JP2009266930A - サンプル基板作成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一枚のサンプル基板に対してレジスト液を複数回成膜することが可能なサンプル基板作成方法を提供する。
【解決手段】ガラス基板Ｓにレジスト液Ｒを塗布し、塗布後のガラス基板Ｓを搬送して、レジスト液Ｒを固定することにより成膜する生産ライン１を利用して、サンプル基板を作成するサンプル基板作成方法において、第１の成膜条件に基づいて、ガラス基板Ｓの一部の領域を対象として成膜する第１の成膜工程と、第１の成膜工程を経たガラス基板Ｓを生産ライン１で戻す戻し工程と、第２の成膜条件に基づいて、ガラス基板Ｓの他の領域を対象として成膜する第２の成膜工程と、を備えた。
【選択図】図６

Description

本発明は、基板にレジスト液を塗布し、塗布後の基板を搬送して、レジスト液を固定することにより成膜する成膜ラインを利用して、サンプル基板を作成するサンプル基板作成方法に関する。

液晶ディスプレイ用カラーフィルタの生産ラインでは、コーターによるガラス基板へのレジスト液塗布処理後、レジスト液を乾燥させるため減圧乾燥装置による乾燥処理が行われ、加熱処理を得てレジスト液が成膜される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２４３６７０号公報

ガラス基板へのレジスト液の塗布は、コーターの状態を最適化して行われる。この最適な成膜条件を見つけ出すために、成膜条件の設定を変更しつつサンプル基板に塗布して条件出しするが、サンプル基板の搬送方向は一方向のみなので一度塗布したサンプル基板は廃棄せざるを得ない。

そこで、本発明は一枚のサンプル基板に対してレジスト液を複数回成膜することが可能なサンプル基板作成方法を提供することを目的とする。

本発明のサンプル基板作成方法は、基板（Ｓ）にレジスト液（Ｒ）を塗布し、塗布後の基板を搬送して、レジスト液を固定することにより成膜する成膜ライン（１）を利用して、サンプル基板（Ｓ）を作成するサンプル基板作成方法において、第１の成膜条件に基づいて、基板の一部の領域を対象として成膜する第１の成膜工程と、前記第１の成膜工程を経た基板を前記成膜ラインで戻す戻し工程と、第２の成膜条件に基づいて、前記基板の他の領域を対象として成膜する第２の成膜工程と、を備えたことにより上記課題を解決する。

本発明のサンプル基板作成方法によれば、成膜ラインでは、基板に対してレジスト液の塗布処理や固定処理を行う各処理位置に基板を順次搬送することにより成膜する。第１の成膜条件に基づいて成膜された基板は、成膜ラインを介して塗布処理位置まで戻る。このとき、基板は、同一の成膜ラインを往復することになるので、基板を戻すための追加スペースを必要とせず、確実に基板を塗布処理位置まで戻すことができる。戻された基板には、第２の成膜条件に基づいて異なる位置にレジスト液が成膜される。従って、一枚の基板に成膜条件の異なる複数のレジスト膜を成膜することができ、サンプル基板の使用枚数を削減することができる。

本発明のサンプル基板作成方法の一形態において、前記第１及び第２の成膜条件は、レジスト液の塗布に関するパラメータであってもよい。この形態によれば、例えば、レジスト液の供給量や、レジスト液を塗布する塗布部と基板とのギャップといった、レジスト液塗布に必要なパラメータの値を変えながら、一枚の基板に複数回塗布することができる。

本発明のサンプル基板作成方法の一形態において、塗布されたレジスト液を乾燥することにより固定してもよい。この形態によれば、レジスト液を乾燥することにより、レジスト液の揮発成分が蒸発して基板に固定される。これにより、成膜されたレジスト膜を変形することなく搬送することができる。

本形態のサンプル基板作成方法の一形態において、塗布されたレジスト液を乾燥して加熱することにより固定してもよい。この形態によれば、レジスト液の乾燥に加えて加熱することにより、レジスト液が固定して定着する。よって、例えば、レジスト膜に対して膜厚等の測定をしてから基板を戻すことができる。

なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

以上、説明したように、本発明のサンプル基板作成方法においては、成膜ラインでは、基板に対してレジスト液の塗布処理や固定処理を行う各処理位置に基板を順次搬送することにより成膜する。第１の成膜条件に基づいて成膜された基板は、成膜ラインを介して塗布処理位置まで戻る。このとき、基板は、同一の成膜ラインを往復することになるので、基板を戻すための追加スペースを必要とせず、確実に基板を塗布処理位置まで戻すことができる。戻された基板には、第２の成膜条件に基づいて異なる位置にレジスト液が成膜される。従って、一枚の基板に成膜条件の異なる複数のレジスト膜を成膜することができ、サンプル基板の使用枚数を削減することができる。

図１に、本発明の一形態に係るサンプル基板作成方法が適用された液晶ディスプレイ用カラーフィルタの生産ラインの一例を示す。成膜ラインとしての生産ライン１は、基板としてのガラス基板Ｓにレジスト液Ｒ（図２参照）を塗布し、そのレジスト液Ｒを乾燥処理及び熱処理することにより成膜（以下、レジスト膜と称することがある。）後、検査を経て、次の工程にガラス基板Ｓを送り出す。生産ライン１では、ガラス基板Ｓは面を水平にして搬送される。生産ライン１は、ガラス基板Ｓにレジスト液Ｒを塗布するコーター２と、ガラス基板Ｓ上のレジスト液Ｒを乾燥させる減圧乾燥装置（以下、ＶＣＤと略記する。）３と、乾燥処理後のガラス基板Ｓを熱処理するホットプレート４と、熱処理後のガラス基板Ｓを冷却処理するクールプレート５と、レジスト膜を検査する検査装置６と、これらの各装置に対してガラス基板Ｓを搬送する基板搬送システム７とを備えている。

図２は、コーター２の概略図である。コーター２は、ダイコート法によりレジスト液Ｒをガラス基板Ｓ上に塗布する。コーター２は、ガラス基板Ｓを載置するための塗布ステージ２１と、塗布ステージ２１上のガラス基板Ｓにレジスト液Ｒを塗布するダイ２２と、ダイ２２を移動させるダイ駆動機構２３と、ガラス基板Ｓへの塗布前にダイ２２の状態を最適化するためのプライミングローラ２４とを備えている。なお、図２では、コーター２の左右方向をＸ方向、前後方向をＹ方向として示している。塗布ステージ２１には、ロボット１１から搬送されたガラス基板Ｓが載置される。ダイ２２は、内部がスリット状で、Ｘ方向に渡された先端部２２ａからレジスト液Ｒを吐出する。ダイ駆動機構２３は、レジスト液Ｒを吐出するダイ２２の先端部２２ａをガラス基板Ｓと一定の間隔を保ちつつＹ方向にダイ２２を移動させる。このようにして、ダイ２２は、ガラス基板Ｓ上にレジスト液Ｒを塗布する。プライミングローラ２４は、ダイ２２の先端部２２ａのレジスト液の溜まりを最適化するためのものである。ダイ２２は、ガラス基板Ｓ上への塗布前にプライミングローラ２４に対して塗布することにより、先端部２２ａのレジスト液の溜まりを調整し最適化される。

コーター２は、通常塗布モードと、条件出しモードとを有する。通常塗布モードは、ガラス基板Ｓに対して製品用に成膜するモードである。一方、条件出しモードは、通常塗布モードで成膜するための最適条件を見つけ出すため、第１及び第２のそれぞれの成膜条件としての塗布条件及びプライミング条件を振って条件出し用に塗布されたレジスト液Ｒをサンプル基板としてのガラス基板Ｓ上に複数成膜するモードである。塗布条件とは、レジスト膜を形成するために設定されるパラメータで、ダイ２２の移動速度、先端部２２ａとガラス基板Ｓとのギャップ、ダイ２２へのレジスト液Ｒの供給量等がパラメータとしてコーター２に設定される。プライミング条件とは、レジスト液Ｒの塗布開始時にレジスト液Ｒが多め塗布されることにより、レジスト膜の前端が盛り上がって山なりになるのを防止するために設定されるパラメータで、プライミングローラ２４の回転速度、ダイ２２へのレジスト液の供給量等がパラメータとしてコーター２に設定される。なお、サンプル基板には、製品用と同一のガラス基板Ｓが用いられる。

