JP2005186039A

JP2005186039A - スリットコート式塗布装置及びスリットコート式塗布方法

Info

Publication number: JP2005186039A
Application number: JP2003434506A
Authority: JP
Inventors: Shinya Momose; 信也百瀬; Takayuki Suzuki; 崇之鈴木
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2005-07-14

Abstract

【課題】製造工程を簡略化すると共に、製造コストを低減することができるスリットコート式塗布装置及びスリットコート式塗布方法を提供する。
【解決手段】厚さ方向に貫通する貫通孔２の設けられた基板１を保持する保持テーブル２０と、前記基板２の前記保持テーブル２０に保持された保持面１ｂとは反対側の塗布面１ａに相対向して液体３が流出されるスリット状のノズル開口４１が設けられた塗布ヘッド４０とを具備し、前記基板２と前記塗布ヘッド４０とを面方向に相対的に移動させることで、前記基板２の前記塗布面１ａに液体３を塗布するスリットコート式塗布装置１０であって、前記基板１の前記貫通孔２内に前記保持面１ｂ側から前記塗布面１ａ側に向かって気体を送風する送風手段８０を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノズルの先端から液体を供給し、基板の表面に液体を均一に塗布するスリットコート式塗布装置及びスリットコート式塗布方法に関する。

半導体ウェハやガラス基板等の基板にレジスト材料や絶縁材料などの液体を塗布する塗布装置として、ノズルの先端から毛細管現象により液体を流出させて、基板の表面に液体を塗布するスリットコート式塗布装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、厚さ方向に貫通する貫通孔が形成された基板の表面に、スリットコート式塗布装置を用いて液体を塗布すると、塗布した液体が貫通孔内に入り込んでしまい、貫通孔の内面や、貫通孔を介して基板の塗布面とは反対側の面などの余分な領域に液体が周り込んでしまうという問題がある。また、このように基板の余分な領域に塗布された液体は、容易に除去することができず、塗布された余分な液体を除去するには作業工程が増えてしまい高コストになってしまうという問題がある。さらに、基板の塗布面とは反対側の面に液体が周り込むと、液体が基板を保持する保持テーブルにも付着してしまい、保持テーブルに新しい基板を保持させた際に、新しい基板の塗布面とは反対側の面にも液体が付着してしまうという問題がある。このため、基板を交換する度に保持テーブルを洗浄するといった作業も必要となるという問題がある。

特開平６−３４３９０８号広報（第２〜４頁、第１〜２図）

本発明はこのような事情に鑑み、製造工程を簡略化すると共に、製造コストを低減することができるスリットコート式塗布装置及びスリットコート式塗布方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、厚さ方向に貫通する貫通孔が設けられた基板を保持する保持テーブルと、前記基板の前記保持テーブルに保持された保持面とは反対側の塗布面に相対向して液体が流出されるスリット状のノズル開口が設けられた塗布ヘッドとを具備し、前記基板と前記塗布ヘッドとを面方向に相対的に移動させることで、前記基板の前記塗布面に液体を塗布するスリットコート式塗布装置であって、前記基板の前記貫通孔内に前記保持面側から前記塗布面側に向かって気体を送風する送風手段を具備することを特徴とするスリットコート式塗布装置にある。
かかる第１の態様では、基板に設けられた貫通孔に保持面側から塗布面側に向かって気体を送風することで、基板上の貫通孔に対向する領域に液体を塗布させずに基板上に液体を均一な膜厚で塗布することができる。これにより、貫通孔内や基板の保持面側などの余分な領域に液体が周り込むのを防止することができる。また、余分な領域の液体を除去する工程が不要となり、製造工程を簡略化することができると共に製造コストを低減することができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記保持テーブルの前記貫通孔に対向する領域には、前記送風手段が接続された送風孔が設けられていることを特徴とするスリットコート式塗布装置にある。
かかる第２の態様では、送風手段が送風孔を介して貫通孔内に保持面側から塗布面側に気体を容易に送風することができる。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記保持テーブルには、前記基板の前記保持面を吸引する吸引手段が設けられていることを特徴とするスリットコート式塗布装置にある。
かかる第３の態様では、吸引手段により保持テーブルに基板を容易に保持させることができると共に、基板の塗布面側に基板を保持するための部材等が突出することがなく、基板への液体の塗布を容易に行うことができる。

