JP2009076547A - 常圧乾燥装置及び基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理基板上に塗布された処理液の膜に対して、減圧乾燥の手法を用いずに塗布膜のバルク部分を程よく液状ないし生乾き状態に保ったまま液膜の表面に適度な固化層を形成すること。
【解決手段】上流側隣のレジスト塗布ユニットでレジスト液を塗布された基板Ｇは、コロ搬送路１０４に乗り移り、平流しのコロ搬送で常圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６のハウジング１１２内に入る。ハウジング１１２内で、コロ搬送路１０４上を平流しで移動する基板Ｇはそれまでの常温の雰囲気よりも格段に高温（たとえば６０℃）の加熱雰囲気ＨＡの中に置かれる。これにより、基板Ｇ上のレジスト塗布膜ＲＭの表面に加熱雰囲気ＨＡの熱エネルギーが直接入射する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、被処理基板上に溶剤を含む処理液の塗布膜を形成する基板処理装置および基板処理方法に係り、特に塗布膜をベーキング工程に先立って適度に乾燥させるための乾燥装置に関する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の製造においては、フォトリソグラフィー工程の中で被処理基板（ガラス基板）上にレジストを塗布した後にレジスト中の残存溶剤を蒸発させる加熱処理つまりプリベーキングを即座に行うと、加熱処理ユニット内で基板と接触するリフトピン、支持ピンまたはバキューム溝等からの熱的な影響を受けて溶剤の蒸発が不均一になり、レジストの膜厚にムラが現れるという問題がある。そこで、プリベーキングに先立って、減圧雰囲気中で基板上のレジスト中の残存溶剤を一定段階まで揮発させることでレジスト塗布膜の表面に固い層（一種の変質層）を形成する減圧乾燥処理が行われている。このようにレジスト塗布膜の内部またはバルク部を液状に保ちつつ表層部のみを固化する減圧乾燥法によれば、プリベーキングの際にバルクレジストの流動を抑制して乾燥斑の発生を低減できるだけでなく、現像処理時のレジストの非溶解性または膜減り量を少なくし、レジスト解像度が高くなる効果も得られる。

典型的な減圧乾燥装置は、たとえば特許文献１に記載されるように、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と、この下部チャンバ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とを有している。下部チャンバの中にはステージが配設されており、このステージ上にレジスト塗布処理の済んだ基板を水平に載置し、チャンバを閉じて（上部チャンバを下部チャンバに密着させて）室内を排気して減圧状態にする。チャンバに基板を搬入出する際には、上部チャンバをクレーン等で上昇させてチャンバを開放し、さらには基板のローディング／アンローディングのためにステージをシリンダ等で適宜上昇させるようにしている。そして、基板の搬入出ないしローディング／アンローディングは、減圧乾燥装置回りで基板の搬送を行う外部の搬送ロボットのハンドリングにより行っている。また、ステージの上面に多数の支持ピンが突出して設けられ、基板はそれらの支持ピンの上に載置されるようになっている。
特開２０００−１８１０７９

上記のような減圧乾燥装置は、ほぼ絶対真空まで減圧度を上げるためにチャンバ強度を大きくする必要があり、大掛かりでコストが非常に高くついている。しかも、基板をチャンバに搬入出する度毎に上部チャンバを上げ下げ（開閉）するため、基板の大型化に伴って様々な不都合が出てきている。

すなわち、基板のサイズがＬＣＤ用ガラス基板のように一辺が２ｍを越えるような大きさになると、チャンバも著しく大型化して上部チャンバだけでも２トン以上の重量になり、大掛かりな昇降機構を要し、大きな振動による発塵の問題や作業員に対する安全上の問題が顕在化してきている。また、搬送ロボットも、ますます大型化しているが、大きな基板を水平に保持して搬送するのが難しくなってきており、レジスト塗布直後の基板を大きなうちわのようにたわんだ状態で搬送することによって、減圧乾燥装置のチャンバにおける基板の搬入出ないしローディング／アンローディングの際に位置ズレや衝突ないし破損等のエラーが起きやすくなってきている。

さらに、チャンバの中で基板はステージ上面から突出するピンの上で減圧乾燥処理を受けるため、減圧乾燥の段階で基板上のレジスト膜にピンの跡が転写することもあり、この点も問題になっている。

加えて、チャンバが大きくなるほど、減圧雰囲気の均一性を保つのが難しくなり、基板上の全領域でレジスト塗布膜を斑無く均一に乾燥させるのが難しくなってきている。

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あって、被処理基板上に塗布された処理液の膜に対して、減圧乾燥の手法を用いずに塗布膜のバルク部分を程よく液状ないし生乾き状態に保ったまま液膜の表面に適度な固化層を形成し、乾燥斑の発生の防止や塗布膜の膜質向上を効率よく実現できる常圧乾燥装置、基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の常圧乾燥装置は、溶剤を含む処理液を塗布された被処理基板を所定の搬送路上で平流しで搬送する平流し搬送部と、前記平流しの搬送中に、常圧の雰囲気下で、前記基板上の処理液の塗布膜にその表層部の方が下層部よりも高温に加熱されるようなエネルギーを与えて、前記塗布膜を乾燥させる乾燥処理部とを有する。

本発明の基板処理装置は、前記常圧乾燥装置と、前記基板の搬送方向において前記常圧乾燥装置の上流側隣に配置され、前記基板を平流しで搬送しながら前記基板上に前記処理液を塗布する塗布ユニットと、前記基板の搬送方向において前記常圧乾燥装置の下流側隣に配置され、前記基板を平流しで搬送しながら加熱するベーキングユニットとを有する。

