JP4578381B2 - 塗布方法及び塗布装置 - Google Patents

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Description

本発明は、長尺形のノズルを用いて被処理基板上に液体の塗布膜をスピンレス法で形成する塗布方法および塗布装置に関する。
LCD等のフラットパネルディスプレイ(FPD)の製造プロセスにおけるフォトリソグラフィーには、スリット状の吐出口を有する長尺形のレジストノズルを走査して被処理基板(ガラス基板等)上にレジスト液を塗布するスピンレス法が多く用いられている。
スピンレス法は、たとえば特許文献1に開示されるように、吸着保持型の載置台またはステージ上に基板を水平に載置して、ステージ上の基板と長尺形レジストノズルの吐出口との間にたとえば100μm程度の微小な塗布ギャップを設定し、基板上方でレジストノズルを走査方向(一般にノズル長手方向と直交する水平方向)に移動させながら基板上にレジスト液を帯状に吐出させて塗布する。長尺形レジストノズルを基板の一端から他端まで1回移動させるだけで、レジスト液を基板の外に落とさずに所望の膜厚でレジスト塗布膜を基板上に形成することができる。
このようなスピンレス法においては、レジスト塗布膜の膜厚の不均一性や塗布ムラを防止するうえで、塗布走査中に基板上に吐出されたレジスト液が走査方向においてレジストノズルの背面側に回って形成されるメニスカスがノズル長手方向で水平一直線に揃うのが望ましく、そのためには塗布走査の開始直前にレジストノズルの吐出口と基板との間の塗布ギャップが隙間なく適量のレジスト液で塞がることが必要条件となっている。この要件を満たすために、塗布走査の下準備としてレジストノズルの下端部(特に背面下端部)にレジスト液の液膜を形成するプライミング処理が行われている。
代表的なプライミング処理法は、レジストノズルと同等またはそれ以上の長さを有する円柱状のプライミングローラをステージの近くに設置し、微小なギャップを介してプライミングローラの外周面と対向する位置までレジストノズルを近づけてレジスト液を吐出させ、同時にプライミングローラを所定方向に回転させる。そうすると、レジストノズルの吐出口より出たレジスト液はノズルの背面下部に回り込んでからプライミングローラに巻き取られ、レジスト液の吐出を止めてプライミングローラからレジストノズルを離した後もノズル下端部にレジスト液の液膜が残る。このプライミング処理を施されたレジストノズルを基板の上方に移し、塗布開始位置で基板との間に上記塗布ギャップを形成する高さ位置まで下降させる。
図29に、プライミング処理を終えたレジストノズルを塗布開始位置まで下ろしたときの状態を示す。図示のように、レジストノズル200の背面下端部に付着していたレジスト液の液膜202が設定サイズdの塗布ギャップをビード状に塞ぐようにして基板Gに付着する。この状態から、レジストノズル200よりレジスト液の吐出を開始させるとともに、走査方向(図25の矢印Xの方向)への水平移動を開始させる。そうすると、レジストノズル200の吐出口よりレジスト液が帯状に出てノズル背面下部に凸面状のメニスカスがスムースに形成され、レジストノズルの走査移動に伴って基板Gの一端(塗布開始位置)から他端に向かって平坦にレジスト液の塗布膜が塗布される。
特開平10−156255
上記のようなプライミング処理においては、レジストノズルの吐出口とプライミングローラの頂部とを平行に対向させ、両者の間に適度な間隔(たとえば100μm)のギャップを形成することが肝要である。レジストノズルの吐出口がプライミングローラの頂部から左右にずれると、あるいはギャップのサイズが最適値からずれると、レジストノズルの吐出口に沿ってレジスト液の液膜を万遍なくかつ均一に形成することができず、ひいては塗布開始位置でレジストノズルと基板との間の塗布ギャップにレジスト液膜のビードを安定かつ首尾よく形成するのが難しくなる。
通常は、プライミングローラを定位置に配置して、レジストノズルを塗布領域からプライミングローラの位置まで移動させるようにしている。レジストノズルは交換部品であり、ノズル昇降機構やノズル水平移動機構に結合されたノズル支持体に着脱可能に取り付けられる。このことから、レジストノズルを交換したときは、新たに取り付けたレジストノズルについてプライミングローラに対する位置決めの調整が行われる。従来は、この位置決め調整の作業において、レジストノズルの吐出口とプライミングローラの頂部との間に形成されるギャップを設定間隔に合わせるために、シム等の治具をギャップに挟んで調整しており、人手を要していた。このため、位置決め調整に長時間を要するだけでなく、作業の危険性もあった。
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、プライミング処理のためにノズルの吐出口とプライミングローラの頂部とが所定の位置関係で正しく対向する最適なプライミング位置を特別な治具な人手を要せずに容易に決定できるようにしたスピンレス法の塗布方法および塗布装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の塗布方法は、スピンレス法の塗布処理に用いる長尺形の塗布ノズルに、塗布処理の下準備のために所定のプライミング位置で、前記ノズルの下端の吐出口と円柱形のプライミングローラの頂部とを所望のギャップを隔てて向かい合わせ、前記プライミングローラを回転させながら前記ノズルより処理液を吐出させ、吐出終了後に前記ノズルの下端部に前記処理液の液膜を形成するプライミング処理を施す塗布方法であって、直下の物体に対する相対的な位置または距離を検出するためのセンサを前記ノズル側に設け、前記プライミングローラに対して前記ノズルおよび前記センサを前記プライミングローラの上方を水平に横切るように相対的に移動させて、前記センサと前記プライミングローラとの間の距離間隔が最小になる特定位置を検出し、その特定位置に基づいて前記プライミング位置を決定する。
また、本発明の塗布装置は、被処理基板をほぼ水平に支持するステージと、前記基板上に処理液を塗布するために前記ステージ上の前記基板に対して上方から処理液を吐出する長尺型の塗布ノズルと、前記基板に対して前記塗布ノズルをノズル長手方向と直交する水平な第1の方向で相対的に移動させる水平移動部と、前記基板に対して前記塗布ノズルを鉛直方向で相対的に移動させる昇降部と、塗布処理の下準備のために所定のプライミング位置で、前記ノズルの下端の吐出口と円柱形のプライミングローラの頂部とを所望のギャップを隔てて向かい合わせ、前記プライミングローラを回転させながら前記ノズルより処理液を吐出させ、吐出終了後に前記ノズルの下端部に前記処理液の液膜を形成するプライミング処理部と、直下の物体に対する相対的な位置または距離を検出するために前記ノズルと一体的に設けられるセンサと、前記プライミングローラに対して前記ノズルおよび前記センサを前記プライミングローラの上方を水平に横切るように相対的に移動させて、前記センサと前記プライミングローラとの間の距離間隔が最小になる特定位置を検出し、前記特定位置に基づいて前記プライミング位置を決定するプライミング位置決定部とを有する。
本発明では、直下の物体に対する相対的な位置または距離を検出するためのセンサをノズル側に設け、プライミングローラに対してその上方を水平に横切るようにこのセンサをノズルと一緒に相対移動させて、プライミングローラとの距離間隔が最小になる特定位置を検出する。たとえば、このセンサに光学式距離センサを用いた場合は、移動中の各位置でプライミングローラとの距離間隔を測定し、その中から最小の距離測定値が得られる位置を特定位置とすることができる。あるいは、反射光の光強度を検出できる光学式位置センサであれば、最大レベルの反射光強度が得られる位置を特定位置とすることができる。ノズルに対するセンサの相対位置は既知であるから、特定位置と該相対位置とからプライミング処理時にノズルをプライミングローラの頂部と正しく対向させるための最適なプライミング位置を求めることができる。
本発明の好適な一態様によれば、プライミングローラに対してノズルをプライミング位置に相対的に位置決めするために、プライミングローラの回転軸を所定の固定位置に配置し、ノズルを鉛直の第1の方向とノズル長手方向と直交する水平の第2の方向とで移動可能とする。この場合は、定置型のプライミングローラに対してノズルがアクセスしてプライミング位置に位置決めされ、プライミング処理が行われる。あるいは別の態様として、ノズルを鉛直の第1の方向で移動可能とし、プライミングローラの回転軸を所定の高さ位置でノズルの長手方向と直交する水平の第2の方向で移動可能としてもよい。この場合は、ノズルがプライミングローラの高さ位置に応じた鉛直方向の所定位置に位置決めされ、そこにプライミングローラが水平方向に接近移動して所定位置に位置決めされる。つまり、プライミングの位置合わせにおいて、鉛直方向ではノズルについてプライミング位置が決定され、水平方向ではプライミングローラについてプライミング位置が決定される。
