페놀, p-에톡시페놀, m-에톡시페놀, p-프로폭시페놀, m-프로폭시페놀 등의 알콕시페놀류；o-이소프로페닐페놀, p-이소프로페닐페놀, 2-메틸-4-이소프로페닐페놀, 2-에틸-4-이소프로페닐페놀 등의 이소프로페닐페놀류；페닐페놀 등의 아릴페놀류；4,4'-디하이드록시비페닐, 비스페놀 A, 레조르시놀, 하이드로퀴논, 피로갈롤 등의 폴리하이드록시페놀류 등을 들 수 있다.

이들은 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.

이들 페놀류 중에서는, 특히 m-크레졸, p-크레졸, 2,5-자일레놀, 3,5-자일레놀, 2,3,5-트리메틸페놀이 바람직하다.

상기 축합 반응 생성물에 있어서의 알데히드류로는, 예를 들어 포름알데히드, 파라포름알데히드, 트리옥산, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 부틸알데히드, 트리메틸아세트알데히드, 아크롤레인, 크로톤알데히드, 시클로헥산알데히드, 푸르푸랄, 푸릴아크롤레인, 벤즈알데히드, 테레프탈알데히드, 페닐아세트알데히드, α-페닐프로필알데히드,β-페닐프로필알데히드, o-하이드록시벤즈알데히드, m-하이드록시벤즈알데히드, p-하이드록시벤즈알데히드, o-메틸벤즈알데히드, m-메틸벤즈알데히드, p-메틸벤즈알데히드, o-클로로벤즈알데히드, m-클로로벤즈알데히드, p-클로로벤즈알데히드, 계피알데히드 등을 들 수 있다.

이들 알데히드류 중에서는, 입수하기 쉬움으로부터 포름알데히드가 바람직하고, 특히 내열성을 향상시키기 위해서는 하이드록시벤즈알데히드류와 포름알데히드를 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 축합 반응 생성물에 있어서의 케톤류로는, 예를 들어 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤, 디페닐케톤 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.

페놀류와 케톤류의 조합에 있어서는, 피로갈롤과 아세톤의 조합이 특히 바람직하다.

페놀류와 알데히드류 또는 케톤류의 축합 반응 생성물은, 산성 촉매의 존재하, 공지된 방법으로 제조할 수 있다. 산성 촉매로는, 염산, 황산, 포름산, 옥살산, 파라톨루엔술폰산 등을 사용할 수 있다.

이와 같이 하여 얻어진 축합 반응 생성물은, 분별 등의 처리를 실시함으로써 저분자 영역을 커트한 것이 내열성이 우수하므로 바람직하다. 분별 등의 처리는, 축합 반응에 의해 얻어진 수지를 양용매, 예를 들어 메탄올, 에탄올 등의 알코올；아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤；에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 테트라하이드로푸란 등에 용해하고, 이어서 수중에 부어 침전시키는 등의 방법에 의해 실시된다.

상기 중에서도, 특히 전체 페놀계 반복 단위 중, p-크레졸계 반복 단위를 60 몰％ 이상 함유하고, 또한, m-크레졸계 반복 단위를 30 몰％ 이상 함유하고, 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량 (Mw) 이 2000 ∼ 20000 인 노볼락 수지가 바람직하다.

p-크레졸계 반복 단위가 60 몰％ 미만에서는, 가열 처리시의 온도 불균일에 대한 감도 변화가 일어나기 쉽고, 또, m-크레졸계 반복 단위가 30 몰％ 미만에서는, 감도가 떨어지는 경향이 있다.

알칼리 가용성 수지에는, 자일레놀계 반복 단위나, 트리메틸페놀계 반복 단위 등의, 다른 페놀계 반복 단위를 함유하고 있어도 된다.

특히 바람직하게는, p-크레졸계 반복 단위 60 ∼ 70 몰％ 와, m-크레졸계 반복 단위 40 ∼ 30 몰％ 로 이루어지는 2 성분계의 노볼락 수지이며, 페놀류의 2 핵체 (2 개의 페놀 핵을 갖는 축합체 분자) 함유량이 GPC (겔·퍼미에이션·크로마토그래피) 법에 있어서 10 ％ 이하인, 페놀류의 저분자량체 함유량이 적은 노볼락 수지가 바람직하다. 상기 2 핵체는, 고온 (예를 들어, 130 ℃) 의 프리베이크나 포스트베이크 중에 승화하여 노 (爐) 의 천판 등을 오염시키고, 나아가서는 레지스트 조성물을 도포한 유리 기판을 오염시켜, 그 수율을 낮추는 원인이 되기 때문에, 그 함유량이 적은 노볼락 수지가 바람직하다.

레지스트 조성물 (r1) 에 있어서, 감도 향상제로는, 하기 일반식 (I) 로 나타내는 페놀 화합물을 들 수 있다.

[화학식 1]

[식 중, R¹ ∼ R⁸ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알콕시기, 또는 탄소 원자수 3 ∼ 6 의 시클로알킬기를 나타내고；R⁹ ∼ R¹¹ 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기를 나타내고；Q 는 수소 원자, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기, R⁹ 와 결합하여 탄소 원자 사슬 3 ∼ 6 의 시클로알킬기를 형성하는 기, 또는 하기의 화학식 (II) 로 나타내는 기이다.]

[화학식 2]

(식 중, R¹² 및 R¹³ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알콕시기, 또는 탄소 원자수 3 ∼ 6 의 시클로알킬기를 나타내고；c 는 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.) 를 나타내고；a, b 는 1 ∼ 3 의 정수를 나타내고；d 는 0 ∼ 3 의 정수를 나타내고；n 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.]

레지스트 조성물 (r1) 에 있어서의 감도 향상제로는, 트리스(4-하이드록시페닐)메탄, 비스(4-하이드록시-3-메틸페닐)-2-하이드록시페닐메탄, 비스(4-하이드록시-2,3,5-트리메틸페닐)-2-하이드록시페닐메탄, 비스(4-하이드록시-3,5-디메틸페닐)-4-하이드록시페닐메탄, 비스(4-하이드록시-3,5-디메틸페닐)-3-하이드록시페닐메탄, 비스(4-하이드록시-3,5-디메틸페닐)-2-하이드록시페닐메탄, 비스(4-하이드록시-2,5-디메틸페닐)-4-하이드록시페닐메탄, 비스(4-하이드록시-2,5-디메틸페닐)-3-하이드록시페닐메탄, 비스(4-하이드록시-2,5-디메틸페닐)-2-하이드록시페닐메탄, 비스(4-하이드록시-3,5-디메틸페닐)-3,4-디하이드록시페닐메탄, 비스(4-하이드록시-2,5-디메틸페닐)-3,4-디하이드록시페닐메탄, 비스(4-하이드록시-2,5-디메틸페닐)-2,4-디하이드록시페닐메탄, 비스(4-하이드록시페닐)-3-메톡시-4-하이드록시페닐메탄, 비스(5-시클로헥실-4-하이드록시-2-메틸페닐)-4-하이드록시페닐메탄, 비스(5-시클로헥실-4-하이드록시-2-메틸페닐)-3-하이드록시페닐메탄, 비스(5-시클로헥실-4-하이드록시-2-메틸페닐)-2-하이드록시페닐메탄, 비스(5-시클로헥실-4-하이드록시-2-메틸페닐)-3,4-디하이드록시페닐메탄, 1-[1-(4-하이드록시페닐)이소프로필]-4-[1,1-비스(4-하이드록시페닐)에틸]벤젠, 1-[1-(3-메틸-4-하이드록시페닐)이소프로필]-4-[1,1-비스(3-메틸-4-하이드록시페닐)에틸]벤젠, 2-(2,3,4-트리하이드록시페닐)-2-(2',3',4'-트리하이드록시페닐)프로판, 2-(2,4-디하이드록시페닐)-2-(2',4'-디하이드록시페닐)프로판, 2-(4-하이드록시페닐)-2-(4'-하이드록시페닐)프로판, 2-(3-플루오로-4-하이드록시페닐)-2-(3'-플루오로-4'-하이드록시페닐)프로판, 2-(2,4-디하이드록시페닐)-2-(4'-하이드록시페닐)프로판, 2-(2,3,4-트리하이드록시페닐)-2-(4'-하이드록시페닐)프로판, 2-(2,3,4-트리하이드록시페닐)-2-(4'-하이드록시-3',5'-디메틸페닐)프로판, 비스(2,3,4-트리하이드록시페닐)메탄, 비스(2,4-디하이드록시페닐)메탄, 2,3,4-트리하이드록시페닐-4'-하이드록시페닐메탄, 1,1-디(4-하이드록시페닐)시클로헥산, 2,4-비스[1-(4-하이드록시페닐)이소프로필]-5-하이드록시페놀 등을 들 수 있다.

이들 중에서도, 감도 향상 효과가 특히 우수한 점에서, 비스(4-하이드록시-3-메틸페닐)-2-하이드록시페닐메탄, 비스(4-하이드록시-2,3,5-트리메틸페닐)-2-하이드록시페닐메탄, 2,4-비스[1-(4-하이드록시페닐)이소프로필]-5-하이드록시페놀, 1,1-디(4-하이드록시페닐)시클로헥산, 1-[1-(4-하이드록시페닐)이소프로필]-4-[1,1-비스(4-하이드록시페닐)에틸]벤젠 등이 바람직하다.

감도 향상제는 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.

감도 향상제의 함유량은, 알칼리 가용성 수지 100 질량부에 대해 5 ∼ 25 질량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 ∼ 20 질량부의 범위이다.

레지스트 조성물 (r1) 에 있어서, 감광성 성분으로는, 하기 일반식 (III) 으로 나타내는 퀴논디아지드에스테르화물 (감광성 성분 1), 하기 일반식 (IV) 로 나타내는 퀴논디아지드에스테르화물 (감광성 성분 2), 상기 일반식 (I) 로 나타내는 페놀 화합물과 1,2-나프토퀴논디아지드-5(또는 4)-술포닐 화합물의 에스테르화물 등을 들 수 있다.

