CN100437904C - 带有抗蚀膜的基板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种带有抗蚀膜的基板的制造方法，在使抗蚀剂的涂覆膜(21a)的膜厚形成为规定的厚度，并且在可以调整的范围内调整液面高度H、毛细管状间隙间隔T、涂覆喷嘴(22)和被涂覆面(10a)的相对扫掠速度V，从而增大涂覆间隙G。由此，即使在使用通称为“CAP涂覆机”的涂覆装置进行抗蚀剂的涂覆的情况下，也能使涂覆膜的膜厚形成为规定的厚度，并且减小涂覆膜的膜厚分布，提高由所涂覆的抗蚀剂形成的抗蚀膜的膜厚均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及一种在基板上涂覆抗蚀剂形成抗蚀膜制造带有抗蚀膜的基板的方法，例如用于制造光掩模等的带有抗蚀膜的基板的制造方法。
背景技术
以往，曾经提出带有抗蚀膜的基板的制造方法，该制造方法将光致抗蚀剂等在硅晶片(wafer)等基板上形成抗蚀膜的抗蚀剂涂覆在该基板上，以用于制造带有抗蚀膜的基板。并且，作为实施涂覆这种抗蚀剂的装置，曾经提出过涂覆装置(涂覆机)。
作为以往的涂覆装置，公知的有所谓的旋转涂覆机。该旋转涂覆机在向水平支撑的基板的被涂覆面中央部分滴下液体状抗蚀剂后，使该基板在水平面内高速旋转，从而利用离心力作用使抗蚀剂在被涂覆面上延展，在整个被涂覆面形成涂覆膜。
但是，在这种旋转涂覆机中，具有在基板的周缘部分产生被称为条纹(fringe)的抗蚀剂鼓起的问题。如果产生这种条纹，将导致由所涂覆的抗蚀剂形成的抗蚀膜在厚度上不均匀。并且，在液晶显示装置或液晶显示装置制造用光掩模的基板等一边长度为例如大于等于300mm的大型基板上，特别容易产生这种条纹。
在液晶显示装置或液晶显示装置制造用光掩模等中，近年来，由于形成的图案正在高精度化，因此期望出现一种技术，能够在大型基板的整个表面形成厚度均匀的抗蚀膜。即，如果抗蚀膜具有膜厚分布，则把由该抗蚀膜形成的抗蚀图案作为掩模的旋转加工精度上产生面内偏差。
鉴于这种情况，如专利文献1所述，曾经提出通称为“CAP涂覆机”的涂覆装置。在该“CAP涂覆机”中，将具有毛细管状间隙的涂覆喷嘴沉入贮存有液体状抗蚀剂的液槽中，另一方面，利用吸盘保持基板并使其被涂覆面朝向下方，然后使涂覆喷嘴从抗蚀剂中上升，使该涂覆喷嘴的上端部接近基板的被涂覆面。这样，由于涂覆喷嘴中的虹吸现象，贮存在液槽中的液体状抗蚀剂在涂覆喷嘴中上升，该抗蚀剂通过涂覆喷嘴的上端部与基板的被涂覆面接触。在抗蚀剂液体接触被涂覆面的状态下，使涂覆喷嘴和被涂覆面相对地扫过被涂覆面的整个表面，从而在整个被涂覆面形成抗蚀剂的涂覆膜。
具体而言，该涂覆装置具有对液槽和涂覆喷嘴的高度位置进行调整的控制部。该控制部首先使液槽和涂覆喷嘴一起上升，从下方接近基板的被涂覆面，其中，在所述液槽中贮存有达到规定的液面位置的抗蚀剂，所述涂覆喷嘴处于完全沉入该抗蚀剂中的状态。然后，控制部停止液槽的上升，使涂覆喷嘴的上端侧从该液槽内的抗蚀剂液面向上方一侧突出。此时，涂覆喷嘴从完全沉入抗蚀剂中的状态下，在该抗蚀剂的液面上方一侧突出，所以形成毛细管状间隙内充满抗蚀剂的状态。
然后，控制部再次使液槽和涂覆喷嘴一起上升，使涂覆喷嘴的上端部的抗蚀剂液体接触基板的被涂覆面，然后使液槽和涂覆喷嘴停止上升。即，在充满于涂覆喷嘴的毛细管状间隙内的抗蚀剂接触被涂覆面的状态，控制部使液槽和涂覆喷嘴停止。
并且，在涂覆喷嘴的上端部的抗蚀剂液体接触基板的被涂覆面的状态下，控制部使液槽和涂覆喷嘴下降到规定的“涂覆高度”位置。在该状态下，控制部使基板在面方向移动，使涂覆喷嘴的上端部扫过整个被涂覆面，在该被涂覆面的整个表面形成抗蚀剂的涂覆膜。
根据使用这种涂覆装置的制造方法，在基板的周缘部分不会产生条纹，可以在基板的整个表面形成厚度均匀的抗蚀膜。
专利文献1特开2001-62370公报
可是，即使使用前述的通称为“CAP涂覆机”的涂覆装置，在要使形成于基板的图案做到更加高精度化的情况下，有时抗蚀膜的厚度均匀性不充分。
但是，以往，对于在使用这种涂覆装置进行抗蚀剂的涂覆的情况，未进行是否能够形成膜厚分布更小的涂覆膜、提高抗蚀膜的厚度均匀性的研究。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而提出的，本发明的目的在于，提供一种带有抗蚀膜的基板的制造方法，该制造方法在使用通称为“CAP涂覆机”的涂覆装置来涂覆抗蚀剂的情况下，能使涂覆膜的膜厚形成规定的厚度，并且能减小涂覆膜的膜厚分布，提高抗蚀膜的厚度均匀性。
本发明人为了解决所述课题而进行了研究，结果发现，在使用通称为“CAP涂覆机”的涂覆装置向基板涂覆抗蚀剂的情况下，影响涂覆膜的膜厚分布的参数是基板与涂覆喷嘴上端部的间隔，即涂覆间隙，涂覆间隙越大，则膜厚分布就越小。
即，把涂覆间隙设为G，把刚刚接触被涂覆面的抗蚀剂从被涂覆面收缩的收缩间隔设为G’时，需要使涂覆间隙G小于收缩间隔G’。并且，本发明人发现，在使涂覆间隙G小于收缩间隔G’的状态下，优选涂覆间隙G尽可能大。但是，如果单纯地增大涂覆间隙G，则产生刚刚接触被涂覆面的抗蚀剂容易收缩的问题。
