(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面上に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、
上部に開口部を有し、基板を収容する処理容器と、
前記処理容器に装着される蓋体と、
前記処理容器内で基板を回転させる基板回転手段と、
塗布液を基板に吐出する塗布液吐出ノズルと、
前記処理容器内において、前記蓋体の下面の所定位置に設けられ、塗布膜の膜厚を調整可能な気流を形成する気流形成手段としての突起部材と、
前記突起部材を垂直をなす作用位置と水平をなす非作用位置との間で移動させる移動機構と
を具備することを特徴とする塗布処理装置。
【請求項２】
前記突起部材は、前記蓋体を前記処理容器に装着した際に、前記基板回転手段により回転される基板のほぼ中心位置に対向するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の塗布処理装置。
【請求項３】
基板の表面上に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、
前記処理容器内で基板を回転させる基板回転手段と、
前記基板回転手段とともに回転し、前記基板回転手段を包囲する処理容器と、
前記処理容器に装着され、その中央部に開口を有する蓋体と、
この蓋体の開口を通して、塗布液を基板に吐出する塗布液吐出ノズルと、
前記蓋体の開口を閉塞するための小蓋と、
前記小蓋の下面にのみ設けられ、前記小蓋が前記蓋体の開口に装着された際に前記処理容器内に位置し、かつ、前記基板回転手段、前記処理容器および前記小蓋が回転する際に塗布膜の膜厚を調整可能な気流を形成する突起部材と
を具備することを特徴とする塗布処理装置。
【請求項４】
前記突起部材は、十字型に突起していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の塗布処理装置。
【請求項５】
前記突起部材は、放射状に突起していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の塗布処理装置。
【請求項６】
前記突起部材は、放射状かつ外周側が円周方向に曲げられたプロペラ状に突起していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の塗布処理装置。
【請求項７】
前記突起部材は、複数箇所で円盤状に突起していることを特徴とする請求項３に記載の塗布処理装置。
【請求項８】
前記処理容器は、空気流入孔および空気流出孔を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の塗布処理装置。
【請求項９】
前記基板回転手段は、前記塗布液吐出ノズルからの塗布液の吐出とほぼ同時に、基板の回転を開始することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の塗布処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置（ＬＣＤ）基板や半導体基板の表面上に、例えばレジスト液のような塗布液を塗布する塗布処理装置に関する。
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の製造においては、ガラス製の矩形のＬＣＤ基板にフォトレジスト液を塗布してレジスト膜を形成し、回路パターンに対応してレジスト膜を露光し、これを現像処理するという、いわゆるフォトリソグラフィー技術により回路パターンが形成される。従来から、このような一連の工程を実施するための複数の処理ユニットを備えたレジスト塗布現像処理システムが用いられている。
【０００３】
このようなレジスト塗布現像処理システムにおいて、レジスト液を塗布する工程では、矩形のＬＣＤ基板は、レジストの定着性を高めるために、アドヒージョン処理ユニットにて疎水化処理（ＨＭＤＳ処理）され、冷却ユニットで冷却後、レジスト塗布処理ユニットに搬入される。レジスト塗布処理ユニットでは、基板がスピンチャック上に保持された状態で回転されながら、その上方に設けられたノズルから基板の表面にレジスト液が供給され、基板の回転による遠心力によってレジスト液が拡散され、これにより、基板の表面全体にレジスト膜が形成される。
【０００４】
このレジスト液が塗布された基板は、端面処理ユニット（エッジリムーバー）により周縁の余分なレジストが除去された後、加熱処理ユニットに搬入されてプリベーク処理が行われ、冷却ユニットで冷却され、露光装置に搬送されてそこで所定のパターンが露光され、その後現像処理され、ポストベーク処理が施されて、所定のレジストパターンが形成される。
【０００５】
