专利名称：衬底的处理方法
技术领域：
本发明涉及衬底的处理方法及用于该方法的药液。
背景技术：
通常，有在半导体晶片、LCD(液晶显示屏)衬底或其它衬底上形成有机膜图案，然后以该有机膜图案为掩模通过进行底膜或衬底的腐蚀，进行底膜的图案加工(底膜加工)，由此形成布线电路等的技术。另外，在底膜加工之后，一般通过剥离处理除去有机膜图案。
但是，例如，如专利文献1中所示，在衬底上形成有机膜图案(在所述公开中称为“抗蚀剂图案”)后，以该有机膜图案为掩模通过腐蚀对底膜(1层或2层)进行图案加工(底膜加工)，通过再次显影(称为“再显影”)进行过度显影，将该过度显影的有机膜图案作为掩模，通过对底膜(1层或2层)再次进行图案加工(底膜再加工)，以锥状或台阶状形成底膜图案，形成耐绝缘膜破坏性高的布线电路等的技术。此时，在底膜再加工之后，通过剥离处理除去有机膜图案。
专利文献1记载的进行有机膜图案的显影、通过腐蚀进行的底膜加工处理、前述有机膜图案(抗蚀剂图案)的再显影、底膜再加工处理的方法更具体地如图21所示。
如图21所示，在专利文献1中，在形成了导电膜的衬底上涂布有机膜(在该引用例中，光致抗蚀剂)，然后顺序进行通常的曝光处理(步骤S01)、显影处理(步骤S02)、以及作为预烘的加热处理(步骤S03)，由此，在衬底上形成最初的有机膜图案。然后，以有机膜为掩模，进行以衬底上的导电膜为对象的腐蚀处理(步骤S04)(底膜加工)，进行导电膜图案的一次加工。然后，对同一有机膜图案进行作为再次显影的显影处理(步骤S101)，进行过度显影，和再次进行作为预烘的加热处理(步骤S102)，将有机膜图案加工成为新的图案。另外，在专利文献1中，以过度显影的新有机膜图案为掩模，通过对导电膜再交次进行半腐蚀(底膜再加工)，使导电膜的截面形状为台阶状，以防止截面垂直化、或变为倒锥形。
特开平8-23103号公报然而该方法的问题在于在对衬度上的导电膜进行腐蚀处理(步骤S04底膜加工)中，最初的有机膜图案受到破坏，导致在有机膜图案上形成变质层和/或沉积层。
如此形成的变质层和/或沉积层(以下称为“破坏层”)阻碍对该有机膜图案的第二次显影(再显影处理步骤S101的显影处理)。因此，该再显影处理在通常的情况下难以顺利进行。
再显影处理的进行随破坏层的状态的不同而不同。如果腐蚀处理(步骤S04)为湿法腐蚀，使用的药液和温度会对破坏层的状况产生很大的影响。另一方面，如果腐蚀处理(步骤S04)为干法腐蚀，使用的气体种类、处理的压力以及放电方式会对破坏层的状况产生影响。并且，使用的气体种类的不同会导致对有机膜图案的化学破坏不同，处理的压力及放电方式的不同会导致离子化气体或自由基气体对有机膜图案的物理冲击力的不同。湿法腐蚀没有物理冲击力故破坏小，破坏层的显影阻碍程度也小。
如上所述，由于破坏层的存在而使有机膜图案的再显影处理无法顺利进行，从而导致对有机膜图案的再显影处理不均一，从而产生例如对底膜的二次图案加工(底膜再加工)中图案加工不均一的问题。
发明内容
考虑到现有技术中的上述问题，本发明的目的是提供处理衬底的方法，其能够在有机膜图案上顺利地进行第2次以后的显影处理。本发明还提供在上述方法中使用的药液。
为解决上述问题，本发明的的衬底处理方法包括对在衬底上形成的有机膜图案进行加工的有机膜图案加工处理，其特征在于，在前述有机膜图案加工处理中，顺序进行加热处理，对所述有机膜图案进行加热的加热处理；和主处理，缩小所述有机膜图案的至少一部分，或除去所述有机膜图案的一部分。
并且，本发明还提供衬底处理方法，包括对在衬底上形成的有机膜图案进行加工的有机膜图案加工处理，其特征在于，在前述有机膜图案加工处理中，顺序进行加热处理，对所述有机膜图案进行加热；前处理，除去所述有机膜图案的表面上形成的变质层或沉积层；和主处理，缩小所述有机膜图案的至少一部分，或除去所述有机膜图案的一部分。
并且，本发明还提供衬底上处理方法，包括对在衬底上形成的有机膜图案进行加工的有机膜图案加工处理，其特征在于，在前述有机膜图案加工处理中，顺序进行前处理，除去所述有机膜图案的表面上形成的变质层或沉积层；加热处理，对所述有机膜图案进行加热；和主处理，缩小所述有机膜图案的至少一部分，或除去所述有机膜图案的一部分。
在所述衬底上形成的有机膜图案例如是至少进行了所述有机膜图案的湿法腐蚀、曝光处理、显影处理、湿法腐蚀处理、干法腐蚀处理中的一种的有机膜图案。
通过所述加热处理的目的在于，除去在进行所述有机膜图案加工处理以前的处理工序中渗入到所述有机膜图案的内部或者下部的水分、酸或者碱溶液。或者在所述有机膜图案和底膜或者衬底之间的粘合力下降时恢复所述粘合力。
所述加热处理优选在50-150℃的温度下进行。
但是如果考虑到之后进行的再次显影处理，优选可维持感光功能的140℃以下，进一步优选100-130℃。
并且所述加热处理优选进行60至300秒。
在所述前处理中，例如，除去所述有机膜图案的表面上形成的变质层，使未变质的有机膜图案露出并残留。
或者，在所述前处理中，除去所述有机膜图案的表面上形成的沉积层，使有机膜图案露出并残留。
这里，所述变质有所述有机膜图案表面因老化(時間放置劣化)、热氧化和热硬化中的至少一种要素而发生变质的情况、所述有机膜图案表面由湿腐蚀液处理引起变质的情况、所述有机膜图案表面由干腐蚀或灰化处理引起变质的情况、由对所述有机膜图案进行干法腐蚀引起的沉积物造成变质的情况。
其中所述沉积层例如由对所述有机膜图案表面上进行干法腐蚀而形成。
并且在所述前处理中优选选择性除去所述变质层和/或沉积层。
并且在所述衬底上形成的最初有机膜图案可以通过印刷法形成，也可以通过光刻法形成。
并且所述主处理中优选包括使用具有使所述有机膜图案显影功能的药液进行显影。
所述具有有机膜图案显影功能的药液(显影功能液)优选是以TMAH(氢氧化四甲基铵)为主成分的碱性水溶液、或者无机碱水溶液。其中无机碱水溶液选自NaOH和CaOH。
或者所述主处理可以通过使用药液的药液处理来进行，所述药液不具有使所述有机膜图案显影的功能、但具有溶解除去所述有机膜图案的功能。这种情况下，可以使用通过稀释剥离液的浓度得到的药液进行药液处理。
并且，优选进一步包括以前述有机膜图案加工处理前的有机膜图案为掩模对该有机膜图案的底膜进行图案加工的底膜加工处理、或以前述有机膜图案加工处理后的有机膜图案为掩模对该有机膜图案的底膜进行图案加工的底膜加工处理。
在底膜处理中，可以举出，将底膜处理为锥状或台阶状，或者将成膜为数层的底膜中的任何膜进行相互不同的图案形状加工。
并且，所述前处理的至少一部分通过对所述有机膜图案实施灰化处理或才施用药液进行。
并且，前处理中施用药液处理时，所述药液可以使用含有酸性化学品的药液、含有有机溶剂的药液、含有碱性化学品的药液。
其中使用含有有机溶液的药液时，优选使用的药液中含有至少含有胺类材料的有机溶剂。
使用含有有机溶液的药液时，优选至少含有有机溶剂和胺类材料的药液。
使用含有碱性化学品的药液时，优选使用的药液中含有至少含有胺类材料和水的碱性化学品。
使用含有碱性化学品的药液时，优选所述药液至少含有碱性化学品和胺类材料。
其中所述胺类材料选自一乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、一异丙基胺、二异丙基胺、三异丙基胺、一丁基胺、二丁基胺、三丁基胺、羟胺、二乙基羟胺(ジエチルエヒドロキシルアミン)、脱水二乙基羟胺(無水ジエチルエヒドロキシルアミン)、吡啶和甲基吡啶。
并且，前处理中的药液处理中使用的药液中的所述胺类材料的含量范围为0.01重量％到10重量％，或者0.05重量％到3重量％，或者0.05重量％到1.5重量％。
并且前处理中的药液处理中使用的药液优选包含防腐剂。
并且前处理在对有机图案的曝光处理(有机膜的初期曝光和其它曝光处理)后进行，或者在前处理途中进行该曝光处理，或者在前处理和主处理之间进行该曝光处理。
优选仅对有机膜图案中的衬底的所希望范围(前面或一部分)所包含的有机膜图案进行该曝光处理。
该曝光处理可以是以对衬底整体进行充分的曝光为目的的曝光处理，也可以是根据曝光处理的曝光范围确定有机膜图案的新的图案形状的处理。
