JP2006294820A - 塗布装置及びフォトマスクブランクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板の被塗布面にノズルを介して塗布液を塗布する際に、塗布液の塗布ムラを抑制できる塗布装置を提供すること。
【解決手段】 先端開口部８３に連通する毛管状隙間８８を備え、塗布液を毛管状隙間を経て先端開口部へ導くノズル８２と、このノズルの先端開口部を基板２８の被塗布面２８Ａに対し接近または離反させて、上記先端開口部に到達した塗布液を被塗布面に接液可能とする昇降機構部３３と、基板をノズルに対して走査させて、被塗布面に接液した上記先端開口部内の塗布液を当該被塗布面に塗布可能とする移動フレーム１６とを有し、上記昇降機構部３３が、ノズルを支持するノズル支持シャフト７８、７９、８０を備え、このノズル支持シャフトの先端に台座９３が固定されると共に、ノズル支持シャフトにコイル１０２が巻き付けられ、このコイルへの通電により発生する電磁石の磁力によって、上記台座にノズルが保持されて取り付けられるものである。
【選択図】 図４

Description

本発明は、基板の被塗布面を下方に向けた状態で塗布液を塗布する塗布装置に関する。

従来、フォトレジストなどの塗布液をシリコンウエハ等の基板に塗布する塗布装置（コータ）として、基板の中央に塗布液を滴下し、次いで基板を高速回転させることにより、遠心力の作用によって塗布液を伸展させ、基板表面に塗布膜を形成するスピンコータが使用されてきた。

ところで、上記スピンコータは、基板の周縁部にレジストのフリンジと呼ばれる盛り上がりが発生してしまうことがある。特に、液晶表示装置や液晶表示装置製造用のフォトマスクにおいては、大型基板（例えば、一辺が３００ｍｍ以上の基板）にレジストを塗布する必要があり、フリンジの発生が顕著であった。
そこで、近年におけるパターンの高精度化や、基板サイズの大型化にともない、大型基板に均一なレジスト膜を塗布する技術の開発が望まれていた。

そこで、大型基板に均一なレジスト膜を塗布する技術として、ＣＡＰコータ（塗布装置）の技術が提供されている（たとえば、特許文献１）。
このＣＡＰコータは、図７に示すように、塗布液が溜められた液槽２０１に毛管状隙間２０３を有するノズル２０２を沈めておき、被塗布面２００Ａが下方を向いた姿勢で保持されている基板２００の当該被塗布面２００Ａ近傍までノズル２０２を上昇させて、このノズル２０２の毛管状隙間２０３から塗布液を上記被塗布面２００Ａに接液し、次いで、ノズル２０２を被塗布面２００Ａに渡って相対的に走査することにより、当該被塗布面２００Ａに塗布液を塗布して塗布膜を形成するものである。

特開２００１−６２３７０号公報

ところで、上記特許文献１に記載のＣＡＰコータでは、図７〜図９に示すように、ノズル２０２を昇降させるためのノズル支持シャフト２０４には、先端に形成されたねじ２０５によって台座２０６が固定され、この台座２０６とノズル２０２とが取付ねじ２０７を用いて固定されている。

このように、ノズル２０２が取付ねじ２０７を用いて台座２０６に固定されてノズル支持シャフト２０４に取り付けられたことから、取付ねじ２０７による締付力によってノズル２０２に歪が発生してしまう。このため、ノズル２０２に形成されている毛管状隙間２０３の間隔が上記歪によってばらついて、塗布ムラが発生する恐れがある。

また、ノズル２０２が取付ねじ２０７を用いて長期間台座２０６に締め付けられて固定されることから、締付箇所毎に発生する歪が蓄積され、この場合にも、ノズル２０２における毛管状隙間２０３の間隔にばらつきが生じて、塗布ムラが発生する恐れがある。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、基板の被塗布面にノズルを介して塗布液を塗布する際に、塗布液の塗布ムラを抑制できる塗布装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、ノズルからの塗布液を下方に向けられた基板の被塗布面に接液させ、上記基板と上記ノズルを相対移動させることによって、上記被塗布面に塗布液を塗布して塗布膜を形成する塗布装置において、上記ノズルが、当該ノズルを昇降させるノズル支持シャフトに磁力により保持されて取り付けられることを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記ノズルが、電磁石による磁力によってノズル支持シャフトに保持されて取り付けられることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記ノズル支持シャフトの先端には台座が固定されると共に、当該ノズル支持シャフトにコイルが巻き付けられ、このコイルへの通電により発生する磁力によって、上記台座に上記ノズルが保持されて取り付けられることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、上記基板がフォトマスクブランクであり、塗布液がレジストであることを特徴とするものである。

