JP4360889B2 - 吐出装置および基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、処理液を吐出することにより基板を処理する技術に関する。より詳しくは、吐出する処理液にパーティクルが混入することを防止する技術に関する。

従来より基板の製造工程においては、さまざまな製造装置が用いられる。例えば、特許文献１には、基板にレジスト液などの処理液を塗布する基板処理装置（製造装置）が記載されている。特許文献１に記載されている基板処理装置は、レジスト液を吐出するシリンジポンプを備えており、当該シリンジポンプを駆動することによってレジスト液をスリットノズルに向けて吐出する。これにより、基板処理装置のスリットノズルからレジスト液が基板に対して吐出され、基板の表面に所定の薄膜が形成される。

特開２０００−３３４３５５公報

ところが、特許文献１に記載されている基板処理装置では、シリンジポンプが吐出を行った場合に、シリンジ内面が外部雰囲気に曝されるという問題があった。シリンジポンプにおいて、ピストンとシリンジ内面との間はシーリングがされているものの、駆動するピストンとの間を完全にシーリングすることはできない。したがって、外部雰囲気に曝されたシリンジ内面にはレジスト液が薄く付着することとなる。このレジスト液の薄膜は外部雰囲気に曝されて変質し、再びピストンとシリンジとの間を通り、パーティクルとしてシリンジポンプ内に吸引されたレジスト液に混入するという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、シリンジポンプを用いて処理液を吐出する場合において、パーティクルの混入を防止することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、処理液を吐出する吐出装置であって、中空の本体部と、前記本体部の内部空間を第１空間と第２空間とに隔てるピストンと、前記ピストンを前記本体部の内部空間に対して往復運動させる駆動機構と、前記第２空間に開放されており、前記処理液の溶剤と同成分の液を貯留する貯留槽とを備え、前記駆動機構による前記ピストンの往復運動によって、前記第１空間への前記処理液の吸引と、前記第１空間からの前記処理液の吐出が行われ、前記第２空間内は、前記貯留槽に貯留された液が揮発することにより、前記処理液の溶剤と同成分の雰囲気とされる。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る吐出装置であって、前記本体部が、第１開口部と第２開口部とを有するシリンジと、前記シリンジの第１開口部を覆う第１カバーと、前記シリンジの第２開口部を覆う第２カバーとを有し、前記シリンジ内の空間が、前記ピストンによって前記第１空間と前記第２空間とに隔てられている。

また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る吐出装置であって、前記シリンジは、円筒状の金属管である。

また、請求項４の発明は、請求項２または３の発明に係る吐出装置であって、前記第１カバーが、前記第１空間の端部に設けられているとともに、前記第１空間に処理液を供給するための吸入口と、前記第１空間から処理液を吐出するために、前記吸入口と独立して設けられる吐出口とを有する。

また、請求項５の発明は、請求項４の発明に係る吐出装置であって、前記吐出口の高さ位置が前記吸入口の高さ位置より高い。

また、請求項６の発明は、請求項２ないし５のいずれかの発明に係る吐出装置であって、前記第２カバーに、前記貯留槽が形成されている。

また、請求項７の発明は、請求項６の発明に係る吐出装置であって、前記貯留槽に、前記処理液の溶剤と同成分の液を供給する溶剤供給機構と、前記貯留槽から前記処理液の溶剤と同成分の液および当該液の揮発による雰囲気を排出する排出機構とをさらに備える。

また、請求項８の発明は、請求項２ないし７のいずれかに記載の吐出装置であって、前記シリンジは、直径に対する真円度誤差が±１．５％以下である。

また、請求項９の発明は、請求項２ないし７のいずれかに記載の吐出装置であって、前記シリンジは、直径に対する真円度誤差が±０．７５％以下である。

また、請求項１０の発明は、基板に対して処理液による処理を行う基板処理装置であって、基板を保持する保持手段と、前記保持手段によって保持された前記基板に対して処理液を吐出するノズルと、前記ノズルに向けて処理液を吐出することにより、処理液を供給する吐出装置とを備え、前記吐出装置が、中空の本体部と、前記本体部の内部空間を第１空間と第２空間とに隔てるピストンと、前記ピストンを前記本体部の内部空間に対して往復運動させる駆動機構と、前記第２空間に開放されており、前記処理液の溶剤と同成分の液を貯留する貯留槽と、を有し、前記駆動機構による前記ピストンの往復運動によって、前記第１空間への前記処理液の吸引と、前記第１空間からの前記処理液の吐出が行われ、
前記第２空間内は、前記貯留槽に貯留された液が揮発することにより、前記処理液の溶剤と同成分の雰囲気とされる。

