追加曝光装置以及图案形成方法与流程

[0001]
本发明涉及一种追加曝光装置以及图案形成方法，尤其涉及一种对通过对基板上的感光性树脂膜进行曝光及显影所形成的图案进一步进行曝光的追加曝光装置、及基于自感光性树脂膜的图案形成方法。


背景技术：

[0002]
在制造电子设备时广泛使用光刻术(photolithography)。在光刻术中，通过图案化曝光(使用具有图案的光罩的曝光)及紧随其后的显影，而自涂布在基板上的感光性树脂膜形成图案。尤其在平板显示器的制造中，例如将感光性聚酰亚胺膜或感光性丙烯酸膜用作平坦化膜，所述膜残存在最终所获得的制品中。作为图案化曝光的光源，通常使用如水银灯那样的放电灯。显影后，进行用于使图案稳定化的后烘烤。
[0003]
有时在显影后、后烘烤前，因某些目的而对图案实施追加曝光。在追加曝光中，与图案化曝光不同，通常不需要光罩。例如，根据专利文献1，通过光刻术而获得负型感光性树脂组成物的图案后，进行作为追加曝光的漂白曝光(bleaching exposure)。作为所述漂白曝光的目的，可列举图案形状的控制、及透明性的提升。另外，根据专利文献2，在感光性透明丙烯酸树脂的曝光及显影后，对基板整个面进行追加曝光，由此使不需要的感光剂完全地反应，由此可提高透明度。另外，公开有为了通过短时间的光照射来高效地进行脱色而使用i射线(365nm)。
[0004]
[现有技术文献]
[0005]
[专利文献]
[0006]
[专利文献1]日本专利特开2019-45865号公报
[0007]
[专利文献2]日本专利特开平9-152625号公报


技术实现要素：

[0008]
[发明所要解决的问题]
[0009]
追加曝光装置优选可自如地控制光照射的开始及停止。由此，当生产线因某些故障而停止时，可停止光照射。另外，在可应对需要追加曝光的制品的制造、及不需要追加曝光的制品的制造两者的生产线中，必须对应于制品的种类来开启/关闭光照射。
[0010]
典型的曝光用光源是放电灯。放电灯在刚被开启之后光强度不稳定，典型的是稳定化需要20分钟左右。因此，为了短时间内的光照射的开启/关闭的切换而在短时间内开启/关闭放电灯自身并不理想，通常为了所述目的而使用遮光器。遮光器具有可动部，因此运行时容易产生灰尘。有时因产生灰尘而污染基板。
[0011]
本发明是为了解决如以上那样的课题而成，其目的在于提供一种可避免因产生灰尘而污染基板的追加曝光装置以及图案形成方法。
[0012]
[解决问题的技术手段]
[0013]
为了解决所述问题，第一实施例是一种追加曝光装置，其对通过对基板上的感光
性树脂膜进行曝光及显影所形成的图案进一步进行曝光，包括：搬送机构，用于沿着与基板的宽度方向垂直的搬送方向搬送基板；以及多个发光二极管，用于向由搬送机构所搬送的基板上的图案产生光。
[0014]
第二实施例根据第一实施例的追加曝光装置，其中发光二极管包含单波长发光二极管。
[0015]
第三实施例根据第一实施例或第二实施例的追加曝光装置，其中多个发光二极管包含在宽度方向上配置在不同的位置的发光二极管。
[0016]
第四实施例根据第一实施例至第三实施例的追加曝光装置，还包括多个支撑板，所述多个支撑板支撑多个发光二极管，排列在宽度方向上，在多个支撑板各者上，多个发光二极管以一个周期排列在宽度方向上，在多个支撑板中的相互邻接的支撑板之间，多个发光二极管以比一个周期大的间隔在宽度方向上分离。
[0017]
第五实施例根据第四实施例的追加曝光装置，其中多个发光二极管在与搬送方向及宽度方向分别垂直的方向上，自搬送机构隔开比间隔大的尺寸。
[0018]
第六实施例根据第一实施例至第五实施例的追加曝光装置，其中多个发光二极管包含沿着搬送方向排列的发光二极管。
[0019]
第七实施例是一种图案形成方法，包括：将感光性树脂膜涂布在基板上的步骤、及自感光性树脂膜形成图案的步骤。形成图案的步骤包含对感光性树脂膜进行曝光的步骤、及在对感光性树脂膜进行曝光的步骤后对感光性树脂膜进行显影的步骤。图案形成方法还包括一面搬送基板，一面对图案照射来自发光二极管的光的步骤。
[0020]
第八实施例根据第七实施例的图案形成方法，其中对感光性树脂膜进行曝光的步骤包含对感光性树脂膜照射来自放电灯的光的步骤。
[0021]
[发明的效果]
[0022]
