JP2006289252A - 塗布方法及び塗布装置、並びにフォトマスクブランクの製造方法 - Google Patents

塗布方法及び塗布装置、並びにフォトマスクブランクの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 基板に形成される塗布膜の膜厚を迅速且つ容易に均一化できる塗布方法を提供すること。
【解決手段】 塗布システム30のノズル82の先端開口部に到った塗布液を基板28の被塗布面28Aに接液させ、基板とノズルを相対的に走査させることにより、被塗布面に塗布液を塗布して塗布膜を形成する塗布装置10を用いた塗布方法において、上記基板と上記ノズルの相対的な走査速度を、上記基板の上記被塗布面における上記基板と上記ノズルの相対的な走査方向に沿う各塗布領域毎に、基板とノズルとを相対的に走査させる際の走査速度と塗布された膜厚との相関関係と、先に形成された塗布膜の走査方向に沿う各塗布領域毎の膜厚データとに基づき、上記各塗布領域毎に形成される塗布膜の膜厚が所定範囲となるように変更して補正し、この補正した走査速度を用いて上記塗布液を塗布するものである。
【選択図】 図1

Description

本発明は、基板の被塗布面に毛管現象を利用して塗布液を塗布する塗布装置に関する。
従来、フォトレジストなどの塗布液をシリコンウエハ等の基板に塗布する塗布装置(コータ)として、基板の中央に塗布液を滴下し、次いで基板を高速回転させることにより、遠心力の作用によって塗布液を伸展させ、基板表面に塗布膜を形成するスピンコータが使用されてきた。
ところで、上記スピンコータは、基板の周縁部にレジストのフリンジと呼ばれる盛り上がりが発生してしまうことがある。特に、液晶表示装置や液晶表示装置製造用のフォトマスクにおいては、大型基板(例えば、一辺が300mm以上の基板)にレジストを塗布する必要があり、フリンジの発生が顕著であった。
そこで、近年におけるパターンの高精度化や、基板サイズの大型化にともない、大型基板に均一なレジスト膜を塗布する技術の開発が望まれていた。
そこで、大型基板に均一なレジスト膜を塗布する技術として、CAPコータ(塗布装置)の技術が提供されている(たとえば、特許文献1)。
このCAPコータは、塗布液が溜められた液槽に毛管状隙間を有するノズルを沈めておき、被塗布面が下方を向いた姿勢で保持されている基板の当該被塗布面近傍までノズルを上昇させて、このノズルの毛管状隙間から毛管現象を利用して塗布液を上昇させ、ノズルの先端開口部に到達した塗布液を上記被塗布面に接液し、次いで、ノズルを被塗布面に渡って相対的に走査することにより、当該被塗布面に塗布液を塗布して塗布膜を形成するものである。
特開2001−62370号公報
ところが、上記特許文献1に記載のCAPコータでは、基板の被塗布面に形成される塗布膜に、基板とノズルの相対的な走査方向に沿って膜厚ムラが発生することがある。この膜厚ムラを解消させるためには、通常、ノズル昇降機構などの装置構造の組付け状態を調査して、その組付けを調整しなければならない。装置が重量物であることを考慮すると、上記装置構造の組付けの調整は多大な労力と時間を要する作業となっている。
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、基板に形成される塗布膜の膜厚を迅速且つ容易に均一化できる塗布方法及び塗布装置を提供することにある。
請求項1に記載の発明に係る塗布方法は、ノズルを通過して先端開口部に到達した塗布液を基板の被塗布面に接液させ、上記基板と上記ノズルを相対的に走査させることにより、上記被塗布面に塗布液を塗布して塗布膜を形成する塗布方法において、上記基板と上記ノズルの相対的な走査速度を、上記基板の上記被塗布面における上記基板と上記ノズルの相対的な走査方向に沿う各塗布領域毎に適宜変更して補正し、この補正した走査速度を用いて上記塗布液を塗布することを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明に係る塗布方法は、請求項1に記載の発明において、上記補正した走査速度は、基板とノズルとを相対的に走査させる際の走査速度と塗布された膜厚との相関関係と、先に形成された塗布膜の走査方向に沿う各塗布領域毎の膜厚データとに基づき、上記各塗布領域毎に形成される塗布膜の膜厚が所定範囲となるように上記各塗布領域毎に設定したものであることを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明に係る塗布方法は、請求項2に記載の発明において、上記膜厚データは、他の基板に対して先に形成された塗布膜の膜厚データであることを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明に係る塗布方法は、請求項2に記載の発明において、上記膜厚データは、基板の被塗布面に塗布液を塗布している過程で、塗布直後の塗布領域において測定した塗布膜の膜厚データであり、上記補正した走査速度を、上記膜厚データを測定した上記塗布領域に近接する次の塗布領域の塗布に適用したことを特徴とするものである。
請求項5に記載の発明に係る塗布方法は、請求項1乃至4のいずれかに記載の発明において、上記基板がフォトマスクブランクであり、塗布液がレジストであることを特徴とするものである。
請求項6に記載の発明に係る塗布装置は、先端開口部に連通する隙間を備え、塗布液を上記隙間を経て上記先端開口部へ導くノズルと、このノズルの上記先端開口部を基板の被塗布面に対し接近または離反させて、上記先端開口部に到達した塗布液を上記被塗布面に接液可能とする接離手段と、上記ノズルと上記基板とを上記被塗布面に平行な走査方向に相対的に走査させて、上記被塗布面に接液した上記先端開口部内の塗布液を当該被塗布面に塗布して塗布膜を形成可能とする走査手段と、上記基板と上記ノズルの相対的な走査速度を、上記基板の上記被塗布面における上記基板と上記ノズルの相対的な走査方向に沿う各塗布領域毎に適宜変更して補正し、この補正した走査速度を用いて各塗布領域に塗布を実施させる制御手段と、を有することを特徴とするものである。
