JP2005109153A

JP2005109153A - 塗布膜形成装置

Info

Publication number: JP2005109153A
Application number: JP2003340720A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Nakahara; 伸之中原; Junichi Horikawa; 順一堀川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】被塗布基板の被塗布面上に均一な厚みの膜を形成することができる塗布膜形成装置を提供すること。
【解決手段】スリット状の開口部を持つ塗布ヘッドと被塗布基板とを、塗布ヘッド開口部の長手方向に直交するように相対移動させつつ、該塗布ヘッド開口部から液体を吐出して塗布を行う塗布部と、更に塗布基板に塗布された液体を乾燥固化させる乾燥部とを備える塗布膜形成装置において、前記塗布基板の周辺部側面と隙間なく当接し、該塗布基板の塗布面と均一な面を構成するチャック部を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス基板や半導体ウエハ等の板状被処理物の表面にレジスト液、スラリー等の各種液状塗布液を均一な薄膜状態で塗布するための塗布膜形成装置に関するものである。

ガラス基板や半導体ウエハ等の板状被塗布基板表面にレジスト膜やＳＯＧ膜を形成する方法として、基板の中央部位にノズルから塗布液を滴下するか、或はノズルを移動しながら塗布液を滴下した後、基板を高速回転させ、回転による遠心力の作用で滴下された塗布液を周囲に拡散することで均一な薄膜を形成する、例えば特開平３−５６１６３号公報に開示されている回転塗布方式と、矩形基板においては例えば短辺、円盤基板においては直径に該当する幅寸法の全長を有するスリット状の開口部を備える塗布ヘッドを用いて開口部から一定量の塗布液を吐出しつつ塗布ヘッド側若しくは基板側を移動することで相対移動による均一な薄膜を形成する、スリットノズル方式が米国特許第４, ６９６, ８８５号公報等に記載されている（特許文献１参照）。

回転塗布方式の最大の長所は、簡単な構造で所望の薄膜が高い精度で得られることである。しかし、遠心力に依存し膜形成を行うため、塗布液の消費量が塗膜形成に使用される消費量の１０倍〜２０倍必要となる欠点がある。又、基板の塗布対象面へ付着されなかった余剰の塗布液は、飛散してミスト粒となり、塗布有効面にゴミとなって付着する問題がある。又、基板サイズの大型化するに連れて塗布膜の均一性は低下してしまうといった問題がある。更に、膜厚を厚くすることが困難であるといった問題もある。

それに対しスリットノズル方式によれば、塗布液の無駄が少なくなり、塗布面へのゴミ付着の問題が解消され、且つ、被膜の膜厚を厚くすることもできる。

しかしながら、スリットノズル方式にあっては、塗布開始位置と塗布終了位置における膜厚が表面張力の影響により他の個所に比べて極端に厚くなるという問題がある。こうした問題に対しては特許文献２に開示された凹部を設けたトレイに基板を嵌め込む方法が提案されている。

米国特許第４,６９６,８８５号公報特開２００２−２０４９９６号公報

しかしながら、Ｓｉウエハ等の基板の場合、その直径、真円度のばらつきが小さくないため、塗布ステージ、若しくはトレイに固定寸法の凹部を設けてウエハを嵌め込んでも隙間ができる。この隙間が或る程度大きいと塗布液体が侵入し、結局はウエハの外周部が塗布領域の外周部となってしまう問題がある。又、隙間の影響により塗布膜の均一性が悪くなってしまうといった問題がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、被塗布基板の被塗布面上に均一な厚みの膜を形成することができる塗布膜形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、スリット状の開口部を持つ塗布ヘッドと被塗布基板とを、塗布ヘッド開口部の長手方向に直交するように相対移動させつつ、該塗布ヘッド開口部から液体を吐出して塗布を行う塗布部と、更に塗布基板に塗布された液体を乾燥固化させる乾燥部とを備える塗布膜形成装置において、前記塗布基板の周辺部側面と隙間なく当接し、該塗布基板の塗布面と均一な面を構成するチャック部を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、スリット状の開口部を持つ塗布ヘッドと被塗布基板とを、塗布ヘッド開口部の長手方向に直交するように相対移動させつつ、塗布ヘッド開口部から液体を吐出して塗布を行う塗布部と、更に塗布基板に塗布された液体を乾燥固化させる乾燥部とを備える装置において、被塗布基板と当接する側面に弾性体シートが設置されたチャック部材を被塗布基板の塗布面と平行に移動し、被塗布基板側面にチャック部材側面を一定荷重で押し当て、塗布面とチャック部材面により隙間の無い均一な面を構成し、塗布開始位置及び終了位置をチャック部材面にすることにより、被塗布基板面上における膜厚を均一にすることができる。

