JP2005191493A

JP2005191493A - スリットコート式塗布方法

Info

Publication number: JP2005191493A
Application number: JP2003434507A
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方法を提供する。
【解決手段】液体３が塗布される塗布面１ａに開口する開口形成部２ａを有する基板１の前記塗布面１ａとは反対側の保持面１ｂを保持する保持テーブル２０と、前記塗布面１ａに相対向して前記液体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とを具備するスリットコート式塗布方法であって、前記開口形成部２ａの内面に撥水液４を塗布した状態で、前記基板１と前記塗布ヘッド４０とを前記塗布面１ａの面方向に相対的に移動させて前記塗布面１ａに前記液体３を塗布する。
【選択図】図４

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や、貫通しない凹部が設けられた基板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や凹部内に入り込んでしまうと共に、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い液体を所望の領域に選択的に塗布することができないという問題がある。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、貫通孔を介して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、液体が塗布される塗布面に開口する開口形成部を有する基板の前記塗布面とは反対側の保持面を保持する保持テーブルと、前記塗布面に相対向して前記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するスリットコート式塗布方法であって、前記開口形成部の内面に撥水液を塗布した状態で、前記基板と前記塗布ヘッドとを前記塗布面の面方向に相対的に移動させて前記塗布面に前記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１の態様では、基板の塗布面に液体を塗布した際に、液体が開口形成部内に進入するのを防止して、塗布面に液体を均一な厚さで塗布することができる。これにより開口形成部内などの余分な領域に塗布された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、前記開口形成部が前記基板を厚さ方向に貫通して設けられた貫通孔であると共に、前記撥水液を前記保持面側から霧状に噴射することにより前記貫通孔の内面に前記撥水液を塗布した状態と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２の態様では、液体を保持面側から噴射するだけで、貫通孔内に撥水液を選択的に塗布することができ、撥水液のパターニング等の工程が不要となり、製造工程を簡略化することができる。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るスリットコート式塗布装置を示す断面図である。図１に示すように、シリコンウェハ、半導体基板等の基板１には、液体３が塗布される塗布面１ａに開口する開口形成部として、基板１の厚さ方向に貫通する貫通孔２ａが形成されている。このような基板１の貫通孔２ａ内に撥水液を塗布した状態で、スリットコート式塗布装置によって基板１の塗布面１ａに液体３を塗布する。ここで、スリットコート式塗布装置の一例について説明する。スリットコート式塗布装置１０は、基板１の保持面１ｂ側を保持する保持テーブル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を塗布面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、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。なお、保持テーブル２０は、吸引孔２１が貫通孔２ａに連通しないように基板１の保持面１ｂ側を保持している。

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、本実施形態のスリットコート式塗布方法について詳細に説明する。図２〜図４は、スリットコート式塗布方法を示す断面図である。まず、基板１の貫通孔２ａの内面に撥水液４を塗布する。本実施形態では、図２に示すように、ステージ８０上に基板１の塗布面１ａとは反対側の保持面１ｂ側が鉛直方向上向きとなるように載置し、撥水液４を霧状に噴射する噴射ヘッド８１によって、基板１の保持面１ｂ側から撥水液４を保持面１ｂの貫通孔２ａが開口する領域のみに選択的に噴射することで、貫通孔２ａの内面に撥水液４を塗布した。このように、噴射ヘッド８１によって保持面側から撥水液４を霧状に噴射させることで撥水液４を貫通孔２ａ内に塗布することができるため、例えば、撥水膜をパターニングする工程などが不要となり、製造工程を簡略化することができる。なお、噴射ヘッド８１は、基板１の保持面１ｂの全面に亘って撥水液４を噴射して貫通孔２ａの内面に撥水液４を塗布するようにしてもよい。また、貫通孔２ａ内に塗布される撥水液４としては、例えば、本実施形態では、オプツールＤＳＸ（製品名；ダイキン工業株式会社製）を用いた。

