KR102341447B1 - 레지스트 패턴 형성 장치 및 레지스트 패턴 형성 방법 - Google Patents

Abstract

(과제) 내열성 및 내구성이 우수한 네거티브형 레지스트 패턴을 형성할 수 있는, 레지스트 패턴 형성 장치 및 레지스트 패턴 형성 방법을 제공한다.
(해결 수단) 네거티브형 레지스트 조성물을 도포하여 기판 상에 레지스트막을 형성하는 도포 장치와, 레지스트막의 현상 처리를 실시함으로써 프리패턴을 형성하는 현상 장치와, 현상 후의 프리패턴을 가열하는 가열 장치와, 저산소 분위기 내에 있어서 가열 후의 프리패턴에 광 조사 처리를 실시하는 광 조사 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.

일반적으로, 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치 등의 전자 기기의 제조 공정에서는 포토리소그래피 기술이 이용되고 있다. 포토리소그래피 기술에서는 포토레지스트가 사용된다. 이와 같은 포토레지스트를 패터닝한 레지스트 패턴은, 예를 들어, 에칭시의 마스크로서 사용된다.

종래, 이와 같은 마스크 용도의 레지스트 패턴에 대해 UV 처리를 실시함으로써 내열성 및 내구성을 향상시키는 기술이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이 기술에서는, 포지티브형 레지스트 조성물로 이루어지는 레지스트 패턴에 UV 처리를 실시하고 있다.

한편, 레지스트 패턴은, 패터닝 후에도 박리시키지 않고 절연막 또는 보호막 등의 영구 레지스트로서 사용되는 경우도 있다. 이와 같은 영구 레지스트에 있어서도 높은 내열성이나 내구성이 요구되고 있다. 일반적으로, 이와 같은 영구 레지스트로서 이용되는 레지스트 패턴은, 네거티브형 레지스트 조성물로 구성되며, 고온의 Post Bake (예를 들어, 200 ℃ 이상) 에 의해 당해 막을 단단히 하고 있지만, 그 하층에 TFT 소자 등의 디바이스가 존재하기 때문에, 고온의 Post Bake 를 실시하면, 당해 TFT 소자 등의 디바이스에 데미지를 주어 버린다.

그래서, 상기 서술한 UV 처리를 이용하여, 내열성 및 내구성이 우수한 영구 레지스트를 TFT 소자 등에 데미지를 주는 일 없이 형성하는 것이 생각된다.

일본 공개특허공보 2007-86353호

그러나, 상기 특허문헌 1 에 기재된 기술에서는, 네거티브형 레지스트 조성물로부터 레지스트 패턴에 UV 처리를 실시하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 일반적으로 네거티브형 레지스트는 내열성 등이 우수하기 때문에, 내열성 및 내구성을 부여하기 위해서 UV 처리를 실시하는 것을 상정하고 있지 않았다. 그 때문에, 영구 레지스트로서 이용되는 네거티브형 레지스트 조성물에 있어서 내열성 및 내구성을 향상시키는 것이 가능한 새로운 기술의 제공이 요망되고 있다.

본 발명은, 이와 같은 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 내열성 및 내구성이 우수한 네거티브형 레지스트 패턴을 형성할 수 있는, 레지스트 패턴 형성 장치 및 레지스트 패턴 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제 1 양태에 따르면, 네거티브형 레지스트 조성물을 도포하여 기판 상에 레지스트막을 형성하는 도포 장치와, 상기 레지스트막의 현상 처리를 실시함으로써 프리패턴을 형성하는 현상 장치와, 현상 후의 상기 프리패턴을 가열하는 가열 장치와, 저산소 분위기 내에 있어서 가열 후의 상기 프리패턴에 광 조사 처리를 실시하는 광 조사 장치를 구비하는 레지스트 패턴 형성 장치가 제공된다.

제 1 양태에 관련된 레지스트 패턴 형성 장치에 의하면, 현상 후의 프리패턴을 가열함으로써 잔존 용제를 제거할 수 있다. 따라서, 프리패턴의 잔존 용제가 줄어들어 있으므로, 광 조사 처리시에 저산소 상태로 라디칼 중합이 양호하게 진행되어, 프리패턴의 경화가 촉진된다. 따라서, 내열성 및 내구성이 우수한 네거티브형 레지스트로 이루어지는 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.

