JP4353628B2 - 塗布装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばLCD(Liquid Crystal Display)や半導体デバイス等の製造プロセスにおいて被処理基板にノズルより所定の塗布液を供給して基板上に塗布膜を形成する塗布装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、LCDや半導体デバイスの製造プロセスにおけるリソグラフィー工程では、被処理基板(ガラス基板、半導体基板)上にレジスト液を塗布するために、いわゆるスピンコート法が常用ないし多用されている。しかし、従来一般のスピンコート法では、被処理基板を高速で回転させるため、多量のレジスト液が遠心力で基板の外へ飛散して、無駄に捨てられたりパーティクルの原因になる等の問題がある。
【0003】
そこで、スピンコート法に替わる新しいレジスト塗布法として、図12に示すように、被処理基板1上でレジストノズル2をたとえば直角ジグザグ状に相対移動または走査させながらレジストノズル2よりレジスト液Rを細径の線状で連続的に吐出させることにより、高速回転を要することなく基板1上に所望の膜厚でレジスト液Rを塗布するようにした技法(スピンレス法)が提案されている。このスピンレス法に使用されるレジストノズル2は、口径の非常に小さい(たとえば100μm程度の)吐出口を有し、相当高い圧力でレジスト液Rを吐出するように構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなスピンレス法において、被処理基板1の端から端までほぼ均一な膜厚でレジスト液Rを塗布する場合は、図12に示すように、レジストノズル2の走査領域を被処理基板1の面積よりも大きめに設定し、レジストノズル2が各ライン走査の折り返し付近で被処理基板1の外にいったん出ている間もレジスト液Rを吐出し続けるようにしている。被処理基板1の外で吐出されたレジスト液Rは、基板周囲に配置されたレジスト受部または回収部(図示せず)に受けられたうえで捨てられており、全く無駄になっている。
【0005】
このように被処理基板1の外でレジストノズル2よりレジスト液Rを無駄に吐出させる理由は、上記のような微細径吐出方式ではレジスト液供給系内の内圧伝播速度または応答性が低く、レジスト液Rの供給を止めてもレジストノズル2の吐出が直ぐには止まらない一方で、レジスト液Rの供給を開始してもレジストノズル2からの吐出が直ぐには始まらない(あるいは急激に出始める)ためである。つまり、レジスト液の吐出制御性と消費効率とがトレードオフの関係にあり、前者(吐出制御性)を優先させている。しかし、後者(消費効率)を犠牲にすることで、スピンコート法に対するスピンレス法の優位性が薄れてしまっている。
【0006】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、所望の塗布膜を得るための塗布液消費量を節減できる塗布装置を提供することを目的とする。
【0007】
本発明の別の目的は、塗布液を細径で吐出する方式においても応答性の優れた吐出制御を可能とする塗布装置を提供することにある。
【0008】
本発明の他の目的は、塗布液の吐出制御性と消費効率とを同時に改善できる塗布装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第1の観点における塗布装置は、被処理基板に向けて所定の塗布液を吐出するためのノズルと、前記塗布液を貯留する塗布液貯留部と、前記塗布液貯留部と所定の流路分岐点とを結ぶ第1の流路と、前記流路分岐点と前記ノズルの吐出口とを結ぶ第2の流路と、前記第2の流路に設けられる第1の弁と、前記流路分岐点と前記塗布液貯留部とを結ぶ第3の流路と、前記第3の流路に設けられる第2の弁と、前記塗布液貯留部から前記塗布液を前記第1の流路を介して前記流路分岐点側へ送るための塗布液供給部と、前記第3の流路を流れる塗布液の圧力を制御するための圧力制御部とを有し、前記被処理基板上に設定された塗布領域に前記ノズルより前記塗布液を供給する塗布モードの開始前は、前記第1の弁を閉状態に、前記第2の弁を開状態にそれぞれ保持して、前記塗布液供給部により前記塗布液貯留部から前記第1の流路を介して前記流路分岐点に送られる前記塗布液を前記第3の流路を介して前記塗布液貯留部へ戻しながら、前記圧力制御部により前記第3の流路内の圧力を設定圧力に調節しておき、前記塗布モードの開始時に前記第1の弁を閉状態から開状態に、前記第2の弁を開状態から閉状態にそれぞれ切り換えて、前記塗布モード開始直後に前記第2の流路を流れて前記ノズルより吐出される塗布液の圧力を前記設定圧力に対応した所望の圧力に制御し、前記塗布モードの終了時に前記第1の弁を開状態から閉状態に、前記第2の弁を閉状態から開状態にそれぞれ切り換える。
