JP4619162B2 - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板表面への均一な処理を要する基板処理装置及び基板処理方法に関する。基板の一例として半導体や液晶パネル製造のフォトリソグラフィに使用するマスク、または縮小露光を行うレチクルを挙げることができる。

基板表面への処理において、面内均一性を重視する工程の一つにフォトリソグラフィ工程がある。特に、現像処理における基板表面への現像液塗布の面内均一性は、マスク形状に影響するので重要である。さらに、基板がレチクル基板である場合、高精度が要求されるため、現像液塗布の面内均一性は相当の精度が必要である。

図５は、従来の基板処理装置の一例を示す平面図である。基板５０は、例えばレチクル基板である。棒状薬液ノズル５５は、基板５０に、例えば現像液５６を供給する。棒状薬液ノズル５５は、図示しない薬液の吐出口が長手方向に配され、基板５０一辺より大きな長手の塗布領域を有する。棒状薬液ノズル５５は、その一端の回転軸５３を中心に所定の回転角度を伴い回転移動する。その際、棒状薬液ノズル５５から現像液５６が吐出し、基板５０に塗布される。棒状薬液ノズル５５による扇状の移動軌跡５３１は、回転軸５３から遠いほど移動距離が長く、基板上の通過速度が大きくなる。従って、現像液５６は、基板５０において回転軸５３から近い領域（Ａ２）より遠い領域（Ａ１）ほど少量になる傾向がある。
基板処理における面内均一性を高めるには、基板に対し所定処理を行う実効領域が、平行移動するスキャンタイプの機構を利用することが考えられる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−５７３３４号公報（図５、段落番号［００３９］）

上述したように、従来の基板処理装置は、現像液等、薬液塗布量が処理面内で不均一になる問題がある。基板処理に高精度が要求される場合、基板処理の面内均一性が要求される。基板処理における面内均一性を高めるには、基板に対し所定処理を行う実効領域が平行移動するスキャンタイプの機構を利用すればよい。しかし、このスキャンタイプの機構は複雑で、装置が大型化すると共に高価になる。

本発明は上記のような事情を考慮してなされたもので、簡素化された機構で基板処理の面内均一性を向上させる基板処理装置及び基板処理方法を提供しようとするものである。

本発明に係る基板処理装置は、基板が略水平な状態で支持されかつ回転可能なステージと、前記基板の回転範囲の外側に可動部が設けられ、前記可動部の回転軸を中心とした動径方向を長手方向とする領域である実効領域が扇状の移動軌跡を有することにより前記基板表面全域に処理の影響を及ぼす基板処理機構と、前記基板処理機構による前記基板への処理時、（１）前記基板上を通過する前記実効領域上の前記長手方向に沿った第１の点の、前記基板上の対向する点に対する相対速度と、（２）前記基板上を通過する前記実効領域上の前記長手方向に沿った第２の点の、前記基板上の対向する点に対する相対速度と、が略均一になるように前記可動部と前記ステージの回転動作を制御する制御機構と、を具備する。
なお、前記略均一とは、相対的な速度が均一になるか、又は相対的な速度が均一になる場合に対して±５％の誤差範囲を含む意味である。

また、本発明に係る基板処理装置は、基板が略水平な状態で支持されかつ回転可能なステージと、前記基板の回転範囲の外側に可動部が設けられ、前記可動部の回転軸を中心とした動径方向を長手方向とする領域である実効領域が扇状の移動軌跡を有することにより前記基板表面全域に処理の影響を及ぼす基板処理機構と、前記ステージを回転動作させる第１駆動部と、前記可動部を回転動作させる第２駆動部と、前記基板処理機構による前記基板への処理時、（１）前記基板上を通過する前記実効領域上の前記長手方向に沿った第１の点の、前記基板上の対向する点に対する相対速度と、（２）前記基板上を通過する前記実効領域上の前記長手方向に沿った第２の点の、前記基板上の対向する点に対する相対速度と、を略均一化するべく、前記ステージにおける回転角の経時変化と前記可動部における回転角の経時変化とを同期させるよう前記第１駆動部と前記第２駆動部を制御する制御機構と、を具備する。
なお、前記略均一化とは、相対的な速度を均一化する場合、又は相対的な速度を均一化する場合に対して±５％の誤差範囲を含む意味である。

