JP2022026290A - 縁部平坦化デバイスおよび該デバイスを含む塗工乾燥システム - Google Patents

Abstract

【課題】膜厚均一性の高い塗工膜を基板に形成する縁部平坦化デバイスおよび該デバイスを含む塗工乾燥システムを提供する。【解決手段】縁部平坦化デバイス３は、基板７に塗工された塗工液膜８の縁部４９を加熱する加熱部３０と、縁部４９における盛り上がりを測定する盛り上がり測定センサ４０と、縁部４９における塗工液膜８の表面張力を制御する表面張力制御部３２，３３と、表面張力制御部３２，３３を制御する制御部１００とを備え、制御部１００は、縁部４９における盛り上がりを盛り上がり測定センサで測定しながら、表面張力制御部３２，３３を制御して加熱部３０による縁部４９への加熱を制御することによって、縁部４９における塗工液膜８の表面張力を低下させ、塗工液膜８の縁部４９における盛り上がりを抑制する。【選択図】図３

Description

この発明は、縁部平坦化デバイスおよび該デバイスを含む塗工乾燥システムに関する。

基板に形成された塗工膜の膜周縁部では、膜周縁部よりも内側に位置する膜内周部に比べて盛り上がりする現象（いわゆる、エッジビード：edge-bead）が生じることが知られている。半導体デバイスの分野では、エッジビードが発生すると、基板内でチップとして利用可能な有効面積が縮小し、歩留りが低下する。表示ディスプレイの分野では、エッジビードの存在は、画像品位に直接的な影響を及ぼす。したがって、膜厚均一性の高い塗工膜を基板に形成するための様々な取り組みがなされている。

特許文献１は、液送ポンプからの塗工液の吐出とダイヘッドおよび基板の間の相対移動とのタイミングを制御する塗工装置を開示する。特許文献２は、塗布領域の周縁部に対してライン状の塗工膜をあらかじめ形成しておき、ライン状の塗工膜によって面状の塗工膜の広がりを規制する塗工装置を開示する。

特開２００１－１３７７６４号公報 特開２００７－００７６３９号公報

特許文献１では、塗工液の特性（材質や粘度）、所望とする塗工膜の厚みが変わると、その都度、制御を調整する必要があるという問題がある。特許文献２では、ライン状の塗工膜を形成する工程と、面状の塗工膜を形成する工程という２つの膜形成工程が必要になるので、生産時間が長くなるという問題がある。

基板に塗工された塗工液膜は揮発性の溶媒を多量に含むので、塗工液膜からは揮発性の溶媒が気化して抜けていく。そのため、揮発性の溶媒の気化が、それ以降の塗工液膜の形状を画定する上で多大な影響を及ぼす。それにもかかわらず、従来は、基板に塗工された塗工液膜の縁部における塗工液の挙動について十分な検討がなされていなかった。

そこで、この発明の課題は、膜厚均一性の高い塗工膜を基板に形成する縁部平坦化デバイスおよび該デバイスを含む塗工乾燥システムを提供することである。

上記課題を解決するため、この発明の一態様に係る縁部平坦化デバイスは、
基板に塗工された塗工液膜の縁部を加熱する加熱部と、
前記縁部における盛り上がりを測定する盛り上がり測定センサと、
前記縁部における前記塗工液膜の表面張力を制御する表面張力制御部と,
前記表面張力制御部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記縁部における前記盛り上がりを前記盛り上がり測定センサで測定しながら、前記表面張力制御部を制御して前記加熱部による前記縁部への加熱を制御することによって、前記縁部における前記塗工液膜の前記表面張力を低下させることを特徴とする。

この発明によれば、塗工液膜の縁部における盛り上がりを測定しながら加熱部による縁部への加熱を制御することによって、表面張力が小さい縁部から表面張力が大きい内側部へと向かう塗工液の流れが生じるため、縁部における盛り上がりが抑制されるので、膜厚均一性の高い塗工膜を基板に形成できる。

第１実施形態に係る縁部平坦化デバイスを含む塗工乾燥システムの模式図である。 塗工液膜が塗工された基板の断面図である。 第１実施形態に係る縁部平坦化デバイスを説明する断面図である。 縁部平坦化デバイスにおける加熱部の斜視図である。 第２実施形態に係る縁部平坦化デバイスを説明する断面図である。 第３実施形態に係る縁部平坦化デバイスを有する減圧乾燥装置が開放状態にあることを示す断面図である。 図６に示した減圧乾燥装置が閉鎖状態にあることを示す断面図である。 縁部平坦化デバイスのブロック図である。 濃度差によるマランゴニ対流を説明する図である。 温度差によるマランゴニ対流を説明する図である。 第１変形例に係る、加熱部による縁部への加熱制御を説明する図である。 第２変形例に係る、加熱部による縁部への加熱制御を説明する図である。

以下、図面を参照しながら、この発明に係る縁部平坦化デバイス３および該デバイス３を含む塗工乾燥システム１の実施の形態を説明する。

〔第１実施形態〕
図１を参照しながら、第１実施形態に係る縁部平坦化デバイス３を含む塗工乾燥システム１を説明する。図１は、第１実施形態に係る縁部平坦化デバイス３を含む塗工乾燥システム１の模式図である。

図１に示すように、塗工乾燥システム１は、塗工装置２、縁部平坦化デバイス３、減圧乾燥装置４、硬化装置５および搬送ロボット９を備える。

塗工装置２では、図２のように、溶質と揮発性の溶媒とを含む塗工液が、基板７の上面に塗工されて、塗工液膜８が塗工される。基板７の上に塗工された塗工液膜８は、塗工液膜８の周縁部に位置する液周縁部（縁部）４９と、液周縁部４９の近傍であって液周縁部４９よりも内側に位置する液内周部（内側部）４８とを有する。塗工液膜８が平面視で矩形形状を有する場合、液周縁部４９は、矩形の４つの辺に対応した矩形形状を有する。基板７は、基板７を挟んで液周縁部４９の反対側において、液周縁部４９に対応する下面側周縁部３９を有する。

