JP2004351261A - 塗布装置および塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、スリットコート法において、ヘッド先端部とステージ上面とヘッドに取り付けられたセンサの０点を、正確かつ簡単にあわせる手段を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のスリットコートにおける、ヘッド先端部高さ設定手段によれば、ヘッド先端部とステージ上面とヘッドに取り付けられたセンサの０点を、正確かつ簡単にあわせる事ができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は枚葉塗布方法に関し、さらに詳細にいえば精密塗布用のダイコータを用いて枚葉塗布を行うための方法に関する。そして液晶ディスプレイ用のカラーフィルタを作成するために基板上に塗布膜を形成する場合のほか、たとえばレジスト塗布等の半導体製造分野、紫外線吸収層塗布等の光学フィルタ製造分野等の液体状の塗布液を枚葉方式で供給される被塗布材の表面に均一に塗布する場合に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光学フィルタ用のプラスティック基板や、液晶ディスプレイ用のガラス基板、カラーフィルタ用のガラス基板などに、様々な塗布液を薄く、しかも均一に塗布することが強く要請されている。工業的にこのような基板に塗布膜を形成するためには、被塗布材を１枚づつコータに供給し、塗布液を塗布し、乾燥などの次行程に搬送する枚葉塗布方式を採用することになる。
【０００３】
また、被塗布材に塗布膜を形成するに当たって、スピンコータ、バーコータ、ロールコータが広く用いられている。
【０００４】
このうち、スピンコータを用いる方法は、半導体ウエハのフォトレジスト塗布に広く用いられている方法であり、回転する被塗布材の表面中央に塗布液を滴下することによって塗布膜を形成することができる。そして、この方法により得られる塗布膜は塗布液の種類をこの方法に適したものに設定することにより全範囲にわたって膜厚をかなり精度よく均一化できる。しかし、所定の膜厚の塗布膜を得るための塗布液の使用量が著しく多く、不経済である。また、被塗布材のエッジ部、裏面に塗布液が付着したり、装置内に飛散した塗布液がゲル化あるいは固形化することがあり、工程の安定性、清浄性に欠けるので、塗布製品の品質低下の原因になってしまう。
【０００５】
ロールコータを用いる方法は、ローラを介して塗布液を被塗布材に転写する方法であり、長尺の被塗布材、ロール状の巻き取られた被塗布材への塗布を行うことができる。しかし、塗布液がパンからアプリケーションロール、被塗布材へ順次送られている関係上、塗布液が空気に曝される時間が長く、ひいては、塗布液の吸湿、酸化による変質が起こりやすいのみならず、異物の混入も発生しやすい。この結果、塗布製品の品質低下を招いてしまう。
【０００６】
バーコータを用いる方法は、ロッドに細いワイヤを巻いたバーを用いて被塗布材に塗布液を塗布する方法である。この方法ではロッドに巻かれたワイヤが被塗布材に接するため塗布膜にスジが入りやすいという不都合がある。
【０００７】
このような不都合を考慮して、近年にいたって、ダイコータを用いることが提案されている。ダイコータは、従来から厚膜塗布や、高粘度塗布液を連続塗布する用途に広く採用されており、ダイコータを用いて被塗布材塗布膜を形成する場合には米国特許４，２３０，７９３号（特許文献１）、米国特許４，６９６，８８５号（特許文献２）、米国特許２，７６１，７９１号（特許文献３）に見られるようにカーテンフロー法、押し出し法、ビード法などの塗布方法が知られる。中でも上記ビード法は、ダイコータのダイヘッド先端に設けられたスリットから塗布液を吐出して、ダイヘッド先端と一定の間隔を保って相対的に走行する被塗布材との間に塗布液ビードと呼ばれる塗布液溜まりを形成し、この状態で被塗布材の走行に伴って塗布液を引き出して塗布膜を形成する。そして、塗布膜形成により消費されると量と同量の塗布液をスリットから供給されることにより塗布膜を連続的に形成するビード法を採用すれば、形成された塗布膜は膜厚の均一性をかなり高精度に達成できる。また、塗布液の無駄がほとんどなく、また、スリットから吐出されるまで塗布液送液経路が密閉されているのであるから、塗布液の変質、異物の混入を防止でき、得られる塗布膜の品質を高く維持できる。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許４，２３０，７９３号
【特許文献２】
米国特許４，６９６，８８５号
【特許文献３】
米国特許２，７６１，７９１号