因此，本发明人对增大涂覆间隙G的方法进行了研究。为了增大涂覆间隙G并且使抗蚀剂不会从被涂覆面收缩(液体断开)，需要降低在从涂覆喷嘴喷出抗蚀剂时所产生的涂覆喷嘴和抗蚀剂之间的阻力。为了降低这种涂覆喷嘴和抗蚀剂之间的阻力，需要增大抗蚀剂上升的涂覆喷嘴的毛细管状间隙的间隔(以下称为毛细管状间隙间隔T)。并且，为了降低这种阻力，需要降低涂覆时从抗蚀剂液面到涂覆喷嘴上端的高度(以下称为液面高度H)。
另一方面，作为用于控制涂覆有抗蚀剂的涂覆膜的膜厚的参数，除了所述涂覆间隙G、毛细管状间隙间隔T和液面高度H以外，还可以列举涂覆喷嘴和基板被涂覆面的相对扫掠速度V及抗蚀剂的粘度。
图1是表示影响涂覆膜的膜厚的各参数和涂覆膜的膜厚之间关系的曲线图。
涂覆喷嘴和基板被涂覆面的相对扫掠速度V与涂覆膜的膜厚的关系如图1中的(a)所示，具有速度越大膜厚越厚的关系。毛细管状间隙间隔T和涂覆膜的膜厚的关系如图1中的(b)所示，具有毛细管状间隙间隔T越大膜厚越厚的关系。抗蚀剂的粘度和涂覆膜的膜厚的关系如图1中的(d)所示，具有抗蚀剂的粘度越大膜厚越厚的关系。液面高度H和涂覆膜的膜厚的关系如图1中的(e)所示，具有液面高度H越高膜厚越薄的关系。
并且，在涂覆间隙G和涂覆膜的膜厚之间的关系如图1中的(c)所示，涂覆间隙G越大膜厚越薄。但是，如前面所述，该涂覆间隙G不是根据膜厚而应从抑制膜厚分布的方面考虑进行设定。
涂覆间隙G(以形成为不收缩的间隙为前提)可以通过减小从毛细管状间隙上升的抗蚀剂的阻力，来增大绝对间隙。作为减小从毛细管状间隙上升的抗蚀剂的阻力的方法，有增大毛细管状间隙间隔T的方法、减小液面高度的方法以及增大抗蚀剂粘性的方法，但在实际应用中，抗蚀剂粘性固定的情况下，可以列举增大毛细管状间隙间隔T的方法和减小液面高度H的方法。在本发明中，为了使涂覆间隙G成为所期望大小的值，选定毛细管状间隙间隔T和液面高度H。并且，膜厚的控制是采用作为其他参数的基板和涂覆喷嘴之间的相对扫掠速度V来进行的。
在本发明中，为了使涂覆膜的膜厚形成为规定的膜厚，并且减小膜厚分布，在尽可能的范围内调整毛细管状间隙间隔T、液面高度H和扫掠速度V，从而可以增大涂覆间隙G，实现膜厚分布的改善。
并且，在本发明中，关于毛细管状间隙间隔T和液面高度H，如果H/T＜45成立，即通过使液面高度H小于毛细管状间隙间隔T的45倍，则可以使涂覆间隙G达到能够使膜厚分布为良好的值例如膜厚的1％以内的值的大小。
并且，涂覆间隙G如前面所述，其值比较大时可以形成良好的涂覆膜的膜厚分布，但是，例如为了获得1％以内的膜厚分布，涂覆间隙G优选至少设定为大于等于200μm，为了获得更加良好的膜厚分布，例如获得膜厚在0.75％以内的膜厚分布，涂覆间隙G优选设定为大于等于250μm，为了获得膜厚在0.5％以内的膜厚分布，涂覆间隙G优选设定为大于等于300μm。
并且，在本发明中，涂覆膜的膜厚可以设定为200nm～2000nm。为了形成这种膜厚的涂覆膜，优选基板的被涂覆面和涂覆喷嘴的相对扫掠速度V为每分钟0.1m～每分钟0.5m。
另外，在本发明中，基板为透明基板，抗蚀剂为形成抗蚀膜的物质，用了在透明基板上形成遮光膜图案而将该透明基板制成光掩模，由此可以制造作为带有抗蚀膜基板的光掩模。
即，本发明具有以下构成。
本发明之一所述的带有抗蚀膜的基板的制造方法，具有抗蚀剂涂覆工序，该工序利用涂覆喷嘴的虹吸现象使贮存在液槽中的液体状抗蚀剂上升，使基板的被涂覆面朝向下方隔着规定的涂覆间隙接近涂覆喷嘴的上端部，使经由涂覆喷嘴上升的抗蚀剂通过该涂覆喷嘴的上端部接触被涂覆面，同时使涂覆喷嘴和被涂覆面相对地掠过，从而在被涂覆面涂覆抗蚀剂，其特征在于，在抗蚀剂涂覆工序中，使涂覆于被涂覆面的抗蚀剂的涂覆膜膜厚为规定的厚度，并且在可以调整的范围内降低从液槽中的抗蚀剂液面到涂覆喷嘴上端的高度，和/或在可以调整的范围内增大在涂覆喷嘴中产生虹吸现象的毛细管状间隙的间隔，由此利用在可以调整的范围内调整得较大的涂覆间隙进行抗蚀剂的涂覆。
并且，本发明之二是如本发明之一的带有抗蚀膜的基板的制造方法，其特征在于，使从液槽中的抗蚀剂液面到涂覆喷嘴上端的高度为大于等于在涂覆喷嘴中产生虹吸现象的毛细管状间隙的间隔的1倍并小于45倍的值。
另外，本发明之三所述的带有抗蚀膜的基板的制造方法，具有抗蚀剂涂覆工序，该工序利用涂覆喷嘴的虹吸现象使贮存在液槽中的液体状抗蚀剂上升，使基板的被涂覆面朝向下方隔着规定的涂覆间隙接近涂覆喷嘴的上端部，使经由涂覆喷嘴上升的抗蚀剂通过该涂覆喷嘴的上端部接触被涂覆面，同时使涂覆喷嘴和被涂覆面相对地掠过，从而在被涂覆面涂覆抗蚀剂，其特征在于，基板是其一边大于等于300mm的方形基板，在抗蚀剂涂覆工序中，使涂覆于被涂覆面的抗蚀剂涂覆膜的膜厚形成为从200nm～2000nm范围中选择的膜厚，使涂覆间隙大于等于200μm，由此形成涂覆膜，基板上至少70％区域的涂覆膜的膜厚分布小于等于1％。
