JP2015221401A - 塗布処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板面内で均一に塗布液を塗布する。【解決手段】塗布開始時の時間T1では、塗布ノズルの吐出口の第1端部がウェハ周縁の一端部に位置した際に、吐出口から塗布液を露出させつつ、移動機構によってウェハと塗布ノズルを相対的に移動させる。塗布中の時間T2から時間T3では、吐出口から吐出された塗布液をウェハに接液させながら、移動機構によってウェハと塗布ノズルを相対的に移動させて、ウェハに塗布液を塗布する。塗布終了時の時間T3では、吐出口の第2端部がウェハ周縁の他端部に位置した際に、吐出口から塗布液を露出させつつ、移動機構によってウェハと塗布ノズルを相対的に移動させる。【選択図】図5

Description

本発明は、基板に塗布液を塗布する塗布処理装置に関する。
従来、半導体ウェハやガラス基板等の基板に塗布液を塗布する方法として、いわゆるスピン塗布法が広く知られている。スピン塗布法では、基板を回転させた状態で基板の中心部に塗布ノズルから塗布液を供給し、遠心力により基板上で塗布液を拡散させることよって基板の表面に塗布液を塗布する。
ところで、スピン塗布法を用いた場合、基板に供給された塗布液を高速回転で拡げるため、供給された塗布液のうち、大部分は基板の周縁部から飛散してしまい無駄になってしまう。
そこで、このような塗布液の無駄を抑制するため、例えば特許文献1において、塗布ノズルの吐出口から毛細管現象によって塗布液を引き出して、基板に塗布液を塗布する方法が提案されている。具体的には、塗布ノズルの下端面に形成されたスリット状の吐出口を基板に接近させ、当該吐出口と基板との間に所定の隙間が形成された状態を維持する。そして、吐出口から吐出された塗布液を基板に接液させながら、その状態で基板と塗布ノズルを水平方向、例えば基板の径方向に相対的に移動させる。そうすると、毛細管現象によって吐出口から塗布液が引き出され、基板に塗布液が塗布される。
特開2011−167603号公報
しかしながら、発明者らが鋭意検討した結果、上述した特許文献1に記載された方法で基板に塗布液を塗布した場合、塗布開始時と塗布終了時において、基板の周縁部に局所的に塗布液の膜厚が厚くなる箇所が発生する場合があることが分かった。
塗布開始時においては、例えば図19に示すように、基板としてのウェハWの内側であって当該ウェハWの周縁部上方(塗布開始位置)に塗布ノズル30を配置する。そして、塗布ノズル30をウェハWに対して停止させた状態で、塗布ノズル30の吐出口から吐出された塗布液をウェハWに接液させる。そうすると、塗布ノズル30の長手方向(図19のY軸方向)の外側に向かって塗布液が拡がり、ウェハWの周縁部における両端部We、We(図19中の点線)において、表面張力により塗布液が保持されて溜まる。このため、ウェハWの周縁部で局所的に塗布液の膜厚が厚くなる。
塗布終了時においても、ウェハWの内側であって当該ウェハWの周縁部上方に塗布ノズル30を配置し、当該塗布ノズル30をウェハWに対して停止させた状態で、塗布ノズル30の吐出口から吐出された塗布液をウェハWから離液させる。そうすると、塗布開始時と同様に、ウェハWの周縁部における両端部に塗布液が溜まり、ウェハWの周縁部で局所的に塗布液の膜厚が厚くなる。
以上のように特許文献2に記載された方法を用いた場合、基板面内において塗布液を均一に塗布することができない場合がある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板面内で均一に塗布液を塗布することを目的とする。
