JP2013187365A - 塗布装置及び塗布体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】膜厚を均一に形成可能な塗布装置及び塗布体の製造方法を提供すること。
【解決手段】実施形態によれば、塗布対象物が載置される載置面を有するステージと、前記ステージを回転させる回転機構と、前記ステージ上の前記塗布対象物に塗布材料を吐出する塗布ノズルと、前記ステージに載置された前記塗布対象物に対して前記塗布ノズルを移動させる移動機構と、前記塗布ノズルに材料を供給する供給装置と、前記材料を排出する排出装置と、前記供給装置、前記塗布ノズル及び前記排出装置を連通する連通管と、前記連通管に設けられ、前記供給部及び前記塗布ノズル、前記供給装置及び前記排出装置、並びに、前記塗布ノズル及び前記排出装置のいずれか一を導通させるとともに、前記導通を切り換え可能な弁体を具備する弁装置と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、塗布装置及び塗布体の製造方法に関する。

例えば、半導体の製造等の分野において、基板等の塗布対象物を回転させ、この塗布対象物上に材料を塗布することで成膜する塗布装置が知られている。このような塗布装置には、材料を塗布対象物上に螺旋状の軌跡を描いて塗布する所謂スパイラル塗布を行う塗布方法を用いる技術が知られている。

この塗布方法は、円形状の回転ステージ上に円盤状の塗布対象物を固定し、塗布ノズルの吐出面と基板表面の距離を所定の値に保つ。次に、回転ステージを回転させ、塗布ノズルから塗布材料を吐出させながら、その塗布ノズルを塗布対象物の中央から外周縁に向かって直線状に移動させる。このように、回転する塗布対象物上に材料を吐出し、らせん状（渦巻き状）の塗布軌跡を描くことで塗布対象物の全面に膜を形成する方法である。

特開２０１０−２７９９３２号公報

本発明が解決しようとする課題は、膜厚を均一に形成可能な塗布装置及び塗布体の製造方法を提供することにある。

実施形態の塗布装置は、塗布対象物が載置される載置面を有するステージと、前記ステージを回転させる回転機構と、前記ステージ上の前記塗布対象物に塗布材料を吐出する塗布ノズルと、前記ステージに載置された前記塗布対象物に対して前記塗布ノズルを移動させる移動機構と、前記塗布ノズルに材料を供給する供給装置と、前記材料を排出する排出装置と、前記供給装置、前記塗布ノズル及び前記排出装置を連通する連通管と、前記連通管に設けられ、前記供給部及び前記塗布ノズル、前記供給装置及び前記排出装置、並びに、前記塗布ノズル及び前記排出装置のいずれか一を導通させるとともに、前記導通を切り換え可能な弁体を具備する弁装置と、を備える。また、塗布装置は、前記塗布対象物が載置された前記ステージを前記回転機構により回転させ、前記弁装置を切り換えて前記供給部及び前記塗布ノズルを導通し、前記移動機構を駆動することで前記塗布ノズルを移動させ、前記ステージ上の塗布対象物に前記塗布材料を塗布する制御部を備える。

一実施形態に係る塗布装置の構成を模式的に示す説明図。 同塗布装置に用いられる弁装置の構成を模式的に示す説明図。 同弁装置の構成を模式的に示す説明図。 同塗布装置に用いられるノズルの圧力と弁装置の切換との関係を示す説明図。 同塗布装置を用いた製造方法の一例を示す流れ図。

以下、本実施形態に係る塗布装置１及び塗布装置１を用いた塗布体１２０の製造方法を、図１乃至図５を用いて説明する。
図１は本実施形態に係る塗布装置１の構成を模式的に示す説明図、図２は塗布装置１に用いられる弁装置４３の構成を模式的に示す断面図、図３は弁装置４３の構成を模式的に示す断面図、図４は塗布装置１に用いられる塗布ノズル２４の圧力と弁装置４３の切換との関係を示す説明図、図５は塗布装置１を用いた製造方法の一例を示す流れ図である。

塗布装置１は、塗布対象物、例えば、半導体の製造において用いられるウエハ１００上に、ウエハ１００を回転させながら液状の塗布材料を塗布する所謂スパイラル塗布により、塗布膜１１０を成膜可能に形成されている。即ち、塗布装置１は、ウエハ１００上に塗布膜１１０が塗布された塗布体１２０を製造可能に形成されている。

図１に示すように、塗布装置１は、ウエハ１００が載置されるステージ１０と、ステージ１０を回転させる回転機構１１と、ステージ１０上に塗布材料を塗布するノズル装置１２と、ノズル装置１２に塗布材料を供給する供給装置１３と、塗布材料の一部を排出する排出装置１４と、塗布材料の流路を形成する連通路１５と、連通路１５の圧力を検出可能な圧力検出装置１６と、ステージ１０上の塗布材料（塗布膜１１０）を検出する膜検出装置１７と、各構成品を制御可能な制御部１９と、を備えている。

ステージ１０は、例えば円盤状に形成されている。ステージ１０は、その上面が平坦に形成されるとともに、その面方向が水平方向に延設されており、回転機構１１により当該面方向に沿って回転可能に形成されている。ステージ１０は、その上面が、ウエハ１００を保持可能、且つ、ウエハ１００を固定可能に形成された載置面１０ａを形成する。なお、ステージ１０は、ウエハ１００を固定して保持する手段として、例えば、エアにより載置面１０ａ上にウエハ１００を吸着可能な吸着機構を有している。

