(57)【要約】【課題】液処理により基板の表面に形成される薄膜について高い面内均一性を確保すること。また基板の受け渡しを簡単に行うこと【解決手段】角型の基板の表面に処理液を供給して所定の処理をするための液処理装置において、基板保持部に水平に保持された基板の隅部を除いた周縁に沿って気流調整部材を設け、気流調整部材と共に基板を鉛直軸回りに回転させながらその表面に処理液を供給し、更に基板を回転させて処理液を乾燥させる構成とする。この場合、乾燥工程時に基板を回転させることで発生する気流、特に基板の隅部の上方を通過する気流が制御され、その結果膜厚プロファイルが面内で高精度に均一化された薄膜を得ることができる。また基板保持部の基板の隅部に対応する部位に切り欠き部を設け、この切り欠き部から突出した基板の隅部を裏面側から支持可能な基板搬送手段により基板の受け渡しをする構成とする。【選択図】      図１
2004273846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
角型の基板の表面に処理液を供給して所定の処理をするための液処理装置において、
基板を水平に保持すると共に、この基板を鉛直軸回りに回転させる基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の隅部を除いた周縁に沿って基板保持部に設けられた気流調整部材と、
前記基板保持部に保持された基板の表面に処理液を供給する供給ノズルと、を備えたことを特徴とする液処理装置。
【請求項２】
基板保持部に保持された基板の隅部が外側に突出するように切り欠き部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の液処理装置。
【請求項３】
基板保持部の周縁の外側を囲むように形成された環状部材と、この環状部材の内周縁に設けられ、前記切り欠き部から突出した基板の隅部を裏面側から支持すると共に、当該環状部材と基板保持部とを上下方向に相対的に交差したときに当該切り欠き部と干渉しない基板支持片と、を備えた基板搬送手段により基板の受け渡しがされることを特徴とする請求項１又は２記載の液処理装置。
【請求項４】
角型の基板の表面に処理液を供給して所定の処理をするための液処理装置において、
基板を水平に保持すると共に、この基板を鉛直軸回りに回転させる基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の周縁に沿って基板保持部に設けられた気流調整部材と、
前記気流調整部材の外周縁を囲むようにして設けられた吸引口と、
基板保持部に保持された基板の表面に処理液を供給する供給ノズルと、を備えたことを特徴とする液処理装置。
【請求項５】
前記吸引口の下面側は、その平坦面が当該気流調整部材よりも僅かに高い位置に設けられた気流規制リングにより構成されていることを特徴とする請求項４記載の液処理装置。
【請求項６】
前記基板保持部と、前記気流調整部材と、の間には、この基板保持部に保持された基板を回転させたときに、基板の表面から振り切られた処理液が気流調整部材の下方側を通って排出される隙間が設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の液処理装置。
【請求項７】
気流調整部材の表面の高さは基板の表面の高さと同じかほぼ同じであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の液処理装置。
【請求項８】
基板保持部の周縁に基板の周縁に沿うように起立壁が設けられ、気流調整部材はその内縁部が起立壁の上縁に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液処理装置。
【請求項９】
気流調整部材は、基板の周縁と対向する部位から外方側に伸び出す平坦な面状部であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の液処理装置。
【請求項１０】
気流調整部材の外縁は円弧状であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の液処理装置。
【請求項１１】
角型の基板の表面に処理液を供給して所定の処理をするための液処理方法において、
基板を基板保持部に保持し、基板の隅部を除いた基板の周縁に基板保持部と共に回転する気流調整部材を位置させる工程と、
その表面の中央部に供給された処理液を、基板を回転させることにより当該基板の表面に広げる工程と、
基板を第１の周速度で回転させて当該基板の表面の処理液を振り切る工程と、
処理液を振り切った後に第１の周速度よりも遅い第２の周速度で基板を回転させて当該基板の表面の処理液中の溶剤を蒸発させる工程と、を含むことを特徴とする液処理方法。
【請求項１２】
基板搬送手段を基板保持部に対して相対的に降下させ、この基板搬送手段で囲まれる領域と、基板保持部とを交差させたときに基板搬送手段の内側にて基板の隅部を裏面側から支持している基板支持片を基板保持部の切り欠き部を通過させることにより基板搬送手段から基板保持部に基板を受け渡す工程を含むことを特徴とする請求項１１記載の液処理装置。
【請求項１３】
角型の基板の表面に処理液を供給して所定の処理をするための液処理方法において、