상기 제 1 양태에 있어서, 상기 가열 장치는, 상기 프리패턴을 150 ℃ 이하에서 가열하는 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 150 ℃ 이하의 온도에서 프리패턴이 가열되므로, 그 프리패턴에 포함되는 잔존 용제를 양호하게 제거할 수 있다. 따라서, 프리패턴을 양호하게 경화시킬 수 있다.

본 발명의 제 2 양태에 따르면, 네거티브형 레지스트 조성물을 도포함으로써 기판 상에 레지스트막을 형성하는 도포 공정과, 상기 레지스트막의 현상 처리를 실시함으로써 프리패턴을 형성하는 현상 공정과, 상기 현상 공정 후의 상기 프리패턴을 가열하는 가열 공정과, 저산소 분위기 내에 있어서 가열 후의 상기 프리패턴에 광 조사 처리를 실시하는 광 조사 공정을 구비하는 레지스트 패턴 형성 방법이 제공된다.

제 2 양태에 관련된 레지스트 패턴 형성 방법에 의하면, 현상 후의 프리패턴을 가열하기 위해서, 잔존 용제를 제거할 수 있다. 따라서, 프리패턴의 잔존 용제가 적어지므로, 광 조사 처리시에 저산소 상태로 라디칼 중합이 양호하게 진행되어 프리패턴의 경화가 촉진된다. 따라서, 내열성 및 내구성이 우수한 네거티브형 레지스트로 이루어지는 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.

상기 제 2 양태에 있어서, 상기 가열 공정은, 상기 프리패턴을 150 ℃ 이하에서 가열하는 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 150 ℃ 이하의 온도에서 프리패턴을 가열하므로, 그 프리패턴에 포함되는 잔존 용제를 양호하게 제거할 수 있다. 따라서, 프리패턴을 양호하게 경화시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 내열성 및 내구성이 우수한 네거티브형 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 또, TFT 소자 등의 디바이스에 데미지를 주는 일 없이, 막을 형성할 수 있다.

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

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), 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 반송 기구 (TR4) 가 형성되어 있다. 반송 기구 (TR4) 는, 에어 나이프 장치 (57) 로부터의 기판 (G) 을 포스트베이크 유닛 (PB) 으로 반송한다. 반송 기구 (TR4) 는, 기판 (G) 을 유지하면서 Z 방향으로 승강 가능한 로봇 아암을 갖고 있다.

포스트베이크 유닛 (PB) 은, 현상 유닛 (DV) 의 하류측에 접속되어 있고, 현상 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 (UV) 은, 포스트베이크 유닛 (PB) 의 ＋Z 측에 배치되어 있고, 반송 기구 (TR6) 의 ＋Y 측에 접속되어 있다. 광 조사 유닛 (UV) 은, 베이크 후의 기판 (G) 에 예를 들어 소정의 파장의 광을 조사함으로써 프리패턴의 경도를 향상시킨다.

반송 기구 (TR6) 는, 냉각 장치 (60) 로부터의 기판 (G) 을 광 조사 유닛 (UV) 에 반송하고, 광 조사 유닛 (UV) 으로부터의 기판 (G) 을 반송 아암 (12) 으로 수수한다. 반송 기구 (TR6) 는, 기판 (G) 을 유지하면서 Z 방향으로 승강 가능한 로봇 아암을 갖고 있다.

또한, 포스트베이크 후의 기판 (G) 을 냉각시키는 것이 불필요한 경우, 반송 기구 (TR6) 는 냉각 장치 (60) 를 개재하지 않고 광 조사 유닛 (UV) 에 기판 (G) 을 직접 반송해도 된다.

(광 조사 유닛)

도 2 는, 광 조사 유닛 (UV) 을 －Z 방향을 향해 보았을 때의 구성을 나타내는 도면이다. 도 3(a) 및 도 3(b) 는, 광 조사 유닛 (UV) 을 ＋Y 방향을 향해 보았을 때의 구성을 나타내는 도면이다. 도 4(a), (b) 는 광 조사 유닛 (UV) 을 ＋X 방향을 향해 보았을 때의 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 도 2 ∼ 도 4 에 있어서는, 도면을 판별하기 쉽게 하기 위해서, 각각 일부의 구성을 생략하여 나타내고 있다.

