JP2003170098A - Slit coater - Google Patents
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- Liquid Crystal (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
- Coating Apparatus (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板、液晶
表示器用基板等のフラットパネルディスプレイ用基板、
フォトマスク用ガラス基板等の表面にレジスト等の処理
液を塗布する処理液を塗布するスリットコータである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、上記のようなスリットコータ
として、図５に示すように、テーブル１０１上に載置さ
れた基板Ｗの表面に沿ってスリット状の吐出口１０３を
有するノズル１０２を移動させながら、このノズル１０
２から基板Ｗの表面にレジスト等の処理液Ｒを供給しな
がら塗布するようにしたコーティング装置として、スリ
ットコータが知られている。
【０００３】この装置では、ノズル１０２の吐出口１０
３と基板Ｗとの間隔を所定の間隔に保ちつつ、ノズル１
０２を基板Ｗの表面に沿って移動させ、その最中に、ノ
ズル１０２から基板Ｗの表面に均一に処理液Ｒを供給す
るようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な装置は、温度コントロールされたクリーンルーム内で
使用されることを前提としており、装置自身の温度コン
トロールは行なわれていない。
【０００５】したがって、LCD(Liquid Crystal Displa
y)、PDP(Plasma Display Panel)に使用される粘性率が
１０Pa・sを超える高粘度の処理液を使用する場合、処
理液が所定温度以下になると、粘度が高くなってノズル
から吐出できなくなったり、吐出できたとしても均一に
塗布ができなかったりする。
【０００６】また、ポリイミドなどのように、劣化や変
質により使用不可となってしまう、いわゆる液寿命が温
度に依存する処理液の場合、クリーンルーム内の温度で
使用すると、液寿命によりプロセスの時間的制約を受け
る。
【０００７】さらに、クリーンルームの温度は、通常、
所定温度に対して±１〜２°Ｃ程度の範囲にコントロー
ルされているが、温度変化によって、基板Ｗへ塗布され
る際の膜厚の均一性を保持するためには十分な精度が得
られず、膜厚変動の要因となる。すなわち、この種の装
置では、通常、基板Ｗとノズル１０２の吐出口１０３と
の間隔を所定の間隔、つまり、処理液Ｒを適切に塗布す
ることができるように、処理液Ｒの性質等を考慮して設
定された所定の間隔に保ち、図５に示すように、処理液
Ｒを帯状に垂下させながら基板Ｗの表面に塗布するので
あるが、温度変化により、処理液Ｒの粘性が変化し、基
板Ｗの表面に均一な厚みで処理液Ｒを塗布することが困
難となる。特に、幅方向に亘って処理液Ｒの膜厚が変動
することも、この種スリットコータ特有の問題点であっ
た。
【０００８】本発明は、このような問題点を伴うことな
く、処理液の搬送経路を加熱し、所定温度に保持するこ
とで、処理液を所定の粘性率に保持し、基板表面に均一
な厚みで処理液を塗布することが可能なスリットコータ
を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のスリットコータ
は、ステージに載置された基板の表面に処理液を塗布す
るスリット状の吐出口を有したノズルと、ノズルに処理
液を供給する送液機構とを備え、移動機構でノズルと基
板とを相対的に移動しながら、処理液を基板の所定位置
に塗布する際、熱交換手段でノズル及び搬送機構を温度
コントロールすることで、処理液を所定温度に保持する
ことを特徴とする。すなわち、処理液を所定温度に保持
することで、処理液の粘性率を塗布に適したものに保持
する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明のスリットコータの
一実施の形態を詳細に説明する。図１は本実施例のスリ
ットコータの概略構成を示す図である。
【００１１】処理液Ｒが、タンク１４からポンプ１５に
よってノズル１２に供給されるように配管１６を介して
構成される。このポンプ１５には、ギヤポンプ、ダイヤ
フラムポンプ、シリンジポンプなどのポンプが使用され
る。なお、ポンプ１５を使用する代わりに、タンク１４
へ加圧されたＮ２ガスやエアーを供給することでも、タ
ンク１４から処理液Ｒをノズル１２へ供給することが可
能である。
【００１２】タンク１４からポンプ１５までの配管１６
の途中には、必要に応じて開閉弁を設けてもよい。ま
た、タンク１４とポンプ１５との間には、コンタミ除去
及び脱泡のために、フィルタが使用される場合もある。
また、配管１６には、ＳＵＳ等のメタル、テフロン（登
録商標）、ナイロンチューブなどが使用される。
【００１３】ノズル１２には、ポンプ１５から供給され
た処理液が、スリット１８を通過してスリット状の吐出
口１３へ流れる間に、処理液の圧力分布を均一にするた
めのマニホールド１７が形成されている。そして、吐出
口１３に一定のギャップを介して基板Ｗを相対して設置
する。このギャップは、２０〜４００μｍの範囲とされ
ている。
【００１４】基板Ｗは平坦なステージ１１上に載置され
ており、処理液Ｒを基板Ｗに塗布する途中ずれないよう
に、例えば真空吸引されてステージ１１に保持される。
【００１５】また、図２に示すように、タンク１４、ポ
ンプ１５、ノズル１２、及びこれらを接続する配管１６
には、温度コントロールができるように、次の熱交換手
段２１が具備されている。すなわち、熱交換手段２１
は、タンク１４、ポンプ１５、ノズル１２、及びこれら
を接続する配管１６の外周に多数のペルチェ素子を配置
するとともに、断熱ジャケットで覆う構造とすること
で、周囲温度変動と環境条件の変化による周囲温度変動
の影響を排除する。
【００１６】また、熱交換手段２１のペルチェ素子は、
温度コントローラ２２によって制御されており、温度コ
ントローラ２２に入力される温度センサ（図示省略）か
らのセンサ信号に基づいてペルチェ素子を制御して、タ
ンク１４、ポンプ１５、ノズル１２、配管１６を所定温
度にコントロールすることが可能である。なお、高精度
の温度コントロールを行なう場合、配管１６やその他の
フィッティングの材料には熱伝導の良いメタル製の部品
を使用する。
【００１７】次に、本実施例のスリットコータの動作に
ついて説明する。タンク１４からポンプ１５により吸引
され、さらに加圧された処理液Ｒが、ノズル１２の吐出
口１３より吐出される。ノズル１２は、基板Ｗの表面と
のギャップを一定（２０〜４００μｍ）に保ちながら、
水平移動することにより、処理液Ｒはステージ１１上に
真空吸引された基板Ｗに一定の厚さ（１〜３００μｍ）
