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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schleuderbeschichtungsvorrichtung und ein Schleuderbeschichtungsverfahren zur Durchführung einer vorbestimmten Flüssigkeitsverarbeitung, zum Beispiel Aufbringen eines Fotolackfilmes durch Zuführen einer Bearbeitungslösung auf die Oberfläche eines viereckigen Substrates, wie z. B. eines Maskensubstrates (Belichtungsschablone), das in einem Photolithografie-Belichtungsschritt zu verwenden ist.
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Bei der Fertigung einer Halbleitervorrichtung und einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (LCD) wird photolithographisch ein Fotolack auf ein Substrat aufgetragen. In dem Fotolackbeschichtungsverfahren wird ein Substrat unter Verwendung eines Maskensubstrats mit einem vorbestimmten Muster belichtet. Das Muster wird auf der Oberfläche eines Maskensubstrats in einer Reihe von Schritten gebildet einschließlich Aufbringen eines Fotolackes mittels Rotation auf die Oberfläche eines Maskensubstrats, das z. B. aus Glas besteht, wodurch ein dünner Fotolackfilm gebildet wird, Belichten des Fotolackfilms und Entwickeln des resultierenden Fotolackfilms.
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In dem Rotations-Beschichtungsschritt wird das Substrat gedreht, wodurch ein spiralförmiger Luftstrom erzeugt wird, der unmittelbar bei der Erzeugung ein gasförmiges Lösungsmittel (Verdünner) von der Oberfläche des Substrats G entfernt, und die Verdunstung des Lösungsmittels aus der Beschichtungslösung beschleunigt wird. Auf der Oberfläche des Substrates G bewegt sich jedoch die Beschichtungslösung bei der Verdunstung des Lösungsmittels daraus von dem Umfang an die Seite durch Oberflächenspannung, mit dem Ergebnis, dass die Seiten-Filmdicke dazu neigt, zuzunehmen. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, dass ein Lösungsmittel von der Oberfläche des Substrats G gleichmäßig verdunstet.
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Im Fall eines viereckigen Substrats G ist jedoch, wenn das Substrat rotiert, die Seitenumfangsfläche die Vorderkante, die durch die Umgebungsatmosphäre schneidet (der Gehalt eines verdunsteten Lösungsmittels ist niedrig), wie in der 1A gezeigt ist, so dass das Lösungsmittel vehement von der Seitenumfangsoberfläche verdunstet. Dadurch verdunstet das Lösungsmittel aus dem auf der Seitenumfangsoberfläche des Substrats G gebildeten Film schneller. Demzufolge wird der an einem Eckabschnitt des Substrats G dick ausgebildete Film allmählich in eine Richtung entlang der Seite zu einer anderen Ecke dünner, wie in der 1B gezeigt ist. Ein derart charakteristisches Filmdickenprofil wird dann erhalten, wenn ein viereckiges Substrat G verwendet wird.
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Um dieses Problem zu behandeln, offenbart die Veröffentlichung
JP 2000-271 524 A der japanischen Patentanmeldung KOKAI einen Drehteller mit einer viereckigen Ausnehmung in der Oberfläche der scheibenförmigen Platte. Da ein Substrat in die Ausnehmung gesetzt wird, kann verhindert werden, dass das Substrat der äußeren Atmosphäre ausgesetzt ist. Die Veröffentlichung offenbart ebenfalls ein Verfahren zur Steuerung des Luftstromes während der Rotationszeit.
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Auch in der Veröffentlichung
JP 2008-131 929 A der japanischen Patentanmeldung KOKAI ist ein Verfahren zur Steuerung des Luftstromes durch Vorsehen eines kreisförmigen Elementes um den Umfang eines Substrates offenbart, das nicht ein viereckiges Substrat, sondern ein Halbleiter-Wafer ist.
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Die als
WO 1998/34 736 A1 veröffentlichte internationale Patentanmeldung offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Schleuderbeschichtung eines kreisförmigen, nicht jedoch eines viereckigen Substrats.
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Die deutsche Patentschrift
DE 42 03 913 C2 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen einer dünnen Schicht auf ein Substrat, wobei die verwendeten Substrate die unterschiedlichsten Grundflächen und Querschnittsflächen aufweisen können. Dabei ist eine Abdeckung vorgesehen, die mit einer umfangsseitig angeordneten, abstehenden elastischen Abdeckleistenanordnung auf die nach oben weisende Umfangskante des zu beschichtenden Substrats aufgelegt wird.
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Die als
DE 40 20 263 A1 veröffentlichte deutsche Patentanmeldung offenbart eine Vorrichtung zur Erzeugung einer farbigen Bildkomposition auf einem Bildträger mit Hilfe einer Farbzuführeinrichtung. Dabei ist ein um eine Achse rotierender Teller vorgesehen, auf dem der Bildträger angeordnet wird.
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Um ein Muster mit einer einheitlichen Linienbreite auf einem Maskensubstrat zu bilden, muss ein Fotolackfilm dünn und gleichmäßig ausgebildet sein. Es reicht jedoch auch für das vorstehend erwähnte herkömmliche Drehfutter nicht aus, eine charakteristische Zunahme der Filmdicke an den Eckabschnitten eines viereckigen Substrats zu verhindern. Dies deshalb, weil der auf der Oberfläche eines Substrats G erzeugte Luftstrom während der Rotation sehr starke Auswirkungen auf die Filmbildung hat. Daher muss eine Vorrichtung zur geeigneten Steuerung des Luftstromes erdacht werden.
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Außerdem weist ein herkömmliches Drehfutter 100 ein anderes Problem auf: es erfordert Zeit, ein Substrat G zu übergeben. Insbesondere, wenn ein Substrat G auf dem Drehfutter 100 montiert ist, lädt ein Übergabearm das Substrat G auf und übergibt es auf anhebbare Stifte durch Bewegung dieser nach oben aus einer Ausnehmung 101. Nachdem der Übergabearm entladen wurde, werden die anhebbaren Stifte nach unten bewegt und in der Ausnehmung 101 platziert. Auf diese Weise wird das Substrat G nicht direkt in die Ausnehmung 101 gelegt, sondern in vielen Schritten (in einer Reihe von Schritten) übergeben. Die Übergabeschritte des Substrates sind kompliziert und nehmen Zeit in Anspruch, wodurch der Durchsatz reduziert wird.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schleuderbeschichtungsvorrichtung und ein Schleuderbeschichtungsverfahren zum Bilden eines Beschichtungsfilmes mit einer gleichmäßigen Dicke bereitzustellen. Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schleuderbeschichtungsvorrichtung zu schaffen, bei der ein Substrat einfach übergeben werden kann.
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Die Aufgabe wird durch eine Schleuderbeschichtungsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Schleuderbeschichtungsverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 16 gelöst.
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Gemäß der Schleuderbeschichtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung entwickelt sich, wenn ein Substrat rotiert wird, um die Beschichtungslösung auf dem Substrat zu trocknen, ein Luftstrom spiralförmig von der Mitte der Oberfläche des Substrats in Richtung der Umfangsseite und strömt über die Eckabschnitte des Substrats. Durch den Luftstrom kann eine lokale Zunahme der Filmdicke an den Eckabschnitten des Substrats unterdrückt werden, wodurch eine gleichmäßige Filmdicke auf dem Substrat erhalten wird.
