(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に所定の塗布液を供給して、前記基板の表面に薄膜を形成する塗布装置において、
基板を水平状態で支持する回転可能な基板支持手段と、
前記基板支持手段により支持された前記基板の表面の所定の範囲に塗布液を供給する塗布液供給手段と、
前記基板支持手段を回転させることにより、前記塗布液供給手段によって塗布液が供給された前記基板を回転させて、前記基板の表面の前記所定の範囲に供給された塗布液を前記基板の表面全体に拡散させる基板回転手段と、
を有し、
前記塗布液供給手段が、
前記基板支持手段に支持される前記基板の表面に沿って第１方向に延び、前記基板の表面の前記第１方向に沿った線状の領域に塗布液を供給するノズル部と、
前記ノズル部を前記第１方向と交差し、かつ前記基板の表面に沿った第２方向に直線移動させる移動手段と、
を有し、
前記所定の範囲は、前記基板の表面より若干小さい範囲であり、
前記ノズル部は、前記第１方向に沿って伸びるスリット状の吐出口を有するスリットノズルであって、前記吐出口の前記第１方向の長さは、前記所定の範囲の一辺に対応する長さであることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記ノズル部は、前記基板支持手段に支持された前記基板の辺のうち、前記第１方向に配置される辺の長さよりも短い長さの前記線状の領域に塗布液を供給するものであることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
基板の表面に所定の塗布液を供給して、前記基板の表面に薄膜を形成する塗布装置において、
基板を水平状態で支持する回転自在な基板支持手段と、
前記基板支持手段に支持される前記基板の表面よりも若干小さい所定の範囲に塗布液を供給する塗布液供給手段と、
前記基板支持手段を回転させることにより、前記塗布液供給手段によって塗布液が供給された前記基板を回転させて、前記基板の表面の前記所定の範囲に供給された塗布液を前記基板の表面全体に拡散させる基板回転手段と、
を有し、
前記塗布液供給手段が、
前記基板支持手段に支持される前記基板の表面に塗布液を供給するノズル部と、
前記ノズル部を前記基板の表面に沿って移動させる移動手段と、
を有し、
前記ノズル部は、前記基板支持手段に支持される前記基板の表面に沿って第１方向に伸びるスリット状の吐出口を有するスリットノズルであって、前記吐出口の前記第１方向の長さは、前記所定の範囲の一辺に対応する長さであり、
基板を支持した前記基板支持手段を前記基板回転手段によって回転させた状態で、前記ノズル部から塗布液を吐出しつつ前記移動手段により前記ノズル部を前記基板の表面に沿って移動させて、前記所定の範囲に塗布液を供給し、その後さらに前記基板支持手段を回転させて前記基板の表面の塗布液を前記基板の表面全体に拡散させることを特徴とする塗布装置。
【請求項４】
前記塗布液はフォトレジストであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の塗布装置。
【請求項５】
角型の基板の表面に所定の塗布液を供給して、前記基板の表面に薄膜を形成する塗布方法において、
基板を回転可能な基板支持手段により水平状態で支持する工程と、
スリット状の吐出口により線状の領域に塗布液を供給するノズル部を、前記基板支持手段に支持された前記基板の一辺に沿うように配置する工程と、
前記ノズル部から前記基板の表面に向けて塗布液を吐出しつつ、前記ノズル部を前記基板の前記一辺と交差する他辺に沿う方向に前記基板の表面に沿って移動させて、前記基板の表面よりも若干小さい所定の範囲に塗布液を供給する工程と、
前記基板支持手段にて前記基板を支持した状態で当該基板を回転させて、前記所定の範囲に供給された塗布液を前記基板の表面全体に拡散させる工程と、
を有し、
前記吐出口の長手方向の長さは、前記所定の範囲の一辺に対応する長さであることを特徴とする塗布方法。
【請求項６】
基板の表面に所定の塗布液を供給して、前記基板の表面に薄膜を形成する塗布方法において、
基板を回転可能な基板支持手段により水平状態で支持する工程と、
