JP4508436B2 - Coating method and coating apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理基板上に液体を塗布して膜を形成する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、LCDや半導体デバイスの製造プロセスにおけるリソグラフィー工程では、被処理基板(ガラス基板、半導体基板)上にレジスト液を塗布するために、いわゆるスピンコート法が常用ないし多用されている。しかし、従来一般のスピンコート法では、被処理基板をかなりの高速度でスピン回転させるため、多量のレジスト液が遠心力で基板の外へ飛散して、無駄に捨てられたりパーティクルの原因になるという問題がある。また、基板が大型化すると、スピン回転時に基板外周部において周速度が大きいために空気の乱流を引き起こしやすく、レジスト膜の膜厚の変動ひいては解像度の低下を招きやすいといった問題もある。
【0003】
そこで、スピンコート法に替わる新しいレジスト塗布法として、図16に示すように、被処理基板1上でレジストノズル2を縦横に相対移動または走査させながらレジストノズル2よりレジスト液Rを細径の線状で連続的に吐出させることにより、高速スピン回転を要することなく基板1上に万遍無く所望の膜厚でレジスト液Rを塗布するようにした技法(スピンレス法)が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のスピンレス法において、被処理基板1の端から端まで膜厚の均一なレジスト膜を得るには、レジストノズル2の吐出口を非常に小さな口径(通常100μm以下)に形成し、レジスト液Rを高圧力でしかも一定の流量で吐出するとともに、レジストノズル2を一定の速度で走査しなければならない。つまり、レジスト膜の膜厚均一性がレジストノズル2の微細径吐出特性や走査速度によって律則されてしまい、それら律則条件の高精度化を実現できなければ膜厚均一性が得られないという問題がある。また、仮にそのような律則条件の高精度化を実現できたとしても、塗布処理時間が相当長くなり、スループットが低下するという問題がある。
【0005】
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、被処理基板上に膜厚の均一な塗布膜を効率よく形成するようにした塗布方法および塗布装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の塗布方法は、被処理基板上に所定の塗布液をほぼ万遍無く塗布する塗布工程と、前記塗布工程の後に、前記基板を密閉可能な処理室内の高圧気体の雰囲気下に置いて、前記基板上の塗布液の中または表面で超音波を伝搬させて、前記超音波の振動により前記塗布液の膜の厚みを均一化するレベリング工程とを有する。
【0007】
本発明の塗布方法では、最初に塗布工程で、被処理基板上に塗布液をほぼ万遍無く粗塗りしてよい。次のレベリング工程では、基板上の塗布液の各部を超音波で振動変位させることにより、液膜表面の凹凸を崩すようにして短時間で精度の高い平坦面に均すことができる。このように、2段階の処理工程(塗布・レベリング)を順次行うことにより、短い処理時間で膜厚均一性のすぐれたレジスト塗布膜を形成することができる。本発明の塗布方法におけるレベリング工程は、基板を高圧気体の雰囲気下に置いて基板上の塗布液に上記のような超音波振動を与えることにより、高圧気体の中で基板上の塗布液を乾燥しにくくして流動性を高め、さらには高圧気体の静的な圧力で基板上の塗布液を押し広げることにより、超音波振動によるレベリング効果を強め処理時間を一層短くすることができる。
【0008】
本発明のレベリング工程では、好ましい態様として、基板の裏側から基板の面と垂直な方向に伝搬する超音波振動を与える方法、あるいは基板上の塗布液に対して少なくとも一側面から基板の面と平行な方向に伝搬する超音波振動を与える方法を用いることができる。特に、基板の面と平行な方向に伝搬する超音波振動を基板上の塗布液に与える方法においては、進行波と反射波との重ね合わせにより定在波を形成せしめることで、基板上の塗布液の表面を超音波の波長に応じた微小な凹凸形状に標準化することも可能である。
【0009】
本発明のレベリング工程において、超音波振動によるレベリング効果を強め処理時間を一層短くするための好ましい一態様は、基板の裏側から基板の面と垂直な方向に伝搬する超音波振動を与えると同時に、基板上の塗布液に対して少なくとも一側面から基板の面と平行な方向に伝搬する超音波振動を与える方法である。この場合、最初にそのような両方向の超音波振動の同時印加を所定の第1の時間だけ行った後、レベリングの仕上がりをよくするために、どちらかの方向の超音波振動を止めて、一方向の超音波振動のみを所定の第2の時間だけ印加する方法としてよい。
【0010】
本発明の塗布装置は、被処理基板上に所定の塗布液をほぼ万遍無く塗布する塗布処理部と、高圧気体の雰囲気を形成できる密閉可能な処理室を有し、前記塗布工程の後に、前記基板を前記処理室内の高圧気体の雰囲気下に置いて、前記基板上の塗布液の中または表面で超音波を伝搬させて、前記超音波の振動により前記塗布液の膜の厚みを均一化するレベリング処理部とを有する。
【0011】
本発明の塗布装置では、最初に塗布処理部で、被処理基板上に塗布液をほぼ万遍無く粗塗りしてよい。レベリング処理部では、基板上の塗布液の各部を超音波で振動変位させることにより、液膜表面の凹凸を崩すようにして短時間で精度の高い平坦面に均すことができる。このように、2段階の処理工程(塗布・レベリング)を順次行うことにより、短い処理時間で膜厚均一性のすぐれたレジスト塗布膜を形成することができる。上記レベリング処理部は、基板を高圧気体の雰囲気下に置いて基板上の塗布液に上記のような超音波振動を与えることにより、高圧気体の中で基板上の塗布液を乾燥しにくくして流動性を高め、さらには高圧気体の静的な圧力で基板上の塗布液を押し広げることにより、超音波振動によるレベリング効果を強め処理時間を一層短くすることができる。
【0012】
本発明の好適な一態様によれば、レベリング処理部が、前記処理室内で塗布液の膜を上に向けて基板をほぼ水平に載置して支持するステージと、このステージに支持されている基板上の塗布液に対してステージの裏側から基板の面と垂直な方向に伝搬する超音波振動を与えるための超音波振動印加手段と、この超音波振動印加手段を電気的に駆動するための駆動回路とを有する。かかる構成においては、超音波振動印加手段からの超音波がステージおよび基板を介して基板上の塗布液の中を基板の面と垂直な方向に伝搬し、塗布液の各部が同方向に振動変位する。
【0013】
本発明の別の好適な一態様によれば、レベリング処理部が、前記処理室内で塗布液の膜を上に向けて基板をほぼ水平に載置して支持する支持部材と、この支持部材に支持されている基板上の塗布液に対して少なくとも一側面から水平方向に伝搬する超音波振動を与えるための超音波振動印加手段と、この超音波振動印加手段を電気的に駆動するための駆動回路とを有する。かかる構成においては、超音波振動印加手段からの超音波が基板上の塗布液の中を基板の面と平行な方向に基板の端から端まで伝搬し、塗布液の各部が同方向に振動変位する。
【0014】
本発明の塗布装置では、好ましい一態様として、塗布処理部が、被処理基板に向けて所定の塗布液を吐出するノズルを含む塗布液吐出手段と、基板上で該ノズルを所定の走査パターンで相対的に移動させる走査用駆動手段とを有する構成であってよい。本発明では、被処理基板上に塗布液をほぼ万遍無く粗塗りすれば足りるため、ノズルの吐出性能や走査性能に厳しい精度を求める必要はない。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図15を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【0016】
図1に、本発明による塗布装置が組み込み可能なシステム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。
【0017】
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。
【0018】
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側の主搬送装置38と基板Gの受け渡しを行えるようになっている。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
