JP4646381B2

JP4646381B2 - 塗布液供給装置及び塗布装置

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Publication number: JP4646381B2
Application number: JP2000344935A
Authority: JP
Inventors: 雄二下村; 公男元田
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2000-11-13
Filing date: 2000-11-13
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2020-11-13
Also published as: JP2002143752A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理体に向けてノズルより塗布用の液体を供給する塗布液供給装置および被処理体に該液体の塗布膜を形成する塗布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、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の新しいレジスト塗布法として、被処理基板の上方でレジストノズルを相対移動または走査させながらレジストノズルよりレジスト液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被処理基板上に所望の膜厚でレジスト液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を吐出するように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような微細径吐出型のレジストノズルを使用する場合は、レジスト液供給源よりレジスト液を相当高い作動圧力でレジストノズルへ送る必要がある。従来は、レジスト液供給源のレジスト液貯留部を二重容器構造とし、可撓性の材質からなる内容器の中にレジスト液を収容し、密閉構造の外容器と内容器の隙間にガス（通常は窒素ガス）を供給することにより、ガスの圧力で内容器を押し潰してレジスト液を押し出す方式（第１の方式）が用いられていた。しかしながら、この第１の方式では、内容器から押し出すレジスト液の流量または圧力を一定に維持するのが難しく、このため塗布処理中にレジストノズルの吐出流量または吐出圧力が変動しやすく、レジスト塗布膜の膜圧均一性を保証できない。
【０００４】
従来の別の方式として、シリンダ等の容積型ポンプを使用し、ポンプとレジストノズルとの間に流量制御弁を設ける方式（第２の方式）も行われている。この第２の方式では、予め所要量（通常は１回分）のレジスト液をレジスト液貯留部よりポンプに移して（吸入して）ポンプ室内に蓄積しておき、塗布処理中は塗布開始から塗布終了まで持続的にポンプ室内のレジスト液をレジストノズル側に押し出し続けるようにしており、上記第１の方式よりも安定したノズル吐出圧力を得ることができる。しかしながら、塗布処理時間を通じてノズル吐出圧力を確実に一定に維持できるほどの信頼性はない。また、塗布処理に先立って少なくとも塗布処理１回分のレジスト液をポンプ室内に貯留しておかなくてはならないため、ポンプの容積が大型化するという問題もあった。
【０００５】
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、塗布液を微細径型ノズルで吐出する方式であっても安定した吐出圧力を保証できる信頼性の高い塗布液供給装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の別の目的は、ポンプ容量が小さくてもその容量を越える量の塗布液をほぼ一定の吐出圧力で連続的に吐出できる塗布液供給装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、高速のスピン回転を要することなく被処理体上に均一な膜圧で塗布膜を形成できる塗布装置を提供することにある。
【０００８】
【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、本発明の塗布液供給装置は、所定の被処理体に向けて塗布用の液体を吐出するためのノズルと、液体貯留部より前記液体を吸い込み、吸い込んだ前記液体を前記ノズル側へ押し出すポンプと、前記ポンプより押し出された前記液体を前記ノズルへ送るための液体供給管と、前記ノズルまたは前記液体供給管における前記液体の圧力を検出するための圧力センサと、前記被処理体に対する塗布処理中に、塗布処理時間を通じて、前記ノズルの吐出圧力が所定圧力を越える上昇と前記所定圧力を割る低下とをほぼ一定の周期で繰り返すように、前記圧力センサの出力信号に応じて前記ポンプの押し出し動作と吸い込み動作とを交互に制御する制御部とを有する。