基板を基板保持部に保持し、基板の隅部を除いた基板の周縁に基板保持部と共に回転する気流調整部材を位置させる工程と、
その表面の中央部に供給された処理液を、基板を回転させることにより当該基板の表面に処理液を広げる工程と、
処理液の供給を止めた後に、基板を第１の周速度で回転させて当該基板の表面の処理液を振り切る工程と、
処理液を振り切った後に第１の周速度よりも遅い第２の周速度で基板を回転させて当該基板の表面の処理液中の溶剤を蒸発させる工程と、を含み、
少なくとも前記処理液中の溶剤を蒸発させる工程においては、基板保持部の回転により形成される気流とは別に、気流調整部材の外縁から横方向外方に気流を形成しすることを特徴とする液処理方法。
【請求項１４】
基板を回転させたときに、この基板の表面から振り切られた処理液が気流調整部材の下方側を通って排出される工程を含むことを特徴とする請求項１３記載の液処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばフォトリソグラフィと呼ばれる技術の露光時に用いられるマスク基板などの角型の基板の表面に処理液を供給して所定の液処理、例えばレジスト膜を形成する塗布処理を行う液処理装置および液処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスやＬＣＤの製造プロセスにおいては、フォトリソグラフィ技術により被処理基板へのレジスト処理が行われている。この処理では所定のパターンが形成されたマスク基板を用いて被処理基板の露光処理が行われており、このマスク基板の表面のマスクパターンの形成は、先ず例えばガラス製のマスク基板の表面にレジスト液の塗布を行って薄膜状のレジスト膜を形成し、しかる後当該レジスト膜を露光した後、現像処理を行って所望のパターンを得る、一連の工程により行われる。
【０００３】
前記マスク基板の表面に例えばレジスト膜などの薄膜を形成する手法の一つとして、スピンコーティングによるものが知られている。このスピンコーティングについて図１５を用いて簡単に述べておく。図中１０は、被処理基板である角型の基板Ｇの裏面を吸引吸着すると共に当該基板Ｇを鉛直軸回りに回転可能なスピンチャックである。またスピンチャック１０に保持された基板Ｇの表面に対して所定の塗布液を供給するための供給ノズル１１が当該基板Ｇの表面と対向するようにして設けられている。そして先ず、スピンチャック１０が基板Ｇを水平姿勢で保持し、この基板Ｇを例えば時計回りに回転させながら基板Ｇの表面の例えば中心部に例えばレジスト成分とシンナーなどの溶剤とを混ぜ合わせてなる塗布液（レジスト液）を供給することで遠心力により塗布液を基板Ｇの表面に広げて液膜を形成し、次いで塗布液の供給を止めた後に、更に基板Ｇを回転させてシンナーを蒸発させるいわゆるスピン乾燥を行うことにより薄膜状のレジスト膜を形成する。
【０００４】
このようにスピンコーティングでは、基板Ｇを回転させることにより、この基板Ｇの表面に螺旋状の気流を発生させてシンナ雰囲気を基板Ｇの表面から素早く取り除くことで塗布液からのシンナの蒸発を促進させている。ところで基板Ｇの表面においては、早く溶剤が蒸発した部位はその周辺から薬液が表面張力により引き込まれるため膜厚が高くなる傾向にあることから、できるだけ基板Ｇの面内でシンナの蒸発速度を揃えた方が得策である。しかしながら基板Ｇが角型の場合、図１６（ａ）に示すように、基板Ｇの側周面が外側の雰囲気（シンナ濃度の低い雰囲気）を切り裂くようにして回転するために、この部位の蒸発が盛んに行われ、そのため図１６（ｂ）に示すように基板Ｇの隅部の膜厚が高く跳ね上がり、辺部においても一方向側の隅部に向かって傾斜するといった角型の基板Ｇに特有の形状となってしまい、膜厚プロファイルが悪くなるといった問題点が指摘されている。その対策の一つとして図１７に示すように、円形状のプレート１０の表面に基板Ｇが収まる掘り込み部１０ａが形成されたスピンチャック１０を用い、この掘り込み部１０ａ内に基板Ｇを載置することで外側の雰囲気が基板Ｇに当たらないようにすると共に、回転時における気流の制御を行う手法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また角型の基板ではないが半導体ウエハの周縁に環状部材を設けて気流の制御を行う手法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２７１５２４号公報（段落００４５、段落００５８、第７図、第１１図）
【特許文献２】
特開平８−１３１９２９号公報（段落００１４〜００１５、第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
マスク基板に対して均一な線幅でパターンを形成するためには、薄膜であるレジスト膜について高い面内均一性を確保する必要がある。しかしながら上述の掘り込みを設けたスピンチャック１０でも角型の基板に特有の隅部の膜厚の跳ね上がりを抑えるのは不十分であり、その原因として回転時に基板Ｇの表面に形成される気流の影響が大きいと考えられる。そのためこの気流を適切に制御するための装置の更なる検討が必要である。
【０００７】