[화학식 3]

[식 (III) 중, R¹⁴ 는, 독립적으로 탄소 원자수 1 ∼ 5 의 알킬기를 나타내고, D 는, 독립적으로 수소 원자, 또는 1,2-나프토퀴논디아지드-5-술포닐기를 나타내고, D 중 적어도 1 개는 1,2-나프토퀴논디아지드-5-술포닐기를 나타내고, l, m 은, 각각 독립적으로 1 또는 2 를 나타낸다. 식 (IV) 중, 복수의 D 는, 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 1,2-나프토퀴논디아지드-5-술포닐기를 나타내고, D 중 적어도 1 개는 1,2-나프토퀴논디아지드-5-술포닐기이다.]

감광성 성분 1 의 평균 에스테르화율은, 40 ∼ 60 ％ 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 45 ∼ 55 ％ 이다. 이 평균 에스테르화율이 40 ％ 미만에서는, 현상 후의 막 감소가 발생하기 쉽고, 잔막률이 낮아지기 쉽다. 한편, 60 ％ 를 초과하면, 현저하게 감도가 떨어지는 경향이 있다.

감광성 성분 1 로는, 비교적 저렴하고, 감도, 해상성, 리니어리티가 우수한 레지스트 조성물을 조제할 수 있는 점에서, 비스(2-메틸-4-하이드록시-5-시클로헥실페닐)-3,4-디하이드록시페닐메탄의 1,2-나프토퀴논디아지드-5-술포닐 화합물에 의한 퀴논디아지드에스테르화물이 바람직하고, 이 중에서도 에스테르화율 50 ％ 의 것이 가장 바람직하다.

감광성 성분 2 의 평균 에스테르화율은, 50 ∼ 70 ％ 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 55 ∼ 65 ％ 이다. 이 평균 에스테르화율이 50 ％ 미만에서는, 현상 후의 막 감소가 발생하기 쉽고, 잔막률이 낮아지기 쉽다. 한편, 70 ％ 를 초과하면, 보존 안정성이 저하되는 경향이 있다.

감광성 성분 2 로는, 매우 저렴하고, 감도가 우수한 레지스트 조성물을 조정할 수 있는 점에서, 2,3,4,4'-테트라하이드록시벤조페논의 1,2-나프토퀴논디아지트-5-술포닐 화합물에 의한 퀴논디아지드에스테르화물이 바람직하고, 이 중에서도 에스테르화율 59 ％ 의 것이 가장 바람직하다.

감광성 성분은 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.

감광성 성분의 함유량은, 알칼리 가용성 수지와 감도 향상제의 합계량 100 질량부에 대해 15 ∼ 40 질량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 ∼ 30 질량부의 범위이다.

레지스트 조성물 (r1) 에 있어서, 유기 용제로는, 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 메틸이소아밀케톤, 2-헵타논 등의 케톤류；에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노아세테이트, 프로필렌글리콜모노아세테이트, 디에틸렌글리콜모노아세테이트, 또는 이들의 모노메틸에테르, 모노에틸에테르, 모노프로필에테르, 모노부틸에테르 혹은 모노페닐에테르 등의 다가 알코올류 및 그 유도체；디옥산과 같은 고리형 에테르류；락트산에틸, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 메톡시프로피온산메틸, 에톡시프로피온산에틸 등의 에스테르류；벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메틸이소부틸케톤, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 시클로헥산올, 탄산메틸, 탄산에틸, 탄산프로필, 탄산부틸 등을 들 수 있다.

유기 용제는 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.

상기 중에서도, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 (PGMEA) 가, 레지스트 조성물이 우수한 도포성을 부여하고, 기판 상에서의 레지스트 피막이 우수한 막두께 균일성을 부여하는 점에서 바람직하다.

PGMEA 는 단독 용매로 사용하는 것이 바람직하지만, PGMEA 이외의 유기 용제도 이것과 혼합하여 사용할 수 있다. 그와 같은 유기 용제로는, 예를 들어 락트산에틸, γ-부티로락톤, 프로필렌글리콜모노부틸에테르 등을 들 수 있다.

레지스트 조성물 (r1) 중의, 알칼리 가용성 수지와 감도 향상제와 감광성 성분의 총량은, 지지체에 대한 도포성이 우수한 점에서, 그 조성물의 전체 질량에 대해 30 질량％ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 ∼ 28 질량％ 이다.

이 경우, 후술하는 임의로 사용되는 첨가제의 양도 감안하여, 유기 용제의 함유량은, 그 조성물의 전체 질량에 대해 50 ∼ 90 질량％ 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 65 ∼ 85 질량％ 이며, 더욱 바람직하게는 70 ∼ 75 질량％ 이다.

레지스트 조성물 (r1) 에 있어서는, 필요에 따라, 할레이션 방지를 위한 자외선 흡수제, 예를 들어 2,2',4,4'-테트라하이드록시벤조페논, 4-디메틸아미노-2',4'-디하이드록시벤조페논, 5-아미노-3-메틸-1-페닐-4-(4-하이드록시페닐아조)피라졸, 4-디메틸아미노-4'-하이드록시아조벤젠, 4-디에틸아미노-4'-에톡시아조벤젠, 4-디에틸아미노아조벤젠, 커큐민 등을 사용할 수 있다.

또, 레지스트 조성물 (r1) 에는, 스트리에이션 방지를 위한 계면 활성제, 예를 들어 플루오라드 FC-430, FC431 (상품명, 스미토모 3M 주식회사 제조)；에프탑 EF122A, EF122B, EF122C, EF126 (상품명, 토켐 프로덕츠 주식회사 제조)；XR-104 (제품명, 다이닛폰 잉크 화학 공업 주식회사 제조), BYK-310 (제품명, 빅크케미·재팬 주식회사 제조) 등을 사용할 수 있다.

또, 레지스트 조성물 (r1) 에는, 벤조퀴논, 나프토퀴논, p-톨루엔술폰산 등의 보존 안정화제；또한 필요에 따라 부가적 수지, 가소제, 안정화제, 콘트라스트 향상제 등의 관용 첨가제를 필요에 따라 첨가 함유시킬 수 있다.

＜레지스트 조성물 (r2)＞

레지스트 조성물 (r2) 는, 하기의 일반식 (1) 로 나타내는 반복 단위 및 일반식 (2) 로 나타내는 반복 단위를 갖는 공중합체와, 감광성 성분을 함유하는 포지티브형 레지스트 조성물이다.

레지스트 조성물 (r2) 에 의해 형성되는 레지스트막을, 예를 들어 마이크로 렌즈에 적용한 경우에는, 내열성, 내약품성이 양호한 마이크로 렌즈를 형성할 수 있다.

[화학식 4]

[식 (1), (2) 중, R⁰ 은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다. R²¹ 은, 단결합 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬렌기를 나타낸다. R²² 는, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기를 나타낸다. R²³ 은, 열 가교성을 갖는 1 가의 유기기를 나타낸다. p 는 1 ∼ 5 의 정수를 나타내고, q 는 0 ∼ 4 의 정수를 나타내고, 또한, p＋q 는 5 이하이다. 단, 반복에 있어서의 복수의 R⁰ 끼리 및 R²² 끼리는, 서로 상이해도 된다.]

(일반식 (1) 로 나타내는 반복 단위)

일반식 (1) 로 나타내는 반복 단위 (이하, 「반복 단위 (1)」 이라고도 한다.) 는, 알칼리 가용성을 나타낸다.

상기 식 (1) 중, R⁰ 은, 메틸기인 것이 바람직하다.

R²¹ 에 있어서의 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬렌기로는, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 이소프로필렌기, n-부틸렌기, 이소부틸렌기, tert-부틸렌기, 펜틸렌기, 이소펜틸렌기, 네오펜틸렌기 등을 들 수 있고, 그 중에서도, 메틸렌기, 에틸렌기가 바람직하다.

반복 단위 (1) 이 갖는 벤젠 고리에는, 적어도 1 개의 수산기가 결합하고 있다. 수산기의 결합수를 나타내는 p 는, 1 ∼ 5 의 정수이며, 제조상의 점에서 1 이 바람직하다. 또, 벤젠 고리에 있어서, 수산기의 결합 위치는, 그 적어도 하나는, 「-C(=O)-O-R²¹-」 의 결합 위치를 1 위치로 했을 때, 4 위치의 위치인 것이 바람직하다.

또한, 반복 단위 (1) 이 갖는 벤젠 고리에는, R²² 로서, 탄소수 1 ∼ 5 의 직사슬형 또는 분기사슬형의 알킬기가 결합하고 있어도 된다. 이와 같은 알킬기로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기 등을 들 수 있으며, 공업적으로는 메틸기 또는 에틸기가 보다 바람직하다. q 는, 0 ∼ 4 의 정수를 나타내고, 0 인 것이 보다 바람직하다.

반복 단위 (1) 은, 1 종 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

반복 단위 (1) 및 반복 단위 (2) 를 갖는 공중합체에 있어서의, 반복 단위 (1) 의 함유량은, 그 공중합체를 구성하는 반복 단위의 합계에 대해 20 ∼ 50 몰％ 인 것이 바람직하다. 이 범위로 함으로써, 현상시의 알칼리 가용성을 확보하는 것이 용이해진다.

(일반식 (2) 로 나타내는 반복 단위)

일반식 (2) 로 나타내는 반복 단위 (이하, 「반복 단위 (2)」 라고도 한다.) 는, 열 가교기 (R²³) 를 포함한다.

상기 식 (2) 중, R⁰ 은, 메틸기인 것이 바람직하다.

상기 식 (2) 중, R²³ 은, 열 가교성을 갖는 1 가의 유기기 (이하, 이 유기기를 「열 가교기」 라고 한다) 를 나타낸다. 열 가교기는, 열을 가함으로써, 가교하는 기이다.

R²³ 으로는, 에폭시기, 옥세타닐기 중 어느 것을 포함하는 유기기인 것이 바람직하다. 이들 중에서도, R²³ 은, 열 처리에 의한 가교 효율을 향상시킬 수 있는 점에서, 에폭시기를 포함하는 유기기인 것이 보다 바람직하다.

