(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内において、基板に形成されたフォトレジストパターンを溶解し、新たなフォトレジストパターンを形成する基板処理装置であって、
前記基板が載置されると共に、基板載置面の温度を所定温度として基板温度を調整するための温調プレートと、チャンバ内にフォトレジストの溶剤雰囲気を供給する溶剤雰囲気供給手段と、チャンバ内の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段と、前記温調プレートの設定温度を制御すると共に前記雰囲気温度検出手段による検出温度が入力される制御手段とを備え、
前記制御手段は、設定している前記温調プレートの温度と、前記雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度とを比較し、該比較結果に基づいて温調プレートの設定温度を制御することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
溶剤雰囲気温度≦温調プレートの設定温度≦溶剤雰囲気温度＋２℃
の条件を満足するよう前記温調プレートの設定温度を制御することを特徴とする請求項１に記載された基板処理装置。
【請求項３】
チャンバ内において、基板に形成されたフォトレジストパターンを溶解し、新たなフォトレジストパターンを形成する基板処理方法であって、
前記基板を温調プレートに載置し、基板載置面の温度を所定温度として基板温度を調整するステップと、
チャンバ内にフォトレジストの溶剤雰囲気を供給するステップと、
チャンバ内の雰囲気温度を検出するステップと、
設定している前記温調プレートの温度と、前記検出した雰囲気温度とを比較し、該比較結果に基づいて温調プレートの設定温度を制御するステップとを実行することを特徴とする基板処理方法。
【請求項４】
前記温調プレートの設定温度を制御するステップにおいて、
溶剤雰囲気温度≦温調プレートの設定温度≦溶剤雰囲気温度＋２℃
の条件を満足するよう前記温調プレートの設定温度を制御することを特徴とする請求項３に記載された基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトリソグラフィ工程により形成されエッチングマスクとして使用されたレジストパターンを溶解し、新たなレジストパターンを形成するリフロー処理を行う基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）製造工程におけるアモルファスＳｉＴＦＴ（アモルファスシリコン薄膜トランジスタ）の形成においては、複数回のエッチング処理が必要とされる。このため従来は、複数回のフォトリソグラフィ工程、即ち露光・現像処理を行い、フォトレジストパターンを形成している。
しかしながら、ＴＦＴ形成工程において、エッチングで得たいパターン毎に塗布現像装置と露光装置とが必要となり、装置にかかるコストが高くなるという課題があった。
【０００３】
このような課題に対し、一度エッチングマスクとして使用したレジストパターンを溶解し変形することにより、新たなレジストパターンを形成するリフロー処理が注目されている。このリフロー処理によれば、二度目のレジストパターン形成において、塗布現像装置及び露光装置を用いた処理を必要とせず、装置コストを低減し、製造効率を向上することができる。このリフロー処理を用いたＴＦＴ形成工程について図を用いて説明する。
【０００４】
アモルファスＳｉＴＦＴを形成する場合、図６（ａ）に示すように、ガラス基板２００に形成されたゲート電極２０１上に、絶縁層２０２、ａ−Ｓｉ層（ノンドープアモルファスＳｉ層）２０３ａとｎ+ａ−Ｓｉ層（リンドープアモルファスＳｉ層）２０３ｂからなるＳｉ層２０３、ドレイン・ソース電極を形成するためのメタル層２０５が順に積層される。
【０００５】
そして、メタル層２０５をエッチングするため、フォトリソグラフィ工程により、メタル層２０５上にフォトレジストが成膜され、露光、現像処理によりレジストパターン２０６が形成される。但し、このレジストパターン２０６は、光の透過率に差が設けられたハーフトーンマスクを用いるハーフ露光処理により、異なる膜厚（厚膜部と薄膜部）を有するものとなされる。尚、ハーフ露光技術については、特許文献１に開示されている。
