JP2002164272A - 塗布方法及び塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理基板上に膜厚の均一な塗布膜を効率よ
く形成すること。 【解決手段】 テーブル１０８上の基板Ｇを気密な処理
空間ＡＳに閉じ込めた状態で、駆動部１１０がテーブル
１０８を予め設定された高さ位置Ｈbまで持ち上げる。
テーブル１０８の上昇により、処理空間ＡＳが気密状態
を保ったまま縮小して内部の空気が圧縮され、圧力が高
くなる。この処理空間ＡＳにおける圧力の上昇は空間容
積の縮小率に反比例し、たとえば空間容積を１／３に縮
小すると圧力は３倍に上昇する。蓋体１０６には処理空
間ＡＳ内の設定圧力に抗するための加圧力（押し下げ
力）がロボットアーム１０７より与えられる。このよう
にして基板Ｇが処理空間ＡＳ内で圧縮による高圧気体の
雰囲気下に置かれることで、基板Ｇ上のレジスト液膜の
表面に高圧気体の圧力が加わる。レジスト液膜にあって
は、高圧雰囲気下に置かれるため、溶剤の沸点が上が
り、溶剤が気化し難くなる。こうして、基板Ｇ上でレジ
スト液膜の流動性が活性化され、押し広げられるように
して基板面と平行な方向（水平方向）に均される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理基板上に液
体を塗布して膜を形成する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、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
るために、いわゆるスピンコート法が常用ないし多用さ
れている。しかし、従来一般のスピンコート法では、被
処理基板をかなりの高速度でスピン回転させるため、多
量のレジスト液が遠心力で基板の外へ飛散して、無駄に
捨てられたりパーティクルの原因になるという問題があ
る。また、基板が大型化すると、スピン回転時に基板外
周部において周速度が大きいために空気の乱流を引き起
こしやすく、レジスト膜の膜厚の変動ひいては解像度の
低下を招きやすいといった問題もある。

【０００３】そこで、スピンコート法に替わる新しいレ
ジスト塗布法として、図１４に示すように、被処理基板
１上でレジストノズル２を縦横に相対移動または走査さ
せながらレジストノズル２よりレジスト液Ｒを細径の線
状で連続的に吐出させることにより、高速スピン回転を
要することなく基板１上に万遍無く所望の膜厚でレジス
ト液Ｒ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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のス
ピンレス法において、被処理基板１の端から端まで膜厚
の均一なレジスト膜を得るには、レジストノズル２の吐
出口を非常に小さな口径（通常１００μｍ以下）に形成
し、レジスト液Ｒを高圧力でしかも一定の流量で吐出す
るとともに、レジストノズル２を一定の速度で走査しな
ければならない。つまり、レジスト膜の膜厚均一性がレ
ジストノズル２の微細径吐出特性や走査速度によって律
則されてしまい、それら律則条件の高精度化を実現でき
なければ膜厚均一性が得られないという問題がある。ま
た、仮にそのような律則条件の高精度化を実現できたと
しても、塗布処理時間が相当長くなり、スループットが
低下するという問題がある。

【０００５】本発明は、上記のような従来技術の問題点
に鑑みてなされたもので、被処理基板上に膜厚の均一な
塗布膜を効率よく形成するようにした塗布方法および塗
布装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の塗布方法は、被処理基板上に所定の塗布
液をほぼ万遍無く塗布する塗布工程と、前記塗布工程の
後に、前記基板を高圧気体の雰囲気下に置いて、前記気
体の圧力により前記基板上で前記塗布液の膜の厚みを均
一化するレベリング工程とを有する方法とした。

【０００７】本発明の塗布方法では、最初に塗布工程
で、被処理基板上に塗布液をほぼ万遍無く粗塗りしてよ
い。次のレベリング工程では、基板上の塗布膜を高圧気
体の雰囲気下に置くことにより、高圧気体による静的な
物理力を用いて、基板上の塗布膜を短時間で精度の高い
平坦面に均すことができる。このように、２段階の処理
工程（塗布・レベリング）を順次行うことにより、短い
処理時間で膜厚均一性のすぐれたレジスト塗布膜を形成
することができる。