また、本発明の基板処理方法は、被処理基板上に溶剤を含む処理液を塗布する塗布工程と、前記基板を所定の搬送路上で平流しで搬送し、前記平流しの搬送中に、常圧の雰囲気下で、前記基板上の塗布膜にその表層部の方が下層部よりも高温に加熱されるようなエネルギーを与えて、前記塗布膜を乾燥させる乾燥工程と を有する。

本発明においては、塗布ユニットにおいて基板上に形成された処理液の塗布膜は常温・常圧下で自然乾燥を開始し、塗布膜内で液相拡散および気相拡散を一定の速度で進行させながら常圧乾燥装置に搬入される。常圧乾燥装置では、平流し搬送部が基板を平流しで搬送する間に、乾燥処理部により基板上の塗布膜にその表層部の方が下層部よりも高温に加熱されるようなエネルギーが与えられる。これにより、塗布膜において表層部における溶剤の気相拡散の速度とバルク部における液相拡散の速度との間に前者が後者よりも大になる関係で相対的な差が生じ（あるいは相対差が拡大し）、バルク部の液状ないし生乾き状態が程よく保たれながら表層部が先に乾燥固化する。その結果、常圧乾燥によっても、従来の減圧乾燥法を用いた場合と同質の塗布膜改質処理結果を得ることができる。しかも、平流し方式なので、装置構成の簡易化、小型化、低コスト化等もはかれる。

本発明の好適な一態様によれば、乾燥処理部が、搬送路上の雰囲気を加熱するためのヒータを有する。この場合は、搬送路上を平流しで移動する基板上の塗布の膜に上記雰囲気より熱エネルギーが与えられる。好ましくは、ヒータの放射熱が及ぶ所定区間の搬送路を包囲するハウジングが備えられる。そして、ハウジング内に外の空気を導入するための空気導入口と、ハウジング内を排気するための排気部とが設けられ、ハウジング内で基板上の塗布膜より蒸発した溶剤は周囲の空気と一緒に排気部へ送られる。このように、ハウジング内では、基板上の塗布膜から蒸発した溶剤を排気するために空気が流通すればよく、基板上の塗布膜に対しては実質的に無風状態とすることが可能であり、気流や風圧のばらつきに起因する塗布膜の乾燥斑を容易に防止することができる。

本発明において、搬送路上の加熱雰囲気の温度は４０℃以上が好ましく、基板上の塗布膜を効率よく乾燥させるには６０℃以上がより好ましい。

また、別の好ましい一態様として、乾燥処理部が、搬送路上を平流しで移動する基板上の塗布膜に吸収されやすく、かつ基板に吸収されにくい波長を有する赤外線を上方から照射する赤外線ヒータを有してもよい。

さらに、別の好ましい一態様として、乾燥処理部が、搬送路上を平流しで移動する基板上の塗布膜に温風を上方から吹き付けるガスノズルを有してもよい。

また、好適な一態様によれば、平流し搬送路の基板と接触または近接する部品を所定の温度に温調する温調部が設けられる。たとえば、平流し搬送路にコロ搬送路を用いる場合は、コロ搬送路を構成するコロを温調してよい。この場合、搬送路を温調する温度は、常温よりも高く、加熱雰囲気の温度よりも低くするのが好ましい。

本発明の常圧乾燥装置、基板処理装置および基板処理方法によれば、上記のような構成および作用により、被処理基板上に塗布された処理液の膜に対して、減圧乾燥の手法を用いずに塗布膜のバルク部分を程よく液状ないし生乾き状態に保ったまま液膜の表面に適度な固化層を形成することが可能であり、乾燥斑の発生の防止あるいは塗布膜の膜質向上を効率よく実現できる。

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、本発明の常圧乾燥装置、基板処理装置および基板処理方法を適用できる一構成例としての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１０は、クリーンルーム内に設置され、たとえばガラス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等の一連の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１２で行われる。

この塗布現像処理システム１０は、中心部に横長のプロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１６を配置し、その長手方向（Ｘ方向）両端部にカセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４とインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８とを配置している。

カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４は、システム１０のカセット搬入出ポートであり、基板Ｇを多段に積み重ねるようにして複数枚収容可能なカセットＣを水平な一方向（Ｙ方向）に４個まで並べて載置できるカセットステージ２０と、このステージ２０上のカセットＣに対して基板Ｇの出し入れを行う搬送機構２２とを備えている。搬送機構２２は、基板Ｇを１枚単位で保持できる搬送アーム２２ａを有し、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θの４軸で動作可能であり、隣接するプロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１６側と基板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）１６は、水平なシステム長手方向（Ｘ方向）に延在する平行かつ逆向きの一対のラインＡ，Ｂに各処理部をプロセスフローまたは工程の順に配置している。

より詳細には、カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４側からインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８側へ向う上流部のプロセスラインＡには、搬入ユニット（ＩＮ ＰＡＳＳ）２４、洗浄プロセス部２６、第１の熱的処理部２８、塗布プロセス部３０および第２の熱的処理部３２が第１の平流し搬送路３４に沿って上流側からこの順序で一列に配置されている。

より詳細には、搬入ユニット（ＩＮ ＰＡＳＳ）２４はカセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４の搬送機構２２から未処理の基板Ｇを受け取り、所定のタクトで第１の平流し搬送路３４に投入するように構成されている。洗浄プロセス部２６は、第１の平流し搬送路３４に沿って上流側から順にエキシマＵＶ照射ユニット（Ｅ−ＵＶ）３６およびスクラバ洗浄ユニット（ＳＣＲ）３８を設けている。第１の熱的処理部２８は、上流側から順にアドヒージョンユニット（ＡＤ）４０および冷却ユニット（ＣＯＬ）４２を設けている。塗布プロセス部３０は、上流側から順にレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）４４および常圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６を設けている。第２の熱的処理部３２は、上流側から順にプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８および冷却ユニット（ＣＯＬ）５０を設けている。第２の熱的処理部３２の下流側隣に位置する第１の平流し搬送路３４の終点にはパスユニット（ＰＡＳＳ）５２が設けられている。第１の平流し搬送路３４上を平流しで搬送されてきた基板Ｇは、この終点のパスユニット（ＰＡＳＳ）５２からインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８へ渡されるようになっている。