レジストパターン２０６は、メタル層２０５をエッチングするためのマスクとして使用され、エッチング後は図６（ｂ）に示すようにメタル層２０５の非マスク部分がエッチングされる。
【０００６】
メタルエッチングによりレジスト層２０６の表面には、ウェットエッチング液の影響によりレジストが変質した変質層２０７が形成される。そこで、リフロー処理の前処理として、この変質層２０７を除去する処理を行う。
【０００７】
この前処理においては、アルカリ溶液がウェットエッチング液として変質層２０７に塗布され、これにより図６（ｃ）に示すように変質層２０７が除去される。
次いで再現像処理により、図６（ｄ）に示すように次のレジストパターン形成においてマスクが不要な薄膜部のレジスト２０６を除去し、マスクしたいターゲットＴｇ周辺のレジスト（厚膜部）のみを残す処理が行われる。
【０００８】
次いで図６（ｄ）に示すようにレジスト２０６が残された状態から、レジスト２０６に溶解雰囲気を曝すことによりレジスト２０６の溶解、拡散処理（リフロー処理）が行われ、図６（ｅ）に示すようにターゲットＴｇ上にレジスト層が形成される。
尚、このレジスト層形成後は、図７（ａ）に示すようにメタル層２０５をマスクとしてＳｉ層２０３のエッチングを行い、図７（ｂ）に示すようにレジスト層２０６を除去する。そして、図７（ｃ）に示すように、チャネル領域におけるｎ+ａ−Ｓｉ層２０３ｂのエッチングが行われ、ＴＦＴが形成される。
【特許文献１】特開２００５−１０８９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで前記リフロー処理では、従来、チャンバ内で一定温度に設定された温調プレート上に基板が載置され、そのプレートにより温度調整された基板がシンナー等の溶剤雰囲気に曝され、フォトレジストが溶解される。
そこで本発明者は、基板温度と溶剤雰囲気温度との関係が、フォトレジストの溶解度に対しどのような影響を与えるのか実験等を実施し、鋭意研究を行った。
【００１０】
その結果、図８のグラフに示すように、例えば溶剤雰囲気の温度（２４℃）よりも基板温度が低い場合、その温度差が大きくなるほど（基板温度が低くなるほど）、溶解されるフォトレジストの広がり量が大きく増加することを知見するに至った。この現象は、溶剤雰囲気温度よりも基板温度が低い程、基板表面に溶剤の結露が生じやすく、これにより溶解が促進されるものと考察された。
尚、広がり量とは、（（リフロー後のレジストの幅）−（元のレジストの幅））／２（μｍ）で定義される。
【００１１】
一方、基板温度が溶剤雰囲気の温度（２４℃）以上の場合、基板温度が雰囲気温度＋２℃までは２．４３μｍ〜０．５４μｍと、少量の広がり量を確認できたが、それより基板温度が高い場合には殆ど広がり量に変化がないことを知見するに至った。
【００１２】
この図８のグラフに示される結果は、ある一定濃度の溶剤雰囲気の温度（２４℃）に対し基板温度が低くフォトレジストの広がり量が多い場合、溶解速度が速くなることを示しているが、その場合、レジストが広範囲に広がりすぎ、マスクしたいターゲットに対し充分な膜を形成することができないという課題があった。
一方、基板温度が雰囲気温度＋２℃より大きい場合、殆ど溶解処理が進行しないことを示しており、その場合、リフロー処理に長い処理時間を要し、生産効率が低下するという課題があった。
【００１３】
さらに、本発明者は、図９のグラフに示すように、温調プレート温度よりも溶剤雰囲気の温度が高い場合には、処理時間中に基板温度が雰囲気温度の影響により上昇することを知見するに至った。
【００１４】
この図９のグラフに示される結果は、溶剤雰囲気の温度よりも基板温度が低く設定されている場合、基板温度がリフロー処理中において変化して面内不均一となることを示している。即ち、その場合、基板面内においてレジストの広がり量に差異が生じ、レジストパターンの膜厚が基板面内において不均一となり、断線、短絡等のパターン不良が生じるという課題があった。
【００１５】
