JP2005051220A - レジスト膜付基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 「ＣＡＰコータ」と通称される塗布装置を用いてレジスト剤の塗布を行う場合について、塗布膜の膜厚分布を小さくし、塗布されたレジスト剤によって形成されるレジスト膜の膜厚均一性を向上させる。
【解決手段】 塗布ノズル２２の上端部を介して被塗布面１０ａにレジスト剤２１を接液させた後、塗布ノズル２２の上端部と被塗布面１０ａとの間隔Ｇを、接液したレジスト剤２１が被塗布面１０ａより離液する離液間隔よりも小さい範囲内において、この離液間隔の５０％以上の間隔とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板にレジスト剤を塗布してレジスト膜を形成し、例えば、フォトマスクなどを製造するためのレジスト膜付基板の製造方法に関する。

従来、フォトレジスト等のレジスト膜をシリコンウェハ等の基板上に形成するレジスト剤を、当該基板に塗布してレジスト膜付基板を製造するためのレジスト膜付基板の製造方法が提案されている。そして、このようなレジスト剤の塗布を実施する装置として、塗布装置（コータ）が提案されている。

従来の塗布装置としては、いわゆるスピンコータが知られている。このスピンコータは、水平に支持した基板の被塗布面の中央部分に液体状のレジスト剤を滴下した後、この基板を水平面内で高速回転させることにより、遠心力の作用によって被塗布面上にレジスト剤を伸展させ、被塗布面の全面に亘って塗布膜を形成するものである。

しかしながら、このようなスピンコータにおいては、基板の周縁部分において、フリンジと呼ばれるレジスト剤の盛り上がりが発生してしまうという問題があった。このようなフリンジが生ずると、塗布されたレジスト剤によって形成されるレジスト膜の厚さが不均一となってしまう。そして、このようなフリンジは、液晶表示装置や液晶表示装置製造用のフォトマスクの基板など、一辺の長さが、例えば、３００ｍｍ以上となるような大型基板において、特に発生しやすい。

液晶表示装置や液晶表示装置製造用のフォトマスクなどにおいては、近年において、形成されるパターンが高精度化しているため、大型の基板の全面に亘って均一な厚さのレジスト膜を形成できる技術が望まれていた。

このような実情に鑑み、従来、特許文献１に記載されているように、「ＣＡＰコータ」と通称される塗布装置が提案されている。この「ＣＡＰコータ」においては、液体状のレジスト剤が溜められた液槽に毛管状隙間を有する塗布ノズルを沈めておき、一方、被塗布面を下方を向けた姿勢で吸着盤によって基板を保持しておき、次に、塗布ノズルをレジスト剤中より上昇させてこの塗布ノズルの上端部を基板の被塗布面に近接させる。すると、液槽に溜められた液体状のレジスト剤が塗布ノズルにおける毛細管現象により上昇され、このレジスト剤が塗布ノズルの上端部を介して基板の被塗布面に接液される。このようにレジスト剤が被塗布面に接液した状態において、塗布ノズル及び被塗布面を被塗布面の全面に亘って相対的に走査させることにより、被塗布面の全面に亘ってレジスト剤の塗布膜が形成される。

より具体的には、この塗布装置は、液槽及び塗布ノズルの高さ位置を調整する制御部を有している。この制御部は、まず、所定の液面位置までレジスト剤が溜められている液槽と、このレジスト剤中に完全に沈んだ状態の塗布ノズルとを、ともに上昇させ、基板の被塗布面に下方側より接近させる。次に、制御部は、液槽の上昇を停止させ、塗布ノズルの上端側をこの液槽内のレジスト剤の液面から上方側に突出させる。このとき、塗布ノズルは、レジスト剤中に完全に沈んでいた状態から、このレジスト剤の液面の上方側に突出されるので、毛管状隙間内にレジスト剤が満たされた状態となっている。

次に、制御部は、再び液槽を塗布ノズルとともに上昇させ、塗布ノズルの上端部のレジスト剤を基板の被塗布面に接液させ、液槽及び塗布ノズルの上昇を停止させる。すなわち、制御部は、塗布ノズルの毛管状隙間内に満たされていたレジスト剤を被塗布面に接触させた状態で、液槽及び塗布ノズルを停止させる。

そして、制御部は、塗布ノズルの上端部においてレジスト剤が基板の被塗布面に接液された状態で、液槽及び塗布ノズルを所定の「塗布高さ」の位置まで下降させる。この状態で、制御部は、基板を面方向に移動させ、塗布ノズルの上端部を被塗布面の全面に亘って走査させ、この被塗布面の全面に亘ってレジスト剤の塗布膜を形成する。

このような塗布装置を用いることにより、基板の周縁部分にフリンジを生じさせることなく、基板の全面に亘って均一な厚さのレジスト膜を形成することができる。

特開２００１−６２３７０公報

ところで、前述のような「ＣＡＰコータ」と通称される塗布装置を用いても、基板に形成されるパターンをより高精度化しようとする場合においては、レジスト膜の厚さの均一性が不充分となることがあった。