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ダイコート法において、均一な塗布膜を形成するためには、塗布液吐出用ノズル先端と被塗布材の被塗布面の距離を正確に制御する必要がある。従来から、ダイノズル先端と被塗布材の被塗布面の距離を測定するために、塗布液吐出用ノズルに固定された位置検出手段が用いられている。この位置検出手段を用いて塗布液吐出用ノズル先端と被塗布材の被塗布面の距離を測定するためには、塗布液吐出用ノズル先端と被塗布材の被塗布面が一致する状態で、位置検出手段の出力値を確認しこの値を０とする必要がある。しかし位置検出手段の出力値を確認しこの値を０にするために、塗布液吐出用ノズル先端と被塗布材の被塗布面を接触させると、塗布液吐出用ノズル先端に傷やごみがつく可能性があり、これは塗布膜の不良につながるため問題である。そこで一般的には、シックネスゲージなどを塗布液吐出用ノズル先端と被塗布材の被塗布面の間に挟み、位置検出手段の出力値を確認しこの値をシックネスゲージの厚みとする方法が用いられている。しかしこのシックネスゲージを用いる方法は、シックネスゲージの厚みの誤差や、シックネスゲージと塗布液吐出用ノズル先端もしくは被塗布材の被塗布面との接触状態による誤差を含んでしまう問題点がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで塗布液吐出用ノズル先端と被塗布材の被塗布面の距離を正確に把握するために、塗布液吐出用ノズルを被塗布材の被塗布面に接触させることなく、塗布液吐出用ノズルが被塗布材の被塗布面に接触した場合の位置検出手段の出力値を確認する方法を発明した。
【００１１】
ステージに固定された位置検出手段と、塗布液吐出用ノズルに固定された位置検出手段と、ステージ上面とステージに固定された位置検出手段の位置検出部の両方に同一面で接することができる平板を設ける。
【００１２】
そして上記平板をステージ上面とステージに固定された位置検出手段の位置検出部の両方に同一面で接するように上記平板の位置を決定した後、ステージに固定された位置検出手段の出力値を確認する。このとき、この出力値はステージ上面の位置を表している。
【００１３】
次に上記平板をステージに固定された位置検出手段の位置検出範囲から除外した後に、塗布液吐出用ノズルをステージに固定された位置検出手段の位置検出範囲まで移動させ、その後にステージに固定された位置検出手段の出力値が先ほど確認したステージ上面の位置を表す出力値と等しくなるよう塗布液吐出用ノズルを移動させる。このとき、塗布液吐出用ノズル先端はステージ上面と一致する。
【００１４】
このときの塗布液吐出用ノズルに固定された位置検出手段の出力値はステージ上面を表している。塗布液吐出用ノズル先端はステージ上面と一致しているため、塗布液吐出用ノズルに固定された位置検出手段の出力値は塗布液吐出用ノズル先端を表している。
【００１５】
以上の工程により塗布液吐出用ノズルを被塗布材の被塗布面に接触させることなく、塗布液吐出用ノズルが被塗布材の被塗布面に接触した場合の位置検出手段の出力値を確認することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面によってこの発明の好ましい実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
図１、図２はこの発明の枚葉塗布方法が実施される塗布装置の一例を示す概略図である。塗布液吐出用ノズル１、ステージ２、塗布液吐出用ノズルに固定された位置検出手段３、ステージに固定された位置検出手段４、平板５が設けられている。図１、図２では、塗布液吐出用ノズル１が移動するように表現されているが、ステージが移動する構成であっても良い。図１、図２では、塗布液吐出用ノズルに固定された位置検出手段３は非接触式、ステージに固定された位置検出手段４は接触式のように表現されているが、これに限らない。平板５は十分に平面度が高く、剛性も十分に高いものである。
【００１８】
ステージに固定された位置検出手段と、塗布液吐出用ノズルに固定された位置検出手段と、ステージ上面とステージに固定された位置検出手段の位置検出部の両方に同一面で接することができる平板を設ける。
【００１９】
まず平板５をステージ２の上面とステージに固定された位置検出手段４の位置検出部の両方に同一面で接するように平板５の位置を決定した後、ステージに固定された位置検出手段４の出力値を確認する。このとき、この出力値はステージ上面の位置を表している。次に平板５をステージに固定された位置検出手段４の位置検出範囲から除外した後に、塗布液吐出用ノズル１をステージに固定された位置検出手段４の位置検出範囲まで移動させ、その後にステージに固定された位置検出手段４の出力値が先ほど確認したステージ上面の位置を表す出力値と等しくなるよう塗布液吐出用ノズル１を移動させる。このとき、塗布液吐出用ノズル１の先端はステージ２の上面と一致する。
