JP4301694B2

JP4301694B2 - 塗布装置

Info

Publication number: JP4301694B2
Application number: JP2000133062A
Authority: JP
Inventors: 耕一永澤; 和真寺本
Original assignee: Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Current assignee: Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Priority date: 2000-05-02
Filing date: 2000-05-02
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2020-05-02
Also published as: TW528618B; JP2001310152A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガラス基板や半導体ウェーハ等の基板に対し、現像液、洗浄液、ＳＯＧ溶液、レジスト液等を塗布する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶（ＬＣＤ）、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）、半導体素子等の製造プロセスにおいては、基板上に各種被膜を形成したり、洗浄液や現像液を塗布するために塗布装置が使用される。
【０００３】
従来の塗布装置としては、例えば、特開平４−３４１３６７号公報に開示されるように、基板の中心にノズルから塗布液を滴下し、次いで基板を回転せしめ遠心力で塗布液を基板上に均一に塗布する回転塗布タイプのもの、或いはスプレイによって基板上に均一に塗布するタイプが知られている。
【０００４】
回転塗布タイプやスプレイタイプにあっては、基板上に塗布される有効な塗布液の量が少なく無駄が多い。塗布液の無駄がない塗布装置としては特開昭６３−２４６８２０号公報に開示されるロールコータがある。しかしながら、均一な塗布が困難という問題がある。
【０００５】
そこで、塗布液の無駄を少なくし、しかも均一塗布が可能な装置として、特開昭６１−６５４３５号公報や特開昭６３−１５６３２０号公報に開示されるような、スリットノズルと回転とを組み合わせた装置が使用されている。この装置は、スリットノズルによって基板表面にある程度の厚さで塗布液を塗布し、この後基板を回転せしめることで塗布液の厚さの均一化を図るというものである。
【０００６】
また、液晶表示装置に組み込むガラス基板について述べれば、生産性を上げるには、大きなガラス基板に被膜を形成し、その後に各液晶パネルの大きさに合せて切断した方が有利である。このような理由から最近では基板の大型化（１辺の長さが１ｍを超える矩形）が進んでいる。
【０００７】
基板寸法の大型化が進むと、基板を回転させることが困難になる。即ち、１辺が１ｍを超える矩形状基板を数千回転／分の速度で回転させることは、装置の構造が極めて複雑になり、また基板の破損等の事態を考慮すると、大型基板を高速で回転せしめることには不利な点が多い。
【０００８】
一方、従来のスリットノズルと回転とを組み合わせた装置から、基板を回転せしめる機構を省き、スリットノズルのみにすることも考えられる。しかしながら、塗布の際にはスリットノズルが基板の上方を移動しつつ塗布液を基板表面に供給することになるが、スリットノズルが移動する際に必ず振動が発生する。この振動により基板表面に供給される塗布液の量に変動が生じ、これが原因で膜厚の不均一が発生する。
【０００９】
そこで、塗布エレメント（スリットノズル）の振動に起因する膜厚の不均一を解消するためリニアモータを用いて、塗布エレメントを支持する部分をベースに対して非接触状態とする試みがなされている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
塗布エレメントを取り付ける部材をベースに対して非接触で移動可能とすることで、振動に起因する塗布ムラを解消することはできるが、これだけでは十分とは言えない。
【００１１】
