JP2019111477A - 基板の局所冷却装置、流動物が付与された基板の前記流動物の端部膜厚の制御装置、流動物のコーティング装置、基板上に付与された流動物の乾燥装置および流動物の端部厚みの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に付与された流動物の端部膜厚の不均一な部分を減じ、その有効面積を拡大する。【解決手段】流動物が付与された基板において、前記流動物が付与された基板の前記流動物の端部部分をその周囲よりも低い温度に冷却する手段によって所定の温度に冷却する。【選択図】図１

Description

本発明は、コーター等の流動物の付与装置によって基板上に付与された流動物の端部の厚みを制御するための装置、および、制御する方法に関する。

液晶ディスプレイの部材であるカラーフィルターの製造では、ガラス基板上に、スリットノズル等を用いて塗布液が吐出されて塗布液の膜が形成される塗布工程と、塗布された塗布膜を乾燥させる乾燥工程がある。また、これに限られず、電子機器あるいは当該機器に用いる部材の製造においては各種のコーティング剤が基板上に塗布され、必要により乾燥され、これに続く各種の加工、例えばフォトリソグラフィー工程、が施されて電子情報機器や部材の製造が行われている。

このとき、塗布膜はすべての領域で均一な膜厚で形成されていることが望ましいが、塗布膜の端部から５〜２０ｍｍ程度の範囲で膜厚が不均一な領域（以下、「端部不均一部」と言う）が何らの対策もしなければ広い範囲で発生し、この端部不均一部は性能的または機能的に他の部分と異なるので製品あるいは部材として有効に用いることができない。

この端部不均一部の発生原因は、塗布工程と乾燥工程の両方にあり、塗布工程の場合、図１４（ａ）に示すようにスリットノズル６１から吐出された塗布液６２は、一般的にスリットノズルの長手方向の吐出幅Ｌ１よりも長手方向両側に広がるため、ガラス基板Ｗ１には吐出幅Ｌ１よりも広い塗布幅Ｌ２の塗布膜が形成される。そのため、図１４（ｂ）に示すように、塗布膜Ｆの中央部では所定の膜厚で均一となるが、端部では、上記の塗布液６２の局部的な広がりの影響を受けて、薄膜部７１が形成される。さらにその後、図１４（ｃ）に示すように、表面張力によって端部より少し内側の塗布液を端部に引き寄せ、端部が盛り上がるため、厚膜部７２が形成され、最終的に長さＸ０の端部不均一部が形成される。なお、表面張力による端部の盛り上がりは薄膜部７１の形成が無くとも発生しうるものである。

一方で、乾燥工程の場合、塗布膜端部では、図１５に示すように中央部と比較すると塗布膜の上面７４に加え端面７３を有していることから、塗布膜Ｆの体積当たりの表面積が大きくなり、表面積差によって乾燥が中央部よりも早く進むため、中央部の塗布液が端部へと流動してしまう。そのため、塗布工程で均一な塗布膜Ｆを形成できたとしても、塗布工程と同じく図１４（ｃ）のように、塗布膜Ｆの最端部で厚膜部７２が、その少し内側で薄膜部７１が形成される。特に、塗布膜厚が厚くなるほど、端面の面積が増加し、乾燥速度差が大きくなるため、端部不均一部は大きくなる傾向がある。

これらのことから、製品の有効領域を広くすることが要求される製品を製造するためには、塗布工程でより全面均一な塗布膜を形成しつつ、また、乾燥工程での塗布液の流動を抑制することが重要である。

そこで、塗布工程で生じる端部不均一部が発生する領域を低減するために、特許文献１のように、スリットノズルの吐出口両端部で局所的に塗布液を増量して吐出する技術や、乾燥工程で生じる端部不均一部が発生する領域を低減するために、塗布膜を加熱乾燥に比べて短時間で乾燥させることで塗布液の流動を抑制する減圧乾燥方法が知られている。また、特許文献２のように、塗布膜の端部領域と中央部領域で異なる熱伝導率の熱伝導プレートを用いることで端部と中央部の乾燥速度を近くする技術が知られている。

特開2016-182576号公報 特開2006-130374号公報

特許文献１に記載の方法によれば、塗布膜端部で塗布液が局所的に広がることで減少する膜厚分だけ、端部の塗布液の吐出量を増量することで、端部の薄膜化を防ぐことが可能である。しかしながら、吐出量分布の調整は、スリットノズル内の流路の形状を変更することが必要であるため、塗布液の特性や塗布条件ごとに異なる最適な吐出量分布を調整することは極めて困難である。また、塗布液の表面張力による液流動によって生じる端部不均一部が拡がることを抑制することは全くできない。

