JP2004031692A - 塗布液の塗布装置及び塗布液の塗布方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の被塗布領域に対し塗布液を塗布する塗布装置10であって、被塗布領域の各々に対して設けられた専用の塗布液吐出手段21と、この塗布液吐出手段からの塗布液の吐出を制御する吐出制御手段45とを具え、塗布液吐出手段の各々から、対応する被塗布領域へ、同一の期間に、塗布する塗布液の、被塗布領域の単位面積当たりの量は、同一としてある。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板に塗布液を塗布する塗布装置、特に、フォトリソグラフィ工程において露光後の不所望な感光膜部分を除去する現像液の塗布に使用して好適な液塗布装置及びその塗布方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
種々のLSIの製造工程のうちフォトリソグラフィ工程とは、一般的に、レジスト塗布装置によって半導体基板(以下、ウェハと称する。)上に塗布された感光性樹脂材料(以下、レジストと称する。)に対して縮小投影露光装置や走査型縮小投影露光装置等の露光機によって所望の回路パターンを露光した後(露光工程)、露光部分もしくは未露光部分を現像液に溶解させて除去することにより(現像工程)、ポジ型又はネガ型レジストパターンの形成を行う工程である。
【0003】
現在、この現像工程に用いる現像機として、例えば、東京エレクトロン(株)製の現像機がある。この現像機には、型式名E2型の現像ノズルが搭載されている。このE2型現像ノズルについて以下に概略を説明する。
【0004】
E2型現像ノズルは、例えば、円板状ウェハの上方の当該ウェハ直径に対応する位置に複数のノズルが直線上に並設された構成である。そして、任意の回転数でウェハを1/2(180°)回転させてる間に、各ノズルから塗布液として現像液を吐出させて現像液をウェハ全面に液盛りさせている。その後、ウェハを静止させた状態で所定の現像時間だけ現像液をウェハ上に保持させた後、純水リンス工程及びスピン乾燥工程を順次行うことにより所望のレジストパターンを得る。
【0005】
また、その他の現像機として、スキャン型の現像ノズルを搭載した現像機(東京エレクトロン(株)及び大日本スクリーン製造(株)製の現像機がある。スキャン型ノズルについて以下に概略を説明する。
【0006】
スキャン型現像ノズルの場合には、円板状ウェハの直径に対応する長さに、複数のノズルが直線上に並設された構成である。そして、ウェハの外側にノズルを設置した後、静止しているウェハ上を平行移動(スキャン)させながら、各ノズルから現像液をウェハ面上に塗布させることにより、現像液をウェハ全面に液盛りさせている。
【0007】
そして、上述したいずれの現像機においても、現像液として市販されている東京応化工業(株)製の商品名NMD−3やNMD−W等が使用されている。
【0008】
ところで、近年、LSIの微細化・高集積化に伴うレジストパターンの寸法精度に対する要求の高まりと共に、自然環境への配慮から、LSIの製造工程時に排出される廃液量、例えば、上述した現像工程で使用される現像液の廃液量の抑制が求められている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した型式名E2型現像ノズルの場合には、円板状ウェハの上方のウェハ直径に対応する位置に複数並設されたノズルの吐出口の面積が均一である上に、各ノズルに対する加圧条件が同一であるため各ノズルからの現像液の単位時間当たりの吐出量が均等となる。その結果、現像液がウェハの中心付近に過剰に供給されてしまい、精度良く現像工程を行うことが困難となる。
【0010】
そこで、ウェハの中心付近への現像液の過剰な供給を抑制するために、ウェハの中心付近に向かってノズルの吐出口の形状が小さくなるように設計された型式名E3型現像ノズル(東京エレクトロン(株)製の現像機が提供されているが、全てのレジスト材料に対して充分な効果が得られるものではない。
【0011】
一方、上述したスキャン型ノズルの場合は、ウェハに対する現像液の供給が当該ウェハの中心付近に過剰になる懸念はないものの、平行移動するノズルがウェハの中心部を通過する時以外は、現像液がウェハ外の領域に無駄に吐出され、その無効の吐出量は全吐出量の約21〜22%程度に達すると見積もられている。このため、廃液となる現像液を無視することができない。現在、直径200mmのウェハに対して行った場合には、約11ccの現像液が廃液となっている。
【0012】
そこで、この発明は、ウェハ面等のような、被塗布領域に均一な膜厚で塗布液を塗布することができ、かつ、従来よりも塗布液の使用量を削減することができる塗布方法及び塗布装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明の塗布装置は、下記のような構成上の特徴を有する。
【0014】
すなわち、複数の被塗布領域に対し塗布液を塗布する塗布装置であって、被塗布領域の各々に対して設けられた専用の塗布液吐出手段と、この塗布液吐出手段からの塗布液の吐出を制御する吐出制御手段とを具え、塗布液吐出手段の各々から、対応する被塗布領域へ、同一の期間に、塗布する塗布液の、被塗布領域の単位面積当たりの量は、同一としてある。
【0015】
この発明に係る塗布装置によれば、各被塗布領域に対して同時に供給される塗布液の単位面積当たりの量が同一とされるため、被塗布領域に供給される塗布液量を被塗布領域内で偏らせずに塗布液を塗布することができる。よって、被塗布領域に液盛りされる塗布液の膜厚の均一性を向上させることができる。
【0016】