請求項１または４に記載の発明によれば、ノズルが、当該ノズルを昇降させるノズル支持シャフトに磁力により保持されて取り付けられることから、このノズルには、ノズル支持シャフトに取り付けられるための過大な取付力が作用しないので、この過大な取付力による歪の発生を防止できる。このため、ノズルに形成されて塗布液を流動させる毛管状隙間の間隔に上記歪によるばらつきが発生しないので、塗布液の塗布ムラを抑制できる。

請求項２、３または４に記載の発明によれば、ノズルが、電磁石による磁力によってノズル支持シャフトに保持されて取り付けられることから、ノズルの非使用時には、電磁石への通電を遮断することでノズルに作用する取付力を消失させることができる。これにより、ノズルには、ノズル支持シャフトへの取付力が長期間に渡り作用することによる歪の蓄積を防止できるので、この点からも、ノズルに形成される毛管状隙間の間隔に上記歪によるばらつきの発生を防止でき、塗布液の塗布ムラを抑制できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る塗布装置の一実施の形態を示す概略側面図である。図２は、図１の塗布システムを示す正面図である。図３は、図２のIII‐III線に沿う断面図である。

図１に示すように、塗布装置１０は、ベースフレーム１２と、このベースフレーム１２に設置された塗布システム３０と、ベースフレーム１２上に水平移動可能に支持される移動フレーム１６と、この移動フレーム１６に設けられて基板２８を吸着するサクションテーブル（以下、単にテーブルと称する）２４と、基板２８を着脱自在に保持する保持システム２６とを有して構成される。

上記基板２８は、透明基板に遮光膜などが形成されたフォトマスクブランクである。この基板２８に塗布される塗布液はレジストであり、基板２８上に遮光膜パターンなどを形成して、この基板２８をフォトマスクとするためのレジスト膜を形成するものである。

上記移動フレーム１６は、テーブル２４を介して基板２８を吸着保持し、この基板２８を塗布システム３０に対して水平方向に移動させる機構である。この移動フレーム１６は、対向する一対の側板（不図示）と、これらの側板を連結する天板（不図示）とが一体的に連結されて構成されており、ベースフレーム１２に設置されたリニアウェイ１４に移動可能に支持される。移動フレーム１６の一方の側板には移動部２２が取り付けられ、この移動部２２のナット部(不図示)が、ベースフレーム１２に配設されたボールスクリュー１８と螺合する。また、移動フレーム１６の天板のほぼ中央部に、複数の吸着穴が設けられた上記テーブル２４が取り付けられている。

上記ボールスクリュー１８は、ベースフレーム１２に設置されたモーター２０により回転駆動される。このモータ２０の回転により、ボールスクリュー１８及び移動部２２を介して、移動フレーム１６は、リニアウェイ１４に沿いベースフレーム１２上を水平方向に移動し、テーブル２４に吸着保持された基板２８を、図１に示す吸着位置、塗布位置、塗布終了位置の間で移動させる。

上記保持システム２６は、塗布装置１０外から搬入された基板２８を、まず、ほぼ垂直に傾斜した状態で保持し、次に、この基板２８を水平状態として移動フレーム１６のテーブル２４に受け渡し、また、塗布装置１０の塗布システム３０により塗布液が塗布された基板２８を、上述と逆の操作によって塗布装置１０外へ搬出させるための機構である。この保持システム２６は、基板２８の被塗布面２８Ａが下方、つまり塗布システム３０側に設けられた状態で当該基板２８を保持すると共に、この基板２８を被塗布面２８Ａが塗布システム３０側に向けられた状態で、テーブル２４の吸着面２７に吸着させる。