本発明の第４の態様は、厚さ方向に貫通する貫通孔が設けられた基板を保持する保持テーブルと、前記基板の前記保持テーブルに保持された保持面とは反対側の塗布面に相対向して液体が流出されるスリット状のノズル開口が設けられた塗布ヘッドとを具備し、前記基板と前記塗布ヘッドとを面方向に相対的に移動させることで、前記基板に液体を塗布するスリットコート式塗布方法であって、前記基板の前記貫通孔内に前記保持面側から前記塗布面側に向かって気体を送風しながら前記塗布面に液体を塗布することを特徴とするスリットコート式塗布方法にある。
かかる第４の態様では、基板に設けられた貫通孔に保持面側から塗布面側に向かって気体を送風することで、基板上の貫通孔に対向する領域に液体を塗布させずに基板上に液体を均一な膜厚で塗布することができる。これにより、貫通孔内や基板の保持面側などの余分な領域に液体が周り込むのを防止することができる。また、余分な領域の液体を除去する工程が不要となり、製造工程を簡略化することができると共に製造コストを低減することができる。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るスリットコート式塗布装置の概略構成を示す斜視図であり、図２は、スリットコート式塗布装置の要部断面図である。図１に示すように、スリットコート式塗布装置１０は、厚さ方向に貫通した貫通孔２が形成されたシリコンウェハ、半導体基板等の基板１が保持される保持テーブル２０と、保持テーブル２０の基板１側に設けられた塗布ヘッド４０と、塗布ヘッド４０に液体３を供給する貯留手段５０とを具備する。

保持テーブル２０は、鉛直方向下側の面に、基板１の表面の液体３が塗布される塗布面１ａが鉛直方向下向きとなるように保持する。この保持テーブル２０による基板１の保持方法は、特に限定されないが、例えば、本実施形態では、図２に示すように、真空ポンプ等の吸引ポンプ７１と、一端が吸引ポンプ７１に接続されて他端が保持テーブル２０を厚さ方向に貫通した吸引孔２１に連通するように接続された吸引パイプ７２とからなる吸引手段７０を設け、吸引手段７０によって基板１の塗布面１ａとは反対側の保持面１ｂを真空吸引することにより保持するようにした。このように吸引手段７０の吸引により基板１を保持テーブル２０が保持することで、保持テーブル２０に基板１を容易に保持させることができると共に、基板１の塗布面１ａ側に基板１を保持するための部材等が突出することがなく、基板１への液体３の塗布を容易に行うことができる。

また、保持テーブル２０には、基板１の貫通孔２に対向する領域に厚さ方向に貫通する送風孔２２が設けられている。また、保持テーブル２０の基板１を保持する面とは反対側の面には、送風孔２２に連通するように送風手段８０が接続されている。この送風手段８０は、空気ポンプ等の送風ポンプ８１と、一端が送風ポンプ８１に接続されて他端が保持テーブル２０の送風孔２２に連通するように接続された送風パイプ８２とで構成されている。この送風手段８０は、送風孔２２を介して基板１の貫通孔２に保持面１ｂ側から塗布面１ａ側に向かって気体を送風するようになっている。さらに、保持テーブル２０は、例えば、図示しない駆動モータ等のテーブル駆動手段によって基板１の塗布面１ａの面方向に位置決め移動自在に設けられている。

