涂布方法和涂布装置的制作方法

专利名称：涂布方法和涂布装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在被处理基板上涂布液体的技术，特别涉及一种以无旋转方式在基板上形成涂布膜的涂布方法和涂布装置。
背景技术：
最近，在平板显示器(FPD)制造过程的照相平版印刷(photolithography)工序中，作为有利于被处理基板(如玻璃基板)大型化的抗蚀剂(resist)涂布法，普及有使长型抗蚀剂喷嘴一边从其狭缝状喷出口呈带状喷出抗蚀剂液，一边对于基板作相对移动或扫描，不需要旋转运动，在基板上涂布抗蚀剂液形成所期望的膜厚的无旋转方式(例如参照专利文献1)。
即使在采用无旋转方式(又称狭缝式)的抗蚀剂工艺中，也进行清洗处理和粘附处理作为前处理，在清洗处理中，基板表面的粒子、有机物等污染物被除去。在粘附处理中，为了提高基板与抗蚀剂膜的密合性，在基板上涂布蒸气状的HMDS。另外，抗蚀剂涂布处理是对粘附处理后的无图案的基板进行的。
日本专利特開平10-156255但是，现有的无旋转方式，对于形成在基板上的抗蚀剂涂布膜的膜厚控制方面，留有改善的余地，特别是提高面内均匀性成为课题。具体的，存在涂布开始部的涂布膜的膜厚凹陷，另一方面涂布中间部的涂布膜的膜厚在左右两端部不能控制，涂布终端部的涂布膜容易显著隆起的问题。
具体的，根据现有的无旋转方式，如图22所示的平面视图案，在基板G上形成抗蚀剂液的涂布膜200。这里，在涂布开始部A，如图23(A)所示，缩小长型抗蚀剂喷嘴202与基板G的间隙DA，进行抗蚀剂液的前置喷出或着液，但是从抗蚀剂喷嘴202的狭缝状喷出口202a喷出的抗蚀剂液，在基板G上容易向外侧(特别是喷嘴长度方向外侧)过度扩展。结果，如图24所示，在涂布开始部A(特别是其左右隅角部)，抗蚀剂涂布膜200的膜厚向外侧下垂而凹陷。
涂布扫描中，如图23(B)所示，使抗蚀剂喷嘴202与基板G的间隙DB比涂布开始时变大，在其背面下端部形成弯液面，同时在基板G上方移动，因为刚喷到基板G上的抗蚀剂液被喷嘴202拖曳，如图25所示，抗蚀剂液容易在涂布中间部B的左右两端部向内侧聚集而形成隆起204。扫描速度越快，或者间隙DB越大，该隆起204就有如虚线204′所示变大的倾向。
而且，抗蚀剂喷嘴202结束喷出抗蚀剂液时，由于向上方移动、退避，从其狭缝状喷出口202a的两端开始抗蚀剂液的液切割，所以在涂布终端部C(特别是其左右隅角部)抗蚀剂液向内侧的聚集更加严重，更容易形成大的隆起。
关于上述的抗蚀剂涂布膜的膜厚变化或不均匀性，与抗蚀剂工艺的状况、条件相对应，使抗蚀剂喷嘴202的喷出构造更加合适，可以降低到某种程度。可是，这种方法没有普遍性，每次变化状况(如膜厚)、条件(如抗蚀剂的种类)，都必须更换抗蚀剂喷嘴的硬件，在成本、使用等方面存在很大实用性上的不足。
并且，现有的无旋转方式，如图26所示，在涂布开始位置A前置喷出时，抗蚀剂喷嘴202与基板G间的间隙无法完全被抗蚀剂液填满，经常产生间隙(着液不良处)206。在存在该着液不良处206的某种状态下开始涂布扫描，如图27所示，在抗蚀剂喷嘴202背面下部形成的弯液面的顶部线(湿线wet line)在着液不良处206凹陷，容易在与其位置对应的抗蚀剂涂布膜200的位置上产生沿扫描方向的条状涂布不匀208。

发明内容
本发明鉴于现有技术的问题点，其目的提供一种使涂布膜的膜厚控制、特别是周缘部的膜厚均匀化容易进行的无旋转方式的涂布方法和涂布装置。
本发明的另一目的是提供在涂布开始位置，在喷嘴和被处理基板间的间隙中，确实无空隙地填满处理液，防止涂布不匀的无旋转方式的涂布方法和涂布装置。
为了达成上述目的，本发明的涂布方法包括在设定在被处理基板上的涂布区域周缘部的一部分或全部，涂布处理液形成线状涂布膜的线状涂布工序；和在上述基板上的上述涂布区域，涂布处理液形成面状涂布膜的面状涂布工序。
本发明的涂布装置具有在设定在被处理基板上的涂布区域周缘部的一部分或全部，涂布处理液形成线状涂布膜的线状涂布处理部；和在上述基板上的上述涂布区域，涂布处理液形成面状涂布膜的面状涂布处理部。
根据本发明，在基板上的涂布区域一面上涂布处理液的面状涂布工序进行之前，由线状涂布工序，在该涂布区域周缘部的一部分或全部涂布处理液，形成线状涂布膜。在面状涂布工序中，在基板上呈面状涂布的处理液在涂布区域周缘部与线状涂布膜接触乃至一体化，受到与线状涂布膜的轮廓(profile)相对应的膜厚的控制。
本发明中，根据适当的一个实施方式，选定线状涂布膜的轮廓，使得在面状涂布工序中涂布在基板上的处理液的扩展被线状涂布膜阻止。根据适当的另一个实施方式，选定线状涂布膜的轮廓，使得在面状涂布工序中涂布在基板上的处理液由于与线状涂布膜的粘附引力，向涂布区域的周边侧扩展。本发明的涂布方法优选在面状涂布工序之前对线状涂布膜进行加热，使其干燥。所以，本发明的涂布装置中，优选设置面状涂布工序之前对线状涂布膜进行加热使其干燥的干燥设备。
