KR20100092875A - 기판처리장치 및 기판처리방법 - Google Patents

기판처리장치 및 기판처리방법 Download PDF

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KR20100092875A
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drying
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다카시 다케쿠마
유타카 아소
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 기판의 피처리면상에 도포막을 형성하고, 상기 도포막의 표면층을 개질하는 기판처리장치에 있어서, 장치에 관한 비용 및 풋 프린트의 증가를 억제하여 프로세스 마진과 스루풋을 충분히 확보한다.
[해결수단] 기판(G)의 피처리면상에 도포막(R)을 형성하고, 상기 도포막의 표면층을 개질하는 기판처리장치(100)로서, 상기 기판(G)의 피처리면에 도포액을 공급하고, 도포막을 형성하는 도포수단(1)과, 상기 도포수단에 의해 기판상에 형성된 도포막에 대해 소정의 건조처리를 실시하는 건조수단(2)과, 상기 건조수단에 의해 건조처리가 실시된 도포막의 표면층을 개질하는 개질수단(4)을 구비하고, 상기 개질수단은, 적어도 가스 도입구(42)가 설치된 챔버(36)를 갖고, 상기 기판이 상기 챔버내에 수용된 상태에서, 상기 가스 도입구로부터 소정 농도의 용제 분위기를 상기 챔버내에 도입하고, 상기 용제 분위기를 상기 도포막에 노출한다.

Description

기판처리장치 및 기판처리방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은, 예를 들면 FPD(플랫·패널·디스플레이) 등에 이용되는 유리 기판에 도포막을 형성하고, 그 표면층을 개질하는 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것이다.
예를 들면 FPD의 제조에 있어서는, 유리 기판 등의 피처리기판에 소정의 막을 성막한 후, 포토레지스트(이하, 레지스트라고 부른다)를 도포하여 레지스트막을 형성하고, 회로 패턴에 대응하여 레지스트막을 노광하고, 이것을 현상처리한다고 하는, 이른바 포토리소그래프공정에 의해 회로 패턴을 형성한다.
상기 레지스트막의 형성에 있어서는, 종래, 도 6에 도시하는 바와 같이 기판 반송 방향 A를 따라서 나열된 복수의 유닛에 의해, 기판에 레지스트액의 도포처리 (CT), 레지스트막의 감압 건조처리(DP), 기판 둘레가장자리부의 레지스트막의 제거처리(ER), 레지스트막의 가열처리(HP)가 순서대로 행하여져 있다.
그런데, 최근에는, 기판이 대형화되는 동시에, 복수매의 마스크 프로세스가 필요하게 되어, 택트 타임을 지연시키지 않기 위해서는, 상기 감압 건조처리의 시간을 단시간 동안에 완료할 필요가 있었다.
상기 감압 건조처리는, 기판을 감압 환경하에 두는 것에 의해, 레지스트막 중의 용제 성분을 증발시켜서, 레지스트막을 얼룩짐 없이 건조시켜 기판에 밀착도를 향상시키는 처리이다. 한편, 종래의 감압 건조장치의 구성에 대해서는, 특허문헌 1에 기재되어 있다.
그러나, 감압 건조처리를 단시간에 완료시키기 위해서는, 기판을 수용하는 챔버내를 종래보다 급속히 감압할 필요가 있으며, 그 경우, 레지스트막의 표면층과 내부의 건조 상태가 달라, 그 후의 패턴 형성에 악영향을 미칠 우려가 있었다.
구체적으로는, 레지스트 표면층이 건조 고체화되는 한편, 내부가 부드러운 상태가 되기 때문에, 그 후의 노광·현상처리에서 표면층이 제거되기 어려워져, 도 7(a)에 도시하는 바와 같이 기판(G)상에 형성된 레지스트 패턴(R)의 단면이, 표층부로부터 역테이퍼 형상의 형상이 된다고 하는 과제가 있었다. 즉, 그와 같이 역테이퍼 형상의 패턴(R)이 존재하면, 배선 패턴의 불균일이나 불량 발생의 원인이 되어, 생산수율이 저하된다고 하는 과제가 있었다.
상기 과제에 대해, 예를 들면 2대의 감압 건조 유닛을 이용하여 병렬처리를 실시하면, 프로세스 마진과 스루풋을 충분히 확보할 수 있어, 레지스트 패턴(R)의 단면을 도 7(b)에 도시하는 바람직한 테이퍼 형상(사다리꼴 형상)으로 할 수 있다.
