JP2002233807A - 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】 水平超音波振動印加手段１０８において
超音波振動体１１２内の超音波振動子１１６が超音波を
発生または励振すると、超音波振動子１１６からの縦波
の超音波が振動伝達板１１２ａを介して基板Ｇ上のレジ
スト液膜に対して左側面から入射し、レジスト液膜中を
左端から右端まで水平方向に伝搬する。この水平方向の
超音波伝搬により、レジスト液膜の各部が左右に振動変
位することで、液膜の表面付近は凹凸部が崩れるように
してある程度まで平らになる。垂直超音波振動印加手段
１０６において超音波振動子１１０が超音波を発生また
は励振すると、超音波振動子１１０からの縦波の超音波
がステージ１０４および基板Ｇを介して基板Ｇ上のレジ
スト液膜に底面側から入射し、レジスト液膜中を底から
表面まで垂直方向に伝搬する。この垂直方向の超音波伝
搬により、レジスト液膜の各部が上下に振動変位するこ
とで、うねりを招くことなく液膜の表面をさらに平らに
することができる。

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１６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、前記基板上の塗布液の中または表面で超音波を伝
搬させて、前記超音波による振動変位を通じて前記塗布
膜の膜の厚みを均一化するレベリング工程とを有する構
成とした。

【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、基板上の塗布液の各部を
超音波で振動変位させることにより、液膜表面の凹凸を
崩すようにして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、好ましい態
様として、基板の裏側から基板の面と垂直な方向に伝搬
する超音波振動を与える方法、あるいは基板上の塗布液
に対して少なくとも一側面から基板の面と平行な方向に
伝搬する超音波振動を与える方法を用いることができ
る。特に、基板の面と平行な方向に伝搬する超音波振動
を基板上の塗布液に与える方法においては、進行波と反
射波との重ね合わせにより定在波を形成せしめること
で、基板上の塗布液の表面を超音波の波長に応じた微小
な凹凸形状に標準化することも可能である。

【０００９】本発明のレベリング工程において、超音波
振動によるレベリング効果を強め処理時間を一層短くす
るための好ましい一態様は、基板の裏側から基板の面と
垂直な方向に伝搬する超音波振動を与えると同時に、基
板上の塗布液に対して少なくとも一側面から基板の面と
平行な方向に伝搬する超音波振動を与える方法である。
この場合、最初にそのような両方向の超音波振動の同時
印加を所定の第１の時間だけ行った後、レベリングの仕
上がりをよくするために、どちらかの方向の超音波振動
を止めて、一方向の超音波振動のみを所定の第２の時間
だけ印加する方法としてよい。

【００１０】本発明のレベリング工程では、基板を高圧
気体の雰囲気下に置いて基板上の塗布液に上記のような
超音波振動を与える方法も効果的である。すなわち、高
圧気体の中で基板上の塗布液を乾燥しにくくして流動性
を高め、さらには高圧気体の静的な圧力で基板上の塗布
液を押し広げることにより、超音波振動によるレベリン
グ効果を強め処理時間を一層短くすることができる。

【００１１】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
板上の塗布液の中または表面で超音波を伝搬させて、前
記超音波の振動により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。

【００１２】本発明の一態様によれば、レベリング処理
部が、塗布液の膜を上に向けて基板をほぼ水平に載置し
て支持するステージと、このステージの裏側から基板の
面と垂直な方向に伝搬する超音波振動を与えるための第
１の超音波振動印加手段と、この第１の超音波振動印加
手段を電気的に駆動するための第１の駆動回路とを有す
る。かかる構成においては、第１の超音波振動印加手段
からの超音波がステージおよび基板を介して基板上の塗
布液の中を基板の面と垂直な方向に伝搬し、塗布液の各
部が同方向に振動変位する。

【００１３】本発明の別の態様によれば、レベリング処
理部が、塗布液の膜を上に向けて基板をほぼ水平状態で
支持する支持部材と、この支持部材に支持されている前
記基板上の塗布液に対して少なくとも一側面から水平方
向に伝搬する超音波振動を与えるための第２の超音波振
動印加手段と、この第２の超音波振動印加手段を電気的
に駆動するための第２の駆動回路とを有する。かかる構
成においては、第２の超音波振動印加手段からの超音波
が基板上の塗布液の中を基板の面と平行な方向に基板の
端から端まで伝搬し、塗布液の各部が同方向に振動変位
する。

【００１４】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。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図１５を参照して本
発明の好適な実施形態を説明する。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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）。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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）。