また、減圧による乾燥や特許文献２に記載の方法を用いることで、乾燥工程中に生じる塗布液の流動を低減することができるが、端部厚みを精度良く制御することは困難である上に、塗布工程で生じた端部不均一部を改善することはできない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、塗布工程で生じるおそれのある端部不均一部が発生する領域を低減し、均一な膜厚である領域（有効領域）を拡大させることができる膜厚形状制御装置及び制御方法を提供することにある。なお、乾燥工程においても端部の乾燥速度の制御作用を期待できる。

上記した本発明の課題は、基板の上に付与された流動物の端部近傍の温度をその周囲よりも低い温度に冷却する手段、前記端部近傍の温度を所定の温度に制御する制御手段を具備する基板の局所冷却装置、また、当該局所冷却装置を具備した膜厚制御装置あるいは流動物のコーティング装置、基板上に付与された流動物の乾燥装置、また、基板の上に流動物を付与する工程、前記流動物が付与された基板の前記流動物の端部をその周囲よりも低い所定の温度に冷却する工程を有する流動物の端部厚みの制御方法、によって解決することができる。

また、好ましく、前記端部近傍の周囲部分の温度を所定の温度に調節する手段を更に具備することによってより精度の高い端部厚みの制御が可能である。

本発明によれば、基板上に付与された流動物の端部の厚みを制御することができ、端部不均一部が発生する領域を低減することができる。この結果、有効領域の広い製品あるいは部材を製作することができる。

本発明の基板の局所冷却装置が具備された端部膜厚の制御装置の一実施形態の概略構成を示す側面図。 図１の基板の局所冷却装置において基板に当接する冷却接触部材の好適な一態様を説明する側面図。 本発明の基板の局所冷却装置が具備された端部膜厚制御装置の他の実施形態の概略構成を示す側面図。 本発明の基板の局所冷却装置が具備された端部膜厚制御装置の他の実施形態の概略構成を示す側面図。 （ａ）端部近傍の温度をその周囲よりも低い温度に冷却する手段のみを用いた場合の流動物膜の温度分布を説明する図。（ｂ）端部近傍の周囲部分の温度を所定の温度に調節する手段を更に用いた場合の流動物膜の温度分布を説明する図。 本発明の基板の局所冷却装置が具備された端部膜厚制御装置の他の実施形態の概略構成を示す側面図。 本発明の基板の局所冷却装置を用いた際の端部不均一部の低減のメカニズムを説明するための説明図。 本発明の基板の局所冷却が具備された端部膜厚制御装置を円形の基板に適用する実施形態を説明するための斜視図。 円形の基板に適用する際の基板の位置決め手段について説明する上面図。 基板の位置決め手段について他の形態を説明する側面図。 本発明の基板の局所冷却が具備された端部膜厚制御装置を長尺のシート状基材に適用する実施形態を説明するための上面図。 本発明の基板の局所冷却が具備された端部膜厚制御装置を長尺のシート状基材に適用する実施形態の概略構成を説明する側面図。 本発明の実施例および比較例の例による塗布膜厚と塗布膜端部からの距離との関係を説明したグラフ。 （ａ）スリットノズルによる流動物の塗布における流動物の挙動を説明するためのスリットノズル長手方向に沿った断面図。（ｂ）スリットノズルを用いて流動物を塗布した直後の塗布膜端部の状態を説明する模式断面図。（ｃ）流動物を塗布して更に時間経過したときの流動物の表面張力に拠る塗布膜端部の変形挙動を説明する模式断面図。 理想的な膜の端部形状を説明する模式断面図。 図１の基板の局所冷却装置において冷却温度調整装置の構成を説明するための側面図。

本発明者等は、前記の課題について鋭意検討を行った結果、流動物を基板に付与した際の流動物端部の表面張力に着眼するに到り、流動物端部近傍の温度を制御、より具体的には流動物の材質に依存して所定の温度に冷却、することに拠って端部の膜厚を制御できることを見いだし、本発明に到達した。