반복 단위 (2) 는, 1 종 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

반복 단위 (1) 및 반복 단위 (2) 를 갖는 공중합체에 있어서의, 반복 단위 (2) 의 함유량은, 그 공중합체를 구성하는 반복 단위의 합계에 대해 50 ∼ 80 몰％ 인 것이 바람직하다.

그 공중합체에 있어서, 반복 단위 (2) 의 함유량을 바람직한 하한값 이상으로 함으로써, 가열 처리에 의한 투과율의 저하를 경감할 수 있음과 함께, 열 경화성을 확보하는 것이 용이해지고, 한편, 바람직한 상한값 이하로 함으로써, 현상시의 잔류물의 발생을 보다 억제할 수 있다.

반복 단위 (1) 및 반복 단위 (2) 를 갖는 공중합체는, 랜덤 중합 또는 블록 중합 중 어느 것으로 이루어지는 것이어도 된다.

상기와 같이, 반복 단위 (1) 과 반복 단위 (2) 의 상이한 반복 단위를 갖는 공중합체로 함으로써, 알칼리 용해 속도의 컨트롤, 내열성의 컨트롤이 용이해진다.

그 공중합체의 질량 평균 분자량 (Mw：겔 퍼미에이션 크로마토그래피 (GPC) 의 스티렌 환산에 의한 측정값) 은, 바람직하게는 10000 ∼ 30000 이다. 그 공중합체의 Mw 가, 바람직한 하한값 이상임으로써, 내열성이 향상되고, 예를 들어 공중합체를 사용하여 마이크로 렌즈를 형성하는 경우에, 마이크로 렌즈를 경화시키기 위한 소성 처리시에도 렌즈 형상을 용이하게 유지할 수 있다. 한편, 바람직한 상한값 이하로 함으로써, 현상시의 잔류물의 발생을 억제할 수 있다.

게다가, 레지스트 조성물 (r2) 는, 바람직하게는, 반복 단위 (1) 과 반복 단위 (2) 를 가지며, Mw 가 10000 ∼ 30000 인 공중합체를 함유함으로써, 유리 전이 온도가 높고, 고온에 노출된 경우에도 그 형상을 유지 가능한 내열성을 갖는 레지스트막을 형성할 수 있다. 또한, 레지스트 조성물 (r2) 는, 열 가교기 (R²³) 를 포함하는 반복 단위를 갖고 있는 공중합체를 포함하기 때문에, 경도가 높고, 또한, 내약품성이 우수한 레지스트막을 형성할 수 있다.

레지스트 조성물 (r2) 는, 상기의 반복 단위 (1) 및 반복 단위 (2) 를 갖는 공중합체와 함께, 그 공중합체 이외의 수지 성분을 병용해도 된다. 이러한 수지 성분으로는, 아크릴 수지, 하이드록시스티렌 수지, 노볼락 수지 등을 들 수 있다.

레지스트 조성물 (r2) 에 사용되는 감광성 성분은, 상기 서술한 레지스트 조성물 (r1) 에 사용되는 감광성 성분과 동일한 것을 들 수 있다.

이 감광성 성분은 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.

레지스트 조성물 (r2) 중, 감광성 성분의 함유량은, 레지스트 조성물 (r2) 의 고형분에 대해 10 ∼ 40 질량％ 의 범위 내인 것이 바람직하다. 감광성 성분의 함유량을 바람직한 하한값 이상으로 함으로써, 패턴을 양호하게 형성할 수 있다. 레지스트 조성물 (r2) 를 마이크로 렌즈 형성에 사용한 경우에는, 현상시에 양호하게 렌즈 형상을 형성할 수 있다. 한편, 감광성 성분의 함유량을 바람직한 상한값 이하로 함으로써, 현상성을 향상시키고, 현상시에 있어서의 잔류물의 발생을 억제할 수 있다.

레지스트 조성물 (r2) 에 있어서는, 반복 단위 (1) 및 반복 단위 (2) 를 갖는 공중합체, 및 감광성 성분 이외의 성분을, 필요에 따라 사용할 수 있다.

레지스트 조성물 (r2) 에는, 예를 들어, 지지체에 대한 도포성의 점에서, 계면 활성제가 배합되어 있어도 되고, 또는, 증감제, 소포제 등의 각종 첨가제가 첨가되어 있어도 된다.

레지스트 조성물 (r2) 는, 그 공중합체와, 감광성 성분과, 필요에 따라 이들 이외의 성분을 유기 용제에 용해함으로써 조제할 수 있다.

(프리베이크 공정 (S2))

도포 처리 후의 기판 (G) 은 프리베이크 유닛 (PR) 에 반송되고, 가열 장치 (50) 에 있어서 프리베이크 처리가 실시되고, 냉각 장치 (51) 에 있어서 냉각 처리가 실시된다. 프리베이크 유닛 (PR) 에서의 처리를 완료시킨 기판 (G) 은, 반송 기구 (TR2) 에 의해 인터페이스부 (IF) 에 반송된다.

(노광 공정 (S3))

인터페이스부 (IF) 에서는, 예를 들어 버퍼 장치 (52) 에 있어서 온도 조정이 실시된 후, 주변 노광 장치 (EE) 에 있어서 주변 노광이 실시된다. 주변 노광 후, 기판 (G) 은, 반송 기구 (TR3) 에 의해 노광 장치 (EX) 에 반송되고, 노광 처리가 실시된다.

(현상 공정 (S4))

노광 처리 후의 기판 (G) 은, 가열 처리 및 냉각 처리가 실시된 후, 현상 유닛 (DV) 에 반송된다. 현상 유닛 (DV) 에 있어서, 기판 (G) 에는 현상 처리, 린스 처리 및 건조 처리가 차례대로 실시되고, 기판 (G) 상에 소정 형상의 프리패턴이 형성된다. 건조 처리 후, 컨베이어 기구 (CV10) 에 의해 기판 (G) 은 탈수 유닛 (58) 으로 반송된다.

(탈수 공정 (SS1))

탈수 유닛 (58) 에서는, 기판 (G) 은 먼저 챔버 (70) 내에 반송된다. 탈수 유닛 (58) 은, 도시하지 않은 기판 반출입구를 통해서 챔버 (70) 내에 기판 (G) 을 반입한 후, 기판 반출입구를 폐색하여 챔버 (70) 를 밀폐하고, 가스 공급부 (71) 를 작동시켜 챔버 (70) 내에 불활성 가스를 공급한다. 탈수 유닛 (58) 은, 불활성 가스가 공급됨으로써 탈수 분위기가 된 챔버 (70) 내에서 가열 기구 (72) 에 의해 기판 (G) 을 가열한다. 가열 기구 (72) 는, 기판 (G) (그 기판 (G) 에 형성된 프리패턴) 을 가열함으로써 프리패턴 중에 포함되는 수분량을 줄인다.

(광 조사 공정 (S5))

탈수 처리 후의 기판 (G) 은, 반송 기구 (TR4) 에 의해 기판 (G) 은 광 조사 유닛 (UV) 으로 반송된다. 광 조사 유닛 (UV) 에서는, 기판 (G) 은 먼저 예비 장치 (80) 의 챔버 (82) 내에 반송된다. 광 조사 유닛 (UV) 은, 기판 반출입구 (80a) 를 통해서 챔버 (82) 내에 기판 (G) 을 반송한 후, 기판 반출입구 (80a) 를 폐색하여 챔버 (82) 를 밀폐하고 단시간에 저산소 분위기를 만들기 위해서 감압 기구 (83) 를 작동시켜 감압 처리를 실시한다. 감압 처리 후, 승강 기구 (84) 를 ＋Z 측으로 이동시키고, 지지 핀 (84a) 에 의해 기판 (G) 을 들어 올린 상태로 한다. 이 때, 수수 기구 (88) 의 기판 유지 부재 (88a) 의 높이보다 높은 위치 (＋Z 측의 위치) 까지 기판 (G) 을 들어 올린다.

기판 (G) 을 들어 올린 후, 기판 유지 부재 (88a) 의 빗형상부 (100) 를 챔버 (82) 내에 삽입시키고, 빗형상부 (100) 를 기판 (G) 의 －Z 측에 배치시킨다. 빗형상부 (100) 가 배치된 후, 승강 기구 (84) 를 －Z 측으로 이동시키고, 들어 올린 기판 (G) 을 －Z 측으로 이동시킨다. 기판 (G) 의 －Z 측에는 빗형상부 (100) 가 배치되어 있기 때문에, 지지 핀 (84a) 으로부터 빗형상부 (100) 로 기판 (G) 이 건네진다.

기판 (G) 을 수취한 후, 구동 기구 (88c) 의 구동에 의해 전달 부재 (88b) 를 통해서 기판 유지 부재 (88a) 를 －X 측으로 이동시키고, 기판 (G) 을 챔버 (85) 내에 반입한다. 기판 (G) 의 반입 후, 챔버 (85) 내를 밀폐하고, 가스 공급부 (91) 를 작동시켜 챔버 (85) 내를 저이슬점 분위기로 한다. 본 실시형태에 있어서, 광 조사 유닛 (UV) 은, 예를 들어, 챔버 (85) 의 내부 분위기를 이슬점－39.7 ℃, 산소 농도를 812 ppm 으로 한다.

또, 챔버 (85) 내를 저이슬점 분위기로 하면서 구동 기구 (88c) 를 또한 구동시키고, 제 1 기판 반송부 (85F) 의 제 1 개구부 (87a) 에 Z 방향에서 보았을 때 겹치도록 기판 (G) 을 배치한다.

기판 (G) 의 배치 후, 승강 기구 (88d) 를 ＋Z 측으로 이동시키고, 지지 핀 (88e) 을 제 1 개구부 (87a) 로부터 돌출시킨다. 지지 핀 (88e) 의 ＋Z 측에는 기판 (G) 이 배치되어 있기 때문에, 기판 유지 부재 (88a) 로부터 지지 핀 (88e) 으로 기판 (G) 이 건네지게 된다. 기판 (G) 이 건네진 후, 구동 기구 (89c) 를 구동시키고, 기판 (G) 의 －Z 측에 기판 유지 부재 (89a) 를 이동시킨다. 이 때, 4 개의 기판 유지 부재 (89a) 가 기판 (G) 의 4 개의 모서리부에 각각 Z 방향에서 보았을 때 겹치도록 구동 기구 (89c) 를 구동시킨다.