また、本発明に係る基板処理装置は、基板が略水平な状態で支持されかつ回転可能なステージと、前記基板の回転範囲の外側に可動部が設けられ、前記可動部の回転軸を中心とした動径方向を長手方向とする領域である実効領域が扇状の移動軌跡を有することにより前記基板表面全域に処理の影響を及ぼす基板処理機構と、前記ステージを回転動作させる第１駆動部と、前記可動部を回転動作させる第２駆動部と、前記基板処理機構による前記基板への処理時、前記ステージの角速度と前記可動部の角速度が略同じになるように前記第１駆動部と前記第２駆動部を制御する制御機構と、を具備する。

なお、前記略同じとは、前記ステージの角速度と前記可動部の角速度が同じになるか、又は前記ステージの角速度と前記可動部の角速度が同じになる場合に対して±５％の誤差範囲を含む意味である。

上記それぞれ本発明に係る基板処理装置によれば、基板処理機構の実効領域は、可動部の回転動作により扇状の移動軌跡を有する。ここでいう実効領域とは、基板に対して何らかの処理を施す直接的な領域をいう。本来、扇状の移動軌跡を有する実効領域は、可動部から遠ざかるほど基板上の通過速度は大きく、可動部に近いほど基板上の通過速度は小さい。そこで、ステージの回転動作を加えて調整を図る。すなわち、基板領域のうち、可動部から遠い方は実効領域と同じ方向に動き、可動部に近い方は実効領域と反対方向（向かい合う方向）に動く。制御機構は、可動部とステージの回転動作を相互制御することによって、基板上を通過する実効領域の相対的な速度を基板全域で略均等にする。

なお、本発明に係る基板処理装置において、より好ましくは、次のいずれかの特徴を有することにより、基板処理に関する応用性が得られる。
前記基板処理機構は、前記実効領域として前記長手方向に薬液が吐出される領域が配された棒状薬液ノズルであることを特徴とする。
前記基板処理機構は、前記実効領域として前記少なくとも長手方向にスクラブ部材が配された棒状洗浄系であることを特徴とする。

本発明に係る基板処理方法は、回転可能なステージに基板を略水平な状態で支持する工程と、前記基板の回転範囲の外側に設けられた可動部により前記可動部の回転軸を中心とした動径方向を長手方向とする領域である実効領域が扇状の移動軌跡を有する基板処理機構を利用し、前記基板表面全域に処理が実施される処理工程と、を備え、前記処理工程中、前記可動部による前記実効領域の回転角の経時変化と前記ステージによる前記基板の回転角の経時変化を調整して、（１）前記基板上を通過する前記実効領域上の前記長手方向に沿った第１の点の、前記基板上の対向する点に対する相対速度と、（２）前記基板上を通過する前記実効領域上の前記長手方向に沿った第２の点の、前記基板上の対向する点に対する相対速度と、が略均一になるようにすることを特徴としている。
なお、前記略均一とは、相対的な速度が均一になるか、又は相対的な速度が均一になる場合に対して±５％の誤差範囲を含む意味である。

上記本発明に係る基板処理方法によれば、基板処理機構は、基板表面全域に効果的な処理が実施されるための最低限の動作をする。基板処理機構の動作範囲は、実効領域における扇状の移動軌跡に他ならない。可動部による実効領域の動きとステージによる基板の動き、すなわち、両者の回転角の経時変化を調整し、基板上を通過する実効領域の相対的な速度を略均一化する。これにより、見かけ上、実効領域が基板に対してある一定の角度を保ったまま平行移動することになる。これにより、面内処理の均一性を図る。

また、本発明に係る基板処理方法は、回転可能なステージに基板を略水平な状態で支持する工程と、前記基板の回転範囲の外側に設けられた可動部により実効領域が扇状の動作範囲を有した基板処理機構を利用し、前記基板表面全域に効果的な処理が実施される処理工程と、を備え、少なくとも前記処理工程中、前記可動部による前記実効領域の回転角の経時変化と前記ステージによる前記基板の回転角の経時変化とが略同じになるように前記ステージと前記可動部を動作制御することを特徴としている。すなわち、可動部による実効領域の動きとステージによる基板の動きを同じ角速度とし、見かけ上、実効領域が基板に対してある一定の角度を保ったまま平行移動するようにする。