[특허문헌1]일본공개특허공보2000-181079호
그러나, 상기와 같이 복수의 감압 건조 유닛을 이용하는 장치 구성의 경우에는, 복수매의 감압 건조 유닛뿐만이 아니라 복수의 반송 암도 필요하게 되어, 장치에 관한 비용이 커지고, 풋 프린트(Footprint)도 증대한다고 하는 다른 과제가 있었다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 사정하에 이루어진 것으로, 기판의 피처리면상에 도포막을 형성하고, 상기 도포막의 표면층을 개질하는 기판처리장치에서, 장치에 관한 비용 및 풋 프린트의 증가를 억제하여 프로세스 마진과 스루풋을 충분히 확보할 수 있는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 관한 기판처리장치는, 기판의 피처리면상에 도포막을 형성하고, 상기 도포막의 표면층을 개질하는 기판처리장치로서, 상기 기판의 피처리면에 도포액을 공급하고, 도포막을 형성하는 도포수단과, 상기 도포수단에 의해 기판상에 형성된 도포막에 대해 소정의 건조처리를 실시하는 건조수단과, 상기 건조수단에 의해 건조처리가 실시된 도포막의 표면층을 개질하는 개질수단을 구비하고, 상기 개질수단은, 적어도 가스 도입구가 설치된 챔버를 갖고, 상기 기판이 상기 챔버내에 수용된 상태에서, 상기 가스 도입구로부터 소정 농도의 용제 분위기를 상기 챔버내에 도입하고, 상기 용제 분위기를 상기 도포막에 노출하는 것에 특징을 갖는다.
한편, 상기 건조수단은, 상기 기판을 감압 분위기하에 두는 것에 의해, 기판상에 형성된 상기 도포막을 건조시키는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 단시간에 건조처리를 완료한 경우에 있어서, 건조 경화한 도포막의 표면층을 용해하여 개질하기 때문에, 그 후의 현상처리에서 원하는 패턴 형상을 얻을 수 있다.
또한, 감압 건조 유닛의 수를 늘릴 필요가 없기 때문에, 장치에 관한 비용 및 풋 프린트의 증가를 억제할 수 있다.
또한, 상기 챔버에는, 상기 챔버내의 분위기를 배기하는 가스 배기구가 더 설치되고, 상기 개질수단은, 상기 가스 도입구로부터 상기 챔버내에 용제 분위기를 공급하는 용제 분위기 공급수단과, 상기 가스 배기구로부터 상기 챔버내의 분위기를 배기하는 배기수단을 구비하고, 상기 용제 분위기 공급수단에 의한 분위기 공급량과 상기 배기수단에 의한 배기량이 조정되는 것에 의해, 상기 챔버내의 용제 농도가 소정치로 되는 것이 바람직하다.
이러한 구성으로 하는 것에 의해, 챔버내의 용제 농도를 정밀도 좋게 제어할 수 있다.
또한, 상기 개질수단은, 상기 건조수단에 의해 건조처리가 실시된 상기 기판을 소정 온도로 냉각하는 냉각수단을 구비하고, 상기 냉각수단에 의해 냉각된 상기 기판의 도포막에 대해, 용제 분위기가 노출되는 것이 바람직하다.
이러한 냉각수단을 설치하고, 도포막을 용제 분위기에 노출하기 전에 기판을 소정 온도로 냉각하는 것에 의해서, 도포막의 표층부의 용해를 효과적으로 행할 수 있다.
또한, 상기 개질수단은, 상기 기판을 평류 반송하는 반송수단을 구비하고, 상기 반송수단에 의해 평류 반송되는 상기 기판의 도포막에 대해, 상기 용제 분위기가 노출되는 것이 바람직하다.
이와 같이 평류하면서 도포막 표층부의 개질을 행하는 것에 의해, 프로세스 마진과 스루풋을 충분히 확보할 수 있다.
또한, 상기 개질수단의 후단에 설치되고, 상기 용제 분위기에 노출된 상기 기판상의 도포막을 가열처리하는 가열수단을 구비하는 것이 바람직하다.
이와 같이 가열수단을 설치하는 것에 의해, 도포막으로부터 용제를 증발시켜서, 도포막과 기판과의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 관한 기판처리방법은, 기판의 피처리면에 도포막을 형성하고, 상기 도포막의 표면층을 개질하는 기판처리방법으로서, 상기 기판의 피처리면에 도포액을 공급하고, 도포막을 형성하는 스텝과, 상기 도포수단에 의해 기판상에 형성된 도포막에 대해 소정의 건조처리를 실시하는 스텝과, 건조처리가 실시된 도포막에 소정농도의 용제 분위기를 노출하고, 상기 도포막의 표면층을 개질하는 스텝을 실행하는 것을 특징을 갖는다.