并且，本发明之四所述的带有抗蚀膜的基板的制造方法，具有抗蚀剂涂覆工序，该工序利用涂覆喷嘴的虹吸现象使贮存在液槽中的液体状抗蚀剂上升，使基板的被涂覆面朝向下方隔着规定的涂覆间隙接近涂覆喷嘴的上端部，使经由涂覆喷嘴上升的抗蚀剂通过该涂覆喷嘴的上端部接触被涂覆面，同时使涂覆喷嘴和被涂覆面相对地掠过，从而在被涂覆面涂覆抗蚀剂，其特征在于，基板是其一边大于等于300mm的方形基板，在抗蚀剂涂覆工序中，使涂覆于被涂覆面的抗蚀剂的涂覆膜的膜厚形成为从200nm～2000nm范围中选择的膜厚，使涂覆间隙大于等于250μm，由此形成涂覆膜，基板上至少70％区域的涂覆膜的膜厚分布小于等于0.75％。
并且，本发明之五所述的带有抗蚀膜的基板的制造方法，具有抗蚀剂涂覆工序，该工序利用涂覆喷嘴的虹吸现象使贮存在液槽中的液体状抗蚀剂上升，使基板的被涂覆面朝向下方隔着规定的涂覆间隙接近涂覆喷嘴的上端部，使经由涂覆喷嘴上升的抗蚀剂通过该涂覆喷嘴的上端部接触被涂覆面，同时使涂覆喷嘴和被涂覆面相对地掠过，从而在被涂覆面涂覆抗蚀剂，其特征在于，基板是其一边大于等于300mm的方形基板，在抗蚀剂涂覆工序中，使涂覆于被涂覆面的抗蚀剂的涂覆膜的膜厚形成为从200nm～2000nm范围中选择的膜厚，使涂覆间隙大于等于300μm，由此形成涂覆膜，基板上至少70％区域的涂覆膜的膜厚分布小于等于0.5％。
此处，所说方形基板是正方形或长方形的基板，在是长方形基板的情况下，其短边大于等于300mm。
并且，所说膜厚分布是利用下述公式计算不同的三处以上的膜厚的测定结果而得到的，这三处以上被均匀配置在基板的至少70％区域中。
膜厚分布(％)＝(tmax-tmin)/tava×100
此处，tmax是膜厚的最大值，tmin是膜厚的最小值，tava是膜厚的平均值。关于测定区域，在光掩模或设备基板的情况下，优选为图案(像素)形成区域。
并且，本发明之六是如本发明之一～之五任一发明所述的带有抗蚀膜的基板的制造方法，其特征在于，基板是在透明基板上形成有遮光图案的光掩模材料的光掩模板。
根据本发明之一，在抗蚀剂涂覆工序中，使涂覆于被涂覆面的抗蚀剂涂覆膜的膜厚形成为规定的厚度，并且在可以调整的范围内降低从液槽中的抗蚀剂液面到涂覆喷嘴上端的高度，和/或在可以调整的范围内增大在涂覆喷嘴中产生虹吸现象的毛细管状间隙的间隔，由此利用在可以调整的范围内被调整得较大的涂覆间隙来进行抗蚀剂的涂覆，所以能够增大涂覆间隙、即涂覆喷嘴的上端部和被涂覆面的间隔，可以减小涂覆膜的膜厚分布，提高抗蚀膜的厚度均匀性。
并且，根据本发明之二，使从液槽中的抗蚀剂液面到涂覆喷嘴上端的高度为大于等于在涂覆喷嘴中产生虹吸现象的毛细管状间隙的间隔的1倍并小于45倍的值，由此可以使涂覆间隙形成为使膜厚分布良好的值。
并且，根据本发明之三，使涂覆于被涂覆面的抗蚀剂的涂覆膜的膜厚形成为从200nm～2000nm范围中选择的膜厚，使涂覆间隙大于等于200μm，由此形成涂覆膜，在一边大于等于300mm的大型方形基板的至少70％区域中该涂覆膜的膜厚分布小于等于1％，所以能够提高抗蚀膜的厚度均匀性。
并且，根据本发明之四，使涂覆于被涂覆面的抗蚀剂的涂覆膜的膜厚形成为从200nm～2000nm范围中选择的膜厚，使涂覆间隙大于等于250μm，由此形成涂覆膜，在一边大于等于300mm的大型方形基板的至少70％区域中该涂覆膜的膜厚分布小于等于0.75％，所以能够提高抗蚀膜的厚度均匀性。
并且，根据本发明之五，使涂覆于被涂覆面的抗蚀剂的涂覆膜的膜厚形成为从200nm～2000nm范围中选择的膜厚，使涂覆间隙大于等于300μm，由此形成涂覆膜，在一边大于等于300mm的大型方形基板的至少70％区域中该涂覆膜的膜厚分布小于等于0.5％，所以能够提高抗蚀膜的厚度均匀性。
并且，根据本发明之六，基板是在透明基板上形成有遮光图案的光掩模材料的光掩模板，所以能够制造提高了抗蚀膜的厚度均匀性的光掩模板。
附图说明
图1是表示本发明涉及的带有抗蚀膜的基板的制造方法中影响涂覆膜厚度的各参数和涂覆膜厚度之间的关系的曲线图。
图2是表示实施本发明涉及的带有抗蚀膜的基板的制造方法的涂覆装置中的涂覆单元进行涂覆时的状态的剖面图。
图3是表示本发明涉及的带有抗蚀膜的基板的制造方法中涂覆间隙和膜厚分布之间的关系的曲线图。
图4是表示本发明涉及的带有抗蚀膜的基板的制造方法中液面高度相对毛细管状间隙间隔的比率和涂覆间隙及膜厚分布之间关系的曲线图。
图5是表示涂覆装置结构的侧视图。
图6是表示所述涂覆装置的涂覆单元结构的剖面图。
图7是表示所述涂覆装置的涂覆单元主要部分结构的剖面图。
图8是表示涂覆装置的结构的正视图。
图9是表示本发明涉及的制造方法的第1顺序的流程图。
图10是表示本发明涉及的制造方法的第2顺序的流程图。
符号说明
1涂覆装置；2涂覆单元；3吸附单元；4移动单元；5保持单元；10基板；10a被涂覆面；11基座框架；12移动框架；20液槽；21抗蚀剂；21a涂覆膜；22涂覆喷嘴；23毛细管状间隙。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
图2是表示实施本发明涉及的带有抗蚀膜的基板的制造方法的涂覆装置的涂覆单元进行涂覆时的状态的剖面图。
