JP2007105623A - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】浮上搬送方式において浮上ステージと基板とノズルとの間の高さ位置関係を適確に管理して基板上に処理液の塗布膜を均一な膜厚で形成できるようにした塗布装置および塗布方法を提供する。
【解決手段】被処理基板を気体の圧力で浮かせる第１の浮上領域を有するステージ７６と、浮上状態の前記基板を所定の搬送方向に搬送して前記第１の浮上領域を通過させる基板搬送部８４と、前記第１の浮上領域の上方に昇降可能に配置されるノズル７８を有し、前記第１の浮上領域を通過する前記基板上に処理液を塗布するために前記ノズルより前記処理液を吐出させる処理液供給部９３と、前記ノズルを昇降移動させるためのノズル昇降部７５と、前記第１の浮上領域で前記処理液を塗布される直前の前記基板について、前記基板の厚みと前記ステージに対する前記基板の浮上高さとを測定する第１の測定部１６２とを有する。
【選択図】図１８

Description

本発明は、被処理基板上に液体を塗布して塗布膜を形成する塗布方法および塗布装置に関する。

ＬＣＤ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程には、スリット状の吐出口を有する長尺形のレジストノズルを走査して被処理基板（ガラス基板等）上にレジスト液を塗布するスピンレスの塗布法がよく用いられている。

このようなスピンレス塗布法は、たとえば特許文献１に開示されるように、吸着保持型の載置台またはステージ上に基板を水平に載置して、このステージ上の基板と長尺形レジストノズルの吐出口との間に１００μｍ程度の微小なギャップを設定し、基板上方でレジストノズルを走査方向（一般にノズル長手方向と直交する水平方向）に移動させながら基板上にレジスト液を帯状に吐出させて塗布する。長尺形レジストノズルを基板の一端から他端まで１回移動させるだけで、レジスト液を基板の外に落とさずに所望の膜厚でレジスト塗布膜を基板上に形成することができる。

上記のようなスピンレス法の塗布装置においては、基板上にレジスト液を所望の膜厚で塗布するために上記ノズル−基板間のギャップを設定値に合わせるギャップ管理が要求される。このギャップ管理は、基板の厚み（板厚）がパラメータになる。概して基板の厚みは一定ではなく、公差内のバラツキがある。たとえば、ガラス基板の厚みが公称０．７ｍｍで公差が±０．０３ｍｍの場合、０．６７ｍｍ〜０．７３ｍｍの範囲内で板厚にバラツキがある。レジストノズルのレジスト液を吐出する高さ位置が固定されていると、板厚のバラツキがそのまま上記ギャップのバラツキとなり、ひいてはレジスト膜厚のバラツキになる。そこで、レジスト塗布に先立って基板の厚みを測定し、その厚み測定値に応じてレジストノズルの吐出口の高さ位置を調整し、上記ギャップを設定値に合わせるようにしている。基板厚み測定法としては、ステージ上の基板に上方からダイヤルゲージの触針を押し付けてゲージ読取値から基板上面の高さ位置を測定し、その測定値からステージ上面の高さ位置（既知の値）を差し引いて基板の厚みを求める方法が用いられている。最近は、基板厚み測定部をレジストノズルに取り付けて、基板厚み測定のための特別な占有スペースや駆動機構を省く構成が採られている。また、ダイヤルゲージの代わりに光学式の距離センサも用いられている。
特開平１０−１５６２５５

上記のような吸着保持型のステージを用いるスピンレス方式のレジスト塗布装置では、処理済の基板をステージからアンローディングないし搬出してステージ上面を完全に空状態にしない限り、後続の新たな基板をステージ上に搬入ないし載置することができない。このため、レジストノズルを走査させる動作の所要時間（Ｔ_c）に、未処理の基板をステージ上に搬入ないしローディングする動作の所要時間（Ｔ_in）と、処理済の基板をステージからアンローディングないし搬出する動作の所要時間（Ｔ_out）とを足し合わせた塗布処理１サイクルの所要時間（Ｔ_c＋Ｔ_in＋Ｔ_out）がそのままタクトタイムになり、タクトタイムの短縮化が難しいという問題がある。

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、スピンレス方式で被処理基板上に処理液を塗布する塗布処理のタクトタイムを短縮する浮上搬送方式の塗布装置および塗布方法を提供することを目的とする。

本発明の別の目的は、浮上搬送方式において浮上ステージと基板とノズルとの間の高さ位置関係を適確に管理して基板上に処理液の塗布膜を均一な膜厚で形成できるようにした塗布装置および塗布方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の塗布装置は、被処理基板を気体の圧力で浮かせる第１の浮上領域を有するステージと、浮上状態の前記基板を所定の搬送方向に搬送して前記第１の領域を通過させる基板搬送部と、前記第１の浮上領域の上方に昇降可能に配置されるノズルを有し、前記第１の浮上領域を通過する前記基板上に処理液を塗布するために前記ノズルより前記処理液を吐出させる処理液供給部と、前記ノズルを昇降移動させるためのノズル昇降部と、前記第１の浮上領域で前記処理液を塗布される直前の前記基板について、前記基板の厚みと前記ステージに対する前記基板の浮上高さとを測定する第１の測定部とを有する。

また、本発明の塗布方法は、ステージ上に搬送方向に沿って、被処理基板を前記ステージに搬入するための搬入領域と、前記搬送方向に移動する基板上に上方の長尺形ノズルより処理液を供給して塗布膜を形成するための塗布領域と、塗布処理後の前記基板を前記ステージから搬出するための搬出領域とをこの順に一列に設け、前記ステージの上面より噴出する気体の圧力で前記基板を浮かせて、前記塗布領域では前記基板にほぼ均一な浮上力を与え、前記基板を前記搬入領域から前記搬出領域まで搬送する途中、前記塗布領域で前記処理液を塗布される直前の前記基板について、前記基板の厚みと前記ステージに対する前記基板の浮上高さとを測定する。

本発明においては、基板をステージ上で空中に浮かせ、ステージの第１の浮上領域（塗布領域）を通過する途中で、長尺形ノズルより吐出される処理液の供給を受けることにより、基板上に処理液の塗布膜が形成される。本発明によれば、第１の浮上領域を挟んで、下流側（搬出領域）で処理済の基板をステージの外へ搬出する動作と、上流側（搬入領域）で次に処理を受ける新規の基板をステージ上に搬入する動作とを独立的または並列的に行えるので、タクトタイムを短くすることができる。

もっとも、このようなスピンレス法の塗布処理では、ノズル−基板間の塗布ギャップを設定値に正確に合わせる必要があるところ、ステージ上で基板が浮上しているため、基板の厚みのバラツキや基板の浮上高さのバラツキに塗布ギャップが左右され、ひいては塗布膜の品質が左右されやすい。この点に関して、本発明は、塗布領域で処理液を塗布される直前の基板について、当該基板の厚みとステージに対する当該基板の浮上高さとを測定することにより、塗布ギャップを適切に制御または管理する。

本発明の好適な一態様によれば、第１の測定部より得られた基板の厚みの測定値および浮上高さの測定値がそれぞれ所定の範囲内にあることを確認してから、基板に対する塗布処理を実行する。このことによって、浮上搬送式のスピンレス塗布法による塗布処理の品質を安定させることができる。

また、好適な一態様においては、ノズル昇降部が、ノズルを支持してこれと一体に昇降移動するノズル支持体を有し、第１の測定部が、ステージまたは基板の上面との距離間隔を測定するためにノズル支持体に取り付けられた第１の光学式距離センサを有する。この場合、第１の光学式距離センサは、ノズル支持体を介してノズルと一体的に昇降移動し、センサから計ったステージまたは基板の上面との距離に基づいてノズルとステージまたは基板の上面との距離を求めることができる。

