JP4068437B2

JP4068437B2 - 塗布膜形成装置

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Publication number: JP4068437B2
Application number: JP2002337095A
Authority: JP
Inventors: 高広北野; 法久古閑; 利親武井; 義行川淵
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2001-11-26
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2022-11-20
Also published as: JP2003224066A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば半導体ウエハ、液晶ディスプレイ用のガラス基板、またはフォトマスク用のレチクル基板といった各種基板に塗布液の供給を行い、その基板の表面に塗布液の液膜を形成する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体デバイス等の製造において所望の回路パターンを得るために行われるレジスト液の塗布工程は、いわゆるスピンコーティング法により行われていた。この方法は、被処理基板であるウエハを回転自在なスピンチャックにより水平保持し、ウエハ中央部上方に設けたノズルから塗布液の供給を行うと共にウエハを回転させ、ウエハの遠心力によりレジスト液を拡散させてウエハの表面全体に液膜（レジスト膜）を形成するものである。
【０００３】
近年要求の高まる回路パターンの微細化に対応するには前記レジスト膜の薄膜化を図ることが必要であり、スピンコーティング法においてはウエハ回転数を上げることでこれに対応してきた。しかしウエハを高速回転させると、特にウエハが大型である場合にウエハ表面に乱流が発生し易く、この乱流がウエハ全体における膜厚の不均一化を招き、膜厚の均一性が低下するとパターンの微細化を図ることが難しくなる。このような理由により、発明者はスピンコーティング法によらない塗布膜形成装置を検討してきた。
【０００４】
図２３はスピンコーティング法によらない塗布膜形成装置において使用される、ノズルと該ノズルをＸ（左右）方向へ移動させる駆動機構とを一体化したノズルユニットの一例を示すものである。図中１１はケース体であり、前方部１２及び後方部１３とで構成される。前方部１２の上面及び下面の夫々にはＸ方向に延びるスリット１４（下面側は図示せず）が形成されており、このスリット１４を介して設けられる塗布液供給管１５の移動方向を規制している。塗布液供給管１５の先端には塗布液を下方側に向けて吐出するためのノズル部１６が設けられており、これら塗布液供給管１５及びノズル部１６は、後方部１３内に設けられるベルト駆動部１７の働きにより、スリット１４により規制される範囲内を往復移動できるように構成されている。
【０００５】
そして塗布処理時には、上述のようにしてノズル部１６をＸ方向に往復（スキャン）させると共に該ノズル部１６の下方側に載置したウエハＷをＹ方向に間欠送りし、更にこのＹ方向の間欠送りを行うたびに塗布液供給領域の幅に応じてＸ方向の移動幅を変化させていくことで、図２４に示すようにウエハＷ表面に塗布液をいわば一筆書きの要領で供給することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方法は直線状の塗布領域を横に並べていくことでウエハ全面に液膜を形成するものであるため、総所要時間を短縮するにはノズル部１６の一列あたりのスキャン時間を縮めなければならない。この時間短縮のためには、ノズル部１６を高速移動させることが効果的だが、このような動作を行うと例えばベルト駆動部１７にて大きな振動が生じるため、その振動が伝播して塗布液供給管１５内の塗布液が脈動して塗布液供給管１５内の圧力に変動が生じてしまう。この塗布液供給管１５内における圧力変化は例えば図２５に示すようにそのままノズル部１６における塗布液の吐出圧に反映されるため、結果的にノズル部１６の吐出口１６ａからは塗布液が図２６の如く不均一に供給されてしまうという問題があった。
【０００７】
このような問題を解決すべく、例えば前記ベルト駆動部１７にノズル部１６と逆向きに且つ対称に移動する衝撃緩和用の移動体（バランサー）を設けたり、図示しないノズル部１６のガイド部材の周囲に高圧空気を流してノズル部１６の移動時における機械的な摩擦を抑えるなどの試みを行っている。しかしノズル部１６に伝播される振動そのものを完全に無くすことは困難であり、吐出圧の変動を抑えるには不十分であった。そこで本発明者は、この原因を追求し続け、上述装置においてノズル部１６を１ｍ／秒で動かしながらウエハ表面上に一本の塗布液の線を形成し、その線の表面高と当該部位における時間との関係を計測してみたところ、当該表面には例えば２００Ｈｚのタイミングで規則的な凹凸が生じていることに気付いた。このタイミングは図２７に示すベルト駆動部１７におけるベルト１８の表面の溝１８ａと歯部１９の表面の歯部１９ａとが噛み合うタイミングと一致することから上述振動の原因の一つであるものと思われる。図示するように溝１８ａ及び歯部１９ａは共に平行に形成されており、例えば一の歯部１９ａの先端が一の溝部１８ａの内面に接触するときに振動が生じ、これが繰り返されているものと推測される。