기판 유지 부재 (89a) 를 배치시킨 후, 승강 기구 (88d) 를 －Z 측으로 이동시키고, 기판 (G) 을 －Z 측으로 이동시킨다. 기판 (G) 의 －Z 측에는 기판 유지 부재 (89a) 가 배치되어 있기 때문에, 지지 핀 (88e) 으로부터 기판 유지 부재 (89a) 로 기판 (G) 이 건네진다. 이 기판 (G) 이 건네질 때에, 예를 들어 도시하지 않은 에어 공급부를 작동시켜, 제 2 개구부 (87b) 에 있어서 소정의 분출량 및 흡인량으로 에어를 분출 및 흡인시키고, 스테이지 (87) 상에 에어의 층을 형성해 둔다. 기판 (G) 이 건네질 때, 기판 (G) 과 스테이지 (87) 사이에는 에어층이 형성되어 있기 때문에, 기판 (G) 은 에어층과 기판 유지 부재 (89a) 로 유지되게 된다. 이 때문에, 기판 유지 부재 (89a) 가 기판 (G) 의 모서리부만을 유지하는 구성이더라도, 기판 (G) 이 휘거나 균열되거나 하는 일 없이 안정적으로 유지되게 된다.

기판 (G) 이 기판 유지 부재 (89a) 에 유지된 후, 구동 기구 (89c) 를 구동시켜 기판 (G) 을 처리부 (85P) 로 반송한다. 기판 (G) 은 에어의 층 상에 부상하여 반송되게 되기 때문에, 적은 구동력으로 기판 (G) 을 반송 가능하다. 이 때문에, 전달 부재 (89b) 의 부담이 작게 끝나게 된다.

기판 (G) 이 처리부 (85P) 에 반송된 후, 가열부 (90) 는, 저이슬점 분위기의 챔버 (85) 내에서 기판 (G) 이 소정의 처리 온도에 도달할 때까지 가열한 상태로 유지한다. 예를 들어, 가열부 (90) 는, 기판 (G) (그 기판 (G) 에 형성된 프리패턴) 의 온도가 100 ℃ (소정의 처리 온도) 에 도달할 때까지 예열한다. 즉, 본 실시형태에 있어서, 가열부 (90) 는 프리패턴을 예열하는 예열부의 기능을 겸하고 있다. 또한, 가열부 (90) 와는 별도로 프리패턴을 예열 (가열) 가능한 예열 기구를 별도 형성하도록 해도 된다.

광 조사 유닛 (UV) 은, 기판 (G) 의 온도가 100 ℃ 에 도달한 후, 가열부 (90) 에 의해 기판 (G) (프리패턴) 을 소정의 처리 온도에서 가열하면서, 처리부 (85P) 내에서 그 기판 (G) 을 －X 측에 반송시키면서, 광 조사부 (86) 를 구동한다.

이 동작에 의해, 처리부 (85P) 에서는, 기판 (G) 이 반송된 상태로 광 조사부 (86) 로부터 기판 (G) 상의 프리패턴에 소정 파장의 광이 조사되게 된다. 처리부 (85P) 의 ＋X 측 및 －X 측에는 차광 부재 (85d) 가 형성되어 있기 때문에, 광이 처리부 (85P) 로부터 누설되는 일 없이 처리가 실시되게 된다.

광 조사 유닛 (UV) 에 의한 프리패턴의 블리칭 노광 처리에 있어서, 포지티브형 레지스트로 이루어지는 프리패턴이 함유하는 디아조나프토퀴논은 광 화학 반응에 의해 인덴케텐으로 변화한다. 인덴케텐은 수지의 수산기와 결합하여 막 전체가 고분자화하고, 디아조나프토퀴논이 소실되어 간다. 이에 따라, 디아조나프토퀴논의 색소 (담황색 내지 담갈색) 가 없어져, 프리패턴을 구성하는 막은 광 투과성이 향상된다.

그런데, 예를 들어, 블리칭 노광을 대기 중에서 실시하면, 인덴케텐이 대기 중의 물 (H₂O) 과 반응하자마자 카르복실산이 되어 버린다. 카르복실산은, 인덴케텐과 달리, 수지와 결합하지 않아 막 전체가 고분자화하지 않는다. 그 때문에, 레지스트막에 있어서의 내구성 (내(耐)드라이 에칭성이나 내열성) 을 충분히 향상시키는 것이 어려워진다.

즉, 레지스트막의 내구성을 향상시키는 경우, 디아조나프토퀴논과 물의 반응에 의한 카르복실산의 생성을 억제하는 것이 중요해진다.

본 실시형태의 레지스트 패턴 형성 방법에서는, 광 조사 유닛 (UV) 에 의한 블리칭 노광시에 앞서, 상기 서술한 탈수 공정을 마련하고 있다. 이 탈수 공정에 의해, 프리패턴은 탈수 분위기 내에서 가열되므로, 내부에 포함되는 수분이 증발하여 프리패턴 중의 수분 함유량 (수분량) 이 감소한 상태가 된다. 따라서, 블리칭 노광시에 있어서의 디아조나프토퀴논과 물의 반응에 의한 카르복실산의 생성을 억제할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 저이슬점 분위기의 챔버 (85) 내에서 프리패턴에 대한 광 조사를 실시하고 있다. 그 때문에, 광 화학 반응에 의해 디아조나프토퀴논이 인덴케텐으로 변화했을 때, 프리패턴의 주변 (챔버 (85) 내) 이 수분이 적은 환경 (저이슬점 분위기) 이기 때문에, 카르복실산을 생성하는 일이 없다.

본 실시형태에서는, 상기 탈수 공정에 의해 프리패턴 중의 수분량을 미리 줄이고 있으므로, 블리칭 노광시에 있어서의 카르복실산의 생성을 더욱 억제할 수 있다.

따라서, 인덴케텐은 카르복실산으로 변화하는 일 없이 수지의 수산기와 결합하여 막 전체가 양호하게 고분자화하므로, 막 전체의 경도가 향상됨으로써 내구성이 우수한 것이 된다. 또, 고분자화함으로써 디아조나프토퀴논의 색소가 소실되기 때문에, 광 투과성이 우수한 것이 된다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 광 투과성 및 내구성을 양립시킨 프리패턴을 형성할 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 광 조사부 (86) 는, 예를 들어, 350 ∼ 450 ㎚ 의 파장역의 광을 프리패턴에 조사한다. 이에 따라, 상기 서술한 광 화학 반응이 양호하게 발생함으로써, 프리패턴의 표층측 뿐만 아니라 내부에 걸쳐 패턴 전체를 경화시킬 수 있다. 또, 상기 파장역의 광을 조사함으로써, 복사열의 발생을 억제하면서, 경화시에 있어서의 프리패턴의 과도한 온도 상승을 억제할 수 있다.

또, 처리부 (85P) 에서는 기판 (G) 을 반송시키면서 광이 조사되기 때문에, 기판 (G) 은 광 조사가 완료한 부분부터 서서히 제 2 기판 반송부 (85S) 로 반출되어 간다. 기판 (G) 전부 (全部) 에 대해 광 조사가 완료한 경우, 기판 (G) 전부가 제 2 기판 반송부 (85S) 에 수용되게 된다. 광 조사가 완료한 후, 광 조사부 (86) 및 가열부 (90) 의 작동을 정지시키고, 기판 (G) 을 제 1 기판 반송부 (85F) 로 반송한다.

제 1 기판 반송부 (85F) 에 반송된 기판 (G) 은, 반송 기구 (89) 로부터 기판 수수 기구 (88) 로 건네지고, 기판 수수 기구 (88) 에 의해 챔버 (85) 로부터 챔버 (82) 로 반송된다. 챔버 (82) 에서는, 기판 수수 기구 (88) 로부터 승강 기구 (84) 로 기판 (G) 이 건네지고, 그 후 도시하지 않은 반송 기구를 통해서 기판 (G) 이 챔버 (82) 내로부터 기판 반출입구 (80a) 를 통해서 광 조사 유닛 (UV) 의 외부로 반출된다.

(포스트베이크 공정 (S6))

다음으로, 기판 (G) 은 가열 장치 (59) 에 있어서 포스트베이크 처리가 실시된다. 가열 장치 (59) 는, 소정의 처리 온도에서 기판 (G) 을 가열 (베이크) 한다.

기판 (G) 의 처리 온도는, 예를 들어, 180 ℃ 이상으로 설정된다. 또한, 가열 장치 (59) 에 의한 처리 시간 (베이크 시간) 은, 기판 (G) 이 처리 온도에 도달 후부터 카운트한다.

또한, 가열 장치 (59) 는, 기판 (G) 을 소정 온도까지 가열하는 경우에 있어서, 단숨에 가열하도록 해도 되고, 복수회의 가열 단계를 마련함으로써 완만하게 온도를 상승시키도록 해도 된다.

본 실시형태에 있어서 형성된 프리패턴은, 내구성 (내열성) 이 우수하기 때문에, 고온에서 포스트베이크 처리를 실시한 경우에도 프리패턴이 변형되지 않고 형상을 유지한다. 따라서, 그 프리패턴을 경화시킨 레지스트 패턴은 포스트베이크 처리에 의해 형상이 변화하지 않기 때문에, 신뢰성이 높은 것이 된다. 또, 프리패턴은 광 투과성이 우수한 것이기 때문에, 포스트베이크 처리 후의 레지스트 패턴도 광 투과성이 우수한 것이 된다.

가열 장치 (59) 에 의한 가열 후의 기판 (G) 은 냉각 장치 (60) 로 냉각된다. 냉각 처리 후, 기판 (G) 은 반송 기구 (11) 를 통해서 카세트 (C) 에 수용된다. 이와 같이 하여, 기판 (G) 에 대해 도포 처리, 노광 처리 및 현상 처리 후 일련의 처리가 실시되게 된다.