更に、この塗布装置の構造によれば、被塗布領域への塗布液の過剰供給を抑制できるので、従来よりも塗布液の使用量、従って、塗布液の廃液量を低減することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図1から図7を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。尚、各図は、この発明に係る塗布液の塗布装置の一構成例及び塗布液の塗布方法を概略的に示す斜視図及び断面図である。尚、各図は、この発明が理解できる程度に各構成成分の形状、大きさ及び配置関係を概略的に示してあるに過ぎず、この発明を図示例に限定するものではない。また、以下の説明において、特定の材料及び条件等を用いることがあるが、これら材料及び条件は好適例の一つに過ぎず、従って、何らこれらに限定されない。また、塗布装置として、以下に説明する構成例では、露光工程済みの基板(ウェハ)に対する塗布液をレジストのパターニング用の現像液とし、当該現像液を塗布する現像液用の塗布装置を例に挙げて説明するが、この発明が適用される塗布装置はこれに限定されるものではない。
【0018】
<第1の実施の形態>
図1から図3を参照して、この発明の第1の実施の形態に係る塗布液の塗布装置及び塗布液の液塗布方法につき説明する。
【0019】
図1(A)は、この実施の形態の塗布装置10を概略的に示す斜視図である。図1(A)に示すように、塗布装置10は、基板回転手段30と、塗布液吐出手段集合体20と、吐出制御手段45とを具えている。基板回転手段30は、露光工程済みの円板状の基板(ウェハ)12(但し、基板上に成膜されたレジストは不図示である。)を載置して当該基板12を当該基板12の中心に垂直な軸(回転中心軸又は回転軸Z)のまわりに所定回転速度で回転させると共に、回転台30aと回転駆動軸30bの他に、図示しないモータ等の駆動源を含む。塗布液吐出手段集合体20は、回転台30aに載置された円板状の基板12の一方の主表面側の領域に対して塗布液としての現像液を塗布する塗布液吐出手段21を複数個具える。吐出制御手段45は、各塗布液吐出手段21からの現像液の吐出(供給)の開始/停止を制御する塗布液供給部40と当該塗布液供給部40及び各塗布液吐出手段21とを連通する連通管(供給管ともいう。)24とを具えており、各塗布液吐出手段21の各々に対して塗布液を充填させると共に、現像液に対する負荷圧を同時に制御する。
【0020】
塗布液吐出手段集合体20を構成する塗布液吐出手段21の各々は、塗布液としての現像液(不図示)を内部に貯蔵可能な、塩化ビニルやテフロン(登録商標)樹脂製等のタンクである貯蔵室(収容部)としての塗布液バッファ部21aと、基板に現像液を塗布するノズル部として、例えば、5つの開口(吐出口)23を具える塗布液ノズル部21b(図中の破線で囲んだ領域Xの拡大概略図参照)とを具えている。この塗布液バッファ部21aと塗布液ノズル部21bとは、別体に設けても或いは一体に設けても良い。
【0021】
この構成例では、塗布液バッファ部21aの各々は、実質的に同一の横断面積を有する円筒状体(又は管状体)を有しており、互いに長さは異なっている。各円筒状体の上部は、塗布液供給部40と連通管24を介して連通している。他方、円筒状体の下部は、塗布液ノズル部21bとして機能しており、円筒状体の底部には、同一の大きさの開口部が一列に設けられている。各塗布液バッファ部21aは、一定の間隔で一列に配列されている。
【0022】
この実施の形態では、塗布液吐出手段21を、基板12の回転中心軸Zから回転中心軸Zと直交する方向(外周方向)に、直線状に、一列に、並設させている。この場合、回転中心軸Zを挟む両側の対称位置に同数ずつ、例えば、8個ずつ具えた構成とする。つまり、塗布液吐出手段21を、回転中心軸Zを挟んで両側、すなわち、基板12の直径に亘って左右対称に同数ずつの合計16個具えた構成である。従って、塗布液ノズル部21bが回転中心軸Zから半径方向に一列に8個ずつ並設されているとともに、塗布液バッファ部21aにそれぞれ5個ずつ設けられた開口23が基板12の直径に沿って、一列に、並設されている。尚、この構成例では、これら開口23の形状と開口面積は同一であるとする。
【0023】
また、図中、便宜的に、回転中心軸Zに対して右側に並設された8個の塗布液ノズル部21b群を総じて第一又は右側塗布液ノズル部21bRと称し、又、回転中心軸Zに対して左側に並設された8個の塗布液ノズル部21b群を総じて第二又は左側塗布液ノズル部21bLと称する。また、各塗布液吐出手段21は、支持部22によって、塗布液が塗布される被塗布領域である基板12の一方の主表面(塗布面)に対して垂直(鉛直)方向に向け、かつ、実質的に一列に並ぶように支持されている。つまり、塗布液吐出手段21が具える塗布液バッファ部21aの各々は、塗布面に対し鉛直な方向に延在させて設けられてある。
【0024】
そして、塗布液吐出手段集合体20に対向配置された基板回転手段30が、所定回転速度で図中矢印方向に1/2(180°)回転されると同時に、各塗布液ノズル部21bから現像液が吐出されて、回転している基板12上に塗布される。
【0025】
この実施の形態では、塗布液バッファ部21aの各々が塗布液である現像液を貯蔵出来る容積(単に、容積と称する場合もある。)は、塗布液ノズル部21bが基板12の回転中心軸Z側から基板12の外周方向に向かって、基板12の回転半径方向に並設される順に対応して、増大するように設定されている。すなわち、塗布液バッファ部21aの各々の貯蔵容積は、回転中心軸Zから離れるに従って大となっている。
【0026】
基板12の全面に、左右一組の塗布液ノズル部21bR、21bLを用いて、塗布液である現像液を均一の厚みで塗布する必要がある。この場合、基板の直径で2分割した一方の半円領域を一方の塗布液ノズル部21bRで塗布し、かつ、他方の半円領域を他方の塗布液ノズル部21bLで塗布を行う。従って、基板の半径方向に並設された一方の塗布液ノズル部21bRの各ノズルが塗布を受けもつ基板面領域と、他方の塗布液ノズル部21bLの各ノズルが受けもつ基板面領域とは相違する。そのため、各塗布液バッファ部21aは、それぞれが受けもつ基板面領域の面積と塗布厚との積に相当する量の現像液を貯蔵する必要がある。そのために、各塗布液バッファ部21aは、基板12の中心から基板の端縁に向かうに従って大きくなる貯蔵容積を具えている。この貯蔵容積は、基板12の中心軸を中心として塗布される円形領域の半径と、その半径状に並ぶ塗布液吐出手段20の個数と、塗布厚によって決まる。また、この現像液の貯蔵量は、基板1枚毎に必要な塗布量だけで良い。