【００２９】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）。

【００３０】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。

【００３１】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）。

【００３２】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。

【００３３】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）。

【００３４】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１５
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。

【００３５】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。

【００３６】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、これらのユニット間で基板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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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、所定の
高さ位置で基板Ｇを水平に載置して支持するステージ１
０４と、このステージ１０４上に載置された基板Ｇ上の
塗布液に対して垂直方向および水平方向の超音波振動を
それぞれ与えるための垂直超音波振動印加手段１０６お
よび水平超音波振動印加手段１０８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。ステージ１
０４は超音波振動を伝搬しやすい材質たとえば金属板で
構成されてよく、基板Ｇよりも一回り大きな基板載置面
を有している。ステージ１０４を水平に支持する脚１０
４ａは支持台６０に固定または設置されてよい。

【００４３】垂直超音波振動印加手段１０６は、ステー
ジ１０４の裏側に配置された１個または複数個の超音波
振動子１１０と、各超音波振動子１１０を電気的に駆動
するための駆動回路（図示せず）とを有している。各超
音波振動子１１０は、たとえば磁気ひずみ振動子または
圧電振動子からなり、振動面をステージ１０４の裏面に
密着させ、垂直上方に向けて所定の周波数を有する縦波
の超音波を発生するようになっている。

【００４４】水平超音波振動印加手段１０８は、図６に
明示するように、ステージ１０４の左右両端にそれぞれ
配置された超音波振動体１１２および基板押圧部１１４
を有している。

【００４５】超音波振動体１１２は、ステージ１０４の
左辺と平行に端から端まで延在する四角筒体であって、
ステージ１０４上で長手方向と垂直な水平方向に摺動可
能に配置されており、該四角筒体のステージ中心寄りの
側面１１２ａを超音波振動を伝搬しやすい材質たとえば
金属板で構成し、この振動伝達板１１２ａの裏側に１個
または複数個の超音波振動子１１６（図８，図９，図１
０）を設けている。各超音波振動子１１６は、たとえば
磁気ひずみ振動子または圧電振動子からなり、振動面を
振動伝達板１１２ａの裏面に密着させ、水平方向に所定
の周波数を有する縦波の超音波を発生するようになって
いる。ステージ１０４の左端縁部には超音波振動体１１
２と平行に延在するバネ受け部材１１８が設けられ、こ
のバネ受け部材１１８と超音波振動体１１２との間に適
当な間隔を置いて複数個の圧縮コイルバネ１２０が設け
られている。

【００４６】基板押圧部１１４は、ステージ１０４の右
辺と平行に端から端まで延在する横断面コ字状の押圧部
材１２２を有し、この押圧部材１２２の溝部をステージ
１０４の右端部に水平方向で摺動可能に嵌合させてい
る。押圧部材１２２の下面に垂直板または垂直軸からな
る支持部材１２４が結合され、駆動部１２６内に設けら
れているシリンダまたはモータ等を含む水平押圧駆動部
（図示せず）により支持部材１２４を介して押圧部材１
２２を長手方向と垂直な水平方向に移動させられるよう
になっている。

【００４７】図３および図６に示すように、ステージ１
０４には基板昇降用のリフトピン１２５（図１３）を昇
降可能に通すための貫通孔１０４ｂが適当な間隔を置い
て複数個形成されている。駆動部１２６内には該リフト
ピン１２５を上げ下げするための昇降駆動部（図示せ
ず）も設けられている。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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１６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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】レベリング処理部６８では、ステージ１０
４の各貫通孔１０４ｂからリフトピン１２５が上方に突
き出て搬送アーム６４，６４から基板Ｇをピン先端で受
け取り、次いで基板Ｇを水平姿勢に保ったまま下降す
る。そして、ステージ１０４の貫通孔１０４ｂ内にピン
先端が沈むまでリフトピン１２５が下がり、基板Ｇはス
テージ１０４上に載置される。

【００５６】この際、図８に示すように、基板押圧部１
１４の押圧部材１２２がステージ１０４上で中心部から
最も遠く離れた所定位置（原位置）に在り、基板Ｇは左
右両側の超音波振動体１１２と押圧部材１２２の押圧面
１２２ａとの間に幾らかの隙間ＰL，ＰRを空けるように
してステージ１０４上に載置される。