塗布プロセス部24は、レジスト塗布ユニット(CT)40と、減圧乾燥ユニット(VD)42と、エッジリムーバ・ユニット(ER)44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。
【0022】
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)55と、加熱ユニット(HP)53とを含んでいる。
【0023】
各プロセス部22,24,26の中央部には長手方向に搬送路36,52,58が設けられ、主搬送装置38,54,60が各搬送路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36,52,58の一方の側にスピンナ系のユニット(SCR,CT,DEV等)が配置され、他方の側に熱処理または照射処理系のユニット(HP,COL,UV等)が配置されている。
【0024】
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)57およびバッファステージ56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。
【0025】
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の主搬送装置38に渡す(ステップS1)。
【0026】
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、上段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、次に下段の冷却ユニット(COL)では所定温度まで冷却される(ステップS2)。この紫外線照射洗浄では基板表面の有機物が除去される。これによって、基板Gの濡れ性が向上し、次工程のスクラビング洗浄における洗浄効果を高めることができる。
【0027】
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、主搬送装置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。
【0028】
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)。
【0029】
その後、基板Gは、レジスト塗布ユニット(CT)40で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、次いでエッジリムーバ・ユニット(ER)44で基板周縁部の余分(不要)なレジストを除かれる(ステップS8)。
【0030】
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。
【0031】
上記塗布処理の後、基板Gは、塗布プロセス部24の主搬送装置54と現像プロセス部26の主搬送装置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57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)。
【0032】
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)55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)53を用いることもできる。
【0033】
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)24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)。
【0034】
この塗布現像処理システムにおいては、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15につき本発明をレジスト塗布ユニット(CT)40に適用した実施形態を説明する。
【0035】
図3および図4に、塗布プロセス部12におけるレジスト塗布ユニット(CT)40、減圧乾燥ユニット(VD)42およびエッジリムーバ・ユニット(ER)44の要部の構成を示す。
【0036】
これらの塗布系処理ユニット群(CT)40、(VD)42、(ER)44は支持台60の上に処理工程の順序にしたがって横一列に配置されている。支持台60の両側に敷設された一対のガイドレール62,62に沿って移動する一組または複数組の搬送アーム64,64により、これらのユニット間で基板Gを直接(主搬送路52側の主搬送装置54を介することなく)やりとりできるようになっている。
【0037】
この実施形態のレジスト塗布ユニット(CT)40は、基板G上にレジスト液をほぼ万遍無く塗布するための塗布処理部66と、基板G上のレジスト塗布膜の膜厚を均一化(レベリング)するためのレベリング処理部68とを有している。両処理部66,68の構成および作用については後に詳しく述べる。
【0038】
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70と、この下部チャンバ70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72とを有している。下部チャンバ70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74が配設され、底面の四隅には排気口76が設けられている。下部チャンバ70の下から各排気口76に接続する排気管78は真空ポンプ(図示せず)に通じている。下部チャンバ70に上部チャンバ72を被せた状態で、両チャンバ70,72内の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。
【0039】
エッジリムーバ・ユニット(ER)44には、基板Gを水平に載置して支持するステージ80と、基板Gを相対向する一対の角隅部にて位置決めするアライメント手段82と、基板Gの四辺の周縁部(エッジ)から余分なレジストを除去する4個のリムーバヘッド84等が設けられている。アライメント手段82がステージ80上の基板Gを位置決めした状態で、各リムーバヘッド84が基板Gの各辺に沿って移動しながら、基板各辺の周縁部に付着している余分なレジストをシンナーで溶解して除去するようになっている。
【0040】
レジスト塗布ユニット(CT)40の塗布処理部66は、上面が開口しているカップ状の処理容器86と、この処理容器86内で基板Gを水平に載置して保持するための昇降可能なステージ88と、このステージ88を昇降させるために処理容器86の下に設けられた昇降駆動部90と、ステージ88上の基板Gに対してレジスト液を吐出するためのレジストノズル92をXY方向で駆動するノズル走査機構94と、各部を制御するコントローラ(図示せず)とを有している。
【0041】
図5に、ノズル走査機構94の構成を示す。このノズル走査機構94では、Y方向に延びる一対のYガイドレール96,96が処理容器86(図5では図示省略)の両側に配置されるとともに、両Yガイドレール96,96の間にX方向に延在するXガイドレール98がY方向に移動可能に架け渡されている。所定位置たとえば片側のYガイドレール96の一端に配置されたY方向駆動部100が,無端ベルト等の伝動機構(図示せず)を介してXガイドレール98を両Yガイドレール96,96に沿ってY方向に駆動するようになっている。また、Xガイドレール98に沿ってX方向にたとえば自走式または外部駆動式で移動できるキャリッジ(搬送体)102が設けられており、このキャリッジ102にレジストノズル92が取り付けられている。レジストノズル92は、レジスト液供給部(図示せず)よりレジスト液を導入するレジスト液導入部と、導入したレジスト液を垂直下方に吐出する微細径(たとえば100〜200μm程度)の1個または複数個の吐出口とを有している。
【0042】
図3および図4において、レジスト塗布ユニット(CT)40のレベリング処理部68は、所定の高さ位置で基板Gを水平に載置して支持するステージ104と、このステージ104上に載置された基板G上の塗布液に対して垂直方向および水平方向の超音波振動をそれぞれ与えるための垂直超音波振動印加手段106および水平超音波振動印加手段108と、各部を制御するコントローラ(図示せず)とを有している。ステージ104は超音波振動を伝搬しやすい材質たとえば金属板で構成されてよく、基板Gよりも一回り大きな基板載置面を有している。ステージ104を水平に支持する脚104aは支持台60に固定または設置されてよい。
【0043】