本発明の好適な一態様によれば、上記センサがノズルの長手方向両端部側に一対設けられ、双方のセンサとプライミングローラとの間の距離間隔がそれぞれ最小になる第1および第2の位置を検出し、第1および第2の位置に基づいてプライミング位置を決定する。ノズルとプライミングローラとの間に水平方向の傾きがあるときは、左右両側のセンサが最小の距離間隔(つまりプライミングローラの頂部との距離間隔)を検出するときのノズル位置(第1および第2の位置)が不一致になる。この不一致の程度は傾きの大きさと比例する関係にある。
本発明の好適な一態様によれば、ノズルの長手方向と直交する水平方向において上記第1の位置と第2の位置との差分を求め、この差分をキャンセルするようにノズルおよびプライミングローラの少なくとも一方を水平面内で実質的に回転する方向に変位させる。
本発明の好適な一態様によれば、鉛直方向において上記第1の位置で測定される第1の距離と上記第2の位置で測定される第2の距離との間の差分を求めて、この差分をキャンセルするようにノズルおよびプライミングローラの少なくとも1つを鉛直面内で実質的に回転する方向に変位させる。
本発明においては、上記センサをノズルに直接一体的に取り付ける構成であってもよく、あるいは共通の支持体にノズルとセンサとを個別に取り付ける構成も可能である。
個別式の場合、概して、センサは支持体に半永久的に取付され、ノズルは交換部品として支持体に着脱可能に取付される。このため、ノズルの取付位置にずれを生じやすい。本発明の好適な一態様によれば、プライミングの位置合わせの前に、支持体に対するノズルの相対的な位置関係を確認する検査が行われる。好ましい一態様によれば、この検査は、塗布処理を行うために基板をほぼ水平に支持するためのステージ側に取り付けた位置または距離センサを用いてノズルをステージ上方に設定した基準位置に位置決めし、そのときの支持体の位置を読み取る工程を含む。
本発明の塗布方法または塗布装置によれば、上記のような構成および作用により、プライミング処理のためにノズルの吐出口とプライミングローラの頂部とが所定の位置関係で正しく対向する最適なプライミング位置をシム等の特別な治具や人手を要することなく容易に決定することができる。
以下、図1〜図28を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
図1に、本発明の塗布方法および塗布装置の適用可能な構成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。
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。
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、このカセットステージ16上の側方でかつカセットCの配列方向と平行に設けられた搬送路17と、この搬送路17上で移動自在でステージ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。
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。
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。
塗布プロセス部24は、スピンレス方式のレジスト塗布ユニット(CT)40と、減圧乾燥ユニット(VD)42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。
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)53と、加熱ユニット(HP)55とを含んでいる。
各プロセス部22,24,26の中央部には長手方向に搬送路36,51,58が設けられ、搬送装置38,54,60がそれぞれ搬送路36,51,58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36,51,58の一方の側に液処理系のユニット(SCR,CT,DEV等)が配置され、他方の側に熱処理系のユニット(HP,COL等)が配置されている。
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)56およびバッファステージ57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。この搬送機構59は、Y方向に延在する搬送路19上で移動自在であり、バッファステージ57に対して基板Gの出し入れを行なうほか、イクステンション(基板受け渡し部)56や隣の露光装置と基板Gの受け渡しを行うようになっている。
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12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の搬送装置38に渡す(ステップS1)。
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、最初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)。この紫外線洗浄では主として基板表面の有機物が除去される。
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、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。
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)。
その後、基板Gは、レジスト塗布ユニット(CT)40でスピンレス法により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る(ステップS8)。
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。
上記塗布処理の後、基板Gは、塗布プロセス部24の搬送装置54と現像プロセス部26の搬送装置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56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)。
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)53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)55を用いることもできる。
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)。
この塗布現像処理システムにおいては、たとえば塗布プロセス部24のレジスト塗布ユニット(CT)40に本発明を適用することができる。以下、図3〜図28につき本発明をレジスト塗布ユニット(CT)40に適用した一実施形態を説明する。
図3に、この実施形態におけるレジスト塗布ユニット(CT)40および減圧乾燥ユニット(VD)42の全体構成を示す。
図3に示すように、支持台または支持フレーム70の上にレジスト塗布ユニット(CT)40と減圧乾燥ユニット(VD)42とがX方向に横一列に配置されている。塗布処理を受けるべき新たな基板Gは、搬送路51側の搬送装置54(図1)により矢印FAで示すようにレジスト塗布ユニット(CT)40に搬入される。レジスト塗布ユニット(CT)40で塗布処理の済んだ基板Gは、支持台70上のガイドレール72に案内されるX方向に移動可能な搬送アーム74により、矢印FBで示すように減圧乾燥ユニット(VD)42に転送される。減圧乾燥ユニット(VD)42で乾燥処理を終えた基板Gは、搬送路51側の搬送装置54(図1)により矢印FCで示すように引き取られる。
レジスト塗布ユニット(CT)40は、X方向に長く延びるステージ76を有し、このステージ76上で基板Gを同方向に平流しで搬送しながら、ステージ76の上方に配置された長尺形のレジストノズル78より基板G上にレジスト液を供給して、スピンレス法で基板上面(被処理面)に一定膜厚のレジスト塗布膜を形成するように構成されている。ユニット(CT)40内の各部の構成および作用は後に詳述する。
減圧乾燥ユニット(VD)42は、上面が開口しているトレーまたは底浅容器型の下部チャンバ80と、この下部チャンバ80の上面に気密に密着または嵌合可能に構成された蓋状の上部チャンバ(図示せず)とを有している。下部チャンバ80はほぼ四角形で、中心部には基板Gを水平に載置して支持するためのステージ82が配設され、底面の四隅には排気口83が設けられている。各排気口83は排気管(図示せず)を介して真空ポンプ(図示せず)に通じている。下部チャンバ80に上部チャンバを被せた状態で、両チャンバ内の密閉された処理空間を該真空ポンプにより所定の真空度まで減圧できるようになっている。