本発明に用いうる基板の材質には特に制限は無く、各種の材料が使用しうる。そのような材料としては、例えば、ガラスやシリコンなどの無機材料製のシート、ウェハあるいは板状体、ポリイミドやポリエステルなどの樹脂製のフィルムあるいはシートなどが挙げられる。また、その形状についても特に制限は無く、方形、円形、長尺のシート形状など様々な形状を採りうる。基板は平坦なものであることが好ましい。

本発明は基板上に付与された流動物において端部不均一部が発生する領域を低減することを目的とする。本発明に用いうる流動物としては特に制限は無いが、有機物の溶液や無機物あるいは有機物をバインダーと溶剤に分散させたスラリーなどが挙げられる。なおここで、基板上に付与後に基板から流れ落ちる程度の粘度を有していないことは通常必要である。

また、基板に流動物を付与する方法に特に制限は無い。付与する方法としては、例えば、スリットノズルから流動物を吐出する方法、ノズルアレイから流動物を吐出する方法、ナイフコータ−やエッジコータ−によって付与する方法、他の材料上に形成された流動物の膜を転写する方法などが挙げられるが、流動物の膜の厚みの均一性を採りやすいこと及び生産性の点からスリットノズルから流動物を吐出する方法を用いることが好ましい。

以下、このスリットノズルから流動物を塗布するノズルコーティング法を例として図面を用いつつ、本発明を詳しく説明する。なお、スリットノズルによる基板へのコーティングの場合、塗布膜の端部は塗剤の吐出開始部、吐出終了部および吐出を行いながらスリットノズルを相対移動させたときのスリットノズルの両端部に対応しての塗布膜の両端部である。

図１は、本発明の基板の局所冷却装置が具備された端部膜厚制御装置の一実施形態の概略構成を示す側面図である。

この端部膜厚制御装置５は、冷却接触部材１５と冷却温度調整装置１０を構成要素とする基板の局所冷却装置を備えている。すなわち、この端部膜厚の制御装置５は、ガラス基板Ｗ１の下面に接触する冷却接触部材１５を備えており、この冷却接触部材１５が塗布膜Ｆの形成された側の面の反対側の面から該塗布膜Ｆの端部近傍に接触可能に構成されており、塗布膜Ｆの端部をその周囲よりも低い温度に冷却する。冷却接触部材１５は基板に直接に接触するように構成されていることが好ましいが、冷却接触部材による塗布膜Ｆの端部の冷却ができるのであれば、他の部材を間に介して接触されるように構成されていても良い。係る他の部材としては基板を載置するステージが挙げられる。他の部材は基板が薄くて脆い場合や柔軟性を持つ材料の場合に好ましく採用され、前者の場合は歩留まりが向上し、後者の場合は膜厚の均一性が向上する。また、本発明の基板の局所冷却装置は塗布膜Ｆの端部の温度の制御を通じて塗布膜Ｆの端部の表面張力の調節を行うので、塗布膜Ｆの材質に応じての所定の温度に冷却が行えるよう前記冷却接触部材１５は冷却温度調整装置１０に接続されている。また、塗布膜Ｆの端部と冷却接触部材１５との位置合わせのためにこの端部膜厚の制御装置５は、冷却接触部材１５の水平移動を行う移動手段２０と、この移動手段２０を支持する装置基台６と、装置基台６に固定され、ガラス基板Ｗ１の位置決めを行う位置決めブロック７と、を備えている。

この例において、冷却接触部材１５は、垂直方向に延びる側板と水平方向に延びる底板を有したＵ字の断面形状を有しており、垂直方向に延びる側板の頂部には塗布膜Ｆの端部に対応する基板の位置に接触する接触面１５ｓＲ、１５ｓＬを備え、また、水平方向に延びる側板は冷却温度調整装置１０に接続されている。冷却接触部材１５の材質に目的を阻害しない程度に基板への熱伝導が行えるのであれば特に制限はないが、熱伝導性に優れた銅、アルミニウムなどの金属製のものを用いることが好ましい。また、接触面１５ｓＲ、１５ｓＬは、ガラス基板Ｗ１との接触を良好とするため、平面度公差が十分に小さい状態であることが好ましい。また、ガラス基板Ｗ１との接触を良好に保つために、図２に示されるように、冷却接触部材のガラス基板Ｗ１との接触部を弾性体１９で構成することができる。このようにすることで、接触面積が比較的広い場合や、ガラス基板Ｗ１の側の平面度公差が大きい場合であっても弾性体が適度に変形して良好な接触を保つことが可能である。この弾性体１９においても熱伝導に優れた材料を用いることが好ましいことはいうまでもない。