また、掘り込みを設けたスピンチャック１０は、基板Ｇの受け渡しに手間がかかる場合がある。即ち、基板Ｇをスピンチャック１０に載置する際、例えば基板搬送手段により搬入された基板Ｇを例えば掘り込み１０ａの表面から突没自在な基板昇降ピンで基板Ｇを受け取り、下降させて掘り込み１０ａ内に基板Ｇを納めるといったことをしなければ基板Ｇを直接掘り込み１０ａ内に載置するのが難しく、そのため基板Ｇの受け渡しが面倒になる懸念がある。この作業にかかる時間は一連の工程に要する時間から見れば僅かな時間ロスではあるが、繰り返し基板Ｇを処理するシステムにおいてはこの時間の積み重ねがスループットの低下させる懸念がある。
【０００８】
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は液処理により基板の表面に形成される薄膜について高い面内均一性を確保することのできる液処理装置および液処理方法を提供することにある。また他の目的は基板の受け渡しが簡単な液処理装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の液処理装置は、角型の基板の表面に処理液を供給して所定の処理をするための液処理装置において、
基板を水平に保持すると共に、この基板を鉛直軸回りに回転させる基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の隅部を除いた周縁に沿って基板保持部に設けられた気流調整部材と、
前記基板保持部に保持された基板の表面に処理液を供給する供給ノズルと、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の液処理装置によれば、基板の隅部を除いた周縁に沿って基板保持部に気流調整部材を設けた構成とすることにより、基板を回転させてこの基板上の処理液を乾燥させた際に、基板の表面に沿って中心から周縁側へ螺旋状に向かう処理液からの蒸発成分を含む気流をさせ、更にこの気流は基板の隅部の上方を盛んに通過する。そのため基板の隅部の膜厚が跳ね上がるのが抑えられ、基板の面内で高精度に均一化された膜厚プロファイルを得ることができる。
【００１１】
前記基板保持部に保持された基板の隅部が外側に突出するように例えば切り欠き部が設けられていてもよい。この場合基板保持部の周縁の外側を囲むように形成された環状部材と、この環状部材の内周縁に設けられ、前記切り欠き部から突出した基板の隅部を裏面側から支持すると共に、当該環状部材と基板保持部とを上下方向に相対的に交差したときに当該切り欠き部と干渉しない基板支持片と、を備えた基板搬送手段により基板の受け渡しがされる構成であってもよい。このような構成によれば、基板の受け渡しを簡単に行うことができ、その結果例えば繰り返し基板を処理してもスループットの低下を抑えることができる。
【００１２】
また他の発明は、角型の基板の表面に処理液を供給して所定の処理をするための液処理装置において、
基板を水平に保持すると共に、この基板を鉛直軸回りに回転させる基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の周縁に沿って基板保持部に設けられた気流調整部材と、
前記気流調整部材の外周縁を囲むようにして設けられた吸引口と、
基板保持部に保持された基板の表面に処理液を供給する供給ノズルと、を備えたことを特徴とする。前記吸引口の下面側は、例えばその平坦面が当該気流調整部材よりも僅かに高い位置に設けられた気流規制リングにより構成されていてもよい。
【００１３】
前記基板保持部と前記気流調整部材との間には、例えばこの基板保持部に保持された基板を回転させたときに、基板の表面から振り切られた処理液が気流調整部材の下方側を通って排出される隙間が設けられている構成であってもよい。また気流調整部材の表面の高さは、例えば基板の表面の高さと同じかほぼ同じにになるように設定されている。更に基板保持部の周縁に基板の周縁に沿うように起立壁が設けられ、気流調整部材はその内縁部が起立壁の上縁に設けられる構成であってもよい。更にまた、気流調整部材は、基板の周縁と対向する部位から外方側に伸び出す平坦な面状部としてもよい。更には気流調整部材の外縁は例えば円弧状に構成されていてもよい。
【００１４】
本発明の液処理方法は、角型の基板の表面に処理液を供給して所定の処理をするための液処理方法において、
基板を基板保持部に保持し、基板の隅部を除いた基板の周縁に基板保持部と共に回転する気流調整部材を位置させる工程と、
その表面の中央部に供給された処理液を、基板を回転させることにより当該基板の表面に広げる工程と、
処理液の供給を止めた後に、基板を第１の周速度で回転させて当該基板の表面の処理液を振り切る工程と、
処理液を振り切った後に第１の周速度よりも遅い第２の周速度で基板を回転させて当該基板の表面の処理液中の溶剤を蒸発させる工程と、を含むことを特徴とする。この場合、基板搬送手段を基板保持部に対して相対的に降下させ、この基板搬送手段で囲まれる領域と、基板保持部とを交差させたときに基板搬送手段の内側にて基板の隅部を支持している基板支持片を基板保持部の切り欠き部を通過させることにより基板搬送手段から基板保持部に基板を受け渡す工程を含むようにしてもよい。
【００１５】
また他の発明は、角型の基板の表面に処理液を供給して所定の処理をするための液処理方法において、
基板を基板保持部に保持し、基板の隅部を除いた基板の周縁に基板保持部と共に回転する気流調整部材を位置させる工程と、
