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塗布方法及び塗布装置 - 特開2008−29938 | j-tokkyo
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【発明の名称】 塗布方法及び塗布装置
【発明者】 【氏名】稲益 寿史

【氏名】池田 文彦

【氏名】篠崎 賢哉

【氏名】大塚 慶崇

【要約】 【課題】浮上搬送方式において被処理基板上に形成される処理液の塗布膜に縞状の塗布むらが生じるのを効果的に低減ないし抑制すること。

【構成】塗布領域においては、X方向に延びる複数本の噴出ラインC1,C3,C5,・・とX方向に延びる複数本の吸引ラインC2,C4,C6,・・とがY方向に一定のピッチWで交互に並べられ、各噴出ラインC2n-1上に噴出口88が一定間隔3Dを置いて配置されるとともに、各吸引ラインC2n上に吸引口90が一定間隔3Dを置いて配置され、相隣接する噴出ラインC2n-1と吸引ラインC2nとの間では噴出口88と吸引口90とがX方向に一定距離Dだけオフセットしている。そして、各噴出口88,吸引口90の上端部から長溝88a,90aが搬送方向(X方向)に倣う向きと逆らう向きに二手にまっすぐ延びている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
気体を噴出する多数の噴出口と気体を吸い込む多数の吸引口とが混在して設けられた第1の浮上領域を有するステージと、
被処理基板を前記ステージ上で浮かせた状態で所定の搬送方向に前記第1の浮上領域を通過させる基板搬送部と、
前記第1の浮上領域の上方に配置されるノズルを有し、前記基板上に処理液の塗布膜を形成するために前記ノズルより前記処理液を吐出させる処理液供給部と、
前記噴出口または前記吸引口の上端部から前記搬送方向に対して平行または鋭角の角度で傾いた第1の方向に延びるように、前記第1の浮上領域内の前記ステージ上面に形成された長溝と
を有する塗布装置。
【請求項2】
前記長溝が、前記第1の方向において、前記噴出口または前記吸引口の上端部から前記搬送方向に倣う向きに延びるとともに前記搬送方向に逆らう向きに延びる請求項1に記載の塗布装置。
【請求項3】
前記長溝が、前記搬送方向において前記ノズルの吐出口よりも上流側の場所では前記噴出口または前記吸引口の上端部から前記搬送方向に逆らう向きに延び、前記ノズルの吐出口よりも下流側の場所では前記噴出口または前記吸引口の上端部から前記搬送方向に倣う向きに延びる請求項1に記載の塗布装置。
【請求項4】
前記第1の浮上領域内の全ての前記噴出口および前記吸引口に前記長溝が付いている請求項1〜3のいずれか一項に記載の塗布装置。
【請求項5】
前記長溝が、当該噴出口または吸引口と近接する少なくとも1つの他の噴出口または吸引口を前記第1の方向において越える位置まで延びる請求項1〜4のいずれか一項に記載の塗布装置。
【請求項6】
前記長溝は、前記噴出口または前記吸引口の上端部から溝先端に向かって次第に浅くなる請求項1〜5のいずれか一項に記載の塗布装置。
【請求項7】
前記第1の方向の一直線上に第1の間隔を置いて前記噴出口のみを多数個配置する噴出ラインが、前記第1の方向と直交する第2の方向に第1の間隔を置いて複数本並べられ、
前記第1の方向の一直線上に第2の間隔を置いて前記吸引口のみを多数個位置する吸引ラインが、前記第2の方向に前記噴出口ラインからオフセットし、かつ第2の間隔を置いて複数本並べられる請求項1〜6のいずれか一項に記載の塗布装置。
【請求項8】
前記第1の方向の一直線上に第1の間隔を置いて前記噴出口と前記吸引口とを交互に多数個配置する噴出・吸引混在ラインが、前記第1の方向と直交する第2の方向に第2の間隔を置いて複数本並べられる請求項1〜6のいずれか一項に記載の塗布装置。
【請求項9】
前記ステージ上で前記第1の方向と直交する第2の方向に延びる任意の直線上に位置する前記噴出口および前記吸引口の個数が、前記第1の方向から見てそれと直交する第2の方向に一列に並ぶ前記噴出口および前記吸引口の個数よりも少ない請求項1〜8のいずれか一項に記載の塗布装置。
【請求項10】
前記ステージ上で前記第2の方向に延びる任意の直線上に位置する前記噴出口および前記吸引口の個数が、前記第1の方向から見て前記第2の方向に一列に並ぶ前記噴出口および前記吸引口の個数の1/2以下である請求項9に記載の塗布装置。
【請求項11】
前記ノズルの吐出口の直下における前記基板の浮上高さを可変制御するために、前記噴出口に供給する気体の圧力および前記吸引口に供給する真空の圧力の少なくとも一方を制御する浮上圧力制御部を有する塗布装置。
【請求項12】
前記基板は矩形であり、
前記基板搬送部は、前記基板の一対の辺が搬送方向と平行で他の一対の辺が搬送方向と直交するようにして前記基板を前記ステージ上で搬送する請求項1〜11のいずれか一項に記載の塗布装置。
【請求項13】
前記ノズルを鉛直方向で昇降移動させるためのノズル昇降部を有する請求項1〜12のいずれか一項に記載の塗布装置。
【請求項14】
前記ステージが、前記搬送方向において前記第1の浮上領域の上流側に前記基板を浮かせる第2の浮上領域を有する請求項1〜13のいずれか一項に記載の塗布装置。
【請求項15】
前記第2の浮上領域内に、前記基板を搬入するための搬入部が設けられる請求項14に記載の塗布装置。
【請求項16】
前記ステージが、前記搬送方向において前記第1の浮上領域の下流側に前記基板を浮かせる第3の浮上領域を有する請求項1〜15のいずれか一項に記載の塗布装置。
【請求項17】
前記第3の浮上領域内に、前記基板を搬出するための搬出部が設けられる請求項16に記載の塗布装置。
【請求項18】
ステージ上に搬送方向に沿って、被処理基板よりもサイズの大きい搬入領域と、前記基板よりもサイズの小さい塗布領域と、前記基板よりもサイズの大きい搬出領域とをこの順に一列に設定し、前記ステージの上面に設けた多数の噴出口より噴出する気体の圧力で前記基板を浮かせ、少なくとも前記塗布領域では、前記ステージの上面に前記噴出口と混在する多数の吸引口を設けて、前記塗布領域を通過する前記基板に対して前記噴出口より加えられる垂直上向きの圧力と前記吸引口より加えられる垂直下向きの圧力とのバランスを制御して前記基板に所望の浮上圧力を与え、前記基板を前記搬入領域から前記搬出領域まで搬送する途中、前記塗布領域内で上方に配置したノズルより処理液を吐出させて前記基板上に前記処理液を塗布する塗布方法であって、
前記ステージの上面に、前記噴出口または前記吸引口の上端部から前記搬送方向に対して平行または鋭角の角度で傾いた方向に延びる長溝が形成されている塗布方法。
【請求項19】
前記ノズルの吐出口の直下付近に設定された基準位置に前記基板の先端が着く前の第1の期間中は前記基板に対する浮上圧力を第1の設定圧力付近に保持する工程と、
前記基板の先端が前記基準位置から搬送方向の下流側へ第1の距離だけ移動するまでの第2の期間中は前記基板に対する浮上圧力を前記第1の設定圧力からそれよりも高い第2の設定圧力まで所定の波形で上げる工程と、
前記第2の期間の終了時から前記基板の後端が前記基準位置より第2の距離だけ上流側の位置を通過するまでの第3の期間中は前記基板に対する浮上圧力を前記第2の設定圧力付近に保持する工程と、
前記第3の期間の終了時から前記基板の後端が前記基準位置を通過するまでの第4の期間中は前記基板に対する浮上圧力を前記第2の設定圧力付近からそれよりも低い第3の設定圧力まで所定の波形で下げる工程と
を有する請求項18に記載の塗布方法。
【請求項20】
前記ノズルの吐出口の直下付近に設定された基準位置に前記基板の先端が着く前の第1の期間中は前記ステージに対する前記ノズル吐出口の高さを第1のレベルに保持する工程と、
前記基板の先端が前記基準位置から第1の距離だけ移動するまでの第2の期間中は前記ステージに対する前記ノズル吐出口の高さを前記第1のレベルよりも低い第2のレベルまで所定の波形で減少させる工程と、
前記第2の期間の終了時から前記基板の後端が前記基準位置より第2の距離だけ手前の位置を通過するまでの第3の期間中は前記ステージに対する前記ノズル吐出口の高さを前記第2のレベル付近に保持する工程と、
前記第3の期間の終了時から前記基板の後端が前記基準位置を通過するまでの第4の期間中は前記ステージに対する前記ノズル吐出口の高さを前記第2のレベル付近からそれよりも高い第3のレベルまで所定の波形で増大させる工程と
を有する請求項18に記載の塗布方法。



【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、浮上搬送方式で被処理基板上に処理液の塗布膜を形成する塗布方法および塗布装置に関する。
【背景技術】
【0002】
LCD等のフラットパネルディスプレイ(FPD)の製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程には、スリット状の吐出口を有する長尺形のレジストノズルを走査して被処理基板(ガラス基板等)上にレジスト液を塗布するスピンレスの塗布法がよく用いられている。
【0003】