上記それぞれ本発明に係る基板処理方法において、より好ましくは、前記基板として角形基板が扱われ、前記基板処理機構の前記実効領域による処理が始められる際、前記角形基板はその一辺に前記実効領域の前記長手方向が沿うように位置制御されることを特徴とする。基板は、基板処理機構の実効領域による処理が始められる際、実効領域が最大限活用されるような方向に制御される。処理効率の向上に寄与する。

なお、上記本発明に係る基板処理方法において、より好ましくは、次のいずれかの特徴を有することにより、処理の応用性が得られる。
前記基板は、輪郭の一部が角、円弧のいずれかの態様を有する基板が扱われ、レチクル基板、ガラス基板、半導体基板、マスク基板、のいずれかより選ばれることを特徴とする。
前記処理工程は現像工程であって、前記基板処理機構は棒状薬液ノズルが用いられ、前記実効領域として前記長手方向に薬液を吐出する領域が配され、前記薬液としての現像液が前記基板表面に供給されることを特徴としている。
前記処理工程はスクラブ洗浄工程であって、前記基板処理機構は棒状洗浄系が用いられ、前記実効領域として前記長手方向にスクラブ部材が配され、前記棒状洗浄系自体または前記棒状洗浄系以外の場所から前記基板表面に洗浄液が供給されつつ、前記スクラブ部材が前記基板表面に接触することを特徴としている。

本発明によれば、実効領域は扇状の移動軌跡を有すれば処理を満足できるので、可動部は一端に一箇所あれば足りる。これにより、装置はコンパクトな構成となり得る。また、基板処理機構の実効領域と基板の動作制御によって、上から見て実効領域は基板に対してある一定の角度を保ったまま移動させることができる。すなわち、実効領域は基板に対して見かけ上平行移動させることができる。これにより、最小限の動作範囲で面内処理の均一性を図ることができ、簡素化された安価な機構で基板表面の処理を高精度にする効果がある。

発明を実施するための形態

図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の要部を示すブロック構成図である。図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図１中の基板処理機構の要部に関する一例の概観図であり、（ａ）は長手横面、（ｂ）は基板対向面、（ｃ）は（ａ）の２Ｃ−２Ｃ線断面を示す図である。また、図３は、本発明の一実施形態に係る基板処理方法の要部を示す平面図である。これらの図を参照しながら、本発明について以下説明する。

基板処理装置１００は、ステージ１１、基板処理機構２１及び制御機構４３を含む。ステージ１１は、基板保持ピン１２、ステージ中心の回転軸１３を有し、基板１０を略水平な状態で支持すると共に回転可能である。基板処理機構２１は、基板１０の回転範囲の外側に可動部２２が設けられ、実効領域２３を有する。実効領域２３は、基板１０表面に対し何らかの処理を施す直接的な領域である。実効領域２３は、扇状の移動軌跡２３１（図３参照）を有することにより、基板１０表面全域に処理の影響を及ぼす。

ここで、基板処理機構２１は、例えば図２に示すような棒状薬液ノズル２５である。棒状薬液ノズル２５は、長手方向にスリット２５１が配されている。スリット２５１は基板１０をカバーする長手の薬液吐出領域、つまり実効領域２３を構成している。薬液２６は、例えば現像液であり、棒状薬液ノズル２５上部からの流通路２９より供給され、スリット２５１を介して吐出される。すなわち、棒状薬液ノズル２５のスリット２５１から吐出される現像液は、扇状の供給範囲でもって基板１０表面全域に行き渡る。

モータ４１は、ステージ１１を回転動作させる。モータ４２は、基板処理機構２１の可動部２２を回転動作させる。制御機構４３は、制御部４３１を有し、少なくとも基板処理機構２１による基板１０への処理時に、モータ４１，４２を相互制御する。制御機構４３は、基板処理機構２１による基板１０への処理時、基板１０上を通過する実効領域２３の相対的な速度を均一化するべく、制御部４３１を用いてモータ４１，４２を相互制御するのである。

