JP2004311884A - レジスト膜の形成方法及びフォトマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を反転させるような回転機構を用いずに、膜厚にムラが発生しないように塗布膜を乾燥して、レジスト膜の膜厚均一性が高いレジスト膜の形成方法及びその方法を用いたフォトマスクの製造方法を提供する。
【解決手段】基材位置Ａのところにテーブル１９を位置させる。そして、下方を向いた吸着面１９’に基板２０の被塗布面が下方に向くように吸着させる。この基板２０を吸着したテーブル１９をモータ１７によって移動させ、突出した状態のノズル４７によりレジスト液を基板２０の下面に接液し、基板２０をテーブル１９によって一定速度で塗布終了位置まで移動させて塗布工程を行った後、この塗布終了位置から、塗布の際に移動した方向と逆方向にテーブルによって基板を下向きに保持したまま、モータ１７を用いて一定速度で引き返し移動させ、基板を基板位置Ａまで移動させ、この移動の間にレジスト膜を乾燥させる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトマスク等を製造する工程において実施するレジスト膜の形成方法及びその方法を用いた工程を有するフォトマスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、フォトレジスト等の塗布液をシリコンウエハ等の基板に塗布する塗布装置（コータ）としては、基板の中央に塗布液を滴下し、次いで基盤を高速回転させる事により、遠心力の作用によって塗布液を伸展させ基板表面に塗布膜を形成する所謂スピンコータが主流であった。
しかしながら、上記したようなスピンコータでは、基板の周縁部にレジストのフリンジを呼ばれる盛り上がりが発生してしまうという問題点がある。特に、液晶表示装置や液晶表示装置製造用のフォトマスクにおいては、大型基板（例えば一辺が３００ｍｍ以上）にレジストを塗布する必要があり、さらに、近年におけるパターンの高精度化や、基板サイズの大型化に伴ない、大型基板に均一なレジスト膜が塗布できる技術が望まれている。
この事に鑑み、塗布装置として例えば、特許文献１に開示されてある様な、所謂ＣＡＰコータも提供されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−６２３７０号公報
【０００４】
このＣＡＰコータは、塗布液が溜められた液槽に毛管状隙間を有するノズルを沈めておき、吸着盤によって被塗布面が下方を向いた姿勢で保持された基板の当該被塗布面近傍までノズルを上昇させると共に毛管状隙間から塗布液を接液し、次いでノズルを被塗布面に亘って走査させる事により塗布膜を形成するものである。
この装置を用いれば、基板の周縁部にフリンジが生ずることなく、均一な膜厚のレジスト膜を塗布することができる。
また、このＣＡＰコータは、吸着盤を上下方向に回転させる回転機構を具備しているので、基板をセットする際は、吸着面が上向きとなる状態まで吸着盤を回転させると共に、当該吸着面上に被塗布面が上方を向くようにして基板を載置し、かくして基板のセットが完了すると再び吸着面が下向きとなる状態まで吸着盤を回転させて塗布を行い、塗布終了後基板が上向きになる状態まで吸着盤を回転させて基板を取り外すというものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなＣＡＰコータを用いた場合であっても、さらなる高精度パターンへの要求等に答えるためには、さらなる膜厚の均一性を追求する必要がある。そのために、塗布後の乾燥を面内の乾燥ムラの発生を防止することも、膜厚の均一性を向上させる上で重要な要素となる。
また、上記のＣＡＰコータにおいては、上述のような回転機構を用いて、塗布後の基板を反転させているが、回転機構におけるバックラッシュ等に起因して、塗布中においても吸着盤が微動してしまう事があり、この事が薄膜品質に悪影響を与えていた。
この様な事態を回避するには、吸着面が下方を向いた状態で吸着盤を固定してしまえば、これが常に水平に維持されるので、基板のガタつきを確実に回避でき、ひいては歩留まりの向上が図れることとなる。そこで、かかる技術の実現が望まれていた。
【０００６】
しかしながら、かかる技術の実現には次の様な課題が残されていた。