한편, 상기 기판상에 형성된 도포막에 대해 소정의 건조처리를 실시하는 스텝에 있어서, 상기 기판을 감압 분위기하에 두는 것에 의해, 기판상에 형성된 상기 도포막을 건조시키는 것이 바람직하다.
이러한 방법에 의하면, 단시간에 건조처리를 완료한 경우에 있어서, 건조 경화한 도포막의 표면층을 용해하여 개질하기 때문에, 그 후의 현상처리에서 원하는 패턴 형상을 얻을 수 있다.
또한, 감압 건조 유닛의 수를 늘릴 필요가 없기 때문에, 장치에 관한 비용 및 풋 프린트의 증가를 억제할 수 있다.
또한, 상기 도포막의 표면층을 개질하는 스텝에 있어서, 소정 속도로 평류 반송되는 상기 기판의 도포막에 대해, 상기 소정 농도의 용제 분위기가 노출되는 것이 바람직하다.
이와 같이 평류하면서 도포막 표층부의 개질을 행하는 것에 의해, 프로세스 마진과 스루풋을 충분히 확보할 수 있다.
또한, 상기 건조된 도포막에 용제 분위기를 노출하고, 상기 도포막의 표면층을 개질하는 스텝 전에 상기 도포막이 건조처리된 상기 기판을 소정 온도로 냉각하는 스텝을 실행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 도포막을 용제 분위기에 노출하기 전에 기판을 소정 온도로 냉각하는 것에 의해서, 도포막의 표층부의 용해를 효과적으로 행할 수 있다.
또한, 상기 건조된 도포막에 용제 분위기를 노출하고, 상기 도포막의 표면층을 개질하는 스텝 후에, 상기 기판상의 도포막을 가열처리하는 스텝을 실행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 도포막의 개질 처리 후에 가열처리를 실시하는 것에 의해, 도포막으로부터 용제를 증발시켜, 도포막과 기판과의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판의 피처리면상에 도포막을 형성하고, 상기 도포막의 표면층을 개질하는 기판처리장치에 있어서, 장치에 관한 비용 및 풋 프린트의 증가를 억제하여 프로세스 마진과 스루풋을 충분히 확보할 수 있는 기판처리장치 및 기판처리방법을 얻을 수 있다.
도 1은, 본 발명에 관한 기판처리장치가 적용되는 레지스트 처리 유닛의 레이아웃 구성을 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 2는, 도 1의 레지스트 처리 유닛에 있어서의 주요 장치를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은, 도 1의 레지스트 처리 유닛이 구비하는 개질 유닛 및 프리베이크 장치의 단면도이다.
도 4는, 도 3의 B-B 단면도(평면도)이다.
도 5는, 도 1의 레지스트 처리 유닛에 의해 일련의 처리가 실시되는 기판 상태를 도시하는 도포막 단면도이다.
도 6은, 종래의 레지스트막 형성을 행하는 유닛의 레이아웃 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 7은, 종래의 바람직하지 않은 패턴 단면 형상과 바람직한 패턴 단면 형상을 각각 도시하는 도면이다.
도 8은, 실시예의 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명에 관한 실시형태에 대해, 도면에 기초하여 설명한다. 도 1은, 본 발명에 관한 기판처리장치가 적용되는 레지스트 처리 유닛의 레이아웃 구성을 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도시하는 레지스트 처리 유닛(100)은, 예를 들면 FPD용의 유리기판(기판)에, 도포액인 포토레지스트를 도포하는 레지스트 도포장치(CT)(1)(도포수단)와, 레지스트 도포장치(1)에 의해 기판상에 도포된 레지스트를 감압 건조시키는 감압 건조장치(DP)(2)(건조수단)와, 기판 둘레가장자리부의 여분인 레지스트막을 제거하는 엣지 리무버(Edge remover, ER)(3)가 기판 반송로 A를 따라서 순서대로 배치되어 있다.
또한, 기판 반송로 A를 따라서, 엣지 리무버(ER)(3)의 후단에는, 상기 감압 건조 후의 레지스트막에 용제 분위기(시너 분위기)를 노출하고, 레지스트 표면층을 개질하는 개질 유닛(RF)(4)(개질수단)과, 용제 분위기에 노출된 레지스트막을 가열처리하여 용제 성분을 제거하는 프리베이크 장치(PreB)(5)(가열수단)가 배치되어 있다.