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1A – ist eine schematische Draufsicht auf ein viereckiges Substrat, wenn ein Fotolack auf das Substrat durch eine herkömmliche Vorrichtung mittels Rotations-Beschichtung aufgetragen wird;
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1B – ist ein dreidimensionales Filmdickenverteilungsprofil, das schematisch die Filmdickenverteilung eines Fotolackfilms zeigt, der auf einem viereckigen Substrat durch ein herkömmliches Rotations-Beschichtungsverfahren gebildet wird;
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2 – zeigt einen Längsschnitt durch eine Flüssigkeitsverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
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3A – ist eine Draufsicht auf ein Drehfutter;
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3B – ist eine vergrößerte Teilansicht eines Substrats, das von dem Drehfutter gehalten wird;
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4 – ist eine perspektivische Ansicht des Drehfutters;
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5 – ist eine schematische Draufsicht auf einen Übergabearm, der ein Substrat hält;
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6A – ist eine Draufsicht auf ein viereckiges Maskensubstrat;
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6B – zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil des Maskensubstrats;
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7A – ist eine vergrößerte Seitenansicht eines Substrats, das von Substrathaltestücken eines Übergabearms gehalten wird;
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7B – ist eine vergrößerte Draufsicht auf ein Substrat, das von den Substrathaltestücken gehalten wird;
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8A–8C – sind Ansichten, die sequentiell eine Reihe von Schritten zur Übergabe eines Substrates von einem Übergabearm zu einem Drehfutter zeigen;
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9 – ist eine schematische Draufsicht, die den Luftstrom-Zustand zeigt, der in der Umgebung der Substratoberfläche während der Rotations-Trocknung entsteht;
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10A – ist eine perspektivische, teilweise auseinandergerissene Ansicht eines Drehfutters gemäß einer anderen Ausführungsform;
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10B – zeigt einen teilweise vergrößerten Querschnitt durch das in der 10A gezeigten Drehfutters;
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11A – ist eine perspektivische, teilweise auseinandergerissene Ansicht eines Drehfutters gemäß einer anderen Ausführungsform;
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11B – zeigt einen Längsschnitt des in der 11A gezeigten Drehfutters;
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12 – ist eine Draufsicht auf ein Drehfutter einer anderen Ausführungsform;
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13 – ist eine Draufsicht auf ein Luftstrom-Steuerungselement (mit Löchern) gemäß einer anderen Ausführungsform;
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14 – zeigt einen Längsschnitt durch eine Flüssigkeitsverarbeitungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform;
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15 – ist eine schematische Draufsicht auf eine Beschichtungs- und Entwicklungsvorrichtung mit einer Flüssigkeitsverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
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16 – ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Beschichtungs- und Entwicklungsvorrichtung mit einer Flüssigkeitsverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
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17 – zeigt ein dreidimensionales Filmdickenprofil, das die Verteilung der Dicke eines Fotolackfilms zeigt, der durch Aufbringen gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung gebildet wurde;
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18 – zeigt ein dreidimensionales Filmdickenprofil, das die Verteilung der Dicke eines Fotolackfilms zeigt, der durch Aufbringen gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung gebildet wurde; und
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19 – zeigt ein dreidimensionales Filmdickenprofil, das die Verteilung der Dicke eines Fotolackfilms zeigt, der durch Aufbringen gemäß einem herkömmlichen Rotations-Beschichtungs-verfahren gebildet wurde.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.
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Erste Ausführungsform
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Wie in der 2 gezeigt ist, ist ein Drehfutter 2 in einer Schale 3 einer Beschichtungs- und Bearbeitungsvorrichtung angeordnet. Ein Werkstück, ein Maskensubstrat G, wird von einem Übergabe-Armmechanismus 5 (in den 5 und 8A bis 8C gezeigt) an das Drehfutter 2 übergeben und einem vorbestimmten Beschichtungsverfahren unterzogen. Das Masken-Substrat G ist aus rechteckigem Quarzglas mit einer Seitenlänge L1 von 152 ± 0,4 mm gebildet, auf dem ein Chrom-Oxid(Cr2O3)-Beschichtungsfilm aufgetragen wird, und auf dem Chrom-Oxid weiterhin ein Fotolackbeschichtungsfilm gebildet wird. Die Dicke des Masken-Substrats G beträgt 6,35 ± 0,1 mm (ein Viertel-Zoll) und die projizierte Länge der C-Ebene beträgt 0,2 bis 0,6 mm.
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Das Drehfutter 2 hat eine Halteplatte 23 und Luftstrom-Steuerungselemente 26. Die Halteplatte 23 hat eine Vielzahl von Abstandshaltern 28 und Wände 24 zum Halten eines viereckigen Substrats G und ist mit einer Antriebseinheit 22 über eine Rotationsachse 21 verbunden. Die Antriebseinheit 22 wird durch eine Steuerung 80 gesteuert, dreht das Drehfutter 2 um die Z-Achse und bewegt das Drehfutter 2 nach oben und nach unten entlang der Z-Achse. Die Luftstrom-Steuerungselemente 26 werden später ausführlich beschrieben.
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Auf der oberen Oberfläche der Halteplatte 23 ist eine Vielzahl von Vorsprüngen 27 (Substrathalteelemente) vorgesehen, wobei jeder praktisch in der Mitte einer Seite vorgesehen ist, wie in den 3A bis 10A gezeigt ist. Um zu verhindern, dass sich Fremdkörper an der rückseitigen Oberfläche ablagern, wird die rückseitige Oberfläche eines Substrats G durch die Vorsprünge 27 mit einem Abstand zu der oberen Oberfläche der Halteplatte gehalten, wie in der 10B gezeigt ist. Unter der Halteplatte 23 ist eine Vielzahl von Düsen (nicht gezeigt) vorgesehen, um die rückseitige Oberfläche zu reinigen. Eine Spülflüssigkeit wird aus diesen Düsen auf die rückseitige Oberfläche der Halteplatte 23 gesprüht, um die rückseitige Oberfläche des Substrats G zu reinigen.
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Auf der oberen Oberfläche der Halteplatte 23 sind an jeder Ecke ein Paar Abstandshalter 28 vorgesehen, wie in den 3A, 3B und 10A gezeigt ist. Diese Abstandshalter 28 werden verwendet, um ein Substrat G auf dem Drehfutter 2 auszurichten, und ebenfalls um das Substrat G von den Wänden 24 zu beabstanden, wie in den 3B, 4 und 10B gezeigt ist. Die Abstandshalter 28 verhindern, dass die Seitenflächen 13e des Substrats G mit den Wänden 24 des Drehfutters in Berührung kommen.
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Die Vorsprünge 27 und die Abstandshalter 28, insbesondere mit dem Substrat in Kontakt stehende Teile davon, sind mit Polyether-Ether-Keton (PEEK) überzogen, um das Substrat G vor Schäden zu schützen. Das PEEK kann Kohlenstoff-Fasern enthalten. Der andere Teil des Drehfutters kann geeigneterweise aus Aluminium, einer Aluminium-Legierung, nichtrostendem, mit Fluor überzogenem Stahl, Polyether-Ether-Keton (PEEK) oder einer Kombination davon gebildet sein.
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Wie in der 2 gezeigt ist, ist gemäß einer ersten Ausführungsform eine Schale 3 ausgebildet, die eine Außenschale 30 und eine Innenschale 31 aufweist, um den Seitenumfang des Drehfutters 2 zu umgeben. Der obere Öffnungsabschnitt der Innenschale 31 ist enger als der untere Öffnungsabschnitt. Die Außenschale 30 wird bewegbar von einem Auf- und -Ab-Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) gehalten. Wenn die Außenschale 30 nach oben von dem Auf- und -Ab-Antriebsmechanismus bewegt wird, wird die Innenschale 31 synchron mit der Außenschale 30 in der Mitte der Bewegung der Außenschale 30 nach oben bewegt.
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Unterhalb des Drehfutters 2 ist eine scheibenförmige Platte 32 vorgesehen. Eine Drehfutter-Rotationswelle 21 verläuft durch die scheibenförmige Platte 32. Die Rotationswelle 21 und die scheibenförmige Platte 32 sind flüssigkeitsdicht durch ein Dichtungselement (nicht gezeigt) abgedichtet. Der periphere Teil der scheibenförmigen Platte 32 ist nach unten gebogen. Um und unmittelbar unter dem nach unten gebogenen peripheren Teil der scheibenförmigen Platte 32 sind ein Ausnehmungsabschnitt 39a und ein vorspringender Abschnitt 39b entlang des Außenumfangs gebildet. Durch das Vorhandensein dieser Abschnitte 39a und 39b ist ein Strömungskanal in einer Labyrinth-Form an dem Boden der Schale 3 ausgebildet.
