JP4043039B2

JP4043039B2 - 現像方法及び現像装置

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Publication number: JP4043039B2
Application number: JP2005335350A
Authority: JP
Inventors: 和彦村田; 伝大森
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2018-07-17
Also published as: JP2006080563A

Description

本発明は、例えば液晶カラーディスプレイにおけるカラーフィルタ用の基板を現像する現像装置に関する。

液晶カラーディスプレイにおけるカラーフィルタでは、ガラス基板上にＲ，Ｇ，Ｂの着色パターンを形成する必要がある。このような着色パターンは、例えばフォトリソグラフィ法によって形成される。その一例として、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれについて感光性樹脂からなる着色樹脂が用いられ、塗布−露光−現像の処理工程をＲ，Ｇ，Ｂについて３回繰り返してパターンが形成される。

ところで、上記の現像処理工程においては、感光性樹脂のうち未露光部分を現像液で除去してパターンを形成する、ネガタイプの現像処理が行われるため、化学的な反応による処理に加えて機械的な衝撃、例えば基板に対して現像液を高圧で噴出することが要求される。このため、基板上に現像液を供給する方法として、ポンプ等で加圧した現像液を噴霧状にして基板上に吹き付けるシャワー方式を用いることが考えられる。

そして、このような現像液を供給した後に、洗浄液を高圧でガラス基板の表面に吐出するが、その際にガラス基板が変形する、という問題がある。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、基板の変形を抑えながら現像液の洗浄を十分に行うことができる現像方法及び現像装置を提供することを目的としている。

かかる課題を解決するため、本発明に係る現像方法は、矩形基板を保持しつつ回転する保持回転手段と、この保持回転手段で保持された基板を支持する複数の支持ピンとを有し、前記保持回転手段に保持された基板を回転させた状態で、少なくとも前記矩形基板の中心部と周縁の一部との間に現像液を連続的に所定の圧力で供給して現像処理を行う工程と、前記保持回転手段で及び前記複数の支持ピンで支持された前記矩形基板を静止した状態で、前記矩形基板の短手方向を覆うようにかつ前記矩形基板の長手方向に走査するように洗浄液を連続的に前記現像液を供給する圧力より大きい圧力で供給して洗浄処理を行う工程とを有する。

本発明の一の形態は、前記支持ピンは、前記現像処理を行う工程では前記矩形基板を支持せず、前記洗浄処理を行う工程では前記矩形基板を支持する。

本発明の一の形態は、前記現像処理を行う工程と前記洗浄処理を行う工程とで前記矩形基板の側方に面する容器が異なる。

本発明の別の観点に係る現像装置は、矩形基板を回転可能に保持しつつ上下動可能に構成された保持手段と、前記保持手段により保持された矩形基板が下降されたときに当該矩形基板の裏面に当接して支持する位置に配置された複数の支持ピンと、前記保持手段により保持された矩形基板が上昇され回転されたときに当該矩形基板の表面に第１の圧力で現像液を吐出する現像液ノズルと、前記保持手段により保持された矩形基板が下降されて当該矩形基板の裏面が支持ピンにより支持され、且つ、当該矩形基板が回転されないで静止状態にあるときに当該矩形基板の表面に第１の圧力よりも大きい第２の圧力で洗浄液を吐出する洗浄液ノズルとを具備することを特徴とする。

本発明の一の形態に係る現像装置では、前記現像液ノズルは、前記矩形基板の中心部と周縁の一部との間に現像液を連続的に吐出し、前記洗浄液ノズルは、前記矩形基板の短手方向を覆うようにかつ前記矩形基板の長手方向に走査するように洗浄液を連続的に吐出することを特徴とする。

本発明の一の形態に係る現像装置では、前記保持手段は、スピンチャックを有し、前記支持ピンは、前記スピンチャックの周囲に配置されていることを特徴とする。

本発明の一の形態に係る現像装置では、前記保持手段により保持された矩形基板が上昇され回転されている前記矩形基板の表面から外縁に飛び散る液を回収する第１の容器と、前記保持手段により保持された矩形基板が下降されて当該矩形基板の裏面が支持ピンにより支持されている矩形基板の表面から飛び散る液を回収する第２の容器とを更に具備することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、基板の変形を抑えながら現像液の洗浄を十分に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る塗布・現像処理システムの斜視図である。

