JP2010080983A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スピンレス方式で被処理基板上に処理液を供給ないし塗布する処理動作のタクトタイムを短縮するとともに、浮上搬送方式において基板上に処理液の塗布膜を塗布ムラのない均一な膜厚で形成する。
【解決手段】このレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０において、基板Ｇを空気圧の力で空中に浮かせるステージ７６は、基板搬送方向において分割された搬入領域Ｍ₁、塗布領域Ｍ₃および搬出領域Ｍ₅を一列に配置している。搬入領域Ｍ₁は基板Ｇのサイズを上回り、塗布処理を受けるべき新規の基板Ｇを搬入する。塗布領域Ｍ₃は、基板Ｇのサイズよりも小さく、基板Ｇはこの領域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。搬出領域Ｍ₅は基板Ｇのサイズを上回り、塗布処理を受けた基板Ｇはこの搬出領域Ｍ₅から搬出される。
【選択図】 図５

Description

本発明は、被処理基板上に処理液を供給して処理を行う技術に係り、特にスピンレス方式で基板上に処理液を塗布する基板処理装置に関する。

最近、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工程では、被処理基板（たとえばガラス基板）の大型化に有利なレジスト塗布法として、基板に対して長尺型のレジストノズルよりレジスト液を帯状に吐出させながらレジストノズルを相対移動または走査させることにより、回転運動を要することなく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スピンレス方式が普及している。

スピンレス方式による従来のレジスト塗布装置は、たとえば特許文献１に記載されるように、ステージ上に水平に固定載置される基板とステージ上方に設けられるレジストノズルの吐出口との間に数百μｍ以下の微小ギャップを設定し、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吐出させるようにしている。この種のレジストノズルは、ノズル本体を横長または長尺状に形成して、口径の非常に小さい微細径（たとえば１００μｍ程度）の吐出口からレジスト液を帯状に吐出するように構成されている。このような長尺型レジストノズルの走査による塗布処理が終了すると、当該基板は搬送ロボットまたは搬送アームによりステージから取り出され、装置の外へ搬出される。直後に、後続の新たな基板が搬送ロボットにより装置に搬入され、ステージ上に載置される。そして、この新たな基板に対してレジストノズルの走査により上記と同様の塗布処理が繰り返される。

特開平１０−１５６２５５

上記のようなスピンレス方式のレジスト塗布装置では、処理済の基板をステージからアンローディングないし搬出してステージ上面を完全に空状態にしない限り、後続の新たな基板をステージ上に搬入ないし載置することができない。このため、レジストノズルを走査させる動作の所要時間（Ｔ_c）に、未処理の基板をステージ上に搬入ないしローディングする動作の所要時間（Ｔ_in）と、処理済の基板をステージからアンローディングないし搬出する動作の所要時間（Ｔ_out）とを足し合わせた塗布処理１サイクルの所要時間（Ｔ_c＋Ｔ_in＋Ｔ_out）がそのままタクトタイムになり、タクトタイムの短縮化が難しいという問題がある。

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、スピンレス方式で被処理基板上に処理液を供給ないし塗布する処理動作のタクトタイムを短縮する基板処理装置を提供する。

さらに、本発明は、浮上搬送方式において被処理基板上に処理液の塗布膜を塗布ムラのない均一な膜厚で形成できるようにした基板処理装置を提供する。

上記の目的を達成するために、本発明の基板処理装置は、所定の搬送方向に沿って、被処理基板よりもサイズの大きい搬入領域と、前記基板よりもサイズの小さい塗布領域と、前記基板よりもサイズの大きい搬出領域とをこの順に一列に設け、前記搬入領域、前記塗布領域および前記搬出領域の各領域で前記基板を空気圧の力で空中に浮かせるステージと、前記ステージ上で浮いている前記基板を着脱可能に保持して前記搬入領域から前記塗布領域を通って前記搬出領域まで搬送する基板搬送部と、前記ステージの塗布領域を通過する前記基板の被処理面に向けて塗布用の処理液を帯状に吐出する長尺型のノズルを有する処理液供給部とを具備し、前記ステージの搬入領域および搬出領域には、前記基板に垂直上向きの圧力を与えるための気体を噴出する噴出口を一定の密度で多数配設し、前記ステージの塗布領域には、前記基板に垂直上向きの圧力を与えるための気体を噴出する噴出口と前記基板に垂直下向きの圧力を与えるための気体を吸引する吸引口とを一定の密度で混在させて多数配設してなる。