【０００８】本発明のレベリング工程では、好ましい一
態様として、被処理基板を気密な処理空間内に配置し、
この処理空間を所定の割合に縮小して空間内の気体を設
定圧力になるまで圧縮してよい。あるいは、好ましい別
の態様として、被処理基板を気密な処理室内に配置し、
この処理室内に高圧の気体を供給して設定圧力を得るよ
うにしてもよい。

【０００９】本発明における高圧の気体は、一般的には
空気でよいが、塗布膜の変質を可及的に回避するために
不活性ガスを用いてもよい。

【００１０】本発明の塗布装置は、被処理基板上に所定
の塗布液をほぼ万遍無く塗布する塗布処理部と、前記基
板を高圧気体の雰囲気下に置いて、前記気体の圧力によ
り前記基板上で前記塗布液の膜の厚みを均一化するレベ
リング処理部とを有する構成とした。

【００１１】本発明の塗布装置では、好ましい一態様と
して、塗布処理部が、被処理基板に向けて所定の塗布液
を吐出するノズルを含む塗布液吐出手段と、基板上で該
ノズルを所定の走査パターンで相対的に移動させる走査
用駆動手段とを有する構成であってよい。本発明では、
被処理基板上に塗布液をほぼ万遍無く粗塗りすれば足り
るため、ノズルの吐出性能や走査性能に厳しい精度を求
める必要はない。

【００１２】また、好ましい一態様として、レベリング
処理部が、中空の円筒体と、この円筒体に対して軸方向
に相対移動可能に設けられたピストン部材と、該円筒体
と該ピストン部材との間に気密な処理空間を形成するた
めのシーリング部材と、該処理空間が気密に維持された
状態で該ピストン部材を軸方向に駆動する気体圧縮用駆
動手段とを有する構成であってよい。この構成において
は、処理空間内に所望の圧力を得るために、ピストン部
材のストローク量を適宜選択または制御してよい。

【００１３】また、別の態様として、レベリング処理部
が、被処理基板を気密状態で収容可能な処理室と、この
処理室内に高圧の気体を供給するための高圧気体供給手
段とを有する構成であってもよい。この構成において
は、処理室内に所望の圧力を得るために、高圧気体供給
手段において高圧気体の圧力を適宜選択または制御して
よい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図１３を参照して本
発明の好適な実施形態を説明する。

【００１５】図１に、本発明による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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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）。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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）。

【００２８】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）。

【００２９】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。

【００３０】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）。

【００３１】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。

【００３２】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）。

【００３３】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）４０
に本発明を適用することができる。以下、図３〜図１３
につき本発明をレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０に適
用した実施形態を説明する。

【００３４】図３および図４に、塗布プロセス部１２に
おけるレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０、減圧乾燥ユ
ニット（ＶＤ）４２およびエッジリムーバ・ユニット
（ＥＲ）４４の要部の構成を示す。

【００３５】これらの塗布系処理ユニット群（ＣＴ）４
０、（ＶＤ）４２、（ＥＲ）４４は支持台６０の上に処
理工程の順序にしたがって横一列に配置されている。支
持台６０の両側に敷設された一対のガイドレール６２，
６２に沿って移動する一組または複数組の搬送アーム６
４，６４により、ユニット間で基板Ｇを直接（主搬送路
５２側の主搬送装置５４を介することなく）やりとりで
きるようになっている。

【００３６】この実施形態のレジスト塗布ユニット（Ｃ
Ｔ）４０は、基板Ｇ上にレジスト液をほぼ万遍無く塗布
するための塗布処理部６６と、基板Ｇ上のレジスト塗布
膜の膜厚を均一化（レベリング）するためのレベリング
処理部６８とを有している。両処理部６６，６８の構成
および作用については後に詳しく述べる。