この例では、冷却接触部材１５は、垂直方向に延びる側板と水平方向に延びる底板を有したＵ字の断面形状を有したものを用いているが、ガラス基板Ｗ１との接触部を平板状の部材により構成して塗布膜Ｆの端部に対応する位置に冷却端子、すなわち当該端子とガラス基板Ｗ１との接触部を通じて熱を吸収して冷却を行う構成、を具備されたものとすれば、ガラス基板Ｗ１の自重による撓みを吸収できるので好ましい。

次に、冷却温度調整装置１０は、抜き書きした図１６を参照して説明すると、冷却ユニット１１と冷却接触部材１５への伝熱量（この場合は吸熱量）を制御する温度コントローラー１４と冷却接触部材１５への伝熱手段である金属製プレート１２を備えている。図１に戻り、冷却ユニット１１によって冷却された金属製プレート１２が冷却接触部材１５に接続されることで、冷却接触部材１５を通じて塗布膜Ｆの端部を所定の温度に冷却する。所定の温度への冷却を保つため、この例においては、冷却接触部材１５のガラス基板Ｗ１近傍に温度センサ１３が具備されている。この温度センサ１３は、ガラス基板Ｗ１を載置した際の、冷却接触部材１５の温度変化を素早く測定するために、接触面１５ｓＲ、または１５ｓＬの近傍に取り付けることが好ましいが、フィードバック制御に支障が無ければ冷却接触部材１５のいずれの位置、または、金属製プレート１２に取り付ける構成であっても良い。また、温度センサは塗布膜Ｆが形成されたガラス基板Ｗ１の温度を直接に測定するものであっても構わない。また、冷却ユニット１１における冷却手段としては、圧縮機と冷媒を有する一般的な冷凍サイクルを用いることができるが、応答性良くフィードバック制御ができる点と、さらには小型・軽量であるため、ペルチェ素子を用いることが好ましい。なお、冷却自体は冷風をあてることでも可能ではあるが、冷却部位を一定の範囲に制御することが困難であること、冷風によって塗布膜からの溶媒の蒸散への影響が懸念されることから接触式の冷却手段によることが好ましい。

移動手段２０は、ガラス基板Ｗ１と冷却接触部材１５との位置決めを行うために用いられる。本実施形態の移動手段２０は、装置基台６に設けられているレール２１、このレール２１に沿って水平方向に移動する水平可動部２２、及び、この水平可動部２２を移動させるリニアアクチュエータ２３を備えている。そして、冷却ユニット１１は、水平可動部２２に搭載されている。移動手段２０は、移動制御装置２４によって制御され、冷却接触部材１５を所定の位置に水平移動させることができる。この移動手段２０により、装置基台６に固定された位置決めブロック７に対する絶対位置を基準として冷却接触部材１５を水平方向に移動させることで、冷却接触部材１５のガラス基板Ｗ１への接触位置を調整できる。なお、移動手段２０は、位置決めブロック７と、冷却接触部材１５とを相対的位置を決定できる構成であればよく、固定状態にある冷却接触部材１５に対し、位置決めブロック７を移動させる構成であっても良い。また、ガラス基板Ｗ１上の塗布膜Ｆを画像処理してその端部を検出し、移動手段２０を通じて冷却接触部材１５の位置調整をはかる手段によって位置制御をはかっても構わない。

図３は、本発明の基板の局所冷却装置が具備された端部膜厚制御装置の他の実施形態の概略構成を示す側面図である。

この例において、端部膜厚制御装置５１は、複数ある塗布膜の端部の各々に対して独立した冷却接触部材１５Ｒ、１５Ｌが備えられた態様である。冷却接触部材１５Ｒ、１５Ｌは各々に独立した冷却温度調整ユニット１１Ｒ、１１Ｌに接続されている。この冷却接触部材１５Ｒ、１５Ｌは、垂直方向に伸びる側板と水平方向に延びる底板とからなるＬ字型を有しており、垂直方向に延びる側板はガラス基板Ｗ１との接触面１５ｓＲまたは１５ｓＬを有しており、水平方向に延びる底板は冷却温度調整ユニット１１Ｒ、１１Ｌに接続されている。スリットノズルを用いて形成された塗布膜Ｆの塗布幅方向端部と、塗布開始位置と、塗布終了位置の各端部は、塗布膜の形成時期や塗剤の状態が通常は異なっていることからその端部は異なった膜厚の不均一状態（端部不均一部）を示すことがあるため、最適な塗布膜の端部厚みの制御を行うためには各々で異なった温度に冷却することが必要となる場合があるが、この例の構成であれば、例えば、塗布開始位置と塗布終了位置の両端部の膜厚形状を制御する場合であっても、端部毎に最適な温度へ冷却することが可能である。