その表面の中央部に供給された処理液を、基板を回転させることにより当該基板の表面に処理液を広げる工程と、
処理液の供給を止めた後に、基板を第１の周速度で回転させて当該基板の表面の処理液を振り切る工程と、
処理液を振り切った後に第１の周速度よりも遅い第２の周速度で基板を回転させて当該基板の表面の処理液中の溶剤を蒸発させる工程と、を含み、
少なくとも前記処理液中の溶剤を蒸発させる工程においては、基板保持部の回転により形成される気流とは別に、気流調整部材の外縁から横方向外方に気流を形成しすることを特徴とする。この場合、基板を回転させたときに、この基板の表面から振り切られた処理液が気流調整部材の下方側を通って排出される工程を含むようにしてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図１を参照しながら説明する。図中２は被処理基板である角型の基板（以下、単に基板と呼ぶ）Ｇ、例えばマスク基板（レチクル基板）である例えば厚さ６ｍｍのガラス基板を載置するための基板保持部であるスピンチャック２である。このスピンチャック２は軸部２１を介して駆動部２２と接続されており、基板Ｇを保持した状態で回転および昇降できるように構成されている。当該スピンチャック２は例えばアルミ、ステンレス、ポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）などの材質又はこれらの組み合わせが選択される。またスピンチャック２の側周方を囲むようにして外カップ３０と内カップ３１とで構成される第１のカップ３が設けられている。内カップ３１は円筒の上部側が上方内側に傾斜し、上部側開口部が下部側開口部より狭くなるように形成されており、更に外カップ３０が図示しない昇降部により上昇すると、外カップ３０の移動範囲の一部において連動して昇降するように構成されている。更にスピンチャック２の下方側には、スピンチャック２の回転軸を囲む円板３２が設けられており、この円板３２の外周は外方下方側に傾斜している。円板３２の下方側には周り全周に亘って凹部が形成されており、この凹部の底面には排気口３３が設けられている。更にこの凹部の外側には周方向に沿って設けられた仕切り壁３４を介して液受け部３５が設けられており、当該液受け部３５の底面には排液口３６が設けられている。
【００１７】
またカップ３の上方位置には、リング内径がカップ３の開口部よりも小さく例えば１００〜１６０ｍｍに設定され、リング外径がカップ３の開口部よりも大きいリングプレート３７が設けられている。このリングプレート３７は図示しない駆動機構により昇降自在なように構成されている。更にまた、スピンチャック２に保持された基板Ｇの表面と対向する位置には、当該基板Ｇの表面に処理液例えば塗布液であるレジスト液を供給するための供給ノズル４が昇降および進退自在なようにして設けられている。
【００１８】
スピンチャック２について図２、３を用いて詳しく説明すると、スピンチャック２の基板載置領域は基板Ｇよりも僅かに大きい角型のプレート２３で形成されており、このプレート２３の各辺には各々の縁線に沿って起立壁２４が形成されている。即ち、プレート２３および起立壁２４により凹部が形成され、この凹部内に基板Ｇが収納されるように構成されている。またプレート２３上に載置された基板Ｇの隅部に対応する位置には例えば円弧状の切り欠き部２５が設けられており、基板Ｇがプレート２３上に保持された状態において当該基板Ｇの隅部が例えば３〜７ｍｍ程度外側に突出するように構成されている。更に各起立壁２４の上縁には、基板Ｇの表面と高さが揃うようにして横方向外方側に伸びる平坦面を有する面状部よりなる気流調整部材２６が夫々設けられており、上方から見て基板Ｇを囲むこれらの気流調整部材２６の外周縁が円弧状になるように構成されている。即ち、気流調整部材２６は、基板Ｇの各辺に沿ってかつ各辺と隙間を介して基板Ｇの表面に対して略同じ高さレベル例えば０．５ｍｍ低い位置に設定された平坦な面状部として構成され、基板Ｇの隅部には存在しない。なお、気流調整部材２６の表面には、後述するレジスト液の振り切り性をよくするために例えばフッ素コーティング、タフラム処理などの撥水処理が施されていることが好ましい。
【００１９】
またプレート２３の表面には、保持した基板Ｇの裏面にパーティクルが付着するのを防ぐために、基板Ｇをプレート２３の表面から僅かに浮かせた状態で支持するための突起部２７が例えば基板Ｇの各辺の中心付近に対応する位置に設けられている。またプレート２３上に載置した基板Ｇの側周面と起立壁２４との隙間は例えば１．５ｍｍ程度に設定されており、この隙間内にはスピンチャック２を回転させた際に基板Ｇが動かないようにするための基板固定（位置決め）部材２８が、基板Ｇの隅部の側面を横方向から支持するようにして設けられている。この基板固定部材２８は、基板Ｇが所定の位置にて保持されるようにアライメントする機能も備えている。更に突起部２７および基板固定部材２８は、基板Ｇを傷つけないために、基板Ｇと当接する部位が樹脂例えばＰＥＥＫで覆わせている。このＰＥＥＫにはカーボンファイバを含ませてもよい。また、スピンチャック２は、円形状のプレートの表面を掘り込み、更に基板Ｇの隅部に対応する位置に切り欠き部２５を設けた構成であってもよい。
【００２０】