上記レジスト塗布に際しては、従来、カップ内に設けられた基板の略中心にレジスト液を滴下し、その後基板を高速回転して遠心力によりレジスト液を拡散させて塗布する方法が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方法により基板全面に亘ってある程度の均一な膜厚を有するレジスト膜が得られるものの、温度、湿度等の影響によって基板中央部の膜厚が厚くなる等の局部的膜厚の不均一が生じる場合がある。このような不均一が生じた場合には、カップ内の温度や湿度をコントロールすることにより膜厚調整を行っているが、必ずしも十分に膜厚調整を行えない場合も生じ、レジスト液塗布後に膜厚調整を有効に行うことが可能な手段が求められている。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、塗布液を塗布後に塗布膜の膜厚調整を有効に行うことができる塗布処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によれば、基板の表面上に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、
上部に開口部を有し、基板を収容する処理容器と、
前記処理容器に装着される蓋体と、
前記処理容器内で基板を回転させる基板回転手段と、
塗布液を基板に吐出する塗布液吐出ノズルと、
前記処理容器内において、前記蓋体の下面の所定位置に設けられ、塗布膜の膜厚を調整可能な気流を形成する気流形成手段としての突起部材と、
前記突起部材を垂直をなす作用位置と水平をなす非作用位置との間で移動させる移動機構と
を具備することを特徴とする塗布処理装置が提供される。
【０００９】
上記本発明の第１の観点によれば、処理容器内において、塗布膜の膜厚を調整可能な気流を形成する気流形成手段としての突起部材を設けたので、これにより塗布液温度等の変化による塗布膜厚変動を小さくすることができ、塗布膜の膜厚を調整することができる。すなわち、本発明者らの実験結果によれば、処理容器内に気流を形成することにより塗布膜の膜厚が変化し、したがって、形成される膜厚プロファイルに応じて所望の気流を形成することにより膜厚を調整することができ、膜厚を均一化することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
例えば、処理容器に装着される蓋体を設け、蓋体を装着した状態で塗布膜の膜厚を整える場合には、蓋体が存在しない場合よりも膜厚を均一化させやすいが、それでも例えば基板中央の膜厚が厚くなるといったことが生じる。その場合には、気流形成手段として蓋体の下面の所定位置に突起部材を形成することにより、蓋体が基板および処理容器とともに回転された際に突起部材により処理容器内の所定位置に気流を形成することができ、それにより膜厚を調整することができる。例えば、蓋体の下面の中央に、前記基板回転手段により回転される基板のほぼ中心位置と対向するように突起部材を形成することにより、処理容器内の中央部に気流を形成することができ、中央部の膜厚を調整することができる。これにより均一な膜厚の塗布膜を得ることができる。
【００１１】
このような突起部材としては、前記蓋体の下面から十字型、放射状、または、放射状かつ外周側が円周方向に曲げられたプロペラ状に突起した構成のものを挙げることができる。
【００１２】
本発明の第２の観点によれば、基板の表面上に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、
前記処理容器内で基板を回転させる基板回転手段と、
前記基板回転手段とともに回転し、前記基板回転手段を包囲する処理容器と、
前記処理容器に装着され、その中央部に開口を有する蓋体と、
この蓋体の開口を通して、塗布液を基板に吐出する塗布液吐出ノズルと、
前記蓋体の開口を閉塞するための小蓋と、
前記小蓋の下面にのみ設けられ、前記小蓋が前記蓋体の開口に装着された際に前記処理容器内に位置し、かつ、前記基板回転手段、前記処理容器および前記小蓋が回転する際に塗布膜の膜厚を調整可能な気流を形成する突起部材と
を具備することを特徴とする塗布処理装置が提供される。
【００１３】
上記本発明の第２の観点においては、開口を有する蓋体と、その開口を閉塞するための小蓋とを有するので、環状の蓋体の開口を通して、塗布液吐出ノズルから塗布液を基板に吐出し、塗布液吐出終了後に環状の蓋体の開口に小蓋を装着して膜厚を整えることができる。このため、塗布液の吐出時に基板を回転する、いわゆるダイナミック塗布方式であっても、塗布液の吐出時に環状の蓋体により塗布液が外部へ飛散することを防止することができ、塗布液の吐出後には、環状の蓋体と小蓋により、塗布液の外部への飛散を防止することができ、塗布開始時から終了時まで塗布液の飛散を確実に防止することができる。
【００１４】
しかし、このような装置においては、塗布液吐出ノズルは、通常、蓋体の中央の開口から挿入され、塗布液吐出ノズルから塗布液としてのレジスト液を吐出して基板にレジスト膜を形成する際に、塗布膜のその開口に対応する部分の乾燥がより速く進行し、また、処理容器内の開口直下の部分すなわち中央部分に気流の特異領域が形成されやすい。そのため、小蓋を装着した状態で基板を回転させて膜厚を整えた際に、基板中心部のレジスト膜の膜厚が厚くなるという問題が生じていた。