【0027】
続いて、この実施の形態の塗布装置10につき、図1(B)を参照してより詳細に説明する。図1(B)は、上述した構成の各塗布液ノズル部21bから吐出される塗布液である現像液が基板12上に塗布される領域の説明図である(塗布方法については詳細後述)。上述したように第一及び第二塗布液ノズル部(21bR、21bL)が回転中心軸Zを挟んで左右対称に配置されている。このことから、図1(B)に示すように、それぞれのノズル部の基板12上への現像液塗布領域は、回転中心Oを中心とする円形状領域Aと、その外周に順次同心円的に形成されている円環状領域(B、C、D、E、F、G、H)である。
【0028】
図中、基板12が半時計方向に回転すると、基板の上面領域のうち、図1(B)中上側の半円領域50Rは第一塗布液ノズル部21bRから吐出される現像液によって塗布される領域となり、下側の半円領域50Lは第二塗布液ノズル部21bLから吐出される現像液によって塗布される領域となる。
【0029】
この場合、基板12上への現像液による塗布領域の面積は、現像液を吐出する塗布液ノズル部21bが基板の回転中心Oから遠ざかるに従って増大することから、この実施の形態の液塗布装置10では、当該塗布液ノズル部21bに対応する塗布液バッファ部21aの容積は、既に説明した通り、塗布領域の面積の増大に応じて大きくなるように設けられている。
【0030】
今、図1(B)中、A、B、C、D、E、F、G、Hは、それぞれの領域の面積をも表しているとする。例えば、上述した塗布装置10を用いて、露光工程後の直径200mmの基板(ウェハ)に対して現像液を塗布するに当たり、第一塗布液ノズル部21bRが具える各塗布液ノズル部21b(8個)によって塗布液である現像液が塗布される基板12上の面積は、各円環状領域の半分の面積であり、一例として、回転中心O側の塗布液ノズル21bから順に、A=約245.3mm2、B=約735.9mm2、C=約1226.6mm2、D=約1717.2mm2、E=約2207.8mm2、F=約2698.4mm2、G=約3189.1mm2、H=約3679.7mm2となる(塗布幅を約12.5mmで計算)。
【0031】
また、基板に対する現像液の塗布厚、すなわち、現像液高さ(液盛り高さ)は、実際には基板12上に形成されているレジストと使用する現像液との接触角や現像液で溶解させるレジスト面積によって異なる。この構成例では、現像液高さを1mm程度とすれば不足を生じることはない。そこで、現像液高さを、例えば、約1mmとする場合には、第一塗布液ノズル部21bRが具える各塗布液ノズル部21bから外側の塗布液ノズル部21bに対応する塗布液バッファ部21aの容積が、回転中心O側の塗布液ノズル部21bに対応している領域AからHまでの順に、約245.3mm3、約735.9mm3、約1226.6mm3、約1717.2mm3、約2207.8mm3、約2698.4mm3、約3189.1mm3、約3679.7mm3となる。また、この構成例では、各塗布液ノズル部21bを構成する5つ円形の開口23の直径を約1mm程度とする。また、同様に、第二塗布液ノズル部21bL側についても、上述と同一の容積の各塗布液バッファ部21aが設けられている。
【0032】
続いて、上述した塗布装置10を用いた塗布液の塗布方法を図2を参照して説明する。尚、図2中の(A)から(C)において、右側の概略図は、左側に示す塗布装置10によって現像液35が塗布された基板12の塗布状態を図中の白抜き矢印方向から見た様子を示す概略図である。尚、図2(B)の右側に示す、破線で囲まれた領域部分は、第二(左側)塗布液ノズル部21bLで塗布された部分である。
【0033】
先ず、待機位置において、塗布液吐出手段集合体20のうち上述した容積を有する空の各塗布液バッファ部21aに、連通管24を経て塗布液供給部40から当該塗布液バッファ部21aの容積と同容量の現像液を充填する(不図示)。尚、現像液には、従来用いられている、界面活性剤が添加されていない現像液(NMD−3(東京応化工業(株)製 比重約1.05及び粘度約0.9cP(共に25℃時)))や界面活性剤が添加された現像液(NMD−W(東京応化工業(株)製))を用いることができる。この現像液の充填の際、或いは、充填後であっても、特別に外力が与えられなければ、ノズルの吐出口の面積と現像液の物性との関係により、現像液が不所望に漏出することはない。また、充填後の塗布液バッファ部21a内の現像液は大気圧以下(負圧)にある。
【0034】
その後、支持体22ごと塗布液吐出手段集合体20を、基板回転手段30に載置された円板状基板(直径200mmとする。尚、レジストは不図示)12の上方であってかつ当該基板12の回転中心Oを通る直線(直径)上の位置に移動させ、基板12の表面と塗布液ノズル部21bとの間隔が約1mmとなる地点で静止させる。
【0035】
次に、基板12を静止させた状態のまま、塗布液供給部40(図1(A)参照)から連通管24を経て、各塗布液バッファ部21aに瞬間的に初期刺激を与える。一例として、この初期刺激を圧力の負荷として与える。例えば、0.1kg/cm2に加圧された窒素(N2)ガスを連通管24を経て供給して、各塗布液バッファ部21a内部を一瞬加圧させることにより、現像液35の一部を塗布液ノズル21bを介して基板上に初期吐出させる(図2(A))。
【0036】
初期吐出動作後に、塗布液供給部40によって加圧を止めて各塗布液バッファ部21a内部を大気圧下として、基板12を矢印方向に回転速度30rpmの回転数で回転始動させる。この回転始動と同時に第一及び第二塗布液ノズル部(21bR、21bL)の各塗布液ノズル部21bから現像液35は、大気圧で押されて継続的に開口23から吐出されて、基板12上に塗布される。
【0037】