本发明涉及的带有抗蚀膜的基板的制造方法如图2所示，具有下述工序，即，利用涂覆喷嘴22的狭缝状毛细管状间隙23的虹吸现象，使贮存在液槽20中的液体状抗蚀剂21上升，基板10的被涂覆面10a朝向下方接近涂覆喷嘴22的上端部，经由涂覆喷嘴22而上升的抗蚀剂21通过该涂覆喷嘴22的上端部接触被涂覆面10a，同时涂覆喷嘴22和被涂覆面10a相对扫掠，从而在被涂覆面10a涂覆抗蚀剂21，该方法是利用通称为“CAP涂覆机”的涂覆装置进行实施的方法。涂覆喷嘴22和被涂覆面10a的相对扫掠方向如图2中箭头V所示，是与在涂覆喷嘴22的上端部中毛细管状间隙23形成的狭缝垂直的方向。
本发明人发现，在这种带有抗蚀膜的基板的制造方法中，影响涂覆膜21a的膜厚分布(膜厚不均匀性)的参数是基板10的被涂覆面10a和涂覆喷嘴22上端部之间的间隔，如图2中箭头G所示(以下称为涂覆间隙G)。
图3是表示涂覆间隙G和膜厚分布之间的关系的曲线图。
如图3和下述(表1)所示，在涂覆间隙G和涂覆膜的膜厚分布之间具有如下关系，即随着涂覆间隙G变大，膜厚分布变小。在涂覆喷嘴22和被涂覆面10a的相对扫掠速度V变为每分钟0.25m、每分钟0.50m和每分钟0.75m的情况下这种关系是相同的。因此，增大涂覆间隙G即可获得膜厚分布小、膜厚均匀性高的涂覆膜21a。
另外，表1所示数据是成为图3所示曲线图的基础的数据，在将涂覆间隙G分别设为50μm、150μm和250μm的情况下，将涂覆喷嘴22和被涂覆面10a的相对扫掠速度V设为每分钟0.25m、每分钟0.50m和每分钟0.75m，对这样总计9种试样，在450mm×550mm的基板中央部的390mm×490mm区域的相等间隔的12处(3点×4点)的测定点，分别测定涂覆膜21a的膜厚，并且表示这些测定结果的平均值和膜厚分布(偏差)。该膜厚分布(％)是在设膜厚的平均值为tave、膜厚的最大值为tmax、膜厚的最小值为tmin时，根据以下公式算出的。
膜厚分布(％)＝(tmax-tmin)/tave
但是，把刚刚接触被涂覆面10a的抗蚀剂21从被涂覆面10a收缩的收缩间隔设为G’时，需要使涂覆间隙G小于收缩间隔G’。因此，优选涂覆间隙G在小于收缩间隔G’的范围内尽量大。但是，如果单纯地增大涂覆间隙G，则容易产生刚刚接触被涂覆面10a的抗蚀剂21的液体断开、即抗蚀剂21离开被涂覆面10a。
为了增大涂覆间隙G并且使抗蚀剂21不会从被涂覆面10a产生液体断开，需要降低在抗蚀剂21从涂覆喷嘴22喷出时所产生的涂覆喷嘴22与抗蚀剂21之间的阻力。为了降低这种涂覆喷嘴22与抗蚀剂21之间的阻力，需要增大抗蚀剂21上升的涂覆喷嘴22的毛细管状间隙23的间隔(以下称为毛细管状间隙间隔T)。并且，为了降低这种阻力，需要降低涂覆时从抗蚀剂21液面到涂覆喷嘴22上端的高度(以下称为液面高度H)。
另一方面，作为用于控制涂覆了抗蚀剂的涂覆膜的膜厚的参数，如前面所述，除了涂覆间隙G、毛细管状间隙间隔T和液面高度H之外，还可以列举涂覆喷嘴22和基板10的被涂覆面10a之间的相对扫掠速度V及抗蚀剂的粘度。
如前述图1中的(a)所示，涂覆喷嘴22和基板10的被涂覆面10a之间的相对扫掠速度V与涂覆膜21a的膜厚的关系如下，即速度越大，膜厚越厚。毛细管状间隙间隔T和涂覆膜的膜厚的关系如图1中的(b)所示，毛细管状间隙间隔T越大，膜厚越厚。抗蚀剂的粘度和涂覆膜的膜厚的关系如图1中的(d)所示，抗蚀剂的粘度越大，膜厚越厚。液面高度H和涂覆膜的膜厚的关系如图1中的(e)所示，液面高度H越高，膜厚越薄。
并且，在涂覆间隙G和涂覆膜的膜厚之间如图1中的(c)所示，涂覆间隙G越大，膜厚越薄。但是，该涂覆间隙G不是根据膜厚，而是应从抑制膜厚分布的观点出发而进行设定。
涂覆间隙G(以形成为不收缩的间隙为前提)可以通过减小从毛细管状间隙上升的抗蚀剂的阻力，来增大绝对间隙。作为减小从毛细管状间隙上升的抗蚀剂的阻力的方法，有增大毛细管状间隙间隔T的方法，减小液面高度的方法，以及增大抗蚀剂粘性的方法，但在实际应用中抗蚀剂粘性固定的情况下，可以列举增大毛细管状间隙间隔T的方法和减小液面高度H的方法。在本发明中，为了使涂覆间隙G成为所期望大小的值，选定毛细管状间隙间隔T和液面高度H。并且，膜厚的控制是采用作为其他参数的基板和涂覆喷嘴之间的相对扫掠速度V进行的。
在本发明中，为了使涂覆膜21a的膜厚形成为规定的膜厚，并且减小膜厚分布，在尽可能的范围内调整毛细管状间隙间隔T、液面高度H和扫掠速度V，结果，可以增大涂覆间隙G，并且实现膜厚分布的改善。
在本发明中，关于毛细管状间隙间隔T和液面高度H，如下述(表2)所示，如果H/T＜45成立，即通过使液面高度H小于毛细管状间隙间隔T的45倍，可以使涂覆间隙G形成为使膜厚分布良好的值。如果液面高度H大于等于毛细管状间隙间隔T的45倍，则毛细管状间隙间隔T过小，涂覆喷嘴22和抗蚀剂21之间的阻力变大。
图4是表示液面高度H相对于毛细管状间隙间隔T的比率和涂覆间隙G及膜厚分布之间关系的曲线图。
