JP3753336B2 - 薄膜形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばカラー液晶テレビに使用される薄い角形ガラス等の基板に薄膜を形成する薄膜形成装置の技術分野に属するものである。
【0002】
【従来の技術】
年々大型化しているカラー液晶テレビにおいては、液晶のドライブ回路や赤、緑、青のカラーフィルターを形成するために薄膜が多く使用されている。
【0003】
この薄膜を形成する従来の方法の一つとしてスピンコート法があり、このスピンコート法は基板をモータに直結された回転テーブル上に水平に載置固定し、点状の円形吐出開口を有する吐出ノズルにより塗布液をこの基板中心部に吐出させるとともに、回転テーブルを水平面内で回転させることにより遠心力を発生させ、塗布液を基板上に均一に拡げる方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなスピンコート法においては、基板が大型化しているとともに、その基板は形状が角形となっているものが多く、塗布液はこの角形状の基板の中心部のみに椀形状に垂らされるようになる。
【0005】
このため、基板の回転により基板中心部の塗布液に遠心力を発生させて塗布液を基板の全面に拡げるとき、基板中心と基板外周端との距離に大きな差が生じている。この距離の大きな差のため、塗布液を基板全面にわたって高精度に均一に拡げることはきわめて困難であるという問題がある。
【0006】
また、角形基板を回転させたときその基板の周辺付近に風が発生する。そして、基板外周端部付近においては、その風および回転時周速が中心部より大きいことにより、塗布液が中心部より早く乾燥するようになるため、形成される薄膜が基板外周端部に近いほど厚くなってしまうという問題がある。
【0007】
また、塗布液の表面張力等によって、基板角部付近に塗布液が集中し、この基板角部に形成される薄膜が厚くなったり、更に塗布液がこの基板角部付近に集中すると、表面張力が破壊され、基板裏面に塗布液が回り込み、ごみの発生原因となるという問題があった。
【0008】
更に、従来の方法では、基板の中央に吐出する塗布液の量を、塗布液が基板の全面にムラなく行き届くようにするために、基板に薄膜を形成するために必要な量よりはるかに多くしなければならない。このため、かなり多くの量の高価な塗布液が無駄になってしまい、コストがかなり高くなるという問題がある。
【0009】
これらの問題を解決するために、従来から研究開発が種々行われているが、これらの問題を十分満足のいく程度には解決するに至っていない。このように、スピンコート法では、均一な厚さの薄膜を基板上に広く形成させることはきわめて困難であるばかりでなく、コストの高いものとなっている。
【0010】
このようなことから、塗布液を基板の中心部のみに椀形状に垂らすのではなく、基板を水平にした状態で、基板の幅に対応して設定された所定幅の塗布用ローラあるいは幅方向に延びる線状の方形吐出開口を有する塗布用ノズルにより、塗布液を基板外周端部のある所定幅を残して基板の所定範囲に塗布するとともに、この基板を回転テーブルを水平面内で回転させることにより遠心力を発生させ、塗布液を基板上に均一に拡げる方法が考えられる。
【0011】
しかしながら、この方法では基板が水平状態にされているため、塗布面にごみ等の異物が付着しやすいばかりでなく、スペースを大きく必要とするという問題が考えられる。また、基板に塗布液を塗布した後乾燥させた場合、塗布液の熱膨張係数と基板の熱膨張係数との相違により基板が反るということが考えられるが、このように基板が水平状態にされていることにより、基板の反りがより発生しやすいということも考えられる。
【0012】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ごみ等の異物の付着を防止するとともにスペースを削減し、更に反りを防止しつつ、厚みのより一層均一でかつ高品質の薄膜を高精度にかつ容易に、しかも安価に形成することのできる薄膜形成装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、請求項1の発明は、鉛直状態に保持した基板の塗布面の所定範囲に塗布液を塗布する基板塗布装置と前記基板を鉛直面内で回転することにより前記基板に塗布された前記塗布液を均一厚さの薄膜にするスピンコーティング装置とを少なくとも備え、前記基板塗布装置が、前記塗布液を前記基板に塗布する塗布ノズルを備えており、この塗布ノズルが、塗布液が送給される、長手方向に延びた第1空所と、長手方向に延びた第2空所と、長手方向に沿って多数形成された、前記第1空所と前記第2空所とを連通する多数の溝と、前記第2空所から連続して形成され、長手方向に延び、その下端が吐出口とされている第3空所とを有し、前記塗布ノズルは前記基板に対して移動可能に設けられていることを特徴としている。