続いて上述のスピンチャック２に基板Ｇを受け渡しするための基板搬送手段である搬送アーム５について図４を参照しながら説明する。搬送アーム５は、スピンチャック２の外周縁の外側を隙間を介して囲む例えば環状部材である一対のアーム部材５１を備えており、更に当該アーム部材５１の内周面には、前記切り欠き部２５から突出する基板Ｇの隅部を裏面側から支持するための突片をなす基板支持片５２が内側に向かって突き出すようにして設けられている。更にまた、アーム部材５１の基端側には、図示しない駆動機構が接続されており、基板Ｇを保持した状態で昇降および進退可能なように構成されている。なおアーム部材５１は環状部材に限られず、切り欠き部２５に対応する位置に基板支持片５２を備えたものであれば例えば馬蹄形であってもよい。
【００２１】
続いて前記搬送アーム５を用いて基板Ｇを受け渡しする手法の一例について簡単に説明する。先ず、図５（ａ）に示すように、基板Ｇを支持した搬送アーム５が例えば水平移動してスピンチャック２の上方に進入する一方で、切り欠き部２５が搬送アーム５に保持された基板Ｇの隅部と対向する位置になるようにスピンチャック５を回転させる。続いて図５（ｂ）に示すように、搬送アーム５が基板Ｇを保持した状態で下降され、アーム部材５１で囲まれる領域とスピンチャック２とを交差させると、基板Ｇを保持したアーム部材５１がスピンチャック２のプレート２３を通過する際にこの基板Ｇがスピンチャック２に渡される。このとき基板Ｇは基板固定部材２８により所定の位置にアライメントされ、突起部２７により裏面側が支持されてスピンチャック２に保持される。しかる後、図５（ｃ）に示すように、プレート２３よりも搬送アーム５が下方側に達すると搬送アーム５は横方向に移動され、アーム部材５１の開口領域を介して軸部２１を通過して後方側に後退される。また基板Ｇをスピンチャック２から搬送アーム５が受け取る場合には、この動作と反対の動作を行うようにする。なお、この例では搬送アーム５が上下に移動する構成を説明したが、スピンチャック２が上下に移動するようにしてもよく、両方を相対的に動かすようにしてもよい。
【００２２】
続いて上述の液処理装置を用いて、基板Ｇに対して所定の液処理例えば基板Ｇの表面に塗布膜を形成する手法について説明する。先ず外カップ３０および内カップ３１が共に下降位置に設定され、リングプレート３７が上昇位置に設定された状態にて、スピンチャック２を外カップ３０の上方まで上昇させ、前記した手法により搬送アーム５からスピンチャック２に基板Ｇが渡される。次いでカップ３０およびカップ３１を上昇位置に設定され、リングプレート３７がカップ３０の上方位置に設定され、更に供給ノズル４が基板Ｇの中心部に対向する位置に案内される。ここでスピンチャック２を例えば２〜３秒間、第１の周速度例えば２５００ｒｐｍで基板Ｇを高速回転させながら、供給ノズル４から処理液であるレジスト液を基板Ｇの中心部に向けて例えば１．５秒間吐出する。基板Ｇに到達したレジスト液は遠心力の作用により周縁側に向かって広がっていき、更に基板Ｇ上の余剰のレジスト液が振り切られる。次いで供給ノズル４を後退させる一方で、例えば１５〜３０秒間、第２の周速度例えば１０００ｒｐｍで基板Ｇを低速回転させることにより、基板Ｇの表面上のレジスト液に含まれるシンナの蒸発を促進させて、残ったレジスト成分により基板Ｇの表面に例えば厚さ０．６μｍ程度のレジスト膜が形成される。しかる後、カップ３０およびカップ３１を下降位置に設定し、スピンチャック２を上昇させて搬送アーム５が基板Ｇを受け取り搬出される。
【００２３】
このようなスピンコーティング２では、前記したように、先ず高速回転させてレジスト液を振り切り、次いで低速回転させてレジスト液を乾燥させる。ここで高速回転プロセスでは、レジスト液は基板Ｇの径方向に向かって飛び、そのまま振り切られる。一方、低速回転プロセスでは、後述する乾燥作用によりシンナが蒸発してレジスト液が固化していくが、その乾燥過程においてレジスト液は僅かながら周方向に移動する作用が働き、膜厚プロファイルに影響する。前段の高速回転プロセス時に既に余剰のレジスト液は振り切られて基板Ｇ上のレジスト液は薄膜化していることから、当該低速回転プロセスにおいては概ね乾燥作用しかなく、膜厚プロファイルに主として影響を及ぼすのは回転動作時の遠心力ではなく、リングプレート３７を介してカップ３内に導入され基板Ｇの表面を中心から外側に向かって流れる気流の影響であると本発明者らは考えている。しかしながら、上述の手法によりスピンコーティングを行えば膜厚プロファイルが向上することは後述する実施例からも明らかであるが、乾燥過程において回転する基板Ｇの表面に気流がどのように形成されているのか、実際に確認はされておらず本発明者らは以下のように推察している。
【００２４】
つまり、図６に模式的に示すように、低速でゆっくりと時計回りに回転する基板Ｇの表面には、見掛け上、その回転方向とは反対方向に向かう気流が生じ、基板Ｇの中央で蒸発成分であるシンナを含んだ風が基板Ｇの表面に沿って周縁に向かって螺旋状に流れ、更に周縁部では基板Ｇの外側に飛び出した気流が気流調整部材２６の表面に乗って基板Ｇ上にいわば再上陸するので、基板Ｇの中央から周縁（隅部）に亘って螺旋状に流れる気流が形成され、基板Ｇの隅部までシンナを高濃度に含む気流が到達する。この気流は気流調整部材２６が設けられていない部位においてその向きが変えられ、基板Ｇの隅部の上方を対角線方向に向かって通過する気流となり、そして外側に排出される。そのためシンナを高濃度に含む気流が、基板Ｇの隅部の上方を対角線方向に向かって盛んに通過するので、基板Ｇの隅部におけるシンナの蒸発が制御される。なお、この例のように基板Ｇを第１の周速度で回転させながらレジスト液を供給する構成に限られず、例えば回転を止めてレジスト液を供給した後に基板Ｇを回転させるようにしてもよい。この場合、基板Ｇの表面にレジスト液を広げる工程と、レジスト液を振り切る工程とは同一の工程となる。