このようなスピンレス塗布法の一形式として、たとえば特許文献1に開示されるように、基板を支持するためのステージを浮上式に構成し、ステージ上で基板を空中に浮かせたまま水平な一方向(ステージ長手方向)に搬送し、搬送途中の所定位置でステージ上方に設置した長尺形レジストノズルより直下を通過する基板に向けてレジスト液を帯状に吐出させることにより、基板上の一端から他端までレジスト液を塗布するようにした浮上搬送方式が知られている。
【0004】
かかる浮上搬送方式は、基板を浮上させるためにステージ上面の全領域に高圧または正圧のガスたとえばエアを噴出する噴出口を所定の密度で多数設けるだけでなく、基板搬送方向においてレジストノズルの直下およびその前後の一定範囲に亘るステージ上面の塗布領域には噴出口に混在させて負圧でエアを吸い込む吸引口を所定の密度で多数設けており、塗布領域を通過する基板に対して噴出口より加えられる垂直上向きの圧力と吸引口より加えられる垂直下向きの圧力とのバランスを制御して基板に精密な浮上圧力を与えるようにしている。通常、噴出口および吸引口のいずれも平面視で丸穴の形状を有しており、搬送方向(X方向)およびそれと直交する水平方向(Y方向)に一定間隔で格子状またはマトリクス状に配置される。
【0005】
このような浮上搬送方式は、従来一般のノズル移動方式、つまり吸着式のステージ上に基板を固定してその上方で長尺形レジストノズルを水平方向に移動させながらレジスト液を帯状に吐出させることにより基板上の一端から他端までレジスト液を塗布する方式と比較して、長尺形レジストノズルを固定したまま塗布走査を行えるので、基板の大型化(つまりレジストノズルの重厚長大化)に有利とされている。
【特許文献1】特開平2005−244155
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、浮上搬送方式を採用する従来のレジスト塗布装置においては、噴出口と吸引口とが混在するステージ塗布領域を基板が通過する際、基板の前端が各噴出口または各吸引口をほぼ完全に覆う瞬間に該噴出口または各吸引口から受ける吐出圧力または吸気圧力が急激に変動して基板に鉛直方向の振動が生じ、また基板の後端が各噴出口または各吸引口を大気に開放する瞬間にも該噴出口または各吸引口から受ける吐出圧力または吸気圧力が急激に変動して基板に鉛直方向の振動が生じる。その結果、基板上に形成されるレジスト塗布膜の両端部(基板先端部および後端部)に、搬送方向に一定間隔を置いて複数の線が縞状に現れる。つまり、縞状の塗布むらが生じる。
【0007】
この種の縞状塗布むらは基板の先端または後端に最も近い線ほど最も濃く(太く)現れ、基板の中心部に向かって次第に線が薄く(細く)なる傾向がある。また、縞状塗布むらのピッチは、搬送方向における噴出口および吸引口の配列ピッチに比例する。したがって、噴出口および吸引口の配列ピッチを小さくするほど縞状塗布むらを全体的に基板の先端側および後端側に寄せることができるが、決して無くなるわけではなく、縞状塗布むらによってレジスト塗布膜の膜厚品質が低下することに変わりはない。
【0008】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、浮上搬送方式において被処理基板上に形成される処理液の塗布膜に縞状の塗布むらが生じるのを効果的に低減ないし抑制して、塗布膜の膜厚品質を向上させるようにした塗布方法および塗布装置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】
【0009】
上記の目的を達成するために、本発明の塗布装置は、気体を噴出する多数の噴出口と気体を吸い込む多数の吸引口とが混在して設けられた第1の浮上領域を有するステージと、被処理基板を前記ステージ上で浮かせた状態で所定の搬送方向に前記第1の浮上領域を通過させる基板搬送部と、前記第1の浮上領域の上方に配置されるノズルを有し、前記基板上に処理液を供給するために前記ノズルより前記処理液を吐出させる処理液供給部と、前記噴出口および前記吸引口の少なくとも一方の上端部から前記搬送方向に対して平行または鋭角の角度で傾いた第1の方向に延びるように、前記第1の浮上領域内の前記ステージ上面に形成された長溝とを有する。
【0010】
本発明の塗布方法は、ステージ上に搬送方向に沿って、被処理基板よりもサイズの大きい搬入領域と、前記基板よりもサイズの小さい塗布領域と、前記基板よりもサイズの大きい搬出領域とをこの順に一列に設定し、前記ステージの上面に設けた多数の噴出口より噴出する気体の圧力で前記基板を浮かせ、少なくとも前記塗布領域では、前記ステージの上面に前記噴出口と混在する多数の吸引口を設けて、前記塗布領域を通過する前記基板に対して前記噴出口より加えられる垂直上向きの圧力と前記吸引口より加えられる垂直下向きの圧力とのバランスを制御して前記基板に所望の浮上圧力を与え、前記基板を前記搬入領域から前記搬出領域まで搬送する途中、前記塗布領域内で上方に配置したノズルより処理液を吐出させて前記基板上に前記処理液を塗布する塗布方法であって、前記ステージの上面に、前記噴出口または前記吸引口の上端部から前記搬送方向に対して平行または鋭角の角度で傾いた方向に延びる長溝が形成されている。
【0011】
上記の構成においては、ステージ上で基板が浮上搬送で第1の浮上領域(塗布領域)を通過する際、基板の前端が各噴出口または各吸引口を塞ぐ瞬間に受ける空撃作用および基板の後端が各噴出口または各吸引口を大気に開放する瞬間に受ける空撃作用が当該噴出口または吸引口に連続している長溝の圧力分散機能によって緩和され、これによって縞状の塗布むらが抑制される。
【0012】
好ましくは、噴出口または吸引口の上端部から搬送方向に倣う向きと逆らう向きの二手に長溝を形成する構成としてよい。噴出口または吸引口の片側にだけ長溝を付設する場合は、搬送方向においてノズルの吐出口よりも上流側の場所では噴出口または吸引口の上端部から搬送方向に逆らう向きに長溝を形成し、ノズルの吐出口よりも下流側の場所では噴出口または吸引口の上端部から搬送方向に倣う向きに長溝を形成するのが好ましい。
【0013】
第1の浮上領域内では、基板の浮上高さを安定させるうえで、全ての噴出口および吸引口に長溝を付設する構成が好ましいが、他の条件との兼ね合いで長溝の付いていない噴出口または吸引口を混在させる構成も可能である。
【0014】
本発明の好適な一態様によれば、各長溝が、当該噴出口または吸引口と近接する少なくとも1つの他の噴出口または吸引口を第1の方向において越える位置まで延びる。かかる構成においては、各長溝は、それと連続している噴出口または吸引口における空撃作用を上記のような圧力分散機能によって弱める働きをするだけでなく、それとオーバーラップして隣接する他の噴出口または吸引口における空撃作用を吸収する形で弱めることができる。
【0015】
長溝の深さや幅(太さ)のプロファイルは、任意に選択できる。好適な一態様における長溝は、噴出口または吸引口の上端部で最も深く、そこから溝先端に向かってテーパ状に次第に浅くなるように形成される。
【0016】
また、噴出口および吸引口の配列パターンについて、本発明の好適な一態様によれば、第1の方向の一直線上に第1の間隔を置いて噴出口のみを多数個配置する噴出ラインが、第1の方向と直交する第2の方向に第1のピッチで複数本並べられ、第1の方向の一直線上に第2の間隔を置いて吸引口のみを多数個位置する吸引ラインが、第2の方向に噴出ラインからオフセットし、かつ第2のピッチで複数本並べられる。かかる配列パターンにおいては、噴出ラインと吸引ラインとが平行かつ交互に並べられるので、第2の方向においては各噴出口に連続する長溝がそれと隣接する他の吸引口とオーバーラップし、各吸引口に連続する長溝がそれと隣接する他の噴出口とオーバーラップする。
【0017】
本発明の別の一態様として、第1の方向の一直線上に第1の間隔を置いて噴出口と吸引口とを交互に多数個配置する噴出・吸引混在ラインを、第1の方向と直交する第2の方向に第2の間隔を置いて複数本並べる構成も可能である。
【0018】
また、本発明の好適な一態様によれば、ステージ上で第1の方向と直交する第2の方向に延びる任意の直線上に位置する噴出口または吸引口の個数が、第1の方向から見てそれと直交する第2の方向に一列に並ぶ噴出口または吸引口の個数よりも少なくなるように、好ましくは1/2以下になるように、噴出口および吸引口の配列パターンが採られる。かかる配列パターンにおいては、噴出口および吸引口の密度を下げなくても、浮上搬送中に基板の前端が同時に塞ぐ噴出口または吸引口の個数および基板の後端が同時に大気に解放する噴出口または吸引口の個数を少なくすることが可能である。
【0019】
本発明の好適な一態様においては、基板は矩形であり、基板搬送部は基板の一対の辺が搬送方向と平行で他の一対の辺が搬送方向と直交するようにして基板をステージ上で搬送する。
【0020】
また、本発明の好適な一態様においては、ノズルの吐出口の直下における基板の浮上高さを可変制御するために、噴出口に供給する気体の圧力および吸引口に供給する真空の圧力の少なくとも一方を制御する浮上圧力制御部が設けられる。また、ノズルを鉛直方向で昇降移動させるためのノズル昇降部も設けられる。
【0021】