また、好適な一態様においては、基板の厚みの測定値および浮上高さの測定値がそれぞれ所定の範囲内にあることを確認した後に、ノズルの吐出口と基板の上面との間に塗布処理用のギャップを形成するためにノズル昇降部によりノズルを降ろし、第１の光学式距離センサにより基板の上面との距離間隔を測定してギャップを確認する。この場合、基板の厚みの測定値および浮上高さの測定値、さらにはステージ上面の高さ位置等から所望の塗布ギャップを得るためのノズルの高さ位置を計算で求めることができる。しかし、ステージから基板に与えられる気体圧力に変動が生じると、実際の基板浮上高さは理論値通りにはいかなくなる。そこで、塗布処理の開始直前に、第１の光学式距離センサにより実際または現時の基板の高さを測定して、塗布ギャップが正常であることを確認する。このことによって、浮上搬送式のスピンレス塗布法による塗布処理の信頼性を一層向上させることができる。

また、好適な一態様によれば、塗布処理中に、第１の光学式距離センサにより基板の上面との距離間隔を測定しながら、ノズル昇降部によりノズルの高さ位置を可変調整して、ギャップのサイズを設定値に保つ。このように、第１の光学式距離センサの距離測定機能をギャップ維持管理のためのフィードバック制御に利用することもできる。

また、好適な一態様によれば、第１の光学式距離センサの測定精度を検査するために、ノズル支持体の高さ位置を測定する第２の測定部が設けられる。好ましくは、この第２の測定部が、ノズル昇降機構に取り付けられるリニアスケールを有する。

好適な一態様においては、第１の光学式距離センサの測定精度に係る検査を行う前に、予め測定治具を用いてノズルを所定の基準高さ位置に実測で合わせたときに第１の光学式距離センサより得られる第１の測定値と第２の測定部より得られる第２の測定値とを記憶する。そして、上記検査は、測定治具を用いずに第２の測定部より第２の測定値が得られるときに第１の光学式距離センサより得られる測定値が第１の測定値に所定の許容範囲内で一致ないし近似するか否かを判定する。この第１の光学式距離センサの測定精度に係る検査は、好ましくは、基板に対する第１の測定部の測定処理に先立って実行されてよい。

さらに、好適な一態様によれば、ノズルの取付位置精度を検査するために、ノズル昇降部から独立してステージとノズルとの間の距離間隔を測定する第３の測定部が設けられる。好ましくは、この第３の測定部が、ステージ側に設けられ、ノズルの下端に触針を当てて距離を測定する接触式距離センサ、あるいはノズルの下端に光ビームを当てて距離を測定する第２の光学式距離センサを有する。このノズルの取付位置精度に係る検査は、好ましくは、基板に対する第１の測定部の測定処理に先立って実行されてよい。

また、好適な一態様によれば、第１の測定部が、基板の厚みを測定するためにノズル支持体に取り付けられた第３の光学式距離センサ、基板の厚みを測定するためにステージ側に設けられた第４の光学式距離センサ、および／またはステージに対する基板の浮上高さを測定するためにステージ側に設けられた第５の光学式距離センサを有する。

また、本発明の塗布装置は、好適な一態様として、ステージの第１の浮上領域内に多数設けられた気体を噴出する噴出口と、ステージの第１の浮上領域内に前記噴出口と混在して多数設けられた気体を吸い込む吸引口と、第１の浮上領域を通過する基板に対して噴出口より加えられる垂直上向きの圧力と吸引口より加えられる垂直下向きの圧力とのバランスを制御する浮揚制御部とを有する。

この場合、好ましくは、ステージが、搬送方向において第１の浮上領域の上流側に基板を浮かせる第２の浮上領域を有する。この第２の浮上領域内には、基板を搬入するための搬入部が設けられてよい。そして、好ましい一態様として、基板搬送部が、基板を第２の浮上領域から第１の浮上領域に向けて搬送し、基板上の前端部に設定された塗布開始位置がノズルの直下に来たところで基板を一時停止させ、第１の測定部が、一時停止中の基板について基板の厚みとステージに対する基板の浮上高さとを測定する。

好ましい一態様として、ステージが、搬送方向において第１の浮上領域の下流側に基板を浮かせる第３の浮上領域を有する。この第３の浮上領域内には、基板を搬出するための搬出部が設けられてよい。

また、好ましい一態様によれば、基板搬送部が、基板の移動する方向と平行に延びるように前記ステージの片側または両側に配置されるガイドレールと、ガイドレールに沿って移動可能なスライダと、このスライダをガイドレールに沿って移動するように駆動する搬送駆動部と、スライダからステージの中心部に向かって延在し、基板の側縁部を着脱可能に保持する保持部とを有する。

本発明の塗布装置または塗布方法によれば、上記のような構成と作用により、被処理基板上にスピンレス方式で処理液を塗布する塗布処理のタクトタイムを短縮できるとともに、浮上搬送式のスピンレス塗布法において浮上ステージと基板とノズルとの間の高さ位置関係を適確に管理して基板上に処理液の塗布膜を均一な膜厚で形成することができる。

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。

図１に、本発明の塗布方法および塗布装置の適用可能な構成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。

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。

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、このカセットステージ１６上の側方でかつカセットＣの配列方向と平行に設けられた搬送路１７と、この搬送路１７上で移動自在でステージ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。

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。

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。

塗布プロセス部２４は、スピンレス方式のレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０と、減圧乾燥ユニット（ＶＤ）４２と、上下２段型アドヒージョン／冷却ユニット（ＡＤ／ＣＯＬ）４６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。

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）５３と、加熱ユニット（ＨＰ）５５とを含んでいる。

各プロセス部２２，２４，２６の中央部には長手方向に搬送路３６，５１，５８が設けられ、搬送装置３８，５４，６０がそれぞれ搬送路３６，５１，５８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３６，５１，５８の一方の側に液処理系のユニット（ＳＣＲ，ＣＴ，ＤＥＶ等）が配置され、他方の側に熱処理系のユニット（ＨＰ，ＣＯＬ等）が配置されている。

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）５６およびバッファステージ５７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。この搬送機構５９は、Ｙ方向に延在する搬送路１９上で移動自在であり、バッファステージ５７に対して基板Ｇの出し入れを行なうほか、イクステンション（基板受け渡し部）５６や隣の露光装置と基板Ｇの受け渡しを行うようになっている。

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１２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の搬送装置３８に渡す（ステップＳ1）。

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、最初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）。この紫外線洗浄では主として基板表面の有機物が除去される。

次に、基板Ｇはスクラバ洗浄ユニット（ＳＣＲ）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（ＨＰ）３２で加熱による脱水処理を受け（ステップＳ4）、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、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。

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）４６に順次搬入され、最初のアドヒージョンユニット（ＡＤ）では疎水化処理（ＨＭＤＳ）を受け（ステップＳ6）、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）。

その後、基板Ｇは、レジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０でスピンレス法により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る（ステップＳ8）。

次に、基板Ｇは、加熱／冷却ユニット（ＨＰ／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。

上記塗布処理の後、基板Ｇは、塗布プロセス部２４の搬送装置５４と現像プロセス部２６の搬送装置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Ｓ11）。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５６を介してプロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１２の現像プロセス部２６に渡す（ステップＳ11）。

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）５３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）５５を用いることもできる。

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Ｓ1）。

この塗布現像処理システムにおいては、たとえば塗布プロセス部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２６につき本発明をレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０に適用した一実施形態を説明する。

図３に、この実施形態におけるレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０および減圧乾燥ユニット（ＶＤ）４２の全体構成を示す。

図３に示すように、支持台または支持フレーム７０の上にレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０と減圧乾燥ユニット（ＶＤ）４２とがＸ方向に横一列に配置されている。塗布処理を受けるべき新たな基板Ｇは、搬送路５１側の搬送装置５４（図１）により矢印Ｆ_Aで示すようにレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０に搬入される。レジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０で塗布処理の済んだ基板Ｇは、支持台７０上のガイドレール７２に案内されるX方向に移動可能な搬送アーム７４により、矢印Ｆ_Bで示すように減圧乾燥ユニット（ＶＤ）４２に転送される。減圧乾燥ユニット（ＶＤ）４２で乾燥処理を終えた基板Ｇは、搬送路５１側の搬送装置５４（図１）により矢印Ｆ_Cで示すように引き取られる。

レジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０は、Ｘ方向に長く延びるステージ７６を有し、このステージ７６上で基板Ｇを同方向に平流しで搬送しながら、ステージ７６の上方に配置された長尺形のレジストノズル７８より基板Ｇ上にレジスト液を供給して、スピンレス法で基板上面（被処理面）に一定膜厚のレジスト塗布膜を形成するように構成されている。ユニット（ＣＴ）４０内の各部の構成および作用は後に詳述する。