例えば、0.5秒経過時には、基板12が矢印方向に1/4(90°)回転しているので、この時刻には、基板12の約1/2に現像液35が塗布されている(図2(B))。また、1秒経過時に、塗布液供給部40によって大気圧を切って塗布液バッファ部21aの内部を負圧にして、現像液35の吐出を停止させると同時に基板12の回転を静止させる。
【0038】
然る後、塗布液吐出手段集合体20を、基板12と塗布液ノズル部21bとの間隔が約5mmとなるように移動させる。こうして、1秒経過時には、基板12は矢印方向に1/2(180°)回転しているため、基板12の全面に現像液35が塗布されている(図2(C))。
【0039】
尚、基板12の上面への現像液35の吐出、従って、基板12面上への塗布は、基板12上の現像液35と塗布液ノズル部21bの先端の現像液との間に作用する力、すなわち、現像液35と基板12との間の界面張力が、現像液35と塗布液バッファ部21aの壁面との間の界面張力よりも大きいことを利用して行っている。従って、各塗布液ノズル部21bの有する吐出口の面積が同一であっても、それぞれの吐出口から同じ時間内に吐出される現像液の吐出量は、各塗布液ノズル部21bが基板面上を相対的に移動する移動距離に比例する。また、1秒経過時には、各塗布液バッファ部21aに貯蔵されていた現像液35の全量が吐出されているので、これら各塗布液バッファ部21aには現像液35が実質的に残存しておらず、充填した現像液35の実質的に全量が基板12上に液盛りされる。
【0040】
その後、基板12を静止させた状態で所定の現像時間だけ保持させた後、純水リンス工程及びスピン乾燥工程を順次行うことにより所望のレジストパターンを得る。尚、純水リンス工程及びスピン乾燥工程を行っている間に、塗布液吐出手段集合体20を待機位置に移動させて使用済みの空の各塗布液バッファ部21aに新たな現像液を充填して、次の現像工程に備えることも可能である。
【0041】
上述した説明から明らかなように、この実施の形態の液塗布装置では、各塗布液バッファ部21aに貯蔵される現像液が、基板12の回転中心Oから遠ざかる位置にある塗布液バッファ部21a程増大することから、各塗布液バッファ部21aを、当該塗布液バッファ部21aに係る塗布液吐出手段21毎に対応する被塗布領域の面積から算出される必要現像液量と同容積の貯蔵部として設けてある。
【0042】
その結果、同一の期間(時間)に吐出される現像液の単位面積当たりの量は、基板12の上面のいずれの箇所でも一定となるので、基板12に供給される現像液の量が基板面内で偏ることがなく、従って、基板に液盛りされる現像液の膜厚の均一化を達成することができる。
【0043】
更に、各塗布領域毎に、対応する各塗布液バッファ部21aでの現像液の貯蔵量を、基板1枚毎に使い切る量に定めてあるので、基板12への現像液の過剰供給を抑制でき、従って、従来よりも現像液の使用量を低減できる。
【0044】
尚、この実施の形態では、各塗布液吐出手段21毎に設ける塗布液ノズル部21bを、一列に直線的に並んだ5つの開口23からなる構成(図3(A))としたが、開口の個数や面積や形状は目的や設計に応じて任意好適に設定することができる。例えば、図3(B)に示すように、開口部を波形状に交互に配置させた構成であっても良い。また、図3(C)や(D)に示すように、各液吐出手段21毎に一個のスリット状の開口を直線状或いは傾斜状に並設させた構成であっても良い(以下の実施の形態についても同様である。)。
【0045】
<第2の実施の形態>
図4から図7を参照して、この発明の第2の実施の形態に係る塗布液の塗布装置及び塗布液の塗布方法につき説明する。尚、図1〜図3を参照して既に説明した構成要素と同一の構成要素には同一の番号を付して示し、その具体的な説明を省略することもある。
【0046】
図4(A)は、この実施の形態の塗布装置10を概略的に示す斜視図である。図4(A)に示すように、塗布装置10は、前述の第1の実施の形態で説明したと同様な基板回転手段30と、支持板72と、この支持板72に搭載される塗布液吐出手段集合体70と、吐出制御手段87(図中では、当該吐出制御手段87が具えるローラ80のみが図示されている。)と、配管部85とを具えている。当該塗布液吐出手段集合体70は、回転台30aに載置された円板状の基板12の一方の主表面側の領域に対して塗布液としての現像液を塗布する塗布液吐出手段71を複数個具える。配管部85は、各塗布液吐出手段71に現像液を供給する配管(図中には塗布液供給口90のみが図示されている。)等を収容していて、中心角が45°程度の扇型の形状をしている。
【0047】
更に、この実施の形態の特徴として、吐出制御手段87は、各液吐出手段71からの現像液の吐出(供給)の開始/停止を、現像液に対する負荷圧によって同時に制御する押出し手段を具えていて、この押出し手段として回転中心軸Zを挟んで設けられた一対のローラ80を具えている(詳細については図5参照)。
【0048】
次に、この実施の形態の塗布装置10について、より詳細に説明する。
【0049】
図4(B)は、図4(A)のI−I’線に沿って切った断面を概略的に示す図である。図4(B)に示すように、塗布液吐出手段71を構成する複数本(ここでは、11本とする。)の、現像液(不図示)を内部に貯蔵可能でかつ弾性を有する管状部材である貯蔵室(収容部)としてのチューブ71aが、当該チューブ71aを支持する水平な支持板72上に当該支持板72上を沿うように配置されている。すなわち、チューブ71aの各々は、塗布面に沿って設けられている。また、このチューブ71aは、図示していない適当な、例えば、接着剤等の固定手段によって支持板72に位置決め固定されている。各チューブ71aの一端には、それぞれ塗布液ノズル部71bが設けられていると共に、他端側は、塗布液供給口90に連通管(図示せず)を経て連通させてある。この塗布液ノズル部71bと塗布液供給口90は、配管部85に設けられている。図4(A)に示す構成例では、各チューブ71aは、円形状基板12を基板の中心を通る直径で2分した半円状領域に対応する毎に複数個並設させて設けられているので、各半円状領域状に現像液を塗布出来るように、2つの配管部85を、支持板72の中心を通る直径上に当該中心に対し対称的に、それぞれ設けてある。