スリット状の開口部を持つ塗布ヘッドと、被塗布基板とを、塗布ヘッド開口部の長手方向に直交するように相対移動させつつ、塗布ヘッド開口部から液体を吐出して塗布を行う塗布部と、更に塗布基板に塗布された液体を乾燥固化させる乾燥部とを備える装置において、被塗布基板と当接する側面に低摩擦係数のシートが設置され、低摩擦係数シートとチャック部材の間に弾性体シートが設置されたチャック部材側面を被塗布基板側面に一定荷重で押し当てた状態で被塗布基板の塗布面と平行に移動し、塗布面とチャック部材面により隙間の無い均一な面を構成し、塗布開始位置及び終了位置をチャック部材面にすることにより、被塗布基板のサイズによらず、被塗布基板面上における膜厚を均一にすることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態を示すスリットノズル方式による塗布膜形成装置の概略図である。

図１（ａ）に示すように、チャック部材８の塗布開始位置に塗布ヘッド２が被塗布基板１とチャック部材８によって構成されている均一面と一定間隔を保った状態で停止している。塗布ヘッド２が停止した状態でスリット部３から塗布液４を吐出し塗布液溜り５を形成する。図１（ｂ）に示すように、被塗布基板１とチャック部材８によって構成されている均一面と塗布ヘッド２を一定間隔に保った状態で塗布ヘッド２が被塗布基板１に対し相対的に移動６するように、被塗布基板１若しくは塗布ヘッド２を移動することにより被塗布基板１に塗布膜７を形成する。図１（ｃ）に示すように、塗布ヘッド２位置がチャック部材８面上に到達したところで停止し塗布液の吐出を停止する。

図２は本実施形態を示すチャック機構の概略図である。

図２（ａ）に示すように、チャック部材８は移動９することにより被塗布基板１をチャックする。被塗布基板１の側面と接触するチャック部材８の側面１０には、図示しないゴムなどの弾性材が取り付けられている。

以上の構成により、図２（ｂ）に示すように、チャックした後は被塗布基板１の塗布面とチャック部材８の面が隙間なく均一面１１を構成する。この方法は被塗布基板１が矩形に限らず、円盤状等の様々な形のものを対象とする。

図３は実施の形態２を示すチャック機構の概略図である。

図３（ａ）に示すように、チャック部材１２は被塗布基板１と当接するように移動１３する。チャック部材１２は、被塗布基板１と当接した状態で被塗布基板１の側面に沿って移動１４する。チャック部材１２の側面１５には、図示しないフッ素樹脂材等の摩擦係数の低い部材が取り付けられている。図示しない低摩擦係数部材とチャック部材１２の間には図示しない弾性材が取り付けられている。

以上の構成により、図３（ｂ）に示すように、チャックした後は被塗布基板１の塗布面とチャック部材１２の面が隙間なく均一面１６を構成する。この方法は被塗布基板１が矩形に限らず、円盤状等の様々な形のものを対象とする。

図４は比較例の実施形態を示すスリットノズル方式による塗布形成装置の概略図である。

図４（ａ）に示すように、被塗布基板１０１の塗布開始位置に塗布ヘッド１０２が被塗布基板１０１と一定間隔を保った状態で停止している。塗布ヘッド１０２が停止した状態でスリット部１０３から塗布液１０４を吐出し塗布液溜り１０５を形成する。

次に、図４（ｂ）に示すように、被塗布基板１０１と塗布ヘッド１０２を一定間隔に保った状態で塗布ヘッド１０２が被塗布基板１０１に対し相対的に移動１０６するように、被塗布基板１０１若しくは塗布ヘッド１０２を移動することにより被塗布基板１０１に塗布膜１０７を形成する。

以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明する。

被塗布基板には縦１０ｃｍ×横５ｃｍ×厚０. ５ｃｍの青板ガラスを用いた。塗布液粘度は４Ｐａ・ｓｅｃとした。塗布液固形分濃度は１８．６ｗｔ％とした。塗布ヘッドと被塗布基板の距離は１５０μｍとした。塗布動作時の塗布ヘッドと被塗布基板の相対速度は５ｍｍ／ｓｅｃとした。チャック部材は縦２０ｃｍ×横５ｃｍ×厚２ｃｍ、縦５ｃｍ×横５ｃｍ×厚２ｃｍを各２個用いた。チャック部材の被塗布基板との当接面には厚さ０．５ｍｍ、硬度４５℃のシリコーンゴムを用いた。チャック部材の被塗布基板への押し当て圧は０．１９６Ｍｐａとした。