図４は、基板の局所冷却装置が具備された端部膜厚制御装置の他の実施形態の概略構成を示す側面図である。

ガラス基板Ｗ１上に形成された塗布膜Ｆの端部部分をその周囲よりも低い温度に冷却する際には塗布膜Ｆの端部部分の周囲部分の熱も奪ってしまって必要以上の範囲を冷却してしまう場合も起こりうる。当該周囲部分の温度を所定の温度に調節する手段を具備すれば当該周囲部分の表面張力の制御が崩れることも無く、端部膜厚の均一性を一層良好なものとできる。なお、本発明でいう端部近傍の周囲部分とは基板の上に付与された流動物の端部近傍を包囲している必要は無く、端部近傍に隣接または近接した領域を意味する。要するところは奪われすぎた熱量を補償する領域である。

この例において、端部膜厚制御装置５２は、冷却温度調整装置１０Ｒ、１０Ｌとは異なる独立した温度調整装置１６が具備されており、当該温度調整装置は、塗布膜Ｆの端部近傍に相当するガラス基板Ｗ１と冷却接触部材１５Ｒ、１５Ｌとの接触面１５ｓＲ、１５ｓＬに近接し、且つ、塗布膜Ｆに対して中央側の位置に接触面１８ｓＲ、１８ｓＬを有した温度調整用接触部材１８、温度調整ユニット１７、温度調整用接触部材１８への伝熱量（多くのケースでは加熱量）を制御する温度コントローラー１４’および温度調整用接触部材１８への伝熱手段である金属製プレート１２が備えられており、これにより温度調整用接触部材１８が接触するガラス基板Ｗ１の部分の温度を所定の温度に調節することができる。温度調整ユニット１７は、冷却温度調整ユニット１１Ｒ、１１Ｌと同様に、水平可動部２２に搭載されている。

温度調整用接触部材１８は、ガラス基板Ｗ１と接触した位置および塗布膜Ｆに対してその内側の領域の冷却接触部材１５Ｒ、１５Ｌからの冷却効果を遮断するべく熱量を補償するための部材であり、本実施形態においては、垂直方向に延びる側板と水平方向に延びる底板とからなるＵ字型の断面形状を有しており、垂直方向に延びる側板がガラス基板Ｗ１との接触面１８ｓＲ、１８ｓＬを有し、水平方向に延びる底板は温度調整ユニット１７に金属製プレート１２を介して接続されている。その材質や形状などにおけるバリエーションは図１の冷却接触部材１５についてした説明と同様であるため省略する。

温度調整装置１６は、温度調整ユニット１７を備えている。温度調整ユニット１７は、ガラス基板Ｗ１上に形成された塗布膜Ｆの端部部分の周囲部分を所定の温度に調整するための機能を必要とするが、塗布膜Ｆの形成が常温で行われることが多いため、常温付近での温度調整を精度良く行えるペルチェ素子を用いることが好ましい。なお、温度調整装置１６におけるバリエーションは、図１の冷却温度調整装置１０についてした説明と同様であるため省略する。

ここで、温度調整装置１６を用いることによる具体的な効果について図５を用いて説明する。

図５（ａ）は、温度調整装置１６を備えない図３に示された端部膜厚の制御装置５１を用いた場合の塗布膜の温度分布図、図５（ｂ）は、温度調整装置１６を備えた図４に示された端部膜厚の制御装置５２を用いた場合の塗布膜Ｆの温度分布図を示している。

図５（ａ）に示すように、冷却接触部材１５Ｒ、１５Ｌからの冷却によって、載置前は温度Ｔ０で一定であった塗布膜Ｆにおいて温度変化を生じた範囲Ｌは、接触時間や基板及び塗布膜の熱伝導率にも依存するが、塗布膜Ｆの端部近傍が所定の温度Ｔ１に到達した際にはＴ０よりも低い温度となっている領域（図中Ｌで示された範囲）が生じることとなる。膜厚みの均一性の観点から塗布膜の表面張力への影響を及ぼしたくない領域を冷却することとなってしまった場合には、その結果として端部不均一部の発生と拡大を十分に抑制できないことがある。一方で、図５（ｂ）に示すように、温度調整装置１６を用いた場合には、温度調整用接触部材１８からの熱の補償ができるので、塗布膜Ｆの端部近傍が所定の温度Ｔ１に到達した際にはＴ０よりも低い温度となっている領域（図中Ｌで示された範囲）は温度調整装置１６を用いない場合よりも小さくすることができ、端部不均一部の発生と拡大をより一層抑制することが可能となる。