도 2, 3 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 (85), 광 조사부 (86), 스테이지 (87), 수수 기구 (88), 반송 기구 (기판 반송부) (89), 가열 기구 (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, 현상 유닛 (DV) 에 접속하기 위한 접속부 (80b) 가 형성되어 있다. 접속부 (80b) 는, 챔버 (82) 를 현상 유닛 (DV) 측에 물리적으로 접속함과 함께, 챔버 (82) 의 전기적인 배선 등을 접속시킴으로써, 챔버 (82) 와 현상 유닛 (DV) 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 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 2 및 도 4(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 4(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 2 및 도 3(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 3 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 4(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 2 및 도 4(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 4(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 3(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 2 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 2 및 도 4(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 4(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 2 및 도 3(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.

가열 기구 (90) 는, 예를 들어 챔버 (85) 의 처리부 (85P) 의 저부 (底部) 에 형성되어 있다. 가열 기구 (90) 는, 내부에 예를 들어 전열선 등의 가열부나, 당해 가열부의 가열 온도를 조정하는 온도 제어부 등을 갖고 있다.

가스 공급부 (91) 는, 챔버 (85) 내에 불활성 가스 (기체) 를 공급하기 위한 것이다. 상기 불활성 가스로는 예를 들어, 질소 가스를 사용하는 것이 바람직하고, 가스 공급부 (91) 는 질소 가스를 챔버 (85) 내에 공급함으로써 저산소 상태 (탈산소 및 탈수분 상태) 로 유지하고 있다. 구체적으로 가스 공급부 (91) 는, 챔버 (85) 내의 산소 농도가 예를 들어 900 ppm 이하가 되도록 질소 가스를 공급한다.

(패턴 형성 방법)

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

도 5(a) 는 비교로서 종래의 패턴 형성 방법을 나타낸 공정도이며, 도 5(b) 는 본 실시형태에 관련된 패턴 형성 방법을 나타낸 공정도이다.

도 5(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, 포스트베이크 공정 (S5) 을 차례로 실시하고 있었다.

이에 반해, 본 실시형태의 패턴 형성 방법은, 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 도포 공정 (S1) 과, 프리베이크 공정 (S2) 과, 노광 공정 (S3) 과, 현상 공정 (S4) 과, 포스트베이크 공정 (SS1) 과, 저산소 분위기하에서 가열한 상태로 광 조사를 실시하는 저산소 분위기 광 조사 공정 (SS2) 을 차례로 실시하고 있다.

즉, 본 실시형태의 패턴 형성 방법에서는, 종래의 패턴 형성 방법에 비해, 저온에서 포스트베이크 처리를 실시하고, 그 후, 가열한 상태로 광 조사를 실시함으로써 프리패턴을 경화시키는 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, 미노광부가 용해 제거되어 프리패턴을 형성하는 네거티브형 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, 산 발생제를 함유하는 화학 증폭형 네거티브형 레지스트 조성물이다.

레지스트 조성물 (r1) 에 있어서, 알칼리 가용성 수지는, 일반적으로 네거티브형의 화학 증폭형 레지스트 조성물의 베이스 수지로서 사용되고 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 (r1) 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 (r1) 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 (r1) 중, 상기 산 발생제의 함유량은, 레지스트 조성물 (r1) 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 (r1) 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 (r1) 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 (r1) 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 (r1) 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 (r1) 은, 알칼리 가용성 수지와, 산 발생제와, 필요에 따라 이들 이외의 성분을 유기 용제에 용해함으로써 조제할 수 있다.

＜레지스트 조성물 (r2)＞

레지스트 조성물 (r2) 는, 알칼리 가용성 수지와, 카티온 중합 개시제와, 증감제를 함유하는 네거티브형 레지스트 조성물이다.

레지스트 조성물 (r2) 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 (r2) 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 (r2) 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 (r2) 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 (r2) 중, 증감제의 함유량은, 알칼리 가용성 수지 100 질량부에 대해, 바람직하게는 1 ∼ 50 질량부이다.

레지스트 조성물 (r2) 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 (r2) 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 (r2) 는, 알칼리 가용성 수지와, 카티온 중합 개시제와, 증감제와, 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. 노광 처리 후의 기판 (G) 은, 가열 처리 및 냉각 처리가 실시된 후, 현상 유닛 (DV) 에 반송된다.

(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.