図１に示すように、この塗布・現像処理システム１の前方には、基板、例えばカラーフィルタ用のガラス基板Ｇを、塗布・現像処理システム１に対して搬出入するローダ・アンローダ部２が設けられている。このローダ・アンローダ部２には、ガラス基板Ｇを例えば２５枚ずつ収納したカセットＣを所定位置に整列させて載置させるカセット載置台３と、各カセットＣから処理すべきガラス基板Ｇを取り出し、また塗布・現像処理システム１において処理の終了したガラス基板Ｇを各カセットＣへ戻すローダ・アンローダ４が設けられている。図示のローダアンローダ４は、本体５の走行によってカセットＣの配列方向に移動し、本体５に搭載された板片状のピンセット６によって各カセットＣからガラス基板Ｇを取り出し、また各カセットＣへガラス基板Ｇを戻すようになっている。また、ピンセット６の両側には、ガラス基板Ｇの四隅を保持して位置合わせを行う基板位置合わせ部材７が設けられている。

塗布・現像処理システム１の中央部には、長手方向に配置された廊下状の搬送路１０、１１が第１の受け渡し部１２を介して一直線上に設けられており、この搬送路１０、１１の両側には、ガラス基板Ｇに対する各処理を行うための各種処理装置が配置されている。

図示の塗布・現像処理システム１にあっては、搬送路１０の一側方に、ガラス基板Ｇをブラシ洗浄すると共に、高圧ジェット水により洗浄を施すスクラバユニット１６が例えば２台並設されている。また、搬送路１０を挟んで反対側に、二基の現像装置１７が並設され、その隣りに二基の加熱装置１８が積み重ねて設けられている。

また、搬送路１１の一側方に、冷却用のクーリング装置２０が２段に配置されている。また、これらクーリング装置２０の隣には加熱装置２２が二列に二個ずつ積み重ねて配置されている。また、搬送路１１を挟んで反対側に、ガラス基板Ｇに感光性樹脂からなる着色樹脂を塗布することによってガラス基板Ｇの表面に感光性樹脂からなる着色樹脂膜を形成する２台の塗布装置２３が並設されている。図示はしないが、これら塗布装置２３の側部には、第２の受け渡し部２８を介し、ガラス基板Ｇ上に形成された感光性樹脂からなる着色樹脂膜に所定の微細パターンを露光するための露光装置等が設けられる。第２の受け渡し部２８は、ガラス基板Ｇを搬入および搬出するための搬出入ピンセット２９および受け渡し台３０を備えている。

以上の各処理装置１５〜１８および２０〜２３は、何れも搬送路１０、１１の両側において、ガラス基板Ｇの出入口を内側に向けて配設されている。第１の搬送装置２５がローダ・アンローダ部２、各処理装置１５〜１８および第１の受け渡し部１２との間でガラス基板Ｇを搬送するために搬送路１０上を移動し、第２の搬送装置２６が第１の受け渡し部１２、第２の受け渡し部２８および各処理装置２０〜２３との間でガラス基板Ｇを搬送するために搬送路２６上を移動するようになっている。各搬送装置２５、２６は、それぞれ上下一対のアーム２７、２７を有しており、各処理装置１５〜１８および２０〜２３にアクセスするときは、一方のアーム２７で各処理装置のチャンバから処理済みのガラス基板Ｇを搬出し、他方のアーム２７で処理前のガラス基板Ｇをチャンバ内に搬入するように構成されている。

図２は上記現像装置１７の正面図、図３はその平面図である。

図２及び図３に示すように、現像装置１７の中心部には、駆動モータ３１によって回転可能でかつ上下動可能に構成されたスピンチャック３２が設けられている。このスピンチャック３２の上面は、真空吸着等によってガラス基板Ｇを水平状態に吸着保持するように構成されている。

このスピンチャック３２の下方には下容器３３が配置されている。また、スピンチャック３２の外周を囲うように外カップ３４が配置され、下容器３３と外カップ３４の間には内カップ３５が配置されている。

外カップ３４と内カップ３５とは連結部材３６により連結され、これら外カップ３４及び内カップ３５は制御部３７の指令に基づき昇降シリンダ３８により昇降されるようになっている。外カップ３４及び内カップ３５の上部はそれぞれ上に行くに従って狭くなるように内側に傾斜して設けられており、外カップ３４の上端開口部の直径は内カップ３５のそれよりも大きく、かつ、これらの上端開口部の直径はガラス基板Ｇを水平状態にしたままでカップ内に下降させて収容できる大きさに形成されている。