另外，根据适当的一个实施方式，线状涂布处理部具有向大致水平状态的基板，从上方喷出线状处理液的第一喷嘴；和第一喷嘴对于基板作相对移动，使得从该第一喷嘴喷到基板上的处理液形成线状涂布膜的第一涂布扫描部。该第一喷嘴，可以适当选用由响应电驱动信号对喷嘴内的处理液进行加压，以液滴形式进行喷射的喷墨式的喷嘴。
根据适当的一个实施方式，面状涂布处理部具有向大致水平状态的基板，从上方喷出带状处理液的第二喷嘴；和第二喷嘴对于基板作相对移动，使得从该第二喷嘴喷到基板上的处理液向涂布区域的一面进行涂布的第二涂布扫描部。该第二喷嘴适当使用具有长度为在一方向上覆盖涂布区域的一端到另一端的狭缝状喷出口的长型喷嘴。面状涂布工序中，可以使该长型喷嘴与基板平行并且在与喷嘴长度方向大致垂直的方向上作相对移动。
根据适当的一个实施方式，选定线状涂布膜的轮廓，使得在面状涂布工序开始时利用上述第二喷嘴涂布在基板上的处理液与线状涂布膜粘附，填满间隙。
在本发明中，线状涂布处理和面状涂布处理可以在不同的基板支撑部(变化位置)进行，也可以在相同的支撑部(相同位置)进行。
本发明其他观点的涂布方法是指使被处理基板与长型喷嘴的喷出口，隔着微小间隙大致水平地对向，进行一边从上述喷嘴向上述基板喷出处理液，一边使上述喷嘴在相对水平方向上移动的涂布扫描，在上述基板上形成上述处理液的面状涂布膜的涂布方法，在上述基板上的上述涂布扫描终止的位置附近，在进行上述涂布扫描之前使由上述处理液形成的先实施涂布膜成为所期望的图案，由上述涂布扫描形成在上述基板上的面状涂布膜的终端与上述先实施涂布膜相接合，上述先实施涂布膜成为上述面状涂布膜的扩张部分。
另外，本发明的另一观点的涂布装置具有使被处理基板与长型喷嘴的喷出口，隔着微小间隙大致水平地对向，进行一边从上述喷嘴向上述基板喷出处理液，一边使上述喷嘴在相对水平方向上移动的涂布扫描，在上述基板上形成上述处理液的面状涂布膜的面状涂布处理部；和在上述基板上的上述涂布扫描结束位置附近上，在进行上述面状涂布处理部的上述涂布扫描之前，使由上述处理液形成的先实施涂布膜成为所期望的图案的先实施涂布膜形成部，由上述面状涂布处理部的涂布扫描形成在上述基板上的面状涂布膜的终端与上述先实施涂布膜相接合，上述先实施涂布膜成为上述面状涂布膜的扩张部分。
在本发明优选的一方式中，基板为矩形，先实施涂布膜形成在基板上涂布扫描结束侧的隅角部。
根据上述方式，面状涂布处理时涂布扫描结束位置附近，面状涂布膜与先实施涂布膜相接合(一体化)，先实施涂布膜成为面状涂布膜的扩张部分，因此，涂布终端部的面状涂布膜的轮廓可以任意调整。
根据本发明的涂布方法或涂布装置，利用上述构成和作用，无旋转方式的涂布处理中，可以使涂布膜的膜厚控制、特别是周缘部的膜厚均匀化容易进行。并且，在涂布开始位置，在喷嘴与被处理基板间的间隙中，确实无空隙地填满处理液，能够防止涂布不匀。


图1为本发明可适用的涂布显影处理系统构成的平面图。
图2为表示实施方式的涂布显影处理系统的处理顺序的流程图。
图3为表示实施方式的涂布显影处理系统中的线状涂布单元内主要部分构成的斜视图。
图4为模式地表示实施方式中在基板上形成的线状抗蚀剂涂布膜的平面视图案的平面图。
图5为模式地表示实施方式中在基板上形成的线状抗蚀剂涂布膜的涂布位置和截面形状的截面图。
图6为表示实施方式的涂布显影处理系统中的面状涂布单元内主要部分构成的斜视图。
图7为表示实施方式的面状涂布单元内的作用的斜视图。
图8为模式地表示实施方式中在基板上形成的面状抗蚀剂涂布膜的平面视图案的平面图。
图9为模式地表示实施方式中线状抗蚀剂涂布膜的一种作用的部分截面图。
图10为模式地表示实施方式中线状抗蚀剂涂布膜的一种作用的部分截面图。
图11为模式地表示实施方式中线状抗蚀剂涂布膜的一种作用的部分截面图。
图12为模式地表示实施方式中线状抗蚀剂涂布膜的一种作用的部分截面图。
图13为模式地表示实施方式中线状抗蚀剂涂布膜的一种作用的部分截面图。
图14为表示实施方式中在面状涂布处理装置上组合线状涂布处理装置的一种变形例构成的斜视图。
图15为模式地表示图14构成例的涂布处理作用的平面图。
图16为表示在图14构成例中组合加热干燥装置的构成例的略侧面图。
图17为表示实施方式的先实施抗蚀剂涂布膜图案的一例子的平面图。
图18为表示实施方式的先实施涂布膜的作用的平面图。
图19为表示实施方式的先实施涂布膜的其他图案例的平面图。
图20为表示实施方式的先实施涂布膜的其他图案例的平面图。
图21为表示实施方式的先实施涂布膜的其他图案例的平面图。
图22为模式地表示根据现有技术的无旋转涂布处理在基板上得到的抗蚀剂涂布膜平面视图案的平面图。