(포스트베이크 공정 (SS1))

건조 처리 후, 반송 기구 (TR4) 에 의해 기판 (G) 은 포스트베이크 유닛 (PB) 으로 반송되고, 현상 후의 프리패턴을 가열한다. 포스트베이크 유닛 (PB) 에서는, 먼저 가열 장치 (59) 에 의해 종래의 패턴 형성 방법의 포스트베이크 처리의 처리 온도 (고온, 예를 들어 130 ℃ 이상) 에 비해 비교적 저온에서 기판 (G) (프리패턴) 을 가열한다. 가열 장치 (59) 에 의한 프리패턴의 가열 온도는, 저온, 예를 들어 130 ℃ 미만으로 설정된다. 본 실시형태에 있어서, 가열 장치 (59) 는 프리패턴의 가열 온도를, 예를 들어 120 ℃ 로 설정하고 있다.

여기서, 가열 장치 (59) 에 의해 기판 (G) 을 가열할 때의 온도 조건은, 프리패턴에 가해지는 전체 열량이 고려되어, 기판 (G) 이 배치되는 핫 플레이트 등의 가열 수단의 설정 온도를 나타내는 것이 아니라, 핫 플레이트 등이나 광 조사의 복사에 의해 가열되는 프리패턴 자체의 온도를 의미한다. 또한, 프리패턴 자체의 온도는, 예를 들어 열전쌍을 이용함으로써 측정할 수 있다.

그런데, 프리패턴은, 후술하는 광 조사 처리에 의한 광 중합 반응이 발생함으로써 경화된다. 이와 같은 광 중합 반응은, 프리패턴 중의 잔존 용제가 많으면 반응이 잘 진행되지 않기 때문에, 프리패턴을 양호하게 경화시키는 것이 어렵다.

이와 같은 문제에 대해, 본 실시형태에서는, 광 조사 처리에 앞서, 포스트베이크 유닛 (PB) 의 가열 장치 (59) 에 의해 프리패턴을 가열함으로써 그 프리패턴에 포함되어 있는 잔존 용제 (유기 용제) 를 증발시켜 제거하고 있다. 이에 따라, 광 조사 처리시에 양호하게 광 중합 반응을 진행시키도록 하고 있다.

(저산소 분위기 광 조사 공정 (SS2))

포스트베이크 후의 기판 (G) 은 냉각 장치 (60) 로 냉각되고, 반송 기구 (TR6) 에 의해 광 조사 유닛 (UV) 에 반송된다. 광 조사 유닛 (UV) 에서는, 기판 (G) 은 먼저 예비 장치 (80) 의 챔버 (82) 내에 반송된다. 기판 반출입구 (80a) 를 통해서 챔버 (82) 내에 기판 (G) 이 반송된 후, 기판 반출입구 (80a) 를 폐색하여 챔버 (82) 를 단시간에 저산소 분위기로 하기 위해서 밀폐하고 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 저산소 분위기로 한다. 또, 챔버 (85) 내를 저산소 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 반송시킬 수 있다. 이 때문에, 전달 부재 (89b) 의 부담이 작게 끝나게 된다.

기판 (G) 이 처리부 (85P) 에 반송된 후, 가열 기구 (90) 가 작동한다. 가열 기구 (90) 는, 기판 (G) (그 기판 (G) 에 형성된 프리패턴) 의 온도가 100 ℃ ∼ 120 ℃ 가 되도록 가열한다. 광 조사 유닛 (UV) 은, 기판 (G) 의 온도가 100 ℃ ∼ 120 ℃ 에 도달한 후, 기판 (G) 을 처리부 (85P) 내에서 －X 측에 반송하면서, 광 조사부 (86) 를 구동시킨다.

이 동작에 의해, 처리부 (85P) 에서는, 기판 (G) 이 반송되고 또한 가열된 상태로 광 조사부 (86) 로부터 기판 (G) 의 표면에 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.

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 가열 기구 (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.

이상과 같이, 본 실시형태의 광 조사 유닛 (UV) 에 의하면, 챔버 (82) 내에 있어서, 저산소 분위기 내에서 가열한 기판 (G) 의 프리패턴에 광을 조사한다. 본 실시형태에서는, 광 조사 처리에 앞서, 종래보다 저온에서 포스트베이크를 실시함으로써, 광 중합 반응의 저해 요인이 되는 프리패턴에 포함되는 잔존 용제를 제거하고 있다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 프리패턴을 구성하는 레지스트막의 광 중합 반응이 저산소 상태에 있어서 양호하게 진행되므로, 경도가 높은 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.