前記の目的を達成するため、本発明は、基板に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、スリット状の吐出口から基板に塗布液を吐出する塗布ノズルと、前記吐出口の長手方向の直交方向に基板と前記塗布ノズルを相対的に移動させる移動機構と、前記塗布ノズルと前記移動機構を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記吐出口の基板側の第1端部が基板周縁の一端部に位置した際に、前記吐出口から塗布液を露出させつつ、前記移動機構によって基板と前記塗布ノズルを相対的に移動させる開始工程と、その後、前記吐出口から吐出された塗布液を基板に接液させながら、前記移動機構によって基板と前記塗布ノズルを水平方向に相対的に移動させることで基板に塗布液を塗布する塗布工程と、その後、前記吐出口において前記第1端部と反対側の第2端部が基板周縁の他端部に位置した際に、前記吐出口から塗布液を露出させつつ、前記移動機構によって基板と前記塗布ノズルを相対的に移動させる終了工程と、を実行するように前記塗布ノズルと前記移動機構を制御することを特徴としている。
本発明によれば、塗布開始前には、例えば塗布ノズルは基板の外側に配置されている。そして、塗布開始時において、吐出口の第1端部が基板周縁の一端部に位置し、当該吐出口から吐出された塗布液が基板周縁の一端部に接液する際には、基板と塗布ノズルを相対的に移動させる。そうすると、基板周縁の一端部において、従来のように、塗布ノズルの長手方向に塗布液が拡がるのを抑制でき、基板周縁に塗布液が溜まるのを抑制できる。したがって、基板周縁の一端部に局所的に塗布液の膜厚が厚くなるのを抑制できる。
また、塗布終了時には、吐出口の第2端部が基板周縁の他端部に位置し、当該吐出口から吐出された塗布液が基板周縁の他端部から離液する際には、基板と塗布ノズルを相対的に移動させる。そうすると、基板周縁の他端部において、従来のように、塗布ノズルの長手方向に塗布液が拡がるのを抑制でき、基板周縁に塗布液が溜まるのを抑制できる。したがって、基板周縁の他端部に局所的に塗布液の膜厚が厚くなるのを抑制できる。
以上のように本発明によれば、基板面内で均一に塗布液を塗布することができる。
前記制御部は、前記開始工程において、少なくとも前記第1端部が前記基板周縁の一端部に位置してから、前記第2端部が前記基板周縁の一端部に位置するまでの間、第1速度で基板と前記塗布ノズルを相対的に移動させ、前記塗布工程において、前記第1速度より速い第2速度で基板と前記塗布ノズルを相対的に移動させるように、前記移動機構を制御してもよい。
前記制御部は、前記終了工程において、前記塗布工程における基板と前記塗布ノズルの相対的な移動速度と同じ速度で、基板と前記塗布ノズルを相対的に移動させるように、前記移動機構を制御してもよい。
前記塗布ノズルは、毛細管現象によって前記吐出口から塗布液を引き出して基板に供給してもよい。
本発明によれば、基板面内で均一に塗布液を塗布することができる。
本実施形態に係る塗布処理装置の構成を示す模式側面図である。 本実施形態に係る塗布処理装置の構成を示す模式平面図である。 塗布ノズルの構成を示す斜視図である。 塗布ノズルの内部構成を示す縦断面図である。 塗布ノズルの高さ位置とウェハの移動速度を時系列に表したタイムチャートである。 塗布処理装置による塗布処理動作の説明図である。 塗布処理装置による塗布処理動作の説明図である。 塗布処理装置による塗布処理動作の説明図である。 塗布処理装置による塗布処理動作の説明図である。 塗布処理装置による塗布処理動作の説明図である。 塗布処理装置による塗布処理動作の説明図である。 塗布処理装置による塗布処理動作の説明図である。 塗布処理装置による塗布処理動作の説明図である。 塗布処理装置による塗布処理動作の説明図である。 塗布処理装置による塗布処理動作の説明図である。 塗布処理装置による塗布処理動作の説明図である。 塗布処理装置による塗布処理動作の説明図である。 塗布処理装置による塗布処理動作の説明図である。 従来の塗布処理動作の説明図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
先ず、本実施形態に係る塗布処理装置の構成について、図1及び図2を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る塗布処理装置1の構成を示す模式側面図である。また、図2は、本実施形態に係る塗布処理装置1の構成を示す模式平面図である。なお、以下においては、位置関係を明確にするために、互いに直交するX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向を規定し、Z軸正方向を鉛直上向き方向とする。