で塗布される。このとき、ノズル１２の吐出口１３は、
基板Ｗに塗布される処理液Ｒの膜厚よりも高いギャップ
を維持しながら、処理液Ｒの塗布を行なうよう、図示省
略した位置調整機構でノズル１２の高さ方向の位置が設
定される。
【００１８】また、本実施例のスリットコータでは、図
２に示したように、コントローラ２２で温度コントロー
ルされる熱交換手段２１により、ノズル１２、ポンプ１
５、タンク１４、及びこれらを接続する配管１６が、所
定温度に維持されるので、処理液Ｒの粘性率を一定に保
つことが可能となり、ノズル１２から連続した処理液Ｒ
の吐出が可能となると共に、粘性率の変動による基板Ｗ
の表面に塗布される処理液Ｒの厚みが変動することがな
くなり、均一な塗布が行なわれる。さらに、幅方向に亘
っても処理液Ｒの膜厚が変動することが抑制される。
【００１９】なお、本実施例では、図３（ａ）に示した
ように、ステージ１１に載置された基板Ｗに対し、ノズ
ル１２を移動して、処理液Ｒを基板Ｗの表面に塗布した
が、図３（ｂ）に示したように、固定されたノズル１２
に対して、基板Ｗが載置されたステージ１１を移動し
て、処理液Ｒを基板Ｗの表面に塗布してもよい。
【００２０】また、周囲温度よりも昇温して温度コント
ロールする場合、熱交換手段の部品として、ペルチェ素
子よりも安価なヒートジャケットを使用することで、コ
ストダウンを図ることも可能である。また、温度コント
ロールの方法として、液、ガス等の媒体を使った熱交換
方法も可能である。
【００２１】さらに、図４に示したように、基板Ｗとス
テージ１１も温度コントロールし、処理液Ｒとの温度差
を少なくすることで、より精密な膜厚等で処理液Ｒの塗
布を実現できる。また、基板Ｗの温度を高めることがで
きるので、処理Ｒの乾燥時間を短縮化することができ
る。
【００２２】なお、上記実施例では、処理液Ｒを基板Ｗ
に塗布する時の動作を中心に説明したが、装置のメンテ
ナンス時で残留した処理液Ｒを廃棄する際、ノズル１２
など搬送機構を高温に温度コントロールし、残留液Ｒの
粘度を低下することで廃棄を促進し、メンテナンス時間
を短縮化することも可能である。
【００２３】
【発明の効果】上記したように、熱交換手段でノズル及
び搬送機構を温度コントロールし、処理液を所定温度に
保持することで、処理液の粘性率を塗布に適したものと
することができ、基板の表面に対し、処理液を均一な膜
厚で塗布することができる。また、粘性率が１０Pa・s
を超える高粘度の処理液を使用する場合でも、粘性率を
低く保つことができ、処理液を均一な膜厚で塗布するこ
とができる。さらに、ポリイミドなどのように液寿命が
温度に依存する処理液の場合でも、ノズル及び搬送機構
を所定温度に維持することで、液寿命を延ばすことがで
き、液交換のサイクルを延ばすことができ、生産の効率
化を図ることができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate for a flat panel display such as a semiconductor substrate, a substrate for a liquid crystal display, and the like.
A slit coater for applying a processing liquid for applying a processing liquid such as a resist to a surface of a glass substrate for a photomask or the like. 2. Description of the Related Art Conventionally, a nozzle having a slit-shaped discharge port 103 along the surface of a substrate W placed on a table 101 as shown in FIG. While moving 102, this nozzle 10
2. Description of the Related Art A slit coater is known as a coating apparatus configured to apply a processing liquid R such as a resist to the surface of a substrate W while supplying the same from 2. In this apparatus, a discharge port 10 of a nozzle 102
While maintaining the distance between the nozzle 3 and the substrate W at a predetermined distance, the nozzle 1
02 is moved along the surface of the substrate W, and the processing liquid R is uniformly supplied from the nozzle 102 to the surface of the substrate W during the movement. [0004] Incidentally, the above-described apparatus is assumed to be used in a clean room where the temperature is controlled, and the temperature of the apparatus itself is not controlled. Therefore, an LCD (Liquid Crystal Displa)
y) When using a high-viscosity processing liquid with a viscosity exceeding 10 Pas used for PDP (Plasma Display Panel), if the processing liquid falls below a predetermined temperature, the viscosity increases and it becomes impossible to discharge from the nozzle. Or, even if it can be ejected, it cannot be uniformly applied. Further, in the case of a processing liquid such as polyimide which is unusable due to deterioration or deterioration, that is, the processing life is dependent on the temperature, if the processing liquid is used at a temperature in a clean room, the processing time is shortened due to the liquid life. Be restricted. Further, the temperature of the clean room is usually