도 2에, 레지스트 처리 유닛(100)에 있어서의 주요 장치의 단면도를 모식적으로 도시하는(엣지 리무버(ER)(3)는 도시 생략).
도 2에 도시하는 바와 같이, 레지스트 도포장치(CT)(1)는, 기체의 분사 또는 분사와 흡인에 의해 기판(G)을 다른 높이로 부상시키는 부상 스테이지(10)와, 부상 스테이지(10)의 상방에 배치되어, 기판(G)의 표면에 처리액인 레지스트액을 띠 형상으로 공급하는 레지스트 공급 노즐(11)을 구비한다. 레지스트 공급 노즐(11)에는, 레지스트액 공급원(15)으로부터 레지스트액이 공급된다.
또한, 부상 스테이지(10)의 좌우 측방에는, 서로 평행하게 배치되는 가이드 레일(12)이 부설되고(한쪽만 도시), 이 가이드 레일(12)을 따라서 슬라이드 이동 가능한 슬라이더(13)가 설치된다. 이 슬라이더(13)는, 반송로를 따라서 좌우 양측에 한쌍 배치되어(한쪽만 도시), 그 상면에 기판 반송 방향 및 부상 스테이지(10)를 향하여 판 형상으로 연장하여 설치된 기판 캐리어(14)가 고정되어 있다. 즉, 슬라이더(13)의 이동과 함께, 기판 캐리어(14)가 가이드 레일(12)을 따라서 이동하도록 되어 있다.
따라서, 기판 캐리어(14)에 유지된 기판(G)이 가이드 레일(12)을 따라서 이동하는 동시에 레지스트 공급 노즐(11)의 하방을 통과하여, 그 때에 기판(G)상에 레지스트액이 도포되는 구성으로 이루어져 있다.
또한, 감압 건조장치(DP)(2)는, 기판(G)을 얹어놓기 위한 얹어놓음대(16)와, 이 얹어놓음대(16)에 얹어놓여진 기판(G)을 수용하는 챔버(17)를 구비하고 있다.
이 감압 건조장치(2)에 있어서는, 레지스트 도포장치(1)에 의해 레지스트액이 도포된 기판(G)이 도시하지 않은 기판 반송 아암에 의해 얹어놓음대(16)상에 얹어놓여져, 챔버(17)내가 밀폐된다. 그리고, 배기장치(18)의 구동에 의해 챔버내가 소정의 기압까지 감압되어, 기판(G)상의 레지스트막이 감압 건조되도록 이루어져 있다.
개질 유닛(4), 및 프리베이크 장치(5)에 대해서는, 도 3, 4를 더 덧붙여, 상세하게 설명한다. 도 3은, 개질 유닛(4) 및 프리베이크 장치(5)의 단면도, 도 4는 도 3의 B-B 단면도(평면도)이다.
도 3, 도 4에 도시하는 바와 같이, 개질 유닛(4)은, 기판(G)을 냉각하여 소정 온도로 조정하기 위한 기판온도 조절부(4a)(냉각수단)와, 온도 조절된 기판(G)상의 레지스트막에 용제 분위기, 구체적으로는 시너 분위기를 공급하는 용제 분위기 공급부(4b)를 갖는다.
도시하는 바와 같이, 상기 기판온도 조절부(4a), 용제 분위기 공급부(4b), 및 프리베이크 장치(5)에 있어서는, 각각 기판(G)을 평류 반송하는 반송수단으로서 기판 반송부(21a,21b,21c)를 구비하고 있다.
각 기판 반송부(21a,21b,21c)에는, 기판(G)을 반송하기 위한 둥근 막대체인 복수의 반송롤러(20)가, 각각 등간격으로 부설되어 있다.
각 반송롤러(20)는, 각각 소정의 굵기(지름)를 갖는 강체(예를 들면 SUS제)에 의해 형성되고, 그 중심축을 따라서 반송롤러(20)의 양단측에는, 도 4에 도시하는 바와 같이 회전축이 되는 샤프트(20a)가 돌출하여 설치되어 있다. 샤프트(20a)의 양단은 프레임(27)에 고정된 베어링(28,29)에 회전 가능하게 축으로 지지되어 있다.
각 롤러(20)를 각각 회전구동하기 위한 반송 구동부(30)는, 구동원인 전기모터(31)와, 이 전기모터(31)의 회전구동력을 각 반송롤러(20)에 전하기 위한 전동기구를 갖는다. 이 전동기구는, 전기모터(31)의 회전축에 무단벨트(32)를 사이에 두고 접속된 회전구동 샤프트(33)와, 이 회전구동 샤프트(33)와 반송롤러(20)를 작동 결합하는 교차축형의 기어(34)로 구성되어 있다.