【０００９】
本発明の塗布液供給装置では、被処理体に対する塗布処理中に、塗布処理時間を通じて、塗布用液体の吐出圧力が圧力センサによって検出され、制御部にフィードバックされる。そして、フィードバックされる吐出圧力がノズルの吐出圧力が所定圧力を越える上昇と該所定圧力を割る低下とをほぼ一定の周期で繰り返しながら該所定圧力付近に維持されるように、制御部がポンプの動作を制御することにより、ポンプ容量が小さくてもその容量を優に超える塗布処理一回分の量の塗布液を所定圧力付近に維持される安定した吐出圧力で連続的に吐出することができる。
【００１０】
本発明の塗布液供給装置において、このような定吐出圧制御を行うための好ましい一態様として、前記制御手段が、前記圧力センサの出力信号により得られる圧力測定値を予め設定した第１の圧力設定値と比較し、前記圧力測定値が前記第１の圧力設定値を越えた時は前記ポンプの動作を押出し動作から吸込み動作に切り換え、前記圧力測定値が前記第１の圧力設定値を割った時は前記ポンプの動作を吸込み動作から押出し動作に切り換える構成としてよい。
【００１１】
あるいは別の好ましい態様として、前記制御手段が、前記圧力センサの出力信号により得られる圧力測定値を第２の圧力設定値および前記第２の圧力設定値よりも所定の値だけ低い第３の圧力設定値と比較し、前記圧力測定値が前記第２の圧力設定値を越えた時は前記ポンプの動作を押出し動作から吸込み動作に切り換え、前記圧力測定値が前記第３の圧力設定値を割った時は前記ポンプの動作を吸込み動作から押出し動作に切り換える構成としてもよい。
【００１２】
また、本発明の塗布液供給装置において、好適な一態様によれば、フレキシブルかつ精細な吐出圧制御を行うために、前記制御手段が、前記ポンプの押出し動作における単位時間当たりの押出し量を可変制御する。
【００１３】
また、本発明の塗布液供給装置において、好適な一態様によれば、吐出圧制御の信頼性を高めるために、前記制御手段が、前記ポンプの吸入開始から終了までの動作に要した時間に基づいて前記ノズルまたは前記液体供給管における前記液体の流れ具合の良否を判定する。
【００１４】
また、本発明の塗布液供給装置において、吐出圧力を高速かつ安定に立ち上げるために、前記制御手段が、前記ノズルより前記液体の吐出を開始して前記ノズルの吐出圧力を立ち上げる際に、前記圧力測定値が前記第１の圧力設定値または前記第３の圧力設定値よりも所定の値だけ低い第４の圧力設定値を越えるまでは第１の単位時間当たりの押出し量で前記ポンプの押出し動作を持続させ、前記圧力測定値が前記第４の圧力設定値を越えてからは前記ポンプの押出し動作における単位時間当たりの押出し量を前記第１の単位時間当たりの押出し量よりも低い第２の単位時間当たりの押出し量に切り換える構成としてよい。
【００１５】
本発明の塗布液供給装置において、ポンプの押出し動作と吸込み動作を安定確実に行うために、好ましくは、前記ポンプが、前記液体貯留部より前記液体を第１の逆止め弁を介して吸い込み、吸い込んだ前記液体を第２の逆止め弁を介して前記ノズル側へ押し出す構成としてよい。
【００１６】
この方式の好ましい態様は、前記ポンプが、軸方向に伸縮可能なベローズ型のポンプ室と、前記液体を吸い込むために前記ポンプ室を伸張させ、前記液体を押し出すために前記ポンプ室を圧縮する駆動部とを有する構成である。このようなベローズ型のポンプにおいて、好ましい一態様は、前記ポンプの駆動部が、前記制御部により回転方向、回転速度および回転量を制御される電動モータと、前記電動モータの回転駆動力をベローズ軸方向の直線運動に変換して前記ポンプ室に伝える伝達手段とを含む構成である。
【００１７】
本発明の塗布液供給装置においては、前記ノズルの吐出口を吐出流路の終端付近で口径が拡大しながら開口するような構成とすることで、塗布液を吐出口付近で渦流を生じることなく直進性に優れた安定した層流で吐出することができる。
【００１８】
本発明の塗布装置は、本発明の塗布液供給装置を備えることにより、高速のスピン回転を要することなく被処理体上に均一な膜圧で塗布膜を形成することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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）。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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）。
【００３３】
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）。
【００３４】
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。
【００３５】
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）。
【００３６】