【0010】
上記第1の観点における塗布装置においては、塗布モードの開始前は、第1の弁を閉状態に、第2の弁を開状態にそれぞれ保持しておき、塗布液供給部により塗布液貯留部から第1の流路を介して流路分岐点に送られる塗布液を第3の流路を介して塗布液貯留部へ戻しながら、圧力制御部により第3の流路内の圧力を設定圧力に調節しておく。この間、第1の弁が閉状態なので、ノズルより塗布液が吐出されることはない。また、そのような圧力制御により、塗布液貯留部へ戻される塗布液の流量を制御し、ひいては塗布液の流入による泡の発生を防止することができる。そして、塗布モードの開始時に、塗布液供給動作をそのまま継続しつつ、第1の弁を閉状態から開状態に、第2の弁を開状態から閉状態にそれぞれ切り換えることにより、直前まで第1の流路→流路分岐点→第3の流路を設定圧力で流れていた塗布液がそれまでの流量を維持したまま第1の流路→流路分岐点→第2の流路を流れてノズルより吐出される。これにより、塗布モード開始時の応答性および吐出制御性を改善することができる。
【0011】
本発明の第2の観点における塗布装置は、被処理基板に向けて所定の塗布液を吐出するためのノズルと、前記塗布液を貯留する塗布液貯留部と、前記塗布液貯留部と所定の流路分岐点とを結ぶ第1の流路と、前記流路分岐点と前記ノズルの吐出口とを結ぶ第2の流路と、前記第2の流路に設けられる第1の弁と、前記流路分岐点と前記塗布液貯留部とを結ぶ第3の流路と、前記第3の流路に設けられる第2の弁と、前記塗布液貯留部から前記塗布液を前記第1の流路を介して前記流路分岐点側へ送るための塗布液供給部と、前記第3の流路を流れる塗布液の流量を制御するための流量制御部とを有し、前記被処理基板上に設定された塗布領域に前記ノズルより前記塗布液を供給する塗布モードの開始前は、前記第1の弁を閉状態に、前記第2の弁を開状態にそれぞれ保持して、前記塗布液供給部により前記塗布液貯留部から前記第1の流路を介して前記流路分岐点に送られる前記塗布液を前記第3の流路を介して前記塗布液貯留部へ戻しながら、前記流量制御部により前記第3の流路内の流量を設定流量に調節しておき、前記塗布モードの開始時に前記第1の弁を閉状態から開状態に、前記第2の弁を開状態から閉状態にそれぞれ切り換えて、前記塗布モード開始直後に前記第2の流路を流れて前記ノズルより吐出される塗布液の流量を前記設定流量に対応した所望の流量に制御し、前記塗布モードの終了時に前記第1の弁を開状態から閉状態に、前記第2の弁を閉状態から開状態にそれぞれ切り換える。
【0012】
上記第2の観点における塗布装置においては、塗布モードの開始前は、第1の弁を閉状態に、第2の弁を開状態にそれぞれ保持しておき、塗布液供給部により塗布液貯留部から第1の流路を介して流路分岐点に送られる塗布液を第3の流路を介して塗布液貯留部へ戻しながら、流量制御部により第3の流路内の流量を設定流量に調節しておく。この間、第1の弁が閉状態なので、ノズルより塗布液が吐出されることはない。また、そのような流量制御により、塗布液貯留部へ戻される塗布液の流量を制御し、ひいては塗布液の流入による泡の発生を防止することができる。そして、塗布モードの開始時に、塗布液供給動作をそのまま継続しつつ、第1の弁を閉状態から開状態に、第2の弁を開状態から閉状態にそれぞれ切り換えることにより、直前まで第1の流路→流路分岐点→第3の流路を設定流量で流れていた塗布液がそれまでの流量を維持したまま第1の流路→流路分岐点→第2の流路を流れてノズルより吐出される。これにより、塗布モード開始時の応答性および吐出制御性を改善することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図11を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【0014】
図1に、本発明の塗布装置が組み込み可能なシステム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。
【0015】
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。
【0016】
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側の主搬送装置38と基板Gの受け渡しを行えるようになっている。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
塗布プロセス部24は、レジスト塗布ユニット(CT)40と、減圧乾燥ユニット(VD)42と、エッジリムーバ・ユニット(ER)44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。
【0020】
