JP2005186040A - 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 - Google Patents

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が設けられた基板１を保持する保持テーブル２０と、前記基板１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１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１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、前記保持テーブル２０の前記貫通孔２に対向する領域に、少なくとも前記貫通孔２側の面に撥水性を有する弾性膜２４を設けると共に、該弾性膜２４を前記貫通孔２内に少なくとも当該貫通孔２の前記塗布面１ａ側の開口を塞ぐように袋状に弾性変形させる加圧手段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、前記保持テーブルの前記貫通孔に対向する領域に、少なくとも前記貫通孔側の面に撥水性を有する弾性膜が設けられていると共に、該弾性膜を前記貫通孔内に少なくとも当該貫通孔の前記塗布面側の開口を塞ぐように袋状に弾性変形させる加圧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１の態様では、弾性膜を貫通孔内で袋状に弾性変形させることにより、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、貫通孔内や保持面側などの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、前記弾性膜が、前記塗布面側の表面に設けられた撥水膜により撥水性を有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２の態様では、撥水膜により液体が弾性膜上に塗布されるのを防止して、弾性膜を貫通孔内から引き出しても、貫通孔内に液体が進入するのを防止することができる。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記加圧手段が、前記弾性膜の前記基板とは反対側から気体を送風することで当該弾性膜を袋状に弾性変形させ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、送風によって弾性膜を容易に弾性変形させることができると共に、大きさの異なる貫通孔にも対応することができる。

本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記保持テーブルの前記貫通孔に対向する領域には、前記加圧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４の態様では、加圧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５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、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５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６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、前記保持テーブルの前記貫通孔に対向する領域に設けられた弾性変形する弾性膜を前記貫通孔内に少なくとも当該貫通孔の前記塗布面側の開口を塞ぐように袋状に弾性変形させ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６の態様では、弾性膜を貫通孔内で袋状に弾性変形させることにより、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、貫通孔内や保持面側などの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を保持する面側には、送風孔２２が開口する領域に凹部２３が設けられており、この凹部２３内に送風孔２２の開口を塞ぐように弾性膜２４が設けられている。この弾性膜２４は、袋状に弾性変形するゴム、エラストマ等からなる。このような弾性膜２４が設けられた凹部２３は、弾性膜２４と同等の厚さで形成されることで、保持テーブル２０に基板１を吸引保持した際に、弾性膜２４によって保持テーブル２０と基板１との間に隙間が形成されず、吸引保持を良好に行うことができる。

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に連通するように加圧手段８０が接続されている。この加圧手段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とで構成されており、加圧手段７０から送風された気体は、弾性膜２４を基板１の貫通孔２内で袋状に弾性変形させるようになっている。このとき、弾性膜２４は、加圧手段８０によって、図２に示すように、貫通孔２の塗布面１ａ側の開口を塞ぐように袋状に弾性変形されている必要がある。これは、弾性変形した弾性膜２４と貫通孔２の開口縁部との間に隙間が形成されていると、基板１の塗布面１ａに液体３を塗布した際に、この隙間に液体３が塗布されてしまうためである。すなわち、弾性膜２４は、貫通孔２の全てを埋めるように弾性変形する必要はなく、少なくとも貫通孔２の塗布面１ａ側の開口を塞ぐように袋状に弾性変形するものであればよく、例えば、弾性膜が弾性変形することによって、貫通孔２の保持テーブル２０側の開口縁部に隙間が形成されてもよい。また、弾性膜２４上に液体３が塗布されないように、弾性膜２４の少なくとも塗布面１ａ側の面は、液体３に対して撥水性を有するのが好ましい。これは、弾性膜２４の弾性変形を元に戻し、弾性膜２４を貫通孔２から引き出した際に弾性膜２４上に液体３が塗布されていると、弾性膜２４上の液体３が貫通孔２内に進入してしまうからである。なお、弾性膜２４は、弾性膜２４自体を撥水性を有する材料で形成してもよく、弾性膜２４の塗布面１ａ側に撥水膜を形成してもよい。本実施形態では、弾性膜２４の塗布面１ａ側の面に、例えば、オプツールＤＳＸ（商品名；ダイキン工業株式会社製）からなる撥水液を塗布した。なお、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を基板１の塗布面１ａに接触させて、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〜図５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、加圧手段８０から気体を送風することで弾性膜２４を貫通孔２内で袋状に弾性変形させる。そして、図４（ａ）及び図２に示すように、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、貫通孔２の塗布面１ａ側の開口は、袋状に弾性変形した弾性膜２４によって塞がれているため、ノズル開口４１の先端から流出した液体３は弾性膜２４によって貫通孔２内に進入するのを防止することができる。このとき、袋状に弾性変形した弾性膜２４と貫通孔２の塗布面１ａ側の開口縁部との間に隙間が形成されていると、この隙間に液体３が塗布されてしまう。このように隙間に液体３が塗布されていると、弾性膜２４の弾性変形を止めた際に隙間に塗布された液体３から徐々に貫通孔２内に液体３が進入し、さらに液体３が保持面１ｂ側にも周り込んでしまう。このため、弾性膜２４は、貫通孔２の塗布面１ａ側の開口を塞ぐように袋状に弾性変形されている必要がある。

