JP2011159656A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板Gの幅方向に長いスリット状の吐出口16aを有し、前記基板に対し、前記吐出口から塗布液を吐出するノズル16と、前記ノズルに対し前記基板を相対移動させる相対移動手段5,6と、前記基板の相対移動方向に沿って、少なくとも前記ノズルの吐出口の前方領域に、一様に流れる所定の不活性ガスのガス流を形成する第一のガス流形成手段8とを備える。
【選択図】図1
Description
前記フォトリソグラフィ工程は、具体的には次のように行われる。
先ず、ガラス基板等の被処理基板に所定の膜を成膜した後、塗布液であるフォトレジスト(以下、レジストと呼ぶ)が塗布されレジスト膜が形成される。そして、回路パターンに対応してレジスト膜が露光され、これが現像処理される。
具体的に説明すると、図7に示す従来のレジスト塗布処理装置200は、被処理基板であるガラス基板G(例えばLCD用の基板)をX軸方向に浮上搬送するための浮上ステージ201と、前記ガラス基板Gの進行方向に対して浮上ステージ201の左右両側に敷設された一対のガイドレール202と、ガラス基板Gの四隅付近を下方から吸着保持し、ガイドレール202上をスライド移動する4つの基板キャリア203とを備えている。
また、このレジスト塗布処理装置200は、ガラス基板Gの左右方向(幅方向)に跨って配置され、浮上ステージ201上で浮上搬送されるガラス基板Gの表面にレジスト液を供給するレジストノズル205を備えている。
ガラス基板Gが基板キャリア203に保持されると、基板キャリア203がレール202に沿ってX方向に移動し、浮上ステージ201上を基板Gが搬送される。
そして、基板Gはレジストノズル205の下方を通過する際、レジストノズル205の先端からレジスト液が吐出され、基板表面にレジスト液の塗布がなされる。
しかしながら、基板Gにレジスト液が塗布され、減圧乾燥処理が施されるまでの自然乾燥において、気流や雰囲気中の温度のばらつきにより乾燥状態が不均一となり、塗布ムラが生じるという課題があった。
しかしながら、その露出したレジスト液Rに、大気中に含まれる水分(H2O)や、酸素(O2)等の成分が混入し、それを原因としてノズル205内(スリット内)のレジスト液Rがゲル化するという課題があった。
尚、更に、前記基板の相対移動方向に沿って、前記ノズルの吐出口の後方領域に、一様に流れる所定の不活性ガスのガス流を形成する第二のガス流形成手段を備えることが好ましい。
これにより、基板上に形成された塗布膜の乾燥を促進し、乱流要因による塗布ムラの発生を抑制することができる。
また、ノズルからの吐出待機期間にあっては、ノズルの上流方向及び下流方向に向けて形成された一様なガス流によって、吐出口から露出する塗布液と大気との接触が抑制される。
このため、ノズルの先端部周辺における大気中の水分、酸素(O2)等の濃度を低下させ、それらの塗布液への混入(ノズル内の塗布液のゲル化)を防ぐことができる。
尚、更に、前記基板の相対移動方向に沿って、前記ノズルの吐出口の後方領域に、一様に流れる所定の不活性ガスのガス流を形成することが好ましい。
これにより、基板上に形成された塗布膜の乾燥を促進し、乱流要因による塗布ムラの発生を抑制することができる。
また、ノズルからの吐出待機期間にあっては、ノズルの上流方向及び下流方向に向けて形成された一様なガス流によって、吐出口から露出する塗布液と大気との接触が抑制される。
このため、ノズルの先端部周辺における大気中の水分、酸素(O2)等の濃度を低下させ、それらの塗布液への混入(ノズル内の塗布液のゲル化)を防ぐことができる。
前記浮上搬送部2Aにおいては、基板搬送方向であるX方向に延長された浮上ステージ3が設けられている。浮上ステージ3の上面には、図示するように多数のガス噴出口3aとガス吸気口3bとがX方向とY方向に一定間隔で交互に設けられ、ガス噴出口3aからの不活性ガスの噴出量と、ガス吸気口3bからの吸気量との圧力負荷を一定とすることによって、ガラス基板Gを浮上させている。
尚、この実施形態では、ガスの噴出及び吸気により基板Gを浮上させるようにしたが、それに限定されず、ガス噴出のみの構成によって基板浮上させるようにしてもよい。
