专利名称：基板处理装置以及基板处理方法
技术领域：
本发明涉及将利用光刻工序(photolithography process)形成、作为蚀刻掩模(etching mask)而使用的抗蚀剂图形(resist pattern)溶解，进行形成新抗蚀剂图形的回流(reflow)处理的基板处理装置以及基板处理方法。
背景技术：
例如，在LCD(液晶显示器)制造工序中的非结晶SiTFT(非晶硅(amorphous silicon)薄膜晶体管)的形成中，需要进行多次的蚀刻处理。为此，在现有技术中采取的是进行多次光刻工序，即，进行多次曝光、显影处理，形成光致抗蚀剂图形。
但是，在TFT的形成工序中，对于每个需要通过蚀刻获得的图案而言均需要涂敷显影装置和曝光装置，因而存在装置费用过高的问题。
对于存在的问题，现在，通过将作为一次蚀刻掩模而使用的抗蚀剂图形溶解、变形，形成新抗蚀剂图形的回流处理倍受关注。根据该回流处理，在形成第二次抗蚀剂图形的过程中不需要进行利用涂敷显影装置和曝光装置的处理，能够降低装置成本并提高生产效率。以下，针对采用该回流处理的TFT形成工序，参照附图进行说明。
在形成非结晶SiTFT时，如图6(a)所示，在形成在玻璃基板200上的门电极(gate electrode)201上依次层积绝缘层202、由a-Si层(无掺杂非晶硅层)203a和n+a-Si层(掺杂磷非晶硅层)203b形成的Si层203、以及形成漏源极用的金属层205。
之后，为了对金属层205进行蚀刻处理，通过光刻工序在金属层205上形成光致抗蚀剂膜，通过曝光、显影处理形成抗蚀剂图形206。但是，该抗蚀剂图形206通过采用对光透射率设置差别的半色调掩模(halftone mask)进行部分曝光(half-exposure)处理，形成具有不同膜厚(厚膜部和薄膜部)的抗蚀剂图形。另外，专利文献1公开了有关部分曝光技术。
抗蚀剂图形206作为用于对金属层205进行蚀刻的掩模而使用，蚀刻后如图6(b)所示，金属层205的非掩模部分被蚀刻。
通过金属蚀刻，由于湿蚀刻(wet etching)液的影响而在抗蚀剂层206的表面上形成抗蚀剂改性后的变质层207。然后，作为回流处理的预处理，进行去除该变质层207的处理。
在此预处理中，碱性溶液作为湿蚀刻液被涂敷在变质层207上，由此，如图6(c)所示，变质层207被除去。
之后，通过再显影处理，如图6(d)所示，在随后的抗蚀剂图形的形成中，进行除去不需要掩模的薄膜部的抗蚀剂层206，仅保留需要掩模的靶(target)Tg周边抗蚀剂(厚膜部)的处理。
接着，如图6(d)所示，通过从残留有抗蚀剂层206的状态开始对抗蚀剂206施加溶解气体而进行抗蚀剂层206的溶解、扩散处理(回流处理)，如图6(e)所示，在靶Tg上形成抗蚀剂层。
另外，该抗蚀剂层形成后，如图7(a)所示，将金属层205作为掩模进行Si层203的蚀刻处理，如图7(b)所示将抗蚀剂层206除去。之后，如图7(c)所示，进行沟槽(channel)区域中的n+a-Si层203b的蚀刻，形成TFT。
专利文献1日本特开2005-108904号公报然而，在现有技术的上述回流处理中，在腔室内，将基板载置在设置成一定温度的温度调节板上，通过该温度调节板进行温度调节后的基板被置于稀释剂等溶剂气氛中，光致抗蚀剂被溶解。
此处，本发明者针对基板温度与溶剂气氛温度之间的关系对光致抗蚀剂的溶解度产生何种影响而进行了试验和锐意的研究。
其结果发现，如图8的图表所示，例如，当基板温度低于溶剂气氛温度(24℃)时，其温差越大(基板温度越低)，被溶解的光致抗蚀剂的扩散量越增大。经研究导致此现象的原因是因为基板温度越低于溶剂气氛温度，越容易在基板表面产生溶剂的结露，由此而促进了溶解。
另外，所谓的扩散量定义为((回流后的抗蚀剂的宽度)-(原抗蚀剂的宽度))/2(μm)。
另一方面，当基板温度高于溶剂气氛的温度(24℃)时，基板温度为气氛温度+2℃为止时能够确认有2.43μm～0.54μm少量的扩散，当基板温度高于上述气氛温度+2℃时发现扩散量几乎不发生变化。