【０００８】
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、ノズル部を左右に移動させながら基板に塗布液を供給し、当該基板の表面に塗布膜を形成するにあたって、塗布液の吐出の安定化を図り、膜厚の面内均一性が高い塗布膜を形成できる技術を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る塗布膜形成装置は、基板にレジスト膜あるいは絶縁膜を成膜する装置において、
基板を保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板に対し、先端に形成される吐出口を介して塗布液の供給を行うノズル部と、
このノズル部に塗布液の供給を行う塗布液供給管と、
前記ノズル部内において、吐出口と塗布液供給管とを連通し、かつ吐出口よりも径の大きな部位を有する流路と、
この流路内を流れる塗布液に圧力損失を生じさせるために前記流路内に設けられた多孔質体からなる濾過部材と、
前記ノズル部を、歯部を有するプーリの間に掛け渡された溝部を有するタイミングベルトにより左右方向に移動させる第１の駆動部と、
この第１の駆動部において生じる振動がノズル部へ伝播することを抑えるように、第１の駆動部とノズル部との間に介設される、弾性体からなる部分が含まれる振動吸収手段と、
前記ノズル部を基板に対して前後方向に相対的に間欠移動させる第２の駆動部と、を備え、
ノズル部を左右方向に移動させることにより基板表面に塗布液を直線状に塗布し、この直線状の塗布領域が前後方向に並べられるようにノズル部を基板と相対的に間欠移動させていくことを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、ノズル部を左右方向に移動させる際に、第１の駆動部から発生する振動によって塗布液供給管内で脈動が生じたとしても、当該脈動をノズル部内の圧力損失部にて吸収することができるため、振動が吐出口側へ伝播することを抑えることができる。更にまた振動吸収手段が第１の駆動部にて生じた振動を吸収するため、振動がノズル部側に伝播することを抑えることができる。振動吸収手段の弾性体としては例えばゴムまたは板バネ等を用いることができる。
従って吐出口における塗布液の吐出圧が安定し、基板表面に膜厚の面内均一性の高い塗布膜を形成することができる。圧力損失部としては具体的には複数の多孔質体を層状に重ね合わせると共に一方のみが開口する筒状体として形成されたものを用いることができる。このように構成すれば、上述の効果に加え、濾過部材を通るときに塗布液から不純物を除去することができるため、基板上に純度の高い塗布膜を形成することができ、製品の歩留まりが向上する。
【００１６】
また本発明は、上述したいずれの構成においてもノズル部に塗布液を供給するために塗布液を加圧する塗布液供給部と、この塗布液供給部から前記ノズル部までの流路内の塗布液の流量を測定する流量計とを設け、前記流量計が測定した塗布液の流量に応じて、前記塗布液供給部から前記ノズル部までの流量を調節するようにしてもよく、このようにすることでも吐出口における塗布液の吐出圧を一層の安定させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る塗布膜形成装置の実施の形態について、基板にレジスト膜を形成する場合を例にとり、第１の実施の形態から第３の実施の形態まで順次説明を行っていく。
【００１８】
（第１の実施の形態）
先ず本実施の形態に係る塗布膜形成装置は、図１に示すように外装体をなす筐体２１を備え、この外装体２１の内部空間は水平な仕切り板２２により上下に区画形成されている。基板である半導体ウエハ（以下ウエハと略す）Ｗは仕切り板２２の下方側に設けられる基板保持部２３により水平保持され、仕切り板２２の上方に設けられるノズルユニット４に含まれるノズル部５から、仕切り板２２に形成されるＸ方向に延びるスリット２２ａを介して塗布液の供給を受ける構成となっている。
【００１９】
基板保持部２３は上端部にてウエハＷを水平保持すると共に、その下方側はＹ方向（前後方向）に延設されるレール２４にガイドされながら移動する移動体２５により支持されている。この移動体２５の上には、基板保持部２３及びこれに支持されるウエハＷの側方を囲うと共にウエハＷ表面よりも若干高いレベルまで立ち上げられたマスク支持部材２６が設けられており、その上端には上方側から供給されるレジスト液がウエハＷの塗布膜形成領域Ｗ１（図２参照）にのみ付着するように開口したマスク部材２７が着脱自在に設けられている。
【００２０】
また図２に示すように、移動体２５にはレール２４に沿ってボールネジ２８が貫通して設けられており、例えば筐体２１外壁面に設けられるモータ２９の働きにより移動体２５を前後に移動させることができるようになっている。