【0050】
図4(C)は、図4(A)の破線で囲んだ領域Yの拡大概略図である。図4(C)に示すように、塗布液吐出手段集合体70を構成する液吐出手段71の各々は、現像液(不図示)を内部に貯蔵可能でかつ弾性を有する管状部材としてのチューブ71aと、チューブ71aの一端に接続部77を介して接続された塗布液ノズル部71bとを具えている。塗布液ノズル部71bは、その先端部76に基板12に現像液を吐出する複数の開口(吐出口)73が穿設されて設けられている。また、各塗布液吐出手段71は接続部77によって、支持板72上に、水平方向に一列に並ぶように固定されている。更に、各配管部85においては、図4(C)及び図4(D)に概略的に示してあるように(尚、図4(D)は図4(C)を図中の白抜き矢印の方向から見た様子を示す概略図である。)、塗布液ノズル部71bを、支持板72に穿設された孔又は切欠溝72aを通して、チューブ71aが配設された表面側から裏面側へと曲げて延在させてある。そして、この延在された塗布液ノズル部71bの先端部76の基板と対向する管壁に、1つまたは複数個の開口73が設けられている。
【0051】
図5は、この実施の形態の塗布装置10を示す概略平面図である。
【0052】
図5に示すように、11本のチューブ71aの各々は、回転中心軸Zまわりに約135°の同心円の円弧を描くように配置されている。また、チューブ71aの一端に接続された塗布液ノズル部71bはチューブ71aの個数と同数設けられており、基板12の回転中心軸Zからこれと直交する方向(外周方向)に11本並設されている。この実施の形態では、塗布液ノズル部71bが回転中心軸Zを挟む対称位置にそれぞれ11本ずつ合計で22本一対具えた構成である。尚、塗布液ノズル部71bの開口73が穿設されているノズル先端部76は、互いに共通する1つの長尺状のノズル部材内を隔壁で仕切って構成していても良く、或いは、それぞれ個別のノズル部材で個別に形成してこれらを相互に連結して長尺状としても良い。
【0053】
また、図中、回転中心軸Zに対して右側に並設された11個の塗布液ノズル部71b群を総じて第一塗布液ノズル部71bRと称し、又、回転中心軸Zに対して左側に並設された11個の塗布液ノズル部71b群を総じて第二塗布液ノズル71bLと称する。
【0054】
また、吐出制御手段87は、ローラ80と、回転駆動軸81と、回転駆動源83とを具えている。ローラ80は、ローラ軸部80aと当該ローラ軸部80aのまわりに回転可能とされた回転部80bとを具えている。この回転部80bは、これが接触する各チューブ71a毎に、異なる回転数で回転移動できるように、分割されている。分割箇所を図中、破線で示してある。そして、ローラ軸部80aは、回転中心軸Zのまわりに回転可能な回転駆動軸81に接続されている。また、回転駆動軸81は回転駆動源83に接続されている。そして、ローラ80は、回転駆動源83が駆動することにより連動する回動駆動軸81に伴い、チューブ71aを押圧しつつ当該チューブ71aの一端の塗布液供給口90側から他端の塗布液ノズル部71b側に移動する。尚、ローラ80の回転部80bは、押圧する各チューブ71aに毎に分割されているため、ローラー回転時に外周側と内周側との回転差に伴って発生する摩擦を緩和させることができる。また、回転部80bを構成する材料には、硬質樹脂(例えば、塩化ビニルやダイフロン等)やステンレス(SUS)等を使用することができる。
【0055】
そして、塗布液吐出手段集合体70に対向配置された基板回転部30が、所定回転速度で図中矢印方向に1/2(180°)回転されると同時に、ローラ80に圧迫されたチューブ71a内の現像液が各塗布液ノズル部71bから吐出されて基板上に現像液が塗布される。
【0056】
この実施の形態では、チューブ71aの各々が現像液を貯蔵出来る容積(単に、容積と称する場合もある。)は、第1の実施の形態で説明したと同様に、塗布液ノズル部71bが基板12の回転中心軸Z側から基板の半径方向に沿って基板の外周に向かって並設される順に対応して増大するように設定されている。この第2の実施の形態では、基板12の中心から基板の周縁に向かってチューブ71aの長さが増大するので、各チューブ71aの長さが第1の実施の形態の塗布液バッファ部21aの高さに対応している。
【0057】
第1の実施の形態と同様に、基板上の現像液の塗布分布は、上述したように第一及び第二塗布液ノズル部(71bR、71bL)が回転中心軸Zを挟んで左右対称に配置されていることから、回転中心Oを中心とする円形状領域の外周に、順次同心円的に10個の円環状領域が形成されている。より詳細には、基板上の上側の半円領域50R(図1(B)参照)は第一塗布液ノズル部71bRから吐出される現像液によって塗布される領域となり、下側の半円領域50L(図1(B)参照)は第二塗布液ノズル部71bLから吐出される現像液によって塗布される領域である。
【0058】
このように、基板上の現像液による被塗布領域は、現像液を吐出する塗布液ノズル71bが基板の回転中心Oから遠ざかるに従って増大することから、この実施の形態の塗布装置10では、当該塗布液ノズル71bに対応するチューブ71aの容積は塗布領域の増大に応じて大きくなるように設けられている。
【0059】
そして、これらチューブ71aの容積は、各チューブ71aの横断面積が同一であるならば、それぞれの長さに依存する。図4に示す構成例では、各チューブ71aは、回転中心Oを中心とする円弧に沿ってそれぞれ設けられているので、それぞれのチューブ71aの長さは円弧の長さとなる。円弧の長さは、隣接するチューブ71a毎に異なるので各チューブ71aの容積も異なる。また、各塗布液ノズル部71bで塗布する領域の基板の半径方向の幅が同一であるならば、それぞれの塗布領域の面積も円弧の長さに依存する。
【0060】