請求項7に記載の発明に係る塗布装置は、先端開口部に連通する隙間を備え、塗布液を上記隙間を経て上記先端開口部へ導くノズルと、このノズルの上記先端開口部を基板の被塗布面に対し接近または離反させて、上記先端開口部に到達した塗布液を上記被塗布面に接液可能とする接離手段と、上記ノズルと上記基板とを上記被塗布面に平行な走査方向に相対的に走査させて、上記被塗布面に接液した上記先端開口部内の塗布液を当該被塗布面に塗布して塗布膜を形成可能とする走査手段と、上記基板と上記ノズルとを相対的に走査させる際の走査速度と塗布された膜厚との相関関係を予め記憶する記憶手段と、先に形成された上記塗布膜の、走査方向に沿う各塗布領域毎の膜厚を測定する測定手段と、上記記憶手段に記憶された上記相関関係と、上記測定手段にて測定された上記各塗布領域毎の膜厚データとに基づき、上記各塗布領域毎に形成される上記塗布膜の膜厚が所定範囲となるように上記走査速度を上記塗布領域毎に補正し、この補正した走査速度を用いて各塗布領域に塗布を実施させる制御手段と、を有することを特徴とするものである。
請求項8に記載の発明に係る塗布装置は、請求項7に記載の発明において、上記膜厚データは、他の基板に対して先に形成された塗布膜の膜厚データであることを特徴とするものである。
請求項9に記載の発明に係る塗布装置は、請求項7に記載の発明において、上記膜厚データは、基板の被塗布面に塗布液を塗布している過程で、塗布直後の塗布領域において測定した塗布膜の膜厚データであり、上記制御手段は、補正した走査速度を、上記膜厚データを測定した上記塗布領域に近接する次の塗布領域の塗布に適用して塗布を実施することを特徴とするものである。
請求項10に記載の発明に係る塗布装置は、請求項6乃至9のいずれかに記載の発明において、上記基板がフォトマスクブランクであり、塗布液がレジストであることを特徴とするものである。
請求項1、2、5、6、7または10に記載の発明によれば、基板とノズルの相対的な走査速度を、基板の被塗布面における基板とノズルの相対的な走査方向に沿う各塗布領域毎に適宜変更して補正し、この補正した走査速度を用いて塗布液が塗布される。塗布膜の膜厚は、基板とノズルの相対的な走査速度に対して相関関係を有することから、上述のように基板の被塗布面における各塗布領域毎に上記走査速度を適宜変更して補正、例えば、上記走査速度と膜厚との相関関係と、先に形成された塗布膜の走査方向に沿う各塗布領域毎の膜厚データとから、各塗布領域毎に形成される塗布膜の膜厚が所定範囲となるように補正することによって、塗布膜の走査方向の膜厚のばらつきを低減できる。この結果、基板の被塗布面に形成される塗布膜の膜厚を均一化でき、膜厚ムラの発生を抑制できる。
また、塗布膜の膜厚の均一化が、基板とノズルの相対的な走査速度を、基板の被塗布面における走査方向に沿う各塗布領域毎に適宜変更して補正することで実現されることから、ノズルの昇降機構などの装置構造の組付けを調整する必要がないので、塗布膜の膜厚の均一化を迅速且つ容易に実施でき、生産性を向上させることができる。
請求項3または8に記載の発明によれば、膜厚データが、他の基板に対して先に形成された塗布膜の膜厚データであり、この膜厚データ等に基づいて補正した走査速度を用いて、次に塗布すべき基板の被塗布面に塗布液を塗布することから、他の基板に対して先に形成された塗布膜全面の膜厚データを、次に塗布すべき基板への塗布液の塗布に反映することで、この塗布すべき基板に形成される塗布膜の膜厚を、塗布膜の全面に渡り均一化できる。
請求項4または9に記載の発明によれば、膜厚データが、基板の被塗布面に塗布液を塗布している過程で、塗布直後の塗布領域において測定した塗布膜の膜厚データであり、この膜厚データ等に基づいて補正した走査速度を、膜厚データを測定した塗布領域に近接する次の塗布領域の塗布に適用したことから、現在塗布を実施している基板に対して塗布膜の膜厚の均一化を図ることができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。
[A]第1の実施の形態(図1〜図7)
図1は、本発明に係る塗布装置における第1の実施の形態を示す概略側面図である。図2は、図1の塗布システムを示す正面図である。図3は、図2のIII‐III線に沿う断面図である。
図1に示すように、塗布装置10は、ベースフレーム12と、このベースフレーム12に設置された塗布システム30と、ベースフレーム12上に水平移動可能に支持される移動フレーム16と、この移動フレーム16に設けられて基板28を吸着するサクションテーブル(以下、単にテーブルと称する)24と、基板28を着脱自在に保持する保持システム26と、塗布装置10の動作を制御する制御手段としての制御装置11と、を有して構成される。
上記基板28は、透明基板に遮光膜などが形成されたフォトマスクブランクである。この基板28に塗布される塗布液はレジストであり、基板28上に遮光膜パターンなどを形成して、この基板28をフォトマスクとするためのレジスト膜を形成するものである。
上記移動フレーム16は、テーブル24を介して基板28を吸着保持し、この基板28を塗布システム30に対して水平方向に移動(走査)させる機構であり、走査手段として機能する。この移動フレーム16は、対向する一対の側板(不図示)と、これらの側板を連結する天板(不図示)とが一体的に連結されて構成されており、ベースフレーム12に設置されたリニアウェイ14に移動可能に支持される。移動フレーム16の一方の側板には移動部22が取り付けられ、この移動部22のナット部(不図示)が、ベースフレーム12に配設されたボールスクリュー18と螺合する。また、移動フレーム16の天板のほぼ中央部に、複数の吸着穴が設けられた上記テーブル24が取り付けられている。
上記ボールスクリュー18は、ベースフレーム12に設置されたモーター20により回転駆動される。このモータ20の回転により、ボールスクリュー18及び移動部22を介して、移動フレーム16は、リニアウェイ14に沿いベースフレーム12上を水平方向に移動し、テーブル24に吸着保持された基板28を、図1に示す吸着位置、塗布位置、塗布終了位置の間で移動(走査)させる。後述の如く、基板28の被塗布面28Aが水平状態でテーブル24に吸着されることから、移動フレーム16は、テーブル24に吸着された基板28の被塗布面28Aに平行な走査方向に沿って当該基板28を走査させる。また、移動フレーム16は、基板28を塗布位置から塗布終了位置まで走査させる間に、後述の如く、基板28の被塗布面28Aに接液したノズル82の先端開口部83内の塗布液を、当該被塗布面28Aに塗布して塗布膜101を形成可能とする。