【0014】
また、請求項2の発明は、前記スピンコーティング装置が、前記基板を鉛直面内で回転しつつ前記基板に形成された前記塗布液の薄膜を真空乾燥することを特徴としている。
更に、請求項3の発明は、前記スピンコーティング装置において、前記薄膜を真空乾燥するときの前記基板の回転数が、前記薄膜に形成するときの前記基板の回転数より低く設定されていることを特徴としている。
【0015】
【作用】
このように構成された本発明においては、鉛直状態に保持した基板の塗布面の所定範囲に、基板塗布装置により塗布液を塗布した後、スピンコーティング装置により基板を鉛直面内で回転させて発生する遠心力により、塗布液が基板の全面に拡がることにより薄膜が形成される。その場合、送給配管を通して塗布ノズルに送給されてくる塗布液が、多数の溝により第1空所内に一旦貯えられる。第1空所内に貯えられた塗布液は多数の溝を通過して第2空所内に長手方向に沿って浸入し第2空所内を充填する。第2空所内を充填した塗布液は、更に長手方向に沿って均一に第3空所へ浸入して第3空所の吐出口から吐出され、基板の塗布面の所定範囲に塗布される。このとき、多数の溝を通過してきた塗布液が第2空所内に充填されることにより、塗布液が基板の塗布面の所定範囲に、溝の影響をほとんど受けず基板上の塗布液の塗布ムラを生じることなく、均一に塗布される。そして、スピンコーティング装置により基板を鉛直面内で回転することにより基板に塗布された塗布液をその遠心力で拡げることで、均一な厚みの薄膜が効果的に形成される。
これにより、従来のように基板の中央部に塗布液を吐出し、この塗布液を遠心力により基板の全面に拡げることにより薄膜を形成する場合に比べて、より一層均一な厚さの薄膜が、より簡単にかつ高精度に形成されるようになる。
【0016】
また、基板の塗布面の所定範囲に塗布液を予め塗布することにより、基板に薄膜を形成するために必要な量とほぼ同じ量の塗布液を基板に塗布すれば済むようになる。したがって、無駄になる塗布液の量が低減し、その結果コストが大幅に削減されるようになる。
【0017】
更に本発明においては、基板に塗布液を塗布する工程およびスピンコーティング装置における基板上の塗布液の遠心力による薄膜形成工程のいずれの工程においても、基板が鉛直方向に保持されるようになるので、各工程において基板の塗布面にごみ等の異物が付着するのが抑制されるとともに、塗布液の塗布による基板の反りも抑制される。更に、比較的大きな基板を鉛直状態に保持して処理するので、基板を水平状態に保持して処理する場合に比べて、作業スペースを大幅に削減することができる。
こうして本発明においては、薄膜がより一層薄くかつより一層均一な厚みの高品質のものとなる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図1ないし図5は本発明の薄膜形成装置の実施の形態の一例を示し、図1は基板塗布装置を示す平面図、図2は基板塗布装置を一部切り欠いて示す正面図、図3は基板塗布装置を示す右側面図、図4は基板塗布装置の制御回路図、図5はこの例のスピンコーティング装置を概略的に示す図である。
【0019】
本例の薄膜形成装置は、図1ないし図4に示すように基板1に塗布液2を塗布する基板塗布装置3と、図5に示すように基板1に塗布された塗布液2aを均一厚さの薄膜にするスピンコーティング装置4とを備えている。
【0020】