図６は、本発明の基板の局所冷却装置が具備された端部膜厚制御装置の他の実施形態を示す側面図である。

この例においては、温度調整用接触部材１８は、冷却接触部材１５Ｒ、１５Ｌがガラス基板Ｗ１に接触している部分の塗布膜Ｆに対して内側方向のほぼ全ての領域に接触する面１８ｓを有している。塗布液の種類によっては、塗布膜Ｆの端部以外の領域における僅かな温度の違いによって塗剤の流動が起きる可能性があるため、係る構成とすることにより塗布膜Ｆが設けられたガラス基板Ｗ１の領域の塗布膜Ｆの端部近傍以外の多くの領域を均一、かつ、所定の温度に調整することができ、膜厚不均一部の発生を抑制する効果がより一層顕著なものとなる。

次に、本発明を用いての具体的な流動物が付与された基板における流動物の端部の膜厚制御について、図４記載の本発明に係る局所冷却装置が具備された端部膜厚の制御装置を例に挙げて説明する。

まず、冷却接触部材１５Ｒ、１５Ｌおよび温度調整用接触部材１８を、ガラス基板Ｗ１との接触がされた領域での温度が所定の温度となるようにそれぞれにおいて接続された温度コントローラー１４、１４’の温度を設定する。温度の設定は被塗布物の例えば粘度や表面張力に拠って異なるので予め実験的に設定すべき温度についての情報を取得しておく。ここで、温度調整用接触部材１８における設定温度は、冷却接触部材１５Ｒ、１５Ｌからの冷却の影響を遮断するということであれば、雰囲気温度と同じとするかそれよりもやや高めに設定すれば良い。一方で、冷却接触部材１５Ｒ、１５Ｌによって冷却されたときの塗布膜Ｆが設けられたガラス基板Ｗ１における塗布膜Ｆの端部領域の温度と該端部領域以外の領域での温度差が小さすぎる場合には、塗剤の移動が生じにくいので、端部不均一部の発生と拡大を抑制する効果が得られにくい。一方で温度差が大きすぎる場合には表面張力差によるより短い時間で多くの塗剤の移動が見込めるが、冷却接触部材の延在する方向での温度ムラが生じる虞があり、結果的に端部不均一部が発生し、その領域が大きくなる可能性がある。

続いて、塗布膜Ｆが形成されたガラス基板Ｗ１を、塗布膜Ｆを上にして、ガラス基板Ｗ１の１辺を位置決めブロック７に当接させてガラス基板Ｗ１の位置を定め、その後、所定の温度となるように温度調整がされた冷却接触部材１５Ｒ、１５Ｌ及び温度調整用接触部材１８をガラス基板Ｗ１の塗布膜Ｆが形成された面とは反対側の面から接触させ、所定の制御時間だけ保持する。保持時間は、塗剤の種類や塗布膜厚によって異なるため、制御時間は、あらかじめ実験的に設定すべき時間についての情報を取得しておく。

図７は、本発明の基板の局所冷却装置が具備された端部膜厚の制御における作用（メカニズム）を説明する図である。図中の破線は、膜厚制御を行わなかった場合の塗布膜Ｆの端部断面の形状を示している。

冷却接触部材１５Ｌ、及び、温度調節用接触部材１８が塗布膜Ｆの端部に相当するガラス基板Ｗ１の部位に接触し、塗布膜Ｆの端部領域が冷却接触部材１５Ｌによって冷却されることで、塗布膜Ｆの中央側に存在する塗剤との間で温度差が生じる。一般的に塗剤は、温度が低い方が表面張力が高いため、塗布膜Ｆの端部に存在する塗剤の表面張力は塗布膜Ｆの中央部側に存在する塗剤の表面張力よりも高くなる。この結果、塗布膜Ｆ中央側に存在する塗剤が端部側に引き寄せられ、措置が行われなかったならば端部不均一部となるであろう薄膜部７１に塗剤が充填され、薄膜部７１が中央部と同じ膜厚となる。また、冷却によって温度差を設けるので乾燥によって塗剤の流動が阻害されることも少ない。その結果、均一な膜厚である領域（有効領域）が拡大され、端部不均一部の幅がＸ０からＸ１へと低減する。なお、乾燥工程で生じることが見込まれる薄膜化を打ち消すように、本発明の方法によってあらかじめ膜厚の厚い部分を設けておくことで乾燥後の端部不均一部が存在する領域を最終的に低減することが可能である。