【００２５】
上述の実施の形態によれば、隅部を除いた基板Ｇの周縁を囲む気流調整部材２６を備えたスピンチャック２を備えた構成とすることにより、基板Ｇの表面に沿って渦巻き状に流れるシンナ濃度の高い気流が隅部の上方を盛んに通過するので、隅部におけるシンナの蒸発速度が抑えられる。そのため基板Ｇの面内で溶剤の蒸発が均一になり、基板Ｇの周縁近傍に至るまで高い面内均一性を確保することができる。即ち、基板Ｇの面内で高精度な膜厚プロファイルを得ることができ、その結果として線幅の均一なマスクパターンを得ることができる。
【００２６】
更に上述の実施の形態によれば、スピンチャック２に切り欠き部２５を設け、この切り欠き部２５から突出した基板Ｇの隅部を介して例えば搬送アーム５との間で基板Ｇの受け渡しを行う構成とすることにより、スピンチャック２の凹部内に基板Ｇを載置するのを簡単に行うことができる。その結果、特に繰り返し基板Ｇを処理する場合であってもスループットの低下を抑えることができる。
【００２７】
更に上述の実施の形態によれば、リングプレート３７を設けることで気流を基板Ｇの中心部に対応する位置に絞り込んで導入する構成とすることにより、カップ３内に導入される気流は基板Ｇの中心領域に向かって流れ、そして中心領域から外側に向かって基板Ｇの表面に沿って平行に流れる気流を形成することができ、そしてこの気流の流速が高められることにより基板Ｇの隅部の乱流を抑えることができる。その結果、基板Ｇの隅部での気流の影響が抑えられ、基板Ｇの面内で高精度な膜厚プロファイルを得ることができる。
【００２８】
更に上述の実施の形態によれば、基板Ｇの隅部に気流調整部材２６を設けない構成とすることにより、例えば塗布時に基板Ｇと起立壁２４との隙間にレジスト液が広がっても、この部位から液を排出できるので基板Ｇの裏面および側周面が汚れるのが抑えられ、更には乾燥過程において基板Ｇの周縁部がこの隙間に広がったレジスト液を表面張力で表面側に引き込んで膜厚プロファイルが低下することが抑えられる。また基板Ｇの周縁全体を気流調整部材２６で取り囲んだ場合には、気流調整部材２６を跨いで液を振り切らなくてならず、その表面の粗さなどにより液の振り切り性にばらつきが生じてしまう場合があるが、本例のように切り欠き部２５に気流調整部材２６を設けない構成とすることにより、この部位からレジスト液を盛んに振り切ることができるので、結果として基板Ｇの表面に適度に薄膜状となった液膜を形成することができるといった点で得策である。
【００２９】
また本例においては、角型のプレート２３の各辺に沿って起立壁２４を設ける構成に限られず、図７に示すように、切り欠き部２５を備えると共に、中央部を基板の載置領域とする円形状のプレート２３を用い、突起部であるスペーサ２９を介して気流調整部材２６を設けた構成としてもよい。即ち、プレート２３と気流調整部材２６との間に隙間が形成された構成である。この場合、図７（ｂ）に示すように、基板Ｇと向かい合う気流調整部材２６の内端面を外方に向かって下方側に傾斜する傾斜面とし、更にこの内端面の上端と下端との間に気流調整部材２６の表面が位置するように例えば気流調整部材２６の表面（内端面の上端）の高さよりも基板Ｇの表面が０．５〜１ｍｍ程度低い位置になるようにして設定するのが好ましい。このような構成であっても基板Ｇの表面に形成される気流が制御されて上述の場合と同様の効果を得ることができる。更にこの場合には、例えば高速回転プロセス時において、基板Ｇの表面から振り切られたレジスト液は、気流調整部材２６とプレート２３との間の隙間を通って排出される。そのためレジスト液が基板Ｇの裏面側に回り込むことが少なく、基板Ｇの裏面側、プレート２３および突起部２７の表面が汚れるのが抑えられる。更に上述の場合と比較してレジスト液の振り切り性がよくなるので、より確実に基板Ｇの表面に適度に薄膜状となった液膜が形成することができる。なお図２、３に記載の例と構成を同じくするところについては、同一の符号を付すことで説明を省略する。
【００３０】
本発明の他の実施の形態について図８、９を参照しながら説明する。
スピンコーティングにおいては、先に述べたように、乾燥過程において基板Ｇを回転させることによりこの基板Ｇの表面に形成される気流が膜厚プロファイルに影響するが、同じスピンチャック２を用いてもカップ３の構成が異なれば基板Ｇ上の気流の形成され方は異なり、結果として膜厚プロファイルに影響する。本例は、カップ３の構成と、スピンチャック２の構成との組み合わせにはいわば相性があることに着目し、これらの適切な組み合わせを選択することにより、特に膜厚プロファイルの向上を図ったものである。
【００３１】