【００１５】
これに対して、上述のように、小蓋の下面に突起部材を設け、小蓋が蓋体の開口に装着された際にその突起部材が処理容器内に位置されるようにすることにより、処理容器、蓋体、小蓋が基板とともに回転された際に、処理容器内に気流を生じさせてレジスト膜等の塗布膜の膜厚を調整することができ、均一な膜厚の塗布膜を得ることができる。
【００１６】
なお、上記の突起部材に代えて、気流形成手段として蓋体の下面の所定位置に処理容器内に気体を噴出可能な気体噴出部を設けてもよく、これによっても処理容器内の所定位置に気流を形成して均一な膜厚の塗布膜を形成することができる。
【００１７】
さらに、処理容器に蓋体を装着しない場合およびする場合のいずれにおいても、気流形成手段として、処理容器内の基板の直上の所定位置に送風手段を設けて気流を形成することにより処理容器内の所定位置に気流を形成することができ、それにより膜厚を調整して均一な膜厚の塗布膜を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明が適用されるＬＣＤ基板のレジスト塗布・現像処理システムを示す平面図である。
【００１９】
この塗布・現像処理システムは、複数の基板Ｇを収容するカセットＣを載置するカセットステーション１と、基板Ｇにレジスト塗布および現像を含む一連の処理を施すための複数の処理ユニットを備えた処理部２と、露光装置（図示せず）との間で基板Ｇの受け渡しを行うためのインターフェイス部３とを備えており、処理部２の両端にそれぞれカセットステーション１およびインターフェイス部３が配置されている。
【００２０】
カセットステーション１は、カセットＣと処理部２との間でＬＣＤ基板Ｇの搬送を行うための搬送機構１０を備えている。そして、カセットステーション１においてカセットＣの搬入出が行われる。また、搬送機構１０はカセットの配列方向に沿って設けられた搬送路１０ａ上を移動可能な搬送アーム１１を備え、この搬送アーム１１によりカセットＣと処理部２との間で基板Ｇの搬送が行われる。
【００２１】
処理部２は、前段部２ａと中段部２ｂと後段部２ｃとに分かれており、それぞれ中央に搬送路１２、１３、１４を有し、これら搬送路の両側に各処理ユニットが配設されている。そして、これらの間には中継部１５、１６が設けられている。
【００２２】
前段部２ａは、搬送路１２に沿って移動可能な主搬送装置１７を備えており、搬送路１２の一方側には、２つの洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａ、２１ｂが配置されており、搬送路１２の他方側には紫外線照射ユニット（ＵＶ）と冷却ユニット（ＣＯＬ）とが２段に重ねられた処理ブロック２５、加熱処理ユニット（ＨＰ）が２段に重ねられてなる処理ブロック２６および冷却ユニット（ＣＯＬ）が２段に重ねられてなる処理ブロック２７が配置されている。
【００２３】
また、中段部２ｂは、搬送路１３に沿って移動可能な主搬送装置１８を備えており、搬送路１３の一方側には、レジスト塗布処理ユニット（ＣＴ）２２および基板Ｇの周縁部のレジストを除去する周縁レジスト除去ユニット（ＥＲ）２３が一体的に設けられており、搬送路１３の他方側には、加熱処理ユニット（ＨＰ）が２段に重ねられてなる処理ブロック２８、加熱処理ユニット（ＨＰ）と冷却処理ユニット（ＣＯＬ）が上下に重ねられてなる処理ブロック２９、およびアドヒージョン処理ユニット（ＡＤ）と冷却ユニット（ＣＯＬ）とが上下に重ねられてなる処理ブロック３０が配置されている。
【００２４】
さらに、後段部２ｃは、搬送路１４に沿って移動可能な主搬送装置１９を備えており、搬送路１４の一方側には、３つの現像処理ユニット（ＤＥＶ）２４ａ、２４ｂ、２４ｃが配置されており、搬送路１４の他方側には加熱処理ユニット（ＨＰ）が２段に重ねられてなる処理ブロック３１、およびともに加熱処理ユニット（ＨＰ）と冷却処理ユニット（ＣＯＬ）が上下に重ねられてなる処理ブロック３２、３３が配置されている。
【００２５】
なお、処理部２は、搬送路を挟んで一方の側に洗浄処理ユニット２１ａ、レジスト処理ユニット２２、現像処理ユニット２４ａのようなスピナー系ユニットのみを配置しており、他方の側に加熱処理ユニットや冷却処理ユニット等の熱系処理ユニットのみを配置する構造となっている。
【００２６】
また、中継部１５、１６のスピナー系ユニット配置側の部分には、薬液供給ユニット３４が配置されており、さらに主搬送装置のメンテナンスを行うためのスペース３５が設けられている。
【００２７】
上記主搬送装置１７，１８，１９は、それぞれ水平面内の２方向のＸ軸駆動機構、Ｙ軸駆動機構、および垂直方向のＺ軸駆動機構を備えており、さらにＺ軸を中心に回転する回転駆動機構を備えており、それぞれ基板Ｇを支持するアーム１７ａ，１８ａ，１９ａを有している。
