JP3819270B2 - 塗布液供給装置および該装置を用いた塗布装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、液晶表示パネルやプラズマ表示パネルなどの製造に用いるガラス基板、半導体ウエハ、半導体製造装置用のマスク基板などの各種基板の表面に、フォトレジスト液、カラーレジスト液、現像液、エッチング液、剥離液、純水等の各種液体を塗布液として供給するための塗布液供給装置および該装置を用いた塗布装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、特開平9−122553号公報には、基板を回転台にて保持し、スリット状の吐出口を有するスリットノズルをその基板の表面に沿って移動させながら吐出口からフォトレジスト液を吐出し、基板に対してフォトレジスト液(以下、単にレジスト液と称す)を供給する塗布装置が示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報においては、スリットノズルを使用しないときには、回転台等を含んだ処理部の近傍に設けられている待機容器に移動させており、その待機容器にはレジスト液の溶剤を貯溜してスリットノズルの先端を溶剤雰囲気下におき、その乾燥を防止するようにしている。
【0004】
しかし、上記のように待機容器を設けていても、なお、ノズルの先端の塗布液が乾燥して吐出口がつまったり、塗布液が乾燥してできた固形物がはがれおちて基板を汚染したりする不都合が生じ、塗布処理品質の低下を招くことがあった。また、それらを防ぐためにノズルの先端を溶剤で洗浄したり、ノズルを使用する塗布の直前にノズルから塗布液を少量吐出して捨てるプリディスペンスと呼ばれる動作を行う頻度を高めることも考えられるが、それらは溶剤や塗布液の消費量を増大させることになってしまい、廃液処理なども含めて環境負荷が高くなったりランニングコストの増大など招く。
【0005】
本発明はそのような問題点がなく、溶剤や塗布液の消費量が増大することがなくかつ吐出口がつまったり基板を汚染したりすることがなく、高品質な塗布処理が可能な塗布液供給装置と塗布装置を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、被処理体の表面に先端部を臨ませて、該先端部に形成した吐出口から塗布液を吐出して被処理体の表面に塗布液を供給するノズルと、該ノズルの不使用時に該ノズルの先端部を溶剤雰囲気中で待機させる待機容器とからなる塗布液供給装置において、前記ノズルと前記待機容器とにより前記先端部の待機空間を形成するとともに、前記ノズルと前記待機容器の結合部に、前記待機空間の気密を維持するための気密手段を設け、前記気密手段は、前記待機容器の開口を閉塞し、前記ノズルの吐出口近傍が挿入可能な開口が形成された可撓性を有するシート材であるシール部材にて前記待機容器の開口を閉塞してなり、前記ノズルの先端部は、下に向かって細くなっており、前記ノズルの吐出口近傍が前記シール部材の開口に挿入されて前記ノズルの先端部の中ほどと前記シール部材の開口とが当接したときに、前記シール部材の少なくとも開口が下方に曲がることを特徴とする。
【0010】
請求項2の発明は、請求項1において、前記ノズルが、前記吐出口がスリット状に形成され、または複数の小吐出口の集合により形成されていることを特徴とする。
【0011】
請求項3の発明は、被処理体を保持する保持部と、前記保持部に保持されている被処理体に対して塗布液を供給するための請求項1または2に記載の塗布液供給装置とを備えたことを特徴とする塗布装置である。
【0012】
請求項4の発明は、請求項3において、前記ノズルと前記保持部に保持されている被処理体とを相対移動させる移動機構と、前記保持部を回転駆動する駆動手段と、をさらに備えたことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例の塗布液供給装置を使用した処理装置であるレジスト塗布装置を図2乃至図4に示す。このレジスト塗布装置は、処理部1と、レジスト圧送部2と、モータ機構26と、待機部70とを主に備えている。このレジスト塗布装置では、図3に示すような矩形のガラス基板Pに対して塗布液であるレジスト液が塗布され、コーティング処理が行われる。
【0014】