【００５７】ステージ１０４上に基板Ｇが載置された後
に、水平超音波振動印加手段１０８において駆動部１２
６内の水平押圧駆動部が作動して、基板押圧部１１４の
押圧部材１２２をステージ１０４の中心部側（図８の左
方）に所定距離だけ水平移動させる。この押圧部材１２
２の水平移動により、ステージ１０４上の基板Ｇは、押
圧部材１２２の押圧面１２２ａによって片側（右側）か
ら押圧されながら反対側（左側）へ水平移動して、超音
波振動体１１２の振動伝達板１１２ａに加圧接触する。
超音波振動体１１２は背後から圧縮コイルバネ１２０の
弾性反発力を受けながら基板Ｇ側からの押圧力Ｆで所定
の距離だけ後退する。こうして、図９に示すように、ス
テージ１０４上で基板Ｇは超音波振動体１１２と押圧部
材１２２とにより左右両側から挟まれるようにして固定
保持される。

【００５８】次に、上記のようにしてステージ１０４上
で固定保持された基板Ｇ上のレジスト液膜ＲＢに対し
て、垂直超音波振動印加手段１０６および水平超音波振
動印加手段１０８によりそれぞれ垂直方向および水平方
向に伝搬する超音波振動が所定のシーケンスで印加され
る。

【００５９】本実施形態における超音波振動印加シーケ
ンスの一態様として、最初に水平超音波振動印加手段１
０８による水平方向の超音波振動を所定の第１の時間だ
け印加し、次に垂直超音波振動印加手段１０６による垂
直方向の超音波振動を所定の第２の時間だけ印加してよ
い。

【００６０】水平超音波振動印加手段１０８において超
音波振動体１１２内の超音波振動子１１６が超音波を発
生または励振すると、図１０に示すように、超音波振動
子１１６からの縦波の超音波ＵＳhが振動伝達板１１２
ａを介して基板Ｇ上のレジスト液膜ＲＢに対して左側面
から入射し、レジスト液膜ＲＢ中を左端から右端まで水
平方向に伝搬する。この水平方向の超音波伝搬により、
レジスト液膜ＲＢの各部が左右に振動変位することで、
液膜の表面付近は凹凸部が崩れるようにしてある程度ま
で平らになる。もっとも、この水平超音波伝搬または振
動をあまり長く続けるとかえってレジスト液膜ＲＢの表
面にうねり等を発生させるおそれがあるので、上記第１
の時間を適当な長さに設定し、垂直超音波振動印加手段
１０６による垂直超音波伝搬（振動）に切り換えてよ
い。

【００６１】垂直超音波振動印加手段１０６において超
音波振動子１１０が超音波を発生または励振すると、図
１１に示すように、超音波振動子１１０からの縦波の超
音波ＵＳvがステージ１０４および基板Ｇを介して基板
Ｇ上のレジスト液膜ＲＢに底面から入射し、レジスト液
膜ＲＢ中を底から表面まで垂直方向に伝搬する。この垂
直方向の超音波伝搬により、レジスト液膜ＲＢの各部が
上下に振動変位することで、うねりを招くことなく液膜
ＲＢの表面をさらに平らにすることができる。なお、超
音波振動子１１０，１１６によるそれぞれの超音波ＵＳ
v，ＵＳhの周波数は同一であってもよく、異なっていて
もよい。

【００６２】本実施形態における超音波振動印加シーケ
ンスの別の態様として、最初に水平超音波振動印加手段
１０８による水平方向の超音波振動と垂直超音波振動印
加手段１０６による垂直方向の超音波振動とを同時に印
加する方法も効果的である。この同時印加方式によれ
ば、基板Ｇ上のレジスト液膜ＲＢに対して上記のような
超音波ＵＳh，ＵＳvをそれぞれ水平方向および垂直方向
に同時に伝搬させることにより、レジスト液膜ＲＢの各
部をランダムな方向に強いパワーで振動変位させ、液膜
表面の凹凸部をより短い時間で平坦化させることができ
る。そして、平坦仕上げのために、所定時間の経過後に
両方向の超音波振動のうち一方を止めて、他方のみを残
すようにしてもよい。垂直方向の超音波振動を止めて水
平方向の超音波振動を残す場合は、レジスト液膜ＲＢの
表面にうねりを生じないように残存印加時間や超音波Ｕ
Ｓhの振幅または音圧等を適宜設定してよい。

【００６３】上記のように、基板Ｇ上のレジスト液膜Ｒ
Ｂが水平方向および垂直方向の超音波振動によりレベリ
ングされることにより、図１２に示すように膜厚均一性
のすぐれた設定膜厚Ｄsを有するレジスト塗布膜とな
る。