【００２８】
上記主搬送装置１７は、搬送機構１０の搬送アーム１１との間で基板Ｇの受け渡しを行うとともに、前段部２ａの各処理ユニットに対する基板Ｇの搬入・搬出、さらには中継部１５との間で基板Ｇの受け渡しを行う機能を有している。また、主搬送装置１８は中継部１５との間で基板Ｇの受け渡しを行うとともに、中段部２ｂの各処理ユニットに対する基板Ｇの搬入・搬出、さらには中継部１６との間の基板Ｇの受け渡しを行う機能を有している。さらに、主搬送装置１９は中継部１６との間で基板Ｇの受け渡しを行うとともに、後段部２ｃの各処理ユニットに対する基板Ｇの搬入・搬出、さらにはインターフェイス部３との間の基板Ｇの受け渡しを行う機能を有している。なお、中継部１５、１６は冷却プレートとしても機能する。
【００２９】
インターフェイス部３は、処理部２との間で基板を受け渡しする際に一時的に基板を保持するエクステンション３６と、さらにその両側に設けられた、バッファーカセットを配置する２つのバッファーステージ３７と、これらと露光装置（図示せず）との間の基板Ｇの搬入出を行う搬送機構３８とを備えている。搬送機構３８はエクステンション３６およびバッファステージ３７の配列方向に沿って設けられた搬送路３８ａ上を移動可能な搬送アーム３９を備え、この搬送アーム３９により処理部２と露光装置との間で基板Ｇの搬送が行われる。
【００３０】
このように各処理ユニットを集約して一体化することにより、省スペース化および処理の効率化を図ることができる。
【００３１】
このように構成されたレジスト塗布・現像処理システムにおいては、カセットＣ内の基板Ｇが、処理部２に搬送され、処理部２では、まず、前段部２ａの処理ブロック２５の紫外線照射ユニット（ＵＶ）で表面改質・洗浄処理が行われ、冷却処理ユニット（ＣＯＬ）で冷却された後、洗浄ユニット（ＳＣＲ）２１ａ，２１ｂでスクラバー洗浄が施され、処理ブロック２６のいずれかの加熱処理ユニット（ＨＰ）で加熱乾燥された後、処理ブロック２７のいずれかの冷却ユニット（ＣＯＬ）で冷却される。
【００３２】
その後、基板Ｇは中段部２ｂに搬送され、レジストの定着性を高めるために、処理ブロック３０の上段のアドヒージョン処理ユニット（ＡＤ）にて疎水化処理（ＨＭＤＳ処理）され、下段の冷却処理ユニット（ＣＯＬ）で冷却後、レジスト塗布処理ユニット（ＣＴ）２２でレジストが塗布され、周縁レジスト除去ユニット（ＥＲ）２３で基板Ｇの周縁の余分なレジストが除去される。その後、基板Ｇは、中段部２ｂの中の加熱処理ユニット（ＨＰ）の一つでプリベーク処理され、処理ブロック２９または３０の下段の冷却ユニット（ＣＯＬ）で冷却される。
【００３３】
その後、基板Ｇは中継部１６から主搬送装置１９にてインターフェイス部３を介して露光装置に搬送されてそこで所定のパターンが露光される。そして、基板Ｇは再びインターフェイス部３を介して搬入され、必要に応じて後段部２ｃの処理ブロック３１，３２，３３のいずれかの加熱処理ユニット（ＨＰ）でポストエクスポージャーベーク処理を施した後、現像処理ユニット（ＤＥＶ）２４ａ，２４ｂ，２４ｃのいずれかで現像処理され、所定の回路パターンが形成される。現像処理された基板Ｇは、後段部２ｃのいずれかの加熱処理ユニット（ＨＰ）にてポストベーク処理が施された後、いずれかの冷却ユニット（ＣＯＬ）にて冷却され、主搬送装置１９，１８，１７および搬送機構１０によってカセットステーション１上の所定のカセットに収容される。
【００３４】
次に、本発明の一実施形態に係るレジスト塗布処理ユニット（ＣＴ）２２について説明する。図２および図３は、本発明の一実施形態に係るレジスト塗布処理ユニットの模式的断面図であって、図２は小蓋を装着する前の状態を示す図、図３は小蓋を装着した状態を示す図である。
【００３５】
図２に示すように、レジスト塗布処理ユニット（ＣＴ）２２には、基板回転手段、例えば駆動装置４０により回転されるスピンチャック４１が回転自在に設けられ、このスピンチャック４１上には、ＬＣＤ基板Ｇがその表面を水平にしながら吸着して載置されるようになっている。また、基板を収納する容器、例えば、このスピンチャック４１とともに回転され下方からスピンチャック４１および基板Ｇを包囲する有底円筒形状の回転カップ（処理容器）４２が設けられている。
【００３６】
この回転カップ４２の外周側には、回転カップ４２の外周側と下方側を覆い、中空リング上のドレインカップ４４が配置されている。このドレインカップ４４は、レジスト塗布の際に飛散したレジスト液を下方に導くことが可能となっている。
【００３７】
回転カップ４２の上部開口には、図示しない装着アームにより、中央部に開口４６を有する環状の蓋体４５が装着されるようになっている。この環状の蓋体４５は、回転カップ４２が基板Ｇとともに回転される際、回転カップ４２とともに回転するようになっている。この蓋体４５の開口４６には、レジスト液の吐出時、レジスト液の飛散を防止するための円筒状の筒状部材４７が立設されている。
【００３８】