即ち、ダウンフローが構成されたクリーンルーム内では、図８に模式的に示す様に、ダウンフローの気流Ｄが吸着盤７１の上面で遮られ、遮られた気流Ｄが吸着面７１ａ側に回り込み、当該箇所で渦を構成するが、吸着面７１ａが下方を向いた状態で吸着盤７１を固定する場合は、基板７２の被塗布面７２ａが常に下方を向いた状態となるので、塗布膜が渦にさらされる。従って、塗布後においてダウンフローに任せて塗布膜を乾燥させる際には、渦によって乾燥ムラが発生し、その乾燥ムラに起因してレジスト膜の膜厚にムラが発生してしまう。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、上述のような基板を反転させるような回転機構を用いずに、膜厚にムラが発生しないように塗布膜を乾燥して、レジスト膜の膜厚均一性が高いレジスト膜の形成方法及びその方法を用いたフォトマスクの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の構成を有する。
（構成１） 基板の被塗布面にレジスト膜を塗布する方法であって、下向きに保持された被塗布面よりも下方に溜められた塗布液を毛細管現象により上昇させ、上昇させた塗布液をノズルを介して前記被塗布面に接液ながら、当該ノズルを前記基板の被塗布面に亘って走査させることによって、レジスト膜を塗布する工程を含む、レジスト膜形成方法において、
前記レジスト膜の乾燥を、前記基板の被塗布面を下向き保持した状態で、前記基板を一定速度で移動させながら乾燥することを特徴とするレジスト膜の形成方法。
【０００８】
（構成２） 前記レジストの塗布を、基板を移動させることによってノズルを被塗布面に亘って走査させて行い、乾燥のための基板の移動を、前記レジスト膜の塗布における基板の移動と逆方向に引き返して移動させることを特徴とする構成１に記載のレジスト膜の形成方法。
【０００９】
（構成３） 前記一定の速度が、１．５ｍ／ｍｉｎ以下であることを特徴とする構成２に記載のレジスト膜の形成方法。
【００１０】
（構成４） 請求項１〜３から選ばれる一項に記載の方法を用いたレジスト膜形成工程を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明は、レジスト膜の乾燥を、前記基板の被塗布面を下向き保持した状態で、一定速度で移動させながら乾燥することを特徴とする方法である。即ち、本発明においては、従来使用されていたような回転機構を用いず、基板の塗布が終了したときの状態、即ち基板の被塗布面を下向きに保持した状態でレジスト膜を乾燥する。その際に、基板を一定速度で移動させながら乾燥するので、クリーンルームのダウンフローの回り込み等による気流がさらされる箇所が基板面内で均等となるため、乾燥ムラが発生することを防止することができる。
【００１２】
また、本発明においては、前記レジストの塗布を、基板を移動させることによってノズルを被塗布面に亘って走査させて行い、乾燥のための基板の移動を、前記レジスト膜の塗布における基板の移動と逆方向に引き返して移動させることにより、基板の取りつけ及び取り外しを同じ場所で行うことができる等の理由から好ましい。その場合、レジスト塗布の基板搬送速度とレジスト乾燥の基板搬送速度は、適宜決定することができる。尚、その場合の乾燥時の移動速度は、１．５ｍ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。前記速度よりも大きいと、基板の移動が終了する時点において、レジスト膜が十分に乾燥しない恐れがある。同様の観点で、さらに好ましくは１ｍ／ｍｉｎ以下、最も好ましくは０．０８ｍ／ｍｉｎである。尚、乾燥の際の搬送速度は、遅すぎると生産性を低下させるので、０．０１ｍ／ｍｉｎ以上とすることが好ましい。
【００１３】
以下、本発明を、実施例を用いてさらに詳細に説明する。
（実施例）
以下、図１乃至図７を参照して本発明のレジスト膜形成方法について説明する。尚、本実施例においては、大型フォトマスクの製造工程におけるフォトマスクブランク基板（以下、単に基板と呼ぶ。）の被塗布面（主表面）にレジストを形成する方法について、説明する。尚、基板のサイズは、４５０ｍｍ×５５０ｍｍである。
図１は、本実施例において用いられるレジスト塗布装置（ＣＡＰコータ）の側面図である。
まず、レジスト塗布工程について説明する。
図１において、基材位置Ａのところにテーブル１９を位置させる。そして、下方を向いた吸着面１９’に基板２０の被塗布面が下方に向くように吸着させる。
基板２０を吸着したテーブル１９をモータ１７によって移動させて、図中左右に移動可能な一対の移動フレーム１４，１４によって塗布開始位置まで移動させる。尚、左右一対の移動フレーム１４，１４は、梁１５によって一体的に繋がれている。これら移動フレーム１４，１４は、ベースフレーム１１の左側面に設けられたネジ棒１６をモータ１７によって回転させる事により、リニアウエイ１３，１３に沿って移動する。即ち、左側の移動フレーム１４には、ネジ棒１６と螺合する雌ネジ部を有する移動部１８が設けられており、この移動部１８がネジ棒１６の回転に伴って螺進する事により、移動フレーム１４，１４が前後方向に移動する。