具体的には、例えば、上述した液塗布装置10を用いて、露光工程後の直径200mmの基板(ウェハ)に対して現像液を塗布するに当たり、チューブ71aである軟性テフロン(登録商標)製チューブ(外径6mm及び内径4mm)を、一例として、最外周のチューブ71aと回転中心Oとの距離(中心間距離)を91mmとし、以下、内側(回転中心O側)に向かって8.5mm間隔となるように配置する。また、基板に対する現像液高さ(液盛り高さ)は、基板上に形成されているレジストと使用する現像液との接触角や現像液で溶解させるレジスト面積によって異なるが、この構成例では、1mm程度とすれば不足を生じることはない。そこで、現像液高さを、例えば、約1mmとする場合には、第1の実施の形態での説明と同様に、各塗布液ノズル部71bに対応する塗布領域から算出される必要現像液量は、第一塗布液ノズル部71bRが具える各塗布液ノズル部71bから外側の塗布液ノズル部71bに対応するチューブ71aの容積が、回転中心O側の塗布液ノズル71bに対応している領域から順に、約177.5mm3、約428.9mm3、約680.3mm3、約931.7mm3、約1183.2mm3、約1434.6mm3、約1686.0mm3、約1937.4mm3、約2188.8mm3、約2440.3mm3、約2691.7mm3となるように設けられている。また、この構成例では、各塗布液ノズル71bを構成する複数の円形の開口73の直径を約1mm程度とする。尚、各塗布液ノズル71bの開口73の個数は上述したチューブ71aの容積に基づいて設定され、最内周のチューブ71aから順に11個、5個、13個、9個、・・・・・、9個とする。また、第二塗布液ノズル部71bL側についても、上述と同一の容積の各チューブ71aが設けられている。
【0061】
続いて、上述した塗布装置10を用いた塗布液の塗布方法を図6及び図7を参照して説明する。尚、図6(A)及び(B)及び図7中において、右側の概略図は、左側に示す液塗布装置10によって現像液35が塗布された基板12の塗布状態を図中の白抜き矢印方向から見た様子を示す概略図である。図6(B)の右側に示す、破線で囲まれた領域部分は、第二(左側)塗布液ノズル部71bLで塗布された部分である。
【0062】
先ず、待機位置において、塗布液吐出手段集合体70のうち上述した容積を有する空の各チューブ71aに、連通管(図示せず)を経て塗布液供給口90から当該チューブ71aの容積と同容量の現像液を充填する(不図示)。尚、各チューブ71aに現像液を充填する際には、加圧された窒素ガスを用いて現像液を各チューブ71aに供給する方法を採用すれば、短時間かつ簡便に充填を行うことができ有効である。
【0063】
その後、塗布液吐出手段集合体70を、基板回転手段30に載置された円板状基板(直径200mmとする。尚、レジストは不図示)12の上方であってかつ当該基板12の回転中心Oを通る直線(直径)上の位置に移動させ、基板12の表面と現像液ノズル71bとの間隔が約1mmとなる地点で静止させる。
【0064】
次に、基板12を矢印方向に回転速度30rpmの回転数で回転始動させる。この基板12の回転始動と同時に、回転駆動源83を駆動させてローラ80を移動させる。このときのローラ80の回転速度は、基板12が1/2(180°)回転する間に当該ローラ80を3/8(135°)移動させることを考慮して、基板12の回転速度の180/135倍となるように設定する。よって、この実施の形態では、基板12の回転速度は30rpmの回転数であることから、ローラ80の回転速度を40rpmの回転数とすると共に、当該ローラ80を、チューブ71a上を押圧しながらチューブ71aの一端の現像液供給口90側から他端の現像液ノズル部71b側に移動させる。吐出開始時は、図6(A)示すようであるが、例えば、0.5秒経過時には、基板12が矢印方向に1/4(90°)回転(このとき、ローラ80は3/16(67.5°)分移動している。)しているので、この時刻には、基板12の約1/2に現像液35が塗布されている(図6(B))。また、1秒経過時に、現像液35の吐出を停止させると同時に基板12の回転を静止させる。ローラ80は、チューブ71aの一端の現像液供給口90側から他端の現像液ノズル部71bにまで移動している。
【0065】
然る後、塗布液吐出手段集合体70を、基板12と塗布液ノズル部71bとの間隔が約5mmとなるように移動させる。こうして、1秒経過時には、基板12は矢印方向に1/2(180°)回転(このとき、ローラ80は3/8(135°)分移動している。)しているため、基板12全面に現像液35が塗布されている(図7)。
【0066】
尚、基板12の上面への現像液35の吐出、従って、基板12面上への塗布は、ローラ80によってチューブ71aが圧迫されることに伴い、チューブ71a内の現像液が各塗布液ノズル部71bから吐出されることを利用して行っている。また、1秒経過時には、各チューブ71aに貯蔵されていた現像液35の全量が吐出されているので、これら各チューブ71aには現像液35が実質的に残存しておらず、充填した現像液35の実質的に全量が基板12上に液盛りされる。
【0067】
その後、基板12を静止させた状態で所定の現像時間だけ保持させた後、純水リンス工程及びスピン乾燥工程を順次行うことにより所望のレジストパターンを得る。尚、純水リンス工程及びスピン乾燥工程を行っている間に、塗布液吐出手段集合体70を待機位置に移動させて使用済みの空の各チューブ71aに塗布液供給口90を介して新たな現像液を充填して、次の現像工程に備えることも可能である。
【0068】
上述した説明から明らかなように、この実施の形態の塗布装置では、各チューブ71aに貯蔵される現像液が、基板12の回転中心Oから遠ざかる位置にあるチューブ71a程増大することから、各チューブ71aを、当該チューブ71aに係る塗布液吐出手段71毎に対応する被塗布領域の面積から算出される必要現像液量と同容積の貯蔵部として設けてある。
【0069】