前記基板支持手段を回転させて前記基板を回転させつつ、ノズル部から塗布液を吐出しながら回転中の前記基板の表面上を移動させて、前記基板の表面よりも若干小さい所定の範囲に塗布液を供給する工程と、
その後さらに前記基板支持手段を回転させて、前記基板の表面の塗布液を前記基板の表面全体に拡散させる工程と、
を有し、
前記ノズル部は、前記基板支持手段により支持された前記基板の表面に沿った第１方向に伸びるスリット状の吐出口を有し、
前記吐出口の前記第１方向の長さは、前記所定の範囲の一辺に対応する長さであることを特徴とする塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体用シリコンウエハや液晶用ガラス角型基板などの基板表面にフォトレジストなどの所定の塗布液を塗布する塗布装置及び塗布方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の装置としては、例えば特公昭５７−４８９８０号公報及び特開平１−１３５５６５号公報などに開示された装置（スピンコータ）がある。これらのスピンコータでは、図８に示すように、回転自在に設けられたスピンチャック２が設けられており、その上方部で基板１を水平支持可能となっている。このスピンチャック２に支持された基板１の表面中央部１ａの上方位置に単一の吐出口（図示省略）が固定されており、基板１の表面中央部１ａにフォトレジスト３を供給可能となっている。また、この装置では、吐出口からのフォトレジスト３が基板１の表面中央部１ａに供給された後、スピンチャック２に連結されたモータ（図示省略）を作動させると、フォトレジスト３が基板１の表面全体に拡散されて、一定膜厚の薄膜が形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように１箇所にフォトレジスト３を供給する従来の装置においては、基板の大きさに対して十分な量のフォトレジスト３を基板表面上に供給しておかないと、基板表面全体にフォトレジストを行き渡らせて基板表面全体にその薄膜を形成することが困難であった。したがって、従来装置では、基板表面に薄膜を形成するために、薄膜形成に必要な量よりもかなり多めのフォトレジスト３を基板表面に供給しており、その結果フォトレジスト３の使用量が多くなるという問題がある。
【０００４】
本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたものであって、塗布液の使用量を減少させても基板表面全体に塗布液を行き渡らせて基板表面全体に薄膜を形成することが可能な塗布装置および塗布方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、基板の表面に所定の塗布液を供給して、前記基板の表面に薄膜を形成する塗布装置であって、基板を水平状態で支持する回転可能な基板支持手段と、前記基板支持手段により支持された前記基板の表面の所定の範囲に塗布液を供給する塗布液供給手段と、前記基板支持手段を回転させることにより、前記塗布液供給手段によって塗布液が供給された前記基板を回転させて、前記基板の表面の前記所定の範囲に供給された塗布液を前記基板の表面全体に拡散させる基板回転手段とを有し、前記塗布液供給手段が、前記基板支持手段に支持される前記基板の表面に沿って第１方向に延び、前記基板の表面の前記第１方向に沿った線状の領域に塗布液を供給するノズル部と、前記ノズル部を前記第１方向と交差し、かつ前記基板の表面に沿った第２方向に直線移動させる移動手段とを有し、前記所定の範囲は、前記基板の表面より若干小さい範囲であり、前記ノズル部は、前記第１方向に沿って伸びるスリット状の吐出口を有するスリットノズルであって、前記吐出口の前記第１方向の長さは、前記所定の範囲の一辺に対応する長さである。
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る塗布装置であって、前記ノズル部は、前記基板支持手段に支持された前記基板の辺のうち、前記第１方向に配置される辺の長さよりも短い長さの前記線状の領域に塗布液を供給するものである。