一方、保持テーブル２０が保持した基板１の塗布面１ａ側には、塗布面１ａに液体３を塗布する塗布ヘッド４０と、塗布ヘッド４０に供給する液体３を保持する貯留手段５０とが設けられている。塗布ヘッド４０には、基板１の塗布面１ａに相対向する位置に貯留手段５０から供給された液体３が流出されるスリット状のノズル開口４１が鉛直方向上向きとなるように設けられている。また、塗布ヘッド４０内には、液体溜まり部４２が設けられており、この液体溜まり部４２によって液体３をノズル開口４１に亘って均一に充填させている。このような塗布ヘッド４０では、液体溜まり部４２内に液体３が充填されると、液体溜まり部４２内に充填された液体３が毛細管現象によってノズル開口４１の先端まで上昇するようになっている。また、ノズル開口４１の先端まで上昇した液体３は、その表面張力によってノズル開口４１の先端から突出した状態で保持される。なお、塗布ヘッド４０は、図示しない装置本体に鉛直方向に移動自在に保持されており、塗布ヘッド４０の先端と基板１の塗布面１ａとの間隔は、装置本体によって液体３の動粘度や基板１への濡れ性などによって適宜調整されるようになっている。

貯留手段５０は、液体３を保持する貯留タンク５１と、一端が塗布ヘッド４０に接続され、他端が貯留タンク５１に接続された供給管５２とで構成されており、貯留タンク５１の内部に貯留した液体３を供給管５２を介して塗布ヘッド４０に供給している。このような貯留手段５０から供給された液体３は、上述のように塗布ヘッド４０のノズル開口４１の先端まで毛細管現象によって上昇し、ノズル開口４１の先端でその表面張力によって突出した状態で保持される。そして、この突出した液体３に基板１の塗布面１ａを接触させて、保持テーブル２０を基板１の塗布面１ａの面方向に移動することで、ノズル開口４１からは液体３が徐々に流出され、液体３を基板１の塗布面１ａに均一な厚さで塗布することができる。

ここで、このようなスリットコート式塗布装置１０を用いたスリットコート式塗布方法について詳しく説明する。なお、図３及び図４は、スリットコート式塗布方法を示すスリットコート式塗布装置の要部断面図である。図３（ａ）に示すように、塗布ヘッド４０のノズル開口４１の先端から液体３を突出させた状態で、塗布ヘッド４０と基板１との間隔を所定の間隔まで接近させる。本実施形態では、塗布ヘッド４０を保持テーブル２０側に移動することで、塗布ヘッド４０と基板１との間隔を調整するようにした。なお、塗布ヘッド４０を固定し、保持テーブル２０を塗布ヘッド４０側に移動することで、塗布ヘッド４０と基板１との間隔を調整するようにしてもよい。勿論、塗布ヘッド４０のノズル開口４１の向きを鉛直方向と交差する方向としてもよい。

また、塗布を行う前の待機状態では、ノズル開口４１の先端から液体３を完全には突出させないようにして、液体３の乾燥や異物の混入による液体３の増粘を防止するようにしてもよい。このようにノズル開口４１の先端から液体３を突出させないようにするには、液体溜まり部４２に液体３が充填されないようにすればよい。また、例えば、供給管５２に液体３の流量を調整する給水ポンプ等の流量調整手段を設け、この流量調整手段によって液体３を液体溜まり部４２に充填する、しないによってノズル開口４１の先端から液体３を完全には吐出させない程度突出させる、突出させないの微振動調整をできるようにしてもよい。また、貯留手段５０の保持した液体３の液面をノズル開口４１の先端に対して鉛直方向に移動させることで、液面が微振動することになり、ノズル開口４１の周縁等に乾燥や異物が混入することで発生する液体３の増粘化を防止することができるので、所望の液量の液体３をノズル開口４１から吐出することができる。よって、増粘化した液体３がノズル開口４１の周縁に付着することがない。特に、待機状態が長い場合に上記液体３の増粘防止のための対策を取ることが好ましい。