以下、条件出しモードについて図３及び図４を参照して説明する。図３はガラス基板Ｓ上に成膜された条件出し用レジスト膜Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃを示す上面図、図４はその側面図である。条件出し用レジスト膜Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃは、コーター２の塗布ステージ２１に載置されたガラス基板Ｓに対して設定されるサンプル塗布エリアＡ、Ｂ、Ｃにそれぞれ成膜される。条件出し用レジスト膜Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃは、それぞれに設定された塗布条件及びプライミング条件に基づいて成膜される。各条件出し用レジスト膜Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃのレジスト膜平面部Ｆｐは塗布条件の影響を受け、レジスト液Ｒの塗布開始側のレジスト膜前端部Ｆｑはプライミング条件の影響を受ける。特にレジスト膜前端部Ｆｑは、レジスト液Ｆ塗布前のダイ２２の先端部２２ａのレジスト液の溜まりの影響を受けて形状が変化する。

図１に戻って説明を続ける。ＶＣＤ３は、レジスト液Ｒが塗布されたガラス基板Ｓに対して乾燥処理を行う。ＶＣＤ３内に形成されたチャンバにガラス基板Ｓを収容し、チャンバ内が減圧されることでガラス基板Ｓ上のレジスト液Ｒに含まれる揮発成分が蒸発する。このようにして、ＶＣＤ３はガラス基板Ｓ上のレジスト液Ｒを乾燥する。ホットプレート４は、ガラス基板Ｓのレジスト液Ｒに対して加熱することにより、ガラス基板Ｓ上のレジスト液Ｒを定着させ成膜させる。クールプレート５は、熱処理されたガラス基板Ｓを冷却する。検査装置６は、ガラス基板Ｓ上のレジスト膜に対して膜厚等の所定の項目が検査される。

基板搬送システム７は、コーター２にガラス基板Ｓを搬入するロボット１１と、コーター２とＶＣＤ３との間に配置されてそれぞれに対しガラス基板Ｓの搬入及び搬出をするロボット１２と、ＶＣＤ３とホットプレート４との間に配置されてガラス基板Ｓを搬送するコンベア１３と、ＶＣＤ３とコンベア１３との間に配置されてそれぞれに対しガラス基板Ｓの搬入及び搬出をするロボット１４と、コンベア１３とホットプレート４とクールプレート５との間に配置されてそれぞれに対しガラス基板Ｓの搬入及び搬出をするロボット１５と、クールプレート５と検査装置６との間に配置されてそれぞれに対しガラス基板Ｓの搬入及び搬出をするロボット１６と、コーター２と検査装置６との間のロボット１１、１２、１４、１５、１６及びコンベア１３のガラス基板Ｓの搬送方向を制御する制御装置１７とを備え、生産ライン１で搬送されるガラス基板Ｓに対してレジスト液が成膜されるように配置されている。

各ロボット１１、１２、１４、１５、１６は、いずれも同様の装置構成を有する。図５に、ロボット１２の概略図を示す。以下、代表してロボット１２で説明する。なお、図５では、ＶＣＤ３の左右方向（基板進行方向）をＸ方向、前後方向をＹ方向、上下方向をＺ方向として示している。ロボット１２は、ガラス基板Ｓを扱うアーム１２ａと、アーム１２ａを駆動させる駆動機構１２ｂとを備えている。アーム１２ａは、ガラス基板Ｓの下面を支持して搬送する。駆動機構１２ｂは、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のそれぞれにアーム１２ａを駆動可能なように構成される。周知技術を利用して構成されていてもよい。ガラス基板Ｓのコーター２からＶＣＤ３への搬送時には、アーム１２ａは、コーター２の減圧ステージ２１に載置されたガラス基板Ｓを支持して搬出する。ガラス基板Ｓを保持したアーム１２ａは、駆動機構１２ｂによりＶＣＤ３へ移動して、ＶＣＤ３のチャンバ内にガラス基板Ｓを搬入する。コンベア１３は、ガラス基板用に利用されるベルトコンベア、ローラーコンベア、エア浮上式コンベア等の市販のコンベアにて構成され、両方向に駆動可能である。制御装置１７は、マイクロプロセッシングユニット（ＭＰＵ）と、そのＭＰＵの動作に必要なＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる記憶装置といった各種の周辺装置とを組み合わせたコンピュータユニットとして構成される。制御装置１７は、入力対象としてコーター２と、出力対象としてロボット１１、１２、１４〜１６及びコンベア１３と接続される。コーター２は、通常塗布モード及び条件出しモードのいずれかに応じて信号を制御装置１７に出力する。