上記保持システム26は、塗布装置10外から搬入された基板28を、まず、ほぼ垂直に傾斜した状態で保持し、次に、この基板28を水平状態として移動フレーム16のテーブル24に受け渡し、また、塗布装置10の塗布システム30により塗布液が塗布された基板28を、上述と逆の操作によって塗布装置10外へ搬出させるための機構である。この保持システム26は、基板28の被塗布面28Aが下方、つまり塗布システム30側に向けられた状態で当該基板28を保持すると共に、この基板28を被塗布面28Aが塗布システム30側に向けられた水平状態で、テーブル24の吸着面27に吸着させる。
前記塗布システム30は、図2及び図3に示すように、ベースフレーム12の左右方向に配されたベースプレート32を基礎に構成されている。ベースプレート32の上面には、左右一対の移動コッタ34,36が設けられている。このうち、右側に位置する移動コッタ36は、ベースプレート32の上面に左右方向に配されたリニアウェイ38に沿って移動可能である。また、移動コッタ36の上面は斜面40になっており、左側が右側よりも低くなっている。そして、この斜面40の上にもリニアウェイ42が設けられている。移動コッタ34も同様にベースプレート32に対してリニアウェイ44を用いて左右方向に移動可能となっており、また、斜面46上にリニアウェイ48が設けられている。
左右一対の移動コッタ34,36には連結シャフト50が設けられ、この連結シャフト50の右端部にはサーボモータ52が配されている。連結シャフト50の移動コッタ34,36に対応する位置に雄ネジ部(不図示)が設けられ、移動コッタ34,36内部には雌ネジ部(不図示)が設けられている。このサーボモータ52を回転させることによって連結シャフト50が回転し、移動コッタ34,36がリニアウエイ38,44に沿って左右方向に移動する。
一対の移動コッタ34,36の上方には支持プレート54が設けられている。この支持プレート54は、左右方向に沿って延びる支持板56と、この支持板56の下端より前後方向に延びた基部58よりなる。
この基部58の下面には左右一対の支持脚60,62が設けられている。支持脚60,62の下面は斜面となっており、前記移動コッタ34,36の斜面の上に形成されたリニアウェイ42,48に沿って移動可能となっている。また、ベースプレート32から支持プレート54の基部58の中央部に上下移動用のガイドシャフト64が突出している。支持プレート54はこのガイドシャフト64に沿って上下動可能であり、かつ、左右方向の移動が規制される。支持プレート54の上端部には塗布液を溜めるための液槽66(後述)が設けられている。
支持プレート54の支持板56には左右一対のリニアウェイ68を介して左右移動プレート70が設けられている。このリニアウェイ68は左右方向に配設されている。左右移動プレート70は、エアシリンダ71によってリニアウェイ68に沿い左右方向に移動可能となっている。
左右移動プレート70の前面にはリニアウェイ72を介して上下移動プレート74が設けられる。このリニアウェイ72は斜め方向に配設されている。さらに、上下移動プレート74は支持プレート54の基部58から突出した左右一対のガイドシャフト76に沿って上下方向移動可能となっており、かつ、左右方向の移動が規制されている。
上下移動プレート74の左端部近傍、中央部近傍、右端部近傍からそれぞれノズル支持シャフト78、79、80が突出し、これらのノズル支持シャフト78、79、80にノズル82(後述)が支持される。
上述の移動コッタ34及び36、連結シャフト50、サーボモータ52、支持脚60及び62、支持プレート54、左右移動プレート70、リニアウェイ72、上下移動プレート74並びにノズル支持シャフト78、79及び80を有して接離手段としての昇降機構部33が構成される。この昇降機後部33により、液槽66及びノズル82が基板28に対して昇降されて、ノズル82の後述の先端開口部83が基板28の被塗布面28Aに対して接近または離反される。ノズル82の先端開口部83が基板28の被塗布面28Aに接近したときに、後述の如く、ノズル82の先端開口部83内に到達した塗布液が基板28の被塗布面28Aに接液可能とされる。
上記支持プレート54の支持板56の上部に支持された前記液槽66は、左右方向に延びており、図4に示すように、側面形状は台形となっている。そして、液槽66の上端部中央部(斜面の頂上部)には、左右方向に伸びるスリット84が形成されている。このスリット84は、液槽66の外方に設けられた蓋(不図示)によって閉塞可能となっている。
この液槽66にノズル82が内蔵されている。このノズル82は、左右方向に伸びる毛管状隙間88を介して前後一対の前ノズル部材90と後ノズル部材92とより構成される。これら前ノズル部材90と後ノズル部材92は前後対称であり、上方ほどくちばしのように尖った断面形状となっており、その間に毛管状隙間88が設けられる。この毛管状隙間88の上端部分は左右方向に沿って開口し、下端部分も左右方向に沿って開口している。上記毛管状隙間88の上端部分を先端開口部83と称する。液槽66内の塗布液は、ノズル82の毛管状隙間88を経て先端開口部83へ導かれる。
ノズル82の左端部、中央部近傍、右端部には、前記ノズル支持シャフト78、79、80が、台座93を介して取り付けられている。これらのノズル支持シャフト78、79、80は、液槽66の底面に開口した孔94、95、96内を摺動するものである。ノズル82または台座93(本実施の形態では台座93)の底面から液槽66の底面にかけて、蛇腹状の閉塞部材98、99、100が設けられている。これにより、支持シャフト78、79、80が昇降しても、蛇腹状の閉塞部材98、99、100が上下方向に伸び縮みして、孔94、95、96から塗布液が漏れ出さないようになっている。
前記制御装置11は、図1に示すように、塗布システム30、保持システム26、移動テーブル16用のモーター20、及びテーブル24に接続されて、これら30、26、20及び24へ制御信号を出力する。