ところが、従来、このような塗布装置を用いてレジスト剤の塗布を行う場合について、より膜厚分布の小さい塗布膜を形成し、レジスト膜の厚さの均一性を向上させることができるのかどうかについての検討が行われていなかった。

そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、本発明の目的は、「ＣＡＰコータ」と通称される塗布装置を用いてレジスト剤の塗布を行う場合について、塗布膜の膜厚分布を小さくし、レジスト膜の厚さの均一性を向上させることができるレジスト膜付基板の製造方法を提供することにある。

本発明者は、前記課題を解決すべく研究を進めた結果、「ＣＡＰコータ」と通称される塗布装置を用いて基板にレジスト剤を塗布する場合、塗布膜の膜厚分布を左右するパラメータは基板と塗布ノズルの上端部との間隔、すなわち、塗布ギャップにあり、塗布ギャップが大きいほど膜厚分布が小さくなることを見出した。

すなわち、塗布ギャップをＧとし、一旦被塗布面に接液したレジスト剤が被塗布面より離液する離液間隔をＧ´としたとき、塗布ギャップＧは、離液間隔をＧ´よりも小さい必要がある。そして、本発明者は、塗布ギャップＧが離液間隔をＧ´よりも小さい状態において、塗布ギャップＧを、なるべく大きくすることが望ましいことを見出した。

より好ましくは、塗布ギャップＧは、離液間隔Ｇ´の７０％乃至９５％とすることが望ましい。塗布ギャップＧを離液間隔Ｇ´の９５％より大きくした場合には、基板の大きさなどの諸条件によっては、レジスト剤を塗布している最中に、断片的に液切れ、すなわち、レジスト剤の基板からの離液が発生する可能性がある。

すなわち、本発明は以下の構成を備える。

請求項１記載の本発明は、液槽に溜められた液体状のレジスト剤を塗布ノズルにおける毛細管現象により上昇させ基板の被塗布面を下方に向けて前記塗布ノズルの上端部に近接させ前記塗布ノズルにより上昇されたレジスト剤を該塗布ノズルの上端部を介して前記被塗布面に接液させながら前記塗布ノズル及び前記被塗布面を相対的に走査させて前記被塗布面に前記レジスト剤を塗布する方法であって、前記塗布ノズルの上端部を介して前記被塗布面に前記レジスト剤を接液させた後、前記塗布ノズルの上端部と前記被塗布面との間隔を、接液したレジスト剤が前記被塗布面より離液する離液間隔よりも小さい範囲内において、この離液間隔の５０％以上の間隔とすることを特徴とするものである。

また、請求項２記載の本発明は、請求項１記載のレジスト膜付基板の製造方法において、前記塗布ノズルの上端部を介して前記被塗布面に前記レジスト剤を接液させた後、前記塗布ノズルの上端部と前記被塗布面との間隔を、前記離液間隔の７０％乃至９５％の間隔とすることを特徴とするものである。

そして、請求項３記載の本発明は、請求項１、または、請求項２記載のレジスト膜付基板の製造方法において、前記基板を透明基板とし、前記レジスト剤は、前記透明基板上に遮光膜パターンを形成してこの透明基板をフォトマスクとするためのレジスト膜を形成するものであることを特徴とする。

なお、従来、塗布ギャップＧは、塗布膜の膜厚のパラメータとして、他のパラメータも考慮しつつ、塗布膜が所望の膜厚となるように、塗布が可能な範囲から設定していた。これに対し、本発明においては、塗布ギャップＧをなるべく大きく設定するために、塗布ギャップＧを優先的に設定し、塗布ギャップＧ以外の塗布膜の厚さに影響するパラメータについては、設定された塗布ギャップＧを前提として制御することにより、塗布膜が所望の膜厚となるようにするものである。

塗布膜の厚さに影響するパラメータとしては、基板と塗布ノズルとの相対走査速度、塗布ノズルにおける毛管状隙間の間隔、レジスト剤の粘度、液槽内のレジスト剤の液面から塗布ノズルの上端部までの高さなどがある。

請求項１記載の本発明においては、塗布ノズルの上端部を介して被塗布面にレジスト剤を接液させた後、これら塗布ノズルの上端部と被塗布面との間隔を、接液したレジスト剤が被塗布面より離液する離液間隔よりも小さい範囲内において、この離液間隔の５０％以上の間隔とするので、塗布膜の膜厚分布を小さくし、レジスト膜の厚さの均一性を向上させることができる。

また、請求項２記載の本発明においては、塗布ノズルの上端部を介して被塗布面にレジスト剤を接液させた後、これら塗布ノズルの上端部と被塗布面との間隔を、離液間隔の７０％乃至９５％の間隔とするので、塗布膜の膜厚分布を小さくし、レジスト膜の厚さの均一性を向上させることができるとともに、基板の大きさなどの諸条件によらずに、レジスト剤を塗布している最中の断片的な液切れを確実に防止することができる。

