JP2002143752A - 塗布液供給装置及び塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塗布液を微細径型ノズルで吐出する方式であ
っても安定した吐出圧力を保証すること。 【解決手段】 レジスト液供給部８０は、レジスト液タ
ンク８２と、このレジスト液タンク８２よりレジスト液
Ｒを吸い込んでレジストノズル６２に向けて押し出すベ
ローズポンプ８４とを有している。ベローズポンプ８４
は、軸方向に伸縮自在なベローズ型のポンプ室９４と、
このポンプ室９４をボールネジ機構９６を介して軸方向
に伸張または圧縮変形させる駆動用の電動モータ９８と
を有している。制御部１０４は、電動モータ９８の回転
（回転方向、回転量および回転速度等）を制御すること
により、ベローズポンプ８４の動作（吸込み／押出しの
切換え、吸込み量／押出し量、単位時間当たりの吸込み
量／押出し量等）を制御する。一方で、制御部１０４
は、レジストノズル６２に取り付けられた圧力センサ１
０８を通じてノズル吐出圧力をモニタする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理体に向けて
ノズルより塗布用の液体を供給する塗布液供給装置およ
び被処理体に該液体の塗布膜を形成する塗布装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】最近、ＬＣＤや半導体デバイスの製造プ
ロセスにおけるリソグラフィー工程では、被処理基板
（ガラス基板、半導体基板）上にレジスト液を塗布する
ための新しいレジスト塗布法として、被処理基板の上方
でレジストノズルを相対移動または走査させながらレジ
ストノズルよりレジスト液を細径の線状で連続的に吐出
させることにより、高速回転を要することなく被処理基
板上に所望の膜厚でレジスト液を塗布するようにした技
法（スピンレス法）が提案されている。このスピンレス
法に使用されるレジストノズルは、口径の非常に小さい
（たとえば１００μｍ程度の）吐出口を有し、相当高い
圧力でレジスト液を吐出するように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような微細径吐出
型のレジストノズルを使用する場合は、レジスト液供給
源よりレジスト液を相当高い作動圧力でレジストノズル
へ送る必要がある。従来は、レジスト液供給源のレジス
ト液貯留部を二重容器構造とし、可撓性の材質からなる
内容器の中にレジスト液を収容し、密閉構造の外容器と
内容器の隙間にガス（通常は窒素ガス）を供給すること
により、ガスの圧力で内容器を押し潰してレジスト液を
押し出す方式（第１の方式）が用いられていた。しかし
ながら、この第１の方式では、内容器から押し出すレジ
スト液の流量または圧力を一定に維持するのが難しく、
このため塗布処理中にレジストノズルの吐出流量または
吐出圧力が変動しやすく、レジスト塗布膜の膜圧均一性
を保証できない。

【０００４】従来の別の方式として、シリンダ等の容積
型ポンプを使用し、ポンプとレジストノズルとの間に流
量制御弁を設ける方式（第２の方式）も行われている。
この第２の方式では、予め所要量（通常は１回分）のレ
ジスト液をレジスト液貯留部よりポンプに移して（吸入
して）ポンプ室内に蓄積しておき、塗布処理中は塗布開
始から塗布終了まで持続的にポンプ室内のレジスト液を
レジストノズル側に押し出し続けるようにしており、上
記第１の方式よりも安定したノズル吐出圧力を得ること
ができる。しかしながら、塗布処理時間を通じてノズル
吐出圧力を確実に一定に維持できるほどの信頼性はな
い。また、塗布処理に先立って少なくとも塗布処理１回
分のレジスト液をポンプ室内に貯留しておかなくてはな
らないため、ポンプの容積が大型化するという問題もあ
った。

【０００５】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
てなされたもので、塗布液を微細径型ノズルで吐出する
方式であっても安定した吐出圧力を保証できる信頼性の
高い塗布液供給装置を提供することを目的とする。

【０００６】本発明の別の目的は、ポンプ容量が小さく
てもその容量を越える量の塗布液をほぼ一定の吐出圧力
で連続的に吐出できる塗布液供給装置を提供することに
ある。

【０００７】本発明の他の目的は、高速のスピン回転を
要することなく被処理体上に均一な膜圧で塗布膜を形成
できる塗布装置を提供することにある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の目的を達成する
ために、本発明の塗布液供給装置は、所定の被処理体に
向けて塗布用の液体を吐出するためのノズルと、液体供
給源より前記液体を吸い込み、吸い込んだ前記液体を前
記ノズル側へ押し出すポンプと、前記ポンプより押し出
された前記液体を前記ノズルへ送るための液体供給管
と、前記ノズルまたは前記液体供給管における前記液体
の圧力を検出するための圧力センサと、前記圧力センサ
の出力信号に応じて前記ポンプの動作を制御する制御手
段とを有する構成とした。