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)55と、加熱ユニット(HP)53とを含んでいる。
【0021】
各プロセス部22,24,26の中央部には長手方向に搬送路36,52,58が設けられ、主搬送装置38,54,60が各搬送路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36,52,58の一方の側にスピンナ系のユニット(SCR,CT,DEV等)が配置され、他方の側に熱処理または照射処理系のユニット(HP,COL,UV等)が配置されている。
【0022】
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)57およびバッファステージ56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。
【0023】
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16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の主搬送装置38に渡す(ステップS1)。
【0024】
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、上段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、次に下段の冷却ユニット(COL)では所定温度まで冷却される(ステップS2)。この紫外線照射洗浄では基板表面の有機物が除去される。これによって、基板Gの濡れ性が向上し、次工程のスクラビング洗浄における洗浄効果を高めることができる。
【0025】
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、主搬送装置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。
【0026】
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)。
【0027】
その後、基板Gは、レジスト塗布ユニット(CT)40で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、次いでエッジリムーバ・ユニット(ER)44で基板周縁部の余分(不要)なレジストを除かれる(ステップS8)。
【0028】
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。
【0029】
上記塗布処理の後、基板Gは、塗布プロセス部24の主搬送装置54と現像プロセス部26の主搬送装置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57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)。
【0030】
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)55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)53を用いることもできる。
【0031】
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)。
【0032】
この塗布現像処理システムにおいては、塗布プロセス部24のレジスト塗布ユニット(CT)に本発明を適用することができる。以下、図3〜図11につき本発明をレジスト塗布ユニット(CT)に適用した実施形態を説明する。
【0033】
図3に、本発明の第1の実施形態によるレジスト塗布ユニット(CT)内のノズル走査機構の構成を示す。この実施形態のレジスト塗布ユニット(CT)は、スピンレス法によって基板G上に所望の膜厚でレジスト液を塗布するために、基板G上でレジストノズル62をXY方向で駆動するノズル走査機構64を有している。
【0034】
図3に示すように、このレジスト塗布ユニット(CT)内で基板Gはステージ66の上にほぼ水平に載置される。このステージ66には、基板Gの搬入/搬出時に基板Gを水平姿勢で下から支持するための昇降可能な複数本のリフトピン(図示せず)が設けられている。
【0035】