図4および図5に、本発明の一実施形態におけるレジスト塗布ユニット(CT)40内のより詳細な全体構成を示す。
この実施形態のレジスト塗布ユニット(CT)40においては、ステージ76が、従来のように基板Gを固定保持する載置台として機能するのではなく、基板Gを空気圧の力で空中に浮かせるための基板浮上台として機能する。そして、ステージ76の両サイドに配置されている直進運動型の基板搬送部84が、ステージ76上で浮いている基板Gの両側縁部をそれぞれ着脱可能に保持してステージ長手方向(X方向)に基板Gを搬送するようになっている。
詳細には、ステージ76は、その長手方向(X方向)において5つの領域M1,M2,M3,M4,M5に分割されている(図5)。左端の領域M1は搬入領域であり、塗布処理を受けるべき新規の基板Gはこの領域M1内の所定位置に搬入される。この搬入領域M1には、搬送装置54(図1)の搬送アームから基板Gを受け取ってステージ76上にローディングするためにステージ下方の原位置とステージ上方の往動位置との間で昇降移動可能な複数本のリフトピン86が所定の間隔を置いて設けられている。これらのリフトピン86は、たとえばエアシリンダ(図示せず)を駆動源に用いる搬入用のリフトピン昇降部(図示せず)によって昇降駆動される。
この搬入領域M1は浮上式の基板搬送が開始される領域でもあり、この領域内のステージ上面には基板Gを搬入用の浮上高さまたは浮上量Haで浮かせるために高圧または正圧の圧縮空気を噴き出す噴出口88が一定の密度で多数設けられている。ここで、搬入領域M1における基板Gの浮上高さHaは、特に高い精度を必要とせず、たとえば100〜150μmの範囲内に保たれればよい。また、搬送方向(X方向)において、搬入領域M1のサイズは基板Gのサイズを上回っているのが好ましい。さらに、搬入領域M1には、基板Gをステージ76上で位置合わせするためのアライメント部(図示せず)も設けられてよい。
ステージ76の中心部に設定された領域M3はレジスト液供給領域または塗布領域であり、基板Gはこの塗布領域M3を通過する際に上方のレジストノズル78からレジスト液Rの供給を受ける。塗布領域M3における基板浮上高さHbはノズル78の下端(吐出口)と基板上面(被処理面)との間に設定間隔(たとえば100μm)の塗布ギャップSを規定する。この塗布ギャップSはレジスト塗布膜の膜厚やレジスト消費量を左右する重要なパラメータであり、高い精度で一定に維持される必要がある。このことから、塗布領域M3のステージ上面には、たとえば図6に示すような配列または分布パターンで、基板Gを所望の浮上高さHbで浮かせるために高圧または正圧の圧縮空気を噴き出す噴出口88と負圧で空気を吸い込む吸引口90とを混在させて設けている。そして、基板Gの塗布領域M3内を通過している部分に対して、噴出口88から圧縮空気による垂直上向きの力を加えると同時に、吸引口90より負圧吸引力による垂直下向きの力を加えて、相対抗する双方向の力のバランスを制御することで、塗布用の浮上高さHbを設定値HS(たとえば50μm)付近に維持するようにしている。搬送方向(X方向)における塗布領域M3のサイズは、レジストノズル78の直下に上記のような狭い塗布ギャップSを安定に形成できるほどの余裕があればよく、通常は基板Gのサイズよりも小さくてよく、たとえば1/3〜1/4程度でよい。
図6に示すように、塗布領域M3においては、基板搬送方向(X方向)に対して一定の傾斜した角度をなす直線C上に噴出口88と吸引口90とを交互に配し、隣接する各列の間で直線C上のピッチに適当なオフセットαを設けている。かかる配置パターンによれば、噴出口88および吸引口90の混在密度を均一にしてステージ上の基板浮上力を均一化できるだけでなく、基板Gが搬送方向(X方向)に移動する際に噴出口88および吸引口90と対向する時間の割合を基板各部で均一化することも可能であり、これによって基板G上に形成される塗布膜に噴出口88または吸引口90のトレースまたは転写跡が付くのを防止することができる。塗布領域M3の入口では、基板Gの先端部が搬送方向と直交する方向(Y方向)で均一な浮上力を安定に受けるように、同方向(直線J上)に配列する噴出口88および吸引口90の密度を高くするのが好ましい。また、塗布領域M3においても、ステージ76の両側縁部(直線K上)には、基板Gの両側縁部が垂れるのを防止するために、噴出口88のみを配置するのが好ましい。
搬入領域M1と塗布領域M3との間に設定された中間の領域M2は、搬送中に基板Gの高さ位置を搬入領域M1における浮上高さHaから塗布領域M3における浮上高さHbへ変化または遷移させるための遷移領域である。この遷移領域M2内でもステージ76の上面に噴出口88と吸引口90とを混在させて配置することができる。その場合は、吸引口90の密度を搬送方向に沿って次第に大きくし、これによって搬送中に基板Gの浮上高さが漸次的にHaからHbに移るようにしてよい。あるいは、この遷移領域M2においては、吸引口90を含まずに噴出口88だけを設ける構成も可能である。
塗布領域M3の下流側隣の領域M4は、搬送中に基板Gの浮上高さを塗布用の浮上高さHbから搬出用の浮上高さHc(たとえば100〜150μm)に変えるための遷移領域である。この遷移領域M4でも、ステージ76の上面に噴出口88と吸引口90とを混在させて配置してもよく、その場合は吸引口90の密度を搬送方向に沿って次第に小さくするのがよい。あるいは、吸引口90を含まずに噴出口88だけを設ける構成も可能である。また、図6に示すように、塗布領域M3と同様に遷移領域M4でも、基板G上に形成されたレジスト塗布膜に転写跡が付くのを防止するために、吸引口90(および噴出口88)を基板搬送方向(X方向)に対して一定の傾斜した角度をなす直線E上に配置し、隣接する各列間で配列ピッチに適当なオフセットβを設ける構成が好ましい。
ステージ76の下流端(右端)の領域M5は搬出領域である。レジスト塗布ユニット(CT)40で塗布処理を受けた基板Gは、この搬出領域M5内の所定位置または搬出位置から搬送アーム74(図3)によって下流側隣の減圧乾燥ユニット(VD)42(図3)へ搬出される。この搬出領域M5には、基板Gを搬出用の浮上高さHcで浮かせるための噴出口88がステージ上面に一定の密度で多数設けられているとともに、基板Gをステージ76上からアンローディングして搬送アーム74(図3)へ受け渡すためにステージ下方の原位置とステージ上方の往動位置との間で昇降移動可能な複数本のリフトピン92が所定の間隔を置いて設けられている。これらのリフトピン92は、たとえばエアシリンダ(図示せず)を駆動源に用いる搬出用のリフトピン昇降部(図示せず)によって昇降駆動される。
レジストノズル78は、ステージ76上の基板Gを一端から他端までカバーできる長さで搬送方向と直交する水平方向(Y方向)に延びる長尺状のノズル本体を有し、ノズル昇降機構75およびノズル水平移動機構77により所定の範囲内で鉛直方向(Z方向)およびノズル長手方向と直交する水平方向(X方向)に移動できるようになっており(図3、図11)、レジスト液供給機構93(図14)からのレジスト液供給管94(図4)に接続されている。
図4、図7および図8に示すように、基板搬送部84は、ステージ76の左右両サイドに平行に配置された一対のガイドレール96と、各ガイドレール96上に軸方向(X方向)に移動可能に取り付けられたスライダ98と、各ガイドレール96上でスライダ98を直進移動させる搬送駆動部100と、各スライダ98からステージ76の中心部に向かって延びて基板Gの左右両側縁部を着脱可能に保持する保持部102とをそれぞれ有している。
ここで、搬送駆動部100は、直進型の駆動機構たとえばリニアモータによって構成されている。また、保持部102は、基板Gの左右両側縁部の下面に真空吸着力で結合する吸着パッド104と、先端部で吸着パッド104を支持し、スライダ98側の基端部を支点として先端部の高さ位置を変えられるように弾性変形可能な板バネ型のパッド支持部106とをそれぞれ有している。吸着パッド104は一定のピッチで一列に配置され、パッド支持部106は各々の吸着パッド104を独立に支持している。これにより、個々の吸着パッド104およびパッド支持部106が独立した高さ位置で(異なる高さ位置でも)基板Gを安定に保持できるようになっている。
図7および図8に示すように、この実施形態におけるパッド支持部106は、スライダ98の内側面に昇降可能に取り付けられた板状のパッド昇降部材108に取り付けられている。スライダ98に搭載されているたとえばエアシリンダからなるパッドアクチエータ109(図14)が、パッド昇降部材108を基板Gの浮上高さ位置よりも低い原位置(退避位置)と基板Gの浮上高さ位置に対応する往動位置(結合位置)との間で昇降移動させるようになっている。
図9に示すように、各々の吸着パッド104は、たとえば合成ゴム製で直方体形状のパッド本体110の上面に複数個の吸引口112を設けている。これらの吸引口112はスリット状の長穴であるが、丸や矩形の小孔でもよい。吸着パッド104には、たとえば合成ゴムからなる帯状のバキューム管114が接続されている。これらのバキューム管114の管路116はパッド吸着制御部115(図14)の真空源にそれぞれ通じている。