本発明の塗布方法は、ステージ上に搬送方向に沿って、被処理基板よりもサイズの大きい搬入領域と、前記基板よりもサイズの小さい塗布領域と、前記基板よりもサイズの大きい搬出領域とをこの順に一列に設定し、前記ステージの上面に設けた多数の噴出口より噴出する気体の圧力で前記基板を浮かせ、少なくとも前記塗布領域では、前記ステージの上面に前記噴出口と混在する多数の吸引口を設けて、前記塗布領域を通過する前記基板に対して前記噴出口より加えられる垂直上向きの圧力と前記吸引口より加えられる垂直下向きの圧力とのバランスを制御して前記基板に所望の浮上圧力を与え、前記基板を前記搬入領域から前記搬出領域まで搬送する途中、前記塗布領域内で上方に配置したノズルより処理液を吐出させて前記基板上に前記処理液を塗布する塗布方法であって、前記ステージの上面に、前記噴出口または前記吸引口の上端部から前記搬送方向に対して平行または鋭角の角度で傾いた方向に延びる長溝が形成されている。
【0022】
本発明の塗布方法は、好適な一態様として、前記ノズルの吐出口の直下付近に設定された基準位置に前記基板の先端が着く前の第1の期間中は前記基板に対する浮上圧力を第1の設定圧力付近に保持する工程と、前記基板の先端が前記基準位置から搬送方向の下流側へ第1の距離だけ移動するまでの第2の期間中は前記基板に対する浮上圧力を前記第1の設定圧力からそれよりも高い第2の設定圧力まで所定の波形で上げる工程と、前記第2の期間の終了時から前記基板の後端が前記基準位置より第2の距離だけ上流側の位置を通過するまでの第3の期間中は前記基板に対する浮上圧力を前記第2の設定圧力付近に保持する工程と、前記第3の期間の終了時から前記基板の後端が前記基準位置を通過するまでの第4の期間中は前記基板に対する浮上圧力を前記第2の設定圧力付近からそれよりも低い第3の設定圧力まで所定の波形で下げる工程とを有する。かかる圧力制御によれば、基板の前端部および後端部における塗布膜の膜厚変動を低減することができる。
【0023】
本発明の塗布方法は、別の好適な一態様として、前記ノズルの吐出口の直下付近に設定された基準位置に前記基板の先端が着く前の第1の期間中は前記ステージに対する前記ノズル吐出口の高さを第1のレベルに保持する工程と、前記基板の先端が前記基準位置から第1の距離だけ移動するまでの第2の期間中は前記ステージに対する前記ノズル吐出口の高さを前記第1のレベルよりも低い第2のレベルまで所定の波形で減少させる工程と、前記第2の期間の終了時から前記基板の後端が前記基準位置より第2の距離だけ手前の位置を通過するまでの第3の期間中は前記ステージに対する前記ノズル吐出口の高さを前記第2のレベル付近に保持する工程と、前記第3の期間の終了時から前記基板の後端が前記基準位置を通過するまでの第4の期間中は前記ステージに対する前記ノズル吐出口の高さを前記第2のレベル付近からそれよりも高い第3のレベルまで所定の波形で増大させる工程とを有する。このようなノズル高さ制御によっても、基板の前端部および後端部における塗布膜の膜厚変動を低減することができる。
【発明の効果】
【0024】
本発明の塗布方法または塗布装置によれば、上記のような構成および作用により、浮上搬送方式において被処理基板上に形成される処理液の塗布膜に縞状の塗布むらが生じるのを効果的に低減ないし抑制して、塗布膜の膜厚品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【0026】
図1に、本発明の塗布方法および塗布装置の適用可能な構成例として塗布現像処理システムを示す。この塗布現像処理システムは、クリーンルーム内に設置され、たとえばLCD用の矩形のガラス基板を被処理基板とし、LCD製造プロセスにおいてフォトリソグラフィー工程の中の洗浄、レジスト塗布、プリベーク、現像およびポストベークの各処理を行うものである。露光処理は、このシステムに隣接して設置される外部の露光装置(図示せず)で行われる。
【0027】
この塗布現像処理システムは、大きく分けて、カセットステーション(C/S)10と、プロセスステーション(P/S)12と、インタフェース部(I/F)14とで構成される。
【0028】
システムの一端部に設置されるカセットステーション(C/S)10は、複数の基板Gを収容するカセットCを所定数たとえば4個まで載置可能なカセットステージ16と、このカセットステージ16上の側方でかつカセットCの配列方向と平行に設けられた搬送路17と、この搬送路17上で移動自在でステージ16上のカセットCについて基板Gの出し入れを行う搬送機構20とを備えている。この搬送機構20は、基板Gを保持できる手段たとえば搬送アームを有し、X,Y,Z,θの4軸で動作可能であり、後述するプロセスステーション(P/S)12側の搬送装置38と基板Gの受け渡しを行えるようになっている。
【0029】
プロセスステーション(P/S)12は、上記カセットステーション(C/S)10側から順に洗浄プロセス部22と、塗布プロセス部24と、現像プロセス部26とを基板中継部23、薬液供給ユニット25およびスペース27を介して(挟んで)横一列に設けている。
【0030】
洗浄プロセス部22は、2つのスクラバ洗浄ユニット(SCR)28と、上下2段の紫外線照射/冷却ユニット(UV/COL)30と、加熱ユニット(HP)32と、冷却ユニット(COL)34とを含んでいる。
【0031】
塗布プロセス部24は、スピンレス方式のレジスト塗布ユニット(CT)40と、減圧乾燥ユニット(VD)42と、上下2段型アドヒージョン/冷却ユニット(AD/COL)46と、上下2段型加熱/冷却ユニット(HP/COL)48と、加熱ユニット(HP)50とを含んでいる。
【0032】
現像プロセス部26は、3つの現像ユニット(DEV)52と、2つの上下2段型加熱/冷却ユニット(HP/COL)53と、加熱ユニット(HP)55とを含んでいる。
【0033】
各プロセス部22,24,26の中央部には長手方向に搬送路36,51,58が設けられ、搬送装置38,54,60がそれぞれ搬送路36,51,58に沿って移動して各プロセス部内の各ユニットにアクセスし、基板Gの搬入/搬出または搬送を行うようになっている。なお、このシステムでは、各プロセス部22,24,26において、搬送路36,51,58の一方の側に液処理系のユニット(SCR,CT,DEV等)が配置され、他方の側に熱処理系のユニット(HP,COL等)が配置されている。
【0034】
システムの他端部に設置されるインタフェース部(I/F)14は、プロセスステーション12と隣接する側にイクステンション(基板受け渡し部)56およびバッファステージ57を設け、露光装置と隣接する側に搬送機構59を設けている。この搬送機構59は、Y方向に延在する搬送路19上で移動自在であり、バッファステージ57に対して基板Gの出し入れを行なうほか、イクステンション(基板受け渡し部)56や隣の露光装置と基板Gの受け渡しを行うようになっている。
【0035】
図2に、この塗布現像処理システムにおける処理の手順を示す。先ず、カセットステーション(C/S)10において、搬送機構20が、カセットステージ16上の所定のカセットCの中から1つの基板Gを取り出し、プロセスステーション(P/S)12の洗浄プロセス部22の搬送装置38に渡す(ステップS1)。
【0036】
洗浄プロセス部22において、基板Gは、先ず紫外線照射/冷却ユニット(UV/COL)30に順次搬入され、最初の紫外線照射ユニット(UV)では紫外線照射による乾式洗浄を施され、次の冷却ユニット(COL)では所定温度まで冷却される(ステップS2)。この紫外線洗浄では主として基板表面の有機物が除去される。
【0037】
次に、基板Gはスクラバ洗浄ユニット(SCR)28の1つでスクラビング洗浄処理を受け、基板表面から粒子状の汚れが除去される(ステップS3)。スクラビング洗浄の後、基板Gは、加熱ユニット(HP)32で加熱による脱水処理を受け(ステップS4)、次いで冷却ユニット(COL)34で一定の基板温度まで冷却される(ステップS5)。これで洗浄プロセス部22における前処理が終了し、基板Gは、搬送装置38により基板受け渡し部23を介して塗布プロセス部24へ搬送される。
【0038】
塗布プロセス部24において、基板Gは、先ずアドヒージョン/冷却ユニット(AD/COL)46に順次搬入され、最初のアドヒージョンユニット(AD)では疎水化処理(HMDS)を受け(ステップS6)、次の冷却ユニット(COL)で一定の基板温度まで冷却される(ステップS7)。
【0039】
その後、基板Gは、レジスト塗布ユニット(CT)40でスピンレス法によりレジスト液を塗布され、次いで減圧乾燥ユニット(VD)42で減圧による乾燥処理を受ける(ステップS8)。
【0040】
次に、基板Gは、加熱/冷却ユニット(HP/COL)48に順次搬入され、最初の加熱ユニット(HP)では塗布後のベーキング(プリベーク)が行われ(ステップS9)、次に冷却ユニット(COL)で一定の基板温度まで冷却される(ステップS10)。なお、この塗布後のベーキングに加熱ユニット(HP)50を用いることもできる。
【0041】
上記塗布処理の後、基板Gは、塗布プロセス部24の搬送装置54と現像プロセス部26の搬送装置60とによってインタフェース部(I/F)14へ搬送され、そこから露光装置に渡される(ステップS11)。露光装置では基板G上のレジストに所定の回路パターンを露光される。そして、パターン露光を終えた基板Gは、露光装置からインタフェース部(I/F)14に戻される。インタフェース部(I/F)14の搬送機構59は、露光装置から受け取った基板Gをイクステンション56を介してプロセスステーション(P/S)12の現像プロセス部26に渡す(ステップS11)。
