JP4315786B2 - 基板処理装置およびスリットノズルへの処理液の充填方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶用ガラス基板、半導体ウエハ、フィルム液晶用フレキシブル基板、フォトマスク用基板、カラーフィルター用基板等の各種基板に対し、主にその表面に処理液を塗布する塗布処理を行う基板処理装置に関する。

液晶用ガラス基板、半導体ウエハ、フィルム液晶用フレキシブル基板、フォトマスク用基板、カラーフィルター用基板等、各種基板の表面にフォトレジスト等の処理液を塗布する塗布処理装置としては、スリット状の吐出部を有するスリットノズルを用いてスリットコートを行うスリットコータや、一旦スリットコートを施してから、スピンコートするスリット＆スピンコータが公知である。

こうした塗布処理装置のスリットノズルにおいては、フォトレジスト等の処理液の内部に、気体（主としてエアー）が気泡等として混入することがある。例えば、エアーが混入するのは次のような場合である。
・ノズル内部の圧力変動やバルブ開閉時の圧力変動によってレジスト自体から発生する場合；
・塗布終了時に膜厚を一定化させる為のサックバック処理時にノズル吐出口から混入する場合；
・装置初期セットアップ時にノズル内部にレジストを充填する場合。

そして、エアーの混入は、以下のような不具合を発生させる。
・エアーとレジストが反応してゲル状物質がノズル内で形成される事によりスリットから均一な吐出が出来なくなりスジ状の塗布ムラが発生する；
・エアーが混入する事により塗布開始時の吐出流量の一次遅れが発生して塗布開始時の膜厚が不安定になる；
・エアーが混入する事により塗布終了時は、逆にレジスト吐出停止の遅れが発生して膜厚が不安定になる；
・エアーが混入する事によりノズル内部のレジスト動圧分布が変化して放射状のムラを発生させる。

これらの不具合を回避するためには、ノズル内部のエアー抜きを的確かつ敏速に行う必要がある。こうした的確かつ敏速なエアー抜きを目的とする技術は、すでに公知である（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。

また、スリットノズルの吐出口と該スリットノズルにレジストを供給するポンプとの間にエアー等が滞留することにより、塗布開始時と塗布終了時に該エアーの圧縮及び緩和が生じ、これによりレジストの吐出流量が変動してしまい、開始端と終了端における塗布膜の均一性が悪くなることがある。これを回避するために、レジストを供給するポンプの動作とレジストの吐出量との伝達関数に基づいて、ポンプの動作を制御することにより、塗布膜の膜厚の均一性を維持する技術も、既に公知である（例えば、特許文献３参照。）。

特開平７−３２８５１０号公報 特開平９−２５３５５６号公報 特開２００３−１８１３６０号公報

特許文献１および特許文献２に記載されたスリットコータでは、スリットノズルを上向きにしてレジストを吐出することによりスリットノズル内部のエアーを抜き取る手法を採用している。しかし、この手法には、以下のような問題点がある。
・スリットノズルを反転させてエアー抜きを行う為、スリットノズル取り付け部の構造が複雑になる；
・エアー抜き完了後のスリットノズル本体と基板面との位置決めの再現性が得られないので、スリットノズル調整用の原点復帰動作が必要になる；
・微小体積のエアーがスリットノズル内部に混入した場合であっても、スリットノズルを反転させてスリットノズル内部の全体積に相当するレジストを吐出する必要があり面倒である；
・スリットノズルを上に向けた状態でレジストを吐出してエアー抜きを実施する為、吐出されたレジストを拭き取る作業が発生するが、この作業は非常に困難であり、綺麗にレジストを拭き取れないために装置が汚染される；
・スリットノズル内部のエアーが完全に抜けているかどうかの検出手段が設けられていないため、十分エアーを抜くために必要以上のレジストを吐出する必要がある。

また、特許文献３には、エアーの混入の検知を行う技術については開示されているものの、エアーの混入そのものを回避するための技術については開示がない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、処理液に気体を混入させることなくスリットノズルに処理液を供給する塗布処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板を保持する保持台と、所定の処理液を吐出する吐出口を備えるスリットノズルと、供給経路を介して、前記吐出口から前記所定の処理液を吐出させる吐出手段と、前記スリットノズルを前記基板の表面に沿った略水平方向に移動させる移動手段と、を備え、前記スリットノズルを前記略水平方向に移動させることによって前記スリットノズルに前記基板の表面を走査させつつ、前記所定の処理液を吐出させることにより、前記所定の処理液を基板に塗布する基板処理装置であって、前記所定の処理液を貯留する貯留容器と、前記スリットノズル内部の前記処理液を排出経路を通じて吸引する吸引手段と、前記吐出手段および前記吸引手段の動作を制御する制御手段と、をさらに備え、前記吐出手段は所定の処理液供給源から前記所定の処理液を前記スリットノズルに供給する処理液供給手段を兼ねており、前記制御手段は、前記吐出手段を作動させることにより、いったん前記供給経路を介して前記スリットノズルに供給された前記所定の処理液を、前記吐出口から前記貯留容器に流出させ、続いて、前記スリットノズルの吐出口を前記貯留容器に貯留されている前記所定の処理液に浸漬した状態で前記吸引手段を作動させることにより、前記スリット内部の前記所定の処理液を前記排出経路に排出するとともに、前記貯留容器に貯留された前記所定の処理液を前記吐出口から前記スリットノズルの内部に充填させる、ことを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記処理液供給手段は、前記所定の処理液と、所定の前処理液供給源から取得され前記所定の処理液よりも前記スリットノズルに対するぬれ性がよい前処理液とを選択的に供給可能である、ことを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項２に記載の基板処理装置であって、前記前処理液を前記スリットノズルの内部に充填させた後に、前記所定の処理液にて前記前処理液を置換することにより前記スリットノズルの内部に前記所定の処理液を充填する、ことを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項２または請求項３に記載の基板処理装置であって、前記前処理液は前記所定の処理液に含まれる成分であることを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項２または請求項３に記載の基板処理装置であって、前記前処理液は前記所定の処理液の低粘度液であることを特徴とする。