根据曝光处理的曝光范围确定有机膜图案的新的图案形状时，例如，可以将有机膜图案的至少一个分离为多个部分，从而设定曝光范围进行曝光处理。
在衬底上形成的最初有机膜图案全体可以具有均一的厚度，但优选是形成了至少具有2级(2段階)以上的膜厚的有机膜图案。
为形成具有2级以上的厚度的有机膜图案，可以将在用于形成该有机膜图案的初期曝光中的曝光量在有机膜图案的面内控制为2级以上。具体地，例如，在初期曝光中，可以使用2种以上的透光量的十字线掩模(レチクルマスク)。这样，通过在将曝光量控制为2级以上后进行显影处理(为了形成最初的有机膜图案的显影处理，与作为主处理进行的显影处理不同)，使仅有曝光量多或少的部分的有机膜优先变薄，可以2级以上膜厚的有机膜图案。
初始曝光的历史会在其后也会残留，因此，通过进行主处理的显影处理，可以选择性地使有机图案中膜厚薄的薄膜部进一步变薄，或者可以选择性地除去有机图案中的膜厚薄的薄膜部。
对于主处理中使用的具有使有机膜图案显影功能的药液，如果用于形成最初的有机膜图案的显影处理所使用的是正显影剂，那么同样使用具有正显影功能的显影液，如果用于形成最初的有机膜图案的显影处理使用的是负显影剂，那么同样使用具有负显影功能的显影液。
选择性地薄膜部变薄或除去的主处理优选在衬底上形成最初的有机膜图案后，到有机膜图案加工处理之间，通过保持无感光状态来进行。
或者，在衬底上形成最初的前述有机膜图案后，到前述有机膜图案加工处理之间，通过保持有机膜在为无感光状态，可以由有机膜图案加工处理中的曝光处理适当地进行有机膜图案的新图案的形状确定。
另外，本发明的药液是本发明的衬底处理方法的前述处理中的药液处理使用的药液，其特征在于，其包含0.01重量％到10重量％(含端值)的前述胺类材料，或者0.05重量％到3重量％(含端值)的前述胺类材料，或者0.05重量％到1.5重量％(含端值)的前述胺类材料。
或者，本发明的药液是本发明的衬底处理方法的前述处理中的药液处理使用的药液，其特征在于，所述胺类材料含有羟胺、二乙基羟胺、脱水二乙基羟胺、吡啶和甲基吡啶中的至少任何一种。
另外，在本发明的前述有机膜图案加工处理中，也可以完全除去前述有机膜图案。此时，也可以用于代替前述有机膜图案的剥离处理。
根据本发明，由于包括除去有机膜图案表面上形成的变质层/沉积层的前处理步骤，故可以顺利进行缩小有机膜图案的至少一部分或者除去有机膜图案的一部分的主处理。
即，通过对于有机膜图案的第2次以后的显影处理进行主处理时，可以容易地使显影功能液浸透有机膜图案，将该显影处理的效果均一化。另外，即使使用不具有使有机膜图案显影功能但具有使有机膜图案溶解除去功能的药液进行主处理，也可得到同样的效果。
并且，通过在前处理之前(没有前处理时在主处理之前)或者前处理之后进行加热处理，除去在该加热处理前的工序中通过对有机膜图案施加的各种处理而渗入到有机膜图案内部或者下部的水分、酸或者碱溶液，或者当有机膜图案和底膜或者衬底之间的粘合力降低时可恢复该粘合力。其结果是，由于可使有机膜图案的感光性等其它特性和初始状态接近，所以通过再加工，即通过再次显影等处理，可以恢复感光性、以及有机膜的初始性质等。因此易于对有机膜图案进行加工和再加工。
图1是本发明第一实施方案的衬底处理方法的流程图。
图2是本发明第二实施方案的衬底处理方法的流程图。
图3是本发明第三实施方案的衬底处理方法的流程图。
图4是本发明第三实施方案的衬底处理方法的变形例的流程图。
图5是本发明第四实施方案的衬底处理方法的流程图。
图6是本发明第四实施方案的衬底处理方法的变形例的流程图。
图7是本发明第四实施方案的衬底处理方法的流程图。
图8是本发明第五实施方案的衬底处理方法的流程图。
图9是本发明第一实施方案的衬底处理方法的具体适用例的系列工序图。
图10是本发明第四实施方案的衬底处理方法的第一实施例的系列工序图。
图11是本发明第四实施方案的衬底处理方法的第二实施例的系列工序图。
图12是衬底处理装置的一个示例的模式化平面图。
图13是衬底处理装置的另一示例的模式化平面图。
图14是衬底处理装置中的处理单元的候选示意图。
图15是药液处理单元(或者显影处理单元)的示例的截面图。
图16是与通过前处理应除去的变质层的成因相对应的变质化程度示意图。
图17是对变质层只实施灰化处理时变质层的变化。
图18是对变质层只实施药液处理时变质层的变化。
图19是对变质层依次实施灰化处理和实施药液处理时变质层的变化。
图20是药液中胺类材料的浓度与根据有机膜的变质的有无对应的除去率之间关系的示意图。
图21是既有的衬底处理方法的流程图。
优选实施方案本发明的实施方案涉及的衬底处理方法通过使用例如图12所示的衬底处理装置100或图13所示的衬底处理装置200来进行。
设计装置100和200，使其根据需要+选择性地具有用于对衬底实施各种处理(后述)的处理单元(后述)。
例如如图14中所示，作为这些装置100、200可以具有的处理单元的备选，有6种简易曝光处理单元17、加热处理单元18、温度调整处理单元19、显影处理单元20、药液处理单元21、和灰化处理单元22。
在图14所示的处理单元中的简易曝光处理单元17，用于对在衬底上形成的有机膜图案进行曝光处理。可以对衬底的预期范围(衬底全部面积或者一部分；例如，衬底面积的1/10以上的范围)所含的有机膜图案进行曝光。通过简易曝光处理单元17进行的曝光，可以对衬底的预期范围一次曝光(一括した露光)，或者通过在衬底的预期范围内使曝光点(露光スポツト)扫描而使该范围内完全曝光。通过简易曝光处理单元17曝光时使用的光有紫外线(UV光)、荧光、自然光或其它光。
加热处理单元18，用于对衬底进行加热处理(烘干处理)，处理温度可以在例如80℃-180℃、或50℃-150℃的范围内。加热处理单元18例如包括使衬底呈基本水平状态支承的平台和在其中配置有该平台的箱体。加热衬底的时间可以设定任意的时间。
温度调整处理单元19用于控制衬底的温度。例如其调温范围为10℃-50℃、或10℃-80℃范围内。温度调整处理单元19例如包括使衬底呈基本水平状态支承的平台和在其中配置有该平台的箱体。
药液处理单元21用于对衬底实施药液处理。
如图15中所示，药液处理单元21包括，例如，存储药液的药液罐301、内部配置有衬底500的箱体302。箱体302包括将由药液罐301压送的药液提供到衬底500上的可移动喷嘴303、使衬底500呈几乎水平状态支承的平台304、从箱体302内排出废液和气体的排出口305。
在药液处理单元21中，通过向药液罐301内压送氮气，可以将该药液罐301内的药液通过可移动喷嘴303提供到衬底500上。并且，可移动喷嘴303例如可以沿着水平方向移动。平台304例如包括多个从板状的主体部立起的栓将衬底500从下表面进行支承。
药液处理单元21也可以是将药液蒸气化并从而将蒸气化的药液供给于衬底500的干式单元。
另外，在药液处理单元21使用的药液(药液罐301中存储的药液)包含例如酸、有机溶剂和碱的至少任何一种。
显影处理单元20用于对衬底进行显影处理，例如，将存储于药液处理单元21的药液罐301中的药液作为显影液，除此之外可以将显影处理单元20设计成与药液处理单元21具有相同的结构。
灰化处理单元22通过等离子体放电处理(在氧、或氧和及氟的气氛中进行)、使用紫外线等的短波长光能的处理、及使用光能或热的臭氧处理中的任何一种、或其它处理，对衬底上形成的有机膜图案进行腐蚀。
如图12中所示，衬底处理装置100包括第一盒子台(カセツトステ一シヨン)1，其中放置有用于收纳衬底(例如LCD衬底或半导体晶片)的盒子L1；第二盒子台2，其中放置有和盒子L1相同的盒子L2；处理单元配置区域3到11，它们各自分别配置有处理单元U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8和U9；在第一和第二盒子台1和2及各处理单元U1到U9之间进行衬底搬送的衬底搬送自动装置(衬底搬送机构)12；根据各种衬底处理方法适当控制通过该衬底搬送自动装置12进行的衬底搬送搬送和各处理单元U1至U9中实行的处理的控制机构24。