このノズル走査機構64では、ステージ66のX方向の両側にY方向に延びる一対のYガイドレール68,70が配置されるとともに、両Yガイドレール68,70の間にX方向に延在するXガイドレール72がY方向に移動可能に架け渡されている。所定位置たとえばYガイドレール68の一端に配置されたY方向駆動部74が,無端ベルト等の伝動機構(図示せず)を介してXガイドレール72を両Yガイドレール68,70に沿ってY方向に駆動するようになっている。また、Xガイドレール72に沿ってX方向にたとえば自走式または外部駆動式で移動できるキャリッジ(搬送体)76が設けられており、このキャリッジ76にレジストノズル62が取り付けられている。レジストノズル62は、後述するレジスト液供給部(図3では図示省略)よりレジスト液を導入するレジスト液導入部と、導入したレジスト液を垂直下方に吐出する微細径(たとえば100μm程度)の1個または複数個の吐出口とを有している。
【0036】
図4に、このレジスト塗布ユニット(CT)におけるレジスト塗布処理部の要部の構成を示す。このレジスト塗布処理部は、レジストノズル62に対するレジスト液Rの供給とその制御を行うための流体系の回路および電気制御系統を有している。
【0037】
この実施形態におけるレジスト流体系の回路では、レジスト液タンク(レジスト液貯留部)78とレジストノズル62との間に、レジスト液流路の分岐点を有する1入力ポート/2出力ポート型の流路切換部80が設けられている。
【0038】
レジスト液タンク78と流路切換部80の入力ポートINとは配管82で接続され、この配管82の途中にポンプ84およびフィルタ86が設けられる。ポンプ84は、レジスト液タンク78よりレジスト液Rを吸い上げ、吸い上げたレジスト液Rを流路切換部80に向けて所定の圧力で吐き出す。フィルタ86はレジスト液Rから異物を取り除く。
【0039】
流路切換部80において、第1出力ポートOUT1は配管88を介してレジストノズル62のレジスト導入部に接続され、第2出力ポートOUT2は配管90を介してレジスト液タンク78の容器内部に接続される。配管90の途中に圧力制御弁92が設けられる。
【0040】
上記流体系のうち、ポンプ84、流路切換部80および圧力制御弁92は、たとえばマイクロコンピュータからなる制御部100によって制御される。より詳細には、ポンプ84の吸い込み/吐き出し動作がポンプ駆動部たとえば駆動モータ102を通じて制御部100により制御される。流路切換部80は、後述するように第1出力ポートOUT1側の流路と第2出力ポートOUT2側の流路とを選択的に切り換えできる電磁弁またはソレノイドバルブを有しており、該ソレノイドバルブの開閉動作ないしバルブ位置が制御部100によって制御される。圧力制御弁92は、たとえば電磁比例弁からなり、流路切換部80からレジスト液タンク78へ戻るレジスト液Rの圧力を制御部100の制御の下でリアルタイムに調節する。
【0041】
なお、配管90(レジスト液リターン流路)内の圧力、あるいは配管88ないしレジストノズル62(レジスト液吐出流路)内の圧力を検出するための圧力センサ(図示せず)を設け、そのセンサ出力信号をモニタ信号またはフィードバック信号として制御部100に与えることも可能である。
【0042】
また、制御部100は上記ノズル走査機構64の動作を制御する。ノズル走査機構64の駆動部はたとえばステップモータで構成されてよい。制御部100がレジストノズル62の位置を監視またはフィードバックできるようにするために、位置センサ104が設けられてよい。この位置センサ104は、たとえば、ノズル走査機構64におけるXY駆動部(74,76)の駆動モータに取り付けられたロータリエンコーダまたはXYガイドレール(68,70,72)に取り付けられたリニアエンコーダ等で構成されてよい。
【0043】
図5に、流路切換部80の一構成例を示す。この構成例では、たとえばステンレス鋼からなるブロック状の本体106の中に、流路分岐点BGが設けられ、入力ポートINと分岐点BGとをつなぐ第1流路108、分岐点BGと第1出力ポートOUT1とをつなぐ第2流路110、および分岐点BGと第2出力ポートOUT2とをつなぐ第3流路112が形成されている。そして、第2流路110および第3流路112をそれぞれ開閉するためのソレノイドバルブ114,116が本体106に取り付けられている。
【0044】
各ソレノイドバルブ114,116は、たとえば弁座114a,116aに対してポペット114b,116bを離間・密着させることよって弁の開閉を行う機構を有し、ポペット114b,116bをコイルバネ114c,116cに抗して吸引駆動するためのソレノイドを外付けのバルブ駆動部114d,116dに内蔵している。各バルブ駆動部114d,116dには、各ソレノイドバルブ114,116の開閉を制御するための制御信号CS1,CS2が制御部100(図4)より与えられる。この実施形態では、制御部100が各ソレノイドバルブ114,116の開閉を独立に制御できるようになっている。したがって、両ソレノイドバルブ114,116を相補的な開閉状態(一方が開状態で、他方が閉状態)に切り換えられるだけでなく、同時に開状態または閉状態にすることも可能となっている。
【0045】