一方、インタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８側からカセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４側へ向う下流部のプロセスラインＢには、現像ユニット（ＤＥＶ）５４、ポストベークユニット（ＰＯＳＴ−ＢＡＫＥ）５６、冷却ユニット（ＣＯＬ）５８、検査ユニット（ＡＰ）６０および搬出ユニット（ＯＵＴ−ＰＡＳＳ）６２が第２の平流し搬送路６４に沿って上流側からこの順序で一列に配置されている。ここで、ポストベークユニット（ＰＯＳＴ−ＢＡＫＥ）５６および冷却ユニット（ＣＯＬ）５８は第３の熱的処理部６６を構成する。搬出ユニット（ＯＵＴ ＰＡＳＳ）６２は、第２の平流し搬送路６４から処理済の基板Ｇを１枚ずつ受け取って、カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４の搬送機構２２に渡すように構成されている。

両プロセスラインＡ，Ｂの間には補助搬送空間６８が設けられており、基板Ｇを１枚単位で水平に載置可能なシャトル７０が図示しない駆動機構によってプロセスライン方向（Ｘ方向）で双方向に移動できるようになっている。

インタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８は、上記第１および第２の平流し搬送路３４，６４や隣接する露光装置１２と基板Ｇのやりとりを行うための搬送装置７２を有し、この搬送装置７２の周囲にロータリステージ（Ｒ／Ｓ）７４および周辺装置７６を配置している。ロータリステージ（Ｒ／Ｓ）７４は、基板Ｇを水平面内で回転させるステージであり、露光装置１２との受け渡しに際して長方形の基板Ｇの向きを変換するために用いられる。周辺装置７６は、たとえばタイトラー（ＴＩＴＬＥＲ）や周辺露光装置（ＥＥ）等を第２の平流し搬送路６４に接続している。

図２に、この塗布現像処理システムにおける１枚の基板Ｇに対する全工程の処理手順を示す。先ず、カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４において、搬送機構２２が、ステージ２０上のいずれか１つのカセットＣから基板Ｇを１枚取り出し、その取り出した基板Ｇをプロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１６のプロセスラインＡ側の搬入ユニット（ＩＮ ＰＡＳＳ）２４に搬入する（ステップＳ1）。搬入ユニット（ＩＮ ＰＡＳＳ）２４から基板Ｇは第１の平流し搬送路３４上に移載または投入される。

第１の平流し搬送路３４に投入された基板Ｇは、最初に洗浄プロセス部２６においてエキシマＵＶ照射ユニット（Ｅ−ＵＶ）３６およびスクラバ洗浄ユニット（ＳＣＲ）３８により紫外線洗浄処理およびスクラビング洗浄処理を順次施される（ステップＳ2，Ｓ3）。スクラバ洗浄ユニット（ＳＣＲ）３８は、平流し搬送路３４上を水平に移動する基板Ｇに対して、ブラッシング洗浄やブロー洗浄を施すことにより基板表面から粒子状の汚れを除去し、その後にリンス処理を施し、最後にエアーナイフ等を用いて基板Ｇを乾燥させる。スクラバ洗浄ユニット（ＳＣＲ）３８における一連の洗浄処理を終えると、基板Ｇはそのまま第１の平流し搬送路３４を下って第１の熱的処理部２８を通過する。

第１の熱的処理部２８において、基板Ｇは、最初にアドヒージョンユニット（ＡＤ）４０で蒸気状のＨＭＨＡを用いるアドヒージョン処理を施され、被処理面を疎水化される（ステップＳ4）。このアドヒージョン処理の終了後に、基板Ｇは冷却ユニット（ＣＯＬ）４２で所定の基板温度まで冷却される（ステップＳ5）。この後も、基板Ｇは第１の平流し搬送路３４を下って塗布プロセス部３０へ搬入される。

塗布プロセス部３０において、基板Ｇは最初にレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）４４で平流しのままスリットノズルを用いるスピンレス法により基板上面（被処理面）にレジスト液を塗布され、直後に下流側隣の常圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６で後述する常圧雰囲気下のレジスト乾燥処理を受ける（ステップＳ6）。

塗布プロセス部３０を出た基板Ｇは、第１の平流し搬送路３４を下って第２の熱的処理部３２を通過する。第２の熱的処理部３２において、基板Ｇは、最初にプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８でレジスト塗布後の熱処理または露光前の熱処理としてプリベーキングを受ける（ステップＳ7）。このプリベーキングによって、基板Ｇ上のレジスト膜中に残留していた溶剤が蒸発して除去され、基板に対するレジスト膜の密着性が強化される。次に、基板Ｇは、冷却ユニット（ＣＯＬ）５０で所定の基板温度まで冷却される（ステップＳ8）。しかる後、基板Ｇは、第１の平流し搬送路３４の終点のパスユニット（ＰＡＳＳ）からインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８の搬送装置７２に引き取られる。

インタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８において、基板Ｇは、ロータリステージ７４でたとえば９０度の方向変換を受けてから周辺装置７６の周辺露光装置（ＥＥ）に搬入され、そこで基板Ｇの周辺部に付着するレジストを現像時に除去するための露光を受けた後に、隣の露光装置１２へ送られる（ステップＳ9）。