回転カップ４２の上方には、図示しない装着アームによって、外蓋６０が装着されるようになっており、この外蓋の上には支持柱５０および支持柱５４が立設されている。
【００３９】
支持柱５０からは、基板Ｇにレジスト液や溶剤を供給するための噴頭４９を先端に有するアーム４８が延出している。この噴頭４９には、塗布液吐出ノズル、例えばレジスト液を吐出するためのレジスト液吐出ノズル５１と、シンナー等の溶剤を吐出するための溶剤吐出ノズル５２とからなる多系統のノズルユニットが設けられている。
【００４０】
また、アーム４８は、支持柱５０内の機構（図示せず）により揺動可能および昇降可能に構成され、レジスト液や溶剤の吐出時には、レジスト液吐出ノズル５１や溶剤吐出ノズル５２が基板Ｇの上方であって、環状の蓋体４５の開口４６の上方に位置される一方、レジスト液等の吐出後には、図３に示すように、待避位置に移動されるようになっている。
【００４１】
この環状の蓋体４５の開口４６には、小蓋５３が装着されるように構成されている。この小蓋５３は、支持柱５４から延出するように設けられた搬送アーム５５により搬送されるようになっている。この搬送アーム５５は、支持柱５４内の機構（図示せず）により昇降自在に構成され、その先端に、小蓋５３の係止部５６を係止するための係止爪５７を有している。そして、搬送アーム５５は、小蓋５３を吊持し、図３に示すよう開口４６に小蓋５３を装着するようになっている。小蓋５３には適宜のシール機構（図示せず）によりシールされるようになっている。
【００４２】
小蓋５３の下面には、突起部材５３ａが設けられている。小蓋５３の下面は蓋体４５の下面と面一となっており、突起部材５３ａは、小蓋５３が蓋体４５の開口４６に装着された際に、回転カップ４２内に位置されるようになっている。そして、レジスト液を拡散させる際に、小蓋５３が基板Ｇ、回転カップ４２および蓋体４５とともに回転されることによって、突起部材５３ａにより回転カップ４２内に気流が形成される。すなわち、突起部材５３ａは気流形成手段として機能する。この突起部材５３ａの形状を変更することにより気流を調整することができる。
【００４３】
また、回転カップ４２の底部の外周側部分には、円周上に複数の空気の流出孔５８が設けられており、環状の蓋体４５の外周側部分には、円周上に複数の空気の流入孔５９が設けられている。回転カップ４２を回転させることにより、回転カップ４２内の空気に遠心力が働き、図２および図３に矢印で示すように、回転カップ４２の流出孔５８から空気が外部に流出されるとともに、蓋体４５の流入孔５９を介して外部から空気が流入されるような気流が形成される。すなわち、この空気の流入孔５９および流出孔５８も気流形成手段として機能する。そして、この流出孔５８および流入孔５９の大きさを変更することにより気流を調整することができる。
【００４４】
前記突起部材５３ａの形状は特に限定されるものではなく、レジスト膜の膜厚を適切に調整することができるものであればよい。例えば、図４の（ａ）に示す十字型のもの、（ｂ）に示す４つの円盤を設けたもの、（ｃ）に示す放射状のもの、（ｄ）に示すプロペラ状のもの等が例示される。
【００４５】
突起部材５３ａの大きさや材質についても特に限定されるものではないが、例えば図５に示すように、突起部材５３ａを４つの部材から構成された十字型とした場合には、１つの部材を長さ５ｍｍ、高さ３ｍｍ程度の大きさとすることが好ましく、材質としては樹脂が好適である。
【００４６】
また、ここでは、小蓋５３を蓋体４５に装着した際に、小蓋５３の下面と蓋体４５の下面とが面一となるように構成した場合を示したが、図６に示すように、小蓋５３′の下面が蓋体４５の下面よりも高くなるようにするとともに、突起部材５３ａの先端が蓋体４５の下面と面一となるように構成してもよい。このようにした場合には、突起部材５３ａを設けたことに起因する基板Ｇへの転写の発生を回避することができる。
【００４７】
さらに、図７に示すように、突起部材５３ａの基部に突起部材５３ａを垂直をなす作用位置と水平をなす非作用位置との間で移動させる移動機構１２１を設け、基板Ｇの回転を加速している状態では突起部材５３ａを垂直にした作用位置とし、基板Ｇの回転が一定速度の状態では突起部材５３ａを二点鎖線で示すように水平にした非作用位置としてもよい。このようにすることで可能な限り気流の乱れをなくすことができる。
【００４８】
また、気流形成手段は以上のような小蓋５３の下面に設けられた突起部材５３ａに限られるものではなく、例えば図８に示すように、小蓋５３″の下面に気流形成手段としての窒素噴出部１３１を設け、この窒素噴出部１３１から窒素ガスを噴出することにより所望の気流を形成しても構わない。
【００４９】
次に、このように構成されるレジスト塗布処理ユニット（ＣＴ）により基板Ｇ表面にレジスト膜を形成する際の動作について説明する。図９は、ＬＣＤ基板の処理時間と回転速度との関係を示すグラフである。
【００５０】
まず、図２に示すように、環状の蓋体４５が図示しない搬送アームにより回転カップ４２から外されるとともに、基板Ｇが図示しない搬送アームによりスピンチャック４１上に搬送されて真空吸着される。
