JP4845204B2

JP4845204B2 - 塗布膜形成装置及び塗布膜形成方法

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Publication number: JP4845204B2
Application number: JP2006324296A
Authority: JP
Inventors: 孝志中満; 義広川口
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2026-11-30
Also published as: JP2008140895A

Description

本発明は、フォトリソグラフィ工程において被処理基板に所定の膜を成膜する塗布膜形成装置及び塗布膜形成方法に関する。

例えばＦＰＤ（フラット・パネル・ディスプレイ）の製造においては、被処理基板であるＬＣＤ基板に所定の膜を成膜した後、処理液であるフォトレジスト（以下、レジストと呼ぶ）を塗布してレジスト膜を形成し、回路パターンに対応してレジスト膜を露光し、これを現像処理するという、いわゆるフォトリソグラフィ工程により回路パターンを形成する。

ところで従来、このフォトリソグラフィ工程におけるレジスト塗布処理においては、レジスト貯蔵タンクからポンプを用いて吸引したレジスト液をフィルタによりろ過し、その後、バルブを介してノズルから吐出するようになされている。
ところが、このようなレジスト供給系においては、フィルタの一次側と二次側との間でレジスト液の吐出速度に依存した比較的大きな差圧が生じ、この差圧の影響でフィルタにて捕捉されていたパーティクルやゲル化したレジスト等がフィルタの孔を通過し、ウエハの表面に付着することで、基板に塗布されたレジスト膜に欠陥が生じ、歩留まりの低下をもたらすという問題があった。

このような問題を解決するため、特許文献１には、フィルタの一次側と二次側との差圧を大幅に低減してパーティクル等の処理液中の除去対象物のフィルタ漏出や発泡現象を最小限に抑制し、処理液の塗布むらの発生を効果的に抑制することのできる塗布膜形成装置が開示されている。
この特許文献１に開示される塗布膜形成装置が有するフィルタ一体型ベローズポンプの断面図を図６に示す。

図示するように、ベローズポンプ２００としては、ポンプ室２０１内の圧力を、室内容量を変動させることにより可変して塗布液の吸液・吐出を行うチューブフラムポンプが用いられる。ポンプ室２０１は略円柱状に設けられ、その周囲内壁は、所定の流体（液体）を封入したチューブフラム２０２の弾性膜２０２ａにより形成されている。そしてこのポンプ室２０１の周囲内壁面はチューブフラム２０２におけるベローズ部２０３の伸縮運動によって膨脹・収縮変位し、ポンプ室２０１の容量と圧力が可変されるようになっている。

ベローズ部２０３の下端には、ボールねじ構造のナット部として機能する可動支持部２１０が接続され、この可動支持部２１０は、ボールねじ構造のねじ軸として機能する軸部材２０９に螺合している。また、軸部材２０９は、ステッピングモータ２０４の動力によって減速機（ギア）２１１を介し、軸周りに回転するよう構成されている。
したがって、ステッピングモータ２０４の駆動により、軸部材２０９が回転し、それにより可動支持部２１０が上下動し、これに伴いベローズ部２０３が高精度に伸縮駆動するようになされている。

また、ベローズ部２０３は、図示しないコントローラによってその伸縮動作タイミングや伸縮速度、つまり塗布液の吸入・吐出タイミングや吸入・吐出速度が設定条件に従って制御されるようになっている。
また、ステッピングモータ２０４にはロータリーエンコーダ２０５が接続され、ステッピングモータ２０４の動作量をコントローラにフィードバックしている。

ここで、ポンプ室２０１内に塗布液を導入するための吸入配管２０６は、その先端部周面に多数穿設された孔をフィルタ２０７内に開口せしめた状態でポンプ室２０１と接続され、一方、吐出配管２０８はポンプ室２０１内のフィルタ外の空間に開口せしめた状態で接続されている。
すなわち、このフィルタ一体型のベローズポンプ２００において、塗布液はポンプ室２０１内の減圧による吸入過程でフィルタ２０７を通過してその濾過が行われ、ポンプ室２０１内の加圧時には既に濾過を終えた塗布液が吐出されるようになっている。

この構成によれば、ポンプ室２０１への塗布液の吸入時にレジスト液の濾過が行われるため、吸入速度を低く設定することによってフィルタの一次側と二次側との差圧を低減でき、この結果、パーティクル等の処理液中の除去対象物のフィルタ漏出や発泡現象を最小限に抑制することができる。
特開平１０−３０５２５６号公報

ところで、図６に示す構成においては、ステッピングモータ２０４の磁極ピッチ及び外乱に起因する振動成分を低減するため、ステッピングモータ２０４を高回転させ、振動成分を高周波化させている。
即ち、ステッピングモータ２０４と軸部材２０９との間に減速機２１１を介在させることにより、モータ２０４を高回転させても、ベローズ部２０３の伸縮動作が実用的な低速動作となるようになされている。

しかしながら、図６の構成にあっては、モータ回転に起因する振動成分を低減できる代わりに、減速機２１１に起因する振動成分が生じ、これにより塗布処理への悪影響が生じるという課題があった。
また、ステッピングモータ２０４の回転力は、減速機２１１を介して軸部材２０９に伝わるため、ベローズポンプ２００のレスポンスが低下するという課題もあった。
さらに、エンコーダ２０５において、入力信号として電気分解する前の正弦波に所定周期ごとに揺らぎが発生し、この揺らぎにステッピングモータ２０４が追従して振動が発生し、周期的に塗布むらが生じるという課題があった。