垂直超音波振動印加手段106は、ステージ104の裏側に配置された1個または複数個の超音波振動子110と、各超音波振動子110を電気的に駆動するための駆動回路(図示せず)とを有している。各超音波振動子110は、たとえば磁気ひずみ振動子または圧電振動子からなり、振動面をステージ104の裏面に密着させ、垂直上方に向けて所定の周波数を有する縦波の超音波を発生するようになっている。
【0044】
水平超音波振動印加手段108は、図6に明示するように、ステージ104の左右両端にそれぞれ配置された超音波振動体112および基板押圧部114を有している。
【0045】
超音波振動体112は、ステージ104の左辺と平行に端から端まで延在する四角筒体であって、ステージ104上で長手方向と垂直な水平方向に摺動可能に配置されており、該四角筒体のステージ中心寄りの側面112aを超音波振動を伝搬しやすい材質たとえば金属板で構成し、この振動伝達板112aの裏側に1個または複数個の超音波振動子116(図8,図9,図10)を設けている。各超音波振動子116は、たとえば磁気ひずみ振動子または圧電振動子からなり、振動面を振動伝達板112aの裏面に密着させ、水平方向に所定の周波数を有する縦波の超音波を発生するようになっている。ステージ104の左端縁部には超音波振動体112と平行に延在するバネ受け部材118が設けられ、このバネ受け部材118と超音波振動体112との間に適当な間隔を置いて複数個の圧縮コイルバネ120が設けられている。
【0046】
基板押圧部114は、ステージ104の右辺と平行に端から端まで延在する横断面コ字状の押圧部材122を有し、この押圧部材122の溝部をステージ104の右端部に水平方向で摺動可能に嵌合させている。押圧部材122の下面に垂直板または垂直軸からなる支持部材124が結合され、駆動部126内に設けられているシリンダまたはモータ等を含む水平押圧駆動部(図示せず)により支持部材124を介して押圧部材122を長手方向と垂直な水平方向に移動させられるようになっている。
【0047】
図3および図6に示すように、ステージ104には基板昇降用のリフトピン125(図13)を昇降可能に通すための貫通孔104bが適当な間隔を置いて複数個形成されている。駆動部126内には該リフトピン125を上げ下げするための昇降駆動部(図示せず)も設けられている。
【0048】
次に、この実施形態のレジスト塗布ユニット(CT)40における作用を説明する。
【0049】
先ず、主搬送路52側の主搬送装置54(図1)により塗布処理前の基板Gが塗布処理部66に搬入される。塗布処理部66では、昇降駆動部90によりステージ88が処理容器86の上面開口から上に出る位置まで持ち上げられ、主搬送装置54により基板Gがステージ88上に移載される。ステージ88の上面には、基板Gを保持するために、たとえばバキューム式の吸着手段(図示せず)が設けられてもよい。
【0050】
ステージ88上に基板Gが載置されると、次に昇降駆動部90によりステージ88が処理容器86内の所定位置まで降ろされ、その位置で基板Gに対するレジスト塗布処理が実行される。
【0051】
より詳細には、レジスト液供給部からのレジスト液の供給を受けてレジストノズル92がレジスト液を所定の圧力および流量で基板Gに向けて吐出すると同時に、ノズル走査機構94がレジストノズル92をXY方向で縦横に走査する。たとえば、図16と同様にして、直角ジグザグ状の走査パターンで基板Gの端から端まで走査してよい。これにより、基板G上には走査パタ―ンつまりレジストノズル92の移動経路に沿ってレジスト液の滴下跡がライン状に形成されていき、図7に示すように、相隣接する滴下ラインがライン幅方向に繋がることで、基板Gの上面(被処理面)全体を覆うようなレジスト液の膜RBが形成される。
【0052】
ここで、基板G上に形成されるレジスト液膜RBの膜厚Dcは均一または一定である必要はない。次段のレベリング処理部68において膜厚を均一化できるためである。したがって、塗布処理部66において、レジストノズル92の吐出圧力ないし流量や走査速度を一定に維持するための機構や制御にそれほど厳しい精度を求める必要はない。
【0053】
また、後述するように、レベリング処理部68では基板G上のレジスト液を殆ど全部維持したまま(つまりレジスト液の一部を基板の外へ振り切るようにして捨てることはせずに)膜厚を均一化するので、塗布処理部66においてはレジスト液膜RBの膜厚Dcを最終目標の膜厚Ds付近に設定可能であり、レジスト液の消費量を必要最小限に抑えられる。
【0054】
塗布処理部66でレジスト塗布処理が終了すると、昇降駆動部90によりステージ88が処理容器86の上面開口より高い位置まで持ち上げられる。直後に、搬送アーム64,64が、基板Gをステージ88から受け取り、隣接するレベリング処理部68へ移送する。
【0055】
レベリング処理部68では、ステージ104の各貫通孔104bからリフトピン125が上方に突き出て搬送アーム64,64から基板Gをピン先端で受け取り、次いで基板Gを水平姿勢に保ったまま下降する。そして、ステージ104の貫通孔104b内にピン先端が沈むまでリフトピン125が下がり、基板Gはステージ104上に載置される。
【0056】
この際、図8に示すように、基板押圧部114の押圧部材122がステージ104上で中心部から最も遠く離れた所定位置(原位置)に在り、基板Gは左右両側の超音波振動体112と押圧部材122の押圧面122aとの間に幾らかの隙間PL,PRを空けるようにしてステージ104上に載置される。
【0057】
ステージ104上に基板Gが載置された後に、水平超音波振動印加手段108において駆動部126内の水平押圧駆動部が作動して、基板押圧部114の押圧部材122をステージ104の中心部側(図8の左方)に所定距離だけ水平移動させる。この押圧部材122の水平移動により、ステージ104上の基板Gは、押圧部材122の押圧面122aによって片側(右側)から押圧されながら反対側(左側)へ水平移動して、超音波振動体112の振動伝達板112aに加圧接触する。超音波振動体112は背後から圧縮コイルバネ120の弾性反発力を受けながら基板G側からの押圧力Fで所定の距離だけ後退する。こうして、図9に示すように、ステージ104上で基板Gは超音波振動体112と押圧部材122とにより左右両側から挟まれるようにして固定保持される。
【0058】
次に、上記のようにしてステージ104上で固定保持された基板G上のレジスト液膜RBに対して、垂直超音波振動印加手段106および水平超音波振動印加手段108によりそれぞれ垂直方向および水平方向に伝搬する超音波振動が所定のシーケンスで印加される。
【0059】
本実施形態における超音波振動印加シーケンスの一態様として、最初に水平超音波振動印加手段108による水平方向の超音波振動を所定の第1の時間だけ印加し、次に垂直超音波振動印加手段106による垂直方向の超音波振動を所定の第2の時間だけ印加してよい。
【0060】
水平超音波振動印加手段108において超音波振動体112内の超音波振動子116が超音波を発生または励振すると、図10に示すように、超音波振動子116からの縦波の超音波UShが振動伝達板112aを介して基板G上のレジスト液膜RBに対して左側面から入射し、レジスト液膜RB中を左端から右端まで水平方向に伝搬する。この水平方向の超音波伝搬により、レジスト液膜RBの各部が左右に振動変位することで、液膜の表面付近は凹凸部が崩れるようにしてある程度まで平らになる。もっとも、この水平超音波伝搬または振動をあまり長く続けるとかえってレジスト液膜RBの表面にうねり等を発生させるおそれがあるので、上記第1の時間を適当な長さに設定し、垂直超音波振動印加手段106による垂直超音波伝搬(振動)に切り換えてよい。
【0061】
垂直超音波振動印加手段106において超音波振動子110が超音波を発生または励振すると、図11に示すように、超音波振動子110からの縦波の超音波USvがステージ104および基板Gを介して基板G上のレジスト液膜RBに底面から入射し、レジスト液膜RB中を底から表面まで垂直方向に伝搬する。この垂直方向の超音波伝搬により、レジスト液膜RBの各部が上下に振動変位することで、うねりを招くことなく液膜RBの表面をさらに平らにすることができる。なお、超音波振動子110,116によるそれぞれの超音波USv,UShの周波数は同一であってもよく、異なっていてもよい。
【0062】
本実施形態における超音波振動印加シーケンスの別の態様として、最初に水平超音波振動印加手段108による水平方向の超音波振動と垂直超音波振動印加手段106による垂直方向の超音波振動とを同時に印加する方法も効果的である。この同時印加方式によれば、基板G上のレジスト液膜RBに対して上記のような超音波USh,USvをそれぞれ水平方向および垂直方向に同時に伝搬させることにより、レジスト液膜RBの各部をランダムな方向に強いパワーで振動変位させ、液膜表面の凹凸部をより短い時間で平坦化させることができる。そして、平坦仕上げのために、所定時間の経過後に両方向の超音波振動のうち一方を止めて、他方のみを残すようにしてもよい。垂直方向の超音波振動を止めて水平方向の超音波振動を残す場合は、レジスト液膜RBの表面にうねりを生じないように残存印加時間や超音波UShの振幅または音圧等を適宜設定してよい。