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An dem Boden des vorspringenden Abschnitts 39b ist eine Vielzahl von Öffnungen von Abgaskanälen 33 ausgebildet. Die Abgaskanäle 33 stehen mit der Ansaugöffnung einer Vakuumpumpe einer Abgaseinheit 61 in Verbindung. Diese Abgaskanäle 33 sind in regelmäßigen Abständen in dem Boden des vorspringenden Abschnitts 39b angeordnet, um das Innere der Schale 3 abzupumpen.
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Weiterhin ist der Ausnehmungsabschnitt 39a durch eine Trennwand 34 unterteilt, wodurch ein Flüssigkeitsaufnahmeabschnitt 35 außerhalb von der Trennwand 34 gebildet wird. Der Boden des Flüssigkeitsaufnahmeabschnitts 35 fällt graduell nach außen ab. In dem tiefsten Teil des abfallenden Bodens ist die Öffnung eines Lösungsablasskanals 36 ausgebildet. Der Lösungsablasskanal 36 steht mit einer Ablaufeinheit 82 in Verbindung. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein einziger Lösungsablasskanal ausgebildet, es können jedoch zwei oder mehr Lösungsablasskanäle ausgebildet sein.
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Auf dem labyrinthartigen Boden der Schale 3 wird eine abzulassende Lösung (Fotolacklösung und Spülflüssigkeit) in eine gasförmige Komponente und eine flüssige Komponente getrennt. Die gasförmige Komponente wird durch den Abgaskanal 33 zu einer Abgaseinheit 81 abgeleitet, währenddessen die flüssige Komponente durch den Ablasskanal 36 zu einer Ablaufeinheit 82 abgelassen wird. Es ist anzumerken, dass der Betrieb der Abgaseinheit 81 und der Ablaufeinheit 82 durch eine Steuerung 80 gesteuert wird.
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Der Auspumpwert der Schale der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt zum Beispiel 260 bis 270 Pa (entspricht 900 Zoll-Wassersäule), was ungefähr 5 bis 6 Mal soviel ist, wie bei einer allgemein üblichen Silikon-Wafer-Beschichtungsvorrichtung. Durch den, wie erwähnt, wesentlich größeren Auspumpwert der Beschichtungs- und Bearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung als die einer Silikon-Wafer-Beschich-tungsvorrichtung ist es daher möglich, zu verhindern, dass Fremdkörper, sogar eine geringe Menge von Fremdkörpern, an dem Substrat G haften bleiben.
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Über der Schale 3 ist eine Ringplatte 37 vorgesehen. Der Innendurchmesser der Ringplatte 37 ist kleiner als der des Öffnungsabschnitts der Schale 3, und ist z. B. auf 100–160 mm eingestellt, wohingegen der Außendurchmesser der Ringplatte 37 größer als der des Öffnungsabschnitts der Schale 3 ist. Die Ringplatte 37 wird nach oben und nach unten durch einen Z-Achsen-Antriebsmechanismus 85 bewegbar gehalten.
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Durch das Bewegen der Ringplatte 37 nach oben und nach unten durch den Z-Achsen-Antriebsmechanismus 85, der von der Steuerung 80 gesteuert wird, kann ein Zwischenraum H1 zwischen der oberen Oberfläche des Luftstrom-Steuerungselementes 26 (oder des Substrats G auf dem Drehfutter) und der unteren Oberfläche der Ringplatte 37 gesteuert werden. Der Zwischenraum H1 ist ein wichtiger Parameter, der eine beträchtliche Auswirkung auf die Gleichmäßigkeit der Dicke eines Fotolackbeschichtungsfilms zusammen mit anderen Parametern hat, wie z. B. die Strömungsrate, die Strömungsgeschwindigkeit der abwärtsströmenden Reinluft, der Auspumpwert der Schale, der Oberflächenbereich des Substrats G, der Bereich und die Form des Luftstrom-Steuerungselementes, und der Öffnungsbereich des Abgasanschlusses 35. Bei dieser Ausführungsform ist der Zwischenraum H1 auf 20 mm, vorzugsweise auf 15 bis 40 mm, noch bevorzugter auf 20 bis 30 mm und am meisten bevorzugt auf 20 ± 1 mm eingestellt. Wenn der Zwischenraum H1 zu groß eingestellt ist, wird die Funktion zur Regulierung der abwärtsströmenden Reinluft beeinträchtigt. Wenn andererseits der Zwischenraum H1 zu klein eingestellt ist, kann der resultierende Fotolackfilm einen Absatz an der Grenze zwischen den Abschnitten aufweisen, auf den ein abwärtsströmender Luftstrom ausgeübt wird oder nicht (die Dicke ist nicht länger gleichmäßig).
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Eine Zuführungsdüse 4 zum Zuführen einer Verarbeitungslösung (Beschichtungslösung oder eine Fotolacklösung) zu der Oberfläche des Substrats G ist nach oben und nach unten sowie nach vorn und nach hinten bewegbar, um der Oberfläche des von dem Drehfutter 2 gehaltenen Substrats gegenüberzuliegen.
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Nachstehend wird das Drehfutter 2 mit Bezug auf die 3A, 3B und 4 erklärt.
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Der Substrathaltebereich des Drehfuttes 2 wird aus einer viereckigen Platte 23 gebildet, die ein wenig größer als das Substrat G ist. Entlang der Seiten der Platte 23 sind Wände 24 ausgebildet. Auf diese Weise wird eine Ausnehmung auf der Platte 23 und den Wänden 24 zum Platzieren des Substrats G darin gebildet. Die Ecken der Platte 23, die den Eckabschnitten des Substrats G entsprechen, sind bogenförmig weggeschnitten, um Ausschnitte 25 zu bilden. Die Ecken des Substrats G, das auf der Platte 23 gehalten wird, liegen in einem Bereich der Abmessung von 7 mm frei. Die Abmessungen der Ausschnitte liegen in einem Bereich von vorzugsweise 4 bis 10 mm, noch bevorzugter bei 5 bis 9 mm, noch bevorzugter bei 6 bis 8 mm, und am meisten bevorzugt bei 7 mm. Wenn die Abmessungen der Ausschnittsbereiche 25 geringer als 4 mm (z. B. 3 mm) sind, wird die Fotolackfilmdicke an den Eckabschnitten dicker als woanders, wie in der 1B gezeigt ist. Wenn im Gegensatz dazu, die Abmessungen der Ausschnittsbereiche 25 größer als 10 mm sind, variiert die Fotolackfilmdicke der Eckabschnitte.
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Entlang der oberen Kante jeder der vier Wände 24 ist ein Flansch gebildet, der als ein Luftstrom-Steuerungselement 26 dient. Der Außenumfang des Luftstrom-Steuerungselementes 26 ist bogenförmig. Die obere Oberfläche des Luftstrom-Steuerungselementes 26 liegt auf einer Ebene mit dem Substrat G und erstreckt sich nach außen in der XY-Ebene. Die Luftstrom-Steuerungselemente 26 sind jeweils an den vier Seiten des Substrats G mit Ausnahme der Eckabschnitte des Substrats G angebracht, wie von oben gezeigt ist. Insbesondere sind die Luftstrom-Steuerungselemente 26 auf gleicher Höhe wie die obere Oberfläche des Substrats G oder um höchstens 0,5 mm niedriger angeordnet. Die Luftstrom-Steuerungselemente 26 sind nicht an den Ecken des Substrats G vorhanden. Vorzugsweise sollte die Oberflächenbehandlung, wie z. B. Fluor-Beschichtung oder Tuffran-Beschichtung, an der oberen Oberfläche des Luftstrom-Steuerungselementes 26 durchgeführt werden, um eine Fotolacklösung abzuweisen.