また、請求項６の発明は、所定の移動手段によって移動させられることにより被処理体の表面を走査しつつ、所定の吐出手段によって所定の処理液を吐出口から吐出することによって、前記被処理体に前記所定の処理液を付与するスリットノズル、への前記所定の処理液の充填方法であって、前記スリットノズルにいったん供給され、前記所定の処理液を前記吐出口から流出させることによって、前記所定の処理液を所定の貯留容器に貯留する貯留工程と、前記貯留工程を実行した後に、前記スリットノズルの吐出口を前記貯留容器に貯留されている前記所定の処理液に浸漬させる工程と、前記吐出口が前記所定の処理液に浸漬された状態で、前記貯留工程により気体の混入が解消された前記処理液を吸引することにより、前記貯留容器に貯留された前記所定の処理液を前記吐出口から前記スリットノズルの内部に充填する充填工程と、を備えることを特徴とする。

また、請求項７の発明は、請求項６に記載の充填方法であって、所定の前処理液供給源から前記所定の処理液よりも前記スリットノズルに対するぬれ性がよい前処理液を取得し前記スリットノズルに供給する前処理液供給工程、をさらに含み、前記前処理液を前記スリットノズルの内部に充填させた後に、前記所定の処理液にて前記前処理液を置換することにより前記スリットノズルの内部に前記所定の処理液を充填する、ことを特徴とする。

請求項１ないし請求項７の発明によれば、あらかじめ吐出口を処理液に浸漬した状態でスリットノズルに処理液を充填するので、スリットノズルの内部への気泡の混入が生じにくく、気泡が混入したとしても吸引されて除去されるので、充填される処理液における気泡の混入度合を低減することができる。

また、請求項１ないし請求項７の発明によれば、処理液をいったんスリットノズルの内部に充填させたうえで吐出口から貯留容器へと流出させるので、処理液に気泡が混入していても、処理液が吐出口から順次に排出される際に消滅したり、あるいは貯留された処理液の液面から消失することが容易となる。また、貯留容器に処理液を貯留するための供給経路を設ける必要がない。

請求項２ないし請求項５の発明によれば、処理液の充填に先立ってぬれ性のよい前処理液を供給することができるので、内面が十分にぬれた状態とされたスリットノズルの内部に対して、処理液を供給することができる。

請求項３および請求項７の発明は、前処理液によって内面が十分にぬれた状態とされたスリットノズルの内部に対して、処理液を供給していることから、スリットノズルの内面と処理液との界面において気泡の介在が生じることなく、処理液がスリットノズルの内部に充填される。

＜第１の実施の形態＞
＜全体構成＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置１の概略を示す斜視図である。図２は、基板処理装置１の本体２の側断面を示すと共に、レジスト液の塗布動作に係る主たる構成要素を示す図である。

基板処理装置１は、本体２と制御系６とに大別され、液晶表示装置の画面パネルを製造するための角形ガラス基板を被処理基板（以下、単に「基板」と称する）９０としており、基板９０の表面に形成された電極層などを選択的にエッチングするプロセスにおいて、基板９０の表面に処理液としてのレジスト液を塗布する塗布処理装置として構成されている。したがって、この実施の形態では、スリットノズル４１はレジスト液を吐出するようになっている。なお、基板処理装置１は、液晶表示装置用のガラス基板だけでなく、一般に、フラットパネルディスプレイ用の種々の基板に処理液（薬液）を塗布する装置として変形利用することもできる。

本体２は、基板９０を載置して保持するための保持台として機能するとともに、付属する各機構の基台としても機能するステージ３を備える。ステージ３は直方体形状を有する例えば一体の石製であり、その上面（保持面３０）および側面は平坦面に加工されている。

ステージ３の上面は水平面とされており、基板９０の保持面３０となっている。保持面３０には図示しない多数の真空吸着口が分布して形成されており、基板処理装置１において基板９０を処理する間、基板９０を吸着することにより、基板９０を所定の水平位置に保持する。また、保持面３０には、図示しない駆動手段によって上下に昇降自在な複数のリフトピンＬＰが、適宜の間隔をおいて設けられている。リフトピンＬＰは、基板９０を取り除く際に基板９０を押し上げるために用いられる。

保持面３０のうち基板９０の保持エリア（基板９０が保持される領域）を挟んだ両端部には、略水平方向に平行に伸びる一対の走行レール３１が固設される。走行レール３１は、架橋構造４の両端部の最下方に固設される図示しない支持ブロックとともに、架橋構造４の移動を案内し（移動方向を所定の方向に規定する）、架橋構造４を保持面３０の上方に支持するリニアガイドを構成する。

ステージ３の上方には、このステージ３の両側部分から略水平に掛け渡された架橋構造４が設けられている。架橋構造４は、例えばカーボンファイバ補強樹脂を骨材とするノズル支持部４０と、その両端を支持する昇降機構４３，４４とから主に構成される。

ノズル支持部４０には、スリットノズル４１とギャップセンサ４２とが取り付けられている。

図１においてＹ軸方向に長手方向を有するスリットノズル４１には、図１においては図示しない、スリットノズル４１へレジスト液を供給する配管やレジスト用ポンプなどを含む供給機構９（図２）が接続されている。基板９０の表面を走査しつつ、レジスト用ポンプにより供給されたレジスト液を、基板９０の表面の所定の領域（以下、「レジスト塗布領域」と称する。）に吐出することにより、スリットノズル４１は基板９０にレジスト液を塗布する。ここで、レジスト塗布領域とは、基板９０の表面のうちでレジスト液を塗布しようとする領域であって、通常、基板９０の全面積から、端縁に沿った所定幅の領域を除いた領域である。スリットノズル４１と供給機構９とについての詳細は、後述する。

ギャップセンサ４２は、スリットノズル４１の近傍となるよう、ノズル支持部４０に取り付けられ、下方の存在物（例えば、基板９０の表面や、レジスト膜の表面）との間の高低差（ギャップ）を測定して、測定結果を制御系６に伝達する。これにより、制御系６はギャップセンサ４２の測定結果に基づいて、上記存在物とスリットノズル４１との距離を制御できる。