【００５１】
環状の蓋体４５が図示しない搬送アームにより回転カップ４２の上部開口に装着され、次いで、レジスト液吐出ノズル５１および溶剤吐出ノズル５２が基板Ｇの上方であって、環状の蓋体４５の開口４６の上方に位置される。
【００５２】
図９に示すように、基板Ｇの回転開始前に、溶剤吐出ノズル５２から、シンナー等の溶剤が環状の蓋体４５の開口４６を通して基板Ｇに吐出される。次いで、基板Ｇおよび回転カップ４２の回転が開始されると同時に、レジスト液吐出ノズル５１から、レジスト液が蓋体４５の開口４６を通して基板Ｇに吐出され、拡散進展されるシンナーのプリウェット効果を保ちつつレジストが進展されることで、基板Ｇ上にレジスト膜が形成される。この溶剤およびレジスト液の吐出時、環状の蓋体４５により、溶剤およびレジスト液の外部への飛散が防止される。
【００５３】
その後、溶剤吐出ノズル５２とレジスト液吐出ノズル５１が図３に示すように待避位置に移動されるとともに、基板Ｇおよび回転カップ４２の回転速度が例えば１５００ｒｐｍまで上昇され、所定時間この回転速度が維持された後、回転速度が低下されて、基板Ｇおよび回転カップ４２が停止される。
【００５４】
この基板Ｇおよび回転カップ４２の停止時に、図３に示すように、搬送アーム５５により、小蓋５３が搬送されて、環状の蓋体４５の開口４６に装着される。具体的には、搬送アーム５５により吊持された小蓋５３が筒状部材４７内に挿入され、係止爪５７が解除されて、小蓋５３が開口４６に嵌合された状態で装着され、シール機構（図示せず）によりシールされる。
【００５５】
次いで、図９に示すように、基板Ｇおよび回転カップ４２の回転速度が例えば、１３４０ｒｐｍまで上昇されてこの回転速度が維持され、レジスト膜の膜厚が整えられる。この時、環状の蓋体４５の開口４６に装着された小蓋５３は、基板Ｇ、回転カップ４２および蓋体４５とともに回転される。
【００５６】
このレジスト膜厚を整える際に、環状の蓋体４５の開口４６に小蓋５３が装着されているため、レジスト液の外部への飛散を確実に防止することができる。また、小蓋５３が装着されているため、開口４６からの空気の侵入を防止することができ、基板周囲に処理に悪影響を及ぼす気流が生じない。このため、レジスト膜の膜厚を均一に形成することが可能となる。
【００５７】
しかしながら、環状の蓋体４５の中央の開口４６からレジスト液吐出ノズル５１が挿入され、レジスト液吐出ノズル５１からレジスト液を吐出して基板Ｇにレジスト膜を形成する際に、レジスト膜の開口４６に対応する部分の乾燥がより速く進行し、また、回転カップ４２内の開口４６直下の部分すなわち中央部分に気流の特異領域が形成されやすい。そのため小蓋５３に突起部材５３ａが存在しない場合には、小蓋５３を装着した状態で基板Ｇを回転させてレジスト膜の膜厚を整えた際に、基板Ｇ中心部のレジスト膜の膜厚が厚くなるという問題が生じる。
【００５８】
これに対して、本実施形態のように、小蓋５３の下面に気流形成手段として突起部材５３ａを設け、小蓋５３が蓋体４５の開口４６に装着された際にその突起部材５３ａが回転カップ４２内に位置されるようにすることにより、回転カップ４２、蓋体４５および小蓋５３が基板Ｇとともに回転された際に、回転カップ４２内に気流を形成させることができ、この気流によってレジスト膜の膜厚を調整することがでる。これにより、均一な膜厚のレジスト膜を得ることができる。
【００５９】
また、回転カップ４２の回転により、回転カップ４２内の空気に遠心力が働き、図２および図３に矢印で示すように、蓋体４５の流入孔５９を介して外部から空気が流入されるとともに、回転カップ４２の流出孔５８から空気が外部に流出されるような気流が形成される。すなわち、空気の流入孔５９および流出孔５８も補助的な気流形成手段として機能する。この気流を制御することにより、基板Ｇ周辺のレジスト液の乾燥速度を調整して基板Ｇ周辺のレジスト膜の膜厚を制御することができ、レジスト膜厚の均一性を一層高めることができる。
【００６０】
さらにまた、外蓋６０の上にノズル駆動機構および小蓋駆動機構を配置したので、ノズル５１，５２や小蓋５３の移動量が少なくて済み、スループット向上が可能であるとともに、ノズル駆動機構および小蓋駆動機構の小型化が可能である。また、外蓋６０の上に駆動機構が載置されているので、基板Ｇを回転カップ４２内に搬入出する際には、基板搬送アームと干渉しない高さまで外蓋６０および蓋体４５を上昇させれば、他に基板搬送アームと干渉するものが存在せず、基板搬送をスムーズに行うことができる。
【００６１】
次に、小蓋５３に突起部材５３ａを設けた場合および設けない場合についてレジスト膜の膜厚分布を実際に評価した結果について説明する。