한편, 이와 같이 구성된 각 기판 반송부(21a,21b,21c)에 있어서는, 제어부 (40)로부터의 명령에 의해서 전기모터(31)의 구동 제어가 이루어진다.
기판온도 조절부(4a)는, 상기 반송롤러(20)내에 소정의 온도로 조정된 온도 조절수를, 순환 파이프(35)를 통하여 공급하고, 이것을 순환시키는 온도 조절수 순환 구동부(22)를 구비한다.
또한, 반송롤러(20)상을 반송되는 기판(G)은 챔버(23)에 의해서 덮이도록 이루어져 있다. 즉, 기판(G)은 반입구(23a)로부터 챔버(23)내에 반입되어, 반송롤러 (20)상을 소정 속도(예를 들면 25mm/sec)로 반송되어, 반송롤러(20)로부터의 냉각 효과에 의해서 온도 조정이 이루어진다. 그리고, 온도 조절된 기판(G)은, 기판 반송부(21a)에 의해 반출구(23b)로부터 후단의 용제 분위기 공급부(4b)에 반출되도록 이루어져 있다.
또한, 도 3에 도시하는 바와 같이, 챔버(23)내에는, 급기장치(24)에 의해서 급기노즐(24a)로부터 소정 온도로 조정된 불활성 가스가 공급되고, 배기장치(26)에 의해 배기노즐(26a)을 통하여 챔버(23)내의 분위기가 배기되도록 이루어져 있다. 이것에 의해, 챔버(23)내의 분위기가 소정 온도로 조정되어, 기판(G)의 온도 조절 정밀도를 향상할 수 있다.
한편, 레지스트막에 용제 분위기를 공급하기 전에 기판(G)을 냉각 조정하는 것에 의해서, 이 개질 유닛(4)이 목적으로 하는 레지스트 표층부 용해를 효과적으로 행할 수 있다.
용제 분위기 공급부(4b)는, 기판(G)상의 레지스트막을 용제 분위기에 노출하고, 전단 처리인 감압 건조처리에 의해 건조 고체화한 레지스트 표면층을 용해하기 위해서 행하는 것으로, 이것에 의해 후단 처리인 프리베이크 처리에 있어서, 레지스트 내부로부터의 용제의 증발을 촉진시킬 수 있다.
기판(G)상의 레지스트막을 용제 분위기에 효과적으로 노출하기 위하여, 용제 분위기 공급부(4b)는, 기판(G)을 수용하는 챔버(36)를 갖고, 이 챔버(36)내에 부설된 상기 반송롤러(20)상을 기판(G)이 반송되도록 이루어져 있다.
챔버(36)내에는, 분위기 공급장치(41)(용제 분위기 공급수단)에 의해서 노즐 (42)(가스 도입구)로부터 용제 분위기(예를 들면 시너 분위기)가 공급된다. 또한, 배기장치(43)(배기수단)에 의해서, 노즐(44)(가스 배기구)로부터 챔버(36)내의 분위기가 배기된다. 이것에 의해 챔버(36)내에 소정 농도(예를 들면 8000∼16000ppm)의 용제 분위기가 형성되도록 이루어져 있다.
이 용제 분위기 공급부(4b)에 있어서, 기판 반송부(21a,21b)의 구동에 의해, 전단의 기판온도 조절부(4a)에서 냉각된 기판(G)이 반입구(36a)로부터 반입 개시되면, 제어부(40)에 의해 전기모터(31)의 회전 속도가 제어되고, 기판(G)은 챔버(36)내에서 소정 속도(예를 들면 25mm/sec)로 반송된다.
이 기판 반송이 행하여질 때, 챔버(36)내는 소정 농도의 용제 분위기가 형성되어 있고, 챔버(36)내를 반송되는 동안, 기판(G)상의 레지스트막은, 용제 분위기에 노출되도록 이루어져 있다(이하, 폭로처리라고도 한다).
그리고, 기판(G)에 대해 용제 분위기에 의한 폭로처리가 이루어지면, 기판 (G)은 기판 반송부(21b)에 의해서 챔버(36)의 반출구(36b)로부터 반출되고, 프리베이크 장치(5)에 반입되도록 이루어져 있다.