【００３７】減圧乾燥ユニット（ＶＤ）４２は、上面が
開口しているトレーまたは底浅容器型の下部チャンバ７
０と、この下部チャンバ７０の上面に気密に密着または
嵌合可能に構成された蓋状の上部チャンバ７２とを有し
ている。下部チャンバ７０はほぼ四角形で、中心部には
基板Ｇを水平に載置して支持するためのステージ７４が
配設され、底面の四隅には排気口７６が設けられてい
る。下部チャンバ７０の下から各排気口７６に接続する
排気管７８は真空ポンプ（図示せず）に通じている。下
部チャンバ７０に上部チャンバ７２を被せた状態で、両
チャンバ７０，７２内の処理空間を該真空ポンプにより
所定の真空度まで減圧できるようになっている。

【００３８】エッジリムーバ・ユニット（ＥＲ）４４に
は、基板Ｇを水平に載置して支持するステージ８０と、
基板Ｇを相対向する一対の角隅部にて位置決めするアラ
イメント手段８２と、基板Ｇの四辺の周縁部（エッジ）
から余分なレジストを除去する４個のリムーバヘッド８
４等が設けられている。アライメント手段８２がステー
ジ８０上の基板Ｇを位置決めした状態で、各リムーバヘ
ッド８４が基板Ｇの各辺に沿って移動しながら、基板各
辺の周縁部に付着している余分なレジストをシンナーで
溶解して除去するようになっている。

【００３９】レジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０の塗布
処理部６６は、上面が開口しているカップ状の処理容器
８６と、この処理容器８６内で基板Ｇを水平に載置して
保持するための昇降可能なステージ８８と、このステー
ジ８８を昇降させるために処理容器８６の下に設けられ
た昇降駆動部９０と、ステージ８８上の基板Ｇに対して
レジスト液を吐出するためのレジストノズル９２をＸＹ
方向で駆動するノズル走査機構９４と、各部を制御する
コントローラ（図示せず）とを有している。

【００４０】図５に、ノズル走査機構９４の構成を示
す。このノズル走査機構９４では、Ｙ方向に延びる一対
のＹガイドレール９６，９６が処理容器８６（図５では
図示省略）の両側に配置されるとともに、両Ｙガイドレ
ール９６，９６の間にＸ方向に延在するＸガイドレール
９８がＹ方向に移動可能に架け渡されている。所定位置
たとえば片側のＹガイドレール９６の一端に配置された
Ｙ方向駆動部１００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９８を両Ｙガイドレール
９６，９６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９８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）１０２が設けられており、このキャリッジ１０２
にレジストノズル９２が取り付けられている。レジスト
ノズル９２は、レジスト液供給部（図示せず）よりレジ
スト液を導入するレジスト液導入部と、導入したレジス
ト液を垂直下方に吐出する微細径（たとえば１００〜２
００μｍ程度）の１個または複数個の吐出口とを有して
いる。

【００４１】図３および図４において、レジスト塗布ユ
ニット（ＣＴ）４０のレベリング処理部６８は、垂直方
向に延在する中空円筒状の本体１０４と、この本体１０
４の上面の開口１０４ａを気密に閉じるための蓋体１０
６と、本体１０４内に垂直方向（軸方向）に摺動可能に
収められたピストン型のテーブル１０８と、このテーブ
ル１０８を垂直方向に駆動するために本体１０４の底部
に設けられた駆動部１１０と、各部を制御するコントロ
ーラ（図示せず）とを有する。蓋体１０６はロボットア
ーム１０７（図４）によって操作される。

【００４２】図６に、レベリング処理部６８の構成をよ
り詳細に示す。円柱型テーブル１０８の外周面には円周
方向に延在するパッキンたとえばＯリング１１２が１個
または複数個取付されている。各々のＯリング１１２が
弾性変形して本体１０４の内壁に圧着または摺接するこ
とにより、本体１０４内のテーブル１０８上の空間（処
理空間）ＡＳがテーブル１０８の下の空間から気密に遮
断されている。