基板搬送システム７は、ガラス基板Ｓを通常搬送方向ｄ１、つまり、コーター２、ＶＣＤ３、ホットプレート４、クールプレート５、検査装置６の順に搬送する通常搬送モードと、通常搬送方向ｄ１に搬送したガラス基板Ｓを、図６に示すように逆方向ｄ２に戻して往復させる往復モードとを有する。制御装置１７は、コーター２からの通常塗布モードに基づいて通常搬送モードに設定し、一方、コーター２からの条件出しモードに応じた信号に基づいて往復モードに設定する。

図１を参照して通常搬送モードについて説明する。制御装置１７にて通常搬送モードが実行されると、制御装置１７は、ロボット１１、１２、１４〜１６及びコンベア１３の搬送方向を通常搬送方向ｄ１に制御する。つまり、ロボット１１はコーター２にガラス基板Ｓを搬入し、コーター２にて所定の塗布処理がされたガラス基板Ｓをロボット１２がコーター２から搬出してＶＣＤ３に搬入する。ＶＣＤ３にて所定の乾燥処理がされたガラス基板Ｓをロボット１４がＶＣＤ３から搬出してコンベア１３に搬入する。コンベア１３は通常搬送方向ｄ１にガラス基板を搬送するように駆動する。ロボット１５は、コンベア１３からガラス基板Ｓを搬出し、ホットプレート４へガラス基板を搬入する。ホットプレート４にて所定の熱処理がされたガラス基板Ｓをロボット１５が搬出してそのガラス基板Ｓをクールプレート５へ搬入する。クールプレート５にて所定の冷却処理がされたガラス基板Ｓをロボット１６が搬出し、検査装置６に搬入する。検査装置６にて所定の検査項目が検査されたガラス基板Ｓをロボット１６が搬出して、そのガラス基板Ｓを次の工程に送り出す。

次に、図４及び図６を参照して、往復モードについて説明する。制御装置１７にて往復モードが実行されると、制御装置１７は、まず、ロボット１１、１２、１４〜１６及びコンベア１３の搬送方向を通常搬送方向ｄ１に設定して、一枚のガラス基板Ｓを上述のようにロボット１１からロボット１６まで搬送した後、通常搬送方向ｄ１とは逆方向ｄ２に設定して、ガラス基板Ｓを搬送してコーター２にガラス基板Ｓを戻すように制御する。つまり、コーター２にて第１の成膜条件として設定された塗布条件及びプライミング条件に基づいてサンプル塗布エリアＡに条件出し用にレジスト液Ｒが塗布されたガラス基板Ｓを、上述の通常搬送モードと同様に検査装置６まで搬送する。なお、ＶＣＤ３、ホットプレート４及びクールプレート５では、ガラス基板Ｓに対して上述した通常搬送モードでの説明と同様の処理がされる。

検査装置６では、搬入されたガラス基板Ｓに対してレジスト膜平面部Ｆｐ及びレジスト膜前端部Ｆｑの膜厚が測定され、レジスト膜平面部Ｆｐの塗布ムラ等や、レジスト膜前端部Ｆｑの高さや形状等の膜質評価がされる。測定結果は、検査装置６内の記憶装置にサンプル塗布エリアＡに関連付けて記憶される。なお、検査装置６としては、市販の膜厚測定装置等が使用される。検査後、ガラス基板Ｓは、ロボット１６にて検査装置６から搬出される。そして、図６に示すように、ガラス基板Ｓは、通常搬送方向ｄ１の逆方向ｄ２に搬送されてコーター２に戻る。つまり、ロボット１６がガラス基板Ｓをクールプレート５に搬入して、クールプレート５では冷却処理しないままロボット１５がクールプレート５からガラス基板を搬出し、そのガラス基板Ｓをコンベア１３に搬入する。コンベア１３は、通常搬送方向ｄ１の逆方向ｄ２に駆動してガラス基板Ｓをロボット１４側へ搬送し、搬送されたガラス基板Ｓをロボット１４がコンベア１３から搬出し、そのガラス基板ＳをＶＣＤ３に搬入する。ＶＣＤ３でガラス基板Ｓに対して乾燥処理しないままロボット１２がガラス基板Ｓを搬出して、そのガラス基板Ｓをコーター２に搬入する。

