JP2005342561A - Slit coating type coater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ノズルの先端から所定の溶液を流出して基板の表面に溶液を均一に塗布するスリットコート式塗布装置に関する。 The present invention relates to a slit coat type coating apparatus that causes a predetermined solution to flow out from the tip of a nozzle and uniformly coat the solution on the surface of a substrate.
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所定の溶液(溶剤)を塗布する塗布装置としては、例えば、毛細管現象によりノズルの先端から溶液を流出させて、基板の表面に溶液を塗布するスリットコート式塗布装置がある(例えば、特許文献1参照)。また、その他に、例えば、ゴムロールからなる塗布ロール部に溶液を付着させ、塗布ロール部に付着した溶液を基板上に塗布するロール塗布装置等もある(例えば、特許文献2参照)。 As a coating apparatus for applying a predetermined solution (solvent) such as a resist material or an insulating material to a substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate, for example, the solution is caused to flow out from the tip of a nozzle by capillary action, and the solution is applied to the surface of the substrate. There is a slit coat type coating apparatus for coating (see, for example, Patent Document 1). In addition, for example, there is a roll coating apparatus that attaches a solution to a coating roll unit made of a rubber roll and coats the solution adhered to the coating roll unit on a substrate (for example, see Patent Document 2).
なお、このような塗布装置によって基板の表面に全面に亘って溶液を塗布した後は、一般的に、例えば、ホットプレート上にこの基板を配置して塗布した溶液を乾燥させることによって基板表面に塗布膜を形成している。 After applying the solution over the entire surface of the substrate with such a coating apparatus, generally, for example, by placing the substrate on a hot plate and drying the applied solution, the substrate surface is dried. A coating film is formed.
そして、このような塗布装置においては、基板に塗布された溶液が塗布直後から乾燥し始めてしまうため、乾燥ムラやひけ等が発生してしまうという問題がある。特に、使用する溶液の粘度が比較的低い材料を用いて薄い膜厚の塗布膜を形成する場合、このような問題が顕著に表れる。 And in such a coating device, since the solution apply | coated to the board | substrate begins to dry immediately after application | coating, there exists a problem that a drying nonuniformity, a sink, etc. generate | occur | produce. In particular, when a thin coating film is formed using a material having a relatively low viscosity of the solution to be used, such a problem appears remarkably.
このような問題を解決するための構成として、例えば、特許文献2には、塗布ロール部の周囲を溶剤揮散防止カバーで覆い、この溶剤揮散防止カバー内に溶剤を噴霧する溶剤噴霧ノズルを設けた構造、あるいは溶剤揮散防止カバー内に溶剤が入った溶剤揮発皿を配置し溶剤揮発皿を加熱するようにした構造が開示されている。
As a configuration for solving such a problem, for example,
このような構造を採用することで、基板に塗布される溶液(溶剤)の乾燥は抑えられるかもしれない。しかしながら、溶剤揮散防止カバー内全体に揮発した溶剤が充満するため、例えば、まだ溶液が塗布されていない基板等に悪影響を及ぼし、塗布膜にピンホールが形成される等の製造不良が生じる虞がある。また、このような構造では、溶剤揮散防止カバー内という比較的広い空間内に揮発した溶剤を充満させるため、周囲の環境や、作業者等に悪影響を及ぼす虞があるという問題もある。 By adopting such a structure, drying of the solution (solvent) applied to the substrate may be suppressed. However, the solvent volatilization prevention cover is filled with the volatilized solvent, which may adversely affect the substrate on which the solution has not yet been applied, and may cause manufacturing defects such as the formation of pinholes in the coating film. is there. Moreover, in such a structure, since the solvent which volatilized in the comparatively wide space called the inside of a solvent volatilization prevention cover is filled, there also exists a problem that there exists a possibility of having a bad influence on the surrounding environment, an operator, etc.
本発明はこのような事情に鑑み、周囲の環境に悪影響を与えることなく、均一な膜厚の塗布膜を形成することができるスリットコート式塗布装置を提供することを課題とする。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a slit coat type coating apparatus capable of forming a coating film having a uniform film thickness without adversely affecting the surrounding environment.
