(57)【要約】【課題】圧力リプルに起因する塗布ムラを効果的に防止または抑制しつつ、塗布処理開始時におけるノズル吐出圧力の立ち上がり性能を改善して塗布膜の膜厚均一性を向上させること。【解決手段】このレジスト塗布装置において、長尺型のレジストノズル１２は、塗布処理中に主レジストポンプ２２および補助レジストポンプ２４より主レジスト管２６を介して圧送されてくるレジスト液をスリット上の吐出口よりレジスト液をステージ１０上の基板Ｇに向けて吐出する。補助レジストポンプ２４は、主レジストポンプ２２とレジストノズル１２との間で主レジスト管２６に分岐管３２を介して接続されている。【選択図】  図１
2011014732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布処理中に被処理基板上に所定の処理液を吐出するノズルと、
塗布処理中に前記基板と前記ノズルとの間に塗布走査のための相対的な移動を行わせる走査機構と、
処理液を貯留する処理液容器と、
第１の流路を介して前記ノズルに接続されるとともに第２の流路を介して前記処理液容器に接続される第１のポンプ室を有し、塗布処理に先立って前記処理液容器からの処理液を前記第１のポンプ室に吸入し、塗布処理中に前記第１のポンプ室より処理液を前記ノズルに向けて送出する主ポンプと、
前記主ポンプで発生する圧力リプルを吸収して除去または抑制するために、前記主ポンプまたは前記第１の流路に設けられる圧力リプル除去部と、
前記第１の流路、前記第２の流路、前記第１のポンプ室もしくは前記ノズルに接続される第２のポンプ室を有し、塗布処理に先立って前記第２のポンプ室に前記処理液容器からの処理液を吸入し、塗布処理開始直後の一定の期間中に前記第２のポンプ室より処理液を前記ノズルに向けて送出する補助ポンプと
を有する塗布装置。
【請求項２】
前記第１のポンプ室が可撓性の弾力的な壁を有し、
前記主ポンプが、第１のモータを動力源として、処理液を吸入するときは前記第１のポンプ室に膨張または伸張運動を行わせ、処理液を送出するときは前記第１のポンプ室に収縮運動を行わせ、
前記第１のポンプ室の可撓性の弾力的な壁が、前記圧力リプル除去部の少なくとも一部を構成する、
請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
前記第１のポンプ室が、チューブフラムによって構成されている、請求項２に記載の塗布装置。
【請求項４】
前記主ポンプが、
前記第１のポンプ室を収容する容積一定のハウジングと、
前記ハウジング内で前記チューブフラムの外側に形成され、作動流体を出し入れ可能に収容する作動流体室と、
前記作動流体室と連通し、前記第１のモータを動力源として、前記第１のポンプ室より処理液を送出するために前記作動流体室に前記作動流体を押し込み、前記第１のポンプ室に処理液を吸入するために前記作動流体室より前記作動流体を引き抜くシリンジ部と
を有する、請求項３に記載の塗布装置。
【請求項５】
前記シリンジ部が、
前記作動流体室と連通して前記作動流体を封入する第１のシリンダと、
前記第１のシリンダ内に軸方向に移動可能に設けられる第１のプランジャと、
前記第１のモータの回転駆動力を前記第１のプランジャの直進運動に変換する第１の伝動機構と
を有する、請求項４に記載の塗布装置。
【請求項６】
前記第１のシリンダ内に、前記第１のプランジャの直進運動に応じて収縮または伸張する可撓性の弾力的なベローズが設けられ、
前記ベローズが、前記圧力リプル除去部の一部を構成する、
請求項５に記載の塗布装置。
【請求項７】
前記第１のポンプ室が、ベローズによって構成されている、請求項２記載の塗布装置。
【請求項８】
前記主ポンプが、
前記ベローズの一端または中間タップに結合され、前記ベローズの軸方向と平行に移動可能な直進移動体と、
前記第１のモータの回転駆動力を前記直進移動体の直進運動に変換する第１の伝動機構と
を有する、請求項７に記載の塗布装置。
【請求項９】
前記第２のポンプ室が、前記圧力リプル除去部よりも下流側で前記第１の流路に接続されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の塗布装置。
【請求項１０】
前記第２のポンプ室が、前記第１の流路に接続された非弾性部材からなる第２のシリンダを有し、
前記補助ポンプが、前記第２のシリンダにシール部材を介して軸方向に摺動可能に嵌合される第２のプランジャを有し、前記第２のシリンダより処理液を送出するときは前記第２のプランジャを往動させ、前記第２のシリンダに処理液を吸入するときは前記第２のプランジャを復動させる、
請求項９に記載の塗布装置。
【請求項１１】
前記補助ポンプが、
第２のモータと、
前記第２のモータの回転駆動力を前記第２のプランジャの直進運動に変換する第２の伝動機構と
を有する、請求項１０に記載の塗布装置。
【請求項１２】
前記補助ポンプの送出圧力の立ち上がり速度は、前記主ポンプの送出圧力の立ち上がり速度よりも大きい、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の塗布装置。
【請求項１３】
前記第２のポンプ室の容積は、前記第１のポンプ室の容積の１／１００以下である、請求項１２に記載の塗布装置。
【請求項１４】
前記補助ポンプは、塗布処理の開始時から前記主ポンプの送出圧力が所定の基準値に到達する時までの立ち上がり期間中だけ処理液を送出し、前記立ち上がり期間の終了後は処理液の送出を停止する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基板上でノズルを相対的に移動させて塗布膜を形成するスピンレス法の塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＣＤ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程には、スリット状の吐出口を有する長尺型のレジストノズルを用いて被処理基板（ガラス基板等）上にレジスト液をスピンレス法で塗布する塗布装置がよく用いられている。