これらレール２４、移動体２５、ボールネジ２８及びモータ２９は特許請求の範囲における第２の駆動部を構成するものであり、例えば筐体２１外部に設けられる制御部３からモータ２９の駆動制御を行うことで、ウエハＷを任意の位置に移動させることができるようになっている。なお図中２０は、例えばレジスト液内に含まれるものと同種類の溶剤、例えばシンナーが貯留される貯留槽である。
【００２１】
次いでノズルユニット４の説明を行う。ノズルユニット４は、既述のように仕切り板２２により下方側を支持されるようにして設けられており、ノズル部５と該ノズル部５を駆動させる後述の第１の駆動部（図１及び図２では図示を省略している）とで構成されるものである。その周囲はケース体４０によって囲われており、このケース体４０の上面にはノズル部５に接続する塗布液供給路をなす塗布液供給管６１が移動できるようにＸ方向（左右方向）に延びるスリット４ａと、後述する２本の空気供給管６２，６３が移動するためのスリット４ｂ，４ｃとが形成され、また下面側にもノズル部５によるレジスト液の塗布の妨げにならないように図示しないスリットが形成されている。
【００２２】
図３及び図４はノズルユニット４の内部構造を、ケース体４０を外して示した斜視図であり、以下これらの図を参照しながら説明を行う。第１の駆動部をなすＸ方向駆動部４１にはＸ方向に伸びる長方形状の基体４２と、この基体４２上の両端に設けられる駆動プーリ４３，従動プーリ４４と、これら各プーリ４３，４４に掛けられるエンドレスベルト４５と、が含まれ、駆動プーリ４３の上部に設けられるモータＭにより駆動プーリ４３を回転させると、当該駆動プーリ４３の正逆回転に伴ってエンドレスベルト４５も回転する構成とされている。
【００２３】
ここで両プーリ４３，４４に掛けられたエンドレスベルト４５の平行な一対のベルト部分に夫々４５ａ，４５ｂの符号を割り当てると、一方側のベルト部分４５ａにはノズル支持体４６を介してノズル部５が設けられており、他方側のベルト部分４５ｂにはバランサー４７を介し、ノズル部５（ノズル支持体４６）側との釣り合いをとり、振動を相殺する重り４８が設けられており、夫々がエンドレスベルト４５の回転に伴って逆向き対称に移動する。また駆動プーリ４３と従動プーリ４４との間には、夫々がＸ方向に延びる上下に平行な２本のガイド軸４９ａ及び４９ｂが設けられており、ノズル支持体４６及びバランサー４７をＸ方向にガイドするように構成されている。なお図３では作図の便宜上、重り４８の図示を省略している。
【００２４】
ノズル支持体４６及びバランサー４７の内部構造は対称に向き合って設けられることを除けば同じであり、図４の縦断面図に示すようにノズル支持体４６（バランサー４７）はベルト部分４５ａ（４５ｂ）に固定されており、ガイド軸４９ａ（４９ｂ）が貫通するノズル支持体４６（バランサー４７）の貫通孔４６ａ（４７ａ）にはガイド軸４９ａ（４９ｂ）の周囲に空気を通流させるための隙間が形成され、エアーガイド機構として構成される。貫通孔４６ａ（４７ａ）は流路４６ｂ（４７ｂ）を介して空気供給管６２（６３）と接続され、例えば本装置外部に設けられる空気供給部６４から加圧空気の供給を受けるように構成される（図１，２参照）。
【００２５】
次いで本実施の形態の要部であるノズル部５及びその周囲について詳細を説明する。ノズル部５は図３及び図４に示すように後方側をノズル支持体４６に支持される接続部５１と、この接続部５１の前方側に接続し、上方側から塗布液供給管６１が挿入される継手部５２と、この継手部５２の下方側に接続し例えば着脱自在に構成されるノズル体５３とで構成されている。ノズル体５３の先端には例えば塗布液供給管６１の口径よりもその口径が小さい吐出口５４が形成されており、継手部５２及びノズル体５３の内部には、塗布液供給管６１先端と吐出口５４とを連通する流路５５が形成されている。この流路５５の一部は、塗布液供給管６１よりもその口径が大きく形成されており、この部位を液溜部７と呼ぶものとすると、液溜部７内には当該部位を流れる塗布液に対して圧力損失を生じさせると共に、塗布液の濾過を行うための濾過部材７１が設けられており、また当該液溜部７の下端部には当該部位における側壁に埋め込むようにしてＯ-リング７０が設けられている。
【００２６】
濾過部材７１の構造について図４〜図６を参照して説明すると、その外観は図５に示すように中央に開口部７２を有する位置決め用の台座７３と、この台座７３の上方に接続され、開口部７２に連通するように下方側のみ開口する筒状体７４とで構成される。筒状体７４は例えば各々孔径の異なる多孔質体を層状に重ねたものであり、例えば各層の多孔質体における孔径を例えば外側から内側に向かって小さくなるように三層に重ねた構成としたものである。具体的には例えば外層７４ａが２００μｍ径、中層７４ｂが５０μｍ、内層７４ｃが０．６５μｍである。また濾過部材７１は、例えば図４に示すように台座７３が液溜部７の下端部に嵌合し、流路５５を遮るようにして設けられる。従ってこの流路５５内では、塗布液供給管６１から供給されてくる塗布液が、必ず筒状体７４のいずれかの部位を通って吐出口５４へと向かう構成となっている。
【００２７】
