JP2006224089A - Device and method for coating - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガラス等の基板上に、塗布液を均一な厚さに塗布可能な塗布装置および塗布方法に関する。特に、プラズマディスプレイ、液晶デュスプレイ等の平板状の基板上や半導体用ウェ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厚さに塗布可能な塗布装置および塗布方法に関する。 The present invention relates to a coating apparatus and a coating method capable of coating a coating liquid on a substrate such as glass with a uniform thickness. In particular, the present invention relates to a coating apparatus and a coating method capable of coating various liquid coating solutions such as a resist solution and a slurry on a flat substrate such as a plasma display or a liquid crystal display or a semiconductor wafer in a uniform thickness.
液晶ディスプレイなど各種電子機器のディスプレイの表示部に用いられる平板状の基板上、あるいは半導体製造用ウェハー上に、レジスト液や絶縁材料等の各所塗布液を塗布する方法として、基板の短辺またはウェハーの直径に相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に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的に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。 As a method of applying a coating solution such as a resist solution or an insulating material on a flat substrate used in a display unit of various electronic devices such as a liquid crystal display or a wafer for semiconductor manufacturing, a short side of the substrate or a wafer Using a coating head having a slit-shaped opening having a full length corresponding to the diameter of the liquid, a predetermined amount of coating liquid is discharged from the slit-shaped slit opening, while the coating head side or the substrate side is In recent years, many slit coat type coating apparatuses that form a uniform thin film by relatively moving at a constant speed have been adopted.
このスリットコート式塗布装置によれば、所望の厚さの塗布層(例えば、膜厚1.5μm±5%)を形成するのに必要な塗布液の吐出量は、塗布層の1.1倍以下に抑えることができることから、従来から用いられているスピンコート式塗布装置を用いて塗布層を刑するのに比較して、無駄になる塗布液量が少なく、必要な塗布液の使用量を大幅に削減することができる。 According to this slit coat type coating apparatus, the discharge amount of the coating liquid required to form a coating layer having a desired thickness (for example, a film thickness of 1.5 μm ± 5%) is 1.1 times that of the coating layer. Since it can be suppressed to the following, compared to punishing the coating layer using a conventionally used spin coat type coating device, the amount of the coating solution wasted is small, and the required amount of coating solution to be used is reduced. It can be greatly reduced.
しかし、スリットコート式塗布送致は、1回の相対移動における塗布により、均一な薄膜を形成しなければならないので、塗布液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、塗布開始時と塗布終了時における塗布不安定領域を最小化して塗布する必要がある。 However, since the slit coat type coating and feeding needs to form a uniform thin film by coating in one relative movement, the condition that the coating liquid is discharged with a uniform film thickness over the entire length of the slit opening, It is necessary to minimize the area of unstable application at the start and end of application.
このダイコート塗布方法として、塗布ヘッドに、非接触式距離測定センサーを取り付け、このセンサーを用いて、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、この演算結果に基づいて塗布ヘッドを相対的に移動して、塗布液を塗布することで、基板のうねり、反り、厚みむらに対処した均一な塗布層の形成を加納としている(特許文献1参照)。 As this die coating method, a non-contact type distance measuring sensor is attached to the coating head, the gap between the coating effective surface and the coating head opening is measured in advance using this sensor, and the deviation from the reference value is calculated. After that, the coating head is relatively moved based on the calculation result to apply the coating liquid, thereby forming a uniform coating layer that copes with substrate waviness, warpage, and thickness unevenness (Patent Literature). 1).
また、塗布液の塗布前に、レーザー走査式検出器により、基板の被塗布面を、非接触法により走査して、異物検出を行うことで、100〜200μmの異物を検出することを実施している(特許文献2参照)。 In addition, before applying the coating liquid, the surface to be coated of the substrate is scanned by a non-contact method with a laser scanning detector, and foreign matter is detected by detecting foreign matter of 100 to 200 μm. (See Patent Document 2).