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Weiterhin sind an der oberen Oberfläche der Halteplatte 23 Vorsprünge 27 an den Positionen vorgesehen, die jeweils mit der Mitte einer Seite des Substrats G korrespondieren. Die Vorsprünge 27 werden verwendet, um das Substrat G in einem Abstand zur oberen Oberfläche der Platte 23 zu halten, um zu verhindern, dass die rückseitige Oberfläche des Substrats G mit Fremdkörpern verunreinigt wird.
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Der Zwischenraum zwischen der Seitenumfangsfläche des Substrats, das auf der Platte 23 liegt, und der Wand ist auf 1,5 ± 0,2 mm eingestellt. In dem Zwischenraum ist eine Vielzahl von Abstandshaltern 28 vorgesehen, um das Substrat G unbeweglich zu halten, wenn das Drehfutter 2 gedreht wird. Die Abstandshalter 28 sind an den Eckabschnitten der Platte 23 vorgesehen, um die Seitenfläche des Substrats G seitlich zu halten. Die Abstandshalter 28 haben eine Ausrichtfunktion zum Ausrichten des Substrats G auf dem Drehfutter 2 derart, dass das Substrat G in einer gewünschten Position auf dem Drehfutter 2 platziert wird. Es ist anzumerken, dass die Vorsprünge 27 und die Abstandshalter 28, insbesondere die mit dem Substrat G in Kontakt stehenden Stellen davon, mit einem Harz, wie z. B. PEEK, beschichtet sind. Die PEEK-Beschichtung der Vorsprünge 27 und der Abstandshalter 28 können Kohlenstofffasern enthalten.
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Die Halteplatte 23 kann eine runde Platte mit Ausnehmungsabschnitten an der oberen Oberfläche sein. Weiterhin kann die Halteplatte 23B Ausschnittsbereiche 25B (siehe 12) an den Stellen aufweisen, die den Ecken des Substrates G entsprechen. Außerdem kann die Halteplatte 23 Durchgangslöcher 25C (siehe 13) an den Stellen aufweisen, die den Ecken des Substrates G entsprechen.
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Nachstehend wird der Übergabe-Armmechanismus 5 und das Maskensubstrat G mit Bezug auf die Zeichnungen 5, 6A, 6B, 7A, 7B und 8A bis 8C erklärt.
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Der Übergabe-Armmechanismus 5 hat ein horizontales Armelement 51, das durch einen XYZθ-Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) für die Übergabe eines Maskensubstrats G zu und von dem Drehfutter angetrieben wird. Das horizontale Armelement 51 hat einen runden Armhauptkörper mit einem offenen Ende und vier Haltestücken 52, wie in der 7 gezeigt ist. Die vier Haltestücke 52 ragen jeweils von der inneren Umfangsfläche des runden Hauptarmkörpers mit dem offenen Ende nach innen und halten das Maskensubstrat G in der C-Ebene 13c des Eckabschnitts.
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Um eine Verunreinigung des Maskensubstrats G mit Fremdkörpern zu verhindern, dürfen andere Elemente nicht in Kontakt mit der rückseitigen Oberfläche 13b und der seitlichen Oberfläche 13e des Maskensubstrats G kommen. Die Bereiche 11, mit denen andere Elemente in Kontakt kommen dürfen, befinden sich nur an den Ecken und den mittleren Abschnitten der vier Seiten, wie in der 6A gezeigt ist. Außerdem sind die Haltestücke 52 eines Armelementes jeweils nur an der C-Ebene 13c mit dem Maskensubstrat G in Kontakt, wie in der 7A gezeigt ist, und kommen im Wesentlichen mit der rückseitigen Oberfläche 13b und der seitlichen Fläche 13e des Substrats G nicht in Berührung. Insbesondere hat das Haltestück 52 eine konische Führungsfläche 52a, einen spitzen Stopper-Abschnitt 52b und einen gekrümmten Abschnitt 52c. Wenn das Masken-Substrat G dem Übergabe-Armmechanismus 5 übergeben wird, gleitet es entlang der konischen Führungsfläche 52a, währenddessen es nur an der C-Ebene 13c mit dem Haltestück 52 in Berührung ist, und hält an, wenn die C-Ebene 13c den gekrümmten Abschnitt 52c erreicht. Da der innere Durchmesser eines imaginären Kreises, der die spitzen Stopper-Abschnitte 52b verbindet, kleiner als der Außendurchmesser (Länge der Diagonalen) des Masken-Substrats G ist, kann das Masken-Substrat G nicht von den Haltestücken 52 herunterfallen. Wie in der 7B von oben gezeigt ist, hat das Haltestück 52 ein Paar gekrümmte Abschnitte 52c. Eine Ecke des Masken-Substrats G ist mit dem Paar gekrümmter Abschnitte 52c in Kontakt.
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Wie in der 6B gezeigt, hat das Masken-Substrat G einen Chrom-Oxid(Cr2O3)-Beschichtungsfilm 12b auf einem transparenten Substrat 12a aus Quarzglass, und es wird ein Fotolackbeschichtungsfilm 12c auf dem Beschichtungsfilm gebildet. Der Chrom-Oxid-Beschichtungsfilm 12b hat eine Durchschnittsdicke von 30 bis 60 nm und der Fotolackbeschichtungsfilm 12c hat eine Durchschnittsdicke von 400 bis 800 nm.
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Das Masken-Substrat G hat eine Seitenlänge L1 von 152 ± 0,4 mm und eine Dicke von 6,35 ± 0,1 mm (ein Viertel Zoll). Die projizierte Länge der C-Ebene 13c beträgt 0,2 bis 0,6 mm.
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Nachstehend wird kurz ein Verfahren zum Übergeben eines Masken-Substrats G von dem Übergabe-Armmechanismus 5 erklärt.
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Zuerst wird, wie in der 8A gezeigt, der Übergabe-Armmechanismus 5, der das Substrat G hält, horizontal und oberhalb des Drehfutters 2 beladen bewegt. Andererseits wird das Drehfutter 2 so gedreht, dass die Ausschnitte 25 den Ecken des Substrats G, das von dem Übergabe-Armmechanismus 5 gehalten wird, entsprechen.
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Wie in der 8B gezeigt ist, wird der Übergabe-Armmechanismus 5 nach unten bewegt, während er das Substrat G hält, um den von dem Armelement umgebenen Bereich mit Bezug auf das Drehfutter 2 zu kreuzen. Wenn das Armelement 51, das das Substrat G hält, weiter nach unten über der Platte 23 bewegt wird, wird das Substrat an die Platte 23 abgegeben. Das Substrat G wird an einer vorbestimmten Stelle durch die Substrat-Befestigungselemente 28 platziert und von dem Drehfutter an der von den Vorsprüngen 27 gestützten, rückseitigen Oberfläche des Substrats gehalten. Danach wird, wie in der 8C gezeigt ist, wenn der Übergabe-Armmechanismus 5 niedriger als die Platte 23 ist, der Übergabe-Armmechanismus 5 von der Achse 21 abgewendet und durch den Öffnungsbereich des Armelementes 51 freigegeben und nach hinten bewegt. Wenn das Substrat G von dem Drehfutter 2 an den Übergabe-Armmechanismus 5 übergeben wird, kann der Vorgang umgekehrt erfolgen. Bei dieser Ausführungsform wird der Fall erklärt, indem der Übergabe-Armmechanismus 5 nach oben und nach unten bewegt wird; das Drehfutter 2 kann jedoch auch nach oben und unten bewegt werden. Alternativ können beide Elemente entsprechend bewegt werden.
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Als Nächstes wird ein Verfahren zur Durchführung einer vorbestimmten Flüssigkeitsverarbeitung erklärt, z. B. das Bilden eines Beschichtungsfilms auf der Oberfläche des Substrats G, unter Einsatz der vorgenannten Flüssigkeitsverarbeitungsvorrichtung.