保持部102においては、図4に示すように、片側一列の真空吸着パッド104およびパッド支持部106が1組毎に分離している分離型または完全独立型の構成が好ましい。しかし、図10に示すように、切欠き部118を設けた一枚の板バネで片側一列分のパッド支持部120を形成してその上に片側一列の真空吸着パッド104を配置する一体型の構成も可能である。
上記のように、ステージ76の上面に形成された多数の噴出口88およびそれらに浮上力発生用の圧縮空気を供給する圧縮空気供給機構122(図11)、さらにはステージ76の塗布領域M3内に噴出口88と混在して形成された多数の吸引口90およびそれらに真空の圧力を供給するバキューム供給機構124(図11)により、搬入領域M1や搬出領域M5では基板Gを搬入出や高速搬送に適した浮上量で浮かせ、塗布領域M3では基板Gを安定かつ正確なレジスト塗布走査に適した設定浮上量HSで浮かせるためのステージ基板浮上部126(図14)が構成されている。
図11に、ノズル昇降機構75、ノズル水平移動機構77、圧縮空気供給機構122およびバキューム供給機構124の構成を示す。ノズル昇降機構75は、塗布領域M3の上を搬送方向(X方向)と直交する水平方向(Y方向)に跨ぐように架設された門形フレーム130と、この門形フレーム130に取り付けられた左右一対の鉛直運動機構132L,132Rと、これらの鉛直運動機構132L,132Rの間に跨る移動体(昇降体)のノズル支持体134とを有する。各鉛直運動機構132L,132Rの駆動部は、たとえばパルスモータからなる電動モータ138L、138R、ボールネジ140L,140Rおよびガイド部材142L,142Rを有している。パルスモータ138L、138Rの回転力がボールネジ機構(140L,142L,134L)、(140R,142R,134R)によって鉛直方向の直線運動に変換され、昇降体のノズル支持体134と一体にレジストノズル78が鉛直方向に昇降移動する。パルスモータ138L,138Rの回転量および回転停止位置によってレジストノズル78の左右両側の昇降移動量および高さ位置を任意に制御できるようになっている。ノズル支持体134は、図12に示すように、たとえば角柱の剛体からなり、その下面または側面にレジストノズル78をフランジ、ボルト等を介して着脱可能に取り付けている。
ノズル水平移動機構77は、門形フレーム130をノズル長手方向と直交する水平方向(X方向)に案内する左右一対のガイドレール(図示せず)と、それらのガイドレール上で門形フレーム130を直進移動させる左右一対の水平運動機構たとえばパルスモータ駆動型のボールネジ機構135L,135Rとを有し、ガイドレール上の任意の位置に門形フレーム130を位置決めできるように構成されている。
圧縮空気供給機構122は、ステージ76上面で分割された複数のエリア別に噴出口88に接続された正圧マニホールド144と、それら正圧マニホールド144にたとえば工場用力の圧縮空気供給源146からの圧縮空気を送り込む圧縮空気供給管148と、この圧縮空気供給管148の途中に設けられるレギュレータ150とを有している。バキューム供給機構124は、ステージ76上面で分割された複数のエリア別に吸引口90に接続された負圧マニホールド152と、それらの負圧マニホールド152にたとえば工場用力の真空源154からのバキュームを送り込むバキューム管156と、このバキューム管156の途中に設けられる絞り弁158とを有している。
このレジスト塗布ユニット(CT)40は、図5に示すように、基板搬送方向(X方向)においてステージ76よりも少し下流側の上方にノズル待機部170を設置しており、このノズル待機部170の中にプライミング処理部を設けている。
図13に、ノズル待機部170内の構成を示す。図示のように、ノズル待機部170は、プライミング処理部172と溶剤雰囲気室174と洗浄部176とをX方向で横一列に配置している。この中で、プライミング処理部172が塗布処理位置に最も近い場所に設置されている。ノズル水平移動機構77(図11)の直進駆動部135L,135Rがノズル待機部170まで延びており(図3)、レジストノズル78をノズル待機部170内の各部(172,174,176)に移送できるようになっている。
洗浄部176は、所定位置に位置決めされたレジストノズル78の下を長手方向(Y方向)に移動またはスキャンするノズル洗浄ヘッド178を有している。このノズル洗浄ヘッド178には、レジストノズル78の下端部および吐出口78aに向けて洗浄液(たとえばシンナー)および乾燥用ガス(たとえばN2ガス)をそれぞれ噴き付ける洗浄ノズル180およびガスノズル182が搭載されるとともに、レジストノズル78に当たって落下した洗浄液をバキューム力で受け集めて回収するドレイン部184が設けられている。
溶剤雰囲気室174は、レジストノズル78の全長をカバーする長さでY方向に延びており、室内には溶剤(たとえばシンナー)が入っている。溶剤雰囲気室174の上面には、長手方向(Y方向)に延びるスリット状の開口186aを設けた断面V状の蓋体186が取り付けられている。レジストノズル78のノズル部を蓋体186に上方から合わせると、吐出口78aとテーパ形状のノズル下端部だけが開口186aを介して室内に立ち篭もる溶剤の蒸気に曝されるようになっている。ステージ76上でしばらく塗布処理が行われない間に、レジストノズル78は、洗浄部176で吐出口78aおよびノズル部の洗浄を施され、それから溶剤雰囲気室174で待機する。
プライミング処理部172は、レジストノズル78の全長をカバーする長さで水平方向(Y方向)に延びる円柱状のプライミングローラ188を溶剤浴室190の中に配置している。溶剤浴室190内には、プライミングローラ188の下部が浸かる程度の液面レベルで溶剤または洗浄液(たとえばシンナー)が収容されている。溶剤浴室190の外に配置された回転支持機構192が、プライミングローラ188の回転軸188aを支持し、プライミングローラ188を回転駆動する。また、溶剤浴室174内には、洗浄液溜りよりも上方の位置でプライミングローラ188の外周面に新液の溶剤を噴きつける溶剤ノズル194およびプライミングローラ188の外周面に擦接するワイパ196が設けられている。プライミング処理部172の作用は後述する。
このレジスト塗布ユニット(CT)40は、レジストノズル78とその直下の物体すなわちステージ76、基板Gまたはプライミングローラ188との間の相対的な位置関係を検出するために、図3〜図5、図11、図12に示すようにレジストノズル78の左右両端部に一対の光学式距離センサ162L、162Rを取り付けている。各光学式距離センサ162L、162Rは、垂直下方に光ビームを投光する投光部と、該光ビームの当たった物体から垂直上方に反射してくる光を測定距離に応じた位置で受光する受光部とを含んでおり、直下のステージ76と直接対向しているときはステージ76との距離間隔を測定し、直下にステージ76上で浮いている基板Gが在るときは基板Gとの距離間隔を測定し、プライミングローラ188の真上に位置しているときはプライミングローラ188の外周面との距離間隔を測定することができる。これらの光学式距離センサ162L、162Rのより詳細な機能および作用は後述する。
さらに、このレジスト塗布ユニット(CT)40内には、レジストノズル78を着脱可能に支持するノズル支持体134の任意の位置をその可動方向(Z方向、X方向)で測定または読取するための位置センサとして左右一対の垂直リニアスケール164L,164Rおよび左右一対の水平リニアスケール166L,166Rが設けられている。
左右一対の垂直リニアスケール164L,164Rは、門形フレーム130を基準としてノズル支持体134の左右両端部のZ方向における位置(高さ位置)を測定しまたは読み取るものであり、門形フレーム130の左右両側面に固定されたZ方向に延びる目盛部164aと、この目盛部164aをノズル支持体134の高さ位置に応じたレベルで光学的に読み取るようにノズル支持体134の左右両端に取付された目盛読取部164bとで構成されている。門形フレーム130は堅牢で上下方向に変動または変位することは殆どないので、垂直リニアスケール164L,164Rの測定精度が狂うことは殆ど無く、それぞれノズル支持体134の左右両端部の高さ位置を常に正確に測定または読取することができる。
また、左右一対の水平リニアスケール166L,166Rは、床面(図示せず)に対する門形フレーム130の左右両端部のX方向における位置を測定または読取するものであり、床面に適当な支持部材(図示せず)を介して固定されたX方向に延びる目盛部166aと、この目盛部166aを門形フレーム130のガイドレール上の位置に応じた場所で光学的に読み取るように門形フレーム130の左右両側面に取付された目盛読取部166bとで構成されている。このリニアスケール166の測定精度も非常に高く、X方向における門形フレーム130の左右両側面の位置ひいてはノズル支持体134の左右両端部の位置を常に正確に測定または読取することができる。