前記塗布システム３０は、図２及び図３に示すように、ベースフレーム１２の左右方向に配されたベースプレート３２を基礎に構成されている。ベースプレート３２の上面には、左右一対の移動コッタ３４，３６が設けられている。このうち、右側に位置する移動コッタ３６は、ベースプレート３２の上面に左右方向に配されたリニアウェイ３８に沿って移動可能である。また、移動コッタ３６の上面は斜面４０になっており、左側が右側よりも低くなっている。そして、この斜面４０の上にもリニアウェイ４２が設けられている。移動コッタ３４も同様にベースプレート３２に対してリニアウェイ４４を用いて左右方向に移動可能となっており、また、斜面４６上にリニアウェイ４８が設けられている。

左右一対の移動コッタ３４，３６には連結シャフト５０が設けられ、この連結シャフト５０の右端部にはサーボモータ５２が配されている。連結シャフト５０の移動コッタ３４，３６に対応する位置に雄ネジ部(不図示)が設けられ、移動コッタ３４，３６内部には雌ネジ部(不図示)が設けられている。このサーボモータ５２を回転させることによって連結シャフト５０が回転し、移動コッタ３４，３６がリニアウエイ３８，４４に沿って左右方向に移動する。

一対の移動コッタ３４，３６の上方には支持プレート５４が設けられている。この支持プレート５４は、左右方向に沿って延びる支持板５６と、この支持板５６の下端より前後方向に延びた基部５８よりなる。

この基部５８の下面には左右一対の支持脚６０，６２が設けられている。支持脚６０，６２の下面は斜面となっており、前記移動コッタ３４，３６の斜面の上に形成されたリニアウェイ４２，４８に沿って移動可能となっている。また、ベースプレート３２から支持プレート５４の基部５８の中央部に上下移動用のガイドシャフト６４が突出している。支持プレート５４はこのガイドシャフト６４に沿って上下動可能であり、かつ、左右方向の移動が規制される。支持プレート５４の上端部には塗布液を溜めるための液槽６６(後述)が設けられている。

支持プレート５４の支持板５６には左右一対のリニアウェイ６８を介して左右移動プレート７０が設けられている。このリニアウェイ６８は左右方向に配設されている。左右移動プレート７０は、エアシリンダ７１によってリニアウェイ６８に沿い左右方向に移動可能となっている。

左右移動プレート７０の前面にはリニアウェイ７２を介して上下移動プレート７４が設けられる。このリニアウェイ７２は斜め方向に配設されている。さらに、上下移動プレート７４は支持プレート５４の基部５８から突出した左右一対のガイドシャフト７６に沿って上下方向移動可能となっており、かつ、左右方向の移動が規制されている。

上下移動プレート７４の左端部近傍、中央部近傍、右端部近傍からそれぞれノズル支持シャフト７８、７９、８０が突出し、これらのノズル支持シャフト７８、７９、８０にノズル８２(後述)が支持される。

また、支持プレート５４の支持板５６の上部に支持された前記液槽６６は、左右方向に延びており、図４に示すように、側面形状は台形となっている。そして、液槽６６の上端部中央部（斜面の頂上部）には、左右方向に伸びるスリット８４が形成されている。このスリット８４は、液槽６６の外方に設けられた蓋(不図示)によって閉塞可能となっている。

この液槽６６にノズル８２が内蔵されている。このノズル８２は、左右方向に伸びる毛管状隙間８８を介して前後一対の前ノズル部材９０と後ノズル部材９２とより構成される。これら前ノズル部材９０と後ノズル部材９２は前後対称であり、上方ほどくちばしのように尖った断面形状となっており、その間に毛管状隙間８８が設けられる。この毛管状隙間８８の上端部は左右方向に沿って開口し、下面も左右方向に沿って開口している。

ノズル８２の左端部、中央部近傍、右端部には、前記ノズル支持シャフト７８、７９、８０が、台座９３を介して後述の如く取り付けられている。これらのノズル支持シャフト７８、７９、８０は、液槽６６の底面に開口した孔９４、９５、９６内を摺動するものである。ノズル８２または台座９３(本実施の形態では台座９３)の底面から液槽６６の底面にかけて、蛇腹状の閉塞部材９８、９９、１００が設けられている。これにより、支持シャフト７８、７９、８０が昇降しても、蛇腹状の閉塞部材９８、９９、１００が上下方向に延び縮みして、孔９４、９５、９６から塗布液が漏れ出さないようになっている。