ここでは、直径１５４ｍｍの開口を有する蓋体を用い、その開口に装着される小蓋としてその下面に図４の（ｃ）に示す突起部材を取り付けたもの、および突起部材を取り付けないものを用いた。なお、突起部材の高さは６ｍｍ、幅は１ｍｍであった。これらを用いて上述した手順でダイナミック塗布を行い、各ポイントでのレジスト膜厚を測定した。膜厚の測定は、５５０ｍｍ×６７０ｍｍの四角形の基板の外周１０ｍｍを除いた部分の対角線上を等間隔に５１ポイントで行った。その結果を図１０に示す。図１０に示すように、突起部材を取り付けない小蓋を用いた場合には、基板中央部の膜厚が厚くなる傾向にあるのに対し、突起部材を用いたものは、基板中央部での膜厚が厚くなっていないことが確認された。ところで、いずれも中央部から外側の両肩部分の膜厚が厚くなっているが、これはその後のクーリングユニットにおける冷却で是正することができる。しかし、突起部材を用いない場合のように、中央部が厚くなる場合には、膜厚を是正することが一般的に困難であった。これに対し、突起部材を用いることにより、このような中央膜厚が厚くなった場合でも膜厚を調整して均一化することが可能となることが確認された。
【００６２】
また、小蓋の下面に図４の（ａ）に示す突起部材を設け、レジスト液温度を変化させて上述の手順で成膜した場合のレジスト膜の膜厚分布を求めた。その結果を図１１に示す。この図に示すように、レジスト液温度が変化しても膜厚プロファイルおよび平均膜厚はほとんど変化しないことが確認された。この結果から、上記手法でダイナミック塗布を行う場合に、小蓋に突起部材を設けることによりレジスト温度にかかわらず膜厚を均一化することができることが確認された。このことは、ノズル先端部でのレジスト液の温度コントロールを行わなくてもレジスト膜厚を均一にすることが可能であることを示唆している。
【００６３】
次に、実際に本発明の他の実施形態に係るレジスト塗布処理ユニットについて説明する。本実施形態では、図１２に示すように、開口が形成されていない蓋体４５′を着脱自在に設け、蓋体４５′の下面に突起部材６３を設けている。その他の部材については、従前の実施例と同様であるから図中、図２と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。
【００６４】
この装置では、レジスト液を基板Ｇ上に吐出する際には、蓋体を図示しない搬送アームにより上方に退避させ、基板Ｇを静止させたままレジスト液を滴下し、次いで、基板Ｇを回転させてレジスト液を全面に広げ、その後、蓋体４５′を回転カップ４２の上に載置して、回転カップ４２を略密閉状態とし、基板Ｇを回転カップ４２および蓋体４５′とともに回転させる。この実施形態においても、突起部材６３が蓋体４５′とともに回転されることにより、回転カップ４２内に気流を生じさせることができる。そして、この気流により基板Ｇ上のレジスト膜の膜厚を調整することができる。この場合に、基板中央の膜厚を調整したい場合には、蓋体４５′のほぼ中央に突起部材６３を取り付ければよいが、膜厚を調整したい部分が中央でない場合には、その位置に応じて突起部材６３の取り付け位置を変化させることができる。
【００６５】
また、以上のレジスト塗布処理ユニットは、膜厚調整の際に蓋体でカップ内を略密閉状態とし、基板とともにカップを回転させるものであったが、本発明は、開放型で固定タイプのカップ内でレジスト液を塗布する場合についても適用可能である。すなわち、基板として半導体ウエハを用いる場合には、通常、固定状態のカップを閉塞せずに開放状態とし、カップの上方から温度および湿度がコントロールされた空気のダウンフローをカップ内に取り込みながらレジスト液の塗布を行っている。このような塗布処理ユニットに本発明を適用した場合について図１３に説明する。
【００６６】
図１３に示すように、固定的に設けられたカップ８１の中に図示しないモータにより回転可能なスピンチャック８２が設けられており、このスピンチャック８２上に基板としての半導体ウエハＷが吸着保持されている。アーム８４はその先端に噴頭８３が取り付けられており、半導体ウエハＷの中心の直上位置と、カップ８１から離れた退避位置との間で噴頭８３を移動可能となっている。この噴頭８３には、レジスト液吐出ノズル８５と、シンナー等の溶剤を吐出するための溶剤吐出ノズル８６がとりつけられており、これらレジスト液吐出ノズル８５および溶剤吐出ノズル８６は図示しない供給源から、それぞれレジスト液および溶剤が供給されるようになっている。半導体ウエハＷの中心部の直上位置には、筒状体９１が設けられ、その中には気流形成手段として機能する送風手段としてのファン９２が配置されている。また、筒状体９１およびファン９２の上方には、温度および湿度、ならびにシンナー等の溶剤濃度がコントロールされた空気のダウンフローをカップ８１内に供給する温度湿度コントロール部９３が設けられている。
【００６７】