【００１４】
一方、図２は、図１で示した塗布装置におけるレジスト循環態様を説明するための、液槽３８，ノズル４７周辺の拡大模式図である。
図２に示されるように、液槽３８の中には所定の高さまでレジスト液を満たしておく。この場合にレジスト液の現在の高さは、高さ調整管６１の外部側面に設けられた検知センサ６２によって調整し、レジスト液の高さを所定の高さまで上げる場合にはモータ制御部６３はポンプ５６を動作させてレジスト液を供給する。即ち、レジストを溜めたタンク５５からレジストがポンプ５６によってくみ出され、くみ出されたレジストがフィルタ５７を介して液槽３８の側面に開口した供給口５８から流出する様になっている。また、液槽３８の底面には循環口５９が開口しており、この循環口５９からタンク５５にレジストが循環するようになっている。更に、液槽３８の側面の上部には、貫通孔６０が形成され、そこからＬ字状の高さ調整管６１が突出している。この高さ調整管６１の上端は開口している。また、高さ調整管６１の外部側面には、レジストの液高を検知するセンサ６２が設けられている。そして、液槽３８にレジストが満たされた場合に、それと同じ高さまで高さ調整管６１にレジストが満たされ、その際の液高がセンサ６２によって検知され、検知結果がマイコンより成るモータ制御部６３に送られる。モータ制御部６３は、センサ６２の検出結果に応じてポンプ５６のモータ６４を駆動して、予め設定された高さになるまで液槽３８に塗布液を供給する。
【００１５】
また、図３は、図１で示した塗布装置の液槽３８の断面概略図である。
図３に示されるように、ノズル４７は、レジスト液で満たされた液槽３８の内部に沈んだ状態としておく。ここで、図３中前後方向に延設された液槽３８は、略台形状の断面を有している。そして、その上端部には、前後方向に延びるスリット４８が形成されている。このスリット４８は、液槽３８の外方に設けられた蓋４９によって閉塞可能となっている。液槽３８の内部には、ノズル４７が内蔵されている。このノズル４７は、左右方向に延びる毛管状隙間５０を隔てて相対面する前後一対の前ノズル部材４７１と後ノズル部材４７２とより構成されている。これら前ノズル部材４７１と後ノズル部材４７２との形状は前後対称であって、上方ほどくちばしの様に尖った断面形状となっている。
【００１６】
次に、このようにノズル４７がレジスト液に沈んだ状態で液槽３８のスリット８４の蓋８６を開けて、液槽３８を基板２０の下方まで上昇させる。この上昇は、サーボモータ（図示せず）によって行う。
上記のように上昇した液槽３８からノズル４７のみを突出させる。
ノズルの上昇は、エアシリンダ（図示せず）によって行う。ノズル４７が液槽３８のレジスト液から上昇する際に、毛管状隙間５０の間にはレジスト液が満たされているため、この毛管状隙間５０にはレジスト液が先端まで満たされた状態で上昇する。そして、その上昇を停止させる。
上記のようにノズル４７が突出した状態で液槽３８を再び上昇させ、基板２０の下面に接液する。すなわち、ノズル４７の毛管状隙間８８に満たされたレジスト液を基板２０の下面に接触させるものである。
【００１７】
上記のように接液した状態でノズル４７と共に液槽３８を塗布高さの位置まで接液した状態で下降させる。そして、この微妙な調整も上記と同様にサーボモータを用いて容易に行うことができる。
ここで、図４及び図５を用い、レジスト液の塗布について更に説明する。
図４は、図１で示した塗布装置の側面図であり、図５は、図１で示した塗布装置の液槽におけるレジスト液の塗布の際の断面概略図である。
上記のようにノズル４７を塗布高さの位置まで下降させた後、図４及び図５の矢印で示すにように、基板２０をテーブル１９によって一定速度で塗布終了位置まで移動させる。すると、レジスト液はノズル４７によって図中前後方向に塗布された状態で、図中右方向にテーブル１９を移動させてテーブルに吸着した基板２０を上述のモータ１７を用いて移動させることによって平面状態に塗布を行うことができる。すなわち、基板２０上に平面にレジスト液を所定の塗布厚さで塗布することが可能となる。また、搬送する場合は、基板２０の前後方向の姿勢、及び、左右方向の姿勢は、どちらも水平に維持される。尚、本実施の形態においては、１μｍのレジスト膜を形成するための、液面高さ、塗布ギャップ、搬送速度等を設定した。
基板２０を塗布終了位置で一旦停止させ、ノズル４７及び液槽３８をそれぞれ塗布高さの位置から下降させ、基板２０から離し、塗布工程は終了する。
【００１８】
次に乾燥工程について説明する。
次に、上述の塗布終了位置から、塗布の際に移動した方向と逆方向にテーブルによって基板を下向きに保持したまま、上述のモータ１７を用いて一定速度で引き返し移動させ、基板を基板位置Ａまで移動させる。このときの搬送速度は、０．７ｍ／ｍｉｎとした。そして、移動している間に、レジスト膜が乾燥した。