图8的图表所示的结果是相对一定浓度溶剂气氛的温度(24℃)，基板温度低、光致抗蚀剂的扩散量大时，溶解速度加快的情况，此时，存在光致抗蚀剂的扩散范围过大，对于希望进行掩模覆盖的靶无法充分地形成膜的问题。
另外，表示了当基板温度高于气氛温度+2℃时，溶解处理基本不进行的情况，此时，回流处理需要很长的处理时间，存在生产效率低的问题。
此外，如图9图表所示，本发明者发现，当溶剂气氛的温度高于温度调节板的温度时，在处理时间中基板温度由于气氛温度的影响而上升。
图9的图表所示的结果表示，当基板温度被设定为低于溶剂气氛温度时，基板温度在回流处理中发生变化、面内温度不均匀。即，此时，在基板面内，抗蚀剂层的扩散量产生差异，在基板面内抗蚀剂图形的膜厚不均匀，存在产生断线、短路等不良抗蚀剂图形的问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述事实而提供的，能够提供一种在将光致抗蚀剂溶解形成期望抗蚀剂图形的回流处理中，形成具有充分膜厚均匀性的抗蚀剂图形，并且能够抑制生产效率下降的基板处理装置以及基板处理方法。
为了解决上述课题，本发明涉及的基板处理装置，在腔室内将形成在基板上的光致抗蚀剂图形溶解并形成新的光致抗蚀剂图形，其特征在于，包括温度调节板，用于载置上述基板，并且将基板载置面的温度作为规定温度对基板温度进行调整；将光致抗蚀剂的溶剂气氛供给至腔室内的溶剂气氛供给部件；对上述腔室内的气氛温度进行检测的气氛温度检测部件；以及控制部件，该控制部件控制上述温度调节板的设定温度，并且上述气氛温度检测部件检测的检测温度输入该控制部件中，其中，上述控制部件对所设定的上述温度调节板的温度以及由上述气氛温度检测部件检测出的气氛温度进行比较，并根据该比较结果对温度调节板的设定温度进行控制。
另外，为了解决上述课题，本发明涉及的基板处理方法，在腔室内将形成在基板上的光致抗蚀剂图形溶解并形成新的光致抗蚀剂图形，其特征在于，进行如下步骤将上述基板载置在温度调节板上，将基板载置面的温度作为规定温度对基板温度进行调整的步骤；将光致抗蚀剂的溶剂气氛供给至腔室内的步骤；对腔室内的气氛温度进行检测的步骤；以及将所设定的上述温度调节板的温度与上述检测出的气氛温度进行比较，并根据该比较结果对温度调节板的设定温度进行控制的步骤。
另外，优选控制上述温度调节板的设定温度，使得满足溶剂气氛温度≤温度调节板的设定温度≤溶剂气氛温度+2℃的条件。
如上所述，当基板温度大幅度低于气氛温度时，尽管抗蚀剂的溶解速度快但过于扩散，对于期望掩模覆盖的靶无法形成充分的膜，并且由于基板面内的温度差异造成膜厚不均匀。另外，当基板温度大于气氛温度+2℃时，几乎无法获得抗蚀剂的扩散量，处理需要时间，生产效率下降。
但是，根据上述本发明涉及的基板处理装置以及基板处理方法，通过控制基板温度(温度调节板的设定温度)，使得满足溶剂气氛温度≤温度调节板的设定温度≤溶剂气氛温度+2℃的条件，如图8所示能够获得少量(2.43μm～0.54μm)的扩散量。即，由于能够在维持少量扩散量的同时对抗蚀剂进行稳定的溶解，因而能够获得具有充分膜厚均匀性的抗蚀剂图形并能够抑制生产效率的下降。
根据本发明，能够得到一种在将光致抗蚀剂溶解形成期望抗蚀剂图形的回流处理中，形成具有充分膜厚均匀性的抗蚀剂图形，并且能够抑制生产效率下降的基板处理装置以及基板处理方法。
图1表示的是具有作为本发明涉及的基板处理装置的回流单元的回流图形形成装置的配置的平面方块图。
图2表示的是回流单元概略构成的截面图。
图3表示的是通过回流图形形成装置的基板处理工序的流程图。
图4表示的是通过回流单元的基板处理工序的流程图。
图5表示的是回流单元的其他概略构成形态的截面图。
图6表示的是用于对由回流处理在玻璃基板上形成TFT的形成过程进行说明的基板状态的截面图。
图7表示的是用于对由回流处理在玻璃基板上形成TFT的形成过程进行说明的基板状态的截面图。