本発明においては、浮上式のステージを搬入領域、塗布領域および搬出領域に分割し、それらの各領域に基板を順次転送し、基板搬入動作、レジスト液供給動作、基板搬出動作を各領域で独立または並列的に行うようにしており、これによって、１枚の基板についてステージ上に搬入する動作に要する時間と、ステージ上で搬入領域から搬出領域まで搬送するのに要する時間と、搬出領域から搬出するのに要する時間とを足し合わせた塗布処理１サイクルの所要時間よりも、タクトタイムを短縮することができる。

そして、搬送方向において塗布領域のサイズを基板よりも小くし、塗布領域内に基板に垂直上向きの圧力を与えるための気体を噴出する噴出口と基板に垂直下向きの圧力を与えるための気体を吸引する吸引口とを一定の密度で混在させて多数配設しているので、塗布処理中に基板の浮上高度を効率よく安定に設定値に保持し、基板上に塗布ムラのない一定膜厚のレジスト塗布膜を形成することができる。

本発明の基板処理装置によれば、上記のような構成と作用により、スピンレス方式で被処理基板上に処理液を供給ないし塗布する処理動作のタクトタイムを短縮できるだけでなく、浮上搬送方式において基板上に処理液の塗布膜を塗布ムラのない均一な膜厚で形成することができる。

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。 実施形態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。 実施形態の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。 実施形態の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。 実施形態の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。 実施形態の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。 実施形態のレジスト塗布ユニットにおける噴出制御部の構成を示す断面図である。 実施形態のレジスト塗布ユニットにおけるステージ内部の流路の構成を示す部分断面図である。 実施形態のレジスト塗布ユニットにおける制御系の構成を示すブロック図である。 実施形態のレジスト塗布ユニットの要部における塗布処理動作の一段階を示す略側面図である。 実施形態のレジスト塗布ユニットの要部における塗布処理動作の一段階を示す略側面図である。 実施形態のレジスト塗布ユニットの要部における塗布処理動作の一段階を示す略側面図である。 実施形態のレジスト塗布ユニットの要部における塗布処理動作の一段階を示す略側面図である。 実施形態のレジスト塗布ユニットの要部における塗布処理動作の一段階を示す略側面図である。 実施形態のレジスト塗布ユニットの要部における塗布処理動作の一段階を示す略側面図である。

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。

図１に、本発明の基板処理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）１２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１９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Ｆ_A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Ｆ_B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Ｆ_C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型のレジストノズル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リフトピン８６が所定の間隔を置いて複数本（たとえば４本）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８５（図１３）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を所望の浮上高さ位置または浮上高度Ｈ_a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においてステージ７６の上面からみた基板Ｇの浮上高度Ｈ_a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）も設けられている。

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はこの領域Ｍ₃を通過する際に所定の位置で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。この塗布領域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を所望の浮上高度Ｈ_b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とが一定の密度で混在して多数設けられている。

ここで、正圧の噴出口８８と負圧の吸引口９０とを混在させているのは、浮上高度Ｈ_bを高い精度で設定値（たとえば５０μｍ）に保持するためである。つまり、塗布領域Ｍ₃における浮上高度Ｈ_bは、ノズル下端（吐出口）と基板上面（被処理面）との間のギャップＳ（たとえば１００μｍ）を規定する。このギャップＳはレジスト塗布膜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。この実施形態では、基板Ｇの塗布領域Ｍ₃を通過している部位に対しては、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、双方向の合成された圧力のバランスを制御することで、塗布用の浮上高度Ｈ_bを設定値（５０μｍ）に維持するようにしている。この浮上高度制御のために、基板Ｇの高さ位置を検出する高度検出センサ（図示せず）等を含むフィードバック制御機構が設けられてよい。なお、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。

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の浮上高さ位置を搬入領域Ｍ₁における浮上高度Ｈ_a（１００〜１５０μｍ）から塗布領域Ｍ₃における浮上高度Ｈ_b（５０μｍ）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の上面には噴出口８８と吸引口９０とを混在させて配置している。ただし、吸引口９０の密度を搬送方向に沿って次第に大きくしており、これによって搬送中に基板Ｇの浮上高度が漸次的にＨ_aからＨ_bに移るようになっている。

塗布領域Ｍ₃の下流側隣の領域Ｍ₄は、搬送中に基板Ｇの浮上高さ位置を塗布用の浮上高度Ｈ_b（５０μｍ）から搬出用の浮上高度Ｈ_c（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のステージ上面には、搬送方向において上記した上流側の遷移領域Ｍ₂と対称的な分布パターンで噴出口８８と吸引口９０とが混在して配置されている。