その結果、同一の期間(時間)に吐出される現像液の単位面積当たりの量は、基板12の上面のいずれの箇所でも一定となるので、基板12に供給される現像量が基板面内で偏ることがなく、従って、基板に液盛りされる現像液の膜厚の均一化を達成することができる。
【0070】
更に、各塗布領域毎に、対応する各チューブ71aでの現像液の貯蔵量を、基板1枚毎に使い切る量に定めてあるので、基板12への現像液の過剰供給を抑制でき、従って、従来よりも現像液の使用量を低減できる。
【0071】
更に、この実施の形態では、基板12の回転数と共にローラ80の回転数を適宜調整することにより、現像液の基板12への吐出時間を制御することができる。その結果、使用するレジスト材料に応じて異なる、当該レジストが成膜された基板に対する現像液の濡れ易さを考慮して、吐出時間の最適化を図ることができる。
【0072】
以上、この発明は、上述した実施の形態の組合せのみに限定されない。よって、任意好適な段階において好適な条件を組み合わせ、この発明を適用することが出来る。
【0073】
例えば、第2の実施の形態における吐出制御手段87を、第1の実施の形態の吐出制御手段45に代替さえた構成とすることが出来る。
【0074】
また、第1及び第2の実施の形態において、基板の中心を通る直線上に並んだ、左右2組の塗布液吐出手段21、71の群を、塗布液吐出手段集合体20、70によって構成した例につき説明したが、基板の中心点の一方側にのみ塗布液吐出手段21、71の群を設けた構成であっても良く、この場合、各塗布液ノズル部(21b、71b)が基板面上を相対的に360°移動する構成とすれば良い。更に、例えば、互いに120°の角をなすように3組の塗布液吐出手段21、71の群を設けても良く、この場合、各塗布液ノズル部(21b、71b)が基板面上を相対的に120°移動する構成とすれば良い。
【0075】
また、上述した各実施の形態では、塗布装置10によって塗布液が塗布される被塗布領域を円板状の基板としたが、電子部品等に用いられる被塗布材料であれば、大きさ、形状及び材質はこれに限定されることなく、任意好適にこの発明を適用することが出来る。
【0076】
また、上述した各実施の形態では塗布液としてレジストのパターニング用の現像液を用いたが、これに限定されることなく、用いて好適な塗布液をこの発明に適用することが出来る。
【0077】
また、各実施の形態における複数の被塗布領域は、各々の被塗布領域の形状及び大きさの双方またはいずれか一方が異なる構成であっても良い。
【0078】
また、塗布液吐出手段や、吐出制御手段等の構成はこれに限られず、同様の効果を期待できる構成であれば他の構成とすることが出来る。
【0079】
【発明の効果】
上述した説明から明らかなように、この発明の液塗布装置によれば、各被塗布領域に対して同時に供給される塗布液の単位面積当たりの量が同一とされるため、被塗布領域に供給される塗布液量を被塗布領域内で偏らせずに塗布液を塗布することができる。よって、被塗布領域に液盛りされる塗布液の膜厚の均一性を向上させることができる。
【0080】
更に、この塗布装置の構造によれば、被塗布領域への塗布液の過剰供給を抑制できるので、従来よりも塗布液の使用量、従って、塗布液の廃液量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)及び(B)は、この発明の第1の実施の形態の液塗布装置の説明に供する図である。
【図2】(A)〜(C)は、この発明の第1の実施の形態の液塗布装置による液塗布方法の説明に供する図である。
【図3】この発明の第1の実施の形態の液塗布装置の説明に供する図である。
【図4】(A)〜(D)は、この発明の第2の実施の形態の液塗布装置の説明に供する図である。
【図5】この発明の第2の実施の形態の液塗布装置の説明に供する図である。
【図6】(A)及び(B)は、この発明の第2の実施の形態の液塗布装置による液塗布方法の説明に供する図である。
【図7】この発明の第2の実施の形態の液塗布装置による液塗布方法の説明に供する図である。
【符号の説明】
10:塗布装置
12:基板
20、70:塗布液吐出手段集合体
21、71:塗布液吐出手段
21a:塗布液バッファ部
21b、71b:塗布液ノズル部
21bR、71bR:第一塗布液ノズル部
21bL、71bL:第二塗布液ノズル部
22:支持部
23、73:開口
24:連通管
30:基板回転手段
30a:回転台
30b、81:回転駆動軸
35:現像液
40:塗布液供給部
45、87:吐出制御手段
50R、50L:半円領域
71a:チューブ
72:支持板
72a:切欠溝
76:ノズル先端部
77:接続部
80:ローラ
80a:ローラ軸部
80b:回転部
83:回転駆動源
85:配管部
90:塗布液供給口
Claims (24)
- 複数の被塗布領域に対し塗布液を塗布する塗布装置であって、
被塗布領域の各々に対して設けられた専用の塗布液吐出手段と、該塗布液吐出手段からの塗布液の吐出を制御する吐出制御手段とを具え、
前記塗布液吐出手段の各々から、対応する被塗布領域へ、所定の期間に、塗布する塗布液の、前記被塗布領域の単位面積当たりの量は一定であり、
前記塗布液吐出手段の各々は、対応する前記被塗布領域の塗布面を実質的に同じ塗布厚で塗布できる量の塗布液を貯蔵する貯蔵室と、該塗布液を塗布するノズル部とから構成され、
前記貯蔵室の各々は、互いに、横断面積が等しくかつ延在方向に有する長さが異なっていることを特徴とする塗布装置。 - 請求項1に記載の塗布装置において、前記貯蔵室の各々は、前記被塗布領域の中心部から外周部へ向かって配列されており、前記貯蔵室が有する前記長さは、前記中心部から前記外周部に向かうにつれて長くなるように設けられていることを特徴とする塗布装置。
- 請求項1または2に記載の塗布装置において、前記被塗布領域は、円形状領域及び該円形状領域の外周に該円形状領域の中心を共有して順次形成される円環状領域であることを特徴とする塗布装置。
- 請求項1ないし3のいずれか一項に記載の塗布装置において、前記ノズル部の各々は、1個又は複数個の吐出口を具えていることを特徴とする塗布装置。