이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 광 투과성 및 내구성 (내열성) 을 양립시킨 프리패턴을 얻기 위해서, 그 프리패턴을 포스트베이크 처리로 경화시킴으로써 신뢰성이 높은 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.

본 실시형태에서 형성된 레지스트 패턴은, 내구성 (내드라이 에칭성) 및 광 투과성이 우수하기 때문에, 예를 들어, 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치 등에 사용되는 액티브 매트릭스 기판의 층간 절연막이나, 반도체 소자의 웨이퍼 코트 재료 (표면 커버막, 범프 보호막, MCM (multi-chip module) 층간 보호막, 정션 코트), 패키지재 (봉지재 (封止材), 다이 본딩재) 등의 영구 레지스트막으로서 적합하게 사용할 수도 있다.

(제 2 실시형태)

계속해서, 본 발명의 제 2 실시형태에 대하여 설명한다.

본 실시형태와 상기 실시형태의 차이는, 광 조사 유닛의 구조이다. 그 때문에, 이하에서는, 광 조사 유닛의 구성을 주체로 설명하고, 상기 실시형태와 동일 또는 공통 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명에 대해서는 생략하는 것으로 한다.

도 7 은, 본 실시형태의 광 조사 유닛 (UV1) 을 ＋Y 방향을 향해 보았을 때의 구성을 나타내는 도면이다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 광 조사 유닛 (UV1) 은, 챔버 (180), 광 조사부 (86), 제 1 스테이지 (182), 제 1 반송부 (183), 제 2 스테이지 (184) 및 제 2 반송부 (185) 를 갖고 있다. 챔버 (180) 는, 직방체의 박스 형상으로 형성되어 있고, 도시하지 않은 가스 공급부에 의해 불활성 가스가 공급됨으로써 내부가 저이슬점 분위기 상태로 되어 있다. 챔버 (180) 는, 현상 유닛 (DV) 의 측면 (＋Y 측의 면) 에 배치되어 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 광 조사 유닛 (UV1) 은, 챔버 (180) 가 탈수 유닛 (58) (도 1 참조) 의 상면 (＋Z 측의 면) 에 배치되어 있다.

챔버 (180) 의 －X 측의 면 (소정면) (180f) 에는, 기판 반입출구 (180a) 가 형성되어 있다. 기판 반입출구 (180a) 는, 챔버 (180) 에 대해 기판 (G) 의 반입 및 반출을 실시한다. 또, 챔버 (180) 의 소정면 (180f) 에는, 탈수 유닛 (58) 에 접속하기 위한 접속부 (180b) 가 형성되어 있다. 접속부 (180b) 는, 챔버 (180) 를 탈수 유닛 (58) 측에 물리적으로 접속함과 함께, 챔버 (180) 의 전기적인 배선 등을 접속시킴으로써, 챔버 (180) 와 탈수 유닛 (58) 을 전기적으로도 접속하고 있다.

본 실시형태에 있어서, 광 조사부 (86) 는, 챔버 (180) 의 ＋Z 측의 면에 장착되어 있고, ＋Z 측의 단부가 챔버 (180) 의 외부에 돌출하도록 배치되어 있다.

제 1 스테이지 (182) 는, 챔버 (180) 의 내부에 형성되어 있다. 제 1 스테이지 (182) 는, 챔버 (180) 의 내부에 반입되는 기판 (G) 을 지지한다. 제 1 스테이지 (182) 는, 기판 반입출구 (180a) 의 ＋X 측에 배치되어 있고, 기판 반입출구 (180a) 로부터 반입되는 기판 (G) 을 지지 가능하다. 제 1 스테이지 (182) 는, 기판 (G) 을 X 방향으로 반송하는 도시하지 않은 반송 기구를 갖고 있다. 또, 제 1 스테이지 (182) 는, Z 방향으로 승강 가능하다. 제 1 스테이지 (182) 는, 제 1 반송부 (183) 에 동등한 높이 위치 (Z 방향 상의 위치) 와, 제 2 반송부 (185) 에 동등한 높이 위치 사이를 이동 가능하다. 제 1 스테이지 (182) 는, 제 2 반송부 (185) 에 동등한 높이 위치에 있어서는, 제 2 반송부 (185) 로부터의 기판 (G) 을 지지 가능하다. 또, 제 1 스테이지 (182) 는, 기판 (G) 을 지지한 상태로 승강 가능하다.

제 1 반송부 (183) 는, 제 1 스테이지 (182) 로부터 반송되는 기판 (G) 을 반송한다. 제 1 반송부 (183) 는, 반송 기구 (183a) 및 가열 기구 (183b) 를 갖고 있다. 반송 기구 (183a) 는, 기판 (G) 의 자세를 수평면 (XY 평면) 에 평행하게 유지한 상태로 ＋X 방향으로 반송한다. 반송 기구 (183a) 의 동작을 정지시킨 상태에서는, 기판 (G) 의 자세를 유지한 상태로 기판 (G) 을 지지할 수 있도록 되어 있다. 가열 기구 (183b) 는, 나중에 광의 조사를 받게 되는 기판 (G) 의 온도가 적온 (適溫) 이 되도록 기판 (G) 의 온도를 조정한다. 예를 들어, 가열 기구 (183b) 는, 기판 (G) 의 온도를 100 ℃ 정도로 유지한다.

제 2 스테이지 (184) 는, 챔버 (180) 의 내부로서 ＋X 측의 단부에 형성되어 있다. 제 2 스테이지 (184) 는, 제 1 반송부 (183) 로부터 반송되는 기판 (G) 을 지지한다. 제 2 스테이지 (184) 는, 기판 (G) 을 X 방향으로 반송하는 도시하지 않은 반송 기구를 갖고 있다. 또, 제 2 스테이지 (184) 는, Z 방향으로 승강 가능하다. 제 2 스테이지 (184) 는, 제 1 반송부 (183) 에 동등한 높이 위치 (Z 방향 상의 위치) 와, 제 2 반송부 (185) 에 동등한 높이 위치 사이를 이동 가능하다. 또, 제 2 스테이지 (184) 는, 기판 (G) 을 지지한 상태로 승강 가능하다. 제 2 스테이지 (184) 는, 제 2 반송부 (185) 에 동등한 높이 위치에 배치되는 경우, 제 2 반송부 (185) 로 기판 (G) 을 송출하는 것이 가능하다.

제 2 반송부 (185) 는, 제 2 스테이지 (184) 로부터 반송되는 기판 (G) 을 반송한다. 제 2 반송부 (185) 는, 제 1 반송부 (183) 의 ＋Z 측에 배치되어 있다. 제 2 반송부 (185) 는, 광 조사부 (86) 에 대향하여 배치되어 있다. 제 2 반송부 (185) 는, 반송 기구 (185a) 및 가열 기구 (185b) 를 갖고 있다. 반송 기구 (185a) 는, 기판 (G) 의 자세를 수평면 (XY 평면) 에 평행하게 유지한 상태로 －X 방향으로 반송한다. 반송 기구 (185a) 의 동작을 정지시킨 상태에서는, 기판 (G) 의 자세를 유지한 상태로 기판 (G) 을 지지할 수 있도록 되어 있다. 가열 기구 (185b) 는, Z 방향에 있어서 광 조사부 (86) 와의 사이에서 기판 (G) 을 끼우는 위치에 배치되어 있다. 가열 기구 (185b) 는, 광 조사부 (86) 에 의해 광의 조사를 받는 기판 (G) 을 －Z 측으로부터 가열한다. 가열 기구 (185b) 는, 반송 기구 (185a) 에 의해 지지된 기판 (G) 을 가열한다. 반송 기구 (185a) 는, 제 2 반송부 (185) 의 －X 측에 제 1 스테이지 (182) 가 배치되어 있는 경우에는, 기판 (G) 을 제 1 스테이지 (182) 로 반송 가능하다.

기판 반입출구 (180a) 로부터 반입된 기판 (G) 은, 제 1 스테이지 (182) 및 제 1 반송부 (183) 를 거쳐 제 2 스테이지 (184) 로 ＋X 방향으로 반송된다. 이와 같이, 챔버 (180) 내에는, 기판 (G) 을 일방향 (＋X 방향) 으로 반송하는 제 1 기판 반송 경로 (R1) 가 형성되어 있다. 제 2 스테이지 (184) 에 지지된 기판 (G) 은, 당해 제 2 스테이지 (184) 및 제 2 반송부 (185) 를 거쳐 제 1 스테이지 (182) 로 －X 방향으로 반송된다. 이와 같이, 챔버 (180) 내에는, 기판 (G) 을 일방향 (－X 방향) 으로 반송하는 제 2 기판 반송 경로 (R2) 가 형성되어 있다. 제 2 기판 반송 경로 (R2) 는, 제 1 기판 반송 경로 (R1) 에 대해 ＋Z 방향으로 늘어서 배치되어 있다.

본 실시형태에 있어서, 광 조사부 (86) 는, 광이 조사되는 기판 (G) 의 반송 경로 (제 2 기판 반송 경로 (R2)) 를 따라 이동 가능하게 할 수도 있다. 즉, 광 조사부 (86) 는, 도 7 에 있어서의 X 축에 평행한 방향 (D1) 및 방향 (D2) 으로 이동 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 챔버 (180) 에, 광 조사부 (86) 를 수평 이동시키는 수평 이동 기구를 형성할 수 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 광 조사부 (86) 를 방향 (D1) 또는 방향 (D2) 으로 이동시키면서 기판 (G) 에 대해 광을 조사할 수 있다. 이에 따라, 제 2 반송부 (185) 상에서 －X 방향으로 반송되고 있는 기판 (G) 과 광 조사부 (86) 의 상대 속도를 자유롭게 변경할 수 있다. 그 결과, 기판 (G) 에 대한 광 조사량이나 택트 타임을 자유롭게 설정할 수 있다.