塗工装置２は、例えば、塗工液を吐出口から吐出するスリット状のノズルを基板７に対して相対的に走査して塗工液膜８を塗工する、いわゆるスリットコーターである。当該構成によれば、フラットパネルディスプレイや半導体の製造に用いられる大型の基板７に対して、フォトレジスト液などからなる塗工液膜８を均一に塗工できる。もちろん、例えばスピンコートのような他方式の塗工装置を用いることができる。なお、所望厚みを有する塗工膜を形成するには、揮発性の溶媒の気化を考慮して、塗工膜よりも厚い厚みを有する塗工液膜８が形成される。

塗工液膜８が塗工された基板７は、搬送ロボット９によって塗工装置２から縁部平坦化デバイス３に搬送される。縁部平坦化デバイス３では、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力を制御することにより、塗工液膜８の液周縁部４９で生じている盛り上がりを抑制した塗工液膜８が形成される。なお、縁部平坦化デバイス３の構成および動作の詳細については、後述する。

縁部平坦化デバイス３によって塗工液膜８の液周縁部４９が平坦化された基板７は、搬送ロボット９によって縁部平坦化デバイス３から減圧乾燥装置４に搬送される。減圧乾燥装置４では、塗工液膜８に含まれる揮発性の溶媒を気化させる（すなわち、塗工液膜８を乾燥させる）ことにより、厚みが薄くなった塗工液膜８が形成される。なお、減圧乾燥装置４の構成および動作の詳細については、後述する。

厚みが薄くなった塗工液膜８が形成された基板７は、搬送ロボット９により減圧乾燥装置４から硬化装置５に搬送される。硬化装置５は、熱や紫外線などを用いて、乾燥された塗工液膜８を硬化させることにより、塗工膜を形成する。硬化装置５は、基板７を一枚ごと硬化処理する枚葉式であってもよいし、複数の基板７を一括して硬化処理するバッチ式や連続式であってもよい。

次に、図３、図４および図８を参照しながら、第１実施形態に係る縁部平坦化デバイス３の構成および動作について説明する。

図３および図８に示すように、縁部平坦化デバイス３は、支持体１４と、加熱部３０と、盛り上がり測定センサ４０と、表面張力制御部３２，３３と、制御部１００とを備える。

図３に示すように、支持体１４は、塗工液膜８が塗工された基板７を支持して、載置台３８の上面に立設されている。支持体１４として、複数（例えば４本）の支持ピンが用いられる。各支持体１４の尖端部が基板７の下面に当接することにより、基板７が水平姿勢で支持される。

盛り上がり測定センサ４０は、基板７の上に塗工された塗工液膜８の液周縁部４９の盛り上がりを測定する。言い換えると、盛り上がり測定センサ４０は、塗工液膜８の液周縁部４９での厚みの変化を測定する。盛り上がり測定センサ４０は、例えば、レーザー変位計である。レーザー変位計は、液周縁部４９の盛り上がりを非接触で測定して、塗工液膜８の液周縁部４９の表面に向けてレーザー光を照射して、液周縁部４９の表面で反射したレーザー光を受光するまでの時間を測定する。これにより、盛り上がり測定センサ４０は、液周縁部４９の盛り上がりを測定する。盛り上がり測定センサ４０は、塗工液膜８の液周縁部４９の上方（例えば、直上）に配設される。盛り上がり測定センサ４０は、筐体４１の上筐体４２に取り付けられた支持部３６によって吊り下げ支持される。なお、盛り上がり測定センサ４０の支持構造は、筐体４１の側方筐体４３に取り付けられた支持部３６によって側方から支持される構造にすることもできる。

加熱部３０は、加熱によって、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力の低下を促進する機能を有する。塗工液膜８の温度が上がると、塗工液膜８の表面張力が小さくなる。第１実施形態に係る縁部平坦化デバイス３では、加熱部３０は、接触加熱によって、塗工液膜８の液周縁部４９を基板７の下側から加熱する。

図４に示すように、加熱部３０は、平面視で矩形形状を有しており、熱伝導性の良い金属材料、例えばアルミニウムや銅でできている。加熱部３０は、熱容量の大きな材料、例えば樹脂材料から構成することもできる。加熱部３０は、基板７の下面に向けて延在する。加熱部３０は、例えば外側から内側に向けて斜め上方に延在する。加熱部３０の上端である接触端３１は、先端が尖ったナイフエッジ形状を有しており、基板７の下面側周縁部３９に対して線状に接触するように構成されている。接触時において、加熱部３０の接触端３１は、基板７を挟んで液周縁部４９の反対側にある下面側周縁部３９に位置するように構成される。加熱部３０は、下面側周縁部３９および基板７の厚み部分を介して、液周縁部４９の下（例えば、直下）に配設される。なお、図４では、一体型で構成される加熱部３０を図示しているが、加熱部３０を４つの別部品の辺部からなる構成にして、それぞれの辺部を独立して加熱制御できるようにしてもよい。

加熱部３０は、加熱源３２を有する。加熱源３２は、例えば、加熱部３０の下端側に設けられる。加熱源３２として、例えば、電熱ヒータが用いられる。加熱源３２からの熱は、加熱部３０の本体部を伝導して、接触端３１に伝導する。加熱源３２は、制御部１００によって制御される。制御部１００からの指令に応じて、加熱源３２がＯＮまたはＯＦＦに制御されることにより、加熱部３０が所定の温度に加熱される。なお、加熱部３０の加熱制御は、ＯＮ／ＯＦＦ制御に限らず、加熱源３２の出力を制御する出力制御にしてもよい。