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Zuerst wird das Drehfutter 2, während sowohl die Außenschale 30 und die Innenschale 31 sich in einer vorbestimmten Ausgangsstellung an einer unteren Seite als auch die Ringplatte 37 sich in einer vorbestimmten Arbeitsstellung an einer oberen Seite befinden, nach oben über die Außenschale 30 bewegt, und dann wird ein Substrat G dem Drehfutter 2 von dem Übergabe-Armmechanismus 5 in der vorstehend genannten Weise übergeben. Als Nächstes werden die Außenschale 30 und die Innenschale 31 in die vorbestimmte Arbeitsstellung an der oberen Seite gebracht und die Ringplatte 37 wird über der Außenschale 30 positioniert. Anschließend wird die Zuführungsdüse 4 zu der Stelle geführt, die der Mitte des Substrats G gegenüberliegt. Danach wird, während das Drehfutter 2 für 2 bis 3 Sekunden lang mit einer ersten Rotationsgeschwindigkeit rotiert, die z. B. 2.500 U/min. beträgt, eine Verarbeitungslösung, d. h. eine Fotolacklösung, auf den mittleren Bereich des Substrats G 1,5 Sekunden lang gesprüht. Die Fotolacklösung, die das Substrat G erreicht hat, breitet sich in Richtung des Randes durch Zentrifugalkraft aus, und überschüssige Fotolacklösung auf dem Substrat G wird abgeschüttelt.
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Anschließend wird die Zuführungsdüse 4 zurückbewegt und das Substrat G wird gleichzeitig mit einer zweiten, niedrigen Rotationsgeschwindigkeit, beispielsweise 1.000 U/min. für 15 bis 30 Sekunden lang gedreht, um die Verdunstung des Verdünners zu beschleunigen, der in der Fotolacklösung auf der Oberfläche des Substrats G enthalten ist. Dadurch wird ein Fotolackfilm mit einer Dicke von ungefähr 0,6 μm (600 nm) aus den verbleibenden Fotolackkomponenten auf der Oberfläche des Substrats G gebildet. Danach werden die Außenschale 30 und die Innenschale 31 in die vorbestimmte Ausgangsstellung an der unteren Seite bewegt, und das Drehfutter 2 wird nach oben bewegt. Das Substrat G wird zu dem Übergabe-Armmechanismus 5 weitergeleitet und abgeladen.
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Bei einer derartigen Rotations-Beschichtung wird das Drehfutter 2 mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht, um eine Fotolacklösung abzuschütteln und mit einer niedrigen Geschwindigkeit gedreht, um die Fotolacklösung zu trocknen. Während des Hochgeschwindigkeits-Rotationsvorgangs wird die Fotolacklösung entlang des Radius geleitet und abgeschüttelt.
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Andererseits trifft bei dem Niedriggeschwindigkeits-Rotationsvorgang ein abwärtsströmender Luftstrom auf den Fotolackbeschichtungsfilm und entzieht dem Fotolackbeschichtungsfilm ein Lösungsmittel, wodurch der Fotolackbeschichtungsfilm hart wird. Während eines derartigen Trocknungs- und Aushärtungsvorgangs wird, [da] sich die in dem Beschichtungsfilm enthaltene Fotolacklösung leicht in eine Rotationsrichtung bewegt, das Filmdickenprofil verändert. Da die überschüssige Fotolacklösung während des vorhergehenden Hochgewindigkeits-Rotationsvorgangs entfernt worden ist und der dünne Fotolackfilm bereits erhalten wurde, erfolgt die Trocknung des Films hauptsächlich während des Niedriggeschwindigkeits-Rotationsvorgangs. Insbesondere sind die gegenwärtigen Erfinder der Meinung, dass der Hauptfaktor, der eine Wirkung auf das Filmdickenprofil hat, nicht die während des Rotationsbetriebes erzeugte Zentrifugalkraft, sondern der in die Schale 3 durch die Öffnung einer Ringplatte 37 eingeführte Luftstrom ist, der entlang der Oberfläche des Substrats G von der Mitte zu dem Außenumfang strömt. Wie in den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen vorgestellt wird, verbessert sich das Filmdickenprofil eindeutig durch das Ausführen der Rotations-Beschichtung entsprechend der vorstehend genannten Weise. Wie jedoch eine Verbesserung erreicht wird, d. h. wie sich der Luftstrom rund um die Oberfläche des Substrats G während des Trocknungsvorgangs entwickelt, ist noch nicht aufgeklärt, wird jedoch von den gegenwärtigen Erfindern wie folgt abgeschätzt.
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Wie in der schematischen Ansicht von 9 gezeigt ist, wird ein Luftstrom erzeugt, wenn ein Substrat G im Uhrzeigersinn behutsam mit einer niedrigen Geschwindigkeit gedreht wird, der offensichtlich gegen den Uhrzeigersinn an der oberen Oberfläche des Substrats G weiterströmt. Der augenscheinliche Luftstrom fängt ein Lösungsmittel an dem Zentrum des Substrats G auf und strömt spiralförmig weiter zu dem Umfang entlang der Oberfläche des Substrats G. Der von dem peripheren Teil wegfliegende Luftstrom fällt auf die obere Oberfläche des Luftstrom-Steuerungselementes 26 und bewegt sich wieder zurück auf das Substrat G. Auf diese Weise wird ein spiralförmiger Luftstrom generiert, der von der Mitte des Substrats G erzeugt und zu dem Umfang (Eckabschnitten) gelenkt wird. Mit anderen Worten, ein Luftstrom, der eine große Menge Lösungsmittel enthält, erreicht die Eckabschnitte des Substrats G, wie in der Figur gezeigt ist. Die Richtung des Luftstroms wird an dem Abschnitt ohne Luftstrom-Steuerungselemente 26 geändert und strömt nach außen parallel zu der diagonalen Linie über die Ecken des Substrats G und entweicht ins Freie. Kurz gesagt, ein Luftstrom, der eine große Lösungsmittelmenge enthält, strömt frequentiert über die Eckabschnitte entlang der diagonalen Linienerstreckung, wodurch die Verdunstung eines Lösungsmittels an den Ecken verhindert wird. Dadurch wird die Trocknungsgeschwindigkeit des Beschichtungsfilms an den Eckabschnitten gleich der des anderen Abschnitts und der resultierende Film auf dem Substrat G wird gleichmäßig dick.
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Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die Struktur, bei der eine Fotolacklösung aufgetragen wird, während ein Substrat G mit einer ersten Rotationsgeschwindigkeit gedreht wird. Eine Fotolacklösung kann auf das Substrat G aufgetragen werden, nachdem die Rotation gestoppt wurde, und die Rotation des Substrats G kann danach angestoßen werden. In diesem Fall werden die Ausbreitung einer Fotolacklösung auf der Oberfläche des Substrats G und die Verdunstung des Lösungsmittels aus der Fotolacklösung in dem gleichen Schritt ausgeführt.
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Gemäß der vorstehend genannten Ausführungsform hat das Drehfutter 2 Luftstrom-Steuerungselemente 26 die den Umfang des Substrats G mit Ausnahme der Eckabschnitte umgeben. Aufgrund dieser Struktur strömt ein Luftstrom, der eine große Menge Verdünner enthält, spiralförmig entlang der Oberfläche des Substrats G und strömt frequentiert über die Eckabschnitte, und dadurch kann die Verdunstungsgeschwindigkeit des Verdünners reduziert werden. Deshalb ver-dunstet der Verdünner gleichmäßig von der Ebene des Substrats, um einen gleichmäßiger Film auf dem Substrat G von der Mitte bis zum Umfang zu bilden.