そして、請求項３記載の本発明においては、基板を透明基板とし、レジスト剤は、透明基板上に遮光膜パターンを形成してこの透明基板をフォトマスクとするためのレジスト膜を形成するものであるので、厚さの均一性が良好なレジスト膜を有するフォトマスクを製造することができる。

すなわち、本発明は、「ＣＡＰコータ」と通称される塗布装置を用いてレジスト剤の塗布を行う場合について、塗布膜の膜厚分布を小さくし、レジスト膜の厚さの均一性を向上させることができるレジスト膜付基板の製造方法を提供することができるものである。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係るレジスト膜付基板の製造方法を実施する塗布装置における塗布手段が塗布を行っている状態を示す断面図である。

本発明に係るレジスト膜付基板の製造方法は、図１に示すように、液槽２０に溜められた液体状のレジスト剤２１を塗布ノズル２２のスリット状の毛管状隙間２３における毛細管現象により上昇させ、基板１０の被塗布面１０ａを下方に向けて塗布ノズル２２の上端部に近接させ、塗布ノズル２２により上昇されたレジスト剤２１を該塗布ノズル２２の上端部を介して被塗布面１０ａに接液させながら、塗布ノズル２２及び被塗布面１０ａを相対的に走査させて、被塗布面１０ａにレジスト剤２１を塗布する方法であって、「ＣＡＰコータ」と通称される塗布装置によって実施される方法である。塗布ノズル２２及び被塗布面１０ａの相対的な走査方向は、図１中矢印Ｖで示すように、塗布ノズル２２の上端部において毛管状隙間２３が形成するスリットに直交する方向である。

本発明者は、このようなレジスト膜付基板の製造方法において、塗布膜２１ａの膜厚分布（膜厚の不均一性）を左右するパラメータが、基板１０の被塗布面１０ａと塗布ノズル２２の上端部との間の、図１中矢印Ｇで示す間隔（以下、塗布ギャップＧという。）にあることを見出した。

図２は、塗布ギャップＧと膜厚分布との関係を示すグラフである。

この図２に示すグラフは、塗布ギャップＧを５０μｍ、１５０μｍ及び２５０μｍとした場合のそれぞれについて、塗布ノズル２２及び被塗布面１０ａの相対的な走査速度Ｖを、分速０．２５ｍ、分速０．５０ｍ及び分速０．７５ｍとした計９種類のサンプルについて、それぞれ４５０ｍｍ×５５０ｍｍの基板１０の中央部の３９０ｍｍ×４９０ｍｍの領域における等間隔（３点×４点）の測定ポイントについて、塗布膜２１ａの膜厚を測定した結果に基づくものである。そして、この図２に示すグラフは、これら９種類のサンプルについて、各１２点の測定ポイントにおける塗布膜２１ａの膜厚の測定結果の平均及び膜厚分布（ばらつき）を示している。膜厚分布（％）は、膜厚の平均値をｔ_ａvｅとし、膜厚の最大値をｔ_ｍａＸとし、膜厚の最小値をｔ_ｍｉｎとしたとき、以下の式によって算出されるものである。

膜厚分布（％）＝（ｔ_ｍａＸ−ｔ_ｍｉｎ）／ｔ_ａvｅ
塗布ギャップＧと塗布膜の膜厚分布との間には、図２に示すように、塗布ギャップＧが大きくなるにしたがって、膜厚分布が小さくなるという関係がある。このような関係は、塗布ノズル及び被塗布面の相対的な走査速度を、分速０．２５ｍ、分速０．５０ｍ、分速０．７５ｍと変化させても同様である。したがって、膜厚分布が小さく膜厚の均一性の高い塗布膜を得るには、塗布ギャップＧを大きくすればよいということである。

しかしながら、塗布ギャップＧを大きくしてゆくと、この塗布ギャップＧがある一定の間隔になったところで、被塗布面１０ａに一旦接液したレジスト剤２１が被塗布面１０ａから離間（離液）してしまう。このように、一旦接液したレジスト剤２１が被塗布面１０ａから離液する間隔を離液間隔Ｇ´ということにすると、塗布ギャップＧは、離液間隔Ｇ´よりも小さくなければならない。

したがって、本発明においては、塗布ギャップＧを、離液間隔Ｇ´よりも小さい範囲内において、なるべく大きくすることが望ましい。本発明においては、塗布ギャップＧは、離液間隔Ｇ´の少なくとも５０％以上とし、かつ、離液間隔Ｇ´未満である間隔に制御されるべきである。

そして、塗布ギャップＧは、離液間隔Ｇ´の７０％乃至９５％とすることがより望ましい。塗布ギャップＧを離液間隔Ｇ´の７０％以上とすることにより、膜厚分布が極めて良好に抑制される。塗布ギャップＧを離液間隔Ｇ´の８０％以上とすれば、膜厚分布は、よりよく抑制される。

ただし、塗布ギャップＧを離液間隔Ｇ´の９５％より大きくすると、基板の大きさなどの諸条件によっては、レジスト剤を塗布している最中に、断片的な液切れ、すなわち、レジスト剤の被塗布面からの離液が生ずる可能性がある。このような液切れを確実に防止する観点からは、塗布ギャップＧを離液間隔Ｇ´の９０％以下とすることが好ましい。

