JP2006198460A - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微小な異物であっても、あるいは、非常に低い高さの基板の隆起部分であっても、検出漏れをなくし、塗布ヘッドの保護を確実にしたスリットコート式塗布装置およびスリットコート式塗布方法を提供する。
【解決手段】基板１０を塗布ヘッド２に対して相対移動する相対移動手段とを備えたスリットコート式塗布装置１は、塗布対象である平面の基板１０の被塗布面上に塗布流体をスリット状の開口部から流出する塗布ヘッド２と、前記塗布ヘッドと一体に併設されている板状部材４と、前記板状部材の先端にあり基板面と平行に直線状の形状をなしている先端部５と、板状部材より塗布方向の上流にあり、異物などを検知するレーザーによる検知部６とからなる。
【選択図】図１

Description

本発明はスリットコート式塗布装置とスリットコート式塗布方法に係り、特にプラズマ、液晶ディスプレイ等の平板状の塗布対象物や半導体用ウエハー上にレジスト液、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技術に関するものである。

各種電子機器のディスプレイ装置の表示部に用いられるガラス製の平板状の基板上、あるいは半導体製造用ウエハー上に、フォトレジスト液や絶縁材料、はんだレジストなどの各種塗布流体を塗布する方法として、基板の短辺またはウエハーの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た塗布ヘッドを用いて、スリット状のスリット開口部から一定量の所定塗布液を吐出しつつ、塗布ヘッド側もしくは基板側を一定速度で相対移動することで均一な薄膜を形成するスリットコート式塗布装置が近年多く採用されている。

このスリットコート式塗布装置によれば、所望の塗布面形成（例えば膜厚１．５μｍ±５％）に必要な吐出流体量を必要形成量の１．１倍以下に抑えることができることから、上記のスピンコート式塗布装置との比較において無駄になる塗布流体の消費を大幅に削減することができるものである。

しかし、このスリットコート式塗布装置は、一回の相対移動における塗布のみで均一な薄膜を得るようにしているために、吐出流体をスリット開口部の全長に亘り均一な膜厚で吐出する条件と、スリット開口部から吐出した吐出流体の膜厚を引き伸ばしつつ均一な薄膜にする条件と、さらに塗布開始時と塗布終了時における不安定領域を最少化する条件とが必要となる。

一方、特許文献１に開示の「ダイコータの塗布方法」によれば、塗布ヘッドに非接触式距離測定センサーを固定し、このセンサーにより予め塗布有効面と塗布ヘッド開口部の間の間隙を測定し、基準値との偏差を演算した後に、演算結果に基づき塗布ヘッドを相対移動しつつ塗布することで、基板のうねり、そり、厚みむらに対処するようにして均一な塗布を行なうことが記載されている。

また、特許文献２には、塗布工程前にレーザー走査式の検出装置により被塗布面を非接触で走査して異物検出を行なう工程を実施することにより１００〜２００ミクロンの大きさの異物を検出していることについての開示がある。

レーザー走査式の検出装置によれば、異物にレーザー光が照射されて発生する干渉波形により異物の有無を検出している。このために、微少な異物の検出精度を高めるためには走査時間をより多く必要としており、塗布前の異物検出工程にかなりの時間を要する問題があった。また、この方法においては、検出できる異物の大きさには限界があり、数１０ミクロン程度の小さなものは検出することができなかった。

また、基板を吸着して保持する保持盤と基板の間に存在する異物によって基板の高さが次第に変化する状態は、干渉波形を得ることができないので検出が非常に困難となる。このために多くの場合において異常なしが検出されてしまい、そのまま塗布工程に移行し、塗布が行われると、塗布ヘッド開口部の先端部分と次第に高くなっている基板表面が先ず接触し、さらに塗布ヘッドが相対移動されると、塗布ヘッド開口部が強く基板を押すことで基板を破損する事態となる。