【0042】
現像プロセス部26において、基板Gは、現像ユニット(DEV)52のいずれか1つで現像処理を受け(ステップS12)、次いで加熱/冷却ユニット(HP/COL)53の1つに順次搬入され、最初の加熱ユニット(HP)ではポストベーキングが行われ(ステップS13)、次に冷却ユニット(COL)で一定の基板温度まで冷却される(ステップS14)。このポストベーキングに加熱ユニット(HP)55を用いることもできる。
【0043】
現像プロセス部26での一連の処理が済んだ基板Gは、プロセスステーション(P/S)12内の搬送装置60,54,38によりカセットステーション(C/S)10まで戻され、そこで搬送機構20によりいずれか1つのカセットCに収容される(ステップS1)。
【0044】
この塗布現像処理システムにおいては、たとえば塗布プロセス部24のレジスト塗布ユニット(CT)40に本発明を適用することができる。以下、図3〜図40につき本発明をレジスト塗布ユニット(CT)40に適用した一実施形態を説明する。
【0045】
図3に、この実施形態におけるレジスト塗布ユニット(CT)40および減圧乾燥ユニット(VD)42の全体構成を示す。
【0046】
図3に示すように、支持台または支持フレーム70の上にレジスト塗布ユニット(CT)40と減圧乾燥ユニット(VD)42とがX方向に横一列に配置されている。塗布処理を受けるべき新たな基板Gは、搬送路51側の搬送装置54(図1)により矢印FAで示すようにレジスト塗布ユニット(CT)40に搬入される。レジスト塗布ユニット(CT)40で塗布処理の済んだ基板Gは、支持台70上のガイドレール72に案内されるX方向に移動可能な搬送アーム74により、矢印FBで示すように減圧乾燥ユニット(VD)42に転送される。減圧乾燥ユニット(VD)42で乾燥処理を終えた基板Gは、搬送路51側の搬送装置54(図1)により矢印FCで示すように引き取られる。
【0047】
レジスト塗布ユニット(CT)40は、X方向に長く延びるステージ76を有し、このステージ76上で基板Gを同方向に平流しで搬送しながら、ステージ76の上方に配置された長尺形のレジストノズル78より基板G上にレジスト液を供給して、スピンレス法で基板上面(被処理面)に一定膜厚のレジスト塗布膜を形成するように構成されている。ユニット(CT)40内の各部の構成および作用は後に詳述する。
【0048】
減圧乾燥ユニット(VD)42は、上面が開口しているトレーまたは底浅容器型の下部チャンバ80と、この下部チャンバ80の上面に気密に密着または嵌合可能に構成された蓋状の上部チャンバ(図示せず)とを有している。下部チャンバ80はほぼ四角形で、中心部には基板Gを水平に載置して支持するためのステージ82が配設され、底面の四隅には排気口83が設けられている。各排気口83は排気管(図示せず)を介して真空ポンプ(図示せず)に通じている。下部チャンバ80に上部チャンバを被せた状態で、両チャンバ内の密閉された処理空間を該真空ポンプにより所定の真空度まで減圧できるようになっている。
【0049】
図4および図5に、本発明の一実施形態におけるレジスト塗布ユニット(CT)40内のより詳細な全体構成を示す。
【0050】
この実施形態のレジスト塗布ユニット(CT)40においては、ステージ76が、ノズル移動方式のように基板Gを固定保持する載置台として機能するのではなく、基板Gを空気圧の力で空中に浮かせるための基板浮上台として機能する。そして、ステージ76の両サイドに配置されている直進運動型の基板搬送部84が、ステージ76上で浮いている基板Gの両側縁部をそれぞれ着脱可能に保持してステージ長手方向(X方向)に基板Gを搬送するようになっている。なお、ステージ76上で搬送される基板Gは、ほぼ水平な姿勢で、その一対の辺が搬送方向(X方向)と平行で、他の一対の辺が搬送方向と直交している。
【0051】
ステージ76は、その長手方向(X方向)において5つの領域M1,M2,M3,M4,M5に分割されている(図5)。左端の領域M1は搬入領域であり、塗布処理を受けるべき新規の基板Gはこの領域M1内の所定位置に搬入される。この搬入領域M1には、搬送装置54(図1)の搬送アームから基板Gを受け取ってステージ76上にローディングするためにステージ下方の原位置とステージ上方の往動位置との間で昇降移動可能な複数本のリフトピン86が所定の間隔を置いて設けられている。これらのリフトピン86は、たとえばエアシリンダ(図示せず)を駆動源に用いる搬入用のリフトピン昇降部85(図13)によって昇降駆動される。
【0052】
この搬入領域M1は浮上式の基板搬送が開始される領域でもあり、この領域内のステージ上面には基板Gを搬入用の浮上高さまたは浮上量Haで浮かせるために高圧または正圧の圧縮空気を噴き出す噴出口88が一定の密度で多数設けられている。ここで、搬入領域M1における基板Gの浮上量Haは、特に高い精度を必要とせず、たとえば250〜350μmの範囲内に保たれればよい。また、搬送方向(X方向)において、搬入領域M1のサイズは基板Gのサイズを上回っているのが好ましい。さらに搬入領域M1には、基板Gをステージ76上で位置合わせするためのアライメント部(図示せず)も設けられてよい。
【0053】
ステージ76の中心部に設定された領域M3はレジスト液供給領域または塗布領域であり、基板Gはこの塗布領域M3を通過する際に上方のレジストノズル78からレジスト液Rの供給を受ける。塗布領域M3における基板浮上量Hbはノズル78の下端(吐出口)と基板上面(被処理面)との間の塗布ギャップS(たとえば240μm)を規定する。この塗布ギャップSはレジスト塗布膜の膜厚やレジスト消費量を左右する重要なパラメータであり、高い精度で一定に維持される必要がある。このことから、塗布領域M3のステージ上面には、たとえば図6に示すような配列パターンで、基板Gを所望の浮上量Hbで浮かせるために高圧または正圧の圧縮空気を噴き出す噴出口88と負圧で空気を吸い込む吸引口90とを混在させて設けている。そして、基板Gの塗布領域M3内に位置している部分に対して、噴出口88から圧縮空気による垂直上向きの力を加えると同時に、吸引口90より負圧吸引力による垂直下向きの力を加えて、相対抗する双方向の力のバランスを制御することで、塗布用の浮上量Hbを設定値(たとえば30〜50μm)付近に維持するようにしている。
【0054】
搬送方向(X方向)における塗布領域M3のサイズは、レジストノズル78の直下に上記のような狭い塗布ギャップSを安定に形成できるほどの余裕があればよく、通常は基板Gのサイズよりも小さくてよく、たとえば1/3〜1/4程度でよい。レジストノズル78は、搬送方向(X方向)において塗布領域M3の中心付近に配置されてよい。
【0055】
図6に示すように、塗布領域M3においては、全ての噴出口88および吸引口90に搬送方向(X方向)と平行に延びる長溝88m,90mが付いている。図7Aおよび図7Bに示すように、噴出口88および吸引口90は、ステージ78の中または下部を走る圧縮空気供給路89およびバキュ−ム供給路91にそれぞれ連通している。長溝88m,90mは、噴出口88,吸引口90の上端部から搬送方向(X方向)に倣う向きと逆らう向きに二手にまっすぐ延びており、根元(噴出口88,吸引口90の縁部)の部分が最も深く、先端に向かってテーパ状に次第に浅くなっている。長溝88m,90mの作用は、後に詳しく説明する。
【0056】
再び図5において、搬入領域M1と塗布領域M3との間に設定された中間の領域M2は、搬送中に基板Gの浮上高さ位置を搬入領域M1における浮上量Haから塗布領域M3における浮上量Hbへ変化または遷移させるための遷移領域である。この遷移領域M2内でもステージ76の上面に噴出口88と吸引口90とを混在させて配置することができる。その場合は、吸引口90の密度を搬送方向に沿って次第に大きくし、これによって搬送中に基板Gの浮上量が漸次的にHaからHbに移るようにしてよい。あるいは、この遷移領域M2においては、吸引口90を含まずに噴出口88だけを設ける構成も可能である。
【0057】
塗布領域M3の下流側隣の領域M4は、搬送中に基板Gの浮上量を塗布用の浮上量Hbから搬出用の浮上量Hc(たとえば250〜350μm)に変えるための遷移領域である。この遷移領域M4でも、ステージ76の上面に噴出口88と吸引口90とを混在させて配置してもよく、その場合は吸引口90の密度を搬送方向に沿って次第に小さくするのがよい。あるいは、吸引口90を含まずに噴出口88だけを設ける構成も可能である。
【0058】
ステージ76の下流端(右端)の領域M5は搬出領域である。レジスト塗布ユニット(CT)40で塗布処理を受けた基板Gは、この搬出領域M5内の所定位置または搬出位置から搬送アーム74(図3)によって下流側隣の減圧乾燥ユニット(VD)42(図3)へ搬出される。この搬出領域M5には、基板Gを搬出用の浮上量Hcで浮かせるための噴出口88がステージ上面に一定の密度で多数設けられているとともに、基板Gをステージ76上からアンローディングして搬送アーム74(図3)へ受け渡すためにステージ下方の原位置とステージ上方の往動位置との間で昇降移動可能な複数本のリフトピン92が所定の間隔を置いて設けられている。これらのリフトピン92は、たとえばエアシリンダ(図示せず)を駆動源に用いる搬出用のリフトピン昇降部91(図13)によって昇降駆動される。