本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、フォトレジストパターンを溶解し所望のレジストパターンを形成するリフロー処理において、充分な膜厚均一性を有するレジストパターンを形成することができ、且つ、生産効率の低下を抑制することができる基板処理装置及び基板処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記課題を解決するために、本発明にかかる基板処理装置は、チャンバ内において、基板に形成されたフォトレジストパターンを溶解し、新たなフォトレジストパターンを形成する基板処理装置であって、前記基板が載置されると共に、基板載置面の温度を所定温度として基板温度を調整するための温調プレートと、チャンバ内にフォトレジストの溶剤雰囲気を供給する溶剤雰囲気供給手段と、チャンバ内の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段と、前記温調プレートの設定温度を制御すると共に前記雰囲気温度検出手段による検出温度が入力される制御手段とを備え、前記制御手段は、設定している前記温調プレートの温度と、前記雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度とを比較し、該比較結果に基づいて温調プレートの設定温度を制御することに特徴を有する。
【００１７】
また、前記課題を解決するために、本発明にかかる基板処理方法は、チャンバ内において、基板に形成されたフォトレジストパターンを溶解し、新たなフォトレジストパターンを形成する基板処理方法であって、前記基板を温調プレートに載置し、基板載置面の温度を所定温度として基板温度を調整するステップと、チャンバ内にフォトレジストの溶剤雰囲気を供給するステップと、チャンバ内の雰囲気温度を検出するステップと、設定している前記温調プレートの温度と、前記検出した雰囲気温度とを比較し、該比較結果に基づいて温調プレートの設定温度を制御するステップとを実行することに特徴を有する。
【００１８】
また、前記温調プレートの設定温度は、溶剤雰囲気温度≦温調プレートの設定温度≦溶剤雰囲気温度＋２℃の条件を満足するよう制御することが望ましい。
【００１９】
前記したように、基板温度が雰囲気温度よりも大幅に低い場合には、レジストの溶解速度は速いがレジストが広がりすぎ、マスクしたいターゲットに対し充分な膜を形成することができず、さらに基板面内の温度差異により膜厚が不均一となる。また、基板温度が雰囲気温度＋２℃より大きいと、殆どレジストの広がり量が得られず、処理に時間を要し生産効率が低下する。
しかしながら、前記の本発明に係る基板処理装置及び基板処理方法により、基板温度（温調プレートの設定温度）を、溶剤雰囲気温度≦温調プレートの設定温度≦溶剤雰囲気温度＋２℃の条件を満たすよう制御することにより、図８に示したように少量（２．４３μｍ〜０．５４μｍ）の広がり量を得ることができる。即ち、広がり量を少量の状態で維持しながら安定してレジストを溶解することができるため、充分な膜厚均一性を有するレジストパターンを得ることができ、生産効率の低下も抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、フォトレジストパターンを溶解し所望のレジストパターンを形成するリフロー処理において、充分な膜厚均一性を有するレジストパターンを形成することができ、且つ、生産効率の低下を抑制することができる基板処理装置及び基板処理方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る基板処理装置及び基板処理方法につき、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図１は、本発明に係る基板処理装置としてのリフローユニットを具備するリフローパターン形成装置のレイアウトを示す平面ブロック図である。
【００２２】
図１に示すリフローパターン形成装置１は、例えばＴＦＴ形成のため、塗布現像処理装置（ＣＯＴ／ＤＥＶ）５０及び露光装置（Ｅｘｐ）５１においてレジストパターン形成、エッチング装置（Ｅｔｃｈｉｎｇ）５２によりエッチング処理が施された基板Ｇに対し、レジストパターンのリフロー処理を行い、レジストパターンを再形成するための装置である。
【００２３】