本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、被処理基板に処理液を塗布し、該処理液の膜を形成する塗布膜形成装置及び塗布膜形成方法において、処理液供給系から発生する振動や低周波のゆらぎを除去することにより、塗布処理への悪影響を低減し、均一な処理液膜を形成することのできる塗布膜形成装置及び塗布膜形成方法を提供することを目的とする。

前記した課題を解決するために、本発明に係る塗布膜形成装置は、被処理基板に処理液の膜を形成する塗布膜形成装置において、被処理基板上を平行移動しながらスリット状の吐出口から処理液を吐出し、基板表面に処理液を塗布するノズルと、伸縮部を有し、該伸縮部の伸縮動作により処理液を前記ノズルへ供給するポンプ手段と、前記伸縮部の伸縮方向の一端に設けられたボールねじナットと、前記伸縮部の伸縮方向に沿って設けられ、前記ボールねじナットに螺合することにより該ボールねじナットを前記伸縮部の伸縮方向に移動させるボールねじ軸と、前記ボールねじ軸を軸周りに回転させるモータと、前記モータの回転駆動と前記ノズルの移動動作の制御を行うコントローラと、前記モータの回転軸の動作量を検出し、前記コントローラに検出結果を出力するエンコーダと、前記ノズルへの処理液の供給圧を検出し、検出結果を前記コントローラに出力する圧力センサとを備え、
前記ボールねじ軸は、前記モータの回転軸上に設けられ、前記モータの回転軸の慣性モーメントは、１×１０ ^-3 ｋｇ・ｍ ² 以上であって、前記コントローラは、前記エンコーダの検出結果に基づき前記モータの駆動を制御すると共に、前記圧力センサの検出結果に基づき前記エンコーダから生じる揺らぎの発生周波数を求め、（ノズル移動速度（ｍｍ／ｓｅｃ）／揺らぎ発生周波数（Ｈｚ））＜１ｍｍの条件を満たすよう前記ノズルの移動動作を制御することに特徴を有する。

このようにポンプ手段を動作させるためのボールねじ軸をモータの回転軸上に設け、モータの回転軸の慣性モーメントを高慣性とすることにより、低速でモータを回転させても磁極ピッチや外乱の影響を受けず、モータの振動を抑制することができる。したがって、モータの振動による塗布処理への悪影響を低減することができる。
また、従来用いていた減速機（ギア）を用いる必要がないため、減速機に起因していた振動を排除することができる。
また、減速機（ギア）がないことで、モータの回転力を直接、ボールねじ軸、ボールねじナットに伝えることができ、ポンプ手段のレスポンス低下を抑制することができる。
さらにまた、このように構成することにより、塗布方向の微小間隔毎に吐出リップルを発生させることができ、結果的に塗布膜厚が均一となり、塗布むら発生による塗布膜形成への悪影響を低減することができる。

尚、前記エンコーダの分解能は、２６２１４４ｐｕｌｓｅ／ｒｅｖ以上であることが望ましい。

特に、エンコーダの分解能を高分解能とすることにより、モータからの入力信号としての正弦波に生じる揺らぎの発生周波数を、所定値以上の高周波とすることができ、コントローラによる制御が容易となる。

また、前記した課題を解決するために、本発明に係る塗布膜形成方法は、スリット状の吐出口を有するノズルを被処理基板上で平行移動させると共に、前記吐出口から処理液を基板表面に吐出させ、処理液の膜を形成する塗布膜形成方法であって、前記ノズルに処理液を供給するポンプを駆動するモータを、該モータの回転軸の動作量を検出するエンコーダの出力に基づき動作制御するステップと、前記ノズルへの処理液の供給圧を検出する圧力センサの出力に基づき前記エンコーダから生じる揺らぎの発生周波数を求めるステップと、（ノズル移動速度（ｍｍ／ｓｅｃ）／揺らぎ発生周波数（Ｈｚ））＜１ｍｍの条件を満たすよう前記ノズルの移動動作を制御し、被処理基板への処理液の塗布を行うステップとを実行することに特徴を有する。
尚、前記エンコーダの分解能は、２６２１４４ｐｕｌｓｅ／ｒｅｖ以上であることが望ましい。

このような方法により、塗布方向の微小間隔毎にエンコーダに起因する吐出リップルを発生させることができ、結果的に塗布膜厚が均一となり、塗布むら発生による塗布膜形成への悪影響を低減することができる。
また、エンコーダの分解能を高分解能とすることにより、モータからの入力信号としての正弦波に生じる揺らぎの発生周波数を、所定値以上の高周波とすることができ、コントローラによる制御を容易とすることができる。

本発明によれば、被処理基板に処理液を塗布し、該処理液の膜を形成する塗布膜形成装置及び塗布膜形成方法において、処理液供給系から発生する振動や低周波のゆらぎを除去することにより、塗布処理への悪影響を低減し、均一な処理液膜を形成することのできる塗布膜形成装置及び塗布膜形成方法を得ることができる。

以下、本発明にかかる実施の形態につき、図に基づいて説明する。図１は、本発明に係る塗布膜形成装置を具備する塗布現像処理システムの平面図である。
この塗布現像処理システム１０は、クリーンルーム内に設置され、たとえばＬＣＤ用のガラス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工程中の洗浄、レジスト塗布、プリベーク、現像およびポストベーク等の一連の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１２で行われる。