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Mit anderen Worten, es kann ein äußerst gleichmäßiger Film auf dem Substrat G gebildet werden. Folglich kann ein Maskenmuster mit einer gleichmäßigen Leitungsbreite erhalten werden.
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Gemäß der vorstehend genannten Ausführungsform sind Auschnittsbereiche 25 ausgebildet und der Übergabe-Armmechanismus 5 befördert ein Substrat G weiter, indem er die Eckabschnitte des Substrats hält, die in den Ausschnittsbereichen 25 freiliegen. Dadurch ist das Substrat G einfach in die Ausnehmung des Drehfutters 2 zu legen. Folglich kann eine Reduzierung des Durchsatzes verhindert werden, wenn Substrate nacheinander, eines nach dem anderen, bearbeitet werden.
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Gemäß der vorstehend genannten Ausführungsform ist die Ringplatte 37 vorgesehen, um Luft in Richtung der Mitte des Substrats G in die Schale 3 zu führen. Aufgrund der Struktur strömt der in die Schale 3 eingeführte Luftstrom in Richtung des mittleren Bereichs des Substrats G, wodurch ein Luftstrom gebildet wird, der von dem mittleren Bereich nach außen, entlang und parallel zu der Oberfläche des Substrats G weiterverläuft. Durch Erhöhen der Strömungsrate des Luftstroms kann eine Turbulenz verhindert werden, die an den Ecken des Substrats entsteht. Daraus ergibt sich, dass die Wirkung des Luftstromes auf die Ecken des Substrates G unterdrückt werden kann, so dass das Substrat G mit einem äußerst gleichmäßigen Fotolackfilm ausgestattet wird.
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Gemäß der Ausführungsform sind an den Ecken eines Substrats G keine Luftstrom-Steuerungselemente 26 vorgesehen. Durch diese Struktur kann die Fotolacklösung aus den Ecken ablaufen, auch wenn sich eine Fotolacklösung in einem Zwischenraum zwischen dem Substrat G und der Wand 24 während einer Beschichtungszeit ausbreitet, wodurch eine Verunreinigung der rückseitigen Oberfläche und der seitlichen Oberfläche des Substrats G verhindert werden kann. Weiterhin bewegt sich die in dem Zwischenraum ausgebreitete Fotolacklösung während eines Trocknungsvorgangs in Richtung der oberen Oberfläche des Substrats G durch Oberflächenspannung zurück. Dadurch ist es möglich, zu verhindern, dass eine Filmdicke abnimmt.
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Wenn der gesamte periphere Teil des Substrats G von den Luftstrom-Steuerungselementen 26 umgeben wird, muss eine Lösung über die Luftstrom-Steuerungselemente abgeschüttelt werden. Da die Oberflächen der Luftstrom-Steuerungselemente rauh sind, wird demzufolge die Lösung nicht gleichmäßig abgeschüttelt. Im Gegensatz dazu ist die vorliegende Erfindung vorteilhaft, da die Luftstrom-Steuerungselemente 26 nicht an den Ausschnittsbereichen 25 vorgesehen sind, und die Fotolacklösung gut aus den Ausschnittsbereichen 25 abgeschüttelt werden kann, wodurch ein dünner Flüssigkeitsfilm von geeigneter Dicke auf der Oberfläche des Substrats gebildet werden kann.
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Weiterhin beschränkt sich das Drehfutter der vorliegenden Erfindung nicht nur auf die Struktur, bei der die Wände 24 entlang der Seiten der viereckigen Halteplatte 23 ausgebildet sind. Das Drehfutter kann Ausschnittsbereiche 25, eine rundförmige Platte 23 mit einem Substrathaltebereich in der Mitte, und Luftstrom-Steuerungselemente 26 über Abstandshalter (Vorsprünge) 29 haben, wie in der 10A gezeigt ist. Das heißt, dass der Aufbau einen Zwischenraum zwischen der Platte 23 und dem Luftstrom-Steuerungselement 26 aufweist. In diesem Fall ist, wie in der 10B gezeigt ist, die dem Substrat G gegenüberliegende Innenkantenfläche eine Abfasung mit einer vorstehenden, oberen Oberfläche. Weiterhin ist das Luftstrom-Steuerungselement 26 derart angeordnet, dass sich die obere Oberfläche des Substrats G zwischen dem oberen Rand und dem unteren Rand der Innenkantenfläche befindet, insbesondere derart, dass die obere Oberfläche des Substrats G um ungefähr 0,5 bis 1 mm niedriger als die Oberfläche (der obere Rand der inneren Kantenfläche) des Luftstrom-Steuerungselementes 26 angeordnet ist. Auch bei Verwendung dieses Aufbaus wird der auf der Oberfläche des Substrats G erzeugte Luftstrom gesteuert. Folglich können die gleichen Effekte erzielt werden, wie vorstehend erwähnt wurde.
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Außerdem passiert in diesem Fall die von der Oberfläche des Substrats G während des Hochgeschwindigkeits-Rotationsvorgangs abgeschüttelte Fotolacklösung den Zwischenraum zwischen dem Luftstrom-Steuerungselement 26 und der Platte 23 und läuft ab. Folglich wird die Fotolacklösung der rückseitigen Oberfläche des Substrats G kaum zugeführt. Daher ist es möglich, eine Verunreinigung der rückseitigen Oberfläche des Substrats G und der Oberflächen der Platte 23 und der Vorsprünge 27 zu verhindern. Außerdem kann die Fotolacklösung im Vergleich zu dem vorstehend erwähnten Fall gut abgeschüttelt werden. Demzufolge kann ein angemessen dünner Flüssigkeitsfilm noch akkurater ausgebildet werden.
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Als Nächstes wird eine Vorrichtung gemäß einem modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform mit Bezug auf die 11A, 11B, 12, und 13 erläutert.
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In dem wie vorstehend erwähnten Rotations-Beschichtungsschritt wirkt sich ein über der Oberfläche des Substrats durch Rotieren des Substrats G während des Trocknungsvorgangs erzeugter Luftstrom auf das Profil der Filmdicke aus. Obwohl jedoch das gleiche Drehfutter verwendet wird, wenn die Struktur der Schale unterschiedlich ist, wird oberhalb des Substrates ein ganz anderer Luftstrom erzeugt, der sich auf das Filmdickenprofil auswirkt. Bei der vorliegenden Ausführungsform fanden die gegenwärtigen Erfinder heraus, dass eine strukturelle Kompatibilität zwischen der Schale 3 und dem Drehfutter 2 vorhanden ist. Darauf basierend wird eine geeignete Zusammenstellung ausgewählt, um das Filmdickenprofil zu verbessern.
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Wie in der 11A gezeigt ist, befindet sich auf der oberen Oberfläche der rundförmigen Platte 23 zum Halten des Substrats G ein Luftstrom-Steuerungselement 26, das eine runde Platte einer mittels Abstandshalter 29 vorgesehenen ebenen Fläche mit einer Öffnung größer als das Substrat G ist. Das Drehfutter 2A gemäß dem modifizierten Beispiel entspricht einer Struktur, die durch die Verbindung benachbarter Luftstrom-Steuerungselemente 26 miteinander gebildet wird, ohne Abstände vorzusehen, die den Ausschnittsbereichen 25 des Drehfutters 2 entsprechen, wie in der 10A gezeigt ist.
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Das in der 12 gezeigte Drehfutter 2B hat eine praktisch rechteckige Halteplatte 23B darunter. Die peripheren Flansche der Halteplatte 23B sind an den peripheren Abschnitten einer rechteckigen Öffnung des Luftstrom-Steuerungs-elementes 26B mittels Schrauben befestigt. Die Öffnung des Luftstrom-Steuerungselementes 26B ist ein Reckteck und die praktisch rechteckige Halteplatte 23B hat Ausschnittsbereiche an den vier Ecken. Daher sind Luftstrom-Öffnungen 25B separat an den Eckabschnitten der Halteplatte 23B derart ausgebildet, dass sie mit den Ecken des Substrates G, wie von oben gezeigt, korrespondieren. Die Größe und Form der Luftstrom-Öffnungen 25B werden durch die Verknüpfung der Öffnung des Luftstrom-Steuerungselementes 26b und der vier Ausschnitte der Halteplatte 23B bestimmt. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Luftstrom-Öffnungen 25 fächerförmig mit einem Radius von 5 bis 10 mm. An dem Umfang der Öffnung des Luftstrom-Steuerungselementes 26B ist eine Vielzahl von Abstandshaltern 28 vorgesehen, um das Substrat G auf dem Drehfutter 2B derart zu befestigen, dass es nicht wackelt.