図14に、この実施形態のレジスト塗布ユニット(CT)40における制御系の主要な構成を示す。コントローラ198は、マイクロコンピュータからなり、上記光学式距離センサ162(162L,162R)、垂直リニアスケール164(164L,164R),水平リニアスケール166(166L,166R)等から各測定値を受け取り、ユニット内の各部、特にレジスト液供給機構93、ノズル昇降機構75、ノズル水平移動機構77、ステージ基板浮上部126、搬送駆動部100、パッド吸着制御部115、パッドアクチエータ109、搬入用リフトピン昇降部(図示せず)、搬出用リフトピン昇降部(図示せず)、プライミングローラ回転支持機構192、ノズル洗浄ヘッド178等の個々の動作と全体の動作(シーケンス)を制御する。なお、コントローラ198は、この塗布現像処理システムの全体を統括制御するホストコントローラや他の外部装置にも接続されている。
次に、この実施形態のレジスト塗布ユニット(CT)40における塗布処理動作を説明する。コントローラ198は、たとえば光ディスク等の記憶媒体に格納されているレジスト塗布処理プログラムを主メモリに取り込んで実行し、プログラムされた一連の塗布処理動作を制御する。
搬送装置54(図1)より未処理の新たな基板Gがステージ76の搬入領域M1に搬入されると、リフトピン86が往動位置で該基板Gを受け取る。搬送装置54が退出した後、リフトピン86が下降して基板Gを搬送用の高さ位置つまり浮上位置Ha(図5)まで降ろす。次いで、アライメント部(図示せず)が作動し、浮上状態の基板Gに四方から押圧部材(図示せず)を押し付けて、基板Gをステージ76上で位置合わせする。アライメント動作が完了すると、その直後に基板搬送部84においてパッドアクチエータ109が作動し、吸着パッド104を原位置(退避位置)から往動位置(結合位置)へ上昇(UP)させる。吸着パッド104は、その前からバキュームがオンしており、浮上状態の基板Gの側縁部に接触するや否や真空吸着力で結合する。吸着パッド104が基板Gの側縁部に結合した直後に、アライメント部は押圧部材を所定位置へ退避させる。
次に、基板搬送部84は、保持部102で基板Gの側縁部を保持したままスライダ98を搬送始点位置から搬送方向(X方向)へ比較的高速の一定速度で直進移動させる。こうして基板Gがステージ76上を浮いた状態で搬送方向(X方向)へ直進移動し、基板Gの前端部がレジストノズル78の直下付近の設定位置つまり塗布開始位置に着いたところで、基板搬送部84が第1段階の基板搬送を停止する。
上記のようにして搬入領域M1で未処理の新たな基板Gをステージ76上に搬入する動作が行われている間、レジストノズル78はノズル待機部170のプライミング処理部172でプライミング処理を受ける。
このプライミング処理では、コントローラ198の制御の下で、ノズル昇降機構75およびノズル水平移動機構77がレジストノズル78の吐出口78aがプライミングローラ188の頂上部と設定間隔のギャップQを隔てて平行に対向する位置までレジストノズル78をプライミングローラ188に近接させ、そこでレジスト液供給機構93がレジストノズル78にレジスト液Rを吐出させ、これと同時にプライミング処理部172の回転支持機構192がプライミングローラ188を一定方向(図13では時計回り)に回転させる。そうすると、図15に拡大して示すように、レジストノズル78の吐出口78aより出たレジスト液Rがノズル背面78c側に回り込んでからプライミングローラ188の外周面に巻き取られる。レジスト液を巻き取ったプライミングローラ188の外周面は、直後に溶剤の浴に入ってレジスト液Rを洗い落とす。そして、溶剤浴から上がったプライミングローラ188の外周面は、溶剤ノズル194より噴きつけられる新液の溶剤で仕上げの洗浄を施され、その直後にワイパ196により液を拭い取られ清浄な面を回復してから、再びレジストノズル78の吐出口78aの下を通過しそこでレジスト液を受け取る。プライミング処理のためのプライミングローラ188の回転量は任意でよく、たとえば半回転でもよい。なお、レジストノズル78の吐出口とプライミングローラ188との間に形成されるギャップQは、塗布処理時にレジストノズル78の吐出口とステージ76上の基板Gとの間に形成される塗布ギャップSと同一または近似したサイズ(たとえば100μm)に設定されてよい。
このプライミング処理に際しては、レジストノズル78がレジスト液吐出動作を開始してから一定の遅延時間(たとえば1秒)を置いてプライミングローラ188の回転動作を開始させるのが好ましく、この時間差方式によってレジスト液Rをレジストノズル78のテーパ背面78c側へ十全かつ均一に回り込ませることができる。こうして、プライミング処理を終えた後も、レジストノズル78の吐出口78aないし背面78cの下部には、図16に示すように、ノズル長手方向(Y方向)にまっすぐ均一に延びたレジスト液の液膜RFが残る。
上記のようなプライミング処理が終了すると、先ずノズル水平移動機構77がレジストノズル78をプライミング処理部172からステージ塗布領域M3に設定された塗布位置の真上の位置まで水平に移し、次にノズル昇降機構75がレジストノズル78を真下のステージ76に向って降ろす。このとき、ステージ76上では搬入領域M1から搬送されてきた基板Gが塗布領域M3の塗布開始位置に着いて停止している。こうして、レジストノズル78の吐出口78aが基板Gと設定間隔の塗布ギャップSを隔てて対向する高さ位置までレジストノズル78を下降させる。そうすると、図17に示すように、レジストノズル78下端部のレジスト液膜が基板G上に着液して、塗布ギャップSを隙間なく塞ぐようにレジスト液のビードRBを形成する。
次いで、基板搬送部84が第2段階の基板搬送を開始する。この第2段階つまり塗布時の基板搬送は比較的低速の一定速度で行われる。こうして、塗布領域M3内において、基板Gが水平姿勢で搬送方向(X方向)に一定速度で移動すると同時に、長尺形のレジストノズル78が直下の基板Gに向けてレジスト液Rを一定の流量で帯状に吐出することにより、図18に示すように基板Gの前端側から後端側に向かってレジスト液の塗布膜RMが形成されていく。上記のように塗布処理の開始直前に塗布ギャップSをレジスト液のビードRBで隙間なく塞いでおくことにより、塗布走査においてレジストノズル78の背面78c下部に形成されるレジスト液のメニスカスMSを水平一直線に揃え、塗布ムラのない平坦なレジスト塗布膜RMを形成することができる。
塗布領域M3で上記のような塗布処理が済むと、つまり基板Gの後端部がレジストノズル78の直下を過ぎると、レジスト液供給機構93がレジストノズル78からのレジスト液Rの吐出を終了させる。これと同時に、ノズル昇降機構75がレジストノズル78を垂直上方に持ち上げて基板Gから退避させる。一方、基板搬送部84は搬送速度の比較的大きい第3段階の基板搬送に切り替える。そして、基板Gが搬出領域M5内の搬送終点位置に着くと、基板搬送部84は第3段階の基板搬送を停止する。この直後に、パッド吸着制御部115が吸着パッド104に対するバキュームの供給を止め、これと同時にパッドアクチエータ109が吸着パッド104を往動位置(結合位置)から原位置(退避位置)へ下ろし、基板Gの両側端部から吸着パッド104を分離させる。この時、パッド吸着制御部115は吸着パッド104に正圧(圧縮空気)を供給し、基板Gからの分離を速める。代わって、リフトピン92が基板Gをアンローディングするためにステージ下方の原位置からステージ上方の往動位置へ上昇する。
しかる後、搬出領域M5に搬出機つまり搬送アーム74がアクセスし、リフトピン92から基板Gを受け取ってステージ76の外へ搬出する。基板搬送部84は、基板Gをリフトピン92に渡したなら直ちに搬入領域M1へ高速度で引き返す。搬出領域M5で上記のように処理済の基板Gが搬出される頃に、搬入領域M1では次に塗布処理を受けるべき新たな基板Gについて搬入、アライメントないし搬送開始が行われる。また、レジストノズル78はノズル昇降機構75およびノズル水平移動機構77によりノズル待機部170のプライミング処理部172へ移され、そこで上記のようなプライミング処理を受ける。
上述したように、このレジスト塗布ユニット(CT)40においては、浮上ステージ76上に設定された塗布領域M3でスピンレス法の塗布処理を行うために長尺形のレジストノズル78を使用し、塗布処理の前にレジストノズル78にプライミング処理部172で下準備のプライミング処理を施すようにしており、このプライミング処理を毎回首尾よく行うことで塗布領域M3における塗布走査の際に塗布ムラや膜厚の変動等を防止ないし抑制することができる。そして、プライミング処理の出来具合は、プライミング位置の精度、つまりレジストノズル78の吐出口78aがプライミングローラ188の頂部と設定距離のギャップQを隔てて平行に対向するという位置関係の精度に依存する。しかるに、レジストノズル78はノズル支持体134に着脱可能に取付される交換部品であり、交換あるいは他の物体との衝突や接触等によってレジストノズル78の取付位置がずれると、プライミング位置の精度が下がり、プライミング処理の出来具合ひいては塗布処理の品質が低下する。