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は上記した搬入領域Ｍ₁と空間的に対称的な構成になっており、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リフトピン９２が所定の間隔を置いて複数本（たとえば４本）設けられるとともに、基板Ｇを上記浮上高度Ｈ_cに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。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９１（図１３）によって昇降駆動される。

レジストノズル７８は、レジスト液供給部に含まれ、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Ｙ方向に延びる長尺状のノズル本体を有し、レジスト液供給源９３（図１３）からのレジスト液供給管９４に接続されている。ノズル移動機構７５（図３，図１３）は、図３に示すように、レジストノズル７８を水平に支持する逆さコ字状または門形の支持体７７と、この支持体７７をＸ方向で双方向に直進移動させる直進駆動部７９とを有する。この直進駆動部７９は、たとえばガイド付きのリニアモータ機構またはボールネジ機構で構成されてよい。また、レジストノズル７８の高さ位置を変更または調整するためのガイド付きのノズル昇降機構８１（図１３）が、たとえば支持体７７とレジストノズル７８とを接続するジョイント部８３に設けられている。

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（図示せず）からなるパッドアクチエータ１０９（図１３）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１３）の真空源にそれぞれ通じている。

パッド吸着制御部１１５（図１３）は、バキューム管１１４の管路１１６（図９）を切替弁（図示せず）を介して圧縮空気源（図示せず）にも接続しており、吸着パッド１０４を基板Ｇの側縁部から分離させるときは、該切替弁を該圧縮空気源側に切り替えて、吸着パッド１０４に正圧または高圧の圧縮空気を供給するようになっている。

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の上面には多数の噴出口８８が設けられている。この実施形態では、ステージ７６の搬入領域Ｍ₁および搬出領域Ｍ₅に属する各噴出口８８について、空気の噴出流量を基板Ｇとの相対的な位置関係で個別的かつ自動的に切り換える噴出制御部１２２を流量切換弁の形態でステージ７６の内部に設けている。

図１１に、一実施例による噴出制御部１２２の構成を示す。この噴出制御部１２２は、ステージ７６の内部に形成された球面体形状の壁面を有する弁室１２４と、この弁室１２４の中で移動可能に設けられた球状の弁体１２６とを有している。弁室１２４の頂部および底部には、鉛直方向で互いに対向する出口１２４ａおよび入口１２４ｂがそれぞれ形成されている。出口１２４ａは、当該噴出制御部１２２と対応する噴出口８８に連通している。入口１２４ｂは、ステージ７６の下部を走っている圧縮空気供給路１２８に連通している。

図１２に、ステージ７６内における圧縮空気供給路１２８の配管パターンの一例を示す。たとえばコンプレッサ等の圧縮空気源（図示せず）からの圧縮空気は、外部配管１３０の中を流れてきてステージ７６内の圧縮空気導入部１３２に導入される。圧縮空気導入部１３２に導入された圧縮空気は、そこからステージ７６内に張り巡らされている多数の圧縮空気供給路１２８に分配される。

図１１において、弁室１２４の出口１２４ａの周りは弁座を構成する。この弁座には、出口１２４ａから放射状に延びる溝部１２４ｃが周回方向に所定の間隔（たとえば９０・間隔）を置いて複数個（４個）形成されている。これにより、弁体１２６が弁座に密着または着座して出口１２４ａを塞いでも弁室１２４から圧縮空気が溝部１２４ｃを通って噴出口８８側に漏出するようになっている。弁体１２６は、弁室１２４の内径よりも一回りないし二回り小さな直径を有するたとえば樹脂製の球体であり、球面の下半部に入口１２４ｂ側の空気圧に応じた垂直上向きの力Ｐ_Uを受けるとともに、球面の上半部に出口１２４ａ側の空気圧に応じた垂直下向きの力（反作用）Ｐ_Dを受ける。また、弁体１２６にはその質量に応じた重力Ｐ_G（一定値）が常時垂直下向きに作用する。弁体１２６は、上記のような垂直上向きの力Ｐ_Uと垂直下向きの力（Ｐ_D＋Ｐ_G）との差に応じて弁室１２４内で鉛直方向の位置（高さ位置）を変える。

この実施形態では、図１１に示すように、各噴出口８８の上方に基板Ｇが在るか否かに応じて、当該噴出口８８直下の噴出制御部１２２では、弁室１２４内の弁体１２６の高さ位置が出口１２４ａ側の弁座に密着する第１の位置、もしくは該弁座から離間して弁室１２４内で浮いた状態になる第２の位置のいずれかに切り換わるようになっている。