上記課題を解決する本発明の第1の態様は、基板を保持する保持テーブルと該保持テーブルに保持された前記基板の表面に相対向するように配置されると共に当該基板の表面に向かって所定の塗布溶液を流出するスリット状のノズル開口を有する塗布ヘッドとを具備して前記保持テーブルと前記塗布ヘッドとが水平方向で相対的に移動することで前記基板の表面に前記塗布溶液が塗布され、且つ前記塗布ヘッドに近接すると共に前記塗布溶液が塗布された前記基板に対向するように配置され、前記基板側に開口する凹部に少なくとも前記塗布溶液の主溶剤と同一の主溶剤を含む液体が保持される液体保持部材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1の態様では、塗布溶液が塗布された基板が液体保持部材上に移動し、液体保持部材内の液体から溶剤が揮発することで、基板に塗布された塗布溶液の乾燥が抑えられる。
According to a first aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems, a holding table for holding a substrate and a surface of the substrate held by the holding table are arranged so as to face each other and predetermined toward the surface of the substrate. A coating head having a slit-like nozzle opening for discharging the coating solution, and the holding table and the coating head are relatively moved in the horizontal direction so that the coating solution is coated on the surface of the substrate. And a liquid containing at least the same main solvent as the main solvent of the coating solution is disposed in the concave portion that is disposed close to the coating head and faces the substrate on which the coating solution has been coated, and opens to the substrate side. A slit coat type coating apparatus having a liquid holding member to be held.
In the first aspect, the substrate coated with the coating solution moves onto the liquid holding member, and the solvent is volatilized from the liquid in the liquid holding member, so that drying of the coating solution applied to the substrate is suppressed.
本発明の第2の態様は、第1の態様において、前記液体保持部材が鉛直方向に移動可能に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、液体保持部材を上下方向に移動させることで、基板の近傍雰囲気を、所望の溶剤濃度に調整することができる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the slit coat type coating apparatus according to the first aspect, wherein the liquid holding member is provided so as to be movable in a vertical direction.
In the second aspect, the atmosphere near the substrate can be adjusted to a desired solvent concentration by moving the liquid holding member in the vertical direction.
本発明の第3の態様は、第2の態様において、前記基板の表面近傍雰囲気の少なくとも前記主溶剤の濃度を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に応じて前記液体保持部材の上下方向の移動を制御する移動手段とをさらに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3の態様では、基板の表面近傍雰囲気の主溶剤等の溶剤濃度を、自動的に、常に一定に維持することができる。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the detection means for detecting at least the concentration of the main solvent in the atmosphere near the surface of the substrate, and the upper and lower sides of the liquid holding member according to the detection result of the detection means. The slit coat type coating apparatus further comprises a moving means for controlling the movement of the direction.
In the third aspect, the concentration of the solvent such as the main solvent in the atmosphere near the surface of the substrate can be automatically maintained constantly.
本発明の第4の態様は、第1〜3の何れかの態様において、前記液体保持部材が、前記凹部の開口を開閉可能に設けられた開閉部材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4の態様では、所定のタイミングで開閉部材を開閉させることで、基板近傍雰囲気を、所望の溶剤濃度に調整することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the liquid holding member includes an opening / closing member provided to open and close the opening of the recess. In the applicator.
In the fourth aspect, the atmosphere in the vicinity of the substrate can be adjusted to a desired solvent concentration by opening and closing the opening / closing member at a predetermined timing.
本発明の第5の態様は、第4の態様において、前記基板の表面近傍雰囲気の少なくとも前記主溶剤の濃度を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に応じて前記液体保持部材の前記開閉部材の駆動を制御する駆動手段とをさらに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5の態様では、基板の表面近傍雰囲気の溶剤濃度を、自動的に、常に一定に維持することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the detection means for detecting at least the concentration of the main solvent in the atmosphere near the surface of the substrate, and the liquid holding member according to the detection result of the detection means. The slit coat type coating apparatus further comprises driving means for controlling driving of the opening / closing member.
In the fifth aspect, the solvent concentration in the atmosphere in the vicinity of the surface of the substrate can be automatically and always maintained constant.