【0059】
レジストノズル78は、ステージ76上の基板Gを一端から他端までカバーできる長さで搬送方向と直交する水平方向(Y方向)に延びる長尺状のノズル本体の下端にスリット状の吐出口78aを有し、門形または逆さコ字形のノズル支持体130に昇降可能に取り付けられ、レジスト液供給機構95(図13)からのレジスト液供給管94(図4)に接続されている。
【0060】
図4、図8および図9に示すように、基板搬送部84は、ステージ76の左右両サイドに平行に配置された一対のガイドレール96と、各ガイドレール96上に軸方向(X方向)に移動可能に取り付けられたスライダ98と、各ガイドレール96上でスライダ98を直進移動させる搬送駆動部100と、各スライダ98からステージ76の中心部に向かって延びて基板Gの左右両側縁部を着脱可能に保持する保持部102とをそれぞれ有している。
【0061】
ここで、搬送駆動部100は、直進型の駆動機構たとえばリニアモータによって構成されている。また、保持部102は、基板Gの左右両側縁部の下面に真空吸着力で結合する吸着パッド104と、先端部で吸着パッド104を支持し、スライダ98側の基端部を支点として先端部の高さ位置を変えられるように弾性変形可能な板バネ型のパッド支持部106とをそれぞれ有している。吸着パッド104は一定のピッチで一列に配置され、パッド支持部106は各々の吸着パッド104を独立に支持している。これにより、個々の吸着パッド104およびパッド支持部106が独立した高さ位置で(異なる高さ位置でも)基板Gを安定に保持できるようになっている。
【0062】
図8および図9に示すように、この実施形態におけるパッド支持部106は、スライダ98の内側面に昇降可能に取り付けられた板状のパッド昇降部材108に取り付けられている。スライダ98に搭載されているたとえばエアシリンダからなるパッドアクチエータ109(図13)が、パッド昇降部材108を基板Gの浮上高さ位置よりも低い原位置(退避位置)と基板Gの浮上高さ位置に対応する往動位置(結合位置)との間で昇降移動させるようになっている。
【0063】
図10に示すように、各々の吸着パッド104は、たとえば合成ゴム製で直方体形状のパッド本体110の上面に複数個の吸引口112を設けている。これらの吸引口112はスリット状の長穴であるが、丸や矩形の小孔でもよい。吸着パッド104には、たとえば合成ゴムからなる帯状のバキューム管114が接続されている。これらのバキューム管114の管路116はパッド吸着制御部115(図13)の真空源にそれぞれ通じている。
【0064】
保持部102においては、図4に示すように、片側一列の真空吸着パッド104およびパッド支持部106が1組毎に分離している分離型または完全独立型の構成が好ましい。しかし、図11に示すように、切欠き部118を設けた一枚の板バネで片側一列分のパッド支持部120を形成してその上に片側一列の真空吸着パッド104を配置する一体型の構成も可能である。
【0065】
上記のように、ステージ76の上面に形成された多数の噴出口88およびそれらに浮上力発生用の圧縮空気を供給する圧縮空気供給機構122(図12)、さらにはステージ76の塗布領域M3内に噴出口88と混在して形成された多数の吸引口90およびそれらに真空の圧力を供給するバキューム供給機構124(図12)により、搬入領域M1や搬出領域M5では基板Gを搬入出や高速搬送に適した浮上量で浮かせ、塗布領域M3では基板Gを安定かつ正確なレジスト塗布走査に適した設定浮上量で浮かせるためのステージ基板浮上部145(図13)が構成されている。
【0066】
図12に、ノズル昇降機構75、圧縮空気供給機構122およびバキューム供給機構124の構成を示す。ノズル昇降機構75は、塗布領域M3の上を搬送方向(X方向)と直交する水平方向(Y方向)に跨ぐように架設された門形フレーム130と、この門形フレーム130に取り付けられた左右一対の鉛直運動機構132L,132Rと、これらの鉛直運動機構132L,132Rの間に跨る移動体(昇降体)のノズル支持体134とを有する。各鉛直運動機構132L,132Rの駆動部は、たとえばパルスモータからなる電動モータ138L、138R、ボールネジ140L,140Rおよびガイド部材142L,142Rを有している。パルスモータ138L、138Rの回転力がボールネジ機構(140L,142L)、(140R,142R)によって鉛直方向の直線運動に変換され、昇降体のノズル支持体134と一体にレジストノズル78が鉛直方向に昇降移動する。パルスモータ138L,138Rの回転量および回転停止位置によってレジストノズル78の左右両側の昇降移動量および高さ位置を任意に制御できるようになっている。ノズル支持体134は、たとえば角柱の剛体からなり、その下面または側面にレジストノズル78をフランジ、ボルト等を介して着脱可能に取り付けている。
【0067】
圧縮空気供給機構122は、ステージ76上面で分割された複数のエリア別にステージ内の圧縮空気供給路89(図7A)を介して噴出口88に接続された正圧マニホールド144と、それら正圧マニホールド144にたとえば工場用力の圧縮空気供給源146からの圧縮空気を送り込む圧縮空気供給管148と、この圧縮空気供給管148の途中に設けられるたとえば電空レギュレータからなる比例制御弁150と、この比例制御弁150のバルブ開度を制御するためのバルブコントローラ152とを有している。また、比例制御弁150の二次側で圧縮空気供給管148にたとえばゲージ圧力計からなる圧力センサ154を取り付けており、バルブコントローラ152がセンサ出力信号(圧力検出信号)saを入力し、メインコントローラ170(図13)より与えられる所定の基準値に圧力検出信号saが一致するように比例制御弁150のバルブ開度を可変制御するようになっている。
【0068】
バキューム供給機構124は、ステージ76上面で分割された複数のエリア別にステージ内のバキュ−ム供給路91(図7B)を介して吸引口90に接続された負圧マニホールド156と、それらの負圧マニホールド156にたとえば工場用力の真空源158からのバキュームを与えるバキューム管160と、このバキューム管160の途中に設けられるブロアファン162と、このブロアファン162をインバータ164を通じて駆動制御するためのブロアコントローラ166とを有している。また、ブロアファン162の二次側でバキューム管160に圧力センサ168を取り付けており、ブロアコントローラ166がセンサ出力信号(圧力検出信号)sbを入力し、メインコントローラ170より与えられる所定の基準値に圧力検出信号sbが一致するようにブロアファン162の回転量を可変制御するようになっている。
【0069】
図13に、この実施形態のレジスト塗布ユニット(CT)40における制御系の主要な構成を示す。メインコントローラ170は、マイクロコンピュータからなり、ユニット内の各部、特にレジスト液供給機構95、ノズル昇降機構75、ステージ基板浮上部145、基板搬送部84(搬送駆動部100、パッド吸着制御部115、パッドアクチエータ109)、搬入用リフトピン昇降部85、搬出用リフトピン昇降部91等の個々の動作と全体の動作(シーケンス)を制御する。
【0070】
次に、レジスト塗布ユニット(CT)40における塗布処理動作を説明する。メインコントローラ170は、たとえば光ディスク等の記憶媒体に格納されている塗布処理プログラムを主メモリに取り込んで実行し、プログラムされた一連の塗布処理動作を制御する。
【0071】
搬送装置54(図1)より未処理の新たな基板Gがステージ76の搬入領域M1に搬入されると、リフトピン86が往動位置で該基板Gを受け取る。搬送装置54が退出した後、リフトピン86が下降して基板Gを搬送用の高さ位置つまり浮上位置Ha(図5)まで降ろす。次いで、アライメント部(図示せず)が作動し、浮上状態の基板Gに四方から押圧部材(図示せず)を押し付けて、基板Gをステージ76上で位置合わせする。アライメント動作が完了すると、その直後に基板搬送部84においてパッドアクチエータ109が作動し、吸着パッド104を原位置(退避位置)から往動位置(結合位置)へ上昇(UP)させる。吸着パッド104は、その前からバキュームがオンしており、浮上状態の基板Gの側縁部に接触するや否や真空吸着力で結合する。吸着パッド104が基板Gの側縁部に結合した直後に、アライメント部は押圧部材を所定位置へ退避させる。
【0072】
次に、基板搬送部84は、保持部102で基板Gの側縁部を保持したままスライダ98を搬送始点位置から搬送方向(X方向)へ比較的高速の一定速度で直進移動させる。こうして基板Gがステージ76上を浮いた状態で搬送方向(X方向)へ直進移動し、基板Gの前端部が塗布領域M3内の設定位置または塗布走査開始位置に着いたところで、基板搬送部84が第1段階の基板搬送を停止する。
【0073】
上記のように基板Gが塗布領域M3内の設定位置つまり塗布走査開始位置に着いて停止すると、メインコントローラ170の制御の下でノズル昇降機構75が作動して、レジストノズル78を塗布処理用の所定の高さ位置まで垂直下方に降ろし、ノズル吐出口78aと基板Gとの間に塗布ギャップを形成する。次いで、レジスト液供給機構95(図13)がレジスト液Rの吐出を開始すると同時に基板搬送部84も第2段階の基板搬送を開始する。この第2段階つまり塗布時の基板搬送には比較的低速の搬送速度VSが選ばれる。