구체적으로는, 광 조사부 (86) 를 기판 (G) 과 동(同) 방향 (방향 (D1)) 으로 이동시키면서 광 조사를 실시함으로써, 기판 (G) 에 대한 광 조사부 (86) 의 상대 속도가 저하되므로, 광 조사부 (86) 의 출력을 상승시키지 않아도 기판 (G) 에 대한 광 조사량을 증대시킬 수 있다. 이것은, 다른 관점에서는, 반송 속도를 상승시켜도 기판 (G) 에 대한 광 조사량을 동등하게 유지할 수 있게 되기 때문에, 장치 내에서의 기판 (G) 의 반송 속도를 상승시켜 스루풋을 향상시킬 수도 있다.

한편, 광 조사부 (86) 를 기판 (G) 과 반대 방향 (방향 (D2)) 으로 이동시키면서 광 조사를 실시하면, 기판 (G) 과 광 조사부 (86) 의 상대 속도가 상승하기 때문에, 기판 (G) 으로의 광 조사에 필요로 하는 시간 (택트 타임) 이 짧아진다. 이에 따라, 광 조사 공정이 보틀넥인 경우에는 스루풋의 향상을 도모할 수 있다. 또, 광 조사부 (86) 의 이동 속도를 변경함으로써, 기판 (G) 의 반송 속도나 광 조사부 (86) 의 출력을 변경하는 일 없이, 기판 (G) 에 대한 광 조사량의 조정이 가능하다. 광 조사부 (86) 를 방향 (D2) 으로 이동시키는 경우에는, 기판 (G) 에 대한 광 조사량을 저감시키는 방향의 조정이 용이해진다.

또한, 광 조사부 (86) 의 이동 방향과, 제 2 반송부 (185) 에 있어서의 기판 반송 방향은, 대체로 평행이면 된다. 구체적으로는, 광 조사부 (86) 의 이동 방향과, 제 2 반송부 (185) 에 있어서의 기판 반송 방향이 이루는 각도가 30 도 이하이면 된다.

계속해서, 본 실시형태의 광 조사 유닛 (UV1) 에 있어서의 광 조사 처리에 대하여 설명한다.

도 8 내지 도 10 은 광 조사 유닛 (UV1) 의 동작 설명도이다. 이하, 광 조사 유닛 (UV1) 에 있어서, 기판 (G) 이 복수 반입되는 경우, 복수의 기판이 반입된 순서로 G1, G2, G3, … 이라고 표기한다.

제어부 (CONT) 는, 기판 (G) 을 유지하는 로봇 아암을 ＋Z 방향으로 이동시키고, 도 8(a) 에 나타내는 바와 같이, 기판 (G1) 을 기판 반입출구 (180a) 로부터 챔버 (180) 의 내부에 반입시킨다. 광 조사 유닛 (UV1) 에서는, 제 1 스테이지 (182) 를 제 1 반송부 (183) 에 동등한 높이 위치에 배치시켜 둔다. 이에 따라, 챔버 (180) 에 반입된 기판 (G1) 이 제 1 스테이지 (182) 에 재치 (載置) 된다.

다음으로, 제어부 (CONT) 는, 도 8(b) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 스테이지 (182) 에 재치된 기판 (G1) 을 ＋X 방향으로 반송시키고, 제 1 반송부 (183) 로 이동시킨다. 제어부 (CONT) 는, 제 1 반송부 (183) 의 X 방향의 거의 중앙부에 기판 (G1) 을 반송시킨 후, 반송 기구 (183a) 를 일시 정지시키고, 가열 기구 (183b) 를 작동시킨다. 이 동작에 의해, 반송 기구 (183a) 에 지지된 기판 (G1) 은, 가열 기구 (183b) 에 의해 원하는 온도로 조정된다.

기판 (G1) 을 일정 시간, 예비적으로 가열시킨 후, 제어부 (CONT) 는, 도 8(c) 에 나타내는 바와 같이, 반송 기구 (183a) 에 의해 기판 (G1) 을 ＋X 방향으로 반송시킨다. 기판 (G1) 은, 제 1 반송부 (183) 로부터 제 2 스테이지 (184) 로 수수된다.

또, 제어부 (CONT) 는, 현상 유닛 (DV) 으로부터 반송되는 다른 기판 (G2) 을 챔버 (180) 에 반입시킨다. 제어부 (CONT) 는, 반송 기구 (TR4) 의 로봇 아암을 기판 반입출구 (180a) 까지 이동시키고, 기판 (G2) 을 기판 반입출구 (180a) 로부터 챔버 (180) 의 내부에 반입시킨다. 챔버 (180) 의 내부에 반입된 기판 (G2) 은, 제 1 스테이지 (182) 에 재치된다.

다음으로, 제어부 (CONT) 는, 도 9(a) 에 나타내는 바와 같이, 기판 (G1) 을 지지한 상태의 제 2 스테이지 (184) 를 ＋Z 측으로 이동시키고, 제 2 반송부 (185) 의 높이 위치에 맞춘다. 또, 제어부 (CONT) 는, 제 1 스테이지 (182) 에 재치된 기판 (G2) 을 ＋X 방향으로 반송시키고, 제 1 반송부 (183) 로 이동시킨다. 제어부 (CONT) 는, 제 1 반송부 (183) 의 X 방향의 거의 중앙부에 기판 (G2) 을 반송시킨 후, 반송 기구 (183a) 를 일시 정지시키고, 가열 기구 (183b) 를 작동시킨다. 이 동작에 의해, 반송 기구 (183a) 에 지지된 기판 (G2) 은, 가열 기구 (183b) 에 의해 원하는 온도로 조정된다.

다음으로, 제어부 (CONT) 는, 도 9(b) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 스테이지 (182) 를 ＋Z 방향으로 이동시키고, 제 2 반송부 (185) 의 높이 위치에 맞춰 둔다. 또, 제어부 (CONT) 는, 제 2 스테이지 (184) 에 재치된 기판 (G1) 을 －X 방향으로 반송시키고, 제 2 반송부 (185) 로 이동시킨다. 제어부 (CONT) 는, 제 2 반송부 (185) 에 반송된 기판 (G1) 에 대해, 광 조사부 (86) 에 의한 광 조사를 실시시킨다. 제어부 (CONT) 는, 반송 기구 (185a) 를 작동시켜 기판 (G1) 을 －X 방향으로 이동시킴과 함께, 가열 기구 (185b) 를 작동시켜, 기판 (G1) 의 온도를 100 ℃ 정도로 유지한다.

이 상태로 제어부 (CONT) 는, 광 조사부 (86) 로부터 광을 사출시킨다. 광 조사부 (86) 로부터 사출된 광은 기판 (G1) 에 조사된다. 이 동작에 의해, 반송 기구 (185a) 에 의해 수평면으로 이동하는 기판 (G1) 에 대해 광이 조사된다. 광의 조사는, 기판 (G1) 전체가 광 조사부 (86) 를 －X 방향으로 통과할 때까지 실시된다. 제 2 반송부 (185) 에 의해 －X 방향으로 반송된 기판 (G1) 은, 도 9(c) 에 나타내는 바와 같이, 미리 배치시켜 둔 제 1 스테이지 (182) 에 재치된다. 제어부 (CONT) 는, 제 1 스테이지 (182) 에 기판 (G1) 이 재치된 후, 제 1 스테이지 (182) 를 －Z 방향으로 이동시키고, 제 1 반송부 (183) 에 높이 위치를 맞춘다.

다음으로, 제어부 (CONT) 는, 도 10(a) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 스테이지 (182) 및 반송 기구 (TR4) 의 로봇 아암을 이용하여, 제 1 스테이지 (182) 상의 기판 (G1) 을 반출시킨다. 또, 제어부 (CONT) 는, 제 1 반송부 (183) 로 예비적인 가열을 실시하고 있던 기판 (G2) 을 ＋X 방향으로 이동시키고, 제 2 스테이지 (184) 에 재치시킨다.

다음으로, 제어부 (CONT) 는, 도 10(b) 에 나타내는 바와 같이, 기판 (G2) 을 지지한 상태의 제 2 스테이지 (184) 를 ＋Z 측으로 이동시키고, 제 2 반송부 (185) 의 높이 위치에 맞춘다. 또, 제어부 (CONT) 는, 제 1 스테이지 (182) 에 재치된 기판 (G3) 을 ＋X 방향으로 반송시키고, 제 1 반송부 (183) 로 이동시킨다. 제어부 (CONT) 는, 제 1 반송부 (183) 의 X 방향의 거의 중앙부에 기판 (G3) 을 반송시킨 후, 반송 기구 (183a) 를 일시 정지시키고, 기판 (G3) 을 예비적으로 가열한다.

이후, 제어부 (CONT) 는, 상기와 동일하게 기판 (G2), 기판 (G3) 에 대해 차례로 광의 조사를 실시하고, 기판 반입출구 (180a) 를 통해서 챔버 (180) 로부터 반출시킨다. 또, 기판 반입출구 (180a) 를 통해서 새로운 기판을 챔버 (180) 에 반입시키고, 광 (L) 의 조사를 실시시킨다. 챔버 (180) 로부터 반출된 기판 (G1 ∼ G3) 은, 반송 기구 (TR4) 를 통해서 포스트베이크 유닛 (PB) 에 반송된다. 이상의 동작을 반복 실시시킴으로써, 현상 유닛 (DV) 을 거친 기판 (G) 에 대해 광 조사 처리를 실시할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 기판 (G) 의 반입 및 반출이 가능한 기판 반입출구 (180a) 가 소정면 (180f) 에 형성되고, 이 기판 반입출구 (180a) 를 통과하여 챔버 (180) 의 내부에 반입되는 기판 (G) 이 기판 반입출구 (180a) 를 통과하여 챔버 (180) 의 외부로 반출되도록 챔버 (180) 의 내부에서 기판 (G) 이 이동하기 때문에, 기판 (G) 의 반입 및 반출이 챔버 (180) 의 동일면측 (소정면측) 에서 실시되게 된다. 이에 따라, 기존의 장치와의 사이의 기판 (G) 의 수수에 필요한 스페이스를 절약하는 것이 가능해지기 때문에, 풋 프린트가 작은 광 조사부 (86) 를 제공할 수 있다.