処理部1は、基板Pを真空吸着口により吸着し水平に保持し得る基板保持部4と、基板保持部4に保持された基板Pに対してレジストを供給するレジスト供給部5とを備えている。基板保持部4は回転自在であり、モータ機構26によって水平回転させられるようになっている。基板保持部4の周囲には、回転時のレジストの飛散を防止するためのカップ6が配置されている。
【0015】
レジスト供給部5は、図3に示すように、基板Pの上面に沿って基板Pの短辺方向(図2の奥行き方向)に延びるノズル7を有している。ノズル7は、基板の短辺に沿った方向に長くかつ幅が極めて短い細長い開口であって、基板の短辺長さよりも若干短い長さの液吐出口であるスリット20を備えており、ノズル支持アーム8の下端に取り付けられている。ノズル支持アーム8の上端部は、移動フレーム9に上下移動可能に支持されている。移動フレーム9は、移動ガイド10に移動可能に支持されている。移動ガイド10は、基板Pの長手方向(図2の左右方向)に沿って延び、移動フレーム9は移動ガイド10に沿った水平方向に移動可能となっている。これらよりなる移動機構によって、ノズル7は、基板Pの長手方向に沿って先端部7fを臨ませて基板Pの上面に沿って移動して、その先端部7fに形成したスリット20からレジスト液を吐出し、基板Pのほぼ全面、すなわち図3に示すように、基板Pの縁に沿った若干の領域を残した所定の領域に対してレジストを供給し得る。
【0016】
レジスト圧送部2は、図2に示すように、レジスト液を貯溜したタンク12を収納し、かつ内部が気密に封止された加圧タンク11を有している。加圧タンク11の上部には、図示しない窒素ガス源から加圧された窒素ガスが供給される加圧配管13が開口している。加圧配管13の途中には、給排用三方弁14及びレギュレータ15が加圧タンク11側からこの順に配置されている。なお、三方弁14は、窒素ガスを加圧タンク11に供給するかまたは他に排気するかを選択できる。一端がタンク12の底面近傍に達するレジスト液供給配管16は、他端がノズル7に接続されている。レジスト液供給配管16の途中には、流量計17及びレジスト液供給弁18がタンク12側からこの順で配置されている。
【0017】
待機部70は、待機容器71と、その待機容器71内に液体、具体的には、レジスト液に含まれている溶媒と同種の溶剤を供給する溶剤供給手段(図示せず)と、待機容器70内の溶剤が所定量を超えないようにするためのオーバーフロー配管(図示せず)とを備える。この待機部70はノズル7の不使用時に該ノズル7の先端部7fを塗布液すなわちレジスト液の溶媒である溶剤の雰囲気中で待機させるものであり、この待機容器71とノズル7とによって塗布液供給装置が構成される。
【0018】
また、このレジスト塗布装置を構成する各部の動作は、いわゆるマイクロコンピュータにより制御される。
【0019】
図1は本発明に係る塗布液供給装置であるノズル7と待機容器70の断面図である。ノズル7は、ノズル本体7a,7bの間にスペーサ7cを挟み込んで図示しないボルト等の締着手段により締め付けて中空状に構成されている。ノズル本体7a,7bの下面は、外周側が平坦面7xには、厚みが先端ほど薄くなる下向きの突部7d,7eが突出形成されている。これら両方の突部7d,7eが合わさって、ノズル7の下部において下に向って細くなる先端部7fが形成される。突部7d,7eの間には、スペーサ7cの厚みだけのスリット20が形成されて先端部7fの下端面7gに開口している。ノズル7内部には、スリット20と連通するように中空でかつスリット20と比べて大容積の液溜め31が形成されている。この液溜め31は、レジスト供給配管16(後述)から供給されたレジスト液をノズル7の長手方向(図3の奥行き方向)に均一に拡散させるためのものである。
【0020】
一方、待機容器71は、ノズル7と略同等の長さ(図2の奥行き方向)および幅(図2の左右方向)を有する上面開口の箱状であって、その内側底部には、案内部材72が立設されている。案内部材72は待機容器71の幅方向略中央部であってノズル待機時のスリット20の直下でかつ近接する位置に、待機容器71の長手方向全域にわたって延びている。案内部材72の断面形状は、上端に向かうにしたがって幅狭になる山型状であって、その上端位置は待機容器71の上端よりも低く、案内部材72の下部は待機容器71に貯溜される溶剤に浸かった状態となっている。待機容器71の4つの側壁の上端には、シール部材73が取り付けられている。このシール部材73は耐溶剤性を有するOリングを待機容器71の側壁上端に形成した溝74にはめこみ取り付けてある。また、待機容器71の内部に形成されている待機空間75には、レジスト液の溶媒と同種の溶剤76が注入されている。そして、ノズル7による基板Pへの塗布が終わり、ノズル7が待機容器71の上方へ退避してきて、そこから下降したときに、シール部材73がノズル7の下面の外周側の平坦面7xと密着して待機容器71の内部の待機空間75を完全に気密状態に密閉し、待機空間75内をレジスト液の溶媒である溶剤の蒸気で満たした状態に維持し、ノズル7の先端部7fに付着しているレジスト液の蒸発乾燥を防止する。