尚、浮上搬送部2Aからコロ搬送部2Bへの基板引き渡しを円滑に行うために、ガイドレール5は、浮上ステージ3の左右側方だけでなく、コロ搬送部2Bの側方にまで延設されている。
尚、吸着部材6bには、吸引ポンプ(図示せず)が接続され、基板Gとの接触領域の空気を吸引して真空状態に近づけることにより、基板Gに吸着するようになされている。
また、前記スライド部材6aと、シリンダ駆動部6cと、前記吸引ポンプは、それぞれコンピュータからなる制御部50(制御手段)によって、その駆動が制御される。
尚、本実施形態にあっては、ノズル16に対し、その下方を基板Gが基板搬送方向に沿って移動する構成であるため、ガイドレール5と基板キャリア6とにより相対移動手段が構成される。
このうちノズル16の前方(下流側)に隣設されたガス流形成部8(第一のガス流形成手段)は、ノズル16の側面に沿って下方、即ち浮上ステージ3に向けて所定の不活性ガスを供給するガス供給部10と、ガス供給部10よりも下流側に設けられ、ガス供給部10から供給された不活性ガスを上方に向けて吸引するガス吸引部11とを備える。
また、前記ガス供給口10aとガス吸引口11aとの間には、Y方向に長い平板状の整流板12が浮上ステージ3に対面配置され、整流板12は、ノズル16先端(吐出口16aの形成面)よりも、所定寸法高い位置(例えば2〜5mm高い位置)に配置されている。
前記ガス供給部13とガス吸引部14とは、それぞれノズル16と同じくY方向に向けて長い略直方体形状に形成され、その下端部に、ガス供給口13aとガス吸引口14aとがそれぞれ設けられている。それらガス供給口13aとガス吸引口14aは、それぞれノズル16の吐出口16aと同様に浮上ステージ3の幅方向に沿って長く形成されている。
また、前記ガス供給口13aとガス吸引口14aとの間には、Y方向に長い平板状の整流板15が浮上ステージ3に対面配置され、整流板15は、ノズル16先端(吐出口16aの形成面)よりも、所定寸法高い位置(例えば2〜5mm高い位置)に配置されている。
また、基板Gへのレジスト塗布処理期間とそれ以外の期間において異なる不活性ガスを切り換えて供給できるように、流量制御器18に対して、複数種の不活性ガスの中から最も適したガスを選択し供給可能な構成となされている。
即ち、窒素ガス供給源40から窒素ガスを送出するポンプ19、及びその流量制御を行う流量制御器20と、ヘリウムガス供給源41からヘリウムガスを送出するポンプ21、及びその流量制御を行う流量制御器22とを備える。これにより窒素ガスとヘリウムガスのいずれかが切換弁23によって前記流量制御器18に供給されるようになされている。
尚、前記加熱装置17における加熱温度、前記流量制御器18、20、22、及び切換弁23の動作は、制御部50によって制御される。また、前記窒素ガス供給源40、ヘリウムガス供給源41、ポンプ19,21、流量制御器18,20,22、切換弁23、加熱装置17によりガス供給手段が構成される。
尚、ガス回収部26に回収された不活性ガスは所定の再生処理を施されることによって、ガス供給源に還元されるように構成してもよい。
基板処理装置1においては、浮上ステージ3に新たにガラス基板Gが搬入されると、浮上ステージ3上に形成された不活性ガスの気流によって下方から支持され、基板キャリア6により保持される。
基板Gの搬送が開始されると、図5(a)の塗布処理前の期間に示すように、切換弁23により流量制御器18に窒素ガスが供給される。また、図5(b)の塗布処理前の期間に示すように加熱装置17では加熱調整されることなくガス流形成部8,9のガス供給部10、13に窒素ガスが送出される。
これにより、待機するノズル16の先端部においては、吐出口16aの上流方向及び下流方向に向けてそれぞれ形成された窒素ガスの一様なガス流によって、吐出口16aから露出するレジスト液Rと大気との接触が防止される。
即ち、低露点の乾燥した窒素ガス流によって、ノズル16の先端部周辺における大気中の水分、酸素(O2)等の濃度が低下し、それらのレジスト液Rへの混入(ノズル16内のレジスト液のゲル化)が抑制される。
これにより、塗布処理直前においては、加熱調整されたヘリウムガスのみがガス供給部10、13のガス供給口10a、13aに送出される。