そして、戻ってきたガラス基板Ｓに対して、コーター２にて第２の成膜条件として設定された塗布条件及びプライミング条件に基づいてサンプル塗布エリアＢにレジスト液Ｒを塗布して、上述した往復モードが繰り返される。つまり、設定されたサンプル塗布エリアの個数分往復モードが繰り返される。なお、最後の試験塗布エリアＣに対しては、ガラス基板Ｓをコーター２に戻す必要がないので、制御装置１７がガラス基板Ｓを通常搬送モードで搬送するように制御する。このようにして、サンプル塗布エリアＡ、Ｂ、Ｃに対して設定された塗布条件及びプライミング条件と、それぞれのサンプル塗布エリアに対する検査装置６での測定結果とに基づいて、塗布条件及びプライミング条件の最適な条件が決定される。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本形態では、往復モードは、コーター２と検査装置６との間でガラス基板Ｓを往復搬送する例で説明したが、これに限られず、コーター２とＶＣＤ３との間でガラス基板Ｓを往復搬送するように制御してもよい。ガラス基板Ｓに塗布されたレジスト液Ｒは、ＶＣＤ３で乾燥処理することにより、ガラス基板Ｓの搬送なら影響がない程度には固定している。従って、まず、コーター２とＶＣＤ３との間を往復させて、それぞれ塗布処理、乾燥処理をガラス基板Ｓに対して行い、サンプル塗布エリアＡ、Ｂ、Ｃに対して条件出し用レジスト膜Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃをそれぞれ固定してから熱処理、冷却処理を経て検査装置６に搬送して、一度に膜厚測定等の検査をしてもよい。検査装置６にて一度に検査することにより、時間の短縮を図ることができる。

本形態では、サンプル塗布エリアＡ、Ｂ、Ｃの個数を３つとする例で説明したが、サンプル塗布エリアの個数は、ガラス基板Ｓの大きさ等に応じて適宜設定してもよい。基板についても、ガラス基板の他、フィルム基板、樹脂からなる基板等を利用することもできる。
本形態では、コーター２からの出力信号に基づいて通常搬送モード及び往復モードを決定したが、これに限られず、例えば、オペレータにより手動でモードを決定してもよい。制御装置１７にオペレータによる入力操作が可能な操作パネルを設け、オペレータによる指示にてモードを変更してもよい。

また、本形態では、コーター２で塗布条件及びプライミング条件のパラメータを複数設定して一枚のガラス基板Ｓに複数回成膜可能な形態で説明したが、これに限られず、例えば、コーター２での塗布条件及びプライミング条件は同一条件として、ＶＣＤ３での成膜条件、例えば、圧力、時間等のパラメータを複数設定して一枚のガラス基板Ｓに複数回成膜してもよい。これにより、ＶＣＤ３での最適条件についても、コーター２と同様に一枚のガラス基板Ｓで複数条件出しをすることができる。

本発明の一形態に係るサンプル基板作成方法が適用された液晶ディスプレイ用カラーフィルタの生産ラインの一例を示す概念図。 コーターを示す概略図。 条件出し用レジスト膜が形成されたガラス基板の上面図。 図３の側面図。 ロボットを示す概略図。 往復モードについて説明する図。

符号の説明

１ 生産ライン（成膜ライン）
２ コーター
３ ＶＣＤ（減圧乾燥装置）
６ 検査装置
７ 基板搬送システム
１１、１２、１４、１５、１６ ロボット
１３ コンベア
１７ 制御装置
Ｓ ガラス基板（サンプル基板）
Ｒ レジスト液
Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃ 条件出し用レジスト膜

Claims (4)

1. 基板にレジスト液を塗布し、塗布後の基板を搬送して、レジスト液を固定することにより成膜する成膜ラインを利用して、サンプル基板を作成するサンプル基板作成方法において、
   第１の成膜条件に基づいて、基板の一部の領域を対象として成膜する第１の成膜工程と、
   前記第１の成膜工程を経た基板を前記成膜ラインで戻す戻し工程と、
   第２の成膜条件に基づいて、前記基板の他の領域を対象として成膜する第２の成膜工程と、
   を備えたことを特徴とするサンプル基板作成方法。
2. 前記第１及び第２の成膜条件は、レジスト液の塗布に関するパラメータであることを特徴とする請求項１に記載のサンプル基板作成方法。
3. 塗布されたレジスト液を乾燥することにより固定することを特徴とする請求項１又は２に記載のサンプル基板作成方法。
4. 塗布されたレジスト液を乾燥して加熱することにより固定することを特徴とする請求項１又は２に記載のサンプル基板作成方法。

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