【００４３】テーブル１０８は、垂直方向に延在する昇
降駆動軸１１４を介して駆動部１１０内のたとえばエア
シリンダまたは油圧シリンダからなるテーブル昇降駆動
部（図示せず）に結合されている。テーブル１０８の下
面には垂直下方に延在する複数本のスライドシャフト１
１６が固着されており、これらのスライドシャフト１１
６を垂直方向に移動可能に支持する軸受部材（図示せ
ず）も駆動部１１０内に設けられている。また、基板Ｇ
を水平姿勢で上げ下げするための複数本のリフトピン１
１８がテーブル１０８の貫通孔１０８ａを下から上に貫
通できるようになっており、これらのリフトピン１１８
を昇降移動させるリフトピン昇降駆動部（図示せず）も
駆動部１１０内に設けられている。

【００４４】本体１０４の上端部には半径方向内側（ま
たは外側）に突出する環状のフランジ部１０４ｂが形成
され、後述するようにこのフランジ部１０４ｂの上に蓋
体１０６が気密に密着するようになっている。

【００４５】次に、この実施形態のレジスト塗布ユニッ
ト（ＣＴ）４０における作用を説明する。

【００４６】先ず、主搬送路５２側の主搬送装置５４
（図１）により塗布処理前の基板Ｇが塗布処理部６６に
搬入される。塗布処理部６６では、昇降駆動部９０によ
りステージ８８が処理容器８６の上面開口から上に出る
位置まで持ち上げられ、主搬送装置５４により基板Ｇが
ステージ８８上に移載される。ステージ８８の上面に
は、基板Ｇを保持するために、たとえばバキューム式の
吸着手段（図示せず）が設けられてもよい。

【００４７】ステージ８８上に基板Ｇが載置されると、
次に昇降駆動部９０によりステージ８８が処理容器８６
内の所定位置まで降ろされ、その位置で基板Ｇに対する
レジスト塗布処理が実行される。

【００４８】より詳細には、レジスト液供給部からのレ
ジスト液の供給を受けてレジストノズル９２がレジスト
液を所定の圧力および流量で基板Ｇに向けて吐出すると
同時に、ノズル走査機構９４がレジストノズル９２をＸ
Ｙ方向で縦横に走査する。たとえば、図１４と同様にし
て、直角ジグザグ状の走査パターンで基板Ｇの端から端
まで走査してよい。これにより、基板Ｇ上には走査パタ
―ンつまりレジストノズル９２の移動経路に沿ってレジ
スト液の滴下跡がライン状に形成されていき、図７に示
すように、相隣接する滴下ラインがライン幅方向に繋が
ることで、基板Ｇの上面（被処理面）全体を覆うような
レジスト液の膜ＲＢが形成される。

【００４９】ここで、基板Ｇ上に形成されるレジスト液
膜ＲＢの膜厚Ｄcは均一または一定である必要はない。
次段のレベリング処理部６８において膜厚を均一化でき
るためである。したがって、塗布処理部６６において、
レジストノズル９２の吐出圧力ないし流量や走査速度を
一定に維持するための機構や制御にそれほど厳しい精度
を求める必要はない。

【００５０】また、後述するように、レベリング処理部
６８では基板Ｇ上のレジスト液を殆ど全部維持したまま
（つまりレジスト液の一部を基板の外へ振り切るように
して捨てることはせずに）膜厚を均一化するので、塗布
処理部６６においてはレジスト液膜ＲＢの膜厚Ｄcを最
終目標の膜厚Ｄs付近に設定可能であり、レジスト液の
消費量を必要最小限に抑えられる。