また、請求項３の発明は、基板の表面に所定の塗布液を供給して、前記基板の表面に薄膜を形成する塗布装置であって、基板を水平状態で支持する回転自在な基板支持手段と、前記基板支持手段に支持される前記基板の表面よりも若干小さい所定の範囲に塗布液を供給する塗布液供給手段と、前記基板支持手段を回転させることにより、前記塗布液供給手段によって塗布液が供給された前記基板を回転させて、前記基板の表面の前記所定の範囲に供給された塗布液を前記基板の表面全体に拡散させる基板回転手段とを有し、前記塗布液供給手段が、前記基板支持手段に支持される前記基板の表面に塗布液を供給するノズル部と、前記ノズル部を前記基板の表面に沿って移動させる移動手段とを有し、前記ノズル部は、前記基板支持手段に支持される前記基板の表面に沿って第１方向に伸びるスリット状の吐出口を有するスリットノズルであって、前記吐出口の前記第１方向の長さは、前記所定の範囲の一辺に対応する長さであり、基板を支持した前記基板支持手段を前記基板回転手段によって回転させた状態で、前記ノズル部から塗布液を吐出しつつ前記移動手段により前記ノズル部を前記基板の表面に沿って移動させて、前記所定の範囲に塗布液を供給し、その後さらに前記基板支持手段を回転させて前記基板の表面の塗布液を前記基板の表面全体に拡散させる。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３の発明に係る塗布装置であって、前記塗布液はフォトレジストである。
【０００６】
また、請求項５の発明は、角型の基板の表面に所定の塗布液を供給して、前記基板の表面に薄膜を形成する塗布方法であって、基板を回転可能な基板支持手段により水平状態で支持する工程と、スリット状の吐出口により線状の領域に塗布液を供給するノズル部を、前記基板支持手段に支持された前記基板の一辺に沿うように配置する工程と、前記ノズル部から前記基板の表面に向けて塗布液を吐出しつつ、前記ノズル部を前記基板の前記一辺と交差する他辺に沿う方向に前記基板の表面に沿って移動させて、前記基板の表面よりも若干小さい所定の範囲に塗布液を供給する工程と、前記基板支持手段にて前記基板を支持した状態で当該基板を回転させて、前記所定の範囲に供給された塗布液を前記基板の表面全体に拡散させる工程とを有し、前記吐出口の長手方向の長さは、前記所定の範囲の一辺に対応する長さである。
また、請求項６の発明は、基板の表面に所定の塗布液を供給して、前記基板の表面に薄膜を形成する塗布方法であって、基板を回転可能な基板支持手段により水平状態で支持する工程と、前記基板支持手段を回転させて前記基板を回転させつつ、ノズル部から塗布液を吐出しながら回転中の前記基板の表面上を移動させて、前記基板の表面よりも若干小さい所定の範囲に塗布液を供給する工程と、その後さらに前記基板支持手段を回転させて、前記基板の表面の塗布液を前記基板の表面全体に拡散させる工程とを有し、前記ノズル部は、前記基板支持手段により支持された前記基板の表面に沿った第１方向に伸びるスリット状の吐出口を有し、前記吐出口の前記第１方向の長さは、前記所定の範囲の一辺に対応する長さである。
【０００７】
【作用】
本発明では、ノズル部から基板の表面に向けて塗布液が吐出されながら、前記ノズル部が前記基板の表面に対して相対移動される。このため、前記基板の表面上に前記基板の表面よりも若干小さい所定の範囲に前記塗布液が供給される。そして、前記ノズル部によって塗布液が供給された基板が回転され、その塗布液が遠心力によって基板の表面全体に拡散されて、塗布液の薄膜が均一に形成される。
【０００８】
【実施例】
図１は、この発明にかかる塗布装置の一実施例を示す図である。この装置は、同図に示すように、基板１を水平状態で保持するスピンチャック（基板保持手段）２と、そのスピンチャック２によって支持された基板１の表面に向けて所定の塗布液を塗布する塗布液供給部３と、スピンチャック２と連結されてスピンチャック２を回転させるモータ（基板回転手段）４とを有している。
【０００９】
塗布液供給部３では、スピンチャック２によって支持された基板１の表面に向けて塗布液を吐出するためのノズル部５がスピンチャック２の上方位置に配置されている。このノズル部５は、図２に示すように、直方体のノズルブロック５１の底面から下方に８本の針状ノズル５２が一定ピッチ、例えば１０ｍｍで長手方向Ｘに列状に突設されている。
【００１０】