塗布現像処理システム１０は、中心部に横長のプロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１６を配置し、その長手方向（Ｘ方向）両端部にカセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４とインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８とを配置している。
カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４は、基板Ｇを多段に積み重ねるようにして複数枚収容したカセットＣを搬入出するポートであり、水平な一方向（Ｙ方向）に４個まで並べて載置可能なカセットステージ２０と、このステージ２０上のカセットＣに対して基板Ｇの出し入れを行う搬送機構２２とを備えている。搬送機構２２は、基板Ｇを保持できる手段たとえば搬送アーム２２ａを有し、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θの４軸で動作可能であり、隣接するプロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１６側と基板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）１６は、水平なシステム長手方向（Ｘ方向）に延在する平行かつ逆向きの一対のラインＡ，Ｂに各処理部をプロセスフローまたは工程の順に配置している。
より詳細には、カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４側からインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８側へ向う上流部のプロセスラインＡには、洗浄プロセス部２４、第１の熱的処理部２６、塗布プロセス部２８および第２の熱的処理部３０を一列に配置している。ここで、洗浄プロセス部２４は、第１の平流し搬送路３２に沿って上流側から順にエキシマＵＶ照射ユニット（ｅ−ＵＶ）３４および、本発明が適用できるスクラバ洗浄ユニット（ＳＣＲ）３６を設けている。第１の熱的処理部２６は、第１の平流し搬送路３２に沿って上流側から順にアドヒージョンユニット（ＡＤ）４０および冷却ユニット（ＣＯＬ）４２が設けられている。

塗布プロセス部２８は、レジスト塗布ユニット（ＣＴ）４４および減圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６を含み、第１の平流し搬送路３２とレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４４との間、両ユニット４４、４６の間、および減圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６と第２の平流し搬送路４８との間で基板ＧをプロセスラインＡの方向に転送するための搬送機構（図示せず）を備えている。第２の熱的処理部３０は、第２の平流し搬送路４８に沿って上流側から順にプリベークユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）５０および冷却ユニット（ＣＯＬ）５２を設けている。

一方、インタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８側からカセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４側へ向う下流部のプロセスラインＢには、現像ユニット（ＤＥＶ）５４、ｉ線ＵＶ照射ユニット（ｉ−ＵＶ）５６、ポストベークユニット（ＰＯＢＡＫＥ）５８、冷却ユニット（ＣＯＬ）６０および検査ユニット（ＡＰ）６２を一列に配置している。これらのユニット５４、５６、５８、６０、６２は第３の平流し搬送路６４に沿って上流側からこの順序で設けられている。なお、ポストベークユニット（ＰＯＢＡＫＥ）５８および冷却ユニット（ＣＯＬ）６０は第３の熱的処理部５９を構成する。

両プロセスラインＡ，Ｂの間には補助搬送空間６６が設けられており、基板Ｇを１枚単位で水平に載置可能なシャトル６８が図示しない駆動機構によってプロセスライン方向（Ｘ方向）で双方向に移動できるようになっている。

インタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８は、前記第２および第３の平流し搬送路４８、６４と基板Ｇのやりとりを行うための搬送装置７０と、隣接する露光装置１２と基板Ｇのやりとりを行うための搬送装置７２とを有し、それらの周囲にバッファ・ステージ（ＢＵＦ）７４、エクステンション・クーリングステージ（ＥＸＴ・ＣＯＬ）７６および周辺装置７８を配置している。

バッファ・ステージ（ＢＵＦ）７４には定置型のバッファカセット（図示せず）が置かれる。エクステンション・クーリングステージ（ＥＸＴ・ＣＯＬ）７６は、冷却機能を備えた基板受け渡し用のステージであり、両搬送装置７０，７２の問で基板Ｇをやりとりする際に用いられる。周辺装置７８は、たとえばタイトラー（ＴＩＴＬＥＲ）と周辺露光装置（ＥＥ）とを上下に積み重ねた構成であってよい。各搬送装置７０，７２は、基板Ｇを保持できる搬送アーム７０ａ，７２ａを有し、基板Ｇの受け渡しのために隣接する各部にアクセスできるようになっている。

図２に、この塗布現像処理システム１０における１枚の基板Ｇに対する処理の手順を示す。先ず、カセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４において、搬送機構２２が、ステージ２０上のいずれか１つのカセットＣから基板Ｇを一枚取り出し、その取り出した基板Ｇをプロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１６のプロセスラインＡ側の搬入部つまり第１の平流し搬送路３２の始点に仰向けの姿勢（基板の被処理面を上にして）で搬入する（図２のステップＳ１）。

こうして、基板Ｇは、第１の平流し搬送路３２上を仰向けの姿勢でプロセスラインＡの下流側へ向けて搬送される。初段の洗浄プロセス部２４において、基板Ｇは、エキシマＵＶ照射ユニット（ｅ−ＵＶ）３４およびスクラバ洗浄ユニット（ＳＣＲ）３６により紫外線洗浄処理およびスクラビング洗浄処理を順次施される（ステップＳ２、Ｓ３）。

スクラバ洗浄ユニット（ＳＣＲ）３６では、平流し搬送路３２上を移動する基板Ｇに対して、ブラッシング洗浄やブロー洗浄を施すことにより基板表面から粒子状の汚れ（異物）を除去し、その後にリンス処理を施し、最後にエアナイフ等を用いて基板Ｇを乾燥させる。
スクラバ洗浄ユニット（ＳＣＲ）３６における一連の洗浄処理を終えると、基板Ｇはそのまま第１の平流し搬送路３２を下って第１の熱的処理部２６を通過する。