また、請求項１１の発明は、請求項１０の発明に係る基板処理装置であって、前記吐出装置に供給する処理液を貯留するタンクをさらに備え、前記吐出装置が、前記処理液を吸入する吸入口を有し、前記タンクの高さ位置が前記吸入口の高さ位置より高い。

また、請求項１２の発明は、請求項１０または１１の発明に係る基板処理装置であって、前記吐出装置に供給される処理液の圧力を調整する調整機構をさらに備える。

請求項１ないし１０に記載の発明では、第２空間内は、処理液の溶剤と同成分の雰囲気とされることにより、本体部の内面に残留した処理液が変質してパーティクルとなることを防止することができる。

請求項２に記載の発明では、本体部が、第１開口部と第２開口部とを有するシリンジと、シリンジの第１開口部を覆う第１カバーと、シリンジの第２開口部を覆う第２カバーとを有することにより、簡易な構造の部品に分解できるため、容易に洗浄などのメンテナンスができる。本体部を交換することによって容易に吐出容量を変更できる。

請求項３に記載の発明では、シリンジは、円筒状の金属管であることにより、精度よく加工することができるため、吐出精度を向上させることができる。

請求項５に記載の発明では、吐出口の高さ位置が吸入口の高さ位置より高いことにより、容易に内部の空気を抜くことができる。

請求項６に記載の発明では、第２空間に対して開放され、処理液の溶剤と同成分の液を貯留する貯留槽が形成されていることにより、第２空間を容易に処理液の溶剤と同成分の雰囲気とすることができる。

請求項７に記載の発明では、貯留槽に、処理液の溶剤と同成分の液を供給する溶剤供給機構と、貯留槽から処理液の溶剤と同成分の液および当該液の揮発による雰囲気を排出する排出機構とを備えることにより、第２空間を容易に溶剤雰囲気とすることができる。

請求項８に記載の発明は、シリンジは、直径に対する真円度誤差が±１．５％以下であることにより、塗布精度を向上させることができるため、不良品となる基板の発生を抑制することができる。

請求項９に記載の発明は、シリンジは、直径に対する真円度誤差が±０．７５％以下であることにより、定流量性に起因する特有の塗布不良を抑制することができる。

請求項１１に記載の発明では、タンクの高さ位置が吸入口の高さ位置より高いことにより、吐出装置に対して処理液を大気圧によって圧送することができるため、処理液の置換性を高められる。

請求項１２に記載の発明では、吐出装置に供給される処理液の圧力を調整する調整機構を備えることにより、処理液に気泡が混入することを防止することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。

＜１． 実施の形態＞
図１は、本発明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。

なお、図１において、図示および説明の都合上、Ｚ軸方向が鉛直方向を表し、ＸＹ平面が水平面を表すものとして定義するが、それらは位置関係を把握するために便宜上定義するものであって、以下に説明する各方向を限定するものではない。以下の図についても同様である。

＜全体構成＞
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、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７が接続されている。

スリットノズル４１は、基板９０の表面を走査しつつ、供給機構７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。これにより、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７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、図１および図２において図示を省略するが、開口３２の下方の本体２の内部には、待機ポットと、ノズル洗浄機構と、プリ塗布機構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。

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７によるレジスト液の供給動作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。

図３は、供給機構７の構成図である。供給機構７は、トラップタンク７０、圧力調整部７１、フィルタ７２、バルブ７３ないし７５、および吐出機構８から構成されている。

トラップタンク７０は、吐出ポンプ８０に供給するレジスト液を貯留する。トラップタンク７０には、図示しないレジストボトルからレジスト液が送液される。レジストボトルから供給されたレジスト液には少量の気泡が含まれるが、このように、レジスト液を一旦トラップタンク７０に貯留することによって、気泡を液体成分と分離することができる。したがって、バルブ７３を開放状態にすることによって、トラップタンク７０内に溜まった空気を抜き取ることができる。