또한, 도 10(b) 에 나타내는 광 조사 공정에 있어서, 제어부 (CONT) 는, 광 조사부 (86) 를 방향 (D1) 또는 방향 (D2) 으로 이동시키면서, 기판 (G1) 에 대해 광을 조사시킬 수도 있다. 예를 들어, 광 조사부 (86) 를 방향 (D1) 으로 이동시키면서 기판 (G1) 에 대해 광 조사를 실시하는 경우, 제어부 (CONT) 는, 광 조사부 (86) 를 소정의 이동 개시 위치에 배치한 상태로, 제 2 스테이지 (184) 로부터 제 2 반송부 (185) 로 기판 (G1) 을 반입하고, 기판 (G1) 의 선단이 상기 이동 개시 위치에 도달했을 때에, 광 조사부 (86) 를 방향 (D1) 의 이동을 개시함과 함께 기판 (G1) 으로의 광 조사를 개시한다. 제어부 (CONT) 는 광 조사부 (86) 를 기판 (G1) 보다 느린 속도로 이동시키면서 광을 조사시킨다. 제어부 (CONT) 는, 기판 (G1) 에 뒤늦게 이동하는 광 조사부 (86) 가 기판 (G1) 의 후단에 도달하는 위치에서, 광 조사부 (86) 의 이동을 정지시킨다. 그 후, 제어부 (CONT) 는, 광 조사부 (86) 를 방향 (D2) 으로 이동시키고, 상기 이동 개시 위치로 되돌린다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명했지만, 상기 실시형태의 내용에 한정되는 일은 없고, 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 적절히 변경 가능하다.

(변형예)

상기 실시형태에서는, 광 조사 유닛 (UV) 에 있어서, 저이슬점 분위기 내에서 기판 (G) 을 가열한 상태로 광 조사를 실시하는 경우를 예로 들었지만, 저이슬점 분위기 내에서 기판 (G) 을 저온 (예를 들어, 상온) 으로 유지한 상태로 광 조사를 실시하도록 해도 된다. 이 경우에 있어서, 광 조사 장치 (81) 는, 가열부 (90) 가 불필요해진다. 이와 같이 하면, 가열부 (90) 가 불필요해지므로, 광 조사 장치 (81) 의 장치 구성이 간략해지고, 코스트 저감이 도모된다.

또, 가열부 (90) 대신에, 기판 (G) 을 냉각시키는 냉각 장치를 형성하도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 냉각 장치가, 탈수 유닛 (58) 으로 가열됨으로써 비교적 온도가 높은 상태의 기판 (G) 을 냉각시킴으로써, 그 기판 (G) 의 온도를 단시간에 상온으로 내릴 수 있다. 따라서, 광 조사 유닛 (UV) 은, 유닛 내에 있어서의 기판 (G) 의 대기 시간 (기판 (G) 이 저온으로 내려갈 때까지의 대기 시간) 이 거의 없어지므로, 장치 전체의 택트 타임을 단축할 수 있다.

또, 탈수 처리를 실시하는 탈수 유닛 (58) 의 구성은 상기 실시형태에 양태에 한정되지 않는다.

도 11 은 변형예에 관련된 탈수 유닛 (158) 을 －Y 방향에서 보았을 때의 구성을 나타내는 도면이다.

도 11 에 나타내는 바와 같이 탈수 유닛 (158) 은, 챔버 (170) 와, 감압 기구 (171) 와, 가열 기구 (172) 를 가지며, 프리패턴의 진공 탈수를 실시하는 것이 가능하다.

챔버 (170) 는, 탈수 처리를 실시하는 기판 (G) 을 수용한다. 감압 기구 (171) 는, 예를 들어, 진공 펌프 등으로 구성되며, 챔버 (170) 의 내부를 감압함으로써 수증기 분압차를 인공적으로 크게 하여, 프리패턴 내의 수분을 낮은 온도에서 증발시킨다. 본 구성에서는, 챔버 (170) 내가 진공 분위기이기 때문에, 프리패턴 내의 수분은 상온 정도에서 증발한다. 그 때문에, 본 형태의 가열 기구 (17) 는, 수분이 증발함으로써 프리패턴의 온도가 저하되지 않도록 기판 (G) 의 온도를 일정하게 유지하고 있다. 이에 따라, 프리패턴 내의 수분을 효율적으로 증발시키는 것이 가능하다.

또한, 도 11 에 나타낸 탈수 유닛 (158) 에 있어서 가열 기구 (17) 의 구성은 필수가 아니라, 가열 기구 (17) 를 구성 요소에서 생략해도 된다. 이와 같이 하면, 탈수 유닛 (158) 의 장치 구성이 간편화되므로 소형화 및 저코스트화를 도모할 수 있다.

또, 상기 실시형태의 탈수 유닛 (58) 에서는, 챔버 (70) 내를 저수분 분위기로 하기 위해서 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부 (71) 를 구비한 구성을 예로 들었지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 가스 공급부 (71) 를 탈수 유닛 (58) 의 구성 요소에서 생략해도 된다. 이 구성에 의하면, 챔버 (70) 내에 있어서 기판 (G) 을 가열한다는 간편한 구성에 의해 프리패턴의 탈수 처리를 실시할 수 있으므로, 장치 구성이 간략화되어 코스트 저감을 도모할 수 있다.

또, 상기 실시형태에 있어서, 광 조사 유닛 (UV) 내에 프리패턴의 탈수 처리를 실시하는 탈수 장치를 설치해도 된다. 예를 들어, 광 조사 유닛 (UV) 의 예비 장치 (80) 의 챔버 (82) 내에서 기판 (G) 의 탈수 처리 (기판) 를 실시하도록 해도 된다. 이 경우, 감압 기구 (83) 대신에 챔버 (82) 내에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급 기구를 설치함과 함께, 챔버 (82) 내에 있어서 기판 (G) 을 가열하는 가열 장치를 설치하면 된다.

이와 같이 하면, 도 1 에 나타낸 현상 유닛 (DV) 및 반송 기구 (TR4) 사이에 형성된 탈수 유닛 (58) 을 생략할 수 있으므로, 패턴 형성 장치 (SPA) 의 설치 면적을 억제할 수 있다.

또, 상기 실시형태에서는, 포지티브형 레지스트 조성물을 기판 (G) 상에 도포하여 레지스트 패턴을 형성하는 경우를 예로 들었지만, 본 발명은 포지티브형 레지스트에 한정되지 않는다. 예를 들어, 미노광부가 용해 제거되어 프리패턴을 형성하는 네거티브형 레지스트 조성물에 대해서도 본 발명은 적용 가능하다. 이와 같은 레지스트 조성물로는, 예를 들어, 이하에 예시하는 레지스트 조성물 (r3), (r4) 를 들 수 있다.

＜레지스트 조성물 (r3)＞

레지스트 조성물 (r3) 은, 알칼리 가용성 수지와 산 발생제를 함유하는 화학 증폭형 네거티브형 레지스트 조성물이다.

레지스트 조성물 (r3) 에 있어서, 알칼리 가용성 수지는, 일반적으로 네거티브형의 화학 증폭형 레지스트 조성물의 베이스 수지로서 이용되고 있는 수지를, 노광에 사용하는 광원에 따라, 종래 공지된 것 중에서 임의로 선택하여 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 노볼락 수지, 폴리하이드록시스티렌 수지, 아크릴 수지 등을 들 수 있다.

알칼리 가용성 수지는, 노볼락 수지, 폴리하이드록시스티렌 수지, 아크릴 수지 등을 각각 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.

상기 알칼리 가용성 수지의 함유량은, 예를 들어 레지스트 조성물 (r3) 이 알칼리 가용성 수지와 산 발생제와 후술하는 가소제를 함유하는 경우, 알칼리 가용성 수지와 산 발생제와 가소제의 고형분 총량 100 질량부에 대해 30 ∼ 99 질량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 65 ∼ 95 질량부의 범위이다.

레지스트 조성물 (r3) 에 있어서, 산 발생제로는, 광의 조사에 의해 직접 혹은 간접적으로 산을 발생하는 화합물이면 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 것 중에서 임의로 선택하여 사용하는 것이 가능하다.

산 발생제는, 1 종 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.

레지스트 조성물 (r3) 중, 상기 산 발생제의 함유량은, 레지스트 조성물 (r3) 의 고형분 총량 100 질량부에 대해 0.01 ∼ 5 질량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05 ∼ 2 질량부, 더욱 바람직하게는 0.1 ∼ 1 질량부의 범위이다.

레지스트 조성물 (r3) 에 있어서는, 알칼리 가용성 수지 및 산 발생제 이외의 성분을, 필요에 따라 사용할 수 있다. 예를 들어, 알칼리 가용성 수지 및 산 발생제에 더하여, 가소제를 배합해도 된다. 가소제를 배합함으로써, 크랙의 발생을 억제할 수 있다. 가소제로는, 아크릴 수지, 폴리비닐 수지 등을 들 수 있다.

또, 레지스트 조성물 (r3) 에는, 알칼리 가용성 수지 및 산 발생제에 더하여, 또는, 알칼리 가용성 수지와 산 발생제와 가소제에 더하여, 가교제를 배합해도 된다.

이러한 가교제로는, 아미노 화합물, 예를 들어 멜라민 수지, 우레아 수지, 구아나민 수지, 글리콜우릴-포름알데히드 수지, 숙시닐아미드-포름알데히드 수지, 에틸렌우레아-포름알데히드 수지 등을 들 수 있으며, 특히 알콕시메틸화멜라민 수지나 알콕시메틸화우레아 수지 등의 알콕시메틸화아미노 수지 등을 적합하게 사용할 수 있다.

레지스트 조성물 (r3) 에는, 상기 각 성분에 더하여, 염기 해리성기 (바람직하게는, 불소 원자를 포함하는 염기 해리성기) 를 포함하는 구성 단위를 갖는 함불소 고분자 화합물을 필요에 따라 배합해도 된다.