次に、上述したスリットコート式塗布装置１０を用いて、基板１の塗布面１ａ側に液体３を塗布する。詳しくは、図３（ａ）に示すように、保持テーブル２０に基板１の保持面１ｂ側を保持させて、基板１の塗布面１ａが鉛直方向下側となるようにする。そして、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が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。そして、図４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２ａを通過しても、貫通孔２ａの内面には撥水液４が塗布されているため、貫通孔２ａ内に液体３が進入するのを防止することができる。

その後は、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を塗布したら、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、上述のように塗布が終了した待機状態では、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、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２ａを有する基板１であっても、貫通孔２ａの内面に撥水液４を塗布した状態でスリットコート式塗布装置１０によって基板１の塗布面１ａに液体３を塗布することにより、貫通孔２ａ内に液体３が進入するのを防止して塗布面１ａのみに液体３を均一な厚さで塗布することができる。また、貫通孔２ａを介して基板１の保持面１ｂ側に液体３が周り込むのも防止することができるため、貫通孔２ａ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。

（実施形態２）
図５は、本発明の実施形態２に係るスリットコート式塗布方法を示す断面図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図５（ａ）に示すように、本実施形態では、基板１の塗布面１ａ側に開口する開口形成部として、塗布面１ａに厚さ方向に貫通しない複数の凹部２ｂが設けられている。まず、凹部２ｂの内面に撥水液４を塗布する。本実施形態では、図５（ａ）に示すように、保持テーブル２０に基板１の保持面１ｂ側を保持させた状態で、凹部２ｂの内面及び塗布面１ａの凹部２ｂが開口する周囲に撥水液４を塗布する。撥水液４の塗布方法は、特に限定されず、例えば、スポイトや刷毛などで撥水液４を塗布するようにしてもよく、また、上述したスリットコート式塗布装置１０によって撥水液４を塗布するようにしてもよい。そして、図５（ｂ）に示すように、基板１の塗布面１ａ側を板状の電熱ヒータ（ホットプレート）からなる加熱手段９０によって加熱することで、塗布面１ａの凹部２ｂ以外の領域の撥水液４を凹部２ｂ内に引き込ませる。ここで、撥水液４は、加熱されると塗布面積が収縮するように、基板１の厚さ方向で凹んだ領域に引けるという特性を有する。このため、加熱手段９０によって、基板１を塗布面１ａ側から加熱することで、塗布面１ａ上の凹部２ｂ以外の領域の撥水液４を凹部２ｂ内に引き込ませて、凹部２ｂの内面のみに撥水液４を塗布することができる。

その後は、上述した実施形態１と同様に、スリットコート式塗布装置１０を用いて、基板１の塗布面１ａに液体３を塗布する。このとき、ノズル開口４１が基板１の凹部２ｂを通過しても、凹部２ｂの内面には撥水液４が塗布されているため、凹部２ｂ内に液体３が進入するのを防止することができる。このように、凹部２ｂを有する基板１であっても、凹部２ｂの内面に撥水液４を塗布した状態でスリットコート式塗布装置１０によって基板１の塗布面１ａに液体３を塗布することにより、凹部２ｂ内に液体３が進入するのを防止して塗布面１ａの凹部２ｂ以外の領域に液体３を均一な厚さで塗布することができる。また、容易に凹部２ｂの内面のみに撥水液４を塗布することができるため、例えば、基板１の塗布面１ａ上に撥水膜をパターニングにより形成する工程を無くすことができ、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、噴射ヘッド８１によって凹部２ｂの内面及び塗布面１ａの凹部２ｂが開口する周囲に撥水液４を塗布した後、加熱手段９０によって加熱することで、凹部２ｂ以外の領域の撥水液４を凹部２ｂ内に引き込ませるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、紫外線を照射する紫外線照射ランプなどで撥水液４に紫外線を照射することによって、凹部２ｂ以外の領域の撥水液４を凹部２ｂ内に引き込ませるようにしてもよい。また、本実施形態では、基板１の凹部２ｂの内面及び塗布面１ａの凹部２ｂが開口する周囲に撥水液４を塗布するようにしたが、基板１の凹部２ｂの内面のみに撥水液４を選択的に塗布するようにしてもよい。例えば、凹部の内径が塗布面１ａに向かって漸大するように、凹部の側面が傾斜して設けられていれば、圧電素子や発熱素子等の液体吐出手段により液滴吐出のための圧力を圧力発生室等の液室に発生させて、液室に連通するノズル開口から液滴を吐出させる液体噴射ヘッドを用いて、凹部の内面のみに撥水液４を選択的に塗布すればよい。また、本実施形態では、開口部形成部として、凹部２ｂが設けられた基板１を例示したが、上述した実施形態１と同様に、貫通孔２ａが設けられた基板１であってもよく、勿論、基板１に貫通孔２ａと凹部２ｂの両者が設けられていてもよい。