この実施形態のレジスト塗布ユニット(CT)40には、レジストノズル78の交換時はもちろん、定期的に、あるいは必要に応じて随時、プライミング位置を決定または補正する機能が備わっている。コントローラ198は、たとえば光ディスク等の記憶媒体に格納されているプライミング位置決定(補正)プログラムを主メモリに取り込んで実行し、プログラムされた一連の動作を制御する。
以下、図19〜図24につき、このレジスト塗布ユニット(CT)40においてプライミングの位置合わせを行う手法の一実施例を説明する。
プライミングの位置合わせを行うときは、ノズル昇降機構75およびノズル水平移動機構77によりレジストノズル78をノズル待機部170のプライミング処理部172へ移し、図19に示すように、プライミングローラ188の上でノズル長手方向と直交する水平方向(X方向)にレジストノズル78を移動させる。その際、レジストノズル78に一体的に取付されている光学式距離センサ162L、162Rを働かせて、レジストノズル78の移動する各位置でプライミングローラ188の外周面との距離間隔を測定する。上記のように、各光学式距離センサ162L、162Rは、垂直下方に光ビームを投光し、該光ビームの当たった物体から垂直上方に反射してくる光を受光して測定距離を求める。したがって、各光学式距離センサ162L、162Rの位置がプライミングローラ188の頂部の位置XSと一致しているときに光強度Pの最も高い反射光を受光し、しかも移動中で最も短い測定距離dを求めることができる。
コントローラ198は、各光学式距離センサ162L、162Rより最小測定距離dが得られた時に、水平リニアスケール164L,164Rの示すX方向の位置(XL,XR)および垂直リニアスケール166L,166Rの示すZ方向の位置(ZL,ZR)を読み取る。
ここで、プライミングローラ188に対してレジストノズル78が水平方向で平行になっていれば、最小測定距離dが得られる左右のX方向位置(XL,XR)が互いに一致する筈である。すなわち、XL=XRとなる筈である。しかし、両者の間で水平方向の傾きがあるときは、たとえば図20に示すような位置関係でレジストノズル78がプライミングローラ188の上をX方向に移動するときは、図21に示すようにXLとXRは一致しない。また、鉛直方向の傾きがあるときは、たとえば図23に示すような位置関係でレジストノズル78がプライミングローラ188の上をX方向に移動するときは、左側の光学式距離センサ162Lより得られる最小測定距離dLと右側の光学式距離センサ162Rより得られる最小測定距離dRとは一致しなくなる。
一般に、プライミングローラ188はX・Y・Z方向の定位置に固定して配設されるため、その取付精度は非常に高く、経時的な変化も少ない。これに対して、レジストノズル78は、交換頻度またはメンテナンス頻度の高い部品としてノズル支持体134に着脱可能に取り付けられ、しかも移動中に他の物体と衝突や接触を起こすこともあり、位置ずれを生じやすい。この点に鑑みて、この実施例においては、プライミングローラ188とレジストノズル78との間に相対的な傾きがあるような場合は、レジストノズル78の方に絶対的な傾きまたは取付位置のずれがあるものとみなして、コントローラ198の下でノズル昇降機構75および/またはノズル平行移動機構77を通じてレジストノズル78のプライミングローラ188に対する相対位置を補正する。
たとえば、図20に示すような水平方向の傾きに対しては、ノズル水平移動機構77において上記X方向の最小距離測定位置XL,XRの誤差または差分をキャンセルするように左右の水平運動機構135L,135Rのパルスモータを制御して、図22に示すように水平方向でレジストノズル78をプライミングローラ188と平行にすることができる。なお、図20に示す傾きは図解のために誇張しており、実際の左右のずれはミクロン単位である。したがって、左右の水平運動機構135L,135R間の相対的な位置調整により水平方向の傾きを補正できる程度にレジストノズル78を水平面内で実質的にθ方向(回転方向)に変位させることができる。
また、図23に示すような鉛直方向の傾きに対しては、ノズル昇降機構75において上記Z方向の最小距離測定値dL,dRの誤差または差分をキャンセルするように左右の鉛直運動機構132L,132Rのパルスモータ138L,138Rを制御して、図24に示すように鉛直面内でレジストノズル78をプライミングローラ188と平行にすることができる。ここで、最小距離測定値dL,dRの差分をキャンセルするには、両者の中間の値dS=(dL+dR)/2に揃うようにレジストノズル78の左右両端部の高さ位置をそれぞれ調整してよい。図23に示す傾きも図解のために誇張しており、実際の左右のずれはミクロン単位である。したがって、左右の鉛直運動機構132L,132R間の相対的な位置調整により鉛直方向の傾きを補正できる程度にレジストノズル78を鉛直面内で実質的にθ方向(回転方向)に変位させることができる。
理論的には、上記のように最小距離測定位置(XL,XR)および最小距離測定値(dL,dR)からレジストノズル78の傾きを是正するための補正値を求めることができる。もっとも、補正後の平行状態を確認するのが望ましい。したがって、平行条件(XL=XR=XSおよびdL=dR=dS)が成立していることが確認されるまで、プライミングローラ188の上方でレジストノズル78をX方向に移動させて最小距離測定位置(XL,XR)および最小距離測定値(dL,dR)を求める処理と、それらの測定値から傾きの有無を判定し傾き量を求める処理と、ノズル昇降機構75およびノズル水平移動機構77を通じて位置ズレ補正を行う処理とを繰り返してよい。
上記平行条件(XL=XR=XSおよびdL=dR=dS)は、両光学式距離センサ162L、162Rとプライミングローラ188との間で成立させるものであり、厳密にはレジストノズル78とプライミングローラ188との間で成立しているものではない。しかし、両光学式距離センサ162L、162Rはレジストノズル78に一体結合した状態でノズル支持体134に取付されるものであり、レジストノズル78に対する両光学式距離センサ162L、162Rの取付位置は既定値であるとともにその精度は非常に高い。したがって、上記平行条件が成立するときは、レジストノズル78とプライミングローラ188との間でも両者が平行状態になるものとみなすことができる。
こうして、コントローラ198は、上記平行条件が成立するときの最小距離測定位置XSおよび最小距離測定値dSとレジストノズル78に対する両光学式距離センサ162L、162Rの相対位置とに基づいて、レジストノズル78の吐出口78aがプライミングローラ188の頂部と設定間隔のギャップQを隔てて平行に向かい合うための水平リニアスケール164L,164Rおよび垂直リニアスケール166L,166R上の位置をプライミング位置として決定することができる。
上記のように、この実施例においては、プライミング処理時にレジストノズル78の吐出口78aがプライミングローラ188の頂部と設定距離のギャップQを隔てて平行に対向するようにレジストノズル78の位置つまりプライミング位置を決定するための位置合わせ作業をシム等の冶具や人手を要することなく自動的に実施することができる。
さらに、上記した実施例においては、定位置に設置されるプライミングローラ188の位置精度が高いことを利用して、ノズル支持体134に着脱可能に取付されるレジストノズル78の位置ずれをコントローラ198の制御の下でノズル昇降機構75およびノズル水平移動機構77を通じて自動的に補正することができる。すなわち、ステージ76や基板Gに対してもレジストノズル78の位置ずれを補正できるという利点が得られる。
本発明の別の実施例として、図25に示すように、ノズル支持体134にレジストノズル78と光学式距離センサ162とがそれぞれ個別に取付される場合がある。この場合、光学式距離センサ162(162L,162R)はノズル支持体134に半永久的に固定されるため、水平リニアスケール164L,164Rおよび垂直リニアスケール166L,166R上で光学式距離センサ162(162L,162R)のX方向およびY方向の位置を常時高い精度で読み取ることができる。一方、レジストノズル78は、ノズル支持体134に着脱可能に取り付けられ、比較的頻繁に交換または修理される。このため、レジストノズル78の取付位置がずれる可能性は多分にある。そして、レジストノズル78の取付位置がずれると、レジストノズル78と光学式距離センサ162(162L,162R)との相対的な位置関係がずれるという一面もある。
そこで、この実施例においては、プライミング処理部172でプライミングの位置合わせを行う前に、ステージ76上でレジストノズル78の取付位置を検査する。