- 請求項1ないし4のいずれか一項に記載の塗布装置において、前記吐出制御手段は、前記塗布液吐出手段の各々に対して前記塗布液を充填させると共に、該塗布液への負荷圧を同時に制御する構成を有していることを特徴とする塗布装置。
- 請求項1ないし5のいずれか一項に記載の塗布装置において、前記貯蔵室の各々は、前記被塗布領域の塗布面に対し鉛直な方向に延在させて設けられていることを特徴とする塗布装置。
- 請求項1ないし5のいずれか一項に記載の塗布装置において、前記貯蔵室の各々は、前記被塗布領域の塗布面に対して平行に延在させて設けられていることを特徴とする塗布装置。
- 請求項7に記載の塗布装置において、更に、前記被塗布領域上方に複数の前記貯蔵室を支持する支持板を有し、前記貯蔵室の各々は、該支持板の表面に並設させた状態で設けられ、かつ、弾性の管状部材で形成されており、前記吐出制御手段は、前記管状部材を押圧しつつ移動する押出し手段から構成されていることを特徴とする塗布装置。
- 請求項1ないし8のいずれか一項に記載の塗布装置において、前記被塗布領域を、回転中心軸のまわりに回転可能な、円板状の基板の一方の主表面側の領域とすることを特徴とする塗布装置。
- 請求項9に記載の塗布装置において、前記塗布液吐出手段は、前記基板の主表面に対向していると共に、前記回転中心軸に対し対称的に配列されていることを特徴とする塗布装置。
- 請求項1ないし10のいずれか一項に記載の塗布装置において、前記塗布液を、レジストのパターニング用の現像液とすることを特徴とする塗布装置。
- 複数の被塗布領域に対し塗布液を塗布する塗布液の塗布方法において、
対応する前記塗布領域の塗布面を実質的に同じ塗布厚で塗布できる量の前記塗布液が貯蔵された複数の貯蔵室を大気圧下に設ける工程と、
前記貯蔵室の下側に、前記対応する被塗布領域を配置する工程と、
前記貯蔵室に貯蔵された前記塗布液を前記大気圧により押圧し、前記被塗布領域の塗布面に前記塗布液を塗布する工程と
を有することを特徴とする塗布液の塗布方法。 - 請求項12に記載の塗布液の塗布方法において、前記貯蔵室の各々は、前記被塗布領域の塗布面に対し鉛直な方向に延在するように設けられ、互いに、横断面積が等しくかつ延在方向に有する長さが異なっていると共に、前記貯蔵室の各々には、前記長さに比例する量の前記塗布液が貯蔵されていることを特徴とする塗布液の塗布方法。
- 請求項12または13に記載の塗布液の塗布方法において、前記被塗布領域は、円形状領域及び該円形状領域の外周に該円形状領域の中心を共有して順次形成される円環状領域であり、前記塗布液を塗布する工程は、前記被塗布領域と前記複数の貯蔵室とを前記中心を軸に相対的に回転移動させることにより行うことを特徴とする塗布液の塗布方法。
- 請求項12ないし14のいずれか一項に記載の塗布液の塗布方法において、前記複数の貯蔵室は、前記被塗布領域の中心を通る所定の方向に配列され、前記貯蔵室の前記長さは、前記被塗布領域の中心部から外周部に向かうにつれて長くなっていることを特徴とする塗布液の塗布方法。
- 複数の被塗布領域に対し塗布液を塗布する塗布液の塗布方法において、
前記被塗布領域の塗布面に対して水平に設けられた支持板の上面に、弾性の管状部材からなり、かつ、対応する前記被塗布領域の塗布面を実質的に同じ塗布厚で塗布できる量の塗布液が貯蔵された複数の貯蔵室を設ける工程と、
前記貯蔵室の下側に、前記対応する被塗布領域を配置する工程と、
前記貯蔵室を前記支持板の方向に押圧しつつ移動させて、前記貯蔵室に設けられた開口部から前記塗布液を前記被塗布領域の塗布面に塗布する工程と
を有することを特徴とする塗布液の塗布方法。 - 請求項16に記載の塗布液の塗布方法において、前記貯蔵室の各々は、互いに、横断面積が等しくかつ延在方向に有する長さが異なっていると共に、前記貯蔵室の各々には、前記長さに比例する量の前記塗布液が貯蔵されていることを特徴とする塗布液の塗布方法。
- 請求項16または17に記載の塗布液の塗布方法において、前記被塗布領域は、円形状領域及び該円形状領域の外周に該円形状領域の中心を共有して順次形成される円環状領域であり、前記塗布液を塗布する工程は、前記被塗布領域と前記複数の貯蔵室とを前記中心を軸に相対的に回転移動させることにより行うことを特徴とする塗布液の塗布方法。
- 請求項16ないし18のいずれか一項に記載の塗布液の塗布方法において、前記複数の貯蔵室は、前記被塗布領域の中心を通る所定の方向に配列され、前記貯蔵室の前記長さは、前記被塗布領域の中心部から外周部に向かうにつれて長くなっていることを特徴とする塗布液の塗布方法。
- 請求項12ないし19のいずれか一項に記載の塗布方法において、前記塗布液を、塗布液吐出手段の貯蔵室に貯蔵しておき、貯蔵されている該塗布液に対する負荷圧を制御して前記塗布液吐出手段の一端側に設けたノズルから、前記塗布液を吐出させて前記塗布を行うことを特徴とする塗布方法。
- 請求項20に記載の塗布方法において、前記負荷圧の制御を、前記貯蔵室内と連通した吐出制御手段で負荷圧を切替制御して行い、該切替制御は、該塗布液に対する負荷圧を、負圧状態から、大気圧より高い、初期吐出時の瞬時の加圧状態にし、該加圧状態から常時吐出の大気圧の状態にし、該大気圧状態から吐出終了時の負圧状態にする、を順次に行うことを特徴とする塗布方法。
- 請求項20に記載の塗布方法において、前記負荷圧の制御を、前記貯蔵室から該貯蔵室を押圧して行い、該押圧を、前記ノズル部とは反対側の端部から前記ノズル部側へと行うことを特徴とする塗布方法。
- 請求項12ないし22のいずれか一項に記載の塗布方法において、前記被塗布領域を、回転中心軸のまわりに回転可能な、円板状の基板の一方の主表面側の領域とし、前記基板と前記塗布液吐出手段とを相対的に回転移動させながら、前記塗布を行うことを特徴とする塗布方法。
- 請求項12ないし23のいずれか一項に記載の塗布方法において、前記塗布液を、レジストのパターニング用の現像液とすることを特徴とする塗布方法。
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