图23为模式地表示现有技术的无旋转涂布处理作用的正面图。
图24为模式地表示现有技术问题点的部分截面图。
图25为模式地表示现有技术问题点的部分截面图。
图26为模式地表示现有技术问题点的正面图。
图27为模式地表示现有技术问题点的斜视图。
符号说明40 面状涂布单元(ACT)44 线状涂布单元(LCT)62 载物台64 喷墨式抗蚀剂喷嘴(喷墨式喷嘴)68 Y导轨70 X导轨72 Y方向驱动部74 台架76 线状抗蚀剂涂布膜80 载物台82 长型抗蚀剂喷嘴(长喷嘴)84 涂布处理部86 抗蚀剂液供给机构88 喷嘴移动机构
100 面状抗蚀剂涂布膜102 暖风机110 先实施抗蚀剂涂布膜112 面状抗蚀剂涂布膜114 合成抗蚀剂涂布膜G 玻璃基板(被处理基板)RE 涂布区域具体实施方式
下面，参照图1～图21，说明本发明优选实施方式。
图1中，作为本发明的涂布方法和涂布装置可适用的构成例，表示涂布显影处理系统。该涂布显影处理系统设置在净化室内，例如将LCD用玻璃基板作为被处理基板，在LCD制造过程中，进行照相平版印刷工序中的清洗、抗蚀剂涂布、预烘焙、显影以及后烘焙各处理。曝光处理在与该系统相邻设置的外部曝光装置(图中未表示)中进行。
该涂布显影处理系统，大体上由向盒装卸台(cassette station)(C/S)10、过程台(process station)(P/S)12和连接(interface)部(I/F)14构成。
在系统的一端部设置的向盒装卸台(C/S)10具有可以载置规定数例如至多4个的可容纳多个基板G的盒子C的盒式载物台16；在该盒式载物台16上的侧方、与盒子C的排列方向平行设置的搬送路径17；和在该搬送路17上自由移动，对于载物台16上的盒子C、进行基板G的送入送出的搬送机构20。该搬运机构20具有保持基板G的设备如搬送臂，可以在X、Y、Z、θ的4个轴上运动，与后述过程台(P/S)12侧的搬送装置38进行基板G的交换。
过程台(P/S)12，从上述向盒装卸台(C/S)10侧，顺次将清洗过程部22、涂布过程部24、显影过程部26，隔着(夹持)基板中继部23、药液供给单元25以及空隙27排列为横向一列。
清洗过程部22具有2个洗擦(scrub)清洗单元(SCR)28、上下2段紫外线照射/冷却单元(UV/COL)30、加热单元(HP)32以及冷却单元(COL)34。
涂布过程部24具有无旋转方式的面状涂布单元(ACT)40、减压干燥单元(VD)42、线状涂布单元(LCT)44、上下2段型粘附/冷却单元(AD/COL)46、上下2段型加热/冷却单元(HP/COL)48以及加热单元(HP)50。
显影过程部26具有3个显影单元(DEV)52、2个上下2段型加热/冷却单元(HP/COL)53以及加热单元(HP)55。
在各过程部22、24、26的中央部沿长度方向设置有搬送路径36、47、58，搬送装置38、54、60分别沿着搬送路径36、47、58移动，存取(access)到各过程部内的各单元，进行基板G的搬入/搬出或搬送。而且，在该系统中，对各过程部22、24、26，搬送路径36、47、58的一侧配置有液体处理系统单元(SCR、CT、DEV等)，另一侧配置有热处理系统单元(HP、COL等)。
设置在系统另一端部的连接部(I/F)14，在与过程台12相邻的一侧设置有延长部(extension)(基板交换部)56和缓冲级(buffer stage)57，在与曝光装置相邻侧设置有搬送机构59。该搬送机构59在沿Y方向的搬送路径19上自由移动，除了相对于缓冲级57进行基板G的搬入搬出以外，也与延长部(基板交换部)56和相邻的曝光装置进行基板G的交换。
图2表示该涂布显影处理系统的处理顺序。首先在向盒装卸台(C/S)10中，搬送机构20从盒式载物台16上规定的盒子C中取出1个基板G，运送到过程台(P/S)12的清洗过程部22的搬送装置38中(步骤S1)。
在清洗过程部22中，基板G首先被顺次搬入紫外线照射/冷却单元(UV/COL)30中，在最初的紫外线照射单元(UV)中，实施由紫外线照射进行的干式清洗，在以下的冷却单元(COL)中冷却到规定温度(步骤S2)。通过该紫外线清洗主要除去基板表面的有机物。
接着，基板G在一个洗擦(scrub)清洗单元(SCR)28中进行洗擦清洗处理，粒子状污染物从基板表面被除去(步骤S3)。洗擦清洗之后，基板G在加热单元(HP)32中加热，进行脱水烘焙处理(步骤S4)，下一步在冷却单元(COL)34中冷却到一定的基板温度(步骤S5)。至此，清洗过程部22的前处理结束，基板G由搬送装置38，通过基板交换部23搬送至涂布过程部24。