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、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側に設けられる塗布ヘッド30と、基板1に塗布する塗布溶液2を塗布ヘッド30に供給する貯留手段40と、凹部51に所定の液体3が保持される液体保持部材50とを具備する。なお、図示しないが、これら保持テーブル20、塗布ヘッド30、貯留手段40及び液体保持部材50等は、所定の封止空間内に配置されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a slit coat type coating apparatus according to
保持テーブル20は、鉛直方向下側の面に、基板1をその表面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、特に限定されず、例えば、真空ポンプ等の吸引による方法が挙げられる。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の面方向に沿って直線移動自在に設けられている。
The holding table 20 holds the
塗布ヘッド30は、鉛直方向上側に向かって開口し貯留手段40から供給された塗布溶液2を流出するスリット状のノズル開口31と、このノズル開口31に連通する溶液溜まり部32とを有する。また、塗布ヘッド30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30の先端と基板1の表面との間隔が、例えば、塗布溶液2の動粘度、塗布溶液2の基板1に対する濡れ性、基板1に塗布する塗布溶液2の厚さ等を考慮して適宜調整されるようになっている。
The
貯留手段40は、塗布溶液2を保持する貯留タンク41と、一端が塗布ヘッド30に接続され、他端が貯留タンク41に接続される供給管42とで構成され、貯留タンク41の内部に貯留されている塗布溶液2を、供給管42を介して塗布ヘッド30に供給する。
The
この貯留手段40の貯留タンク41から供給管42を介して塗布ヘッド30に塗布溶液2が供給され、塗布ヘッド30の溶液溜まり部32内に塗布溶液2が充填されると、溶液溜まり部32内の塗布溶液2が毛細管現象によってノズル開口31の先端まで上昇する。これにより、スリット状のノズル開口31には、塗布溶液2が全体に均一に充填されるようになっている。そして、この状態から塗布ヘッド30を上昇させてノズル開口31から突出した塗布溶液2を基板1の表面に接触させ、この状態で、保持テーブル20と塗布ヘッド30とを基板1の面方向において相対的に移動させる。例えば、本実施形態では、塗布ヘッド30を固定して保持テーブル20を基板1の面方向に直線移動させることで、これら塗布ヘッド30と保持テーブル20とを相対的に移動させている。これにより、ノズル開口31から塗布溶液2が連続的に流出し、基板1の表面には塗布溶液2が均一な厚さで塗布される。
When the
また、保持テーブル20の基板1側には、塗布ヘッド30及び貯留手段40と共に、この塗布ヘッド30に近接して液体保持部材50が設けられている。この液体保持部材50は、基板1に対向する面側、すなわち、鉛直方向上側が開口する凹部51を有し、この凹部51内には、少なくとも塗布溶液2の主溶剤と同一の主溶剤を含む液体3が保持されている。例えば、本実施形態では、液体保持部材50の凹部51に、塗布溶液2そのものである液体3を溜めておくようにしている。なお、液体保持部材50の凹部51に溜めておく液体3としては、勿論、塗布溶液2の主溶剤のみからなるものであってもよい。
In addition, a
そして、このような液体保持部材50は、塗布ヘッド30に近接して設けられ、基板1に塗布溶液2を塗布する際に、塗布溶液2が塗布された基板1に対向するように配置されている。なお、このような液体保持部材50は、上下方向(鉛直方向)に移動可能に図示しない装置本体に固定されており、この液体保持部材50を上下方向に移動させることで、液体保持部材50と基板1の表面との間隔を調整できるようになっている。
Such a
このような液体保持部材50を具備する本発明に係るスリットコート式塗布装置では、液体保持部材50の凹部51に保持された液体3の溶剤が揮発することで、塗布溶液2が塗布された基板1の近傍雰囲気に含まれる溶剤濃度、例えば、塗布溶液2の主溶剤の濃度を、所望の濃度に維持する。なお、基板1の近傍雰囲気の溶剤濃度は、本実施形態では、液体保持部材50を上下方向に移動させることで調整している。これにより、基板1に塗布された塗布溶液2の乾燥を防止することができ、塗布溶液2の乾きムラや塗布ムラ、ひけ等の発生を防止することができる。さらに、塗布ヘッド30のノズル開口31先端の乾き、すなわち、ノズル開口31から突出している塗布溶液2の乾燥も防止できるため、より良好に塗布溶液2を基板1に塗布することができる。
In the slit coat type coating apparatus according to the present invention having such a
なお、このような液体保持部材50の凹部51は、特に限定されないが、例えば、塗布溶液2を塗布する基板1と同程度の面積を有していることが好ましい。また、凹部51は、所定量の液体3を保持できる程度に比較的浅く形成されていることが好ましい。これにより、基板1の近傍雰囲気の溶剤濃度を比較的容易に所定の濃度に調整できる。
In addition, although the recessed