回転機構１１は、ステージ１０を回転可能に支持する回転軸２１と、回転軸２１を回転駆動する駆動部２２と、を備えている。駆動部２２は、回転軸２１を回転可能なモータ等である。駆動部２２は、制御部１９に接続され、その回転及び停止の切り換えが可能であって、その回転数を所定の回転数で回転可能、且つ、回転数を可変可能に形成されている。

ノズル装置１２は、載置面１０ａ上のウエハ１００の上面に材料を吐出して塗布する塗布ノズル２４と、塗布ノズル２４を移動可能な移動機構２５と、塗布ノズル２４の乾燥を防止する乾燥防止装置２６と、塗布ノズル２４の塗布材料の液面を検出する液面検出手段２７と、を備えている。

塗布ノズル２４は、塗布膜１１０となる材料を吐出可能に形成されている。塗布ノズル２４は、その内部に、塗布材料を通過可能な、円形状の流路断面を有する通路部３１が形成されている。

移動機構２５は、塗布ノズル２４を支持可能、且つ、支持した塗布ノズル２４を、ステージ１０の載置面１０ａの面方向、及び、当該面方向と直交する方向に移動可能に移動可能に形成されている。換言すると、移動機構２５は、塗布ノズル２４をステージ１０の上方に移動及び配置可能、且つ、塗布ノズル２４をステージ１０に離接可能に形成されている。

具体的には、移動機構２５は、塗布ノズル２４を移動させる第１移動機構３３及び第２移動機構３４を備えている。第１移動機構３３は、ステージ１０の載置面１０ａの面方向であって、ステージ１０の略中心を通る一方向に塗布ノズル２４を移動可能に形成されている。

第２移動機構３４は、第１移動機構３３の移動方向と直交する方向であって、ステージ１０から離間する方向に塗布ノズル２４を移動可能に形成されている。第２移動機構３４は、第１移動機構３３により、塗布ノズル２４とともに、ステージ１０の面方向に移動可能に形成されている。また、第２移動機構３４は、反射型レーザセンサなどの距離測定部３５を備えている。

第１移動機構３３及び第２移動機構３４は、リニアモータを駆動源とするリニアモータ移動機構やモータを駆動源とする送りネジ移動機構等が用いられる。

距離測定部３５は、第２移動機構３４と共に載置面１０ａの面方向に移動し、載置面１０ａ上のウエハ１００までの距離を測定可能に形成されている。距離測定部３５は、測定したウエハ１００までの距離により、ウエハ１００の塗布面の表面粗さ、換言すると、その塗布面の高さプロファイルを検出可能に形成されている。距離測定部３５は、制御部１９に接続され、これら検出した情報を制御部１９に送信可能に形成されている。

乾燥防止装置２６は、塗布ノズル２４の先端に溶剤を供給することで、塗布ノズル２４の先端の乾燥を防止可能に形成されている。例えば、乾燥防止装置２６は、塗布ノズル２４の先端に供給する溶剤３７を貯留可能、且つ、貯留した溶剤３７に塗布ノズル２４を浸漬可能な貯留槽である。ここで、溶剤３７は、塗布材料を溶融可能なものであって、例えば、ガンマブチロラクトンが用いられる。

乾燥防止装置２６は、ウエハ１００上に塗布材料の塗布が完了した塗布ノズル２４を貯留した溶剤３７に浸漬させることで、塗布ノズル２４の先端の乾燥を防止し、塗布ノズル２４先端の樹脂材料の乾燥によるダストの発生を防止する。なお、乾燥防止装置２６は、塗布ノズル２４の先端を貯留した溶剤３７に浸漬させる構成でなく、溶剤３７の蒸気を塗布ノズル２４の先端に供給する構成や、当該溶剤３７を噴霧する構成であっても良い。

液面検出手段２７は、塗布ノズル２４の先端から、通路部３１内の塗布材料の先端の液面であるメニスカスまでの距離を検出可能に形成されている。液面検出手段２７は、例えば、レーザ変位計である。液面検出手段２７は、制御部１９に接続され、検出した液面の距離情報を制御部１９に送信可能に形成されている。

供給装置１３は、塗布材料を貯留する供給タンク４１と、供給タンク４１内の塗布材料を増圧する供給ポンプ４２と、供給タンク４１及び塗布ノズル２４を接続する連通路１５に設けられた弁装置４３と、を備えている。また、供給装置１３は、供給する塗布材料の流量を調整する流量調整弁等を有している。供給ポンプ４２は、ポンプ部及びモータを備え、制御部１９に接続されている。

弁装置４３は、例えば、電磁制御弁であって、制御部１９に接続されている。弁装置４３は、供給タンク４１及び塗布ノズル２４、供給タンク４１及び排出タンク５５、並びに、塗布ノズル２４及び排出タンク５５を導通可能に、連通路１５上に設けられる。即ち、弁装置４３は、供給タンク４１及び塗布ノズル２４を導通させるとともに、制御部１９の指示により切り換えられることで、供給タンク４１及び排出タンク５５、又は、塗布ノズル２４及び排出タンク５５を導通させる、塗布材料の流れを三方向に切り換え可能な三方弁である。

