JP2002263558A - 塗布方法 - Google Patents

塗布方法

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JP2002263558A
JP2002263558A JP2002048479A JP2002048479A JP2002263558A JP 2002263558 A JP2002263558 A JP 2002263558A JP 2002048479 A JP2002048479 A JP 2002048479A JP 2002048479 A JP2002048479 A JP 2002048479A JP 2002263558 A JP2002263558 A JP 2002263558A
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coating liquid
substrate
coating
cup
slit nozzle
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JP2002048479A
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English (en)
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Hirohito Sago
宏仁 佐合
Shigemi Fujiyama
重美 藤山
Futoshi Shimai
太 島井
Akira Uehara
晃 植原
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Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 短時間で、薄く且つ均一に塗布液を基板表面
に塗布することができる塗布方法を提供する。 【解決手段】 ガラス基板Wの一端の上方にスリットノ
ズル6を臨ませ、このスリットノズル6から塗布液10
を噴出しつつガラス基板Wと平行にスリットノズル6を
移動させて、ガラス基板W表面の略全域に塗布液を粗く
塗布する。この後、インナーカップ2を回転させること
でガラス基板Wを同時に回転させて表面に塗布された塗
布液を均一に拡散せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガラス基板や半導体ウェ
ーハ等の基板表面にホトレジスト等の塗布液を塗布する
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置のガラス基板にカラーフィ
ルター用のホトレジスト液を均一に塗布したり、半導体
ウェーハ表面に各種塗布液を均一に塗布する手段とし
て、基板の中心に塗布液を滴下した後、基板を高速で回
転させ、遠心力によって塗布液を基板表面全域に均一に
拡散せしめている。
【0003】上記のスピンナーにて基板を回転せしめる
方法では、中心に滴下した塗布液を周縁まで均一に拡散
させるため、基板から飛散する塗布液の量も多くなり、
結果として多量の塗布液を使用することになる。
【0004】そこで、塗布液の使用量を抑えるためにス
リットノズルを用いた先行技術が特開昭63−1563
20号公報、特開平4−332116号公報、特開平6
−151296号公報に提案されている。
【0005】特開昭63−156320号公報及び特開
平4−332116号公報に開示される技術は、基板上
方に臨ませたスリットノズルを基板と平行に移動しつつ
塗布液を滴下して基板表面にある程度均一な厚さで塗布
液を塗布した後に、基板を回転させて塗布液の厚さを均
一にするようにしたものであり、特開平6−15129
6号公報に提案された技術は、スリットノズルの先端で
塗布液の厚さを均一にしようというものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】特開昭63−1563
20号公報及び特開平4−332116号公報に開示さ
れる方法にあっては、塗布液を基板表面に単に滴下して
いるだけであるので、滴下の際に塗布液自体に表面張力
が作用して、均一に塗布することができず、或いは均一
に塗布するには多量の塗布液を必要とする。
【0007】また上記先行技術にあっては、外気に開放
された雰囲気で基板を回転させているため、塗布液中の
溶媒の蒸発速度が速く、塗布液の粘度が急速に高くな
り、全面に均一に拡散せしめるのが困難である。
【0008】一方、特開平6−151296号公報に開
示される方法では、ノズル先端が塗布液に接触している
ので、ノズルが汚れやすく、また塗布後にノズルを塗布
液から離す際に膜厚が不均一になる。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
願発明は、カップ内に矩形状基板をセットし、この矩形
状基板の表面の略全域に塗布液を粗く塗布した後、カッ
プを回転させ遠心力にて前記基板表面に塗布された塗布
液を均一に拡散せしめるようにした。ここで、カップを
回転させる前にカップ上面の開口を蓋体で閉塞しておく
ことが好ましい。
【0010】更に本願の別発明は、前記発明と異なり、
矩形状基板の表面の略全域に塗布液を粗く塗布し、この
後直ちに矩形状基板をカップ内にセットし、次いでカッ
プを回転させ遠心力にて前記基板表面に塗布された塗布
液を均一に拡散せしめるようにした。この場合も、カッ
プを回転させる前にカップ上面の開口を蓋体で閉塞して
おくことが好ましい。
【0011】
【作用】カップ内に矩形状基板をセットし、カップ上面