在涂布过程部24中，基板G首先被搬入线状涂布单元(LCT)44中，在那里如后述在基板G上设定的涂布区域外周或周缘部线状涂布抗蚀剂液(步骤S6)。这样基板G上形成的线状抗蚀剂涂布膜，紧接着在加热单元(HP)50中，由加热处理进行干燥(步骤S7)。然后，基板G顺次被搬入粘附/冷却单元(AD/COL)46中，在最初的粘附单元(AD)进行疏水化处理(HMDS)(步骤S8)，在以下的冷却单元(COL)，冷却到一定的基板温度(步骤S9)。在加热干燥工序(HP)与疏水化工序(HMDS)之间也可以进行冷却处理(COL)。
接下来，基板G在面状涂布单元(ACT)40中利用无旋转法，在涂布区域一面上涂布抗蚀剂液，然后在减压干燥单元(VD)42中利用减压进行干燥处理(步骤S10)。
下面，基板G被顺次搬入加热/冷却单元(HP/COL)48中，在最初的加热单元(HP)中进行涂布后的热烘(预烘焙)(步骤S11)，在以下的冷却单元(COL)中被冷却至一定的基板温度(步骤S12)。在涂布后的热烘中也可以使用加热单元(HP)50。
上述涂布处理之后，基板G通过涂布过程部24的搬送装置54和显影过程部26的搬送装置60被搬送到连接部(I/F)14，从那里被搬运到曝光装置中(步骤S13)。在曝光装置中基板G上的抗蚀剂被曝光成规定的回路图案。然后，图案曝光结束后的基板G从曝光装置返回到连接部(I/F)14中。连接部(I/F)14的搬送机构59通过延长部56将从曝光装置取回的基板G搬运到过程台(P/S)12的显影过程部26(步骤S13)。
在显影过程部26中，基板G在显影单元(DEV)52的任一个中接受显影处理(步骤S14)，接着被顺次搬入加热/冷却单元(HP/COL)53的一个中，在最初的加热单元(HP)中进行后热烘(步骤S15)，然后在冷却单元(COL)中被冷却到一定的基板温度(步骤S16)。在该后热烘中也可以使用加热单元(HP)55。
在显影过程部26中进行一系列处理后的基板G由过程台(P/S)12的搬送装置60、54、38返回到向盒装卸台(C/S)10，在那里由搬送机构20被容纳到任一个盒子C中(步骤S1)。
在该涂布显影处理系统中，涂布过程部24，特别是线状涂布单元(LCT)44和面状涂布单元(ACT)40适用本发明。下面，利用图3～图14，对本发明一个实施方式的线状涂布单元(LCT)44和面状涂布单元(ACT)40的构成和作用进行详细说明。
图3表示该实施方式的线状涂布单元(LCT)44内的主要部分构成。该线状涂布单元(LCT)44具有为保持基板G水平载置的载物台62；将相对该载物台62上的基板G呈点状或线状喷出抗蚀剂液的喷墨式的抗蚀剂喷嘴(以下简称“喷墨式喷嘴”)64，沿XY方向移动的喷嘴扫描机构66；和控制各部分的控制器(图中未表示)。
在喷嘴扫描机构66中，沿Y方向的一对Y导轨68、68配置在载物台62的左右两侧，横截载物台62上方，沿X方向的一根X导轨70，在例如配有电动机的Y方向驱动部72的作用下，可以在Y导轨68、68上，沿Y方向移动。并且，在X导轨70上沿X方向安装例如自行式或外部驱动式的可移动台架(carriage)(搬送体)74，该台架74上安装喷墨式喷嘴64。因为由Y方向驱动部72可以在Y方向移动，由台架74可以在X方向移动，将两者组合，能使喷墨式喷嘴64在载物台62上方的XY面上的任意2点间或沿任意直线或曲线轨迹移动。
喷墨式喷嘴64构成为在其喷出口内部，作为喷射装置，例如内置有压电元件，由于上述控制器传输的电驱动信号，使该压电元件收缩动作，由该收缩压力对喷嘴内的抗蚀剂液进行加压，从喷出口喷出液滴。另外，抗蚀剂液供给部(图中未表示)作为容器直接或通过配管(图中未表示)与抗蚀剂喷嘴64相连接。
该线状涂布单元(LCT)44，由于上述构造，能在基板G上预先设定的涂布区域周缘部的一部分或全部上，涂布处理液形成线状的抗蚀剂涂布膜。例如，如图4所示，使喷墨式喷嘴64通过喷嘴扫描机构66，在基板G的4边，以(1)→(2)→(3)→(4)的轨迹移动，由于从喷墨式喷嘴64将所需量的抗蚀剂液滴到该轨迹上的各点，在涂布区域RE周缘部上能够形成长方形的线状抗蚀剂涂布膜76。这里的涂布区域RE是指在后述的面状涂布单元(ACT)40中抗蚀剂液以无旋转法被面状涂布的基板G上的区域。通常，涂布区域RE的外缘位置设定在距基板G的端部几分(如10mm)内侧。
线状抗蚀剂涂布膜76的平面视图案的形状以与基板G符合的形状(四角形)为标准，但是也可以选择与后工序的面状抗蚀剂涂布(ACT)要求状态、处理条件相适应的任意变化。例如，为了更有效的减少如图22～图27所示的现有技术的抗蚀剂涂布膜200的边缘部的膜厚变化或不均匀性，在后续工序的面状抗蚀剂涂布(ACT)中成为涂布开始位置A的X方向的基板一端部侧，使线状抗蚀剂涂布膜76的角部76A如图8的圆内部分放大图LA所示为圆形，向内侧聚集的图案，或在成为涂布终止位置C的X方向的基板另一端部侧，使线状抗蚀剂涂布膜76的角部76C如图8的圆内部分放大图LC所示削尖为锐角，向外侧扩展的图案等都是适宜的。