第１の熱的処理部２６において、基板Ｇはアドヒージョンユニット（ＡＤ）４０に搬入されると先ず加熱の脱水ベーク処理を受け、水分を取り除かれる。次に、基板Ｇは、蒸気状のＨＭＤＳを用いるアドヒージョン処理を施され、被処理面を疎水化される（ステップＳ４）。このアドヒージョン処理の終了後に、基板Ｇは冷却ユニット（ＣＯＬ）４２で所定の基板温度まで冷却される（ステップＳ５）。この後、基板Ｇは第１の平流し搬送路３２の終点（搬出部）から塗布プロセス部２８内の搬送機構へ渡される。

塗布プロセス部２８では、最初にレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４４において、スリット状ノズルにより基板Ｇの基板上面（被処理面）に対しレジスト液が塗布され、レジスト膜の形成処理がなされる。
尚、このレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４４において、本発明の塗布膜形成装置を好適に用いることができるため、その構成及び作用効果については詳細に後述する。
また、レジスト塗布ユニット（ＣＴ）４４においてレジスト膜が形成された基板Ｇは、直後に下流側隣の減圧乾燥ユニット（ＶＤ）４６で減圧による乾燥処理を受ける（ステップＳ６）。

この後、基板Ｇは、塗布プロセス部２８内の搬送機構により第２の平流し搬送路４８の始点（搬入部）へ転送される。基板Ｇは、第２の平流し搬送路４８上でも仰向けの姿勢でプロセスラインＡの下流側へ搬送され、第２の熱的処理部３０を通過する。

第２の熱的処理部３０において、基板Ｇは、最初にプリベークユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）５０でレジスト塗布後の熱処理または露光前の熱処理としてプリベーキングを受ける（ステップＳ７）。このプリベーキングによって、基板Ｇ上のレジスト膜中に残留していた溶剤が蒸発除去し、基板に対するレジスト膜の密着性も強化される。次に、基板Ｇは、冷却ユニット（ＣＯＬ）５２で所定の基板温度まで冷却される（ステップＳ８）。しかる後、基板Ｇは、第２の平流し搬送路４８の終点（搬出部）からインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８の搬送装置７０に引き取られる。

インタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８において、基板Ｇは、エクステンション・クーリングステージ（ＥＸＴ・ＣＯＬ）７６から周辺装置７８の周辺露光装置（ＥＥ）に搬入され、そこで基板Ｇの周辺部に付着するレジストを現像時に除去するための露光を受けた後に、隣の露光装置１２へ送られる（ステップＳ９）。
露光装置１２では基板Ｇ上のレジストに所定の回路パターンが露光される。そして、パターン露光を終えた基板Ｇは、露光装置１２からインタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８に戻されると、先ず周辺装置７８のタイトラー（ＴＩＴＬＥＲ）に搬入され、そこで基板上の所定の部位に所定の情報が記される（ステップＳ１０）。

しかる後、基板Ｇはエクステンション・クーリングステージ（ＥＸＴ・ＣＯＬ）７６に戻される。インタフェースステーション（Ｉ／Ｆ）１８における基板Ｇの搬送および露光装置１２との基板Ｇのやりとりは搬送装置７０、７２によって行われる。最後に、基板Ｇは、搬送装置７２よりプロセスステーション（Ｐ／Ｓ）１６のプロセスラインＢ側に敷設されている第３の平流し搬送路６４の始点（搬入部）に搬入される。
こうして、基板Ｇは、今度は第３の平流し搬送路６４上を仰向けの姿勢でプロセスラインＢの下流側に向けて搬送される。最初の現像ユニット（ＤＥＶ）５４において、基板Ｇは、平流しで搬送される間に現像、リンス、乾燥の一連の現像処理を施される（ステップＳ１１）。

現像ユニット（ＤＥＶ）５４で一連の現像処理を終えた基板Ｇは、そのまま第３の平流し搬送路６４に載せられたまま下流側隣のｉ線照射ユニット（ｉ−ＵＶ）５６を通り、そこでｉ線照射による脱色処理を受ける（ステップＳ１２）。その後も、基板Ｇは第３の平流し搬送路６４に載せられたまま第３の熱的処理部５９および検査ユニット（ＡＰ）６２を順次通過する、第３の熱的処理部５９において、基板Ｇは、最初にポストベークユニット（ＰＯＢＡＫＥ）５８で現像処理後の熱処理としてポストベーキングを受ける（ステップＳ１３）。このポストベーキングによって、基板Ｇ上のレジスト膜に残留していた現像液や洗浄液が蒸発除去し、基板に対するレジストパターンの密着性も強化される。

次に、基板Ｇは、冷却ユニット（ＣＯＬ）６０で所定の基板温度に冷却される（ステップＳ１４）。検査ユニット（ＡＰ）６２では、基板Ｇ上のレジストパターンについて非接触の線幅検査や膜質・膜厚検査等が行われる（ステップＳ１５）。
そしてカセットステーション（Ｃ／Ｓ）１４側では、搬送機構２２が、第３の平流し搬送路６４の終点（鍛出部）から塗布現像処理の全工程を終えた基板Ｇを受け取り、受け取った基板Ｇをいずれか１つ（通常は元）のカセットＣに収容する（ステップＳ１に戻る）。