スピンチャック２の構成について説明すると、図８に示すように、基板Ｇを載置するための円形状のプレート２３の表面側に、基板Ｇよりも大きい開口部が形成された円形状のプレート（平坦な面状部）である気流調整部材２６をスペーサ２９を介して設けた構成である。つまり既述の図７に記載のスピンチャック２の切り欠き部２５に対応する部位において互いに隣り合う気流調整部材２６の端面を繋げた構成に相当するものである。そして図９に示すように、本例のスピンチャック２を囲むカップを第２のカップ６と呼ぶものとすると、スピンチャック２の気流調整部材２６の外周縁を例えば２ｍｍの隙間を介して取り囲むリング状の気流規制リング６１が設けられている。この気流規制リング６１は、表面側が平坦面となっており、裏面側は、内側が平坦で外側は外方に向かって下方側に傾斜している。更に気流規制リング６１の表面は、気流調整部材２６の表面よりも僅かに高い位置例えば１ｍｍ程度高い位置に設定されている。即ち、気流調整部材２６の外周縁を囲むようにして吸引口６１ａが形成された構成である。また気流規制リング６１の下方側には軸部２１を囲む円形板６２が設けられており、更にこの円形板６２の周縁を囲むようにして断面三角形状のリング部材６３が設けられている。更にまた、プレート２３の表面には貫通孔６４が形成され、この貫通孔６４を介して基板Ｇを裏面側から支持して昇降させるための基板昇降ピン６５が突没自在に設けられており、この基板昇降ピン６５と例えば前記搬送アーム５との協働作用により基板Ｇの受け渡しが行われるように構成されている。なお図１〜３に記載の例と構成を同じくするところについては、同一の符号を付すことで説明を省略する。
【００３２】
このようなカップ６とスピンチャック２の組み合わせにおいては、基板Ｇを低速回転させた際に、基板Ｇから振り切られたレジスト液が気流規制リング６１とリング部材６３との間を流れる一方で、基板Ｇの表面から気流規制リング６１に亘って横方向に向かう気流が形成される。本例のスピンチャック２ではこの横方向に向かう気流を形成することより、そのメカニズムは詳しく把握されていないが基板Ｇの隅部の上方を流れる気流の乱流が抑えられることにより、後述する実施例からも明らかなように、基板Ｇの周縁近傍に至るまで高い面内均一性を確保することができ、上述の場合と同様の効果を得ることができる。更に高速回転プロセス時において、基板Ｇと気流調整部材２６と隙間に入ったレジスト液が気流調整部材２６とプレート２３の間を通って排出されるので、基板Ｇやプレート２３の汚れを防止することができ、またレジスト液の振り切り性がよくなるので基板Ｇの表面に適度に薄膜状となった液膜を形成できる効果を得ることができる。なお本発明においては、この例のスピンチャック２と上述の図１記載の第１のカップ３を組み合わせてもよく、更には図２、３に記載のスピンチャック２と本例の第２のカップ６を組み合わせるようにしてもよい。
【００３３】
本発明においては、基板Ｇはマスク基板に限られず、例えば液晶ディスプレイ用のガラス基板などであってもよく、更には半導体ウエハであってもよい。また本発明においては、液処理は塗布液を塗布する処理に限られず、露光後の基板Ｇに現像液を供給して現像する処理、基板Ｇに洗浄液を供給して洗浄する処理であってもよい。
【００３４】
最後に本発明の液処理装置を塗布ユニットＵ１として組み込んだ、塗布・現像装置の一例について図１０および図１１を参照しながら説明する。図中Ｂ１は複数枚の基板Ｇを収納したキャリア７０を載置するキャリア載置部７１と、受け渡し手段７２を備えたキャリアブロックＢ１であり、このキャリアブロックＢ１の奥側には処理ブロックＢ２が接続されている。処理ブロックＢ２には主搬送手段例えば上述の搬送アーム５が設けられ、これを取り囲むように例えばキャリアブロックＢ１からみて右側には上述の塗布ユニットＵ１および露光処理後の基板を現像するための現像ユニットＵ２が設けられ、左側には基板を洗浄するための洗浄ユニットＵ３が設けられ、更に手前側および奥側には基板Ｇを加熱および冷却処理するための加熱・冷却ユニットおよび基板受け渡し用の受け渡しユニットなどを多段に積層した棚Ｕ４、Ｕ５が設けられている。また搬送アーム５は例えば昇降及び前後に移動自在で且つ鉛直軸周りに回転自在に構成されており、塗布ユニットＵ１、現像ユニットＵ２、洗浄ユニットＵ３および棚ユニットＵ４、Ｕ５間で基板Ｇの受け渡しが可能なように構成されている。更にまた、処理ブロックＢ２は、インターフェイスブロックＢ３を介して例えばレジスト膜が形成された基板に所定のマスクを用いて露光処理するための露光ブロックＢ４と接続されており、またこのインターフェイスブロックＢ３には受け渡し手段７３が設けられ、棚ユニットＵ５の棚の一つである受け渡しユニットと、露光ブロックＢ４との間で基板Ｇの受け渡しが可能なように構成されている。
【００３５】
この装置の基板Ｇの流れについて簡単に説明すると、先ず外部から基板Ｇが収納されたキャリア７０がキャリア載置部７１に搬入されると、受け渡し手段７２によりカセットＣ内から基板Ｇが１枚が取り出され、棚ユニットＵ４の棚の一つである受け渡しユニットを介して搬送アーム５に渡され、洗浄ユニットＵ３→加熱ユニット→冷却ユニット→塗布ユニットＵ１に順次搬入されて上述の手法にて例えばレジスト膜が形成される。次いで加熱ユニットでプリベーク処理が行われ、冷却ユニットで所定の温度に調整された後、受け渡し手段７３を介して露光ブロックＢ４に搬入されて露光が行われる。しかる後、基板Ｇは加熱ユニットに搬入されて所定の温度でポストエクスポージャーベーク処理が行われ、次いで冷却ユニットで所定の温度に温調された後、現像ユニットＵ２にて現像処理が行われる。こうして所定の処理が施され、その表面に例えばレジストマスクパターンが形成された基板Ｇは元のキャリア７０内に戻される。