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。
【００３７】
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）。
【００３８】
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１２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。
【００３９】
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の上方でレジストノズル６２をＸＹ方向で駆動するノズル走査機構６４を有している。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
このノズル走査機構６４においては、たとえば、Ｙガイドレール６８，７０上の所望の位置でＸガイドレール７２を固定（静止）したままＸガイドレール７２上でキャリッジ７６をＸ方向に移動させる動作（Ｘ走査）と、Ｘガイドレール７２上の所望の位置にキャリッジ７６を固定（静止）したままＹガイドレール６８，７０上でＸガイドレール７２をＹ方向に移動させる動作（Ｙ走査）とを交互に繰り返すことで、ステージ６６の上方で基板Ｇの端から端までレジストノズル６２を走査させることができる。
【００４３】
図４に、このレジスト塗布ユニット（ＣＴ）におけるレジスト液供給部８０の構成を示す。このレジスト液供給部８０は、レジスト液タンク８２と、このレジスト液タンク８２よりレジスト液Ｒを吸い込んでレジストノズル６２に向けて押し出すベローズポンプ８４とを有している。レジスト液タンク８２とベローズポンプ８４とはレジスト液吸入管（配管）８６で接続され、ベローズポンプ８４とレジストノズル６２とはレジスト液供給管（配管）８８で接続されている。レジスト液供給管８８の途中に異物除去用フイルタ９０および開閉弁９２が設けられてよい。
【００４４】
ベローズポンプ８４は、軸方向に伸縮自在なベローズ型のポンプ室９４と、このポンプ室９４をボールネジ機構９６を介して軸方向に伸張または圧縮変形させる駆動用の電動モータ９８とを有している。
【００４５】
ポンプ室９４のポートは、入力／出力兼用型であり、第１の逆止め弁（チェック弁）１００を介してレジスト液吸入管８６の終端（出口）に接続されるとともに、第２の逆止め弁１０２を介してレジスト液供給管８８の始端（入口）に接続される。
【００４６】
電動モータ９８はたとえばパルスモータからなる。制御部１０４が、電動モータ９８の回転（回転方向、回転量および回転速度等）を制御することにより、ベローズポンプ８４の動作（吸込み／押出しの切換え、吸込み量／押出し量、単位時間当たりの吸込み量／押出し量等）を制御するようになっている。制御部１０４が電動モータ９８の回転動作を確認するために、たとえば電動モータ９８にロータリエンコーダ１０６が取り付けられてよい。
【００４７】
制御部１０４は、たとえばマイクロコンピュータからなり、レジスト液供給部８０内の開閉弁９２や上記ノズル機構６４に対しても所要の制御を行う。レジスト液供給部８０においては、レジストノズル６２に吐出圧力を検出するための圧力センサ１０８が取り付けられている。
【００４８】
図５および図６に、この実施形態におけるレジストノズル６２の構成を示す。
図５に示すように、レジストノズル６２の本体は、たとえばステンレス鋼（ＳＵＳ）からなり、レジスト液供給管８８の終端（図示せず）よりレジスト液を導入するための導入通路６２ａと、導入したレジスト液Ｒをいったん溜めるバッファ室６２ｂと、バッファ室６２ｂの底面より垂直下方に延在する１個または複数個のノズル吐出流路６２ｃと、各ノズル吐出流路６２ｃの終端に設けられた吐出口６２ｄとを有している。吐出口６２ｄの口径は微細径で、たとえば１００μｍ程度に選ばれている。
【００４９】
図６に示すように、この実施形態では、ノズル吐出流路６２ｃの終端部が断面テーパ状に先細り（６１）になって吐出口６２ｄに接続している。そして、吐出口６２ｄの流路はエッジ付近で口径を拡大させながら、好ましくは湾曲状（６３）に拡大させながら、開口している。かかる構成によれば、レジスト液Ｒが吐出口６２ｄ付近で渦流を生じることなく安定した層流で吐出され、吐出流の直進性が向上する。
【００５０】
図５において、レジストノズル６２のバッファ室６２ｂの一側壁にプローブ孔１１０が形成され、このプローブ孔１１０に圧力センサ１０８が取り付けられている。この圧力センサ１０８は、圧力感知素子および圧力検出回路を有しており、ノズル吐出圧力としてバッファ室６２ｂ内の圧力を表すセンサ出力信号ＰＳを出力する。
【００５１】
図７に、この実施形態におけるノズル吐出圧力制御方式を示す。この実施形態では、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。
【００５２】