基板塗布装置3は、基板1を鉛直方向にかつ基板塗布装置3の長手方向に沿って載置しかつ挟持具31aによって挟持固定する載置テーブル31、この載置テーブル31を移動する移動台32、この移動台32を移動可能に支持するフレーム33、この支持するフレーム33の設置されたモータ34、このモータ34の回転駆動力によりカップリング35を介して回動させられるねじ杆36、フレーム33に、その長手方向と直交する方向に移動可能に取り付けられた塗布ノズル37、この塗布ノズル37と塗布液貯溜槽6とを接続して塗布液貯溜槽6の塗布液2を塗布ノズル37に送給する送給配管38、この送給配管38に配設されている遮断位置と連通位置との二位置が設けられている常閉のソレノイドバルブ39、フレーム33に設置されてテーブル31の初期位置を検知する原点センサ40、フレーム33に設置されてテーブル31の移動限界を検知する限界センサ41、および塗布液貯溜槽6内にエアを圧送する送気ポンプ42を備えている。
【0021】
図6(a)および(b)に示すように、塗布ノズル37は第1および第2ノズル部材43,44の2部材が互いに重ね合わされかつ接合されて形成されている。図7(a)および(b)に示すように第1ノズル部材43には、比較的深く、長手方向に所定の長さに形成された矩形状断面の第1凹部45、第1凹部45の下方に長手方向に第1凹部45と同じ長さに形成されたほぼ半円形状断面の第2凹部46、および最下端に位置し第2凹部46に連続して形成され、第2凹部46に深さより浅い深さで長手方向に第1凹部45と同じ長さに形成された矩形状断面の第3凹部47がそれぞれ設けられている。更に、第1ノズル部材43には、第1凹部45と第2凹部46とを連通する多数の溝48,48,…が形成されている。
【0022】
一方、図6に示すように第2ノズル部材44には、送給配管38が接続されて塗布液が送給される塗布液導入孔49,49が2個穿設されている。第1および第2ノズル部材43,44が互いに接合されたとき、これらの塗布液導入孔49,49は、ともに第1ノズル部材43の第1凹部45に開口するように配置されている。
【0023】
そして、これらの第1および第2ノズル部材43,44が互いに接合された状態では、第1凹部45により比較的大きな第1空所Aが形成され、第2凹部46により第1空所Aの下方でこの第1空所Aに溝48を介して連通する第2空所Bが形成され、更にこの第2空所Bの下に連続して外部に開口する第3空所Cが形成されるようになる。第3空所Cの外部との開口の形状は細長い矩形状とされており、この開口が塗布液2の吐出口となっている。したがって、送給配管38を通して送られてくる塗布液は第1空所45に一旦貯えられ、この第1空所45から更に多数の溝48,48,…を通して第2空所46に溜まり、更にそこから第3凹部47にその長手方向に沿ってほぼ一様に浸入し、最後にこの第3凹部47の吐出口から長手方向に沿ってほぼ一様に吐出されるようにしている。
【0024】
フーレム33には軸受50,51が固定されており、これらの軸受50,51にねじ杆36の両端が回動可能に支持されている。また図3に示すように、フレーム33には、長手方向に一対のガイドレール52,53が固設されている。一方、移動台32には、ねじ杆36に螺合するガイドねじ部材54が固設されているとともに、一対のガイドレール52,53に沿って移動可能にこれらのガイドレール52,53に係合支持されるガイド部材54,56,57(図2および図3に図示)が固設されている。
【0025】
更に図4に示すように、本例においては電子制御装置15には、ねじ杆36を回動するモータ34、塗布ノズル37を塗布装置3の長手方向に対して直交する方向すなわち左右方向に移動するための左右動作動手段58、送気ポンプ42を駆動するモータ59、原点センサ40、および限界センサ41がともに接続されている。なお、60は送給配管38に設けられたフィルタであり、このフィルタ60は塗布液2の混在している異物を除去するためのものである。
【0026】
なお、挟持具31aに代えて、図3に二点鎖線で示すように基板1の塗布面1aと反対側の面が当接することにより基板1を支持する支持具31bをテーブル31上に設け、図示しないが、後述する図5に示すスピンコーティング装置4における回転テーブル4aの負圧吸着凹部4iと同様に負圧吸着凹部を設けるとともに、この負圧吸着凹部に負圧発生装置4dからの負圧を供給することにより、基板1を支持具31bに真空吸着支持するようにすることもできる。
【0027】
スピンコーティング装置4は、図5(a)に示すように基板7を鉛直状態に保持しかつ鉛直面内で回転する回転テーブル4aと、この回転テーブル4aを回転するモータ4bと、回転テーブル4aを囲うケース4cと、このケース4c内に負圧を供給するための負圧発生装置4dとを備えている。