つまり、制御装置21は、保持システム26へ制御信号を出力することで、この保持システム26が、基板28を塗布装置10外から受け取ってテーブル24へ受け渡し、または塗布膜101(図4)が形成された基板28をテーブル24から受け取って塗布装置10外へ受け渡す。また、テーブル24は、制御装置11からの制御信号によって、保持システム26から受け取った基板28を吸着して保持する。更に、モーター20は、テーブル24に基板28が吸着された後に、制御装置11からの制御信号によって、移動テーブル16を吸着位置から塗布開始位置へ移動させ、この移動テーブル16を後に詳説する走査速度で、基板28に塗布液を塗布させるために塗布終了位置まで移動(走査)させ、その後、この移動テーブル16を塗布終了位置と吸着位置との間で往復移動させる。
上記塗布システム30は、図2に示すように、サーボモータ52及びエアシリンダ71が制御装置11に接続されている。制御装置11からの制御信号によりサーボモータ52が動作して、液槽66及びノズル82を昇降させ、また、制御装置11からの制御信号によりエアシリンダ71が動作して、液槽66に対しノズル82を昇降させる。保持システム26、テーブル24、モーター20及び塗布システム30(サーボモータ52及びエアシリンダ71)が上述のように制御装置11により制御されることによって実施される塗布動作の概略を、次に示す。
基板28に塗布液を塗布する場合には、制御装置11は、まず、図1に示す移動フレーム16を制御してテーブル24を塗布終了位置に位置付ける。この状態で、保持システム26に基板28がセットされる。次に、制御装置11は、移動フレーム16を制御しテーブル24を吸着位置に位置づけて、保持システム26により、被塗布面28Aが下方を向くように基板28をテーブル24の吸着面27に吸着させる。その後、制御装置11は、移動フレーム16を制御して、テーブル24に吸着された基板28を塗布開始位置まで移動させる。
ベースフレーム12の塗布位置に設置された塗布システム30では、液槽66に塗布液が所定高さまで満たされ、この液槽66内でノズル82が、塗布液中に沈んだ状態とされている。制御装置11は、塗布開始位置に基板28が位置づけられた段階で、液槽66をノズル82と共に、基板28の下方位置まで上昇させる。
この液槽66及びノズル82を上昇させる方法は、図2に示すように、サーボモータ52を回転させて左右一対の移動コッタ34,36を移動させる。すると、左右方向に移動が規制された支持プレート54が、移動コッタ34,36の斜面40,46に設けられたリニアウェイ42,48に沿って上方へのみ移動する。支持プレート54が上方に移動すると、液槽66とノズル82が同時に上方に移動する。液槽66が基板28の下方まで上昇したときに、制御装置11はその上昇を一旦停止させる。
次に、制御装置11は、上述のようにして上昇した液槽66からノズル82のみを突出させる。このために、制御装置11は、左右移動プレート70をエアシリンダ71によって左右方向に移動させる。この場合、上下移動プレート74は、ガイドシャフト76によって左右方向への移動が規制されているため、左右移動プレート70が左右方向に移動すると、リニアウェイ72が斜めに設けられているので、上下移動プレート74は上方へのみ移動する。上下移動プレート74が上方に移動すると、ノズル支持シャフト78、79、80も同時に上方へ移動して、ノズル82が上昇する。ノズル82が液槽66の塗布液から上昇する際に、その毛管状隙間88の間に塗布液が満たされているため、ノズル82は、毛管状隙間88に塗布液が先端(先端開口部83)まで満たされた状態で上昇する。そして、制御装置11は、そのノズル82の上昇を停止させる。
制御装置11は、上述のようにノズル82が突出した状態で液槽66を再び上昇させて、ノズル82の先端開口部83を基板28の被塗布面28Aに接近させ、ノズル82の毛管状隙間88内に満たされた塗布液を、ノズル82の先端開口部83から基板28の被塗布面28Aに接液させる。次に、制御装置11は、上述のように接液した状態で、ノズル82と共に液槽66を塗布高さの位置まで下降させる。このとき、ノズル82の先端の位置と基板28の被塗布面28Aとの距離が塗布厚さとなる。
上述のようにノズル82を塗布高さの位置まで下降させた後、制御装置11は、基板28を移動フレーム16によって所定の走査速度(後に詳説)で塗布終了位置まで、塗布システム30に対して相対移動させる。すると、塗布液は、毛管現象の作用でノズル82の毛管状隙間88内を流動し、この毛管状隙間82の先端開口部83を経て、基板28の被塗布面28Aにおいて左右方向(即ち、ノズル82に平行な方向)に接液された状態で、基板28が前後方向に移動(走査)することにより上記被塗布面28Aに平面状態に塗布される。すなわち、塗布液が基板28の被塗布面28Aに所定の塗布厚さで平面状態に塗布されて、塗布膜101(図4)が形成される。なお、この基板28の走査中に、基板28の前後方向(即ち、基板28の走査方向M)の姿勢、及び左右方向の姿勢は、どちらも水平に維持される。
制御装置11は、基板28を塗布終了位置で一旦停止させ、ノズル82及び液槽66をそれぞれ塗布高さの位置から下降させて、ノズル82の先端開口部83を基板28から離反する。ノズル82が基板28の被塗布面28Aから離れた後、制御装置11は、図1に示すようにテーブル24を後方へ移動させ、吸着位置に位置づける。制御装置11は、この吸着位置で、保持システム26により基板28をテーブル24から取り外す。その後、テーブル24が制御装置11により塗布終了位置へ移動し、基板28が保持システム26から取り外されて、一連の塗布動作が終了する。
さて、上記制御装置11が実施する上述の塗布動作のうち、塗布膜101の膜厚を均一化するためになされる基板28とノズル82の相対的な走査速度、本実施の形態では基板28の走査速度の制御について、以下に説明する。
一般に、基板28の被塗布面28Aに形成される塗布膜101の膜厚は、図6に示すように、基板28の移動フレーム16による走査速度に対して相関関係(即ちほぼ比例関係)を有する。この塗布膜101の膜厚と基板28の走査速度の関係データ(膜厚‐走査速度データ)が、制御装置11の記憶手段としてのメモリ13(図1)に記憶される。