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８０と、この下部チャンバ８０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（図示せず）とを有している。下部チャンバ８０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８２が配設され、底面の四隅には排気口８３が設けられている。各排気口８３は排気管（図示せず）を介して真空ポンプ（図示せず）に通じている。下部チャンバ８０に上部チャンバを被せた状態で、両チャンバ内の密閉された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。

図４および図５に、本発明の一実施形態におけるレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０内のより詳細な全体構成を示す。

この実施形態のレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０においては、ステージ７６が、従来のように基板Ｇを固定保持する載置台として機能するのではなく、基板Ｇを空気圧の力で空中に浮かせるための基板浮上台として機能する。そして、ステージ７６の両サイドに配置されている直進運動型の基板搬送部８４が、ステージ７６上で浮いている基板Ｇの両側縁部をそれぞれ着脱可能に保持してステージ長手方向（Ｘ方向）に基板Ｇを搬送するようになっている。

詳細には、ステージ７６は、その長手方向（Ｘ方向）において５つの領域Ｍ₁，Ｍ₂，Ｍ₃，Ｍ₄，Ｍ₅に分割されている（図５）。左端の領域Ｍ₁は搬入領域であり、塗布処理を受けるべき新規の基板Ｇはこの領域Ｍ₁内の所定位置に搬入される。この搬入領域Ｍ₁には、搬送装置５４（図１）の搬送アームから基板Ｇを受け取ってステージ７６上にローディングするためにステージ下方の原位置とステージ上方の往動位置との間で昇降移動可能な複数本のリフトピン８６が所定の間隔を置いて設けられている。これらのリフトピン８６は、たとえばエアシリンダ（図示せず）を駆動源に用いる搬入用のリフトピン昇降部８５（図１３）によって昇降駆動される。

この搬入領域Ｍ₁は浮上式の基板搬送が開始される領域でもあり、この領域内のステージ上面には基板Ｇを搬入用の浮上高さまたは浮上量Ｈ_aで浮かせるために高圧または正圧の圧縮空気を噴き出す噴出口８８が一定の密度で多数設けられている。ここで、搬入領域Ｍ₁における基板Ｇの浮上高さＨ_aは、特に高い精度を必要とせず、たとえば１００〜１５０μｍの範囲内に保たれればよい。また、搬送方向（Ｘ方向）において、搬入領域Ｍ₁のサイズは基板Ｇのサイズを上回っているのが好ましい。さらに、搬入領域Ｍ₁には、基板Ｇをステージ７６上で位置合わせするためのアライメント部（図示せず）も設けられてよい。

ステージ７６の中心部に設定された領域Ｍ₃はレジスト液供給領域または塗布領域であり、基板Ｇはこの塗布領域Ｍ₃を通過する際に上方のレジストノズル７８からレジスト液Ｒの供給を受ける。塗布領域Ｍ₃における基板浮上高さＨ_bはノズル７８の下端（吐出口）と基板上面（被処理面）との間のギャップＳ（たとえば１００μｍ）を規定する。このギャップＳはレジスト塗布膜の膜厚やレジスト消費量を左右する重要なパラメータであり、高い精度で一定に維持される必要がある。このことから、塗布領域Ｍ₃のステージ上面には、たとえば図６に示すような配列または分布パターンで、基板Ｇを所望の浮上高さＨ_bで浮かせるために高圧または正圧の圧縮空気を噴き出す噴出口８８と負圧で空気を吸い込む吸引口９０とを混在させて設けている。そして、基板Ｇの塗布領域Ｍ₃内を通過している部分に対して、噴出口８８から圧縮空気による垂直上向きの力を加えると同時に、吸引口９０より負圧吸引力による垂直下向きの力を加えて、相対抗する双方向の力のバランスを制御することで、塗布用の浮上高さＨ_bを設定値Ｈ_S（たとえば５０μｍ）付近に維持するようにしている。搬送方向（Ｘ方向）における塗布領域Ｍ₃のサイズは、レジストノズル７８の直下に上記のような狭い塗布ギャップＳを安定に形成できるほどの余裕があればよく、通常は基板Ｇのサイズよりも小さくてよく、たとえば１／３〜１／４程度でよい。

図６に示すように、塗布領域Ｍ₃においては、基板搬送方向（Ｘ方向）に対して一定の傾斜した角度をなす直線Ｃ上に噴出口８８と吸引口９０とを交互に配し、隣接する各列の間で直線Ｃ上のピッチに適当なオフセットαを設けている。かかる配置パターンによれば、噴出口８８および吸引口９０の混在密度を均一にしてステージ上の基板浮上力を均一化できるだけでなく、基板Ｇが搬送方向（Ｘ方向）に移動する際に噴出口８８および吸引口９０と対向する時間の割合を基板各部で均一化することも可能であり、これによって基板Ｇ上に形成される塗布膜に噴出口８８または吸引口９０のトレースまたは転写跡が付くのを防止することができる。塗布領域Ｍ₃の入口では、基板Ｇの先端部が搬送方向と直交する方向（Ｙ方向）で均一な浮上力を安定に受けるように、同方向（直線Ｊ上）に配列する噴出口８８および吸引口９０の密度を高くするのが好ましい。また、塗布領域Ｍ₃においても、ステージ７６の両側縁部（直線Ｋ上）には、基板Ｇの両側縁部が垂れるのを防止するために、噴出口８８のみを配置するのが好ましい。

搬入領域Ｍ₁と塗布領域Ｍ₃との間に設定された中間の領域Ｍ₂は、搬送中に基板Ｇの高さ位置を搬入領域Ｍ₁における浮上高さＨ_aから塗布領域Ｍ₃における浮上高さＨ_bへ変化または遷移させるための遷移領域である。この遷移領域Ｍ₂内でもステージ７６の上面に噴出口８８と吸引口９０とを混在させて配置することができる。その場合は、吸引口９０の密度を搬送方向に沿って次第に大きくし、これによって搬送中に基板Ｇの浮上高さが漸次的にＨ_aからＨ_bに移るようにしてよい。あるいは、この遷移領域Ｍ₂においては、吸引口９０を含まずに噴出口８８だけを設ける構成も可能である。

塗布領域Ｍ₃の下流側隣の領域Ｍ₄は、搬送中に基板Ｇの浮上高さを塗布用の浮上高さＨ_bから搬出用の浮上高さＨ_c（たとえば１００〜１５０μｍ）に変えるための遷移領域である。この遷移領域Ｍ₂でも、ステージ７６の上面に噴出口８８と吸引口９０とを混在させて配置してもよく、その場合は吸引口９０の密度を搬送方向に沿って次第に小さくするのがよい。あるいは、吸引口９０を含まずに噴出口８８だけを設ける構成も可能である。また、図６に示すように、塗布領域Ｍ₃と同様に遷移領域Ｍ₄でも、基板Ｇ上に形成されたレジスト塗布膜に転写跡が付くのを防止するために、吸引口９０（および噴出口８８）を基板搬送方向（Ｘ方向）に対して一定の傾斜した角度をなす直線Ｅ上に配置し、隣接する各列間で配列ピッチに適当なオフセットβを設ける構成が好ましい。

ステージ７６の下流端（右端）の領域Ｍ₅は搬出領域である。レジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０で塗布処理を受けた基板Ｇは、この搬出領域Ｍ₅内の所定位置または搬出位置から搬送アーム７４（図３）によって下流側隣の減圧乾燥ユニット（ＶＤ）４２（図３）へ搬出される。この搬出領域Ｍ₅には、基板Ｇを搬出用の浮上高さＨ_cで浮かせるための噴出口８８がステージ上面に一定の密度で多数設けられているとともに、基板Ｇをステージ７６上からアンローディングして搬送アーム７４（図３）へ受け渡すためにステージ下方の原位置とステージ上方の往動位置との間で昇降移動可能な複数本のリフトピン９２が所定の間隔を置いて設けられている。これらのリフトピン９２は、たとえばエアシリンダ（図示せず）を駆動源に用いる搬出用のリフトピン昇降部９１（図１３）によって昇降駆動される。