この塗布現像処理システム１０においては、前記したように、塗布プロセス部２８に設けられたレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４４に本発明に係る塗布膜形成装置を適用することができる。
以下、図３乃至図５に基づき、本発明の一実施形態におけるレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４４の構成について説明する。

先ず、図３に基づき、レジスト塗布ユニット（ＣＴ）４４の全体構成及び動作態様について説明する。図３は、レジスト塗布ユニット（ＣＴ）４４の概略構成を示す斜視図である。このレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４４においては、図示するように、ＬＣＤ基板Ｇを水平に保持する水平移動可能な保持手段例えば載置台１０１と、この載置台１０１上に図示しない真空装置によって吸着保持される基板Ｇの上方に配設されるレジスト供給ノズル１０２とを具備している。そして、このレジスト供給ノズル１０２をノズル移動手段１０３によって水平移動することによって載置台１０１上の基板Ｇとレジスト供給ノズル１０２とを相対的に水平移動し得るように構成されている。

なお、載置台１０１におけるレジスト供給ノズル１０２の移動方向の一端部又は両端部（図面では一端部の場合を示す）には、不作動時（待機時）のレジスト供給ノズル１０２の吐出口１０２ａの乾燥を防止すべく噴口に近接する回転自在なプライムローラ１０４と、このプライムローラ１０４をシンナーに浸漬する容器１０５とを有する待機部１０６が設けられている。

レジスト供給ノズル１０２は、基板Ｇの幅方向に延びるスリット状の吐出口１０２ａと、この吐出口１０２ａに連通するレジスト液収容室（図示せず）とを有しており、このレジスト液収容室に接続するレジスト液供給チューブ１０７を介してレジスト供給系１１０が接続されている。

また、吐出口１０２ａの長手方向の両側には、吐出口１０２ａから吐出されるレジスト液の吐出圧を低減する膜厚制御手段１０８が設けられている。この膜厚制御手段１０８は、吐出口１０２ａの長手方向の両側に連通する連通路１０９にそれぞれ接続する吸引管１１１と、吸引管１１１に介設される例えばダイヤフラムポンプのような吸引ポンプ１１２とで構成されており、吸引ポンプ１１２の駆動によって吐出口１０２ａの両側の吐出圧が低減されるように構成されている。なお、吸引管１１１における吸引ポンプ１１２の吸引側すなわちレジスト供給ノズル１０２側には開閉弁１１３が介設されている。

次に、前記のように構成されるレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４４の動作について説明する。まず、レジスト供給ノズル１０２を待機部１０６のプライムローラ１０４に近接させた状態において、ノズル移動手段１０３によって搬送された基板Ｇを載置台１０１上に吸着保持する。

次いで、レジスト供給系１１０からレジスト液Ｒをノズルのレジスト液収容室内に供給すると共に、吐出口１０２ａからレジスト液を吐出する。このレジスト液Ｒの吐出動作と同時に、ノズル移動手段１０３によってレジスト供給ノズル１０２を水平方向に移動してレジスト供給ノズル１０２を待機部１０６から基板Ｇ上に移動する。この際、吸引ポンプ１１２を駆動して吐出口１０２ａの長手方向の両側を吸引することにより、吐出口１０２ａの両側のレジスト液の吐出圧が減少され、吐出口１０２ａの中央部側の吐出圧と両側の吐出圧がほぼ等しくなった状態で基板Ｇ上に帯状にレジスト液Ｒが吐出（供給）される。
したがって、基板Ｇとレジスト供給ノズル１０２が相対的に水平移動することによって基板Ｇの表面にレジスト液Ｒが帯状に供給され、基板Ｇの表面全体に均一な膜厚のレジスト膜が形成される。

このようにして、基板Ｇ表面にレジスト膜を形成した後、レジスト液の供給が停止されると共に、レジスト供給ノズル１０２が逆方向に移動してレジスト供給ノズル１０２の吐出口１０２ａを待機部１０６内のプライムローラ１０４に近接して、次の塗布処理に備える。また、レジスト膜が形成された基板Ｇは、図示しない搬送手段によって載置台１０１から搬出されて次の処理工程に搬送される。

続いて、図４及び図５に基づき、レジスト供給ノズル１０２にレジスト液を供給するレジスト供給系１１０について説明する。
図４は、レジスト塗布ユニット（ＣＴ）４４のレジスト供給系１１０の概略構成を示すブロック図、図５はレジスト供給系１１０が備えるフィルタ一体型ベローズポンプの断面図である。

図４に示すように、レジスト供給系１１０は、レジスト液Ｒを貯留したタンク１２０と、タンク１２０から吸入配管１２１を通じて塗布液を吸入し、ポンプ室内に内蔵された例えばＰＴＦＥ、高分子ポリエチレン等からなるフィルタ１２２（孔径例えば０．１μｍ以下）にて濾過して吐出配管１２３に吐出するフィルタ一体型のベローズポンプ１２４と、ベローズポンプ１２４の吐出配管１２３とノズル１０２との間の流路を開閉するバルブ１２５とを備えている。
また、吐出配管１２３とノズル１０２との間の流路には、流路を流れるレジスト液の圧力を検出する圧力センサ１２６が設けられ、この圧力センサ１２６の出力は、レジスト塗布ユニット（ＣＴ）４４の動作制御を行うコントローラ１２７に入力されている。