另外，如图5所示，线状抗蚀剂涂布膜76的截面形状、尺寸(特别是厚度W和高度H等)也可以在一定范围内任意选择。图中的虚线J表示基板G上的制品区域和非制品区域的界限。通常因为涂布区域RE的外周位置设定在界限J的外侧，所以线状抗蚀剂涂布膜76也可以形成在界限J的外侧。
如上所述，在线状涂布单元(LCT)44中，形成在基板G上的线状抗蚀剂涂布膜76，紧接着在加热单元(HP)50中进行加热处理，使其干燥(步骤S7)。此加热干燥是为了使线状抗蚀剂涂布膜76中残留的溶剂蒸发，提高与基板G的密合性，但是没有必要像预烘焙(步骤S11)那样干燥，可以是半干。
图6表示面状涂布单元(ACT)40内的主要部分构成。该面状涂布单元(ACT)40具有为保持基板G水平载置的载物台80；和为了在该载物台80上载置的基板G的上面(正确地是涂布区域RE)，利用长型抗蚀剂喷嘴(以下称为“长喷嘴”)82，使用无旋转方法，面状涂布抗蚀剂液的涂布处理部84。
涂布处理部84具有带有长喷嘴82的抗蚀剂液供给机构86；和在涂布处理时使长喷嘴82在载物台80上方沿X方向水平移动的喷嘴移动机构88。在抗蚀剂液供给机构86中，长喷嘴82具有以覆盖载物台80上基板G的一端到另一端的长度，在Y方向延伸的狭缝状喷出口，并与抗蚀剂液供给源(图中未表示)的抗蚀剂液供给管90相连接。喷嘴移动机构88具有支撑长喷嘴82水平的反“コ”字形或门形的喷嘴支撑体92；和使该喷嘴支撑体92在X方向上，双方向直行移动的直行驱动部94。该直行驱动部94可以由例如带导向直线电动机机构或滚珠螺杆机构构成。另外，用于改变或调节长喷嘴82的高度位置的带导向升降机构96设置在例如连接喷嘴支撑体92和长喷嘴82的连接部98上。因为升降机构96可以调节或改变长喷嘴82的高度位置，所以可以任意调节或改变长喷嘴82的下端或喷出口与载物台80上的基板G上面(被处理面)之间的距离间隔，即间隙的大小。
长喷嘴82由例如不锈钢等抗锈蚀性和加工性优良的金属构成，向着下端的狭缝状喷出口，具有尖细的锥形面。长喷嘴82的狭缝状喷出口的全长与基板G的宽度大小或后述对向的线状抗蚀剂涂布膜间的宽度(距离间隔)相对应。因此长喷嘴82的喷出口的两端，在基板G上的涂布区域RE的左右两侧的大致正上方沿X方向移动。
在该面状涂布单元(ACT)40中，载物台80上载置基板G，在控制器(图中未表示)的控制下，使抗蚀剂液供给机构86和喷嘴移动机构88等以规定的顺序进行操作，由此，如图8所示，在基板G上的涂布区域RE，即线状抗蚀剂涂布膜76的矩形框架或用堤围成的区域内，能使面状的抗蚀剂涂布膜100形成所希望的膜厚。
更详细地，如图6所示，一边通过喷嘴移动机构88使长喷嘴82以一定速度移动，使得在载物台80的上方以规定的高度沿X方向纵截或扫描，一边在抗蚀剂液供给机构86中，从长喷嘴82的狭缝状喷出口喷出的抗蚀剂液以沿Y方向扩展的带状喷出流供给到载物台80上的基板G的涂布区域RE。由这种长喷嘴82的涂布扫描，如图7所示，在基板G上如同在长喷嘴82后面追赶一样，从基板的一端向另一端形成抗蚀剂液的面状涂布膜100。此时，在面状抗蚀剂涂布膜100向基板G外侧(特别是左右外侧)扩展的过程中，与线状涂布膜76接触乃至一体化，面状抗蚀剂涂布膜100的边缘位置被线状抗蚀剂涂布膜76所规定，同时膜厚也得以控制。
即在涂布开始位置A，因为缩小长喷嘴82与基板G的间隙，进行抗蚀剂液的前置喷出或着液，所以从长喷嘴82的狭缝状喷出口喷出的抗蚀剂液容易在基板G上向外侧(特别是喷嘴长手方向外侧)过度扩展。但是在这种实施方式下，涂布区域RE的边缘部已经形成了线状抗蚀剂涂布膜76。由此，如图9所示，因为面状抗蚀剂涂布膜100的外缘被线状抗蚀剂涂布膜76的堤部所限制，由此无法向外侧扩展(堤岸效果)，如假想线100′所示的膜厚的变细(凹陷)被阻碍。特别是，如图8中的圆内部分放大图LA所示，在涂布开始位置A侧，使线状抗蚀剂涂布膜76的角部成为圆形的图案中，可以进一步提高上述堤岸效果乃至防止膜厚凹陷的效果。
另一方面，涂布扫描中，如图7所示，以长喷嘴82在其背面下端部形成弯液面的状态，在基板G上方沿X方向移动，因为刚在基板G上喷出的抗蚀剂液被长喷嘴82拖曳，所以在涂布中间部B的左右两端部抗蚀剂液受到向内侧聚集的力。可是在这种实施方式下，因为涂布区域RE的外缘部已经形成线状涂布膜76，如图10所示，因为面状抗蚀剂涂布膜100的外缘部与线状抗蚀剂涂布膜76的粘附引力而停留在规定的外周位置，没有向内侧聚集，防止了假想线100′所示的膜厚的隆起。