そして、塗布膜Ｆが形成されたガラス基板Ｗ１を乾燥装置内へ搬送し、塗布膜Ｆを乾燥させ、固化させる。

なお、以上において説明した実施形態は、すべての点で例示であって限定的なものではない。つまり上で例示した本発明の一実施形態である端部膜厚の制御装置５（５１、５２、５３）は、図示された形態に限られず本発明の要旨の範囲内において種々のバリエーションを採ることが可能である。さらに以下においては、本発明の別な実施形態をいくつか例示する。

まず、上での説明において端部膜厚の制御装置５（５１、５２、５３）に塗剤が塗布されたガラス基板Ｗ１を載置する態様について説明をしたが、コーティング装置に本発明の端部膜厚の制御装置が組み込まれていても良く、乾燥装置内に本発明の端部膜厚の制御装置が組み込まれていても良い。前者の場合は、コーティング装置のステージに端部膜厚の制御装置を組み込み、該ステージ上で塗布と同時または塗布を行ってすぐに端部膜厚の制御装置を作動させることで効果的な制御が可能となり、後者の場合は、端部膜厚の制御のあと直ぐに、または制御を行いつつ、乾燥を行うことで効果的な端部膜厚の制御が可能となる。また、ガラス基板の搬送装置に端部膜厚の制御装置を組み込み、コーティング装置から乾燥装置に搬送を行いつつ端部膜厚の制御を行う態様であっても良い。

また、図８に示すとおり、本発明の端部膜厚の制御装置は円形の基板にも適用することができる。

例えば、スピンコーターによって半導体ウェハのような円形の基板Ｗ２に塗剤が塗布されることがあるが、塗布膜Ｆが形成された円形基板においては塗布膜の端部は円周の周縁部に存在するところ、冷却接触部材１５の形状としてはその上面が円環状の環状接触面１５ｓを持つ。また、円形の基板Ｗ２の位置決めは、移動手段２０に代えて、例えば、図９に示すような円形の基板Ｗ２の外側に設けた３つの位置決めポール８１を円形の基板Ｗ２の外周に接触するように移動させることにより円形の基板Ｗ２の位置決めを行う方法や、図１０に示すような冷却接触部材１５に円形の基板Ｗ２の外周面と接触するガイド面１５ｇをつけ、ガイド面１５ｇに沿って円形の基板Ｗ２を下降させて、自動的に位置決めする方法が挙げられる。

また、図１１に示すとおり、本発明の端部膜厚の制御装置は長尺のシート状基材においても適用が可能である。

この例においては、端部膜厚の制御装置５４は、上面に塗布膜Ｆが形成されたシート状基材Ｗ３を支持するロール４３間に備えられている。ここで、図１１中には図示していないが冷却接触部材はシート状基材Ｗ３上に塗剤が塗布されることで形成される塗布膜Ｆの幅方向における両端部（耳部）近傍の塗布膜Ｆが設けられた面とは反対側の面からシート状基材Ｗ３に接触可能に構成されている。この構成により、コーティング装置４１から乾燥装置４２への搬送間に端部膜厚の制御を行うことができる。また、図１２に示すように、端部膜厚の制御装置５４に用いられる移動手段２０には、水平可動部２２に加え、上下可動部２６を上下方向に移動させる昇降アクチュエータ２５を備えており、冷却ユニット１１および、温度調整ユニット１７は、上下可動部２６に搭載されている。この移動手段２０により、冷却接触部材１５Ｒ、１５Ｌ、及び、温度維持接触部材１８を上下動させて、シート状基材Ｗ３の下面に接触させることで、塗布膜Ｆの端部膜厚形状を制御することが可能である。