すなわち、各噴出口８８の上方に（厳密には設定浮上高度Ｈ_a以下の接近距離で）基板Ｇが在るときは、基板Ｇからの反作用で当該噴出口８８付近やその直下の弁室１２４の出口１２４ａ付近の空気圧が高くなって、弁体１２６に作用する垂直下向きの力（特にＰ_D）が垂直上向きの力Ｐ_Uと互角かそれを少し上回る程に増大し、弁体１２６が出口１２４ａ側の弁座から離間する。これにより、出口１２４ａが開状態となり、入口１２４ｂより弁室１２４に導入された圧縮空気は大きな流量で出口１２４ａを通り抜けて噴出口８８より噴き出る。

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ための圧縮供給源、外部配管１３０、圧縮空気供給路１２８、噴出制御部１２２、さらにはステージ７６の領域Ｍ₂，Ｍ₃，Ｍ₄内に噴出口８８と混在して形成された吸引口９０およびそれらに負圧吸引力を与えるためのバキューム機構等により、搬入領域Ｍ₁および搬出領域Ｍ₅では基板Ｇを効率よく所望の高さで浮かせ、塗布領域Ｍ₃では基板Ｇを高い精度で設定高さ位置に浮かせるためのステージ基板浮上部１３４（図１３）が構成されている。

図１３に、この実施形態のレジスト塗布ユニット（ＣＴ）４０における制御系の構成を示す。コントローラ１３６は、マイクロコンピュータからなり、ユニット内の各部、特にレジスト液供給源９３、ノズル移動機構７５、ノズル昇降機構８１、ステージ基板浮上部１３４、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８５、搬出用リフトピン昇降部９１等の個々の動作と全体の動作（シーケンス）を制御する。

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。図１４〜図１９に、塗布領域Ｍ₃回りでの塗布処理動作の各段階を示す。

コントローラ１３６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高度Ｈ_a（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Ｖ_aで直進移動させる。この第１段階（塗布処理前）の基板搬送において、基板Ｇの前部が搬入領域Ｍ₁から遷移領域Ｍ₂を通って塗布領域Ｍ₃に入ると、図１４に示すように基板Ｇの浮上高度が漸次的に下がる。これは、塗布領域Ｍ₃内の吸引口９０からの吸引力が基板Ｇに作用し、基板Ｇが塗布領域Ｍ₃に進入するにつれて基板全体に作用する吸引力が増大するためである。かかる基板Ｇの浮上高度の変化は塗布処理前のことなので、塗布処理に影響することはない。

こうして、搬送方向において、基板Ｇの前端が塗布領域Ｍ₃の下流側の端部付近の設定位置に着いたところで、塗布領域Ｍ₃内における基板Ｇの浮上高度が最小値つまり塗布用の設定浮上高度Ｈ_b（たとえば５０μｍ）に達し、ここで基板搬送部８４が第１段階の基板搬送を停止する（図１５）。この時、レジストノズル７８は、塗布領域Ｍ₃の下流側端部の真上で待機している。

基板Ｇが止まると、直ちにノズル昇降機構８１が作動して、レジストノズル７８を垂直下方に降ろし、ノズルの吐出口と基板Ｇとの距離間隔またはギャップＳが設定値（たとえば１００μｍ）に達したところでノズル下降動作を止める。次いで、レジスト液供給部においてレジストノズル７８より基板Ｇの上面に向けてレジスト液の吐出を開始させる。この際、最初に微量のレジスト液を出してノズル吐出口と基板ＧとのギャップＳを完全に塞いでから、正規の流量で吐出を開始するのが好ましい。一方で、ノズル移動機構７５においてレジストノズル７８の走査も開始される。このノズル走査は、搬送方向とは反対の方向に一定速度Ｖ_nで行われる。さらに、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Ｖ_bで行われる。

こうして、塗布領域Ｍ₃内では、図１７に示すように、基板Ｇが水平姿勢で搬送方向（Ｘ方向）に一定速度Ｖ_bで移動すると同時に、それと逆方向に長尺型レジストノズル７８がレジスト液Ｒを一定の流量で帯状に吐出しながら一定速度Ｖ_nで移動することにより、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。この塗布処理中、基板Ｇは、塗布領域Ｍ₃の全域を覆ったままＸ方向に移動するので、噴出口８８からの垂直上向きの揚力と吸引口９０からの垂直下向きの吸引力とが均衡した一定の浮上力を領域内の各位置で均一に受け、塗布領域Ｍ₃およびその付近では上下にぶれたりせずに設定浮上高度Ｈ_bでの水平姿勢を安定に維持する。このことにより、レジストノズル７８の吐出口と基板ＧとのギャップＳが高い精度で設定値（１００μｍ）に始終保持された状態の下で、基板Ｇ上へのレジスト液の塗布が実行される。