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Das in der 13 gezeigte Drehfutter 2C hat eine Halteplatte 23C mit Luftlöchern 25C anstelle von Ausschnittsbereichen. Die Luftlöcher sind unabhängig voneinander an den vier Ecken ausgebildet. Insbesondere stehen die Luftlöcher nicht mit den peripheren Kantenabschnitten der Halteplatte 23C in Verbindung. Bei dieser Ausführungsform, sind die Luftlöcher 25C fächerförmig mit einem Radius von 5 bis 10 mm.
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Zweite Ausführungsform
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Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die 14 erläutert. Auf doppelte Erklärungen mit Bezug auf die erste Ausführungsform wird verzichtet.
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Eine Schale 6 gemäß einer zweiten Ausführungsform hat einen Luftstrom-Regulierungsring 61, der den äußeren Umfang des Luftstrom-Steuerungsele-mentes 26 umgibt. Der Luftstrom-Regulierungsring 61 ist außenhalb des Außenumfangs des Luftstrom-Steuerungselementes 26 mit einem Abstand von 2 mm von dem Luftstrom-Steuerungselement 26 angeordnet. Die obere Oberfläche des Luftstrom-Regulierungsrings 61 ist eben und die untere Oberfläche ist fast bis zur Mitte eben und erstreckt sich graduell nach unten. Außerdem ist die obere Oberfläche des Luftstrom-Regulierungsringes 61 ein wenig höher, z. B. ungefähr 1 mm, als die Oberfläche des Luftstrom-Steuerungselementes 26. Insbesondere wird so durch diese Anordnung eine Ansaugöffnung 61a gebildet, um den Außenumfang des Luftstrom-Steuerungselementes 26 zu umgeben.
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Außerdem sind unterhalb des Luftstrom-Regulierungsringes 61 eine runde Platte 62, um den Wellenteil 21 zu umgeben, und weiterhin ein Ringelement 63 mit einem dreieckigen Querschnitt vorgesehen, um den Umfang der runden Platte 62 zu umgeben.
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Die Halteplatte 23 hat Durchgangslöcher 64. Ein Substrat-Hebestift 65 wird durch jeweils ein Durchgangsloch 64 zum Halten der rückseitigen Oberfläche des Substrats G geführt, um das Substrat G nach oben und nach unten zu bewegen. Die Substrat-Hebestifte 65 wirken mit dem Übergabe-Armmechanismus 5 zusammen, um das Substrat G zu übergeben.
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An einem labyrinthartigen Boden der Schale 3 wird eine abzulassende Lösung (Fotolacklösung und Spülflüssigkeit) in eine gasförmige Komponente und eine flüssige Komponente getrennt. Die abgetrennte, gasförmige Komponente wird durch den Abgaskanal 33 geführt und in eine Abgaseinheit 81 abgeleitet, wohingegen die abgetrennte flüssige Komponente durch den Ablasskanal 36 geführt wird und in eine Ablaufeinheit 82 abgeleitet wird. Es ist anzumerken, dass der Betrieb der Abgaseinheit 81 und der Betrieb der Ablaufeinheit 82 durch eine Steuerung 80 gesteuert werden.
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Die Steuerung 80 steuert einen Z-Achsen-Antriebsmechanismus 85 zum Bewegen der Ringplatte 37 nach oben und nach unten, wobei ein Zwischenraum H2 zwischen der oberen Oberfläche des Luftstrom-Regulierungsrings 61 (oder des Substrats G auf dem Drehfutter) und der unteren Oberfläche der Ringplatte 37 gesteuert wird. Bei dieser Ausführungsform ist der Zwischenraum H2 auf 25 mm eingestellt. Der Abstand wird vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 15 bis 40 mm und noch bevorzugter von 20 bis 30 mm eingestellt.
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Bei dem durch die Zusammenstellung der Schale 6 und des Drehfutters 2 gebildeten Aufbau strömt die von dem Substrat G abgeschüttelte Fotolacklösung durch den Zwischenraum zwischen dem Luftstrom-Regulierungsring 61 und dem Ringelement 63; andererseits strömt ein Luftstrom seitlich von der Oberfläche des Substrats G zu dem Luftstrom-Regulierungsring 61. Bei dem Drehfutter 2 dieser Ausführungsform können, durch die Erzeugung des seitlichen Luftstroms, Unruhen des über die Eckabschnitte des Substrats strömenden Luftstroms durch einen unbekannten Mechanismus verhindert werden. Folglich kann, wie es anhand nachstehend beschriebener Beispiele offensichtlich wird, ein Film gleichmäßig auf dem Substrat G von der Mitte zu der peripheren Kante ausgebildet werden. Folglich können die gleichen Effekte erzielt werden, wie vorstehend erwähnt wurde. Da die Fotolacklösung, die das Substrat G und das Luftstrom-Steuerungselement 26 erreicht, über den Zwischenraum zwischen dem Luftstrom-Steuerungselement 26 und der Platte 23 abgelassen wird, kann eine Verunreinigung verhindert werden. Zusätzlich kann, da die Fotolacklösung gut abgeschüttelt wird, ein dünner Flüssigkeitsfilm von geeigneter Dicke auf der Oberfläche des Substrats G gebildet werden.
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Bei der vorliegenden Erfindung können das Drehfutter 2 dieser Ausführungsform und die Schale 3 (in der 2 gezeigt) gemäß der ersten Ausführungsform kombiniert werden. Weiterhin können das in der 3A gezeigte Drehfutter 2 und die Schale 6 gemäß dieser Ausführungsform (die zweite Ausführungsform) kombiniert werden.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist ein Substrat G nicht auf ein Maskensubstrat beschränkt und kann ein Glassubstrat für eine Flüssigkristall-Anzeige und ein Halbleiter-Wafer sein.
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Bei der vorliegenden Erfindung beschränkt sich die Flüssigkeitsverarbeitung nicht auf ein Verfahren zum Auftragen einer Flüssigkeitslösung und kann ein Entwicklungsverfahren sein, das durchgeführt wird, indem eine Entwicklungslösung einem Substrat G nach dem Belichtungsverfahren zugeführt wird, und es kann ein Reinigungsverfahren sein, das durchgeführt wird, indem eine Reinigungslösung einem Substrat G zugeführt wird.
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Nachstehend wird ein Beispiel einer Beschichtungs- und Entwicklungsvorrichtung mit einer Flüssigkeitsverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die als eine Beschichtungseinheit U1 installiert ist, mit Bezug auf die Zeichnungen 15 und 16 erläutert.
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In der Zeichnung hat ein Trägerblock B1 einen Träger-Montageabschnitt 71 zum Montieren eines Trägers 70, der eine Vielzahl von Substraten G lagert, und eine Übergabevorrichtung 72. An der Rückseite des Trägerblocks B1 ist ein Bearbeitungsblock B2 daran angeschlossen. Über den Bearbeitungsblöcken B1 und B2 ist eine Feinfiltereinheit (FFU) (nicht gezeigt) vorgesehen. Reinluft wird nach unten von der Feinfiltereinheit (FFU) zugeführt, um einen abwärtsstömenden Luftstrom innerhalb der Blöcke B1 und B2 zu bilden.