【００２０】
このときの塗布液吐出用ノズルに固定された位置検出手段３の出力値はステージ上面を表している。塗布液吐出用ノズル１の先端はステージ２の上面と一致しているため、塗布液吐出用ノズルに固定された位置検出手段３の出力値は塗布液吐出用ノズル先端を表している。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施例と比較例
以下、実施例を挙げて本発明を詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２２】
実施例１
請求項１、２に従い、塗布液吐出用ノズル１の先端とステージ２の上面が一致した場合の、塗布液吐出用ノズルに固定された位置検出手段３の出力値を確認した後、塗布液吐出用ノズルに固定された位置検出手段３の出力値を根拠として塗布液吐出用ノズル１をステージ２の上面から１５μｍ上方に移動させた。この状態で、シックネスゲージを用いて、塗布液吐出用ノズル１とステージ２の上面の距離を計測した。以上の行為を１０回繰り返した結果、塗布液吐出用ノズル１とステージ２の上面の距離は１０回中１０回が１０μｍ以上２０μｍ以下であった。
【００２３】
比較例１
実施例１と同じ装置を用いて、１００μｍのシックネスゲージを塗布液吐出用ノズル１の先端とステージ２の上面の間に挟み、塗布液吐出用ノズル１を上下させ、塗布液吐出用ノズル１の先端とステージ２の上面の距離が１００μｍとなるよう調整した。その後、塗布液吐出用ノズルに固定された位置検出手段３の出力値を確認し、次に塗布液吐出用ノズルに固定された位置検出手段３の出力値を根拠として塗布液吐出用ノズル１をステージ２の上面から１５μｍ上方に移動させた。この状態で、シックネスゲージを用いて、塗布液吐出用ノズル１とステージ２の上面の距離を計測した。以上の行為を１０回繰り返した結果、塗布液吐出用ノズル１とステージ２の上面の距離は１０回中５回が１０μｍ以上２０μｍ以下であった。残りの２回は塗布液吐出用ノズル１とステージ２の上面が接触してしまった。残りの３回は２０μｍ以上３０μｍ以下であった。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１、２の発明は、塗布液吐出用ノズルとステージの両方に、位置検出手段を設ることにより、塗布液吐出用ノズル先端の位置を塗布液吐出用ノズルに固定された位置検出手段の出力値で知ることが出来るので、塗布液吐出用ノズル先端と被塗布材の被塗布面の距離を正確に測定することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗布装置の全体外略図である。請求項２の第一の工程を示している。
【図２】本発明の塗布装置の全体外略図である。請求項２の第三の工程を示している。
【符号の説明】
１ 塗布液吐出用ノズル
２ ステージ
３ 塗布液吐出用ノズルに固定された位置検出手段
４ ステージに固定された位置検出手段
５ 平板

Claims (2)

1. 塗布液吐出用ノズルから塗布液を吐出するとともに、被塗布材を保持するステージまたは塗布液吐出用ノズルの少なくとも一方を相対的に移動させることにより、被塗布材表面に塗布膜を形成する塗布方法において、ステージに固定された位置検出手段と、塗布液吐出用ノズルに固定された位置検出手段と、ステージ上面とステージに固定された位置検出手段の位置検出部の両方に同一面で接することができる平板を備え、塗布液吐出用ノズル先端がステージに固定された位置検出手段の測定範囲にある場合、塗布液吐出用ノズル先端がステージと接触せず、また塗布液吐出用ノズルに固定された位置検出手段の測定範囲がステージ上面と一致することを特徴とする塗布装置。
2. 請求項１記載の塗布装置において、上記平板をステージ上面とステージに固定された位置検出手段の位置検出部の両方に同一面で接するように上記平板の位置を決定した後、ステージに固定された位置検出手段の出力値を確認する第一の工程と、上記平板をステージに固定された位置検出手段の位置検出範囲から除外した後に、塗布液吐出用ノズル先端がステージに固定された位置検出手段の位置検出範囲に入るように塗布液吐出用ノズルもしくはステージを移動させ、その後にステージに固定された位置検出手段の出力値が第一の工程において確認された出力値と等しくなるよう塗布液吐出用ノズルもしくはステージを移動させる第二の工程と、第二の工程においてステージに固定された位置検出手段の出力値が、第一の工程において確認された出力値と等しくなった時点での、塗布液吐出用ノズルに固定された位置検出手段の出力値を確認する第三の工程からなることを特徴とする塗布方法。

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