昇降機構４３，４４は、スリットノズル４１の両側に分かれて、ノズル支持部４０によりスリットノズル４１と連結されている。昇降機構４３，４４は主にＡＣサーボモータ４３ａ，４４ａおよび図示しないボールネジからなり、制御系６からの制御信号に基づいて、架橋構造４の昇降駆動力を生成する。これにより、昇降機構４３，４４は、スリットノズル４１を並進的に昇降させる。また、昇降機構４３，４４は、スリットノズル４１のＹＺ平面内での姿勢を調整するためにも用いられる。

架橋構造４の両端部には、ステージ３の両側の縁側に沿って、それぞれ固定子（ステータ）５０ａと移動子５０ｂおよび固定子５１ａと移動子５１ｂを備える一対のＡＣコアレスリニアモータ（以下、単に、「リニアモータ」と略する。）５０，５１が、それぞれ固設される。また、架橋構造４の両端部には、それぞれスケール部と検出子とを備えたリニアエンコーダ５２，５３が、それぞれ固設される。リニアエンコーダ５２，５３は、リニアモータ５０，５１の位置を検出する。これらリニアモータ５０，５１とリニアエンコーダ５２，５３とが主として、架橋構造４が走行レール３１に案内されつつステージ３上を移動するための走行機構５を構成する。すなわち、走行機構５は、架橋構造を基板９０の表面に沿った略水平方向に移動させる移動手段として作用する。リニアエンコーダ５２，５３からの検出結果に基づいて、制御系６がリニアモータ５０の動作を制御することにより、ステージ３上における架橋構造４の移動、つまりはスリットノズル４１による基板９０の走査が制御される。

本体２の保持面３０において、保持エリアの（−Ｘ）方向側には、開口３２が設けられている。開口３２はスリットノズル４１と同じくＹ軸方向に長手方向を有し、かつ該長手方向長さはスリットノズル４１の長手方向長さとほぼ同じである。また、開口３２の下方の本体２の内部には、充填ポットＰＴ１と、待機ポットＰＴ２と、ノズル洗浄機構７と、プリ塗布機構１３とが設けられている。これらはいずれも、基板９０へのレジスト液の塗布に先立って行われる、レジスト液供給処理、エアー抜き処理、あるいはプリディスペンス処理などの予備処理に際し用いられる。

充填ポットＰＴ１（図３参照）は、スリットノズル４１にレジスト液を充填する際に用いられるものである。充填ポットＰＴ１は、スリットノズル４１の内部の容積（以下、「内部容積」と称する）、つまりは、マニホールド４５、供給口４６、ギャップ４１ａ（図４参照）の容積の総和よりも十分大きな容積を有する容器であり、スリットノズル４１の下端部分、すなわちスリット４１ｂの近傍が挿入可能とされている。また、図示しないオーバーフロー機構を備えており、貯留される液体の液面は、所定高さ以下に保たれるようになっている。以降、スリットノズル４１が充填ポットＰＴ１直上にある場合を、スリットノズル４１が「充填位置にある」等と称することとする。レジスト液の充填処理については、後述する。

待機ポットＰＴ２は、スリットノズル４１が走査処理を行わずに待機する際の待機場所として設けられている。待機ポットＰＴ２は、スリットノズル４１から滴下するレジスト液等の受け皿の役割をも兼ねており、滞留物を適宜に廃棄・回収できるようにされている。スリットノズル４１は、所定の走査指示がなされるまでは、待機ポットＰＴ２の直上まで下降した状態で待機している。以降、スリットノズル４１が待機ポットＰＴ２直上にある場合を、スリットノズル４１が「待機位置にある」等と称することとする。

ノズル洗浄機構７は、スリットノズル４１が待機位置にある際に、駆動機構７１によってスリットノズル４１の長手方向（図２においては紙面垂直方向）に沿って移動可能に設けられている。スリットノズル４１の形状に合わせて中央に略Ｖ字形状の切り欠きを備えるスクレーパ７２によって、スリットノズル４１に付着したレジスト液を掻き取るとともに、図示しない溶剤供給機構によって供給される所定の溶剤によりスリットノズル４１の下端のスリット４１ｂの近傍を洗浄する。

プリ塗布機構１３は、スリット４１ｂの部分に付着したレジスト液を除去するために、本塗布に先立って少量のレジスト液を塗布するプリ塗布を行うための機構である。プリ塗布は、基板等への実際の塗布処理（以降、「本塗布処理」と称する）の直前に行われる。プリ塗布の際、プリ塗布機構１３は、スリットノズル４１が該プリ塗布機構１３の直上位置（以下、「プリ塗布位置」と称する）にある状態で、断面が正多角形（図２においては正八角形）をなす多角柱状のディスペンスロール１４を、駆動機構１５により該正多角形の中心１４ａを回動軸として回動させつつ、この回動動作に同期して、該正多角形の各辺に相当する被塗布面１４ｓに対しスリットノズル４１からレジスト液を少量吐出させる。これは、該被塗布面１４ｓをスリットノズル４１にて相対的に走査しつつレジスト液を被塗布面に塗布する処理に相当する。本塗布処理の直前にプリ塗布を行うことにより、スリットノズル４１に付着したレジスト液は効率よく取り除かれるので、本塗布処理において、スリットノズル４１に付着したレジスト液に起因した膜厚の不均一（畝状の盛り上がりなど）を防止することができる。

被塗布面１４ｓに塗布されたレジスト液は、プリ塗布が終了して、本塗布処理が行われている間に、被塗布面１４ｓより硬度の低い材質、具体的には樹脂またはゴム等により形成されたディスペンスロールスクレーパ１６によって掻き取られる。被塗布面１４ｓはさらに、所定の溶剤で満たされたディスペンスポット１７にて洗浄される。

制御系６は、プログラムに従って各種データを処理する演算部６０、プログラムや各種データを保存する記憶部６１を内部に備える。また、前面には、オペレータが基板処理装置１に対して必要な指示を入力するための操作部６２、および各種データを表示する表示部６３を備える。