加熱部３０は、複数のアクチュエータ３３および加熱支持部３４を介して、載置台３８に立設されている。加熱支持部３４の上部が、加熱部３０に接続される。アクチュエータ３３は、例えば、電動アクチュエータである。電動アクチュエータは、ボールネジやラック・アンド・ピニオンなどの機構部品と、電動モータとを備える。制御部１００が電動モータの回転を制御することにより、機構部品に接続された加熱支持部３４が上下方向に直線運動する。

アクチュエータ３３は、加熱支持部３４を上下方向に駆動することにより、加熱部３０を上下方向に変位させる。加熱部３０は、アクチュエータ３３によって上方に変位すると、基板７の下面側周縁部３９に接触する接触状態になる。加熱部３０は、アクチュエータ３３によって下方に変位すると、基板７の下面側周縁部３９から離間した非接触状態になる。

所定の温度に加熱された加熱部３０の接触端３１が、基板７の下面側周縁部３９に接触すると、加熱部３０の熱が、基板７における下面側周縁部３９および厚み部分を介して、塗工液膜８の液周縁部４９に伝導する。これにより、塗工液膜８の液周縁部４９の温度が上がるので、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力が小さくなる。

所定の温度に加熱された加熱部３０の接触端３１が、基板７の下面側周縁部３９から離れて非接触状態になると、加熱部３０からの熱伝導が無くなる。これにより、塗工液膜８の液周縁部４９の温度が下がるので、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力が大きくなる。

図８に示すように、制御部１００には、盛り上がり測定センサ４０と表面張力制御部３２，３３とが接続される。制御部１００は、盛り上がり測定センサ４０によって測定された塗工液膜８の液周縁部４９の盛り上がりの変化に応じて、表面張力制御部３２，３３とを制御する。制御部１００は、例えばコンピュータであり、演算部（ＣＰＵ：中央演算装置）と、記憶部（ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ）とを含む。

制御部１００は、塗工液膜８の液周縁部４９における盛り上がりの変化を盛り上がり測定センサ４０で測定しながら、加熱部３０を昇降させるアクチュエータ３３を制御する。加熱部３０が基板７に接触すると、塗工液膜８の液周縁部４９が加熱状態になり、液周縁部４９での温度が上がるので、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力が小さくなる。逆に、加熱部３０が基板７から離れて非接触になると、塗工液膜８の液周縁部４９が非加熱状態になり、液周縁部４９での温度が下がるので、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力が大きくなる。したがって、アクチュエータ３３は、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力を制御する表面張力制御部として働く。

制御部１００は、盛り上がり測定センサ４０によって測定された塗工液膜８の液周縁部４９における盛り上がりの変化に応じて、加熱部３０を加熱する加熱源３２を制御する。加熱部３０の接触端３１が、基板７の下面側周縁部３９に接触した状態で、加熱源３２がＯＮになると、塗工液膜８の液周縁部４９が加熱状態になり、液周縁部４９での温度が上がるので、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力が小さくなる。逆に、加熱部３０の接触端３１が、基板７の下面側周縁部３９に接触した状態で、加熱源３２がＯＦＦになると、塗工液膜８の液周縁部４９が非加熱状態になり、加熱源３２がＯＮのときよりも、液周縁部４９での温度が下がるので、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力が大きくなる。したがって、加熱源３２は、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力を制御する表面張力制御部として働く。

盛り上がり測定センサ４０と接触端３１とアクチュエータ３３とは、図３において左側および右側の２箇所に配設されているが、手前側および奥側の２箇所にも配設して、矩形の基板７の各辺での加熱制御を独立して行うようにしてもよい。また、盛り上がり測定センサ４０を代表的な１箇所に配設して、矩形の基板７の各辺での加熱制御を同じように行うようにしてもよい。

従来技術で説明したように、基板７に形成された塗工膜の膜周縁部では、膜周縁部の内側に位置する膜内周部に比べて膜厚が大きくなる現象（いわゆる、エッジビード：edge-bead）が知られている。当該現象は、十分に解明されていないが、例えば、塗工液膜８を基板７に塗工した段階では、液周縁部４９と液内周部４８との間で表面張力差が生じることにより、液周縁部４９において盛り上がりが形成されると仮定できる。

塗工液膜８は、溶質と揮発性の溶媒とから構成されているが、塗工液膜８は揮発性の溶媒を多量に含んでいる。揮発性の溶媒は、塗工液膜８と外界とを隔てる界面を通じて気化するので、界面の面積が大きいほど、揮発性の溶媒の気化量が多くなる。液周縁部４９では、液内周部４８との比較で、塗工液膜８の膜厚に対応する側方界面８ａが加算されるので、液周縁部４９によって画定される界面の面積は、液内周部４８によって画定される界面の面積よりも大きくなる。したがって、液周縁部４９における揮発性の溶媒の気化量は、液内周部４８における揮発性の溶媒の気化量よりも多くなる。揮発性の溶媒の気化量が多くなると揮発性の溶媒の濃度が低くなるため、溶質の濃度が相対的に高くなる。溶質の濃度が相対的に高い液周縁部４９では、表面張力が大きくなり、溶質の濃度が相対的に低い液内周部４８では、表面張力が小さくなる。このように、表面張力差が液周縁部４９と液内周部４８との間で生じている。