【0021】
さて、上記レジスト塗布装置を使用して塗布処理を行う方法について以下に説明する。当初、ノズル7はその先端部7fを待機部70の待機容器71内に入れた状態(図1の状態)で待機している。塗布処理すべき基板Pが処理部1の基板保持部4に搬送されてきて真空吸着により保持されると、ノズル支持アーム8が上昇してノズル7を待機容器71から離脱させる。次に移動フレーム9が水平方向に移動してノズル7のスリット20を基板Pの短辺の若干内側まで移動させる。次にノズル支持アーム8が下降してノズル7を下降させ、スリット20が基板P表面にごく近接した状態とする。そして、レジスト液供給弁18を開いてレジスト液の吐出を開始するとともに移動フレーム9を移動させ、基板Pの表面にレジスト液を供給する。
【0022】
ノズル7が基板の他方の短辺の若干内側まで移動して基板のほぼ全体にレジスト液が供給された状態となると、ノズル支持アーム8が上昇してノズル7を基板P表面から離間させる。そして次に移動フレーム9が水平方向に移動してノズル7を待機容器71の上方まで移動させる。そして、ノズル支持アーム8が下降してノズル7を下降させ、その先端部7fを待機部70の待機容器71内に入れた状態、すなわち当初と同じ図1の状態にもどす。このとき、ノズル7がノズル支持アーム8の下降によって待機容器71の上部に押し付けられ、待機容器71の上部に設けられているシール部材73がノズル7の下面の外周側の平坦面7xと密着して、両者が結合した状態となる。そのため、待機容器71の内部の待機空間75はノズル7によって完全に気密状態に密閉される。待機容器71内にはあらかじめレジスト液の溶媒と同種の溶剤76が所定量だけ注入されており、待機空間75は溶剤の蒸気が発生した状態となっているが、上述のようにノズル7が下降することによって、待機空間75内は密閉されてレジスト液の溶媒である溶剤76の蒸気で満たされた状態となり、かつその状態が維持される。したがって、ノズル7の先端部7fに付着しているレジスト液の溶剤の蒸発は顕著に抑制されて、レジスト液はほとんど乾燥しない。
【0023】
そして、このレジスト塗布装置においては、このようにして被処理体である基板P表面にレジスト液が供給されると、モータ機構26が基板保持部4を回転させ、レジスト液を基板全面に塗り広げるとともに、余剰の塗布液を振りきり除去して塗り広げられた塗布膜の厚みを所望の値となるようにする。
【0024】
なお、塗布処理終了時には、ノズル7の先端部7fには若干のレジスト液が付着していることがあるが、待機容器71内にはノズル7のスリット20の直下でかつ近接する位置に案内部材72が設けられており、付着しているレジスト液の多くは案内部材72と接触することで下方位置にある案内部材72側に付着し、その案内部材72を伝って徐々に下に流れて除除される。レジスト液が乾燥しない状態であるので、案内部材72による残留付着レジスト液の除去も円滑に行われる。
【0025】
この実施形態において、待機容器71の気密を実現するシール部材73であるOリングは、耐溶剤性があり、かつ柔軟性がある素材がよく、素材として例えばパーフロロゴムを用いることができる。このシール部材73が硬い材質のものであると、ノズル7が下降して待機容器71と結合する際にノズル7のノズル支持アーム8への取り付け状態に狂いが生じ、塗布処理時におけるノズル7の先端部7fと基板P表面との距離が狂ってしまい、良好な塗布が行えなくなるおそれがある。上記パーフロロゴムはこの点でも好適な素材である。
【0026】
また、この実施形態において、基板保持部4および待機部70の設置位置(高さ)は固定されており、ノズル7がそれらに対して昇降して塗布動作を行うものであったが、例えばノズル7側は移動フレーム9等によって水平移動動作のみを行うものとして上下移動の機能を省略し、基板保持部4と待機部70とにそれぞれ昇降機構を設けてそれぞれが昇降動作を行って、実質的に上記と等しい塗布およびノズル7の待機動作を行う構成としてもよい。