さらに、トラップタンク７０は、図３に示すように、吐出ポンプ８０の吸入口８５０（図４）より高い位置に配置されており、例えば、エア抜きなどのメンテナンス時に、バルブ７４，７５を開放状態にすることにより、大気圧差を利用してレジスト液を圧送することができる。すなわち、本実施の形態における供給機構７は、吐出ポンプ８０を駆動することなくエア抜きができるため、間欠駆動によってエア抜きを行う場合に比べて、メンテナンス時間を短縮することができる。また、レジスト液の置換性を向上させることができる。

圧力調整部７１は、吐出ポンプ８０がレジスト液を吸入する際の吸引圧力を調整する機能を有する。本実施の形態における基板処理装置１の圧力調整部７１は、この吸引圧力が０．１Ｍｐａ以下となるように調整する。これにより、レジスト液において、吸引時にキャビテーションによる気泡が発生することを防ぐことができる。

フィルタ７２は、吐出ポンプ８０から吐出されるレジスト液に含まれる不純物（パーティクルや気泡など）を取り除き、スリットノズル４１に向けて吐出されるレジスト液を清浄化する。

バルブ７３ないし７５は、制御系６からの制御信号によって制御可能とされており、その制御信号に応じて、レジスト液の配管を開閉する。

吐出機構８は、吐出ポンプ８０、液供給部８８、および排出機構８９から構成され、レジスト液をスリットノズル４１に向けて吐出する。

図４は、吐出ポンプ８０の詳細を示す図である。吐出ポンプ８０は、ベース８００、シリンジ８１、ピストン８２、上部カバー８５、下部カバー８６、および駆動機構８７を備えている。吐出ポンプ８０の本体部は、シリンジ８１、上部カバー８５および下部カバー８６から構成されており、その内部空間に吸引したレジスト液を貯留する。

ベース８００は、吐出ポンプ８０の各部材を固定するとともに、これらの構成を基板処理装置１の所定の位置に取り付けるための取付部材としての機能を有している。

シリンジ８１は、内面８１２を有する円筒状の金属管（本実施の形態においては、ＳＵＳ管などのステンレス製管）であって、円筒の両端に第１開口部８１０（＋Ｚ側）および第２開口部８１１（−Ｚ側）が設けられている。

図６は、基板９０の主面に形成されたレジスト膜Ｒを例示する断面図である。図６に示すレジスト膜Ｒは、平均膜厚に対する膜厚誤差δで形成されている。

一般に、基板処理装置１によって処理された基板９０は、オペレータによる全体観察検査が行われ、これによってオペレータが塗布ムラを検出した基板９０は不良基板となる。したがって、オペレータによる全体観察検査において、塗布ムラが検出されないためには、基板処理装置１は平均膜厚に対する膜厚誤差δが「±３％」以下程度の塗布均一性が要求される。

図７は、図６に示す例において、膜厚誤差δが「±３％」以下である場合のレジスト膜Ｒを例示する平面図である。図７に示すように、このようなレジスト膜Ｒにおいては、目視によっては塗布ムラは観察されない。

ここで、基板処理装置１の塗布均一性は、スリットノズル４１のＹ軸方向の加工精度と、吐出ポンプ８０の定流量性との影響を受ける。したがって、前述の塗布均一性を確保するためには、吐出ポンプ８０は±１．５％以下の定流量性が要求されることとなる。さらに、吐出ポンプ８０において、ピストン８２が一定の速度で駆動される場合、吐出ポンプ８０の定流量性はシリンジ８１の加工精度の影響が大きくなる。したがって、シリンジ８１の直径に対する真円度誤差が±１．５％以下であることが要求される。