このように、基板が破損したことで、初めて基板と保持盤との間の異物の介在を知ることになるので、作業者は破損した基板を異物とともに取り除くことで、塗布工程を再開することになるが、このとき塗布ヘッド開口部の先端部にも破損が発生する。この塗布ヘッド開口部の先端部の破損は、塗布流体のすじ引き等の発生原因となるので、塗布ヘッドの交換作業及び調整作業がさらに必要となる。この結果、スリットコート式塗布装置ひいては基板製造ラインの全体に対して長時間に及ぶ運転停止を強いる問題がある。さらに、塗布ヘッドの先端部は精密加工を要するためにかなり高価であるので、先端部の破損は極力避けたい。

したがって、特許文献２では、上述した問題点に鑑みて、スリットコート式塗布装置において、塗布前の異物検出工程をなくすことで、サイクルタイムを短くすることができ、かつ基板上に存在する異物または基板保持盤と基板の間に存在する異物によって、塗布ヘッドが損傷されることによるコスト負担を回避でき、長時間に及ぶ運転停止の虞を解消し、さらに数１０ミクロンまでの微少な異物に対応可能なスリットコート式塗布装置とスリットコート式塗布方法の提供をしている。

そして、特許文献２では、異物が塗布ヘッドに固定された板状部材に当たることによって、板状部材の振動を検知し、検知した際には、塗布ヘッドの基板に対する相対移動を強制停止することで、塗布ヘッドの損傷を回避している。

一方、特許文献３では、異物を検知し、検知した際には、塗布ヘッドを基板の被塗布面から退避させることにより、塗布ヘッドの損傷を回避している。特許文献３に開示されている異物の検知手段は、基板上の異物を検知体の最下面が接触し、異物と接触した作用により、検知体が上方に動くことによって、異物を検知している。基板と塗布ヘッドとの相対移動方向と、検知体が異物と接触したことによって移動する方向は、略直角である。

以下に先行技術文献を示す。
特開平１０−４２１号公報 特開２０００−２４５７１号公報 特開２００２−１１９５号公報

しかしながら、異物や基板の隆起部分（以下、「異物など」と記す。）を検知する手段は、必ずしも、すべての異物などを検知できるとは限らない。その場合、異物などの検知手段で検出しそこなった異物などが塗布ヘッドの先端を傷つける恐れがある。
そこで、本願発明は、異物などの検知手段が異物などを検知しそこなっても、塗布ヘッドの先端を傷つけることのないスリットコート式塗布装置およびスリットコート式塗布方法を提供する。

請求項１に記載の発明は、
塗布対象である平面の基板の被塗布面上に塗布流体をスリット状の開口部から流出する塗布ヘッドと、前記被塗布面から前記開口部を所定間隙分離間させて前記基板を前記塗布ヘッドに対して相対移動する相対移動手段とを備えたスリットコート式塗布装置であって、
前記開口部のヘッド先端部に対して併設されるとともに、前記被塗布面に沿う直線状の保護先端部を有する板状部材と、
前記板状部材を介して前記塗布ヘッドとは反対側に併設されており、前記基板上の異物あるいは前記基板の隆起部分を検知する検知手段とを有し、
該検知の際に、前記相対移動を強制停止するか、あるいは、前記塗布ヘッドを前記基板から離すように退避させるかを制御する制御手段とを有することを特徴とするスリットコート式塗布装置である。

請求項２に記載の発明は、
基板の被塗布面上に塗布流体をスリット状の開口部を有する塗布ヘッドから流出する工程と、前記被塗布面から前記開口部を所定間隙分離間させて前記基板を前記塗布ヘッドに対して相対移動する工程とを備えたスリットコート式塗布方法であって、
塗布流体の塗布の際に、前記基板上の異物あるいは前記基板の隆起部分を検知する検知工程と、
該検知の際に、前記相対移動を強制停止するか、あるいは、前記塗布ヘッドを前記基板から離すように退避させるかを行う工程を有し、
前記検知工程で検知されない異物あるいは前記基板の隆起部分がある場合には、該異物あるいは該隆起部分から前記塗布ヘッドを保護する保護工程とを有することを特徴とするスリットコート式塗布方法である。