また、本実施形態では、凹部51内の液体3の溶剤を自然揮発させているが、これに限定されず、例えば、凹部51の下部からエアーを送ったり、液体保持部材50を加熱したりすることで、液体3の溶剤を強制的に揮発させるようにしてもよい。
In the present embodiment, the solvent of the liquid 3 in the
また、このような液体保持部材50と塗布ヘッド30との間には、本実施形態では、基板1の表面に接触することなく基板1の表面の一部を覆うように遮蔽板60が設けられている。すなわち、この遮蔽板60により、基板1の下側の空間を塗布ヘッド30と液体保持部材50の間で遮るようにしている。これにより、基板1が保持された保持テーブル20を移動させる際、この移動に伴う空気の流れによって塗布ヘッド30のノズル開口31先端部が乾いてしまうのを防止することができる。
In this embodiment, a shielding
以下、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は、スリットコート式塗布装置の動作を示す概略図である。まず、図3(a)に示すように、保持テーブル20の下面に基板1を固定し、塗布ヘッド30を上昇させて基板1の表面と塗布ヘッド30のノズル開口31の先端面との間隔が所定の間隔となるように調整する。具体的には、ノズル開口31から突出する塗布溶液2の先端部が、基板1の表面の位置よりも若干高い位置となるように塗布ヘッド30を上昇させる。なお、本実施形態では、塗布ヘッド30を移動させることで、塗布ヘッド30と基板1との間隔を調整しているが、勿論、塗布ヘッド30を固定して、保持テーブル20を移動するようにしてもよい。
Hereinafter, the slit coat type coating method using such a slit coat
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の面方向、すなわち水平方向に直線移動させることで、塗布ヘッド30のノズル開口31から突出している塗布溶液2が基板1の表面に接触することで、塗布溶液2の塗布が開始される。ここで、上述したように、保持テーブル20の移動に伴う基板1の下側の空気の流れが、遮蔽板60によって遮断されている。すなわち、遮蔽板60によって、ノズル開口31の先端から突出している塗布溶液2の乾燥が抑えられているため、保持テーブル20の移動により塗布溶液2が基板1に確実に接触して、基板1への塗布溶液2の塗布が開始される。
Next, as shown in FIG. 3B, the holding table 20 protrudes from the
このように基板1への塗布溶液2の塗布が開始された後、図3(c)に示すように、保持テーブル20をさらに移動させることで、塗布溶液2がノズル開口31から連続的に流出し、基板1の全面に塗布溶液2が塗布されていく。そして、基板1の塗布溶液2が塗布された部分は、順次、液体保持部材50に対向する領域に移動することになる。
After the application of the
ここで、塗布溶液2は、通常、基板1に塗布された直後から自然乾燥し始める。しかしながら本実施形態では、塗布ヘッド30に近接して液体保持部材50が設けられており、基板1に塗布された塗布溶液2は、液体保持部材50に保持されている液体3の溶剤が揮発した雰囲気中に配置されることになり、基板1に塗布された塗布溶液2が塗布直後から乾燥し始めることはない。すなわち、塗布溶液2は、基板1の全面に塗布された後でも、基板1の各領域において、ほぼ一定の粘度に維持される。
Here, the
そして、このように基板1の全面に塗布溶液2を塗布した後は、図示しないが、例えば、ホットプレート等によって基板1を加熱して塗布溶液2を乾燥させ、さらに、例えば、クールプレート等によって基板1を冷却して塗布溶液2を常温に戻す。これにより、基板1の表面には所望の厚さの塗布膜が形成される。
Then, after coating the
上述したように本発明に係るスリットコート式塗布装置によれば、このように塗布溶液2を乾燥させる際、基板1に塗布された塗布溶液2は、基板1の全面に亘ってほぼ一定の粘度に維持される。したがって、乾燥ムラや、ひけ等が発生することがなく、均一な膜厚の塗布膜を基板1の表面に良好に形成することができる。
As described above, according to the slit coat type coating apparatus according to the present invention, when the
また、基板1に塗布された塗布溶液2が乾燥し易くなるため、基板1への塗布溶液2の塗布スピードを上げることはできなかったが、本発明に係るスリットコート式塗布装置であれば、塗布溶液2の乾燥が抑えられるため、基板1への塗布溶液2の塗布スピードを著しく向上することができる。
In addition, since the
さらに、本発明のスリットコート式塗布装置であれば、基板1の近傍雰囲気のみ、すなわち、比較的狭い領域の溶剤濃度を管理しているため条件が安定する。また、周囲の環境、あるいは作業者等への悪影響も防止することができる。
Furthermore, with the slit coat type coating apparatus of the present invention, the conditions are stabilized because only the atmosphere in the vicinity of the
(実施形態2)