【0028】
ケース4cは、U字形のケース本体4eとこのケース本体4eに気密にかつ着脱可能に嵌合固定される蓋4fとからなっている。また、ケース本体4eには回転テーブル4aの回転軸4gが貫通する孔が穿設されているとともに、この孔の内周面と回転軸4gとの間を気密に保持するシール部材4hがケース本体4eに固定されている。その場合、回転軸4gはシール部材4hに対して相対回動自在となっている。
【0029】
負圧発生装置4dは、回転テーブル4aに形成された負圧吸着凹部4iに、負圧をその大きさを調節可能に供給、排出制御する第1負圧制御弁4jを介して接続されているとともに、ケース4c内に、負圧をその大きさを調節可能に供給、排出制御する第2負圧制御弁4kを介して接続されている。そして、第1負圧制御弁4jを操作して負圧吸着凹部4iに所定負圧の負圧を供給することにより、基板1が回転テーブル4aに吸着支持されるようになっている。
【0030】
更に回転テーブル4aの基板載置側面には、基板1を支持する8個の支持ピン4m,4m,…(同図(b)に明瞭に図示)が立設されている。これらの支持ピン4m,4m,…により、基板1が回転テーブル4aに支持されるようになっている。
【0031】
なお、負圧吸着凹部4iおよび第1負圧制御弁4jと支持ピン4m,4m,…とは、回転テーブル4aが基板1を確実に支持する構造とされていさえすれば、必ずしも必要ではなく省略できる。
【0032】
このスピンコーティング装置4は、回転テーブル4aとモータ4bを少なくとも備えているものであれば、従来のスピンコート法に用いられているどのようなスピンコーティング装置も用いることができる。
【0033】
次に、このように構成された本例の作用について説明する。
図8(a)ないし(d)および図9(e)ないし(9)は、基板1に塗布液2を塗布して薄膜を形成する工程を説明する、図1と同様の上方から見た図である。
【0034】
基板1に塗布液2を塗布するにあたっては、まず図1および図2に実線で示すようにテーブル31を原点センサ40によって制御される原点位置に設定するとともに、塗布ノズル37を基板塗布装置3から横方向に所定距離だけ離れた待避位置に設定する。次に、図1および図3に示すように基板1をその塗布面1aが塗布ノズル37側となるようにするとともに鉛直方向にかつ長手方向に沿うようにしてテーブル31の所定位置にセットし、挟持具31aにより挟持固定する。
【0035】
次に、図示しない操作ボタンを押すことにより、電子制御装置15が送気ポンプ42のモータ59を回転駆動するとともに、モータ34をゆっくりと回転駆動する。これにより、塗布液貯溜装置6内の圧力が上昇するとともに、ガイドねじ部材54が図2において左方へ移動しようとする。したがって、図8(a)に示すように、テーブル31が左方へゆっくりと移動する。
【0036】
基板1の塗布面1aにおける塗布開始位置1bが塗布ノズル37の真横位置、すなわち塗布ノズル37の第3空所Cに対向する位置にくるに見合うだけ、モータ34を回転駆動すると、電子制御装置15はソレノイドバルブ39を切り換え、連通位置に設定するとともに左右動作動手段58を駆動する。これにより、塗布液貯溜装置6内の塗布液2が塗布液貯溜装置6内の圧力により送給配管38および塗布液導入孔49を通って第1空所A内に流入し、貯えられる。第1空所A内に貯えられた塗布液2は、更に多数の溝48,48,…を通って第2空所B内にその長手方向に浸入し、この第2空所B内に充填される。更に第2空所B内の塗布液2は第3空所C内にその長手方向に沿ってほぼ一様に浸入、充填するようになる。すなわち、多数の溝48を通って浸入してくる塗布液2は、第2空所B内で一旦ほぼ充填されてから第3空所Cに浸入するようになるので、第3空所Cの長手方向に沿ってほぼ均一に浸入して、第3空所C内にほぼ均一に充填される。
【0037】
また、図8(b)に示すようにテーブル31が更に左方へ移動して基板1の塗布面1a上の塗布開始位置1bが塗布ノズル37の第3空所Cの真横にくると、塗布ノズル37が右動し、その先端と塗布面1aとの間がきわめて微少な所定の間隙に設定保持される。これにより、塗布ノズル37から吐出する塗布液2による塗布が、基板1の塗布面1a上に塗布開始位置1bより図2に示す塗布液2の塗布領域Dの幅にわたって開始される。