图8表示的是基板温度与光致抗蚀剂的扩散量之间的关系的图表。
图9表示的是温度调节板温度、溶剂气氛温度以及和基板温度之间随时间而发生变化的图表。
标号说明1回流图形形成装置；2盒站；3基板处理部；4基板搬运部；5除去(remover)单元；6再显影单元；7回流单元(基板处理装置)；8热处理装置；10腔室；11温度调节板；12温度调节水水管；13温度调节器；14气体供给口(溶剂气氛供给部件)；15气体排气口(溶剂气氛供给部件)；16气体供给管(溶剂气氛供给部件)；17气体浓度调节器(溶剂气氛供给部件)；18气体排气管(溶剂气氛供给部件)；19扩散间隔板(spacer)；20均匀化板；21排气整流板；23气体温度传感器(气氛温度检测部件)；24控制部(控制部件)；25螺旋部；G基板具体实施方式
以下，针对本发明涉及的基板处理装置以及基板处理方法，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图1表示的是具有作为本发明涉及的基板处理装置的回流单元的回流图形形成装置的配置的平面方块图。
图1所示的回流图形形成装置1是，例如，为了形成TFT而对于在涂敷显影处理装置(COT/DEV)50以及曝光装置(Exp)51中形成抗蚀剂图形，由蚀刻装置(Etching)52实施过蚀刻处理的基板G，进行抗蚀剂图形的回流处理，再次形成抗蚀剂图形用的装置。
该回流图形形成装置1具有盒站(C/S)2，其以盒为单位将多枚基板G从外部(蚀刻装置)搬入搬出，或相对盒体搬入搬出基板G。
另外，与盒站(C/S)2邻接设置基板处理部3，该基板处理部3具有基板搬运部(M/A)4，该基板搬运部配置有在各个单元之间进行基板G的搬运以及相对各个单元进行基板G的搬入搬出的臂装置。并且，在基板搬运部4的左右沿图中箭头所示的基板处理方向设置有用于处理基板G的多个处理单元。
作为处理单元，沿图中箭头所示的处理方向在基板搬运部4的右侧设置有进行用于除去产生在光致抗蚀剂上的变质层的预处理的除去单元(RM)5、以及通过进行再显影处理将不需要的抗蚀剂除去的再显影单元(RDV)6。
并且，与除去单元(RM)5/再显影单元(RDV)6邻接，还配置有溶解光致抗蚀剂的回流单元(RF)7。
另外，在图中，在沿基板处理方向的基板搬运部4的左侧设置有由多个加热板(hotplate)以及冷却板(cool plate)构成的热处理装置(HP/COL)8。
以下，针对作为本发明涉及的基板处理装置的回流单元7进行进一步的说明。图2表示的是回流单元7的概略构成的截面图。
如图所示，在回流单元7中具有腔室10，上部腔室(upper chamber)10b以可以自由装拆的方式安装在底部腔室(base chamber)10a上，该腔室10在安装上部腔室10b时在内部形成密闭空间。
在腔室10内的中央，设置有将基板G载置在基板载置面上，并将基板载置面的温度调整为规定温度用来对基板G的温度进行调整的温度调节板11。在该温度调节板11的内部形成温度调节水循环用的温度调节水管道12，该温度调节水管道12与设置在腔室外部的温度调节器13连接。即，形成如下的构成形式循环水被供给至温度调节器13，在温度调节器13中被调整至规定的水温，将温度调节板11调整至规定的温度。
另外，在腔室10内，通过溶剂气氛供给部件形成从上方至下方的作为溶剂气氛的稀释剂气体(thinner gas)流。即，作为溶剂气氛供给部件，在腔室10内设置有气体供给口14、气体排气口15，在腔室10外设置有气体供给管16、气体浓度调整器17、以及气体排气管18。具体的说，形成如下构成形式从形成在上部腔室10b的天花板上的多个气体供给口14供给稀释剂气体，并从形成在底部腔室10a底面上的多个气体排气口15排出稀释剂气体。
形成气体供给管16与气体供给口14连接，由气体浓度调整器17调整至浓度50～100％的稀释剂气体被供给至气体供给管16的构成形式。另外，规定流量的N2气体被供给至气体浓度调整器17，并且被气化的稀释剂与N2气体一起被供给至气体供给管16。另外，气体排气管18与气体排气口15连接，形成将腔室内的气氛排出的构成形式。