本発明においては、塗布ギャップＧを優先的に設定し、塗布ギャップＧ以外の塗布膜の厚さに影響するパラメータについては、設定された塗布ギャップＧを前提として制御することによって、塗布膜を所望の膜厚とする。

図３は、塗布膜の厚さに影響する各パラメータと塗布膜の厚さとの関係を示すグラフである。

塗布膜の厚さに影響するパラメータとしては、図３中の（ａ）に示すように、基板１０と塗布ノズル２２との相対走査速度、図３中の（ｂ）に示すように、塗布ノズル２２における毛管状隙間２３の間隔、すなわち、ノズル間隔、図３中の（ｄ）に示すように、レジスト剤２１の粘度、図３中の（ｅ）に示すように、液槽２０内のレジスト剤２１の液面から塗布ノズル２２の上端部までの高さ、すなわち、液面高さなどがある。

基板１０及び塗布ノズル２２の相対走査速度と塗布膜２１ａの膜厚との関係は、図３中の（ａ）に示すように、速度が大きくなるほど膜厚が厚くなる関係がある。塗布ノズル２２におけるノズル間隔と塗布膜２１ａの膜厚との関係は、図３中の（ｂ）に示すように、ノズル間隔が大きくなるほど膜厚が厚くなる関係がある。レジスト剤２１の粘度と塗布膜２１ａの膜厚との関係は、図３中の（ｄ）に示すように、レジスト剤２１の粘度が大きくなるほど膜厚が厚くなる関係がある。液面高さと塗布膜２１ａの膜厚との関係は、図３中の（ｅ）に示すように、液面高さが高くなるほど膜厚が薄くなる関係がある。

そして、塗布ギャップＧと塗布膜２１ａの膜厚との間にも、図３中の（ｃ）に示すように、塗布ギャップＧが大きくなるほど膜厚が薄くなる関係がある。しかし、前述したように、この塗布ギャップＧは、膜厚ではなく、膜厚分布の抑制の観点から設定される。したがって、本発明において、膜厚の制御は、塗布ギャップＧの他のパラメータ、すなわち、基板１０と塗布ノズル２２との相対走査速度、塗布ノズル２２における毛管状隙間２３のノズル間隔、レジスト剤２１の粘度、液面高さの制御によってなされる。

以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

〔塗布装置の構成〕
本発明の実施例について説明するにあたって、まず、本発明における被塗布面１０ａを有する基板１０を保持して塗布ノズル２２に対して移動操作する機構を有する塗布装置の構成について、図４乃至図７を参照して説明する。この塗布装置において、本発明に係るレジスト膜付基板の製造方法により、基板１０に対してレジスト剤２１が塗布される。

図４は、塗布装置の構成を示す側面図である。

この塗布装置は、図４に示すように、ベースフレーム１１と、このべースフレーム１１に設置された塗布手段２と、ベースフレーム１１上に移動可能に支持され移動手段４によって水平方向に移動操作される移動フレーム１２と、この移動フレーム１２に設けられ基板１０を吸着する吸着手段３と、基板１０を着脱自在に保持する保持手段５とを備えて構成されている。これら塗布手段２、吸着手段３、移動手段４及び保持手段５は、図示しない制御部によって制御されて動作する。

この実施例においては、基板１０は、透明基板であるフォトマスクブランクであり、かつ、塗布手段２によって基板１０に塗布されるレジスト剤は、基板１０上に遮光膜パターンを形成してこの基板１０をフォトマスクとするためのレジスト膜を形成するものである。

図５は、この塗布装置における塗布手段２の構成を示す断面図である。

塗布手段２は、図５に示すように、液槽２０に溜められた液体状のレジスト剤２１を塗布ノズル２２の毛管状隙間２３における毛細管現象により上昇させ、下方に向けられた基板１０の被塗布面１０ａに塗布ノズル２２の上端部を近接させ、塗布ノズル２２により上昇されたレジスト剤２１を該塗布ノズル２２の上端部を介して被塗布面１０ａに接液させるように構成されている。

すなわち、この塗布手段２は、液体状のレジスト剤２１を溜める液槽２０を有している。この液槽２０は、基板１０の横方向、すなわち、後述するように移動フレーム１２によって移動される方向である縦方向に直交する方向の一辺の長さに相当する長さ（図５中において紙面に直交する方向となっている）を有して構成されている。この液槽２０は、支持プレート２４の上端側に、上下方向に移動可能に取付けられて支持されている。そして、この液槽２０は、図示しない駆動機構により、支持プレート２４に対して、上下方向に移動操作される。この駆動機構は、制御部によって制御されて動作する。

そして、支持プレート２４は、下端側において、互いに直交して配置されたリニアウェイ２５，２６を介して、ベースフレーム１１の底フレーム７２上に支持されている。すなわち、この支持プレート２４は、底フレーム７２上において、直交する２方向への位置調整が可能となっている。支持プレート２４には、スライド機構２７を介して、液槽２０内に収納された塗布ノズル２２を支持する支持杆２８が取付けられている。