本発明によれば、スリットコート式塗布装置において、塗布前の異物検出工程をなくすことで、サイクルタイムを短くすることができ、かつ基板上に存在する異物または基板保持盤と基板の間に存在する異物によって、塗布ヘッドが損傷されることで長時間に及ぶ運転停止の虞を解消したスリットコート式塗布装置とスリットコート式塗布方法を提供することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の第１実施形態を示す概念説明図である。

図１には、基板１０上に異物１１があり、基板１０上に本発明のスリットコート式塗布装置１が位置している。
スリットコート式塗布装置１と基板１０とは相対移動しており、図１では、基板１０が静止しており、それに対して、スリットコート式塗布装置１が右方向に移動していく状態を示している。

スリットコート式塗布装置１は、塗布ヘッド２、塗布ヘッド２と一体に併設されている 板状部材４、板状部材４の先端にあり基板１０面と平行に直線状の形状をなしている先端部５、板状部材４より塗布方向の上流側にあり、異物などを検知するレーザーによる検知部６（レーザ照射部とレーザ受光部とからなる。）とからなる。

塗布ヘッド２は、従来から用いられている通常の塗布ヘッドを用いる。先端にスリットがありスリットから塗布流体を吐出する。

板状部材４は、多少、剛性のあるものがよい。剛性がないと、異物などと接触したときに、板状部材が、例えば紙のようにぺらぺらに曲がってしまい、塗布ヘッド２を保護することができない。

板状部材４の先端部５は、塗布ヘッド２のリップ先端８よりも基板１０方向に突出していることが必要である。そうでないと、異物などが、直接に塗布ヘッド２のリップ先端８に接触し、リップ先端８を傷つけてしまうからである。

次に、検知部６が異物などを検知した後の塗布ヘッド２の動作について説明する。
本発明の目的は、塗布ヘッド２の損傷防止であるので、塗布ヘッド２が異物などに触れないようにする必要がある。

１つ目の方法は、検知部６が異物などを検知した瞬間に塗布ヘッド２と基板１０の相対移動を強制停止する方法である。
２つ目の方法は、検知部６が異物などを検知した瞬間に、塗布ヘッド２を基板１０の上方に離し、異物などが塗布ヘッドに触れないようにする方法である。この際、塗布ヘッド２と基板１０との相対移動はそのまま継続してもよい。この方法であると、塗布ヘッド２と基板１０との相対移動に関しては、異物などが検出されようが検出されまいが、同じ動作なので、相対移動に関するプログラムに修正を加える必要はなく、また、異物を検出した基板は、後工程で搬出することにより、複数枚の基板への塗布流体の塗布を、特別な変更を加えずに、連続して行える。
この２通りの制御は、図示せぬ制御手段によって行う。

なお、検知部６で異物などを検知し損ねた場合は、塗布ヘッド２と基板１０との相対移動は、継続する。そして、板状部材４の先端部５が異物などに接触し、異物を排除するか、基板の隆起部分を強制的に削るなどして、塗布ヘッド２の先端部８に異物などが当たらず、塗布ヘッド２の先端部８は傷つかない。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態を説明する。

図２は、本発明の第２実施形態を示す概念説明図である。

図２には、基板１０上に異物１１があり、基板１０上に本発明のスリットコート式塗布装置１が位置している。
スリットコート式塗布装置１と基板１０とは相対移動しており、図２では、基板１０が静止しており、それに対して、スリットコート式塗布装置１が右方向に移動していく状態を示している。

スリットコート式塗布装置１は、塗布ヘッド２、塗布ヘッド２を異物などから保護する板状部材４、板状部材４の先端にあり基板１０面と平行に直線状の形状をなしている先端部５、板状部材４より塗布方向上流側にある導通センサー２０からなる。

塗布ヘッド２は、従来から用いられている通常の塗布ヘッドを用いる。先端にスリットがありスリットから塗布流体を吐出する。

板状部材４は、多少、剛性のあるものがよい。剛性がないと、異物などと接触したときに、板状部材が、例えば紙のようにぺらぺらに曲がってしまい、塗布ヘッド２を保護できなくなるからである。