ここで再び図１に戻り、ノズル部５への塗布液供給経路について説明すると、ノズル部５に一端側が接続されている塗布液供給管６１は、他端側にて例えば筐体２１外部に設けられる塗布液供給部６５と接続されており、この塗布液供給部６５を制御部３から制御することで塗布液供給量の調節を行うように構成されている。また、空気供給部６４及びモータＭについても制御部３と接続されており、例えば既述のモータ２９と連動させて、これらの部位の駆動及び供給を行うことができるようになっている。
【００２８】
次に本実施の形態の作用について説明する。先ず図示しない搬送アームを介してウエハＷが筐体２１の内側に進入すると、例えば図示しないリフトピンの昇降または基板保持部２３の昇降動作等によりウエハＷは前記搬送アームから基板保持部２３へと受け渡される。そしてウエハＷはモータ２９及びボールネジ２８の働きにより移動体２５を介してＹ方向に移動し、ノズル部５のＸ方向の移動領域がウエハＷの一端に位置するように位置決めされる。一方、ノズル部５はＸ方向駆動部４１における移動領域の一端へと移動させられ、塗布処理開始に備える。
【００２９】
しかる後、制御部３では塗布液供給部６５へと作動信号を送信し、ノズル部５から塗布液の吐出を開始すると共に、ウエハＷを停止させた状態で当該ノズル部５を一端側から他端側に向けてＸ方向に移動させ、これによりウエハＷ表面には塗布液が線状に供給されていく。このときノズル部５の内部では、塗布液供給管６１から液溜部７へと塗布液が流れるが、液溜部７内では筒状体７４（濾過部材７１）により塗布液が濾過されるため、ここでパーティクルの除去が行われ、浄化された塗布液のみがウエハＷへと供給される。
【００３０】
またノズル部５におけるレジスト液の吐出流量は、目標膜厚に応じて異なるが例えば０．３〜１．０ｃｃ／分程度であり、ノズル部５が往路のスキャンを終え、ウエハＷ他端側にて折り返すと共に復路にてウエハＷの塗布液供給領域Ｗ１の上方に至るまでの間に、ウエハＷをＹ方向他端側に向かって微少量例えば１ｍｍ移動させ、こうした動作を塗布液供給領域Ｗ１の幅に応じて往復範囲を変化させながら繰り返すことで、ウエハＷ表面には図７に示すように塗布液の薄膜（塗布膜）が形成される。
【００３１】
これまで述べてきたように本実施の形態によれば、ノズル部５をＸ方向に往復スキャンさせながらウエハＷに塗布液を供給する装置において、ノズル部５内の液溜部７に圧力損失部をなす濾過部材７１を設け、塗布液供給管６１を介して供給される塗布液に圧力損失を生じさせる構成としたため、駆動部側にて生じる振動及びノズル部５のスキャンに伴う塗布液供給管６１の揺れ等により、塗布液供給管６１内で脈動が生じても、塗布液が濾過部材７１（筒状体７４）を通過する間に脈動が吸収されるので、吐出口５４からは塗布液が安定して吐出され、ウエハＷ表面には安定した吐出圧にて塗布液が供給される。
【００３２】
図８(a)(b)は塗布液供給管６１内の管内圧力及び吐出口５４における吐出圧の変化の様子の一例を示す特性図であり、塗布液供給管６１内の管内圧力変化が吐出口５４では緩和されていることが分かる。なお詳細な比較検討は後述する実施例の項にて行うものとする。
【００３３】
また液溜部７はその内部に塗布液が一旦貯留されるため、僅かながら圧力損失を生じさせる効果を有しており、更に濾過部材７１については、上述した脈動を緩和すると共に、塗布液に含まれる不純物を筒状体７４を構成する三層の多孔質にて捕捉することもできる。従って、ウエハＷ表面には膜厚の均一性向上に加えて、不純物の混入率が極めて低い塗布膜を形成できるため、歩留まりの向上に効果的である。
【００３４】
ところでノズル部５における圧力損失部の構成は上記のものに限定されるものではなく、同様の効果を奏するものであれば他の構成とすることも可能である。図９に示す実施の形態は、上述実施の形態における流路５５に吐出口５４よりも径の大きな第１の液溜部１００及び第２の液溜部１０１を下方側から順に設け、各々の間を液溜部１００及び１０１よりも径の小さな連通流路１０２にて連通接続する構成としたものである。このような構成において、塗布液供給管６１から流路５５側へと供給される塗布液は、先ず一旦第１の液溜部１００に貯留され、連通流路１０２を介して少量ずつ第２の液溜部１０１へと向かうと共にここでも一定量の貯溜が行われた上で徐々に吐出口５４へと向かうため、仮に塗布液供給管６１内で脈動が生じても第１及び第２の液溜部１００，１０１において脈動の緩和がなされるため、結果として吐出圧が安定する。
【００３５】
また、図１０は液溜部７内に設けた濾過部材７１に代え、当該液溜部７の下端部における横断面円形をなす開口部５５ａを塞ぐように球体１０３を設けたものであり、球体１０３には前記開口部５５ａとの間に僅かな隙間が生じるように表面に微小な傷或いは窪みを有するもの、又は形状にゆがみを有するものが用いられる。従って本実施の形態でも上述した２つの例と同様に、塗布液は一旦液溜部７内に貯留され、そこから細い隙間を介して吐出口５４へと向かうため、塗布液供給管６１内の脈動は吐出口５４に至るまでの間に緩和され、吐出圧が安定する。
【００３６】
（第２の実施の形態）