図６は、この塗布装置における塗布手段２の要部の構成を示す断面図である。

支持杆２８は、図６に示すように、液槽２０の底面部に設けられた透孔２０ｂを介して、この液槽２０内に上端側を進入させている。そして、この支持杆２８の上端部には、塗布ノズル２２が取付けられている。この塗布ノズル２２は、支持杆２８に支持されて、液槽２０内に収納されている。この塗布ノズル２２は、基板１０の横方向の長さに相当する長さ（図６中において紙面に直交する方向となっている）を有して構成され、この長手方向に沿って、スリット状の毛管状隙間２３を有している。この塗布ノズル２２は、この毛管状隙間２３を挟んで、上端側の幅が狭くなされて嘴のように尖った断面形状を有して構成されている。毛管状隙間２３の上端部は、塗布ノズル２２の上端部において、この塗布ノズル２２の略全長に亘るスリット状に開口している。また、この毛管状隙間２３は、塗布ノズル２２の下方側に向けても開口されている。

スライド機構２７は、図示しない駆動機構により、制御部の制御にしたがって、支持杆２８を支持プレート２４に対して上下方向に移動操作する。すなわち、液槽２０と塗布ノズル２２とは、互いに独立的に、支持プレート２４に対して上下方向に移動操作されることができる。

液槽２０の上面部には、塗布ノズル２２の上端側がこの液槽２０の上方側に突出されるための透孔部２０ａが設けられている。なお、液槽２０の底面部の透孔２０ｂの周囲部と塗布ノズル２２の底面部とは、蛇腹２９で繋がれており、この透孔２０ｂからレジスト剤２１が漏れることが防止されている。

そして、移動フレーム１２は、図４に示すように、吸着手段３を介して基板１０を吸着保持し、この基板１０を塗布手段２に対して水平方向に移動させる機構である。この移動フレーム１２は、対向するー対の側板と、これら側板を連結する天板とが一体的に連結されて構成されており、剛性不足により基板１０と塗布手段２との位置精度が狂うことがないように、十分な機械的強度を有して構成されている。

この移動フレーム１２は、ベースフレーム１１上に設置されたリニアウェイ４１を介して、ベースフレーム１１により支持されており、このベースフレーム１１上を水平方向に移動可能となされている。また、この移動フレーム１２の一方の側板には、移動部材１３が取付けられている。この移動部材１３には、ナット部が形成されている。この移動部材１３のナット部には、ベースフレーム１１に取付けられた移動手段４を構成するボールスクリュー４２が螺合する。

そして、この移動フレーム１２の天板の略中央部には、図示しない複数の吸着孔が穿設された吸着板を有し、基板１０を吸着する吸着手段３が取り付けられている。

移動手段４は、移動部材１３のナット部に螺合するボールスクリュー４２と、ボールスクリュー４２を回転操作するモータ４３とから構成されている。

この移動手段４において、モータ４３は、制御部による制御にしたがって駆動し、ボールスクリュー４２を回転操作する。制御部による制御によって、ボールスクリュー４２が所定の方向に所定の回転数だけ回転されることにより、移動部材１３は、所定の方向ヘ所定の距離だけ移動フレーム１２を伴って水平に移動操作される。

なお、吸着手段３と塗布手段２との垂直方向の位置（高さ）精度は、リニアウェイ４１と吸着手段３との間の距離（高さ）の誤差、リニアウェイ４１と塗布手段２との間の距離（高さ）の誤差及びリニアウェイ４１そのものの形状誤差によって決まる。

保持手段５は、この塗布装置外より搬入される基板１０を、まず、略垂直に傾斜した状態で保持し、次にこの基板１０を水平状態として、この基板１０を移動フレーム１２に取付けられた吸着手段３に受け渡すための機構である。また、この保持手段５は、塗布手段２によるレジスト剤の塗布が完了した基板１０を吸着手段３から受取って水平状態として保持し、次に、この基板１０を略垂直に傾斜した状態として、この基板１０のこの塗布装置外への搬出を可能とするための機構である。

図７は、塗布装置の構成を示す正面図である。

この保持手段５は、図４及び図７に示すように、ベースプレート６９と、このベースプレート６９上において、水平状態と略垂直に傾斜した状態とに亘って回動可能に支持された回動プレート６５とを有して構成されている。

そして、この保持手段５は、回動プレート６５上に、リニアウェイ６４、一対のレール６３及びリニアウェイ６２を介して、それぞれが保持プレート６１に固定された４個の保持部材５５を備えている。これら保持部材５５は、基板１０の四隅の周縁部を保持するものである。

各保持部材５５の近傍には、保持部材５５にセットされた基板１０が保持部材５５から外れないように、図示しない押さえ手段が設けられている。この押さえ手段は、例えば、上下動及び水平方向への回動が可能となされた押さえプレートにより構成されている。この押さえ手段は、保持部材５５にセットされた基板１０を保持部材５５側に押さえつける。