ところで、液体において、表面張力差があると、マランゴニ対流と呼ばれる対流が生じることが知られている。マランゴニ対流は、表面張力が小さい方から表面張力が大きい方への液体の流れである。塗工液膜８を基板７に塗工したままの状態で揮発性の溶媒が気化すると、表面張力が小さい液内周部４８から、表面張力が大きい液周縁部４９へのマランゴニ対流（以下、第１のマランゴニ対流という）が生じることにより、液周縁部４９において盛り上がりが形成されると考えられる。すなわち、従来技術では、塗工液膜８に含まれる溶質の濃度差に起因する液内周部４８から液周縁部４９への第１のマランゴニ対流によって、液周縁部４９において盛り上がりが形成されると考えられる（図９を参照）。

これに対して、第１実施形態に係る縁部平坦化デバイス３により、加熱部３０による局所的な加熱が行われる液周縁部４９では、表面張力が小さくなるのに対して、加熱部３０による加熱が行われない液内周部４８では、表面張力が大きくなる。加熱による温度差に起因した表面張力差があるので、表面張力が小さい液周縁部４９から、表面張力が大きい液内周部４８へのマランゴニ対流（以下、第２のマランゴニ対流という）が生じる（図１０を参照）。加熱による温度差に起因した第２のマランゴニ対流は、溶質の濃度差に起因した第１のマランゴニ対流の方向と反対方向を向いている。塗工液膜８の液周縁部４９における盛り上がりの変化を盛り上がり測定センサ４０で測定しながら、加熱部３０による加熱を適切に制御することにより、第１のマランゴニ対流を第２のマランゴニ対流で相殺させることができる。すなわち、本願発明では、塗工液膜８における温度差に起因する液周縁部４９から液内周部４８への第２のマランゴニ対流によって、液周縁部４９で形成される盛り上がりが抑制されて、塗工液膜８の膜厚均一性が向上する。

したがって、上記縁部平坦化デバイス３によれば、塗工液膜８の液周縁部（縁部）４９における盛り上がりを測定しながら加熱部３０による液周縁部（縁部）４９への加熱を制御することによって、表面張力が小さい液周縁部（縁部）４９から表面張力が大きい液内周部（内側部）４８へと向かう塗工液の流れが生じるため、液周縁部（縁部）４９における盛り上がりが抑制されるので、膜厚均一性の高い塗工膜を基板７に形成できる。

上記実施形態において、加熱部３０による加熱制御は、加熱源３２のＯＮ／ＯＦＦ制御だけでなく、加熱源３２の出力制御としてもよい。加熱源３２の出力制御により、精度の高い加熱制御が可能になる。そして、非接触加熱の場合、基板７の下面側周縁部３９と加熱部３０の接触端３１との間の離間距離をアクチュエータ３３で制御する離間距離制御を行うことができる。離間距離制御により、塗工液膜８の液周縁部（縁部）４９に対する局所的な加熱制御が可能になる。

〔第２実施形態〕
図５は、第２実施形態に係る縁部平坦化デバイス３を説明する断面図である。第２実施形態に係る縁部平坦化デバイス３では、非接触式の加熱部３０が用いられている。以下、上述した第１実施形態に係る縁部平坦化デバイス３との相違点を中心に説明する。

縁部平坦化デバイス３は、支持体１４と、加熱部３０と、盛り上がり測定センサ４０と、表面張力制御部３２，３３と、制御部１００とを備える。

加熱部３０は、加熱源３２を有し、加熱源３２は、例えば、加熱部３０の上端側に設けられる。加熱源３２として、例えば、電熱ヒータが用いられる。加熱源３２からの熱は、加熱部３０の本体部を伝導して、非接触端３７に伝導する。加熱源３２は、制御部１００によって制御される。制御部１００からの指令に応じて、加熱源３２がＯＮまたはＯＦＦに制御されることにより、加熱部３０が所定の温度に加熱される。

加熱部３０は、複数の加熱支持部３４、アクチュエータ３３および支持部３６を介して、筐体４１の上筐体４２に吊り下げ支持される。加熱部３０の上部は、複数の加熱支持部３４を介して、複数のアクチュエータ３３に接続される。各アクチュエータ３３の上部は、複数の支持部３６に接続される。各支持部３６は、筐体４１の上筐体４２に支持される。

図５に示すように、加熱部３０の非接触端３７は、液周縁部４９に対して離間して斜め上方で対面するように構成されている。すなわち、加熱部３０は、盛り上がり測定センサ４０による塗工液膜８の液周縁部４９における盛り上がりの変化の測定を妨げないように、液周縁部４９の斜め上方に対面して配設される。これにより、加熱部３０と液周縁部４９との間に介在する介在部材が無くなり、介在部材の加熱が不要になるので、迅速な加熱制御が可能になる。加熱部３０は、例えば、液内周部４８を加熱しないように、液周縁部４９の斜め上方外側に配設される。

加熱支持部３４の上部が、アクチュエータ３３に接続される。アクチュエータ３３は、例えば、電動アクチュエータである。電動アクチュエータは、ボールネジやラック・アンド・ピニオンなどの機構部品と、電動モータとを備える。制御部１００が電動モータの回転を制御することにより、機構部品に接続された加熱支持部３４が上下方向に直線運動する。

アクチュエータ３３は、加熱支持部３４を上下方向に駆動することにより、加熱部３０を上下方向に変位させる。加熱部３０は、アクチュエータ３３によって上方に変位すると、塗工液膜８の液周縁部４９と、加熱部３０の非接触端３７との間隔が大きくなる。加熱部３０は、アクチュエータ３３によって下方に変位すると、塗工液膜８の液周縁部４９と、加熱部３０の非接触端３７との間隔が小さくなる。

所定の温度に加熱された加熱部３０の非接触端３７が、塗工液膜８の液周縁部４９に近づいて両者の離間距離が小さくなると、加熱部３０の熱が、塗工液膜８の液周縁部４９に対して非接触で加えられる。非接触式の加熱は、例えば、対流や輻射である。塗工液膜８の液周縁部４９が加熱状態になることによって液周縁部４９での温度が上がるので、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力が小さくなる。