図1及び図2に示すように、塗布処理装置1は、載置台10と、移動機構20と、塗布ノズル30と、昇降機構40とを有している。
移動機構20は、基板としてのウェハWを水平方向(X軸方向)に移動させる機構部であり、ウェハ保持部21と駆動部22とを備えている。ウェハ保持部21は、吸引口(図示せず)が形成された水平な上面を有し、吸引口からの吸引によってウェハWを水平な上面に吸着保持する。駆動部22は、載置台10に設けられ、ウェハ保持部21を水平方向に移動させる。移動機構20は、駆動部22を用いてウェハ保持部21を移動させることによって、ウェハ保持部21に保持されたウェハWを水平方向に移動させる。
なお、以下の説明においては、ウェハWの周縁においてX軸負方向側の端部を一端部Waといい、X軸正方向側の端部を他端部Wbという。
塗布ノズル30は、ウェハWの移動方向(X軸方向)と直交する方向(Y軸方向)に延びる長尺状のノズルであり、ウェハ保持部21によって保持されるウェハWの上方に配置される。かかる塗布ノズル30の構成については、後述する。
昇降機構40は、塗布ノズル30を鉛直方向(Z軸方向)に昇降させる機構部であり、固定部41と駆動部42とを備えている。固定部41は、塗布ノズル30を固定する部材である。また、駆動部42は、水平方向(Y軸方向)と鉛直方向に延び、駆動部22の両側に亘って架け渡された門型構造を有し、固定部41を鉛直方向に移動させる。昇降機構40は、駆動部42を用いて固定部41を鉛直方向に移動させることによって、固定部41に固定された塗布ノズル30を昇降させる。
なお、塗布処理装置1には、上記載置台10、移動機構20、塗布ノズル30、及び昇降機構40のほか、例えば塗布ノズル30の先端部に付着した塗布液を除去するノズル洗浄部(図示せず)や、塗布ノズル30を収容可能なノズル待機部(図示せず)、これらノズル洗浄部やノズル待機部を移動させるための移動機構(図示せず)などが設けられている。
以上の塗布処理装置1には、図1に示すように制御部100が設けられている。制御部100は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部(図示せず)を有している。プログラム格納部には、例えば塗布ノズル30による塗布液の吐出動作、移動機構20による塗布ノズル30の移動動作などの動作を制御して、塗布処理装置1における塗布処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、その他の各種駆動系の動作を制御して、塗布処理装置1における塗布処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク(HD)、フレキシブルディスク(FD)、コンパクトディスク(CD)、マグネットオプティカルデスク(MO)、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Hに記録されていたものであって、その記憶媒体Hから制御部100にインストールされたものが用いられる。
次に、上述した塗布ノズル30の構成について説明する。図3に示すように塗布ノズル30は、ウェハWの移動方向(X軸方向)に対して直交する方向(Y軸方向)に、ウェハWの直径より大きい長さで延びる本体部31を有している。本体部31の下端面には、ウェハWに塗布液を吐出する吐出口32が形成されている。吐出口32は、本体部31の長手方向(Y軸方向)に沿ってウェハWの直径より大きい長さで延びるスリット状の吐出口である。
なお、図3及び図4に示すように、以下の説明においては、吐出口32においてX軸正方向側の端部を第1端部32aといい、X軸負方向側の端部を第2端部32bという。
図4に示すように塗布ノズル30の内部には、塗布液を貯留する貯留室33が形成されている。貯留室33における本体部31の長手方向に沿った長さは、吐出口32の長手方向の長さと同じである。貯留室33の下端部には、鉛直方向に延び、吐出口32に連通する流路34が形成されている。流路34における本体部31の長手方向に沿った長さも、吐出口32及び貯留室33の長手方向の長さと同じである。