盒子L1和L1中，例如盒子L1用于收纳通过衬底处理装置100进行处理前的衬底，盒子L2用于收纳通过衬底处理装置100处理结束后的衬底。
根据应用工艺(用途プロセス)，可选择图14中所示六种处理单元中任一种作为布置于处理单元配置区域3-11中的处理单元U1到U9中的每一个。
另外，根据应用工艺所需的处理种类或处理能力，可以适当调节所选的处理单元的数量。因此，在处理单元配置区域3到11中可以包括没有选择、设置处理单元17至22中的任一个的区域。
控制机构24通过选择性地执行各种应用工艺所对应的程序，控制衬底搬送自动装置12及各处理单元U1到U9的操作。
具体地，控制机构24根据与各种应用工艺对应的处理顺序的数据，控制由衬底搬送自动装置12进行的衬底搬送的顺序，从各盒子台1、2及各处理单元U1到U9中取出衬底，并按照预定的顺序进行向其中收纳衬底、安装等。
另外，控制机构24根据与各种应用工艺对应的处理条件数据，控制各处理单元U1到U9的操作。
图12中所示的衬底处理装置100被设计成能够根据用途改变由该衬底处理单元100所具有的各处理单元进行的处理的顺序。
相比之下，在图13中所示的衬底处理装置200中，由该衬底处理装置200所具有各处理单元进行的处理顺序是固定的。
如图13所示，衬底处理装置200包括放置有盒子L1的第一盒子台13；放置有盒子L2的第二盒子台16；分别配置有各处理单元U1、U2、U3、U4、U5、U6和U7的处理单元配置区域3、4、5、6、7、8和9；用于从盒子台13的盒子L1往处理单元配置区域3的处理单元U1搬送衬底的衬底搬送自动装置14；用于从处理单元配置区域9的处理单元U7往盒子台16的盒子L2搬送衬底的衬底搬送自动装置15；和根据各种衬底处理方法，适当控制由这些衬底搬送自动装置14、15进行的衬底搬送和在各处理单元U1到U9之间的衬底搬送和由各处理单元U1到U9执行的处理的控制机构24。
在衬底处理装置200中，在处理单元执行的处理顺序是固定的。具体地，从上游的处理单元开始，按顺序(如图13中的箭头A的方向)进行连续处理。
衬底处理装置200也可以根据应用工艺选择图14所示的6种处理单元中的任何每一种作为在处理单元配置区域3到9中将要布置的处理单元U1到U7。另外，根据应用工艺所需的处理种类或处理能力，可以适当调节所选择的处理单元的数量，在处理单元配置区域3到9中可以包含没有选择、设置处理单元17至22的任意一个的区域。
这样，本发明的实施方式所涉及的衬底处理方法中使用的适合的装置100和200被设计成除了衬底搬送机构(衬底搬送自动装置)和盒子设置部(盒子台)以外，还一体式具有从上述6种处理单元中适当选择的处理单元，以执行对衬底上形成的有机膜图案进行加工的有机膜图案加工处理。
虽然图12和图13中所示装置100和200设计成分别包含九个和六个处理单元，但这些数量也可以根据应用工艺的种类、处理能力、成本等情况适当地增减。
此外，虽然装置100和200设计成包括两个盒子L1和L2，但其可根据需要的处理能力、成本等情况适当地增减其数量。
作为衬底处理装置100和200可以具有的处理单元，除上述6种处理单元以外，例如还可包括伴随微细图案曝光的曝光处理单元、腐蚀(干式、或湿式)处理单元、抗蚀剂涂布单元、和粘合力强化处理(粘合力强化剂处理)单元、表面清洗(干法清洗使用UV光、等离子体等，湿法清洗使用清洗液等)处理单元，可以进一步有效地进行全部处理。
当具有腐蚀处理单元时，例如，可以以有机图案作为掩模进行底膜(例如，衬底上层部)的图案加工(底膜加工处理)。
此时，通过使用可以进行底膜的图案加工的药液(即含有酸的腐蚀液、或者含有碱的腐蚀液)作为药液处理单元21中使用的药液，可以由药液处理单元21代用作腐蚀处理单元。
为了使各处理均一，优选衬底处理装置100和200可包括多个同一处理单元，通过具有的多个同一处理单元，分别在衬底上进行同一处理，即对同一处理进行流水作业，由此重复进行数次。
另外，优选使各衬底的方向在其板面内相互不同(例如，反方向)而进行所具有的多个同一处理单元的处理。此时，优选衬底处理装置100、200具有使各衬底的方向在其板面内相互不同而进行所具有的多个同一处理单元的处理的功能，通过具有这样的结构，可以不依靠操作者的手，自动进行衬底的方向变更。
或者，当装置100和200仅具有单个的同一处理单元时，优选使衬底的方向在其板面内相互不同，分数次进行同一处理单元的处理。此时，更优选至少在相互反向的多个方向上分别对衬底进行处理。此时，优选装置100和200设计成具有使衬底的方向在其板面内相互不同而分数次进行至少任何一个处理单元的处理的功能。
或者，还优选在一个处理单元的处理中，包含在衬底的板面中向一个方向的处理、和向与其不同方向(例如，反方向)的处理。此时，优选装置100和200设计成具有进行在衬底的板面内向一个方向的处理、和向与其不同方向的处理作为至少任何一个处理单元的处理的功能。
以下说明本发明优选的实施方案。
另外，本实施方案所涉及的的各衬底处理方法适用于衬底上的有机膜图案主要为感光性有机膜的情况，首先通过加热处理对衬底进行加热，接着通过前处理除去有机膜图案表面的破坏层(变质层或沉积层)，然后，通过主处理缩小有机膜图案的至少一部分，或除去有机膜图案的一部分。此外，有时也可以省略前处理(参照第五实施方案)。
(第1实施方案)图1是本发明第一实施方案的衬底处理方法的流程图。
在第一实施方案的衬底处理方法中，首先通过加热处理对衬底进行加热，接着在除去有机膜图案表面上形成的变质层或沉积层后，通过对该有机膜图案进行显影处理(例如第二次显影处理)，从而缩小该有机膜图案的至少一部分，或除去有机膜图案的一部分。
在衬底上形成初始有机膜图案的处理，例如可以与现有技术同样地，通过例如光刻法来进行。
具体地，在衬底上涂布有机膜，然后，如图1所示，依次进行曝光处理(步骤S01)、显影处理(步骤S02)、和作为预烘干的加热处理(步骤S03)，从而在衬底上形成最初的有机膜图案。
但是在衬底上形成最初的有机膜图案的处理并不仅限于光刻法，也可通过例如印刷法来进行。这种情况下，除去有机膜图案表面的变质层或者沉积层后进行的显影处理(步骤S12)例如变为第一次显影处理。
并且，如图1所示，以在衬底上形成的最初的有机膜图案为掩模对该有机膜图案的底膜、即对衬底的上层部进行腐蚀处理(步骤S04底膜加工)这一点，也和现有技术一样。
第一实施方案中的衬底处理方法中，紧接着腐蚀处理(步骤S04)进行以下处理。
如图1所示，在第一实施方案的衬底处理方法中，首先对衬底进行加热处理(步骤S00)，接着在进行完作为前处理的药液处理(步骤S11)之后，依次进行显影处理(步骤S12)和加热(温度调整)处理(步骤S13)作为主处理，把这一连串的处理作为有机膜图案加工处理。
加热处理(步骤S00)用于除去在通过在该加热处理之前对有机膜图案进行的各种处理(例如曝光、显影处理、湿法或干法腐蚀等)渗入到有机膜图案内部或者下部的液体(例如水分、酸或者碱溶液)，或者用于在有机膜图案和底膜或者衬底之间的粘合力低时恢复该粘合力。
通过进行加热处理(S00)，可以使有机膜图案的感光性等特性接近其初始状态，所以可以通过再加工，即通过再次显影处理(步骤S12)等其它处理，可恢复感光性、有机膜初始性质等。因此，可以轻松地进行有机膜图案的加工或者再加工。
加热处理(步骤S00)在50至150℃的温度下进行。但考虑到其后进行的再次显影处理(步骤S12)，优选在可维持感光功能的140℃以下，特别优选100至130℃的温度下进行加热处理(步骤S00)。
加热处理(步骤S00)的时间优选60秒至300秒。
步骤S00下的加热处理以如下方式进行将衬底放置到保持规定加热温度(例如100℃至130℃)的加热处理单元18的平台上，并保持规定的时间(例如60秒至120秒)。
作为前处理进行的药液处理(步骤S11)，是以除去有机膜图案表面(表层部)的变质层或有机膜图案表面上的沉积层为目的的药液(酸溶液、碱溶液、有机溶剂溶液等)处理，使用药液处理单元21进行。
在步骤S11的药液处理中，优选设定处理时间或者选择使用的药液，以只选择性除去有机膜图案表面上或者表层部的破坏层(变质层或沉积层)。