所定の温度に加熱された加熱部３０の非接触端３７が、塗工液膜８の液周縁部４９から遠ざかって両者の離間距離が大きくなると、塗工液膜８の液周縁部４９が非加熱状態になる。これにより、液周縁部４９での温度が下がるので、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力が大きくなる。

制御部１００は、塗工液膜８の液周縁部４９における盛り上がりの変化を盛り上がり測定センサ４０で測定しながら、加熱部３０を昇降させるアクチュエータ３３を制御する。加熱部３０が基板７に近づくと、塗工液膜８の液周縁部４９が加熱状態になり、液周縁部４９での温度が上がるので、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力が小さくなる。逆に、加熱部３０が基板７から遠ざかると、塗工液膜８の液周縁部４９が非加熱状態になり、液周縁部４９での温度が下がるので、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力が大きくなる。したがって、アクチュエータ３３は、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力を制御する表面張力制御部として働く。

また、加熱部３０の非接触端３７が、塗工液膜８の液周縁部４９に近づいた状態で、加熱源３２をＯＮにすると、加熱部３０の熱により、塗工液膜８の液周縁部４９が加熱状態になることによって液周縁部４９での温度が上がるので、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力が小さくなる。加熱部３０の非接触端３７が、塗工液膜８の液周縁部４９近づいた状態で、加熱源３２をＯＦＦにすると、塗工液膜８の液周縁部４９が非加熱状態になることによって液周縁部４９での温度が下がるので、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力が大きくなる。

制御部１００は、盛り上がり測定センサ４０によって測定された塗工液膜８の液周縁部４９における盛り上がりの変化に応じて、加熱部３０を加熱する加熱源３２を制御する。加熱源３２がＯＮになると、塗工液膜８の液周縁部４９が加熱状態になり、液周縁部４９での温度が上がるので、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力が小さくなる。逆に、加熱源３２がＯＦＦになると、塗工液膜８の液周縁部４９が非加熱状態になり、液周縁部４９での温度が下がるので、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力が大きくなる。したがって、加熱源３２は、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力を制御する表面張力制御部として働く。

したがって、上記縁部平坦化デバイス３によれば、塗工液膜８の液周縁部（縁部）４９における盛り上がりを測定しながら加熱部３０による液周縁部（縁部）４９への加熱を制御することによって、表面張力が小さい液周縁部（縁部）４９から表面張力が大きい液内周部（内側部）４８へと向かう塗工液の流れが生じるため、液周縁部（縁部）４９における盛り上がりが抑制されるので、膜厚均一性の高い塗工膜を基板７に形成できる。

〔第３実施形態〕
図６は、第３実施形態に係る縁部平坦化デバイス３を有する減圧乾燥装置４が開放状態にあることを示す断面図である。図７は、図６に示した減圧乾燥装置４が閉鎖状態にあることを示す断面図である。第３実施形態に係る縁部平坦化デバイス３は、減圧乾燥装置４に組み込まれているとともに、塗工乾燥システム１に含まれる。以下、上述した第１実施形態に係る縁部平坦化デバイス３との相違点を中心に説明する。

減圧乾燥装置４は、縁部平坦化デバイス３と、チャンバ６と、支持体昇降部１７と、乾燥加熱部１２と、減圧排気部２０と、復圧部１９と、とを備える。制御部１００は、縁部平坦化デバイス３、減圧乾燥装置４または図示しない操作盤などに設けることができる。

チャンバ６は、基板７を収容して、基板７に対して減圧乾燥処理（減圧処理に加えて、オプションとして加熱処理）を行うための内部空間１０を有する耐圧容器である。チャンバ６は、互いに離間可能なベース１１と蓋２１とから構成される。ベース１１は、図示しない装置フレーム上に設置される。

縁部平坦化デバイス３は、減圧乾燥装置４に組み込まれており、支持体１４と、加熱部３０と、盛り上がり測定センサ４０と、表面張力制御部としての加熱源３２と、制御部１００とを備える。

蓋２１の上部には、蓋２１の厚み方向に貫通する測定開口４６が形成される。測定開口４６は、塗工液膜８の液周縁部４９の上方に位置するように配設される。測定開口４６を覆うように測定窓４４が配設される。測定窓４４は、窓取り付け部４５によって蓋２１の上部外側面に取り付けられる。測定窓４４は、盛り上がり測定センサ４０から照射されるレーザー光に対して光透過性を有する。盛り上がり測定センサ４０は、蓋２１の上部外側面に取り付けられた支持部３６によって蓋２１の外側で支持される。盛り上がり測定センサ４０は、塗工液膜８の液周縁部４９の上方に位置する。盛り上がり測定センサ４０から照射されるレーザー光は、測定窓４４を介して、塗工液膜８の液周縁部４９で反射され、反射されたレーザー光は、測定窓４４を介して、盛り上がり測定センサ４０に戻る。

蓋２１には、蓋２１を上下に駆動する蓋昇降機構２７が接続される。これにより、制御部１００からの昇降指令に応じて蓋昇降機構２７が動作することで、ベース１１に対して蓋２１が上下に移動する。図７のように蓋２１を下降させたときには、ベース１１と蓋２１とが当接して一体となり、その内部に内部空間１０（基板７の処理空間）が形成される。ベース１１の上面の周縁部には、Ｏリング溝１１ｂが設けられている。Ｏリング溝１１ｂには、シリコンゴムなどの弾性体で構成されたＯリング１１ａが取り付けられる。蓋２１の下降時には、ベース１１の上面と蓋２１の下面との間に介在されるＯリング１１ａにより、チャンバ６の内部空間１０が気密状態となる。一方、図６のように蓋２１の上昇時には、チャンバ６が開放され、チャンバ６の内部空間１０に対して基板７の出し入れが可能になる。基板７が支持体昇降部１７によって持ち上げられる。持ち上げられた基板７は、搬送ロボット９によって減圧乾燥装置４から硬化装置５に搬送される。