このように、レーザー走査式の検出器によれば、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、異物の有無が検出できる。しかし、微細な異物を検出するため検出精度を高めるためには走査時間をより多く必要となる。このため、塗布前の異物検出に多く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は、数十μmと、検出に限界があった。 Thus, according to the laser scanning detector, the presence or absence of a foreign substance can be detected by the interference waveform generated when the foreign substance is irradiated with laser light. However, more scanning time is required to increase detection accuracy in order to detect minute foreign matter. For this reason, there has been a problem that it takes a lot of time to detect foreign matter before coating. In this method, the size of the foreign matter that can be detected is several tens of μm, and there is a limit to detection.
また、基板の表面の異物を検出することは可能であるが、基板とこの基板を吸着して保持する保持盤との間に存在する異物によって、基板の高さが高くなった場合、干渉波形を得ることができないので、前述のレーザー走査式検出器で検出することは困難となる。この場合、検出されないので、異常なしとしてそのまま塗布操作が継続されると、塗布ヘッド開口部の先端部分と基板表面とが接触し、さらに塗布ヘッドが相対的に移動されると、塗布ヘッド開口部が基板を押すことで、基板が破損してしまう。 It is possible to detect foreign matter on the surface of the substrate, but if the height of the substrate increases due to foreign matter existing between the substrate and the holding plate that holds and holds the substrate, an interference waveform Therefore, it is difficult to detect with the above-mentioned laser scanning detector. In this case, since it is not detected, if the coating operation is continued without any abnormality, the tip of the coating head opening and the substrate surface come into contact with each other, and when the coating head is moved relatively, the coating head opening When the substrate is pressed, the substrate is damaged.
このように、基板が破損して初めて基板と保持盤の間に異物が存在していたことに気づき、作業者は基板と一緒に異物を取り除き、塗布工程を再開する。しかし、この基板を取り除く際、塗布ヘッド開口部の先端部にも破損が生じる。
この先端部の破損は、塗布液の移動方向に筋状のむら等の発生原因となるので、新しい塗布ヘッドとの交換が必要となる。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全体が、長時間に及ぶ運転停止してしまう問題があった。
さらに、塗布ヘッド開口部の先端部は、精密加工を施す必要があるので、加工に長時間要するばかりでなく、大きな損失につながるため、この塗布ヘッドの先端部の破損は極力避ける必要があった。
Thus, the worker notices that foreign matter exists between the substrate and the holding plate only after the substrate is damaged, and the operator removes the foreign matter together with the substrate and restarts the coating process. However, when this substrate is removed, the tip of the coating head opening is also damaged.
This breakage of the tip portion causes the occurrence of streaky irregularities in the direction of movement of the coating solution, and therefore requires replacement with a new coating head. As a result, there has been a problem that the operation of the slit coat type coating apparatus and the entire substrate production line is stopped for a long time.
Furthermore, since the tip of the coating head opening needs to be precision processed, not only does it take a long time to process, but it also leads to a large loss, so it is necessary to avoid damage to the tip of the coating head as much as possible. .
したがって、特許文献2において、スリットコート式塗布装置において、塗布ヘッドと一緒に移動する板状部材を設けることで、塗布前の異物検出工程を省略し、しかも異物による塗布ヘッドの破損を防止することが開示されている。
具体的には、異物が塗布ヘッドに取り付けた板状部材に接触すると、この板状部材が振動するのを検知機構が検知すると、塗布ヘッドの基板に対する相対移動を強制的に停止することで、塗布ヘッドの破損を防止することが開示されている。
このように、異物を塗布前に検知する必要がないので、製造のサイクルタイムを短くすることができ、しかも基板上に存在する異物だけでなく、基板と基板保持盤との間に存在する異物の検出も可能となった。
Therefore, in
Specifically, when the detection mechanism detects that the plate-like member vibrates when the foreign object contacts the plate-like member attached to the application head, the relative movement of the application head with respect to the substrate is forcibly stopped. It is disclosed to prevent breakage of the application head.