即ち、従来にあっては塗布エレメントへ塗布液を供給する送液ポンプはベース等の移動しない箇所に固定され、この送液ポンプと塗布エレメント間をフレキシブルチューブでつなげている。このため、塗布エレメントが移動するとフレキシブルチューブもそれにつれて変形し、配管内容積が変化し、塗布エレメントから吐出される塗布液量が微妙に変化する。そして、これが膜厚不均一の原因になる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、基板を水平状態で載置するテーブルを備えたベースと、このベースに対してリニアモータを介して移動可能とされた移動部材と、この移動部材をベースに対して浮上せしめる浮上手段と、前記移動部材に対し昇降自在に支持された門型をなす昇降フレームと、この門型をなす昇降フレームに水平状態で取り付けられスリット状吐出口がテーブル上方に臨む塗布エレメントとを備えた塗布装置において、前記門型をなす昇降フレームの一端側上面に塗布液送液ポンプを取り付け、この塗布液送液ポンプから前記塗布エレメントに供給管を介して塗布液を供給するようにした。
【００１３】
昇降フレームに塗布液送液ポンプを取り付けることで、送液ポンプと塗布エレメントとの相対位置に変化はなく、送液ポンプと塗布エレメント間をつなぐフレキシブルチューブの配管内容積が変動しない。その結果塗布エレメントからの吐出量も一定になり、膜厚は均一になる。
【００１４】
前記リニアモータおよび浮上手段は移動部材の移動方向に沿ってそれぞれ一対ずつ平行に配置することが好ましい。リニアモータおよび浮上手段を例えばベースの中央に１本のみ配置した場合には移動部材の走行に安定性が欠けるおそれがある。
【００１５】
また浮上手段としては、エアベアリングまたは磁石が考えられ、エアベアリングの場合には、スライド部材の内部に空洞を設け、この空洞に加圧空気を供給しスライド部材の内面（レールに対向する面）に形成した穴から空気を噴出する構成が考えられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る塗布装置の正面図、図２は同塗布装置の側面図、図３は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図、図４はエアベアリングの部分の拡大断面図、図５は塗布エレメントの高さセンサの作用を説明した図である。
【００１７】
塗布装置はベース１の上面に高さ調整機構を備えた脚２を介してテーブル３を設けている。このテーブル３上面に載置したガラス基板などの被処理基板Ｗの水平度を正確に出すために、脚２に設けたナットを廻してテーブル３の各部の高さの微調整を行う。
【００１８】
またベース１の上面には上下方向のシリンダユニット４を設け、このシリンダユニット４のロッドに水平プレート５を取り付け、この水平プレート５に被処理基板Ｗをテーブル３から持ち上げるためのピン６を取り付けている。尚、テーブル３にはピン６が貫通する穴７を形成している。
【００１９】
一方、ベース１の上面には左右方向に延びるレール８，８を平行に２本設け、このレール８に沿って移動部材９を移動可能に配置している。
即ち移動部材９の下面にはレール８を跨ぐ浮上手段としてのエアベアリング１０を固着している。エアベアリング１０は図４に示すように、内部を圧気源に連通する中空部１１とし、且つレール８の上面及び側面に対向する開口１２が形成されている。而して、圧気源から中空部１１にエアを供給すると、開口１２からレール８の上面及び側面に向けてエアが噴出し、移動部材９がレール８（ベース１）から浮上する。尚、エアベアリング１０の両方の下端にはリニアスケール１３を設けている。
【００２０】
また、各レール８の外側にはリニアモータ１４を配置している。リニアモータ１４は前記レール８と平行なマグネットレール１５と、このマグネットレール１５が形成するスペース内に入り込む板状のコイル１６とからなり、コイル１６に電流を流すと、コイル１６は電磁石になり磁界を生じる。一方この磁界の作用により誘電体も磁界を発生する。そして、コイル１６に流す電流の向きを極めて短い周期で連続的に切替えると、磁界の作用で水平方向の力が発生する。この水平方向の力で移動部材９はレール８およびマグネットレール１５に沿って移動する。尚、リニアモータの動作原理は上記に限らず、本発明にあっては異なる動作原理のリニアモータを採用してもよい。また、移動部材９の移動量は前記リニアスケール１３によって計測される。
【００２１】
一方、各移動部材９には支柱１７を立設し、この支柱１７に上下方向のガイドレール１８を設け、前後のガイドレール１８間に門型をなす昇降フレーム１９を係合し、支柱１７の内側に取り付けたサーボモータ２０を駆動することで昇降フレーム１９が昇降する構造になっている。尚、昇降フレーム１９を昇降せしめる部材はサーボモータ２０に限らず、例えばカムとそれを駆動するモータ等でもよい。
【００２２】