【００５１】塗布処理部６６でレジスト塗布処理が終了
すると、昇降駆動部９０によりステージ８８が処理容器
８６の上面開口より高い位置まで持ち上げられる。直後
に、搬送アーム６４，６４が、基板Ｇをステージ８８か
ら受け取り、隣接するレベリング処理部６８へ移送す
る。

【００５２】図８に示すように、レベリング処理部６８
では、基板Ｇを搬入するために、蓋体１０６を上方に退
避させた状態で、リフトピン１１８がテーブル１０８を
貫通して本体１０４の開口１０４ａよりも高い位置まで
上昇する。このとき、テーブル１０８は任意の高さに位
置してよく、たとえば図示のように本体開口１０４ａ付
近まで上昇していてもよい。

【００５３】リフトピン１１８は、搬送アーム６４，６
４（図８では図示省略）より基板Ｇをピン先端で受け取
ると、基板Ｇを水平姿勢に保ったまま下降する。そし
て、テーブル１０８の貫通孔１０８ａ内にピン先端が沈
むまでリフトピン１１８が下がり、基板Ｇはテーブル１
０８上に載置される。

【００５４】しかる後、図９に示すように、駆動部１１
０によりテーブル１０８が下限位置付近に設定された基
準高さ位置Ｈaまで下げられる一方で、ロボットアーム
１０７により蓋体１０６が本体開口１０４ａに被せられ
る。蓋体１０６の下面外周縁部には環状のパッキンたと
えばＯリング１２０が取付されており、ロボットアーム
１０７からの加圧力により蓋体１０６がＯリング１２０
を介して本体１０４のフランジ部１０４ｂに気密に密着
する。これにより、本体１０４内で、基板Ｇが載置され
ているテーブル１０８と蓋体１０６との間に気密な円柱
状の処理空間ＡＳが形成される。

【００５５】上記のようにしてテーブル１０８上の基板
Ｇを気密な処理空間ＡＳに閉じ込めた状態で、図１０に
示すように、駆動部１１０がテーブル１０８を予め設定
された高さ位置Ｈbまで持ち上げる。テーブル１０８の
上昇により、処理空間ＡＳが気密状態を保ったまま縮小
して内部の空気が圧縮され、圧力が高くなる。この処理
空間ＡＳにおける圧力の上昇は空間容積の縮小率に反比
例し、たとえば空間容積を１／３に縮小すると圧力は３
倍に上昇する。

【００５６】ここで、処理空間ＡＳの容積は高さｈに比
例し、高さｈはテーブル１０８の高さ位置Ｈによって変
えられる。テーブル１０８の基準高さ位置Ｈaおよび設
定上昇位置Ｈbにおける処理空間ＡＳの高さをそれぞれ
ｈa、ｈbとすると、処理空間ＡＳにおける圧力の上昇率
は処理空間ＡＳの高さ縮小率ｈb／ｈaの逆数（ｈa／ｈ
b）で与えられる。テーブル押し上げ動作つまり圧縮動
作を開始する前の処理空間ＡＳ内の圧力は外部空間の圧
力（通常は大気圧）に等しいので、縮小率ｈb／ｈaをた
とえば１／５に設定することで処理空間ＡＳ内の圧力を
５atm程度まで高めることができる。蓋体１０６には処
理空間ＡＳ内の設定圧力に抗するための加圧力（押し下
げ力）がロボットアーム１０７より与えられる。

【００５７】なお、処理空間ＡＳ内では圧縮に伴い温度
が上昇する。この温度上昇が成膜品質に悪影響を及ぼす
おそれがある場合は、本体１０４またはその近傍に冷却
ジャケット（温度調整された冷却媒体が流れる流路を内
蔵する熱伝導性の部材）またはペルチェ効果素子等を有
する冷却手段を設け、処理空間ＡＳの圧縮開始と同時
に、または圧縮開始より所定時間前から該冷却手段をオ
ンにして冷却を開始し、処理空間ＡＳ内の圧縮に伴う温
度上昇を問題ない程度に抑制してもよい。