【０００３】
このようなスピンレス方式のレジスト塗布装置は、ステージ上に基板を水平に載置して、このステージ上の基板と長尺型レジストノズルの吐出口との間に１００μｍ以下の微小なギャップを設定し、基板上方でレジストノズルを塗布走査方向（通常はノズル長手方向と直交する水平方向）に相対的に移動させながら基板上にレジスト液を帯状に吐出させて塗布する。長尺型レジストノズルを基板の一端から他端まで１回移動させるだけで、レジスト液を基板の外に落とさずに所望の膜厚でレジスト塗布膜を形成することができる。
【０００４】
一般に、スピンレス方式のレジスト塗布装置は、レジスト液を貯留するレジスト容器とレジストノズルとの間にレジストポンプを介在させ、レジスト容器から基板一枚分のレジスト液をレジストポンプに移して（吸い込んで）おいて、塗布処理時にレジストポンプからレジストノズルに一定の圧力ないし流量でレジスト液を送出するようにしている。
【０００５】
従来より、この種のレジストポンプには、気密性または漏洩防止機能に優れたベローズポンプが多く用いられてきた。ベローズポンプは、ベローズ内側の室をそのままレジストポンプ室とし、ベローズの伸縮動作によってレジスト液の吸入・吐出を行う。
【０００６】
また、たとえば特許文献１に示されるように、チューブフラムポンプをベローズで駆動する方式のポンプもレジストポンプによく使われている。このベローズ駆動型のチューブフラムポンプは、レジストポンプ室を弾性膜からなる容積可変のチューブフラムで構成し、このチューブフラムを容積一定のハウジング内に収容して、このハウジング内でチューブフラムの外側に形成される作動油室に気密に封入される作動油をベローズによって外から出し入れするようにしている。
【０００７】
しかしながら、スピンレス方式のレジスト塗布装置においては、レジスト塗布膜の均一性、特に膜厚の均一性が切実に要求されている。この点、上記のようなベローズポンプあるいはベローズ駆動型チューブフラムポンプは、ベローズの伸縮運動に相当の時間遅れを伴うため、吸入・吐出動作の立ち上がり性能がよくない。このため、塗布処理の開始時にレジストノズルより被処理基板上に供給されるレジスト液の吐出圧力ないし吐出流量の立ち上がりが遅く、基板上の塗布開始位置付近の製品領域でレジスト塗布膜の膜厚が設定値に届かず、膜厚均一性がよくないという問題点を抱えている。
【０００８】
本出願人は、この問題を解決するために、特許文献２において、シリンジ駆動型のチューブフラムポンプをレジストポンプに用いるレジスト塗布装置を開示している。
【０００９】
このレジスト塗布装置においては、チューブフラムポンプの作動油室にシリンジが接続される。このシリンジは、チューブフラムポンプの作動油室と連通するシリンダ内にシール部材を介してプランジャを軸方向に擦動可能に取り付ける。チューブフラムポンプよりレジストノズルに向けてレジスト液を送出するときは、シリンダ内でプランジャを往動させて作動油室に作動油を押し込み、レジスト容器からチューブフラムポンプにレジスト液を吸入するときはシリンダ内でプランジャを復動させて作動油室から作動油を引き抜くようにしている。プランジャを往復動させるシリンジ駆動部は、動力源のモータと、このモータの回転駆動力を直進運動に変換する伝動機構（たとえばボールねじ機構）とを有している。
【００１０】
かかる構成のシリンジ駆動型チューブフラムポンプによれば、シリンジからチューブフラムポンプに送り込まれる作動油圧力の応答速度を向上させ、これによってチューブフラムポンプのレジスト送出圧力の立ち上がり速度、ひいてはレジストノズルのレジスト吐出圧力の立ち上がり速度を改善し、基板上の塗布開始位置付近の製品領域に設定通りの膜厚でレジスト液を塗布することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−３０５２５６
【特許文献２】特開２００７−３５７１３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記のようなシリンジ駆動型のチューブフラムポンプを用いるレジスト塗布装置においては、基板上に形成されるレジスト塗布膜の表面に縞状の塗布ムラが生じやすい。
【００１３】
本発明者が原因を解析したところ、シリンジ駆動型のポンプは応答速度が高い反面圧力リプルが大きくて縞状の塗布ムラ（リプル塗布ムラ）を起こしやすく、逆にベローズ駆動型のポンプは応答速度が低い代わりに圧力リプルは小さくてリプル塗布ムラを起こしにくいことがわかった。また、シリンジ駆動部の伝動機構で発生する機械振動が圧力リプルないしリプル塗布ムラの主たる根源であることもわかった。
【００１４】
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あり、圧力リプルに起因する塗布ムラを効果的に防止または抑制しつつ、塗布処理開始時におけるノズル吐出圧力の立ち上がり性能を改善して塗布膜の膜厚均一性を向上させる塗布装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の塗布装置は、塗布処理中に被処理基板上に所定の処理液を吐出するノズルと、塗布処理中に前記基板と前記ノズルとの間に塗布走査のための相対的な移動を行わせる走査機構と、処理液を貯留する処理液容器と、第１の流路を介して前記ノズルに接続されるとともに第２の流路を介して前記処理液容器に接続される第１のポンプ室を有し、塗布処理に先立って前記処理液容器からの処理液を前記第１のポンプ室に吸入し、塗布処理中に前記第１のポンプ室より処理液を前記ノズルに向けて送出する主ポンプと、前記主ポンプで発生する圧力リプルを吸収して除去または抑制するために、前記主ポンプまたは前記第１の流路に設けられる圧力リプル除去部と、前記第１の流路、前記第２の流路、前記第１のポンプ室もしくは前記ノズルに接続される第２のポンプ室を有し、塗布処理に先立って前記第２のポンプ室に前記処理液容器からの処理液を吸入し、塗布処理開始直後の一定の期間中に前記第２のポンプ室より処理液を前記ノズルに向けて送出する補助ポンプとを有する。