根据第一实施例，针对通过对感光性树脂膜进行曝光及显影所形成的图案的追加曝光由发光二极管来进行。追加曝光与在其之前进行的用于对感光性树脂膜赋予图案的图案化曝光相比，通常不需要高的光强度。因此，即便是作为与放电灯相比难以获得光强度的光源的发光二极管，通常也可以确保足够的光强度。另外，发光二极管与放电灯相比，被开启后光强度在短时间内稳定。因此，可通过作为光源的发光二极管自身的开启/关闭来进行短时间内的光照射的开启/关闭的切换。因此，追加曝光装置不需要用于光照射的开启/关闭的遮光器。因此，可避免因自遮光器产生灰尘而污染基板。
[0023]
根据第二实施例，发光二极管包含单波长发光二极管。由此，可提高追加曝光中的能量效率。由此，例如可避免由不必要的波长的光所引起的基板温度的不必要的上升。
[0024]
根据第三实施例，多个发光二极管包含在宽度方向上配置在不同的位置的发光二极管。由此，可在宽度方向上，在宽广的范围内进行均匀性高的光照射。
[0025]
根据第四实施例，在多个支撑板的各支撑板上，多个发光二极管以一个周期排列在宽度方向上，在多个支撑板中的相互邻接的支撑板之间，多个发光二极管以比一个周期大的间隔在宽度方向上分离。如此，在支撑板之间确保比较大的间隔，由此可容易地进行支撑发光二极管的支撑板的个别的更换。因此，可容易地仅更换多个发光二极管中的一部分。因此，可有效率地进行追加曝光装置的保养。
[0026]
根据第五实施例，多个发光二极管在与搬送方向及宽度方向分别垂直的方向上，
自搬送机构隔开比所述间隔大的尺寸。由此，来自发光二极管的光在到达基板之前，横跨比发光二极管的间隔大的距离进行扩散。因此，可充分地抑制由所述间隔所引起的光强度的不均。
[0027]
根据第六实施例，多个发光二极管包含沿着搬送方向排列的发光二极管。来自沿着搬送方向排列的各发光二极管的光照射除时机以外，对在搬送方向上所搬送的基板给予大致相同的光照射。因此，可避免因发光二极管的一部分发生了故障而导致对于基板上的特定部位的光照射量显著下降。
[0028]
根据第七实施例，可利用发光二极管来进行针对通过对感光性树脂膜进行曝光及显影所形成的图案的追加曝光。追加曝光与在其之前进行的用于对感光性树脂膜赋予图案的图案化曝光相比，通常不需要高的光强度。因此，即便是作为与放电灯相比难以获得光强度的光源的发光二极管，通常也确保足够的光强度。另外，发光二极管与放电灯相比，被开启后光强度在短时间内稳定。因此，可通过作为光源的发光二极管自身的开启/关闭来进行短时间内的光照射的开启/关闭的切换。因此，追加曝光装置不需要用于光照射的开启/关闭的遮光器。因此，可避免因自遮光器产生灰尘而污染基板。
[0029]
根据第八实施例，为了用于自感光性树脂膜形成图案的图案化曝光，而对感光性树脂膜照射来自放电灯的光。由此，可容易地确保在图案化曝光中需要的强光。
附图说明
[0030]
图1是概略性地表示包含本发明一实施方式中的追加曝光装置的基板处理系统的构成的平面图。
[0031]
图2是概略性地表示图1的控制部的构成的框图。
[0032]
图3是概略性地表示本发明一实施方式中的图案形成方法的一部分步骤的流程图。
[0033]
图4是沿着图1及图6的线iv-iv概略性地表示本发明一实施方式中的追加曝光装置的构成的剖面图。
[0034]
图5是概略性地表示图4的追加曝光装置所具有的光源单元的构成的仰视图。
[0035]
图6是图5的虚线部vi的放大图。
[0036]
图7是表示图4的追加曝光装置所具有的发光二极管的波长光谱的例子的图表。
[0037]
图8是表示比较例的追加曝光装置的构成的剖面图。
[0038]
图9是表示图4的追加曝光装置所具有的放电灯的波长光谱的图表。
[0039]
[符号的说明]
[0040]
1：涂布显影系统
[0041]
11：索引装置
[0042]
12：清洗装置
[0043]
13：脱水烘烤装置
[0044]
14：抗蚀剂涂布装置
[0045]
15：预烘烤装置
[0046]
16a：图案化曝光装置
[0047]
16b、16bx：追加曝光装置
[0048]
17：显影装置
[0049]
18：后烘烤装置
[0050]
60：控制部
[0051]
61：cpu
[0052]
62：rom
[0053]
63：ram
[0054]
64：存储装置
[0055]
64p：处理程序
[0056]
65：总线
[0057]