このリフローパターン形成装置１は、複数の基板Ｇをカセット単位で外部（エッチング装置）から搬入出したり、カセットに対して基板Ｇを搬入出したりするカセットステーション（Ｃ／Ｓ）２を備える。
また、カセットステーション２に隣接して基板処理部３が設けられ、この基板処理部３は、各ユニット間での基板Ｇの搬送及び各ユニットに対する基板Ｇの搬入出を行うアーム装置を有する基板搬送部（Ｍ／Ａ）４を有する。そして、図中矢印で示す基板処理方向に沿って基板搬送部４の左右には、基板Ｇを処理するための複数の処理ユニットが配置されている。
【００２４】
処理ユニットとして、図中、矢印で示す処理方向に沿って基板搬送部４の右側には、フォトレジストに生じた変質層を除去するための前処理を行うリムーバユニット（ＲＭ）５と、再現像処理を行うことにより不要なレジストを除去する再現像ユニット（ＲＤＶ）６とが配置される。
さらに、リムーバユニット５／再現像ユニット６に隣接して、フォトレジストを溶解するリフローユニット（ＲＦ）７が配置される。
また図中、基板処理方向に沿って基板搬送部４の左側には、複数のホットプレート及びクールプレートからなる熱処理装置（ＨＰ／ＣＯＬ）８が配置される。
【００２５】
次に、本発明に係る基板処理装置としてのリフローユニット７についてさらに説明する。図２は、リフローユニット７の概略構成を示す断面図である。
図示するように、リフローユニット７においては、ベースチャンバ１０ａ上にアッパーチャンバ１０ｂが着脱自在に装着され、アッパーチャンバ１０ｂ装着時には内部に密閉空間を形成するチャンバ１０を具備する。
【００２６】
チャンバ１０内の中央には、基板Ｇを基板載置面に載置し、基板載置面の温度を所定温度として基板Ｇを温度調整するための温調プレート１１が設けられる。この温調プレート１１の内部には、温調水が循環する温調水流路１２が形成され、この温調水流路１２は、チャンバ外部に設けられた温調器１３に接続されている。即ち、温調器１３に循環水が供給され、温調器１３において所定の水温に調整されて、温調プレート１１が所定の温度に調整されるように構成されている。
【００２７】
また、チャンバ１０内には、溶剤雰囲気供給手段により上方から下方に向けて溶剤雰囲気としてシンナーガス流が形成される。即ち、溶剤雰囲気供給手段として、チャンバ１０内にガス供給口１４、ガス排気口１５、チャンバ１０外にガス供給管１６、ガス濃度調整器１７、ガス排気管１８が設けられている。具体的には、アッパーチャンバ１０ｂの天井に形成された複数のガス供給口１４からシンナーガスが供給され、ベースチャンバ１０ａの底面に形成された複数のガス排気口１５からシンナーガスが排出されるようになされている。
【００２８】
ガス供給口１４にはガス供給管１６が接続され、このガス供給管１６にはガス濃度調整器１７により濃度が５０〜１００％に調整されたシンナーガスが供給されるように構成されている。尚、ガス濃度調整器１７には、所定流量のＮ2ガスが供給され、気化されたシンナーがＮ2ガスと共にガス供給管１６に供給される。一方、ガス排気口１５にはガス排気管１８が接続され、チャンバ内の雰囲気を排出するように構成されている。
【００２９】
また、チャンバ１０内においては、シンナーガスをチャンバ内に拡散するための拡散スペーサ１９と、拡散スペーサ１９により拡散されたシンナーガスの流れる方向を均一化するための均一化プレート２０と、ガス排気口１５に向けてガスを整流するための排気整流板２１とが設けられている。
【００３０】
また、チャンバ１０内には雰囲気温度検出手段として雰囲気温度センサ２３が設けられ、チャンバ内雰囲気の温度を検出するようになされている。
雰囲気温度センサ２３の検出結果は、温調器１３を制御する制御手段である制御部２４に出力され、制御部２４ではセンサ検出結果に基づいて温調プレート１１に供給される温調水温度を制御するようになされている。
【００３１】
続いて、リフローパターン形成装置１による処理工程及びリフローユニット７での処理工程について夫々説明する。先ず、図３のフローに従い、図１のブロック図及び既に説明した図６の基板断面図を用いて、リフロー処理全体の流れについて説明する。
【００３２】