貯留室33には、当該貯留室33内に塗布液を供給する供給管35が接続されている。供給管35は、内部に塗布液を貯留する塗布液供給源36に連通している。また、供給管35には、塗布液の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群37が設けられている。
次に、以上のように構成された塗布処理装置1で行われる塗布処理のプロセスについて説明する。図5は、塗布処理における塗布ノズル30の高さ位置と、ウェハWの移動速度とを、時系列に表したタイムチャートである。
塗布処理を行うにあたっては、先ずウェハWが塗布処理装置1に搬送機構(図示せず)により搬入される。塗布処理装置1に搬入されたウェハWは、ウェハ保持部21に載置されて吸着保持される(図5の時間T0)。時間T0において、ウェハWは停止しており、ウェハWの移動速度はゼロ(V0)である。
この時間T0において、塗布ノズル30は、当該塗布ノズル30が塗布処理前と塗布処理後に待機する待機高さH0に配置されている。また、図6及び図7に示すように塗布ノズル30は、その吐出口32がウェハWの一端部Waの外側に配置されている。すなわち、吐出口32のウェハW側の第1端部32aは、ウェハWの一端部Waの外側(X軸負方向側)に位置している。
その後、移動機構20によってウェハWを水平方向(X軸負方向)に移動させ、図8及び図9に示すようにウェハWの一端部Waを吐出口32の第1端部32aに配置する(図5の時間T1)。時間T1において、ウェハWは第1速度V1で移動している。
この時間T1において、昇降機構40によって塗布ノズル30を下降させ、接液高さH1に配置する。そして、塗布液供給源36から塗布ノズル30に塗布液Cを供給し、当該塗布ノズル30の吐出口32から表面張力によって塗布液Cを露出させる。そうすると、塗布液CがウェハWの一端部Waに接触する。
その後、時間T1が過ぎると、移動機構20によってウェハWをさらに水平方向(X軸負方向)に移動させ、図10及び図11に示すようにウェハWの一端部Waを吐出口32の第2端部32bに配置する(図5の時間T2)。時間T1から時間T2においては、ウェハWは一定の第1速度V1で移動する。
この時間T1から時間T2において、塗布ノズル30の高さ位置は接液高さH1に維持されている。上述したように時間T1において、塗布液CがウェハWの一端部Waに接触しているため、時間T1から時間T2においてウェハWが移動するに伴って、毛細管現象によって吐出口32から塗布液Cが引き出される。こうして、時間T2において、吐出口32から吐出された塗布液CがウェハWに接液する。
なお、時間T1から時間T2において、ウェハWは低速の第1速度V1で移動しているため、吐出口32から吐出された塗布液CをウェハWに確実に接液させることができる。
また、時間T1から時間T2において塗布液CがウェハWの一端部Waに接液する際には、ウェハWが移動しているため、ウェハWの一端部Waにおいて、従来のように塗布ノズル30の長手方向に塗布液Cが拡がるのを抑制でき、一端部Waに塗布液Cが溜まるのを抑制できる。
そして、このように時間T2において塗布液CがウェハWに接液し、吐出口32とウェハWの間に塗布液Cの液溜りが形成されると、図12に示すように昇降機構40によって塗布ノズル30を上昇させ、塗布高さH2に配置する。この塗布高さH2は、ウェハW上に塗布される塗布液Cの膜厚に応じて設定される。
その後、時間T2が経過すると、図13及び図14に示すように吐出口32から吐出された塗布液CをウェハWに接液させながら、移動機構20によってウェハWをさらに水平方向(X軸負方向)に移動させる。このとき、ウェハWは、第1速度V1より速い第2速度V2で移動する。また、塗布ノズル30の高さ位置は塗布高さH2に維持されている。そして、毛細管現象によって吐出口32から塗布液Cが引き出され、ウェハW上に塗布液Cが塗布される。
その後、図15及び図16に示すように、移動機構20によってウェハWは、その他端部Wbが吐出口32の第2端部32bに位置するまで移動する(図5の時間T3)。時間T2から時間T3においては、ウェハWは一定の第2速度V2で移動する。
