(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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
を有する塗布方法。
【請求項２】
前記レベリング工程において、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、請求項１に記載の塗布方法。
【請求項３】
前記レベリング工程において、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、請求項１に記載の塗布方法。
【請求項４】
前記レベリング工程が、
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。
【請求項５】
前記レベリング工程において、前記基板上の塗布液の中または表面に前記超音波の定在波を形成する、請求項３または請求項４に記載の塗布方法。
【請求項６】
前記レベリング工程において、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と同時に、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、請求項１に記載の塗布方法。
【請求項７】
前記レベリング工程において、前記高圧気体をバッファ室および多孔板を介して均一な気流で前記処理室内に導入する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の塗布方法。
【請求項８】
前記レベリング工程において、前記処理室の処理空間を気密に維持しつつその容積を縮小して前記処理空間内の気体を設定圧力の前記高圧気体になるまで圧縮する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の塗布方法。
【請求項９】
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
を有する塗布装置。
【請求項１０】
前記レベリング処理部が、
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。
【請求項１１】
前記レベリング処理部が、
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。
【請求項１２】
前記レベリング処理部が、
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、
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、
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
を有する、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の塗布装置。
【請求項１３】
前記塗布処理部が、
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。
【発明の詳細な説明】
【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
【図１】
0004508436.tif 000002
【図２】
0004508436.tif 000003
【図３】
0004508436.tif 000004
【図４】
0004508436.tif 000005
【図５】
0004508436.tif 000006
【図６】
0004508436.tif 000007
【図７】
0004508436.tif 000008
【図８】
0004508436.tif 000009
【図９】
0004508436.tif 000010
【図１０】
0004508436.tif 000011
【図１１】
0004508436.tif 000012
【図１２】
0004508436.tif 000013
【図１３】
0004508436.tif 000014
【図１４】
0004508436.tif 000015
【図１５】
0004508436.tif 000016
【図１６】
0004508436.tif 000017