先ず、エッチング装置５２より搬送された基板Ｇが収容されたカセットステーション２から、１枚の基板Ｇが基板搬送部４によりリムーバユニット５に搬送される。尚、図６（ａ）に示すように、この基板Ｇに形成されたフォトレジストパターン２０６は、塗布現像処理装置５０及び露光装置５１において、リフロー処理で必要なフォトレジストを厚膜に形成し、不要なフォトレジストを薄膜に形成するハーフ露光処理が施されている。
【００３３】
リムーバユニット５において基板Ｇは、図６（ｂ）に示すようにエッチング処理によりフォトレジスト２０６の表面に生じた変質層２０７を例えばアルカリ溶液に曝すことにより除去する前処理が行われる（図３のステップＳ１）。
【００３４】
リムーバユニット５での前処理後、図６（ｃ）に示す状態の基板Ｇは、基板搬送部４により再現像ユニット６に搬送される。
そこで基板Ｇは、不要な薄膜部分のレジストを除去するために再現像処理が行われ、図６（ｄ）に示すように厚膜部分のレジストが残る状態となされる（図３のステップＳ２）。即ち、マスクすべき所定エリアであるターゲットＴｇの周囲にレジスト２０６が残る状態になされる。
【００３５】
次いで基板Ｇは基板搬送部４により熱処理装置８に搬送されて所定の加熱処理及び冷却（温度調整）処理が行われた後、基板搬送部４によりリフローユニット７に搬送され、そこでレジスト２０６を溶解するリフロー処理が行われる（図３のステップＳ３）。そして処理レシピに定められた所定時間の間、フォトレジストの溶解処理を行うことにより、ターゲットＴｇをマスクするレジストパターンが形成される。
【００３６】
また、リフローユニット７でのレジストパターン形成がなされた基板Ｇは、基板搬送部４により熱処理装置８に搬送され、加熱によるレジストパターンの定着処理が行われる。そして、再び基板搬送部４によりカセットステーション２のカセットに戻され、その後、エッチング装置５２に搬送される。
【００３７】
次に、図４のフロー図に従い、図２のリフローユニット７の断面図を用いてリフローユニット７での処理工程について説明する。
先ず、温調プレート１１上に基板Ｇが載置され、温調プレート１１の温度が温調器１３により所定の温度（例えば２４℃）に設定される。そしてチャンバ１０内にガス濃度調整器１７によって濃度が所定濃度に調整されたシンナーガスが供給され、リフロー処理が開始される（図４のステップＳ３１）。
【００３８】
リフロー処理開始後、雰囲気温度センサ２３によりチャンバ内の雰囲気温度が検出され、検出結果が制御部２４に供給される（図４のステップＳ３２）。
制御部２４では、設定している温調プレート１１の温度と雰囲気温度センサ２３により検出された温度とを比較し（図４のステップＳ３３）、プレート設定温度が雰囲気温度より低い場合は（図４のステップＳ３４）、プレート設定温度を、雰囲気温度≦温調プレートの設定温度≦雰囲気温度＋２℃の範囲となるよう設定する（図４のステップＳ３５）。
【００３９】
一方、プレート設定温度が雰囲気温度より高い場合は（図４のステップＳ３４）、温調プレートの設定温度≦雰囲気温度＋２℃の範囲であるかを判定し（図４のステップＳ３７）、その範囲外である場合には範囲内となるようにプレート温度を設定する（図４のステップＳ３５）。
【００４０】
そして、このようにプレート温度が、雰囲気温度≦温調プレートの設定温度≦雰囲気温度＋２℃の範囲となされると、処理レシピに定められた所定時間が経過したかを判定し（図４のステップＳ３６）、経過していない場合は、所定時間が経過するまで、リフロー処理の間、ステップＳ３２からの処理を繰り返して行う。
【００４１】
尚、このフローに示すように温調プレート１１の設定温度の範囲を制御するのは、図８のグラフに示したように、少量の広がり量であっても安定して溶解を進行させることのできる温度範囲であるためである。
【００４２】
以上のように、本発明に係る実施の形態によれば、溶剤雰囲気によりフォトレジストを溶解し、所定エリアをマスクするリフロー処理において、溶剤雰囲気の温度を検出し、検出された雰囲気温度に基づき基板温度を調整することにより、安定したレジスト溶解を行うことができる。
即ち、広がり量を少量の状態で維持しながら安定してレジストを溶解することができるため、充分な膜厚均一性を有するレジストパターンを得ることができ、生産効率の低下も抑制することができる。
【００４３】