【0074】
こうして、塗布領域M3内において、基板Gが水平姿勢で搬送方向(X方向)に所定速度VSで移動するのと同時に、長尺形のレジストノズル78が直下の基板Gに向けてレジスト液Rを帯状に吐出することにより、図14および図15に示すように基板Gの前端から後端に向かってレジスト液の塗布膜RMが形成されていく。図15において、一点鎖線Kは、基板G上の製品領域(内側領域)と非製品領域(外側または周縁領域)とを分かつ境界線である。
【0075】
塗布領域M3で上記のような塗布走査が完了する間際で、つまり図16に示すように基板Gの後端部がレジストノズル78の直下を過ぎるあたりで、レジスト液供給機構95がレジストノズル78からのレジスト液Rの吐出を終了させる。
【0076】
これと同時に、ノズル昇降機構75がレジストノズル78を垂直上方に持ち上げて基板Gから退避させる。一方、基板搬送部84は搬送速度の比較的高速の第3段階の基板搬送に切り替える。そして、基板Gが搬出領域M5内の搬送終点位置に着くと、基板搬送部84は第3段階の基板搬送を停止する。この直後に、パッド吸着制御部115が吸着パッド104に対するバキュームの供給を止め、これと同時にパッドアクチエータ109が吸着パッド104を往動位置(結合位置)から原位置(退避位置)へ下ろし、基板Gの両側端部から吸着パッド104を分離させる。この時、パッド吸着制御部115は吸着パッド104に正圧(圧縮空気)を供給し、基板Gからの分離を速める。代わって、リフトピン92が基板Gをアンローディングするためにステージ下方の原位置からステージ上方の往動位置へ上昇する。
【0077】
しかる後、搬出領域M5に搬出機つまり搬送アーム74がアクセスし、リフトピン92から基板Gを受け取ってステージ76の外へ搬出する。基板搬送部84は、基板Gをリフトピン92に渡したなら直ちに搬入領域M1へ高速度で引き返す。搬出領域M5で上記のように処理済の基板Gが搬出される頃に、搬入領域M1では次に塗布処理を受けるべき新たな基板Gについて搬入、アライメントないし搬送開始が行われる。
【0078】
以下、図17〜図33につき、この実施形態のレジスト塗布ユニット(CT)40における特徴部分を詳細に説明する。
【0079】
上述したように、このレジスト塗布ユニット(CT)40は、ステージ76の塗布領域M3に噴出口88と吸引口90とを所定の配列パターンで混在させて配置するとともに、各々の噴出口88,吸引口90から搬送方向(X方向)と平行に延びる長溝88m,90mを図6に示すような所定のレイアウトで設ける構成を主たる特徴としている。これら長溝88m,90mの作用の説明および理解を容易にするために、先ず比較例として図17〜図23、図30Aにつき従来構成の作用つまり噴出口88,吸引口90に長溝88m,90mを付設しない場合の作用を説明する。
【0080】
図17に示すように、基板Gが搬送方向(X方向)に所定速度VSで移動して塗布領域M3を通る時、基板Gの前端は各列(・・Ri-1,Ri,Ri+1,・・)の噴出口88/吸引口90に一定の周期で順次覆い被さっていく。ここで、噴出口88および吸引口90は、搬送方向(X方向)およびそれと直交する水平方向(Y方向)にマトリクス状または格子状に配置されているものとする。
【0081】
長溝88m,90mを付設していない各噴出口88/吸引口90においては、図18に示すように、基板Gの前端部が当該噴出口88/吸引口90をほぼ完全に塞いだ瞬間に、ウォーターハンマーに類似する空撃作用により吐出圧力(吸気圧力)が急激に変動して、基板前端が上下(Z方向)に振動する。こうして、図19に示すように、基板Gの前端が各列(・・Ri-1,Ri,Ri+1,・・)の噴出口88/吸引口90を横切る度毎に周期的に基板前端が上下に振動する。
【0082】
図20に、基板Gの前端がレジストノズル78直下の基準位置XSから搬送方向(X方向)の下流側に移動するときのノズル78直下における基板Gの浮上高さの変化を示す。図示のように、基準位置XSより下流側で基板Gの前端が各列(・・Ri-1,Ri,Ri+1,・・)の噴出口88/吸引口90を通過する度毎にレジストノズル78直下における基板Gの浮上高さが大きく変動(振動)しながらステップダウンまたはドロップし、これが縞状むらの原因となる。なお、図20の横軸(基板前端の移動位置)は時間軸に対応している。
【0083】
ここで、基板Gの浮上高さがドロップするのは、基板Gの前端が各列(・・Ri-1,Ri,Ri+1,・・)の噴出口88/吸引口90を塞ぐことによって、搬入領域M1〜塗布領域M3において基板Gに対向(作用)する吸引口90からのトータルの吸引力が一段増大するのと同時に、基板Gに対向(作用)する噴出口90からのトータルの揚力が一段減少するためである。もっとも、塗布領域M3が基板Gによって覆われる面積が一定値を超えると、そのような吸引力アップと揚力ダウンが無くなり、基板Gの浮上高さは一定値(最小値)に落ち着く。
【0084】
また、基板Gの浮上高さが大きく変動(振動)するのは、上述したように、基板Gの前端が各列(・・Ri-1,Ri,Ri+1,・・)の噴出口88/吸引口90を塞ぐ時の空撃作用によって上下に振動するためである。もっとも、基板前端の振動は基板中心部に向かって指数関数的に減衰するので、基板Gの前端が基準位置XSから所定距離以上進んだ後はレジストノズル78直下における基板Gの浮上高さに実質的な振動は見られなくなる。
【0085】
このように、塗布領域M3内の噴出口88および吸引口90に長溝88m,90mを付設していないステージ構造においては、基板Gの前端がレジストノズル78の直下を通り過ぎる時およびその直後にレジストノズル78直下における基板Gの浮上高さが大きく変動(振動)しながらドロップし、これによって図30Aに示すように基板Gの前端部に縞状の塗布むらMが顕に生じる。
【0086】
さらに、図30Aに示すように、基板Gの後端部にも同様の縞状塗布むらMが顕著に現れる。これは、基板Gの後端がレジストノズル78直下の基準位置XSに一定距離内に近づいてくると、図21および図22に示すように、基板Gの後端が各列(・・Ri-1,Ri,Ri+1,・・)の噴出口88/吸引口90を大気に開放し始める瞬間にやはり空撃作用により吐出圧力(吸気圧力)が急激に変動して、基板後端が上下に振動するためである。そして、図23に示すように、基準位置XSより上流側で基板Gの後端が各列(・・Ri-1,Ri,Ri+1,・・)の噴出口88/吸引口90を通過する度毎にレジストノズル78直下における基板Gの浮上高さが大きく変動(振動)しながらステップアップし、これが縞状塗布むらの原因となる。また、基板Gの浮上高さがステップアップするのは、基板Gの後端が各列(・・Ri-1,Ri,Ri+1,・・)の噴出口88/吸引口90を大気に開放することによって、塗布領域M3〜搬出領域M5において基板Gに対向(作用)する吸引口90からのトータルの吸引力が一段減少するのと同時に、基板Gに対向(作用)する噴出口90からのトータルの揚力が一段増大するためである。
【0087】
次に、図24〜図27、図30Bにつき、ステージ78の塗布領域M3において噴出口88,吸引口90に長溝88m,90mを付設することによって奏される本発明の第1段階の作用を説明する。
【0088】
図24および図25に示すように、基板Gが搬送方向(X方向)に所定速度VSで移動して塗布領域M3を通る時、基板Gの前端は各列(・・Ri-1,Ri,Ri+1,・・)の噴出口88/吸引口90に一定の周期で順次覆い被さっていくのは上記した比較例と同じであるが、各噴出口88/吸引口90に長溝88m/90m(特に、搬送方向に倣う向きに延びる長溝88m/90m)が付設されている。このため、基板Gの前端が各噴出口88/吸引口90を塞いだ瞬間でも、当該噴出口88/吸引口90に連続している長溝88m/90mが大気に開放されているので、当該噴出口88/吸引口90より基板Gの前端に与えられる空撃作用が相当弱められる。このことにより、図26に示すように、基板Gの前端が各列(・・Ri-1,Ri,Ri+1,・・)の噴出口88/吸引口90を横切る時の振動が効果的に低減または抑制される。
【0089】
こうして、図27に示すように、基板Gの前端がレジストノズル78直下のすぐ下流側で各列(・・Ri-1,Ri,Ri+1,・・)の噴出口88/吸引口90を通過する度毎にレジストノズル78直下における基板Gの浮上高さは減少(下降)するものの、上記比較例のような急激な変動または振動がなく、かつ緩やかにステップダウンする。
【0090】
また、図示省略するが、基板後端が各列(・・Ri-1,Ri,Ri+1,・・)の各噴出口88/吸引口90を大気に開放する瞬間に受ける空撃作用も、当該噴出口88/吸引口90に連続している長溝88m/90m(特に、基板後端の外にはみ出ている長溝88m/90m)によって弱められるので、上下振動が著しく低減または抑制される。これにより、基板Gの後端がレジストノズル78直下のすぐ上流側で各列(・・Ri-1,Ri,Ri+1,・・)の噴出口88/吸引口90を通過する度毎にレジストノズル78直下における基板Gの浮上高さは増大(上昇)するものの、上記比較例のような急激な変動または振動がなく、かつ緩やかにステップアップする。
【0091】