【００１６】
上記の装置構成においては、塗布処理を開始した時に、圧力リプル除去部の働きにより、主ポンプの処理液送出圧力に含まる圧力リプルが効果的に減衰する一方で、主ポンプの応答性が低くなり、処理液送出圧力の立ち上がりが遅くなる。しかし、主ポンプと同時に補助ポンプも処理液の送出を開始することにより、補助ポンプの立ち上がり特性によって補助ポンプの立ち上がり特性を補償または補完して、ノズル吐出圧力の立ち上がり特性を向上させることができる。
【００１７】
本発明の好適な一態様においては、第１のポンプ室が可撓性の弾力的な壁を有し、主ポンプが、第１のモータを動力源として、処理液を吸入するときは第１のポンプ室に膨張または伸張運動を行わせ、処理液を送出するときは第１のポンプ室に収縮運動を行わせる。この場合、第１のポンプ室の可撓性の弾力的な壁が、圧力リプル除去部の少なくとも一部を構成する。
【００１８】
別の好適な一態様においては、第１のポンプ室がチューブフラムによって構成される。この場合の主ポンプは、第１のポンプ室を収容する容積一定のハウジングと、ハウジング内でチューブフラムの外側に形成され、作動流体を出し入れ可能に収容する作動流体室と、作動流体室と連通し、第１のモータを動力源として、第１のポンプ室より処理液を送出するために作動流体室に作動流体を押し込み、第１のポンプ室に処理液を吸入するために作動流体室より作動流体を引き抜くシリンジ部とを有する。
【００１９】
このシリンジ部（シリンジポンプ）は、作動流体室と連通して作動流体を封入する第１のシリンダと、第１のシリンダ内に軸方向に移動可能に設けられる第１のプランジャと、第１のモータの回転駆動力を第１のプランジャの直進運動に変換する第１の伝動機構とを有する。第１のシリンダ内には、第１のプランジャの直進運動に応じて収縮または伸張する可撓性の弾力的なベローズが設けられ、このベローズは圧力リプル除去部の一部を構成する。
【００２０】
また、別の好適な一態様として、主ポンプのポンプ室（第１のポンプ室）がベローズによって構成されてもよい。この場合、主ポンプが、ベローズの一端または中間タップに結合され、ベローズの軸方向と平行に移動可能な直進移動体と、第１のモータの回転駆動力を直進移動体の直進運動に変換する第１の伝動機構とを有する。
【００２１】
別の好適な一態様においては、補助ポンプのポンプ室（第２のポンプ室）が、第１の流路に接続された非弾性部材からなる第２のシリンダを有する。そして、補助ポンプが、第２のシリンダにシール部材を介して軸方向に摺動可能に嵌合される第２のプランジャを有し、第２のシリンダより処理液を送出するときは第２のプランジャを往動させ、第２のシリンダに処理液を吸入するときは第２のプランジャを復動させる。この第２のプランジャを任意の高速度で往復動させるために、第２のモータと、第２のモータの回転駆動力を第２のプランジャの直進運動に変換する第２の伝動機構とを備えてよい。この第２のポンプ室は、好適には、圧力リプル除去部よりも下流側で第１の流路に接続されてよい。
【００２２】
本発明の好適な一態様において、第２のポンプ室の容積は、第１のポンプ室の容積の１／１００以下である。また、補助ポンプは、塗布処理の開始時から主ポンプの送出圧力が所定の基準値に到達する時までの立ち上がり期間中だけ処理液を送出し、立ち上がり期間の終了後は処理液の送出を停止する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の塗布装置によれば、上記のような構成および作用により、圧力リプルに起因する塗布ムラを効果的に防止または抑制しつつ、塗布処理開始時におけるノズル吐出圧力の立ち上がり性能を改善し、かつ塗布膜の膜厚均一性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態におけるレジスト塗布装置の要部の構成を示す斜視図である。
【図２】図１のレジスト塗布装置における１サイクル内の各部の動作を説明するためのタイミング図である。
【図３Ａ】実施形態における主レジストポンプの吸入動作の終了間際の状態を示す略縦断面図である。
【図３Ｂ】上記主レジストポンプの送出動作の終了間際の状態を示す略縦断面図である。
【図４Ａ】実施形態における補助レジストポンプの吸入動作の終了間際の状態を示す略縦断面図である。
【図４Ｂ】上記補助レジストポンプの送出動作の終了間際の状態を示す略縦断面図である。
【図５】上記主レジストポンプの送出圧力の立ち上がり特性を示す図である。
【図６】上記補助レジストポンプの送出圧力の立ち上がり特性を示す図である。
【図７】主レジストポンプ単独で塗布走査を行った場合の塗布処理開始位置付近のレジスト塗布膜を示す略断面図である。
【図８】主レジストポンプと補助レジストポンプを併用した場合の塗布処理開始位置付近のレジスト塗布膜を示す略断面図である。
【図９】一変形例におけるレジスト塗布装置の要部の構成を示す斜視図である。
【図１０】図９のレジスト塗布装置における１サイクル内の各部の動作を説明するためのタイミング図である。
【図１１】補助レジストポンプ取付箇所に関する一変形例を示す図である。