As described above, since it is not necessary to detect foreign matter before coating, the manufacturing cycle time can be shortened, and not only foreign matter existing on the substrate but also foreign matter existing between the substrate and the substrate holding board. Can be detected.
また、他の手段として、異物を検知した際、塗布ヘッドを基板の被塗布免から退避させることにより、塗布ヘッドの損傷を防止することが開示されている(特許文献3参照)。
この特許文献3には、基板上の異物を検知体の最下面が検知すると、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り異物の検知を行うことが開示されている。
前記基板上の異物は、大きさが非常に小さく、また、基板上に強固に付着している状態ではない。そして、異物による基板の隆起部分も非常に低い高さである。
そのため、前記異物や基板の隆起部分の検出は難しく、異物や基板の隆起部分を検出できない場合が生じる。
特に、基板と塗布ヘッドとの相対移動方向と、塗布ヘッドに併設されている検出手段の移動方向が略直角方向であると、異物や基板の隆起部分を検出手段で押す力が分散し、異物を確実に検出できない場合があった。
また、検出手段として、塗布ヘッドに固定されている板状部材の振動を検出する方式でも、板状部材が塗布ヘッドに固定されているため、微小な異物を振動によって検出することは非常に困難であった。
そこで、本発明は、微小な異物、あるいは基板の微小な高さの隆起部分であっても、検出洩れがなく、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塗布方法を提供することを目的とする。
The foreign matter on the substrate is very small in size and is not firmly attached on the substrate. And the protruding part of the board | substrate by a foreign material is also very low height.
Therefore, it is difficult to detect the foreign matter or the raised portion of the substrate, and the foreign matter or the raised portion of the substrate may not be detected.
In particular, if the relative movement direction of the substrate and the coating head and the movement direction of the detection means provided in the coating head are substantially perpendicular, the force that pushes the foreign material and the raised portion of the substrate with the detection means is dispersed. May not be detected reliably.
In addition, as a detection means, even in a method of detecting vibration of a plate-like member fixed to the coating head, it is very difficult to detect minute foreign matter by vibration because the plate-like member is fixed to the coating head. Met.
Accordingly, the present invention provides a slit coat type coating apparatus and a coating method that ensure the protection of the coating head without causing any detection leakage even in the case of a minute foreign matter or a protruding portion having a minute height on the substrate. With the goal.
請求項1記載の発明は、被塗布基板を保持する基板保持板と、塗布液をスリット状開口部から塗出する塗布ヘッドを備え、前記基板保持板と塗布ヘッドが相対的に移動可能な移動手段を有するスリットコート型塗布装置において、
前記塗布ヘッドは、
移動方向側に設けられた回転軸受けを有する支持部と、
該回転軸受けに回転可能に取り付けられ、先端部が直線形状の板状部材と、
該板状部材の回転動作を検地可能な検出手段と、
該検出手段により得られた検出状況のより、前記塗布ヘッドの移動を制御する制御手段を有することを特徴とするスリットコート型塗布装置である。
The invention described in
The application head is
A support portion having a rotary bearing provided on the moving direction side;
A plate-like member that is rotatably attached to the rotary bearing and has a straight end portion;
Detection means capable of detecting the rotational movement of the plate-like member;
A slit coat type coating apparatus comprising control means for controlling movement of the coating head based on the detection status obtained by the detection means.
請求項2に記載の発明は、前記板状部材は、先端部が直線形状である下方部と、前記検出手段と接触可能な上方部とからなることを特徴とする請求項1記載のスリットコート型塗布装置である。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、前記板状部材は、上方部長さが下方部より長いことを特徴とする請求項2記載のスリットコート型塗布装置である。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、前記板状部材は、上方部と下方部が別部材から構成されていることを特徴とする請求項2または3記載のスリットコート型塗布装置である。 A fourth aspect of the present invention is the slit coat type coating apparatus according to the second or third aspect, wherein the upper part and the lower part of the plate-like member are composed of separate members.