【0027】
図5は本発明の第2実施形態のレジスト塗布装置の塗布液供給装置であるノズル7と待機容器81の断面図である。この第2実施形態において、図5に示すノズル7の構成および図外のレジスト塗布装置の構成や動作は、基本的には上述した第1の実施形態の図2乃至図4と同じであるので、共通部分の詳細な説明は省略する。
【0028】
図5の待機部80において、待機容器81は、ノズル7と略同等の長さ(図2の奥行き方向)および幅(図2の左右方向)を有する上面開口の箱状であって、その内側底部には、案内部材82が立設されている。案内部材82は待機容器81の幅方向略中央部であってノズル待機時のスリット20の直下でかつ近接する位置に、待機容器81の長手方向全域にわたって延びている。案内部材82の断面形状は、上端に向かうにしたがって幅狭になる山型状であって、その上端位置は待機容器81の上端よりも低く、案内部材82の下部は待機容器81に貯溜される溶剤に浸かった状態となっている。待機容器81の側壁の上端全周には、シール部材83が取り付けられている。このシール部材83は可撓性と耐溶剤性を有するシート材を待機容器81の側壁上端に固着してある。シール部材83の幅方向略中央には、ノズル7の先端部7fが嵌め入れられる開口84が形成されている。このシール部材83の開口84は、ノズル7が待機位置にない状態では図5に破線で示す状態となっており、長さ(図5の奥行き方向)がノズル7の先端部7fの長さとほぼ等しく、幅方向(図5の左右方向)の長さがYである。Yは、ノズル7の先端部7fの先端の幅Xよりも大きく、先端部7fの基部Zよりも小さい。待機容器81内にはあらかじめレジスト液の溶媒と同種の溶剤86が所定量だけ注入されている。
【0029】
そしてノズル7を待機させる際には、待機容器81の真上からノズル7を下降させて図5に示す状態とする。このとき、ノズル7はその下降途中において、シール部材83の中央の開口84に対して先端部7fの中ほどとで接触し、シール部材83の開口84を押し広げることになり、シール部材83は自身の弾性によって先端部7fと密着しててその開口84の周縁とで待機空間85の気密を実現する。
【0030】
上述のようにノズル7が下降することによって、待機空間85内は密閉されてレジスト液の溶媒である溶剤86の蒸気で満たされた状態となり、かつその状態が維持される。したがって、ノズル7の先端部7fに付着しているレジスト液の溶剤の蒸発は顕著に抑制されて、レジスト液はほとんど乾燥しない。
【0031】
この実施形態において、待機容器81の気密を実現するシール部材83であるシート材は、耐溶剤性があり、かつ柔軟性がある素材がよく、素材として例えば薄いフッ素樹脂製シートを用いることができる。このシール部材83は、中央の開口84がノズル7の傾斜部に当接するため、ノズル7の傷などを防ぐために、柔らかく、薄くて曲がりやすいものが好ましい。上記フッ素樹脂製シートはこの点でも好適な素材である。
【0032】
図6は本発明の第3実施形態のレジスト塗布装置の塗布液供給装置であるノズル7と待機容器91の断面図である。この第3実施形態において、図6に示すノズル7の構成および図外のレジスト塗布装置の構成や動作は、基本的には上述した第1の実施形態の図2乃至図4と同じであるので、共通部分の詳細な説明は省略する。
【0033】
図6の待機部90において、待機容器91は、ノズル7と略同等の長さ(図6の奥行き方向)および幅(図6の左右方向)を有する上面開口の箱状であって、その内側底部には、案内部材92が立設されている。案内部材92は待機容器91の幅方向略中央部であってノズル待機時のスリット20の直下でかつ近接する位置に、待機容器91の長手方向全域にわたって延びている。案内部材92の断面形状は、上端に向かうにしたがって幅狭になる山型状であって、その上端位置は待機容器91の上端よりも低く、案内部材92の下部は待機容器91に貯溜される溶剤に浸かった状態となっている。待機容器91の側壁の上端全周と、ノズル7の下面の平坦面7xの間には、シール機構93が設けられている。このシール機構93は、待機容器91の側壁の上端全周に取り付けられたシール部材94と、ノズル7の下面の平坦面7xの全周に取り付けられたシール部材95とを備えている。シール部材94は待機容器91の内側から見て2つの壁体94a,94bを備え、またシール部材95はノズル7のスリット20側からみて2つの壁体95a,95bを備え、シール部材94,95が非接触でかつ近接した状態とされることで、それら壁体が微小間隔を保って非接触状態でかみ合ったいわゆるラビリンスシールを構成してなる。待機容器91内にはあらかじめレジスト液の溶媒と同種の溶剤96が所定量だけ注入されている。