【図１２】補助レジストポンプ取付箇所に関する別の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００２６】
図１に、本発明の一実施形態におけるレジスト塗布装置の要部の構成を示す。このレジスト塗布装置は、被処理基板としてたとえばＦＰＤ用のガラス基板Ｇを水平に載置して保持するステージ１０と、このステージ１０上に載置される基板Ｇの上面（被処理面）に長尺型のレジストノズル１２を用いてスピンレス法でレジスト液を塗布するための塗布処理部１４と、装置内の各部の動作を制御する制御部１６とを備えている。
【００２７】
塗布処理部１４は、レジストノズル１２を含むレジスト液供給機構１８と、塗布処理中にレジストノズル１２とステージ１０または基板Ｇとの間で所定の方向（図のＸ方向）に塗布走査用の相対的な水平移動を行わせる走査機構２０とを有する。
【００２８】
レジスト液供給機構１８において、レジストノズル１２は、ステージ１０上の基板Ｇを走査方向（Ｘ方向）と直交する水平方向（Ｙ方向）で一端から他端までカバーできる横長または長尺型のスリットノズルであり、塗布処理中に主レジストポンプ２２および補助レジストポンプ２４より主レジスト管２６を介して圧送されてくるレジスト液をノズル内のバッファ室にいったん溜めてノズル長手方向で圧力を均等にしてから、スリット上の吐出口よりレジスト液を基板Ｇ上に吐出するようになっている。
【００２９】
主レジスト管２６は、第１の流路を構成しており、その一端（始端）が主レジストポンプ２２の送出口２２ａに接続され、他端（終端）がレジストノズル１２のレジスト導入口１２ａに接続されている。
【００３０】
主レジスト管２６の途中に開閉弁２８および圧力センサ３０が設けられている。開閉弁２８は、たとえばエアオペレートバルブからなり、制御部１６の制御の下で塗布処理中に開状態(OPEN)になり、塗布処理を行わない間は閉状態(CLOSE)に保持される。圧力センサ３０は、主レジスト管２６内の圧力を計測して、その出力信号（計測値）を制御部１６に与える。
【００３１】
補助レジストポンプ２４は、送出口と吸入口を兼用する単一のポンプ口２４ｐを有し、制御部１６の制御の下でレジスト液Ｒの吸入と送出を行うようになっている。この補助レジストポンプ２４のポンプ口２４ｐは、分岐管３２を介して主レジスト管２６に接続されている。補助レジストポンプ２４の具体的な構成例および作用は後に詳細に説明する。
【００３２】
主レジストポンプ２２は、送出口２２ａと吸入口２２ｂとを別々に有し、制御部１６の制御の下でレジスト液Ｒの吸入と送出を行うようになっている。主レジストポンプ２２の具体的な構成例および作用は後に詳細に説明する。
【００３３】
主レジストポンプ２２の吸入口２２ｂは、レジスト液Ｒを貯留しているレジスト容器３４に吸入管３６を介して通じている。吸入管３６は第２の流路を構成しており、その途中にはたとえばエアオペレートバルブからなる開閉弁３８が設けられている。開閉弁３８は、制御部１６の制御の下で開閉動作し、塗布処理に先立って主レジストポンプ２２および補助ポンプ２４にレジスト液Ｒを補給する時だけ開状態(OPEN)になり、それ以外の期間中、特に塗布処理中は閉状態(CLOSE)に保持されるようになっている。
【００３４】
制御部１６は、マイクロコンピュータを有しており、上記のように装置内の各部の個々の状態または動作を制御するとともに、塗布処理のための装置全体のシーケンスを統括制御する。
【００３５】
ここで、図２のタイミング図につき、このレジスト塗布装置における枚葉塗布処理１サイクル内の各部の動作を説明する。図中、期間ＴSが１サイクルの時間である。
【００３６】
先ず、塗布処理に先立ち、時点ｔ0で吸入管３６の開閉弁３８をそれまでの閉状態(CLOSE)から開状態(OPEN)に切り換える。一方、主レジスト管２６の開閉弁２８は、閉状態(CLOSE)に保持しておく。
【００３７】
次いで、一定の時間（ｔ1〜ｔ2）をかけて、主レジストポンプ２２にレジスト吸入動作を行わせる。この吸入動作により、レジスト容器３４より予め設定された一定量のレジスト液Ｒが吸入管３６を介して主レジストポンプ２２内に吸い込まれる。
【００３８】
主レジストポンプ２２の吸入動作が終了した後に、一定の時間（ｔ3〜ｔ4）をかけて、今度は補助レジストポンプ２４にレジスト吸入動作を行わせる。この吸入動作により、レジスト容器３４からの予め設定された一定量のレジスト液Ｒが吸入管３６、主レジストポンプ２２、主レジスト管２６および分岐管３２を介して補助レジストポンプ２４内に吸い込まれる。両ポンプ２２，２４のレジスト吸入動作が完了した直後の時点ｔ5で、吸入管３６の開閉弁３８を閉状態(CLOSE)に戻しておく。
【００３９】
その後、塗布処理を実行するために、その直前（ｔ6）に主レジスト管２６の開閉弁２８をそれまでの閉状態(CLOSE)から開状態(OPEN)に切り換え、次いで主レジストポンプ２２および補助レジストポンプ２４にそれぞれのレジスト送出動作を開始させるとともに、走査機構２０に塗布走査のための相対移動（たとえばレジストノズル１２側の水平移動）を開始させる。ここで、主レジストポンプ２２の吐出開始時点（ｔ7）、補助レジストポンプ２２の吐出開始時点（ｔ8）および走査機構２０の走査開始時点（ｔ9）は通常は同じでよいが、少し異なっていてもよく、それらのタイミング関係（前後関係）は任意に調整されてよい。
【００４０】
塗布処理が開始されると、図８に示すように、基板Ｇ上でレジストノズル１２がその吐出口よりレジスト液Ｒを帯状に吐出しながら水平な一方向（Ｘ方向）に一定の速度で移動することにより、基板Ｇ上の一端から他端に向ってあたかもじゅうたんを敷くように所望の膜厚Ｋでレジスト塗布膜ＲＭが形成されていく。ここで、レジストノズル１２より吐出されるレジスト液Ｒの流量は、主レジストポンプ２２より送られてくるレジスト液Ｒの流量と補助レジストポンプ２２より送られてくるレジスト液Ｒの流量とを足し合わせたものである。