そして、図４（ｂ）に示すように、保持テーブル２０をさらに移動することで、塗布ヘッド４０が貫通孔２を通り過ぎると、弾性膜２４の塗布面１ａ側の面には撥水液が塗布されているため、弾性膜２４上に塗布された液体３が弾性膜２４上に塗布されず、塗布面１ａ上に塗布された液体３には弾性膜２４に対向する領域に開口が形成される。このように、塗布ヘッド４０が貫通孔２を通り過ぎたら、図５に示すように、加圧手段８０による弾性膜２４の弾性変形を止めて弾性膜２４を保持テーブル２０側に引き込ませる。このとき、弾性膜２４上には液体３が塗布されていないため、貫通孔２内に液体３が塗布されることがない。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、加圧手段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るようにしてもよい。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。

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、上述の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液体３の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、弾性膜２４を貫通孔２内に貫通孔２の塗布面１ａ側の開口を塞ぐように袋状に弾性変形させることで、塗布した液体３が貫通孔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。さらに、加圧手段８０が、弾性膜２４を送風により弾性変形させているため、内径の異なる貫通孔が形成された基板にも、同一の弾性膜２４を有する保持テーブル２０を用いることができ、保持テーブル２０や弾性膜２４等の交換が不要となり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、弾性膜２４を基板１の貫通孔２内で袋状に弾性変形させて塗布面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、吸引手段７０を構成する吸引ポンプ７１と加圧手段８０を構成する送風ポンプ８１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、加圧手段８０を送風パイプ８２と送風ポンプ８１とで構成したが、加圧手段８０は弾性膜２４を弾性変形することができれば特にこれに限定されず、例えば、加圧手段として、水等の液体により弾性膜２４を弾性変形させるようにしてもよい。また、加圧手段は、弾性膜２４を棒状部材で機械的に押圧するものであってもよい。

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、保持テーブル２４の貫通孔２に対向する領域に凹部２３を設け、この凹部２３内に弾性膜２４を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、保持テーブル２０の基板１を保持する全面に亘って弾性膜を設け、弾性膜に吸引孔と連通する開口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。 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 吸引孔、２２ 送風孔、２３ 凹部、２４ 弾性膜、４０ 塗布ヘッド、４１ ノズル開口、５０ 貯留手段、７０ 吸引手段、８０ 加圧手段、８１ 送風ポンプ、８２ 送風パイプ

Claims (6)

1. 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、
   前記保持テーブルの前記貫通孔に対向する領域に、少なくとも前記貫通孔側の面に撥水性を有する弾性膜が設けられていると共に、該弾性膜を前記貫通孔内に少なくとも当該貫通孔の前記塗布面側の開口を塞ぐように袋状に弾性変形させる加圧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。
2. 請求項１において、前記弾性膜が、前記塗布面側の表面に設けられた撥水膜により撥水性を有することを特徴とするスリットコート式塗布装置。
3. 請求項１又は２において、前記加圧手段が、前記弾性膜の前記基板とは反対側から気体を送風することで当該弾性膜を袋状に弾性変形させることを特徴とするスリットコート式塗布装置。
4. 請求項１〜３の何れかにおいて、前記保持テーブルの前記貫通孔に対向する領域には、前記加圧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。
5. 請求項１〜４の何れかにおいて、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。
6. 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、
   前記保持テーブルの前記貫通孔に対向する領域に設けられて、少なくとも前記貫通孔側の面に撥水性を有する弾性膜を前記貫通孔内に少なくとも当該貫通孔の前記塗布面側の開口を塞ぐように袋状に弾性変形させて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。

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