この実施形態では、塗布処理中の基板搬送速度Ｖ_bとノズル移動速度Ｖ_nとは一定の関係、つまり図１８に示すように基板Ｇの後端が塗布領域Ｍ₃の上流端付近の所定位置に着くと同時にレジストノズル７８も同所定位置に着くように設定される。すなわち、塗布開始（図１６）の状態から、基板Ｇの後端が上記所定位置に到達するまでに要する時間Ｔ_Gとレジストノズル７８が同所定位置まで到達するのに要する時間Ｔ₇₈とが等しくなるように両速度Ｖ_b，Ｖ_nが設定される。ここで、搬送方向における基板Ｇおよび塗布領域Ｍ₃のサイズをそれぞれＬ_G，Ｌ_M3とすると、次の式（１）を満たすようにＶ_bとＶ_nの比を選定すればよい。
Ｔ_G＝（Ｌ_G−Ｌ_M3）／Ｖ_a， Ｔ₇₈＝Ｌ_M3／Ｖ_n
Ｔ_G＝Ｔ₇₈ ∴（Ｌ_G−Ｌ_M3）／Ｖ_a＝Ｌ_M3／Ｖ_n
∴ Ｖ_n＝Ｖ_b＊Ｌ_M3／（Ｌ_G−Ｌ_M3） ・・・・（１）

こうして基板Ｇの後端とレジストノズル７８とが同時に塗布領域Ｍ₃の上流端付近の所定位置に着くと、レジスト液供給部側では、ノズル移動機構７５がレジストノズル７８の走査を停止し、レジスト液供給源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。次いで、図１９に示すように、ノズル昇降機構８１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、基板Ｇの後端が上記所定位置に到達した後は、第２段階の基板搬送から第３段階（塗布後）の基板搬送に移行し、基板搬送速度をそれまでの低速度Ｖ_bから高速度Ｖ_cに切り替える。この第３段階の基板搬送で、基板Ｇは搬出部Ｍ₅まで一気に搬送される。この際、図１９に示すように、基板Ｇの後端部が塗布領域Ｍ₃内を上記所定位置（塗布終点位置）から搬送方向（Ｘ方向）に移動または通過する際に浮上高度がＨ_bからＨ_aに向かって漸次的に上昇する。これは、塗布領域Ｍ₃内で吸引口９０から基板Ｇに作用する垂直下向きの吸引力が基板Ｇの移動につれて次第に減少するためである。かかる基板Ｇの浮上高度の変化は塗布処理後のことなので、塗布処理に影響を及ぼすことはない。

こうして基板Ｇが塗布領域Ｍ₃から遷移領域Ｍ₅を通って搬出領域Ｍ₄内に搬送され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。

上記のように、この実施形態においては、ステージ７６上に搬入領域Ｍ₁、塗布領域Ｍ₃、搬出領域Ｍ₅を別々に設け、それらの各領域に基板を順次転送して基板搬入動作、レジスト液供給動作、基板搬出動作を各領域で独立または並列的に行うようにしており、これによって、１枚の基板Ｇについてステージ７６上に搬入する動作に要する時間（Ｔ_IN）と、ステージ７６上で搬入領域Ｍ₁から搬出領域Ｍ₅まで搬送するのに要する時間（Ｔ_C）と、搬出領域Ｍ₅から搬出するのに要する時間（Ｔ_OUT）とを足し合わせた塗布処理１サイクルの所要時間（Ｔ_C＋Ｔ_IN＋Ｔ_OUT）よりも、タクトタイムを短縮することができる。

しかも、ステージ７６の上面に設けた噴出口８８より噴出する気体の圧力を利用して基板Ｇを空中に浮かせ、浮いている基板Ｇをステージ７６上で搬送しながら長尺型レジストノズル７８より基板Ｇ上にレジスト液を供給して塗布するようにしたので、塗布処理時に長尺型レジストノズル７８を走査させる距離を基板Ｇの全長よりも大幅に短くすることができる。しかも、レジストノズル７８の走査は基板Ｇの搬送と逆方向に行われるので、低い走査速度に設定することができる。これは、基板が大型化するほど、つまり長尺型レジストノズルが重厚長大になるほど有利になる。