具体的に説明すると、図２及び図３に示すように、弁装置４３は、外郭部材４５と、３つの流路部４６と、弁体であるボール体４７と、回転軸４８と、切換手段４９と、を備えている。

外郭部材４５は、その内部に、流路部４６、ボール体４７及び回転軸４８の一部を配置可能に形成されている。外郭部材４５は、外面形状を形成する外体５１と、ボール体４７を支持可能な内体５２と、を備えている。外郭部材４５は、その内部、さらに言えば、外体５１及び内体５２間に、流体である塗布材料の貯留空間５３が形成される。

外体５１は、例えば、その上面が傾斜して形成されるとともに、その上面の一部、好ましくは、傾斜する上面の高さが高い部位に、貯留空間５３及び外部を連通可能、且つ、貯留空間５３内のエア抜きが可能なエア抜き部５４を備えている。エア抜き部５４は、孔部５４ａ及び孔部５４ａを閉塞する栓５４ｂを有している。

外体５１は、回転軸４８を回転支持可能、且つ、回転軸４８を軸封可能に形成されている。外体５１は、連通路１５を接続可能に形成されている。

内体５２は、外体５１内に固定されている。内体５２は、ボール体４７を支持するとともに、流路部４６及びボール体４７を連続可能な３つの開口部５２ａが形成されている。開口部５２ａは、３つの流路部４６にそれぞれ対向して配置される。内体５２は、その内面及びボール体４７の外面の間に、貯留空間５３と連続する隙間を形成する。内体５２は、貯留空間５３内の塗布材料に浸漬される。内体５２は、さらに、その外面及び流路部４６の端部の間に、貯留空間５３と連続する隙間を有していても良い。

流路部４６は、外体５１に接続された連通路１５及び内体５２の開口部５２ａ間に、流体、ここでは塗布材料の流路を形成する。流路部４６は、供給タンク４１に接続された連通路１５に接続される第１流路部４６ａと、塗布ノズル２４に接続された連通路１５に接続される第２流路部４６ｂと、排出タンク５５に接続された連通路１５に接続される第３流路部４６ｃと、を備えている。流路部４６は、第１流路部４６ａ、第２流路部４６ｂ及び第３流路部４６ｃが、ボール体４７の回転軸４８を中心に等間隔、即ち１２０度間隔で外体５１内に配置される。

ボール体４７は、図３に示すように、第１流路部４６ａ、第２流路部４６ｂ及び第３流路部４６ｃのいずれか二つと接続可能に、１２０度で傾斜する流路４７ａを有している。ボール体４７は、回転軸４８に接続され、回転軸４８を中心に回動可能に形成されている。ボール体４７は、貯留空間５３内の塗布材料に浸漬される。

切換手段４９は、回転軸３８を、１２０度間隔で回動可能な、電磁アクチュエータである。切換手段４９は、制御部１９に信号線等を介して接続され、制御部１９の指示に応じて、回転軸３８を回動させる。

排出装置１４は、連通路１５に接続され、排出された塗布材料を貯留する排出タンク５５と、排出タンク５５に接続された連通路１５の端部に形成され、排出タンク５５内と連通する塗布材料の排出口５６と、排出口５６の高さを調節する調整装置５７と、を備えている。

調整装置５７は、制御部１９に接続されている。調整装置５７は、排出口５６の高さを調整することで、排出口５６と塗布ノズル２４との水頭差を可変させて、塗布ノズル２４の塗布材料の液面高さを調整可能に形成された液面調整装置である。

連通路１５は、供給タンク４１及び弁装置４３を接続する第１連通路６１と、弁装置４３及び塗布ノズル２４を接続する第２連通路６２と、弁装置４３及び排出タンク５５を接続する第３連通路６３と、を備えている。第１連通路６１は、弁装置４３の第１流路部４６ａに接続されている。第２連通路６２は、弁装置４３の第２流路部４６ｂに接続されている。

第３連通路６３は、弁装置４３の第３流路部４６ｃに接続されている。また、第３連通路６３は、その排出タンク５５に接続される端部の開口が、排出口５６を構成する。第３連通路６３は、調整装置５７により、その端部の高さが調整されることで、排出口５６の高さが調整される。

圧力検出装置１６は、第１連通路６１又は第２連通路６２に設けられ、供給装置１３から供給された塗布材料の圧力を検出可能に形成されている。圧力検出装置１６は、制御部１９に接続され、制御部１９に検出した圧力の情報を送信可能に形成されている。

膜検出装置１７は、ステージ１０に載置されたウエハ１００の塗布膜１１０の画像を取得する画像取得部６５と、その画像取得部６５により取得された画像を処理する画像処理部６６と、画像処理された画像等を表示する表示部６７と、を備えている。

画像取得部６５は、載置面１０ａのウエハ１００の全面を観察可能にステージ１０の上方に設けられている。画像取得部６５は、ウエハ１００上の塗布膜１１０の全面の画像を取得する。画像取得部６５は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ等の撮像部や、材料に光を当ててその反射光を検出するセンサ等が用いられる。