図８は、吐出ポンプ８０の定流量性誤差を概念的に示すレジスト膜Ｒの断面図である。図８に示すレジスト膜Ｒは、直径に対する真円度誤差が±１．５％以内であるシリンジ８１を用いた吐出ポンプ８０によってレジスト液を吐出して形成されたものであり、図６に示すレジスト膜と同じ塗布均一性を有している。また、図９は、図８に示すレジスト膜Ｒを例示する平面図である。

吐出ポンプ８０の定流量性の誤差は、スリットノズル４１の長手方向に沿ってほぼ同時に出現するため、レジスト膜Ｒにおいては、Ｙ軸方向に沿ったスジとして出現するという特性がある。このようなスジは、例えその起伏（誤差）が小さなものであっても、オペレータの目視によって検出され、当該基板９０は不良品となる。

本実施の形態における吐出ポンプ８０では、シリンジ８１をＳＵＳ管とすることによって、シリンジ８１を高精度に加工することができ、例えば、直径に対する真円度誤差を±０．７５％以下に仕上げることができる。したがって、吐出ポンプ８０の定流量性誤差は「±０．７５％」以下となる。

これにより、本実施の形態における基板処理装置１は、一般的な塗布不良を抑制することができるとともに、定流量性に起因する特有の塗布不良をも抑制することができる。

シリンジ８１の第１開口部８１０には上部カバー８５が取り付けられており、第２開口部８１１には下部カバー８６が取り付けられている。すなわち、第１開口部８１０および第２開口部８１１は、それぞれ第１カバー８５および第２カバー８６によって覆われている。吐出ポンプ８０の本体部がこのような構造であることにより、容易にシリンジ８１をＺ軸方向における長さの異なる部材に交換することができる。したがって、容易に吐出ポンプ８０の吐出容量を変更することができる。

また、吐出ポンプ８０の本体部が容易に分解できる構造であるため、例えば、内部洗浄などのメンテナンス作業の効率化を図ることができる。

ピストン８２は、シリンジ８１の内部に配置される。これによって、シリンジ８１の内部空間は、（＋Ｚ）側の第１空間８３と（−Ｚ）側の第２空間８４とに隔てられる。ピストン８２は、駆動機構８７（後述）によってＺ軸方向に沿って駆動され、これにより、吐出ポンプ８０は第１空間８３および第２空間８４の容積を変更する。ピストン８２の側面とシリンジ８１の内面８１２との間はシーリングされており、第１空間８３と第２空間８４との間でレジスト液の移動はないようにされている。

樹脂製などの部材である上部カバー８５は、第１空間８３の端部に設けられている。上部カバー８５には、第１空間８３にレジスト液を供給するための吸入口８５０と、第１空間８３からレジスト液を吐出するために、吸入口８５０と独立して設けられる吐出口８５１とが形成される。

図４に示すように、上部カバー８５には円錐形状の凹部が設けられていることによって、第１空間８３の最上部は円錐の頂点付近となっている。したがって、レジスト液を吸入口８５０から第１空間８３に吸引した場合、第１空間８３内の空気を効率よく第１空間の最上部に集めることができる。さらに、吐出口８５１の高さ位置（Ｚ軸方向の位置）が、吸入口８５０の高さ位置より高くなるように、円錐の頂点付近に設けられている。

これにより、本実施の形態における吐出ポンプ８０では、第１空間８３内の空気を吐出口８５１から容易に抜くことができる。なお、吸入口８５０はバルブ７４によって開閉される配管を介してトラップタンク７０に連通接続される。また、吐出口８５１はバルブ７５によって開閉される配管を介してスリットノズル４１に連通接続されている。

下部カバー８６は、上部カバー８５と同様に樹脂製の部材であって、レジスト液の溶剤と同成分の液９１を貯留する貯留槽８６０が形成される。貯留槽８６０の上部は第２空間８４に対して開放されている。

吐出ポンプ８０では、ピストン８２の側面とシリンジ８１の内面８１２との間はシーリングされている。しかし、前述のように、レジスト液が漏れないように完全にシーリングすることは難しい。したがって、ピストン８２を（＋Ｚ）方向に駆動した場合、第２空間８４側の内面８１２には、ピストン８２の側面とシリンジ８１の内面８１２との間からわずかに漏れたレジスト液が薄膜のように残留する。