図1に示すように、塗布装置10には、基板28の走査により塗布システム30が被塗布面28Aに塗布液を塗布するときの当該基板28の走査方向Mにおいて、上記塗布システム30の下流側に測定手段としての膜厚測定装置102が設置される。この膜厚測定装置102は、図5に示すように、基板28の走査方向Mに沿う複数の塗布領域(例えば塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5)毎に、塗布システム30のノズル82に平行な複数の位置X1、X2、X3、X4、X5に対応して設定された複数の測定点103において、基板28の被塗布面28Aに形成された塗布膜101の膜厚を、例えば基板28の上記走査方向Mへの走査中に測定して、その膜厚実測データを制御装置11へ出力する。
実際には、図1に示す膜厚測定装置102は、例えば光干渉式膜厚測定装置を用いることができる。即ち、この光干渉式膜厚測定装置が、塗布膜101が形成された基板28へ照射した、上記塗布膜101を感光しない波長の光の反射スペクトルを測定して制御装置11へ出力し、この制御装置11が、上記反射スペクトルから当該基板28における塗布膜101の膜厚を求める。塗布膜101が形成された基板28からの反射光強度は、塗布膜101の表面からの反射光と塗布膜101の裏面からの反射光とにより干渉し、波長の変化に伴って変動するため、上記反射スペクトルは干渉波を描くことになる。この干渉波の極大及び極小の波長を求めることで、塗布膜101の膜厚を求めることが可能となる。
制御装置11は、更に、図5に示す各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5毎に、ノズル82に平行な複数の測定点103での塗布膜101の膜厚実測データを平均化し、各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5毎に膜厚平均データを算出する。
制御装置11は、膜厚測定装置102にて測定された膜厚実測データから算出した各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5毎の膜厚平均データと、あらかじめ記憶した塗布膜の膜厚と基板の走査速度との関係データ(膜厚‐走査速度データ;図6参照)とに基づいて、基板28の被塗布面28Aに塗布液を塗布するための基板28の走査速度を、基板28の被塗布面28Aにおいてノズル82からの塗布液に接する各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5毎に適宜変更して補正する。この補正した走査速度を補正走査速度と称する。
例えば、各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4またはY5における塗布膜101の膜厚平均データが膜厚許容範囲の上限α(図5(B))よりも高いときには、上記膜厚‐走査速度データから基板28の走査速度を、当該塗布領域の膜厚を膜厚許容範囲にすべく遅く設定して補正走査速度とする。また、各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4またはY5における塗布膜101の膜厚平均データが、膜厚許容範囲の下限β(図5(B))よりも低いときには、上記膜厚‐走査速度データから基板28の走査速度を、当該塗布領域の膜厚を膜厚許容範囲内とすべく速く設定して補正走査速度とする。
制御装置11は、先に他の基板28に形成された塗布膜101について、全ての塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4及びY5の複数の測定点103において膜厚測定装置102により測定された膜厚実測データから、上述の如く各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5毎に膜厚平均データを算出する。制御装置11は、これらの膜厚平均データと上記膜厚‐走査速度データ(図6参照)から、塗布システム30のノズル82から次に塗布液を塗布するときの基板28の走査速度を、基板28の被塗布面28Aにおける各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5毎に変更して補正走査速度を設定する。この補正走査速度の設定は、一枚または所定枚数の基板28に塗布液を塗布する毎に実施する。そして、制御装置11は、次に塗布すべき基板28の被塗布面28Aに塗布液を塗布する場合に、上記各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5毎に設定した補正走査速度を適用して、移動テーブル16のモーター20及び塗布システム30を制御し、この次に塗布すべき基板28の被塗布面28Aに塗布液を塗布させる。
上述の塗布時における基板28の走査速度制御を、図7のフローチャートを用いて更に詳説する。
制御装置11は、まず、ターゲット膜厚Doの塗布膜101を塗布するために、移動テーブル16によって基板28を一定速度Soで塗布システム30に対して走査させ、基板28の被塗布面28Aに塗布膜101を形成する。膜厚測定装置102は、この塗布膜101の膜厚を、基板28の走査方向Mに沿う各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5毎に、塗布システム30のノズル82に平行な複数の測定点103(図5)において測定し、例えば膜厚実測データD(Xm、Yn)(m、nは1〜5の整数)を得る。制御装置11は、この膜厚実測データDを各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5毎に平均して、膜厚平均データDave(Xave、Yn)を算出する(ST1)。
各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5における、膜厚平均データDaveと上記ターゲット膜厚Doとの膜厚差ΔD(Xave、Yn)は、基板28における走査速度の速度差ΔS(Xave、Yn)との間で、相関関係
ΔD=K・ΔS(図6参照)