チャンバ６の内部空間１０を減圧するために、減圧排気部２０が設けられる。減圧排気部２０は、揮発性の溶媒を含むガス（以下「排気ガス」という）を、チャンバ６の内部空間１０から排気する排気ポンプ２０である。チャンバ６と排気ポンプ２０との間は、排気管１８によって接続される。排気管１８の途中には、排気ガスの排気量を制御する排気バルブ１８ａが設けられる。図７に示すように、蓋２１を閉じてチャンバ６の内部空間１０を気密状態にした状態で、制御部１００からの動作指令に応じて排気ポンプ２０が作動するとともに制御部１００からの開指令に応じて排気バルブ１８ａを開くと、排気バルブ１８ａの開度に応じた排気量で排気ガスが排気管１８を通じて排気ラインに排気され、内部空間１０が所定の圧力に減圧される。内部空間１０の圧力を減圧して、塗工液膜８に含まれる揮発性の溶媒を気化させることによって、塗工液膜８を有する基板７の乾燥処理が行われる。

減圧された内部空間１０を大気圧に復圧するために、復圧部１９が設けられる。復圧部１９は、外部からのガス（以下、「外部ガス」という）をチャンバ６の内部空間１０に導入する復圧管１９ａと、外部ガスの導入量を制御する復圧バルブ１９ｂとを有する。内部空間１０が減圧された状態で、制御部１００からの開指令に応じて復圧バルブ１９ｂを開くと、復圧バルブ１９ｂの開度に応じて、外部ガスが復圧管１９ａを通じて内部空間１０に導入され、内部空間１０が大気圧に復圧する。

乾燥加熱部１２は、下支持部１３を介して、ベース１１の上面に立設される。乾燥加熱部１２は、例えば、電熱ヒータであり、制御部１００からの加熱指令に応じて内部空間１０を所定の温度に昇温し、基板７を加熱する。乾燥加熱部１２は、チャンバ加熱部として働き、チャンバ６の内部温度を常温（２０℃）よりも高温になるように、温度制御される。当該構成によれば、塗工液膜８の乾燥を促進できる。

加熱部３０は、乾燥加熱部１２を挿通するように、ベース１１の上面に立設される。加熱部３０は、図４のように平面視で矩形形状を有する。加熱部３０は、基板７の下面に向けて延在する。加熱部３０は、例えば外側から内側に向けて斜め上方に延在する。すなわち、接触時において、加熱部３０の下端は、塗工液膜８よりも外側に位置し、加熱部３０の上端すなわち接触端３１は、基板７を挟んで液周縁部４９の反対側にある下面側周縁部３９に位置するように構成される。加熱部３０は、例えば、下面側周縁部３９および基板７の厚み部分を介して、液周縁部４９の直下に配設される。

加熱部３０の接触端３１は、先端が尖ったナイフエッジ形状を有しており、基板７の下面側周縁部３９に対して線状に接触するように構成されている。加熱部３０の接触端３１の反対側すなわち下端側には、加熱源３２として、例えば、電熱ヒータが設けられる。加熱源３２からの熱は、加熱部３０の本体部を伝導して、接触端３１に伝導する。加熱源３２は、制御部１００によって制御される。加熱部３０は、チャンバ６の内部よりも高温に加熱される。制御部１００からの加熱指令に応じて加熱源３２を所定の温度に加熱すると、加熱部３０は、接触端３１を介して、基板７の下面側周縁部３９を接触加熱する。基板７の下面側周縁部３９および厚み部分を介して、塗工液膜８の液周縁部４９が、加熱される。これにより、簡単な構成で、液周縁部４９を加熱できる。

支持体昇降部１７は、複数の支持体１４と、リンク１５と、支持体昇降モータ１６とを備える。複数の支持体１４として、例えば、４つの支持ピンが配設される。各支持体１４の頭部が基板７の下面に当接することにより、基板７が、チャンバ６の内部空間１０において水平姿勢で支持される。各支持体１４は、ベース１１および乾燥加熱部１２を貫通してチャンバ６の内部空間１０に突出している。複数の支持体１４は、チャンバ６の外部に配置されたリンク１５によって一体化されている。

リンク１５には、支持体昇降モータ１６が接続される。制御部１００からの昇降指令に応じて支持体昇降モータ１６が作動することで、リンク１５によって一体となった複数の支持体１４が上下に移動する。複数の支持体１４上に基板７を載置しつつ支持体昇降モータ１６を作動させることにより、搬送ロボット９による基板７の受け渡しを可能にするとともに、乾燥加熱部１２に対する基板７の高さ位置を調整できる。例えば、図７に示すように、蓋２１を閉じた状態で、各支持体１４が下降することにより、各支持体１４の上端が基板７の下面から離れるように、支持体昇降部１７が制御される。これにより、基板７の下面が、各支持体１４とは非接触になる一方で、基板７の下面側周縁部３９が加熱部３０の接触端３１に接触して、基板７は、加熱部３０に載置された状態で加熱部３０によって支持される。この状態で、加熱源３２をＯＮにすると、加熱部３０の熱によって塗工液膜８の液周縁部４９が加熱されて、液周縁部４９での温度が上がるので、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力が小さくなる。また、加熱源３２をＯＦＦにすると、塗工液膜８の液周縁部４９が非加熱状態になることによって液周縁部４９での温度が下がるので、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力が大きくなる。