図6に、この実施形態におけるレジスト塗布処理の手順(特に制御部100の制御手順)を示す。図7および図8に、この実施形態におけるレジスト塗布処理の作用を示す。
【0046】
主搬送装置54(図1)により塗布処理前の基板Gが本レジスト塗布ユニット(CT)に搬入され、上記リフトピン(図示せず)により該基板Gがステージ66(図3)上に載置されてから、レジスト塗布処理が実行される。
【0047】
制御部100は、初期化(ステップA1)の中で、ノズル走査機構64を制御して、レジストノズル62を初期位置(X0,Y0)にセットする。また、流路切換部80を制御して、第1出力ポートOUT1側の流路を閉じ、第2出力ポートOUT2側の流路を開けておく。この時点で、ポンプ駆動部102を制御して、ポンプ84の運転(吐出動作)を開始させてもよい。これにより、ポンプ84より配管82を介して流路切換部80まで送られたレジスト液Rは、レジストノズル62側に供給されることなく、配管90を介してレジスト液タンク78に戻される。制御部100は、圧力制御弁92を制御して、配管90内を流れるレジスト液Rの圧力を所望の値たとえばレジストノズル62より吐出するときの配管88内の圧力と同じ値に調節することができる。このような圧力制御により、レジスト液タンク78へ戻されるレジスト液Rの流量を抑制し、ひいてはレジスト液Rの流入による泡の発生を防止できるという作用効果も得られる。
【0048】
次に、制御部100は、ノズル走査機構64のX駆動部76を制御して、レジストノズル62のX方向における1ライン分の移動を開始させる(ステップA2)。 そして、レジストノズル62が(正確にはノズル吐出口が)たとえば基板Gの一端に差し掛かる直前の所定位置X1まで移動したところで(ステップA3)、レジストノズル62よりレジスト液Rの吐出を開始させるため、流路切換部80を制御して、第1出力ポートOUT1側の流路を開けるとともに、第2出力ポートOUT2側の流路を閉じる(ステップA4)。それまで流路切換部80より配管90を介してレジスト液タンク78側へ流れていたレジスト液Rは、流路切換部80で上記のように流路の方向切換がなされると、配管88を介してレジストノズル62側に流れ始め、レジストノズル62の吐出口より所定圧力で速やかに吐き出される。こうして、レジストノズル62は基板G上にレジスト液Rを吐出しながらX方向に一定速度で移動する。
【0049】
上記のようなX方向のライン走査によってレジストノズル62が基板Gの他端付近に設定された所定位置X2に到達すると(ステップA5)、制御部100はレジストノズル62からのレジスト液Rの吐出を停止させる(ステップA6)。そのために、流路切換部80を制御して、第1出力ポートOUT1側の流路を閉じるとともに、第2出力ポートOUT2側の流路を開ける。これにより、ポンプ84側から配管82を介して流路切換部80に送られてきたレジスト液Rは、流路切換部80にて第2出力ポートOUT2側の流路へ導かれ、配管90を介してレジスト液ボトル78へ戻るようになる。このため、レジストノズル62においては残圧が非常に低く、レジスト液Rは直ぐ切れる。
【0050】
制御部100は、ノズル走査機構64のX駆動部76を制御して、所定の折り返し位置X0でレジストノズル62のX方向における1ライン分の移動を終了させる(ステップA7,A8)。通常は、レジストノズル62の移動を止めるのに一定の減速時間を伴うので、折り返し位置X0の手前で減速を開始させてよい。
【0051】
次に、制御部100は、ノズル走査機構64のY駆動部74を制御して、折り返し位置X0にてレジストノズル62をY方向に一定距離またはピッチycだけ移動させる(ステップA9)。次いで、折り返し位置X0をスタート点として前のラインとは逆向きでX方向におけるレジストノズル62の移動動作とレジスト液Rの吐出動作を上記と同様のシーケンスで実行制御する(ステップA10→A11→A2‥)。
【0052】
上記のようなレジスト塗布動作によれば、図7および図8に示すように、レジストノズル62が基板G上を走査している間はレジストノズル62よりレジスト液Rを連続的に吐出し、レジストノズル62が基板Gの外に出ている間はレジスト液Rの吐出を中断することができる。したがって、基板Gの外で無駄に吐出され捨てられるレジスト液Rの量を可及的に減らし、レジスト液使用効率を大幅に改善することができる。
【0053】
また、この実施形態では、レジスト液Rの吐出を中断している間はレジスト液タンク78→配管82→流路切換部80→配管90→レジスト液タンク78の流体回路をレジスト液Rが循環して流れるようになっており、しかも流路切換部80がレジストノズル62の手前に位置しているので、レジストノズル62におけるレジスト液Rの吐出開始と吐出停止を高い応答速度で制御することが可能である。これにより、レジスト液の吐出制御性ひいては塗布加工精度とレジスト液消費効率とを同時に実現できる。
【0054】