以上の条件の下、被塗布基板の周辺部から３ｃｍ離れたチャック部面上を塗布開始とし、塗布膜形成を行ったところ、被塗布基板中央部の膜厚は２２．１μｍ、被塗布基板の周辺部から５ｍｍの範囲における塗布膜厚は２１．６±０．６μｍとなった。

被塗布基板には（１）縦１０ｃｍ×横５ｃｍ×厚０.
５ｃｍ、（２）縦１５ｃｍ×横１０ｃｍ×厚０. ５ｃｍの青板ガラスをそれぞれ用いた。塗布液粘度は４Ｐａ・ｓｅｃとした。塗布液固形分濃度は１８．６ｗｔ％とした。塗布ヘッドと被塗布基板の距離は１５０μｍとした。塗布動作時の塗布ヘッドと被塗布基板の相対速度は５ｍｍ／ｓｅｃとした。チャック部材は縦２０ｃｍ×横５ｃｍ×厚２ｃｍを４個用いた。チャック部材の被塗布基板との当接面には静摩擦係数０. １、動摩擦係数０. ０５、厚さ０．１ｍｍのフッ素樹脂シートを用いた。フッ素樹脂シートとチャック部材の間には厚さ０．４ｍｍ、硬度４０℃のシリコーンゴムを用いた。チャック部材の被塗布基板への押し当て圧は０．１９６Ｍｐａとした。

以上の条件の下、被塗布基板の周辺部から３ｃｍ離れたチャック部面上を塗布開始とし、塗布膜形成を行ったところ、被塗布基板中央部の膜厚は（１）２１．８μｍ、（２）２２．３μｍ、被塗布基板の周辺部から５ｍｍの範囲における塗布膜厚は（１）２１．９±０．５μｍ、（２）２２．１±０．６μｍとなった。

＜比較例＞
被塗布基板には縦１０ｃｍ×横５ｃｍ×厚０. ５ｃｍの青板ガラスを用いた。被塗布基板は平坦なステージに静電吸着により固定設置した。塗布液粘度は４Ｐａ・ｓｅｃとした。塗布液固形分濃度は１８．６ｗｔ％とした。塗布ヘッドと被塗布基板の距離は１５０μｍとした。塗布動作時の塗布ヘッドと被塗布基板の相対速度は５ｍｍ／ｓｅｃとした。

以上の条件の下、被塗布基板の周辺部から1 ｃｍ離れた被塗布基板面上を塗布開始とし、塗布膜形成を行ったところ、被塗布基板中央部の膜厚は２２．１μｍ、被塗布基板の周辺部の最大の塗布膜厚は７８μｍとなった。

本発明の実施の形態１に係る塗布膜形成装置を示す図である。本発明の実施の形態１に係る塗布膜形成装置の被塗布基板のチャック機構を示す図である。本発明の実施の形態２に係る塗布膜形成装置の被塗布基板のチャック機構を示す図である。比較例に係る塗布膜形成装置を示す図である。

符号の説明

１被塗布基板
２塗布ヘッド
３スリット
４塗布液
５塗布液溜り
６移動方向
７塗布膜
８チャック部材
９移動方向
１０チャック部材の被塗布基板との当接面
１１均一塗布面
１２チャック部材
１３移動方向
１４移動方向
１５チャック部材の被塗布基板との当接面
１６均一塗布面
１０１被塗布基板
１０２塗布ヘッド
１０３スリット
１０４塗布液
１０５塗布液溜り
１０６移動方向
１０７塗布膜

Claims

スリット状の開口部を持つ塗布ヘッドと被塗布基板とを、塗布ヘッド開口部の長手方向に直交するように相対移動させつつ、該塗布ヘッド開口部から液体を吐出して塗布を行う塗布部と、更に塗布基板に塗布された液体を乾燥固化させる乾燥部とを備える塗布膜形成装置において、
前記塗布基板の周辺部側面と隙間なく当接し、該塗布基板の塗布面と均一な面を構成するチャック部を備えていることを特徴とする塗布膜形成装置。
前記チャック部が前記被塗布基板の塗布面と平行に移動することを特徴とする請求項１記載の塗布膜形成装置。
前記塗布ヘッドの塗布開始位置及び終了位置が前記チャック部材上面であることを特徴とする請求項２記載の塗布膜形成装置。
前記チャック部の前記塗布基板との当接面に弾性体シートが設置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の塗布膜形成装置。
前記チャック部の前記塗布基板との当接面に低摩擦係数のシートが設置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の塗布膜形成装置。
前記チャック部と前記低摩擦係数シートとの間に弾性体シートが設置されていることを特徴とする請求項５記載の塗布膜形成装置。