JP4679298B2 - Coating equipment - Google Patents
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本発明は、ガラス基板やシリコンウェハー等の基材に対して液を塗布する装置に関し、特に、ダイコート方式を用いて塗布する装置に関する。 The present invention, the liquid relates equipment you applying to a substrate such as a glass substrate or a silicon wafer, in particular, to that equipment be coated with a die coating method.
従来、半導体製品に用いるシリコンウェハー等の丸型基材に高度の膜厚精度(例えば、±2%以内)で薄膜塗布するには、一般に、スピンコート方式が用いられている。しかし、スピンコート方式では基材上に滴下した塗工液のほとんどが遠心力によって吹き飛ばされるため、省液性に乏しいといった欠点があった。また、基材上に付着した塗工液が裏面にまわり込みやすいとか、厚い被膜を形成するのが困難であるといった欠点もあった。 Conventionally, in order to apply a thin film with a high degree of film thickness accuracy (for example, within ± 2%) to a round substrate such as a silicon wafer used for semiconductor products, a spin coating method is generally used. However, in the spin coating method, most of the coating liquid dropped on the base material is blown off by centrifugal force, so that there is a drawback that the liquid-saving property is poor. In addition, there are also disadvantages that the coating liquid adhering to the base material tends to wrap around the back surface and that it is difficult to form a thick film.
そこで、丸型基材に対して、塗工液を膜状に吐出するダイヘッド(スリットノズルとも言う)を用いたダイコート方式で塗工する方法及び装置が提案されている(例えば、特開2002−204996号公報、特開2004−209340号公報参照)。図5はダイコート方式で丸型基材に塗工する従来の装置の1例を示す概略斜視図、図6(a)、(b)は図5に示す装置を異なる作動状態で示す概略側面図であり、分かり易くするため、基材、基材支持台、塗膜等を断面で且つ厚さを誇張して示している。図5、図6において、塗工装置1は、ベース2と、そのベース2の上面に設けられた基材支持台3と、ベース2の上面に設けられたガイド手段4と、そのガイド手段4に往復動するように保持された移動台5と、その移動台5を往復移動させる駆動装置(図示せず)と、移動台5に昇降するように設けられたヘッド保持部材6と、そのヘッド保持部材6を昇降させる駆動装置(図示せず)と、ヘッド保持部材6に保持され、塗工液を膜状に吐出するスリットを備えたダイヘッド7と、そのダイヘッド7に塗工液を供給する液供給系(図示せず)等を備えている。ここで用いている基材支持台3は、上面に、塗工を施されるべきシリコンウェハー等の丸型の基材8を、その基材8の上面8aが基材支持台3の上面3aに略同一面となる状態に支持する凹部9を備えている。なお、凹部9の内径は基材8の出し入れを容易に行うことができるよう基材8の外径より若干大きく(例えば、1〜2mm程度大きく)設定されており、基材8の側面と凹部9の側面との間には小さい隙間が生じている。
In view of this, a method and an apparatus have been proposed for coating a round base material by a die coating method using a die head (also referred to as a slit nozzle) that discharges a coating liquid in a film form (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-2002). 204996 and JP-A-2004-209340). FIG. 5 is a schematic perspective view showing an example of a conventional apparatus for coating a round base material by a die coating method, and FIGS. 6A and 6B are schematic side views showing the apparatus shown in FIG. 5 in different operating states. In order to make it easy to understand, the base material, the base material support base, the coating film, etc. are shown in cross section and with exaggerated thickness. 5 and 6, the
この構成の塗工装置1による塗工動作は次のように行われる。すなわち、図6(a)に示すように、基材支持台3の凹部9に基材8を嵌め込んで支持させた状態で、ダイヘッド7を基材8を外れた基材支持台3の上面3aの上方に位置決めし、その位置でダイヘッド7を、基材支持台3の上面3a及び基材8の上面8aに対する塗工に適した高さ位置に降下させ、ダイヘッド7から塗工液を膜状に吐出しながらそのダイヘッド7を基材支持台3に沿って移動させて行くことで、図6(b)に示すように、基材支持台3の上面3a及び基材8の上面8aに塗膜10を形成してゆき、基材8の上面8aを通り過ぎ、それに続く基材支持台3の上面3aにまで塗膜10を形成した後、ダイヘッド7からの塗工液を停止する。以上により、基材8の上面8aの全域に一定厚さの塗膜10をダイコート方式で形成できる。