다음으로, 레지스트 패턴이 형성된 기판 (G) 은 반송 기구 (TR6) 에 의해 반송 아암 (12) 에 수수되고, 반송 기구 (11) 를 통해서 카세트 (C) 에 수용된다. 이와 같이 하여, 기판 (G) 에 대해 도포 처리, 노광 처리 및 현상 처리로 이루어지는 일련의 패턴 형성 처리가 완료하게 된다.

이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 포스트베이크에 의해 잔존 용제를 제거한 프리패턴을 저산소 분위기 내에서 가열한 상태로 광 조사함으로써 레지스트 패턴의 경도를 향상시킬 수 있다. 이와 같은 경도가 높은 레지스트 패턴에 의하면, 내구성 및 내열성이 우수한 네거티브형 레지스트 패턴이 된다. 또, 본 실시형태의 패턴 형성 방법에 의하면, 종래와 같이 고온에서의 포스트베이크만으로 레지스트 패턴을 경화시키는 경우에 비해, 패턴 경화시의 처리 온도가 억제되므로, TFT 소자 등의 디바이스에 데미지를 주는 것이 방지된다.

본 실시형태에 의해 제조된 레지스트 패턴은, 내열성 및 내구성이 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) 에 적합하게 사용할 수 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 6 은, 본 실시형태의 광 조사 유닛 (UV1) 을 ＋Y 방향을 향해 보았을 때의 구성을 나타내는 도면이다. 도 6 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 저산소 상태 (탈산소 및 탈수분 상태) 로 되어 있다. 챔버 (180) 는, 포스트베이크 유닛 (PB) 의 측면 (＋Y 측의 면) 에 배치되어 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 광 조사 유닛 (UV1) 은, 챔버 (180) 가 포스트베이크 유닛 (PB) 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, 포스트베이크 유닛 (PB) 에 접속하기 위한 접속부 (180b) 가 형성되어 있다. 접속부 (180b) 는, 챔버 (180) 를 포스트베이크 유닛 (PB) 측에 물리적으로 접속함과 함께, 챔버 (180) 의 전기적인 배선 등을 접속시킴으로써, 챔버 (180) 와 포스트베이크 유닛 (PB) 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 6 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 7 내지 도 9 는 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 7(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 7(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 7(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 8(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 8(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 8(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 9(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 9(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 처리 (큐어 처리) 를 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 9(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.

＜평가＞

네거티브형 레지스트 조성물을 사용하는, 상기 패턴 형성 장치 (SPA) 를 사용하여 형성한 레지스트 패턴에 대해 평가를 실시하였다.

(실시예 1)

실시예 1 에 있어서, 광 조사 유닛 (UV) 은, 포스트베이크 유닛 (PB) 에 의한 베이크 후 (120 ℃, 10 분간) 의 레지스트막에 대해, 광 조사부 (86) 에 의해 적산 노광량 300 mJ/㎠ 의 광 조사 처리를 실시하였다. 광 조사 유닛 (UV) 은, 가열 기구 (90) 에 의한 기판 (G) 의 가열을 실시하지 않았다. 광 조사 유닛 (UV) 은, 광 조사시에 챔버 (82) 내의 산소 농도를 750 ppm 이 되도록 질소 가스를 공급하였다. 실시예 1 에 관한 레지스트 패턴은 상기 조건에 의해 형성된 것이다.

(실시예 2)

실시예 2 에 있어서, 광 조사 유닛 (UV) 은, 포스트베이크 유닛 (PB) 에 의한 베이크 후 (120 ℃, 10 분간) 의 레지스트막에 대해, 광 조사부 (86) 에 의해 적산 노광량 300 mJ/㎠ 의 광 조사 처리를 실시하였다. 또, 광 조사 유닛 (UV) 은, 광 조사시에 가열 기구 (90) 에 의해 기판 (G) 을 120 ℃ 에서 가열하였다. 광 조사 유닛 (UV) 은, 광 조사시에 챔버 (82) 내의 산소 농도를 450 ppm 이 되도록 질소 가스를 공급하였다. 실시예 2 에 관한 레지스트 패턴은 상기 조건에 의해 형성된 것이다.