制御部１００は、盛り上がり測定センサ４０によって測定された塗工液膜８の液周縁部４９における盛り上がりの変化に応じて、加熱部３０を加熱する加熱源３２を制御する。加熱源３２がＯＮになると、塗工液膜８の液周縁部４９が加熱状態になり、液周縁部４９での温度が上がるので、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力が小さくなる。逆に、加熱源３２がＯＦＦになると、塗工液膜８の液周縁部４９が非加熱状態になり、加熱源３２がＯＮのときよりも液周縁部４９での温度が下がるので、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力が大きくなる。したがって、加熱源３２は、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力を制御する表面張力制御部として働く。

縁部平坦化デバイス３によって盛り上がりが抑制された塗工液膜８を形成したあと、減圧乾燥装置４のチャンバ６内の圧力を減圧して、塗工液膜８に含まれる揮発性の溶媒を気化させることによって、塗工液膜８を有する基板７の乾燥処理が行われる。基板７の乾燥処理のときに、乾燥加熱部１２による加熱を付加することもできる。

下面側周縁部３９を加熱部３０で加熱するとともに、液周縁部４９の斜め上方に設けた加熱部３０によって液周縁部４９を加熱する構成にすることもできる。

よって、これらの実施形態のように、減圧乾燥装置４に組み込まれた縁部平坦化デバイス３によれば、塗工液膜８の液周縁部（縁部）４９における加熱部３０による液周縁部（縁部）４９への加熱を制御することによって、表面張力が小さい液周縁部（縁部）４９から表面張力が大きい液内周部（内側部）４８へと向かう塗工液の流れが生じるため、液周縁部（縁部）４９における盛り上がりが抑制されるので、膜厚均一性の高い塗工膜を基板７に形成できる。加熱部３０による加熱制御は、加熱源３２におけるＯＮ／ＯＦＦ制御や出力制御、基板７の下面側周縁部３９と加熱部３０の接触端３１との間の離間距離をアクチュエータ３３で制御する離間距離制御などが例示される。このような加熱制御により、塗工液膜８の液周縁部（縁部）４９における膜厚を所定の膜厚に、言い換えると、塗工液膜８の液周縁部（縁部）４９における盛り上がりの高さを所定の高さに、調節できる。

この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。

図示を省略するが、縁部平坦化デバイス３は、塗工液膜８を基板７に塗工する塗工装置２に組み込まれることもできる。これにより、基板７の塗工処理を行ってすぐに、液周縁部４９における盛り上がりを抑制でき、図１に図示されるような、縁部平坦化デバイス３に対する専用スペースを省くことができる。

上記実施形態では、盛り上がり測定センサ４０によって、塗工液膜８の液周縁部４９における盛り上がりの変化を測定しているが、他の態様にすることもできる。例えば、図１１に示すように、縁部平坦化デバイス３は、基板距離センサ４０ａおよび内周距離センサ４０ｂの少なくとも一方をさらに備えることができる。

基板距離センサ４０ａは、塗工液膜８が塗布されていない基板７の上方であって盛り上がり測定センサ４０と同じ高さに配設されて、塗工液膜８が塗布されていない基板７の上面に対する基板距離を測定する。例えば、盛り上がり測定センサ４０および基板距離センサ４０ａが使用される。この場合、盛り上がり測定センサ４０で測定された液周縁部４９における周縁距離と基板距離センサ４０ａで測定された基板距離とから、液周縁部４９における実際の膜厚が測定される。液周縁部４９における実際の膜厚の変化に応じて、上述した加熱部３０による加熱制御が行われる。

内周距離センサ４０ｂは、塗工液膜８の液内周部４８の上方であって盛り上がり測定センサ４０と同じ高さに配設されて、塗工液膜８の液内周部４８の上面に対する内周距離を測定する。例えば、盛り上がり測定センサ４０および内周距離センサ４０ｂが使用される。この場合、盛り上がり測定センサ４０で測定された液周縁部４９における周縁距離と内周距離センサ４０ｂで測定された液内周部４８における内周距離とから、液周縁部４９における実際の盛り上がりの高さが測定される。液周縁部４９における実際の盛り上がりの高さの変化に応じて、上述した加熱部３０による加熱制御が行われる。

また、例えば、盛り上がり測定センサ４０、基板距離センサ４０ａおよび内周距離センサ４０ｂが一体化された二次元センサが使用される。この場合、上記と同様に、液周縁部４９における実際の膜厚の変化に応じて、加熱部３０による加熱制御が行われるか、または、液周縁部４９における実際の盛り上がりの高さの変化に応じて、加熱部３０による加熱制御が行われる。

また、図１２のように、塗工液膜８の液周縁部４９が基板７の縁部の近傍まで延在しているとき、液周縁部４９の側方界面８ａ（厚み部分）を加熱する非接触の加熱部を、液周縁部４９の側方界面８ａに対面して離間配置することもできる。側方からも液周縁部４９を加熱することにより、液周縁部４９における塗工液膜８の表面張力低下を促進できる。

加熱部３０は、例えば、赤外線ハロゲンランプによる放射加熱方式や、熱風を吹き出す熱風ヒータ方式にすることもできる。

この発明および実施形態をまとめると、次のようになる。

この発明の一態様に係る縁部平坦化デバイス３は、
基板７に塗工された塗工液膜８の液周縁部（縁部）４９を加熱する加熱部３０と、
前記液周縁部（縁部）４９における盛り上がりを測定する盛り上がり測定センサ４０と、
前記液周縁部（縁部）４９における前記塗工液膜８の表面張力を制御する表面張力制御部３２，３３と、
前記表面張力制御部３２，３３を制御する制御部１００とを備え、
前記制御部１００は、前記液周縁部（縁部）４９における前記盛り上がりを前記盛り上がり測定センサ４０で測定しながら、前記表面張力制御部３２，３３を制御して前記加熱部３０による前記液周縁部（縁部）４９への加熱を制御することによって、前記液周縁部（縁部）４９における前記塗工液膜８の前記表面張力を低下させることを特徴とする。