を有することから、制御装置11は、この一次近次式の相関係数K(定数)をあらかじめ統計的に求めておく(ST2)。
制御装置11は、ステップST1で求めた各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5毎の膜厚平均データDave(Xave、Yn)と前記ターゲット膜厚Doとから、各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5毎に膜厚差ΔD(Xave、Yn)を次式の如く算出する。
ΔD=Do−Dave
次に、制御装置11は、各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5毎に、上記相関係数Kを用いて走査速度の速度差ΔS(Xave、Yn)を次式の如く算出する。
ΔS=(Do−Dave)/K
更に、制御装置11は、上記速度差ΔSを用いて、基板28の走査速度を補正する補正走査速度S(Xave、Yn)を、各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5毎に次式の如く算出する(ST3)。
S=So+ΔS
=So+(Do−Dave)/K
次回に塗布すべき基板28への塗布時に、制御装置11は、上述の如く算出した各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5毎の補正走査速度Sを適用する。つまり、制御装置11は、この次に塗布すべき基板28の各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5に塗布システム30のノズル82が接液する際に、その時の当該基板28の走査速度を、上述の如く各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5毎に算出した補正走査速度Sの値に変更して設定し、各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5に塗布液を塗布する(ST4)。
尚、制御装置11は、ステップST4にて塗布液を塗布して基板28に塗布膜101を形成した後、膜厚測定装置102を用いて塗布膜101の膜厚を、各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5毎に複数の測定点103において測定し(ST5)、これらの膜厚実測データと、この基板28を塗布したときの各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5における走査速度との関係を、ステップST2における膜厚差ΔDと速度差ΔSとの相関関係に反映させてもよい。
以上のように構成されたことから、上記実施の形態によれば、次の効果(1)〜(3)を奏する。
(1)制御装置11が、基板28の被塗布面28Aに塗布液を塗布するための基板28の走査速度を、塗布膜101の各測定点103における膜厚実測データ、及び塗布膜の膜厚と基板の走査速度との関係データ(膜厚‐走査速度データ;図6参照)とに基づき、基板28の被塗布面28Aにおける各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5毎に変更して補正し、この補正走査速度を用いて各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5に塗布液を塗布させる。この補正走査速度は、基板28の被塗布面28Aにおける各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5に形成される塗布膜101の膜厚が所定範囲の値となるように、各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5毎に設定したものであることから、基板28の被塗布面28Aに形成される塗布膜101の、基板28の走査方向Mに沿う膜厚ムラ(ばらつき)を抑制でき、塗布膜101の膜厚を均一化できる。
(2)基板28に形成される塗布膜101の膜厚の均一化が、基板28の走査速度を、基板28の被塗布面28Aにおける走査方向Mに沿う各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5毎に変更して補正することで実現されることから、ノズル82の昇降機構など、塗布装置10の装置構造の組付けを調査して調整する必要がないので、基板28における塗布膜101の膜厚の均一化を迅速且つ容易に実施でき、塗布膜101が形成された基板28の生産性を向上させることができる。
(3)他の基板28において先に形成された塗布膜101の、全ての塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5毎の膜厚データ(膜厚平均データなど)等に基づいて設定した補正走査速度を用いて、次に塗布すべき基板28の被塗布面28Aに塗布液を塗布することから、他の基板28に対して先に形成された塗布膜101の全面の膜厚データを、次に塗布すべき基板28への塗布液の塗布時に反映させることができるので、この塗布すべき基板28に形成される塗布膜101の膜厚を、塗布膜101の全面に渡り均一化できる。
[B]第2の実施の形態(図8)
図8は、本発明に係る塗布装置における第2の実施の形態において、制御装置が実施する、移動テーブルによる基板の走査速度設定手順を示すフローチャートである。この第2の実施の形態において、前記第1の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
この他の実施の形態における塗布装置10では、図4の2点鎖線に示すように、測定手段としての膜厚測定装置112は、塗布システム30における液槽66のスリット84近傍で、基板28の被塗布面28Aに形成される塗布膜101に対向して配置される。この膜厚測定装置112は、基板28の被塗布面28Aにおける走査方向Mに沿う各塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5において、ノズル82により塗布された直後の上記塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4またはY5に形成された塗布膜101の膜厚を、ノズル82に平行な複数の測定点103において、前記膜厚測定装置102と同様に測定する。