【0063】
上記のように、基板G上のレジスト液膜RBが水平方向および垂直方向の超音波振動によりレベリングされることにより、図12に示すように膜厚均一性のすぐれた設定膜厚Dsを有するレジスト塗布膜となる。
【0064】
レベリング処理部68において、上記のようなレベリング処理が終了すると、水平超音波振動印加手段108において基板押圧部114の押圧部材122がステージ104の外側(右端側)へ水平移動して原位置へ戻る。そうすると、ステージ104の反対側(左端側)では、圧縮コイルバネ120の弾性復帰力により超音波振動体112が基板Gを右方に押しながら原位置まで戻る。しかる後、図13に示すように、リフトピン125がステージ104の貫通孔104bより上方に突き出て基板Gを水平姿勢のまま所定の高さ位置まで持ち上げる。直後に、搬送アーム64,64が、基板Gをリフトピン125から受け取り、隣接する減圧乾燥ユニット(VD)42へ移送する。
【0065】
上記したように、この実施形態のレジスト塗布ユニット(CT)40では、最初に塗布処理部66で基板G上にレジスト液をほぼ万遍無く粗塗りし、次いでレベリング処理部68で基板G上のレジスト液膜を超音波振動によりレベリングする。
【0066】
このように、2つの処理部66,68で2段階の処理工程(塗布・レベリング)を順次行うことにより、従来のスピンレス法(図16)よりも短い処理時間で膜厚均一性のすぐれたレジスト塗布膜を形成することができる。特に、塗布工程では、レジストノズル92の吐出性能や走査性能に厳しい精度を求める必要がないため、機構の簡略化と動作の高速化を図れる。また、レベリング工程では、水平方向の超音波振動と垂直方向の超音波振動を併用することで、基板G上のレジスト液膜を短時間で精度の高い平坦面に均すことができる。このことにより、レジスト塗布膜から、いわゆる転写跡を回避または消去することも可能である。
【0067】
上記した実施形態の塗布処理部66では、テーブル86上に載置された静止状態の基板Gに対してレジストノズル92をXY方向に移動させる走査方式を用いた。しかし、他の走査方式、たとえばレジストノズル92側を固定してテーブル86側をXY方向に移動させる方式も可能であり、あるいは基板Gをスピン回転させながらレジストノズル92を回転円の半径方向に移動させる方式等も可能である。レジストノズル92の構成も種々の形式が可能であり、特に吐出口の形状や個数に限定はなく、たとえば細長いスリット型も可能である。
【0068】
上記実施形態のレベリング処理部68では、水平超音波振動印加手段108が基板G上のレジスト液膜RBに対して一側面(左側面)から縦波の超音波UShを印加する。この場合、超音波振動子116から放射された超音波UShは基板G上のレジスト液膜RB中を右方へ伝搬し、押圧部材122の押圧面122aあるいは押圧部材122の外側面で反射して、再度基板G上のレジスト液膜RBに右側側面から入射して左方に伝搬する。そのような反射波の超音波UShを進行波の超音波UShと重ね合わせることで、図14の(A)に示すようにレジスト液膜RBに超音波の定在波USHを形成せしめることも可能である。そして、このような定在波USHでレジスト液膜RBの各部を振動変位させることにより、図14の(B)に示すように液膜の表面を定在波USHの周期または波長に応じた細かい凹凸形状に標準化し、実質的な平坦面とすることも可能である。
【0069】
もっとも、基板G上のレジスト液膜RBに対して複数の側面から水平方向の超音波振動を順次または同時に印加する構成も可能である。また、上記実施形態よりもレベリング特性は低下するが、垂直超音波振動印加手段106または水平超音波振動印加手段108のいずれか一方のみを備える構成または使用する方法も可能である。
【0070】
また、上記実施形態のレベリング処理部68では、基板G上のレジスト液膜RBに大気中で超音波振動を印加した。しかし、基板G上のレジスト液膜RBを高圧気体の雰囲気下に置いて超音波振動を印加する方法も効果的である。すなわち、超音波振動によってレジスト液膜RBは熱を帯びて乾燥しやすくなる。そこで、基板G周囲の圧力を大気圧よりも高い圧力に設定することにより、レジスト液膜RBを乾燥しにくくし、粘性が高くなるのを防止または低減して、流動性を高め、膜厚均一化を向上させることができる。この場合、基板G上のレジスト液膜RBの表面に高圧気体の圧力が加わることも、膜厚の均一化を一層促進する。
【0071】
図15に、上記のような高圧気体の雰囲気下で超音波振動方式のレベリング処理を行う装置の構成例を示す。この構成例では、密閉可能な処理室130内に上記実施形態におけるレベリング処理部68に相当する処理部を配置し、外部から高圧気体を室内に供給することによって基板G上に高圧気体の雰囲気または処理空間を形成するようにしている。高圧気体供給部132は、気体供給源と気体圧縮装置(たとえばコンプレッサ)とで構成できる。高圧気体は空気でよいが、不活性ガスでもよい。高圧気体供給部132からの高圧気体はガス供給管134を通って室内底部に設けられたバッファ室136に導入され、バッファ室136の上面に取付された多孔板138より均一かつ安定した上昇気流で基板G上の処理空間へ供給されるようになっている。処理室130内にたとえば加熱式の乾燥手段(図示せず)を設けて、レベリング処理に続けて乾燥処理を行ってもよい。ガス供給管134に開閉弁140が設けられてよい。また、処理室130には排気管142を介して真空ポンプ等の排気手段(図示せず)が接続されており、室内の排気やガス置換等を行えるようになっている。排気管142にも開閉弁144が設けられてよい。処理室130は、たとえば側壁に開閉可能な基板出入り口146を設けた密閉型チャンバ構造としてよい。処理室130内に圧力センサ(図示せず)を設け、その出力信号(圧力検出信号)をコントローラ(図示せず)にフィードバックさせることができる。
【0072】
図15の装置構成における処理室130は、一定容積の処理空間を有する高圧気体室として構成されている。しかし、室内空間または処理空間を気密に維持しつつその容積を可変できるようにして、処理空間を所定の割合に縮小することにより空間内の気体を設定圧力の高圧気体になるまで圧縮する装置構成とすることも可能である。
【0073】
また、機構が煩雑化するが、1つの処理室または本体内でレベリング処理だけでなく、前工程の塗布処理を行うような装置構成も可能である。
【0074】
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方法および装置に係るものであったが、本発明は被処理基板上に塗布液を供給する任意のアプリケーションに適用可能である。本発明における塗布液としては、レジスト液以外にも、たとえば層間絶縁材料、誘電体材料、配線材料等の液体も可能である。本発明における被処理基板はLCD基板に限らず、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。
【0075】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の塗布方法または塗布装置によれば、被処理基板上に膜厚の均一な塗布膜を効率よく形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基板処理装置が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。
【図2】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。
【図3】実施形態の塗布現像処理システムにおける塗布系処理ユニット群の要部の構成を示す平面図である。
【図4】実施形態の塗布現像処理システムにおける塗布系処理ユニット群の要部の構成を示す正面図である。
【図5】実施形態のレジスト塗布ユニットの塗布処理部に含まれるノズル走査機構の構成を示す斜視図である。
【図6】実施形態のレジスト塗布ユニットのレベリング処理部の要部の構成を示す斜視図である。
【図7】実施形態の塗布処理部で得られる基板上の塗布膜を模式的に示す略断面図である。
【図8】実施形態のレベリング処理部の動作の一段階を示す略平面図および略正面図である。
【図9】実施形態のレベリング処理部の動作の一段階を示す略平面図および略正面図である。