下容器３３は、中心部から外に向かって下方向に傾斜する傾斜部３９と、その外周に配置された受け皿部４０とを備える。傾斜部３９には、ガラス基板Ｇの裏面を保持するための支持ピン４１が複数、例えば４本配置されている。支持ピン４１の先端の高さは、スピンチャック３２に保持されたガラス基板Ｇが最も低い位置に下降されたときに、支持ピン４１の先端がガラス基板Ｇの裏面に当接する位置とされている。また、受け皿部４０の底面には筒状の起立壁４２が設けられており、起立壁４２は外カップ３４と内カップ３５との間に介在される。また、内カップ３５の傾斜部は起立壁４２を超えて起立壁４２の外周に延在している。これにより、内カップ３５の傾斜部を流れる流体は受け皿部４０の起立壁４２で仕切られた外側室４３に流れ込むようになっている。

下容器３３の傾斜部３９の裏面側には、カップ内を排気するための排気口４４が設けられており、排気口４４には排気ポンプ（（図示を省略））が接続されている。受け皿部４０の起立壁４２で仕切られた内側室４５の下部には排液口４６が形成されており、外側室４３の下部にドレイン口４７が形成されている。そして、排液口４６に回収管４８を介して使用済み現像液を再生処理する再生処理機構４９が接続されている。再生処理機構４９は、気液分離する気液分離機構５０と使用済み現像液中の不純物を除去する不純物除去機構５１とで構成され、現像液収容タンク５２に接続されている。ドレイン口４７は図示しない回収タンクに接続されている。

カップの上部一側方にはガラス基板Ｇ表面に対し現像液を吐出するための現像液吐出機構５３が配置され、他側方にはガラス基板Ｇ表面に対して洗浄液を高圧で噴出するための高圧洗浄機構５４及びガラス基板Ｇ表面に対しリンス液を供給するためのリンス液供給機構５５が配置されている。また、カップの上部の手前及び背後には搬送用レール５６、５７が設けられている。現像液吐出機構５３及び高圧洗浄機構５４にはそれぞれ搬送用モータ５８、５９が取り付けられており、制御部３７による制御の基で搬送モータ５８、５９の駆動により現像液吐出機構５３及び高圧洗浄機構５４が搬送用レール５６、５７に沿ってカップ内上部に搬送されるようになっている。

現像液吐出機構５３には、制御部３７の制御の基、ポンプ６２を介して現像液収容タンク５２より現像液が供給される。現像液吐出機構５３とポンプ６２との間には、現像液を加温する加温装置６３が介挿されている。加温装置６３は、例えば雰囲気が２３（°Ｃ）である場合には現像液を２５〜２７（°Ｃ）に加温する。これにより、現像速度を向上させることができる。また、高圧洗浄機構５４には、制御部３７の制御の基、ポンプ６４を介して洗浄液タンク６５より洗浄液が供給される。同様に、リンス液供給機構５５にも、制御部３７の制御の基、ポンプ６６を介してリンス液タンク６７よりリンス液が供給される。

図４は上記現像液吐出機構５３の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面的概念図である。

図４に示すように、現像液吐出機構５３では、水平方向に配置された保持棒６８に複数、例えば５〜７個程度のスプレーノズル６９が取り付けられている。各スプレーノズル６９は、図５に示すように、吐出口７０から水平に吐出された現像液が対向面に設けられた傾斜壁面７１に当り、下方向にカーテン状に連続する流形を描き、かつ、円錐状に広がるように現像液を吐出するものである。また、これらスプレーノズル６９より吐出された現像液が隣接するスプレーノズル６９間で相互に重なり、かつ、現像液が吐出される範囲が、一方がガラス基板Ｇのほぼ角部丸１（図中丸で囲まれた数字の１）に及び、他方がガラス基板Ｇの長辺のほぼ中央部丸２（図中丸で囲まれた数字の２）に及ぶように、スプレーノズル６９、６９間の間隔が設けられている。このようなスプレーノズル６９の構成により、回転される基板全面に均一に現像液を吐出することができるので、現像不良を防止できるとともに現像液の無駄を防止できる。

各スプレーノズル６９は、１．５〜２．５（ｋｇ／ｃｍ・ｃｍ）、より好ましくは２．０（ｋｇ／ｃｍ・ｃｍ）の吐出圧で現像液を吐出する。例えば、スプレーノズルの吐出圧が０．８（ｋｇ／ｃｍ・ｃｍ）の時には３０秒を経過してもガラス基板Ｇ全面の剥離ができなかたものが、２．０（ｋｇ／ｃｍ・ｃｍ）とすることでこの時間内で全面剥離が可能となった。また、各スプレーノズル６９とガラス基板Ｇとの間隔ｈは、５０〜１００（ｍｍ）、より好ましくは７５〜１００（ｍｍ）の範囲にされている。このような設定により現像速度を速めることができる。さらに、現像時には、現像液吐出機構５３はガラス基板Ｇのほぼ中央で静止し、スピンチャック３２により保持されたガラス基板Ｇは２００〜３００（ｒｐｍ）の速度で回転される。これにより、現像液によってガラス基板Ｇに対して十分な衝撃力を与えることができる。