【０００９】本発明の塗布液供給装置では、塗布用液体
の吐出圧力が圧力センサによって検出され、制御部にフ
ィードバックされる。フィードバックされる吐出圧力が
設定値付近に維持されるように、制御部がポンプの動作
を制御することにより、微細径型のノズルであっても安
定した吐出圧力を得ることができる。

【００１０】本発明の塗布液供給装置において、このよ
うな定吐出圧制御を行うための好ましい一態様として、
前記制御手段が、前記圧力センサの出力信号により得ら
れる圧力測定値を予め設定した第１の圧力設定値と比較
し、前記圧力測定値が前記第１の圧力設定値を越えた時
は前記ポンプの動作を押出し動作から吸込み動作に切り
換え、前記圧力測定値が前記第１の圧力設定値を割った
時は前記ポンプの動作を吸込み動作から押出し動作に切
り換える構成としてよい。

【００１１】あるいは別の好ましい態様として、前記制
御手段が、前記圧力センサの出力信号により得られる圧
力測定値を第２の圧力設定値および前記第２の圧力設定
値よりも所定の値だけ低い第３の圧力設定値と比較し、
前記圧力測定値が前記第２の圧力設定値を越えた時は前
記ポンプの動作を押出し動作から吸込み動作に切り換
え、前記圧力測定値が前記第３の圧力設定値を割った時
は前記ポンプの動作を吸込み動作から押出し動作に切り
換える構成としてもよい。

【００１２】また、本発明の塗布液供給装置において、
フレキシブルかつ精細な吐出圧制御を行うために、前記
制御手段が、前記ポンプの押出し動作における単位時間
当たりの押出し量を可変制御する手段を有する構成とし
てよい。

【００１３】また、本発明の塗布液供給装置において、
吐出圧制御の信頼性を高めるために、前記制御手段が、
前記ポンプの吸入動作に要した時間に基づいて前記ノズ
ルまたは前記液体供給管における前記液体の流れ具合の
良否を判定する手段を有する構成としてよい。

【００１４】また、本発明の塗布液供給装置において、
吐出圧力を高速かつ安定に立ち上げるために、前記制御
手段が、前記ノズルより前記液体の吐出を開始して前記
ノズルの吐出圧力を立ち上げる際に、前記圧力測定値が
前記第１の圧力設定値または前記第３の圧力設定値より
も所定の値だけ低い第４の圧力設定値を越えるまでは第
１の単位時間当たりの押出し量で前記ポンプの押出し動
作を持続させ、前記圧力測定値が前記第４の圧力設定値
を越えてからは前記ポンプの押出し動作における単位時
間当たりの押出し量を前記第１の単位時間当たりの押出
し量よりも低い第２の単位時間当たりの押出し量に切り
換える構成としてよい。

【００１５】本発明の塗布液供給装置において、ポンプ
の押出し動作と吸込み動作を安定確実に行うために、好
ましくは、前記ポンプが、前記液体貯留部より前記液体
を第１の逆止め弁を介して吸い込み、吸い込んだ前記液
体を第２の逆止め弁を介して前記ノズル側へ押し出す構
成としてよい。

【００１６】この方式の好ましい態様は、前記ポンプ
が、軸方向に伸縮可能なベローズ型のポンプ室と、前記
液体を吸い込むために前記ポンプ室を伸張させ、前記液
体を押し出すために前記ポンプ室を圧縮する駆動部とを
有する構成である。このようなベローズ型のポンプにお
いて、好ましい一態様は、前記ポンプの駆動部が、前記
制御部により回転方向、回転速度および回転量を制御さ
れる電動モータと、前記電動モータの回転駆動力をベロ
ーズ軸方向の直線運動に変換して前記ポンプ室に伝える
伝達手段とを含む構成である。

【００１７】本発明の塗布液供給装置においては、前記
ノズルの吐出口を吐出流路の終端付近で口径が拡大しな
がら開口するような構成とすることで、塗布液を吐出口
付近で渦流を生じることなく直進性に優れた安定した層
流で吐出することができる。

【００１８】本発明の塗布装置は、本発明の塗布液供給
装置を備えることにより、高速のスピン回転を要するこ
となく被処理体上に均一な膜圧で塗布膜を形成すること
ができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】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。

【００２０】図１に、本発明の塗布装置が組み込み可能
なシステム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。

【００２１】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。

【００２２】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側の主搬送装置３８と基板Ｇの受け渡しを行えるよ
うになっている。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】塗布プロセス部２４は、レジスト塗布ユニ
ット（ＣＴ）４０と、減圧乾燥ユニット（ＶＤ）４２
と、エッジリムーバ・ユニット（ＥＲ）４４と、上下２
段型アドヒージョン／冷却ユニット（ＡＤ／ＣＯＬ）４
６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。