【0038】
次に、図8(c)に示すように塗布終了位置1cより所定の距離だけ前のソレノイドバルブオフ位置1dが塗布ノズル37の第3空所Cに対向する位置にくると、電子制御装置15はソレノイドバルブ39をオフにして遮断位置に切り換える。これにより、塗布ノズル37の第1空所Aには塗布液2はもはや導入されない。一方、ソレノイドバルブ39が遮断しても、第3空所C内には塗布液2が残存しているので、この第3空所C内に残存する塗布液2がソレノイドバルブオフ位置1dから塗布終了位置1cにかけて塗布されるようになる。このとき、ソレノイドバルブ39が閉じていて新しい塗布液2は導入されないが、塗布液2の粘性等により第3空所C内に残存する塗布液2は基板1に引き出されるので、基板1に確実に塗布されるようになる。
【0039】
こうして、図8(d)に示すように基板1の塗布面1aへの塗布液2aの塗布が完了する。基板1のこの状態では、図9に示すように塗布開始位置1bから塗布終了位置1cにわたる、基板1の塗布面1aの所定範囲の塗布領域に、塗布液2bが塗布されている。その場合、基板1の前後端の所定幅eの領域および左右端の所定幅fの領域には、塗布液2bが塗布されなく、基板1の塗布面1aに塗布液2bが塗布される所定範囲の塗布領域Dの中心は、基板1の塗布面1aのほぼ中心に位置している。塗布液2bが塗布される所定範囲の塗布領域の面積は、基板1の塗布面1aの面積の約50〜60%以上が望ましいが、これに限定されることはない。
【0040】
このように塗布液2aが基板1の塗布領域に塗布された時点では、第3空所C内には塗布液2がほとんどなくなっている。しかも、前述のように塗布ノズル37には新しい塗布液2が導入されないことから、塗布液2は第3空所C内に浸入しない。これにより、塗布液2は第1、第2空所A,Bおよび溝48内にのみ残存するようになり第3空所C内には残存しない。したがって、空気が塗布液2に及ぼす影響はきわめて小さくなる。
【0041】
次いで、塗布ノズル37が移動して元の退避位置に設定される。移動台32は塗布ノズル37を通った後所定の位置(図1および図2に二点鎖線で示す)にくると限界センサ41により検知され、限界センサ41からの検知信号により電子制御装置15がモータ34を停止する。次に、こうして塗布液2aが塗布された基板1はテーブル31から取り外されて、図10(a)に示すようにスピンコーティング装置4の回転テーブル4aに装着される。その場合、回転テーブル4aは、鉛直面内で回転するようにセットされており、したがって基板1は回転テーブル4aに鉛直面内で装着される。この基板1の装着は、回転テーブルの負圧吸着凹部4iに供給された負圧により真空吸着されるとともに支持ピン4m,4m,…により支持される。
【0042】
次いで、モータ4bが駆動されて回転テーブル4aが第1所定回転数(例、700rpm)で鉛直面内で回転することにより、基板1が回転される。この基板1の回転により、基板1上に塗布された塗布液2aに遠心力が作用して、塗布液2aは基板1の塗布面1aのほぼ全面に均一に拡がるようになる。このとき、基板1が鉛直状態の保持されているので、塗布液2aは下方へ流動しようとするが、基板1が鉛直面内で回転するため、塗布液2aは塗布面1aのほぼ全面に均一に拡がる。
【0043】
次に、図10(b)に示すようにケース本体4eに蓋4fをしてケース4c内を密閉して大気と遮断するとともに、第2負圧制御弁4kを操作してケース4内に負圧が供給される。このとき、ケース4内に供給される負圧は、基板1の負圧吸着ができるように負圧吸着凹部4iの負圧より所定圧高くなるように設定されている。
【0044】
この状態で、モータ4bが駆動されて回転テーブル4aが第1所定回転数より低い第2所定回転数(例、500rpm)で回転することにより、基板1が回転される。これにより、基板1の塗布液2aの真空乾燥が行われる。乾燥が終了すると、最後に、基板1の周縁部の基板1の掴みしろ部分を切断して、図10(c)および図11に示すように塗布液2aが塗布面1aのほぼ全面にほぼ均一に塗布された基板1が得られるようになる。
【0045】
一方、基板2が移動台32から取り上げられると、図示しない基板検知センサがこれを検知し、基板検知センサからの検知信号により電子制御装置15がモータ34を逆方向に回転駆動する。これにより、移動台32は原点位置の方へ移動して、移動台32が原点位置(図1及び図2に実線で示す)にくると原点センサ40により検知され、原点センサ40からの検知信号により電子制御装置15がモータ34を停止する。