【図10】実施形態のレベリング処理部において基板上のレジスト液膜に水平方向の超音波振動を伝搬させる作用を示す図である。
【図11】実施形態のレベリング処理部において基板上のレジスト液膜に垂直方向の超音波振動を伝搬させる作用を示す図である。
【図12】実施形態のレベリング処理部で得られる基板上の塗布膜を模式的に示す略断面図である。
【図13】実施形態のレベリング処理部において処理後の基板搬出段階を示す略断面図である。
【図14】実施形態のレベリング処理部において基板上のレジスト液膜中に超音波の定在波を形成させて膜厚平坦化を行う方法を示す図である。
【図15】実施形態のレベリング処理部において基板上のレジスト液膜を高圧気体の雰囲気下に置いて超音波振動を印可する装置構成例を示す図である。
【図16】従来のスピンレス法によるレジスト塗布処理を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
40 レジスト塗布ユニット(CT)
64 搬送アーム
66 塗布処理部
68 レベリング処理部
88 ステージ
92 レジストノズル
94 ノズル走査機構
104 ステージ
106 垂直超音波振動印加手段
108 水平超音波振動印加手段
110 超音波振動子
112 超音波振動体
114 基板押圧部
116 超音波振動子
126 駆動部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for forming a film by applying a liquid on a substrate to be processed.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a lithography process in a manufacturing process of an LCD or a semiconductor device, a so-called spin coating method is commonly used or frequently used to apply a resist solution on a substrate to be processed (glass substrate, semiconductor substrate). However, in the conventional general spin coating method, the substrate to be processed is spin-rotated at a considerably high speed, so that a large amount of resist solution is scattered out of the substrate by centrifugal force, which is wasted and causes particles. There is a problem. In addition, when the substrate is enlarged, there is a problem that air turbulence is likely to occur due to the high peripheral speed at the outer periphery of the substrate during spin rotation, and the film thickness of the resist film is likely to fluctuate and thus the resolution is liable to decrease.
[0003]
Therefore, as a new resist coating method that replaces the spin coating method, as shown in FIG. 16, the resist solution R is removed from the resist nozzle 2 by moving the resist nozzle 2 relative to the substrate 1 to be processed vertically or horizontally. A technique (spinless method) has been proposed in which the resist solution R is uniformly applied on the substrate 1 with a desired film thickness without requiring high-speed spin rotation.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional spinless method as described above, in order to obtain a resist film having a uniform film thickness from end to end of the substrate 1 to be processed, the discharge port of the resist nozzle 2 is formed with a very small aperture (usually 100 μm or less). The resist solution R must be discharged at a high pressure and at a constant flow rate, and the resist nozzle 2 must be scanned at a constant speed. That is, the film thickness uniformity of the resist film is governed by the fine diameter ejection characteristics and the scanning speed of the resist nozzle 2, and the film thickness uniformity cannot be obtained unless the accuracy of these rule conditions can be realized. There's a problem. Further, even if such high accuracy of the rule conditions can be realized, there is a problem that the coating processing time becomes considerably long and the throughput is lowered.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and provides a coating method and a coating apparatus capable of efficiently forming a coating film having a uniform thickness on a substrate to be processed. With the goal.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the coating method of the present invention includes a coating step of applying a predetermined coating solution almost uniformly on a substrate to be processed, and after the coating step,Place the substrate in an atmosphere of high-pressure gas in a sealable processing chamber,And a leveling step in which ultrasonic waves are propagated in or on the surface of the coating liquid on the substrate, and the thickness of the coating liquid film is made uniform by vibration of the ultrasonic waves.