(실시예 3)

실시예 3 에 있어서, 광 조사 유닛 (UV) 은, 포스트베이크 유닛 (PB) 에 의한 베이크 후 (120 ℃, 10 분간) 의 레지스트막에 대해, 광 조사부 (86) 에 의해 적산 노광량 1800 mJ/㎠ 의 광 조사 처리를 실시하였다. 광 조사 유닛 (UV) 은, 가열 기구 (90) 에 의해 기판 (G) 을 120 ℃ 에서 가열하였다. 광 조사 유닛 (UV) 은, 광 조사시에 챔버 (82) 내의 산소 농도를 610 ppm 이 되도록 질소 가스를 공급하였다. 실시예 3 에 관한 레지스트 패턴은 상기 조건에 의해 형성된 것이다.

(실시예 4)

실시예 4 에 있어서, 광 조사 유닛 (UV) 은, 포스트베이크 유닛 (PB) 에 의한 베이크 후 (100 ℃, 10 분간) 의 레지스트막에 대해, 광 조사부 (86) 에 의해 광 조사 처리를 실시하였다. 광 조사 유닛 (UV) 은, 가열 기구 (90) 에 의해 기판 (G) 을 80 ℃ 에서 100 초간만 가열하였다. 광 조사 유닛 (UV) 은, 광 조사시에 챔버 (82) 내의 산소 농도를 900 ppm 이 되도록 질소 가스를 공급하였다. 광 조사 유닛 (UV) 에 의한 광 조사 후의 레지스트 패턴에 대해, 130 ℃, 10 분간의 베이크 처리를 실시하였다. 실시예 4 에 관련된 레지스트 패턴은 상기 조건에 의해 형성된 것이다.

(실시예 5)

실시예 5 에 있어서, 광 조사 유닛 (UV) 은, 포스트베이크 유닛 (PB) 에 의한 베이크 후 (100 ℃, 10 분간) 의 레지스트막에 대해, 광 조사부 (86) 에 의해 광 조사 처리를 실시하였다. 광 조사 유닛 (UV) 은, 가열 기구 (90) 에 의해 기판 (G) 을 50 ℃ 에서 100 초간만 가열하였다. 광 조사 유닛 (UV) 은, 광 조사시에 챔버 (82) 내의 산소 농도를 900 ppm 이 되도록 질소 가스를 공급하였다. 광 조사 유닛 (UV) 에 의한 광 조사 후의 레지스트 패턴에 대해, 130 ℃, 10 분간의 베이크 처리를 실시하였다. 실시예 5 에 관련된 레지스트 패턴은 상기 조건에 의해 형성된 것이다.

(실시예 6)

실시예 6 에 있어서, 광 조사 유닛 (UV) 은, 포스트베이크 유닛 (PB) 에 의한 베이크 후 (100 ℃, 10 분간) 의 레지스트막에 대해, 광 조사부 (86) 에 의해 광 조사 처리를 실시하였다. 광 조사 유닛 (UV) 은, 가열 기구 (90) 에 의해 기판 (G) 을 23 ℃ 에서 100 초간만 가열하였다. 광 조사 유닛 (UV) 은, 광 조사시에 챔버 (82) 내의 산소 농도를 900 ppm 이 되도록 질소 가스를 공급하였다. 광 조사 유닛 (UV) 에 의한 광 조사 후의 레지스트 패턴에 대해, 130 ℃, 10 분간의 베이크 처리를 실시하였다. 실시예 6 에 관련된 레지스트 패턴은 상기 조건에 의해 형성된 것이다.

(실시예 7)

실시예 7 에 있어서, 광 조사 유닛 (UV) 은, 포스트베이크 유닛 (PB) 에 의한 베이크 후 (100 ℃, 10 분간) 의 레지스트막에 대해, 광 조사부 (86) 에 의해 광 조사 처리를 실시하였다. 광 조사 유닛 (UV) 은, 가열 기구 (90) 에 의해 기판 (G) 을 80 ℃ 에서 100 초간만 가열하였다. 광 조사 유닛 (UV) 은, 광 조사시에 챔버 (82) 내의 산소 농도를 대기 중에 있어서의 산소 농도 (21.7 ％ = 2170000 ppm) 가 되도록 질소 가스를 공급하였다. 즉, 챔버 (82) 내를 대기 해방 상태로 하였다. 광 조사 유닛 (UV) 에 의한 광 조사 후의 레지스트 패턴에 대해, 130 ℃, 10 분간의 베이크 처리를 실시하였다. 실시예 7 에 관련된 레지스트 패턴은 상기 조건에 의해 형성된 것이다.