【００５８】上記のようにして基板Ｇは処理空間ＡＳ内
で圧縮による高圧気体の雰囲気下に置かれることで、図
１１の矢印で示すように、基板Ｇ上のレジスト液膜ＲＢ
の表面に高圧気体の圧力が加わる。レジスト液膜ＲＢに
あっては、高圧雰囲気下に置かれるため、溶剤の沸点が
上がり、溶剤が気化し難くなる。こうして、レジスト液
膜ＲＢの流動性が活性化され、図１１の鎖線で示すよう
に基板Ｇ上で押し広げられるようにして基板面と平行な
方向（水平方向）に均される。

【００５９】このように、この実施形態では、圧縮によ
る高圧気体の雰囲気下でレジスト液膜ＲＢの流動性を高
めて膜厚の均一化を行う。したがって、使用するレジス
ト液は比較的粘度の高いものが好ましい。

【００６０】レベリング処理部６８において、上記のよ
うなレベリング処理が終了すると、蓋体１０６が本体開
口１０４ａより引き上げられ、処理空間ＡＳが大気に開
放される。次いで、基板Ｇを搬出するため、リフトピン
１１８が上昇して基板Ｇをテーブル１０８より上に（図
８と同じ高さ位置に）持ち上げる。直後に、搬送アーム
６４，６４が、基板Ｇをリフトピン１１８から受け取
り、隣接する減圧乾燥ユニット（ＶＤ）４２へ移送す
る。

【００６１】上記したように、この実施形態のレジスト
塗布ユニット（ＣＴ）４０では、最初に塗布処理部６６
で基板Ｇ上にレジスト液をほぼ万遍無く粗塗りし、次い
でレベリング処理部６８で基板Ｇ上のレジスト液膜を圧
縮高圧気体の雰囲気下でレベリングする。

【００６２】このように、２つの処理部６６，６８で２
段階の処理工程（塗布・レベリング）を順次行うことに
より、従来のスピンレス法（図１４）よりも短い処理時
間で膜厚均一性のすぐれたレジスト塗布膜を形成するこ
とができる。特に、塗布工程では、レジストノズル９２
の吐出性能や走査性能に厳しい精度を求める必要がない
ため、機構の簡略化と動作の高速化を図れる。また、レ
ベリング工程では、圧縮高圧気体による静的な物理力を
用いて、基板Ｇ上のレジスト液膜を短時間で精度の高い
平坦面に均すことができる。このことにより、レジスト
塗布膜から、いわゆる転写跡を回避または消去すること
も可能である。

【００６３】上記した実施形態の塗布処理部６６では、
テーブル８６上に載置された静止状態の基板Ｇに対して
レジストノズル９２をＸＹ方向に移動させる走査方式を
用いた。しかし、他の走査方式、たとえばレジストノズ
ル９２側を固定してテーブル８６側をＸＹ方向に移動さ
せる方式も可能であり、あるいは基板Ｇをスピン回転さ
せながらレジストノズル９２を回転円の半径方向に移動
させる方式等も可能である。レジストノズル９２の構成
も種々の形式が可能であり、特に吐出口の形状や個数に
限定はなく、たとえば細長いスリット型も可能である。

【００６４】上記実施形態のレベリング処理部６８にお
いて、本質的な構成は処理空間ＡＳを気密に維持しつつ
空間内の気体を任意の圧縮率で圧縮できる仕組みであ
る。したがって、本体１０４、蓋体１０６、テーブル１
０８、駆動部１１０等の各部の構成を種々変形または変
更することが可能であり、本体１０４とテーブル１０８
との間で相対運動を行わせる態様も種々変形できる。処
理空間ＡＳ内の気体としては、通常は空気でよいが、レ
ジスト液膜の変質を極力回避するためには窒素ガス等の
不活性ガスが好ましい。不活性ガスを用いる場合は、た
とえば処理空間ＡＳを密閉状態にしてから内部の空気
（大気）を不活性ガスで置換する構成としてよい。ま
た、処理空間ＡＳ内の圧力を圧力センサを用いてフィー
ドバック制御することも可能である。