ベローズポンプ１２４は、図５に示すように、ポンプ室１３０内の圧力を、室内容量を変動させることにより可変して塗布液の吸液・吐出を行うチューブフラムポンプを採用している。ポンプ室１３０は略円柱状に設けられ、その周囲内壁は、例えばＰＦＡからなるチューブフラム１３１（ポンプ手段）の弾性膜１３１ａにより形成されている。尚、チューブフラム１３１には、流体（液体）が封入されている。
そしてポンプ室１３０の周囲内壁面はチューブフラム１３１におけるベローズ部１３２（伸縮部）の伸縮運動によって膨脹・収縮変位し、以てポンプ室１３０の容量と圧力が可変されるようになっている。

ベローズ部１３２はモータ例えばステッピングモータ１３３の動力によって高精度に伸縮駆動される。
具体的には、ベローズ部１３２の下端には、ボールねじ構造におけるボールねじナットとして機能する可動支持部１３６が接続され、この可動支持部１３６に対し、ボールねじ軸として機能する軸部材１３７が螺合すると共に、ステッピングモータ１３３の回転軸上に設けられている。即ち、ステッピングモータ１３３の回転方向に従って可動支持部１３６が上下動し、これによりベローズ部１３２が伸縮動作するようになされている。

尚、ここで用いるステッピングモータ１３３の性能として慣性モーメントが１×１０^-3ｋｇ・ｍ²以上の高慣性が要求される。
即ち、ステッピングモータ１３３を高慣性とすることにより、低速でモータを回転させても外乱の影響を受けず、モータの振動を抑制することができる。したがって、従来用いていた減速機（ギア）を用いる必要がなく、減速機に起因していた振動を排除することができる。また、減速機を介さず、ステッピングモータ１３３の回転力を直接、可動支持部１３６に伝えるため、ベローズポンプ１２４のレスポンス低下を抑制することができる。

また、ステッピングモータ１３３にはエンコーダ１３４が接続され、ステッピングモータ１３３の動作量をコントローラ１２７にフィードバックしている。
コントローラ１２７は、エンコーダ１３４により得られたステッピングモータ１３３の動作量と、諸設定条件に基づき、ベローズ部１３２の伸縮動作タイミングや伸縮速度、つまりレジスト液の吸入・吐出タイミングや吸入・吐出速度を制御する。

また、エンコーダ１３４への入力信号としての正弦波には、周期的に揺らぎが生じ、その発生周波数に同期して塗布むら（レジスト液Ｒの吐出リップル）が生じるため、その塗布むらを目立たなくするよう、コントローラ１２７は制御を行う。
詳しくは、例えば塗布方向の１ｍｍ以内毎に吐出リップルが発生するようにすれば、塗布むらが目立たないため、コントローラ１２７は、式（１）の条件を満たすようノズル１０２の移動速度を制御する。尚、揺らぎ発生周波数は、圧力センサ１２６の検出結果を周波数解析することで求められる。

また、この式（１）の条件を満たす制御を行えば、塗布むらによる悪影響を低減できるが、実際にはノズル動作速度の制御には限界があるため、例えば、ノズル１０２の移動速度を５０ｍｍ／ｓｅｃとしたとき、式（１）の条件を満たすには、前記揺らぎの発生周波数が５０Ｈｚ以上となるようなエンコーダ１３４の性能が要求される。このため、エンコーダ１３４の分解能は１８ｂｉｔ（２６２１４４ｐｕｌｓｅ／ｒｅｖ）以上であることが望ましい。
このようにすれば、ステッピングモータ１３３からの入力信号としての正弦波に生じる揺らぎの発生周波数が、所定値以上の高周波（例えば９６Ｈｚ）となり、塗布方向の１ｍｍ以内毎に吐出リップルが発生するようになされ、結果的に膜厚が均一となる。

また、符号１３５は光透過型のセンサであり、このセンサ１３５はベローズ部１３２の可動支持部１３６に取り付けられたシャッタ部材１３６ａと干渉して、例えばベローズ部１３２の伸縮の初期位置或いは終了位置の検出を行う。その検出信号はコントローラ１２７に出力されることによって、ステッピングモータ１３３の制御に供される。

ここで、ポンプ室１３０内にレジスト液Ｒを導入するための吸入配管１２１は、その先端部周面に多数穿設された孔をフィルタ１２２内に開口せしめた状態でポンプ室１３０と接続され、一方、吐出配管１２３はポンプ室１３０内のフィルタ１２２外の空間に開口せしめた状態で接続されている。すなわち、このフィルタ一体型のベローズポンプ１２４において、レジスト液Ｒはポンプ室１３０内の減圧による吸入過程でフィルタ１２２を通過してその濾過が行われ、ポンプ室１３０内の加圧時には既に濾過を終えたレジスト液Ｒが吐出されるようになっている。なお、吸入配管１２１及び吐出配管１２３の開口近傍には逆流防止のためのボール式のチャッキ弁（図示せず）が各々設けられている。

フィルタ一体型のチュープフラムポンプには、ポンプ室１３０内のフィルタ外の空間に開口した泡抜き用のベント１３８が設けられている。このベント１３８の開口と吐出配管１３８の開口との間には高低差ｈが設けられており、ポンプ室１３０内で発生した泡は吐出配管１２３の開口よりも高い位置に滞留し、そこから泡抜き用のベント１３８により排出されるようになっている。これにより、泡が吐出配管１２３内に浸入しにくくなり、基板Ｇに供給されるレジスト液中の気泡の量を低減することができる。なお、泡抜き用のベント１３８には図示しないバルブが接続され、定期的に例えばタンク１２０を交換する都度、バルブを開いてポンプ室１３０内の上部に溜った泡を排出できるようにしている。