ここで、本実施の形態における吐出ポンプ８０では、貯留槽８６０に貯留されている液９１が揮発することにより、第２空間８４内はレジスト液の溶剤と同成分雰囲気とされている。したがって、この雰囲気によって、第２空間８４内においてレジスト液の乾燥が抑制されるため、吐出ポンプ８０の内面８１２に残留したレジスト液の変質を抑制することができる。これにより、本実施の形態における基板処理装置１の吐出機構８は、吐出するレジスト液にパーティクルが混入することを防止することができる。

駆動機構８７は、回転モータ８７０、ボールネジ８７１、ナット部８７２、ガイド８７３およびピストン軸８７４を備える。駆動機構８７は、回転モータ８７０によって生成した回転駆動力により、ボールネジ８７１を回転させ、ボールネジ８７１が螺入されたナット部８７２を駆動する。ナット部８７２は、ガイド８７３に迎合しており、その駆動方向はガイド８７３によって規制される。ガイド８７３は、ナット部８７２の駆動方向がＺ軸に略平行となるように配置されている。さらに、ナット部８７２には、ピストン軸８７４の端部が取り付けられており、ピストン軸８７４の他端はピストン８２に固設される。これにより、駆動機構８７は、制御系６からの制御信号に応じて、ピストン８２をＺ軸に沿った方向に往復駆動させる。

図３に戻って、液供給部８８は、吐出ポンプ８０の貯留槽８６０と配管を介して連通接続されており、制御系６からの制御信号に応じて図示しないバルブを開閉することにより、貯留槽８６０にレジスト液の溶剤と同成分の液９１を供給する。また、排出機構８９は、吐出ポンプ８０の貯留槽８６０と配管を介して連通接続されており、オーバーフローにより、貯留槽８６０から液９１および第２空間８４内の雰囲気（液９１の揮発による雰囲気）を排出する。

以上が本実施の形態における基板処理装置１の構成および機能の説明である。

＜動作説明＞
次に、基板処理装置１における塗布処理動作を説明する。なお、以下の基板処理装置１の動作は、特に明示しないかぎり、制御系６の制御に基づいて行われるものである。

基板処理装置１では、オペレータまたは図示しない搬送機構により、所定の位置に基板９０が搬送されると、ステージ３が保持面３０上の所定の位置に基板９０を吸着して保持する。また、液供給部８８が図示しないバルブを開放することによって液９１を吐出ポンプ８０の貯留槽８６０に供給するとともに、排出機構８９が図示しないバルブを開放することによって第２空間８４を大気開放する。これにより、貯留槽８６０に供給された液９１が蒸発し、第２空間８４内はレジスト液の溶剤と同成分雰囲気となる。なお、詳細は説明しないが、この動作と並行して、基板処理装置１は開口３２内においてスリットノズル４１による予備塗布処理を行ってもよい。

続いて、制御系６からの制御信号に基づいて、昇降機構４３，４４が、ノズル支持部４０に取り付けられたギャップセンサ４２を基板９０の厚み分よりも高い所定の高度（以下、「測定高度」と称する。）に移動させる。

ギャップセンサ４２が測定高度にセットされると、リニアモータ５０，５１が、架橋構造４をＸ方向に移動させることにより、ギャップセンサ４２をレジスト塗布領域の上方まで移動させる。このとき、制御系６は、リニアエンコーダ５２，５３の検出結果に基づいて、それぞれのリニアモータ５０，５１に制御信号を与えることにより、ギャップセンサ４２のＸ軸方向の位置を制御する。

次に、ギャップセンサ４２が基板９０表面のレジスト塗布領域における基板９０表面とスリットノズル４１とのギャップの測定を開始し、測定結果を制御系６に伝達する。このとき、制御系６は、ギャップセンサ４２の測定結果を、記憶部６１に保存する。