次に、図３（ｂ）に示すように、図示しないテーブル駆動手段によって保持テーブル２０を基板１の塗布面１ａの面方向に移動することで、塗布面１ａへの液体３の塗布を開始する。また、同時に、送風手段８０から貫通孔２に保持面１ｂ側から塗布面１ａ側に向かって気体を送風させる。そして、保持テーブル２０の移動を続けてノズル開口４１が基板１の貫通孔２まで達すると、送風手段８０によって貫通孔２に保持面１ｂ側から塗布面１ａ側に向かって気体が送風されているため、図４（ａ）及び図２に示すように、ノズル開口４１の先端から流出した液体３には、貫通孔２に対向する領域に気体によって押し広げられた空間４が形成される。この空間４によって、液体３が貫通孔２の内面に塗布されるのを防止することができる。そして、保持テーブル２０をさらに移動させると、図４（ｂ）に示すように、基板１の貫通孔２に対向する領域に開口するように液体３を塗布することができる。また、塗布された液体３は、その表面張力によって貫通孔２の開口縁部から貫通孔２の内側に流れ込むことがなく、基板１に塗布された液体３の貫通孔２に対向する領域は、開口した状態で保たれる。なお、塗布面１ａの全面に液体３を塗布した後、液体３を硬化させるまで、送風手段８０が気体を送風し続けるようにしてもよい。また、液体３を硬化させる硬化手段を設けてもよい。硬化手段としては、液体３の種類によって加熱する電熱ヒータや紫外線を照射する紫外線ランプなどが挙げられる。

なお、貫通孔２に保持面１ｂ側から塗布面１ａ側に向かって送風される気体の風圧は、貫通孔２に対向する領域に、空間４が塗布される液体３の厚さ以上で形成されるようにして、空間４が貫通孔２に対向する領域の液体３に開口するようにするのが好ましい。これは、風圧が弱く空間４が塗布される液体３の厚さ以下で形成されると、空間４が液体３によって覆われてしまい、送風を止めたときに空間４が液体３に押し戻されて貫通孔２内に液体３が進入してしまう虞があるためである。また、逆に風圧が強すぎると、塗布された液体３が波打って基板１の塗布面１ａに均一な液体３を塗布することができない。このため、貫通孔２から送風される気体の風圧は、液体３の粘度や液体３の基板１への濡れ性などに応じて適宜調整すればよい。

そして、保持テーブル２０を移動して基板１の塗布面１ａの全てに液体３を塗布した後、塗布ヘッド４０を基板１から離すことで基板１の塗布面１ａへの液体３の塗布が終了する。また、塗布が終了した待機状態では、上述した塗布前の待機状態と同様に、液体３がノズル開口４１近傍の液体３の液面を微振動させることで、液体３の乾燥や異物の混入による増粘化を防止することができる。なお、塗布前及び塗布後の待機状態では、ノズル開口４１をキャップ部材等で塞ぐようにしてもよい。キャップ部材によってノズル開口４１を塞ぐことで、ノズル開口４１からの液体３の乾燥及び異物の混入を確実に防止することができる。また、塗布が終了した際には、ノズル開口４１の先端近傍を例えば、紫外線やプラズマ等の照射により洗浄し、液体３のノズル開口４１への濡れ性が劣化するのを防止するようにしてもよい。

このように、貫通孔２を有する基板１であっても、貫通孔２に保持面１ｂ側から塗布面１ａ側に向かって気体を送風することで、貫通孔２内に液体３が進入するのを防止することができると共に、貫通孔２を介して基板１の保持面１ｂ側に液体３が周り込むのを防止することができる。これにより、貫通孔２内や保持面１ｂなどの余分な領域の液体３を除去する工程が不要となり、製造工程を簡略化することができると共に製造コストを低減することができる。また、基板１の保持面１ｂに液体３が周り込むのを防止することができるため、保持テーブル２０にも液体３が付着することがなく、保持テーブル２０を洗浄する工程が不要となり、製造工程を簡略化することができると共に製造コストを低減することができる。