【００２６】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）５５と、加熱ユニット（ＨＰ）５
３とを含んでいる。

【００２７】各プロセス部２２，２４，２６の中央部に
は長手方向に搬送路３６，５２，５８が設けられ、主搬
送装置３８，５４，６０が各搬送路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３６，５２，５８の一方の側にスピンナ系の
ユニット（ＳＣＲ，ＣＴ，ＤＥＶ等）が配置され、他方
の側に熱処理または照射処理系のユニット（ＨＰ，ＣＯ
Ｌ，ＵＶ等）が配置されている。

【００２８】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）５７
およびバッファステージ５６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。

【００２９】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、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の主搬送装置３８に渡す（ステップＳ1）。

【００３０】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、上段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、次に下段の冷却ユ
ニット（ＣＯＬ）では所定温度まで冷却される（ステッ
プＳ2）。この紫外線照射洗浄では基板表面の有機物が
除去される。これによって、基板Ｇの濡れ性が向上し、
次工程のスクラビング洗浄における洗浄効果を高めるこ
とができる。

【００３１】次に、基板Ｇはスクラバ洗浄ユニット（Ｓ
ＣＲ）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（Ｈ
Ｐ）３２で加熱による脱水処理を受け（ステップＳ
4）、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、主搬送
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。

【００３２】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）４
６に順次搬入され、最初のアドヒージョンユニット（Ａ
Ｄ）では疎水化処理（ＨＭＤＳ）を受け（ステップＳ
6）、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）。

【００３３】その後、基板Ｇは、レジスト塗布ユニット
（ＣＴ）４０で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、次
いでエッジリムーバ・ユニット（ＥＲ）４４で基板周縁
部の余分（不要）なレジストを除かれる（ステップＳ
8）。

【００３４】次に、基板Ｇは、加熱／冷却ユニット（Ｈ
Ｐ／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。

【００３５】上記塗布処理の後、基板Ｇは、塗布プロセ
ス部２４の主搬送装置５４と現像プロセス部２６の主搬
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Ｓ
11）。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５７を介してプロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１
２の現像プロセス部２６に渡す（ステップＳ11）。

【００３６】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）５５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）５３を用いることもで
きる。

【００３７】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）２４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Ｓ
1）。

【００３８】この塗布現像処理システムにおいては、塗
布プロセス部２４のレジスト塗布ユニット（ＣＴ）に本
発明を適用することができる。以下、図３〜図１２につ
き本発明をレジスト塗布ユニット（ＣＴ）に適用した実
施形態を説明する。

【００３９】図３に、本発明の第１の実施形態によるレ
ジスト塗布ユニット（ＣＴ）内のノズル走査機構の構成
を示す。この実施形態のレジスト塗布ユニット（ＣＴ）
は、スピンレス法によって基板Ｇ上に所望の膜厚でレジ
スト液を塗布するために、基板Ｇの上方でレジストノズ
ル６２をＸＹ方向で駆動するノズル走査機構６４を有し
ている。

【００４０】図３に示すように、このレジスト塗布ユニ
ット（ＣＴ）内で基板Ｇはステージ６６の上にほぼ水平
に載置される。このステージ６６には、基板Ｇの搬入／
搬出時に基板Ｇを水平姿勢で下から支持するための昇降
可能な複数本のリフトピン（図示せず）が設けられてい
る。

【００４１】このノズル走査機構６４では、ステージ６
６のＸ方向の両側にＹ方向に延びる一対のＹガイドレー
ル６８，７０が配置されるとともに、両Ｙガイドレール
６８，７０の間にＸ方向に延在するＸガイドレール７２
がＹ方向に移動可能に架け渡されている。所定位置たと
えばＹガイドレール６８の一端に配置されたＹ方向駆動
部７４が，無端ベルト等の伝動機構（図示せず）を介し
てＸガイドレール７２を両Ｙガイドレール６８，７０に
沿ってＹ方向に駆動するようになっている。また、Ｘガ
イドレール７２に沿ってＸ方向にたとえば自走式または
外部駆動式で移動できるキャリッジ（搬送体）７６が設
けられており、このキャリッジ７６にレジストノズル６
２が取り付けられている。

【００４２】このノズル走査機構６４においては、たと
えば、Ｙガイドレール６８，７０上の所望の位置でＸガ
イドレール７２を固定（静止）したままＸガイドレール
７２上でキャリッジ７６をＸ方向に移動させる動作（Ｘ
走査）と、Ｘガイドレール７２上の所望の位置にキャリ
ッジ７６を固定（静止）したままＹガイドレール６８，
７０上でＸガイドレール７２をＹ方向に移動させる動作
（Ｙ走査）とを交互に繰り返すことで、ステージ６６の
上方で基板Ｇの端から端までレジストノズル６２を走査
させることができる。