上記構成によれば、塗工液膜８の液周縁部（縁部）４９における盛り上がりを測定しながら加熱部３０による液周縁部（縁部）４９への加熱を制御することによって、表面張力が小さい液周縁部（縁部）４９から表面張力が大きい液内周部（内側部）４８へと向かう塗工液の流れが生じるため、液周縁部（縁部）４９における盛り上がりが抑制されるので、膜厚均一性の高い塗工膜を基板７に形成できる。

また、一実施形態の縁部平坦化デバイス３では、
前記加熱部３０による前記液周縁部（縁部）４９への前記加熱を制御することは、前記加熱部３０の出力を制御することである。

上記実施形態によれば、精度の高い加熱制御が可能になる。

また、一実施形態の縁部平坦化デバイス３では、
前記加熱部３０による前記液周縁部（縁部）４９への前記加熱を制御することは、前記加熱部３０を移動可能にして、前記加熱部３０と前記塗工液膜８の前記液周縁部（縁部）４９との間の距離を制御することである。

上記実施形態によれば、塗工液膜８の液周縁部（縁部）４９に対する局所的な加熱制御が可能になる。

また、一実施形態の縁部平坦化デバイス３では、
前記加熱部３０が、前記塗工液膜８の前記液周縁部（縁部）４９に対応して前記基板７の下面に位置する下面側周縁部３９に接触して加熱する。

上記実施形態によれば、簡単な構成で、液周縁部（縁部）４９を加熱できる。

また、一実施形態の縁部平坦化デバイス３では、
前記加熱部３０が、前記塗工液膜８の前記液周縁部（縁部）４９に対面して非接触で加熱する。

上記実施形態によれば、加熱部３０と液周縁部（縁部）４９との間に介在する部材の加熱が不要になるので、迅速な加熱制御が可能になる。

また、一実施形態の縁部平坦化デバイス３では、
前記縁部平坦化デバイス３が、前記塗工液膜８を前記基板７に塗工する塗工装置２に組み込まれる。

上記実施形態によれば、基板７の塗工処理を行ってすぐに、液周縁部（縁部）４９における盛り上がりを抑制でき、縁部平坦化デバイス３に対する専用スペースを省くことができる。

この発明の別の局面に係る塗工乾燥システム１は、
上述した縁部平坦化デバイス３を備えることを特徴とする。

上記実施形態によれば、塗工液膜８の液周縁部（縁部）４９における盛り上がりを測定しながら加熱部３０による液周縁部（縁部）４９への加熱を制御することによって、表面張力が小さい液周縁部（縁部）４９から表面張力が大きい液内周部（内側部）４８へと向かう塗工液の流れが生じるため、液周縁部（縁部）４９における盛り上がりが抑制されるので、膜厚均一性の高い塗工膜を基板７に形成できる。

１…塗工乾燥システム
２…塗工装置
３…縁部平坦化デバイス
４…減圧乾燥装置
５…硬化装置
６…チャンバ
７…基板
７ａ…基板上面
８…塗工液膜
８ａ…側方界面
９…搬送ロボット
１０…内部空間
１１…ベース
１１ａ…Ｏリング
１１ｂ…Ｏリング溝
１２…乾燥加熱部（チャンバ加熱部）
１３…下支持部
１４…支持体
１５…リンク
１６…支持体昇降モータ
１７…支持体昇降部
１８…排気管
１８ａ…排気バルブ
１９…復圧部
１９ａ…復圧管
１９ｂ…復圧バルブ
２０…排気ポンプ（減圧排気部）
２１…蓋
２７…蓋昇降機構
３０…加熱部
３１…接触端
３２…加熱源（表面張力制御部）
３３…アクチュエータ（表面張力制御部）
３４…加熱支持部
３６…支持部
３７…非接触端
３８…載置台
３９…下面側周縁部
４０…盛り上がり測定センサ
４０ａ…基板距離センサ
４０ｂ…内周距離センサ
４１…筐体
４２…上筐体
４３…側方筐体
４４…測定窓
４５…窓取り付け部
４６…測定開口
４８…液内周部（内側部）
４９…液周縁部（縁部）
１００…制御部

Claims (7)

1. 基板に塗工された塗工液膜の縁部を加熱する加熱部と、
   前記縁部における盛り上がりを測定する盛り上がり測定センサと、
   前記縁部における前記塗工液膜の表面張力を制御する表面張力制御部と、
   前記表面張力制御部を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記縁部における前記盛り上がりを前記盛り上がり測定センサで測定しながら、前記表面張力制御部を制御して前記加熱部による前記縁部への加熱を制御することによって、前記縁部における前記塗工液膜の前記表面張力を低下させることを特徴とする、縁部平坦化デバイス。
2. 前記加熱部による前記縁部への前記加熱を制御することは、前記加熱部の出力を制御することであることを特徴とする、請求項１に記載の縁部平坦化デバイス。
3. 前記加熱部による前記縁部への前記加熱を制御することは、前記加熱部を移動可能にして、前記加熱部と前記塗工液膜の前記縁部との間の距離を制御することであることを特徴とする、請求項１に記載の縁部平坦化デバイス。
4. 前記加熱部が、前記塗工液膜の前記縁部に対応して前記基板の下面に位置する下面側周縁部に接触して加熱することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の縁部平坦化デバイス。
5. 前記加熱部が、前記塗工液膜の前記縁部に対面して非接触で加熱することを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の縁部平坦化デバイス。
6. 前記縁部平坦化デバイスが、前記塗工液膜を前記基板に塗工する塗工装置に組み込まれる、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の縁部平坦化デバイス。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の前記縁部平坦化デバイスを含むことを特徴とする、塗工乾燥システム。

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