露光装置１２では基板Ｇ上のレジストに所定の回路パターンが露光される。そして、パターン露光を終えた基板Ｇは、露光装置１２からインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８に戻されると（ステップＳ9）、先ず周辺装置７６のタイトラー（ＴＩＴＬＥＲ）に搬入され、そこで基板上の所定の部位に所定の情報が記される（ステップＳ10）。しかる後、基板Ｇは、搬送装置７２よりプロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１６のプロセスラインＢ側に敷設されている第２の平流し搬送路６４の現像ユニット（ＤＥＶ）５４の始点に搬入される。

こうして、基板Ｇは、今度は第２の平流し搬送路６４上をプロセスラインＢの下流側に向けて搬送される。最初の現像ユニット（ＤＥＶ）５４において、基板Ｇは、平流しで搬送される間に現像、リンス、乾燥の一連の現像処理を施される（ステップＳ11）。

現像ユニット（ＤＥＶ）５４で一連の現像処理を終えた基板Ｇは、そのまま第２の平流し搬送路６４に乗せられたまま第３の熱的処理部６６および検査ユニット（ＡＰ）６０を順次通過する。第３の熱的処理部６６において、基板Ｇは、最初にポストベークユニット（ＰＯＳＴ−ＢＡＫＥ）５６で現像処理後の熱処理としてポストベーキングを受ける（ステップＳ12）。このポストベーキングによって、基板Ｇ上のレジスト膜に残留していた現像液や洗浄液が蒸発して除去され、基板に対するレジストパターンの密着性が強化される。次に、基板Ｇは、冷却ユニット（ＣＯＬ）５８で所定の基板温度に冷却される（ステップＳ13）。検査ユニット（ＡＰ）６０では、基板Ｇ上のレジストパターンについて非接触の線幅検査や膜質・膜厚検査等が行われる（ステップＳ14）。

搬出ユニット（ＯＵＴ ＰＡＳＳ）６２は、第２の平流し搬送路６４から全工程の処理を終えてきた基板Ｇを受け取って、カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４の搬送機構２２へ渡す。カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４側では、搬送機構２２が、搬出ユニット（ＯＵＴ ＰＡＳＳ）６２から受け取った処理済の基板Ｇをいずれか１つ（通常は元）のカセットＣに収容する（ステップＳ1）。

この塗布現像処理システム１０においては、塗布プロセス部３０のレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４４から第２の熱的処理部３２のプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８までの平流し式のレジスト処理部（４４，４６，４８）、特に常圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６に本発明を適用することができる。以下、図３〜図６につき、本発明の好適な実施形態における平流し式レジスト処理部（４４，４６，４８）の構成および作用を詳細に説明する。

図３は、この実施形態における塗布プロセス部３０のレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４４および常圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６の構成を示す平面図である。

図３において、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）４４は、第１の平流し搬送路３４（図１）の一部または一区間を構成する塗布用の浮上ステージ８０と、この塗布用浮上ステージ８０上で空中に浮いている基板Ｇを浮上ステージ長手方向（Ｘ方向）に搬送する基板搬送機構８２と、浮上ステージ８０上を搬送される基板Ｇの上面にレジスト液を供給するレジストノズル８４と、塗布処理の合間にレジストノズル８４をリフレッシュするノズルリフレッシュ部８６とを有している。

浮上ステージ８０の上面には所定のガス（たとえばエア）を上方に噴射する多数のガス噴射孔８８が設けられており、それらのガス噴射孔８８から噴射されるガスの圧力によって基板Ｇがステージ上面から一定の高さに浮上するように構成されている。

基板搬送機構８２は、浮上ステージ８０を挟んでＸ方向に延びる一対のガイドレール９０Ａ，９０Ｂと、これらのガイドレール９０Ａ，９０Ｂに沿って往復移動可能なスライダ９２と、浮上ステージ８０上で基板Ｇの両側端部を着脱可能に保持するようにスライダ９２に設けられた吸着パッド等の基板保持部材（図示せず）とを備えており、直進移動機構（図示せず）によりスライダ９２を搬送方向（Ｘ方向）に移動させることによって、浮上ステージ８０上で基板Ｇの浮上搬送を行うように構成されている。

レジストノズル８４は、浮上ステージ８０の上方を搬送方向（Ｘ方向）と直交する水平方向（Ｙ方向）に横断して延びる長尺形ノズルであり、所定の塗布位置でその直下を通過する基板Ｇの上面に対してスリット状の吐出口よりレジスト液を帯状に吐出するようになっている。また、レジストノズル８４は、このノズルを支持するノズル支持部材９４と一体にＸ方向に移動可能、かつＺ方向に昇降可能に構成されており、上記塗布位置とノズルリフレッシュ部８６との間で移動できるようになっている。

ノズルリフレッシュ部８６は、浮上ステージ８０の上方の所定位置で支柱部材９６に保持されており、塗布処理のための下準備としてレジストノズル８４にレジスト液を吐出させるためのプライミング処理部９８と、レジストノズル８４のレジスト吐出口を乾燥防止の目的から溶剤蒸気の雰囲気中に保つためのノズルバス１００と、レジストノズル８４のレジスト吐出口近傍に付着したレジストを除去するためのノズル洗浄機構１０２とを備えている。

ここで、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）４４における主な作用を説明する。 先ず、前段の第１の熱的処理部２８（図１）よりたとえばコロ搬送で送られてきた基板Ｇが浮上ステージ８０上の前端側に設定された搬入部に搬入され、そこで待機していたスライダ９２が基板Ｇを保持して受け取る。浮上ステージ８０上で基板Ｇはガス噴射孔８８より噴射されるガス（エア）の圧力を受けて略水平な姿勢で浮上状態を保つ。