レジストノズル７８は、ステージ７６上の基板Ｇを一端から他端までカバーできる長さで搬送方向と直交する水平方向（Ｙ方向）に延びる長尺状のノズル本体を有し、門形または逆さコ字形のノズル支持体１３０に鉛直直線運動機構１３２およびノズル支持体１３４を介して昇降可能に支持され（図１１）、レジスト液供給源９３（図１３）からのレジスト液供給管９４（図４）に接続されている。

図４、図７および図８に示すように、基板搬送部８４は、ステージ７６の左右両サイドに平行に配置された一対のガイドレール９６と、各ガイドレール９６上に軸方向（Ｘ方向）に移動可能に取り付けられたスライダ９８と、各ガイドレール９６上でスライダ９８を直進移動させる搬送駆動部１００と、各スライダ９８からステージ７６の中心部に向かって延びて基板Ｇの左右両側縁部を着脱可能に保持する保持部１０２とをそれぞれ有している。

ここで、搬送駆動部１００は、直進型の駆動機構たとえばリニアモータによって構成されている。また、保持部１０２は、基板Ｇの左右両側縁部の下面に真空吸着力で結合する吸着パッド１０４と、先端部で吸着パッド１０４を支持し、スライダ９８側の基端部を支点として先端部の高さ位置を変えられるように弾性変形可能な板バネ型のパッド支持部１０６とをそれぞれ有している。吸着パッド１０４は一定のピッチで一列に配置され、パッド支持部１０６は各々の吸着パッド１０４を独立に支持している。これにより、個々の吸着パッド１０４およびパッド支持部１０６が独立した高さ位置で（異なる高さ位置でも）基板Ｇを安定に保持できるようになっている。

図７および図８に示すように、この実施形態におけるパッド支持部１０６は、スライダ９８の内側面に昇降可能に取り付けられた板状のパッド昇降部材１０８に取り付けられている。スライダ９８に搭載されているたとえばエアシリンダからなるパッドアクチエータ１０９（図１３）が、パッド昇降部材１０８を基板Ｇの浮上高さ位置よりも低い原位置（退避位置）と基板Ｇの浮上高さ位置に対応する往動位置（結合位置）との間で昇降移動させるようになっている。

図９に示すように、各々の吸着パッド１０４は、たとえば合成ゴム製で直方体形状のパッド本体１１０の上面に複数個の吸引口１１２を設けている。これらの吸引口１１２はスリット状の長穴であるが、丸や矩形の小孔でもよい。吸着パッド１０４には、たとえば合成ゴムからなる帯状のバキューム管１１４が接続されている。これらのバキューム管１１４の管路１１６はパッド吸着制御部１１５（図１３）の真空源にそれぞれ通じている。

保持部１０２においては、図４に示すように、片側一列の真空吸着パッド１０４およびパッド支持部１０６が１組毎に分離している分離型または完全独立型の構成が好ましい。しかし、図１０に示すように、切欠き部１１８を設けた一枚の板バネで片側一列分のパッド支持部１２０を形成してその上に片側一列の真空吸着パッド１０４を配置する一体型の構成も可能である。

上記のように、ステージ７６の上面に形成された多数の噴出口８８およびそれらに浮上力発生用の圧縮空気を供給する圧縮空気供給機構１２２（図１１）、さらにはステージ７６の塗布領域Ｍ₃内に噴出口８８と混在して形成された多数の吸引口９０およびそれらに真空の圧力を供給するバキューム供給機構１２４（図１１）により、搬入領域Ｍ₁や搬出領域Ｍ₅では基板Ｇを搬入出や高速搬送に適した浮上量で浮かせ、塗布領域Ｍ₃では基板Ｇを安定かつ正確なレジスト塗布走査に適した設定浮上量Ｈ_Sで浮かせるためのステージ基板浮上部１２６（図１３）が構成されている。

図１１に、ノズル昇降機構７５、圧縮空気供給機構１２２およびバキューム供給機構１２４の構成を示す。ノズル昇降機構７５は、塗布領域Ｍ₃の上を搬送方向（Ｘ方向）と直交する水平方向（Ｙ方向）に跨ぐように架設された門形フレーム１３０と、この門形フレーム１３０に取り付けられた鉛直直線運動機構１３２と、この鉛直直線運動機構１３２の移動体（昇降体）であるノズル支持体１３４とを有する。ここで、直線運動機構１３２の駆動部は、電動モータ１３８、ボールネジ１４０およびガイド部材１４２を有している。電動モータ１３８の回転力がボールネジ機構（１４０，１４２，１３４）によって鉛直方向の直線運動に変換され、昇降体のノズル支持体１３４と一体にノズル７８が鉛直方向に昇降移動する。電動モータ１３８の回転量および回転停止位置によってレジストノズル７８の昇降移動量および高さ位置を任意に制御できるようになっている。ノズル支持体１３４は、図１２に示すように、たとえば角柱の剛体からなり、その下面または側面にレジストノズル７８をフランジ、ボルト等を介して着脱可能に取り付けている。

圧縮空気供給機構１２２は、ステージ７６上面で分割された複数のエリア別に噴出口８８に接続された正圧マニホールド１４４と、それら正圧マニホールド１４４にたとえば工場用力の圧縮空気供給源１４６からの圧縮空気を送り込む圧縮空気供給管１４８と、この圧縮空気供給管１４８の途中に設けられるレギュレータ１５０とを有している。バキューム供給機構１２４は、ステージ７６上面で分割された複数のエリア別に吸引口９０に接続された負圧マニホールド１５２と、それらの負圧マニホールド１５２にたとえば工場用力の真空源１５４からのバキュームを送り込むバキューム管１５６と、このバキューム管１５６の途中に設けられる絞り弁１５８とを有している。

このレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０は、ステージ７６の塗布領域Ｍ₃において、レジストノズル７８と基板Ｇとの間のギャップＳおよび基板Ｇの浮上高さＨ_bを適確に管理するために、塗布処理で重要なパラメータとなる各部の距離または位置を測定する複数の測定部または測定手段を備えている。

すなわち、ステージ７６または基板Ｇノズルとの距離間隔を測定するために、支持体１３４に光学式の距離センサ１６２が取り付けられている（図４、図５、図７、図１１、図１２）。この光学式距離センサ１６２は、レジストノズル７８の一側方（好ましくは搬送上流側または搬入領域Ｍ₁側）にレジストノズル７８と一体に昇降可能に配置され、任意の高さ位置から直下の物体つまりステージ７６または基板Ｇとの距離を光学的に測定する。この光学的な距離測定のために、光学式距離センサ１６２は、垂直下方に光ビームを投光する投光部と、該光ビームの当たった物体（ステージ７６または基板Ｇ）から反射してくる光を測定距離に応じた位置で受光する受光部とを含んでいる。図示の構成例は、レジストノズル７８の長手方向（Ｙ方向）で光学式距離測定部１６２を左右に一対設けて、ステージ７６または基板Ｇとの距離を左右両端部でそれぞれ測定し、両測定値の平均をとるようにしている。この光学式距離センサ１６２の測定精度は、主として鉛直直線運動機構１３２の機械精度に左右され、経時的に変化することがある。

また、上記光学式距離センサ１６２の測定精度を検査ないし監視するために、門形フレーム１３０とノズル支持体１３４との間にリニアスケール１６４が取り付けられている（図１１）。このリニアスケール１６４は、門形フレーム１３０に固定されたＺ方向に延びる目盛部１６４ａと、この目盛部１６４ａをノズル支持体１３４の高さ位置に応じたレベルで光学的に読み取るようにノズル支持体１３４に固定された目盛読取部１６４ｂとで構成されている。門形フレーム１３０が堅牢で床にしっかり固定されている限り、このリニアスケール１６４の測定精度が狂うことは殆ど無く、ノズル支持体１３４ないし光学式距離センサ１６２の高さ位置を常に正確に測定することができる。