その後、吸着面１９’の吸引力を解除し、基板２０をテーブル１９から取り外す。
このようにして乾燥した基板は、乾燥ムラがなく乾燥することができ、膜厚均一性を損なわずにレジストの形成を行うことができた。
さらに、本発明によれば、回転機構を用いずに、基板の被塗布面が下方を向いた状態で基板を吸着盤に吸着させたので、吸着盤は何らガタつくことなく常に水平に維持される。従って、塗布の際に基板が微動してしまう事を確実に回避できるので、薄膜品質を向上させることができる。
【００１９】
一方、比較のために、基板を搬送させずに、塗布終了位置で放置した状態で基板の乾燥を行った。その結果、レジスト膜の乾燥ムラが目視で確認された。
さらに、比較のために、基板を２ｍ／ｍｉｎの高速で搬送した結果、全く乾燥することなく塗布開始位置に戻り、その後塗布開始位置で静置して乾燥することが必要となった。そして静置して乾燥した結果、レジスト膜の乾燥ムラが目視で確認された。
【００２０】
尚、本発明においては、上記実施例に限定されるものではない。
上記実施例においては、基板の引き返し移動中にレジスト膜を乾燥させたが、引き返し移動中に大部分のレジスト膜を乾燥させた後、基板を停止させて仕上げ乾燥を行ってもよい。
この場合は、図６のように、下方から気流発生装置２１により清浄気流Ｕを発生させる、或いは、図７基板の被塗布面の周縁部分にダウンフローを遮るような遮蔽板６４を設けることによって、ダウンフローＤが被塗布面に回り込むのを抑制しながら乾燥することが好ましい。
尚、図６は、基板の下方に気流発生装置を設置した例を説明する為の模式図であり、図７は、吸着板に遮蔽板を設けた例を説明する為の模式図である。
また、上記の気流発生装置２１は、具体的には、上方に向かう気流を発生させるファンと、このファンの上方に配置されたエアフィルタとを備えるものである。ここで、エアフィルタとしては、ＨＥＰＡフィルタ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ ｆｉｌｔｅｒ）を用いるのが好ましい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、ＣＡＰコータを用いて塗布したレジスト膜の形成方法において、その乾燥工程を、前記基板の被塗布面を下向き保持した状態で前記基板を一定速度で移動させながら乾燥することによって、乾燥ムラを低減し、その結果、得られるレジスト膜の膜厚均一性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例で用いた塗布装置の側面図である。
【図２】本発明の実施例で用いた塗布装置におけるレジスト循環態様を説明するための模式図である。
【図３】本発明の実施例で用いた塗布装置の液槽の断面概略図である。
【図４】本発明の実施例で用いた塗布装置の側面図である。
【図５】本発明の実施例で用いた塗布装置の液槽の断面概略図である。
【図６】気流発生装置を用いた例を説明する為の模式図である。
【図７】遮蔽板を用いた例を説明する為の模式図である。
【図８】従来の技術に係る、基板、吸着板周辺の気流の流れを示す模式図である。
【符号の説明】
１０…塗布装置、１４…移動フレーム、１６…ネジ棒、１７…モータ、１９…吸着盤、２０…基板、３８…液槽、４７…ノズル。

Claims (4)

1. 基板の被塗布面にレジスト膜を塗布する方法であって、下向きに保持された被塗布面よりも下方に溜められた塗布液を毛細管現象により上昇させ、上昇させた塗布液をノズルを介して前記被塗布面に接液ながら、当該ノズルを前記基板の被塗布面に亘って走査させることによって、レジスト膜を塗布する工程を含む、レジスト膜形成方法において、
   前記レジスト膜の乾燥を、前記基板の被塗布面を下向き保持した状態で、前記基板を一定速度で移動させながら乾燥することを特徴とするレジスト膜の形成方法。
2. 前記レジストの塗布を、基板を移動させることによってノズルを被塗布面に亘って走査させて行い、乾燥のための基板の移動を、前記レジスト膜の塗布における基板の移動と逆方向に引き返して移動させることを特徴とする請求項１に記載のレジスト膜の形成方法。
3. 前記一定の速度が、１．５ｍ／ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項２に記載のレジスト膜の形成方法。
4. 請求項１〜３から選ばれる一項に記載の方法を用いたレジスト膜形成工程を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。

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