この実施形態において、レジストノズル62におけるレジスト液Rの吐出開始と吐出停止をより一層スムースにするため、流路切換部80において両ソレノイドバルブ114,116の開閉動作に速度制御を付けたり時間差を設けてもよい。たとえば、吐出開始時には、吐出流路側のソレノイドバルブ114の開閉動作(閉→開)をリターン流路側のソレノイドバルブ116の開閉動作(開→閉)よりも少し早いタイミングで行ってよい。反対に、吐出停止時には、吐出流路側のソレノイドバルブ114の開閉動作(開→閉)よりもリターン流路側のソレノイドバルブ116の開閉動作(閉→開)を少し早いタイミングで実行してよい。
【0055】
また、塗布液の吐出開始・停止の応答性の上から、流路切換部80とレジストノズル62間の流路が短かいほど好ましい。したがって、配管88を省いて流路切換部80をレジストノズル62に直接接続する構成、あるいは図9に示すように両者(80,62)を一体にする構成としてもよい。
【0056】
図9の構成例では、第1出力ポートOUT1にレジストノズル62のノズル孔を形成している。このノズル孔は、1個でもよく、あるいは複数個(たとえば一定ピッチで一列に)でもよい。分岐点BGとノズル孔(OUT1)間の圧力伝播速度を上げるため、流路110をできるだけ狭くする構成が好ましい。このように第1出力ポートOUT1側で流路を絞る(圧力の損失分が増大する)ことに合わせて、図示のように第2出力ポートOUT2側も同様に流路を絞る構成としてよく、その場合は圧力調整弁92を省くことができる。このように、部品削減、制御機構の軽減、装置の信頼性向上等をはかることができる。
【0057】
なお、この実施形態におけるスピンレス法においても、基板Gの端から端までむらなくほぼ均一な膜厚でレジスト液Rを塗布するためには、基板Gの外に少量ではあるがレジストノズル62よりレジスト液Rを無駄に吐出するのは避けられないことが多々ある。その場合は、ステージ66上に基板Gの周囲でレジスト液Rを受ける回収部材またはカバー部材等(図示せず)を設けてもよい。
【0058】
また、レジストノズル62より吐出されたレジスト液Rが基板G上で拡散するように、レジスト液Rの吐出(供給)と一緒に、またはそれに先立って溶剤を基板G上に供給する機構(図示せず)を設けてもよい。さらに、レジストノズル62より細径の線状で吐出されるレジスト液Rの流れを安定に維持するために、レジストノズル62付近の空間を所定濃度の溶剤雰囲気に制御する機構を設けてもよい。
【0059】
図10に、本発明の第2の実施形態によるレジスト塗布ユニット(CT)の特徴部分の構成を示す。この第2の実施形態では、スピンチャック118上に基板Gを載置して、静止状態の基板G上にレジスト液Rを大まかに分布させて供給する第1工程と、基板G上でレジスト液Rを広げて塗布膜をレベリング(膜厚均一化)するために基板Gをスピン回転させる第2工程とを順次行うようにしている。第1工程では、上記第1の実施形態におけるXY走査機構(図3)およびレジスト塗布処理部(図4)を用いることができる。
【0060】
従来一般のスピンコート法では基板中心部にレジスト液を滴下してから2000〜3000rpm以上の高速度でスピン回転させるのに対して、この第2実施形態の方式では基板上にレジスト液をある程度広く分布させてからたとえば1000rpm程度の低速度でスピン回転させるため基板の外に飛散するレジスト液を少なくすることができる。
【0061】
図10において、スピンチャック118の回転軸118aは駆動部120内に設けられている回転駆動部(図示せず)に作動結合されている。スピンチャック118の上面に設けられているチャック吸引口(図示せず)は回転軸118a内に貫通している空気通路を介して負圧源たとえば真空ポンプ(図示せず)に接続されている。駆動部120内には、スピンチャック118を昇降移動させるための昇降駆動部(図示せず)も設けられている。基板Gの搬入/搬出時にはスピンチャック118が上昇して外部搬送装置つまり主搬送装置54(図1)と基板Gのやりとりを行うようになっている。
【0062】
スピンチャック118を取り囲むように回転カップ122が回転可能に設けられ、さらに回転カップ122の外側にドレインカップ124が固定配置されている。両カップ122,124のいずれも上面が開口している。回転カップ122の底部は、筒状の支持部材126を介して駆動部126内の回転駆動部に作動接続されている。
【0063】