板状部材４の先端部５は、塗布ヘッド２のリップ先端８よりも基板１０方向に突出していることが必要である。そうでないと、板状部材４で検知されない異物などが、直接に塗布ヘッド２のリップ先端８に接触し、リップ先端８を傷つけてしまうからである。

導通センサー２０は、従来公知の導通センサーなら何でも用いることができる。例えば、図２のようにスペーサーを介して、２枚の電極付シートを対向させたものを用いることができる。一方の電極付シートが異物などに接触し、撓むことで、他方の電極付シートに接触し、２枚の電極付シート間が電気的に接続され、２枚の電極付シート間に電気信号が流れることによって、異物などを検知することができる。

次に、導通センサー２０が異物などを検知した後の塗布ヘッド２の動作について説明する。
本発明の目的は、塗布ヘッド２の損傷防止であるので、塗布ヘッド２が異物などに触れないようにする必要がある。

１つ目の方法は、導通センサー２０が異物などを検知した瞬間に塗布ヘッド２と基板１０の相対移動を強制停止する方法である。
２つ目の方法は、導通センサー２０が異物などを検知した瞬間に、塗布ヘッド２を基板１０の上方に離し、異物などが塗布ヘッドに触れないようにする方法である。この際、塗布ヘッド２と基板１０との相対移動はそのまま継続してもよい。この方法であると、塗布ヘッド２と基板１０との相対移動に関しては、異物などが検出されようが検出されまいが、同じ動作なので、相対移動に関するプログラムに修正を加える必要はなく、また、異物を検出した基板は、後工程で搬出することにより、複数枚の基板への塗布流体の塗布を、特別な変更を加えずに、連続して行える。
この２通りの制御は、図示せぬ制御手段によって行う。

なお、導通センサー２０で異物などを検知し損ねた場合は、塗布ヘッド２と基板１０との相対移動は、継続する。そして、板状部材４の先端部５が異物などに接触し、異物を排除するか、基板の隆起部分を強制的に削るなどして、塗布ヘッド２の先端部８に異物などが当たらず、塗布ヘッド２の先端部８は傷つかない。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態を説明する。

図３は、本発明の第３実施形態を示す概念説明図である。

図３には、基板１０上に異物１１があり、基板１０上に本発明のスリットコート式塗布装置１が位置している。
スリットコート式塗布装置１と基板１０とは相対移動しており、図３では、基板１０が静止しており、それに対して、スリットコート式塗布装置１が右方向に移動していく状態を示している。

スリットコート式塗布装置１は、塗布ヘッド２、塗布ヘッド２を異物などから保護する板状部材４、板状部材４の先端にあり基板１０面と平行に直線状の形状をなしている先端部５、板状部材４より塗布方向上流側にある振動センサー３０からなる。

塗布ヘッド２は、従来から用いられている通常の塗布ヘッドを用いる。先端にスリットがありスリットから塗布流体を吐出する。

板状部材４は、多少、剛性のあるものがよい。剛性がないと、異物などと接触したときに、板状部材が、例えば紙のようにぺらぺらに曲がってしまい、塗布ヘッド２を保護できなくなるからである。

板状部材４の先端部５は、塗布ヘッド２のリップ先端８よりも基板１０方向に突出していることが必要である。そうでないと、板状部材４で検知されない異物などが、直接に塗布ヘッド２のリップ先端８に接触し、リップ先端８を傷つけてしまうからである。

振動センサー３０は、従来公知の振動センサーなら何でも用いることができる。例えば、図３のようにフィルムにマイクロフォン３１を付けた振動センサーでもよい。この形態の振動センサーの場合、異物などにフィルムが接触すると、フィルムが振動し、その振動が音波に変換され、マイクロフォンでその音波を検知できる。すなわち、異物などの検知ができる。

次に、振動センサー３０が異物などを検知した後の塗布ヘッド２の動作について説明する。
本発明の目的は、塗布ヘッド２の損傷防止であるので、塗布ヘッド２が異物などに触れないようにする必要がある。