（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１及び２では、保持テーブル２０が基板１の塗布面１ａを鉛直方向下向きとして保持し、塗布ヘッド４０をノズル開口４１が鉛直方向上向きとなるように配置したが、特にこれに限定されず、例えば、保持テーブルが基板１の塗布面１ａを鉛直方向上向きとなるように保持して、塗布ヘッド４０をノズル開口４１が鉛直方向下向きとなるように配置するようにしてもよい。また、上述した実施形態１及び２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２０を固定して、塗布ヘッド４０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、上述した実施形態２では、加熱手段９０によって、塗布面１ａの凹部２ｂ以外の領域の撥水液４を凹部２ｂ内に引き込ませるようにしたが、上述した実施形態１で貫通孔２ａの内面に塗布した撥水液４が貫通孔２ａを介して塗布面１ａ側に周り込んだ場合には、塗布面１ａ側を加熱することで、塗布面１ａ上の撥水液４を貫通孔２ａ内に引き込ませるようにしてもよい。

また、上述した実施形態１及び２では、基板１に設けられた貫通孔２ａ及び凹部２ｂ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、貫通孔及び凹部が塗布面側に向かって内径が漸小又は漸大するように形成されていても、上述したスリットコート式塗布方法を用いることで、貫通孔２ａの内面及び凹部２ｂの内面に撥水液４を塗布することができ、塗布面１ａの貫通孔２ａ及び凹部２ｂ以外の領域に液体３を均一な膜厚で塗布することができる。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。

本発明の実施形態１に係る塗布装置の概略断面図である。本発明の実施形態１に係る塗布方法を示す塗布装置の要部断面図である。本発明の実施形態１に係る塗布方法を示す塗布装置の要部断面図である。本発明の実施形態１に係る塗布方法を示す塗布装置の要部断面図である。本発明の実施形態２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、２ａ貫通孔、２ｂ凹部、３液体、４撥水液、１０スリットコート式塗布装置、２０保持テーブル、２１吸引孔、４０塗布ヘッド、４１ノズル開口、５０貯留手段、７０吸引手段、８０ステージ、８１噴射ヘッド、９０加熱手段

Claims

液体が塗布される塗布面に開口する開口形成部を有する基板の前記塗布面とは反対側の保持面を保持する保持テーブルと、前記塗布面に相対向して前記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するスリットコート式塗布方法であって、
前記開口形成部の内面に撥水液を塗布した状態で、前記基板と前記塗布ヘッドとを前記塗布面の面方向に相対的に移動させて前記塗布面に前記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。
請求項１において、前記開口形成部が前記基板を厚さ方向に貫通して設けられた貫通孔であると共に、前記撥水液を前記保持面側から霧状に噴射することにより前記貫通孔の内面に前記撥水液を塗布した状態とすることを特徴とするスリットコート式塗布方法。