[0007]
In the coating method of the present invention, the coating solution may be roughly coated almost uniformly on the substrate to be processed in the coating process first. In the next leveling step, each part of the coating liquid on the substrate is oscillated and displaced by ultrasonic waves, so that the irregularities on the surface of the liquid film can be broken and leveled with high accuracy in a short time. In this way, a resist coating film having excellent film thickness uniformity can be formed in a short processing time by sequentially performing two steps of processing steps (coating / leveling).In the leveling step in the coating method of the present invention, the substrate is placed in a high-pressure gas atmosphere and the coating liquid on the substrate is subjected to ultrasonic vibration as described above, thereby drying the coating liquid on the substrate in high-pressure gas. By increasing the fluidity and making the coating liquid spread on the substrate with a static pressure of a high-pressure gas, the leveling effect by ultrasonic vibration can be enhanced and the processing time can be further shortened.
[0008]
In the leveling step of the present invention, as a preferred embodiment, a method of applying ultrasonic vibration propagating from the back side of the substrate in a direction perpendicular to the surface of the substrate, or a coating solution on the substrate parallel to the surface of the substrate from at least one side A method of applying ultrasonic vibration propagating in any direction can be used. In particular, in the method of applying ultrasonic vibration propagating in the direction parallel to the surface of the substrate to the coating liquid on the substrate, the standing wave is formed by superimposing the traveling wave and the reflected wave, thereby applying the coating on the substrate. It is also possible to standardize the surface of the liquid into a minute uneven shape corresponding to the wavelength of the ultrasonic wave.
[0009]
In the leveling step of the present invention, a preferred embodiment for enhancing the leveling effect by ultrasonic vibration and further shortening the processing time is to provide ultrasonic vibration propagating in the direction perpendicular to the surface of the substrate from the back side of the substrate, In this method, ultrasonic vibration propagating in a direction parallel to the surface of the substrate from at least one side surface is applied to the coating liquid on the substrate. In this case, first, the ultrasonic vibrations in both directions are simultaneously applied for a predetermined first time, and then the ultrasonic vibrations in either direction are stopped to improve the leveling finish. Only the ultrasonic vibration in the direction may be applied for a predetermined second time.
[0010]
The coating apparatus of the present invention has a coating processing unit that applies a predetermined coating solution almost uniformly on a substrate to be processed, and a sealable processing chamber capable of forming an atmosphere of high-pressure gas, and after the coating step, The substrate is placed in an atmosphere of high-pressure gas in the processing chamber, ultrasonic waves are propagated in or on the coating solution on the substrate, and the thickness of the coating solution film is made uniform by vibration of the ultrasonic waves. A leveling processing unit.
[0011]
In the coating apparatus of the present invention, first, the coating solution may be applied roughly uniformly on the substrate to be processed by the coating processing unit. In the leveling processing section, each part of the coating liquid on the substrate is oscillated and displaced with ultrasonic waves, so that the unevenness on the surface of the liquid film can be broken down and leveled with high accuracy in a short time. In this way, a resist coating film having excellent film thickness uniformity can be formed in a short processing time by sequentially performing two steps of processing steps (coating / leveling). The leveling processing unit makes the coating liquid on the substrate difficult to dry in the high-pressure gas by placing the substrate in a high-pressure gas atmosphere and applying the ultrasonic vibration as described above to the coating liquid on the substrate. By increasing the fluidity and further spreading the coating liquid on the substrate with a static pressure of high-pressure gas, the leveling effect by ultrasonic vibration can be strengthened and the processing time can be further shortened.
[0012]
Of the present inventionSuitableAccording to one aspect, the leveling processor isIn the processing chamberA stage for placing and supporting the substrate almost horizontally with the coating film facing up, and thisFor the coating solution on the substrate supported by the stageFor applying ultrasonic vibration propagating in the direction perpendicular to the surface of the substrate from the back side of the stageUltrasonic vibration applying meansAnd thisUltrasonic vibration applying meansFor electrically drivingDriving circuitAnd have. In such a configuration,Ultrasonic vibration applying meansFrom the substrate propagates in the coating liquid on the substrate in a direction perpendicular to the surface of the substrate through the stage and the substrate, and each part of the coating liquid is vibrated and displaced in the same direction.
[0013]
Another of the present inventionOne suitableAccording to the aspect, the leveling processing unitIn the processing chamberA supporting member that supports the substrate by placing the coating solution film upwards substantially horizontally, and an ultra-high propagation property that propagates horizontally from at least one side of the coating solution on the substrate supported by the supporting member. For giving sonic vibrationUltrasonic vibration applying meansAnd thisUltrasonic vibration applying meansFor electrically drivingDriving circuitAnd have. In such a configuration,Ultrasonic vibration applying meansFrom the substrate propagates in the coating liquid on the substrate in a direction parallel to the surface of the substrate from end to end, and each part of the coating liquid is oscillated and displaced in the same direction.
[0014]
In the coating apparatus of the present invention, as a preferred embodiment, the coating processing unit includes a coating liquid discharge unit including a nozzle that discharges a predetermined coating liquid toward the substrate to be processed, and the nozzle on the substrate in a predetermined scanning pattern. It may be configured to have a scanning drive means that moves relatively. In the present invention, since it is sufficient to apply the coating liquid almost uniformly on the substrate to be processed, it is not necessary to demand strict accuracy in the discharge performance and scanning performance of the nozzle.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0016]
FIG. 1 shows a coating and developing treatment system as an example of a system in which a coating apparatus according to the present invention can be incorporated. This coating / development processing system is installed in a clean room and uses, for example, an LCD substrate as a substrate to be processed, and performs cleaning, resist coating, pre-baking, developing, and post-baking in the photolithography process in the LCD manufacturing process. is there. The exposure process is performed by an external exposure apparatus (not shown) installed adjacent to this system.
[0017]
This coating and developing system is roughly divided into a cassette station (C / S) 10, a process station (P / S) 12, and an interface unit (I / F) 14.
[0018]
A cassette station (C / S) 10 installed at one end of the system has a
[0019]
The process station (P / S) 12 includes, in order from the cassette station (C / S) 10 side, a
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
Conveying
[0024]
The interface unit (I / F) 14 installed at the other end of the system is provided with an extension (substrate transfer unit) 57 and a
[0025]
FIG. 2 shows a processing procedure in this coating and developing processing system. First, in the cassette station (C / S) 10, the
[0026]
In the
[0027]
Next, the substrate G is subjected to a scrubbing cleaning process by one of the scrubber cleaning units (SCR) 28 to remove particulate dirt from the substrate surface (step S3). After the scrubbing cleaning, the substrate G is subjected to dehydration treatment by heating in the heating unit (HP) 32 (step S4), and then cooled to a constant substrate temperature by the cooling unit (COL) 34 (step S5). Thus, the pretreatment in the
[0028]
In the
[0029]
Thereafter, the substrate G is coated with a resist solution by a resist coating unit (CT) 40, and then subjected to a drying process by a reduced pressure drying unit (VD) 42, and then an edge remover unit (ER) 44 of the periphery of the substrate. Excess (unnecessary) resist is removed (step S8).