ギャップセンサ４２による測定が終了すると、制御系６は演算部６０により、ギャップセンサ４２からの検出結果に基づいて、スリットノズル４１のＹＺ平面における姿勢が、適切な姿勢（スリットノズル４１とレジスト塗布領域との間隔がレジスト液を塗布するために適切な間隔となる姿勢。以下、「適正姿勢」と称する。）となるノズル支持部４０の位置を算出する。さらに、演算部６０の算出結果に基づいて、それぞれの昇降機構４３，４４に制御信号を与える。制御系６からの制御信号に基づいて、それぞれの昇降機構４３，４４がノズル支持部４０をＺ軸方向に移動させ、スリットノズル４１を適正姿勢に調整する。

このように、レジスト液の均一な塗布を実現するためには、スリットノズル４１と基板９０の表面との距離を厳密に調整する必要がある。基板処理装置１では、制御系６がギャップセンサ４２の検出結果に基づいて、昇降機構４３，４４を制御することにより、当該距離の調整を行っている。

さらに、リニアモータ５０，５１が架橋構造４を−Ｘ方向に移動させ、スリットノズル４１を吐出開始位置に移動させる。ここで、吐出開始位置とは、レジスト塗布領域の一辺にスリットノズル４１がほぼ沿う位置である。また、制御系６はバルブ７４を閉鎖状態とするとともに、バルブ７５を開放状態とする。これにより、吐出ポンプ８０からスリットノズル４１へのレジスト液の経路が連通される。なお、この動作が完了するまでに、吐出ポンプ８０には必要な量のレジスト液が吸引されているものとする。

スリットノズル４１が吐出開始位置まで移動すると、制御系６が制御信号をリニアモータ５０，５１に与える。その制御信号に基づいて、リニアモータ５０，５１が架橋構造４を−Ｘ方向に移動させることでスリットノズル４１が基板９０の表面を走査する。

また、駆動機構８７の回転モータ８７０に対しても制御信号を与え、スリットノズル４１によって走査が行われている間、回転モータ８７０を回転駆動して、ナット部８７２を（＋Ｚ）方向に移動させる。

この動作により、吐出ポンプ８０のピストン８２が（＋Ｚ）方向に移動するため、第１空間８３の容積が減少して、第１空間８３内の圧力が増大する。したがって、第１空間８３内に吸引されていたレジスト液が吐出口８５１から吐出される。吐出ポンプ８０から吐出されたレジスト液はフィルタ７２を通過する際に清浄化されつつ、スリットノズル４１に供給される。

このとき、シリンジ８１の内面８１２のうち、第１空間８３内でレジスト液に接触していた部分が、ピストン８２の移動によって第２空間８４内に曝されることになる。前述のように、この部分にはわずかにレジスト液が付着している場合があるが、吐出ポンプ８０において、第２空間８４内はレジスト液の溶剤と同成分雰囲気とされているため、レジスト液の乾燥による変質が抑制されている。

なお、制御系６は、スリットノズル４１から吐出されるレジスト液の流量を所望する膜厚の薄膜を形成するために必要な流量となるように、吐出ポンプ８０の吐出流量を制御する。具体的には、駆動機構８７の回転モータ８７０の回転速度を制御する。

以上のような動作により、スリットノズル４１がレジスト塗布領域にレジスト液を吐出し、基板９０の表面上にレジスト液の層（薄膜）が形成される。

スリットノズル４１が吐出終了位置まで移動すると、制御系６が制御信号を駆動機構８７、バルブ７５、昇降機構４３，４４およびリニアモータ５０，５１に与える。その制御信号に基づいて、駆動機構８７が停止するとともに、バルブ７５が閉鎖状態になることによってスリットノズル４１からのレジスト液の吐出が停止し、昇降機構４３，４４およびリニアモータ５０，５１がスリットノズル４１を待機位置に移動させる。

このスリットノズル４１の移動動作と並行して、制御系６は、制御信号により、バルブ７４を開放状態として、トラップタンク７０から吐出ポンプ８０までのレジスト液の経路を連通させる。さらに、駆動機構８７の回転モータ８７０を逆回転させ、ナット部８７２を（−Ｚ）方向に移動させる。

これによって、ピストン８２が（−Ｚ）方向に移動するため、シリンジ８１の内面８１２のうち、第２空間内においてレジスト液が付着していた部分が、第１空間８３内に収容され、レジスト液に接触することとなる。しかし、本実施の形態における吐出ポンプ８０では、第２空間内におけるレジスト液の変質が抑制されている。したがって、第２空間内において第１空間８３内のレジスト液に混入したとしても、パーティクルとなることを抑制することができる。