この時間T3では、吐出口32から表面張力によって塗布液Cが露出しているが、吐出口32の直下にはウェハWは存在していない。すなわち、吐出口32とウェハWの間に塗布液Cが存在しない。このため、毛細管現象が作用せず、吐出口32から塗布液Cが引き出されることがない。そして、時間T3において塗布液CがウェハWの他端部Wbから離液し、ウェハWの表面全面に塗布液Cが塗布される。
なお、時間T3において塗布液CがウェハWの他端部Wbから離液する際には、ウェハWが移動しているため、ウェハWの他端部Wbにおいて、従来のように塗布ノズル30の長手方向に塗布液Cが拡がるのを抑制でき、他端部Wbに塗布液Cが溜まるのを抑制できる。
その後、時間T3が経過すると、移動機構20によってウェハWの移動速度を減速し、ウェハWを停止させる(図5の時間T4)。このとき、図17及び図18に示すように塗布ノズル30は、その吐出口32がウェハWの他端部Wbの外側に配置される。すなわち、吐出口32のウェハ側の第2端部32bは、ウェハWの他端部Wbの外側(X軸正方向側)に位置する。
また、この時間T4において、昇降機構40によって塗布ノズル30を上昇させ、待機高さH0に配置する。こうして、塗布処理装置1における一連の塗布処理が終了する。
以上の実施形態によれば、塗布開始時の時間T1において、吐出口32の第1端部32aがウェハWの一端部Waに位置し、当該吐出口32から吐出された塗布液Cが一端部Waに接液する際には、ウェハWを水平方向に移動させている。そうすると、ウェハWの一端部Waにおいて、従来のように塗布ノズル30の長手方向に塗布液Cが拡がるのを抑制でき、一端部Waに塗布液Cが溜まるのを抑制できる。したがって、ウェハWの一端部Waに局所的に塗布液Cの膜厚が厚くなるのを抑制できる。
また、塗布終了時の時間T3において、吐出口32の第2端部32bがウェハWの他端部Wbに位置し、当該吐出口32から吐出された塗布液Cが他端部Wbから離液する際には、ウェハWを水平方向に移動させている。そうすると、ウェハWの他端部Wbにおいて、従来のように塗布ノズル30の長手方向に塗布液Cが拡がるのを抑制でき、他端部Wbに塗布液Cが溜まるのを抑制できる。したがって、ウェハWの他端部Wbに局所的に塗布液Cの膜厚が厚くなるのを抑制できる。
以上のように本実施形態によれば、ウェハ面内で均一に塗布液Cを塗布することができる。
また、上述のように塗布開始時の時間T1においてウェハWの一端部Waに塗布液Cが溜まるのを抑制でき、塗布終了時の時間T3においてウェハWの他端部Wbに塗布液Cが溜まるのを抑制できる。換言すれば、ウェハWの一端部Waと他端部Wb上の塗布液Cを少量にできる。ここで、ウェハWの周縁の塗布液Cの量が多いと、当該塗布液CがウェハWの外部にこぼれて、ウェハWの側面や裏面が汚れ、さらにはウェハWを保持する機構やウェハWを搬送する機構を汚してしまう。場合によっては、これら機構に塗布液CによりウェハWが貼りついて、当該ウェハWが割れてしまう場合がある。この点、本実施形態ではウェハWの周縁上の塗布液Cを少量にできるので、ウェハWの保持信頼性や搬送信頼性を向上させることができる。
また、時間T1から時間T2において、ウェハWを低速の第1速度V1で移動させているので、吐出口32から吐出された塗布液CをウェハWに確実に接液させることができる。また、時間T2から時間T3において、ウェハWを高速の第2速度V2で移動させているので、塗布処理のスループットを向上させることができる。
なお、本実施形態では、時間T2においてウェハWの一端部Waが吐出口32の第2端部32bに位置した際に、ウェハWの移動速度を第1速度V1から上昇させたが、ウェハWの移動速度を速くするタイミングはこれに限定されない。時間T2で塗布液CがウェハWに接液した以降であれば、いつでもよい。但し、上述したように塗布処理のスループットをより向上させるためには、時間T2においてウェハWの移動速度を上昇させるのが好ましい。