制御系６は、図１においては図示しないケーブルにより本体２に付属する各機構と電気的に接続されている。制御系６は、操作部６２からの入力信号や、ギャップセンサ４２およびその他の図示しない各種センサなどからの信号に基づいて、昇降機構４３，４４による昇降動作、走行機構５による走行動作、供給機構９によるレジスト液の供給動作、さらには後述するノズル洗浄機構７およびプリ塗布機構１３に付随する各駆動機構、各回動機構および各バルブ等の動作を制御する。

なお、具体的には、データを一時的に記憶するＲＡＭ、読み取り専用のＲＯＭ、および磁気ディスク装置などが記憶部６１に該当する。あるいは、可搬性の光磁気ディスクやメモリーカードなどの記憶媒体、およびそれらの読み取り装置などであってもよい。また、操作部６２には、ボタンおよびスイッチ類（キーボードやマウスなどを含む。）などが該当する。もしくは、タッチパネルディスプレイのように表示部６３の機能を兼ね備えたものであってもよい。表示部６３には、液晶ディスプレイや各種ランプなどが該当する。

＜スリットノズルおよび供給機構＞
図３は、スリットノズル４１と該スリットノズル４１にレジスト液を供給するための供給機構９とを模式的に示す図である。図３において、スリットノズル４１は、エアー抜きポットＰＴ１上に配置された状態（充填位置にある状態）を、その長手方向に平行な断面図として示している。また、図４は、スリットノズル４１の図３におけるＡ−Ａ’断面（図１のＺＸ面と平行な面）を示す図である。

図４に示すように、スリットノズル４１の下側略半分は、長手方向に垂直な面内における断面が下方に向けて細くなった略Ｖ字型の外観形状をなしている。図３および図４に示すように、スリットノズル４１の内部には、長手方向の両側端部間にわたって、かつ断面中央部の上寄りに、基板に塗布するためのレジスト液を一時的に貯留するマニホールド４５（図４においては斜線にて断面を示す）が設けられている。さらに、スリットノズル４１の内部には、マニホールド４５からスリットノズル４１の上端部にまで達する供給口４６が設けられている。なお、供給口４６は、後述するように、スリットノズル４１の内部からエアーを抜くためのエアー抜き穴としての役割も果たすものである。

さらに、マニホールド４５の最下部と、略Ｖ字型の頂点部分に相当するスリットノズル４１の先端（最下端）との間には、一定間隔のギャップ４１ａが、同じくスリットノズル４１の両側端部間にわたって設けられている。ギャップ４１ａの間隔は、好ましくは５０μｍ〜２５０μｍ程度である。ギャップ４１ａの最下端が、レジスト液を吐出するためのスリット（吐出口）４１ｂとなっている。マニホールド４５に供給されたレジスト液が次述する供給機構９の作用によって所定の吐出圧を与えられると、ギャップ４１ａを経てスリット４１ｂから吐出されて基板９０に塗布される。

マニホールド４５は、図４に示すように、Ａ−Ａ’断面において供給口４６側からギャップ４１ａ側に向けて傾斜を有するように設けられている。また、図３に示すように、供給口４６は、マニホールド４５の両端よりも高い位置となるように設けられている。すなわち、マニホールド４５は、長手方向において、その上面４５ａが、マニホールド４５の両端との間で傾斜を有するように形成されている。一方で、マニホールド４５の下面４５ｂはスリットノズル４１の上下側端と略平行を保つよう形成されていることから、マニホールド４５は、長手方向において、両端側から中央部側へ向かうにつれて上下面間の間隔ｈがだんだんと大きくなるように設けられていることになる。あるいは、断面積がだんだんと大きくなるように設けられているともいえる。

供給機構９は、図３に示すように、レジスト液Ｒを貯留するレジスト液供給源９１と、レジスト液供給源９１からスリットノズル４１へとレジスト液Ｒを供給するためのレジスト液供給経路Ｌ１と、レジスト液供給経路Ｌ１から分岐してなり、スリットノズル４１内のレジスト液に混入しているエアーを除去するためのエアー抜き経路Ｌ２とを主として備える。エアー抜き経路Ｌ２は、エアーおよび（主としてエアーが混入している）レジスト液を排出する排出経路として作用する。

レジスト液供給経路Ｌ１には、レジスト液供給源９１側から順に、バルブＶ２と、供給ポンプ９２と、バルブＶ３と、圧力計９３とが、所定の配管によって接続されて備わっている。レジスト液供給源９１に貯留されたレジスト液Ｒは、圧縮空気（圧空）によって加圧供給される。あるいは、供給ポンプ９２によって、レジスト液供給源９１に貯留されたレジスト液Ｒが汲み上げられて定量送液される。圧力計９３は、レジスト液Ｒの供給圧力をモニターするために備わる。また、レジスト液供給経路Ｌ１は、スリットノズル４１の中央部分に備わる供給口４６と接続している。なお、バルブＶ２およびＶ３はいずれも制御系６によって開閉操作が制御される電磁バルブである。本実施の形態において、レジスト液供給経路Ｌ１に備わる各部は、レジスト液を供給する供給手段としても、スリットノズル４１のスリット４１ｂからレジスト液を吐出させる吐出手段としても作用する。