【0046】
次に、新しい基板1をその塗布面1aが前述と同様に塗布ノズル側となるようにしてテーブル31の所定位置にセットする。以後、前述と同様の作動を繰り返す。その場合、基板1に塗布される塗布液2aは溝48から新たに第2および第3空所B,C内に浸入したものであり、空気の影響の少ない塗布液となっている。
【0047】
このように構成された本例の薄膜形成方法では、塗布ノズル37の細長い矩形状の吐出口から塗布液2を吐出して基板1に塗布しているので、塗布液2の塗布量が制御し易い。したがって、基板1に吐出される塗布液2の余分量を抑制することができるので、塗布液2の使用量を大幅に低減することができる。特に、塗布液2の吐出を基板1における塗布液2の塗布領域の塗布終了位置1cより少し手前で停止しているので、塗布液2の使用量をより一層低減することができるようになる。これにより、基板1に形成される薄膜の厚みをより一層薄くすることができる。
【0048】
しかも、塗布液2は塗布ノズル37の細長い矩形状の吐出口の長手方向に沿ってほぼ均一に吐出されるので、基板1の全体にわたって均一な厚みの薄膜を形成することができる。特に本例においては、多数の溝48,48,…を通過してきた塗布液2を第2凹部46に一旦貯えた後、長手方向に沿って均一に第3凹部47へ浸入させ、更に第3凹部47の吐出口から吐出するようにしているので、溝48の影響をほとんど受けることなく、より一層効果的に均一な厚みの薄膜を形成することができる。
更に基板1の塗布される塗布液2が空気にほとんど影響されないので、劣化の少ない良好な塗布液2を基板1に塗布することができる。
【0049】
更に本例においては、基板1を塗布液2の塗布位置に搬送する工程、基板1に塗布液2を塗布する工程、基板1への塗布液2aの塗布後における基板取出し位置への搬送工程、スピンコーティング装置4における基板1上の塗布液2aの遠心力による薄膜形成工程、および基板1への薄膜形成後の乾燥工程のいずれの工程においても、基板1を鉛直方向に保持するようにしているので、各工程において基板1の塗布面1aにごみ等の異物が付着するのが抑制されるとともに、塗布液2の塗布による基板1の反りも抑制される。更に、比較的大きな基板1を鉛直状態に保持して処理するので、基板1を水平状態に保持して処理する場合に比べて、作業スペースを大幅に削減することができる。
こうして、本例により形成された薄膜は高品質のものとなる。
【0050】
図12は本発明の実施の形態の他の例に使用される塗布ノズル37を示す断面図である。
前述の例においては、第1凹部45、第2凹部46、第3凹部47および溝48がともに第1ノズル部材43のみに設けられているが、この例においては、図11に示すようにこれらの凹部45,46,47および多数の溝48,48,…が第1ノズル部材43に設けられているばかりでなく、各凹部45,46,47および多数の溝48,48,…と同形状の各凹部45′,46′,47′および多数の溝48′,48′,…が第2ノズル部材44にも設けられている。その場合、第1および第2ノズル部材43,44が重ね合わされたとき、各凹部45′,46′,47′および多数の溝48′,48′,…はそれぞれ各凹部45,46,47および多数の溝48,48,…に対向するようにされている。そして、第1および第2ノズル部材43,44が重ね合わされた状態では、第1および第3凹部45,45′;47,47′によって形成される空所A,Cは断面がほぼ矩形状となり、第2凹部46,46′によって形成される空所Bは断面がほぼ円形状となっている。
【0051】
この例の他の構成は、前述の例のそれと同じである。
また、この例の作用効果も、同様に前述の例のそれらと同じである。
なお、各凹部45′,46′,47′および多数の溝48′,48′,…は、第2ノズル部材44のみに設けるようにすることもできる。
【0052】
図13は本発明の実施の形態の更に他の例を示す図1と同様の平面図である。前述の各例においては、いずれも基板1と塗布ノズル37とを塗布位置にそれぞれ設定した後は、基板1を移動させることにより基板1に塗布液2を塗布するようにしているが、図13に示すように本例では、基板1と塗布ノズル37を塗布位置(一点鎖線で示す位置)にそれぞれ設定した後、塗布ノズル37が基板塗布装置3の長手方向に移動されるようにしている。