次に、以上説明したフィルタ一体型ベローズポンプ１２４の動作を説明する。
本実施形態では、ポンプ室１３０内へのレジスト液の吸入過程でフィルタ１２２でのレジスト液の濾過を行う。すなわち、ステッピングモータ１３３を駆動してチューブフラム１３１のベローズ部１３２を引き伸ばし、ポンプ室１３０の周囲内壁面を収縮（へこませた）状態にしてポンプ室１３０内を大気圧に対して減圧し、タンク１２０内のレジスト液を吸入配管１２１を通じてポンプ室１３０内に吸入する。
このとき、吸入配管１２１はその先端部周面に多数穿設された孔をフィルタ１２２の内部にて開口させてあるので、レジスト液はフィルタ１２２内を通過してポンプ室１３０に吸入され、これによりレジスト液の濾過が行われる。

その後、ステッピングモータ１３３を駆動してチューブフラム１３１のベローズ部１３２を圧縮し、ポンプ室１３０の周囲内壁面を膨脹突出状態にしてポンプ室１３０内の容量を下げることによりポンプ室１３０内の圧力を上げ、ポンプ室１３０内の濾過を終えたレジスト液Ｒを吐出配管１２３より吐出し、バルブ１２５、ノズル１０２を通じて基板Ｇに供給する。

ここで、前記したように、ステッピングモータ１３３の駆動軸の慣性モーメントは、１×１０^-3ｋｇ・ｍ²以上の高慣性となされているため、低速でモータを回転させても磁極ピッチや外乱の影響を受けず、モータの振動が抑制される。
また、エンコーダ１３４の分解能が１８ｂｉｔ（２６２１４４ｐｕｌｓｅ／ｒｅｖ）以上の高分解能となされることにより、ステッピングモータ１３３からの入力信号としての正弦波に生じる揺らぎの発生周波数が、所定値以上の高周波（例えば９６Ｈｚ）となされる。したがって、塗布方向の微小間隔毎に吐出リップルが発生するようになされ、結果的に塗布膜厚が均一となる。

以上のように本発明に係る実施の形態によれば、フィルタ一体型ベローズポンプ１２４において、ベローズ部１３２を上下動させる可動支持部１３６（ボールねじナット）に螺合する軸部材１３７（ボールねじ軸）がモータ１３３の回転軸上に設けられ、このモータ１３３の回転軸の慣性モーメントが１×１０^-3ｋｇ・ｍ²以上の高慣性となされる。

これにより、低速でモータ１３３を回転させても磁極ピッチや外乱の影響を受けず、モータ１３３の振動が抑制される。したがって、モータ１３３の振動による塗布処理への悪影響を低減することができる。
また、従来用いていた減速機（ギア）を用いる必要がないため、減速機に起因していた振動を排除することができる。
また、減速機（ギア）がないことで、ステッピングモータ１３３の回転力を直接、可動支持部１３６に伝えることができ、ベローズポンプ１２４のレスポンス低下を抑制することができる。

また、エンコーダ１３４の分解能を高分解能とすることにより、ステッピングモータ１３３からの入力信号としての正弦波に生じる揺らぎの発生周波数を、所定値以上の高周波とすることができる。
即ち、これにより塗布方向の微小間隔毎に吐出リップルが発生するようすることができ、結果的に塗布膜厚が均一となり、塗布むら発生による塗布膜形成への悪影響を低減することができる。

尚、本発明における被処理基板はＬＣＤ基板に限るものではなく、フラットパネルディスプレイ用の各種基板や、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。

続いて、本発明に係る塗布膜形成装置及び塗布膜形成方法について、実施例に基づきさらに説明する。
〔実施例１〕
実施例１では、モータ性能（慣性モーメント）による塗布膜への影響を観察した。即ち、モータの性能条件を変えて基板への塗布処理を行い、その塗布状態を観察した。モータ性能の条件及び結果を表１に示す。尚、実施例１の全ての条件において、モータの動作量を検出するロータリーエンコーダは同一のものを使用した。
この結果、条件１、２では、モータの振動に起因する塗布膜への影響は確認されなかったが、条件３（比較例１）では、塗布膜においてモータの振動に起因する塗布むらが確認された。

このように実施例１の結果、モータの慣性モーメントが１．０×１０^-3ｋｇ・ｍ²以上であれば、モータの振動に起因する塗布むらの発生を抑制できると確認した。
〔実施例２〕
実施例２では、エンコーダ性能（分解能）による塗布膜への影響を観察した。具体的には、エンコーダ性能の条件毎に、ノズルへ供給されるレジスト液の圧力を検出する圧力センサの出力に対しＦＦＴ（高速フーリエ変換）による周波数解析を行い、エンコーダに起因する揺らぎ発生周波数を求めた。また、塗布後の基板における塗布むらの発生の有無を観察した。エンコーダの性能条件、ノズル移動速度、及び実験結果を表２に示す。尚、エンコーダに接続されるモータは、実施例２の全ての条件において同一のものを使用した。また、圧力センサの出力を周波数解析したグラフを図７に示す。