在表2和图4中，在H/T大于等于35小于45时，涂覆间隙G可以形成为200μm～250μm。该情况时，在基板的至少70％区域中的涂覆膜21a的膜厚分布如图2和图4所示，可以形成为小于等于1％。在H/T大于等于25小于35时，涂覆间隙G可以形成为250μm～300μm。该情况时，在基板的至少70％区域中的涂覆膜21a的膜厚分布如图2和图4所示，可以形成为小于等于0.75％。在H/T小于25时，涂覆间隙G可以形成为300μm～350μm。该情况时，在基板的至少70％区域中的涂覆膜21a的膜厚分布如图2和图4所示，可以形成为小于等于0.5％。涂覆膜21a的膜厚分布例如在制造具有细微图案的灰度掩模等高精度的大型掩模时，优选小于等于膜厚的0.5％。另外，在实际应用中优选H/T大于等于1。在实际应用中，最佳范围是10＜H/T＜25。
关于液面高度H，H较低时，涂覆喷嘴22和抗蚀剂21之间的阻力变小，并且容易形成在涂覆喷嘴22上端部形成的抗蚀剂21的弯液面。但是，如果液面高度H过小，液槽20和基板10过近，难以安全涂覆。并且，如果液面高度H极小，则不产生涂覆喷嘴22的虹吸现象。另外，如果液面高度H过大，则涂覆喷嘴22与抗蚀剂21之间的阻力变大，甚至产生在涂覆喷嘴22上端部形成的抗蚀剂21的弯液面的再现性不稳定的问题。关于液面高度H，不产生这些问题的范围就是可调整范围。从这些方面考虑，液面高度H优选从1mm～12mm范围中选择，更优选为5mm～11mm。
关于毛细管状间隙间隔T，T较大时，涂覆喷嘴22和抗蚀剂21之间的阻力变小。但是，如果毛细管状间隙间隔T过大，则有可能不产生毛细管状间隙23的虹吸现象，并且难以形成在涂覆喷嘴22上端部形成的抗蚀剂21的弯液面。另外，如果毛细管状间隙间隔T过小，涂覆喷嘴22和抗蚀剂21之间的阻力变高。关于毛细管状间隙间隔T，不产生这些问题的范围就是可调整范围。从这些方面考虑，毛细管状间隙间隔T优选从50μm～800μm范围中选择，更优选为200μm～600μm。
关于抗蚀剂21的涂覆膜21a的膜厚，可以形成为200nm～2000nm。为了形成这种膜厚，涂覆喷嘴22和基板10的被涂覆面10a之间的相对扫掠速度V优选为每分钟0.5m～每分钟0.1m。
并且，抗蚀剂21的粘度优选为3cp～20cp。
关于涂覆间隙G，如前面所述，G较大时可以形成良好的涂覆膜21a的膜厚分布，但如果涂覆间隙G较大，在该涂覆间隙G成为收缩间隔G’时，刚刚接触被涂覆面10a的抗蚀剂21从被涂覆面10a离开。因此，优选涂覆间隙G必须小于收缩间隔G’。在本发明中，优选涂覆间隙G在小于收缩间隔G’的范围内尽量大。即，优选涂覆间隙G是大于等于收缩间隔G’的至少50％，而且小于收缩间隔G’的间隙。所以，关于液面高度H、毛细管状间隙间隔T和扫掠速度V，可调整范围就是使涂覆间隙G达到小于收缩间隔G’的范围。
另外，更优选涂覆间隙G成为收缩间隔G’的70％～95％。通过使涂覆间隙G大于等于收缩间隔G’的70％，可以极其良好地抑制膜厚分布。如果涂覆间隙G大于等于收缩间隔G’的80％，则能够更良好地抑制膜厚分布。但是，如果涂覆间隙G大于等于收缩间隔G’的95％，则根据基板的大小等各种条件，在涂覆抗蚀剂的过程中，有可能产生部分基板上没有液体，即产生抗蚀剂离开被涂覆面的现象。从可靠防止这种液体断开的方面考虑，优选涂覆间隙G小于收缩间隔G’的90％。
例如为了获得膜厚在1％以内的膜厚分布，涂覆间隙G优选设定为至少大于等于200μm。为了获得更加良好的膜厚分布，例如膜厚在0.75％以内的膜厚分布，优选涂覆间隙G形成为大于等于250μm，为了获得膜厚在0.5％以内的膜厚分布，优选涂覆间隙G设定为大于等于300μm。
(实施例1)
以下，详细说明本发明的实施例。
(涂覆装置的结构)
在说明本发明的实施例时，首先参照图5～图8说明涂覆装置的结构，该涂覆装置具备保持具有本发明的被涂覆面10a的基板10并相对涂覆喷嘴22可以进行移动操作的机构。在该涂覆装置中，利用本发明涉及的带有抗蚀膜的基板的制造方法对基板10涂覆抗蚀剂21。
图5是表示涂覆装置结构的侧视图。
如图5所示，该涂覆装置具有：基座框架11；设在该基座框架11上的涂覆单元2；可以移动地支撑在基座框架11上并通过移动单元4可在水平方向进行移动操作的移动框架12；设在该移动框架12上并吸附基板10的吸附单元3；保持基板10并使其能自由装卸的保持单元5。这些涂覆单元2、吸附单元3、移动单元4和保持单元5由未图示的控制部控制着进行工作。
在该实施例中，基板10是在透明基板上形成有遮光膜的光掩模板(尺寸：390mm×490mm)，而且通过涂覆单元2涂覆在基板10上的抗蚀剂是形成抗蚀膜的物质，用于在基板10上形成遮光膜图案并使基板10成为光掩模。
图6是表示该涂覆装置的涂覆单元2的结构的剖面图。
涂覆单元2的构成如图6所示，从而利用涂覆喷嘴22的毛细管状间隙23的虹吸现象，使贮存在液槽20中的液体状抗蚀剂21上升；使涂覆喷嘴22的上端部接近基板10朝向下方的被涂覆面10a；使经由涂覆喷嘴22而上升的抗蚀剂21通过该涂覆喷嘴22的上端部接触被涂覆面10a。
即，该涂覆单元2具有贮存液体状抗蚀剂21的液槽20。该液槽20的结构中具有相当于基板10的横方向一边长度的长度，所述横方向是纵方向垂直的方向，即与如后述那样通过移动框架12而移动的方向(图6中为与纸面方向垂直的方向)。该液槽20支撑并安装在支撑板24的上端侧，并在上下方向可以移动。并且，该液槽20通过未图示的驱动机构，相对于支撑板24在上下方向进行移动操作。该驱动机构由控制部控制着进行工作。