The temperature is controlled within a range of about ± 1 to 2 ° C. with respect to the predetermined temperature. However, due to the temperature change, sufficient accuracy can be obtained to maintain the uniformity of the film thickness when applied to the substrate W. This causes a variation in film thickness. That is, in this type of apparatus, the properties of the processing liquid R are usually set so that the distance between the substrate W and the discharge port 103 of the nozzle 102 is a predetermined distance, that is, the processing liquid R can be appropriately applied. The processing liquid R is applied to the surface of the substrate W while hanging at a predetermined interval set in consideration of the processing liquid R as shown in FIG. 5, but the viscosity of the processing liquid R changes due to a temperature change. However, it becomes difficult to apply the processing liquid R with a uniform thickness on the surface of the substrate W. In particular, the variation of the film thickness of the processing liquid R in the width direction is a problem unique to this type of slit coater. According to the present invention, the treatment liquid is maintained at a predetermined viscosity by heating the treatment liquid transport path and maintaining the treatment liquid at a predetermined temperature without causing such a problem. It is an object of the present invention to provide a slit coater capable of applying a processing liquid with a thickness. According to the present invention, there is provided a slit coater comprising: a nozzle having a slit-shaped discharge port for applying a processing liquid to a surface of a substrate placed on a stage; When the processing liquid is applied to a predetermined position of the substrate while the nozzle and the substrate are relatively moved by the moving mechanism, the temperature of the nozzle and the transfer mechanism is controlled by the heat exchange means. And maintaining the processing liquid at a predetermined temperature. That is, by maintaining the processing liquid at a predetermined temperature, the viscosity of the processing liquid is maintained at a value suitable for coating. An embodiment of the slit coater according to the present invention will be described below in detail. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the slit coater of the present embodiment. A processing liquid R is supplied from a tank 14 to a nozzle 12 by a pump 15 via a pipe 16. As the pump 15, a pump such as a gear pump, a diaphragm pump, and a syringe pump is used. Instead of using the pump 15, the tank 14
The processing liquid R can be supplied from the tank 14 to the nozzle 12 by supplying N 2 gas or air pressurized to the nozzle 12. A pipe 16 from the tank 14 to the pump 15
May be provided on the way as needed. Further, a filter may be used between the tank 14 and the pump 15 for removing contamination and defoaming.