【００４１】
この実施形態では、図２に示すように、主レジストポンプ２２には塗布処理の全期間ＴA（ｔ7〜ｔ11：たとえば３０〜６０秒）を通して最初から最後までレジスト送出動作を行わせる一方で、補助レジストポンプ２４には塗布処理開始直後の極短い一定期間ＴB（ｔ8〜ｔ10：通常１秒以下）だけレジスト送出動作を行わせる。このように両ポンプ２２，２４のレジスト送出時間に大きな違いを持たせることの技術的意義および作用効果については後に詳しく説明する。
【００４２】
レジストノズル１２による上記のような塗布走査が基板Ｇの他端近くに達すると、所定の時点（ｔ11）で主レジストポンプ２２のレジスト送出動作を停止させ、それと略同時（ｔ12）にノズル走査も停止させる。その直後（ｔ13）に主レジスト管２６の開閉弁２８を閉状態(CLOSE)に戻して、基板一枚分の塗布処理を完了する。
【００４３】
制御部１６は、圧力センサ３０より送られてくる圧力計測値に基づいて、主レジスト管２６内の圧力を塗布処理良否判定用のパラメータとして随時または常時モニタすることが可能であり、必要に応じてポンプ送出圧力のフィードバック制御（ただし、低速制御）も行えるようになっている。
【００４４】
上記のように、この実施形態のレジスト塗布装置は、レジスト液供給機構１８に主レジストポンプ２２と補助ポンプ２４とを備える。主レジストポンプ２２は、レジストノズル１２に向けてレジスト液Ｒを塗布処理の全期間ＴAを通して最初から最後まで持続的に送出する。一方、補助レジストポンプ２４は、レジストノズル１２に向けてレジスト液Ｒを塗布処理開始直後の極短い一定期間ＴBだけ送出する。
【００４５】
ここで、主レジストポンプ２２に求められる最も重要な性能（第１の特質）は、その送出圧力にリプルが殆ど含まれていないか、含まれていても無視できるほど小さいことである。一方、補助レジストポンプ２４に求められる最も重要な性能（第２の特質）は、その送出圧力の応答速度（立ち上がり速度）が極力高いことである。両ポンプ２２，２４がそのような第１および第２の特質をそれぞれ十全に発揮し合うことで、塗布走査の開始直後から基板Ｇ上の製品領域では確実に設定通りの膜厚Ｋでレジスト塗布膜ＲＭを形成できるととともに、製品領域の略全域でリプル塗布ムラを防止することができる。
【００４６】
図３Ａおよび図３Ｂに、この実施形態における主レジストポンプ２２の好適な構成例を示す。この主レジストポンプ２２は、チュープフラムポンプ４０をベローズポンプ４２によって駆動する、いわゆるベローズ駆動型チューブフラムポンプとして構成されている。
【００４７】
チューブフラムポンプ４０は、レジスト液Ｒの吸入・吐出を行うポンプ室を容積可変の円筒状チューブフラム４４で構成し、このチューブフラム４４を容積一定の円筒状ハウジング４６の中に同軸に収容し、ハウジング４６内でチューブフラム４４の外側に形成される作動油室４８に外部から作動油Ｓを出し入れすることにより、チューブフラム４４を膨張・収縮させて、レジスト液吸入・送出動作を行うように構成されている。
【００４８】
チューブフラム４４は可撓性の弾性体たとえばＰＦＡ（四ふっか−パーフルオロアルキルビニルエーテル樹脂）からなり、ハウジング４６は耐久性や耐薬品性に優れた剛体たとえばステンレスまたはＰＴＦＥ（四ふっかエチレン樹脂）からなる。チューブフラム４４の一端の開口４４ａ（送出口２２ａ）は主レジスト管２６の始端に接続され、他端の開口４４ｂ（吸入口２２ｂ）は吸入管３６の終端に接続されている。作動油室４８には、その外周面の一箇所に作動油出入り用のベント５０が形成されている。
【００４９】
ベローズポンプ４２は、円筒状のシリンダ５２と、このシリンダ５２内に軸方向で往復動可能に設けられ、かつベローズ駆動部５４に結合されている棒状または円柱状のプランジャ５６と、シリンダ５２内でプランジャ５６の周囲を気密に包囲して、プランジャ５２の直進運動に応じて収縮または伸張するベローズ５８とを有している。プランジャ５２の先端には円盤状のピストンヘッド６０が一体に結合され、このピストンヘッド６０の裏面にベローズ５８の可動端が固着されている。ベローズ５８は可撓性の弾性体たとえばＰＦＡからなる。このように、シリンダ５２内には、ピストンヘッド６０およびベローズ５８の外側または周囲に容積可変の作動油室５５が形成されている。
【００５０】
ベローズ駆動部５４は、制御部１６（図１）の制御の下で回転動作して回転トルクを発生するモータたとえばサーボモータまたはステップモータ６０と、このモータ６０の回転駆動力をプランジャ５６の直進運動およびベローズ５８の伸縮運動に変換する伝動装置６２とを有する。この伝動装置６２は、たとえばボールネジ機構や直進ガイド部等で構成される。
【００５１】
ベローズポンプ４２の作動油室５５とチューブフラムポンプ４０の作動油室４８とは、配管６４を介して相互に連通しており、協働して一定量の作動油Ｓを隙間なく充填または封入している作動油封入部を構成している。
【００５２】
より詳細には、シリンダ５８の一端部（上部）に作動油出入り用のベント６６が形成されており、このベント６６と作動油室４８のベント５０とが配管６４で接続されている。ベローズ駆動部５４を働かせて、ベローズポンプ４２のプランジャ５６およびベローズ５８を往動または伸張させると、その往動ストロークに対応する量の作動油Ｓがベローズポンプ４２の作動油室５５から配管６４を通ってチューブフラムポンプ４０の作動油室４８へ移る（押し込まれる）。逆に、ベローズポンプ４２のプランジャ５６およびベローズ５８を復動または短縮させると、その復動ストロークに対応する量の作動油Ｓがチューブフラムポンプ４０の作動油室４８から配管６４を通ってベローズポンプ４２の作動油室５５へ移る（引き抜かれる）ようになっている。