【0034】
そしてノズル7を待機させる際には、待機容器91の真上からノズル7を下降させて図6に示す状態とする。このとき、シール機構93のラビリンスシールが完成し、待機空間97の気密を実現する。
【0035】
この第3の実施形態においては、上述のようにノズル7が下降することによって、待機容器91の上部とノズル7の下部とはラビリンスシールによって閉じられる。このラビリンスシールによれば、待機空間97内は、完全に外気と遮断されてしまうわけではないものの、待機空間97と外気との通路は非常に細くかつ長いため、格別な気圧差が生じない限り待機空間97内はほぼ密閉されてレジスト液の溶媒である溶剤96の蒸気で満たされた状態となり、かつその状態が維持される。このように本発明において、気密手段はかならずしも完全な気密状態を実現するものでなくとも、実質的に待機空間97内の溶剤の蒸気が散逸しない程度の気密が保たれていればよい。したがって、ノズル7の先端部7fに付着しているレジスト液の溶剤の蒸発は顕著に抑制されて、レジスト液はほとんど乾燥しない。
【発明の効果】
本発明にかかる塗布液供給装置によれば、また塗布液供給装置を備えた塗布装置によれば、溶剤や塗布液の消費量が増大することがなくかつ吐出口がつまったり基板を汚染したりすることがなく、高品質な塗布処理が可能な塗布液供給装置と塗布装置を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る塗布液供給装置の第1実施形態を示す要部断面図である。
【図2】本発明に係る塗布液供給装置を用いたレジスト塗布装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図3】本発明に係る塗布液供給装置を用いたレジスト塗布装置の処理状態を示す斜視図である。
【図4】本発明に係る塗布液供給装置の処理状態を示す断面図である。
【図5】本発明に係る塗布液供給装置の第2実施形態を示す断面図である。
【図6】本発明に係る塗布液供給装置の第3実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
P・・・基板
7・・・ノズル
7f・・・先端部
7h、7i・・・側面
7j、7k・・・撥水性材料層
20・・・スリット
70,80,90・・・待機部
71,81,91・・・待機容器
73,83,94,95・・・シール部材
93・・・シール機構
Claims (4)
- 被処理体の表面に先端部を臨ませて、該先端部に形成した吐出口から塗布液を吐出して被処理体の表面に塗布液を供給するノズルと、
該ノズルの不使用時に該ノズルの先端部を溶剤雰囲気中で待機させる待機容器とからなる塗布液供給装置において、
前記ノズルと前記待機容器とにより前記先端部の待機空間を形成するとともに、
前記ノズルと前記待機容器の結合部に、前記待機空間の気密を維持するための気密手段を設け、
前記気密手段は、前記待機容器の開口を閉塞し、前記ノズルの吐出口近傍が挿入可能な開口が形成された可撓性を有するシート材であるシール部材にて前記待機容器の開口を閉塞してなり、
前記ノズルの先端部は、下に向かって細くなっており、
前記ノズルの吐出口近傍が前記シール部材の開口に挿入されて前記ノズルの先端部の中ほどと前記シール部材の開口とが当接したときに、前記シール部材の少なくとも開口が下方に曲がることを特徴とする塗布液供給装置。 - 前記ノズルは、前記吐出口がスリット状に形成され、または複数の小吐出口の集合により形成されていることを特徴とする請求項1に記載の塗布液供給装置。
- 被処理体を保持する保持部と、前記保持部に保持されている被処理体に対して塗布液を供給するための請求項1または2に記載の塗布液供給装置とを備えたことを特徴とする塗布装置。
- 前記ノズルと前記保持部に保持されている被処理体とを相対移動させる移動機構と、前記保持部を回転駆動する駆動手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項3記載の塗布装置。
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