１回のレジスト塗布処理に先立ち、制御部１０４は予めベローズポンプ８４に所定量のレジスト液Ｒを充填させておく。詳細には、モータ９８を駆動制御してポンプ室９４を所定の長さに伸張させ、負圧吸引力でレジスト液タンク８２よりレジスト液Ｒをポンプ室９４内に吸い込ませる。この時、第１の逆止め弁１００は開き、第２の逆止め弁１０２は閉じる。ここで、ポンプ室９４におけるレジスト液の吸込み量または充填量は、レジスト塗布処理１回分の使用量または消費量よりずっと少なくてよく、たとえば数分の１程度であってもよい。
【００５３】
レジスト塗布処理の初期化の一つとして、制御部１０４は、ステージ６６の外に設定された所定のスタート位置でレジストノズル６２よりレジスト液Ｒの吐出を開始させ、かつ定常用の吐出圧力設定値Ｐ2付近まで立ち上げる。
【００５４】
この吐出圧力の立ち上げに際して、制御部１０４は、開閉弁９２を開け、ベローズポンプ８４に押出し動作を開始させる。押出し動作では、モータ９８を駆動制御してポンプ室９４を所望のレートで圧縮する。押出し動作の開始直後は、単位時間当たりの押出し量を立ち上げ用の大きな値（第１の押出し量設定値）に選ぶことにより、図７に示すように吐出圧力を高速または急勾配Ｆで立ち上げる。
【００５５】
そして、制御部１０４は、圧力センサ１０８を通じてレジストノズル６２の吐出圧力を監視し、吐出圧力が定常用つまり塗布処理用の設定値Ｐ2よりも所定値だけ低い設定値Ｐ1に達した時点（またはＰ1を越えた時点）ｔ1で、ベローズポンプ８４の単位時間当たりの押出し量を塗布処理用の吐出圧力設定値Ｐ2に応じた値、好ましくはＰ2を少し上回る値（第２の押出し量設定値）に切り換える。これにより、切換え時点ｔ1を過ぎてから、レジストノズル６２における吐出圧力は立ち上げ用の急勾配Ｆよりもなだらかな所定の勾配Ｇで上昇する。
【００５６】
そして、レジストノズル６２の吐出圧力が設定値Ｐ2に達すると、それ以降は、図８に示すように、ベローズポンプ８４に押出し動作と吸込み動作とをほぼ一定の周期で交互に行わせ（Ｈ）、レジストノズル６２の吐出圧力を設定値Ｐ2付近に維持する。こうしてレジストノズル６２の吐出圧力を設定値Ｐ2に維持しながら、制御部１０４はノズル走査機構６４を制御してレジストノズル６２を基板Ｇ上で走査させる。
【００５７】
この実施形態の定吐出圧制御において、より詳細には、レジストノズル６２の吐出圧力が設定値Ｐ2を越えると、制御部１０４はベローズポンプ８４の動作を押出し動作から吸込み動作に切り換える。この際、吐出圧力が設定値Ｐ2を越えてからベローズポンプ８４が吸込み動作を開始するまでに一定の時間遅れがある。ベローズポンプ８４が吸込み動作を行うことで、レジスト液タンク８２よりレジスト液Ｒが開状態の第１の逆止め弁１００を通ってポンプ室９４に吸入（補充）される。この間、第２の逆止め弁１０２は閉じており、レジスト液供給管８８内の残圧によりレジストノズル６２はレジスト液Ｒを吐出し続けるが、吐出圧力は漸次低下する。
【００５８】
そして、レジストノズル６２の吐出圧力が設定値Ｐ2を割ると、制御部１０４はベローズポンプ８４の動作を吸込み動作から押出し動作に切り換える。この際にも、吐出圧力が設定値Ｐ2を割ってからベローズポンプ８４が押出し動作を開始するまでに一定の時間遅れがある。ベローズポンプ８４が押出し動作を行うと、ポンプ室９４よりレジスト液Ｒが開状態の第２の逆止め弁１０２を通ってレジスト液供給管８８側に押し出され、レジストノズル６２に送られる。これにより、レジストノズル６２の吐出圧力は上昇に転じる。第１の逆止め弁１００は閉じた状態になる。
【００５９】
上記のようにしてベローズポンプ８４が押出し動作と吸込み動作をほぼ一定の周期で交互に繰り返すことにより、レジストノズル６２の吐出圧力は設定値Ｐ2を中心に上昇（微増）と低下（微減）を繰り返しながら設定値Ｐ2付近に維持される。ベローズポンプ８４においては、押出し動作によってレジスト液Ｒを放出するものの、直後の吸込み動作によってレジスト液タンク８２よりレジスト液Ｒを補充できるので、ポンプ室９４内の貯留量または残量が少なくても、何ら支障はなく、レジストノズル６２に設定通りの圧力および流量でレジスト液Ｒを安定供給できる。
【００６０】
このように、この実施形態においては、塗布処理に先立って塗布処理１回分のレジスト液をベローズポンプ８４のポンプ室９４内に貯留（用意）しておく必要はない。ポンプ室９４は小容量で足り、小型のベローズポンプを使用できる。
【００６１】
上記のような定吐出圧制御において、ベローズポンプ８４の単位時間当たりの押出し量は任意の値に設定可能であり、可変制御も可能である。通常は、上記のように吐出圧力の立ち上げ終了時点（ｔ1）で切り換えた値（第２の押出し量設定値）を維持してよい。あるいは、吐出圧力を設定値Ｐ2に可及的に近づけることも可能である。その場合は、図９に示すように、押出し動作における吐出圧力の上昇勾配は零に近づき、押出し動作のサイクルが長くなる。つまり、１回の押出し動作サイクルで吐出されるレジスト液の総量が増える。
【００６２】