【００５３】
図３Ａは、主レジストポンプ２２において、レジスト容器３４（図１）よりレジスト液Ｒを吸入する動作（レジスト吸入動作）の終了間際の状態を示している。図示のように、プランジャ５６およびベローズ５８の後退（短縮）運動に伴ってシリンダ５２内の作動油室５５が体積膨張して、チューブフラムポンプ４０の作動油室４８から作動油Ｓを引き込む。チューブフラムポンプ４０側は、作動油室４８から作動油Ｓが引き抜かれることにより、作動油室４８からチューブフラム４４に加わる圧力が低下して、チューブフラム４４が膨張する方向に変形し、その吸入口４４ｂ（２２ｂ）よりチューブ内にレジスト液Ｒを取り込む。
【００５４】
図３Ｂは、主レジストポンプ２２において、レジストノズル１２に向けてレジスト液Ｒを送出する動作（レジスト送出動作）の終了間際の状態を示している。図示のように、プランジャ５６およびベローズ５８の前進（伸張）運動に伴ってシリンダ５２内の作動油室５５が体積収縮して、チューブフラムポンプ４０の作動油室４８へ作動油Ｓを押し込む。チューブフラムポンプ４０側は、作動油室４８に作動油Ｓが押し込まれることにより、作動油室４８からチューブフラム４４に加わる圧力が上昇して、チューブフラム４４が収縮する方向に変形し、その送出口４４ａ（２２ａ）より主レジスト管２６へレジスト液Ｒを吐き出す。
【００５５】
１回（基板一枚分）の塗布処理で主レジストポンプ２２よりレジストノズル１２へ送出されるレジスト液Ｒの総量は、基板Ｇのサイズおよびレジスト膜厚にも依存するが、たとえば第１０世代（２８５０×３０５０ｍｍ）のＦＰＤ用ガラス基板では通常２００ｃｃ以上であり、３００ｃｃを超えることもある。この場合、チューブフラムポンプ４０におけるポンプ室の最大容積は５００ｃｃ程度に選ばれてよい。
【００５６】
図５に、主レジストポンプ２２を上記のようなベローズ駆動型チューブフラムポンプとして構成した場合の送出圧力の立ち上がり特性を示す。図中、横軸（時間軸）上のｔSは吐出開始時点であり、ｔEは塗布走査の開始直後にレジストノズル１２の吐出口が基板Ｇ上の周辺除外領域と製品領域との間の境界Ｅを通過する時点である。縦軸（圧力軸）上のＰSは、基板Ｇ上で所望のレジスト膜厚Ｋを得るために設定される基準圧力である。
【００５７】
このポンプ圧力特性には注目すべき２つの特徴がある。一つは立ち上がり速度が低いことであり、もう一つはリプルが無視できるほど小さいことである。
【００５８】
上記のようなベローズ駆動型チューブフラムポンプにおいては、ベローズポンプ４２のベローズ５８が、可撓性の弾性体からなり、シリンダ５２内で往動（伸張）する際に作動油Ｓから受ける反作用によって弾性変形し、これがポンプ送出圧力の立ち上がり速度または加速度を弱める方向に働く。同時に、ベローズ５８には、ポンプ駆動部５４よりプランジャ５６およびピストンヘッド６０を介して伝わってくる機械振動を吸収して、圧力リプルの発生を防止ないし抑制する働きもある。
【００５９】
さらに、チューブフラムポンプ４０においても、可撓性の弾性体からなるチューブフラム４４が、ベローズ５８ほどではないが、ポンプ送出圧力の立ち上がり速度または加速度を弱める方向に作用し、ベローズポンプ４２から作動油Ｓを介して与えられる圧力にリプルが含まれていれば圧力リプルをある程度抑制する働きがある。
【００６０】
このように、ベローズ駆動型チューブフラムポンプは、ベローズポンプ４２のベローズ５８とチューブフラムポンプ４０のチューブフラム４４とが同様の作用を同時に奏することにより、主レジストポンプ２２に求められる最も重要な性能つまり上記第１の特質（ポンプ送出圧力にリプルが殆ど含まれていないか、含まれていても無視できるほど小さいこと）を十二分に適えることができる。
【００６１】
他面、圧力リプルが非常に小さいことの裏返しとして、ポンプ送出圧力の応答性能は低く、図５に示すように、塗布走査の開始直後にレジストノズル１２の吐出口が基板Ｇ上で周辺除外領域から製品領域内に入る時点（ｔE）までに、ポンプ送出圧力を設定値または基準値ＰSに到達させるのが非常に困難である。このため、図７に示すように、ベローズ駆動型チューブフラムポンプ単独の場合（補助レジストノズル２４を使用しない場合）は、基板Ｇ上の塗布走査開始位置付近の製品領域でレジスト塗布膜ＲＭの膜厚が設定値Ｋに届かなくなり、膜厚均一性は良くない。
【００６２】
なお、ＦＰＤでは、基板の大型化とは関係なく、周辺除外領域のサイズがますます縮小化されており、たとえば従来は２０ｍｍであったのが、最近は１５ｍｍまで狭まっている。したがって、ベローズ駆動型チューブフラムポンプだけで、そのような狭い周辺除外領域の前置走査区間内でノズル吐出圧力を所望の設定値まで立ち上げるのはますます困難になってきている。
【００６３】
この実施形態によれば、主レジストポンプ２２を構成している上記のようなベローズ駆動型チューブフラムポンプの弱点（吐出開始時の応答性が低いこと）が、後述するように補助レジストポンプ２４によって補われるようになっている。
【００６４】
図４Ａおよび図４Ｂに、この実施形態における補助レジストポンプ２４の好適な構成例を示す。この補助レジストポンプ２４は、非弾性部材（たとえばステンレス）からなる剛体のシリンダ７０をポンプ室とし、このシリンダ７０内にシール部材７２を介して軸方向に擦動可能に設けたプランジャ７４を往復移動させるシリンジポンプとして構成されている。
【００６５】
このシリンジポンプにおいて、プランジャ７４を往復移動させるためのシリンジ駆動部７６は、制御部１６（図１）の制御の下で回転動作して回転トルクを発生するモータたとえばサーボモータまたはステップモータ７８と、このモータ７８の回転駆動力をプランジャ７４の直進運動に変換する伝動装置８０とを有する。この伝動装置８０は、たとえばボールネジ機構や直進ガイド部、減速機等で構成される。