「염기 해리성기」 란, 염기의 작용에 의해 해리할 수 있는 유기기이다. 즉, 「염기 해리성기」 는, 알칼리 현상액 (예를 들어, 23 ℃ 에 있어서, 2.38 질량％ 의 TMAH 수용액) 의 작용에 의해 해리한다.

염기 해리성기가 알칼리 현상액의 작용에 의해 해리하면, 친수성기가 나타나기 때문에, 알칼리 현상액에 대한 친화성이 향상된다. 즉, 함불소 고분자 화합물은, 소수성이 높은 「불소 원자를 갖는 고분자 화합물」 이지만, 동시에, 「염기 해리성기」 도 갖고 있기 때문에, 알칼리 현상액의 작용에 의해, 알칼리 현상액에 대한 친화성이 향상된다. 따라서, 그 네거티브형 레지스트 조성물을 사용함으로써, 침지 노광시에는 소수성이고, 현상시에는 알칼리 현상액에 양호하게 용해되는 레지스트막을 형성할 수 있다.

레지스트 조성물 (r3) 에는, 상기 각 성분에 더하여, 필요에 따라 트리에틸아민, 트리부틸아민, 디부틸아민, 트리에탄올아민 등의 제 2 급 또는 제 3 급 아민 등의 퀀처；계면 활성제, 접착 보조제로서 관능성 실란 커플링제, 충전재, 착색제, 점도 조정제, 소포제 등을 첨가할 수도 있다.

레지스트 조성물 (r3) 은, 알칼리 가용성 수지와, 산 발생제와, 필요에 따라 이들 이외의 성분을 유기 용제에 용해함으로써 조제할 수 있다.

＜레지스트 조성물 (r4)＞

레지스트 조성물 (r4) 는, 알칼리 가용성 수지와, 카티온 중합 개시제와, 증감제를 함유하는 네거티브형 레지스트 조성물이다.

레지스트 조성물 (r4) 에 있어서, 알칼리 가용성 수지로는, 다관능 에폭시 수지를 들 수 있다. 다관능 에폭시 수지로는, 두꺼운 막의 레지스트 패턴을 형성하는 데에 충분한 에폭시기를 1 분자 중에 갖는 에폭시 수지이면, 특별히 한정되지 않고, 다관능 페놀·노볼락형 에폭시 수지, 다관능 오르토 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 다관능 트리페닐형 노볼락형 에폭시 수지, 다관능 비스페놀 A 노볼락형 에폭시 수지 등을 들 수 있다.

또, 그 알칼리 가용성 수지로서, 광 경화성을 갖는 알칼리 가용성 기재도 사용할 수 있다.

레지스트 조성물 (r4) 에 있어서, 카티온 중합 개시제는, 자외선, 원자외선, KrF, ArF 등의 엑시머 레이저, X 선, 또는 전자선 등의 조사를 받아 카티온부를 발생하는 것이며, 그 카티온부가 중합 개시제가 될 수 있는 화합물이다. 이 카티온 중합 개시제로는, 종래 공지된 것 중에서 임의로 선택하여 사용하는 것이 가능하다.

카티온 중합 개시제는, 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.

레지스트 조성물 (r4) 중, 상기 카티온 중합 개시제의 함유량은, 알칼리 가용성 수지 100 질량부에 대해 0.5 ∼ 20 질량부인 것이 바람직하다. 카티온 중합 개시제의 함유량을 0.5 질량부 이상으로 함으로써, 충분한 광 감도를 얻을 수 있다. 한편, 20 질량부 이하로 함으로써, 레지스트막의 특성이 향상된다.

레지스트 조성물 (r4) 에 있어서, 증감제는, 상기의 다관능 에폭시 수지와 가교 형성 가능한, 나프탈렌 유도체 또는 안트라센 혹은 그 유도체로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같은 증감제의 증감 기능에 의해, 레지스트 조성물을 더욱 고감도화할 수 있다. 그 중에서도 특히, 수산기를 2 개 갖는 디하이드록시나프탈렌, 또는 안트라센으로 이루어지는 증감제를 함유하는 것이 바람직하다. 이들 증감제는, 복수의 방향 고리를 갖기 때문에, 레지스트 패턴을 고경도화할 수 있다.

증감제는, 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다.

레지스트 조성물 (r4) 중, 증감제의 함유량은, 알칼리 가용성 수지 100 질량부에 대해, 바람직하게는 1 ∼ 50 질량부이다.

레지스트 조성물 (r4) 에 있어서는, 알칼리 가용성 수지, 카티온 중합 개시제 및 증감제 이외의 성분을, 필요에 따라 사용할 수 있다.

예를 들어, 레지스트 패턴의 경화성을 보다 높이는 점에서, 옥세탄 유도체를 사용하는 것이 바람직하다.

또, 상기 서술한 카티온 중합 개시제 이외의, 감광성 수지 조성물용의 광 중합 개시제도 사용할 수 있다. 게다가, 노광시의 경화 불량이 잘 발생하지 않고, 충분한 내열성을 얻기 쉬운 점에서, 광 중합성 화합물을 배합해도 된다.

또한, 레지스트 조성물 (r4) 에는, 원하는 바에 따라, 혼화성이 있는 첨가제, 예를 들어, 레지스트 패턴의 성능을 개량하기 위한 부가적 수지, 가소제, 안정제, 착색제, 커플링제, 레벨링제 등의 종래 공지된 것을 적절히 배합할 수 있다.

레지스트 조성물 (r4) 는, 알칼리 가용성 수지와, 카티온 중합 개시제와, 증감제와, 필요에 따라 이들 이외의 성분을 유기 용제에 용해함으로써 조제할 수 있다.

SPA : 패턴 형성 장치 (레지스트 패턴 형성 장치)
DV : 현상 유닛 (현상 장치)
58, 158 : 탈수 유닛 (탈수 장치)
59 : 가열 장치
70 : 챔버 (탈수 챔버)
72, 172 : 가열 기구
81 : 광 조사 장치
85 : 챔버 (처리 챔버)
90 : 가열부 (예열부)

Claims

기판 상에 레지스트막을 도포하는 도포 장치와,
상기 레지스트막의 현상 처리를 실시함으로써 프리패턴을 형성하는 현상 장치와,
현상 후의 상기 프리패턴에 탈수 처리를 실시하는 탈수 장치와,
탈수 후의 상기 프리패턴에 광 조사 처리를 실시하는 광 조사 장치와,
상기 광 조사 후의 상기 프리패턴을 가열하여 경화시키는 가열 장치를 구비하고,
상기 광 조사 장치는, 소정의 처리 온도에 도달할 때까지 예열하기 위해, 상기 광 조사 처리에 앞서, 상기 프리패턴이 100 ℃ 에 도달할 때까지 저이슬점 분위기하에서 상기 기판을 유지하고,
상기 광 조사 장치는, 상기 프리패턴이 100 ℃ 에 도달한 후, 350 ㎚ ∼ 450 ㎚ 의 파장역의 광을 상기 프리패턴에 조사하는, 레지스트 패턴 형성 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 탈수 장치는, 불활성 가스를 공급한 탈수 챔버 내에서 상기 프리패턴을 가열하는 가열 기구를 포함하는, 레지스트 패턴 형성 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 탈수 장치는, 상기 프리패턴을 수용한 공간을 진공 분위기로 하는 진공 기구를 포함하는, 레지스트 패턴 형성 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 탈수 장치는, 상기 진공 분위기 내에 있어서 상기 프리패턴을 가열하는 가열 기구를 추가로 포함하는, 레지스트 패턴 형성 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 탈수 장치는, 상기 프리패턴을 가열하는 가열 기구를 포함하는, 레지스트 패턴 형성 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 조사 장치는, 상기 광 조사 처리를 실시하는 처리 챔버 내가 저(低) 이슬점 분위기인, 레지스트 패턴 형성 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 광 조사 장치는, 상기 광 조사 처리를 실시할 때에, 20 ℃ ∼ 200 ℃ 의 처리 온도에서 상기 프리패턴을 가열하는 가열부를 포함하는, 레지스트 패턴 형성 장치.
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기판 상에 레지스트막을 도포하는 도포 공정과,
상기 레지스트막의 현상 처리를 실시함으로써 프리패턴을 형성하는 현상 공정과,
상기 현상 공정 후의 상기 프리패턴에 탈수 처리를 실시하는 탈수 공정과,
상기 탈수 공정 후의 상기 프리패턴에 광 조사 처리를 실시하는 광 조사 공정과,
상기 광 조사 공정 후의 상기 프리패턴을 가열하여 경화시키는 가열 공정을 구비하고,
상기 광 조사 공정에서는, 소정의 처리 온도에 도달할 때까지 예열하기 위해, 상기 광 조사 처리에 앞서, 상기 프리패턴이 100 ℃ 에 도달할 때까지 저이슬점 분위기하에서 상기 기판을 유지하고, 상기 프리패턴이 100 ℃ 에 도달한 후, 350 ㎚ ∼ 450 ㎚ 의 파장역의 광을 상기 프리패턴에 조사하는, 레지스트 패턴 형성 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 탈수 공정은, 불활성 가스를 공급한 탈수 챔버 내에서 상기 프리패턴을 가열하는 가열 단계를 포함하는, 레지스트 패턴 형성 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 탈수 공정은, 상기 프리패턴을 수용한 공간을 진공 분위기로 하는 진공 단계를 포함하는, 레지스트 패턴 형성 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 탈수 공정은, 상기 진공 분위기 내에 있어서 상기 프리패턴을 가열하는, 레지스트 패턴 형성 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 탈수 공정은, 상기 프리패턴을 가열함으로써 탈수 처리를 실시하는, 레지스트 패턴 형성 방법.
제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 조사 공정은, 저이슬점 분위기의 처리 챔버 내에서 상기 광 조사 처리를 실시하는, 레지스트 패턴 형성 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 광 조사 공정은, 상기 광 조사 처리를 실시할 때에, 20 ℃ ∼ 200 ℃ 의 처리 온도에서 상기 프리패턴을 가열하는, 레지스트 패턴 형성 방법.
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