昇降フレーム１９の下面には塗布エレメント２１が取り付けられている。この塗布エレメント２１にはテーブル３上に載置された被処理基板Ｗの表面に向かって開口するスリット状ノズル孔が幅方向（図２の左右方向）に形成されている。
【００２３】
また、昇降フレーム１９の一端側上面には送液ポンプ２３を固着し、この送液ポンプ２３に塗布液タンクから供給管２４ａを介して塗布液を供給し、塗布エレメント２１に送液ポンプ２３から供給管２４ｂを介して塗布液を供給するようにしている。また廃液タンクと送液ポンプ２３および塗布エレメント２１とをそれぞれエアベント管２５ａ，２５ｂでつなぎ、ポンプ２３内および塗布エレメント２１内に塗布液を充填させるためのエア抜きを行うようにしている。尚、供給管２４ａ，２４ｂ及びエアベント管２５ａ，２５ｂの材料としては金属製でもよいが、フレキシブルパイプを用いてもよい。
【００２４】
更に、塗布エレメント２１の側面にはギャップセンサ２６が取り付けられ、このギャップセンサ２６とアンプ２７とを信号線にてつなげている。
【００２５】
以上において、被処理基板Ｗの表面に塗布液を供給するには、エアベアリング１０の開口１２からエアを噴出せしめレール８（ベース１）から移動部材９を浮上せしめた状態で、リニアモータ１４のコイル１６に通電し、移動部材９をレール８（ベース１）に対し非接触状態でレール８（マグネットレール１５）に沿って移動させつつ、送液ポンプ２３を駆動し塗布エレメント２１下端のスリット状ノズル孔から塗布液を被処理基板Ｗの表面に向けて供給する。
【００２６】
尚、塗布工程における塗り始め位置と塗り終わり位置は、図５に示すように、塗布エレメント２１が左から右へ移動する間に、ギャップセンサ２６が被処理基板Ｗの上流端Ｗ1を検出してから所定時間経過後に塗布液の吐出を開始し、ギャップセンサ２６が被処理基板Ｗの上流端Ｗ2を検出してから所定時間経過後に塗布液の吐出を停止するようにする。
【００２７】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明に係る塗布装置によれば、昇降フレームに塗布液送液ポンプを取り付けることで、送液ポンプと塗布エレメントとの相対位置に変化はなく、送液ポンプと塗布エレメント間をつなぐフレキシブルチューブの配管内容積も一定になり、その結果、極めて均一な厚さの塗膜を形成することができる。また、振動の他に騒音の発生も少なく作業環境の改善に役立つ。
【００２８】
更に、制動時以外に部材同士の接触がないので、摩擦による塵埃の発生を抑制することができ、歩留まり向上につながり、更に、部材同士の接触がないことでＬＭガイドやボールネジを用いた移動機構と比べ、経時的変化がなく半永久的に安定した塗布を行える。
【００２９】
また、塗布エレメントを昇降可能とするとともに高さ検出センサを備えることで、正確に平行度を出すことができ、基板の厚さが変更になった場合にも迅速に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る塗布装置の正面図
【図２】同塗布装置の側面図
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図
【図４】エアベアリングの部分の拡大断面図
【図５】塗布エレメントの高さセンサの作用を説明した図
【符号の説明】
１…ベース、２…脚、３…テーブル、４…シリンダユニット、５…水平プレート、６…ピン、７…穴、８…レール、９…移動部材、１０…エアベアリング、１１…中空部、１２…開口、１３…リニアスケール、１４…リニアモータ、１５…マグネットレール、１６…コイル、１７…支柱、１８…ガイドレール、１９…昇降フレーム、２０…サーボモータ、２１…塗布エレメント、２３…送液ポンプ、２４ａ，２４ｂ…塗布液供給管、２５ａ，２５ｂ…エアベント管、２６…ギャップセンサ、２７…アンプ、Ｗ…被処理基板、Ｗ1…被処理基板の上流端、Ｗ2…被処理基板の下流端。

Claims

基板を水平状態で載置するテーブルを備えたベースと、このベースに対してリニアモータを介して移動可能とされた移動部材と、この移動部材をベースに対して浮上せしめる浮上手段と、前記移動部材に対し昇降自在に支持された門型をなす昇降フレームと、この門型をなす昇降フレームに水平状態で取り付けられスリット状吐出口がテーブル上方に臨む塗布エレメントとを備えた塗布装置において、前記門型をなす昇降フレームの一端側上面に塗布液送液ポンプを取り付け、この塗布液送液ポンプから前記塗布エレメントに供給管を介して塗布液を供給するようにしたことを特徴とする塗布装置。
請求項１に記載の塗布装置において、前記リニアモータおよび浮上手段は移動部材の移動方向に沿ってそれぞれ一対ずつ平行に配置されることを特徴とする塗布装置。