【００６４】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、水平超音波振動印加
手段１０８において基板押圧部１１４の押圧部材１２２
がステージ１０４の外側（右端側）へ水平移動して原位
置へ戻る。そうすると、ステージ１０４の反対側（左端
側）では、圧縮コイルバネ１２０の弾性復帰力により超
音波振動体１１２が基板Ｇを右方に押しながら原位置ま
で戻る。しかる後、図１３に示すように、リフトピン１
２５がステージ１０４の貫通孔１０４ｂより上方に突き
出て基板Ｇを水平姿勢のまま所定の高さ位置まで持ち上
げる。直後に、搬送アーム６４，６４が、基板Ｇをリフ
トピン１２５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。

【００６５】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超
音波振動によりレベリングする。

【００６６】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１６）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、水平方向の超音波振動と垂直方向の
超音波振動を併用することで、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。

【００６７】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。

【００６８】上記実施形態のレベリング処理部６８で
は、水平超音波振動印加手段１０８が基板Ｇ上のレジス
ト液膜ＲＢに対して一側面（左側面）から縦波の超音波
ＵＳhを印加する。この場合、超音波振動子１１６から
放射された超音波ＵＳhは基板Ｇ上のレジスト液膜ＲＢ
中を右方へ伝搬し、押圧部材１２２の押圧面１２２ａあ
るいは押圧部材１２２の外側面で反射して、再度基板Ｇ
上のレジスト液膜ＲＢに右側側面から入射して左方に伝
搬する。そのような反射波の超音波ＵＳhを進行波の超
音波ＵＳhと重ね合わせることで、図１４の（Ａ）に示
すようにレジスト液膜ＲＢに超音波の定在波ＵＳＨを形
成せしめることも可能である。そして、このような定在
波ＵＳＨでレジスト液膜ＲＢの各部を振動変位させるこ
とにより、図１４の（Ｂ）に示すように液膜の表面を定
在波ＵＳＨの周期または波長に応じた細かい凹凸形状に
標準化し、実質的な平坦面とすることも可能である。

【００６９】もっとも、基板Ｇ上のレジスト液膜ＲＢに
対して複数の側面から水平方向の超音波振動を順次また
は同時に印加する構成も可能である。また、上記実施形
態よりもレベリング特性は低下するが、垂直超音波振動
印加手段１０６または水平超音波振動印加手段１０８の
いずれか一方のみを備える構成または使用する方法も可
能である。

【００７０】また、上記実施形態のレベリング処理部６
８では、基板Ｇ上のレジスト液膜ＲＢに大気中で超音波
振動を印加した。しかし、基板Ｇ上のレジスト液膜ＲＢ
を高圧気体の雰囲気下に置いて超音波振動を印加する方
法も効果的である。すなわち、超音波振動によってレジ
スト液膜ＲＢは熱を帯びて乾燥しやすくなる。そこで、
基板Ｇ周囲の圧力を大気圧よりも高い圧力に設定するこ
とにより、レジスト液膜ＲＢを乾燥しにくくし、粘性が
高くなるのを防止または低減して、流動性を高め、膜厚
均一化を向上させることができる。この場合、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こ
とも、膜厚の均一化を一層促進する。

【００７１】図１５に、上記のような高圧気体の雰囲気
下で超音波振動方式のレベリング処理を行う装置の構成
例を示す。この構成例では、密閉可能な処理室１３０内
に上記実施形態におけるレベリング処理部６８に相当す
る処理部を配置し、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
間を形成するようにしている。高圧気体供給部１３２
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。高圧気体は空気でよいが、不活性
ガスでもよい。高圧気体供給部１３２からの高圧気体は
ガス供給管１３４を通って室内底部に設けられたバッフ
ァ室１３６に導入され、バッファ室１３６の上面に取付
された多孔板１３８より均一かつ安定した上昇気流で基
板Ｇ上の処理空間へ供給されるようになっている。処理
室１３０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。ガス供給管１３４に開閉弁１４０が設けられてよ
い。また、処理室１３０には排気管１４２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１４２にも開閉弁１４４が設けられてよい。処理室１
３０は、たとえば側壁に開閉可能な基板出入り口１４６
を設けた密閉型チャンバ構造としてよい。処理室１３０
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。

【００７２】図１５の装置構成における処理室１３０
は、一定容積の処理空間を有する高圧気体室として構成
されている。しかし、室内空間または処理空間を気密に
維持しつつその容積を可変できるようにして、処理空間
を所定の割合に縮小することにより空間内の気体を設定
圧力の高圧気体になるまで圧縮する装置構成とすること
も可能である。

【００７３】また、機構が煩雑化するが、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。

【００７４】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。

【００７５】

【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
処理部の要部の構成を示す斜視図である。

【図７】実施形態の塗布処理部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
示す略平面図および略正面図である。