프리베이크 장치(5)에 있어서는, 용제 분위기 공급부(4b)에서 레지스트막에 침투한 용제(시너)를 증발시켜, 기판(G)에 레지스트막을 정착시키기 위한 가열처리가 실시된다.
가열처리를 효과적으로 실시하기 위해, 프리베이크 장치(5)는, 반송롤러(20)상을 반송하는 기판(G)을 덮는 챔버(45)를 갖는다.
또한, 서로 이웃이 되는 반송롤러(20) 사이에는 각각, 소정의 전류가 공급되는 것에 의해 발열하는 히터 플레이트(46)가 설치되고, 도 3에 도시하는 바와 같이 챔버(45)내의 기판(G) 상방에는 복수의 히터 플레이트(47)가 소정 간격을 두고 설치되어 있다. 이들 히터 플레이트(46,47)에의 전류 공급은, 각각 가열 제어부(48, 49)에 의해 행하여진다.
즉, 기판 반송부(21b,21c)의 구동에 의해서 챔버(45)내에 반입구(45a)로부터 반입된 기판(G)은, 챔버(45)내에 반송되면서, 혹은 챔버(45)내에서 일시 정지 상태가 되고, 히터 플레이트(46,47)에 의한 가열처리가 이루어진다. 히터 플레이트(46, 47)에서의 가열처리가 이루어진 기판(G)은, 반출구(45b)로부터 반출된다.
계속하여, 이와 같이 구성된 레지스트 처리 유닛(100)에 있어서의 일련의 동작에 대해 도 5의 기판(G)의 도포막 단면도를 이용하면서 설명한다.
도 5(a)에 도시하는 바와 같이 피처리면에 기초막(60)이 형성된 기판(G)은, 최초로 레지스트 도포 유닛(CT)(1)에서 부상 스테이지(10)상에 반송되면서, 레지스트 공급 노즐(11)에 의해 레지스트액(R)의 도포가 이루어진다(도 5(b)의 상태).
레지스트액(R)이 도포된 기판(G)은, 직후에 감압 건조장치(DP)(2)의 챔버 (17)내에 반입된다. 그리고, 배기장치(18)에 의해 챔버(17)내가 감압 환경이 되며, 기판(G)이 감압 환경하(예를 들면 26Pa)에 소정 시간(예를 들면 40초간) 놓여진다.
여기서의 감압 건조처리는, 챔버(17)내가 단시간에 크게 감압되기 때문에, 도 5(c)에 도시하는 바와 같이 레지스트막(R)의 표면층(R1)의 건조 경화가 진행되고, 내층(R2)은 부드러운 상태가 되어 있다.
감압 건조처리된 기판(G)은, 개질 유닛(4)의 기판온도 조절부(4a)에 먼저 반입되고, 기판 반송부(21a)에 의해 소정 속도(예를 들면 25mm/sec)로 반송되면서, 따라서 소정 온도(예를 들면 20℃)에 냉각 조정된다.
냉각처리가 이루어진 기판(G)은, 기판 반송부(21b)에 의해 용제 분위기 공급부(4b)의 챔버(36)에 반입되며 챔버(36)내를 소정 속도(예를 들면 25mm/sec)로 반송된다.
한편, 챔버(36)내에는, 노즐(42)로부터 공급된 용제 분위기(시너 분위기)에 의해서, 소정 농도(예를 들면 8000∼16000ppm)의 용제 분위기가 형성되어 있고, 기판(G)상의 레지스트막은, 상기 용제 분위기에 소정 시간(예를 들면 40초) 노출된다.
이 폭로처리에 의해, 상기 건조 경화하고 있는 표면층(R1)에 용제가 침투하고, 표면층(R1)은 내층(R2)과 같은 정도의 건조 상태로 용해되어 개질된다(도 5(d)의 상태).
그리고 기판(G)은, 기판 반송부(21c)에 의해 프리베이크 장치(5)에 반입되고, 따라서 히터 플레이트(46,47)에 의한 가열처리가 실시된다. 이것에 의해 레지스트 안에 잔류하는 용제가 증발 제거되어, 기판(G)에 대한 레지스트막의 밀착성도 강화된다(도 5(e)의 상태).
이와 같이 본 실시의 형태에 의하면, 단시간의 감압 건조처리에 의해 건조 경화한 레지스트 표면층을 기판 반송하면서 용해하여 개질하기 때문에, 그 후의 현상처리에서 원하는 패턴 형상(도 7(b)에 도시하는 사다리꼴 형상의 패턴)을 얻을 수 있는 동시에 프로세스 마진과 스루풋을 충분히 확보할 수 있다. 또한, 감압 건조 유닛의 수를 늘릴 필요가 없기 때문에, 장치에 관한 비용 및 풋 프린트의 증가를 억제할 수 있다.