そして、スライダ９２が基板を保持しながら常圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６側に向かって搬送方向（Ｘ方向）に移動し、基板Ｇがレジストノズル８４の下を通過する際に、レジストノズル８４が基板Ｇの上面に向けて液状のレジスト液を帯状に吐出することにより、基板Ｇ上に基板前端から後端に向って絨毯が敷かれるようにしてレジスト液の塗布膜ＲＭ（図５）が一面に形成される。こうしてレジストＲを塗布された基板Ｇは、その後もスライダ９２により浮上ステージ８０上で浮上搬送され、浮上ステージ８０の後端を越えると、受け渡し用および浮上搬送駆動用のコロ１０４を介してそのまま平流しで後段の常圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６へ搬入される。

塗布処理の済んだ基板Ｇを上記のようにして常圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６側へ送り出した後、スライダ９２は次の基板Ｇを受け取るために浮上ステージ８０の前端側の搬入部へ戻る。また、レジストノズル８４は、１回または複数回の塗布処理を終えると、塗布位置（レジスト吐出位置）からノズルリフレッシュ部８６へ移動してそこでノズル洗浄やプライミング処理等のリフレッシュないし下準備をしてから、塗布位置に戻る。

図３に示すように、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）４４のステージ８０の延長線上（下流側）には、第１の平流し搬送路３４（図１）の一部または一区間を構成するコロ搬送路１０４が敷設されている。このコロ搬送路１０４は、基板Ｇを平流しで搬送するためのコロ１０５をプロセスラインＡの方向（Ｘ方向）に一定間隔で敷設してなり、常圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６を縦断または通り抜けて、第２の熱的処理部３２（図１）まで続いている。

常圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６においては、コロ搬送路１０４の上を平流しで移動する基板Ｇ上のレジスト塗布膜ＲＭに対して本発明による乾燥用の加熱雰囲気ＨＡを与えるための放熱ヒータたとえば平板形シーズヒータ１０６が、コロ搬送路１０４の上方に一枚または複数枚並べて配置されている。シーズヒータ１０６は、表面（下面）にたとえばセラミックコーティングを有しており、ヒータ電源１０８より電気ケーブル１１０を介して供給される電力により通電して発熱し、その高温の表面から放射する熱によって周囲の空気を加熱し、コロ搬送路１０４の上に常温（通常２５℃）よりも格段に高い所定温度（好ましくは６０℃以上）の乾燥用雰囲気ＨＡを形成する。

図４に示すように、常温乾燥ユニット（ＶＤ）４６は、コロ搬送路１０４およびシーズヒータ１０６を収容または包囲するハウジング１１２を備えている。このハウジング１１２の搬送方向（Ｘ方向）において対向する両側壁には、ハウジング１１２内に外の空気を導入するための空気導入口１１４がコロ搬送路１０４の出入り口を兼ねて設けられている。また、ハウジング１１２の底壁または搬送方向と直交する方向（Ｙ方向）において対向する両側壁には、ハウジング１１２の室内を排気するための排気口１１６が設けられている。各排気口１１６は排気管１１８を介して排気ポンプまたは排気ファン内蔵の排気部１２０に通じている。このようにハウジング１１２内に外の空気を導入して室内を排気するのは、乾燥処理の際に基板Ｇ上のレジスト塗布膜ＲＭから蒸発した溶剤を室外へ排出するためであり、基板Ｇ上のレジスト塗布膜ＲＭに対して積極的に風を当てるものではない。

ハウジング１１２内でコロ搬送路１０４は乾燥用の加熱雰囲気ＨＡの温度よりも低い温度に温調されるのが好ましい。図示の例では、たとえばチラー装置を含むコロ温調部１２２より配管１２４を介してハウジング１１２内の各コロ１０５の内部に冷却水を循環供給し、コロ１０５の温度を設定温度（たとえば３０℃〜４０℃）に維持するようにしている。コロ１０５の中に冷却水を流すためには、図示省略するが、コロ１０５の軸を中空にして内部に流体通路を形成し、コロ軸の一端より内部流体通路の中に冷却水を導入して他端より排出するように構成してよい。また、基板Ｇに対してコロ１０５の軸を直接接触させるよりも、熱伝導率の小さな材質たとえば樹脂からなる複数個の円板形ローラをコロの軸に一体に取り付け、ローラの外周面を基板Ｇの裏面に接触させてコロ搬送を行うのが好ましい。

図４において、プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８は、搬送路１０４に近接させて相隣接するコロ１０５とコロ１０５の間に加熱処理用のヒータとしてたとえば平板形のシーズヒータ１３０を搬送方向（Ｘ方向）に１枚または複数枚並べて配置している。各シーズヒータ１３０は、その表面（上面）にたとえばセラミックコーティングを有しており、ヒータ電源１３２より電気ケーブル１３４を介して供給される電力により通電して発熱し、その高温の表面から放射する熱を至近距離から搬送路１０４上の基板Ｇに与えるようになっている。

さらに、プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８には、搬送路１０４に沿ってその上方にたとえばグレイチングパネルからなる排気用吸い込み天井板（多孔板）１３６が設けられている。この排気用吸い込み天井板１３６は、コロ搬送路１０４の搬送面から所定距離のギャップを挟んで水平に配置されており、その背部にバッファ室１３８が形成されている。このバッファ室１３８は、排気管または排気路１４０を介して排気ポンプまたは排気ファン等を有する排気部１４２に通じている。後述するように、コロ搬送路１０４上で基板Ｇ上のレジスト塗布膜ＲＭから蒸発する溶剤は周囲の空気と一緒に排気用吸い込み天井板１３６の中へ吸い込まれ、排気部１４２へ送られるようになっている。