なお、本実施形態では、基板１の塗布面１ａを鉛直方向下向きとして、塗布ヘッド４０のノズル開口４１を鉛直方向上向きとしたが、特にこれに限定されず、例えば、塗布ヘッド４０のノズル開口４１を鉛直方向下向きとして、基板１の塗布面１ａを鉛直方向上向きとしてもよい。何れにしても、基板１の貫通孔２に保持面１ｂ側から塗布面１ａ側に向かって気体を送風しながら、塗布面１ａに液体３を塗布することで、貫通孔２内に液体が進入するのを防止することができる。

また、本実施形態では、保持テーブル２０を面方向に移動させることで、塗布ヘッド４０と保持テーブル２０とを塗布面１ａの面方向に相対的に移動させるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、保持テーブルを固定して、塗布ヘッドを基板１の塗布面１ａの面方向に移動させるようにしてもよい。

さらに、本実施形態では、送風手段８０を送風パイプ８２と送風ポンプ８１とで構成し、保持テーブル２０に送風パイプ８２が接続される送風孔２２を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、送風手段として、ファンとファンを回転させる駆動モータ等の駆動手段とを保持テーブルの基板１を保持する面側に設けるようにしてもよい。

また、本実施形態では、基板１に設けられた貫通孔２が厚さ方向に同一内径で形成されているが、特にこれに限定されず、例えば、貫通孔が塗布面側に向かって内径が漸小するように形成されていても、本発明のスリットコート式塗布装置１０を用いることで、貫通孔内への液体の進入を防止して、基板の塗布面に液体を均一な厚さで塗布することができる。

さらに、本実施形態では、送風手段８０を構成する送風ポンプ８１と吸引手段７０を構成する吸引ポンプ７１とを設けるようにしたが、これに限定されず、送風及び吸引する１つのポンプを設けるようにしてもよい。また、基板１は、平面の塗布面１ａを有するものに限定されず、例えば、レンズ等の曲面状の塗布面を有する非平面基板に対しても本発明を実施できることは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係る塗布装置の概略構成を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る塗布装置の要部断面図である。本発明の一実施形態に係る塗布方法を示す塗布装置の要部断面図である。本発明の一実施形態に係る塗布方法を示す塗布装置の要部断面図である。

符号の説明

１基板、１ａ塗布面、２貫通孔３液体、１０スリットコート式塗布装置、２０保持テーブル、２１連通孔、２２送風孔、４０塗布ヘッド、４１ノズル開口、５０貯留手段、７０吸引手段、８０送風手段、８１送風ポンプ、８２送風パイプ

Claims

厚さ方向に貫通する貫通孔が設けられた基板を保持する保持テーブルと、前記基板の前記保持テーブルに保持された保持面とは反対側の塗布面に相対向して液体が流出されるスリット状のノズル開口が設けられた塗布ヘッドとを具備し、前記基板と前記塗布ヘッドとを面方向に相対的に移動させることで、前記基板の前記塗布面に液体を塗布するスリットコート式塗布装置であって、
前記基板の前記貫通孔内に前記保持面側から前記塗布面側に向かって気体を送風する送風手段を具備することを特徴とするスリットコート式塗布装置。
請求項１において、前記保持テーブルの前記貫通孔に対向する領域には、前記送風手段が接続された送風孔が設けられていることを特徴とするスリットコート式塗布装置。
請求項１又は２において、前記保持テーブルには、前記基板の前記保持面を吸引する吸引手段が設けられていることを特徴とするスリットコート式塗布装置。
厚さ方向に貫通する貫通孔が設けられた基板を保持する保持テーブルと、前記基板の前記保持テーブルに保持された保持面とは反対側の塗布面に相対向して液体が流出されるスリット状のノズル開口が設けられた塗布ヘッドとを具備し、前記基板と前記塗布ヘッドとを面方向に相対的に移動させることで、前記基板に液体を塗布するスリットコート式塗布方法であって、
前記基板の前記貫通孔内に前記保持面側から前記塗布面側に向かって気体を送風しながら前記塗布面に液体を塗布することを特徴とするスリットコート式塗布方法。