JP3819270B2 - 塗布液供給装置および該装置を用いた塗布装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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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