另外，在涂布终止部C，虽然刚喷到基板G上的抗蚀剂液受到长喷嘴82侧的比涂布中间部B更大的向内的力，但是仍然由于与线状抗蚀剂涂布膜76的粘附(润湿)引力停留在规定的外周位置，没有向内侧聚集，防止了膜厚的隆起。特别是如图8中的圆内部分放大图LC所示，在涂布终止位置C侧，线状抗蚀剂涂布膜76的角部76C形成锐角向外侧扩张的图案中，涂布结束时将从长喷嘴82喷出的过量的抗蚀剂液转移到其区域扩张部分，由于与线状抗蚀剂涂布膜76的润湿粘附力，可以使其更好地保持，因此可以更加提高防止上述膜厚隆起的效果。
并且，这种实施方式，在涂布扫描开始前或开始时，在涂布开始位置A上，用于在长喷嘴82与基板G之间的间隙填充抗蚀剂液的着液能够再现性良好地进行。即如图12所示，因为在涂布开始位置A或其X方向外侧附近已经形成线状抗蚀剂涂布膜76，所以由长喷嘴82的狭缝状喷出口82a喷出的着液用抗蚀剂液R，在线状抗蚀剂涂布膜76上从上方重合，粘附乃至一体化，向喷嘴长手方向(Y方向)扩展，可以在间隙内完全填充抗蚀剂液R，使之没有空隙。
这样，通过在将长喷嘴82与基板G的间隙用抗蚀剂液完全填满的状态下开始涂布扫描，如图7所示，在长喷嘴82的背面下部形成的弯液面的顶部线(湿线wet line)WL保持在同一水平线上，可以在基板G上形成没有涂布不匀的平坦面的抗蚀剂涂布膜100。
在这种实施方式下，对于抗蚀剂工艺的各种状态、条件，不需要改变或交换长喷嘴82的硬件，适当选择线状抗蚀剂涂布膜76的轮廓(涂布位置、高度H、宽度W等)，可以容易实现上述均匀化的膜厚控制。
例如，不改变扫描速度、抗蚀剂特性等涂布条件，将面状抗蚀剂涂布膜100的厚度设定值由Ta改变为例如约2倍的Tb，在涂布扫描中间部B中，与长喷嘴82的向内侧聚集的力相比，由于与基板的润湿向外侧扩展的抗蚀剂液数量上的力更大，在左右两端部的膜厚不但隆起，而且容易向外垂下(凹陷)。
此时，如图11所示，由于线状抗蚀剂涂布膜76的涂布位置向基板内侧(制品区域侧)聚集，可以具备阻止在线状抗蚀剂涂布膜76上，面状抗蚀剂涂布膜100的外缘部扩展的堤岸效果机能。由此，可以消除如假想线(点划线)100′所示的面状抗蚀剂涂布膜100的膜厚垂下或凹陷，保持膜厚的均匀化。
如上所述，根据该实施方式，对于无旋转方式的抗蚀剂涂布，由于在基板G上设定的涂布区域RE的外周已经形成线状抗蚀剂涂布膜76，在正规的无旋转涂布处理中，使面状抗蚀剂涂布膜100的膜厚控制特别是周缘部的膜厚均匀化控制容易进行。并且，在涂布开始时或之前的着液动作，在长喷嘴82与基板G之间的间隙中再现性良好地填充抗蚀剂液是可能的，由此，可以在涂布扫描中防止条状的涂布不匀的发生，可以得到平坦面优质的抗蚀剂膜。
在上述实施方式中，构成为利用专用的线状涂布单元(LCT)44，进行在基板G上形成线状抗蚀剂涂布膜76的处理。但是，也可以是将进行线状涂布处理的装置并设在面状涂布单元(ACT)40内或组合的构成。
例如图14所示，在面状涂布单元(ACT)40中，可以在喷嘴移动机构88的喷嘴支撑体92上，借助与上述线状涂布单元(LCT)41内的线状涂布处理装置(图3)中相同构造的X导轨70、台架74，搭载喷墨式喷嘴64。此时，在由喷嘴移动机构88使长喷嘴82在载物台80上方沿规定方向(X方向)移动的涂布扫描中，喷墨式喷嘴64可以在长喷嘴82的前方位置，在载物台80上方移动，可以在长喷嘴82的面状涂布扫描之前，先进行喷墨式喷嘴64的线状涂布扫描。
这样，在面状涂布单元(ACT)40内安装有线状涂布处理装置时，优选在单元(ACT)40内安装用于干燥刚形成在基板G上的线状抗蚀剂涂布膜76的设备。例如，如图16所示，可以在喷墨式喷嘴64的后面安装使暖风机102进行扫描的设备。此暖风机102具有例如由电阻发热设备构成的发热部104，通过气体管线106引入空气或氮气，由暖风机102向基板G上的线状抗蚀剂涂布膜76吹送干燥用的暖风。或者，若使线状抗蚀剂涂布膜76的作用效果降低到某种程度，也可以在线状涂布后不做特别的干燥处理，直接进行面状涂布处理。
上述实施方式中，以绕基板G一周的方式，在涂布区域RE的外缘全部形成线状抗蚀剂涂布膜76。但也可以只在涂布区域RE外周的一部分，如只在涂布开始位置附近、或是只在涂布扫描中间部、或是只在涂布终端部、或是只在角部，形成局部的线状抗蚀剂涂布膜76。另外，作为图8的放大图LC所示的涂布图案的一变形例，也可以不结合角部的线状抗蚀剂涂布膜76，空出间隙地形成，这种构成也可以得到与上述相同的效果。
上述实施方式的涂布扫描是采用在载物台80上固定基板G，在其上方使喷墨式喷嘴64或长喷嘴82沿规定方向或轨道移动的方式。但，固定喷嘴64、82，使基板G在规定方向上移动的方式，或是使喷嘴64、82与基板G同时移动的方式也可以。在涂布扫描中，使基板G浮在空中进行移动的上浮搬送式也可以。