The pipe 16 is made of metal such as SUS, Teflon (registered trademark), nylon tube, or the like. A manifold 17 is formed in the nozzle 12 to make the pressure distribution of the processing liquid uniform while the processing liquid supplied from the pump 15 flows through the slit 18 to the slit-shaped discharge port 13. Have been. Then, the substrate W is placed facing the discharge port 13 with a certain gap therebetween. This gap is in the range of 20 to 400 μm. The substrate W is placed on a flat stage 11 and is held on the stage 11 by, for example, vacuum suction so as not to shift during application of the processing liquid R to the substrate W. As shown in FIG. 2, a tank 14, a pump 15, a nozzle 12, and a pipe 16
Is provided with the following heat exchange means 21 so that the temperature can be controlled. That is, the heat exchange means 21
Has a structure in which a large number of Peltier elements are arranged on the outer periphery of a tank 14, a pump 15, a nozzle 12, and a pipe 16 connecting them, and the structure is covered with a heat insulating jacket. Eliminate the effects of temperature fluctuations. The Peltier element of the heat exchange means 21
The Peltier device is controlled by a temperature controller 22 based on a sensor signal from a temperature sensor (not shown) input to the temperature controller 22 so that the tank 14, the pump 15, the nozzle 12, and the pipe 16 have a predetermined temperature. It is possible to control. When performing high-precision temperature control, a metal part having good heat conductivity is used for the pipe 16 and other fitting materials. Next, the operation of the slit coater of this embodiment will be described. The processing liquid R sucked from the tank 14 by the pump 15 and further pressurized is discharged from the discharge port 13 of the nozzle 12. The nozzle 12 keeps the gap with the surface of the substrate W constant (20 to 400 μm),
By moving horizontally, the processing liquid R is applied to the substrate W sucked on the stage 11 by vacuum so as to have a certain thickness (1 to 300 μm).
Is applied. At this time, the discharge port 13 of the nozzle 12
The position of the nozzle 12 in the height direction is set by a position adjustment mechanism (not shown) so as to apply the processing liquid R while maintaining a gap higher than the film thickness of the processing liquid R applied to the substrate W. Further, in the slit coater of the present embodiment, as shown in FIG.
5, the tank 14, and the piping 16 connecting them are maintained at a predetermined temperature, so that the viscosity of the processing liquid R can be kept constant.
Of the substrate W due to the change in viscosity.
The thickness of the treatment liquid R applied to the surface of the substrate does not fluctuate, and uniform application is performed. Further, the fluctuation of the film thickness of the processing liquid R even in the width direction is suppressed. In the present embodiment, as shown in FIG. 3A, the processing liquid R is applied to the surface of the substrate W by moving the nozzle 12 with respect to the substrate W mounted on the stage 11. However, as shown in FIG.