[실시예]
계속하여, 본 발명에 관한 기판처리장치 및 기판처리방법에 대해서, 실시예에 기초하여 더 설명한다. 본 실시예에서는, 상기 실시형태에 나타낸 구성의 레지스트 처리 유닛을 이용하여, 실제로 실험을 행하는 것에 의해, 그 효과를 검증하였다.
(실시예 1)
실시예 1에서는, 제조건으로의 레지스트막 형성 후, 노광·현상처리를 실시해, 형성된 패턴 형상을 평가하였다.
구체적인 처리 공정으로서는, 상기 실시형태에 기초하여, 레지스트 도포(CT)→감압 건조(DP)→용제 분위기의 폭로처리(RF)→프리베이크 처리(HP)→노광처리→현상처리를 순서대로 행하였다. 실험 조건을 표 1에 나타낸다.
실시예 조건
기판 사이즈 730(mm)×920(mm)×0.7(mm)
포토레지스트 AZ사 제품 상품명 SR210
도포막 두께 25,000(Å)
감압 건조처리 1대의 감압 건조 유닛에 의해 40∼60초 기압, 기압 최소치 10∼50Pa
프리베이크 110℃에서 150초
노광량 20∼50(J/㎡)
마스크패턴 격자 패턴
현상처리 2.38%의 TMAH(수산화테트라메틸암모늄)수용액으로 60초 현상
폭로처리시 반송속도 25mm/sec(40초 처리)
(비교예 1, 2)
또한, 비교예로서 용제 분위기의 폭로처리를 실시하지 않은 종래의 공정을 실시하여, 본 실시예와의 결과를 비교 평가하였다. 실시예 1과 다른 조건을 표 2에 나타낸다.
비교예 조건
비교예 1 용제 분위기의 폭로처리 없음. 기타는 실시예 1과 같음.
비교예 2 2대의 감압 건조 유닛에 의해 병렬처리.
각 감압 건조 유닛에서 90초 감압, 기압 최소치 100∼400Pa
이 실험의 결과로서, 실시예 1, 비교예 1, 2에서 형성된 레지스트 패턴의 표면 선폭의 평균치와, 그 높이 평균치를 도 8의 막대 그래프에 나타낸다.
비교예 2에서의 2대의 감압 건조 유닛에 의한 병렬처리를 실시하는 경우, 용제의 증발에 최적인 기압(100∼400Pa)으로 감압 건조 시간을 길게 확보할 수 있다. 이 때문에, 도 8의 그래프에 나타내는 비교예 2의 결과는, 패턴의 높이 및 선폭 모두 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 다만, 상기한 바와 같이, 2대의 감압 건조 유닛을 이용하는 장치 구성의 경우, 그 증가분의 장치에 관한 비용이 커져, 풋 프린트도 증대한다고 하는 폐해(과제)가 있다.
한편, 비교예 1에서의 1대의 감압 건조 유닛에 의한 단시간의 감압 건조처리 및, 용제 분위기의 폭로처리를 실시하지 않는 경우, 레지스트막이 용해되기 어렵기 때문에 패턴 높이가 높고 선폭이 굵어져, 바람직하지 않은 패턴 형상을 얻어졌다.
실시예 1의 결과로서는, 도 8의 막대 그래프에 나타내는 바와 같이 비교예 2에 가깝게 되어, 용제 분위기의 폭로처리에서의 기판 반송속도를 적어도 25mm/sec 이하로 하면, 충분히 레지스트 표면층을 용해할 수 있어, 양호한 결과를 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다.
이상의 실시예의 결과, 본 발명의 기판처리장치 및 기판처리방법에 의하면, 폭로처리에 있어서의 용제 분위기의 농도와 기판 반송 속도를 조정하는 것에 의해, 감압 건조처리를 단시간에 실시해도, 양호한 결과를 얻을 수 있어, 프로세스 마진과 스루풋을 충분히 확보할 수 있는 것을 확인하였다.