なお、コロ搬送路１０４のコロ１０５は、図示省略するが、たとえばフレーム等に固定された軸受に回転可能に支持されており、電気モータ等の搬送駆動源に歯車機構またはベルト機構等の伝動機構を介して接続されている。

また、上述したレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）４４内の各部だけでなく、常圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６およびプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８内の各部も、図示しないコントローラによって制御される。コントローラをマイクロコンピュータで構成した場合は、該コントローラに装置全体の動作（シーケンス）を統括制御させることもできる。

次に、常圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６およびプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８における作用を説明する。

上記したように、上流側隣のレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）４４でレジスト液を塗布された基板Ｇは、常温かつ常圧下の状態で、ステージ８０上の浮上搬送路からコロ搬送路１０４に乗り移り、平流しのコロ搬送で常圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６のハウジング１１２内に入る。

ハウジング１１２内で、コロ搬送路１０４上を平流しで移動する基板Ｇはそれまでの常温（約２５℃）の雰囲気よりも格段に高温（たとえば６０℃）の加熱雰囲気ＨＡの中に置かれ、基板Ｇ上のレジスト塗布膜ＲＭの表面に加熱雰囲気ＨＡの熱エネルギーが直接入射する。この熱エネルギーの直接入射により、図５に示すように、レジスト塗布膜ＲＭの表層部における溶剤の拡散、特に空中への気相拡散（揮発）が大きく促進される。なお、基板Ｇ上のレジスト塗布膜ＲＭから蒸発した溶剤は、周囲の空気に混じって排気口１１６から排気部１２０へ送られる。

一方で、基板Ｇ上のレジスト塗布膜ＲＭには、基板を介して下面つまり裏側からも加熱雰囲気ＨＡの熱エネルギーが及んでくる。しかし、基板Ｇはガラスを母材とし、熱伝導率が低いので、基板Ｇの裏面に加熱雰囲気ＨＡの熱エネルギーが入射しても基板内奥ないし基板上面への熱の伝わりが遅い。また、基板Ｇの裏面と接触するコロ１０５は加熱雰囲気ＨＡよりも相当低く、むしろ常温に近い温度（たとえば３０℃）に温調されているので、コロ１０５からの入熱も少ない。このことにより、図５に示すように、レジスト塗布膜ＲＭ内の下層ないし中間層のバルク部における溶剤の液相拡散、特に揮発する方向（上方）への液相拡散は、ハウジング１１２に搬入される前の状態つまり常温雰囲気下に置かれていたときと大して変わらないか、少し増大するだけに止まる。

こうして、レジスト塗布膜ＲＭの表層部における気相拡散の速度Ｖ_Uと下層ないし中間層のバルク部における液相拡散の速度Ｖ_Lとに間にＶ_U＞Ｖ_Lの大小関係で相対的な差が生じ（または相対差が拡大し）、これによって、バルク部の液状ないし生乾き状態を保ちながら表層部のみを先に乾燥固化させることができる。その結果、常圧の雰囲気下で、減圧乾燥法を用いた場合と同質のレジスト表面処理膜を得ることができる。

この実施形態では、基板Ｇ上のレジスト塗布膜ＲＭを実質的に無風状態の加熱雰囲気の中に置いて常圧の乾燥処理を行うので、気流または風圧のばらつきに起因するレジスト塗布膜ＲＭの乾燥斑を容易に防止することができる。

なお、ハウジング１１２内のコロ１０５を常温よりも低い温度に温調することも可能である。ただし、その場合は、基板Ｇ上の加熱雰囲気ＨＡの温度との差がありすぎて、レジスト塗布膜ＲＭに望ましくない熱的な衝撃を与えるおそれがある。一方、基板Ｇ上の加熱雰囲気ＨＡの温度を下げる（たとえば４０℃以下にする）ことは、レジスト塗布膜ＲＭから溶媒が蒸発し難くなり、加熱雰囲気ＨＡによる乾燥作用の効き目が低下する。このことから、ハウジング１１２内のコロ１０５を常温付近または常温以上の温度に温調し、加熱雰囲気ＨＡを十分高い温度（６０℃以上）に設定するのが好ましい。

基板Ｇがコロ搬送路１０４上を平流しで移動しながらハウジング１１２の出口１１４から外に出ると、常圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６による乾燥処理がそこで終了する。直後に、下流側のコロ搬送路１０４上で次段のプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８による加熱処理を受ける。

より詳細には、コロ搬送路１０４上の基板Ｇは、プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８に搬入されると、そこで至近距離のシーズヒータ１３０から基板裏面に放射熱を受ける。この急速加熱より、搬送路１０４上をコロ搬送で移動する間に基板Ｇの温度は所定温度（たとえば１８０〜２００℃程度）まで上昇し、短時間の間にレジスト塗布膜ＲＭ中の残留溶媒の大部分が蒸発して膜が一層薄く固くなり、基板Ｇとの密着性が高められる。なお、レジスト塗布膜ＲＭから蒸発した溶剤は、周囲の空気と一緒に排気用吸い込み天井板１３６の中へ吸い込まれて、排気部１４２へ送られる。

この実施形態においては、プリベーキングの加熱処理の際に、シーズヒータ１３０からの熱的な影響を受けてレジスト塗布膜ＲＭのバルク部の動きが不均一になろうとしても、前工程の常圧乾燥処理で形成された表層の固化層によって不均一な動きが抑え込まれるので、この工程でもレジスト塗布膜ＲＭに乾燥斑は発生し難い。

プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８でプリベーク処理を終えた基板Ｇはそのままコロ搬送路１０４上をコロ搬送の平流しで移動して下流側隣の冷却ユニット（ＣＯＬ）５０（図１）へ送られる。

上記のように、この実施形態の平流し式レジスト処理部（４４，４６，４８）は、レジスト塗布からレジストベークまでの一連の処理工程をすべて同一搬送ライン上の平流しによって行う。このことにより、装置構成の大幅な簡易化、小型化および低コスト化をはかれる。

常圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６においては、基板Ｇ上のレジスト塗布膜ＲＭに対して常圧下の乾燥処理により減圧乾燥と同等のレジスト表面処理を施すことができる。したがって、次工程のプリベーキングの際にはバルクレジストの流動を抑制して乾燥斑の発生を低減できるだけでなく、現像処理の際にはレジストの非溶解性または膜減り量を少なくし、レジスト解像度を高くすることができる。また、搬送ロボットは不要であり、基板をうちわのようにたわませてしまってローディング／アンローディングの際に位置ずれや衝突・破損等のエラーを起こさなくて済む。さらに、支持ピンを用いなくて済むので、常圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６内で基板Ｇ上のレジストに転写跡が発生するおそれもない。加えて、基板Ｇのサイズに関係なく基板各部に均一な乾燥処理を行えるので、品質面でも基板の大型化に容易に対応することができる。

なお、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）４４で基板Ｇ上にレジスト液が塗布された直後から、レジスト塗布膜ＲＭ内では自然乾燥によって溶剤の液相拡散および気相拡散が始まり、常温・常圧下でもそれらの拡散は進行（持続）する。従来の減圧乾燥法では、減圧乾燥装置への基板の搬入に時間がかかるため、減圧乾燥処理を開始する前にレジスト塗布膜が乾燥し過ぎてしまい、減圧乾燥の効き目が低減するおそれもあった。これに対して、この実施形態では、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）４４から常圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６への基板の搬送を平流しでスムースに短時間で行えるので、常圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６による乾燥処理の開始のタイミングを遅らせることはなく、塗布膜改質の効き目を安定確実に保証できる。この点でも、基板の大型化に有利に対応できる。

以上本発明を好適な実施形態について説明したが、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、常圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６において、コロ搬送路１０４上で加熱雰囲気ＨＡを形成するための手段は上記実施形態のヒータ構造に限定されるものではなく、任意のヒータ構造を採用することができる。

あるいは、コロ搬送路１０４上に加熱雰囲気ＨＡを形成する代わりに、図６に示すように、コロ搬送路１０４に沿ってその上方に赤外線ヒータ１４４を設置し、赤外線ヒータ１４４よりコロ搬送路１０４上の基板Ｇに向けて所定波長つまりレジスト塗布膜ＲＭに吸収されやすく、かつ基板Ｇに吸収されにくい波長の赤外線または遠赤外線を照射するように構成することも可能である。この場合、赤外線ヒータ１４４より上方へ放射された赤外線をコロ搬送路１０４側へ反射させるための反射板１４６を設けてよい。

このような赤外線加熱方式においても、基板Ｇ上のレジスト塗布膜ＲＭに対してその下層部よりもその表層部の方を高温に加熱するエネルギーを与えることが可能であり、これによってレジスト塗布膜ＲＭの表層部における気相拡散の速度Ｖ_Uと下層ないし中間層のバルク部における液相拡散の速度Ｖ_Lとに間にＶ_U＞Ｖ_Lの大小関係で相対的な差を生じさせ（または相対差を拡大させ）、バルク部の液状ないし生乾き状態を保ちながら表層部のみを先に乾燥固化させることができる。その結果、常圧の雰囲気下で、減圧乾燥法を用いた場合と同質のレジスト表面処理膜を得ることができる。さらに、コロ搬送路１０４の上に加熱雰囲気ＨＡを形成する上記実施形態と同様に、基板Ｇ上のレジスト塗布膜ＲＭを実質的に無風状態の雰囲気の中で常圧の乾燥処理を行うことが可能であり、気流や風圧のばらつきに起因するレジスト塗布膜ＲＭの乾燥斑を容易に防止することができる。このような赤外線加熱方式を上記実施形態における平流し搬送路上の雰囲気加熱方式と併用することも可能である。

また、図示省略するが、コロ搬送路１０４に沿ってその上方に１本または複数本のガスノズル（好ましくは長尺形ノズル）を配置し、ガスノズルよりコロ搬送路１０４上の基板Ｇに向けて上から乾燥用のガス（たとえば空気、窒素ガス等）を当てる方式も可能である。その場合、乾燥用ガスの温度を適度な加熱温度（たとえば５０℃以上）に設定し、温風としてもよい。もっとも、常圧乾燥に風を利用する場合は、気流の強弱によってレジスト塗布膜ＲＭの表面に乾燥斑が発生しやすいため、風速または風圧の均一性を厳重に管理する必要がある。このガス吹き付け方式も、上記のような赤外線加熱方式あるいは平流し搬送路上の雰囲気加熱方式と併用できることは無論である。

また、図示省略するが、常圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６内またはプリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）４８内において、コロ搬送路１０４を平流し用の浮上ステージに置き換えることも可能である。常圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６に浮上ステージを設ける場合は、浮上ステージ上に上記と同様の加熱雰囲気ＨＡを形成することが可能である。その場合、浮上ステージの上面を加熱雰囲気ＨＡよりも適度に低い温度に温調するのが好ましい。