さらに本実施形態では、塗布ノズル30の吐出口32から毛細管現象によって塗布液Cを引き出して、ウェハWに塗布液Cを塗布する方法、いわゆるキャピラリー塗布法を用いているので、ウェハWに供給された塗布液Cが当該ウェハWの外に流出することがなく、塗布ノズル30から必要量の塗布液CのみをウェハWに供給すればよい。したがって、例えばスピン塗布法に比べて、塗布液Cの供給量を少量化することができる。
以上の実施形態の塗布処理装置1では、移動機構20によってウェハWを水平方向に移動させることで、ウェハWと塗布ノズル30を相対的に移動させたが、塗布ノズル30を水平方向に移動させるようにしてもよい。或いは、ウェハWと塗布ノズル30の両方を水平方向に移動させるようにしてもよい。
また、以上の実施形態では、ウェハWに塗布液Cを塗布する際、塗布ノズル30の吐出口32から毛細管現象によって塗布液Cを引き出していたが、塗布ノズル30からウェハWに塗布液Cを供給する方法はこれに限定されない。例えばポンプ等によって強制的に塗布ノズル30の吐出口32から塗布液Cを吐出するようにしてもよい。
また、以上の実施形態で用いられる塗布液Cには、任意の塗布液を用いることができる。例えば基板同士を接合する際に用いられる接着剤や、ウェハW上の回路を封止するための塗布液、ポリイミド、レジスト液などの塗布液をウェハW上に塗布する場合にも本発明は適用できる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のFPD(フラットパネルディスプレイ)、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。
1 塗布処理装置
10 載置台
20 移動機構
21 ウェハ保持部
22 駆動部
30 塗布ノズル
31 本体部
32 吐出口
32a 第1端部
32b 第2端部
33 貯留室
34 流路
35 供給管
36 塗布液供給源
37 供給機器群
40 昇降機構
41 固定部
42 駆動部
100 制御部
C 塗布液
W ウェハ
Wa 一端部
Wb 他端部

Claims (4)

  1. 基板に塗布液を塗布する塗布処理装置であって、
    スリット状の吐出口から基板に塗布液を吐出する塗布ノズルと、
    前記吐出口の長手方向の直交方向に基板と前記塗布ノズルを相対的に移動させる移動機構と、
    前記塗布ノズルと前記移動機構を制御する制御部と、を有し、
    前記制御部は、
    前記吐出口の基板側の第1端部が基板周縁の一端部に位置した際に、前記吐出口から塗布液を露出させつつ、前記移動機構によって基板と前記塗布ノズルを相対的に移動させる開始工程と、
    その後、前記吐出口から吐出された塗布液を基板に接液させながら、前記移動機構によって基板と前記塗布ノズルを水平方向に相対的に移動させることで基板に塗布液を塗布する塗布工程と、
    その後、前記吐出口において前記第1端部と反対側の第2端部が基板周縁の他端部に位置した際に、前記吐出口から塗布液を露出させつつ、前記移動機構によって基板と前記塗布ノズルを相対的に移動させる終了工程と、
    を実行するように前記塗布ノズルと前記移動機構を制御することを特徴とする、塗布処理装置。
  2. 前記制御部は、
    前記開始工程において、少なくとも前記第1端部が前記基板周縁の一端部に位置してから、前記第2端部が前記基板周縁の一端部に位置するまでの間、第1速度で基板と前記塗布ノズルを相対的に移動させ、
    前記塗布工程において、前記第1速度より速い第2速度で基板と前記塗布ノズルを相対的に移動させるように、前記移動機構を制御することを特徴とする、請求項1に記載の塗布処理装置。
  3. 前記制御部は、前記終了工程において、前記塗布工程における基板と前記塗布ノズルの相対的な移動速度と同じ速度で、基板と前記塗布ノズルを相対的に移動させるように、前記移動機構を制御することを特徴とする、請求項1又は2に記載の塗布処理装置。
  4. 前記塗布ノズルは、毛細管現象によって前記吐出口から塗布液を引き出して基板に供給することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の塗布処理装置。
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