【００４３】図４に、このレジスト塗布ユニット（Ｃ
Ｔ）におけるレジスト液供給部８０の構成を示す。この
レジスト液供給部８０は、レジスト液タンク８２と、こ
のレジスト液タンク８２よりレジスト液Ｒを吸い込んで
レジストノズル６２に向けて押し出すベローズポンプ８
４とを有している。レジスト液タンク８２とベローズポ
ンプ８４とはレジスト液吸入管（配管）８６で接続さ
れ、ベローズポンプ８４とレジストノズル６２とはレジ
スト液供給管（配管）８８で接続されている。レジスト
液供給管８８の途中に異物除去用フイルタ９０および開
閉弁９２が設けられてよい。

【００４４】ベローズポンプ８４は、軸方向に伸縮自在
なベローズ型のポンプ室９４と、このポンプ室９４をボ
ールネジ機構９６を介して軸方向に伸張または圧縮変形
させる駆動用の電動モータ９８とを有している。

【００４５】ポンプ室９４のポートは、入力／出力兼用
型であり、第１の逆止め弁（チェック弁）１００を介し
てレジスト液吸入管８６の終端（出口）に接続されると
ともに、第２の逆止め弁１０２を介してレジスト液供給
管８８の始端（入口）に接続される。

【００４６】電動モータ９８はたとえばパルスモータか
らなる。制御部１０４が、電動モータ９８の回転（回転
方向、回転量および回転速度等）を制御することによ
り、ベローズポンプ８４の動作（吸込み／押出しの切換
え、吸込み量／押出し量、単位時間当たりの吸込み量／
押出し量等）を制御するようになっている。制御部１０
４が電動モータ９８の回転動作を確認するために、たと
えば電動モータ９８にロータリエンコーダ１０６が取り
付けられてよい。

【００４７】制御部１０４は、たとえばマイクロコンピ
ュータからなり、レジスト液供給部８０内の開閉弁９２
や上記ノズル機構６４に対しても所要の制御を行う。レ
ジスト液供給部８０においては、レジストノズル６２に
吐出圧力を検出するための圧力センサ１０８が取り付け
られている。

【００４８】図５および図６に、この実施形態における
レジストノズル６２の構成を示す。図５に示すように、
レジストノズル６２の本体は、たとえばステンレス鋼
（ＳＵＳ）からなり、レジスト液供給管８８の終端（図
示せず）よりレジスト液を導入するための導入通路６２
ａと、導入したレジスト液Ｒをいったん溜めるバッファ
室６２ｂと、バッファ室６２ｂの底面より垂直下方に延
在する１個または複数個のノズル吐出流路６２ｃと、各
ノズル吐出流路６２ｃの終端に設けられた吐出口６２ｄ
とを有している。吐出口６２ｄの口径は微細径で、たと
えば１００μｍ程度に選ばれている。

【００４９】図６に示すように、この実施形態では、ノ
ズル吐出流路６２ｃの終端部が断面テーパ状に先細り
（６１）になって吐出口６２ｄに接続している。そし
て、吐出口６２ｄの流路はエッジ付近で口径を拡大させ
ながら、好ましくは湾曲状（６３）に拡大させながら、
開口している。かかる構成によれば、レジスト液Ｒが吐
出口６２ｄ付近で渦流を生じることなく安定した層流で
吐出され、吐出流の直進性が向上する。

【００５０】図５において、レジストノズル６２のバッ
ファ室６２ｂの一側壁にプローブ孔１１０が形成され、
このプローブ孔１１０に圧力センサ１０８が取り付けら
れている。この圧力センサ１０８は、圧力感知素子およ
び圧力検出回路を有しており、ノズル吐出圧力としてバ
ッファ室６２ｂ内の圧力を表すセンサ出力信号ＰＳを出
力する。

【００５１】図７に、この実施形態におけるノズル吐出
圧力制御方式を示す。この実施形態では、主搬送装置５
４（図１）により塗布処理前の基板Ｇが本レジスト塗布
ユニット（ＣＴ）に搬入され、上記リフトピン（図示せ
ず）により該基板Ｇがステージ６６（図３）上に載置さ
れてから、レジスト塗布処理が実行される。

【００５２】１回のレジスト塗布処理に先立ち、制御部
１０４は予めベローズポンプ８４に所定量のレジスト液
Ｒを充填させておく。詳細には、モータ９８を駆動制御
してポンプ室９４を所定の長さに伸張させ、負圧吸引力
でレジスト液タンク８２よりレジスト液Ｒをポンプ室９
４内に吸い込ませる。この時、第１の逆止め弁１００は
開き、第２の逆止め弁１０２は閉じる。ここで、ポンプ
室９４におけるレジスト液の吸込み量または充填量は、
レジスト塗布処理１回分の使用量または消費量よりずっ
と少なくてよく、たとえば数分の１程度であってもよ
い。