上記構成の塗布装置１０を用いて基板２８に塗布液を塗布する場合には、まず、図１に示す移動フレーム１６によってテーブル２４を塗布終了位置に位置付けて、保持システム２６に基板２８をセットする。次に、移動フレーム１６によってテーブル２４を吸着位置に位置づけて、保持システム２６により、被塗布面２８Ａが下方を向くように基板２８をテーブル２４の吸着面２７に吸着させる。その後、移動フレーム１６によって、テーブル２４に吸着された基板２８を塗布開始位置まで移動させる。

ベースフレーム１２の塗布位置に設置された塗布システム３０では、液槽６６に塗布液が所定高さまで満たされ、この液槽６６内でノズル８２が、塗布液中に沈んだ状態とされている。塗布開始位置に基板２８が位置づけられた段階で、液槽６６をノズル８２と共に、基板２８の下方位置まで上昇させる。

この液槽６６及びノズル８２を上昇させる方法は、図２に示すように、サーボモータ５２を回転させて左右一対の移動コッタ３４，３６を移動させる。すると、左右方向に移動が規制された支持プレート５４が、移動コッタ３４，３６の斜面４０，４６に設けられたリニアウェイ４２，４８に沿って上方へのみ移動する。支持プレート５４が上方に移動すると、液槽６６とノズル８２が同時に上方に移動する。液槽６６が基板２８の下方まで上昇したときに、その上昇を一旦停止させる。

次に、上述のようにして上昇した液槽６６からノズル８２のみを突出させる。このために、左右移動プレート７０をエアシリンダ７１によって左右方向に移動させる。この場合、上下移動プレート７４は、ガイドシャフト７６によって左右方向への移動が規制されているため、左右移動プレート７０が左右方向に移動すると、リニアウェイ７２が斜めに設けられているので、上下移動プレート７４は上方へのみ移動する。上下移動プレート７４が上方に移動すると、ノズル支持シャフト７８、７９、８０も同時に上方へ移動して、ノズル８２が上昇する。ノズル８２が液槽６６の塗布液から上昇する際に、その毛管状隙間８８の間に塗布液が満たされているため、ノズル８２は、毛管状隙間８８に塗布液が先端まで満たされた状態で上昇する。そして、その上昇を停止させる。

上述のようにノズル８２が突出した状態で液槽６６を再び上昇させ、基板２８の被塗布面２８Ａに接液する。すなわち、ノズル８２の毛管状隙間８８に満たされた塗布液を基板２８の被塗布面２８Ａに接触させる。次に、上述のように接液した状態で、ノズル８２と共に液槽６６を塗布高さの位置まで下降させる。このとき、ノズル８２の先端の位置と基板２８の被塗布面２８Ａとの間の距離が塗布厚さとなる。

上述のようにノズル８２を塗布高さの位置まで下降させた後、基板２８をテーブル２４によって一定速度で塗布終了位置まで、塗布システム３０に対して相対移動させる。すると、塗布液はノズル８２の毛管状隙間８８内を流動し、この毛管状隙間８２を経て、基板２８の被塗布面２８Ａにおいて左右方向に塗布された状態で、基板２８が前後方向に移動(走査)することにより上記被塗布面２８Ａに平面状態に塗布される。すなわち、塗布液が基板２８の被塗布面２８Ａに所定の塗布厚さで平面状態に塗布されて、塗布膜が形成される。なお、この基板２８の走査中に、基板２８の前後方向の姿勢、及び左右方向の姿勢は、どちらも水平に維持される。

基板２８を塗布終了位置で一旦停止させ、ノズル８２及び液槽６６をそれぞれ塗布高さの位置から下降させて、基板２８から離す。ノズル８２が基板２８の下面から離れた後、図１に示すようにテーブル２４を後方へ移動させ、吸着位置に位置づける。この吸着位置で、保持システム２６が基板２８をテーブル２４から取り外す。その後、テーブル２４が塗布終了位置へ移動し、基板２８が保持システム２６から取り外されて、一連の塗布動作が終了する。

ところで、図２及び図４に示すように、前記ノズル８２の前ノズル部材９０及び後ノズル部材９２は、ノズル８２を昇降させるためのノズル支持シャフト７８、７９及び８０に台座９３を介して、電磁石による磁力によって保持して取り付けられる。

つまり、図４〜図６に示すように、ノズル支持シャフト７８、７９及び８０の先端にねじ１０１が形成され、このねじ１０１により台座９３がノズル支持シャフト７８、７９及び８０の先端に固定される。更に、ノズル支持シャフト７８、７９及び８０にはコイル１０２が巻き付けられ、このコイル１０２に通電がなされることでノズル支持シャフト７８、７９及び８０が電磁石となる。