画像処理部６６は、制御部１９に接続され、制御部１９と相互に通信が可能に形成されている。画像処理部６６は、画像処理後の画像を表示部６７及び制御部１９に送信可能に形成されている。なお、画像処理部６６は、膜検出装置１７に設ける構成を用いているがこれに限られず、例えば、制御部１９に画像処理部６６を設け、制御部１９にて画像処理を行う構成であってもよい。表示部６７は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が用いられる。

制御部１９は、圧力検出装置１６、駆動部２２、液面検出手段２７、第１移動機構３３、第２移動機構３４、距離測定部３５、供給ポンプ４２、画像処理部６６及び調整装置５７に電気的に接続されている。

制御部１９は、圧力検出装置１６で検出された圧力情報、液面検出手段２７で検出した液面の距離情報、距離測定部３５で測定した距離情報、及び、画像処理部６６から送信された画像データ等を記憶する記憶部７１を備えている。記憶部７１は、メモリやハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等が用いられる。

制御部１９は、駆動部２２、移動機構２５及び供給ポンプ４２を駆動し、ステージ１０の回転数が所定の回転数に達した後、塗布ノズル２４から塗布材料を吐出させながら塗布ノズル２４を移動させて、ウエハ１００上に塗布材料を塗布可能に形成されている。

制御部１９は、距離測定部３５で検出した高さプロファイルから求められた塗布ノズル２４とウエハ１００の塗布面との垂直方向の距離（ギャップ）を測定可能に形成されている。制御部１９は、当該測定したギャップから、面方向の塗布ノズル２４の各位置における移動量、換言すると第２移動機構３４の駆動量である補正値を算出可能に形成されている。

また、制御部１９は、算出された補正値、及び、圧力検出装置１６で検出された圧力に応じて、第２移動機構３４を駆動し、塗布ノズル２４の塗布位置、即ち、ウエハ１００から塗布ノズル２４の先端までの高さを制御可能に形成されている。

例えば、制御部１９は、ギャップから算出された補正値に基づいた塗布ノズル２４の高さ方向の塗布位置を所定の位置と設定し、圧力検出装置１６で検出された圧力が所定の圧力よりも高い場合には、塗布ノズル２４をウエハ１００から離間させる。また、圧力検出装置１６で検出された圧力が所定の圧力よりも低い場合には、制御部１９は、当該所定の位置から塗布ノズル２４をウエハ１００に近接させる。

制御部１９は、画像処理部６６から送信された画像データと、記憶部７１に記憶された膜厚と濃淡（画像濃度）との関係情報から、塗布抜けや異物の発生、膜厚のばらつき度合、塗布膜１１０の形状を判断可能に形成されている。

また、制御部１９は、以下の機能（１）〜（３）を有している。
（１）弁装置４３を切り換えて、塗布材料の塗布及び排出を切り換える機能。
（２）ウエハ１００への塗布材料の塗布完了後、塗布ノズル２４内の塗布材料の液面を調整する機能。
（３）塗布ノズル２４の液面調整後、塗布ノズル２４に溶剤を供給する機能。

次に、これら機能（１）〜（３）について説明する。
機能（１）は、制御部１９が、弁装置４３の切換手段４９を駆動してボール体４７を回動させ、第１流路部４６ａ及び第２流路部４６ｂの接続、第１流路部４６ａ及び第３流路部４６ｃの接続、又は、第２流路部４６ｂ及び第３流路部４６ｃの接続を切り換える機能である。

即ち、機能（１）は、制御部１９が弁装置４３を切り換えることで、第１連通路６１、第２連通路６２及び第３連通路６３のいずれか二つを接続し、供給タンク４１及び塗布ノズル２４、供給タンク４１及び排出タンク５５、並びに、塗布ノズル２４及び排出タンク５５のいずれか一を導通させる機能である。

ここで、制御部１９は、塗布材料をウエハ１００上に塗布する際、さらに言えば、当該塗布する場合であって、ステージ１０の回転数が所定の回転数に達した後に弁装置４３を切り換えて、第１流路部４６ａ及び第２流路部４６ｂを接続する。この弁装置４３の切り換えにより、供給タンク４１及び塗布ノズル２４が、第１連通路６１、弁装置４３及び第２連通路６３を介して導通することとなる。

制御部１９は、塗布材料の塗布から排出への変更時、さらに言えば、ウエハ１００へ塗布材料の塗布が完了する際に弁装置４３を切り換えて、第２流路部４６ｂ及び第３流路部４６ｃの接続への切り換えを行う。この弁装置４３の切り換えにより、塗布ノズル２４及び排出タンク５５が、第２連通路６２、弁装置４３及び第３連通路６３を介して導通することとなる。

制御部１９は、弁装置４３を切り換えて塗布ノズル２４及び排出タンク５５を導通させることで、図４に示すように、塗布ノズル２４内の残圧（ノズル圧力）を急激に低下させ、塗布材料の塗布量を低減し、残圧による余分な塗布を防止し、塗布量を制御する。

制御部１９は、塗布材料を供給装置１３から排出する際に弁装置４３を切り換えて、第１流路部４６ａ及び第３流路部４６ｃの接続への切り換えを行う。なお、例えば、供給装置１３から塗布材料を排出する場合の一例としては、連通路１５及び弁装置４３内のエア抜き等がある。