【００５３】レジスト塗布処理の初期化の一つとして、
制御部１０４は、ステージ６６の外に設定された所定の
スタート位置でレジストノズル６２よりレジスト液Ｒの
吐出を開始させ、かつ定常用の吐出圧力設定値Ｐ2付近
まで立ち上げる。

【００５４】この吐出圧力の立ち上げに際して、制御部
１０４は、開閉弁９２を開け、ベローズポンプ８４に押
出し動作を開始させる。押出し動作では、モータ９８を
駆動制御してポンプ室９４を所望のレートで圧縮する。
押出し動作の開始直後は、単位時間当たりの押出し量を
立ち上げ用の大きな値（第１の押出し量設定値）に選ぶ
ことにより、図７に示すように吐出圧力を高速または急
勾配Ｆで立ち上げる。

【００５５】そして、制御部１０４は、圧力センサ１０
８を通じてレジストノズル６２の吐出圧力を監視し、吐
出圧力が定常用つまり塗布処理用の設定値Ｐ2よりも所
定値だけ低い設定値Ｐ1に達した時点（またはＰ1を越え
た時点）ｔ1で、ベローズポンプ８４の単位時間当たり
の押出し量を塗布処理用の吐出圧力設定値Ｐ2に応じた
値、好ましくはＰ2を少し上回る値（第２の押出し量設
定値）に切り換える。これにより、切換え時点ｔ1を過
ぎてから、レジストノズル６２における吐出圧力は立ち
上げ用の急勾配Ｆよりもなだらかな所定の勾配Ｇで上昇
する。

【００５６】そして、レジストノズル６２の吐出圧力が
設定値Ｐ2に達すると、それ以降は、図８に示すよう
に、ベローズポンプ８４に押出し動作と吸込み動作とを
ほぼ一定の周期で交互に行わせ（Ｈ）、レジストノズル
６２の吐出圧力を設定値Ｐ2付近に維持する。こうして
レジストノズル６２の吐出圧力を設定値Ｐ2に維持しな
がら、制御部１０４はノズル走査機構６４を制御してレ
ジストノズル６２を基板Ｇ上で走査させる。

【００５７】この実施形態の定吐出圧制御において、よ
り詳細には、レジストノズル６２の吐出圧力が設定値Ｐ
2を越えると、制御部１０４はベローズポンプ８４の動
作を押出し動作から吸込み動作に切り換える。この際、
吐出圧力が設定値Ｐ2を越えてからベローズポンプ８４
が吸込み動作を開始するまでに一定の時間遅れがある。
ベローズポンプ８４が吸込み動作を行うことで、レジス
ト液タンク８２よりレジスト液Ｒが開状態の第１の逆止
め弁１００を通ってポンプ室９４に吸入（補充）され
る。この間、第２の逆止め弁１０２は閉じており、レジ
スト液供給管８８内の残圧によりレジストノズル６２は
レジスト液Ｒを吐出し続けるが、吐出圧力は漸次低下す
る。

【００５８】そして、レジストノズル６２の吐出圧力が
設定値Ｐ2を割ると、制御部１０４はベローズポンプ８
４の動作を吸込み動作から押出し動作に切り換える。こ
の際にも、吐出圧力が設定値Ｐ2を割ってからベローズ
ポンプ８４が押出し動作を開始するまでに一定の時間遅
れがある。ベローズポンプ８４が押出し動作を行うと、
ポンプ室９４よりレジスト液Ｒが開状態の第２の逆止め
弁１０２を通ってレジスト液供給管８８側に押し出さ
れ、レジストノズル６２に送られる。これにより、レジ
ストノズル６２の吐出圧力は上昇に転じる。第１の逆止
め弁１００は閉じた状態になる。

【００５９】上記のようにしてベローズポンプ８４が押
出し動作と吸込み動作をほぼ一定の周期で交互に繰り返
すことにより、レジストノズル６２の吐出圧力は設定値
Ｐ2を中心に上昇（微増）と低下（微減）を繰り返しな
がら設定値Ｐ2付近に維持される。ベローズポンプ８４
においては、押出し動作によってレジスト液Ｒを放出す
るものの、直後の吸込み動作によってレジスト液タンク
８２よりレジスト液Ｒを補充できるので、ポンプ室９４
内の貯留量または残量が少なくても、何ら支障はなく、
レジストノズル６２に設定通りの圧力および流量でレジ
スト液Ｒを安定供給できる。