さらに、ノズル支持体１３４に着脱可能に取り付けられるレジストノズル７８の取付位置精度を検査ないし監視するために、ステージ７６側に接触式の距離センサ１６６が配設されている（図７、図１１）。この接触式距離センサ１６６は、たとえばダイヤルゲージからなり、レジストノズル７８の下端に下から垂直に触針を押し付けて、レジストノズル７８との距離、ひいてはステージ７６上面に対するレジストノズル７８の高さ位置を直接測定する。図示の構成例は、接触式距離センサ１６６をステージ７６の左右両側面に一対取り付けて、レジストノズル７８の左右両端部の高さ位置をそれぞれ測定し、両測定値の平均をとるようにしている。

図１３に、この実施形態のレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０における制御系の主要な構成を示す。コントローラ１７０は、マイクロコンピュータからなり、上記光学式距離センサ１６２、リニアスケール１６４、接触式距離センサ１６６から各測定値を受け取り、ユニット内の各部、特にレジスト液供給源９３、ノズル昇降機構７５、ステージ基板浮上部１２６、搬送駆動部１００、パッド吸着制御部１１５、パッドアクチエータ１０９、搬入用リフトピン昇降部８５、搬出用リフトピン昇降部９１等の個々の動作と全体の動作（シーケンス）を制御する。なお、コントローラ１７０は、この塗布現像処理システムの全体を統括制御するホストコントローラや他の外部装置にも接続されている。

次に、この実施形態のレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０における塗布処理動作を説明する。コントローラ１７０は、たとえば光ディスク等の記憶媒体に格納されているレジスト塗布処理プログラムを主メモリに取り込んで実行し、プログラムされた一連の塗布処理動作を制御する。この一連の塗布処理動作の中で本発明のギャップ管理機能に係る主要な手順を図１４のフローチャートに示す。

搬送装置５４（図１）より未処理の新たな基板Ｇがステージ７６の搬入領域Ｍ₁に搬入されると、リフトピン８６が往動位置で該基板Ｇを受け取る。搬送装置５４が退出した後、リフトピン８６が下降して基板Ｇを搬送用の高さ位置つまり浮上位置Ｈ_a（図５）まで降ろす。次いで、アライメント部（図示せず）が作動し、浮上状態の基板Ｇに四方から押圧部材（図示せず）を押し付けて、基板Ｇをステージ７６上で位置合わせする。アライメント動作が完了すると、その直後に基板搬送部８４においてパッドアクチエータ１０９が作動し、吸着パッド１０４を原位置（退避位置）から往動位置（結合位置）へ上昇（ＵＰ）させる。吸着パッド１０４は、その前からバキュームがオンしており、浮上状態の基板Ｇの側縁部に接触するや否や真空吸着力で結合する。吸着パッド１０４が基板Ｇの側縁部に結合した直後に、アライメント部は押圧部材を所定位置へ退避させる。

次に、基板搬送部８４は、保持部１０２で基板Ｇの側縁部を保持したままスライダ９８を搬送始点位置から搬送方向（Ｘ方向）へ比較的高速の一定速度で直進移動させる。こうして基板Ｇがステージ７６上を浮いた状態で搬送方向（Ｘ方向）へ直進移動し、基板Ｇの前端部がレジストノズル７８の直下付近の設定位置つまり塗布開始位置に着いたところで、基板搬送部８４が第１段階の基板搬送を停止する（図１４のステップＳ₆）。

この時、レジストノズル７８は、図１７に示すように、上方の高さ位置Ｚ_aで待機している。ここで、このノズル高さ位置Ｚ_aは、ステージ７６の上面を基準面とするレジストノズル７８の下端つまり吐出口の高さ位置であり、直前に実施されている一次測定検査（ステップＳ₁〜Ｓ₅）でＺ_aの値が許容範囲内にあることが確認されている。また、このときの光学式距離センサ１６２の測定精度も一次測定検査（ステップＳ₁〜Ｓ₅）で許容範囲内にあることが確認されている。

この一次測定検査（ステップＳ₁〜Ｓ₅）は、図１５および図１６に示すような方法で行われる。すなわち、図１５に示すように、先ずレジストノズル７８を所定の上方退避位置から上記Ｚ_aの高さ位置まで降ろす。この場合、コントローラ１７０は、リニアスケール１６４の示す測定値がメモリに記憶している絶対基準位置Ｚ_Cに一致するまでノズル支持体１３４を降ろす（ステップＳ₁）。そして、図１６に示すように、光学式距離センサ１６２に、ステージ７６の上面までの距離Ｌ_bを測定させる（ステップＳ₂）。一方、ステージ７６側の接触式距離センサ１６６は、その触針１６６ａをレジストノズル７８の下端に当ててステージ７６上面とレジストノズル７８との距離間隔Ｌ_aつまりノズル高さ位置Ｚ_aを測定する（ステップＳ₃）。

コントローラ１７０は、光学式距離センサ１６２で得られた距離測定値Ｌ_bをメモリに記憶している比較基準値Ｌ_Bと比較する（ステップＳ₄）。ここで、比較基準値Ｌ_Bは、このレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０の組立時またはメンテナンス時に行われる立ち上げ検査または定期検査でリニアスケール１６４の絶対基準位置Ｚ_Cと対応または連関して光学式距離センサ１６２で得られた距離測定値である。すなわち、たとえばシム等の治具を用いてレジストノズル７８の高さ位置またはステージ上面からの距離を所定の基準値Ｌ_o（たとえば１ｍｍ）に実測で合わせたときにリニアスケール１６４の示した高さ位置の測定値を絶対基準位置Ｚ_Cとしてメモリに記憶し、同時に光学式距離センサ１６２の示した距離測定値を比較基準値Ｌ_Bとしてメモリに記憶しておく。そして、ユニット稼動中は、リニアスケール１６４の測定精度に変化や狂いはないものとみなして、上記のようにリニアスケール１６４の測定値が絶対基準位置Ｚ_Cに一致するまでノズル支持体１３４を降ろす（ステップＳ₁）。

したがって、稼動時に光学式距離センサ１６２が上記立ち上げ検査または定期検査のときと同じ測定精度を保っていれば、距離測定値Ｌ_bは比較基準値Ｌ_Bに等しい筈であり、その測定精度が劣化または低下するほど両者の比較誤差｜Ｌ_B−Ｌ_b｜は大きくなる。そこで、コントローラ１７０は、比較誤差｜Ｌ_B−Ｌ_b｜が一定の許容範囲内（たとえば５％以内）にあれば光学式距離センサ１６２の測定精度は「正常」であると判定する（ステップＳ₅）。しかし、比較誤差｜Ｌ_B−Ｌ_b｜が上記許容範囲から外れているときは、光学式距離センサ１６２の測定精度に狂いが生じたか、あるいは他に何らかの異常があるものと判定して、後述する異常原因解析処理を行う（ステップＳ₅→Ｓ₁₃）。

一方で、コントローラ１７０は、接触式距離センサ１６６より得られるノズル−ステージ間の距離測定値Ｌ_aを上記基準値Ｌ_o（１ｍｍ）と比較する（ステップＳ₄）。そして、両者の比較誤差｜Ｌ_o−Ｌ_a｜が一定の許容範囲内（たとえば５％以内）にあれば、レジストノズル７８の取付位置が立ち上げ検査または定期検査のときとほとんど変わっていない、つまり「正常」であると判定する（ステップＳ₅）。しかし、比較誤差｜Ｌ_o−Ｌ_a｜が上記許容範囲から外れているときは、レジストノズル７８の取付位置がずれているか、もしくは他に何らかの異常があるものと判定して、後述する異常原因解析処理を行う（ステップＳ₅→Ｓ₁₃）。

上記のような一次測定検査で光学式距離センサ１６２の測定精度およびレジストノズル７８の高さ位置のいずれも「正常」と判断したときは（ステップＳ₅）、直後に基板Ｇが塗布開始位置で停止してから（図１７、ステップＳ₆）、二次測定検査（ステップＳ₇〜Ｓ₉）を行うために、光学式距離センサ１６２に基板Ｇの上面および下面までの距離Ｌ_d，Ｌ_eを測定させる（図１８）。この場合、光学式距離センサ１６２は、直下の基板Ｇに向けて１本または複数本の光ビームを投光し、基板Ｇの上面および下面からの反射光をそれぞれ受光した位置から測定距離Ｌ_d，Ｌ_eを求める。コントローラ１７０は、これらの距離測定値Ｌ_d，Ｌ_eを基に次式（１），（２）を演算して当該基板Ｇの厚み測定値Ｄおよび浮上高さ測定値Ｈ_bを求める（ステップＳ₇）。
Ｄ＝Ｌ_e−Ｌ_d ・・・・（１）
Ｈ_b＝Ｌ_b−Ｌ_e ・・・・（２）