機能（２）は、制御部１９が、液面検出手段２７で塗布ノズル２４内の塗布材料の液面を検出し、検出した液面に応じて排出口５６の高さを可変させて、塗布ノズル２４内の液面を所定の液面に調整する機能である。

具体的には、制御部１９は、ウエハ１００の塗布完了後、且つ、塗布ノズル２４及び排出タンク５５を導通後、塗布ノズル２４を移動機構２５により液面検出手段２７まで駆動し、液面検出手段２７を駆動して塗布ノズル２４の塗布材料の液面を検出する。制御部１９は、この検出データを受信するとともに、当該データに基づいて、調整装置５７を駆動して排出口５６の高さを可変し、塗布ノズル２４内の液面を所定の液面に調整する。このようにして、制御部１９は、塗布ノズル２４の通路部３１内の液面を所定の液面に調整する。

機能（３）は、機能（２）において塗布ノズル２４内の液面を調整後、制御部１９が第１移動機構３３及び第２移動機構３４を駆動し、乾燥防止装置２６により、塗布ノズル２４の先端に溶剤３７を供給する機能である。具体的には、制御部１９は、第１移動機構３３及び第２移動機構３４を駆動し、乾燥防止装置２６に貯留した溶剤３７に塗布ノズル２４の先端を浸漬させる。その後、制御部１９は、第１移動機構３３及び第２移動機構３４を駆動し、塗布ノズル２４を乾燥防止装置２６から離脱させることで、塗布ノズル２４の先端に溶剤３７を供給する。

次に、このように構成された塗布装置１を用いて塗布対象物であるウエハ１００上に塗布材料を塗布し、塗布体１２０を製造する製造方法について、以下、図５に示す流れ図を用いて説明する。

図５の流れ図に示すように、先ず、制御部１９により、原点復帰及び液面制御等の初期動作が行われる（ステップＳＴ１）。例えば、制御部１９は、原点復帰として、移動機構２５を駆動して、塗布ノズル２４をステージ１０の所定の位置、具体的には、塗布開始位置であるステージ１０に保持されるウエハ１００の中央に対向する位置に移動させる。

また、制御部１９は、液面制御として、調整装置５７を駆動し、排出口５６の高さを所定の高さに設定することにより、塗布ノズル２４内の液面を、塗布ノズル２４の先端と排出口５６の水頭差により調整とする。このとき、制御部１９は、弁装置４３を制御して第２連通路６２及び第３連通路６３を導通させ、例えば記憶部７１に記憶された塗布材料の粘性及び塗布ノズル２４の通路部３１の流路面積等に基づいて、最適な量を塗布ノズル２４の先端から塗布可能に、通路部３１内の液面の高さを調整する。

次に、ウエハ１００を、ロボットハンドリング等の搬送装置によりステージ１０の載置面１０ａ上に載置させる（ステップＳＴ２）。載置面１０ａにウエハ１００を搬送後、吸着機構を駆動することで、ウエハ１００を載置面１０ａ上に固定する。

次に、塗布ノズル２４とウエハ１００の塗布面との高さを調整する（ステップＳＴ３）。具体的には、ステージ１０上にウエハ１００を固定後、制御部１９は、第１移動機構３３及び距離測定部３５を駆動して高さプロファイルを検出し、ギャップを測定する。次に、制御部１９は、検出したギャップから、塗布ノズル２４とウエハ１００の塗布面との垂直方向の距離（ギャップ）が設定値となるように第２移動機構３４の補正値を算出する。制御部１９は、算出された補正値に基づいて第２移動機構３４を駆動させ、塗布ノズル２４の高さ方向の位置を調整する。

次に、ウエハ１００上に塗布材料を塗布する塗布処理が行われる（ステップＳＴ４）。この塗布処理として、先ず、制御部１９は、駆動部２２を駆動することで、ウエハ１００が載置面１０ａに固定されたステージ１０を所定の回転数で回転させる。

ステージ１０を所定の回転数で回転した後、制御部１９は、塗布材料の塗布開始として、図４に示すように、弁装置４３を切り換えて供給タンク４１及び塗布ノズル２４を導通させ、供給ポンプ４２を駆動させる。同時に、制御部１９は、第１移動機構３３を駆動させ、塗布ノズル２４を原点位置、即ち、ウエハ１００上の中央から外縁側に向かって面方向に所定の速度で移動させる。

なお、制御部１９は、例えば、予め、ウエハ１００の形状、塗布材料の供給圧力及び粘性、ステージ１０の回転数、並びに、塗布ノズル２４の流路断面積等の条件に基づいて塗布ノズル２４の移動速度を算出し、当該移動速度から求められる塗布時間ｔ、換言すると第１移動機構３３の駆動時間を求め、記憶部７１に記憶する。

制御部１９は、この記憶部７１に記憶された塗布時間ｔに基づいて、第１移動機構３３を駆動させる。制御部１９は、塗布開始からの時間の経過、換言すると第１移動機構３３の駆動時間をカウントする。制御部１９は、当該カウントした塗布時間が、第１移動機構３３の駆動時間終了（塗布完了）の直前、換言すると、塗布ノズル２４がウエハ１００の外縁、さらに言えば塗布領域の外縁の直前に達したか否かを判断する（ステップＳＴ５）。