１つ目の方法は、振動センサー３０が異物などを検知した瞬間に塗布ヘッド２と基板１０の相対移動を強制停止する方法である。
２つ目の方法は、振動センサー３０が異物などを検知した瞬間に、塗布ヘッド２を基板１０の上方に離し、異物などが塗布ヘッドに触れないようにする方法である。この際、塗布ヘッド２と基板１０との相対移動はそのまま継続してもよい。この方法であると、塗布ヘッド２と基板１０との相対移動に関しては、異物などが検出されようが検出されまいが、同じ動作なので、相対移動に関するプログラムに修正を加える必要はなく、また、異物を検出した基板は、後工程で搬出することにより、複数枚の基板への塗布流体の塗布を、特別な変更を加えずに、連続して行える。
この２通りの制御は、図示せぬ制御手段によって行う。

なお、振動センサー３０で異物などを検知し損ねた場合は、塗布ヘッド２と基板１０との相対移動は、継続する。そして、板状部材４の先端部５が異物などに接触し、異物を排除するか、基板の隆起部分を強制的に削るなどして、塗布ヘッド２の先端部８に異物などが当たらず、塗布ヘッド２の先端部８は傷つかない。

（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態を説明する。

図４は、本発明の第４実施形態を示す概念説明図である。

第４実施形態については、第３実施形態と共通する部分の説明は省略する。

第４実施形態については、振動センサー３０として、糸（ケブラー）４１とマイクロフォン４０を用いる。
異物などが糸４１に接触すると糸が振動し、糸の振動が音波に変換される。その音波をマイクロフォン４０により検知することにより、異物などを検知することができる。

基板がガラスなどの剛性のあるものあるいはフィルムなどの剛性のないものの両方に対して一定膜厚の塗膜を形成することができる。反射防止フィルムの形成なども可能である。

本発明のスリットコート式塗布装置の一例を示す説明図である。 本発明のスリットコート式塗布装置の他の一例を示す説明図である。 本発明のスリットコート式塗布装置の他の一例を示す説明図である。 本発明のスリットコート式塗布装置の他の一例を示す説明図である。

１・・・スリットコート式塗布装置
２・・・塗布ヘッド
４・・・板状部材
５・・・板状部材の先端部
６・・・レーザセンサー
８・・・塗布ヘッドのリップ先端
１０・・・基板
１１・・・異物
２０・・・導通センサー
３０・・・振動センサー
３１・・・マイクロフォン
４０・・・マイクロフォン
４１・・・糸

Claims (2)

1. 塗布対象である平面の基板の被塗布面上に塗布流体をスリット状の開口部から流出する塗布ヘッドと、前記被塗布面から前記開口部を所定間隙分離間させて前記基板を前記塗布ヘッドに対して相対移動する相対移動手段とを備えたスリットコート式塗布装置であって、
   前記開口部のヘッド先端部に対して併設されるとともに、前記被塗布面に沿う直線状の保護先端部を有する板状部材と、
   前記板状部材を介して前記塗布ヘッドとは反対側に併設されており、前記基板上の異物あるいは前記基板の隆起部分を検知する検知手段とを有し、
   該検知の際に、前記相対移動を強制停止するか、あるいは、前記塗布ヘッドを前記基板から離すように退避させるかを制御する制御手段とを有することを特徴とするスリットコート式塗布装置。
2. 基板の被塗布面上に塗布流体をスリット状の開口部を有する塗布ヘッドから流出する工程と、前記被塗布面から前記開口部を所定間隙分離間させて前記基板を前記塗布ヘッドに対して相対移動する工程とを備えたスリットコート式塗布方法であって、
   塗布流体の塗布の際に、前記基板上の異物あるいは前記基板の隆起部分を検知する検知工程と、
   該検知の際に、前記相対移動を強制停止するか、あるいは、前記塗布ヘッドを前記基板から離すように退避させるかを行う工程を有し、
   前記検知工程で検知されない異物あるいは前記基板の隆起部分がある場合には、該異物あるいは該隆起部分から前記塗布ヘッドを保護する保護工程とを有することを特徴とするスリットコート式塗布方法。

Images