另外，在腔室10内设置有用于使稀释剂气体在腔室内扩散的扩散间隔板19、用于使被扩散间隔板19扩散的稀释剂气体的流动方向均匀化的均匀化板20、以及用于使气体朝向气体排气口15而进行气体整流的排气整流板21。
另外，在腔室10内设置有作为气氛温度检测部件的气体温度传感器23，以对腔室内气气氛的温度进行检测。
温度传感器23的检测结果被输出至作为对温度调节器13进行控制的控制部件的控制部24，控制部24根据传感器检测结果对供给至温度调节板11的温度调节水的温度进行控制。
接下来，针对回流图形形成装置1的处理工序以及在回流单元7进行的处理工序分别进行说明。首先，根据图3的流程图，参照图1的方块图以及已经解释了的图6的基板截面图，针对回流处理的整体的流程进行说明。
首先，从收容有从蚀刻装置52搬运来的基板G的盒站2，由基板搬运部4向除去单元5搬运一片基板G。而且，如图6(a)所示，就形成在该基板G上的光致抗蚀剂图形206来说，在涂敷显影处理装置50以及曝光装置51中，进行将回流处理所需的光致抗蚀剂形成厚膜并将不需要的光致抗蚀剂形成薄膜的部分曝光处理。
在除去单元5中，对基板G进行如下预处理，即如图6(b)所示，通过将由蚀刻处理在光致抗蚀剂206的表面产生的变质层207暴露于例如碱性溶液中而将其除去(图3的步骤S1)。
在除去单元5中进行预处理后，图6(c)所示状态的基板G通过基板搬运部4被搬运至再显影单元6。
此处，为了将不需要的薄膜部分的抗蚀剂除去，对基板G进行再显影处理，如图6(d)所示，出现厚膜部分的抗蚀剂被保留的状态(图3的步骤S2)。即，在作为需要掩模覆盖的规定区域的靶Tg周围呈抗蚀剂206被保留的状态。
接着，基板G通过基板搬运部4被搬运至热处理装置8并进行规定的加热处理及冷却(温度调节)处理后，通过基板搬运部4被搬运至回流单元7，并在此处进行将抗蚀剂206溶解的回流处理(图3的步骤S3)。由此，形成将靶Tg覆盖的抗蚀剂图形。
另外，在回流单元7进行了抗蚀剂图形形成的基板G，通过基板搬运部4被搬运至热处理装置8，进行利用加热的抗蚀剂图的定影处理。然后，再次通过基板搬运部4被搬运回盒站2的盒中，之后，被搬运至蚀刻装置52。
以下，沿着图4的流程图，参照图2的回流单元7的截面图，针对在回流单元7进行的处理工序进行说明。
首先，基板G被载置在温度调节板11上，温度调节板11的温度被温度调节器13设定为所规定的温度(例如24℃)。然后，通过气体浓度调节器17将浓度调节至规定浓度的稀释剂气体被供给至腔室10内，开始回流处理(图4的步骤S31)。
回流处理开始后，通过气氛温度传感器23检测出腔室内的气氛温度，其检测结果被提供给控制部24(图4的步骤S32)。
在控制部24中，将设定的温度调节板11的温度与由气氛温度传感器23检测的温度进行比较(图4的步骤S33)，当板的设定温度低于气氛温度时(图4的步骤S34)，设定板的设定温度，使之满足气氛温度≤温度调节板的设定温度≤气氛温度+2℃的范围的条件(图4的步骤S35)。
另外，当温度调节板的设定温度高于气氛温度时(图4的步骤S34)，对是否在温度调节板的设定温度≤气氛温度+2℃的范围内进行判断(图4的步骤S37)，当在上述范围之外时，对温度调节板的温度进行设定，使其在上述范围之内(图4的步骤S35)。
如此，当板的温度在气氛温度≤温度调节板的设定温度≤气氛温度+2℃的范围时，对是否经过了处理方案所设定的规定时间进行判断(图4的步骤S36)，当尚未经过规定时间时，直至经过规定的时间为止，在回流处理过程中反复进行从步骤S32开始的处理。
另外，如该流程图所示，控制温度调节板11的设定温度范围，如图8的图表所示，是因为即使是少量扩散量也能够稳定地进行溶解的温度范围。
如上所述，根据本发明涉及的实施方式，利用溶剂气氛将光致抗蚀剂溶解，在将规定区域掩模覆盖的回流处理中，通过检测溶剂气氛的温度，并根据检测出的气氛温度对基板温度进行调整，能够进行稳定的抗蚀剂溶解。