なお、塗布完了直前の塗布時間は、ウエハ１００の形状、塗布材料の供給圧力及び粘性、ステージ１０の回転数、並びに、塗布ノズル２４の流路断面積等の条件に基づいて決定され、塗布完了位置の数ｍｍ手前となる時間、例えば塗布完了する塗布時間ｔの数秒程度前に設定される。また、当該塗布完了直前となる塗布時間は、閾値として記憶部７１に予め記憶される。

当該判断（ステップＳＴ５）により、第１移動機構３３の駆動時間が、塗布完了直前となる塗布時間でない場合（ステップＳＴ５のＮＯ）には、継続して第１移動機構３３を駆動し、当該駆動時間をカウントするとともに、繰り返し判断（ステップＳＴ５）を行う。

当該判断（ステップＳＴ５）により、第１移動機構３３の駆動時間が、塗布完了直前となる塗布時間である場合（ステップＳＴ５のＹＥＳ）には、制御部１９は、塗布ノズル２４がウエハ１００の外縁に位置する直前であると判断する。この判断により、制御部１９は、弁装置４３を切り換えて塗布ノズル２４及び排出タンク５５を導通させるとともに、供給ポンプ４２を停止させる（ステップＳＴ６）。

また、制御部１９は、調整装置５７を駆動し、当該弁装置４３の切換以前又は同時に排出口５６が塗布ノズル２４の先端よりも低位置となるように、排出口５６の位置を調整する。排出口５６が塗布ノズル２４の先端よりも低位置となることで、塗布ノズル２４の先端と排出口５６との水頭差を設けることが可能となる。

このように、制御部１９は、塗布ノズル２４及び排出タンク５５の導通、並びに、塗布ノズル２４の先端及び排出口５６の水頭差により、塗布ノズル２４及び第２連通路６２内の残圧を急激に低下させ、塗布ノズル２４から吐出される塗布材料の量（塗布量）を減少させる。

即ち、制御部１９は、ウエハ１００の外縁に塗布ノズル２４が位置したときに、残圧による余分な塗布を防止することで、ウエハ１００の塗布領域の外縁の塗布材料の塗布量を調整する。また、制御部１９は、第１移動機構３３の駆動時間が終了後、第１移動機構３３の駆動を停止させる。

このように、制御部１９は、供給タンク４１及び塗布ノズル２４を導通させ、駆動部２２、供給装置１３及び移動機構２５を制御することで、塗布ノズル２４が移動しながら塗布材料を連続してウエハ１００上に吐出し、ウエハ１００上に渦巻状に材料を塗布（スパイラル塗布）する。このように渦巻状に塗布された材料は、ウエハ１００の回転による遠心力で広がり、ウエハ１００の塗布面上に塗布膜１１０が形成される。

次に、ウエハ１００上の塗布膜１１０が膜検出装置１７により検査され（ステップＳＴ８）、塗布膜１１０の抜けの発生の有無、塗布膜１１０の異物の有無、膜厚異常の有無及び塗布膜１１０の形状等が監視され、必要な場合には部分塗布を行うリペア処理が成される。このようにして、塗布対象物であるウエハ１００に塗布材料が塗布され、ウエハ１００上に塗布膜１１０が成膜された塗布体１２０が製造される。

次に、制御部１９は、塗布ノズル２４の塗布材料の液面を調整する（ステップＳＴ８）。具体的には、先ず、制御部１９は、第１移動機構３３及び第２移動機構３４を駆動し、塗布ノズル２４を液面検出手段２７に移動させる。次に、制御部１９は、液面検出手段２７により塗布ノズル２４の液面を検出し、当該検出された液面に応じて、調整装置５７を駆動させて塗布ノズル２４の先端と排出口５６との水頭差を可変し、塗布ノズル２４の液面を所定の液面高さに調整する。

次に、制御部１９は、第１移動機構３３及び第２移動機構３４を駆動し、塗布ノズル２４を乾燥防止装置２６の貯留した溶剤３７に塗布ノズル２４の先端を浸漬させ、塗布ノズル２４の先端に溶剤３７を供給する（ステップＳＴ９）。このよう溶剤３７を供給することで、塗布ノズル２４の乾燥が防止され、次のウエハ１００の成膜まで待機される。

このように構成された塗布装置１及び塗布体１２０の製造方法によれば、三方弁である弁装置４３により切り換えることで、塗布材料の流れ方向を容易に切り換えることが可能となる。

また、塗布装置１は、弁装置４３により塗布完了直前に、塗布ノズル２４及び排出タンク５５を導通させることで、塗布ノズル２４内の圧力（残圧）を短時間で減少させることが可能となる。さらに言えば、塗布装置１は、塗布ノズル２４及び排出タンク５５の導通により塗布ノズル２４内の残圧を排出タンク５５に逃すことが可能となる。これにより、塗布ノズル２４及び排出タンク５５の導通させた場合には、塗布装置１は、図４に破線で示す供給タンク４１及び排出タンク５５を切り換えた場合に比べ、短時間で残圧を減少させ、塗布ノズル２４から塗布する塗布材料の量を低減することができる。