制御装置11は、塗布システム30のノズル82による基板28の被塗布面28への塗布動作中に、膜厚測定装置112により測定された一の塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4またはY5における塗布膜101の膜厚実測データをリアルタイムで入力し、この膜厚実測データから当該一の塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5の膜厚平均データを算出し、次に、この膜厚平均データと、メモリ13にあらかじめ記憶した塗布膜の膜厚と基板の走査速度との関係データ(膜厚‐走査速度データ;図6参照)とに基づいて、現在塗布動作中の基板28における他の塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4またはY5(つまり、膜厚実測データを測定した上記一の塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5に近接する次に塗布すべき塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4またはY5)に塗布液を塗布するための基板28の走査速度を変更して補正し、この他の塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4またはY5にノズル82から塗布液を塗布させる。上記補正走査速度の設定は、塗布領域の膜厚を許容範囲内とすべく、一の塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4またはY5の膜厚平均データが膜厚許容範囲の上限α(図5)よりも高い場合に遅く設定し、膜厚許容範囲の下限βよりも低い場合に速く設定する。
上述の塗布時における基板28の走査速度制御を、図8のフローチャートを用いて更に説明する。
制御装置11は、まず、ターゲット膜厚Doの塗布膜101を形成するために、移動テーブル16によって基板28を一定速度Soで塗布システム30に対して走査させ、当該基板28における塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5において、走査方向Mに沿う最初の塗布領域Y1(図5)に塗布液を塗布して塗布膜101を形成する(ST11)。
膜厚測定装置112は、最初の塗布領域Y1に塗布されて形成された塗布膜101の膜厚を、ノズル82に平行な複数の測定点103において測定し、膜厚実測データD(Xm、Y1)を得る。制御装置11は、この膜厚実測データDを平均して膜厚平均データDave(Xave、Y1)を算出する(ST12)。
塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4、Y5における、膜厚平均データDave(Xave、Yn)と上記ターゲット膜厚Doとの膜厚差ΔD(Xave、Yn)は、基板28における走査速度の速度差ΔS(Xave、Yn)との間で、前述の如く相関関係
ΔD=K・ΔS
を有することから、制御装置11は、この一次近似式の相関係数K(定数)をあらかじめ統計的に求めておく(ST13)。
制御装置11は、ステップS12で求めた最初の塗布領域Y1の膜厚平均データDave(Xave、Y1)と前記ターゲット膜厚Doとから、この塗布領域Y1における膜厚差ΔD(Xave、Y1)を、
ΔD=Do−Dave
の如く算出し、当該塗布領域Y1において、基板28の走査速度の速度差ΔS(Xave、Y1)を、
ΔS=(Do−Dave)/K
として算出する。更に、制御装置11は、上記速度差ΔSを用いて、基板28の走査速度を補正する補正走査速度S(Xave、Y1)を、
S=So+ΔS
=So+(Do−Dave)/K
の如く算出する(ST14)。
制御装置11は、現在塗布動作中の基板28の他の塗布領域(例えば、塗布領域Y1に最も近接する次の塗布領域Y2)への塗布動作時に、上述のようにして算出した補正走査速度S(Xave、Y1)を適用して、この他の塗布領域Y2に塗布液を塗布させて塗布膜101を形成する(ST15)。
この他の塗布領域Y2に塗布膜を形成した直後、この他の塗布領域Y2における塗布膜の膜厚を膜厚測定装置112が測定し(ST12)、この膜厚実測データD(Xm、Y2)を制御装置11が平均して膜厚平均データDave(Xave、Y2)を算出し、制御装置11は更に、この膜厚平均データDaveに基づき前述と同様にして、補正走査速度S(Xave、Y2)を算出する(ST14)。制御装置11は、この補正速度Sを現在塗布中の基板28における次の他の塗布領域(例えば、塗布領域Y2に最も近接する次の塗布領域Y3)に適用して、当該次の他の塗布領域Y3に塗布膜101を形成する(ST15)。
このようにして、現在塗布中の基板28の全ての塗布領域Y1〜Y5に塗布液が塗布される。尚、最後に塗布を実施した塗布領域Y5に形成された塗布膜101の膜厚を、複数の測定点103において膜厚測定装置112が測定し、これらの膜厚実測データと、この塗布領域Y5を塗布した時の基板28の走査速度との関係を、ステップST13における膜厚差ΔDと速度差ΔSとの相関関係に反映させてもよい。
上述のように構成されたことから、上記第2の実施の形態においても、前記第1の実施の形態の効果(1)及び(2)と同様な効果を奏するほか、次の効果(4)を奏する。
(4)基板28の被塗布面28Aに塗布液を塗布している過程で、塗布直後の塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4またはY5における塗布膜101の膜厚データと、塗布時における塗布膜の膜厚と基板の走査速度との関係データ(膜厚‐走査速度データ;図6参照)とに基づき、当該基板28の被塗布面28Aにおける次の他の塗布領域Y1、Y2、Y3、Y4またはY5に塗布液を塗布するための基板28の走査速度を、リアルタイムで変更して補正することから、現在塗布を実施している基板28に対して塗布膜101の膜厚の均一化を図ることができる。