66：输入部
[0058]
67：显示部
[0059]
68：通信部
[0060]
100、100x：光源单元
[0061]
101：发光二极管(led)
[0062]
101x：放电灯单元
[0063]
111、111a～111d：支撑板
[0064]
112：散热片
[0065]
120、120x：外壳
[0066]
130：冷却水配管部
[0067]
140：配线部
[0068]
151：遮光器
[0069]
152：驱动部
[0070]
500：搬送机构
[0071]
501：框部
[0072]
502：驱动部
[0073]
800：基板
[0074]
801：图案
[0075]
li：波长
[0076]
p1：周期
[0077]
p2：间隔
[0078]
sd、sx：波长光谱
[0079]
sp：尺寸
[0080]
s20、s40、s42、s44、s60：步骤
[0081]
vi：虚线部
[0082]
x：方向(宽度方向)
[0083]
y：方向(搬送方向)
[0084]
z：方向
具体实施方式
[0085]
以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在以下的附图中，对相同或相当的部分附加相同的参照编号且不重复其说明。
[0086]
图1是概略性地表示本实施方式中的涂布显影系统1(基板处理系统)的构成的平面图。涂布显影系统1具有控制部60、及由控制部60所控制的多个装置。这些装置包括：索引装置11、清洗装置12、脱水烘烤装置13、抗蚀剂涂布装置14、预烘烤装置15、图案化曝光装置16a、显影装置17、追加曝光装置16b及后烘烤装置18。
[0087]
基板例如为用于如液晶显示装置那样的平板显示器用途的矩形的玻璃基板。在索引装置11载置各自收纳多个基板的多个匣盒。索引装置11包含用于将基板放入匣盒/自匣盒中取出的索引机器人。在自索引装置11至图案化曝光装置16a为止的去路，依次配置有清洗装置12、脱水烘烤装置13、抗蚀剂涂布装置14及预烘烤装置15。在自图案化曝光装置16a至索引装置11为止的归路，依次配置有显影装置17、追加曝光装置16b及后烘烤装置18。
[0088]
图2是概略性地表示控制部60(图1)的构成的框图(block diagram)。控制部60可包含具有电路的一般的计算机。具体而言，控制部60具有：中央处理器(central processing unit，cpu)61、只读存储器(read only memory，rom)62、随机存取存储器(random access memory，ram)63、存储装置64、输入部66、显示部67及通信部68、以及将它们相互连接的总线65。
[0089]
rom 62保存基本程序。ram 63供作cpu 61进行规定的处理时的作业区域。存储装置64包含快闪存储器或硬盘装置等非易失性存储装置。输入部66包含各种开关或触摸屏等，自操作员接受处理方法等输入设定指示。显示部67例如包含液晶显示装置及灯等，在cpu 61的控制下显示各种信息。通信部68具有经由局域网(local area network，lan)等的数据通信功能。在存储装置64中事先设定有关于构成涂布显影系统1的各装置的控制的多个模式。cpu 61执行处理程序64p，由此选择所述多个模式中的一个模式，并通过所述模式来控制各装置。另外，处理程序64p也可以存储在记录介质中。若使用所述记录介质，则可将处理程序64p安装在控制部60中。另外，控制部60所执行的功能的一部分或全部未必需要通过软件来实现，也可以通过专用的逻辑电路等硬件来实现。
[0090]
继而，以下对使用涂布显影系统1的图案形成方法进行说明。
[0091]
索引装置11朝清洗装置12搬送基板。在清洗装置12中，对基板进行清洗处理。经清洗的基板被搬送至脱水烘烤装置13。在脱水烘烤装置13中进行脱水烘烤处理(利用加热的脱水处理)。进行了脱水烘烤处理的基板被搬送至抗蚀剂涂布装置14。在抗蚀剂涂布装置14中，将感光性树脂膜涂布在基板上(图3：步骤s20)。涂布有感光性树脂膜的基板被搬送至预烘烤装置15。在预烘烤装置15中进行加热处理。进行了加热处理的基板被搬送至图案化曝光装置16a。在图案化曝光装置16a中对感光性树脂膜进行图案化曝光(图3：步骤s42)。换言之，经由具有图案的光罩而对感光性树脂膜照射光。所述光典型的是来自放电灯的光。实施了图案化曝光的基板被搬送至显影装置17。在显影装置17中，对实施了图案化曝光的感光性树脂膜进行显影(图3：步骤s44)。如上所述，通过步骤s42及步骤s44而自感光性树脂膜形成图案(图3：步骤s40)。设置有图案的基板被搬送至追加曝光装置16b。在追加曝光装置16b中，进行对图案照射光的追加曝光处理(图3：步骤s60)。追加曝光与所述图案化曝光不同，通常不使用光罩。在本实施方式的追加曝光中，如其后所详述的那样，一面搬送基板，一面