并且，通过在下端侧相互垂直配置的直线槽25、26，支撑板24被支撑在基座框架11的底板72上。即，该支撑板24可以在底板72上向垂直的两个方向调整位置。通过滑动机构27，支撑杆28安装在支撑板24上，该支撑杆28用于支撑收容于液槽20内的涂覆喷嘴22。
图7表示该涂覆装置的涂覆单元2主要部分的结构的剖面图。
如图7所示，通过设在液槽20的底面部的透孔20b，支撑杆28上端侧进入该液槽20内。并且，在该支撑杆28的上端部安装着涂覆喷嘴22。该涂覆喷嘴22由支撑杆28支撑着，并被收容在液槽20内。该涂覆喷嘴22的结构中具有相当于基板10的横方向长度的长度(图7中为与纸面方向垂直的方向)，沿着其长度方向具有狭缝状的毛细管状间隙23。该涂覆喷嘴22的结构中，具有夹持该毛细管状间隙23且上端侧的宽度变窄而如嘴一样尖的断面形状。毛细管状间隙23的上端部在涂覆喷嘴22的上端部，沿着该涂覆喷嘴22的大致全长呈狭缝状开口。并且，该毛细管状间隙23朝向涂覆喷嘴22的下方侧也开口。
通过未图示的驱动机构，滑动机构27按照控制部的控制，使支撑杆28相对支撑板24在上下方向移动。即，液槽20和涂覆喷嘴22可以相互独立地相对于支撑板24在上下方向移动。
在液槽20的上面部设有透孔部20a，该透孔部20a用于使涂覆喷嘴22的上端一侧在该液槽20的上方侧突出。另外，液槽20的底面部的透孔20b的周围部和涂覆喷嘴22的底面部由皱纹管29连接着，防止抗蚀剂21从该透孔20b泄漏。
并且，如图5所示，移动框架12是通过吸附单元3吸附且保持基板10，并使该基板10相对于涂覆单元2在水平方向移动的机构。该移动框架12的结构中，相对的一对侧板和连接这些侧板的顶板连接成一体，并具有充足的机械强度，以使基板10和涂覆单元2的位置精度不因刚性不足而失调。
通过设在基座框架11上的直线槽41，该移动框架12支撑在基座框架11上，并且可以在该基座框架11上向水平方向移动。在该移动框架12的一方的侧板上安装着移动构件13。在该移动构件13上形成有螺母部。滚珠丝杠42螺合在该移动构件13的螺母部，所述滚珠丝杠42用于构成安装于基座框架11的移动单元4。
并且，在该移动框架12的顶板的大致中央部安装有吸附基板10的吸附单元3，该吸附单元3具有穿通有未图示的多个吸附孔的吸附板。
移动单元4由滚珠丝杠42和使滚珠丝杠42转动的马达43构成，该滚珠丝杠42螺合在移动构件13的螺母部。
在该移动单元4中，马达43根据控制部的控制而驱动并使滚珠丝杠42转动。滚珠丝杠42根据控制部的控制在规定方向仅转动规定的转数，从而移动构件13伴随移动框架12向规定方向仅水平移动规定距离。
另外，吸附单元3和涂覆单元2的垂直方向的位置(高度)精度由直线槽41和吸附单元3之间的距离(高度)误差、直线槽41和涂覆单元2之间的距离(高度)误差、及直线槽41自身的形状误差决定。
保持单元5首先将从该涂覆装置的外部搬入的基板10保持成大致垂直地倾斜的状态，然后使该基板10成为水平状态，把该基板10转交给安装在移动框架12的吸附单元3。并且，该保持单元5从吸附单元3接受通过涂覆单元2完成抗蚀剂涂覆的基板10，并将其保持成水平状态，然后使该基板10成为大致垂直地倾斜的状态，从而可以将该基板10搬出到该涂覆装置的外部。
图8是表示涂覆装置的结构的正视图。
如图5和图8所示，该保持单元5具有基座板69和转动板65，转动板65被支撑在该基座板69上，并在整个水平状态和大致垂直倾斜的状态的过程中都可以转动。
并且，该保持单元5具有4个保持部件55，所述保持部件55在转动板65上分别通过直线槽64、一对导轨63和直线槽62固定在保持板61上。这些保持部件55用于保持基板10的四角的周缘部。
在各保持部件55的附近设有未图示的按压单元，以使设在保持部件55的基板10不能从保持部件55脱落。该按压单元例如由压板构成，该压板可以上下移动并且在水平方向转动。该按压单元将设置在保持部件55上的基板10按压在保持部件55侧。
通过直线槽62，在一对导轨63上各设置两个保持板61，所述一对导轨63配置在与基座框架11上的直线槽41平行的在图5中用箭头Y所示的方向。通过未图示的驱动单元，接近涂覆单元2的两个保持板61可以在图5中箭头Y方向移动，所述驱动单元具有滚珠丝杠和马达。由此，即使在基板10在纵向尺寸不同的情况下，通过该驱动单元使两个保持板61在Y方向移动，可以使各保持部件55在基板10的四角周缘部相对。
并且，通过直线槽64，一对导轨63的各自的两端部安装在转动板65上，所述直线槽64配置在与图5中箭头X所示的基座框架11上的直线槽41垂直的方向。这些导轨63通过未图示的驱动单元，可以在图5中箭头X方向移动，所述驱动单元具有滚珠丝杠和马达。由此，即使在基板10的横向尺寸不同的情况下，通过该驱动单元也可使两个保持板61在X方向移动，可以使各保持部件55在基板10的四角周缘部相对。