そして、基板Ｇがステージ７６の塗布領域Ｍ₃を通過する途中でその領域のほぼ全域を覆っている間に、基板Ｇの上面（被処理面）にレジスト液を供給する処理（塗布処理）を塗布領域Ｍ₃内で実行するようにしたので、塗布処理の開始から終了までの全処理時間を通じて搬送中の基板Ｇの浮上高度Ｈ_bを塗布領域Ｍ₃内で設定値に保持し（それによって、レジストノズル７８の吐出口と基板ＧとのギャップＳを設定値に保持し）、基板Ｇ上に塗布ムラのない一定膜厚のレジスト塗布膜を形成することができる。

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、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。上記実施形態は１本の長尺型レジストノズル７８を走査して基板Ｇの上面全体にレジスト液を均一に供給（塗布）した。しかし、基板Ｇ上の被処理面を複数のエリアに分割して各エリアに個別のノズルを充てたり、各エリア毎に処理液や膜厚を独立に設定するなどの変形も可能である。

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。

Claims (11)

1. 所定の搬送方向に沿って、被処理基板よりもサイズの大きい搬入領域と、前記基板よりもサイズの小さい塗布領域と、前記基板よりもサイズの大きい搬出領域とをこの順に一列に設け、前記搬入領域、前記塗布領域および前記搬出領域の各領域で前記基板を空気圧の力で空中に浮かせるステージと、
   前記ステージ上で浮いている前記基板を着脱可能に保持して前記搬入領域から前記塗布領域を通って前記搬出領域まで搬送する基板搬送部と、
   前記ステージの塗布領域を通過する前記基板の被処理面に向けて塗布用の処理液を帯状に吐出する長尺型のノズルを有する処理液供給部と
   を具備し、
   前記ステージの搬入領域および搬出領域には、前記基板に垂直上向きの圧力を与えるための気体を噴出する噴出口を一定の密度で多数配設し、
   前記ステージの塗布領域には、前記基板に垂直上向きの圧力を与えるための気体を噴出する噴出口と前記基板に垂直下向きの圧力を与えるための気体を吸引する吸引口とを一定の密度で混在させて多数配設してなる、
   基板処理装置。
2. 前記塗布領域を通過する前記基板に対して前記噴出口より加えられる垂直上向きの圧力と前記吸引口より加えられる垂直下向きの圧力とのバランスを制御する浮揚制御部を有する、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記搬入領域内で、前記ステージに搬入される前記基板をピン先端で支持するための複数本の第１のリフトピンと、
   前記第１のリフトピンを前記ステージ下方の原位置と前記ステージ上方の往動位置との間で昇降移動させる第１のリフトピン昇降部と
   を有する、請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記基板の前記搬入領域における浮上高度が前記塗布領域における浮上高度よりも高い、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記ステージが、前記搬入領域と前記塗布領域との間に前記基板の浮上高度を変えるための第１の遷移領域を有する、請求項４に記載の基板処理装置。
6. 前記第１の遷移領域内に、気体を吸い込む吸引口を前記搬送方向に向かって次第に増大する密度で多数配置している、請求項５に記載の基板処理装置。
7. 前記搬出領域内で、前記ステージより搬出する前記基板をピン先端で支持するための複数本の第２のリフトピンと、
   前記第２のリフトピンを前記ステージ下方の原位置と前記ステージ上方の往動位置との間で昇降移動させる第２のリフトピン昇降部と
   を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
8. 前記基板の前記搬出領域における浮上高度が前記塗布領域における浮上高度よりも高い、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
9. 前記ステージが、前記塗布領域と前記搬出領域との間に前記基板の浮上高度を変えるための第２の遷移領域を有る、請求項８に記載の基板処理装置。
10. 前記第２の遷移領域内に、気体を吸い込む吸引口を前記搬送方向に向かって次第に減少する密度で多数配置している、請求項９に記載の基板処理装置。
11. 前記基板搬送部が、
    前記基板の移動する方向と平行に延びるように前記ステージの片側または両側に配置されるガイドレールと、
    前記ガイドレールに沿って移動可能なスライダと、
    前記スライダを前記ガイドレールに沿って移動するように駆動する搬送駆動部と、
    前記スライダから前記ステージの中心部に向かって延在し、前記基板の側縁部を着脱可能に保持する保持部と
    を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の基板処理装置。

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