【００６０】このように、この実施形態においては、塗
布処理に先立って塗布処理１回分のレジスト液をベロー
ズポンプ８４のポンプ室９４内に貯留（用意）しておく
必要はない。ポンプ室９４は小容量で足り、小型のベロ
ーズポンプを使用できる。

【００６１】上記のような定吐出圧制御において、ベロ
ーズポンプ８４の単位時間当たりの押出し量は任意の値
に設定可能であり、可変制御も可能である。通常は、上
記のように吐出圧力の立ち上げ終了時点（ｔ1）で切り
換えた値（第２の押出し量設定値）を維持してよい。あ
るいは、吐出圧力を設定値Ｐ2に可及的に近づけること
も可能である。その場合は、図９に示すように、押出し
動作における吐出圧力の上昇勾配は零に近づき、押出し
動作のサイクルが長くなる。つまり、１回の押出し動作
サイクルで吐出されるレジスト液の総量が増える。

【００６２】ベローズポンプ８４の単位時間当たりの吸
込み量も任意の値に設定可能であり、可変制御も可能で
ある。通常は、単位時間当たりの押出し量に相当する値
に選んでよい。

【００６３】ところで、上記のように小容量型のベロー
ズポンプ８４を用いると、ポンプ応答速度が高くなる反
面、押出し動作と吸込み動作のサイクルが短くなり、上
記のようなフィードバック式の定吐出圧制御が不安定に
なることがある。その場合は、図１０に示すように、適
当なオフセット値δＰを有する２つの基準値Ｐ2a，Ｐ2b
を設定し、レジストノズル６２の吐出圧力が高い方の基
準値Ｐ2aを越えたならベローズポンプ８４の動作を押出
し動作から吸込み動作に切り換え、ノズル吐出圧力が低
い方の基準値Ｐ2bを割ったならベローズポンプ８４の動
作を吸込み動作から押出し動作に切り換えるような制御
を行ってよい。

【００６４】また、上記のような定吐出圧制御を行う中
で、制御部１０４は圧力センサ１０６の出力信号に基づ
いて押出し動作と吸込み動作のサイクルＴを計時するこ
とで、サイクルが異常に変化した時は、警報信号を発生
するなどの処置をとることができる。たとえば、図１１
の例では、サイクルＴi+3が異常に長くなっており、レ
ジストノズル６２等で目詰まりを起こしたおそれがあ
る。この実施形態では、このようなレジスト液供給部８
０内の異常事態を早期に検出できる。

【００６５】図１２に、本発明の第２の実施形態による
レジスト塗布ユニット（ＣＴ）の特徴部分の構成を示
す。この第２の実施形態では、スピンチャック１１８上
に基板Ｇを載置して、静止状態の基板Ｇ上にレジスト液
Ｒを大まかに分布させて供給する第１工程と、基板Ｇ上
でレジスト液Ｒを広げて塗布膜をレベリング（膜厚均一
化）するために基板Ｇをスピン回転させる第２工程とを
順次行うようにしている。第１工程では、上記第１の実
施形態におけるノズル走査機構（図３）およびレジスト
液供給部８０（図４）を用いることができる。

【００６６】従来一般のスピンコート法では基板中心部
にレジスト液を滴下してから２０００〜３０００ｒｐｍ
以上の高速度でスピン回転させるのに対して、この第２
実施形態の方式では基板上にレジスト液をある程度広く
分布させてからたとえば１０００ｒｐｍ程度の低速度で
スピン回転させるため基板の外に飛散するレジスト液を
少なくすることができる。

【００６７】図１２において、スピンチャック１１８の
回転軸１１８ａは駆動部１２０内に設けられている回転
駆動部（図示せず）に作動結合されている。スピンチャ
ック１１８の上面に設けられているチャック吸引口（図
示せず）は回転軸１１８ａ内に貫通している空気通路を
介して負圧源たとえば真空ポンプ（図示せず）に接続さ
れている。駆動部１２０内には、スピンチャック１１８
を昇降移動させるための昇降駆動部（図示せず）も設け
られている。基板Ｇの搬入／搬出時にはスピンチャック
１１８が上昇して外部搬送装置つまり主搬送装置５４
（図１）と基板Ｇのやりとりを行うようになっている。

【００６８】スピンチャック１１８を取り囲むように回
転カップ１２２が回転可能に設けられ、さらに回転カッ
プ１２２の外側にドレインカップ１２４が固定配置され
ている。両カップ１２２，１２４のいずれも上面が開口
している。回転カップ１２２の底部は、筒状の支持部材
１２６を介して駆動部１２０内の回転駆動部に作動接続
されている。