このノズルブロック５１には、３次元移動機構６が連結されている。この３次元移動機構６は、上下方向Ｚに伸縮自在なコラム６１と、その一方端がコラム６１の頂部に連結されるとともに他方端にノズルブロック５１を連結してなり水平Ｙ方向に伸縮自在なアーム６２とを備えており、図示を省略する駆動部によりコラム６１の水平Ｘ方向への移動、コラム６１の上下方向Ｚへの伸縮およびアーム６２の水平Ｙ方向への伸縮をそれぞれ可変速制御することで、ノズル部５を任意の位置に任意の速度で移動させることができるようになっている。なお、コラム６１の水平Ｘ方向への移動、コラム６１の上下方向Ｚへの伸縮およびアーム６２の水平Ｙ方向への伸縮を行うために、例えばモータを駆動部の駆動源として用いることができるが、これ以外にシリンダーなどの他の駆動源を用いることができる。
【００１１】
また、ノズル部５には、図１に示すように、供給ユニット７が接続されている。この供給ユニット７では、塗布液タンク７１内の塗布液がトラップタンク７２に一定量だけトラップされており、ポンプ７３を作動させることによりそのトラップタンク７２からポンプ７３およびフィルタ７４を介して塗布液の温度調整を行う温調部７５に与えられる。さらに、温調部７５で所定温度に調整された塗布液はエアー弁７６およびサックバック機構７７を経由してノズルブロック５１に圧送される。このため、ポンプ７３の作動により塗布液がノズル部５に圧送されると、塗布液が針状ノズル５２からスピンチャック２に支持された基板１の表面に向けて吐出される。なお、この実施例では、サックバック機構７７を設けたことで針状ノズル５２からの塗布液の滴下、いわゆる「ボタ落ち」を効果的に防止している。また、ポンプ７３の代わりに、窒素ガスや空気を塗布液タンク７１内に送り込んでタンク７１内の圧力を高めて塗布液を圧送するようにしてもよい。
【００１２】
次に、上記のように構成された塗布装置により塗布液、例えばフォトレジストを塗布してレジスト薄膜を形成する動作について説明する。基板１が図示を省略する搬送機構によりスピンチャック２上に搬送されると、ノズルブロック５１をノズル先端の乾燥を防止するためのノズル退避ポット（図示省略）から塗布開始位置（例えば図２の基板１の左上隅部に対応し、しかも基板表面から一定高さの位置）まで移動させる。
【００１３】
それに続いて、ポンプ７３を作動してフォトレジストを針状ノズル５２から吐出させながら、ノズルブロック５１を水平（＋Ｙ）方向に基板１の一方辺から他方辺まで移動させる（図２の矢印Ａ）。また、フォトレジストを吐出したままで、ノズルブロック５１を水平（＋Ｘ）方向に移動させた（同図の矢印Ｂ）後、水平（−Ｙ）方向に基板１の一方辺まで移動させる（図２の矢印Ｃ）。これによって、ノズルブロック５１が基板１の表面をスキャンし、そのスキャン経路に沿って基板１の表面にフォトレジストが供給される。
【００１４】
さらに、ノズルブロック５１が基板１の表面の全域よりも小さい所定の範囲全体をスキャンするまで、上記と同様に針状ノズル５２からフォトレジストを吐出しながらノズルブロック５１を水平Ｘおよび水平Ｙ方向に移動させて、フォトレジストを基板表面に供給する。こうして、フォトレジストの基板表面への供給が完了すると、基板表面において表面の全域より小さい所定の範囲全体にフォトレジスト８が供給される。なお、図３は、フォトレジスト８が上記所定の範囲全体に供給された基板１の断面図である。
【００１５】
上記のようにして基板表面へのフォトレジスト８の供給が完了すると、ノズル部５をノズル退避ポットに移動させた後、モータ４を作動させて基板１をスピンチャック２と一体的に回転させ、遠心力によってフォトレジスト８を拡散させて、基板表面全体に塗布液を行き渡らせて、基板１にレジスト薄膜を形成する。
【００１６】
以上のように、この実施例ではフォトレジスト（塗布液）８を基板１の上記所定の範囲全体に供給しているので、薄膜形成に必要な量よりもわずかに多めにフォトレジスト８を基板表面に供給するだけで所望の薄膜を形成することができ、その結果フォトレジストの使用量を抑えることができる。
【００１７】
なお、上記実施例では、フォトレジスト８を基板表面に供給した後、基板１を回転させるようにしているが、上記実施例と同様にノズルをスキャンさせつつ基板１を低速で回転させて基板表面上の所定の範囲に塗布液を供給し、その後に基板１を高速で回転させて塗布液を基板表面全体に拡散させてよい。
【００１８】