在上述实施方式中，在涂布开始的着液时，由长喷嘴82向与基板G的狭缝中喷出微量的抗蚀剂液，但作为其他方法，也可以采用底涂(priming)处理法进行着液。根据底涂处理法，由在载物台80的附近设置的底涂处理部，向长喷嘴82的喷出口附近底涂抗蚀剂液，然后使长喷嘴82向载物台80上方移动，降至与基板G间形成规定的狭小间隙的高度，使基板G的下端所附着的抗蚀剂液的液膜靠近基板G的涂布开始位置。根据本发明，因为在涂布开始位置附近，已经形成了线状抗蚀剂涂布膜，利用底涂处理法的着液也可以重现性良好地进行。
从长喷嘴82喷出的抗蚀剂液在开始与线状抗蚀剂涂布膜76接触之前，优选使长喷嘴82静止或停止移动。一旦抗蚀剂与线状抗蚀剂涂布膜76接触，即使以后使长喷嘴82移动，也会被线状抗蚀剂涂布膜76吸附，可以向与线状抗蚀剂涂布膜76之间无间隙地提供抗蚀剂。喷出抗蚀剂，到长喷嘴82开始移动的时间最好通过预试验等求得。
另外，为使长喷嘴82喷出抗蚀剂并尽早与线状抗蚀剂涂布膜76接触，可以在开始阶段比规定量多地喷出抗蚀剂，喷出的抗蚀剂与线状抗蚀剂涂布膜76接触后，剩余量的抗蚀剂可以吸入到长喷嘴82内。从抗蚀剂的喷出到开始吸引的时间最好也通过预试验得到。
另外，图中省略，关于线状涂布单元(LCT)44，可以构成为具有分别对应基板的各边的多个(如4个)喷嘴64，沿基板各边同时形成线状抗蚀剂涂布膜76的装置。这样，能够用更短的时间在基板上形成所希望的线状抗蚀剂涂布膜76。
本发明的线状抗蚀剂膜涂布用喷嘴和面状抗蚀剂膜涂布用喷嘴的构成也可以有多种变形。例如，可以使用带有微细孔喷出口的电磁阀开/关式喷嘴代替喷墨式喷嘴64。另外长喷嘴82的喷出口也不仅限于狭缝型，也可以将多个微细孔配列成一列。
另外，在线状涂布工序中，将线状抗蚀剂涂布膜76的形状变形为线状以外的任意图案也是可以的。特别是在无旋转法的面状涂布中，如上述抗蚀剂液膜在基板G上的涂布终端部(特别是左右隅角部)，向内侧(在与涂布扫描方向垂直的方向上，基板中心侧)容易聚集得很多。本发明在基板G上的面状抗蚀剂涂布膜的终端附近(特别是左右隅角部)，事先(例如在与上述线状涂布工序同样的先实施涂布工序中)将用于扩张面状抗蚀剂涂布膜的轮廓、特别是左右隅角部的轮廓的先实施抗蚀剂涂布膜成为所希望的图案。
如图17所述，在基板G上的面状涂布后端侧的左右隅角部，以略直角的“”形或“』”形的图案构成先实施涂布膜110。此时，在面状涂布工序中，形成在基板G上的面状抗蚀剂涂布膜112在涂布扫描终端部向内侧聚集，如图18所示(特别是如圆内部分扩大图LD所示)，在基板G上的左右隅角部，面状抗蚀剂涂布膜112部分重叠在先实施抗蚀剂涂布膜110上，相接合(一体化)，先实施抗蚀剂涂布膜110作为面状抗蚀剂涂布膜112的扩张部分规定为角部的形状(直角形状)，如此得到合成抗蚀剂涂布膜114。
其他，本发明中，先实施抗蚀剂涂布膜110的图案或轮廓可以任意变形。例如，如图19所示的圆形图案，图20所示的延伸到面状涂布扫描方向的薄长方形或矩形的图案，如图21所示的延伸到与面状涂布扫描方向相垂直的方向的薄长方形或矩形的图案等都可以。在这些情况下，仍然是在面状涂布扫描的终端，面状抗蚀剂涂布膜112与先实施抗蚀剂涂布膜110相接合(一体化)，先实施抗蚀剂涂布膜110作为面状抗蚀剂涂布膜112的延长部分规定为角部的形状，如此得到合成抗蚀剂涂布膜114。
另外，可以将本发明的先实施涂布膜，利用溶剂例如稀释剂(thinner)代替抗蚀剂液，形成与上述同样的图案或轮廓。该情况，图示省略，面状涂布工序的面状抗蚀剂涂布膜与先实施稀释剂涂布膜相接合，面状抗蚀剂涂布膜的抗蚀剂液在先实施稀释剂涂布膜上润湿扩展，其结果，面状抗蚀剂涂布膜的轮廓扩张或延长到先实施稀释剂涂布膜的轮廓上。由此，面状抗蚀剂涂布膜在涂布扫描终端部向内侧聚集，左右角部的涂布膜轮廓可以成为所希望的形状(例如直角形状)。
上述实施方式是与LCD制造的涂布显影系统中的抗蚀剂涂布装置相关的，但本发明也适用于在被处理基板上供给处理液的任意处理装置和应用。因此，作为本发明的处理液，除了抗蚀剂液以外，可以是层间绝缘材料、电介质材料、配线材料等的涂布液，也可以是显影液、洗液等。本发明的被处理基板不仅限于LCD基板，也可以是其他的平板显示器用基板、半导体晶片、CD基板、玻璃基板、光掩模、印刷基板等。
权利要求
1.一种涂布方法，其特征在于，包括在设定在被处理基板上的涂布区域周缘部的一部分或全部上，涂布处理液形成线状涂布膜的线状涂布工序；和在所述基板上的所述涂布区域，涂布处理液形成面状涂布膜的面状涂布工序。
2.如权利要求1所述的涂布方法，其特征在于选定所述线状涂布工序中所述线状涂布膜的轮廓，使得在所述面状涂布工序中涂布在所述基板上的处理液的扩展被所述线状涂布膜阻止。
3.如权利要求1所述的涂布方法，其特征在于选定所述线状涂布工序中所述线状涂布膜的轮廓，使得在所述面状涂布工序中涂布在所述基板上的处理液通过与所述线状涂布膜的粘附引力向所述涂布区域的周边侧扩展。