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In dem Bearbeitungsblock B2 ist der vorstehend erwähnte Übergabe-Armmechanismus 5 vorgesehen. In der Umgebung des Übergabe-Armmechanismus 5 sind die vorstehend erwähnte Beschichtungseinheit U1 und eine Entwicklungseinheit U2 zum Entwickeln eines Substrats G nach der Belichtung an der rechten Seite angeordnet, und eine Reinigungseinheit U3 zum Reinigen eines Substrats G ist, von dem Trägerblock B1 aus gesehen, an der linken Seite angeordnet. Weiterhin sind Regale U4 und U5, in denen Heiz/Kühleinheiten zum Erwärmen und Kühlen eines Substrats und Übergabe-Einheiten zur Übergabe eines Substrats in mehreren Ebenen übereinandergestapelt an der vorderen oder hinteren Seite entsprechend angeordnet. Weiterhin ist der Übergabe-Armmechanismus 5 so konfiguriert, um sich aufwärts und abwärts, nach vorn und nach hinten zu bewegen und um die vertikale Achse in einem Winkel θ zu rotieren, wodurch eine Übergabe eines Substrats G an und von der Beschichtungseinheit U1, Entwicklungseinheit U2, Reinigungseinheit U3 und Stapeleinheiten U4 und U5 ermöglicht wird. Weiterhin ist der Bearbeitungsblock B2 mit einem Belichtungsblock B4 über einen Übergangsblock B3 verbunden, wo ein mit einem Fotolackfilm beschichtetes Substrat G unter Einsatz einer vorbestimmten Maske belichtet wird. In dem Übergangsblock B3 ist ein Übergabevorrichtung 73 vorgesehen, die derart konfiguriert ist, um ein Substrat G zwischen einer Übergabe-Einheit, eine der Einheiten, die in der Stapeleinheit U5 gestapelt sind, und dem Belichtungsblock 4 weiterzuleiten.
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Der Durchlauf eines Substrats G wird nun kurz erklärt. Wenn der die Substrate G speichernde Träger 70 von außen in den Träger-Montageabschnitt 71 geladen wird, wird ein Substrat G aus dem Träger 10 durch die Übergabevorrichtung 72 genommen und an den Übergabe-Armmechanismus 5 über eine Übergabe-Einheit weitergeleitet, die in der Stapeleinheit U4 gelagert ist, und dann nacheinander in dieser Reihenfolge in die Reinigungseinheit U3, Heizeinheit, Kühleinheit und Beschichtungseinheit U1 geladen. Auf diese Art und Weise wird zum Beispiel ein Fotolackfilm gebildet. Anschließend wird das Substrat in der Heizeinheit vorgetrocknet und auf eine vorbestimmte Temperatur in der Kühleinheit abgekühlt und danach von der Übergabevorrichtung 73 in den Belichtungsblock B4 geladen und dann belichtet. Danach wird das Substrat G in die Heizeinheit geladen, in der es nach der Belichtung auf eine vorbestimmte Temperatur erwämt wird. Das resultierende Substrat wird auf eine vorbestimmte Temperatur in der Kühleinheit abgekühlt und dann in der Entwicklungseinheit U2 entwickelt. Das Substrat G, das den vorbestimmten Behandlungen unterzogen wurde und auf dem, zum Beispiel, ein Fotolackmuster gebildet ist, wird an den Träger 70 zurückgegeben.
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Es wurden Beispiele durchgeführt, um die Wirkungen der vorliegenden Erfindung zu bestätigen.
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(Beispiel 1)
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In diesem Beispiel wurde ein Fotolackbeschichtungsfilm auf der Oberfläche eines Substrats G (ein Maskensubstrat) mittels vorstehend genannter Weise unter Einsatz der in der 1 beschriebenen Vorrichtung gebildet. Zuerst wurde das Substrat G auf ein Drehfutter platziert. Dann wurde ein Flüssigkeitsfilm aus einem Fotolack auf dem Substrat G durch einen Hochgeschwindigkeits-Rotationsvorgang gebildet, und Verdünner verdunstete anschließend durch einen Niedriggeschwindigkeits-Rotationsvorgang aus der Fotolacklösung, um einen Fotolackfilm zu erhalten. Die Dicke eines auf der Oberfläche des Substrats G gebildeten Fotolackfilms wurde mittels Filmdicken-Messung gemessen.
- (i) Größe des Substrats G: 152,4 mm2 × 6,35 mm Dicke
- (ii) Volumen der zuzuführenden Beschichtungslösung: 2 cm3 (cc)
- (iii) Rotationsgeschwindigkeit während des Hochgeschwindigkeits-Rotationsvorgangs: 2.500 bis 3.200 U/min.
- (iv) Rotationsgeschwindigkeit während des Niedriggeschwindigkeits-Rotationsvorgangs: 100 bis 1.000 U/min.
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(Beispiel 2)
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In diesem Beispiel wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 2 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die Vorrichtung von 14 verwendet wurde.
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(Vergleichsbeispiel 1)
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Im Vergleichsbeispiel 1 wurde ein Fotolack auf ein Maskensubstrat unter Einsatz eines in der Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung KOKAI Nr.
2000-271524 beschriebenes Drehfutter aufgetragen. Die anderen Bedingungen des Vergleichsbeispiels 1 sind die gleichen wie in Beispiel 1.
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(Ergebnisse und Diskussion von Beispiel 1 und 2 und Vergleichsbeispiel 1)
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Die Messergebnisse der Filmdicke von Beispiel 1, Beispiel 2 bzw. Vergleichsbeispiel 1 sind in 17, 18 bzw. 19 gezeigt. Die vertikale Achse des Schaubilds zeigt die Dicke (nm) eines Fotolackfilms. Wie aus diesen Ergebnissen ersichtlich, wird verhindert, dass die Dicke des in Beispiel 1 erhaltenen Fotolackfilms an den Eckabschnitten des Substrats G zunimmt und in einer Richtung entlang der einen Seite von einer Ecke zu einer Ecke abnimmt. Auch in Beispiel 2 ist ein Fotolackfilm einschließlich der Ecken und Seiten gleichmäßig ausgebildet.
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Im Gegensatz dazu nimmt die Filmdicke bei dem in Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen Fotolackfilm an den Eckabschnitten zu und in eine Richtung entlang der Seite von Ecke zu Ecke ab. Insbesondere wurde beobachtet, dass ein akkurates Filmdickenprofil (ein Film mit einer akkurat gleichmäßigen Dicke) gebildet werden kann, indem ein Drehfutter 2 verwendet wird, dass kein Luftstrom-Steuerungselement 26 an den Stellen hat, die den Eckabschnitten des Substrats G entsprechen. Durch Bereitstellung eines Luftstrom-Regulierungsrings 61 kann ein Film von äußerst gleichmäßiger Dicke erhalten werden.
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Wie beschrieben, wird gemäß der Flüssigkeitsverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ein Luftstrom, der eine Verdunstungskomponente enthält und von der Mitte in Richtung des peripheren Abschnitts entlang der Oberfläche des Substrats strömt, durch Bereitstellung von Luftstrom-Steuerungselementen um das Substrat mit Ausnahme der Ecken eines Substrats erzeugt, wenn das Substrat rotiert.
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Da ein derartiger Luftstrom frequentiert über die Ecken des Substrats streicht, ist es möglich zu verhindern, dass die Filmdicke an den Ecken zunimmt und die gleichmäßige Dicke des Substrats erhalten bleibt. Weiterhin kann ein Substrat zu und von einer Substrat-Übergabevorrichtung weiterbefördert werden, indem es an den Eckabschnitten gehalten wird, die in den Ausschnitten des Substrat-Halte-Abschnitts freiliegen. Aufgrund dieser Struktur kann ein Substrat einfach weitergeleitet werden und auch dann, wenn Substrate nacheinander, eines nach dem anderen, bearbeitet werden, kann eine Reduzierung des Durchsatzes verhindert werden.