尚、前記実施の形態において図２に示したリフローユニット７の構成は、チャンバ１０内に供給されるシンナーガスに対し、温度調整がなされないものであるが、その構成に限定せず、温調プレート１１の温度設定に合わせて雰囲気温度が調整される構成としてもよい。
その場合、例えば図５に示すように、温調水が流れる温調水流路１２とガス供給管１６とがチャンバ１０内に導入される前に螺旋状に絡む螺旋部２５を設ける構成としてもよい。但しこの場合、チャンバ１０の下方から上方に向けてシンナーガスが供給される。
【００４４】
このような構成によれば、シンナーガスは螺旋部２５において温調水により温調プレート１１の設定温度に近づけられた後、チャンバ内に供給される。即ち、雰囲気温度センサ２３により検出された雰囲気温度が温調水設定温度より低い場合には、濃度調整器１７から供給されたシンナーガスが螺旋部２５を通過することにより、温調水よりも少し低めの温度（２℃以内）にまで上げられる。反対に雰囲気温度センサ２３により検出された雰囲気温度が温調水設定温度より高い場合には、温調水温度が前記雰囲気温度よりも高い温度に再設定される。
したがって、図５の構成によれば、元の雰囲気温度よりも高い範囲で、温調プレート１１を所望の温度に設定することができるというメリットを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、複数回に亘りフォトレジストパターンを形成する工程に適用することができ、電子デバイス製造業界等において好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、本発明に係る基板処理装置としてのリフローユニットを具備するリフローパターン形成装置のレイアウトを示す平面ブロック図である。
【図２】図２は、リフローユニットの概略構成を示す断面図である。
【図３】図３は、リフローパターン形成装置による基板処理工程を示すフローである。
【図４】図４は、リフローユニットによる基板処理工程を示すフローである。
【図５】図５は、リフローユニットの他の概略構成形態を示す断面図である。
【図６】図６は、リフロー処理によりガラス基板に形成されるＴＦＴの形成過程を説明するための基板の状態を示す断面図である。
【図７】図７は、リフロー処理によりガラス基板に形成されるＴＦＴの形成過程を説明するための基板の状態を示す断面図である。
【図８】図８は、基板温度とフォトレジストの広がり量との関係を示すグラフである。
【図９】図９は、温調プレート温度と溶剤雰囲気の温度と基板温度との時間経過に伴う変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４７】
１          リフローパターン形成装置
２          カセットステーション
３          基板処理部
４          基板搬送部
５          リムーバユニット
６          再現像ユニット
７          リフローユニット（基板処理装置）
８          熱処理装置
１０        チャンバ
１１        温調プレート
１２        温調水流水路
１３        温調器
１４        ガス供給口（溶剤雰囲気供給手段）
１５        ガス排気口（溶剤雰囲気供給手段）
１６        ガス供給管（溶剤雰囲気供給手段）
１７        ガス濃度調整器（溶剤雰囲気供給手段）
１８        ガス排気管（溶剤雰囲気供給手段）
１９        拡散スペーサ
２０        均一化プレート
２１        排気整流板
２３        雰囲気温度センサ（雰囲気温度検出手段）
２４        制御部（制御手段）
２５        螺旋部
Ｇ          基板
【図１】
0004437477.tif 000002
【図２】
0004437477.tif 000003
【図３】
0004437477.tif 000004
【図４】
0004437477.tif 000005
【図５】
0004437477.tif 000006
【図６】
0004437477.tif 000007
【図７】
0004437477.tif 000008
【図８】
0004437477.tif 000009
【図９】
0004437477.tif 000010