の開口を蓋体で閉塞した状態でカップを回転させ、遠心
力にて塗布液を均一に拡散せしめることで、乾燥しにく
い雰囲気中での拡散が可能になる。
【0012】
【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。ここで、図1は本発明方法を実施するために
用いる塗布装置の斜視図、図2は同塗布装置の断面図、
図3はスリットノズル先端の断面図であり、塗布装置は
アウターカップ1内にスピンナーによって回転せしめら
れるインナーカップ2を配置している。
【0013】インナーカップ2の外周部からはドレイン
パイプ3が突出し、このドレインパイプ3の先端部はア
ウターカップ1内の回収通路4に臨み、またインナーカ
ップ2内にはチャック5が設けられ、このチャック5に
よってガラス基板Wを吸着保持する。
【0014】一方、インナーカップ2の上方にはスリッ
トノズル6が配置されている。このスリットノズル6は
図示しないアームに取り付けられ、このアームの動作に
より図2に示すように上下動及びガラス基板Wの表面と
平行な水平動を行う。
【0015】スリットノズル6には加圧装置7を介して
塗布液が供給され、またスリットノズル6の構造として
は、図3に示すような1本のノズル孔8を有する構造に
限らず、図4に示すようにノズル孔8の前後にガス噴出
孔9,9を形成し、このガス噴出孔9,9からのガス噴
出力で塗布液10を引き出しつつ塗布するようにしても
よい。
【0016】以上において、ガラス基板Wに塗布液を塗
布するには、図2に示すようにガラス基板Wの一端の上
方にスリットノズル6を臨ませ、このスリットノズル6
から塗布液10を噴出しつつガラス基板Wと平行にスリ
ットノズル6を移動させて、ガラス基板W表面の略全域
に塗布液を塗布する。この後、インナーカップ2を回転
させることでガラス基板Wを同時に回転させて表面に塗
布された塗布液を均一に拡散せしめる。同時に回転させ
ることにより、基板上での気流発生が抑制され、膜の均
一化に寄与できる。
【0017】尚、上記の塗布方法ではスリットノズル6
による塗布の開始位置と終了位置をガラス基板Wの端縁
の上方としたが、開始位置と終了位置をガラス基板Wの
端縁から外れた位置としてもよい。このようにした場合
には多少の塗布液の無駄は生じるが、ガラス基板Wの端
縁まで均一に塗布することができる。
【0018】ところで、回転によって塗布液を均一に拡
散せしめる際に前工程のスリットノズル6による塗布工
程でできるだけ塗布液を薄く且つ均一に塗布しておくこ
とが好ましい。このためにはガラス基板表面に向けて塗
布液を噴出する際に、塗布液の表面張力を抑制しつつ行
うようにすればよい。
【0019】塗布液の表面張力に関与するファクターと
しては、塗布液の粘度(cP)、塗布液にかける圧力
(kg/cm2)、スリットノズル下端と基板表面との間隔
(mm)、ノズルの移動速度、基板の表面粗度、温
度等が考えられる。
【0020】例えば、カラーフィルタ用のホトレジスト
について考察すると、通常の粘度は10cP以下であ
る。このような10cP以下の塗布液に対して、上記の
条件〜を固定した場合、塗布液にかける圧力Pは
0.5(kg/cm2)以上10(kg/cm2)以下、
スリットノズル下端と基板表面との間隔Dは10(m
m)以下とするのが好ましい。
【0021】以下の(表)は図4に示したノズルを用い
て粘度6.5cPのカラーフィルタ用ホトレジストを、ノズ
ルの移動速度を500mm/s、温度23℃、湿度50%、基板との
距離5mmの状態で、200mm×200mmのガラス基板に塗布し
た場合の、塗布液にかける圧力(kg/cm2)と滴下量
(g)を変化させて塗布後、700rpmで6秒間回転して得
られた結果を評価したものである。尚、従来のノズルを
使用したときには、1.0kg/cm2の圧力を必要とし、ガラ
ス基板全面に被覆するには3.00gのホトレジストを必要
とした。また、このときの平均膜厚は1.82μmであり、
均一性は±2.84%であった。
【0022】
【表1】
【0023】更に回転カップ式の塗布装置としては、前
記したような上方を開放した構造のものに限らず、図5
に示すようにアウターカップ1及びインナーカップ2の
開口を閉塞する蓋体21,22を備えた所謂回転カップ
式の塗布装置でもよい。
【0024】即ち、直線動、回転動、上下動或いはこれ
らを合成した動きが可能なアーム23先端の支持ブロッ
ク24にピン25を介してアウターカップ1用蓋体21
が上下摺動自在に取り付けられ、また支持ブロック24
に設けられた軸26にインナーカップ2用蓋体22が取
り付けられている。
【0025】而して、アウターカップ1及びインナーカ
ップ2の上面開口を閉じる場合には、アーム23を移動
し塗布装置の上方に蓋体21,22を位置させ、次いで
アーム23を下降させる。すると、先ず蓋体21がアウ
ターカップ1の上面を閉塞し、次いで更にアーム23、
支持ブロック24及び蓋体22が下降し、蓋体22がイ
ンナーカップ2の上面開口を閉塞する。
【0026】このように、蓋体21,22によってアウ
ターカップ1及びインナーカップ2の上面開口を閉じた
状態では、インナーカップ2内の溶媒濃度が高くなるの
で、塗布液からの溶媒の蒸発が抑制され、塗布液の粘度
上昇が抑えられるので、スムーズな拡散が可能になる。
また、インナーカップ蓋体の下部に整流板を基板Wと平
行に設けて、基板W上部の隙間を小さくすることによっ
て更に均一な塗布膜を得ることができる。
【0027】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
ガラス基板等の矩形状基板或いは半導体ウェーハ等の円