図４に示す端部膜厚の制御装置５２を用いて、公知のスリットノズルでガラス基板Ｗ１に塗布された塗布膜Ｆに対して端部膜厚の制御を行った。

ガラス基板Ｗ１の厚みを０．７ｍｍ、固形分濃度１４％、粘度４．０ｃｐのレジスト顔料がプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＭＡ）に分散された分散液を、乾燥前の塗布膜厚を２０μｍとし、塗剤の塗布及び端部膜厚の制御の処理は２３℃の常圧雰囲気下で実施した。また、冷却接触部材１５Ｒ、１５Ｌは、厚み１．０ｍｍのアルミニウム製であり、塗布膜端部近傍の冷却温度を１５℃、冷却接触部材の接触時間を６０秒、接触位置を塗布膜の幅方向両端部の直下とした。また、温度調整用接触部材１８は、厚み２．０ｍｍのアルミニウム製であり、同部材が接触する部分の温度を２３℃、接触面１８ｓＲ、１８ｓＬの接触位置は冷却接触部材１５Ｒ、１５Ｌが接触する領域から塗布膜中央側に１．０ｍｍ離れた位置とした。

図１３は、端部膜厚の制御を行った場合、及び、行わなかった場合のそれぞれの塗布膜端部における膜厚みのプロファイルを表している。

図１３より、均一な膜厚として合格ラインである平均膜厚の±３％以内とならなかった部分は、端部膜厚の制御を行った場合は端から４ｍｍの領域、端部膜厚の制御を行わなかった場合は端から６．５ｍｍであり、制御を行った場合には端部不均一部は３８％低減していることが確認できた。

５、５１、５２、５３、５４ 端部膜厚の制御装置
６ 装置基台 ７ 位置決めブロック
１０ 冷却温度調整装置 １１ 冷却ユニット
１２ 金属製プレート １３ 温度センサ
１４、１４’ 温度コントローラー
１５、１５Ｒ、１５Ｌ 冷却接触部材
１５ｓ、１５ｓＲ、１５ｓＬ 冷却接触部材の接触面
１５ｇ 冷却接触部材のガイド面
１６ 温度調整装置 １７ 温度調整ユニット
１８ 温度調整用接触部材
１８ｓ、１８ｓＬ、１８ｓＲ 温度調整用接触部材の接触面
１９ 弾性体 ２０ 移動手段
２１ レール ２２ 水平可動部
２３ リニアアクチュエータ ２４ 移動制御装置
２５ 昇降アクチュエータ ２６ 上下可動部
４１ コーティング装置 ４２ 乾燥装置
４３ ロール ６１ スリットノズル
６２ スリットノズルから吐出された塗布液
７１ 薄膜部 ７２ 厚膜部
７３ 塗布膜の端面 ７４ 塗布膜の上面
８１ 位置決めポール Ｆ 塗布膜
Ｆ１ 膜厚形状制御後の塗布膜形状
Ｌ 温度変化が生じる長さ Ｌ１ 吐出幅
Ｌ２ 塗布幅 Ｔ０ 塗布膜中央部側の温度
Ｔ１ 冷却部分の温度 Ｗ１ ガラス基板
Ｗ２ 円形の基板 Ｗ３ シート状基材
Ｘ 幅方向
Ｘ０ 端部膜厚の制御を行わなかった場合の端部不均一部長さ
Ｘ１ 端部膜厚の制御を行った場合の端部不均一部長さ

Claims (7)

1. 基板の上に付与された流動物の端部近傍の温度をその周囲よりも低い温度に冷却する手段、前記端部近傍の温度を所定の温度に制御する制御手段を具備する基板の局所冷却装置。
2. 前記端部近傍の周囲部分の温度を所定の温度に調節する手段を更に具備する請求項１記載の基板の局所冷却装置。
3. 請求項１または２記載の局所冷却装置が具備されたことを特徴とする流動物が付与された基板の前記流動物の端部膜厚の制御装置。
4. 請求項３に記載の端部膜厚の調整装置を具備する流動物のコーティング装置。
5. 請求項３に記載の端部膜厚の調整装置を具備する基板上に付与された流動物の乾燥装置。
6. 基板の上に流動物を付与する工程、前記流動物が付与された基板の前記流動物の端部をその周囲よりも低い所定の温度に冷却する工程を有する流動物の端部厚みの制御方法。
7. 前記流動物が付与された基板の前記流動物の端部近傍をその周囲よりも低い所定の温度に冷却する工程が、前記流動物の端部近傍をその周囲よりも低い所定の温度に冷却するとともに前記端部近傍の周囲部分の温度を所定の温度に制御することを特徴とする請求項６に記載の流動物の端部厚みの制御方法。

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