The coating operation by the
ところが、この方式で、図7(a)に厚さを誇張して示したように、基材8の上面8a全域及びそれに隣接した基材支持台3の上面3aに塗膜10を形成した場合、塗膜10が乾燥するまでの間に、図7(b)に示すように、塗膜10から塗工液10aが基材8の側面と凹部3bの側面との間の隙間に流れ込み、それが基材8の裏面にまで回り込んでしまうことがあった。このため、次工程で基材8の裏面を洗浄して回り込んだ塗工液10aを除去することが必要であり、工程数が増すという問題があった。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、丸型基材等の基材を、基材支持台上面に設けている凹部に嵌め込んで支持させ、その上面にダイコート方式で塗工液を塗布した際に、塗工液が基材と凹部との隙間を通って基材裏面に回り込むことを防止することを可能とした塗工装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and a base material such as a round base material is fitted into and supported by a recess provided on the upper surface of the base material support base, and a coating liquid is applied to the upper surface by a die coating method. the when applied, the coating solution and to provide the possibility and the coating KoSo location to prevent the sneaking into substrate back surface through a gap between the substrate and the recess.
本願請求項1に係る発明は、基材支持台の凹部に基材を支持させ、ダイヘッドを用いて塗工する塗工装置における上記課題を解決するため、塗工を施されるべき基材を支持する基材支持台として、上面に前記基材を支持するための凹部であって、前記基材を、基材上面が前記基材支持台の上面に略同一面となる状態に且つ前記基材の側面と前記凹部の側面との間に隙間を形成する状態に支持するための凹部を備え、更に、前記凹部に基材を支持させた際に該基材の側面と前記凹部の側面との間に形成される隙間の底部領域に空気を供給する空気通路を備えた基材支持台を用い、更に、その基材支持台の空気通路に空気を供給する空気供給手段を設けるという構成とし、更に、前記基材支持台の前記凹部の側面の上端に、外側に広がる斜面を設けるという構成としたものである。
In order to solve the above-mentioned problems in the coating apparatus in which the base material is supported by the concave portion of the base material support base and applied using a die head, the invention according to
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、前記空気通路が、前記凹部の底面に、該凹部の側面全周に沿って形成された溝を備えるという構成としたものである。
The invention according to
請求項3に係る発明は、請求項2に係る発明において、前記溝を、前記凹部に基材を支持させた際に該基材の側面と前記凹部の側面との間に形成される隙間の延長上に位置するように配置し、更にその溝の幅を前記隙間の幅に等しくなるように定めるという構成としたものである。
The invention according to
上記した本発明の塗工装置によれば、基材を基材支持台上面に設けている凹部に支持させてダイヘッドを用いて塗布を行う際に、基材側面と凹部側面との間の隙間から空気を上向きに吹き出した状態とすることができ、この状態で塗布することで、塗布された塗工液が前記隙間に流れ込むことがなく、このため塗工液が基材の裏面に回り込んで汚すことがなく、基材裏面洗浄工程をなくすことが可能となる。更に、凹部側面の上端に、外側に広がる斜面を形成したことで、隙間内を流れる空気が外方向(基材から遠ざかる方向)に向かうこととなり、基材側に塗工液をあまり流さないようになり、前記隙間への塗工液の流れ込みを一層良好に防止できる。 According to the coating KoSo location of the present invention described above, the gap between the time of performing coating with a die head is supported in the recess is provided with the substrate on the substrate support table top, a base side and a recess side surface In this state, the applied coating liquid does not flow into the gap, so that the coating liquid wraps around the back surface of the substrate. Thus, it is possible to eliminate the substrate back surface cleaning step. Furthermore, by forming a slope that spreads outward at the upper end of the side surface of the recess, the air flowing in the gap is directed outward (in the direction away from the base material), so that the coating liquid does not flow too much on the base material side. Thus, the flow of the coating liquid into the gap can be prevented more satisfactorily.