次いで、コントローラ１７０は、上記のようにして求めた該基板Ｇの厚み測定値Ｄおよび浮上高さ測定値Ｈ_bを各々の設定値または基準値［Ｄ］，［Ｈ_b］と比較する（ステップＳ₈）。そして、比較誤差｜［Ｄ］−Ｄ｜、｜［Ｈ_b］−Ｈ_b｜のいずれも各所定の許容範囲内に入っていれば「正常」であると判断し、そうでなければ「異常」と判断する（ステップＳ₉）。ここで「異常」と判断したときは、アラーム出力処理を行う（ステップＳ₉→Ｓ₁₄）。

なお、塗布領域Ｍ₃（特にノズル７８の直下）において基板Ｇの浮上高さＨ_bが設定値［Ｈ_b］付近にあることは、塗布ギャップＳを一定に保つだけでなく、基板Ｇの水平度を保つうえでも重要である。すなわち、浮上高さ設定値［Ｈ_b］は、基板Ｇがステージ７６の上面を擦るおそれがなく、しかも浮上状態の基板Ｇを水平に保持するのに十分な剛性（基板浮上剛性）を得るうえで最適な値に選ばれている。実際の基板浮上高さＨ_bが設定値［Ｈ_b］よりも大きいと、基板浮上剛性が減少して、基板Ｇが上下にぶれたり水平度を失い、塗布ムラが生じやすい。一方、基板浮上高さＨ_bが設定値［Ｈ_b］よりも小さいと、浮上搬送中の基板Ｇにステージ７６上のゴミ等の異物が当たったり付着するなどの支障が出やすくなる。したがって、二次測定検査で浮上高さ測定値Ｈ_bが許容範囲から外れているときは、浮上搬送式のスピンレス法によるレジスト塗布処理の品質を保証し得なくなる。

上記のような二次測定検査で「正常」と判断したときは、図１９に示すように、レジストノズル７８の吐出口と基板Ｇの上面との間に所望サイズ（たとえば１００μｍ）のギャップＳを形成する高さ位置Ｚ_dまでレジストノズル７８を降ろす（ステップＳ₁₀）。この場合の降下量（Ｚ_a−Ｚ_d）は、次式（３）で与えられる。
Ｚ_a−Ｚ_d＝Ｌ_a−（Ｓ＋Ｄ＋Ｈ_b） ・・・・（３）

一方で、コントローラ１７０は、ノズル降下完了後に光学式距離センサ１６２に基板Ｇ上面との距離Ｌ_fを測定させる。理論的には、この測定距離Ｌ_fは、次式（４）で得られる値［Ｌ_f］に一致する筈である。
［Ｌ_f］＝Ｌ_d−（Ｚ_a−Ｚ_d）
＝Ｌ_d−Ｌ_a＋（Ｓ＋Ｄ＋Ｈ_b） ・・・・（４）

しかし、何等かの理由で距離測定値Ｌ_fが理論値［Ｌ_f］と一致しない場合もあり得る。たとえば、ステージ基板浮上部１２６で圧縮空気および／またはバキュームの圧力が変動し、その影響で基板Ｇの浮上高さＨ_bが変動した場合は、理論値通りにはいかなくなる。そこで、塗布処理（ステップＳ₁₂）には、実際または現時の値である距離測定値Ｌ_fを優先的に用いる。また、塗布処理開始前に距離測定値Ｌ_fをノズル昇降機構７５にフィードバックして塗布ギャップＳを設定値に合わせることも可能である。

塗布処理（ステップＳ₁₂）では、レジスト液供給源９３をオンさせてレジストノズル７８より基板Ｇの上面に向けてレジスト液の吐出を開始させる。この際、最初に微量のレジスト液を出してノズル吐出口と基板ＧとのギャップＳを完全に塞いでから、正規の流量で吐出を開始するのが好ましい。一方で、基板搬送部８４に第２段階の基板搬送を開始させる。この第２段階つまり塗布時の基板搬送には、比較的低速の一定速度で行われる。こうして、塗布領域Ｍ₃内において、基板Ｇが水平姿勢で搬送方向（Ｘ方向）に一定速度で移動すると同時に、長尺形のレジストノズル７８が直下の基板Ｇに向けてレジスト液Ｒを一定の流量で帯状に吐出することにより、図２１に示すように基板Ｇの前端側から後端側に向かってレジスト液の塗布膜ＲＭが形成されていく。

この塗布走査中も、光学式距離センサ１６２は基板Ｇ上面との距離Ｌ_fを測定して、その測定値をコントローラ１７０に送り続けることができる。コントローラ１７０は、光学式距離測定部１６２からの距離測定値Ｌ_fをノズル昇降機構７５にフィードバックすることで、図２２に示すように、たとえばステージ基板浮上部１２６における圧力の変動によって基板Ｇが上下にぶれても、塗布ギャップＳを設定値に維持することができる。なお、レジストノズル７８の高さ位置を高速かつ微小に変位させるために、ノズル昇降機構７５に圧電素子等を組み込むことも可能である。

塗布領域Ｍ₃で上記のような塗布処理（ステップＳ₁₂）が済むと、つまり基板Ｇの後端部がレジストノズル７８の直下を過ぎると、レジスト液供給源９３がレジストノズル７８からのレジスト液Ｒの吐出を終了させる。これと同時に、ノズル昇降機構７５がレジストノズル７８を垂直上方に持ち上げて基板Ｇから退避させる。一方、基板搬送部８４は搬送速度の比較的大きい第３段階の基板搬送に切り替える。そして、基板Ｇが搬出領域Ｍ₅内の搬送終点位置に着くと、基板搬送部８４は第３段階の基板搬送を停止する。この直後に、パッド吸着制御部１１５が吸着パッド１０４に対するバキュームの供給を止め、これと同時にパッドアクチエータ１０９が吸着パッド１０４を往動位置（結合位置）から原位置（退避位置）へ下ろし、基板Ｇの両側端部から吸着パッド１０４を分離させる。この時、パッド吸着制御部１１５は吸着パッド１０４に正圧（圧縮空気）を供給し、基板Ｇからの分離を速める。代わって、リフトピン９２が基板Ｇをアンローディングするためにステージ下方の原位置からステージ上方の往動位置へ上昇する。

しかる後、搬出領域Ｍ₅に搬出機つまり搬送アーム７４がアクセスし、リフトピン９２から基板Ｇを受け取ってステージ７６の外へ搬出する。基板搬送部８４は、基板Ｇをリフトピン９２に渡したなら直ちに搬入領域Ｍ₁へ高速度で引き返す。搬出領域Ｍ₅で上記のように処理済の基板Ｇが搬出される頃に、搬入領域Ｍ₁では次に塗布処理を受けるべき新たな基板Ｇについて搬入、アライメントないし搬送開始が行われる。

ここで、異常原因解析処理（ステップＳ₁₃）について説明する。この実施形態では、上述したように浮上搬送方式のギャップ管理のために複数の距離または位置センサ１６２，１６４，１６６を用いているので、一次測定検査（ステップＳ₁〜Ｓ₅）で得られた各センサの測定結果（正常／異常）から図２３の判定アルゴリズムにしたがって異常原因を突き止めることができる。なお、図２３では、光学式距離センサ１６２を「光センサ」と略記し、接触式距離センサ１６６を「接触センサ」と略記している。

すなわち、光学式距離センサ１６２の測定結果が「異常」であり、かつ接触式距離センサ１６６の測定結果も「異常」であるときは、ステージ７６に原因（たとえば位置ズレ）があると判定する。たとえば、ステージ７６上面の高さが何らかの原因でたとえば１０μｍ下がった場合は、光学式距離センサ１６２および接触式距離センサ１６６の測定値はそれぞれ各基準値から１０μｍを超えることとなり、どちらからも「異常」の測定結果が得られる。