この検査は、図26に示すように、レジストノズル78をステージ76上方に設定された所定の高さ位置Zaまで降ろす。この場合、コントローラ198は、垂直リニアスケール164の示す測定値がメモリに記憶している基準位置ZCに一致するまでノズル支持体134を降ろす。そして、光学式距離センサ162(162L,162R)に、ステージ76の上面までの距離を測定させる。一方、ステージ76側(たとえばステージ76の側面)に接触式距離センサ168を設け、その触針168aをレジストノズル78の下端に当ててステージ76上面とレジストノズル78との距離間隔Laつまりノズル高さ位置Zaを測定する。
レジストノズル78の取付位置に誤差がなければ、接触式距離センサ168より得られるノズル高さ位置の測定値Laが設定値(たとえば1mm)の値を示す。しかし、レジストノズル78の取付位置に誤差があるときは、接触式距離センサ168の触針168aがレジストノズル78の下端に正しく当接しないため、ノズル高さ位置の測定値Laが設定値に等しくならない。この場合、コントローラ198が、ノズル昇降機構75およびノズル水平移動機構77を通じてレジストノズル78の位置を調整する。そして、接触式距離センサ168より得られるノズル高さ位置の測定値Laが設定値に一致するところで、コントローラ198は、垂直リニアスケール164の示す高さ位置ZC'を読み取り、この読取値ZC'をZ方向の補正基準位置としてメモリに登録する。また、水平リニアスケール166の示すX方向の位置XC'を読み取り、この読取値XC'をX方向の補正基準位置として登録する。また、Z方向の補正基準位置ZC'とX方向の補正基準位置XC'とから、レジストノズル78に対する光学式距離センサ162の相対位置を補正する。さらに、光学式距離センサ162にステージ76までの距離Lbを測定させ、その距離測定値Lbも補正基準距離として登録する。
こうして、この実施例では、ステージ76側にレジストノズル78を絶対基準位置に合わせるための測定器(図示の例は接触式距離センサ168)を設けることにより、ノズル支持体134に着脱可能に取付されるレジストノズル78の位置ずれをコントローラ198の制御の下でノズル昇降機構75およびノズル水平移動機構77を通じてステージ76上で自動的に補正することができる。また、レジストノズル78に位置ずれがあっても、レジストノズル78と光学式距離センサ162との現時の相対位置関係を正確に求めることができる。
プライミングの位置合わせの動作および補正処理は、上記した第1の実施例(図19〜24)と同じでよい。もっとも、この実施例ではレジストノズル78の取付位置の誤差をステージ76上で補正しているので、図20または図23に示すようにレジストノズル78がプライミングローラ188に対して水平方向または鉛直方向で傾く可能性は殆どない。仮に、レジストノズル78とプライミングローラ188との間に相対的な傾きがあれば、むしろプライミングローラ188側に原因があると推定することもできる。実際、一変形例として、プライミング処理部172において、プライミングローラ188をたとえばX方向で可動に構成し、所定の高さ位置で静止しているレジストノズル78に対してプライミングローラ188の方を横から近づけてプライミング位置に位置決めすることも可能である。このように、プライミングローラ188を可動に構成する場合は、プライミングローラ188の位置が経時的にずれる可能性は多分にある。
そこで、プライミングの位置合わせにおいては、コントローラ198の制御の下で回転支持機構192を通じてプライミングローラ188の位置ずれを補正することによって、最適なプライミング位置を決定することができる。
あるいは、別の手法として、プライミングローラ188側をいじらずに、コントローラ198の制御の下でノズル昇降機構75およびノズル水平移動機構77を通じてレジストノズル78側の位置補正により最適なプライミング位置を決定することも可能である。この場合、コントローラ98の制御およびデータ管理の下で、レジストノズル78について、ステージ76に対する第1の補正基準位置と、プライミングローラ188に対する第2の補正基準位置が垂直リニアスケール164および水平リニアスケール166上に設定される。そして、ステージ76上で塗布処理を行うときは上記第1の補正基準位置に基づいてレジストノズル78を所望の位置に移動または位置決めし、プライミング処理を行うときは上記第2の補正基準位置に基づいてレジストノズル78をプライミングローラ188と対向する所定のプライミング位置に位置決めすることになる。
さらに、この実施例では、ステージ76上で塗布処理を開始する直前に、基板Gの板厚と浮上高さを測定することもできる。すなわち、図27に示すように、搬入領域M1から塗布領域M3に移送されてきて塗布開始位置で停止した基板Gに対して、レジストノズル78を所定位置たとえば上記第1の補正基準位置に付ける。そして、図28に示すように、この基準位置で光学式距離センサ162に基板Gの上面および下面までの距離Ld,Leを測定させる。この場合、光学式距離センサ162は、直下の基板Gに向けて1本または複数本の光ビームを投光し、基板Gの上面および下面からの反射光をそれぞれ受光した位置から測定距離Ld,Leを求める。コントローラ198は、これらの距離測定値Ld,Leを基に次式(1),(2)を演算して当該基板Gの厚み測定値Dおよび浮上高さ測定値Hbを求める。
D=Le−Ld ・・・・(1)
b=Lb−Le ・・・・(2)
このように塗布処理の直前に当該基板Gの板厚Dおよび浮上高さHbを求めることにより、塗布処理時におけるステージ76と基板Gとレジストノズル78との間の高さ位置関係を適確に制御ないし管理することが可能であり、浮上搬送式のスピンレス塗布法で基板G上にレジスト塗布膜を所望かつ均一な膜厚に形成する塗布処理の再現性および信頼性を大きく向上させることができる。
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。
たとえば、ステージ76側に設置する接触式距離センサ168を光学式距離センサに置き換えることもできる。その場合、該光学式距離センサは、レジストノズル78の下端との距離間隔を測定できるだけでなく、ステージ76上の基板Gとの距離間隔を測定することもできる。
レジストノズル78の高さ位置精度が非常に高く、プライミングの位置合わせにおいてはレジストノズル78とプライミングローラ188との間でX方向の平行度をとるだけで済む場合は、レジストノズル78側の光学式距離センサ162を光学式位置センサで代用することも可能である。すなわち、図19および図21に示すように、反射光の光強度Pが最大になる位置をプライミングローラ188の頂部とすることができ、反射光の光強度を検出する機能を備えるだけの光学式位置センサを用いてもX方向におけるプライミングローラ188の頂部の位置を検出することができる。さらには、レジストノズル78側の光学式距離センサ162を接触式センサで代用することも可能である。また、レジストノズル78側のセンサを左右一対ではなく1個だけ設ける構成も可能である。
上記した実施形態における基板搬送部84の保持部102は真空吸着式のパッド104を有するものであったが、基板Gの側縁部をメカニカルに(たとえば狭着して)保持するパッド等も可能である。また、パッド104を基板Gの側縁部に着脱自在に結合するための機構(パッド支持部106、パッド昇降部108、パッドアクチエータ109)にも種々の方式、構成を採用することができる。また、上記実施形態における基板搬送部84は基板Gの左右両側縁部を保持して搬送したが、基板Gの片側の側縁部のみを保持して基板搬送を行うことも可能である。
本発明は、上記実施形態のような浮上搬送方式のスピンレス塗布法に限定されるものではない。載置型のステージ上に基板を水平に固定載置して、基板上方で長尺形レジストノズルをノズル長手方向と直交する水平方向に移動させながら基板上にレジスト液を帯状に吐出させて塗布する方式のスピンレス塗布法にも本発明を適用することができる。
上記した実施形態はLCD製造の塗布現像処理システムにおけるレジスト塗布装置に係るものであったが、本発明は被処理基板上に処理液を供給する任意の処理装置やアプリケーションに適用可能である。したがって、本発明における処理液としては、レジスト液以外にも、たとえば層間絶縁材料、誘電体材料、配線材料等の塗布液も可能であり、現像液やリンス液等も可能である。本発明における被処理基板はLCD基板に限らず、他のフラットパネルディスプレイ用基板、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。