【図９】実施形態のレベリング処理部の動作の一段階を
示す略平面図および略正面図である。

【図１０】実施形態のレベリング処理部において基板上
のレジスト液膜に水平方向の超音波振動を伝搬させる作
用を示す図である。

【図１１】実施形態のレベリング処理部において基板上
のレジスト液膜に垂直方向の超音波振動を伝搬させる作
用を示す図である。

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

【図１３】実施形態のレベリング処理部において処理後
の基板搬出段階を示す略断面図である。

【図１４】実施形態のレベリング処理部において基板上
のレジスト液膜中に超音波の定在波を形成させて膜厚平
坦化を行う方法を示す図である。

【図１５】実施形態のレベリング処理部において基板上
のレジスト液膜を高圧気体の雰囲気下に置いて超音波振
動を印可する装置構成例を示す図である。

【図１６】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 １０４ ステージ １０６ 垂直超音波振動印加手段 １０８ 水平超音波振動印加手段 １１０ 超音波振動子 １１２ 超音波振動体 １１４ 基板押圧部 １１６ 超音波振動子 １２６ 駆動部

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６４Ｚ Ｆターム(参考） 2H025 AA00 AB16 AB17 EA04 4D075 AC92 BB13Z BB56Z CA48 DA06 DB13 DB31 DC21 DC24 DC27 EA05 EA21 EA45 4F042 AA02 AA07 AA08 DD01 DD44 DH10 5F046 JA27

Claims (13)

【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、前記基板上の塗布液の中または表
   面で超音波を伝搬させて、前記超音波の振動により前記
   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、前記基板の裏側
   から基板の面と垂直な方向に伝搬する超音波振動を与え
   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、前記基板上の塗
   布液に対して少なくとも一側面から基板の面と平行な方
   向に伝搬する超音波振動を与え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】 前記レベリング工程が、前記基板の裏側
   から基板の面と垂直な方向に伝搬する超音波振動を与え
   る工程と、前記基板上の塗布液に対して少なくとも一側
   面から基板の面と平行な方向に伝搬する超音波振動を与
   える工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の塗
   布方法。
5. 【請求項５】 前記レベリング工程が、前記基板上の塗
   布液の中または表面に前記超音波の定在波を形成せしめ
   ることを特徴とする請求項３または４に記載の塗布方
   法。
6. 【請求項６】 前記レベリング工程が、前記基板の裏側
   から基板の面と垂直な方向に伝搬する超音波振動を与え
   ると同時に、前記基板上の塗布液に対して少なくとも一
   側面から基板の面と平行な方向に伝搬する超音波振動を
   与えることを特徴とする請求項１に記載の塗布方法。
7. 【請求項７】 前記レベリング工程が、前記基板上の塗
   布液に対して、最初に第１の時間だけ両方向の前記超音
   波振動を同時印加し、次いで一方の方向の前記超音波振
   動を止めて他方の方向の前記超音波振動のみを第２の時
   間だけ印加することを特徴とする請求項６に記載の塗布
   方法。
8. 【請求項８】 前記レベリング工程が、前記基板を高圧
   気体の雰囲気下に置いて、前記基板上の塗布液中で前記
   超音波を伝搬させ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方法。
9. 【請求項９】 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、 前記基板上の塗布液の中または表面で超音波を伝搬させ
   て、前記超音波の振動により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。
10. 【請求項１０】 前記レベリング処理部が、前記塗布液
    の膜を上に向けて前記基板をほぼ水平に載置して支持す
    るステージと、前記ステージの裏側から基板の面と垂直
    な方向に伝搬する超音波振動を与えるための第１の超音
    波振動印加手段と、前記第１の超音波振動印加手段を電
    気的に駆動するための第１の駆動回路とを有することを
    特徴とする請求項９に記載の塗布装置。
11. 【請求項１１】 前記レベリング処理部が、前記塗布液
    の膜を上に向けて前記基板をほぼ水平状態で支持する支
    持部材と、前記支持部材に支持されている前記基板上の
    塗布液に対して少なくとも一側面から水平方向に伝搬す
    る超音波振動を与えるための第２の超音波振動印加手段
    と、前記第２の超音波振動印加手段を電気的に駆動する
    ための第２の駆動回路とを有することを特徴とする請求
    項９または１０に記載の塗布装置。
12. 【請求項１２】 前記レベリング処理部が、前記基板を
    高圧気体の雰囲気下に置くための処理室を有することを
    特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の塗布装
    置。
13. 【請求項１３】 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９〜１２のいずれかに記載の塗布装
    置。