【００６９】回転カップ１２２の上方には、ロボットア
ーム１２８により上下移動可能な蓋体１３０が配置され
ている。回転カップ１２２の上方でレジストノズル６２
を走査させるとき、つまり基板Ｇ上にレジスト液Ｒを供
給する工程（第１工程）の間は、蓋体１３０がノズル走
査機構６４の上方に退避している。第１工程が終了し
て、塗布膜のレベリングを行う工程（第２の工程）に際
しては蓋体１３０が降りてきて回転カップ１２２の上面
を閉じる。そして、駆動部１２６の回転駆動によりスピ
ンチャック１１８と回転カップ１２２（および蓋体１３
０）が一緒に回転し、基板Ｇ上でレジスト液Ｒが遠心力
で広げられ、基板Ｇの外に振り切られ飛散したレジスト
液Ｒは回転カップ１２２に受けられる。スピンチャック
１１８の下面には回転カップ１２２の底面を密閉するた
めのリング状シール部材１３１が取付されている。

【００７０】回転カップ１２２に回収されたレジスト液
Ｒは、カップ１２２底部の外周縁部に形成されているド
レイン口１３２を通ってドレインカップ１２４へ導か
れ、ドレインカップ１２４底部のドレイン口１３４より
廃液処理部（図示せず）へ送られる。なお、スピン回転
中にドレイン口１３４より空気が流出して回転カップ１
２２内部が負圧になるのを防止するために、回転カップ
１２２の上部または蓋体１３０に適当な給気口（図示せ
ず）が設けられてよい。回転カップ１２２側からドレイ
ンカップ１２４内に流入した空気はドレインカップ１２
４の外周面に形成された排気口１３６より排気系統（図
示せず）へ排出される。

【００７１】この第２の実施形態における第１の工程で
は、上記したように基板Ｇ上にレジスト液Ｒをある程度
広く分布させて供給すればよく、基板全面にむらなく均
一塗布する必要はない。したがって、レジストノズル６
２を基板Ｇの外へ出すことなく始終基板Ｇの上で走査さ
せることも可能である。

【００７２】上記した実施形態におけるレジスト液供給
部８０やノズル走査機構６４等の各部の構成は一例であ
り、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形・変更が可
能である。たとえば、レジスト液供給部８０において、
ベローズポンプ８４に代えてシリンダ型ポンプやダイヤ
フラム型ポンプ等を用いることもできる。圧力センサ１
０８をレジスト液供給管８８に取り付ける構成も可能で
ある。ノズル走査機構６４は、ＸＹ走査型に限らず、回
動走査型等の構成でもよい。走査は、レジストノズルま
たは被処理基板の一方または双方を移動させるものであ
れば、任意の形態が可能である。また、走査式でなくて
も、たとえば静止状態で塗布液を吐出する方式にも本発
明は適用可能である。

【００７３】本発明における塗布液としては、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
材料等の液体も可能である。本発明における被処理基板
はＬＣＤ基板に限らず、半導体ウエハ、ＣＤ基板、ガラ
ス基板、フォトマスク、プリント基板等も可能である。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の塗布液供
給装置によれば、塗布液を微細径型ノズルで吐出する方
式であっても安定した吐出圧力を保証することができ
る。また、ポンプ容量が小さくてもその容量を越える量
の塗布液をほぼ一定の吐出圧力で連続的に吐出すること
も可能である。本発明の塗布装置によれば、高速のスピ
ン回転を要することなく被処理体上に均一な膜圧で塗布
膜を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基板処理装置が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】実施形態の塗布現像処理システムにおける処理
の手順を示すフローチャートである。

【図３】本発明の第１の実施形態によるレジスト塗布ユ
ニット内のノズル走査機構の構成を示す斜視図である。

【図４】実施形態のレジスト塗布ユニットにおけるレジ
スト液供給部の構成を示すブロック図である。

【図５】実施形態におけるレジストノズルの一構成例を
示す断面図である。

【図６】実施形態におけるレジストノズルの要部の構成
を拡大して示す部分拡大断面図である。

【図７】実施形態におけるノズル吐出圧力制御方式を示
す波形図である。

【図８】実施形態におけるノズル吐出圧力制御方式の要
部の波形を拡大してを示す部分拡大波形図である。

【図９】実施形態におけるノズル吐出圧力制御方式の一
態様を示す部分拡大波形図である。

【図１０】実施形態におけるノズル吐出圧力制御方式の
一態様を示す部分拡大波形図である。

【図１１】実施形態におけるノズル吐出圧力制御方式の
一態様を示す部分拡大波形図である。

【図１２】本発明の第２の実施形態によるレジスト塗布
ユニット内の特徴部分の構成を示す一部断面正面図であ
る。

【符号の説明】

４０ レジスト塗布ユニット（ＣＴ） ６２ レジストノズル ６４ ノズル走査機構 ８０ レジスト液供給部 ８２ レジスト液タンク ８４ ベローズポンプ ８６ レジスト液吸入管 ８８ レジスト液供給管 １００ 第１の逆止め弁 １０２ 第２の逆止め弁 １０４ 制御部 １０８ 圧力センサ １１８ スピンチャック １２０ 駆動部 １２２ 回転カップ １３０ 蓋体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６４Ｚ Ｆターム(参考） 2H025 AB13 AB16 EA04 EA05 4D075 AC04 AC64 AC84 AC94 AC95 DA06 DC21 4F041 AA05 AB01 BA01 BA12 BA13 4F042 AA06 BA05 BA06 CA01 CB02 CB08 5F046 JA02 JA03