【００３６】
【実施例】
本発明の効果を確認するために行った実施例について説明する。
（実施例１）
本例は、図１記載の装置を用いて既述の手法により、マスク基板である基板Ｇの表面にレジスト膜を形成した実施例である。先ず基板Ｇをスピンチャックに載置し、高速回転プロセスにて基板Ｇにレジストの液膜を形成し、次いで低速回転プロセスにてレジスト液中のシンナーを蒸発させてレジスト膜を得た。この基板Ｇの表面に形成されたレジスト膜の膜厚を膜厚計を用いて測定した。
・基板Ｇのサイズ；１５２．４ｍｍ角×６．３５ｍｍ厚
・塗布液供給流量；５ｃｃ
・高速回転プロセス；２５００ｒｐｍ
・低速回転プロセス；１０００ｒｐｍ
【００３７】
（実施例２）
本例は、図９記載の装置を用いたことを除いて実施例と同じ処理を行った実施例である。
【００３８】
（比較例１）
本例は、「従来の技術」に記載のスピンチャック（図１５に記載）を用いたことを除いて実施例１と同じ比較例である。
【００３９】
（実施例１、実施例２および比較例１の結果と考察）
実施例１の膜厚の測定結果を図１２に示す。実施例２の膜厚の測定結果を図１３に示す。比較例１の膜厚の測定結果を図１４に示す。なおグラフの縦軸はレジストの膜厚（単位；１０−７ｍｍ）である。これらの結果からも明らかなように、実施例１において得たレジスト膜は、基板Ｇの隅部の跳ね上がりが抑えられ、また辺部の膜厚にも一方向に傾斜するのが抑えられている。実施例２においても同様に隅部および辺部の膜厚が均一になっている。これに対して、比較例１で得たレジスト膜は、隅部の膜厚が跳ね上がり、辺部も一方向に傾斜した膜が形成されている。即ち、基板Ｇの隅部に対応する部位に気流調整部材２６を設けない構成のスピンチャック２を用いたことにより、高精度な膜厚プロファイルが得られることが確認された。また気流規制リング６１を設けることにより、高精度な膜厚プロファイルが得られることが確認された。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明の液処理装置によれば、基板の隅部を除いて気流調整部材を設ける構成とすることにより、基板を回転させた際に、基板の表面に沿って中心から周縁側に螺旋状に向かう蒸発成分を含む気流が形成され、更にこの気流は基板の隅部の上方を盛んに通過する。そのため基板の隅部の膜厚が跳ね上がるのが抑えられ、膜厚プロファイルについて基板の面内で高い均一性を確保することができる。更に基板載置部に設けられた切り欠き部から突出した基板の隅部を介して例えば基板搬送手段との間で基板の受け渡しを行う構成とすることにより、基板の受け渡しを簡単に行うことができ、その結果例えば繰り返し基板を処理してもスループットの低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る液処理装置の縦断面図である。
【図２】上記の液処理装置のスピンチャックを示す平面図である。
【図３】上記の液処理装置のスピンチャックを示す斜視図である。
【図４】上記のスピンチャックに基板を受け渡しする搬送アームを示す説明図である。
【図５】上記のスピンチャックに基板を受け渡しする工程を示す説明図である。
【図６】スピン乾燥時の基板の表面の気流の様子を示す説明図である。
【図７】スピンチャックの他の例を示す説明図である。
【図８】本発明の他の実施の形態に係る液処理装置のスピンチャックを示す説明図である。
【図９】本発明の他の実施の形態に係る液処理装置の縦断面図である。
【図１０】本発明の液処理装置を組み込んだ塗布・現像装置を示す平面図である。
【図１１】本発明の液処理装置を組み込んだ塗布・現像装置を示す斜視図である。
【図１２】本発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す特性図である。
【図１３】本発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す特性図である。
【図１４】本発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す特性図である。
【図１５】従来のスピンチャックを示す説明図である。
【図１６】従来のスピンチャックを用いて形成されたレジスト膜を示す説明図である。
【図１７】従来のスピンチャックの他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
２      スピンチャック
２３    プレート
２５    切り欠き部
２６    気流調整部材
３      第１のカップ
３０    外カップ
３１    内カップ
３７    リングプレート
４      供給ノズル
５      搬送アーム
６      第２のカップ
６１    気流規制リング
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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