ベローズポンプ８４の単位時間当たりの吸込み量も任意の値に設定可能であり、可変制御も可能である。通常は、単位時間当たりの押出し量に相当する値に選んでよい。
【００６３】
ところで、上記のように小容量型のベローズポンプ８４を用いると、ポンプ応答速度が高くなる反面、押出し動作と吸込み動作のサイクルが短くなり、上記のようなフィードバック式の定吐出圧制御が不安定になることがある。その場合は、図１０に示すように、適当なオフセット値δＰを有する２つの基準値Ｐ2a，Ｐ2bを設定し、レジストノズル６２の吐出圧力が高い方の基準値Ｐ2aを越えたならベローズポンプ８４の動作を押出し動作から吸込み動作に切り換え、ノズル吐出圧力が低い方の基準値Ｐ2bを割ったならベローズポンプ８４の動作を吸込み動作から押出し動作に切り換えるような制御を行ってよい。
【００６４】
また、上記のような定吐出圧制御を行う中で、制御部１０４は圧力センサ１０６の出力信号に基づいて押出し動作と吸込み動作のサイクルＴを計時することで、サイクルが異常に変化した時は、警報信号を発生するなどの処置をとることができる。たとえば、図１１の例では、サイクルＴi+3が異常に長くなっており、レジストノズル６２等で目詰まりを起こしたおそれがある。この実施形態では、このようなレジスト液供給部８０内の異常事態を早期に検出できる。
【００６５】
図１２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ノズル走査機構（図３）およびレジスト液供給部８０（図４）を用いることができる。
【００６６】
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。
【００６７】
図１２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。
【００６８】
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１２０内の回転駆動部に作動接続されている。
【００６９】
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）に際しては蓋体１３０が降りてきて回転カップ１２２の上面を閉じる。そして、駆動部１２６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）が一緒に回転し、基板Ｇ上でレジスト液Ｒが遠心力で広げられ、基板Ｇの外に振り切られ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。
【００７０】
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。
【００７１】
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、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の上で走査させることも可能である。
【００７２】
上記した実施形態におけるレジスト液供給部８０やノズル走査機構６４等の各部の構成は一例であり、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形・変更が可能である。たとえば、レジスト液供給部８０において、ベローズポンプ８４に代えてシリンダ型ポンプやダイヤフラム型ポンプ等を用いることもできる。圧力センサ１０８をレジスト液供給管８８に取り付ける構成も可能である。ノズル走査機構６４は、ＸＹ走査型に限らず、回動走査型等の構成でもよい。走査は、レジストノズルまたは被処理基板の一方または双方を移動させるものであれば、任意の形態が可能である。また、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本発明は適用可能である。
【００７３】
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。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の塗布液供給装置によれば、塗布液を微細径型ノズルで吐出する方式であっても安定した吐出圧力を保証することができる。また、ポンプ容量が小さくてもその容量を越える量の塗布液をほぼ一定の吐出圧力で連続的に吐出することも可能である。
本発明の塗布装置によれば、高速のスピン回転を要することなく被処理体上に均一な膜圧で塗布膜を形成することができる。
【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におけるレジスト液供給部の構成を示すブロック図である。
【図５】実施形態におけるレジストノズル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ノズルの要部の構成を拡大して示す部分拡大断面図である。
【図７】実施形態におけるノズル吐出圧力制御方式を示す波形図である。