转动板65的远离涂覆单元2一侧的端部由旋转轴66支撑着，并且相对基座板69可以转动。该转动板65在处于水平状态时，利用突出设在基座板69上的挡块68支撑接近涂覆单元2一侧的端部。
并且，通过一端侧安装在基座板69上的转动气缸67，使该转动板65绕转动轴66转动。即，该转动气缸67的另一端侧连接转动板65并可以伸缩。
并且，在基座板69的下面四角突出设有导向柱71。这些导向柱71贯通被固定在基座框架11上的保持单元框架70。这些导向柱71由保持单元框架70引导，由此使基座板69在维持水平状态下，可以相对于保持单元框架70进行升降移动。并且，基座板69通过设在基座框架11的底板72上的气缸等的升降单元73，可以在垂直方向升降移动。
(涂覆装置的动作)
下面，参照图5和图9说明该涂覆装置1的动作。
图9是表示带有抗蚀膜的基板的制造方法的第1顺序的流程图。
首先，该涂覆装置1处于初始状态。在该初始状态下，如图5所示，基座板69没有通过升降单元73上升，转动板65被支撑为水平状态，移动框架12处于涂覆结束位置，涂覆单元2的液槽20和涂覆喷嘴22没有上升。
另外，根据基板10的纵向长度和横向尺寸，预先对4个保持部件55的位置进行了调整。另外，基板10是其一边大于等于300mm的方形基板。该调整是如下进行的，通过使导轨63在X方向移动，并根据基板10的横向尺寸进行保持部件55的定位，并且，通过使保持板61在Y方向移动，根据基板10的纵向尺寸进行保持部件55的定位。
然后，在该涂覆装置1中，通过转动气缸67使转动板65转动，即转动板65在离开涂覆单元2的方向上升，并一直转动到设定位置。
并且，在涂覆装置1a的正面侧进行操作的操作者按照图9的步骤s1所示，在使基板10的被涂覆面10a朝向涂覆装置1侧的状态下，把该基板10设置在各保持部件55上。此时，按压单元把基板10的四个角部按压在各保持部件55上。由此，被设置在处于斜着倾斜状态的各保持部件55上的基板10不会从各保持部件55脱落。
然后，转动板65通过转动气缸67转动，向接近涂覆单元2的方向倾倒，并一直转动到由挡块68支撑而处于水平状态为止。
然后，转动板65处于水平状态，基板10被水平支撑着，按压单元解除对基板10的按压。另外，解除按压状态的按压单元成为低于基板10上面的状态，不会接触吸附基板10的吸附单元3。
然后，如图9的步骤s2所示，移动框架12通过移动单元4移动到安装位置，此时吸附单元3的吸附位置位于基板10上。此时，涂覆单元2的液槽20和涂覆喷嘴22依然处于下降状态。
之后，升降单元73使基座板69上升，直到基板10的上面接触吸附单元3。另外，此时也可以控制成在基板10的上面接触吸附单元3之前，使基座板69停止上升，在基板10的上面和吸附单元3之间保留微小间隙。
然后，如图9的步骤s3所示，吸附单元3从吸附孔进行吸附，从而吸附基板10。在基板10被吸附单元3吸附后，如图9的步骤s4所示，升降单元73使基座板69下降。
然后，如图9的步骤s5所示，使用涂覆单元2对朝向基板10下方侧的被涂覆面10a进行抗蚀剂21的涂覆。有关利用涂覆单元2进行的抗蚀剂21的涂覆动作将在后面说明，大概情况是移动框架12移动到涂覆单元2上的位置，即涂覆位置侧，同时涂覆单元2的液槽20和涂覆喷嘴22上升到规定位置。并且，利用虹吸现象上升到涂覆喷嘴22的上端部的抗蚀剂21接触被涂覆面10a，然后将涂覆喷嘴22的高度调整为规定高度。之后，在保持涂覆喷嘴22的上端部和基片10的被涂覆面10a之间的间隙固定的状态下，移动框架12通过涂覆位置，从而在基板10的被涂覆面10a上形成膜厚均匀的涂覆膜21a。
然后，移动框架12到涂覆结束位置，涂覆单元2下降，移动框架12在水平方向移动，直到返回安装位置。
并且，升降单元73使基座板69上升，直到保持部件55接触基板10。在保持部件55接触基片10后，吸附单元3停止吸附，通过鼓风使基板10脱离。此时，基板10被放置在保持部件55上。
另外，如果保持部件55由绝缘性材料构成，那么在基板10带有电荷的情况下，把基板10放置在保持部件55上时，在基板10和保持部件55的接触部位有可能产生静电损坏。为了防止这种静电损坏，优选利用金属等导电性材料形成保持部件55。
然后，升降单元73使基座板69下降并使其在规定位置停止。并且，按压单元把基板10按压固定在保持部件55上。然后，转动板65通过转动气缸67转动到与远离涂覆单元2的方向大致垂直倾斜的状态。
如果转动板65停止转动，则按压单元对基板10的按压被解除。在该状态下，操作者能够容易地从保持部件55取下已形成有涂覆膜21a的基板10。
这样，在该实施例的涂覆装置1中，在使基板10的被涂覆面10a朝下的状态下，从下方涂覆抗蚀剂21。并且，移动单元4不具备有可能增大垂直方向误差的反转单元的机构。因此，在该涂覆装置1中，可以提高基板10和涂覆单元2的涂覆喷嘴22在垂直方向的位置精度，能够在基板10上形成厚度均匀的涂覆膜21a。
并且，在对该涂覆装置1进行装卸基板10时，保持单元5的转动板65转动，并形成大致垂直的倾斜状态。因此，对于该涂覆装置1，操作者能够容易地向各保持部件55装卸基片基板10。