請求項5に記載の発明は、前記上方部を構成する材料の比重が、下方部を構成する比重より大きいことを特徴とする請求項4記載のスリットコート型塗布装置である。 The invention according to claim 5 is the slit coat type coating apparatus according to claim 4, wherein the specific gravity of the material constituting the upper portion is larger than the specific gravity constituting the lower portion.
請求項6に記載の発明は、前記制御手段が、移動手段の相対的移動の停止であることであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のスリットコート型塗布装置である。
The invention according to claim 6 is the slit coat type coating apparatus according to any one of
請求項7に記載の発明は、前記制御手段が、塗布ヘッドの退避移動であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のスリットコート型塗布装置である。 A seventh aspect of the present invention is the slit coat type coating apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the control means is a retracting movement of the coating head.
請求項8に記載の発明は、請求項1乃至7のいずれか1項に記載のスリットコート型塗布装置を用い、基板上に塗布することを特徴とする塗布方法である。
The invention described in
本発明は、塗布液を塗布する前に、予め基板の異物検出走査を実施しないでも、異物が板状部材に接触すると、この板状部材に加わった回転する力が、回転軸に伝わり、確実に基板上の異物を排除できるし、基板の裏面に付着した異物が存在しても、また、異物以外、基板の隆起を検知することができるので、製造のサイクルタイムを短縮できた。
また、基板上の異物、あるいは基板と基板保持盤との間に存在する異物による隆起により、塗布ヘッドが損傷することを未然に防止することができた。
In the present invention, even if the foreign matter detection scanning of the substrate is not performed in advance before the coating solution is applied, if the foreign matter comes into contact with the plate-like member, the rotating force applied to the plate-like member is transmitted to the rotating shaft, and the In addition, foreign matter on the substrate can be eliminated, and even if foreign matter adhered to the back surface of the substrate is present, the rise of the substrate other than the foreign matter can be detected, so that the manufacturing cycle time can be shortened.
Further, it was possible to prevent the coating head from being damaged due to the protrusions due to the foreign matter on the substrate or the foreign matter existing between the substrate and the substrate holding plate.
本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。
まず、第1の実施形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the first embodiment will be described.
図1は、異物11が存在する基板10上に、スリットコート式塗布装置1が位置している状態を示している。
前記スリットコート式塗布装置1と基板10とは、相対移動可能であり、以下の説明は、基板10が静止しており、塗布装置1が右方向に移動可能であることを前提に説明する。
FIG. 1 shows a state in which the slit coat
The slit coat
スリットコート式塗布装置1は、スリット状開口部を有する塗布ヘッド2、該塗布ヘッド2と連結一体となっている支持部9を有し、該支持部9には、回転軸3を介して、該回転軸3を中心に回転する板状部材4を具備している。該板状部材4の下方には、先端に前記基板10面と平行な直線形状とした先端部5を有する下方部材6aを具備している。
また、前記板状部材4の上方には上方部材6bを具備し、該上方部材6aの先端には、振動を検知する振動センサー7が設けられている。
The slit coat
An upper member 6b is provided above the plate-like member 4, and a vibration sensor 7 for detecting vibration is provided at the tip of the
塗布ヘッド2は、通常用いられている、先端に開口部を有するスリットを具備し、前記スリットを通して塗布液を吐出して、塗布層を形成する。
The
板状部材4を構成する下方部材6aは、剛性を有する材料から構成されているのが好ましい。この下方部材6aが剛性を有しないと、異物と接触したとき、下方部材6aが変形してしまい、回転に必要な力が加わらず、検知できない状態となる。また、上方部材6bも剛性を有する材料からなるものが好ましい。
また、前記下方部材6a、上方部材6bは、比重の小さい材料から構成されていることが望ましい。この下方部材6a、上方部材6bを構成する材料の比重が大きいと、異物と接触した場合でも、板状部材が回転しなくなるからである。
The
The
ここで、板状部材を構成する上方材料6bの長さが、下方部材6aの長さより長くすることで、下方部材6aに加わった力で回転しやすくなり、異物の検知感度を高くすることができる。
Here, by making the length of the upper material 6b constituting the plate-like member longer than the length of the
さらに、板状部材4の下方部材6aの先端部は、塗布ヘッド2のリップ先端8よりも基板10側、すなわち、リップ先端より下方の位置となるように配置することが必要である。このように、下方部材6aを配置することで、下方部材6aで検知できない異物があったとしても、塗布ヘッドのリップ先端が、その異物に接触し、傷付けてしまうことを防止することができる。
Furthermore, it is necessary to arrange the tip of the
次に、振動センサー7は、一般の振動センサーを使用することができ、例えば、ピエゾ振動子を用いて、上方部材6bの振動をピエゾ振動子に伝え、このピエゾ振動子が発生する電気信号を検知することで、振動センサーとして機能する。 Next, a general vibration sensor can be used as the vibration sensor 7. For example, the vibration of the upper member 6 b is transmitted to the piezo vibrator using a piezo vibrator, and an electric signal generated by the piezo vibrator is transmitted. By detecting, it functions as a vibration sensor.