4.如权利要求1～3中任一项所述的涂布方法，其特征在于所述线状涂布工序，包括使处理液线状喷出的第一喷嘴对于所述基板作相对移动的工序。
5.如权利要求1～3中任一项所述的涂布方法，其特征在于所述面状涂布工序，包括使处理液带状喷出的第二喷嘴对于所述基板作相对移动的工序。
6.如权利要求5所述的涂布方法，其特征在于所述第二喷嘴是带有狭缝状喷出口的长型喷嘴，在所述面状涂布工序中，使所述长型喷嘴与所述基板平行，并且沿与喷嘴长度方向大致垂直的方向作相对移动。
7.如权利要求6所述的涂布方法，其特征在于选定所述线状涂布膜的轮廓，使得在所述面状涂布工序开始时利用所述第二喷嘴涂布在所述基板上的处理液与所述线状涂布膜粘附，填满所述间隙。
8.如权利要求2或3所述的涂布方法，其特征在于所述线状涂布膜的轮廓包括该涂布膜的厚度、线宽和在基板上的位置中的至少一项。
9.如权利要求1～3中任一项所述的涂布方法，其特征在于在所述面状涂布工序之前，对由所述线状涂布工序形成的线状涂布膜进行加热，使其干燥。
10.一种涂布装置，其特征在于，具有在设定在被处理基板上的涂布区域周缘部的一部分或全部，涂布处理液形成线状涂布膜的线状涂布处理部；和在所述基板上的所述涂布区域，涂布处理液形成面状涂布膜的面状涂布处理部。
11.如权利要求10所述的涂布装置，其特征在于，所述线状涂布处理部具有向大致水平状态的所述基板，从上方喷出线状处理液的第一喷嘴；和使所述第一喷嘴对于所述基板作相对移动，使得从第一喷嘴喷到所述基板上的处理液形成所述线状涂布膜的第一涂布扫描部。
12.如权利要求11所述的涂布装置，其特征在于所述第一喷嘴由响应电驱动信号对喷嘴内的处理液进行加压，以液滴形式进行喷射的喷射式喷嘴构成。
13.如权利要求10～12中任一项所述的涂布装置，其特征在于，所述面状涂布处理部具有向大致水平状态的所述基板，从上方喷出带状处理液的第二喷嘴；和使所述第二喷嘴对于所述基板作相对移动，使得从所述第二喷嘴喷到所述基板上的处理液被涂布到所述涂布区域的一面上的第二涂布扫描部。
14.如权利要求13所述的涂布装置，其特征在于所述第二喷嘴由具有长度为在一方向上覆盖所述涂布区域的一端到另一端的狭缝状喷出口的长型喷嘴构成。
15.如权利要求13所述的涂布装置，其特征在于所述线状涂布处理部和所述面状涂布处理部具有为保持所述基板处于水平状态的各自独立的支撑部。
16.如权利要求13所述的涂布装置，其特征在于所述线状涂布处理部和所述面状涂布处理部具有为保持所述基板处于水平状态的共用的支撑部。
17.如权利要求10～12中任一项所述的涂布装置，其特征在于具有对由所述线状涂布处理部形成在所述基板上的所述线状涂布膜进行加热，使其干燥的干燥设备。
18.一种涂布方法，其特征在于使被处理基板与长型喷嘴的喷出口，隔着微小间隙大致水平地对向，进行一边从所述喷嘴向所述基板喷出处理液，一边使所述喷嘴在相对水平方向上移动的涂布扫描，在所述基板上形成所述处理液的面状涂布膜，在所述基板上的所述涂布扫描终止的位置附近，在进行所述涂布扫描之前，使由所述处理液形成的先实施涂布膜成为所期望的图案，由所述涂布扫描形成在所述基板上的面状涂布膜的终端与所述先实施涂布膜相接合，所述先实施涂布膜成为所述面状涂布膜的扩张部分。
19.如权利要求18所述的涂布方法，其特征在于所述基板为矩形，所述先实施涂布膜形成在所述基板上的涂布扫描结束侧的隅角部上。
20.一种涂布装置，其特征在于，具有使被处理基板与长型喷嘴的喷出口，隔着微小间隙大致水平地对向，进行一边从所述喷嘴向所述基板喷出处理液，一边使所述喷嘴在相对水平方向上移动的涂布扫描，在所述基板上形成所述处理液的面状涂布膜的面状涂布处理部；和在所述基板上的所述涂布扫描终止的位置附近，在进行所述面状涂布处理部的所述涂布扫描之前，使由所述处理液形成的先实施涂布膜成为所期望的图案的先实施涂布膜形成部，由所述面状涂布处理部的涂布扫描形成在所述基板上的面状涂布膜的终端与所述先实施涂布膜相接合，所述先实施涂布膜成为所述面状涂布膜的扩张部分。
全文摘要
本发明涉及一种能够使涂布膜的膜厚控制特别是周缘部的膜厚均匀化容易进行的涂布方法。在面状涂布单元(ACT)(40)中，在载物台(80)上载置基板(G)，使抗蚀剂液供给机构(86)和喷嘴移动机构(88)工作，通过长喷嘴(82)的涂布扫描，在基板(G)上从基板的一端向另一端形成抗蚀剂液的面状涂布膜(100)。此时面状抗蚀剂涂布膜(100)在向基板(G)的外侧扩展的过程中与线状涂布膜(76)接触乃至一体化，面状抗蚀剂涂布膜(100)外缘的位置被线状涂布膜(76)所规定，同时膜厚也得以控制。
文档编号G03F7/16GK1873535SQ20061008500
公开日2006年12月6日 申请日期2006年5月30日 优先权日2005年5月30日
发明者藤田直纪 申请人:东京毅力科创株式会社