【００６５】さらに、本発明においては、第２の実施形
態のレベリング処理部として、図１３に示すように、密
閉可能な処理室１２２内に基板Ｇを配置し、外部から高
圧気体を室内に供給することによって基板Ｇ上に高圧気
体の雰囲気または処理空間を形成することも可能であ
る。

【００６６】図１３の構成例において、高圧気体供給部
１２４は、気体供給源と気体圧縮装置（たとえばコンプ
レッサ）とで構成できる。処理室１２２内には、基板Ｇ
を水平に載置して支持するテーブル１２６が設けられる
とともに、基板Ｇの搬入・搬出時にテーブル１２６の孔
１２６ａを貫通して基板Ｇを上げ下げするためのリフト
ピン１２８およびその昇降駆動手段（図示せず）が設け
られる。高圧気体供給部１２４からの高圧気体はガス供
給管１３０を通って室内底部に設けられたバッファ室１
３２に導入され、バッファ室１３２の上面に取付された
多孔板１３４より均一かつ安定した上昇気流で基板Ｇ上
の処理空間ＡＳへ供給されるようになっている。ガス供
給管１３０に開閉弁１３６が設けられてよい。また、処
理室１２２には排気管１３８を介して真空ポンプ等の排
気手段（図示せず）が接続されており、室内の排気やガ
ス置換等を行えるようになっている。排気管１３８にも
開閉弁１４０が設けられてよい。処理室１２２は、たと
えば側壁に開閉可能な基板出入り口１４２を設けた密閉
型チャンバ構造としてよい。処理室１２２内に圧力セン
サ（図示せず）を設け、その出力信号（圧力検出信号）
をコントローラ（図示せず）にフィードバックさせるこ
とができる。

【００６７】この第２の実施形態では、高圧気体供給部
１２４より処理室１２２内に供給する高圧気体の圧力を
選定または可変制御して、処理室１２２内の処理空間Ａ
Ｓに所望圧力の高圧雰囲気を形成することにより、上記
した第１の実施形態と同様に、圧縮高圧気体による静的
な物理力を用いて、基板Ｇ上のレジスト液膜を効率よ
く、かつ高い精度でレベリングすることができる。

【００６８】この第２の実施形態でも種々の変形・選択
が可能である。たとえば、高圧気体は空気でもよいが、
不活性ガスでもよい。処理室１２２内にたとえば加熱式
の乾燥手段（図示せず）を設けて、レベリング処理に続
けて乾燥処理を行ってもよい。そのような乾燥手段は、
上記第１の実施形態にも適用可能である。

【００６９】また、機構が煩雑化するが、この第２の実
施形態の方式でも上記第１の実施形態の方式でも１つの
処理室または本体内でレベリング処理だけでなく、前工
程の塗布処理を行うような装置構成も可能である。

【００７０】上記した実施形態はＬＣＤ製造の塗布現像
処理システムにおけるレジスト塗布方法および装置に係
るものであったが、本発明は被処理基板上に塗布液を供
給する任意のアプリケーションに適用可能である。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。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の塗布方法
または塗布装置によれば、被処理基板上に膜厚の均一な
塗布膜を効率よく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】実施形態の塗布現像処理システムにおける塗布
系処理ユニット群の要部の構成を示す平面図である。