具体的には、基板処理機構２１による基板１０への処理時、基板１０上を通過する実効領域２３（薬液吐出領域）の相対的な速度を均一化するべく、制御部４３１は、モータ４１，４２を用いて、ステージ１１による基板１０の回転角の経時変化と可動部２２による基板処理機構２１（棒状薬液ノズル２５）の回転角の経時変化とを同期させる。より具体的には、基板処理機構２１による基板１０への処理時、制御部４３１は、モータ４１，４２を用いて、ステージ１１の角速度と可動部２２の角速度が同じになるように制御する。ここでいう角速度が同じとは、ステージの角速度と可動部の角速度が同じになっても良いし、またステージの角速度と可動部の角速度が同じになる場合に対して±５％の誤差範囲を含んでいても良い。

図３に示すように、基板１０は、例えばレチクル基板のような、輪郭の一部が角を有する角形の基板を考える。可動部２２により、棒状薬液ノズル２５の実効領域２３は、薬液（例えば現像液）を吐出しながら扇状の移動軌跡２３１を描く。これにより、基板１０表面全域に効果的な処理が実施される。

図３において特筆すべきは、このような基板１０表面への処理中、薬液吐出の実効領域２３が基板１０に対してある一定の角度を保ったまま見かけ上平行移動するようにしていることである。すなわち、可動部２２による実効領域２３の回転角θ２の経時変化と、ステージ（図１の１１）による基板１０の回転角θ１の経時変化が同じになるように調整する。すなわち、実線→一点鎖線→破線に示すように、上から見ると実効領域２３は常に基板１０に対してある一定の角度を保って見かけ上平行移動する形態となり、基板１０全域に均一な処理を達成する。

より具体的には、上述したように、図１のモータ４１，４２を相互制御する。制御機構４３は、制御部４３１を用いて可動部２２による棒状薬液ノズル２５の回転角の経時変化とステージ１１による基板１０の回転角の経時変化とを同じにする。これは、制御部４３１によって、ステージ１１の角速度と可動部２２の角速度が同じになるようにモータ４１，４２を制御することに他ならない。ここで、上述したように互いの誤差の許容範囲は±５％とすることが好ましい。

また、図３に示すように、好ましくは、基板１０は、棒状薬液ノズル２５による処理が始められる際、実効領域２３である複数の吐出口２５１の配列が最大限活用されるような方向に制御される。つまり、基板１０が四辺形であれば、その長い一辺に沿って吐出口２５１が対向し始めるように予め基板１０の位置（向き）を制御しておく。このようにすれば、実効領域２３による扇状の動作範囲が最小限になり、処理効率の向上に寄与する。

上記基板処理装置及び基板処理方法によれば、基板処理機構２１の実効領域２３は、可動部２２の回転動作により扇状の移動軌跡２３１を有する。本来、扇状の移動軌跡２３１を有する実効領域２３は、可動部２２から遠ざかるほど基板１０上の通過速度は大きく、可動部２２に近いほど基板上の通過速度は小さい。そこで、ステージ１１の回転動作を加えて調整を図る。すなわち、基板１０の領域のうち、可動部２２から遠い方は実効領域２３と同じ方向に動き、可動部２２に近い方は実効領域２３と反対方向（向かい合う方向）に動く。制御機構４３は、モータ４１，４２によりステージ１１と可動部２２の回転動作を相互制御する。これにより、基板１０上を通過する実効領域２３の相対的な速度を均一にする。この結果、最小限のコンパクトな動作で面内処理の均一性を図ることができる。

なお、上記実施形態及び方法において、ステージ１１は、四辺形の基板１０を扱う構成としたが、これに限らず、半導体基板（ウェハ）等、基板の輪郭の一部が円弧の態様を有する基板を扱うような構成でもよい。より好ましくは、基板１０として、少なくとも、レチクル基板、ガラス基板、半導体基板、マスク基板、のいずれかより選ばれるものが扱われる。

また、上記実施形態及び方法において、基板処理機構２１は、棒状薬液ノズル２５（例えば図２）に示すような構成としたが、これに限らない。薬液は、現像液の他、レジスト液や洗浄液、エッチング液、ＳＯＧ（塗布ガラス）液、その他、絶縁膜や導電膜等形成用の塗布液等が考えられる。薬液とはいえないが、洗浄液として純水も十分考えられる。棒状薬液ノズル２５の代りに、長手方向にスクラブ部材が配された実効領域を有する棒状洗浄系を構成してもよい。