また、ピストン８２の（−Ｚ）方向への移動にともなって、吐出ポンプ８０の第１空間８３の容積が増大して、第１空間８３の圧力が低下する。これによって、吸入口８５０を介して第１空間８３内にレジスト液が吸引される。これにより、次回に処理される基板９０に吐出するための準備が完了する。すなわち、ピストン８２の往復動作によって、第１空間８３へのレジスト液の吸入と、第１空間８３からのレジスト液の吐出とが行われる。なお、この吐出ポンプ８０の吸引動作中も圧力調整部７１は、レジスト液の吸引圧力が０．１Ｍｐａ以下となるように調整してるため、吸引されるレジスト液にキャビテーションによる気泡の発生が抑制される。

ステージ３は基板９０の吸着を停止し、リフトピンＬＰが基板９０を持ち上げた後、オペレータまたは搬送機構が基板９０を保持面３０から取り上げ、次の処理工程に搬送する。

以上のように、本実施の形態における基板処理装置１では、吐出ポンプ８０のにおいて、シリンジ８１の内面８１２が曝される第２空間内を、レジスト液の溶剤と同成分の雰囲気とすることにより、本体部の内面に残留した処理液が変質してパーティクルとなることを防止することができる。

また、吐出ポンプ８０の本体部をシリンジ８１、上部カバー８５および下部カバー８６から構成することにより、簡易な構造の部品に分解できるため、容易に洗浄などのメンテナンスができる。本体部を交換することによって容易に吐出容量を変更できる。

また、トラップタンク７０の高さ位置が吸入口８５０の高さ位置より高いことにより、吐出ポンプ８０に対してレジスト液を大気圧によって圧送することができるため、吐出ポンプ８０内のレジスト液の置換性を高めることもできる。

＜２． 変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。

例えば、上記実施の形態における基板処理装置１は、トラップタンク７０の高さ位置が、吐出ポンプ８０の吸入口８５０の高さ位置より高く、レジスト液を大気圧によって圧送することができ、かつ、圧力調整部７１によってレジスト液の圧力を調整することによってもレジスト液を圧送することができる。したがって、これらの構成は、いずれか一方が採用されてもよい。

また、上記実施の形態における基板処理装置１は、吐出ポンプ８０の吸入口８５０が上部カバー８５の上部に向かって開口していたが、このような構造に限られるものではない。図５は、変形例における上部カバー８５ａを示す図である。図５に示すように、吸入口８５０は、上部カバー８５ａの側面に向かって開口していてもよい。このような構造であっても、吸入口８５０から吸引されたレジスト液によって、吐出ポンプ８０内のエアーがすみやかに上部に集められる。したがって、容易に吐出口８５１からエアーを抜くことができる。すなわち、吸入口８５０が吐出口８５１よりも低い位置に設けられていれば、どのような構造であってもよい。

本発明に係る基板処理装置の概略を示す斜視図である。 基板処理装置の本体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。 供給機構の構成図である。 吐出ポンプの詳細を示す図である。 変形例における上部カバーを示す図である。 基板の主面に形成されたレジスト膜を例示する断面図である。 図６に示す例において、膜厚誤差δが「±３％」以下である場合のレジスト膜を例示する平面図である。 吐出ポンプの定流量性誤差を概念的に示すレジスト膜の断面図である。 図８に示すレジスト膜Ｒを例示する平面図である。

符号の説明

１ 基板処理装置
２ 本体
３ ステージ
３０ 保持面
４ 架橋構造
４１ スリットノズル
６ 制御系
７ 供給機構
７０ トラップタンク
７１ 圧力調整部
８ 吐出機構
８０ 吐出ポンプ
８１ シリンジ
８１０ 第１開口部
８１１ 第２開口部
８１２ 内面
８２ ピストン
８３ 第１空間
８４ 第２空間
８５，８５ａ 上部カバー
８５０ 吸入口
８５１ 吐出口
８６ 下部カバー
８６０ 貯留槽
８７ 駆動機構
８８ 液供給部
８９ 排出機構
９０ 基板
９１ 液