回転カップ122の上方には、ロボットアーム128により上下移動可能な蓋体130が配置されている。回転カップ122の上方でレジストノズル62を走査させるとき、つまり基板G上にレジスト液Rを供給する工程(第1工程)の間は、蓋体130がノズル走査機構64の上方に退避している。第1工程が終了して、塗布膜のレベリングを行う工程(第2の工程)に際して蓋体130が降りてきて回転カップ122の上面を閉じる。なお、図示省略するが、蓋体130および回転カップ122の上面は相互に係合する構成になっている。そして、駆動部120の回転駆動によりスピンチャック118と回転カップ122および蓋体130が一緒に回転することにより、基板G上でレジスト液Rが遠心力で広げられ、基板Gの外に飛散したレジスト液Rは回転カップ122に受けられる。スピンチャック118の下面には回転カップ122の底面を密閉するためのリング状シール部材131が取付されている。
【0064】
回転カップ122に回収されたレジスト液Rは、カップ122底部の外周縁部に形成されているドレイン口132を通ってドレインカップ124へ導かれ、ドレインカップ124底部のドレイン口134より廃液処理部(図示せず)へ送られる。なお、スピン回転中にドレイン口134より空気が流出して回転カップ122内部が負圧になるのを防止するために、回転カップ122の上部または蓋体130に適当な給気口(図示せず)が設けられてよい。回転カップ122側からドレインカップ124内に流入した空気はドレインカップ124の外周面に形成された排気口136より排気系統(図示せず)へ排出される。
【0065】
この第2の実施形態における第1の工程では、上記したように基板G上にレジスト液Rをある程度広く分布させて供給すればよく、基板全面にむらなく均一塗布する必要はない。したがって、たとえば図10の(A)に示すように、レジストノズル62を基板Gの外へ出すことなく始終基板G上で走査させることも可能である。さらに、このような直角ジグザグ状の走査パターンでは、図10の(B)に示すように、折り返し部UY(Y方向移動)の区間でもレジスト液Rの吐出を続行させてもよい。
【0066】
この場合、本実施形態のレジスト塗布処理部(図4)によれば、制御部100が流路切換部80における両ソレノイドバルブ114,116の開閉動作およびレジスト液リターン流路における圧力制御弁92の圧力調節機能さらには必要に応じてポンプ84の吐き出し圧力を適度に制御することにより、折り返し部UY付近における基板G上のレジスト液供給レートの変動を極力少なくすることができる。
【0067】
上記した実施形態において、レジスト液リターン流路の圧力制御弁92を流量制御弁に置き換えることが可能である。また、流路切換部80における両ソレノイドバルブ114,116を互いに分離した個別の弁構造とすることも可能であり、各々を圧力制御弁または流量制御弁として構成することも可能である。また、レジスト液吐出制御の精度は上記実施形態よりも低下することになるが、レジスト液リターン流路側でソレノイドバルブ116または圧力(流量)制御弁92のいずれか一方を省くことも可能であり、さらには両方(116,92)を省くことも可能である。あるいは、レジスト液リターン流路側だけに弁を設け、レジスト液吐出流路側の弁(114)を省くことも可能である。
【0068】
上記した実施形態におけるXY型のノズル走査機構(64)や直角ジグザグ状の走査パターンは一例であり、本発明の技術思想を限定するものではない。種々の構造または方式の走査機構を使用することが可能であり、任意の走査パターンを選択することができる。
【0069】
また、本発明は、レジストノズルを用いて被処理基板上に塗布液を供給する任意のアプリケーションに適用可能であり、走査式でなくても、たとえば静止状態で塗布液を吐出する方式にも適用可能である。その場合、時間的なシーケンスにしたがって流路切換部を制御すればよい。本発明における塗布液としては、レジスト液以外にも、たとえば層間絶縁材料、誘電体材料、配線材料等の液体も可能である。本発明における被処理基板はLCD基板に限らず、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。
【0070】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の塗布装置によれば、所望の塗布膜を得るための塗布液消費量を大幅に節減可能であり、塗布液を細径で吐出する方式においても応答性の優れた吐出制御を行うことができる。さらに、塗布液の吐出制御性と消費効率とを同時に改善することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基板処理装置が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。
【図2】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。
【図3】本発明の第1の実施形態によるレジスト塗布ユニット(CT)内のノズル走査機構の構成を示す斜視図である。
【図4】実施形態のレジスト塗布ユニット(CT)におけるレジスト塗布処理部の要部の構成を示すブロック図である。