また、エアー抜き経路Ｌ２は、レジスト液供給経路Ｌ１が供給口４６と接続される手前で、該レジスト液供給経路Ｌ１から分岐させて設けられる。エアー抜き経路Ｌ２の途中には、エアー抜きバルブＶ１と吸引ポンプ９８とが備わっている。エアー抜きバルブＶ１も制御系６によって開閉操作が制御される電磁バルブである。吸引ポンプ９８は、スリットノズル４１に充填されたレジスト液を吸引してエアー抜き経路Ｌ２を通じて排出させるために備わる。また、スリットノズル４１とエアー抜きバルブＶ１との間のセンシング部９４が設けられている。図５は、センシング部９４について説明する図である。図５（ａ）に示すように、センシング部９４においては、エアー抜き穴４７からの配管９６が曲折部分が上端部となるようにＵ字型に曲折されてなり、その直上にエアーセンサ９５が設けられている。好ましくは、エアー抜き経路Ｌ２の、スリットノズル４１からセンシング部９４に至るまでの間では、配管９６の頂点部分（Ｕ字型の底部部分）９６ａが最も高い位置に位置するように、配管９６は設けられる。センシング部９４は、エアー抜き経路Ｌ２を構成する配管９６がレジスト液で満たされたか否か、あるいは、エアーが混入していないか（エアー噛みの有無）を判定する処理を担う。エアーセンサ９５は、いわゆる光学的センサであり、光ビームを発し、これに対する反射ビームを受光して、その光強度を制御系６に対し与えるものである。そのため、配管９６の頂点部分９６ａは光学的に透明に、該頂点部分９６ａと対向する部分９６ｂは光ビームを反射するように設けられている。

図５（ａ）に示すように配管９６の内部に全くレジスト液が存在しない場合、エアーセンサ９５は、発した入射ビームＢＭ１に対応して、所定の光強度の反射ビームＢＭ２を受光する。一方、図５（ｂ）のように配管９６の内部にレジスト液が存在する場合、レジスト液によって光が散乱を受けることにより、エアーセンサ９５で受光される反射ビームＢＭ２の光強度は減少するので、図５（ａ）の場合と同じ光強度の入射ビームＢＭ１が与えられても、反射は生じずエアーセンサ９５は反射ビームＢＭ２を受光できないか、あるいは、図５（ａ）の場合に比して十分に小さい光強度の反射ビームＢＭ２しか受光しないことになる。このように、配管９６の内部におけるレジスト液の充填度の変化とエアーセンサ９５が受光した反射ビームＢＭ２の光強度の変化には相関がある。制御系６においては、エアーセンサ９５から送られた光強度を示す信号に基づいて、レジスト液の充填度、別の見方をすれば、エアーの混入度（もしくは存在度）を判定する。具体的には、ある光強度をしきい値として、受光した光強度がそれよりも小さな場合に、センシング部９４がレジスト液で満たされた、つまりは、スリットノズル４１にレジスト液が充填された、と判定する、などの態様により、後述する充填動作によってエアーの混入が解消されているか否かを確認することができる。

吸引ポンプより先は、図示しないドレインに接続されている。後述するように、マニホールド４５に供給されたレジスト液の内部に混入していたエアーや、あるいはエアーを含んだままのレジスト液が、エアー抜き経路Ｌ２から排出されることになる。

＜レジスト液の充填＞
次に、スリットノズル４１に対するレジスト液の充填について説明する。図６は、図４と同じ長手方向に平行な断面についての、レジスト液が供給される際のスリットノズル４１の様子を示す模式図である。

スリットノズル４１にレジスト液Ｒを供給する場合、まず、スリットノズル４１を充填位置に移動させる。図６（ａ）は、スリットノズルが充填位置にある際のスリットノズル４１と充填ポットＰＴ１との相対的な位置関係を示している。すなわち、充填位置においてスリットノズル４１は、その下端のスリット４１ｂの近傍を充填ポットＰＴ１内に挿入させられた状態に配置される。

スリットノズル４１が充填位置に配置されると、バルブＶ２，Ｖ３を全て「開」にした状態で、供給ポンプ９２による定量送液もしくはレジスト液供給源９１からの加圧供給によりレジスト液Ｒの供給を行う。これにより、図６（ｂ）に示すように、レジスト液供給経路Ｌ１を経たレジスト液Ｒが、スリットノズル４１の上端部にある供給口４６から、スリットノズル４１の内部へと連続的に注入されていくことになる。このとき、レジスト液は、ギャップ４１ａにも順次に充填されていくことになるが、ギャップ４１ａの下端側にはスリット４１ｂが形成されていることから、レジスト液は該スリット４１ｂから充填ポットＰＴ１へと流出して充填ポットＰＴ１に貯留されることになる。

このとき、スリットノズル４１の内部に存在するレジスト液にはエアーが気泡として混入している可能性が高いが、こうした気泡は、ギャップ４１ａさらにはスリット４１ｂを通じてレジスト液Ｒが順次に排出される際に消滅したり、あるいは貯留されたレジスト液Ｒの液面から消失する。従って、充填ポットＰＴ１に貯留されたレジスト液Ｒの内部におけるエアーの混入度合は、レジスト液Ｒが供給された時のエアーの混入度合よりも大きく低減していることになる。

レジスト液Ｒの供給は、充填ポットＰＴ１にスリットノズル４１の内部容積に相当する量以上の所定量のレジスト液Ｒが貯留されるまで続けられる。なお、本実施の形態に係る基板処理装置１においては、該所定量のレジスト液Ｒが貯留された際にはスリット４１ｂの部分がレジスト液Ｒに浸漬された状態が実現されるように、スリットノズル４１の配置、充填ポットＰＴ１の形状などがあらかじめ設定されてなる。

該所定量のレジスト液Ｒにて充填ポットＰＴ１が満たされると、バルブＶ２、Ｖ３を「閉」状態とし、吸引ポンプ９８を作動させたうえで、エアー抜きバルブＶ１を「開」状態とする。これにより、図６（ｃ）に示すように、スリットノズル４１の内部に充填されているレジスト液Ｒがエアー抜き経路Ｌ２の方へ順次に吸引されていくことになる。そして、これに伴って、充填ポットＰＴ１に貯留されていたレジスト液Ｒがスリットノズル４１の内部に充填されることになる。これは、スリットノズル４１の内部にあるエアーの混入度合が大きいレジスト液Ｒを、充填ポットＰＴ１にあるエアーの混入度合の小さいレジスト液Ｒで置換することにより、エアーの混入度合の小さいレジスト液Ｒをスリットノズル４１の内部に充填する処理を行っていることを意味する。このとき、エアーの混入度合が低減したか否かは、エアーセンサ９５が受光する反射ビームＢＭ２の変動によって把握することができる。