保持プレート６１は、リニアウェイ６２を介して、図４中矢印Ｙで示すベースフレーム１１上のリニアウェイ４１に平行な方向に配設された一対のレール６３上に各二個ずつが配設されている。塗布手段２に近い側の２個の保持プレート６１は、ボールスクリューとモータとを有する図示しない駆動手段により、図４中矢印Ｙ方向に移動操作可能となっている。これにより、基板１０の縦寸法が異なる場合であっても、この駆動手段により２個の保持プレート６１をＹ方向に移動させて、各保持部材５５を基板１０の四隅の周縁部に対向させることができる。

また、一対のレール６３は、図４中矢印Ｘで示すベースフレーム１１上のリニアウェイ４１に直交する方向に配設されたリニアウェイ６４を介して、それぞれの両端部において回動プレート６５に取り付けられている。これれらレール６３は、ボールスクリューとモータを有する図示しない駆動手段により、図４中矢印Ｘ方向に移動操作可能となっている。これにより、基板１０の横寸法が異なる場合であっても、この駆動手段により２個の保持プレート６１をＸ方向に移動させて、各保持部材５５を基板１０の四隅の周縁部に対向させることができる。

回動プレー卜６５は、塗布手段２から遠い側の端部が、回動軸６６により、ベースプレート６９に対して回動可能に支持されている。この回動プレー卜６５は、水平状態となったときには、塗布手段２に近い側の端部をベースプレート６９上に突設されたストッパ６８により支持される。

そして、この回動プレート６５は、一端側をベースプレート６９に取付けられた回動シリンダ６７により、回動軸６６回りに回動操作される。すなわち、この回動シリンダ６７は、他端側が回動プレート６５に連結されており、伸縮操作が可能となっている。

また、ベースプレート６９には、下面の四隅に、ガイド棒７１が突設されている。これらガイド棒７１は、ベースフレーム１１に固定された保持手段フレーム７０に貫通されている。ベースプレート６９は、これらガイド棒７１が保持手段フレーム７０にガイドされることにより、水平状態を維持したまま、保持手段フレーム７０に対して昇降移動することができる。そして、ベースプレート６９は、ベースフレーム１１の底フレーム７２上に設置されたエアシリンダ等の昇降手段７３により、垂直方向に昇降移動操作されることができる。

〔塗布装置の動作〕
次に、この塗布装置１の動作について、図４及び図８を参照して説明する。

図８は、レジスト膜付基板の製造方法の第１の手順を示すフローチャートである。

まず、この塗布装置１は、初期状態となされる。この初期状態においては、図４に示すように、ベースプレート６９が昇降手段７３によって上昇されておらず、回動プレート６５が水平状態に支持され、移動フレーム１２が塗布終了位置にあり、塗布手段２の液槽２０及び塗布ノズル２２が上昇していない。

なお、４個の保持部材５５の位置は、基板１０の縦寸法及び横寸法に合わせて、予め調整されている。この調整は、レール６３をＸ方向に移動させることにより、基板１０の横寸法に応じて保持部材５５の位置決めを行い、また、保持プレート６１をＹ方向に移動させることにより、基板１０の縦寸法に応じて保持部材５５の位置決め行なうことによってなされる。

次に、この塗布装置１においては、回動シリンダ６７によって、回動プレート６５が塗布手段２から離れる方向に起き上がるように回動され、セット位置まで回動される。

そして、塗布装置１ａの正面側で作業する作業者は、図８のステップｓ１に示すように、基板１０の被塗布面１０ａを塗布装置１側に向けた状態で、この基板１０を各保持部材５５にセットする。このとき、押さえ手段が基板１０の四隅部を各保持部材５５に押さえつける。これにより、斜めに傾斜した状態の各保持部材５５にセットされた基板１０は、各保持部材５５から外れて落下することはない。

次に、回動プレート６５は、回動シリンダ６７によって、塗布手段２に近づく方向に倒れるように回動され、ストッパ６８に支持されて水平状態となるまで回動される。

そして、回動プレート６５が水平となり基板１０が水平に支持されると、押さえ手段は、基板１０に対する押さえを解除する。なお、押さえを解除した状態の押さえ手段は、基板１０の上面より低い状態となされ、基板１０を吸着する吸着手段３に当接することがないようになっている。

次に、図８のステップｓ２に示すように、移動フレーム１２が、移動手段４により、吸着手段３の吸着位置が基板１０上に位置する装着位置まで移動される。このとき、塗布手段２の液槽２０及び塗布ノズル２２は、依然として降下した状態にある。

続いて、昇降手段７３が、基板１０の上面が吸着手段３と当接するまで、ベースプレート６９を上昇させる。なお、このとき、基板１０の上面が吸着手段３と当接する前にベースプレート６９の上昇を停止させ、基板１０の上面と吸着手段３との間に僅かな隙間が残るように制御してもよい。