本実施の形態は、第１の実施の形態と異なるアプローチで塗布液の吐出圧に影響を及ぼす振動を抑制しようとするものであり、具体的には第１の実施の形態における接続部５１、即ちノズル支持体４６とノズル部５との間に振動吸収手段を設け、これによりＸ方向駆動部内にて生じる振動がノズル部５へ伝播することを抑えるものである。従って前記振動吸収手段以外の部位は第１の実施の形態と同様であるため、ここでは図示を省略する。
【００３７】
図１１は本実施の形態ににおける要部を示す分解斜視図である。図中１１０はノズル支持体４６に一端側が接続された水平な棒状部材であり、この棒状部材１１０は振動吸収手段をなす円柱状のゴム部材１１１と密に嵌合し、ノズル部５の移動時においても嵌合孔１１２と棒状部材１１０とが動かないようになっている。ゴム部材１１１の先端面にはノズル固定板１１３が設けられており、このノズル固定板１１３は例えば４つのネジ１１４にてゴム部材１１１に固定されると共に、ゴム部材１１１と反対側の前方面には、図示しない固定手段を介してノズル部５が接続される構成となっている。
【００３８】
このような構成によれば、塗布処理時にノズル支持体４６が高速移動することで生じる振動をゴム部材１１１が吸収するため、ノズル部５側に振動が伝播せず、塗布液の吐出圧が安定すると共に後述する実施例にも示すように塗布膜の膜厚が均一化する。なおゴム部材１１１はノズル部５の移動パターン及び振動の大きさによって適宜最適な弾性のものに交換することが好ましく、また振動吸収手段は必ずしもゴムに限定されず、他の弾性体例えばポリウレタン弾性体であってもよい。
【００３９】
また本実施の形態における振動吸収手段は、上記のゴム部材１１１を用いた構成に限定されるものではなく、他の構成に置き換えて同様の効果を得ることもできるため、以下にその例を列挙していく。先ず図１２に示す例はノズル支持体４６とノズル部５の間にブロック体１１５を介設する構成としたものであり、ブロック体１１５の後面とノズル支持体４６の前面との間及びノズル部５の後面とブロック体１１５の前面との間に夫々振動吸収手段をなす板状のゴム部材１１６（１１６ａ，１１６ｂ）が貼着して設けられる。
【００４０】
一方、図１３に示す例はノズル支持体４６の前面に窪み１１７を形成し、この窪み１１７に左右両側に振動吸収手段をなすゴム部材１１８が設けられるブロック体１１９を、ゴム部材１１８を縮退させた状態で嵌入すると共に、当該ゴム部材１１８の復元力で壁に押圧して固定したものであり、この構成においてノズル部５はブロック体１１９の前方に接続される。図１２及び図１３の例では、ノズル支持体４６からノズル部５に至るまでの間に振動吸収手段が介在する構成とされている。従ってこれらの構成によっても振動が抑えられる。
【００４１】
また、図１４及び図１５は図１１に示した実施の形態におけるゴム部材１１１に代えて、他の部材を用いた例を図示したものである。図１４は板バネ１２１を設け、当該板バネ１２１の強さを最適化例えば剛性を低くするように調節してノズル支持体４６からノズル部５側へ振動が伝播することを抑えるものであり、図１５は振動吸収手段を板バネ１２２及び蝶番１２３にて構成し、これらの調節を行うことで振動の抑制を図る構成としたものである。
【００４２】
（第３の実施の形態）
本実施の形態は、Ｘ方向駆動部において生じた振動の伝播を抑えるのではなく、振動の発生そのものを抑えようとするものであり、プーリ及びベルト以外の部分は上述した２つの実施の形態と同様の構成とすることができるため、要部のみを図１６に示す。図示するようにエンドレスベルト４５の表面に形成される溝部１３１は例えば下に行く程前方側に位置するように傾斜しており、駆動プーリ４３（従動プーリ４４）の周面には前記溝１３１と噛み合うように歯部１３２が螺旋の一部となる軌跡に沿って形成されている。
【００４３】
このような構成によれば従来のように溝１３１と歯部１３２とが噛み合うとき、各溝は下端が先ず噛み合ってその噛合部位が順次上方に移動していく。つまり駆動プーリ４３の周面の垂直線上で見たとき、各噛合部位は常に点接触となる。即ち例えば図中Ａ１に示す部位を見れば分かるように、一のＸ座標において溝１３１と歯部１３２とが接触するのは各列ごとに一点である（図１６では計４点）。従って歯合時に生じる振動は小さく、後述する実施例でも明らかなように塗布膜の膜厚の均一性を高めることができる。
【００４４】
なお、以上において第１〜第３の実施の形態は夫々組み合わせて構成することが可能であり、全て組み合わせてもよいし、任意の二つについてのみ組み合わせた構成としてもよく、このようにすることで一の実施の形態のみで塗布処理を行ったときよりも一層高い効果を上げることができる。例えば第１及び第３の実施の形態を組み合わせたならば、Ｘ方向駆動部４１におけるエンドレスベルト４５とプーリ４３（４４）とが噛み合うときに生じる規則的な振動の発生を抑え、それでも生じる僅かな振動によって塗布液供給管６１内に脈動が生じたとしても、当該脈動はノズル部５内にて打ち消されるため吐出口５４までは殆ど伝播することがなく、結果としてウエハＷ表面には安定した塗布液供給が行われる。
【００４５】