図７（ａ）のグラフに示すように、高分解能のエンコーダを用いた条件４では、揺らぎ発生周波数が９６Ｈｚと高周波になり、塗布むらが発生しなかった。塗布むらが発生しなかったのは、ノズル移動速度が９０ｍｍ／ｓｅｃであるため、揺らぎに起因する塗布リップルの発生頻度が基板上塗布方向の１ｍｍ以内（９０／９６＝０．９３７５ｍｍ）毎、即ち幅狭い間隔毎になったためである。
このように、高分解能のエンコーダを用いた条件４では、塗布むらは発生せず、実用上問題ないレベルの結果が得られた。

一方、図７（ｂ）のグラフに示すように、低分解能のエンコーダを用いた条件５（比較例２）では、揺らぎ発生周波数２４Ｈｚ、及び９６Ｈｚとなり、塗布むらが発生した。塗布むらが発生したのは、ノズル移動速度が９０ｍｍ／ｓｅｃであるため、２４Ｈｚの揺らぎに起因する塗布リップルの発生頻度が基板上塗布方向の約３．７５ｍｍ（＝９０／２４）毎、即ち幅広い間隔毎となったためである。

このように実施例２の結果、揺らぎに起因する塗布リップルの発生頻度が基板上塗布方向の１ｍｍ以内であれば、実用上問題ないことを確認し、そのために、エンコーダの分解能が２６２１４４ｐｕｌｓｅ／ｒｅｖ以上が好ましいと確認した。

本発明は、ＬＣＤ基板等に対し所定の膜を形成する塗布膜形成装置及び塗布膜形成方法に適用でき、半導体製造業界、電子デバイス製造業界等において好適に用いることができる。

図１は、本発明に係る塗布膜形成装置を具備する塗布現像処理システムの平面図である。図２は、図１の塗布現像処理システムの基板処理の流れを示すフローである。図３は、図１の塗布現像処理システムが有するレジスト塗布ユニットの概略構成を示す斜視図である。図４は、レジスト塗布ユニットのレジスト供給系の概略構成を示すブロック図である。図５は、レジスト供給系が備えるフィルタ一体型ベローズポンプの断面図である。図６は、従来のフィルタ一体型ベローズポンプの断面図である。図７は、実施例の結果を示すグラフである。

符号の説明

４４レジスト塗布ユニット（塗布膜形成装置）
１０２ノズル
１０２ａ吐出口
１２４フィルタ一体型ベローズポンプ
１２６圧力センサ
１２７コントローラ
１３０ポンプ室
１３１チューブフラム（ポンプ手段）
１３２ベローズ部（伸縮部）
１３３ステッピングモータ（モータ）
１３４エンコーダ
１３６可動支持部（ボールねじナット）
１３７軸部材（ボールねじ軸）
ＧＬＣＤ基板（被処理基板）
Ｒレジスト液

Claims

被処理基板に処理液の膜を形成する塗布膜形成装置において
被処理基板上を平行移動しながらスリット状の吐出口から処理液を吐出し、基板表面に処理液を塗布するノズルと、伸縮部を有し、該伸縮部の伸縮動作により処理液を前記ノズルへ供給するポンプ手段と、前記伸縮部の伸縮方向の一端に設けられたボールねじナットと、前記伸縮部の伸縮方向に沿って設けられ、前記ボールねじナットに螺合することにより該ボールねじナットを前記伸縮部の伸縮方向に移動させるボールねじ軸と、前記ボールねじ軸を軸周りに回転させるモータと、前記モータの回転駆動と前記ノズルの移動動作の制御を行うコントローラと、前記モータの回転軸の動作量を検出し、前記コントローラに検出結果を出力するエンコーダと、前記ノズルへの処理液の供給圧を検出し、検出結果を前記コントローラに出力する圧力センサとを備え、
前記ボールねじ軸は、前記モータの回転軸上に設けられ、
前記モータの回転軸の慣性モーメントは、１×１０ ^-3 ｋｇ・ｍ ² 以上であって、
前記コントローラは、前記エンコーダの検出結果に基づき前記モータの駆動を制御すると共に、前記圧力センサの検出結果に基づき前記エンコーダから生じる揺らぎの発生周波数を求め、
（ノズル移動速度（ｍｍ／ｓｅｃ）／揺らぎ発生周波数（Ｈｚ））＜１ｍｍ
の条件を満たすよう前記ノズルの移動動作を制御することを特徴とする塗布膜形成装置。
前記エンコーダの分解能は、２６２１４４ｐｕｌｓｅ／ｒｅｖ以上であることを特徴とする請求項１に記載された塗布膜形成装置。
スリット状の吐出口を有するノズルを被処理基板上で平行移動させると共に、前記吐出口から処理液を基板表面に吐出させ、処理液の膜を形成する塗布膜形成方法であって、
前記ノズルに処理液を供給するポンプを駆動するモータを、該モータの回転軸の動作量を検出するエンコーダの出力に基づき動作制御するステップと、
前記ノズルへの処理液の供給圧を検出する圧力センサの出力に基づき前記エンコーダから生じる揺らぎの発生周波数を求めるステップと、
（ノズル移動速度（ｍｍ／ｓｅｃ）／揺らぎ発生周波数（Ｈｚ））＜１ｍｍ
の条件を満たすよう前記ノズルの移動動作を制御し、被処理基板への処理液の塗布を行うステップとを実行することを特徴とする塗布膜形成方法。
前記エンコーダの分解能は、２６２１４４ｐｕｌｓｅ／ｒｅｖ以上であることを特徴とする請求項３に記載された塗布膜形成方法。