即，在步骤S11的药液处理中，如果在有机膜图案表面上存在成变质层而在有机膜图案表面上不存在沉积层，则选择性地除去变质层，如果在有机膜图案表面存在变质层和沉积层，则选择性除去变质层和沉积层，如果在有机膜图案表面不存在变质层而存在沉积层，则选择性地除去沉积层。
除去变质层和/或沉积层的结果是，可以使未变质的有机膜图案显、露出并残存，或使被沉积层覆盖的有机膜图案露出及残存。
推测通过前处理(步骤S11)应该除去的沉积层是有机膜图案的表层部因老化、热氧化、热硬化、沉积层的附着、酸系腐蚀剂的使用(湿法腐蚀)、灰化处理(例如O2灰化处理)、或干法腐蚀气体的使用(干法腐蚀)变质而生成的。也就是说，由于这些因素，有机膜图案受到物理的、化学的破坏而变质，但其变质的程度、特性随湿法腐蚀处理中使用的药液的种类、作为干法腐蚀处理之一的等离子体处理中的各向同性和各向异性的差别、有机膜图案上沉积物的有无、干法腐蚀处理中使用的气体的种类等的各种生成因素而大为不同，所以也随之产生变质层除去的难易度的不同的问题。
通过前处理应该除去的沉积层推测是伴随干法腐蚀处理而沉积成的沉积层。该沉积层的特性也因作为干法腐蚀处理之一的等离子体处理中的各向同性和各向异性的差别、干法腐蚀处理中使用的气体的种类等的生成因素而大为不同，所以也随之产生沉积层除去的难易度的不同的问题。
因此，药液处理时间的长度、药液处理中使用的药液的种类需要根据变质层或沉积层除去的难易进行适当的设定或者选择。
例如，作为药液处理中所使用的药液，可选择含有碱性化学品的药液、含有酸性化学品的药液、含有有机溶剂的药液、含有有机溶剂和胺类材料系材料的药液、或含有碱性化学品和胺类材料的药液。
例如，碱性化学品可以举出含有胺类材料和水的化学品，有机溶剂可以举出含有胺类材料的有机溶剂。
另外，药液处理中所使用的药液优选含有防腐剂。
例如，胺类材料的具体例子，可以举出一乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、一异丙基胺、二异丙基胺、三异丙基胺、一丁基胺、二丁基胺、三丁基胺、羟胺、二乙基羟胺、脱水二乙基羟胺、吡啶和甲基吡啶等。药液含有胺类材料时，可包含选自其中的任何一种或任何多种胺类材料。
药液含有胺类材料时，可以举出胺类材料的含量为0.01重量％到10重量％范围的水溶液。药液中胺类材料的浓度优选为0.05重量％到3重量％。或者，药液中胺类材料的浓度优选为0.05重量％到1.5重量％。
作为前处理的药液处理(步骤S11)具有以下效果在随后的显影处理(步骤S12)中显影功能液可容易地渗透到有机膜图案中，从而，提高该显影处理的质量及效率。
然后，步骤S12的显影处理是以缩小衬底上的有机膜图案的至少一部分或者除去有机膜图案的一部分为目的的处理，使用显影处理单元20进行。
在显影处理单元20中，使用具有有机膜图案显影功能的药液(显影功能液)对衬底上的有机膜图案进行显影处理。
作为显影功能液，例如有，含有0.1到10.0重量％的TMAH(氢氧化四甲基铵)作为主成分的碱性水溶液，或NaOH(氢氧化钠)或CaOH(氢氧化钙)等的无机碱水溶液。
在步骤S13的加热处理中，将衬底置于加热处理单元18中的保持在预定温度(例如80到180℃)下的平台上，并保持预定的时间(例如3到5分钟)。通过进行该加热处理(步骤S13)，可以使在先前的显影处理(步骤S12)中供给到衬底上的显影功能液深入渗透到有机膜图案中，有利于通过显影将有机膜图案缩小或除去。
并且，在本实施方案及后述实施方案中，在显影处理(步骤S12)及药液处理(步骤S11)中，其最后的工序是进行水洗处理，以冲洗掉处理液。
并且，通过进行该加热处理(步骤S13)，可以除去在有机膜图案的先前的显影处理(步骤S12)的最后进行水洗处理中渗入到有机膜图案的内部或者下部的水分、碱溶液等，并且可恢复有机膜图案和底膜或衬底之间的粘合力。即，加热处理(步骤S13)具有作为有机膜图案的后烘干的意义。
在进行步骤S13之后，优选使衬底的温度冷却到为约室温。
如上所述，通过显影处理(步骤S12)和加热处理(步骤S13)，构成了用于缩小衬底上的有机膜图案的至少一部分或除去有机膜图案的一部分的主处理。
这里，所谓的缩小机膜图案的至少一部分的处理，是指不改变有机膜图案的面积而只缩小其体积(即，将有机膜图案的至少一部分变薄)的处理，或缩小有机膜图案的面积的处理。有机膜图案的一部分的除去伴随有有机膜图案面积的缩小。
进行本实施方案中的主处理例如具有如下的任一个目的。
(1)通过缩小有机膜图案的面积，将有机膜图案加工成新的图案形状。
(2)除去有机膜图案的至少任何一部分，将有机膜图案的至少任何一部分分离成为多个部分，从而将有机膜图案加工成新的图案形状。
(3)在所述(1)及(2)的处理之前及之后，分别以有机膜图案作为掩模对底膜实施腐蚀处理，以使步骤S1的显影处理前对衬底进行的腐蚀处理(步骤S04的腐蚀处理)中的腐蚀区域与步骤S12的显影处理(以及步骤S13的腐蚀处理)后对衬底进行的腐蚀处理中的腐蚀区域不同。
(4)通过进行所述处理(3)，将有机膜图案的底膜(例如衬底的上层部)加工成为锥状(越上面的部分越细的锥状)或台阶状。
将底膜加工成为台阶状的处理与专利文献1同样，可以以步骤12的显影处理后的有机膜图案作为掩模，通过对底膜(例如导电膜)进行半腐蚀处理来进行。这样的处理可以将底膜的截面形状变为台阶状，从而防止截面垂直化或变为倒椎形。
(5)当有机膜图案的底膜(衬底的上层部)为多层结构的膜时，以通过上述(3)的处理，将多层的底膜中的任意至少两个层腐蚀加工成为互不相同的图案形状。
(6)作为所述处理(1)及(2)的目的的具体的其它例子，有机膜图案为绝缘性时，在步骤S12的显影处理之前对衬底进行腐蚀(步骤S04的腐蚀处理)之后，使该有机膜图案变形以成为电路图案的绝缘膜(使有机膜图案缩小，以成为仅覆盖衬底上形成的电路图案的绝缘膜)。
(7)当最初的有机膜图案形成至少2级以上的膜厚时，通过选择性地只除去所述2级以上的膜厚部分中的薄膜部，进行(1)或(2)的处理，和随后的(3)到(6)的处理。
(8)使有机膜图案的至少一部分缩小(薄膜化)。通过这样的处理，可以使有机膜图案的至少一部分易于除去。
通过实施处理(8)直到到达底膜，可以除去有机膜图案的至少一部分。
(9)当最初的有机膜图案形成至少2级以上的膜厚时，通过选择性地仅除去该2级以上的膜厚的部分中的薄膜部，可被容易地除去该薄膜部。
通过进行(9)的处理直到到达底膜，实质上与步骤(7)的处理相同。
以下参照图9对上述(7)的具体例子进行说明。
图9是当最初的有机膜图案形成至少2级以上的膜厚时，用于选择性地只除去该2级以上的膜厚部分中的薄膜部的处理的一系列工序图。
图9(a-2)、图9(b-2)、图9(c-2)及图9(d-2)分别是平面图，图9(a-1)是图9(a-2)的截面图，图9(b-1)是图9(b-2)的截面图，图9(c-1)是图9(c-2)的截面图，图9(d-1)是图9(d-2)的截面图。
如图9(a-1)及图9(a-2)所示，例如，在绝缘衬底(衬底)601上形成预定形状的栅电极602，在绝缘衬底601上形成栅绝缘膜603，以覆盖所述栅电极602，并且，栅绝缘膜603上依次淀积有非晶硅层604、N+非晶硅层605及源极/漏极层606。
如图9(b-1)及图9(b-2)所示，在源极/漏极层606上以预定的图案形状形成有机膜图案607(步骤S01到S03)，然后，以有机膜图案607为掩模对源极/漏极层606、N+非晶硅层605及非晶硅层604进行腐蚀(步骤S04)。结果是，仅在没有形成有机膜图案607的区域露出栅绝缘膜603。
形成最初的有机膜图案607，以在该有机膜图案607中，例如仅有覆盖栅绝缘膜603上的一部分变成薄膜部607a。具有这样的2级膜厚即具有膜厚差的有机膜图案607可通过使在作为薄膜部607a的部分和607a以外的部分的曝光量互相不同而形成。
接着实施本实施方案的衬底处理方法中的加热处理(步骤S00)，对衬底601及层积在其上的层构造物进行加热。