1 : 레지스트 도포장치(도포수단)
2 : 감압 건조장치(건조수단)
3 : 엣지 리무버
4 : 개질 유닛 개질수단
5 : 프리베이크 장치(가열수단)
10 : 부상 스테이지
11 : 레지스트 공급 노즐
12 : 가이드 레일
13 : 슬라이더
14 : 기판 캐리어
15 : 레지스트액 공급원
16 : 얹어놓음대
17 : 챔버
18 : 배기장치
20 : 반송롤러
21 : 기판 반송부(반송수단)
22 : 온도 조절수 순환 구동부
23 : 챔버
24 : 급기장치
26 : 배기장치
27 : 프레임
28 : 베어링
29 : 베어링
30 : 반송 구동부
31 : 전기모터
32 : 무단 벨트
33 : 회전구동 샤프트
34 : 기어
35 : 순환 파이프
36 : 챔버
41 : 분위기 공급장치(용제 분위기 공급수단)
42 : 노즐(가스 도입구)
43 : 배기장치(배기수단)
44 : 노즐(가스 배기구)
45 : 챔버
46 : 히터 플레이트
47 : 히터 플레이트
48 : 가열 제어부
49 : 가열 제어부
100 : 레지스트 처리 유닛
G : 기판
R : 레지스트(도포액, 도포막)

Claims (11)

  1. 기판의 피처리면상에 도포막을 형성하고, 상기 도포막의 표면층을 개질하는 기판처리장치로서,
    상기 기판의 피처리면에 도포액을 공급하고, 도포막을 형성하는 도포수단과,
    상기 도포수단에 의해 기판상에 형성된 도포막에 대해 소정의 건조처리를 실시하는 건조수단과,
    상기 건조수단에 의해 건조처리가 실시된 도포막의 표면층을 개질하는 개질수단을 구비하고,
    상기 개질수단은, 적어도 가스 도입구가 설치된 챔버를 갖고, 상기 기판이 상기 챔버내에 수용된 상태에서, 상기 가스 도입구로부터 소정 농도의 용제 분위기를 상기 챔버내에 도입하고, 상기 용제 분위기를 상기 도포막에 노출하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 건조수단은, 상기 기판을 감압 분위기하에 두는 것에 의해, 기판상에 형성된 상기 도포막을 건조시키는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 챔버에는, 상기 챔버내의 분위기를 배기하는 가스 배기구가 더 설치되고,
    상기 개질수단은,
    상기 가스 도입구로부터 상기 챔버내에 용제 분위기를 공급하는 용제 분위기 공급수단과,
    상기 가스 배기구로부터 상기 챔버내의 분위기를 배기하는 배기수단을 구비하고,
    상기 용제 분위기 공급수단에 의한 분위기 공급량과 상기 배기수단에 의한 배기량이 조정되는 것에 의해, 상기 챔버내의 용제 농도가 소정치로 되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 개질수단은,
    상기 건조수단에 의해 건조처리가 실시된 상기 기판을 소정 온도로 냉각하는 냉각수단을 구비하고,
    상기 냉각수단에 의해 냉각된 상기 기판의 도포막에 대해, 용제 분위기가 노출되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 개질수단은,
    상기 기판을 평류 반송하는 반송수단을 구비하고,
    상기 반송수단에 의해 평류 반송되는 상기 기판의 도포막에 대해, 상기 용제 분위기가 노출되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 개질수단의 후단에 설치되고, 상기 용제 분위기에 노출된 상기 기판상의 도포막을 가열처리하는 가열수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 기판의 피처리면상에 도포막을 형성하고, 상기 도포막의 표면층을 개질하는 기판처리방법으로서,
    상기 기판의 피처리면에 도포액을 공급하고, 도포막을 형성하는 스텝과,
    상기 도포수단에 의해 기판상에 형성된 도포막에 대해 소정의 건조처리를 실시하는 스텝과,
    건조처리가 실시된 도포막에 소정 농도의 용제 분위기를 노출하고, 상기 도포막의 표면층을 개질하는 스텝을 실행하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 도포막의 표면층을 개질하는 스텝에서,
    소정 속도로 평류 반송되는 상기 기판의 도포막에 대해, 상기 소정 농도의 용제 분위기가 노출되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 기판상에 형성된 도포막에 대해 소정의 건조처리를 실시하는 스텝에서,
    상기 기판을 감압 분위기하에 두는 것에 의해, 기판상에 형성된 상기 도포막을 건조시키는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 건조된 도포막에 용제 분위기를 노출하고, 상기 도포막의 표면층을 개질하는 스텝 전에,
    상기 도포막이 건조처리된 상기 기판을 소정 온도로 냉각하는 스텝을 실행하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  11. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 건조된 도포막에 용제 분위기를 노출하고, 상기 도포막의 표면층을 개질하는 스텝 후에,
    상기 기판상의 도포막을 가열처리하는 스텝을 실행하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.


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