更に例えばエンドレスベルト４５の振動周波数がノズル支持体４６又はノズル部５を共振させる場合には、例えば当該エンドレスベルト４５の幅を広げたり、ノズル部５に重りを載せる、或いはノズル部５自身の重量を重くする等してエンドレスベルト４５の振動周波数を共振を生じる周波数からずらすような構成としてもよい。具体例を挙げると、例えばエンドレスベルト４５における振動周波数と被共振体における振動周波数とが±２０％程度離れるように構成することが好ましく、このようにすることで尚一層塗布膜厚の面内均一性が向上する。なお重りを使用して共振防止を図る場合、重さの増減を図る部位はエンドレスベルト４５からノズル部５までのいずれの部位であってもよい。
【００４６】
また、本実施の形態で用いられる基板は液晶ディスプレイ用のガラス基板、またはフォトマスク用のレチクル基板であってもよい。更に塗布液としてはレジスト液に限らず層間絶縁材料、低誘電体材料、強誘電体材料、配線材料、有機金属材料、金属ペースト等を用いるようにしてもよい。
【００４７】
（第４の実施の形態）
図１７は本実施の形態を示す模式図であり、第１の実施の形態と異なる点のみを図示している。図中６５ａは第１の実施の形態に示した塗布液供給部６５に代えて設けられる、例えば加圧ポンプにより構成される塗布液供給部６５ａであり、この塗布液供給部６５ａからノズル部５に至る流路には該流路内の塗布液の流量を測定するための流量計２０１が介設されている。また塗布液供給部６５ａの上流側にはタンク２０２が接続されており、塗布液はこのタンク２０２から塗布液供給部６５ａ、流量計２０１を経由してノズル部５から吐出される構成とされている。更に塗布液供給部６５ａ及び流量計２０１は夫々制御部３と接続されており、制御部３は流量計２０１にて測定された塗布液の流量データに基づいて塗布液供給部６５がノズル部５に向けて供給する塗布液の量を調節するようになっている。
【００４８】
このような構成によれば、制御部３は塗布液の流量を監視すると共に、その結果を加圧ポンプ（塗布液供給部６５ａ）へフィードバックすることができるため、ノズル部５における塗布液の吐出流量の変動を抑えることができる。また、ノズル部５の内部、或いはノズル部５に至る流路の内部が詰まることで塗布液の吐出流量が低下したときにも、これを流量計２０１にて検出し、検出結果を塗布液供給部６５ａにフィードバックすることで、ノズル部５における塗布液の吐出流量を概ね一定に保つことができる。更に本実施の形態では、制御部３がノズル部５が詰まることによる著しい流量の低下や、詰まりが発生する前兆と思われる流量の低下を検知した場合において、警告信号を発するようにしてもよい。このような場合において、例えば一旦装置を（正確にはウエハＷの搬送を）停止してノズル部５の詰まりを回復させることで製品の歩留まりを向上させることができる。
【００４９】
（第５の実施の形態）
図１８は本実施の形態を示す模式図である。本実施の形態は第４の実施の形態の一部構成を変更したものであり、流量計２０１からノズル部５に至る流路にバルブ２０３を介設すると共に、制御部３を流量計２０１及びバルブ２０３と接続している点で第４の実施の形態と異なる。本実施の形態では、流量計２０１による測定によって得られる塗布液の流量データは制御部３に伝えられ、制御部３はこの流量データに基づいてバルブ２０３の開度を調節できるようになっている。
【００５０】
このような構成によれば、制御部３は塗布液の流量を監視し、その結果をバルブ２０３へフィードバックすることで、ノズル部５における塗布液の吐出流量の変動を抑えることができる。
【００５１】
（第６の実施の形態）
本実施の形態は第１の実施の形態にて説明したＸ方向駆動部４１に代えてＸ方向駆動部４１ａを用いたものである。従ってＸ方向駆動部４１ａ以外の部位については第１の実施の形態と同様とすることができるため、図示を省略する。図１９はＸ方向駆動部４１ａの斜視図であり、図示するように本実施の形態では第１の駆動部としてのＸ方向駆動部４１ａがリニアモータ３０１及び３２１を有する点で、第１の実施の形態におけるＸ方向駆動部４１と異なる。２つのリニアモータ３０１及び３２１は互いに接続されておらず、Ｘ方向に延びるレール３１３及び３３３に沿って、その上方を互いに反対方向に移動する。
【００５２】
図２０は前記Ｘ方向駆動部４１ａをノズル部５の移動方向端部側から見たときにおける縦断面図である。図示するように断面凹部型をなすレール３１３及びレール３３３は基体４２上に設けられており、これらレール３１３及び３３３の上方には夫々前記凹部に嵌合する形状をなすエアスライダ３１１及び３３１が設けられている。エアスライダ３１１には孔部３１２が、エアスライダ３３１には孔部３３２が形成されており、これら孔部３１２及び３３２から気体を排出することでエアスライダ３１１及び３３１はレール３１３及び３３３から浮遊する構成とされている。
【００５３】
リニアモータ３０１はエアスライダ３１１上に配置され、リニアモータ３２１はエアスライダ３３１上に配置される。リニアモータ３０１は、コイル３０２と、コイル保持部３０４と、磁石３０３と、磁石保持部３０５とにより構成され、リニアモータ３２１は、コイル３２２と、コイル保持部３２４と、磁石３２３と、磁石保持部３２５とにより構成されている。またコイル保持部３０４にはノズル部５が設けられており、リニアモータ３０１及び３２１はカバー３５１にて覆われている。