これにより、塗布完了位置、即ち、塗布材料を塗布する領域と塗布しない領域との境界部において、残圧による余分な塗布を防止することが可能となり、ウエハ１００上の膜厚を均一とすることが可能、且つ、ウエハ１００の塗布領域外の塗布を防止可能となる。塗布領域外の塗布を防止することで、ウエハ１００の所謂エッジカットと呼ばれる、余分な塗布材料の除去工程を防止できるとともに、当該エッジカットに用いるシンナーの使用量を低減することが可能となる。

また、弁装置４３は、外郭部材４５内に塗布材料を貯留する貯留空間５３を有するとともに、ボール体４７の外面と内体５２の内面との間に、貯留空間５３と連続する隙間を有する構成である。また、弁装置４３は、貯留空間５３に塗布材料が貯留される。このため、ボール体４７の外面及び内体５２の内面の間には、塗布材料が介在されることから、塗布材料により潤滑剤が構成され、ボール体４７及び内体５２の無潤滑の摺動により発生する摺動粉等のコンタミ（contamination）等のダストの発生を防止可能となる。

また、潤滑のために、塗布材料を用いることから、摺動部に別途潤滑剤を用いる必要がない。このように、弁装置４３は、その内部に塗布材料を貯留し、塗布材料を潤滑材として用いることで、塗布材料に異物、即ち、潤滑材や乾摺動により発生するダストが含有されることを防止可能となる。

また、外郭部材４５内は、塗布材料が充満することから、弁装置４３の切換によるエアの発生、さらに言えば、弁装置４３の切り換え時に、供給される塗布材料内にエアが混入されることが防止可能となる。塗布材料内にエアが混入することを防止することで、塗布材料の供給量が可変する虞や、形成した膜中にエアが混在することを防止可能となる。

また、ウエハ１００への塗布材料の塗布は、ステージ１０が所定の回転数に達した後に開始することで、塗布材料の液付け部、さらに言えば、塗布開始部の膜厚が厚くなることを防止し、膜厚を一定とすることが可能となる。即ち、ウエハ１００上の塗布材料の濡れ等の要因は、静止時に作用し、回転力によってその作用が低減することから、所定の回転数で塗布することで、遠心力により塗布材料が外周側に広がる。このため、ステージ１０が所定の回転数で回転後に塗布材料をウエハ１００上に塗布することで、ウエハ１００の中心側の膜厚を一定とすることが可能となる。

また、塗布完了後に、塗布ノズル２４の液面を調整し、且つ、塗布ノズル２４の先端に、乾燥防止装置２６により溶剤３７を供給することで、塗布材料を極力外気に曝すことない。塗布ノズル２４の先端に付着した塗布材料は、溶剤３７により覆われることから、当該付着した塗布材料の乾燥が防止される。また、塗布ノズル２４の先端に乾燥した塗布材料が位置しても、溶剤３７により乾燥した塗布材料を溶融することが可能となる。これにより、塗布ノズル２４の先端に付着した塗布材料の乾燥による剥離等を防止することが可能となる。

具体的に説明すると、この塗布ノズル２４の先端に付着した塗布材料が乾燥し、剥離すると、当該剥離した材料がダストとなり、塗布材料内に混在する虞、及び、ウエハ上の成膜中に混在する虞がある。しかし、溶剤３７を塗布ノズル２４の先端に供給することで、塗布ノズル２４の先端に付着した塗布材料の乾燥を防止し、且つ、乾燥した塗布材料が存在する場合には、当該乾燥した塗布材料を溶解させることが可能となり、ダストの発生を防止可能となる。

上述したように本実施形態に係る塗布装置１及び塗布体１２０の製造方法によれば、塗布対象物１００上に螺旋状に塗布材料を塗布しても、膜厚を均一に形成可能となる。

なお、本実施形態の塗布装置１は、上述した構成に限定されない。例えば、上述した実施形態の弁装置４３は、ボール弁を用いる構成を説明したがこれに限定されない。弁装置４３は、供給タンク４１及び塗布ノズル２４、供給タンク４１及び排出タンク５５、並びに、塗布ノズル２４及び排出タンク５５を導通可能、且つ、当該三方向への導通を切り換え可能であれば、例えば、ロータリーバルブやリニア移動により切り換わるバルブであっても良い。

また、上述した実施例では、塗布ノズル２４内の塗布材料の液面の高さは、液面調整装置である調整装置５７を駆動することで、排出口５６の高さを可変させ、塗布ノズル２４の先端との水頭差により液面の高さを調整する構成を説明したがこれに限定されない。例えば、液面調整装置は、供給ポンプ４２及び圧力検出装置１６により構成してもよい。即ち、液面調整装置として、塗布ノズル２４内の液面の高さを調整する場合に、圧力検出装置１６で検出した圧力により、塗布ノズル２４内の圧力を供給ポンプ４２で可変させて液面を移動させる構成であってもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…塗布装置、１０…ステージ、１０ａ…載置面、１１…回転機構、１２…ノズル装置、１３…供給装置、１４…排出装置、１５…連通路、１６…圧力検出装置、１７…膜検出装置、１９…制御部、２１…回転軸、２２…駆動部、２４…塗布ノズル、２５…移動機構、２６…乾燥防止装置、２７…液面検出手段、３１…通路部、３３…第１移動機構、３４…第２移動機構、３５…距離測定部、３７…溶剤、３８…回転軸、４１…供給タンク、４２…供給ポンプ、４３…弁装置、４５…外郭部材、４６…流路部、４６ａ…第１流路部、４６ｂ…第２流路部、４６ｃ…第３流路部、４７…ボール体、４７ａ…流路、４８…回転軸、４９…切換手段、５１…外体、５２…内体、５２ａ…開口部、５３…貯留空間、５４…エア抜き部、５４ａ…孔部、５４ｂ…栓、５５…排出タンク、５６…排出口、５７…調整装置、６１…第１連通路、６２…第２連通路、６３…第３連通路、６５…画像取得部、６６…画像処理部、６７…表示部、７１…記憶部、１００…ウエハ（塗布対象物）、１１０…塗布膜、１２０…塗布体。