【0053】
なお本例では、基板1をテーブル31に取り付ける取付位置と、塗布液2を塗布する塗布位置と、基板1をテーブル31から取り外す取外位置とを異なるようにしているが、これらの取付位置と塗布位置と取外位置とを同じ位置、すなわち図13において実線で示す基板1の位置で、基板1の取付工程、塗布液の塗布工程および基板1の取外工程をともに行うように設定することもできる。このようにすれば、作業スペースを更に一層削減することができる。
【0054】
また、基板1と塗布ノズル37との両方が基板塗布装置3の長手方向に移動されるようにしてもよい。その場合には、塗布ノズル37は基板1の搬送方向と逆方向に移動される。
【0055】
更に、基板塗布装置3とスピンコーティング装置4とを別個に設けるようにしているが、基板塗布装置3とスピンコーティング装置4とを1つの装置にすることもできる。すなわち、スピンコーティング装置4の回転テーブル4aに基板1を取り付けた後、塗布ノズル37の移動による塗布液2の塗布工程を行い、その後回転テーブル4aの回転による基板1上の塗布液2aの薄膜形成工程を行うようにすることもできる。このようにすれば、作業スペースを更に削減することができるばかりでなく、装置を簡略化することができるようになる。
【0056】
図14は本発明の実施の形態の更に他の例を示す図1と同様の平面図である。
図13の例においては塗布ノズル37を基板塗布装置3の長手方向に移動するようにしているが、図14に示すように本例では塗布ノズル37が鉛直方向に移動されるようにしている。
【0057】
図15は本発明の実施の形態の更に他の例を部分的に示す斜視図である。
前述の各例においては、スピンコーティング装置4で基板1の真空乾燥による乾燥工程を行うようにしているが、図15に示すように本例では基板乾燥装置61がスピンコーティング装置4とは別に設けられている。この基板乾燥装置61は、基板1を鉛直状態で搬送する角筒状の搬送路62と、この搬送路62内に設けられ基板1を搬送する例えばローラ63と、搬送路62の両側壁に配置された所定数のヒータ64,64,…とから構成されている。したがって、スピンコーティング装置4による塗布液2aの薄膜形成工程が終了した後、基板1が搬送路62内に搬送され、各ヒータ64,64,…により乾燥工程が行われる。その場合、図16に示すように各ヒータ64,64,…の各ヒータ温度は、搬送路62の入口から途中までは徐々に高くなるように制御されるとともに、搬送路62の途中から出口までは徐々に低くなるように制御される。このようにヒータ温度が制御されることにより、基板1の急激な温度変化による反りの発生が防止されるようになる。
【0058】
なお、回転テーブル4aの基板支持をより確実にするために、図17に示すように回転テーブル4aを所定角θだけ傾斜するようにすることもできる。
【0059】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、塗布ノズルに送給されてくる塗布液を多数の溝により第1空所内に一旦貯えるとともに、第1空所内に貯えた塗布液を多数の溝を通過させて第2空所内に長手方向に沿って浸入させて第2空所内を充填し、第2空所内を充填した塗布液を、更に長手方向に沿って均一に第3空所へ浸入させて第3空所の吐出口から吐出し、基板の塗布面の所定範囲に塗布するようにしているので、塗布液を基板の塗布面の所定範囲に、溝の影響をほとんど受けず基板上の塗布液の塗布ムラを生じることなく、均一に塗布することができる。そして、スピンコーティング装置により基板を鉛直面内で回転することにより基板に塗布された塗布液をその遠心力で拡げることで、従来に比べて、より一層均一な厚さの薄膜を基板に、より簡単にかつ高精度に形成することができる。
【0060】
また、基板の塗布面の所定範囲の塗布領域に塗布液を予め塗布することにより、基板に薄膜を形成するために必要な量とほぼ同じ量の塗布液を基板の所定の範囲に塗布すれば済むようにしているので、無駄になる塗布液の量を低減でき、その結果コストを大幅に削減できるようになる。
【0061】