【図８】実施形態におけるノズル吐出圧力制御方式の要部の波形を拡大してを示す部分拡大波形図である。
【図９】実施形態におけるノズル吐出圧力制御方式の一態様を示す部分拡大波形図である。
【図１０】実施形態におけるノズル吐出圧力制御方式の一態様を示す部分拡大波形図である。
【図１１】実施形態におけるノズル吐出圧力制御方式の一態様を示す部分拡大波形図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態によるレジスト塗布ユニット内の特徴部分の構成を示す一部断面正面図である。
【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
８０レジスト液供給部
８２レジスト液タンク
８４ベローズポンプ
８６レジスト液吸入管
８８レジスト液供給管
１００第１の逆止め弁
１０２第２の逆止め弁
１０４制御部
１０８圧力センサ
１１８スピンチャック
１２０駆動部
１２２回転カップ
１３０蓋体

Claims

所定の被処理体に向けて塗布用の液体を吐出するためのノズルと、
液体貯留部より前記液体を吸い込み、吸い込んだ前記液体を前記ノズル側へ押し出すポンプと、
前記ポンプより押し出された前記液体を前記ノズルへ送るための液体供給管と、
前記ノズルまたは前記液体供給管における前記液体の圧力を検出するための圧力センサと、
前記被処理体に対する塗布処理中に、塗布処理時間を通じて、前記ノズルの吐出圧力が所定圧力を越える上昇と前記所定圧力を割る低下とをほぼ一定の周期で繰り返すように、前記圧力センサの出力信号に応じて前記ポンプの押し出し動作と吸い込み動作とを交互に制御する制御部と
を有する塗布液供給装置。
前記制御部が、
前記圧力センサの出力信号により得られる圧力測定値を予め設定した第１の圧力設定値と比較し、
前記圧力測定値が前記第１の圧力設定値を越えた時は前記ポンプの動作を押出し動作から吸込み動作に切り換え、
前記圧力測定値が前記第１の圧力設定値を割った時は前記ポンプの動作を吸込み動作から押出し動作に切り換える、
請求項１に記載の塗布液供給装置。
前記制御部が、
前記圧力センサの出力信号により得られる圧力測定値を第２の圧力設定値および前記第２の圧力設定値よりも所定の値だけ低い第３の圧力設定値と比較し、
前記圧力測定値が前記第２の圧力設定値を越えた時は前記ポンプの動作を押出し動作から吸込み動作に切り換え、
前記圧力測定値が前記第３の圧力設定値を割った時は前記ポンプの動作を吸込み動作から押出し動作に切り換える、
請求項１に記載の塗布液供給装置。
前記制御部が、前記ポンプの押出し動作における単位時間当たりの押出し量を可変制御する、請求項１〜３のいずれかに記載の塗布液供給装置。
前記制御部が、前記ポンプの吸入開始から終了までの動作に要した時間に基づいて前記ノズルまたは前記液体供給管における前記液体の流れ具合の良否を判定する、請求項１〜４のいずれかに記載の塗布液供給装置。
前記制御部が、前記ノズルより前記液体の吐出を開始して前記ノズルの吐出圧力を立ち上げる際に、前記圧力測定値が前記第１の圧力設定値よりも所定の値だけ低い第４の圧力設定値を越えるまでは第１の単位時間当たりの押出し量で前記ポンプの押出し動作を持続させ、前記圧力測定値が前記第４の圧力設定値を越えてからは前記ポンプの押出し動作における単位時間当たりの押出し量を前記第１の単位時間当たりの押出し量よりも低い第２の単位時間当たりの押出し量に切り換える、請求項２に記載の塗布液供給装置。
前記制御部が、前記ノズルより前記液体の吐出を開始して前記ノズルの吐出圧力を立ち上げる際に、前記圧力測定値が前記第３の圧力設定値よりも所定の値だけ低い第４の圧力設定値を越えるまでは第１の単位時間当たりの押出し量で前記ポンプの押出し動作を持続させ、前記圧力測定値が前記第４の圧力設定値を越えてからは前記ポンプの押出し動作における単位時間当たりの押出し量を前記第１の単位時間当たりの押出し量よりも低い第２の単位時間当たりの押出し量に切り換える、請求項３に記載の塗布液供給装置。
前記ポンプが、前記液体貯留部より前記液体を第１の逆止め弁を介して吸い込み、吸い込んだ前記液体を第２の逆止め弁を介して前記ノズル側へ押し出す、請求項１〜７のいずれかに記載の塗布液供給装置。
前記ポンプが、
軸方向に伸縮可能なベローズ型のポンプ室と、
前記液体を吸い込むために前記ポンプ室を伸張させ、前記液体を押し出すために前記ポンプ室を圧縮する駆動部とを有する、
請求項１〜８のいずれかに記載の塗布液供給装置。
前記ポンプの駆動部が、
前記制御部により回転方向、回転速度および回転量を制御される電動モータと、
前記電動モータの回転駆動力をベローズ軸方向の直線運動に変換して前記ポンプ室に伝える伝達手段とを含む、
請求項９に記載の塗布液供給装置。
請求項１〜１０のいずれかに記載の塗布液供給装置と、
前記被処理体の被処理面上に前記液体を塗布するために前記被処理体および前記ノズルの一方または双方を移動させる走査駆動部と
を有する塗布装置。