【００５４】
エアスライダ３１１にはコイル保持部３０４が、エアスライダ３３１にはコイル保持部３２４が夫々固定されており、コイル保持部３０４はコイル３０２を、コイル保持部３２４はコイル３２２を夫々保持している。またコイル３０２及び３２２には夫々に向かい合うように磁石３０３及び３２３が設けられており、磁石３０３は磁石保持部３０５に、磁石３２３は磁石保持部３２５に夫々保持されている。そしてコイル３０２及び３２２と磁石３０３及び３２３との吸引力及び反発力により、リニアモータ３０１及び３２１を構成するコイル保持部３０４及び３２４が移動する。
【００５５】
このように構成されたＸ方向駆動部４１ａを有する塗布膜形成装置では、リニアモータ３０１及び３２１を設けているため、振動の発生を大幅に抑えることができる。このためノズル部５への駆動系からの振動の影響が少なくなり、塗布液の吐出圧が安定するため、ウエハＷ上に形成される塗布膜の膜厚分布を改善することができる。なお、本実施の形態における図１９では便宜上、図２０にて示したカバー３５１と基体４２の上部を省略した。
【００５６】
次に上述の塗布膜形成装置を塗布ユニットに組み込んだパターン形成装置について図２１を参照しながら簡単に説明する。図中８１はカセットステーションであり、例えば２５枚のウエハＷを収納したカセットＣを載置するカセット載置部８２と、載置されたカセットＣとの間でウエハＷの受け渡しを行うための受け渡し手段８３とが設けられている。この受け渡し手段８３の奥側には筐体８４にて周囲を囲まれる処理部Ｓ１が接続されている。処理部Ｓ１の中央には主搬送手段８５が設けられており、これを取り囲むように例えば奥を見て右側には塗布・現像ユニットを組み合わせてなる液処理ユニット８６が、左側、手前側、奥側には加熱・冷却系のユニット等を多段に積み重ねた棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３が夫々配置されている。
【００５７】
棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、液処理ユニット８６の前処理及び後処理を行うためのユニットなどを各種組み合わせて構成されるものであり、例えば減圧乾燥ユニット、加熱ユニット、冷却ユニット等が含まれる。なお棚ユニットＵ２及びＵ３については、ウエハＷを受け渡すための受け渡し台を備えた受け渡しユニットも組み込まれる。また、上述した主搬送手段８５は例えば昇降及び前後に移動自在で且つ鉛直軸周りに回転自在に構成されており、液処理ユニット８６及び棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３を構成する各ユニット間でウエハＷの受け渡しを行うことが可能となっている。処理部Ｓ１の奥側にはインタ−フェイスユニットＳ２を介して露光ユニットＳ３が接続されている。インタ−フェイスユニットＳ２は例えば昇降自在、左右、前後に移動自在かつ鉛直軸まわりに回転自在に構成された受け渡し手段８７により処理部Ｓ１と露光ユニットＳ３との間でウエハＷの受け渡しを行うものである。
【００５８】
【実施例】
本発明の効果を確認すべく、先ず従来技術に係る図２３記載の構成による塗布膜形成装置を用いて、次いで本実施の形態に係る塗布膜形成装置を用いて、各装置毎に塗布液の吐出流量を約０．４ｃｃ／分、ノズル部の移動速度を約１０００ｍｍ／秒として線状に塗布液の供給を行い、この塗布液の線における長手方向の表面中央部の高低差を測定したところ図２２に示すような結果となった。
【００５９】
図２２(a)は従来技術に係る塗布膜形成装置を用いた場合の結果を表すものであり、塗布液の表面高低差は約２５００Åであった。図からも分かるように塗布液の表面には凹凸の数が多く、表面の高低差も大きい。一方、図２２(b)は第１の実施の形態のうち図１〜図６に記載の装置によるもの、図２２(c)は第２の実施の形態のうち図１１記載の装置によるもの、図２２(d)は第１の実施の形態のうち図１〜図６記載の装置をベースに、接続部５１の構成を第２の実施の形態のうち図１１に記載の構成に置き換えた装置によるものであり、夫々における表面高低差は(b)が約１５００Å、(c)が約１３００Å、(d)が約１２００Åであった。また図を見れば分かるように、本実施の形態に係る装置による夫々の結果ではいずれの場合においても(a)より凹凸の頻度及び高低差が小さい。
【００６０】
以上の結果から、本発明に係る実施の形態を用いることで表面高の高低差がおよそ半分程度にまで減少し、更には凹凸の頻度についても著しく減少することが分かった。特に図２２(d)に示した第１及び第２の実施の形態を組み合わせた場合には塗布膜の高低差が半分以下まで低下しており、単独で運用した場合よりも一層効果的となることがわかった。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ノズル部を左右に移動させながら基板に塗布液を供給し、当該基板の表面に塗布膜を形成するにあたって、塗布液の吐出の安定化を図り、膜厚の面内均一性が高い塗布膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る塗布膜形成装置の第１の実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係る塗布膜形成装置の第１の実施の形態を示す平面図である。