図4は、実施形態2に係るスリットコート式塗布装置の概略図である。本実施形態は、図4に示すように、塗布溶液2が塗布された基板1の近傍、すなわち、液体保持部材50の近傍に、雰囲気中の溶剤濃度を検出する濃度センサ等の検出手段70と、この検出手段70の検出結果に応じて、液体保持部材50の上下方向の移動を制御する移動手段80とをさらに有する以外は、実施形態1と同様である。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a schematic view of a slit coat type coating apparatus according to the second embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, in the vicinity of the
このような本実施形態のスリットコート式塗布装置10では、検出手段70が検出した検出結果である溶剤濃度が、予め設定された濃度よりも低い場合には、移動手段80が液体保持部材50を上昇させ、溶剤濃度が予め設定された濃度よりも高い場合には、移動手段80が液体保持部材50を下降させる。そして、このように基板1の近傍雰囲気の溶剤濃度に応じて液体保持部材50と基板1との距離を調整させることで、基板1の近傍雰囲気の溶剤濃度を常に一定に維持するようにしている。これにより、基板1に塗布された塗布溶液2の乾燥をより確実に防止することができ、乾燥ムラ等のない良好な塗布膜を形成することができる。
In the slit coat
(実施形態3)
図5は、実施形態3に係るスリットコート式塗布装置の概略図である。図5に示すように、本実施形態は、液体保持部材50に、凹部51の開口を開閉可能な、例えば、シャッタ等の開閉部材52が設けられていると共に、移動手段80の代わりに、検出手段70の検出結果に応じてこの開閉手段52の開閉動作を制御する駆動手段90を有する以外は、実施形態2と同様である。すなわち、このような構成では、検出手段70が検出した検出結果である溶剤濃度に応じて、駆動手段90が開閉部材52を開閉させて凹部51の液体3の溶剤揮発量を調整することで、基板1の近傍雰囲気の溶剤濃度を常に一定に維持するようにしている。そして、このような構成においても、勿論、上述した実施形態と同様の効果が得られることは言うまでもない。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a schematic view of a slit coat type coating apparatus according to the third embodiment. As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the
(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態について説明したが、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、上述した実施形態では、保持テーブル20を基板1の面方向に移動させることで、保持テーブル20と塗布ヘッド30とを相対的に移動させるようにしたが、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30を基板1の面方向に移動させるようにしてもよい。なお、この場合には、塗布ヘッド30と共に液体保持部材50も同時に移動させるようにする。
(Other embodiments)
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to what was mentioned above. For example, in the above-described embodiment, the holding table 20 and the
また、上述した実施形態では、液体保持部材50と塗布ヘッド30との間の領域に、遮蔽板60を設けるようにしたが、勿論、この遮蔽板60は設けなくてもよい。さらに、上述した実施形態では、表面が略平坦な面である基板を例示したが、これに限定されず、例えば、レンズ等の表面が曲面である基板を用いることができることは言うまでもない。
In the above-described embodiment, the shielding
1 基板、 2 塗布溶液、 3 液体、 10 スリットコート式塗布装置、 20 保持テーブル、 30 塗布ヘッド、 31 ノズル開口、 40 貯留手段、 50 液体保持部材、 60 遮蔽板
DESCRIPTION OF
Claims (5)
The detection means for detecting at least the concentration of the main solvent in the atmosphere near the surface of the substrate according to claim 4, and the drive means for controlling the drive of the opening / closing member of the liquid holding member according to the detection result of the detection means. A slit coat type coating apparatus, further comprising:
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