本発明の常圧乾燥法は、一般的にはポジ型のレジストに適用して好適であるが、ネガ型レジストにも適用可能であり、カラーレジストや有機レジスト等にも適用可能である。

本発明における被処理基板はＬＣＤ用のガラス基板に限るものではなく、他のフラットパネルディスプレイ用基板や、半導体ウエハ、ＣＤ基板、フォトマスク、プリント基板等も可能である。処理液もレジスト液に限らず、たとえば層間絶縁材料、誘電体材料、配線材料等の処理液も可能である。

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。 上記塗布現像処理システムにおける処理手順を示すフローチャートである。 実施形態におけるレジスト処理部の全体構成を示す平面図である。 実施形態における常圧乾燥ユニットおよびプリベークユニットの構成を示す側面図である。 実施形態における常圧乾燥法の作用を模式的に説明するための略断面図である。 実施形態の一変形例による常圧乾燥ユニットの構成を模式的に示す側面図である。

符号の説明

１０ 塗布現像処理システム
４４ レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）
４６ 常温乾燥ユニット（ＶＤ）
４８ プリベークユニット（ＰＲＥ−ＢＡＫＥ）
８０ 塗布用浮上ステージ
８４ レジストノズル
１０４ コロ搬送路
１０５ コロ
１０６ シーズヒータ（放熱用ヒータ）
１１２ ハウジング
１１４ 空気導入口（コロ搬送出入り口）
１１６ 排気口
１２０ 排気部
１２２ コロ温調部
１４４ 赤外線ヒータ

Claims (21)

1. 溶剤を含む処理液を塗布された被処理基板を所定の搬送路上で平流しで搬送する平流し搬送部と、
   前記平流しの搬送中に、常圧の雰囲気下で、前記基板上の処理液の塗布膜にその表層部の方が下層部よりも高温に加熱されるようなエネルギーを与えて、前記塗布膜を乾燥させる乾燥処理部と
   を有する常圧乾燥装置。
2. 前記乾燥処理部が、前記搬送路上の雰囲気を加熱するためのヒータを有する請求項１に記載の常圧乾燥装置。
3. 前記ヒータの放射熱が及ぶ所定区間の前記搬送路を包囲するハウジングを有する請求項２に記載の常圧乾燥装置。
4. 前記ハウジング内に外の空気を導入するための空気導入口と、前記ハウジング内を排気するための排気部とを有する請求項３に記載の常圧乾燥装置。
5. 前記ハウジング内を前記基板上の塗布膜に対しては実質的に無風な状態とする請求項４に記載の常圧乾燥装置。
6. 前記ヒータにより加熱される前記搬送路上の雰囲気の温度は４０℃以上である請求項２〜５のいずれか一項に記載の常圧乾燥装置。
7. 前記雰囲気の温度は６０℃以上である請求項６に記載の常圧乾燥装置。
8. 前記乾燥処理部が、前記搬送路上を平流しで移動する前記基板上の塗布膜に吸収されやすく、かつ前記基板に吸収されにくい波長を有する赤外線を上方から照射する赤外線ヒータを有する請求項１〜７のいずれか一項に記載の常圧乾燥装置。
9. 前記乾燥処理部が、前記搬送路上を平流しで移動する前記基板上の塗布膜に温風を上方から吹き付けるガスノズルを有する請求項１〜８のいずれか一項に記載の常圧乾燥装置。
10. 前記搬送路の前記基板と接触または近接する部品を所定の温度に温調する温調部を有する請求項１〜９のいずれか一項に記載の常圧乾燥装置。
11. 前記搬送路を温調する温度は、常温よりも高く、前記加熱雰囲気の温度よりも低い請求項１０に記載の常圧乾燥装置。
12. 前記搬送路は、基板の搬送方向にコロを一定間隔で敷設してなるコロ搬送路を有する請求項１〜１１のいずれか一項に記載の常圧乾燥装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の常圧乾燥装置と、
    前記基板の搬送方向において前記常圧乾燥装置の上流側隣に配置され、前記基板を平流しで搬送しながら前記基板上に前記処理液を塗布する塗布ユニットと、
    前記基板の搬送方向において前記常圧乾燥装置の下流側隣に配置され、前記基板を平流しで搬送しながら加熱するベーキングユニットと
    を有する基板処理装置。
14. 被処理基板上に溶剤を含む処理液を塗布する塗布工程と、
    前記基板を所定の搬送路上で平流しで搬送し、前記平流しの搬送中に、常圧の雰囲気下で、前記基板上の塗布膜にその表層部の方が下層部よりも高温に加熱されるようなエネルギーを与えて、前記塗布膜を乾燥させる乾燥工程と
    を有する基板処理方法。
15. 前記乾燥工程において、前記搬送路上の雰囲気を実質的に無風状態に保つ請求項１４に記載の基板処理方法。
16. 前記乾燥工程において、前記搬送路上の雰囲気をヒータで加熱する請求項１４または請求項１５に記載の基板処理方法。
17. 前記搬送路上の雰囲気の温度を４０℃以上とする請求項１６に記載の基板処理方法。
18. 前記搬送路上の雰囲気の温度を６０℃以上とする請求項１７に記載の基板処理方法。
19. 前記搬送路の前記基板と接触または近接する部分を、常温よりも高く、前記雰囲気の温度よりも低い温度に温調する請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
20. 前記塗布工程において、前記基板を前記搬送路と連続する上流側の搬送路上で平流しで搬送しながら、長尺形の処理液ノズルより前記基板に向けて前記処理液を吐出して、前記基板上に前記処理液の塗布膜を形成する請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の基板処理方法。
21. 前記乾燥工程の後に、前記基板上の塗布膜に残留している溶剤を蒸発させ、かつ前記基板に対する塗布膜の密着性を強化するために、前記基板を前記搬送路と連続する下流側の搬送路上で平流しで搬送しながら加熱するベーキング工程を有する請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の基板処理方法。

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