【図5】実施形態における流路切換部の一構成例を示す断面図である。
【図6】実施形態におけるレジスト塗布処理の手順を示すフローチャートである。
【図7】実施形態におけるレジスト塗布処理の作用を模式的に示す平面図である。
【図8】実施形態におけるレジスト塗布処理の作用を模式的に示す斜視図である。
【図9】実施形態における流路切換部の一変形例の構成を示す断面図である。
【図10】本発明の第2の実施形態によるレジスト塗布ユニット(CT)内の特徴部分の構成を示す一部断面正面図である。
【図11】実施形態におけるレジスト塗布処理の作用を模式的に示す平面図である。
【図12】従来技術におけるレジスト塗布処理の作用を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
40 レジスト塗布ユニット(CT)
62 レジストノズル
64 ノズル走査機構
78 レジスト液タンク
80 流路切換部
82,88,90 配管
84 ポンプ
92 圧力制御弁
100 制御部
114,116 ソレノイドバルブ
118 スピンチャック
120 駆動部
122 回転カップ
130 蓋体
Claims (7)
- 被処理基板に向けて所定の塗布液を吐出するためのノズルと、
前記塗布液を貯留する塗布液貯留部と、
前記塗布液貯留部と所定の流路分岐点とを結ぶ第1の流路と、
前記流路分岐点と前記ノズルの吐出口とを結ぶ第2の流路と、
前記第2の流路に設けられる第1の弁と、
前記流路分岐点と前記塗布液貯留部とを結ぶ第3の流路と、
前記第3の流路に設けられる第2の弁と、
前記塗布液貯留部から前記塗布液を前記第1の流路を介して前記流路分岐点側へ送るための塗布液供給部と、
前記第3の流路を流れる塗布液の圧力を制御するための圧力制御部と
を有し、
前記被処理基板上に設定された塗布領域に前記ノズルより前記塗布液を供給する塗布モードの開始前は、前記第1の弁を閉状態に、前記第2の弁を開状態にそれぞれ保持して、前記塗布液供給部により前記塗布液貯留部から前記第1の流路を介して前記流路分岐点に送られる前記塗布液を前記第3の流路を介して前記塗布液貯留部へ戻しながら、前記圧力制御部により前記第3の流路内の圧力を設定圧力に調節しておき、前記塗布モードの開始時に前記第1の弁を閉状態から開状態に、前記第2の弁を開状態から閉状態にそれぞれ切り換えて、前記塗布モード開始直後に前記第2の流路を流れて前記ノズルより吐出される塗布液の圧力を前記設定圧力に対応した所望の圧力に制御し、前記塗布モードの終了時に前記第1の弁を開状態から閉状態に、前記第2の弁を閉状態から開状態にそれぞれ切り換える、
塗布装置。 - 前記圧力制御部が、前記第3の流路に設けられる圧力制御弁を有する、請求項1に記載の塗布装置。
- 前記圧力制御部が、前記第2の弁を構成する圧力制御弁を有する、請求項1に記載の塗布装置。
- 被処理基板に向けて所定の塗布液を吐出するためのノズルと、
前記塗布液を貯留する塗布液貯留部と、
前記塗布液貯留部と所定の流路分岐点とを結ぶ第1の流路と、
前記流路分岐点と前記ノズルの吐出口とを結ぶ第2の流路と、
前記第2の流路に設けられる第1の弁と、
前記流路分岐点と前記塗布液貯留部とを結ぶ第3の流路と、
前記第3の流路に設けられる第2の弁と、
前記塗布液貯留部から前記塗布液を前記第1の流路を介して前記流路分岐点側へ送るための塗布液供給部と、
前記第3の流路を流れる塗布液の流量を制御するための流量制御部と
を有し、
前記被処理基板上に設定された塗布領域に前記ノズルより前記塗布液を供給する塗布モードの開始前は、前記第1の弁を閉状態に、前記第2の弁を開状態にそれぞれ保持して、前記塗布液供給部により前記塗布液貯留部から前記第1の流路を介して前記流路分岐点に送られる前記塗布液を前記第3の流路を介して前記塗布液貯留部へ戻しながら、前記流量制御部により前記第3の流路内の流量を設定流量に調節しておき、前記塗布モードの開始時に前記第1の弁を閉状態から開状態に、前記第2の弁を開状態から閉状態にそれぞれ切り換えて、
前記塗布モード開始直後に前記第2の流路を流れて前記ノズルより吐出される塗布液の流量を前記設定流量に対応した所望の流量に制御し、前記塗布モードの終了時に前記第1の弁を開状態から閉状態に、前記第2の弁を閉状態から開状態にそれぞれ切り換える、
塗布装置。 - 前記流量制御部が、前記第3の流路に設けられる流量制御弁を有する、請求項4に記載の塗布装置。
- 前記流量制御部が、前記第2の弁を構成する流量制御弁を有する、請求項4に記載の塗布装置。
- 前記流路分岐点と前記第1の弁と前記第2の弁とを一体に収容するブロック状の流路切換部を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の塗布装置。
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