図６は上記高圧洗浄機構５４の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面的概念図である。

図６に示すように、高圧洗浄機構５４では、水平方向に配置された保持棒７２に複数、例えば５〜７個程度の高圧洗浄ノズル７３が取り付けられている。各高圧洗浄ノズル７３は、円錐状に広がり、かつ、高圧洗浄ノズル７３より吐出された洗浄液が隣接する高圧洗浄ノズル７３間で相互に重なりるように洗浄液を吐出するものである。

高圧スプレーノズル７３からは例えば５（ｋｇ／ｃｍ・ｃｍ）の吐出圧で洗浄液が吐出される。これにより、現像後のガラス基板Ｇ上の残さ等を十分に除去することができる。洗浄時に、スピンチャック３２によって保持されたガラス基板Ｇは静止状態にあり、高圧洗浄機構５４はガラス基板Ｇの長手方向に走査される。これにより、高圧洗浄機構５４を短い長さとすることができる。

図７は上記リンス液供給機構５５の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面的概念図である。

図７に示すように、リンス液供給機構５５では、図示しない回動機構によりアーム７４が回動されることで、アーム７４の先端に取り付けられたリンス液供給ノズル７５がスピンチャック３２によって保持されたガラス基板Ｇのほぼセンタに位置するようになっている。リンス処理時に、スピンチャック３２によって保持されたガラス基板Ｇは２００〜３００（ｒｐｍ）程度で回転され、リンス液供給ノズル７５はガラス基板Ｇのほぼセンタで静止状態にある。

次に動作について説明する。

図８は現像装置１７における処理フローを示している。

図９に示すように、現像装置１７内に搬入され、スピンチャック３２によって保持されたガラス基板Ｇは支持ピン４１と当接しない位置まで下降され、外カップ３４及び内カップ３５は最も高い位置まで上昇され、現像液吐出機構５３はガラス基板Ｇのほぼ中央まで搬送されて静止する。そして、スピンチャック３２により保持されたガラス基板Ｇが回転され、現像液吐出機構５３よりガラス基板Ｇに対して現像液が吐出される（ステップ８０１）。なお、ガラス基板Ｇの外周より飛び散る現像液は内カップ３５の内側に当り排液口４６より回収され、再利用される。

次に、図１０に示すように、スピンチャック３２によって保持されたガラス基板Ｇは支持ピン４１と当接する位置まで下降され、外カップ３４及び内カップ３５は最も低い位置まで下降される。そして、スピンチャック３２により保持されたガラス基板Ｇが静止状態とされ、高圧洗浄機構５４がガラス基板Ｇの長手方向に走査され、かつ、高圧洗浄機構５４よりガラス基板Ｇに対して洗浄液が吐出される（ステップ８０２）。なお、ガラス基板Ｇの外周より飛び散る洗浄液は内カップ３５と外カップ３４との間を通ってドレイン口４７より廃棄される。また、高圧洗浄の際に、支持ピン４１によってガラス基板Ｇを裏面より支持しているので、ガラス基板Ｇが変形するようなことはない。

次に、図１１に示すように、スピンチャック３２によって保持されたガラス基板Ｇは支持ピン４１と当接しない位置まで上昇され、外カップ３４及び内カップ３５は最も低い位置まで下降して状態とされ、リンス液供給機構５５がガラス基板Ｇのほぼセンタに搬送される。そして、スピンチャック３２により保持されたガラス基板Ｇが回転され、リンス液供給機構５５よりガラス基板Ｇに対してリンス液が供給される（ステップ８０３）。なお、ガラス基板Ｇの外周より飛び散るリンス液は内カップ３５と外カップ３４との間を通ってドレイン口４７より廃棄される。

最後に、図１１の状態からリンス液供給機構５５がカップ外へ搬送され、スピンチャック３２によって保持されたガラス基板Ｇが高速回転されて振り切り乾燥が行われる（ステップ８０４）。

以上のように、この実施の形態によれば、ガラス基板Ｇに対してカーテン状に連続する流形を描くように現像液を吐出しているので、現像液が雰囲気中に霧状に漂うようなことはなくなり、ミストの発生を抑えることができる。また、その際、ガラス基板Ｇを回転させながら現像液を吐出しているので、現像液によってガラス基板Ｇに対して十分な衝撃力を与えることができ、現像不良やガラス基板Ｇ表面に残さ等が残るようなことはなくなる。