ノズル８２を備えた塗布システム３０の使用時に、上記コイル１０２へ通電がなされてノズル支持シャフト７８、７９及び８０が電磁石となり、この電磁石の磁力により、ノズル８２の前ノズル部材９０及び後ノズル部材９２が台座９３に保持される。また、塗布システム３０の非使用時には、コイル１０２への通電が遮断されるため、ノズル８２の前ノズル部材９０及び後ノズル部材９２は、ノズル支持シャフト７８、７９及び８０の台座９３に磁力により保持されず、この台座９３に載置された状態で液槽６６内に配設される。

従って、塗布システム３０が上述のように構成されたことから、上記実施の形態によれば、次の効果（１）及び（２）を奏する。
（１）ノズル８２の前ノズル部材９０及び後ノズル部材９２が、当該ノズル８２を昇降させるノズル支持シャフト７８、７９及び８０に、台座９３を介して磁力により保持されて取り付けられることから、この前ノズル部材９２及び後ノズル部材９２には、ノズル支持シャフト７８、７９及び８０に取り付けられるための過大な取付力（例えば、ねじによる過大な締付力）が作用しないので、この過大な取付力による歪の発生を防止できる。このため、ノズル８２の前ノズル部材９０及び後ノズル部材９２に形成されて塗布液を流動させる毛管状隙間８８の間隔に上記歪によるばらつきが発生しないので、塗布液の塗布ムラを抑制できる。

（２）ノズル８２の前ノズル部材９０及び後ノズル部材９２が、電磁石となるノズル支持シャフト７８、７９及び８０の磁力によって当該ノズル支持シャフト７８、７９及び８０に保持されて取付られることから、ノズル８２の非使用時には、コイル１０２への通電を遮断することでノズル８２に作用する取付力を消失させることができる。これにより、ノズル８２の前ノズル部材９０及び後ノズル部材９２には、ノズル支持シャフト７８、７９及び８０への取付力が長期間に渡り作用することによる歪の蓄積を防止できるので、この点からも、ノズル８２に形成される毛管状隙間８８の間隔に上記歪によるばらつきの発生を防止でき、塗布液の塗布ムラを抑制できる。

以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態では、基板２８はフォトマスクブランクの場合を述べたが、液晶表示装置等のガラス基板であってもよい。

本発明に係る塗布装置の一実施の形態を示す概略側面図である。 図１の塗布システムを示す正面図である。 図２のIII‐III線に沿う断面図である。 図３の液槽及びノズルを示し、図６のIV‐IV線に沿う断面図である。 図２のノズルを下方から目視したV矢視図である。 図５のVI‐VI線に沿う断面図である。 従来の塗布システムにおける液槽及びノズルを示し、図９のVII‐VII線に沿う断面図である。 図７のノズルを下方から目視したVIII矢視図である。 図８のIX‐IX線に沿う断面図である。 図８のX‐X線に沿う断面図である。

符号の説明

１０ 塗布装置
２８ 基板
２８Ａ 被塗布面
３０ 塗布システム
６６ 液槽
７８、７９、８０ ノズル支持シャフト
８２ ノズル
８８ 毛管状隙間
９０ 前ノズル部材
９２ 後ノズル部材
９３ 台座
１０１ ねじ
１０２ コイル

Claims (4)

1. ノズルからの塗布液を下方に向けられた基板の被塗布面に接液させ、上記基板と上記ノズルを相対移動させることによって、上記被塗布面に塗布液を塗布して塗布膜を形成する塗布装置において、
   上記ノズルが、当該ノズルを昇降させるノズル支持シャフトに磁力により保持されて取り付けられることを特徴とする塗布装置。
2. 上記ノズルが、電磁石による磁力によってノズル支持シャフトに保持されて取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
3. 上記ノズル支持シャフトの先端には台座が固定されると共に、当該ノズル支持シャフトにコイルが巻き付けられ、このコイルへの通電により発生する磁力によって、上記台座に上記ノズルが保持されて取り付けられることを特徴とする請求項２に記載の塗布装置。
4. 上記基板がフォトマスクブランクであり、塗布液がレジストであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の塗布装置。

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