(실시예 8)

실시예 8 에 있어서, 광 조사 유닛 (UV) 은, 포스트베이크 유닛 (PB) 에 의한 베이크 후 (100 ℃, 10 분간) 의 레지스트막에 대해, 광 조사부 (86) 에 의해 광 조사 처리를 실시하였다. 광 조사 유닛 (UV) 은, 가열 기구 (90) 에 의해 기판 (G) 을 80 ℃ 에서 100 초간만 가열하였다. 광 조사 유닛 (UV) 은, 광 조사시에 챔버 (82) 내의 산소 농도를 2000 ppm 이 되도록 질소 가스를 공급하였다. 광 조사 유닛 (UV) 에 의한 광 조사 후의 레지스트 패턴에 대해, 130 ℃, 10 분간의 베이크 처리를 실시하였다. 실시예 9 에 관련된 레지스트 패턴은 상기 조건에 의해 형성된 것이다.

(비교예 1)

비교예 1 로서, 포스트베이크 유닛 (PB) 에 의한 베이크 후 (130 ℃, 10 분간) 의 레지스트막에 대한 광 조사를 실시하지 않았다. 즉, 광 조사부 (86) 에 의한 적산 노광량은 0 mJ/㎠ 이다. 또, 가열 기구 (90) 에 의한 가열을 실시하지 않고, 챔버 (82) 내를 대기 분위기로 하였다. 비교예 1 에 관련된 레지스트 패턴은 상기 조건에 의해 형성된 것이다.

(비교예 2)

비교예 2 로서, 광 조사 유닛 (UV) 은, 포스트베이크 유닛 (PB) 에 의한 베이크 후의 레지스트막에 대해, 광 조사부 (86) 에 의해 적산 노광량 1000 mJ/㎠ 의 광 조사 처리를 실시하였다. 광 조사 유닛 (UV) 은, 가열 기구 (90) 에 의한 기판 (G) 의 가열을 실시하지 않았다. 광 조사 유닛 (UV) 은, 광 조사시에 챔버 (82) 내를 대기 분위기로 하였다. 비교예 2 에 관련된 레지스트 패턴은 상기 조건에 의해 형성된 것이다.

(비교예 3)

비교예 3 은, 도 5(a) 에 나타낸 종래의 패턴 형성 공정에 의해 형성한 레지스트막이다. 즉, 저산소 분위기 광 조사 공정은 실시하지 않고, 포스트베이크 공정 (130 ℃, 10 분간) 에 의해 형성된 것이다.

(막 경도의 평가)

실시예 1 ∼ 8 및 비교예 1 ∼ 3 에서 각각 얻은, 레지스트 패턴에 대해 연필 경도 시험을 실시하였다. 그리고, 레지스트 패턴의 표면막의 연필 경도를 측정하였다. 본 시험에 있어서 사용하는 연필의 심끝은, 딱딱하고 평평한 면에 둔 연마지 400 번에 대해 직각으로 대어, 심끝이 평평하고 모서리가 날카로워지도록 간다. 그리고, 간 심을 도막 (레지스트 패턴의 표면) 에 대해 45° 로 대어, 심이 부러지지 않을 정도로 할 수 있는 한 강하게 가압하면서 시험자의 전방으로 균일한 속도로 약 1 ㎝ 압출하여 도막을 세게 긁는다. 1 회 세게 긁을 때마다 연필 심의 선단 (先端) 을 갈아, 동일한 농도 기호의 연필로 5 회씩 시험을 반복한다. 도막의 찢어짐 또는 베인 자국이 5 회의 시험 중 2 회 이상 발생하는 연필 쪽의 1 단 아래의 농도 기호를 기록한다.

또한, 본 시험에서는, 연필의 선단에 하중 350 g 을 부여하였다.

이러한 레지스트 패턴의 경도의 평가 결과를 하기의 표 1, 표 2 에 나타내었다.