然后，实施前处理(步骤S11的药液处理)及主处理(步骤S12的显影处理和步骤S13的加热处理)。形成最初的有机膜图案607时的曝光的历史在其后也残留。因此，通过进行主处理(显影处理和加热处理)，有机膜图案607中只有薄膜部607a被选择性地除去，成为如图9(c-1)及图9(c-2)所示的状态。也就是说，最初的有机膜图案607被分割为多个部分(例如分割为两部分)。
然后，以主处理(显影处理和加热处理)后的有机膜图案607为掩模，对源极/漏极层606及N+非晶硅层605进行腐蚀，结果使非晶硅层604露出，然后除去有机膜图案607。
这样，当最初的有机膜图案607形成2级膜厚时，通过只选择性除去该2级以上的膜厚的部分中的薄膜部，可以将有机膜图案607加工成新的图案形状。具体地，通过将有膜图案607分离为多个部分(例如图9(c-2)所示的二个部分)，可以将有机膜图案607加工成新的图案形状。
当有机膜图案的底膜由多个层构成时，有机膜图案607的加工处理(步骤S11、步骤S12和步骤S13)之前和之后，分别以有机膜图案607为掩模对底膜进行腐蚀，可以使在有机膜图案607的加工处理前对衬底进行的腐蚀处理(步骤S04的腐蚀处理)中所腐蚀的区域与有机膜图案607的加工处理后对衬底进行的腐蚀处理中所腐蚀的区域相互不同，可以将多层的底膜中的第一层(例如非晶硅层604)和第二层(例如源极/漏极层606及N+非晶硅层605)进行腐蚀加工，形成互相不同的图案形状。
以下对进行第一实施方案的衬底处理方法中所使用的衬底处理装置的具体例子进行说明。
进行第一实施方案的衬底处理方法中所使用的衬底处理装置例如为衬底处理装置100或200，其至少包括加热处理单元18、药液处理单元2 1和显影处理单元20作为各种处理单元U1到U9或U1到U7。
在衬底处理装置100的情况下，药液处理单元21、显影处理单元20和加热处理单元18的布置是任意的。并且加热处理单元18分别用在加热处理(步骤S00)和加热(温度调整)处理(步骤S13)双方中。
相比之下，衬底处理装置200的情况下，依照图13中的箭头A方向按顺序布置第一个加热处理单元18、药液处理单元21、显影处理单元20和第二个加热处理单元18。类似地，在以下说明的方法中，装置200的情况下各处理单元需要按照预定顺序布置。
步骤S13的加热处理可以省略，在省略该加热处理的情况中，就不需要第二个加热处理单元18了。在以下图2至图8中，和步骤S13一样，被括号括起的步骤意味着它们也同样可以被省略。另外，用括号括起的步骤所对应的处理单元也同样可以省略。
衬底处理装置100的情况下，即使同一处理进行多次的衬底处理方法(例如，加热(温度调整)处理(步骤S13)进行两次的衬底处理方法)的情况下，该处理用的处理单元一个就可以。相比之下，在衬底处理装置200的情况下，同一处理进行多次时，需要次数相等的同一处理单元。例如，衬底处理装置200的情况下，例如加热(温度调整)处理(步骤S13)进行二次时，需要二个加热处理单元18。这一点在以下要说明的各衬底处理方法中是一样的。
根据以上的第一实施方案，通过加热处理(步骤S00)，可以除去渗入到有机膜图案的内部或者下部的液体(例如水分、酸或者碱溶液)，或者在有机膜图案和底膜或者衬底之间的粘合力下降时可以恢复该粘合力。因此可以使有机膜图案的感光性等特性接近其初始状态，故通过再加工，即通过再次显影处理(步骤S12)等处理，可以恢复感光性及有机膜的初始性质等。因此可以轻松地进行有机膜图案的加工或者再加工。
根据第一实施方案，在进行用于除去有机膜图案表面上形成的变质层、沉积层的前处理后，进行将有机膜图案的至少一部分缩小或除去有机膜图案的一部分的主处理，因此可以顺利地进行主处理。即，可以使构成主处理的显影处理中的显影功能液容易地渗入有机膜图案中，可以使该显影处理的效果均一化。
(第二实施方案)图2是表示进行本发明第二实施方案的衬底处理方中的流程图。
如图2所示，在第二实施方案所涉及的衬底处理方法中，首先实施对衬底加热的加热处理(步骤S00)，接着在实施作为前处理的灰化处理(步骤S21)后，依次进行作为主处理的显影处理(步骤S12)及加热(温度调整)处理(步骤S13)，把这一系列处理作为有机膜图案加工处理。
即，第二实施方案的衬底处理方法与第一实施方案的衬底处理方法的差别只在于通过灰化处理(步骤S21)进行前处理，除此之外，与第一实施方案的衬底处理方法是相同的。
在第二本实施方案的衬底处理方法中，通过对衬底上的有机膜图案实施步骤S21的灰化处理，从而除去在有机膜图案表面(表层部)的变质层或有机膜图案表面上的沉积层。
所述灰化处理是使用灰化处理单元22进行的处理，是通过等离子体放电处理(在氧、或氧和氟的气氛中进行)、使用紫外光等的波长短的光能进行的处理、以及使用光能或热的臭氧处理中的任何一种或者其它处理对衬底上的有机膜图案进行腐蚀的处理。
在步骤S21的灰化处理中，优选设定其处理时间或者选择处理的种类，以使得只有有机膜图案的表层部的变质层、或有机膜图案表面上的沉积层被除去。
作为这样除去该变质层或沉积层的结果，与上述第一实施方案一样，可以使未变质的有机膜图案露出和残存，或者可以使被沉积层覆盖的有机膜图案露出和残存。
这样，通过进行作为前处理的灰化处理(步骤S21)可以提供的效果在于，在随后的显影处理(步骤S12)中可使显影功能液容易地渗透到有机膜图案中，起到提高显影处理的质量及效率的作用。
随后的处理与第一实施方案中的处理一样，所以省略其说明。
根据以上的第二实施方案，提供与所述第一实施方案相同的效果。
另外，由于通过灰化处理进行前处理，所以即使变质层、沉积层比较顽固，在显影处理中难以除去的情况下，也可以适当地将这些变质层、沉积层除去。
(第三实施方案)图3是表示本发明第三实施方案的衬底处理方法的流程图。
如图3所示，第三实施方案的衬底处理方法是首先进行加热衬底的加热处理(步骤S00)，然后依次进行灰化处理(步骤S21)和药液处理(步骤S11)作为前处理，然后依次进行显影处理(步骤S12)和加热处理(步骤S13)作为主处理的有机膜图案加工处理。
即，第三实施方案的衬底处理方法中，只在通过组合灰化处理(步骤S21)和药液处理(步骤S11)来进行前处理这一点上与第一实施方案的衬底处理方法不同，其它方面都与第一实施方案的衬底处理方法相同。
在本实施方案的情况下，不是象第1实施方案那样通过作为湿法处理的药液处理(步骤S11)进行全部的前处理，例如，通过在药液处理(步骤S11)之前进行灰化处理(步骤S21)，由此除去变质层、沉积层中的尤其是表层部后，通过药液处理(步骤S11)除去残留的变质层、沉积层。
根据以上的第三实施方案，提供与第一实施方案得到的相同的效果。
另外，即使存在难以只通过药液处理(步骤S1)除去的顽固的变质层或沉积层的情况下，通过药液处理(步骤S11)之前的灰化处理(步骤S21)，也可容易地除去该变质层或沉积层。
另外，在前处理中灰化处理(步骤S21)，但该灰化处理(步骤S21)限于用于仅除去有机膜图案表面的变质层或沉积层中尤其是表层部，因此与第二实施方案相比，可以缩短灰化处理时间，可以减少由该灰化处理对底膜造成的破坏。
第三实施方案的药液处理(步骤S11)中所使用的药液与第一实施方案的药液处理(步骤S11)中所使用的药液相比，可以使用对有机膜图案侵蚀度小的药液，或使第三实施方案的药液处理(步骤S11)的处理时间比第一实施方案的药液处理(步骤S11)的处理时间短。
此外，在第三实施方案中，加热处理(步骤S00)在灰化处理(步骤S21)直前进行，但实施加热处理(步骤S00)的顺序不限于此。
例如，如图4所示，加热处理(步骤S00)也可以在灰化处理(步骤S21)和药液处理(步骤S11)之间进行。根据这种顺序也可以获得和实施方案3同样的效果。
(第四实施方案)图5至图7是本发明第四实施方案的衬底处理方法的流程图。
在图5至图7中，省略了在衬底上形成最初的有机膜图案的处理(步骤S01到S03)、以及对作为有机膜图案的底膜的腐蚀处理(步骤S04)。
如图5至图7所示，第四实施方案的衬底处理方法是在进行上述第一到第三实施方案的衬底处理方法中的显影处理之前，追加了使有机膜图案曝光的曝光处理(步骤S41)的衬底处理方法。