図1は本発明の好適な実施の形態に係る塗工装置の概略斜視図、図2(a)、(b)はその塗工装置に用いている基材支持台の概略平面図及び概略断面図、図3は、図1に示す塗工装置において、基材支持台及び基材表面にダイヘッドで塗膜を形成している状態を示す概略断面図、図4は、基材端部領域を塗工中の状態で示す概略断面図であり、これらの図面において一部部品の厚さや幅を誇張して示している。図1、図2において、全体を参照符号1Aで示す塗工装置は、ベース2と、そのベース2の上面に設けられた基材支持台13と、ベース2の上面に設けられたガイド手段4と、そのガイド手段4に往復動するように保持された移動台5と、その移動台5を往復移動させる駆動装置(図示せず)と、移動台5に昇降するように設けられたヘッド保持部材6と、そのヘッド保持部材6を昇降させる駆動装置(図示せず)と、ヘッド保持部材6に保持され、塗工液を膜状に吐出するスリットを備えたダイヘッド7と、そのダイヘッド7に塗工液を供給する液供給系(図示せず)等を備えている。ここで、ガイド手段4、移動台5及びその駆動装置等は、ダイヘッド7が基材支持台13の上面に沿って移動するようにダイヘッド7を移動させるためのものであり、ダイヘッドが前記基材支持台の上面に沿って相対的に移動するように前記ダイヘッドと基材支持台の少なくとも一方を移動させる移動機構を構成する。なお、移動機構としては、ダイヘッド7を保持した移動台5を移動させる構成に限らず、基材支持台13を水平に移動させる構成としてもよい。
FIG. 1 is a schematic perspective view of a coating apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, and FIGS. 2A and 2B are a schematic plan view and a schematic cross section of a substrate support base used in the coating apparatus. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a coating film is formed on a substrate support base and a substrate surface with a die head in the coating apparatus shown in FIG. 1, and FIG. It is a schematic sectional drawing shown in the state in the process of coating, and the thickness and width | variety of some components are exaggerated and shown in these drawings. 1 and 2, a coating apparatus generally indicated by
基材支持台13は、金属、セラミック、石、プラスチックなどで作られるもので、上面に、塗工を施されるべきシリコンウェハー等の丸型の基材8を、その基材8の上面8aが基材支持台13の上面13aに略同一面となる状態で支持する凹部14を備えている。この凹部14の側面13bの直径は、その凹部14に支持させる基材8の直径よりも若干大きく選定されており、そのため、図3、図4に示すように、凹部14に基材8を同心状に支持させた時、凹部14の側面13bと基材8の側面8bとの間に一定幅の小さい隙間15が基材8の全周に渡って形成される。この隙間15は、塗工時にこの隙間15から上向きに空気を吹き出すことで隙間15内への塗工液の流入を防止するためのものであり、隙間の幅は塗工液の流入を効果的に防止する上から3mm以下とすることが好ましい。一方、隙間15の幅をあまり小さくすると、凹部14に対して基材8を出し入れしにくくなるため、作業性の点から、隙間15の幅は0.5mm以上とすることが好ましい。
The
基材支持台13には更に、凹部14に基材8を支持させた際に基材の側面と凹部の側面との間に形成される隙間15の底部領域に空気を供給する空気通路17が形成されている。この実施の形態では、空気通路17は、凹部14の底面に、側面13bの全周に沿って形成された環状の溝17aと、その環状の溝17aの一部に連通するように形成された空気供給路17bを備えており、空気供給路17bには、空気を供給する空気供給手段(図示せず)が連結されている。この構成により、空気供給手段によって空気通路17に空気を供給することで、隙間15の全周において、隙間15内に上向きの空気流を生じさせることができる。
The
ここで、隙間15に空気を送り込むための環状の溝17aの幅、深さ、位置等は、隙間15に上向きの空気の流れを生じさせることができれば任意であるが、図示したように、溝17aが隙間15の延長上に位置するように、且つ溝17aの幅が隙間15の幅に等しくなるようにすることが、環状の溝17a内に上向きに生じた空気流がそのまま隙間15に流れ、隙間15内に上向きの安定した流れを生じさせることができるので好ましい。また、溝17aの深さは、溝17a内に上向きの安定した流れを生じさせることができるよう、溝17aの幅に対して5〜10倍程度とすることが好ましい。空気供給手段が空気通路17に供給する空気の圧力としては、隙間15内に塗工液の流下を阻止することができる流速の空気流を生じさせることができるように定めるが、あまり圧力を高くすると隙間15内の空気の流速が大きくなり過ぎて、塗布された塗工液を必要以上に散らしてしまう。このため、空気の圧力は、0.01〜0.05MPa程度とすることが好ましい。