即，由于能够在维持少量扩散量状态的同时稳定地溶解抗蚀剂，因而能够获得具有充分膜厚均匀性的抗蚀剂图形，并能够抑制生产效率的下降。
另外，在上述实施方式中，虽然图2所示的回流单元7形成不针对供给至腔室10内的稀释剂气体进行温度调整的结构形式，但并不局限于此，也可以形成随着温度调节板11的温度设定对气氛温度进行调整的结构形式。
此时，例如如图5所示，也可以形成在流通温度调节水的温度调节水管12和气体供给管16被导入腔室10内之前设置螺旋形缠绕的螺旋部25的结构形式。但是此时，稀释剂气体被从腔室10的下方朝向上方供给。
根据上述构成，稀释剂气体在螺旋部25通过温度调节水而被调节至接近温度调节板11的设定温度后，供给至腔室内。即，当由气氛温度传感器23检测出的气氛温度低于温度调节水设定温度时，从浓度调整器17供给的稀释剂气体通过螺旋部25，由此，调升至稍微低于温度调节水的温度(2℃以内)。反之，当由气氛温度传感器23检测出的气氛温度高于温度调节水的设定温度时，再次设定温度调节水的温度使之高于上述气氛温度。
因此，根据图5的结构，具有能够在高于原气氛温度的范围内，将温度调节板1设定成所希望的温度的优点。
产业上的可利用性本发明可以使用在多次进行形成光致抗蚀剂图形的工序中，非常适于电子设备制造行业。
权利要求
1.一种基板处理装置，在腔室内将形成在基板上的光致抗蚀剂图形溶解并形成新的光致抗蚀剂图形，其特征在于，包括温度调节板，用于载置所述基板，并且将基板载置面的温度作为规定温度对基板温度进行调整；将光致抗蚀剂的溶剂气氛供给至腔室内的溶剂气氛供给部件；对所述腔室内的气氛温度进行检测的气氛温度检测部件；以及控制部件，该控制部件控制所述温度调节板的设定温度，并且所述气氛温度检测部件检测的检测温度输入该控制部件中，其中，所述控制部件对所设定的所述温度调节板的温度以及由所述气氛温度检测部件检测出的气氛温度进行比较，并根据该比较结果对温度调节板的设定温度进行控制。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于所述控制部件控制所述温度调节板的设定温度，使得满足溶剂气氛温度≤温度调节板的设定温度≤溶剂气氛温度+2℃的条件。
3.一种基板处理方法，在腔室内将形成在基板上的光致抗蚀剂图形溶解并形成新的光致抗蚀剂图形，其特征在于，进行如下步骤将所述基板载置在温度调节板上，将基板载置面的温度作为规定温度对基板温度进行调整的步骤；将光致抗蚀剂的溶剂气氛供给至腔室内的步骤；对腔室内的气氛温度进行检测的步骤；以及将所设定的所述温度调节板的温度与所述检测出的气氛温度进行比较，并根据该比较结果对温度调节板的设定温度进行控制的步骤。
4.根据权利要求3所述的基板处理方法，其特征在于在对所述温度调节板的设定温度进行控制的步骤中，控制所述温度调节板的设定温度，使得满足溶剂气氛温度≤温度调节板的设定温度≤溶剂气氛温度+2℃的条件。
全文摘要
提供一种在溶解光致抗蚀剂形成期望抗蚀剂图形的回流处理中，能够形成具有充分膜厚均匀性的抗蚀剂图形，并能抑制效率下降的基板处理装置以及基板处理方法。其包括温度调节板(11)，载置基板(G)，并用于将基板载置面的温度作为规定温度对基板温度进行调整；将光致抗蚀剂的溶剂气氛供给至腔室(10)内的溶剂气氛供给部件(14～18)；检测腔室(10)内的气氛温度的温度检测部件(23)；以及在控制温度调节板(11)的设定温度的同时而输入有气氛温度检测部件(23)的检测温度的控制部件(24)，其中，控制部件(24)比较所设定的温度调节板(11)的温度与由气氛温度检测部件(23)检测的气氛温度，并根据该比较结果控制温度调节板(11)的设定温度。
文档编号G03F7/26GK101046638SQ200710091340
公开日2007年10月3日 申请日期2007年3月30日 优先权日2006年3月30日
发明者麻生丰 申请人:东京毅力科创株式会社