また、基板１を回転させると、基板表面上のフォトレジスト８は回転中心から放射状に拡散しようとするため、基板表面の中央領域（図４の点線で囲った領域）１ｂ上に比較的多くのフォトレジスト８を供給する一方、それ以外の表面領域上に比較的少量のフォトレジスト８を供給すると、基板１の表面に供給するフォトレジスト量を薄膜形成に必要な量に近づけることができ、フォトレジスト８の使用量をさらに減少させることができる。具体的には、ノズルブロック５１をスキャンさせる場合、中央領域１ｂに対応する位置で、つまり同図の１点鎖線に示す経路をスキャンする間ノズルブロック５１の移動速度を低下させて、当該領域へのフォトレジスト供給量を多くすることができる。
【００１９】
また、上記実施例では、その長辺が基板１の一辺よりも短いノズルブロック５１を用い、このノズルブロック５１を２次元（水平Ｘ，Ｙ方向）に移動させるようにしているが、基板１の一辺よりもわずかに短く上記所定の範囲の一辺をカバーする長さを有するノズルブロックを用いた場合には、当該ノズルブロックをその一辺の直交する方向に往復させるだけで基板表面全面に上記と同様にフォトレジスト８を塗布することができる。また、この場合、ノズルブロックに列状に突設された針状ノズルのうち中央部のノズルの径を他のものより大きくすることで、基板表面の中央領域１ｂに比較的多くのフォトレジスト８を供給することができる。
【００２０】
また、上記の実施例では、ノズルブロック５１を矩形状（図２，図４参照）に揺動移動させているが、図５に示すように、基板１を回転させながらノズルブロック５１を円弧状に揺動させるようにしてもよい。また、上記実施例では、ノズルブロック５１を移動させるようにしているが、ノズル部５を固定させるとともに、基板１を移動させるようにしてもよく、要はノズル部５を基板１に対して相対移動させるようにすればよい。
【００２１】
また、ノズル５２の配列は一列配置に限定されるものではなく、スキャン方向Ｄに対し直交する方向に並ぶ複数の列状、例えば図６に示すように２列で配列してもよく、この場合ノズルブロック５１の長辺方向により多くのノズル５２を配列することができる。
【００２２】
また、上記実施例では１つのノズルブロック５１に８本の針状ノズル５２を取り付けているが、ノズルの本数はこれに限定されるものでなく、１本あるいは複数本取り付けることができる。また、１つのアーム６２に連結するノズルブロックの数も限定されるものではなく、複数個のノズルブロックを取り付けてもよい。さらに、アーム６２を複数個設けるようにしてもよい。
【００２３】
さらに、上記実施例ではノズルブロック５１に針状ノズル５２を突設してなるノズル部５を用いているが、ノズル部５の代わりに図７に示すような単一のスリット状の吐出口がその下端に形成され、スリットの長さは上記所定の範囲の一辺に対応する長さであるスリットノズル５′を用いてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ノズル部から基板の表面に向けて塗布液を吐出しながら前記ノズル部を前記基板の表面に対して相対移動して、前記基板の表面上で前記基板の表面よりも若干小さい所定の範囲に前記塗布液を供給するようにしているので、塗布液の使用量を減少させても基板の表面全体に塗布液を行き渡らせて基板の表面全体にその薄膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる塗布装置の一実施例を示す図である。
【図２】図１の塗布装置の部分斜視図である。
【図３】図１の装置における基板表面へのフォトレジストの供給状態を示す断面図である。
【図４】ノズルブロックのスキャン経路を示す図である。
【図５】この発明にかかる塗布装置の変形例を示す図である。
【図６】この発明にかかる塗布装置の別の変形例を示す図である。
【図７】この発明にかかる塗布装置のさらに別の変形例を示す図である。
【図８】従来における基板表面へのフォトレジストの供給状態を示す図である。
【符号の説明】
１  基板
２  スピンチャック（基板支持手段）
３  塗布液供給部
４  モータ（基板回転手段）
５  ノズル部
６  ３次元移動機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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