Claims (10)

1. 塗布対象物が載置される載置面を有するステージと、
   前記ステージを回転させる回転機構と、
   前記ステージ上の前記塗布対象物に塗布材料を吐出する塗布ノズルと、
   前記ステージに載置された前記塗布対象物に対して前記塗布ノズルを移動させる移動機構と、
   前記塗布ノズルに材料を供給する供給装置と、
   前記材料を排出する排出装置と、
   前記供給装置、前記塗布ノズル及び前記排出装置を連通する連通管と、
   前記連通管に設けられ、前記供給部及び前記塗布ノズル、前記供給装置及び前記排出装置、並びに、前記塗布ノズル及び前記排出装置のいずれか一を導通させるとともに、前記導通を切り換え可能な弁体を具備する弁装置と、
   前記塗布対象物が載置された前記ステージを前記回転機構により回転させ、前記弁装置を切り換えて前記供給部及び前記塗布ノズルを導通し、前記移動機構を駆動することで前記塗布ノズルを移動させ、前記ステージ上の塗布対象物に前記塗布材料を塗布する制御部と、
   を備えることを特徴とする塗布装置。
2. 前記弁装置は、前記弁体をその内部に収納するとともに、前記塗布材料を貯留する貯留空間が前記内部に形成された外郭部材をさらに備え、前記弁体は前記貯留空間に貯留された前記塗布材料に浸漬されることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
3. 前記制御部は、前記塗布ノズルを前記塗布対象物の中心から外周側に向かって移動させて、前記塗布対象物に前記塗布材料を塗布するとともに、前記塗布材料の塗布完了直前に、前記弁装置を切り換えて、前記塗布ノズル及び前記排出装置を導通させることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
4. 前記連通管に設けられ、前記塗布ノズルの圧力を検出する圧力検出装置をさらに備え、
   前記移動機構は、前記塗布ノズルを前記ステージに載置された前記塗布対象物から離接する方向に移動可能に形成され、
   前記制御部は、前記圧力検出装置で検出された前記塗布ノズルの圧力に応じて前記移動機構を制御し、前記塗布ノズルを前記塗布対象物に対して離接させることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
5. 前記塗布ノズル内の前記塗布材料の液面を検出する液面検出装置と、
   前記塗布ノズル内の前記液面の高さを調整する調整装置と、
   を備え、
   前記制御部は、前記液面検出装置で検出した前記液面に基づいて、前記調整装置を駆動し、前記塗布ノズル内の前記液面の高さを所定の液面の高さに調整することを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
6. 前記塗布ノズルの先端に、前記塗布材料を溶融させる溶剤を供給する乾燥防止装置をさらに備え、
   前記制御部は、前記塗布ノズル内の液面を前記所定の液面の高さに調整後、前記乾燥防止装置により前記塗布ノズルに前記溶剤を供給することを特徴とする請求項５に記載の塗布装置。
7. 塗布対象物が載置されたステージを回転機構により回転し、
   前記塗布対象物に塗布する塗布材料を供給する供給装置及び前記供給された塗布材料を吐出する塗布ノズル、前記供給装置及び前記塗布材料を排出する排出装置、並びに、前記塗布ノズル及び前記排出装置のいずれかの導通を切り換え可能な弁装置を切り換えて前記供給装置及び前記塗布ノズルを導通し、
   前記回転する前記塗布対象物の中心側から外側に向かって前記塗布ノズルを移動させるとともに、前記供給装置により供給された前記塗布材料を前記塗布ノズルから前記塗布対象物上に吐出し、
   前記塗布材料の塗布が完了する際に、前記弁装置を切り換えて前記塗布ノズル及び前記排出装置を導通することを特徴とする塗布体の製造方法。
8. 前記塗布材料の塗布が完了する際の前記塗布ノズル及び前記排出装置の導通は、前記塗布材料の塗布完了直前に切り換えられることを特徴とする請求項７に記載の塗布体の製造方法。
9. 前記塗布ノズルは、前記ステージが所定の回転数に達した後、前記塗布対象物上に前記塗布材料を塗布することを特徴とする請求項７に記載の塗布体の製造方法。
10. 前記塗布材料の塗布完了後、前記塗布ノズル内の前記塗布材料の液面を検出し、
    前記検出した前記液面を、所定の液面に調整し、
    前記液面の調整後、前記塗布ノズルの先端に、前記塗布材料を溶融させる溶剤を供給することを特徴とする請求項７に記載の塗布体の製造方法。

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