对图案照射来自发光二极管(light emitting diode，led)的光。此时，通常对基板上的图案的外侧的区域也照射光。实施了追加曝光的基板被搬送至后烘烤装置18。在后烘烤装置18中进行后烘烤处理。其后，通过索引装置11的索引机器人来将所述基板收容在原来的匣盒中。
[0092]
通过以上的处理，在基板上自感光性树脂膜形成图案。因此，在显影后且后烘烤前进行追加曝光处理。因此，在显影后，对保持成未满后烘烤温度的温度的基板进行追加曝光处理。后烘烤温度通常为80℃以上。
[0093]
图4是沿着线iv-iv(图1及图6)概略性地表示追加曝光装置16b的构成的剖面图。另外，在图4中，不仅图示追加曝光装置16b，也图示设置有由追加曝光装置16b进行曝光的图案801的基板800。图5是概略性地表示光源单元100(图4)的构成的仰视图。图6是虚线部vi(图5)的放大图。
[0094]
如上所述，追加曝光装置16b用于对通过对基板800上的感光性树脂膜进行曝光及显影所形成的图案801进一步进行曝光。图案801例如为在俯视(未图示)下配置成格子状(矩阵状)、且各自具有矩形形状的多个图案。追加曝光装置16b具有搬送机构500与光源单元100。
[0095]
搬送机构500用于沿着与基板800的宽度方向x垂直的搬送方向y搬送基板800。搬送机构500具有框部501与驱动部502。框部501以在宽度方向x上夹持被搬送的基板800的方式配置。框部501的上表面的高度比设置有图案801的基板800的上表面高。驱动部502用于对基板800施加朝向搬送方向的力，例如为被旋转驱动的辊。
[0096]
光源单元100具有：多个led 101、多个支撑板111、散热片112、冷却水配管部130、配线部140、以及外壳120。
[0097]
led 101用于向由搬送机构500所搬送的基板800上的图案801的产生光。优选led 101的波长光谱sd(图7)实质上仅具有波长li的单波长。换言之，优选led 101为单波长led。波长li例如为365nm(i射线)。另外，也可以对应于感光性树脂膜的种类及追加曝光的目的而使用g射线或h射线等其他波长。
[0098]
在led 101与设置有图案801的基板800之间未设置遮光器，始终敞开。换言之，在led 101与搬送机构500之间未设置遮光器，始终敞开。
[0099]
如图6所示，led 101包含沿着搬送方向y排列的led 101。另外，多个led 101包含在宽度方向x上配置在不同的位置的led 101。多个支撑板111排列在宽度方向x上，支撑多个led 101。在多个支撑板111各者上，多个led 101以周期p1(一个周期)排列在宽度方向x上。在多个支撑板111中的相互邻接的支撑板111之间，多个led 101(严格而言，多个led 101各自的中心位置)以比周期p1大的间隔p2在宽度方向x上分离。在图6中，作为支撑板111，示出了支撑板111a～支撑板111d，在相互邻接的支撑板111b与支撑板111c之间，led 101以间隔p2在宽度方向x上分离。
[0100]
外壳120的下表面安装在搬送机构500的框部501的上表面。外壳120在和搬送方向y及宽度方向x分别垂直的方向z上的外壳120的下表面的位置与led 101的位置之间，以比间隔p2(图6)大的尺寸sp(图4)具有隔离部。由此，led 101在方向z上，自搬送机构500的框部501隔开比间隔p2(图6)大的尺寸sp(图4)。框部501的上表面的高度比设置有图案801的基板800的上表面高，因此led 101在方向z上，自基板800上的图案801隔开比间隔p2(图6)
大的尺寸sp(图4)以上的尺寸。
[0101]