このレジスト液Ｒの吸引動作は、内部容積以上のレジスト液Ｒが吸引されるまで、換言すれば、内部容積相当分の所定量のレジスト液Ｒが置換されるまで行う。係る量のレジスト液Ｒが吸引されると、バルブＶ１を「閉」状態として、吸引ポンプによる吸引を停止することにより、スリットノズル４１の内部へのレジスト液Ｒの充填が完了する（図６（ｄ））。

レジスト液Ｒの充填が完了すると、スリットノズル４１を待機位置へと速やかに移動させ、スリットノズル４１のスリット４１ｂ近傍をノズル洗浄機構７によって洗浄処理する。ノズル洗浄機構７は、所定の洗浄処理を施した後、図示しない退避位置に退避する。

なお、マニホールド４５、さらには配管９６の内部がひとたびレジスト液Ｒで満たされた後に、気泡を含むレジスト液Ｒが流入することは十分に起こりうる。その結果、図５（ｃ）に矢印ＡＲ１にて示すように、レジスト液Ｒ中の気泡ＢＬ１がＵ字型に曲折させて設けられた配管９６の頂点部分（Ｕ字型の底部部分）近傍にまで達することによって、エアー溜まりＰ１が形成されることがある。エアー溜まりＰ１がある状態では、反射ビームＢＭ２の光強度は、レジスト液Ｒが完全に充填された状態よりも大きくなることから、光強度の変動を監視することで、こうしたエアー溜まりＰ１の形成の有無を判定することができる。例えば、いったんレジスト充填動作を終了してから所定時間だけ光強度の変動を監視し、光強度が当該しきい値以下でほぼ一定であれば、マニホールド４５にはエアーは混入しておらず、エアー溜まりＰ１も形成されていないと判断する、等の態様をとることが考えられる。

また、必要であれば、十分にエアーを除去すべく、いったん終了した上記の充填動作を繰り返してもよい。この充填動作を、以下「エアー抜き動作」と称する。エアー抜き動作を行う場合は、スリットノズル４１を再び充填位置に移動させたうえで、上記と同じように、レジスト液供給経路Ｌ１を通じたレジスト液の供給と、エアー抜き経路Ｌ２を通じたレジスト液の吸引と、その後の洗浄処理とを行うことになる。

＜塗布動作＞
次に、スリットノズル４１によるレジスト液の塗布動作について概説する。まず、オペレータまたは図示しない搬送機構により、基板９０がステージ３の所定位置に搬送され、保持面３０に吸着保持される。

走行機構５は、スリットノズル４１を含む架橋構造４をプリ塗布位置に移動させる。そして、昇降機構４３，４４により、スリットノズル４１の高さ方向の位置調節がなされる。その後、駆動機構１５によるディスペンスロール１４の回動に同期して、供給ポンプ９２が所定時間だけ所定の圧力にてレジスト液に対し押圧することにより、ディスペンスロール１４のある被塗布面へのレジスト液の塗布、つまりはプリ塗布処理がなされる。

プリ塗布処理を終えると、走行機構５が、架橋構造４を基板９０上の本塗布処理を行う位置に移動させるとともに、昇降機構４３，４４が所定の高さにスリットノズル４１の高さを調節する。なお、好ましくは、スリットノズル４１の高さは、塗布処理に先立って、保持面３０上に保持された基板上を架橋構造４に走査させ、ギャップセンサ４２によって基板９０の厚みを計測し、その結果に基づいて設定される。厚みの計測は、塗布処理を行う都度に実行しても良いし、同一形状であって、寸法精度が高い基板９０を連続して処理するような場合であれば、最初の一枚について測定し、以降の基板９０の処理においてはその結果を用いる態様でもよい。

これらの位置調整が完了次第、走行機構５が架橋構造４を所定の速さで移動させつつ、供給ポンプ９２によって所定圧力にてレジスト液を押圧することにより、基板９０へのレジスト液の塗布、つまりは本塗布処理がなされる。

本塗布処理が終了すると、走行機構５が架橋構造４を移動させることにより、スリットノズル４１は待機位置に復帰する。

また、プリ塗布処理や本塗布処理の間も、レジスト液にエアーが気泡として混入することは起こりうる。その結果、上述のようなエアー溜まりＰ１が塗布処理中に形成されることもある。そこで、センシング部９４においてエアーセンサ９５が常に反射ビームＢＭ２の光強度をモニターすることにより、所定のしきい値を越えて光強度が変動した場合に、塗布処理を中断し、再度のエアー抜き動作を行う態様をとってもよい。

以上、説明したように、本実施の形態に係る基板処理装置１においては、レジスト液供給源９１から供給したレジスト液を、スリットノズル４１の内部を介していったん充填ポットＰＴ１に貯留し、該充填ポットＰＴ１に供給されたレジスト液を吸引することによって、スリットノズル４１の内部にレジスト液を充填する。その際、レジスト液に混入するエアーは待機ポットへの貯留によって消滅するので、エアーの混入度合が大きく低減されたレジスト液をスリットノズル４１の内部に充填することができる。従って、スリットノズル４１を反転する機構を備えない簡単な構成によって、確実にエアーを除去することができる。

＜第２の実施の形態＞
第１の実施の形態に係る基板処理装置１においても、用いるレジスト液の種類によっては、十分なエアーの除去ができない場合がある。例えば、レジスト液が、粘性の高い物質であって、スリットノズルの内面に対するぬれ性が悪い物質である場合には、スリットノズルに充填されたとしても、レジスト液とスリットノズルの内面との界面においてエアーが残存してしまう場合が起こりうる。本実施の形態においては、こうした状況を回避し、より確実にエアーの除去が行える態様について説明する。なお、本実施の形態に係る基板処理装置の構成の大半は第１の実施の形態に係る基板処理装置１と同じであるので、以下の説明においては、第１の実施の形態に係る基板処理装置１における構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図７は、第２の実施の形態に係るスリットノズル４１と供給機構９とを模式的に示す図である。