光学式距離センサ１６２の測定結果が「異常」で、接触式距離センサ１６６の測定結果が「正常」であるときは、光学式距離センサ１６２の取付位置あるいは光学的機能にズレまたは誤差が生じているものと判定する。

光学式距離センサ１６２の測定結果が「正常」で、接触式距離センサ１６６の測定結果が「異常」であるときは、二通りの原因が考えられる。すなわち、接触式距離センサ１６６の取付位置あるいはゲージ機能にズレまたは誤差が生じている場合（１）と、レジストノズル７８の取付位置精度にズレが生じている場合（２）である。この２つのケース（１），（２）の区別をつけるために、たとえば図２４に示すような三次測定検査を行ってよい。この三次測定検査は、基準ブロック１７２を基準位置たとえばステージ７６の上面高さ位置に配置し、この基準ブロック１７２に対する距離Ｌ_gを接触式距離センサ１６６に測定させる。この距離測定値Ｌ_gが正常であれば、接触式距離センサ１６６自体に異常はなく、レジストノズル７８の取付位置精度がずれている、すなわちケース（１）であると判定する。しかし、距離測定値Ｌ_gに異変があれば、接触式距離センサ１６６の測定精度に狂いが生じている、すなわちケース（２）であると判定する。

このように、コントローラ１７０は、一次測定検査（ステップＳ₁〜Ｓ₅）で異常を見つけたときは異常原因解析処理（ステップＳ₁₃）によりその原因を突き止めることができる。そして、アラーム出力処理（ステップＳ₁₄）の際に、アラーム信号と一緒に異常原因のデータをホストコントローラに送ることができる。

上記のように、この実施形態においては、ステージ７６上に搬入領域Ｍ₁、塗布領域Ｍ₃、搬出領域Ｍ₅を別々に設け、それらの各領域に基板を順次転送して基板搬入動作、レジスト液供給動作、基板搬出動作を各領域で独立または並列的に行うようにしており、これによって、１枚の基板Ｇについてステージ７６上に搬入する動作に要する時間（Ｔ_IN）と、ステージ７６上で搬入領域Ｍ₁から搬出領域Ｍ₅まで搬送するのに要する時間（Ｔ_C）と、搬出領域Ｍ₅から搬出するのに要する時間（Ｔ_OUT）とを足し合わせた塗布処理１サイクルの所要時間（Ｔ_C＋Ｔ_IN＋Ｔ_OUT）よりも、タクトタイムを短縮することができる。

しかも、ステージ７６の上面に設けた噴出口８８より噴出する気体の圧力を利用して基板Ｇを空中に浮かせ、浮いている基板Ｇをステージ７６上で搬送しながら長尺型レジストノズル７８より基板Ｇ上にレジスト液を供給して塗布するようにしたので、基板の大型化に無理なく効率的に対応することができる。

そして、ステージ７６と基板Ｇとレジストノズル７８との間の高さ位置関係を適確に管理するようにしたので、浮上搬送式のスピンレス塗布法で基板Ｇ上にレジスト塗布膜を所望かつ均一な膜厚に形成する塗布処理の再現性および信頼性を大きく向上させることができる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。

たとえば、上記した実施形態における接触式距離センサ１６６を、図２５に示すように、光学式距離センサ１７４に置き換えることができる。この光学式距離センサ１７４は、レジストノズル７８の真下の所定の高さ位置にてステージ７６の一側面または両側面に取り付けられ、レジストノズル７８の下端との距離Ｌ_iを光学的に測定する。この場合、光学式距離センサ１７４とステージ７６上面との高度差または距離をＨ_e（既知の値）とすると、レジストノズル７８とステージ７６上面との間の距離Ｌ_aはＬ_a＝Ｌ_i−Ｈ_eで求められる。この光学的な距離測定のために、光学式距離センサ１７４は、垂直上方に光ビームを投光する投光部と、該光ビームの当たった物体（レジストノズル７８の下端）から反射してくる光を測定距離に応じた位置で受光する受光部とを備えている。

さらに、このステージ側の下部光学式距離センサ１７４は、ステージ７６上でレジストノズル７８の直下に基板Ｇが入ってくると、図２６に示すように、この基板Ｇとの距離を測定することができる。したがって、二次測定検査（ステップＳ₆〜Ｓ₉）で基板Ｇの厚みＤおよび浮上高さＨ_bを測定するときは、レジストノズル７８側の上部光学式距離センサ１６２が基板Ｇの上面との距離Ｌ_dを測定し、下部光学式距離センサ１７４が基板Ｇの下面との距離Ｌ_jを測定してよい。この場合、基板Ｇの浮上高さＨ_bはＨ_b＝Ｌ_j−Ｈ_eで求められる。また、基板Ｇの厚みＤはＤ＝Ｌ_b−（Ｌ_d＋Ｈ_b）で求められる。

なお、上部光学式距離センサ１６２または下部光学式距離センサ１７４を左右両側に設ける構成において、左右それぞれの測定値が大きく異なる場合には、基板Ｇが傾斜しているなどの異常な事態が生じているものと判定してよい。そして、アラームを出力したり、塗布処理動作を中断または中止してもよい。

上記した実施形態における基板搬送部８４の保持部１０２は真空吸着式のパッド１０４を有するものであったが、基板Ｇの側縁部をメカニカルに（たとえば狭着して）保持するパッド等も可能である。また、パッド１０４を基板Ｇの側縁部に着脱自在に結合するための機構（パッド支持部１０６、パッド昇降部１０８、パッドアクチエータ１０９）にも種々の方式、構成を採用することができる。また、上記実施形態における基板搬送部８４は基板Ｇの左右両側縁部を保持して搬送したが、基板Ｇの片側の側縁部のみを保持して基板搬送を行うことも可能である。

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装置に係るものであったが、本発明は被処理基板上に処理液を供給する任意の処理装置やアプリケーションに適用可能である。したがって、本発明における処理液としては、レジスト液以外にも、たとえば層間絶縁材料、誘電体材料、配線材料等の塗布液も可能であり、現像液やリンス液等も可能である。本発明における被処理基板はＬＣＤ基板に限らず、他のフラットパネルディスプレイ用基板、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。

本発明の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。 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。 実施形態の塗布現像処理システムにおけるレジスト塗布ユニットおよび減圧乾燥ユニットの全体構成を示す略平面図である。 実施形態におけるレジスト塗布ユニットの全体構成を示す斜視図である。 実施形態におけるレジスト塗布ユニットの全体構成を示す略正面図である。 上記レジスト塗布ユニット内のステージ塗布領域における噴出口と吸入口の配列パターンの一例を示す平面図である。 上記レジスト塗布ユニットにおける基板搬送部の構成を示す一部断面略側面図である。 上記レジスト塗布ユニットにおける基板搬送部の保持部の構成を示す拡大断面図である。 上記レジスト塗布ユニットにおける基板搬送部のパッド部の構成を示す斜視図である。 上記レジスト塗布ユニットにおける基板搬送部の保持部の一変形例を示す斜視図である。 上記レジスト塗布ユニットにおけるノズル昇降機構、圧縮空気供給機構およびバキューム供給機構の構成を示す図である。 上記レジスト塗布ユニットにおけるレジストノズルおよび光学式距離測定部の支持構造（ノズル支持体）を示す一部断面側面図である。 上記レジスト塗布ユニットにおける制御系の主要な構成を示すブロック図である。 実施形態における一連の塗布処理動作の中で本発明のギャップ管理機能に係る主要な手順を示すフローチャート図である。 実施形態におけるギャップ管理機能の一段階を示す斜視図である。 実施形態におけるギャップ管理機能の一段階を示す斜視図である。 実施形態におけるギャップ管理機能の一段階を示す斜視図である。 実施形態におけるギャップ管理機能の一段階を示す斜視図である。 実施形態におけるギャップ管理機能の一段階を示す斜視図である。 実施形態におけるギャップ管理機能の一段階を示す斜視図である。 実施形態における塗布走査を示す側面図である。 実施形態の塗布走査における一場面を示す側面図である。 実施形態の異常原因解析処理における判定アルゴリズムのテーブルを示す図である。 実施形態の異常原因解析処理における三次測定検査を示す側面図である。 実施形態における一変形例の構成を示す側面図である。 実施形態の一変形例で得られる一機能を示す側面図である。