【００６６】
シリンダ７０の一端部に形成されているレジスト液出入り用のベント８２は、上記単一ポートの吸入／送出口２４ｐであり、分岐管３２を介して主レジスト管２６に接続されている。
【００６７】
上記のように、主レジスト管２６の開閉弁２８を閉じて吸入管３６の開閉弁３８を開けた状態の下で、シリンジ駆動部７６を働かせて、プランジャ７４を復動または後退移動させると、レジスト容器３４（図１）からその復動ストロークに対応する量のレジスト液Ｒが主レジスト管２６および分岐管３２を通ってシリンダ７０のポンプ室に吸い込まれる。
【００６８】
また、吸入管３６の開閉弁３８を閉じて主レジスト管２６の開閉弁２８を開けた状態の下で、シリンジ駆動部７６を働かせて、プランジャ７４を往動または前進移動させると、その往動ストロークに対応する量のレジスト液Ｒが分岐管３２および主レジスト管２６を通ってレジストノズル１２側へ送出されるようになっている。
【００６９】
図４Ａは、補助レジストポンプ２４において、レジスト容器３４（図１）よりレジスト液Ｒを吸入する動作（レジスト吸入動作）の終了間際の状態を示している。また、図４Ｂは、補助レジストポンプ２４において、レジストノズル１２に向けてレジスト液Ｒを送出する動作（レジスト送出動作）の終了間際の状態を示している。
【００７０】
１回（基板一枚分）の塗布処理で補助レジストポンプ２４より送出されるレジスト液Ｒの総量は、基板Ｇのサイズ、レジスト膜厚（設定値）だけでなく、主レジストポンプ２２における送出圧力の立ち上がり特性（図５）にも左右される。もっとも、塗布処理開始後の極短い時間（数秒以下）の送出であるから、上記のような第１０世代のＦＰＤ用ガラス基板でも通常は数ｃｃ以下である。したがって、ポンプ室の最大容積も数ｃｃ程度のもので十分である。
【００７１】
このように、ポンプ室の容積が非常に小さいので、上記のような構成のシリンジポンプによれば、図６に示すように、ポンプ送出圧力の立ち上がり速度を任意かつ高速に制御することが可能である。これによって、図５に仮想線（一点鎖線）で示すように、塗布処理開始直後の合成ポンプ送出圧力において主レジストポンプ２２の低速の立ち上がりを補助レジストポンプ２４の高速の立ち上がりによって補い、基板Ｇ上の塗布走査が周辺除外領域から製品領域内に入る時点（ｔE）までに設定圧力ＰSに到達させることができる。これによって、図８に示すように、基板Ｇ上の塗布走査開始位置付近の製品領域でも設定通りの膜厚Ｋでレジスト液の塗布膜ＲＭを形成し、膜厚均一性を改善することができる。
【００７２】
このシリンジポンプは、ベローズ、チューブフラムあるいはダイヤフラム等の圧力リプル吸収（除去）部材を一切備えていないので、ポンプ駆動部７６からの機械振動がプランジャ７４を通じてシリンダ７０内のレジスト液Ｒにダイレクトに伝わり、図５および図７に誇張して示すように送出圧力に圧力リプルｒｐが発生しやすい面がある。この場合、立ち上がり期間（加速期間）中の圧力リプルｒｐは特に大きく、立ち上がった後の圧力リプルｒｐは幾らか和らぐ。
【００７３】
もっとも、主レジストポンプ２２の吐出流量に比して補助レジストポンプ２４の吐出流量は格段に少ないので、補助レジストポンプ２４からのレジスト液Ｒの送出圧力に大きな圧力リプルが含まれていても、主レジストポンプ２２からの圧力リプルを殆ど含んでいない相対的に大流量のレジスト液Ｒと混じることによって主レジスト管２６内で圧力リプルがかなり打ち消され、レジストノズル１２の吐出圧力に含まれる圧力リプルは相当小さなものになる。
【００７４】
また、上記のように、補助レジストポンプ２４の送出圧力が立ち上がった後は（つまり基板Ｇ上で塗布走査が製品領域に入ると）、補助レジストポンプ２４の圧力リプルｒｐ自体が幾らか和らぐので、この面からもレジストノズル１２の吐出圧力に含まれる圧力リプルは基板上の製品領域で一層小さくなる。
【００７５】
さらには、補助レジストポンプ２４からのレジスト液Ｒが基板Ｇ上に供給される領域は、塗布走査開始点から数１０ｍｍ以内の周辺領域であり、製品領域に限ってみればわずか数ｍｍのエッジ部分に限られる。
【００７６】
このように、この実施形態のレジスト塗布装置においては、上記のような構成および作用により、基板Ｇ上の製品領域において、レジスト塗布膜ＲＭの膜厚均一性を改善するだけでなく、レジスト塗布膜ＲＭの表面にレジストポンプの圧力リプルに起因した縞状の塗布ムラが発生するのを効果的に防止ないし抑制することもできる。
［他の実施形態］
【００７７】
以上本発明の好適な一実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で他の実施形態あるいは種々の変形が可能である。
【００７８】
たとえば、上記実施形態では、補助レジストポンプ２４が、主レジストポンプ２２とレジストノズル１２との間で主レジスト管２６に接続されている。しかし、レジスト液供給機構１８内において補助レジストポンプ２４の取り付け箇所を任意に選ぶことが可能であり、たとえば図９に示すように補助レジストポンプ２４をレジストノズル１２内のレジスト導入部ないしバッファ室に接続する構成も可能である。
【００７９】
図１０に、図９のレジスト塗布装置における１サイクル内の各部の動作をタイミング図で示す。期間ＴSが枚葉塗布処理の１サイクルである。
【００８０】
この装置構成においては、一定の時間（ｔ1〜ｔ2）をかけて主レジストポンプ２２にレジスト吸入動作を行わせた後に、一定の時間（ｔ5〜ｔ6）をかけて補助レジストポンプ２４にレジスト吸入動作を行わせる。
【００８１】