本発明の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。 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。 実施形態の塗布現像処理システムにおけるレジスト塗布ユニットおよび減圧乾燥ユニットの全体構成を示す略平面図である。 実施形態におけるレジスト塗布ユニットの全体構成を示す斜視図である。 実施形態におけるレジスト塗布ユニットの全体構成を示す略正面図である。 上記レジスト塗布ユニット内のステージ塗布領域における噴出口と吸入口の配列パターンの一例を示す平面図である。 上記レジスト塗布ユニットにおける基板搬送部の構成を示す一部断面略側面図である。 上記レジスト塗布ユニットにおける基板搬送部の保持部の構成を示す拡大断面図である。 上記レジスト塗布ユニットにおける基板搬送部のパッド部の構成を示す斜視図である。 上記レジスト塗布ユニットにおける基板搬送部の保持部の一変形例を示す斜視図である。 上記レジスト塗布ユニットにおけるノズル昇降機構、ノズル水平移動機構、圧縮空気供給機構およびバキューム供給機構の構成を示す図である。 上記レジスト塗布ユニットにおいて光学式距離センサをレジストノズルに一体化してノズル支持体に取り付ける構成例を示す一部断面側面図である。 上記レジスト塗布ユニットにおけるノズル待機部内の構成を示す一部断面正面図である。 上記レジスト塗布ユニットにおける制御系の主要な構成を示すブロック図である。 上記レジスト塗布ユニットにおけるプライミング処理の要部を拡大して示す図である。 上記プライミング処理によってレジストノズルの下端部に形成される液膜状態を示す部分拡大断面図である。 上記レジスト塗布ユニットにおいてレジストノズルをプライミング処理後に基板上の塗布開始位置に降ろしたときの着液状態を示す側面図である。 塗布走査を示す側面図である。 上記レジスト塗布ユニットにおけるプライミングの位置合わせを示す側面図である。 プライミングの位置合わせにおいてレジスノズルがプライミングローラに対して水平方向で傾いている場合の両者の位置関係を示す略平面図である。 プライミングの位置合わせにおいてレジスノズルがプライミングローラに対して水平方向で傾いている場合に左右の光学式距離センサで得られるX方向の反射光強度分布を示す図である。 プライミングの位置合わせで水平方向の傾きを補正してレジスノズルをプライミングローラに対して平行にした状態を示す略平面図である。 プライミングの位置合わせにおいてレジスノズルがプライミングローラに対して鉛直方向で傾いている場合の両者の位置関係を示す略平面図である。 プライミングの位置合わせで鉛直方向の傾きを補正してレジスノズルをプライミングローラに対して平行にした状態を示す略側面図である。 第2の実施例において光学式距離センサをレジストノズルと個別にノズル支持体に取り付ける構成例を示す一部断面側面図である。 第2の実施例における作用を示す略正面図である。 第2の実施例における付随的な作用を示す斜視図である。 第2の実施例における付随的な作用を示す略正面図である。 長尺形のレジストノズルをプライミング処理後に基板上の塗布開始位置に下ろしたときの着液状態を示す部分斜視図である。
符号の説明
40 レジスト塗布ユニット(CT)
75 ノズル昇降機構
76 ステージ
77 ノズル水平移動機構
78 レジストノズル
84 基板搬送部
93 レジスト液供給機構
100 搬送駆動部
132(132L,132R) 鉛直運動機構
134 ノズル支持体
135(135L,135R) 水平運動機構
162(162L,162R) 光学式距離センサ
164(164L,164R) 垂直リニアスケール
166(166L,166R) 水平リニアスケール
172 プライミング処理部
188 プライミングローラ
192 プライミングローラ回転支持機構
198 コントローラ

Claims (17)

  1. スピンレス法の塗布処理に用いる長尺形の塗布ノズルに、塗布処理の下準備のために、所定のプライミング位置で前記ノズルの下端の吐出口と円柱形のプライミングローラの頂部とを所望のギャップを隔てて向かい合わせ、前記プライミングローラを回転させながら前記ノズルより処理液を吐出させ、吐出終了後に前記ノズルの下端部に前記処理液の液膜を形成するプライミング処理を施す塗布方法であって、
    直下の物体に対する相対的な位置または距離を検出するためのセンサを前記ノズル側に設け、
    前記プライミングローラに対してその上方を水平に横切るように前記ノズルおよび前記センサを相対的に移動させて、前記センサと前記プライミングローラとの間の距離間隔が最小になる特定位置を検出し、その特定位置に基づいて前記プライミング位置を決定する塗布方法。
  2. 前記センサとして、直下の物体との距離を光学的に測定するための光学式距離センサを用いる請求項1に記載の塗布方法。
  3. 前記センサとして、直下の物体から反射してくる光の光強度を測定するための光学式位置センサを用いる請求項1に記載の塗布方法。
  4. 前記ノズルおよび前記プライミングローラを前記プライミング位置に相対的に位置決めするために、前記プライミングローラの回転軸を所定の固定位置に配置し、前記ノズルを鉛直の第1の方向とノズル長手方向と直交する水平の第2の方向とで移動可能とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の塗布方法。
  5. 前記ノズルおよび前記プライミングローラを前記プライミング位置で相対的に位置決めするために、前記ノズルを鉛直の第1の方向で移動可能とし、前記プライミングローラの回転軸を所定の高さ位置で前記ノズルの長手方向と直交する水平の第2の方向で移動可能とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の塗布方法。
  6. 前記センサが前記ノズルの長手方向両端部側に一対設けられ、双方の前記センサと前記プライミングローラとの間の距離間隔がそれぞれ最小になる第1および第2の位置を検出し、前記第1および第2の位置に基づいて前記プライミング位置を決定する請求項1〜5のいずれか一項に記載の塗布方法。
  7. 前記ノズルの長手方向と直交する水平方向における前記第1の位置と前記第2の位置との差分を求めて、前記差分をキャンセルするように前記ノズルおよび前記プライミングローラの少なくとも一方を水平面内で実質的に回転する方向に変位させる請求項6に記載の塗布方法。
  8. 鉛直方向において前記第1の位置で測定される第1の距離と前記第2の位置で測定される第2の距離との間の差分を求めて、前記差分をキャンセルするように前記ノズルを鉛直面内で実質的に回転する方向に変位させる請求項6に記載の塗布方法。
  9. 鉛直方向において前記第1の位置で測定される第1の距離と前記第2の位置で測定される第2の距離との間の差分を求めて、前記差分をキャンセルするように前記ノズルおよび前記プライミングローラの少なくとも一方を鉛直面内で実質的に回転する方向に変位させる請求項6に記載の塗布方法。
  10. 前記センサが、前記ノズルに直接に取り付けられる請求項1〜9のいずれか一項に記載の塗布方法。
  11. 共通の支持体に前記ノズルと前記センサとが個別に取り付けられる請求項1〜9のいずれか一項に記載の塗布方法。
  12. 前記プライミングの位置合わせを行う前に、前記支持体に対する前記ノズルの相対的な位置関係を検査する請求項11に記載の塗布方法。
  13. 前記検査は、前記塗布処理を行うために前記基板をほぼ水平に支持するためのステージ側に設けた位置または距離センサを用いて前記ノズルを前記ステージ上方に設定した基準位置に位置決めし、そのときの前記支持体の位置を読み取る工程を含む請求項12に記載の塗布方法。
  14. 前記ステージの塗布領域に導入された塗布処理前の前記基板について、前記ノズル側のセンサを用いて前記ノズルの吐出口と前記基板との間に塗布処理用のギャップを形成する請求項1〜13のいずれか一項に記載の塗布方法。
  15. 被処理基板をほぼ水平に支持するステージと、
    前記基板上に処理液を塗布するために前記ステージ上の前記基板に対して上方から処理液を吐出する長尺型の塗布ノズルと、
    前記基板に対して前記塗布ノズルをノズル長手方向と直交する水平な第1の方向で相対的に移動させる水平移動部と、
    前記基板に対して前記塗布ノズルを鉛直方向で相対的に移動させる昇降部と、
    塗布処理の下準備のために所定のプライミング位置で、前記ノズルの下端の吐出口と円柱形のプライミングローラの頂部とを所望のギャップを隔てて向かい合わせ、前記プライミングローラを回転させながら前記ノズルより処理液を吐出させ、吐出終了後に前記ノズルの下端部に前記処理液の液膜を形成するプライミング処理部と、
    直下の物体に対する相対的な位置または距離を検出するために前記ノズルと一体的に設けられるセンサと、
    前記プライミングローラに対して前記ノズルおよび前記センサを前記プライミングローラの上方を水平に横切るように相対的に移動させて、前記センサと前記プライミングローラとの間の距離間隔が最小になる特定位置を検出し、前記特定位置に基づいて前記プライミング位置を決定するプライミング位置決定部と
    を有する塗布装置。
  16. 前記ステージが、ステージ上面より噴出する気体の圧力により前記基板を浮かせて支持する浮上型ステージである請求項15に記載の塗布装置。
  17. 前記ステージが、前記基板をステージ上面に載置してバキューム力により吸着固定する吸着固定型ステージである請求項15に記載の塗布装置。



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