図４（ａ），（ｂ）は、それぞれ図１中の基板処理機構の要部に関する他の例の概観図であり、（ａ）は長手横面、（ｂ）は（ａ）の４Ｂ−４Ｂ線断面を示す図である。基板処理機構２１は、例えば図４に示すような棒状洗浄系４５である。棒状洗浄系４５は、長手方向にスクラブ部材４５１が配され実効領域２３を構成している。棒状洗浄系４５は、例えば部品４５ａ，４５ｂの組み合せでスクラブ部材４５１の一辺部を固定し、所定部位に組み付け部品（破線）が設けられる。洗浄液４６は、棒状洗浄系４５上部からの流通路４９を介して供給される。洗浄液４６は、その他図示しないが、棒状洗浄系４５から離れた棒状洗浄系４５以外の箇所から供給されることも考えられる。スクラブ部材４５１は、扇状の動作範囲でもって基板１０表面全域に影響を及ぼす。

このように、基板処理機構２１に関し、前記図２に示すような棒状薬液ノズル２５に代えて棒状洗浄系４５を構成しても、本発明は上述の同様の作用、効果が得られる。すなわち、基板処理機構２１による基板１０への処理時に、モータ４１，４２を相互制御する。より具体的には、制御機構４３は、制御部４３１を用いて可動部２２による基板処理機構２１（棒状洗浄系４５）の回転角の経時変化とステージ１１による基板１０の回転角の経時変化とを同じくするようモータ４１，４２を相互制御する。これは、制御部４３１によって、ステージ１１の角速度と可動部２２の角速度が同じになるようにモータ４１，４２を制御することに他ならない。ここで、上述したように互いの誤差の許容範囲は±５％とすることが好ましい。これにより、見かけ上、実効領域２３（スクラブ部材４５１）が基板１０に対してある一定の角度を保ったまま平行移動し、面内均一性に優れた処理を達成する。

上記各実施形態において、基板処理機構２１は、その他、図示しないが例えば所定の光照射用の実効領域２３を有するようにしてもよい。所定の光は、紫外線または赤外線等、あるいは露光光等が考えられる。さらに、基板処理機構２１は、図示しないが電子線照射用の実効領域２３を有することも考えられる。

以上説明したように本発明によれば、実効領域は扇状の移動軌跡を有すれば処理を満足できるので、可動部は一端に一箇所あれば足りる。これにより、装置はコンパクトな構成となり得る。また、基板処理機構の実効領域と基板の動作制御によって、基板に対して実効領域を見かけ上平行移動させることができる。これにより、最小限の動作範囲で高精度に面内処理の均一性を図ることができる。この結果、簡素化された機構で基板処理の面内均一性を向上させる基板処理装置及び基板処理方法を提供することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態及び方法に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変更、応用を実施することが可能である。

一実施形態に係る基板処理装置の要部を示すブロック構成図。 それぞれ図１中の基板処理機構の要部に関する一例の概観図。 本発明の一実施形態に係る基板処理方法の要部を示す平面図。 それぞれ図１中の基板処理機構の要部に関する他の例の概観図。 従来の基板処理装置の一例を示す平面図。

符号の説明

１００…基板処理装置、１０，５０…基板、１１…ステージ、１２…基板保持ピン、１３，５３…回転軸、２１…基板処理機構、２２…可動部、２３…実効領域、２３１，５３１…扇状の移動軌跡、２５，５５…棒状薬液ノズル、２５１…スリット、２６…薬液、２７…外装、２８…スリット、２９，４９…流通路、４１，４２…モータ、４３…制御機構、４３１…制御部、４５…棒状洗浄系、４５１…スクラブ部材、４６…洗浄液、５６…現像液。

Claims (9)