また、ガス供給口10a、13aからは温風のヘリウムガスが下方に吹き出され、整流板12,15の下面付近を一様に流れ、さらにガス吸引部11,14により吸引されて上方に流れるガス流が形成される(図4のステップS6)。
前記ガス流形成部8,9により、ノズル吐出口16aの前方領域、及び後方領域に前記ヘリウムガスのガス流が形成されると、レジストノズル16からレジスト液Rが吐出され、図6(a)に示すように基板Gの先端部から塗布処理が開始される(図4のステップS7)。
そして、図6(b)に示すように基板Gの中央部、図6(c)に示すように基板Gの後端部にかけてレジスト液Rの塗布処理が施される。
このため、基板G上の膜状のレジスト液Rは、乾燥が促進されつつ、乱流要因による塗布ムラの発生が抑制される。
また、基板G上にガス流を形成するヘリウムガスは、空気よりも低密度、高動粘度を有するため、レジスト膜上部におけるレイノルズ数を低下させる(粘性を高くする)ことができ、より効果的に、均一な塗布膜形成を行うことができる。
これにより、ノズル16の吐出口16aから露出するレジスト液Rと大気とが接触することなく、ノズル16内のレジスト液Rのゲル化が抑制される。
そして、図5(a)の塗布処理後の期間に示すように、切換弁23の切換により流量制御器18に窒素ガスが供給開始されると共に、ヘリウムガスの供給量が徐々に減少される(図4のステップS10)。また、図5(b)の塗布処理後の期間に示すように、加熱装置17における不活性ガスへの加熱調整が停止される(図4のステップS11)。
これにより、ガス供給部10、13のガス供給口10a、13aからはレジスト吐出前と同様に低露点の乾燥した窒素ガスが吹き出され、ノズル16内のレジストRのゲル化が抑制される。
これにより、基板G上に形成されたレジスト膜の乾燥を促進し、乱流要因による塗布ムラの発生を抑制することができる。
また、基板G上にガス流を形成するヘリウムガスは、空気よりも低密度、高動粘度を有するため、レジスト膜上部におけるレイノルズ数を低下させる(粘性を高くする)ことができ、より効果的に、均一な塗布膜形成を行うことができる。
また、ノズル16からの吐出待機期間にあっては、吐出口16aの前方領域、及び後方領域に形成された窒素ガスの一様なガス流によって、吐出口16aから露出するレジスト液Rと大気との接触が抑制される。
このため、ノズル16の先端部周辺における大気中の水分、酸素(O2)等の濃度を低下させ、それらのレジスト液Rへの混入(ノズル16内のレジスト液のゲル化)を防ぐことができる。
しかしながら、本発明にかかる基板処理装置及び基板処理方法にあっては、その構成に限定されるものではなく、ヘリウムガスや窒素ガスに替えて、他の不活性ガスを用いた構成としてもよい。
本発明において用いられる不活性ガスにあっては、レジスト膜上部におけるレイノルズ数を低下させる(粘性を高くする)ことによって、レジスト液の塗布処理直後における乱流による塗布ムラ等の悪影響を抑制するものでなければならない。
このため本実施例では、以下の式(1)により求められるレイノルズ数Reを小さいものとするために、動粘度の大きい不活性ガスについて検証した。尚、式(1)において、Uは特性速度(m/s)、Lは特性長さ(m)、νは動粘度(m2/s)である。
一方、気体温度20℃のときの粘性係数を用い、空気の動粘度νを求めると、ν(空気)=1.52×10-5(m2/s)となった。
即ち、気体温度20℃のとき、ヘリウムガスの動粘度は、空気の動粘度よりも高く、ヘリウムガスを用いることにより、空気よりもレイノルズ数Reを引き下げることができることを確認した。
したがって、レジスト液の塗布処理直後にあっては、レジスト膜をヘリウムガスのガス流に晒すことによって、レジスト膜上部におけるレイノルズ数を低下させる(粘性を高くする)ことができ、乱流による塗布ムラ等の悪影響を抑制する効果を得ることができる。
3 浮上ステージ
5 ガイドレール(相対移動手段)
6 基板キャリア(相対移動手段)
8 ガス流形成部(第一のガス流形成手段)
9 ガス流形成部(第二のガス流形成手段)
16 ノズル
16a 吐出口
G ガラス基板(被処理基板)