Claims (12)

1. 処理液を吐出する吐出装置であって、
   中空の本体部と、
   前記本体部の内部空間を第１空間と第２空間とに隔てるピストンと、
   前記ピストンを前記本体部の内部空間に対して往復運動させる駆動機構と、
   前記第２空間に開放されており、前記処理液の溶剤と同成分の液を貯留する貯留槽と、
   を備え、
   前記駆動機構による前記ピストンの往復運動によって、前記第１空間への前記処理液の吸引と、前記第１空間からの前記処理液の吐出が行われ、
   前記第２空間内は、前記貯留槽に貯留された液が揮発することにより、前記処理液の溶剤と同成分の雰囲気とされることを特徴とする吐出装置。
2. 請求項１に記載の吐出装置であって、
   前記本体部が、
   第１開口部と第２開口部とを有する円筒状のシリンジと、
   前記シリンジの第１開口部を覆う第１カバーと、
   前記シリンジの第２開口部を覆う第２カバーと、
   を有し、
   前記シリンジ内の空間が、前記ピストンによって前記第１空間と前記第２空間とに隔てられていることを特徴とする吐出装置。
3. 請求項２に記載の吐出装置であって、
   前記シリンジは、金属管であることを特徴とする吐出装置。
4. 請求項２または３に記載の吐出装置であって、
   前記第１カバーが、前記第１空間の端部に設けられているとともに、
   前記第１空間に処理液を供給するための吸入口と、
   前記第１空間から処理液を吐出するために、前記吸入口と独立して設けられる吐出口と、
   を有することを特徴とする吐出装置。
5. 請求項４に記載の吐出装置であって、
   前記吐出口の高さ位置が前記吸入口の高さ位置より高いことを特徴とする吐出装置。
6. 請求項２ないし５のいずれかに記載の吐出装置であって、
   前記第２カバーに、前記貯留槽が形成されていることを特徴とする吐出装置。
7. 請求項６に記載の吐出装置であって、
   前記貯留槽に、前記処理液の溶剤と同成分の液を供給する溶剤供給機構と、
   前記貯留槽から前記処理液の溶剤と同成分の液および当該液の揮発による雰囲気を排出する排出機構と、
   をさらに備えることを特徴とする吐出装置。
8. 請求項２ないし７のいずれかに記載の吐出装置であって、
   前記シリンジは、直径に対する真円度誤差が±１．５％以下であることを特徴とする吐出装置。
9. 請求項２ないし７のいずれかに記載の吐出装置であって、
   前記シリンジは、直径に対する真円度誤差が±０．７５％以下であることを特徴とする吐出装置。
10. 基板に対して処理液による処理を行う基板処理装置であって、
    基板を保持する保持手段と、
    前記保持手段によって保持された前記基板に対して処理液を吐出するノズルと、
    前記ノズルに向けて処理液を吐出することにより、処理液を供給する吐出装置と、
    を備え、
    前記吐出装置が、
    中空の本体部と、
    前記本体部の内部空間を第１空間と第２空間とに隔てるピストンと、
    前記ピストンを前記本体部の内部空間に対して往復運動させる駆動機構と、
    前記第２空間に開放されており、前記処理液の溶剤と同成分の液を貯留する貯留槽と、
    を有し、
    前記駆動機構による前記ピストンの往復運動によって、前記第１空間への前記処理液の吸引と、前記第１空間からの前記処理液の吐出が行われ、
    前記第２空間内は、前記貯留槽に貯留された液が揮発することにより、前記処理液の溶剤と同成分の雰囲気とされることを特徴とする基板処理装置。
11. 請求項１０に記載の基板処理装置であって、
    前記吐出装置に供給する処理液を貯留するタンクをさらに備え、
    前記吐出装置が、前記処理液を吸入する吸入口を有し、
    前記タンクの高さ位置が前記吸入口の高さ位置より高いことを特徴とする基板処理装置。
12. 請求項１０または１１に記載の基板処理装置であって、
    前記吐出装置に供給される処理液の圧力を調整する調整機構をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。

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