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態では、基板28に形成される塗布膜101の膜厚を均一にする場合を述べたが、この塗布膜101を、基板28の走査方向Mに沿って部分的または連続的に変化させるものでもよい。また、上記実施の形態では、移動テーブル16によって基板28を塗布システム30に対し走査するものを述べたが、塗布システム30のノズル82を基板28に対し走査させてもよい。
本発明に係る塗布装置における第1の実施の形態を示す概略側面図である。 図1の塗布システムを示す正面図である。 図2のIII‐III線に沿う断面図である。 図3の液槽及びノズルを拡大して示す断面図である。 基板における被塗布面の塗布領域と、基板に形成された塗布膜の膜厚測定位置(測定点)とを示し、(A)が基板の平面図、(B)が基板の側面図である。 基板とノズルの相対的な走査速度と、基板に形成される塗布膜の膜厚との相関関係を示すグラフである。 図1の制御装置が実施する、移動テーブルによる基板の走査速度設定手順を示すフローチャートである。 本発明に係る塗布装置における第2の実施の形態において、制御装置が実施する、移動テーブルによる基板の走査速度設定手順を示すフローチャートである。
符号の説明
10 塗布装置
11 制御装置(制御手段)
13 メモリ(記憶手段)
16 移動フレーム(走査手段)
28 基板
28A 被塗布面
30 塗布システム
33 昇降機構部(接離手段)
66 液槽
82 ノズル
83 先端開口部
101 塗布膜
102 膜厚測定装置(測定手段)
103 測定点
112 膜厚測定装置
M 基板の走査方向
D 膜厚実測データ
Dave 膜厚平均データ
S 補正速度

Claims (10)

  1. ノズルを通過して先端開口部に到達した塗布液を基板の被塗布面に接液させ、上記基板と上記ノズルを相対的に走査させることにより、上記被塗布面に塗布液を塗布して塗布膜を形成する塗布方法において、
    上記基板と上記ノズルの相対的な走査速度を、上記基板の上記被塗布面における上記基板と上記ノズルの相対的な走査方向に沿う各塗布領域毎に適宜変更して補正し、この補正した走査速度を用いて上記塗布液を塗布することを特徴とする塗布方法。
  2. 上記補正した走査速度は、基板とノズルとを相対的に走査させる際の走査速度と塗布された膜厚との相関関係と、先に形成された塗布膜の走査方向に沿う各塗布領域毎の膜厚データとに基づき、上記各塗布領域毎に形成される塗布膜の膜厚が所定範囲となるように上記各塗布領域毎に設定したものであることを特徴とする請求項1に記載の塗布方法。
  3. 上記膜厚データは、他の基板に対して先に形成された塗布膜の膜厚データであることを特徴とする請求項2に記載の塗布方法。
  4. 上記膜厚データは、基板の被塗布面に塗布液を塗布している過程で、塗布直後の塗布領域において測定した塗布膜の膜厚データであり、
    上記補正した走査速度を、上記膜厚データを測定した上記塗布領域に近接する次の塗布領域の塗布に適用したことを特徴とする請求項2に記載の塗布方法。
  5. 上記基板がフォトマスクブランクであり、塗布液がレジストであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の塗布方法。
  6. 先端開口部に連通する隙間を備え、塗布液を上記隙間を経て上記先端開口部へ導くノズルと、
    このノズルの上記先端開口部を基板の被塗布面に対し接近または離反させて、上記先端開口部に到達した塗布液を上記被塗布面に接液可能とする接離手段と、
    上記ノズルと上記基板とを上記被塗布面に平行な走査方向に相対的に走査させて、上記被塗布面に接液した上記先端開口部内の塗布液を当該被塗布面に塗布して塗布膜を形成可能とする走査手段と、
    上記基板と上記ノズルの相対的な走査速度を、上記基板の上記被塗布面における上記基板と上記ノズルの相対的な走査方向に沿う各塗布領域毎に適宜変更して補正し、この補正した走査速度を用いて各塗布領域に塗布を実施させる制御手段と、を有することを特徴とする塗布装置。
  7. 先端開口部に連通する隙間を備え、塗布液を上記隙間を経て上記先端開口部へ導くノズルと、
    このノズルの上記先端開口部を基板の被塗布面に対し接近または離反させて、上記先端開口部に到達した塗布液を上記被塗布面に接液可能とする接離手段と、
    上記ノズルと上記基板とを上記被塗布面に平行な走査方向に相対的に走査させて、上記被塗布面に接液した上記先端開口部内の塗布液を当該被塗布面に塗布して塗布膜を形成可能とする走査手段と、
    上記基板と上記ノズルとを相対的に走査させる際の走査速度と塗布された膜厚との相関関係を予め記憶する記憶手段と、
    先に形成された上記塗布膜の、走査方向に沿う各塗布領域毎の膜厚を測定する測定手段と、
    上記記憶手段に記憶された上記相関関係と、上記測定手段にて測定された上記各塗布領域毎の膜厚データとに基づき、上記各塗布領域毎に形成される上記塗布膜の膜厚が所定範囲となるように上記走査速度を上記塗布領域毎に補正し、この補正した走査速度を用いて各塗布領域に塗布を実施させる制御手段と、を有することを特徴とする塗布装置。
  8. 上記膜厚データは、他の基板に対して先に形成された塗布膜の膜厚データであることを特徴とする請求項7に記載の塗布装置。
  9. 上記膜厚データは、基板の被塗布面に塗布液を塗布している過程で、塗布直後の塗布領域において測定した塗布膜の膜厚データであり、
    上記制御手段は、補正した走査速度を、上記膜厚データを測定した上記塗布領域に近接する次の塗布領域の塗布に適用して塗布を実施することを特徴とする請求項7に記載の塗布装置。
  10. 上記基板がフォトマスクブランクであり、塗布液がレジストであることを特徴とする請求項6乃至9のいずれかに記載の塗布装置。
JP2005112794A 2005-04-08 2005-04-08 レジスト塗布方法及びレジスト塗布装置、並びにフォトマスクブランクの製造方法 Active JP4260135B2 (ja)

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