このようなレジスト塗布処理ユニットにおいては、噴頭８３を半導体ウエハＷの中央位置に移動させて、まず、溶剤吐出ノズル８６から半導体ウエハＷ上に例えばシンナー等の溶剤を吐出してプリウエット処理を行い、その後レジスト液吐出ノズル８５からレジスト液を吐出させ、半導体ウエハＷを所定の速度で回転させて、レジスト液を半導体ウエハＷの全面に広げる。その後噴頭８３を退避させ、ファン９２を回転させて気流を形成しつつ、半導体ウエハＷの回転速度を上昇させて、膜厚を整える。この処理の間中、温度湿度コントロール部９３から温度および湿度がコントロールされた空気がカップ８１内に供給される。この場合に、ファン９２の回転により、通常のダウンフローとは異なる気流が形成されることとなり、この気流を半導体ウエハＷの適宜の位置に作用させることにより、レジスト膜厚を調整することができる。図示の場合には、半導体ウエハＷの中央部にファン９２によりダウンフローを形成しており、半導体ウエハＷの中央部の膜厚が厚くなった場合の膜厚調整が可能となる。また、筒状体９１を設けているからファン９２の気流の作用を局部的に及ぼすことができ、局部的な膜厚調整が可能である。ファン９２による気流は、このようにダウンフローばかりでなく、逆回転させることにより上昇気流を形成することも可能であり、例えば中央部の膜厚が薄いような場合にこのような上昇気流を形成することにより膜厚均一化の可能性がある。また、ファンを設置する位置も中央部以外に、膜厚を調整したい部位に応じて種々設定可能である。したがって、種々の膜厚プロファイルの調整に寄与することが可能となる。さらに、このように気流の調整により膜厚プロファイルの調整が可能であることから、カップ８１内の温度および湿度のコントロールを行わなくても膜厚コントロールを行える可能性がある。
【００６８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態ではレジスト塗布・現像処理システムに本発明を適用した場合について説明したが、これに限るものではない。また、レジスト液を塗布する場合について示したが、スピンコートにより塗布膜を形成する場合であれば、他の塗布液を適用することも可能である。さらに、上記実施の形態では、被処理基板としてＬＣＤ基板および半導体ウエハを用いた場合について示したが、これに限らず他の基板への塗布膜形成にも適用することができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、処理容器内において、基板の膜厚を調整可能な気流を形成する気流形成手段を設けたので、これにより塗布液温度等の変化による塗布膜厚変動を小さくすることができ、塗布膜の膜厚を調整することができる。
【００７０】
また、開口を有する蓋体と、その開口を閉塞するための小蓋とを有し、いわゆるダイナミック塗布方式が可能な塗布処理装置において、小蓋の下面に突起部材を設け、小蓋が蓋体の開口に装着された際にその突起部材が処理容器内に位置されるようにすることにより、処理容器、蓋体、小蓋が基板とともに回転された際に、処理容器内に気流を生じさせてレジスト膜等の塗布膜の膜厚を調整することができ、均一な膜厚の塗布膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の対象となる塗布処理装置が適用されるレジスト塗布・現像処理ステムを示す平面図。
【図２】  上記レジスト塗布・現像処理システムに搭載された本発明の一実施形態に係るレジスト塗布処理ユニットの、小蓋を装着する前の状態を示す断面図。
【図３】  上記レジスト塗布・現像処理システムに搭載された本発明の一実施形態に係るレジスト塗布処理ユニットの、小蓋を装着した後の状態を示す断面図。
【図４】  小蓋の下面に取り付けた突起部材の形状例を示す底面図。
【図５】  図４の（ａ）に示した突起部材が設けられた小蓋の下面斜視図。
【図６】  小蓋の下面と蓋体の下面とを面一となるように構成した場合の部分断面図。
【図７】  小蓋の他の例を示す斜視図。
【図８】  小蓋のまた他の例を示す部分断面図。
【図９】  ＬＣＤ基板にレジスト液を塗布する処理を施す際における、処理時間と基板回転速度との関係を示すグラフ。
【図１０】  小蓋に突起部材を設けた場合と設けない場合とで、基板上のレジスト膜の膜厚分布を比較して示すグラフ。
【図１１】  小蓋に突起部材を設けた場合において、レジスト液温度を変化させた場合の基板上のレジスト膜の膜厚分布を示すグラフ。
【図１２】  本発明の他の実施形態に係るレジスト塗布処理ユニットを示す断面図。
【図１３】  本発明のさらに他の実施形態に係るレジスト塗布処理ユニットを示す断面図。
【符号の説明】
２２…レジスト塗布処理ユニット（塗布処理装置）
４１…スピンチャック（基板回転手段）
４２…回転カップ（処理容器）
４５，４５′…蓋体
４６…開口
５１…レジスト液吐出ノズル（塗布液吐出ノズル）
５２…溶剤吐出ノズル
５３…小蓋
５３ａ，６３…突起部材（気流形成手段）
５８…空気の流出孔
５９…空気の流入孔
９２…ファン（気流形成手段）
Ｇ…ＬＣＤ基板
Ｗ…半導体ウエハ
【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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