【図３】ケース体を外した状態におけるノズル部及びＸ方向駆動部の構造を示す斜視図である。
【図４】Ｘ方向駆動部（第１の駆動部）の内部構造を示す縦断面図である。
【図５】濾過部材の構成を示す概略斜視図である。
【図６】濾過部材の構成を示す部分縦断面図である。
【図７】第１の実施の形態における作用を示す作用説明図である。
【図８】第１の実施の形態における作用を示す特性図である。
【図９】第１の実施の形態における圧力損失部の他の例を示す概略縦断面図である。
【図１０】第１の実施の形態における圧力損失部の更に他の例を示す概略縦断面図である。
【図１１】第２の実施の形態の要部を示す分解斜視図である。
【図１２】第２の実施の形態の他の例を示す縦断面図である。
【図１３】第２の実施の形態の更に他の例を示す概略斜視図である。
【図１４】第２の実施の形態の更に他の例を示す説明図である。
【図１５】第２の実施の形態の更に他の例を示す説明図である。
【図１６】第３の実施の形態における要部を示す概略斜視図である。
【図１７】第４の実施の形態を示す模式図である。
【図１８】第５の実施の形態を示す模式図である。
【図１９】第６の実施の形態におけるＸ方向駆動部を示す概略斜視図である。
【図２０】第６の実施の形態におけるＸ方向駆動部を示す縦断面図である。
【図２１】前記塗布膜形成装置を組み込んだパターン形成装置の一例を示す平面図である。
【図２２】実施例を説明するための説明図である。
【図２３】従来発明に係る塗布膜形成装置に設けられるノズルユニットを示す概略斜視図である。
【図２４】従来発明に係る塗布膜形成装置における塗布処理の様子を示す説明図である。
【図２５】従来技術における振動の発生状況を示す特性図である。
【図２６】従来技術における塗布液の供給状況を示す説明図である。
【図２７】従来発明に係る塗布膜形成装置に設けられるベルト駆動部の構造を示す概略説明図である。
【符号の説明】
Ｗ半導体ウエハ
２３基板保持部
２４レール
２５移動体
２８ボールネジ
２９モータ
３制御部
４ノズルユニット
４１Ｘ方向駆動部
Ｍモータ
４５エンドレスベルト
４６ノズル支持体
５ノズル部
５４吐出口
５５流路
６１塗布液供給管
７液溜部
７１濾過部材
１１１ゴム部材
１１２ノズル固定板
１３１溝
１３２歯部

Claims

基板にレジスト膜あるいは絶縁膜を成膜する装置において、
基板を保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板に対し、先端に形成される吐出口を介して塗布液の供給を行うノズル部と、
このノズル部に塗布液の供給を行う塗布液供給管と、
前記ノズル部内において、吐出口と塗布液供給管とを連通し、かつ吐出口よりも径の大きな部位を有する流路と、
この流路内を流れる塗布液に圧力損失を生じさせるために前記流路内に設けられた多孔質体からなる濾過部材と、
前記ノズル部を、歯部を有するプーリの間に掛け渡された溝部を有するタイミングベルトにより左右方向に移動させる第１の駆動部と、
この第１の駆動部において生じる振動がノズル部へ伝播することを抑えるように、前記タイミングベルトとノズル部との間に介設される、弾性体からなる部分が含まれる振動吸収手段と、
前記ノズル部を基板に対して前後方向に相対的に間欠移動させる第２の駆動部と、を備え、
ノズル部を左右方向に移動させることにより基板表面に塗布液を直線状に塗布し、この直線状の塗布領域が前後方向に並べられるようにノズル部を基板と相対的に間欠移動させていくことを特徴とする塗布膜形成装置。
濾過部材は一端側にのみ開口部を有する筒状体であることを特徴とする請求項１記載の塗布膜形成装置。
濾過部材は複数の多孔質体を層状に重ね合わせたものであり、各多孔質体は流路側から吐出口側に向かうに連れて孔径が小さくなるように設けられることを特徴とする請求項１または２記載の塗布膜形成装置。
流路の途中には、吐出口の上端及び塗布液供給路の先端のいずれよりも径の大きな液溜部が形成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の塗布膜形成装置。
弾性体にはゴムまたは板バネが含まれることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。
振動吸収手段は、第１の駆動部からノズル部に至るまでの間に蝶番からなる部分が含まれるものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。
ノズル部に塗布液を供給するために塗布液を加圧する塗布液供給部と、この塗布液供給部から前記ノズル部までの流路内の塗布液の流量を測定する流量計とを備え、前記流量計が測定した塗布液の流量に応じて、前記塗布液供給部から前記ノズル部までの流量が調節されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。