R レジスト液(塗布液)
Claims (11)
- 被処理基板に対し塗布膜形成を行う基板処理装置であって、
前記基板の幅方向に長いスリット状の吐出口を有し、前記基板に対し、前記吐出口から塗布液を吐出するノズルと、
前記ノズルに対し前記基板を相対移動させる相対移動手段と、
前記基板の相対移動方向に沿って、少なくとも前記ノズルの吐出口の前方領域に、一様に流れる所定の不活性ガスのガス流を形成する第一のガス流形成手段とを備えることを特徴とする基板処理装置。 - 更に、前記基板の相対移動方向に沿って、前記ノズルの吐出口の後方領域に、一様に流れる所定の不活性ガスのガス流を形成する第二のガス流形成手段を備えることを特徴とする請求項1に記載された基板処理装置。
- 前記ガス流形成手段は、
前記吐出口に並列かつ隣接して設けられ、基板搬送路に向けて所定の不活性ガスを噴出するガス供給口と、前記ガス供給口よりも前記吐出口から離され、前記吐出口に並列に設けられたガス吸引口と、前記ガス供給口と前記ガス吸引口との間に設けられ、前記基板搬送路に対面配置された整流板とを有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載された基板処理装置。 - 異なる不活性ガスを切り換える切換手段により前記ガス流形成手段に異なる不活性ガスを供給するガス供給手段と、
前記切換手段の制御と、前記ノズルからの塗布液の吐出制御とを行う制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記ノズルからの塗布液の吐出待機期間と吐出期間とにおいて、異なる不活性ガスを、前記ガス供給手段により前記ガス流形成手段に供給するように前記切換手段の切り換え制御を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載された基板処理装置。 - 前記ノズルからの塗布液の吐出期間において、前記ガス供給手段により前記ガス流形成手段に供給される不活性ガスは、ヘリウム(He)ガスであって、
前記ノズルからの塗布液の吐出待機期間において、前記ガス供給手段により前記ガス流形成手段に供給される不活性ガスは、窒素(N2)ガスであることを特徴とする請求項4に記載された基板処理装置。 - 前記ガス流形成手段に供給する不活性ガスを所定温度に加熱調整する加熱手段を有し、
前記制御手段は、前記ノズルからの塗布液の吐出期間に供給される不活性ガスの温度を、前記塗布液の吐出待機期間に供給される不活性ガスの温度よりも高く設定することを特徴とする請求項4又は請求項5に記載された基板処理装置。 - 被処理基板に塗布液を塗布し、塗布膜形成を行う基板処理工程において、
前記基板の幅方向に長いスリット状の吐出口を有するノズルと、前記ノズルに対し前記基板を相対移動させ、
前記基板の被処理面に対し、前記ノズルの吐出口から塗布液を吐出すると共に、
前記基板の相対移動方向に沿って、少なくとも前記ノズルの吐出口の前方領域に、一様に流れる所定の不活性ガスのガス流を形成することを特徴とする基板処理方法。 - 更に、前記基板の相対移動方向に沿って、前記ノズルの吐出口の後方領域に、一様に流れる所定の不活性ガスのガス流を形成することを特徴とする請求項7に記載された基板処理方法。
- 前記ノズル吐出口からの塗布液の吐出待機期間と吐出期間とにおいて、前記一様に流れるガス流を形成する不活性ガスを、異なる不活性ガスに切り換えることを特徴とする請求項7または請求項8に記載された基板処理方法。
- 前記ノズル吐出口からの塗布液の吐出期間において前記ガス流を形成する不活性ガスはヘリウム(He)ガスとなされ、
前記ノズル吐出口からの塗布液の吐出待機期間において前記ガス流を形成する不活性ガスは窒素(N2)ガスとなされることを特徴とする請求項7乃至請求項9のいずれかに記載された基板処理方法。 - 前記ノズルからの塗布液の吐出期間に供給される不活性ガスの温度を、前記塗布液の吐出待機期間に供給される不活性ガスの温度よりも高く設定することを特徴とする請求項7乃至請求項10のいずれかに記載された基板処理方法。
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