步骤S41的曝光处理可以如图5(a)、图5(b)及图5(c)所示在加热处理(步骤S00)与前处理之间进行，或如图5(d)所示，前处理的过程中进行，或者如图6(a)、图6(b)和图6(c)所示，在加热处理(步骤S00)之前进行。或者，步骤S41的曝光处理可以如图7(a)、图7(b)和图7(c)所示，在前处理之后进行。
步骤S41的曝光处理，当最初的有机膜图案通过光刻法形成时，例如相当于第二次的曝光处理，而当最初的有机膜图案通过印刷法形成时，例如相当于第一次的曝光处理。
步骤S41的曝光处理是对衬底的预期范围(也有全部范围的情况)所含的有机膜图案进行曝光处理的处理(即，例如，与用于形成微细图案的曝光等不同的曝光处理)，使用简易曝光处理单元17进行。用于曝光的光为紫外线光(UV光)、荧光、自然光或其它的光。在该曝光处理中，对衬底的预期范围(衬底的全部或者一部分，例如，衬底面积的1/10以上的范围)所含的有机膜图案进行曝光。另外，曝光可以对衬底的预期范围一次曝光(一括した露光)，或在预期区域内使曝光点(露光スポツト)扫描，由此使该范围内完全曝光。
在第四实施方案中，优选在最初形成有机膜图案时的初期曝光后，到进行步骤S41的曝光处理之间，保持衬底为无曝光(无感光)状态。通过保持无感光状态，可以使步骤S12的的显影处理的效果均一，或使总曝光量均一。为了使衬底保持无曝光状态，可以控制各工序处于无曝光状态，或可以将衬底处理装置的结构设计成保持衬底处于无曝光状态的结构。
步骤S41的曝光处理可以如下任意一种方式进行。
第一，有使用具有预定图案的掩模进行曝光处理，由此对有机膜图案进行新图案曝光的情况。即，通过步骤S41的曝光处理的曝光范围确定有机膜图案的新的图案形状。此时，通过随后的显影处理(步骤S12)中选择性地除去有机膜图案的一部分，以使有机膜图案变为新的图案形状，因此可以将该有机膜图案形成新的图案。但是，此时，在最初形成有机膜图案时的初期曝光后，到进行步骤S41的曝光处理为止的期间，需要使衬底保持无曝光(无感光)状态。
第二，有通过使衬底整体充分曝光，可更有效地进行步骤S12的显影处理的情况。这种情况下，在最初形成有机膜图案时的初期曝光后，到进行步骤S41的显影处理为止的期间，无需对衬底保持无曝光(无感光)状态。此时，也有在曝光处理以前有某种程度的曝光时(通过紫外线光、UV光、荧光、自然光进行曝光，或者在该光中长时间放置的情况下)、或曝光量不明的情况(曝光不均一的情况或无控制状态的情况)，通过实施步骤S41的曝光处理，可以使衬底全面上实质性地将曝光量均一化。
以下对第四实施方案的衬底处理方法的具体例进行说明。
(第四实施方案的具体例1)图5(a)是第四实施方案的衬底处理方法的具体例1中的流程图。
如图5(a)所示，具体例1的衬底处理方法，是在第一实施方案的衬底处理方法(图1)中，在加热处理(步骤S00)和步骤S11的药液处理之间追加了步骤S41的曝光处理的衬底处理方法。
在具体例1中所使用的衬底处理装置是至少具有加热处理单元18、简易曝光处理单元17、药液处理单元21和显影处理单元20作为各处理单元U1到U9或U1到U7的衬底处理装置100或200。当不省略加热(温度调整)处理(步骤S13)时，在加热处理单元18中进行加热处理(步骤S00)及加热(温度调整)处理(步骤S13)两种处理。
并且，步骤S41的曝光处理如图6(a)所示，可以在加热处理(步骤S00)之前进行。
(第四实施方案的具体例2)图5(b)是第四实施方案的衬底处理方法的具体例2的流程图。
如图5(b)所示，具体例2的衬底处理方法，是在第2实施方案的衬底处理方法(图2)中，在加热处理(步骤S00)和步骤S21的灰化处理之间追加了步骤S41的曝光处理的衬底处理方法。
在具体例2中所使用的衬底处理装置是至少具有加热处理单元18、简易曝光处理单元17、灰化处理单元22和显影处理单元20作为处理单元U1到U9或U1到U7的衬底处理装置100或200。当不省略加热(温度调整)处理(步骤S13)时，在加热处理单元18中进行加热处理(步骤S00)及加热(温度调整)处理(步骤S13)两种处理。
并且，步骤S41的曝光处理如图6(b)所示，可以在加热处理(步骤S00)之前进行。
(第四实施方案的具体例3)图5(c)是第四实施方案的衬底处理方法的具体例3的流程图。
如图5(c)所示，具体例3的衬底处理方法，是在第3实施方案的衬底处理方法(图3)中，在加热处理(步骤S00)和步骤S21的灰化处理之间追加步骤S41的曝光处理的衬底处理方法。
在具体例3中所使用的衬底处理装置是至少具有加热处理单元18、简易曝光处理单元17、灰化处理单元22、药液处理单元21和显影处理单元20作为处理单元U1到U9或U1到U7的衬底处理装置100或200。当不省略加热(温度调整)处理(步骤S13)时，在加热处理单元18中进行加热处理(步骤S00)及加热(温度调整)处理(步骤S13)两种处理。
并且，步骤S41的曝光处理如图6(c)所示，可以在加热处理(步骤S00)之前进行。
(第四实施方案的具体例4)图5(d)是第四实施方案的衬底处理方法的具体例4的流程图。
如图5(d)所示，具体例4的衬底处理方法，是在第3实施方案的衬底处理方法(图3)中，在步骤S21的灰化处理和步骤S11的药液处理之间追加步骤S41的曝光处理的衬底处理方法。
在具体例4中所使用的衬底处理装置和具体例3相同。
(第四实施方案的具体例5)图7(a)是第四实施方案的衬底处理方法的具体例5的流程图。
如图7(a)所示，具体例5的衬底处理方法，是在第1实施方案的衬底处理方法(图1)中，在步骤S11的药液处理和步骤S12的显影处理之间追加步骤S41的曝光处理的衬底处理方法。
在具体例5中所使用的衬底处理装置和具体例1一样。
(第四实施方案的具体例6)图7(b)是第四实施方案的衬底处理方法的具体例6的流程图。
如图7(b)所示，具体例6的衬底处理方法，是在第2实施方案的衬底处理方法(图2)中，在步骤S21的灰化处理和步骤S12的显影处理之间追加步骤S41的曝光处理的衬底处理方法。
在具体例6中所使用的衬底处理装置和具体例2相同。
(第四实施方案的具体例7)图7(c)是第四实施方案的衬底处理方法的具体例7的流程图。
如图7(c)所示，具体例7的衬底处理方法，是在第3实施方案的衬底处理方法(图3)中，在步骤S11的药液处理和步骤S12的显影处理之间追加步骤S41的曝光处理的衬底处理方法。
在具体例7中所使用的衬底处理装置和具体例3相同。
以下参照图10对第四实施方案的衬底处理方法的具体应用例1进行更具体的说明。
图10(a-2)、图10(b-2)、图10(c-2)及图10(d-2)分别是平面图，图10(a-1)是图10(a-2)的截面图，图10(b-1)是图10(b-2)的截面图，图10(c-1)是图10(c-2)的截面图，图10(d-1)是图10(d-2)的截面图。
如图10(a-1)及图10(a-2)所示，例如，在绝缘衬底(衬底)601上形成具有预定形状的栅电极602，在绝缘衬底601上形成栅绝缘膜603，以覆盖所述栅电极602，另外，在栅绝缘膜603上依次层积非晶硅层604、N+非晶硅层605及源极/漏极层606。
如图10(b-1)和图10(b-2)所示，在源极/漏极层606上将最初的有机膜图案607形成为预定的图案形状以后，以有机膜图案607为掩模对源极/漏极层606、N+非晶硅层605及非晶硅层604进行腐蚀。这样，只在没有形成有机膜图案607的区域露出栅绝缘膜603。
最初的有机膜图案607和图9所示的不同，其具有全体均一的厚度。
然后，按照上述具体例1-7(图5至图7)中任何顺序进行本实施方案的衬底处理方法的加热处理、前处理、主处理和曝光处理。
通过使用具有预定图案的掩模进行步骤S41的曝光处理。由此，在随后的显影处理(步骤S12)中，有机膜图案被加工成为新图案形状，如图10(c-1)及图10(c-2)所示。即，最初的有机膜图案607被分割为多个部分(例如，分割为二个部分)。
然后，使用主处理(显影处理和加热处理)后的有机膜图案607作为掩模对源极/漏极层606及N+非晶硅层605进行腐蚀，使非晶硅层604露出，除去有机膜图案607。