ただし、補助レジストポンプ２４に吸入動作を行わせる時は、ダミーディスペンスを行える場所にレジストノズル１２を移しておき、吸入管３６側の開閉弁３８を閉めたまま主レジスト管２６側の開閉弁２８を開けて、主レジストポンプ２２にレジスト送出動作を行わせる。なお、主レジストポンプ２２より主レジスト管２６を通ってレジストノズル１２に送られてきたレジスト液Ｒの一部は補助レジストポンプ２４に吸入され、残りはレジストノズル１２の吐出口より排出される。
【００８２】
補助レジストポンプ２４の吸入動作が終了した後、主レジスト管２６側の開閉弁２８を閉めてから吸入管３６側の開閉弁３８を開け、一定の時間（ｔ9〜ｔ10）をかけて主レジストポンプ２２に再度レジスト吸入動作を行わせる。塗布処理を行う時の各部の動作は、上述した実施形態の動作（図２）と基本的には同じである。
【００８３】
このように補助レジストポンプ２４をレジストノズル１２に直結する構成は、塗布走査方向（Ｘ方向）でレジストノズル１２を固定してステージ１０上の基板Ｇを浮上搬送する方式の塗布装置に好適に適用できる。
【００８４】
別の変形例として、図示省略するが、補助レジストポンプ２４を主レジストポンプ２２よりも上流側の吸入管３６に接続する構成も可能である。もっとも、その場合は、補助レジストポンプ２４より送出されるレジスト液が主レジストポンプ２２のチューブフラム４４を通過することになるので、補助レジストポンプ２４の圧力応答性（特に立ち上がり速度）が低下するきらいがある。したがって、補助レジストポンプ２４による吐出圧力立ち上がり速度向上効果を最大限に発揮させるには、図９に示すように補助レジストポンプ２４をレジストノズル１２に直結するか、レジストノズル１２のレジスト導入口１２ａに出来るだけ近い位置で主レジスト管２６に補助レジストポンプ２４を接続する構成が有利である。
【００８５】
また、図１１に示すように補助レジストポンプ２４を主レジスト管２６（または吸入管３６）に直列接続（挿入）する構成、あるいは図１２に示すように補助レジストポンプ２４を主レジストポンプ２２のポンプ室に直結する構成も可能である。なお、図１１の構成例における補助レジストポンプ２４は、吸入口２４ａと送出口２４ｂとを別々に有する。
【００８６】
また、主レジストポンプ２２自体の構成あるいは補助レジストポンプ２４自体の構成も種種の変形が可能である。
【００８７】
たとえば、主レジストポンプ２２においては、チューブフラムポンプ４０のポンプ室つまりチューブフラム４４の弾力性が相当大きくて、圧力リプルを吸収して除去または抑制する作用が十分大きければ、ベローズポンプ４２をシリンジポンプに置き換えてもよい。つまり、主レジストポンプ２２にシリンジ駆動型のチューブフラムポンプを使用することも可能である。
【００８８】
あるいは、ベローズをレジストポンプ室に用いるベローズポンプも主レジストポンプ２に使用可能である。この場合のベローズ駆動部は、可変または任意の速度制御を可能とするために、駆動源としてのモータと、ベローズの一端または中間タップに結合されベローズの軸方向と平行に移動可能な直進移動体と、モータの回転駆動力を該直進移動体の直進運動に変換する伝動機構とを備える構成が好ましい。
【００８９】
また、補助レジストポンプ２４は、シリンジポンプに限定されず、他の方式のポンプを使用することもできる。
【００９０】
本発明においてポンプ送出圧力に含まる圧力リプルを吸収して除去または抑制する部材（圧力リプル除去部材）は、上記実施形態ではベローズおよび／またはチューブフラムの形態で主レジストポンプ２２内に設けられたが、主レジストポンプ２２の外に、たとえば主レジスト管２６またはそれに相当する流路（第１の流路）内に、弾性変形可能な隔膜として設けられる構成も可能である。その場合は、主レジストポンプ２２がベローズまたはチューブフラム等の圧力リプル除去部材を備えていなくてもよい。
【００９１】
塗布処理開始直後に補助レジストポンプ２４にレジスト送出動作を行わせる期間ＴB（図２，図１０）は、通常は主レジストポンプ２２の送出圧力が所定の基準値（設定値）ＰSに到達するまでの立ち上がり時間に大体一致させてよいが、もちろん任意の長さに選定可能であり、極端には塗布走査期間ＴAの中盤または終盤まで延長させることも可能である。
【００９２】
上記した実施形態はＦＰＤ製造用のレジスト塗布装置に係るものであったが、本発明は被処理基板上にノズルを用いて処理液を供給する任意の塗布装置やアプリケーションに適用可能である。したがって、本発明における処理液としては、レジスト液以外にも、たとえば層間絶縁材料、誘電体材料、配線材料等の塗布液も可能であり、現像液やリンス液等も可能である。本発明における被処理基板はＬＣＤ基板に限らず、他のフラットパネルディスプレイ用基板、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。
【図１】
2011014732.tif 000003
【図２】
2011014732.tif 000004
【図３Ａ】
2011014732.tif 000005
【図３Ｂ】
2011014732.tif 000006
【図４Ａ】
2011014732.tif 000007
【図４Ｂ】
2011014732.tif 000008
【図５】
2011014732.tif 000009
【図６】
2011014732.tif 000010
【図７】
2011014732.tif 000011
【図８】
2011014732.tif 000012
【図９】
2011014732.tif 000013
【図１０】
2011014732.tif 000014
【図１１】
2011014732.tif 000015
【図１２】
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