Alternatively, the processing liquid R may be applied to the surface of the substrate W by moving the stage 11 on which the substrate W is placed. When the temperature is controlled to be higher than the ambient temperature, the cost can be reduced by using a heat jacket, which is less expensive than the Peltier element, as a part of the heat exchange means. Further, as a temperature control method, a heat exchange method using a medium such as a liquid or a gas is also possible. Further, as shown in FIG. 4, the temperature of the substrate W and the stage 11 are controlled to reduce the temperature difference between the substrate and the processing liquid R, thereby realizing the coating of the processing liquid R with a more precise film thickness. it can. Further, since the temperature of the substrate W can be increased, the drying time of the process R can be reduced. In the above embodiment, the processing liquid R is applied to the substrate W
Although the description has been made mainly of the operation at the time of application to the nozzle, when the processing liquid R remaining during maintenance of the apparatus is discarded, the nozzle 12
For example, by controlling the temperature of the transport mechanism to a high temperature and reducing the viscosity of the residual liquid R, disposal can be promoted, and the maintenance time can be shortened. As described above, by controlling the temperature of the nozzle and the transport mechanism by the heat exchange means and maintaining the processing liquid at a predetermined temperature, the viscosity of the processing liquid is made suitable for coating. The treatment liquid can be applied to the surface of the substrate with a uniform film thickness. The viscosity is 10Pa · s
Even when a high-viscosity processing liquid is used, the viscosity can be kept low, and the processing liquid can be applied with a uniform film thickness. Furthermore, even in the case of a processing liquid such as polyimide, whose liquid life depends on the temperature, the liquid life can be extended by maintaining the nozzle and the transport mechanism at a predetermined temperature, and the liquid exchange cycle can be extended. Thus, production efficiency can be improved.
【図面の簡単な説明】 【図１】本実施例のスリットコータの概略構成図。 【図２】本実施例のスリットコータのブロック図。 【図３】本実施例及び変形実施例の概略図。 【図４】変形実施例のスリットコータのブロック図。 【図５】従来のスリットコータの概略図。 【符号の説明】 １１ ステージ １２ ノズル １５ ポンプ ２１ 熱交換手段 Ｗ 基板 Ｒ 処理液[Brief description of the drawings] FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a slit coater according to the present embodiment. FIG. 2 is a block diagram of a slit coater according to the present embodiment. FIG. 3 is a schematic diagram of the present embodiment and a modified embodiment. FIG. 4 is a block diagram of a slit coater according to a modified embodiment. FIG. 5 is a schematic view of a conventional slit coater. [Explanation of symbols] 11 stages 12 nozzles 15 Pump 21 Heat exchange means W substrate R treatment liquid
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６４Ｚ Ｆターム(参考） 2H025 AB16 EA04 2H090 HB01X HB01Y HC05 HC18 JA06 JA07 JC06 JC07 JC08 JD08 4F041 AA02 AA06 AB01 BA05 BA12 BA32 BA34 BA47 BA48 CA02 CA16 4G059 AA08 AB19 5F046 JA02 JA03 JA24 JA27 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/027 H01L 21/30 564Z F-term (Reference) 2H025 AB16 EA04 2H090 HB01X HB01Y HC05 HC18 JA06 JA07 JC06 JC07 JC08 JD08 4F041 AA02 AA06 AB01 BA05 BA12 BA32 BA34 BA47 BA48 CA02 CA16 4G059 AA08 AB19 5F046 JA02 JA03 JA24 JA27
Claims (1)
液を塗布するスリット状の吐出口を有したノズルと、前
記ノズルに処理液を供給する送液機構と、処理液を基板
の所定位置に塗布するために、前記ノズルと基板とを相
対的に移動させる移動機構とを備えたコーティング装置
において、前記処理液を所定温度にするために、前記ノ
ズル及び送液機構に熱交換手段を設けたことを特徴とす
るスリットコータ。Claims: 1. A nozzle having a slit-shaped discharge port for applying a processing liquid to a surface of a substrate mounted on a stage, a liquid feeding mechanism for supplying the processing liquid to the nozzle, In order to apply the processing liquid to a predetermined position of the substrate, in a coating apparatus having a moving mechanism for relatively moving the nozzle and the substrate, the nozzle and the liquid feeder are used to bring the processing liquid to a predetermined temperature. A slit coater characterized in that a heat exchange means is provided in the mechanism.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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