次に、図８のステップｓ３に示すように、吸着手段３が、吸着孔から吸引することにより、基板１０を吸着する。基板１０が吸着手段３に吸着されると、図８のステップｓ４に示すように、昇降手段７３は、ベースプレート６９を下降させる。

次に、図８のステップｓ５に示すように、基板１０の下方側に向けられた被塗布面１０ａに対し、塗布手段２によるレジスト剤２１の塗布が行われる。ここで行われる塗布手段２によるレジスト剤２１の塗布の動作については後述するが、概略的には、移動フレーム１２が塗布手段２上の位置である塗布位置側に移動されるとともに、塗布手段２の液槽２０及び塗布ノズル２２が所定位置まで上昇される。そして、毛細管現象により塗布ノズル２２の上端部まで上昇されたレジスト剤２１が被塗布面１０ａに接液され、続いて、塗布ノズル２２の高さが所定の高さに調整される。次に、塗布ノズル２２の上端部と基板１０の被塗布面１０ａとの間のクリアランスが一定に保たれた状態で、移動フレーム１２が塗布位置を通過することにより、基板１０の被塗布面１０ａに膜厚が均一な塗布膜２１ａが形成される。

次に、移動フレーム１２が塗布終了位置まで移動すると、塗布手段２が降下され、移動フレーム１２が装着位置まで水平方向に移動して戻る。

そして、昇降手段７３が、基板１０に保持部材５５が当接するまで、ベースフレート６９を上昇させる。保持部材５５が基板１０と当接すると、吸着手段３は、吸引を停止し、エアブローにより基板１０を離脱させる。このとき、基板１０は、保持部材５５上に載置される。

なお、保持部材５５が絶縁性の材料で構成されていると、基板１０に電荷が溜まっている場合には、基板１０を保持部材５５上に載置したときに、基板１０と保持部材５５との当接箇所において静電破壊が生ずる可能性がある。このような静電破壊を防止するために、保持部材５５は、金属等の導電性材料により形成されていることが好ましい。

続いて、昇降手段７３が、ベースプレート６９を降下させ、所定位置で停止させる。そして、押さえ手段が、基板１０を保持部材５５に対して押さえつけて固定する。続いて、回動プレート６５が、回動シリンダ６７により、塗布手段２より離れる方向に略垂直に傾斜した状態まで回動される。

回動プレート６５の回動が停止すると、押さえ手段による基板１０に対する押さえが解除される。この状態で、作業者は、塗布膜２１ａの形成された基板１０を保持部材５５から容易に取り外すことができる。

このように、この実施例における塗布装置１においては、基板１０の被塗布面１０ａを下向きにした状態で、下方側からレジスト剤２１を塗布する。そして、移動手段４は、垂直方向の誤差を大きくする虞れのある反転手段のような機構を備えていない。したがって、この塗布装置１においては、基板１０と塗布手段２の塗布ノズル２２との垂直方向の位置精度を高めることができ、基板１０に均一な厚さの塗布膜２１ａを形成することができる。

また、この塗布装置１に対して基板１０を着脱する際には、保持手段５の回動プレート６５が回動され、略垂直に傾斜した状態となる。したがって、この塗布装置１においては、作業者は、基板１０を容易に各保持部材５５に対して着脱することができる。

さらに、この塗布装置１においては、保持手段５の各保持部材５５は、図４中矢印Ｘ及び矢印Ｙで示す各方向に移動操作可能となっているので、基板１０のサイズに対応して各保持部材５５の位置を迅速かつ容易に変更することができ、機種切替における生産性を向上させることができる。

〔レジスト膜付基板の製造方法〕
次に、前述した塗布装置１においてなされるレジスト膜付基板の製造方法について、図１、図６及び図９を参照して説明する。

図９は、レジスト膜付基板の製造方法の第２の手順を示すフローチャートである。

前述した図８のステップｓ５におけるレジスト剤２１の基板１０への塗布は、以下の手順により行われる。

まず、移動フレーム１２は、基板１０におけるレジスト剤２１の塗布開始箇所が塗布手段２の塗布ノズル２２の上端部上方となる位置において停止される。基板１０におけるレジスト剤２１の塗布開始箇所は、この基板１０の一側縁部である。

この状態において、図９のステップｓ６に示すように、制御部は、図６に示すように、所定の液面位置までレジスト剤２１が溜められている液槽２０と、このレジスト剤２１中に完全に沈んだ状態の塗布ノズル２２とを、ともに上昇させ、基板１０の被塗布面１０ａに下方側より接近させる。

次に、制御部は、図９のステップｓ７に示すように、液槽２０の上昇を停止させ、図１に示すように、塗布ノズル２２の上端側をこの液槽２０内のレジスト剤２１の液面から上方側に突出させる。このとき、塗布ノズル２２は、レジスト剤２１中に完全に沈んでいた状態から、このレジスト剤２１の液面の上方側に突出されるので、毛管状隙間２３内にレジスト剤２１が満たされた状態となっている。さらに、制御部は、塗布ノズル２２を上昇させ、この塗布ノズル２２の上端部のレジスト剤２１を基板１０の被塗布面１０ａに接液させて、塗布ノズル２２の上昇を停止させる。