当有机膜图案607的底膜由多个层604、605、606构成时，在有机膜图案607的加工处理(加热处理、前处理、主处理和曝光处理)之前和之后，各自使用有机膜图案607作为掩模对底膜进行腐蚀，故可以使在对有机膜图案607的加工处理前对衬底进行的腐蚀处理(步骤S04的腐蚀处理)中所腐蚀的区域与在有机膜图案607的加工处理后对衬底进行的腐蚀处理中所腐蚀的区域相互不同，可以对底膜的多个层中的第一层(例如非晶硅层604)和第二层(例如源极/漏极层606及N+非晶硅层605)进行腐蚀处理，形成互相不同的图案。
即，通过进行如图10所示的处理，即使在最初的有机膜图案607的膜厚全体均一的情况下，也可以得到和图9所示的处理时(最初的有机膜图案607形成2级膜厚的情况)同样的效果。
以下参照图11对第四实施方案的衬底处理方法的具体应用例2进行更具体的说明。
图11(a-2)、图11(b-2)、图11(c-2)及图11(d-2)分别是平面图，图11(a-1)是图11(a-2)的截面图，图11(b-1)是图11(b-2)的截面图，图11(c-1)是图11(c-2)的截面图，图11(d-1)是图11(d-2)的截面图。在图11(b-2)及图11(c-2)中省略了有机膜图案的图示。
如图11(a-1)及图11(a-2)所示，例如，在绝缘衬底(衬底)601上形成具有预定形状的栅电极602。在绝缘衬底601上形成栅绝缘膜603，以覆盖所述栅电极602。在栅绝缘膜603上形成预定形状的源极/漏极电极801，并在栅绝缘膜603上形成由覆盖绝缘膜802，以覆盖所述源极/漏极电极801。
然后，如图11(b-1)和11(b-2)所示，在覆盖绝缘膜802上将最初的有机膜图案607形成为预定的形状。然后，以该有机膜图案607为掩模对覆盖绝缘膜802及栅绝缘膜603进行腐蚀。这样，仅在没有形成有机膜图案607的区域露出栅电极602。
最初的有机膜图案607和图9所示的不同，其全体具有均一的膜厚。
然后，按照上述具体例1-7的任何顺序进行本实施方案的衬底处理方法的加热处理、前处理、主处理及曝光处理。
使用具有预定图案的掩模进行步骤S41的曝光处理。从而在随后的显影处理(步骤S12)中将有机膜图案加工成为新图案形状，成为如图11(c-1)所示的状态。
然后，如图11(c-1)和11(c-2)所示，使用主处理(显影处理和加热处理)后的有机膜图案607作为掩模对覆盖绝缘膜802进行腐蚀，结果使源极/漏极电极801的一部分露出，然后除去有机膜图案607。
当有机膜图案607的底膜由多个层603、802构成时，在有机膜图案607的加工处理(加热处理、前处理、主处理和曝光处理)之前和之后，各自使用有机膜图案607作为掩模对底膜进行腐蚀，所以可以使在有机膜图案607的加工处理前对衬底进行的腐蚀处理(步骤S04的腐蚀处理)中所腐蚀的区域与在有机膜图案607的加工处理后对衬底进行的腐蚀处理中所腐蚀的区域相互不同，可以对底膜的多个层中的第一层(例如栅绝缘层603)和第二层(例如覆盖绝缘膜802)进行腐蚀加工处理，形成互相不同的图案。
预先在对栅电极602上的栅绝缘膜603及覆盖绝缘膜802进行腐蚀后，只对源极/漏极电极801上的覆盖绝缘膜802进行另外的腐蚀，由此可防止源极/漏极电极801被破坏。
根据以上的第4实施方案，由于在第1至第3实施方案的各衬底处理方法中追加了步骤S41的曝光处理，所以即使最初的有机膜图案的具有均一厚度的情况下(即，膜厚无2级以上时)，也可以容易地将有机膜加工成为新的图案形状。
或者，即使在有机膜图案不被加工成为新的图案时，通过在第1至第3实施方案的各衬底处理方法中追加步骤S41的曝光处理，可以更有效地进行步骤S12的显影处理。
(第5实施方案)图8是第5实施方案的衬底处理方法的流程图。
如图8所示，第5实施方案的衬底处理方法，是首先进行加热衬底的加热处理(步骤S00)，然后依次进行显影处理(步骤S12)和加热(温度调整)处理(步骤S13)作为主处理，将这一系列处理作为有机膜图案加工处理。
即，第5实施方案的衬底处理方法在不进行作为前处理的药液处理(步骤S 11)这一点上与图1所示的第1实施方案的衬底处理方法不同，其它方面与第1实施方案的衬底处理方法相同。
在本实施方案中，由于不进行前处理，故变质层和沉积层没有除去，但通过在显影处理(步骤S12)之前进行加热处理(步骤S00)，可以除去由该加热处理以前的工序中对有机膜图案施加的各种处理而渗入有机膜图案内部或下部的水分、酸或者碱溶液，或者在有机膜图案与底膜或衬底间的粘合力降低时使该粘合力恢复。结果是，可以将有机膜图案的感光性等其它特性达到接近初始状态，因此可以恢复感光性或有机膜最初的性质等。因此，可以容易地进行有机膜图案的加工、再加工，通过显影处理(步骤S12)容易地缩小或除去有机膜图案。
另外，在本实施方案中使用的衬底处理装置，是至少具有加热处理1 8和显影处理单元20作为各种处理单元U1至U9或U1至U7的衬底处理装置100或200。在省略加热(温度调节)处理(步骤S13)时，在加热处理单元18中实施加热处理(步骤S00)和加热(温度调节)处理(S13)两种处理。
以下对上述各实施方案中的前处理的种类的选择方针进行说明。
图16表示与通过前处理应除去的变质层的成因对应的变质化的程度的图。在图16中对变质化程度以湿法剥离变质层的难易为基准进行确定。
如图16所示，有机膜表面的变质层的变质化程度随有机膜的湿法腐蚀、干法腐蚀处理、以及干法腐蚀处理中的等离子体处理中的各向同性与各向异性的差别、在有机膜上有无沉积物、湿法腐蚀处理中使用的气体种类等而大大不同。因此，根据这些各种参数，有机膜表面的变质层除去的难易度也不同。
作为在步骤S11的药液处理中使用的药液，可使用酸、碱水溶液或有机溶剂中任何一种或者它们的混合液。
具体例子有碱水溶液；或者作为混合了胺类有机溶剂的水溶液，以0.05到10重量％的含量范围含有至少一种胺类材料的药液。
其中，胺类材料的典型例子有一乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、一异丙基胺、二异丙基胺、三异丙基胺、一丁基胺、二丁基胺、三丁基胺、羟胺、二乙基羟胺、脱水二乙基羟胺、吡啶或甲基吡啶等。
但是，如果变质层的变质化程度相对小，即，如果因老化(放置氧化)、酸系腐蚀液、各向同性O2灰化等的因素而形成的变质层的情况下，则胺类材料的浓度可以是例如0.05到3重量％。
图20是使用的药液中胺类材料的浓度与对应有机膜变质的有无的除去效率之间关系的图。
如图20所示，为了选择性地除去变质层，残存未变质的有机膜，优选使用包含0.05到1.5重量％的前述胺类有机溶剂的水溶液进行药液处理。另外，前述胺类中，特别是羟胺、二乙基羟胺、脱水二乙基羟胺、吡啶、甲基吡啶等最适合。作为将要添加的防腐剂的典型例子，有D-葡萄糖(C6H12O6)、螯合剂或抗氧化剂等，有添加这些物质的情况。
在步骤S11的药液处理中，通过如上所述适当选择药液的种类、或者将其处理时间长度设定为适当值，可以选择性地仅除去变质层或沉积层，使未变质的有机膜图案露出及残存，或者可以使被沉积层覆盖的有机膜图案露出和残存。
通过进行这样的药液处理，在其后的显影处理中，可以得到显影功能液容易地渗入有机膜图案内的效果。
实际上，通过对有机膜图案的表面用上述药液进行处理，可使变质层龟裂，或变质层的一部分或全部被除去。因此，可以在显影处理中避免变质层妨碍显影功能液渗透到有机膜图案内。
重要的是，有机膜图案中没有变质的部分不能被除去或剥离而应保留下来，和选择性地仅除去变质层或该变质层中发生龟裂，由此有机溶剂可以容易地渗入到有机膜图案中未变质的部分，需要使用可以对变质层具有这样的作用的药液。
当有机膜表面的变质层或沉积层很牢固、或较厚、或者是与氟化合的变质层等的更难以除去的变质层时，优选如图2、图3、图4、图5(b)、图5(c)、图5(d)、图6(b)、图6(c)、图7(b)及图7(c)所示的灰化处理单独进行，或与药液处理组合进行。通过单独进行这样的灰化处理或将其与药液处理组合进行，可以解决只用药液处理难于除去变质层、或除去时花费太多时间等的问题。