こうして、基板G上に形成されるレジスト塗布膜RMについてみると、基板Gの前端部と後端部に縞状の塗布むらが生じても、図30Bに点線M'で示すようにかすかに(薄く)現れる程度であり、膜厚品質は相当改善される。
【0092】
次に、図28、図29、図30Cにつき、ステージ78の塗布領域M3において噴出口88,吸引口90の配列パターンおよび長溝88m,90mのレイアウトを実施形態のように構成することによって奏される本発明の第2段階の作用を説明する。
【0093】
図28に図6の要部を拡大して示すように、この実施形態では、X方向の一直線上に一定間隔3Dを置いて噴出口88のみを多数個配置する噴出ラインC1,C3,C5,・・がY方向に一定のピッチ2Wで複数本並べられ、X方向の一直線上に一定間隔3Dを置いて吸引口90のみを多数個位置する吸引ラインC2,C4,C6,・・がY方向に噴出口ラインC1,C3,C5,・・から一定距離Wだけオフセットし、かつ一定のピッチ2Wで複数本並べられている。
【0094】
すなわち、X方向に延びる複数本の噴出ラインC1,C3,C5,・・とX方向に延びる複数本の吸引ラインC2,C4,C6,・・とがY方向に一定のピッチWで交互に並べられ、各噴出ラインC2n-1上に噴出口88が一定間隔3Dを置いて配置されるとともに、各吸引ラインC2n上に吸引口90が一定間隔3Dを置いて配置され、相隣接する噴出ラインC2n-1と吸引ラインC2nとの間では噴出口88と吸引口90とがX方向に一定距離Dだけオフセットしている。
【0095】
X方向の配列パターンでみると、たとえばR1列では、噴出ラインC1の噴出口88、吸引ラインC4の吸引口88、噴出ラインC7の噴出口88、吸引ラインC10の吸引口90、・・が一定のピッチ3WでY方向の一直線上に配置される。次隣のR2列では、吸引ラインC2の吸引口90、噴出ラインC5の噴出口88、吸引ラインC8の吸引口90、噴出ラインC11の噴出口88、・・が一定のピッチ3WでY方向の一直線上に配置される。
【0096】
そして、各噴出口88に付設される長溝88mは、それと最も近い距離で隣接する吸引口90をX方向において越える位置(Y方向でオーバーラップする位置)まで延びている。また、各吸引口90に付設される長溝90mは、それと最も近い距離で隣接する噴出口88をX方向において越える位置(Y方向でオーバーラップする位置)まで延びている。
【0097】
かかる噴出口88,吸引口90の配列パターンおよび長溝88m,90mのレイアウトによれば、基板Gの前端が各列・・R1,R2,・・の各噴出口88/吸引口90をほぼ完全に塞いだ瞬間の空撃作用が、当該噴出口88/吸引口90に連続する長溝88m/90m(特に、基板Gの前端の外にはみ出ている長溝88m/90m)によって弱められるだけでなく、Y方向の両側または片側に隣接する長溝90m/88mからの逆圧力によっても弱められる。すなわち、各噴出口88のY方向両側または片側には、当該噴出口88に近接する吸引口90からの長溝90mがX方向に延びているので、当該噴出口88における正圧の空撃作用はその隣接する長溝90mからの負圧(吸引)によって緩和される。また、各吸引口90のY方向両側または片側には、当該吸引口90に近接する噴出口88からの長溝88mがX方向に延びているので、当該吸引口90における負圧の空撃作用はその隣接する長溝88mからの正圧によって緩和される。
【0098】
さらに、この実施形態の配列パターンによれば、Y方向の同一直線上に配置される噴出口88/吸引口90の個数NAがX方向からみてY方向に一列に並ぶ噴出口88/吸引口90の個数NSよりも少なく、たとえば図28の例ではNA/NS=1/3(4個/12個)である。この点、X方向およびY方向に噴出口88,吸引口90をマトリクス状または格子状に配置する配列パターン(図17、図24)においては、Y方向の同一直線上に配置される噴出口88/吸引口90の個数NA(4個)がX方向からみてY方向に一列に並ぶ噴出口88/吸引口90の個数NS(4個)と同じである。
【0099】
このように、この実施形態では、基板Gが搬送方向(X方向)に移動するときに、基板前端が同時に塞ぐ噴出口88/吸引口90の個数、あるいは基板後端が同時に大気に開放する噴出口88/吸引口90の個数の割合NA/NSを少なくしているので、この点も基板Gが複数の噴出口88/吸引口90から同時に受ける空撃作用の抑制に寄与している。なお、効果の面でNA/NSの値は1/2以下が好ましく、実施形態のように1/3以下がより好ましい。
【0100】
こうして、この実施形態においては、基板Gの前端がレジストノズル78直下を通過した直後のレジストノズル78直下における基板Gの浮上高さは、図29に示すように、ステップダウンのないなだらかな曲線(波形)で安定値(最小値)Hbに落ち着く。このことにより、基板G上に形成されるレジスト塗布膜RMには(特に基板Gの前端部と後端部には)、図30Cに示すように、縞状の塗布むらが殆ど出なくなり、膜厚品質は著しく改善される。
【0101】
上記のように、基板Gの前端がレジストノズル78直下を通過した直後、基板Gの後端がレジストノズル78直下に来る直前、レジストノズル78直下における基板Gの浮上高さが変動(減少・増大)する。この基板浮上量の変動は、レジストノズル78の吐出口78aと基板Gとの間のギャップSAを変動させ、基板G上のレジスト塗布膜の膜厚に影響を及ぼす。しかし、基板両端部の膜厚変動であり、基板外縁の非製品領域がこの膜厚変動の大部分を吸収するので、この実施形態においては上記のような噴出口88,吸引口90の配列パターンおよび長溝88m,90mのレイアウトによって製品領域内の膜厚変動を無視できる程度まで抑制することができる。
【0102】
もっとも、この実施形態では、ステージ基板浮上部145の圧縮空気供給機構122(図12)およびバキューム供給機構124(図12)が圧力可変制御機能を備えているので、それらの機能を利用して、レジストノズル78の吐出口78aと基板Gとの間のギャップを塗布開始時から設定値SAに保つように、レジストノズル78直下における基板Gの浮上高さに補正をかけることができる。
【0103】
たとえば、図31の圧力制御波形に示すように、圧縮空気供給機構122が噴出口88に供給する正圧の圧力(エア吐出圧力)を始終一定値PAに制御しつつ、バキューム供給機構124が吸引口90に供給する負圧の圧力(エア吸引圧力)を基板Gの移動位置に応じて可変制御する。より詳細には、基板Gの前端がレジストノズル78直下の基準位置XSに着くまでは、エア吸引圧力を塗布処理用の第1設定圧力−PVよりも所定値だけ絶対値の大きな第2設定圧力−PV'に保っておく。そして、基板Gの前端が基準位置XSの前方(下流側)に移動し始めると、この時点(ta)でエア吸引圧力を第2設定圧力−PV'から第1設定圧力−PVまで所定の波形、つまりレジストノズル78直下における基板Gの浮上高さの変動波形をキャンセル波形で立ち上げる。そして、基板Gの後端が基準位置XSの上流側の所定位置まで近づいてくると、この時点(tb)でエア吸引圧力を第1設定圧力−PVから第2設定圧力−PV'まで所定の波形、つまりレジストノズル78直下における基板Gの浮上高さの変動波形をキャンセルする波形で立ち下げる。
【0104】
あるいは、バキューム供給機構124が吸引圧力を始終一定値−PVに制御しつつ、圧縮空気供給機構122が吐出圧力を基板Gの移動位置に応じて可変制御する方法や、圧縮空気供給機構122とバキューム供給機構124が連動してエア吐出圧力およびエア吸引圧力を同時に可変制御する方法等も可能である。
【0105】
別の補償方法として、レジストノズル78直下における基板Gの浮上高さに補正をかける代わりに、レジストノズル78の吐出口78aと基板Gとの間のギャップを塗布開始時から設定値SAに保つように、ノズル昇降機構75を通じてレジストノズル78の高さ位置を可変制御することも可能である。すなわち、図32のノズル高さ制御波形および図33の略側面図に示すように、塗布処理の開始前にレジストノズル78を待機用の上方位置から垂直下方に降ろす際に、基準位置XSにおける基板Gの浮上高さを見込んで、ノズル吐出口78aの高さ位置を塗布処理用の第1設定値Hbよりも所定値だけ高い第2設定値Hb'に合わせる。また、塗布処理の開始(ta)直後は、基板Gの浮上高さが下がるのを相殺または補償するようにレジストノズル78の高さ位置を所定の波形で第1設定値Hbまで下げる。そして、塗布処理の終盤で、所定の時点(tb)から基板Gの浮上高さが上がるのに合わせてレジストノズル78の高さ位置を所定の波形で第2設定値Hb'まで上げる。
【0106】
なお、上述したような圧縮空気供給機構122および/またはバキューム供給機構124によりレジストノズル78直下における基板Gの浮上高さに補正をかける方法や、レジストノズル78直下における基板Gの浮上高さの変動を補償するようにノズル昇降機構75によりレジストノズル78の高さ位置を可変制御する方法は、本発明の第1段階の構成(図24)や従来技術の構成(図17)にも適用することができる。
【0107】
以上本発明を好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。特に、ステージ76の塗布領域M3における噴出口88,吸引口90の配列パターンおよび長溝88m,90mのレイアウトについては、種々の変形が可能である。
【0108】