[0030]
Next, the substrate G is sequentially carried into the heating / cooling unit (HP / COL) 48, and the first heating unit (HP) performs baking after coating (pre-baking) (step S9), and then the cooling unit ( COL) to cool to a constant substrate temperature (step S10). In addition, the heating unit (HP) 50 can also be used for baking after this application | coating.
[0031]
After the coating process, the substrate G is transported to the interface unit (I / F) 14 by the
[0032]
In the
[0033]
The substrate G that has undergone a series of processing in the
[0034]
In this coating and developing treatment system, the present invention can be applied to the resist coating unit (CT) 40 of the
[0035]
3 and 4 show the configuration of the main parts of the resist coating unit (CT) 40, the reduced pressure drying unit (VD) 42, and the edge remover unit (ER) 44 in the
[0036]
These coating system processing unit groups (CT) 40, (VD) 42, and (ER) 44 are arranged in a horizontal row on the
[0037]
In this embodiment, the resist coating unit (CT) 40 equalizes (levels) the
[0038]
The vacuum drying unit (VD) 42 includes a tray or shallow container type
[0039]
The edge remover unit (ER) 44 includes a
[0040]
The
[0041]
FIG. 5 shows the configuration of the
[0042]
3 and 4, the leveling
[0043]
The vertical ultrasonic
[0044]
As clearly shown in FIG. 6, the horizontal ultrasonic
[0045]
The
[0046]
The
[0047]
As shown in FIGS. 3 and 6, the
[0048]
Next, the operation of the resist coating unit (CT) 40 of this embodiment will be described.
[0049]
First, the substrate G before the coating process is carried into the
[0050]
When the substrate G is placed on the
[0051]
More specifically, upon receiving the supply of the resist solution from the resist solution supply unit, the resist
[0052]
Here, the film thickness Dc of the resist liquid film RB formed on the substrate G does not have to be uniform or constant. This is because the film thickness can be made uniform in the next
[0053]
In addition, as will be described later, the leveling
[0054]
When the resist coating process is completed in the
[0055]
In the leveling
[0056]
At this time, as shown in FIG. 8, the pressing
[0057]
After the substrate G is placed on the
[0058]
Next, the vertical ultrasonic vibration applying means 106 and the horizontal ultrasonic vibration applying means 108 are applied to the resist liquid film RB on the substrate G fixed and held on the
[0059]
As one aspect of the ultrasonic vibration application sequence in the present embodiment, first, horizontal ultrasonic vibration by the horizontal ultrasonic vibration applying means 108 is applied for a predetermined first time, and then the vertical ultrasonic vibration applying means 106 is applied. The ultrasonic vibration in the vertical direction may be applied for a predetermined second time.
[0060]
When the
[0061]
When the
[0062]
As another aspect of the ultrasonic vibration application sequence in this embodiment, first, the horizontal ultrasonic vibration by the horizontal ultrasonic vibration applying means 108 and the vertical ultrasonic vibration by the vertical ultrasonic vibration applying means 106 are simultaneously applied simultaneously. The method of doing is also effective. According to this simultaneous application method, the ultrasonic waves USh and USv as described above are simultaneously propagated to the resist liquid film RB on the substrate G in the horizontal direction and the vertical direction, respectively, so that each part of the resist liquid film RB is randomly generated. It is possible to vibrate and displace with a strong power in any direction, and to flatten the uneven portion on the surface of the liquid film in a shorter time. Then, for flat finishing, one of the ultrasonic vibrations in both directions may be stopped and only the other may be left after a predetermined time has elapsed. When the ultrasonic vibration in the vertical direction is stopped and the ultrasonic vibration in the horizontal direction is left, the remaining application time, the amplitude of the ultrasonic wave USh, the sound pressure, etc. are appropriately set so as not to cause swell on the surface of the resist liquid film RB. It's okay.
[0063]
As described above, the resist liquid film RB on the substrate G is leveled by the ultrasonic vibration in the horizontal direction and the vertical direction, so that the resist having the set film thickness Ds with excellent film thickness uniformity as shown in FIG. It becomes a coating film.
[0064]
When the leveling
[0065]
As described above, in the resist coating unit (CT) 40 of this embodiment, the coating liquid is first applied almost uniformly on the substrate G by the
[0066]
In this way, a resist having excellent film thickness uniformity in a shorter processing time than the conventional spinless method (FIG. 16) by sequentially performing two processing steps (coating / leveling) in the two
[0067]
In the
[0068]
In the leveling
[0069]
However, a configuration in which horizontal ultrasonic vibrations are sequentially or simultaneously applied from a plurality of side surfaces to the resist liquid film RB on the substrate G is also possible. In addition, although the leveling characteristic is lower than that in the above embodiment, a configuration including or using only one of the vertical ultrasonic
[0070]
In the leveling
[0071]
FIG. 15 shows a configuration example of an apparatus that performs ultrasonic vibration type leveling processing in an atmosphere of high-pressure gas as described above. In this configuration example, a processing unit corresponding to the leveling
[0072]
The
[0073]
In addition, although the mechanism is complicated, an apparatus configuration in which not only the leveling process but also the coating process of the previous process is possible in one processing chamber or main body.
[0074]
Although the above-described embodiment relates to a resist coating method and apparatus in a coating and developing processing system for LCD manufacturing, the present invention is applicable to any application that supplies a coating liquid onto a substrate to be processed. As the coating solution in the present invention, in addition to the resist solution, liquids such as an interlayer insulating material, a dielectric material, and a wiring material can be used. The substrate to be processed in the present invention is not limited to an LCD substrate, but may be a semiconductor wafer, a CD substrate, a glass substrate, a photomask, a printed substrate, or the like.
[0075]
【The invention's effect】
As described above, according to the coating method or the coating apparatus of the present invention, a coating film having a uniform film thickness can be efficiently formed on a substrate to be processed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a coating and developing processing system to which a substrate processing apparatus of the present invention can be applied.
FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure in the coating and developing treatment system of the embodiment.
FIG. 3 is a plan view illustrating a configuration of a main part of a coating system processing unit group in the coating and developing processing system according to the embodiment.
FIG. 4 is a front view showing a configuration of a main part of a coating system processing unit group in the coating and developing processing system of the embodiment.
FIG. 5 is a perspective view illustrating a configuration of a nozzle scanning mechanism included in a coating processing unit of the resist coating unit according to the embodiment.