图17表示对变质层只实施氧(O2)灰化处理(各向同性等离子体)处理时的变质层的变化，图18表示对变质层只实施药液处理(使用了含有2％羟胺的水溶液的药液处理)时的变质层的变化，图19表示对变质层依次实施氧(O2)灰化处理(各向同性等离子体)处理和药液处理(使用了含有2％羟胺的水溶液的药液处理)时的变质层的变化。在图17到19中，与图15类似，以湿法剥离的难易程序为基准确定变质化程度。
如图17到19所示，无论哪种情况下都可以除去变质层。然而，将图17所示的仅实施O2灰化处理(各向同性等离子体处理)的情况与图18所示的仅实施药液处理(使用了含有2％羟胺的水溶液的药液处理)的情况下，随处理前的变质层的厚度、特征的不同，变质层的除去程度也不同。
即，如图17所示，O2灰化处理(各向同性等离子体处理)对有沉积物的变质层的除去是比较有效的，但易于产生破坏。因此，如果对没有沉积物的变质层进行时，比只实施药液处理(图18)剩余变质层的程度大。
相比之下，如图18所示，药液处理(使用含有2％羟胺的水溶液的药液处理)对有沉积物的变质层的除去效果小，但不会产生破坏。因此，如果对没有沉积物的变质层实施时，比只进行O2灰化处理处理的剩余变质层的程度大。
因此，依次进行O2灰化处理(各向同性等离子体处理)和药液处理(使用了含有2％羟胺的水溶液的药液处理)的情况如图19所示，图19所示的情况是具有图17的情况和图18的情况双方的优点的方法。即，图19的情况对于有无沉积物的情况都可以发挥效果，同时，可以抑制破坏的残留，以理想的方式除去变质层。
在上述各实施方案中，以通过显影处理(及加热处理)进行主处理为例作了说明，但主处理也可以通过使用不具有有机膜图案的显影功能、但具有有机膜图案的溶解除去功能的药液处理进行。此时的药液处理中使用的药液，例如，是通过将剥离液的浓度稀释得到的药液地优选例。具体地，可通过将剥离液浓度稀释到20％或更低的浓度获得该药液。优选剥离剂的浓度至少为2％。例如，可通过用水稀释剥离剂得到所述药液。
在上述实施方案中，以有机膜图案主要为感光性有机膜的情况作了说明，但当有机膜图案通过印刷法形成时，并且当使用不具有有机膜图案显影功能而具有溶解除去有机膜图案功能的药液的药液处理进行主处理时，有机膜图案不必是感光性有机膜。另外，这种情况下可不需要步骤S41的曝光处理。
但是，即使是有机膜图案通过印刷法形成的情况下，也可以形成由有机感光膜构成的有机膜图案，可进行步骤S41的曝光处理。
另外，在与上述实施方案说明的同样的有机膜图案加工处理中，可以完全除去有机膜图案，这意味着可应用有机膜图案加工处理、或者该有机膜图案加工处理的一部分代替有机膜图案的剥离处理。
具体地，作为第一方法，可以举出通过在前述前处理阶段使用不仅可以除去变质层或沉积层而且可以除去有机膜图案的药液，并且使处理时间比上述各实施方案所述的处理时间(有机膜图案残存的处理时间)更长，可除去全部有机膜图案。作为第二方法，可以举出在前述前处理中主要除去有机膜图案的变质层或沉积层，并且使其后的前述主处理的处理时间比上述各实施方案中所述的处理时间(前述有机膜图案残存的时间)更长，可除去全部有机膜图案。
权利要求
1.在位于有机膜图案下的底膜已经通过用所述有机膜图案作为掩模处理之后对已经在衬底上形成并且已经图案加工一次的有机膜图案进行一次或更多次处理的方法，其按顺序包括加热步骤，对所述有机膜图案进行加热；和主步骤，缩小所述有机膜图案的至少一部分，或除去所述有机膜图案的至少一部分。
2.权利要求1所述的方法，其还包括前步骤，除去所述有机膜图案的表面上形成的变质层或沉积层，所述的前步骤在所述的加热步骤之后、且所述的主步骤之前进行。
3.权利要求1所述的方法，其还包括前步骤，除去所述有机膜图案的表面上形成的变质层或沉积层，所述的前步骤在所述的加热步骤之前进行。
4.权利要求1至3任一项所述的方法，其中在所述的加热步骤之前在所述有机膜图案上进行了以下的至少一种处理曝光处理、显影处理、湿法腐蚀处理和干法腐蚀处理。
5.权利要求1至3任一项所述的方法，其中在加热步骤中除去在所述的加热步骤之前进行的步骤中渗入所述的有机膜图案中的水分、酸和/或碱溶液。
6.权利要求1至3任一项所述的方法，其中所述的加热步骤，在所述有机膜图案和底膜或者衬底之间的粘合力下降时，恢复所述粘合力。
7.权利要求1至3任一项所述的方法，其中所述有机膜图案通过印刷法形成。
8.权利要求1至3任一项所述的方法，其中有机膜图案通过光刻法形成。
9.权利要求1至3任一项所述的方法，其中所述主步骤由使用具有使所述有机膜图案显影功能的化学品使所述有机膜图案显影的步骤组成。
10.权利要求1至3任一项所述的方法，其中所述主步骤由对所述有机膜图案进行第K次显影处理的步骤组成，其中K为等于或大于2的整数。
11.权利要求1至3任一项所述的方法，其中所述主步骤由对所述有机膜图案施用化学品的步骤组成，所述化学品不具有使所述有机膜图案显影的功能、但具有溶解所述有机膜图案的功能。
12.权利要求11所述的方法，其中所述化学品由稀释的剥离剂构成。
13.权利要求1至3任一项所述的方法，其中所述主步骤由将至少一个有机膜图案分离成多个部分的步骤构成。
14.在位于有机膜图案下的底膜已经通过用所述有机膜图案作为掩模处理之后对已经在衬底上形成并已经图案加工一次的有机膜图案进行一次或多次处理的方法，其按顺序包括加热步骤，对所述有机膜图案进行加热；第一步骤，除去所述有机膜图案的表面上形成的变质层或沉积层；和主步骤，缩小所述有机膜图案的至少一部分，或除去所述有机膜图案的至少一部分，其中通过使用化学品来进行所述第一步骤，所述化学品不仅可除去所述有机膜图案，而且可除去所述变质层或沉积层，所述进行所述第一步骤的时间设定成比通过所述第一步骤未除去所述有机膜图案的时间长，从而在所述第一步骤和主步骤期间除去全部所述有机膜图案。
15.在位于有机膜图案下的底膜已经通过用所述有机膜图案作为掩模处理之后对已经在衬底上形成并已经图案加工一次的有机膜图案进行一次或多次处理的方法，其按顺序包括加热步骤，对所述有机膜图案进行加热；第一步骤，除去所述有机膜图案的表面上形成的变质层或沉积层；和主步骤，缩小所述有机膜图案的至少一部分，或除去所述有机膜图案的至少一部分，其中进行所述主步骤的时间设定成比通过所述主步骤未除去所述有机膜图案的时间长，从而在所述第一步骤和主步骤期间除去全部所述有机膜图案。
16.在位于有机膜图案下的底膜已经通过用所述有机膜图案作为掩模处理之后对已经在衬底上形成并已经图案加工一次的有机膜图案进行一次或多次处理的方法，其按顺序包括第一步骤，除去所述有机膜图案的表面上形成的变质层或沉积层；加热步骤，对所述有机膜图案进行加热；和主步骤，缩小所述有机膜图案的至少一部分，或除去所述有机膜图案的至少一部分，其中进行所述主步骤的时间设定成比通过所述主步骤未除去所述有机膜图案的时间长，从而在所述第一步骤和主步骤期间除去全部所述有机膜图案。
17.权利要求14、15或16的方法，其中所述有机膜图案最初通过印刷法在所述衬底上形成。
18.权利要求14、15或16的方法，其中所述有机膜图案最初通过光刻法在所述衬底上形成。
19.权利要求14、15或16的方法，其中在所述加热步骤之前对所述有机膜图案施加曝光处理，显影处理，湿法蚀刻和干法蚀刻中的至少一种。
全文摘要
本发明提供可以使通过第2次显影处理可以将有机膜图案加工成新的图案形状的处理顺利进行的衬底处理方法。依次进行用于将衬底加热的加热处理、用于将有机膜图案表面上形成的破坏层除去的前处理、用于将有机膜图案的至少一部分缩小或者将所述有机膜图案的一部分除去的显影处理(第2次)。通过在由前处理除去破坏层后进行显影处理，可以顺利地、均一性良好地进行第2次的显影处理。因此，可以均一性良好地进行在显影处理后进行的底膜的图案加工。
文档编号G03F7/26GK101093790SQ20071012715
公开日2007年12月26日 申请日期2005年3月18日 优先权日2004年11月4日
发明者城户秀作 申请人:Nec液晶技术株式会社