另外，也可以使用一个支撑板来代替多个支撑板111。另外，支撑板111也可以具有作为散热片的功能，在此情况下，可省略散热片112。另外，未必需要设置比周期p1大的间隔p2，作为变形例，也可以在宽度方向x上以周期p1排列所有led 101。另外，为了获得用于掌握led 101的运行状态的信息，也可以在支撑板111装载热敏电阻等温度传感器。
[0102]
图8是表示比较例的追加曝光装置16bx的构成的剖面图。追加曝光装置16bx具有光源单元100x来代替光源单元100(图4)。光源单元100x具有：放电灯单元101x、收容放电灯单元101x的外壳120x、可遮断来自放电灯单元101x的光的遮光器151、以及驱动遮光器151的驱动部152。
[0103]
放电灯单元101x具有金属卤化物灯作为放电灯。此种放电灯在刚被开启之后光强度不稳定，例如稳定化需要20分钟左右。因此，为了短时间内的光照射的开启/关闭的切换而在短时间内开启/关闭放电灯自身并不理想，为了所述目的而使用遮光器151。遮光器由驱动部152来驱动，可能因此时的摩擦而产生灰尘。有时因产生灰尘而污染基板800。
[0104]
图9是表示放电灯单元101x的金属卤化物灯的波长光谱sx的图表。波长光谱sx不仅具有在追加曝光中特别有用的波长li＝365nm(i射线)，而且具有许多其他波长。因此，能量效率低。另外，有时因所述其他波长而导致基板800的温度不必要地上升，其结果，有时对步骤带来不良影响。
[0105]
另外，金属卤化物灯与led相比寿命短，因此追加曝光装置16bx的保养的负担大。另外，金属卤化物灯含有水银，因此废弃时的环境负荷大。
[0106]
根据本实施方式，如图4所示，针对通过对感光性树脂膜进行曝光及显影所形成的图案801的追加曝光由led 101来进行。追加曝光与在其之前进行的用于对感光性树脂膜赋予图案801的图案化曝光(图3：步骤s42)相比，通常不需要高的光强度。因此，即便是作为与放电灯相比难以获得光强度的光源的led，通常也可以确保足够的光强度。另外，led与放电灯相比，被开启后光强度在短时间内稳定。因此，可通过作为光源的led自身的开启/关闭来进行短时间内的光照射的开启/关闭的切换。因此，追加曝光装置16b不需要用于光照射的开启/关闭的遮光器151(图8)。因此，可避免因自遮光器151产生灰尘而污染基板800。
[0107]
led 101包含单波长led。由此，可提高追加曝光中的能量效率。另外，可避免由不必要的波长的光所引起的基板800的不必要的温度上升。
[0108]
多个led 101(图6)包含在宽度方向x上配置在不同的位置的led 101。由此，可在宽度方向x上，在宽广的范围内进行均匀性高的光照射。
[0109]
在多个支撑板111各者上，多个led 101以周期p1(图6)排列在宽度方向x上，在多个支撑板111中的相互邻接的支撑板111之间，多个led 101以比周期p1大的间隔p2(图6)在宽度方向x上分离。如此，在支撑板111之间确保比较大的间隔p2，由此可容易地仅更换多个led 101中的一部分。因此，可有效率地进行追加曝光装置16b的保养。
[0110]
多个led 101在与搬送方向y及宽度方向x分别垂直的方向z上，以比间隔p2(图6)大的尺寸sp(图4)，自搬送机构500分离。由此，来自led 101的光在到达基板800的图案801之前，横跨比led 101的间隔p2大的距离进行扩散。因此，可充分地抑制由所述间隔p2所引起的光强度的不均。
[0111]
多个led 101(图6)包含沿着搬送方向y排列的led 101。来自沿着搬送方向y排列
的各led 101的光照射除时机以外，对在搬送方向y上所搬送的基板800给予大致相同的光照射。因此，假设led 101的一部分发生了故障，也可以在某种程度上确保对于基板800上的特定部位的光照射量。因此，可降低故障的影响。
[0112]
在用于自感光性树脂膜形成图案801的图案化曝光(图3：步骤s42)中，可对感光性树脂膜照射来自放电灯的光。由此，可容易地确保在图案化曝光中需要的强光。
[0113]
对本发明进行了详细说明，但所述说明在所有方面均为例示，本发明并不限定于所述说明。将未例示的无数的变形例解释成可不脱离本发明的范围而假想的变形例。所述各实施方式及各变形例中所说明的各构成只要不相互矛盾，便可适宜组合或省略。