このとき、図１中矢印Ｇで示す塗布ギャップＧは、例えば、０．０５ｍｍ程度となされている。

そして、制御部は、図９のステップｓ８に示すように、塗布ノズル２２の上端部においてレジスト剤２１が基板１０の被塗布面１０ａに接液された状態で、液槽２０及び塗布ノズル２２を所定の「塗布高さ」の位置まで下降させ、塗布ギャップＧを、例えば、０．３０ｍｍ程度の、所定の間隔とする。

ここで、塗布ギャップＧは、一旦接液したレジスト剤２１が被塗布面１０ａから離液する離液間隔Ｇ´よりも小さい範囲で、なるべく大きくなされる。すなわち、塗布ギャップＧは、離液間隔Ｇ´の少なくとも５０％以上となされ、望ましくは、離液間隔Ｇ´の７０％乃至９５％となされる。

また、ここで、離液間隔Ｇ´は、基板１０と塗布ノズル２２との相対走査速度、ノズル間隔、レジスト剤２１の粘度、液面高さにより変化するものである。

したがって、このレジスト膜付基板の製造方法において、各パラメータの設定は、例えば、ノズル間隔、レジスト剤２１の粘度及び液面高さのうちの一、または、二以上の条件を調整することにより決定される離液間隔Ｇ´より小さい範囲においてなるべく大きな塗布ギャップＧ（離液間隔Ｇ´の少なくとも５０％以上）を設定したうえで、塗布膜２１ａが所望の膜厚となるように、基板１０と塗布ノズル２２との相対走査速度を設定すること等により行うことができる。

すなわち、基板１０と塗布ノズル２２との相対走査速度は、予め設定されているノズル間隔、レジスト剤２１の粘度、液面高さ及び塗布ギャップＧを前提として、塗布膜２１ａが所望の膜厚となるように、制御部によって制御される。

この状態において、制御部は、図９のステップｓ９に示すように、移動フレーム１２を移動させることにより基板１０を面方向に移動させ、図１に示すように、塗布ノズル２２の上端部を被塗布面１０ａの全面に亘って走査させ、この被塗布面１０ａの全面に亘ってレジスト剤２１の塗布膜２１ａを形成する。

以上、本発明に係るレジスト膜付基板の製造方法について好ましい実施例を示して説明したが、本発明に係るレジスト膜付基板の製造方法は、前述した実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。

本発明に係るレジスト膜付基板の製造方法を実施する塗布装置における塗布手段が塗布を行っている状態を示す断面図である。 本発明に係るレジスト膜付基板の製造方法における塗布ギャップと膜厚分布との関係を示すグラフである。 本発明に係るレジスト膜付基板の製造方法における塗布膜の厚さに影響する各パラメータと塗布膜の厚さとの関係を示すグラフである。 塗布装置の構成を示す側面図である。 前記塗布装置における塗布手段の構成を示す断面図である。 前記塗布装置における塗布手段の要部の構成を示す断面図である。 塗布装置の構成を示す正面図である。 本発明に係るレジスト膜付基板の製造方法の第１の手順を示すフローチャートである。 本発明に係るレジスト膜付基板の製造方法の第２の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 塗布装置
２ 塗布手段
３ 吸着手段
４ 移動手段
５ 保持手段
１０ 基板
１０ａ 被塗布面
１１ ベースフレーム
１２ 移動フレーム
２０ 液槽
２１ レジスト剤
２１ａ 塗布膜
２２ 塗布ノズル
２３ 毛管状隙間

Claims (3)

1. 液槽に溜められた液体状のレジスト剤を塗布ノズルにおける毛細管現象により上昇させ、基板の被塗布面を下方に向けて前記塗布ノズルの上端部に近接させ、前記塗布ノズルにより上昇されたレジスト剤を該塗布ノズルの上端部を介して前記被塗布面に接液させながら、前記塗布ノズル及び前記被塗布面を相対的に走査させて、前記被塗布面に前記レジスト剤を塗布するレジスト剤塗布工程を有するレジスト膜付基板の製造方法であって、
   前記塗布ノズルの上端部を介して前記被塗布面に前記レジスト剤を接液させた後、前記塗布ノズルの上端部と前記被塗布面との間隔を、接液したレジスト剤が前記被塗布面より離液する離液間隔よりも小さい範囲内において、この離液間隔の５０％以上の間隔とすることを特徴とするレジスト膜付基板の製造方法。
2. 前記塗布ノズルの上端部を介して前記被塗布面に前記レジスト剤を接液させた後、前記塗布ノズルの上端部と前記被塗布面との間隔を、前記離液間隔の７０％乃至９５％の間隔とすることを特徴とする請求項１記載のレジスト膜付基板の製造方法。
3. 前記基板は、透明基板であって、
   前記レジスト剤は、前記透明基板上に遮光膜パターンを形成してこの透明基板をフォトマスクとするためのレジスト膜を形成することを特徴とする請求項１、または、請求項２記載のレジスト膜付基板の製造方法。

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