板状基板の表面にホトレジスト等の塗布液を塗布するに
あたり、ある程度の幅で同時に塗布できるスリットノズ
ルを用い、このスリットノズル下端と基板表面との間隔
を小さくし且つ塗布液に圧力をかけつつ塗布するように
したので、基板表面に接触したときの塗布液の表面張力
を制御でき、短時間で、薄く且つ均一に塗布液を基板表
面に塗布することができ、しかも塗布液の使用量を大幅
に抑えることができる。
【0028】また、基板表面の略全域に塗布された塗布
液を均一に拡散せしめる装置として、アウターカップ内
側に回転可能なインナーカップを配置し、これらアウタ
ーカップ上面及びインナーカップ上面を蓋体で閉塞する
構造のものを用いると、拡散中にインナーカップ内にお
ける溶媒濃度が高く維持できるので、基板表面に塗布さ
れた塗布液の粘度上昇が抑えられ、更に塗膜の厚さの均
一性が向上する。
【0029】更に、インナーカップ内における溶媒濃度
が高く維持できれば、基板表面の略全域に塗布液を塗布
する位置と、塗布された塗布液を回転によって拡散せし
める位置とを別々にすることもでき、装置設計上有利と
なり、またスリットノズルの他に、ロールコータ、バー
コータ、フローコータ、スプレー、静電塗装、インクジ
ェット等を用いることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を実施するために用いる塗布装置の
斜視図
【図2】同塗布装置の断面図
【図3】スリットノズル先端の断面図
【図4】スリットノズルの別実施例を示す断面図
【図5】蓋体を備えた塗布装置で塗布液を拡散せしめて
いる状態を示す断面図
【符号の説明】
1…アウターカップ、2…インナーカップ、5…チャッ
ク、6…スリットノズル、7…加圧装置、8…ノズル
孔、9…ガス噴出孔、10…塗布液、21…アウターカ
ップ用蓋体、22…インナーカップ用蓋体、W…基板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島井 太 神奈川県川崎市中原区中丸子150番地 東 京応化工業株式会社内 (72)発明者 植原 晃 神奈川県川崎市中原区中丸子150番地 東 京応化工業株式会社内 Fターム(参考) 2H025 AB16 AB17 EA05 4D075 AC02 AC07 AC64 AC73 AC78 AC95 AC96 BB14Z DB13 DC22 DC24 EA07 EA45 5F046 JA02 JA16

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 矩形状基板の上方に連続した1本のスリ
    ットノズルを臨ませ、このスリットノズルから塗布液を
    噴出しつつ矩形状基板と平行にスリットノズルを相対的
    に移動させて、矩形状基板表面の略全域に塗布液を塗布
    した後、矩形状基板を回転させて矩形状基板表面に塗布
    された塗布液を均一に拡散せしめるようにした塗布方法
    において、前記スリットノズルから塗布液を矩形状基板
    表面に向けて噴出する際に、塗布液に圧力をかけるとと
    もにスリットノズル下端と基板表面との間隔を調整する
    ことで、塗布液の表面張力を抑制しつつ塗布することを
    特徴とする塗布方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の塗布方法において、塗
    布液の粘度は10cP以下、塗布液にかける圧力は0.5
    kg/cm2以上10kg/cm2以下、スリットノズル下端と基板
    表面との間隔は10mm以下としたことを特徴とする塗布
    方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の塗布方
    法において、カップ内に矩形状基板をセットし、この矩
    形状基板の表面の略全域に塗布液を塗布した後、前記カ
    ップを回転させ遠心力にて前記基板表面に塗布された塗
    布液を均一に拡散せしめるようにしたことを特徴とする
    塗布方法。
  4. 【請求項4】 請求項1または請求項2に記載の塗布方
    法において、前記矩形状基板の表面の略全域に塗布液を
    塗布し、この後直ちに矩形状基板をカップ内にセット
    し、次いでカップを回転させ遠心力にて前記基板表面に
    塗布された塗布液を均一に拡散せしめるようにしたこと
    を特徴とする塗布方法。
  5. 【請求項5】 請求項3または請求項4に記載の塗布方
    法において、前記カップを回転させ遠心力にて前記基板
    表面に塗布された塗布液を均一に拡散せしめる際にカッ
    プ上面の開口を蓋体で閉塞し、前記基板と一体的に回転
    させるようにしたことを特徴とする塗布方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100665949B1 (ko) 2005-06-28 2007-01-10 (주)티제이이앤지 감광액 도포용 슬릿 노즐 장치 및 제조방법과 이를 이용한감광액 도포방법
KR101393211B1 (ko) * 2012-02-11 2014-05-08 이인영 수지코팅막 성형장치의 분사간극 조절기구
JP2020006367A (ja) * 2018-07-09 2020-01-16 シーアンドディー セミコンダクター サービシーズ,インコーポレイテッド スピンコーティング装置におけるクリーニングのための、基板材料の底部表面および/またはその縁部の最適露出

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