【図４】実施形態の塗布現像処理システムにおける塗布
系処理ユニット群の要部の構成を示す正面図である。

【図５】実施形態のレジスト塗布ユニットの塗布処理部
に含まれるノズル走査機構の構成を示す斜視図である。

【図６】実施形態のレジスト塗布ユニットのレベリング
処理部の構成を示す斜視図である。

【図７】実施形態のレジスト塗布ユニットで得られる基
板上の塗布膜を模式的に示す略断面図である。

【図８】実施形態のレベリング処理部の動作の一段階を
示す略断面図である。

【図９】実施形態のレベリング処理部の動作の一段階を
示す略断面図である。

【図１０】実施形態のレベリング処理部の動作の一段階
を示す略断面図である。

【図１１】実施形態のレベリング処理部における作用を
模式的に示す略断面図である。

【図１２】実施形態のレベリング処理部によって得られ
る基板上の塗布膜を模式的に示す略断面図である。

【図１３】別の実施形態におけるレベリング処理部の構
成を示す図である。

【図１４】従来のスピンレス法によるレジスト塗布処理
を模式的に示す斜視図である。

【符号の説明】

４０ レジスト塗布ユニット（ＣＴ） ６４ 搬送アーム ６６ 塗布処理部 ６８ レベリング処理部 ８８ ステージ ９２ レジストノズル ９４ ノズル走査機構 ９２ 圧力制御弁 １０４ 本体 １０６ 蓋体 １０８ テーブル １１０ 駆動部 １１２ Ｏリング １１４ 昇降駆動軸 １１６ スライドシャフト １１８ リフトピン １２０ Ｏリング

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｂ０５Ｄ 7/00 Ｇ０３Ｆ 7/16 ５０１ Ｇ０３Ｆ 7/16 ５０１ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６４Ｚ Ｆターム(参考） 2H025 AA18 AB16 AB20 EA04 EA10 4D075 AC04 BB56Y DA06 DB13 DC21 EA45 4F041 AA06 AB01 BA00 4F042 AA07 AA08 DD00 DD31 DD45 5F046 JA01 JA27

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理基板上に所定の塗布液をほぼ万遍
   無く塗布する塗布工程と、 前記塗布工程の後に、前記基板を高圧気体の雰囲気下に
   置いて、前記気体の圧力により前記基板上で前記塗布液
   の膜の厚みを均一化するレベリング工程とを有する塗布
   方法。
2. 【請求項２】 前記レベリング工程が、前記基板を気密
   な処理空間内に配置し、前記処理空間を所定の割合に縮
   小して空間内の気体を設定圧力になるまで圧縮すること
   を特徴とする請求項１に記載の塗布方法。
3. 【請求項３】 前記レベリング工程が、前記基板を気密
   な処理室内に配置し、前記処理室内に高圧の気体を供給
   して設定圧力を得ることを特徴とする請求項１に記載の
   塗布方法。
4. 【請求項４】 前記気体が不活性ガスであることを特徴
   とする請求項１〜３のいずれかに記載の塗布方法。
5. 【請求項５】 被処理基板上に所定の塗布液をほぼ万遍
   無く塗布する塗布処理部と、 前記基板を高圧気体の雰囲気下に置いて、前記気体の圧
   力により前記基板上で前記塗布液の膜の厚みを均一化す
   るレベリング処理部とを有する塗布装置。
6. 【請求項６】 前記塗布処理部が、前記被処理基板に向
   けて所定の塗布液を吐出するノズルを含む塗布液吐出手
   段と、前記基板上で前記ノズルを所定の走査パターンで
   相対的に移動させる走査用駆動手段とを有することを特
   徴とする請求項５に記載の塗布装置。
7. 【請求項７】 前記レベリング処理部が、中空の円筒体
   と、前記円筒体に対して軸方向に相対移動可能に設けら
   れたピストン部材と、前記円筒体と前記ピストン部材と
   の間に気密な処理空間を形成するためのシーリング部材
   と、前記処理空間が気密に維持された状態で前記ピスト
   ン部材を軸方向に駆動する気体圧縮用駆動手段とを有す
   ることを特徴とする請求項５または６に記載の塗布装
   置。
8. 【請求項８】 前記レベリング処理部が、前記基板を気
   密状態で収容可能な処理室と、前記処理室内に高圧の気
   体を供給するための高圧気体供給手段とを有することを
   特徴とする請求項５または６に記載の塗布装置。