符号の説明

４０ レジスト塗布ユニット（ＣＴ）
７５ ノズル昇降機構
７６ ステージ
７８ レジストノズル
８４ 基板搬送部
８８ 噴出口
９０ 吸引口
９３ レジスト液供給源
１００ 搬送駆動部
１０２ 保持部
１０４ 吸着パッド
１２６ ステージ基板浮上部
１３４ ノズル支持体
１６２ 光学式距離測定部
１６４ リニアスケール
１６６ 接触式距離測定部
１７０ コントローラ
１７４ 光学式距離測定部
Ｍ₁ 搬入領域
Ｍ₃ 塗布領域
Ｍ₅ 搬出領域

Claims (25)

1. 被処理基板を気体の圧力で浮かせる第１の浮上領域を有するステージと、
   浮上状態の前記基板を所定の搬送方向に搬送して前記第１の領域を通過させる基板搬送部と、
   前記第１の浮上領域の上方に昇降可能に配置されるノズルを有し、前記第１の浮上領域を通過する前記基板上に処理液を塗布するために前記ノズルより前記処理液を吐出させる処理液供給部と、
   前記ノズルを昇降移動させるためのノズル昇降部と、
   前記第１の浮上領域で前記処理液を塗布される直前の前記基板について、前記基板の厚みと前記ステージに対する前記基板の浮上高さとを測定する第１の測定部と
   を有する塗布装置。
2. 前記第１の測定部より得られた前記基板の厚みの測定値および前記浮上高さの測定値がそれぞれ所定の範囲内にあることを確認してから、前記基板に対する塗布処理を実行する請求項１に記載の塗布装置。
3. 前記ノズル昇降部が、前記ノズルを支持してこれと一体に昇降移動するノズル支持体を有し、
   前記第１の測定部が、前記ステージまたは前記基板の上面との距離間隔を測定するために前記ノズル支持体に取り付けられた第１の光学式距離センサを有する、請求項１または請求項２に記載の塗布装置。
4. 前記基板の厚みの測定値および前記浮上高さの測定値がそれぞれ所定の範囲内にあることを確認した後に、前記ノズルの吐出口と前記基板の上面との間に塗布処理用のギャップを形成するために前記ノズル昇降部により前記ノズルを降ろし、前記第１の光学式距離センサにより前記基板の上面との距離間隔を測定して前記ギャップを確認する請求項３に記載の塗布装置。
5. 塗布処理中に、前記第１の光学式距離センサにより前記基板の上面との距離間隔を測定しながら、前記ノズル昇降部により前記ノズルの高さ位置を可変調整して、前記ギャップのサイズを設定値に保つ請求項４に記載の塗布装置。
6. 前記第１の光学式距離センサの測定精度を検査するために、前記ノズル支持体の高さ位置を測定する第２の測定部を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の塗布装置。
7. 前記第２の測定部が、前記ノズル昇降機構に取り付けられたリニアスケールを有する請求項６に記載の塗布装置。
8. 前記第１の光学式距離センサの測定精度に係る検査を行う前に予め測定治具を用いて前記ノズルを所定の基準高さ位置に実測で合わせたときに前記第１の光学式距離センサより得られる第１の測定値と前記第２の測定部より得られる第２の測定値とを記憶し、前記検査では前記測定治具を用いずに前記第２の測定部より前記第２の測定値が得られるときに前記第１の光学式距離センサより得られる測定値が前記第１の測定値に所定の許容範囲内で一致ないし近似するか否かを判定する請求項６または請求項７に記載の塗布装置。
9. 前記第１の光学式距離センサの測定精度に係る検査は、前記基板に対する前記第１の測定部の測定処理に先立って行われる請求項６〜８のいずれか一項に記載の塗布装置。
10. 前記ノズルの取付位置精度を検査するために、前記ノズル昇降部から独立して前記ステージと前記ノズルとの間の距離間隔を測定する第３の測定部を有する請求項１〜９のいずれか一項に記載の塗布装置。
11. 前記第３の測定部が、前記ステージ側に設けられ、前記ノズルの下端に触針を当てて距離を測定する接触式距離センサを有する請求項１０に記載の塗布装置。
12. 前記第３の測定部が、前記ステージ側に設けられ、前記ノズルの下端に光ビームを当てて距離を測定する第２の光学式距離センサを有する請求項１０に記載の塗布装置。
13. 前記ノズルの取付位置精度に係る検査は、前記基板に対する前記第１の測定部の測定処理に先立って行われる請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の塗布装置。
14. 前記第１の測定部が、前記基板の厚みを測定するために前記ノズル支持体に取り付けられた第３の光学式距離センサを有する請求項１〜１３のいずれか一項に記載の塗布装置。
15. 前記第１の測定部が、前記基板の厚みを測定するために前記ステージ側に設けられた第４の光学式距離センサを有する請求項１〜１３のいずれか一項に記載の塗布装置。
16. 前記第１の測定部が、前記ステージに対する前記基板の浮上高さを測定するために前記ステージ側に設けられた第５の光学式距離センサを有する請求項１〜１５のいずれか一項に記載の塗布装置。
17. 前記ステージの第１の浮上領域内に多数設けられた気体を噴出する噴出口と、
    前記ステージの第１の浮上領域内に前記噴出口と混在して多数設けられた気体を吸い込む吸引口と、
    前記第１の浮上領域を通過する前記基板に対して前記噴出口より加えられる垂直上向きの圧力と前記吸引口より加えられる垂直下向きの圧力とのバランスを制御する浮揚制御部と
    を有する請求項１〜１６のいずれか一項に記載の塗布装置。
18. 前記ステージが、前記搬送方向において前記第１の浮上領域の上流側に前記基板を浮かせる第２の浮上領域を有する請求項１〜１７のいずれか一項に記載の塗布装置。
19. 前記第２の浮上領域内に、前記基板を搬入するための搬入部が設けられる請求項１８に記載の塗布装置。
20. 前記基板搬送部が、前記基板を前記第２の浮上領域から前記第１の浮上領域に向けて搬送し、前記基板上の前端部に設定された塗布開始位置が前記ノズルの直下に来たところで前記基板を一時停止させ、
    前記第１の測定部が、一時停止中の前記基板について前記基板の厚みと前記ステージに対する前記基板の浮上高さとを測定する、請求項１８または請求項１９に記載の塗布装置。
21. 前記ステージが、前記搬送方向において前記第１の浮上領域の下流側に前記基板を浮かせる第３の浮上領域を有する請求項１〜２０のいずれか一項に記載の塗布装置。
22. 前記第３の浮上領域内に、前記基板を搬出するための搬出部が設けられる請求項２１に記載の塗布装置。
23. 前記基板搬送部が、
    前記基板の移動する方向と平行に延びるように前記ステージの片側または両側に配置されるガイドレールと、
    前記ガイドレールに沿って移動可能なスライダと、
    前記スライダを前記ガイドレールに沿って移動するように駆動する搬送駆動部と、
    前記スライダから前記ステージの中心部に向かって延在し、前記基板の側縁部を着脱可能に保持する保持部と
    を有する請求項１〜２２のいずれか一項に記載の塗布装置。
24. ステージ上に搬送方向に沿って、被処理基板を前記ステージに搬入するための搬入領域と、前記搬送方向に移動する基板上に上方の長尺形ノズルより処理液を供給して塗布膜を形成するための塗布領域と、塗布処理後の前記基板を前記ステージから搬出するための搬出領域とをこの順に一列に設け、
    前記ステージの上面より噴出する気体の圧力で前記基板を浮かせて、前記塗布領域では前記基板にほぼ均一な浮上力を与え、
    前記基板を前記搬入領域から前記搬出領域まで搬送する途中、前記塗布領域で前記処理液を塗布される直前の前記基板について、前記基板の厚みと前記ステージに対する前記基板の浮上高さとを測定する塗布方法。
25. 前記基板の厚みの測定値および前記浮上高さの測定値がそれぞれ所定の範囲内にあることを確認してから、前記基板に対する塗布処理を実行する請求項２４に記載の塗布方法。
    
    
    
    

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