1. 基板が略水平な状態で支持されかつ回転可能なステージと、
   前記基板の回転範囲の外側に可動部が設けられ、前記可動部の回転軸を中心とした動径方向を長手方向とする領域である実効領域が扇状の移動軌跡を有することにより前記基板表面全域に処理の影響を及ぼす基板処理機構と、
   前記基板処理機構による前記基板への処理時、
   （１）前記基板上を通過する前記実効領域上の前記長手方向に沿った第１の点の、前記基板上の対向する点に対する相対速度と、
   （２）前記基板上を通過する前記実効領域上の前記長手方向に沿った第２の点の、前記基板上の対向する点に対する相対速度と、
   が略均一になるように前記可動部と前記ステージの回転動作を制御する制御機構と、
   を具備する基板処理装置。
2. 基板が略水平な状態で支持されかつ回転可能なステージと、
   前記基板の回転範囲の外側に可動部が設けられ、前記可動部の回転軸を中心とした動径方向を長手方向とする領域である実効領域が扇状の移動軌跡を有することにより前記基板表面全域に処理の影響を及ぼす基板処理機構と、
   前記ステージを回転動作させる第１駆動部と、
   前記可動部を回転動作させる第２駆動部と、
   前記基板処理機構による前記基板への処理時、
   （１）前記基板上を通過する前記実効領域上の前記長手方向に沿った第１の点の、前記基板上の対向する点に対する相対速度と、
   （２）前記基板上を通過する前記実効領域上の前記長手方向に沿った第２の点の、前記基板上の対向する点に対する相対速度と、
   を略均一化するべく、前記ステージにおける回転角の経時変化と前記可動部における回転角の経時変化とを同期させるよう前記第１駆動部と前記第２駆動部を制御する制御機構と、
   を具備する基板処理装置。
3. 基板が略水平な状態で支持されかつ回転可能なステージと、
   前記基板の回転範囲の外側に可動部が設けられ、前記可動部の回転軸を中心とした動径方向を長手方向とする領域である実効領域が扇状の移動軌跡を有することにより前記基板表面全域に処理の影響を及ぼす基板処理機構と、
   前記ステージを回転動作させる第１駆動部と、
   前記可動部を回転動作させる第２駆動部と、
   前記基板処理機構による前記基板への処理時、前記ステージの角速度と前記可動部の角速度が略同じになるように前記第１駆動部と前記第２駆動部を制御する制御機構と、
   を具備する基板処理装置。
4. 前記基板処理機構は、前記実効領域として前記長手方向に薬液が吐出される領域が配された棒状薬液ノズルであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記基板処理機構は、前記実効領域として前記長手方向にスクラブ部材が配された棒状洗浄系であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 回転可能なステージに基板を略水平な状態で支持する工程と、
   前記基板の回転範囲の外側に設けられた可動部により前記可動部の回転軸を中心とした動径方向を長手方向とする領域である実効領域が扇状の移動軌跡を有する基板処理機構を利用し、前記基板表面全域に処理が実施される処理工程と、
   を備え、
   前記処理工程中、前記可動部による前記実効領域の回転角の経時変化と前記ステージによる前記基板の回転角の経時変化を調整して、
   （１）前記基板上を通過する前記実効領域上の前記長手方向に沿った第１の点の、前記基板上の対向する点に対する相対速度と、
   （２）前記基板上を通過する前記実効領域上の前記長手方向に沿った第２の点の、前記基板上の対向する点に対する相対速度と、
   が略均一になるようにすることを特徴とした基板処理方法。
7. 前記基板として角形基板が扱われ、前記基板処理機構の前記実効領域による処理が始められる際、前記角形基板はその一辺に前記実効領域の前記長手方向が沿うように位置制御されることを特徴とする請求項６記載の基板処理方法。
8. 前記処理工程は現像工程であって、前記基板処理機構は棒状薬液ノズルが用いられ、前記実効領域として前記長手方向に薬液を吐出する領域が配され、前記薬液としての現像液が前記基板表面に供給されることを特徴とした請求項６または７に記載の基板処理方法。
9. 前記処理工程はスクラブ洗浄工程であって、前記基板処理機構は棒状洗浄系が用いられ、前記実効領域として前記長手方向にスクラブ部材が配され、前記棒状洗浄系自体または前記棒状洗浄系以外の場所から前記基板表面に洗浄液が供給されつつ、前記スクラブ部材が前記基板表面に接触することを特徴とした請求項６乃至８のいずれか一項に記載の基板処理方法。

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