図７に示された供給機構９は、図３に示されたものとほぼ共通するが、レジスト液の充填に先立ってスリットノズル４１に供給される所定の前処理液Ｗが貯留された前処理液供給源９７と、該前処理液供給源９７からの前処理液の供給と、レジスト液供給源９１からのレジスト液の供給を選択的に切替可能な切替バルブＶ６とを備える点で相違している。本実施の形態に係る基板処理装置１は、切替バルブＶ６を適宜に作動させることによって、前処理液Ｗの供給と、レジスト液Ｒの供給とを切り替えることができる。

前処理液Ｗとしては、流動性やスリットノズル４１の内部に対するぬれ性がレジスト液Ｒよりも良い液体、好ましくは、係る要件を満たすレジスト液Ｒに含まれる成分の一部、もしくはレジスト液Ｒの低粘度液を用いる。後者の場合、粘度が３ｃｐ以下に調製されているのがより好ましい。

図８および図９は、本実施の形態に係るレジスト液の充填動作を説明するための図である。図８および図９はいずれも、図４と同じ長手方向に平行な断面についての、レジスト液が供給される際のスリットノズル４１の様子を示す模式図である。

本実施の形態においてスリットノズル４１にレジスト液Ｒを供給する場合も、まず、スリットノズル４１を充填位置に移動させる（図８（ａ））。なお、この時点では、切替バルブＶ６は、前処理液Ｗを供給するように切り替えられている。

スリットノズル４１が充填位置に配置されると、バルブＶ２，Ｖ３を全て「開」にした状態で、供給ポンプ９２を作動させる。これにより、図８（ｂ）に示すように、前処理液供給源９７から前処理液Ｗが汲み上げられて、レジスト液供給経路Ｌ１を通って供給口４６からスリットノズル４１の内部へと連続的に注入されることになる。第１の実施の形態におけるレジスト液の供給時と同様に、前処理液Ｗは、ギャップ４１ａにも順次に供給され、ギャップ４１ａの下端のスリット４１ｂから充填ポットＰＴ１へと流出する。流出した前処理液Ｗは、供給ポットＰＴ１に貯留される。係る供給は、スリットノズル４１の下端のスリット４１ｂの近傍が前処理液Ｗに浸漬された状態となるまで続けられる。スリット４１ｂの近傍が前処理液Ｗに浸漬されると、前処理液Ｗの供給を停止し、今度は、図８（ｃ）に示すように、吸引ポンプ９８を作動させることによって、エアー抜き経路Ｌ２を通じて前処理液Ｗを吸引する。スリット４１ｂの側からエアーが侵入することのないよう、前処理液Ｗの吸引は、スリット４１ｂの近傍が浸漬されている範囲で行う（図８（ｄ））。

前処理液Ｗは、スリットノズル４１の内面に対するぬれ性がよいので、このように供給および吸引を行うことにより、スリットノズル４１の内面は、確実に、充填された前処理液Ｗで「ぬれた」状態となり、スリットノズル４１の内面と前処理液Ｗとの界面において気泡が残存することはない。

吸引ポンプ９８による前処理液Ｗの吸引動作を終えると、切替バルブＶ６をレジスト液Ｒを供給可能に切り替える。そして、図９（ａ）に示すように、前処理液Ｗが充填されたスリットノズル４１に対し、レジスト液供給経路Ｌ１を介してレジスト液Ｒを供給する。係る供給を行うと、スリットノズル４１の内部に充填されていた前処理液Ｗが、図９（ｂ）に示すように、順次にレジスト液Ｒによって置換されていくことになる。レジスト液Ｒの供給は、スリットノズル４１の内部がレジスト液Ｒにて置換されるまで行う（図９（ｃ））。

上述のように、内面が十分にぬれた状態とされたスリットノズル４１の内部に対して、レジスト液Ｒを供給していることから、スリットノズル４１の内面とレジスト液との界面においてエアーの介在を生じさせることなく、レジスト液Ｒがスリットノズル４１の内部に充填されることになる。また、あらかじめ前処理液Ｗが充填されているところにレジスト液Ｒを供給していることから、この供給に起因したエアーの混入は生じにくくなっているが、さらに確実にエアーを除去するには、第１の実施の形態に示したようなエアー抜き動作を、引き続き行ってもよい。

以上、説明したように、本実施の形態に係る基板処理装置においては、いったんぬれ性の良い前処理液をスリットノズルの内部に充填した上で、これを置換しつつレジスト液を供給することにより、レジスト液の充填に際してのエアーの混入を回避することができる。

＜変形例＞
上述の実施の形態では、充填ポットＰＴ１はあらかじめ設けられているが、これに代わり、充填ポットを着脱自在なものとし、充填動作を行う際には、スリットノズルを所定位置に移動させたうえで、充填ポットを適宜の方法によってスリットノズル４１に対し固定することにより、動作を行う態様であってもよい。

第１の実施の形態では、レジスト液をいったんスリットノズル内部を通過させたうえで充填ポットにレジスト液を貯留し、その後これを吸引することによって、エアーの混入が抑制されたレジスト液を充填しているが、これに代わり、あらかじめ充填ポットにレジスト液を充填しておき、液面からエアーを十分に除去させたうえで、これをスリットノズル内部に吸引することによって、エアーの混入の抑制されたレジスト液を充填する態様であってもよい。ただし、充填ポットへのレジスト液の供給手段を別途に設ける必要がない点で、第１の実施の形態の方が優れている。

レジスト液供給経路Ｌ１に脱気モジュールをさらに設け、レジスト液中の溶存酸素を除去することによって、より微細なエアーの除去を行える態様であってもよい。

第２の実施の形態においては、スリットノズルの内部を前処理液にて充填する態様を取っているが、スリットノズルの内面が前処理液でぬれた状態を実現しておき、その後、第１の実施の形態に示すようなレジストの充填動作を行うことによっても、エアーの除去に対して一定の効果が得られる。