更に本発明によれば、基板に塗布液を塗布する工程およびスピンコーティング装置における基板上の塗布液の遠心力による薄膜形成工程のいずれの工程においても、基板を鉛直状態に保持するようにしているので、各工程において基板の塗布面にごみ等の異物が付着するのを抑制できるとともに、塗布液の塗布による基板の反りも抑制できる。更に、比較的大きな基板を鉛直状態に保持して処理するので、基板を水平状態に保持して処理する場合に比べて、作業スペースを大幅に削減することができる。
こうして本発明によれば、薄膜をより一層薄くかつより一層均一な厚みの高品質のものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の薄膜形成装置の実施の形態の一例に用いられる基板塗布装置を示す平面図である。
【図2】 図1に示す例の基板塗布装置を部分的に切り欠いて示す正面図である。
【図3】 図1に示す例の基板塗布装置を示す右側面図である。
【図4】 図1に示す例の塗布液の供給制御回路を示す図である。
【図5】 本例におけるスピンコーティング装置と基板乾燥装置とを示す図である。
【図6】 図1に示す例の塗布ノズルを示し、(a)は正面図、(b)は(a)におけるVIB-VIB線に沿う断面図である。
【図7】 図6に示す塗布ノズルの第1ノズル部材を示し、(a)は正面図、(b)は(a)におけるVIIB-VIIB線に沿う断面図である。
【図8】 この例における薄膜形成装置により基板に薄膜を形成する方法の一部を説明する図である。
【図9】 この例により塗布液が所定の範囲に塗布された基板を示す図である。
【図10】この例における薄膜形成装置により基板に薄膜を形成する方法の他部を説明する図である。
【図11】この例により塗布液が塗布された基板を示す図である。
【図12】本発明の他の例の塗布ノズルを示す断面図である。
【図13】本発明の実施の形態の他の例を示す図である。
【図14】本発明の実施の形態の更に他の例を示す図である。
【図15】本発明の実施の形態の更に他の例を示す図である。
【図16】図15に示す例のヒータ温度の制御を説明する図である。
【図17】本発明の実施の形態の変形例を示す図である。
【符号の説明】
1…基板、1a…塗布面、1b…塗布面1aの塗布開始位置、1c…塗布面1aの塗布終了位置、2…塗布液、2a…基板1に塗布された塗布液、3…基板塗布装置、4…スピンコーティング装置、4a…回転テーブル、4b…モータ、4C…ケース、4d…負圧発生装置、4e…ケース本体、4f…蓋、4i…負圧吸着凹部、4j…第1負圧制御弁、4k…第2負圧制御弁、4m…支持ピン、15…電子制御装置、31…載置テーブル、32…移動台、33…フレーム、34…モータ、36…ねじ杆、37…塗布ノズル、38…送給配管、39…ソレノイドバルブ、40…原点センサ、41…限界センサ、42…送気ポンプ、43…第1ノズル部材、44…第2ノズル部材、45…第1凹部、46…第2凹部、47…第3凹部、48…溝、49…塗布液導入孔、50,51…軸受、52,53…ガイドレール、54…ガイドねじ部材、55,56,57…ガイド部材、58…左右動作動手段、61…基板乾燥装置、62…搬送路、63…ローラ、64…ヒータ
Claims (3)
- 鉛直状態に保持した基板の塗布面の所定範囲に塗布液を塗布する基板塗布装置と前記基板を鉛直面内で回転することにより前記基板に塗布された前記塗布液を均一厚さの薄膜にするスピンコーティング装置とを少なくとも備え、
前記基板塗布装置は、前記塗布液を前記基板に塗布する塗布ノズルを備えており、
この塗布ノズルは、塗布液が送給される、長手方向に延びた第1空所と、長手方向に延びた第2空所と、長手方向に沿って多数形成された、前記第1空所と前記第2空所とを連通する多数の溝と、前記第2空所から連続して形成され、長手方向に延び、その下端が吐出口とされている第3空所とを有し、
前記塗布ノズルは前記基板に対して移動可能に設けられていることを特徴とする薄膜形成装置。 - 前記スピンコーティング装置は、前記基板を鉛直面内で回転しつつ前記基板に形成された前記塗布液の薄膜を真空乾燥することを特徴とする請求項1記載の薄膜形成装置。
- 前記スピンコーティング装置において、前記薄膜を真空乾燥するときの前記基板の回転数が、前記薄膜に形成するときの前記基板の回転数より低く設定されていることを特徴とする請求項2記載の薄膜形成装置。
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