そして、前記振動センサー7が、振動を検知した後の動作について説明する。
1つの動作は、振動センサー7が振動を検知した場合、直ちに塗布ヘッド2を基板10との相対移動を停止する。
他の動作は、振動センサー7が振動を検知した場合、直ちに塗布ヘッド2を基板10の上方に退避させ、異物が塗布ヘッドの先端部に触れないようにする。この際、塗布ヘッド2と基板2との相対移動は停止せず、そのまま移動状態を保ったままでよい。
この塗布ヘッド2と基板10との相対移動は、異物の検出の有無にも関わらず、同じ動作が継続されるので、相対移動に関するプログラムを修正する必要はない。
また、異物が検出された基板は、後工程で搬出することにより、複数枚の基板へ塗布液を塗布するに際し、特別な変更を加えることなしに、そのまま連続して行うことができる。
The operation after the vibration sensor 7 detects vibration will be described.
In one operation, when the vibration sensor 7 detects vibration, the
In other operations, when the vibration sensor 7 detects vibration, the
The relative movement between the
Further, the substrate in which the foreign matter is detected can be continuously carried out as it is without applying any special change when the coating liquid is applied to a plurality of substrates by carrying it out in a subsequent process.
次に、第2の実施形態について説明する。
図2に示すように、検出する手段を、振動センサーに変えて、電気的な導通を検知する導通センサー20を用いても、同様な検出が可能である。
導通センサーで異物を検知した後の塗布ヘッドの動作は、第1実施形態と同様に行えばよい。
Next, a second embodiment will be described.
As shown in FIG. 2, the same detection can be performed by using a
The operation of the coating head after the foreign matter is detected by the continuity sensor may be performed in the same manner as in the first embodiment.
1…塗布装置 2…塗布ヘッド 3…回転軸 4…板状部材
5…先端部 6a…下方部材 6b…上方部材 9…支持部
10…基板 11…異物
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記塗布ヘッドは、
移動方向側に設けられた回転軸受けを有する支持部と、
該回転軸受けに回転可能に取り付けられ、先端部が直線形状の板状部材と、
該板状部材の回転動作を検地可能な検出手段と、
該検出手段により得られた検出状況のより、前記塗布ヘッドの移動を制御する制御手段を有することを特徴とするスリットコート型塗布装置。 A slit coat type coating apparatus comprising a substrate holding plate for holding a substrate to be coated and a coating head for coating the coating liquid from the slit-shaped opening, and having a moving means for relatively moving the substrate holding plate and the coating head. In
The application head is
A support portion having a rotary bearing provided on the moving direction side;
A plate-like member that is rotatably attached to the rotary bearing and has a straight end portion;
Detection means capable of detecting the rotational movement of the plate-like member;
A slit coat type coating apparatus comprising control means for controlling the movement of the coating head based on the detection status obtained by the detection means.
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