また、上述の実施の形態では、レジスト液の供給、および吸引による排出のいずれもが、供給口４６を介して行われているが、本発明においてとり得る構成態様は、これに限定されるものではない。図１０は、レジスト液供給経路Ｌ１と接続されたレジスト液の供給口１４６ａと、エアー抜き経路Ｌ２と接続された排出口１４６ｂとが独立して設けられる場合のスリットノズル１４１の断面模式図である。図１０において排出口１４６ｂは、レジスト液中のエアーがより抜けやすい位置に配置されてなる。

第１の実施の形態に係る基板処理装置１の概略を示す斜視図である。 基板処理装置１の本体２の側断面と、レジスト液の塗布動作に係る主たる構成要素を示す図である。 スリットノズル４１と該スリットノズル４１にレジスト液を供給するための供給機構９とを模式的に示す図である。 スリットノズル４１の図３におけるＡ−Ａ’断面を示す図である。 センシング部９４について説明する図である。 レジスト液が供給される際のスリットノズル４１の様子を示す模式図である。 第２の実施の形態に係るスリットノズル４１と供給機構９とを模式的に示す図である。 本実施の形態に係るレジスト液の充填動作を説明するための図である。 本実施の形態に係るレジスト液の充填動作を説明するための図である。 スリットノズルの変形例を示す図である。

符号の説明

１ 基板処理装置
３ ステージ
４ 架橋構造
７ ノズル洗浄機構
９ （レジスト液の）供給機構
１３ プリ塗布機構
１４ ディスペンスロール
１４ｓ 被塗布面
１５ （ディスペンスロールの）駆動機構
１６ ディスペンスロールスクレーパ
１７ ディスペンスポット
３０ 保持面
３１ 走行レール
３２ 開口
４０ ノズル支持部
４１，１４１ スリットノズル
４１ａ ギャップ
４１ｂ スリット
４２ ギャップセンサ
４３，４４ 昇降機構
４５，１４５ マニホールド
４６ （レジスト液の）供給口
５０，５１ リニアモータ
７１ （ノズル洗浄機構の）駆動機構
７２ スクレーパ
９０ 基板
９１ レジスト液供給源
９２ 供給ポンプ
９４ センシング部
９５ エアーセンサ
９６ 配管
９７ 前処理液供給源
ＢＭ１ 入射ビーム
ＢＭ２ 反射ビーム
Ｌ１ レジスト液供給経路
Ｌ２ エアー抜き経路
ＰＴ１ 充填ポット
ＰＴ２ 待機ポット
Ｖ１ エアー抜きバルブ
Ｖ６ 切替バルブ
Ｗ 前処理液

Claims (7)

1. 基板を保持する保持台と、
   所定の処理液を吐出する吐出口を備えるスリットノズルと、
   供給経路を介して、前記吐出口から前記所定の処理液を吐出させる吐出手段と、
   前記スリットノズルを前記基板の表面に沿った略水平方向に移動させる移動手段と、
   を備え、
   前記スリットノズルを前記略水平方向に移動させることによって前記スリットノズルに前記基板の表面を走査させつつ、前記所定の処理液を吐出させることにより、前記所定の処理液を基板に塗布する基板処理装置であって、
   前記所定の処理液を貯留する貯留容器と、
   前記スリットノズル内部の前記処理液を排出経路を通じて吸引する吸引手段と、
   前記吐出手段および前記吸引手段の動作を制御する制御手段と、
   をさらに備え、
   前記吐出手段は所定の処理液供給源から前記所定の処理液を前記スリットノズルに供給する処理液供給手段を兼ねており、
   前記制御手段は、
   前記吐出手段を作動させることにより、いったん前記供給経路を介して前記スリットノズルに供給された前記所定の処理液を、前記吐出口から前記貯留容器に流出させ、続いて、
   前記スリットノズルの吐出口を前記貯留容器に貯留されている前記所定の処理液に浸漬した状態で前記吸引手段を作動させることにより、前記スリット内部の前記所定の処理液を前記排出経路に排出するとともに、前記貯留容器に貯留された前記所定の処理液を前記吐出口から前記スリットノズルの内部に充填させる、
   ことを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記処理液供給手段は、前記所定の処理液と、所定の前処理液供給源から取得され前記所定の処理液よりも前記スリットノズルに対するぬれ性がよい前処理液とを選択的に供給可能である、
   ことを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項２に記載の基板処理装置であって、
   前記前処理液を前記スリットノズルの内部に充填させた後に、前記所定の処理液にて前記前処理液を置換することにより前記スリットノズルの内部に前記所定の処理液を充填する、
   ことを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の基板処理装置であって、
   前記前処理液は前記所定の処理液に含まれる成分であることを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項２または請求項３に記載の基板処理装置であって、
   前記前処理液は前記所定の処理液の低粘度液であることを特徴とする基板処理装置。
6. 所定の移動手段によって移動させられることにより被処理体の表面を走査しつつ、所定の吐出手段によって所定の処理液を吐出口から吐出することによって、前記被処理体に前記所定の処理液を付与するスリットノズル、
   への前記所定の処理液の充填方法であって、
   前記スリットノズルにいったん供給され、前記所定の処理液を前記吐出口から流出させることによって、前記所定の処理液を所定の貯留容器に貯留する貯留工程と、
   前記貯留工程を実行した後に、前記スリットノズルの吐出口を前記貯留容器に貯留されている前記所定の処理液に浸漬させる工程と、
   前記吐出口が前記所定の処理液に浸漬された状態で、前記貯留工程により気体の混入が解消された前記処理液を吸引することにより、前記貯留容器に貯留された前記所定の処理液を前記吐出口から前記スリットノズルの内部に充填する充填工程と、
   を備えることを特徴とするスリットノズルへの処理液の充填方法。
7. 請求項６に記載の充填方法であって、
   所定の前処理液供給源から前記所定の処理液よりも前記スリットノズルに対するぬれ性がよい前処理液を取得し前記スリットノズルに供給する前処理液供給工程、
   をさらに含み、
   前記前処理液を前記スリットノズルの内部に充填させた後に、前記所定の処理液にて前記前処理液を置換することにより前記スリットノズルの内部に前記所定の処理液を充填する、
   ことを特徴とするスリットノズルへの処理液の充填方法。

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