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の被処理体に向けて塗布用の液体を
   吐出するためのノズルと、 液体貯留部より前記液体を吸い込み、吸い込んだ前記液
   体を前記ノズル側へ押し出すポンプと、 前記ポンプより押し出された前記液体を前記ノズルへ送
   るための液体供給管と、 前記ノズルまたは前記液体供給管における前記液体の圧
   力を検出するための圧力センサと、 前記圧力センサの出力信号に応じて前記ポンプの動作を
   制御する制御手段とを有する塗布液供給装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段が、前記圧力センサの出力
   信号により得られる圧力測定値を予め設定した第１の圧
   力設定値と比較し、前記圧力測定値が前記第１の圧力設
   定値を越えた時は前記ポンプの動作を押出し動作から吸
   込み動作に切り換え、前記圧力測定値が前記第１の圧力
   設定値を割った時は前記ポンプの動作を吸込み動作から
   押出し動作に切り換えることを特徴とする請求項１に記
   載の塗布液供給装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段が、前記圧力センサの出力
   信号により得られる圧力測定値を第２の圧力設定値およ
   び前記第２の圧力設定値よりも所定の値だけ低い第３の
   圧力設定値と比較し、前記圧力測定値が前記第２の圧力
   設定値を越えた時は前記ポンプの動作を押出し動作から
   吸込み動作に切り換え、前記圧力測定値が前記第３の圧
   力設定値を割った時は前記ポンプの動作を吸込み動作か
   ら押出し動作に切り換えることを特徴とする請求項１に
   記載の塗布液供給装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段が、前記ポンプの押出し動
   作における単位時間当たりの押出し量を可変制御する手
   段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに
   記載の塗布液供給装置。
5. 【請求項５】 前記制御手段が、前記ポンプの吸入動作
   に要した時間に基づいて前記ノズルまたは前記液体供給
   管における前記液体の流れ具合の良否を判定する手段を
   有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載
   の塗布液供給装置。
6. 【請求項６】 前記制御手段が、前記ノズルより前記液
   体の吐出を開始して前記ノズルの吐出圧力を立ち上げる
   際に、前記圧力測定値が前記第１の圧力設定値または前
   記第３の圧力設定値よりも所定の値だけ低い第４の圧力
   設定値を越えるまでは第１の単位時間当たりの押出し量
   で前記ポンプの押出し動作を持続させ、前記圧力測定値
   が前記第４の圧力設定値を越えてからは前記ポンプの押
   出し動作における単位時間当たりの押出し量を前記第１
   の単位時間当たりの押出し量よりも低い第２の単位時間
   当たりの押出し量に切り換えることを特徴とする請求項
   １〜５のいずれかに記載の塗布液供給装置。
7. 【請求項７】 前記ポンプが、前記液体貯留部より前記
   液体を第１の逆止め弁を介して吸い込み、吸い込んだ前
   記液体を第２の逆止め弁を介して前記ノズル側へ押し出
   すことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の塗
   布液供給装置。
8. 【請求項８】 前記ポンプが、軸方向に伸縮可能なベロ
   ーズ型のポンプ室と、前記液体を吸い込むために前記ポ
   ンプ室を伸張させ、前記液体を押し出すために前記ポン
   プ室を圧縮する駆動部とを有することを特徴とする請求
   項１〜７のいずれかに記載の塗布液供給装置。
9. 【請求項９】 前記ポンプの駆動部が、前記制御部によ
   り回転方向、回転速度および回転量を制御される電動モ
   ータと、前記電動モータの回転駆動力をベローズ軸方向
   の直線運動に変換して前記ポンプ室に伝える伝達手段と
   を含むことを特徴とする請求項８に記載の塗布液供給装
   置。
10. 【請求項１０】 前記ノズルが、吐出流路の終端付近で
    口径が拡大しながら開口する吐出口を有する請求項１〜
    ９のいずれかに記載の塗布液供給装置。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれかに記載の塗
    布液供給装置と、 前記被処理体の被処理面上に前記液体を塗布するために
    前記被処理体に対して前記ノズルを相対的に移動させる
    駆動手段とを有する塗布装置。