さらに、本実施の形態のスプレーノズル６９は、その現像液が吐出される範囲が、一方が基板Ｇのほぼ角部に及び、他方が基板Ｇの一辺のほぼ中央部に及ぶようにしているので、回転される基板全面に均一に現像液を吐出することができ、現像不良を防止できるとともに現像液の無駄を防止できる。また、これによりミストの発生を極力抑えることができる。

なお、本発明は上述した実施の形態には限定されない。

例えば、基板としてはカラーフィルタ用のガラス基板Ｇばかりでなく、他のＬＣＤ基板、その他現像が必要な基板についても本発明を当然適用できる。

本発明の一実施形態に係る塗布・現像処理システムの斜視図である。図１に示した現像装置の正面図である。図１に示した現像装置の平面図である。図２及び図３に示した現像液吐出機構の説明図である。図４に示したスプレーノズルの断面図である。図２及び図３に示した高圧洗浄機構の説明図である。図２及び図３に示したリンス液供給機構の説明図である。本実施形態での現像装置における処理フローである。図８に示したステップ８０１に対応する現像装置の状態図である。図８に示したステップ８０２に対応する現像装置の状態図である。図８に示したステップ８０３に対応する現像装置の状態図である。

符号の説明

１７現像装置
３１駆動モータ
３２スピンチャック
５３現像液吐出機構
５４高圧洗浄機構
５５リンス液供給機構
６３加温装置
６９スプレーノズル
Ｇガラス基板Ｇ

Claims

矩形基板を保持しつつ回転する保持回転手段と、この保持回転手段で保持された基板を支持する複数の支持ピンとを有し、
前記保持回転手段に保持された基板を回転させた状態で、少なくとも前記矩形基板の中心部と周縁の一部との間に現像液を連続的に所定の圧力で供給して現像処理を行う工程と、
前記保持回転手段で及び前記複数の支持ピンで支持された前記矩形基板を静止した状態で、前記矩形基板の短手方向を覆うようにかつ前記矩形基板の長手方向に走査するように洗浄液を連続的に前記現像液を供給する圧力より大きい圧力で供給して洗浄処理を行う工程と
を具備することを特徴とする現像方法。
請求項１に記載の現像方法であって、
前記支持ピンは、前記現像処理を行う工程では前記矩形基板を支持せず、前記洗浄処理を行う工程では前記矩形基板を支持することを特徴とする現像方法。
請求項１または請求項２に記載の現像方法であって、
前記現像処理を行う工程と前記洗浄処理を行う工程とで前記矩形基板の側方に面する容器が異なることを特徴とする現像方法。
矩形基板を回転可能に保持しつつ上下動可能に構成された保持手段と、
前記保持手段により保持された矩形基板が下降されたときに当該矩形基板の裏面に当接して支持する位置に配置された複数の支持ピンと、
前記保持手段により保持された矩形基板が上昇され回転されたときに当該矩形基板の表面に第１の圧力で現像液を吐出する現像液ノズルと、
前記保持手段により保持された矩形基板が下降されて当該矩形基板の裏面が支持ピンにより支持され、且つ、当該矩形基板が回転されないで静止状態にあるときに当該矩形基板の表面に第１の圧力よりも大きい第２の圧力で洗浄液を吐出する洗浄液ノズルと
を具備することを特徴とする現像装置。
請求項４に記載の現像装置であって、
前記現像液ノズルは、前記矩形基板の中心部と周縁の一部との間に現像液を連続的に吐出し、
前記洗浄液ノズルは、前記矩形基板の短手方向を覆うようにかつ前記矩形基板の長手方向に走査するように洗浄液を連続的に吐出する
ことを特徴とする現像装置。
請求項４又は請求項５に記載の現像装置であって、
前記保持手段は、スピンチャックを有し、
前記支持ピンは、前記スピンチャックの周囲に配置されている
ことを特徴とする現像装置。
請求項４から請求項６のうちいずれか１項に記載の現像装置であって、
前記保持手段により保持された矩形基板が上昇され回転されている前記矩形基板の表面から外縁に飛び散る液を回収する第１の容器と、
前記保持手段により保持された矩形基板が下降されて当該矩形基板の裏面が支持ピンにより支持されている矩形基板の表面から飛び散る液を回収する第２の容器と
を更に具備することを特徴とする現像装置。