Here, the width, depth, position, and the like of the
基材支持台13に形成した凹部14の側面13bには、図4に拡大して示すように、側面の上端に、外側に広がる斜面13cを形成している。このような斜面13cを形成したことで、隙間15内を流れる空気が外方向(基材8から遠ざかる方向)に向かうこととなり、基材8側に塗工液をあまり流さないようになる。
On the
基材支持台13に設けている凹部14の底面には、基材8を吸着保持するための真空吸着穴(図示せず)が設けられている。また、塗工後の基材8を凹部14の外側に押し出すための押し出しピン(図示せず)も設けられている。
A vacuum suction hole (not shown) for sucking and holding the
次に、上記構成の基材支持台13を備えた塗工装置1Aによる塗工動作を説明する。まず、塗工すべき基材8を基材支持台13の上面の凹部14に同心状にセットする。これにより、基材8の周囲に一定幅の隙間15が形成される。次に、空気供給手段によって空気通路17に空気を0.01〜0.05MPa程度の圧力で供給する。これにより、基材8を取り囲む隙間15の全周に、上向きの空気流が形成され、隙間15から空気が上向きに吹き出した状態となる。この状態で、図6(a)、(b)を参照して従来装置について説明したのと同様な手順で、ダイヘッド7による塗工を行い、図3に示すように、基材支持台13の上面13a及び基材8の上面8aの上に塗膜10を形成してゆく。そして、図2(a)に二点鎖線20で示す塗布領域に塗膜を形成した後、塗膜が或る程度乾燥するのを待って、基材8を基材支持台13から取り出す。以上により塗工動作が終了する。
Next, the coating operation by the coating apparatus 1A provided with the
以上の塗工動作において、ダイヘッド7による塗膜形成中、図4に示すように、基材8の側面8bと凹部の側面13bとの間に形成されている隙間15には上向きの空気が常に流れている。このため、その空気が隙間15上に塗布された塗工液を押し上げることとなり、塗工液が隙間15を通って流れ落ちることがなく、従って、基材8の裏面に回り込んで裏面を汚すといったことがない。なお、隙間15を流れる空気が塗工液を押し上げる結果、その隙間15を挟んだ両側では塗工液の盛り上がり10b、10cが生じるが、基材側に生じる盛り上がり10bは、基材8の側面から5mm以内の領域に生じるのみであって、基材8内で製品として使用する有効範囲よりも外側に生じるのみであるので、問題とはならない。かくして、この塗工装置を用いることで、基材8の有効領域にダイヘッド7により高精度で所望の膜厚の塗膜を形成することができ、また、塗工液が基材8の裏面に回り込んで汚すこともないので、裏面洗浄工程を無くすことが可能となる。
In the above coating operation, during the coating film formation by the
なお、上記した実施の形態では、丸型の基材8を用いた場合を説明したが、本発明で塗工の対象とする基材8は丸型に限らず、楕円形、四角形等任意であり、使用する基材の形状に応じて、基材支持台上面に形成する凹部の形状を変えればよい。また、本発明で塗布の対象とする基材は、半導体製品に用いるシリコンウェハーを代表例として挙げることができるが、これに限らず、任意の材料に適用できる。更に、上記した実施の形態は本発明の説明用のものであって、本発明を限定するものではなく、本発明は特許請求の範囲の記載範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。
In the above-described embodiment, the case where the
1、1A 塗工装置
2 ベース
3 基材支持台
4 ガイド手段
5 移動台
6 ヘッド保持部材
7 ダイヘッド
8 基材
8a 上面
8b 側面
9 凹部
10 塗膜
10a 塗工液
10b、10c 盛り上がり
13 基材支持台
13a 上面
13b 凹部の側面
13c 斜面
14 凹部
15 隙間
17 空気通路
17a 環状の溝
17b 空気供給路
20 塗布領域
DESCRIPTION OF
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JPH05104055A (en) * | 1991-10-15 | 1993-04-27 | Nikon Corp | Spinner head |
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