표 1 에 나타내는 바와 같이, 비교예 1, 2 에서 얻어진 레지스트 패턴의 연필 경도는 F, B 이고, 실시예 1 ∼ 3 에서 얻어진 레지스트 패턴의 연필 경도는 H, 2H, 2H 이다. 이와 같이, 실시예 1 ∼ 3 에서 얻어진 레지스트 패턴은, 비교예 1, 2 에서 얻어진 레지스트 패턴에 비해, 막 경도가 높은 것을 확인할 수 있다.

이로부터, 실시예 1 ∼ 3 에서는 비교예 1, 2 와 달리, 저산소 분위기 중에서 광 조사를 실시함으로써 광 중합 반응을 양호하게 진행시켜 레지스트 패턴의 경도를 향상시켰다고 말할 수 있다.

또한, 실시예 1 ∼ 3 에서 얻어진 레지스트 패턴은, 그 내부까지 전체가 충분히 경화되어 있는 것으로 생각되며, 내구성, 내열성도 높다고 말할 수 있다.

또, 실시예 2 에서 얻어진 레지스트 패턴의 연필 경도 2H 는, 실시예 1 에서 얻어진 레지스트 패턴의 연필 경도 H 보다 높은 것을 확인할 수 있다.

이로부터, 저산소 분위기 내에서 광 조사를 실시할 때, 기판 (G) 을 가열 기구 (90) 에 의해 가열한 상태로 함으로써 광 중합 반응이 촉진되고, 레지스트 패턴의 경도를 보다 향상시킨다고 말할 수 있다.

표 2, 3 에 나타내는 바와 같이, 비교예 3 에서 얻어진 레지스트 패턴의 연필 경도는 2H 이고, 실시예 4 ∼ 8 에서 얻어진 레지스트 패턴의 연필 경도는 5H, 5H, 3H, 3H, 5H 이다. 이와 같이, 실시예 4 ∼ 8 에서 얻어진 레지스트 패턴은, 비교예 3 에서 얻어진 레지스트 패턴에 비해, 막 경도가 높은 것을 확인할 수 있다. 표 2 로부터 가열 조건의 온도가 50 ℃ 이상이면 보다 효과가 높은 것을 확인할 수 있다.

표 3 으로부터, 실시예 4 ∼ 8 에서는 비교예 3 과 달리, 저산소 분위기 중에서 광 조사를 실시함으로써 광 중합 반응을 양호하게 진행시켜 레지스트 패턴의 경도를 향상시켰다고 말할 수 있다.

또한, 실시예 4 ∼ 8 에서 얻어진 레지스트 패턴은, 그 내부까지 전체가 충분히 경화되어 있는 것으로 생각되며, 내구성, 내열성도 높다고 말할 수 있다.

SPA : 패턴 형성 장치 (레지스트 패턴 형성 장치)
DV : 현상 유닛 (현상 장치)
59 : 가열 장치
81 : 광 조사 장치

Claims (4)

1. 네거티브형 레지스트 조성물을 도포하여 기판 상에 레지스트막을 형성하는 도포 장치와,
   상기 레지스트막의 현상 처리를 실시함으로써 프리패턴을 형성하는 현상 장치와,
   현상 후의 상기 프리패턴을 가열하는 가열 장치와,
   상기 기판을 수용하는 챔버 내의 산소 농도를 2000 ppm 이하로 한 저산소 분위기 내에 있어서 가열 후의 상기 프리패턴에 광 조사 처리를 실시하는 광 조사 장치를 구비하는, 레지스트 패턴 형성 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 가열 장치는, 상기 프리패턴을 150 ℃ 이하에서 가열하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성 장치.
3. 네거티브형 레지스트 조성물을 도포함으로써 기판 상에 레지스트막을 형성하는 도포 공정과,
   상기 레지스트막의 현상 처리를 실시함으로써 프리패턴을 형성하는 현상 공정과,
   상기 현상 공정 후의 상기 프리패턴을 가열하는 가열 공정과,
   상기 기판을 수용하는 챔버 내의 산소 농도를 2000 ppm 이하로 한 저산소 분위기 내에 있어서 가열 후의 상기 프리패턴에 광 조사 처리를 실시하는 광 조사 공정을 구비하는, 레지스트 패턴 형성 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 가열 공정은, 상기 프리패턴을 150 ℃ 이하에서 가열하는, 레지스트 패턴 형성 방법.

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