たとえば、上記実施形態では噴出ライン・・C1,C3,C5,・・と吸引ライン・・C2,C4,C6,・・とを搬送方向(X)方向と平行に配置した(図6、図28)。しかし、図34に示すように、搬送方向(X)方向に対して鋭角の角度θで斜めに傾いた方向Fに噴出ライン・・C1,C3,C5,・・と吸引ライン・・C2,C4,C6,・・とを交互に配置してもよい。
【0109】
このような斜め配置パターンによれば、噴出口88/吸引口90の密度を増大させることなく、X方向からみてY方向に一列に並ぶ噴出口88/吸引口90の個数NSに対するY方向の同一直線上に配置される噴出口88/吸引口90の個数NAの比NA/NSを格段に小さくすることができ、基板Gの前端および後端が複数の噴出口88/吸引口90から同時に受ける空撃作用を一層効果的に抑制することができる。加えて、基板Gが搬送方向(X方向)に移動する際に噴出口88および吸引口90と対向する時間の割合を基板各部(特にY方向の各部)で均一化することも可能であり、これによって基板G上に形成されるレジスト塗布膜RMに噴出口88または吸引口90のトレースまたは転写跡が付くのを防止できるという効果も得られる。
【0110】
図35に示すように、各噴出口88/吸引口90の片側だけに長溝88m/90mを付設する構成も可能である。この場合、レジストノズル直下の基準位置XSを境として、それより上流側では基板Gの後端に対する空撃作用を緩和するために各噴出口88/吸引口90から搬送方向(X方向)に逆らう向きに長溝88m/90mを延ばし、基準位置XSより下流側では基板Gの前端に対する空撃作用を緩和するために各噴出口88/吸引口90から搬送方向(X方向)に倣う向きに長溝88m/90mを延ばす構成とするのが好ましい。
【0111】
また、図35に示すように、搬送方向(X方向)に対して平行または鋭角の角度で傾いた方向の一直線上に噴出口88と吸引口90とを所定の間隔を置いて1個ずつ(または複数個ずつ)交互に多数配置する噴出・吸引ライン・・Q1,Q3,Q5,・・を平行に多数並べる構成も可能である。
【0112】
図示省略するが、ステージ76の塗布領域M3において、長溝88m,90mを付設した噴出口88,吸引口90と、長溝88m,90mを付設しない噴出口88,吸引口90とを混在させることも可能である。たとえば、塗布領域M3の両サイド部には、基板Gの両側縁部が垂れるのを防止するために、長溝88mを付設しない噴出孔88のみを比較的高い密度で搬送方向(X方向)一列または複数列に配置する構成も可能である。
【0113】
また、図示省略するが、長溝88m,90m自体の形状や構造も種々変形可能であり、たとえば長溝88m,90mの太さ(幅)が長手方向で変化する構成も可能である。さらには、噴出ラインまたは吸引ライン上で相隣接する長溝の先端同士を繋ぐ構成も可能である。
【0114】
図36は、各噴出口88/吸引口90に環状の溝88e/90eを付設する構成を示す。このような環状の溝88e/90eは、基板Gの浮上高さを安定させるうえで、上記実施形態における長溝88m/90mほどの作用効果を奏し得ないが、各噴出口88/吸引口90に溝を全然付設しない構成(図17)に比べると一定の改善を図ることができる。
【0115】
本発明における処理液としては、レジスト液以外にも、たとえば層間絶縁材料、誘電体材料、配線材料等の塗布液も可能であり、現像液やリンス液等も可能である。本発明における被処理基板はLCD基板に限らず、他のフラットパネルディスプレイ用基板、半導体ウエハ、CD基板、フォトマスク、プリント基板等も可能である。
【図面の簡単な説明】
【0116】
【図1】本発明の適用可能な塗布現像処理システムの構成を示す平面図である。
【図2】上記塗布現像処理システムにおける処理手順を示すフローチャートである。
【図3】上記塗布現像処理システムにおけるレジスト塗布ユニットおよび減圧乾燥ユニットの全体構成を示す略平面図である。
【図4】上記レジスト塗布ユニットの全体構成を示す斜視図である。
【図5】上記レジスト塗布ユニットの全体構成を示す略正面図である。
【図6】上記レジスト塗布ユニット内のステージ塗布領域における噴出口と吸入口の配列パターンおよび長溝のレイアウトを示す平面図である。
【図7A】実施形態における噴出口およびそれに付設される長溝の構成を示す断面図である。
【図7B】実施形態における吸引口およびそれに付設される長溝の構成を示す断面図である。
【図8】上記レジスト塗布ユニットにおける基板搬送部の構成を示す一部断面略側面図である。
【図9】上記レジスト塗布ユニットにおける基板搬送部の保持部の構成を示す拡大断面図である。
【図10】上記レジスト塗布ユニットにおける基板搬送部のパッド部の構成を示す斜視図である。
【図11】上記レジスト塗布ユニットにおける基板搬送部の保持部の一変形例を示す斜視図である。
【図12】上記レジスト塗布ユニットにおけるノズル昇降機構、圧縮空気供給機構およびバキューム供給機構の構成を示す図である。
【図13】上記レジスト塗布ユニットにおける制御系の主要な構成を示すブロック図である。
【図14】実施形態の塗布走査においてレジスト塗布膜が形成される様子を示す側面図である。
【図15】実施形態の塗布走査においてレジスト塗布膜が形成される様子を示す平面図である。
【図16】実施形態の塗布走査が終了した時のステージ上の各部の状態を示す斜視図である。
【図17】本発明に対する比較例の構成(ステージ塗布領域において噴出口および吐出口に長溝を付設しない構成)を示す略平面図である。
【図18】比較例において基板の前端が各噴出口/吐出口を塞ぐ時の空撃作用を説明するための部分断面図である。
【図19】比較例において基板の前端が搬送方向に移動しながら各噴出口/吐出口を通過する時に振動する様子を示す波形図である。
【図20】比較例において基板の前端がレジストノズル直下の基準位置から搬送方向の下流側に移動するときのノズル直下における基板の浮上高さの変化を示す波形図である。
【図21】比較例において基板の後端が各噴出口/吐出口を開放する時の空撃作用を説明するための部分断面図である。
【図22】比較例において基板の後端が搬送方向に移動しながら各噴出口/吐出口を通過する時に振動する様子を示す波形図である。
【図23】比較例において基板の後端が搬送方向の上流側からレジストノズル直下の基準位置に接近してくるときのノズル直下における基板浮上高さの変化を示す波形図である。
【図24】本発明の第1段階における噴出口および吐出口の配列パターンと長溝のレイアウトを示す略平面図である。
【図25】本発明の第1段階において基板前端が各噴出口/吐出口を塞ぐ時の空撃作用が弱められる様子を示す部分断面図である。
【図26】本発明の第1段階において基板前端が搬送方向に移動しながら各噴出口/吐出口を通過する時に振動する様子を示す波形図である。
【図27】本発明の第1段階において基板前端がレジストノズル直下の基準位置から搬送方向に移動するときのノズル直下における基板浮上高さの変化を示す波形図である。
【図28】本発明の第2段階における噴出口および吐出口の配列パターンと長溝のレイアウトを示す略平面図である。
【図29】本発明の第2段階において基板前端がレジストノズル直下の基準位置から搬送方向に移動するときのノズル直下における基板浮上高さの変化を示す波形図である。
【図30A】比較例において基板上に形成されるレジスト塗布膜に縞状の塗布むらが顕に生じる様子を示す略平面図である。
【図30B】本発明の第1段階においてレジスト塗布膜上に縞状の塗布むらが生じ難くなる様子を示す略平面図である。
【図30C】本発明の第2段階においてレジスト塗布膜上に縞状の塗布むらが殆ど生じなくなる様子を示す略平面図である。
【図31】実施形態においてレジストノズル直下における基板の浮上高さに補正をかけるための圧力制御方法を示す波形図である。
【図32】実施形態においてレジストノズル直下における基板の浮上高さの変動を補償するためにレジストノズルの高さ位置を可変制御する方法を示す波形図である。
【図33】実施形態においてレジストノズル直下における基板浮上高さの変動を補償するためにレジストノズルの高さ位置を可変制御する方法を示す略側面図である。
【図34】実施形態において噴出口および吐出口の配列パターンと長溝のレイアウトに関する一変形例を示す略平面図である。
【図35】実施形態において噴出口および吐出口の配列パターンと長溝のレイアウトに関する別の変形例を示す略平面図である。
【図36】噴出口および吐出口に付設可能な環状溝の構成を示す略平面図である。
【符号の説明】
【0117】
40 レジスト塗布ユニット(CT)
75 ノズル昇降機構
76 ステージ
78 レジストノズル
78a ノズル吐出口
84 基板搬送部
88 噴出口
88m 長溝
90 吸引口
90m 長溝
95 レジスト液供給機構
122 圧縮空気供給機構
124 バキューム供給機構
【出願人】 【識別番号】000219967
【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社
【出願日】 平成18年7月27日(2006.7.27)
【代理人】 【識別番号】100086564
【弁理士】
【氏名又は名称】佐々木 聖孝


【公開番号】 特開2008−29938(P2008−29938A)
【公開日】 平成20年2月14日(2008.2.14)
【出願番号】 特願2006−205053(P2006−205053)