FIG. 6 is a perspective view illustrating a configuration of a main part of a leveling processing unit of the resist coating unit according to the embodiment.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view schematically showing a coating film on a substrate obtained by the coating processing unit of the embodiment.
FIGS. 8A and 8B are a schematic plan view and a schematic front view showing one stage of operation of the leveling processing unit of the embodiment. FIGS.
FIGS. 9A and 9B are a schematic plan view and a schematic front view showing one stage of the operation of the leveling processing unit of the embodiment. FIGS.
FIG. 10 is a diagram illustrating an action of propagating horizontal ultrasonic vibrations to the resist liquid film on the substrate in the leveling processing unit of the embodiment.
FIG. 11 is a diagram illustrating an action of propagating ultrasonic vibration in the vertical direction to the resist liquid film on the substrate in the leveling processing unit of the embodiment.
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view schematically showing a coating film on a substrate obtained by the leveling processing unit of the embodiment.
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a substrate carry-out stage after processing in the leveling processing unit of the embodiment.
FIG. 14 is a diagram illustrating a method for flattening the film thickness by forming an ultrasonic standing wave in the resist liquid film on the substrate in the leveling processing unit of the embodiment.
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example of an apparatus for applying ultrasonic vibration by placing a resist liquid film on a substrate in a high-pressure gas atmosphere in the leveling processing unit of the embodiment.
FIG. 16 is a perspective view schematically showing a resist coating process by a conventional spinless method.
[Explanation of symbols]
40 resist coating unit (CT)
64 Transfer arm
66 Application processing section
68 Leveling processor
88 stages
92 resist nozzle
94 Nozzle scanning mechanism
104 stages
106 Vertical ultrasonic vibration applying means
108 Horizontal ultrasonic vibration applying means
110 Ultrasonic vibrator
112 Ultrasonic vibrator
114 Substrate pressing part
116 Ultrasonic vibrator
126 Drive unit
Claims (13)
前記塗布工程の後に、前記基板を密閉可能な処理室内の高圧気体の雰囲気下に置いて、前記基板上の塗布液の中または表面で超音波を伝搬させて、前記超音波の振動により前記塗布液の膜の厚みを均一化するレベリング工程と
を有する塗布方法。A coating process for almost uniformly coating a predetermined coating solution on the substrate to be treated;
After the coating step, the substrate is placed in a high-pressure gas atmosphere in a process chamber that can be sealed , and ultrasonic waves are propagated in or on the coating liquid on the substrate, and the coating is performed by vibration of the ultrasonic waves. And a leveling step for making the thickness of the liquid film uniform.
前記基板の裏側から基板の面と垂直な方向に伝搬する超音波振動を与える工程と、
前記基板上の塗布液に対して少なくとも一側面から基板の面と平行な方向に伝搬する超音波振動を与える工程と
を含む、請求項1に記載の塗布方法。The leveling step includes
Applying ultrasonic vibration propagating in a direction perpendicular to the surface of the substrate from the back side of the substrate;
And a step of applying ultrasonic vibration propagating from at least one side with respect to the coating solution on said substrate in a direction parallel to a plane of the substrate, coating method of claim 1.
高圧気体の雰囲気を形成できる密閉可能な処理室を有し、前記塗布工程の後に、前記基板を前記処理室内の高圧気体の雰囲気下に置いて、前記基板上の塗布液の中または表面で超音波を伝搬させて、前記超音波の振動により前記塗布液の膜の厚みを均一化するレベリング処理部と
を有する塗布装置。A coating processing unit for applying a predetermined coating solution almost uniformly on a substrate to be processed;
A sealing chamber capable of forming a high-pressure gas atmosphere, and after the coating step, the substrate is placed in a high-pressure gas atmosphere in the processing chamber, so that the substrate is superficially in or over the coating liquid on the substrate. A leveling processing unit that propagates a sound wave and uniformizes the thickness of the coating liquid film by the vibration of the ultrasonic wave.
前記処理室内で前記塗布液の膜を上に向けて前記基板をほぼ水平に載置して支持するステージと、
前記ステージに支持されている前記基板上の塗布液に対して前記ステージの裏側から基板の面と垂直な方向に伝搬する超音波振動を与えるための超音波振動印加手段と、
前記超音波振動印加手段を電気的に駆動するための駆動回路と
を有する、請求項9に記載の塗布装置。The leveling processing unit
A stage for placing and supporting the substrate substantially horizontally with the coating solution film facing upward in the processing chamber ;
Ultrasonic vibration applying means for applying ultrasonic vibration propagating in a direction perpendicular to the surface of the substrate from the back side of the stage to the coating liquid on the substrate supported by the stage ;
The coating apparatus according to claim 9, further comprising: a drive circuit for electrically driving the ultrasonic vibration applying unit .
前記処理室内で前記塗布液の膜を上に向けて前記基板をほぼ水平に載置して支持する支持部材と、
前記支持部材に支持されている前記基板上の塗布液に対して少なくとも一側面から水平方向に伝搬する超音波振動を与えるための超音波振動印加手段と、
前記超音波振動印加手段を電気的に駆動するための駆動回路と
を有する、請求項9に記載の塗布装置。The leveling processing unit
A support member for placing and supporting the substrate substantially horizontally with the coating solution film facing upward in the processing chamber ;
Ultrasonic vibration applying means for applying ultrasonic vibration propagating in a horizontal direction from at least one side surface to the coating liquid on the substrate supported by the support member;
The coating apparatus according to claim 9, further comprising: a drive circuit for electrically driving the ultrasonic vibration applying unit .
前記処理室内に前記高圧気体を供給するための高圧気体供給部と、A high-pressure gas supply unit for supplying the high-pressure gas into the processing chamber;
前記高圧気体供給部より送られてきた前記高圧気体を前記処理室内に導入する直前にいったん蓄えるバッファ室と、A buffer chamber for temporarily storing the high-pressure gas sent from the high-pressure gas supply unit immediately before introducing the high-pressure gas into the processing chamber;
前記バッファ室より前記処理室内に前記高圧気体を均一な気流で供給するための多孔板とA perforated plate for supplying the high-pressure gas from the buffer chamber into the processing chamber in a uniform air flow;
を有する、請求項9〜11のいずれか一項に記載の塗布装置。The coating apparatus according to any one of claims 9 to 11, which has
前記被処理基板に向けて所定の塗布液を吐出するノズルを含む塗布液吐出手段と、
前記基板上で前記ノズルを所定の走査パターンで相対的に移動させる走査用駆動手段と
を有する、請求項9〜12のいずれかに記載の塗布装置。The application processing unit
Coating liquid discharge means including a nozzle for discharging a predetermined coating liquid toward the substrate to be processed;
Wherein and a scanning drive means for relatively moving the nozzle in a predetermined scan pattern on a substrate, the coating apparatus according to any one of claims 9-12.
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