另外，在该涂覆装置1中，保持单元5的各保持部件55可以在图5中箭头X和箭头Y所示的各方向移动，所以能够根据基板10的尺寸，迅速且容易地变更各保持部件55的位置，并且可以提高切换机型时的生产性。
(带有抗蚀膜的基板的制造方法)
下面，参照图2、图7和图10说明利用前述涂覆装置1进行的带有抗蚀膜的基板的制造方法。
图10是表示带有抗蚀膜的基板的制造方法第2顺序的流程图。
在上述图9的步骤s5中进行的向基板10涂覆抗蚀剂21的操作是按以下顺序进行的。
首先，使移动框架12停止在基板10上涂覆抗蚀剂的起始部位处于涂覆单元2的涂覆喷嘴22的上端部上方的位置。基板10上涂覆抗蚀剂的起始部位是该基板10的一侧边缘部。
在该状态下，如图10的步骤s6所示，控制部按照图7所示使液槽20和涂覆喷嘴22一起上升，从下方接近基板10的被涂覆面10a，所述液槽20中贮存有抗蚀剂21并且该抗蚀剂21达到规定的液面位置，所述涂覆喷嘴22完全沉入该抗蚀剂21中。
然后，控制部按照图10的步骤s7所示，使液槽20停止上升，如图2所示，使涂覆喷嘴22的上端部从液槽20内的抗蚀剂21的液面向上方侧突出。此时，涂覆喷嘴22从完全沉入抗蚀剂21中的状态，向该抗蚀剂21的液面上方侧突出，所以形成毛细管状间隙23内充满了抗蚀剂21的状态。然后，控制部再次使涂覆喷嘴22上升，使该涂覆喷嘴22的上端部的抗蚀剂21接触基板10的被涂覆面10a，然后停止涂覆喷嘴22的上升。
此时，图2中箭头G所示的涂覆间隙G例如为50μm左右。
并且，按照图10的步骤s8所示，在涂覆喷嘴22的上端部的抗蚀剂21接触基板10的被涂覆面10a的状态下，控制部使液槽20和涂覆喷嘴22下降到规定的“涂覆高度”位置，使涂覆间隙G形成为例如约30μm的规定间隔。
在该状态下，控制部按照图10的步骤s9所示，通过使移动框架12移动，而使基板10在面方向移动，如图2所示，使涂覆喷嘴22的上端部沿着被涂覆面10a的整个表面扫掠，从而在该被涂覆面10a的整个表面形成抗蚀剂21的涂覆膜21a。
在该制造方法中，如前面所述，为了使涂覆间隙G尽量大，设定除涂覆间隙G以外的影响涂覆膜21a的厚度的参数，从而使涂覆膜21a的膜厚形成为规定的厚度。
即，基板10和涂覆喷嘴22的相对扫掠速度V及液面高度H，以预先设定的涂覆喷嘴22的毛细管状间隙间隔T、抗蚀剂21的粘度为前提，通过控制部进行控制，以使涂覆膜21a的膜厚形成为规定的厚度，并且使涂覆间隙G例如大于等于300μm。
以上，关于本发明涉及的带有抗蚀膜的基板的制造方法，以优选实施例进行了说明，但本发明涉及的带有抗蚀膜的基板的制造方法不限于前述实施例，当然在不脱离本发明宗旨的范围内可以进行各种变更。
Claims (6)
1.一种带有抗蚀膜的基板的制造方法，具有抗蚀剂涂覆工序，该工序利用涂覆喷嘴的虹吸现象使贮存在液槽中的液体状抗蚀剂上升，使基板的被涂覆面朝向下方隔着规定的涂覆间隙接近所述涂覆喷嘴的上端部，使经由所述涂覆喷嘴上升的抗蚀剂通过该涂覆喷嘴的上端部接触所述被涂覆面，同时使所述涂覆喷嘴和所述被涂覆面相对地掠过，从而在所述被涂覆面涂覆所述抗蚀剂，其特征在于，
抗蚀剂的粘度在3cp～20cp的范围时，将所述涂覆喷嘴的产生虹吸现象的毛细管状间隙的间隔T设定为50μm～800μm的范围，并且，将从所述抗蚀剂液面到所述涂覆喷嘴上端的高度H设定为1mm～12mm的范围，设定能够在基板面积的至少70％的范围能够形成膜厚分布1％以下的抗蚀剂涂覆膜、并且抗蚀剂不会从被涂覆面收缩的涂覆间隙G；并且所述涂覆间隙G为200μm以上。
2.根据权利要求1所述的带有抗蚀膜的基板的制造方法，其特征在于，所述液槽中的所述抗蚀剂液面到所述涂覆喷嘴上端的高度设定为大于等于在所述涂覆喷嘴中产生虹吸现象的毛细管状间隙的间隔的1倍并小于45倍的值。
3.根据权利要求1所述的带有抗蚀膜的基板的制造方法，其特征在于，
所述基板是其一边大于等于300mm的方形基板，
在所述抗蚀剂涂覆工序中，使涂覆于所述被涂覆面上的抗蚀剂的涂覆膜的膜厚形成为从200nm～2000nm范围中选择的膜厚。
4.根据权利要求1所述的带有抗蚀膜的基板的制造方法，其特征在于，
所述基板是其一边大于等于300mm的方形基板，
在所述抗蚀剂涂覆工序中，使涂覆于所述被涂覆面上的抗蚀剂的涂覆膜的膜厚形成为从200nm～2000nm范围中选择的膜厚，使所述涂覆间隙大于等于250μm，由此形成涂覆膜，在所述基板的至少70％区域中该涂覆膜的膜厚分布小于或等于0.75％。
5.根据权利要求1所述的带有抗蚀膜的基板的制造方法，其特征在于，
所述基板是其一边大于等于300mm的方形基板，
在所述抗蚀剂涂覆工序中，使涂覆于所述被涂覆面上的抗蚀剂的涂覆膜的膜厚形成为从200nm～2000nm范围中选择的膜厚，使所述涂覆间隙大于等于300μm，由此形成涂覆膜，在所述基板的至少70％区域中该涂覆膜的膜厚分布小于或等于0.5％。
6.根据权利要求1～5任一项所述的带有抗蚀膜的基板的制造方法，其特征在于，所述基板是作为在透明基板上形成有遮光图案的光掩模的材料的光掩模板。
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