JP4803714B2 - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

Description

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際の塗布装置及び塗布方法に関する。

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スリットノズルを備えた塗布装置が使用されている。

近来、基板寸法が大型化する傾向にあわせ、基板を回転させながら塗布する従来のスピンコーティングに代えて、幅広のスリットノズルを基板と相対的に一方向に移動させながら塗布を行う塗布装置が増加している。このようなスリットノズルを備えた塗布装置は、大型基板であっても、その表面に均一な厚膜を形成することができる点で有利である。しかし、他方、いくつかの課題も抱えている。

例えば、塗布時における基板表面とスリットノズル下端との距離である塗布ギャップの適正な調整が難しいこともその一つである。この理由は、幅広のスリットノズル全幅にわたって同じ塗布ギャップを設定しなければならないこと、また、塗布液が基板に吐出されるときの反作用を受けてスリットノズルが上下し、塗布ギャップが不安定となって塗膜が波打つこと等である。

従来では、スリットノズルの走行部に基準治具を設け、その基準治具にスリットノズルを載せることでスリットノズルの水平を決定した後、スリットノズルと基板載置ステージとのクリアランス、すなわち塗布ギャップをシクネスゲージ（隙間ゲージ）を使って目視で微調整していた。従って、人的要因による誤差が大きく正確性に欠けるという問題があった。

この問題を解決するため、特許文献１では、厚みセンサーにより被塗工材（基板）の厚みを測定し、この厚みを考慮して、塗料吐出装置と被塗工材との間隔が形成されるべき塗膜の厚みに対応する間隔となるように塗料吐出装置を下降させるようにした枚葉塗工方法及びその装置が提案されている。

また特許文献２では、基板載置テーブルの所定位置にテーブル表面（基準面）と同一レベルを有する凸状部を形成し、凸状部とスリットノズル先端部との隙間量を測定する非接触式の隙間測定センサーを、凸状部を挟んで対抗配置することにより、この隙間を直接通過するレーザ光の検知精度を向上させたテーブル型ダイコータが開示されている。

特開平８−１８２９５３号公報 特開２００１−９３４１号公報

しかしながら、特許文献１では、基板の厚みセンサーとスリットノズルとは別々に構成されているため、厚みセンサーとスリットノズル支持部材との調整が必要になる。

また、特許文献２では、スリットノズル先端が凸状部に接触した場合に損傷したり変形する虞がある。この場合、スリットの長さ方向において均一塗布が困難になる。

上述した点に鑑み、本発明は、スリットノズルの平行基準及び高さ基準を容易に決定でき、塗布時における基板表面とスリットノズル下端との距離の微調整を正確に決定し保持することができる塗布装置及び塗布方法を提供する。

本発明に係る塗布装置は、基板載置部上に載置された基板に、該基板と非接触で相対的に移動可能なスリットノズルから塗布液を吐出し、前記基板上に塗膜を形成するものであり、前記基板載置部の塗布開始側の幅方向の両端部に、前記スリットノズルの水平基準及び高さ基準を決定するための基準治具が設置され、前記基準治具はスプリングによって上方に付勢された昇降可能な測長子を有し、該測長子は、その上面が基板載置部面と同一の面高さで停止せしめられ、また前記スリットノズルの塗布時の移動方向を基準として該スリットノズルの前面に、前記基板載置部上に載置された前記基板上面と、前記スリットノズル下端との間隔を測定する非接触式の距離測定センサーが取り付けられている。

本発明に係る塗布装置によれば、基板載置部の塗布開始側の幅方向の両端部に、スリットノズルの水平基準及び高さ基準を決定するための基準治具が設置され、基準治具はスプリングによって上方に付勢された昇降可能な測長子を有し、この測長子は、その上面が、基板載置部面と同一の面高さで停止せしめられ、また前記スリットノズルの塗布時の移動方向を基準として該スリットノズルの前面に、前記基板載置部上に載置された前記基板上面と、前記スリットノズル下端との間隔を測定する非接触式の距離測定センサーが取り付けられているので、実際に基板上に塗布を行った際は、スリットノズルが損傷したり変形することなく、スリットノズルを水平にでき、且つスリットノズルの高さ調整を容易に行うことが可能になる。

本発明に係る塗布方法は、上述した塗布装置において制御された基板載置部面と同一の面高さ位置を基準にスリットノズルの待機位置を決定し、該待機位置を基準として基板とスリットノズルとの間隔を決定して塗布を開始するようにする。

本発明に係る塗布方法によれば、上述した塗布装置において制御された基板載置部面と同一の面高さ位置を基準にスリットノズルの待機位置を決定し、該待機位置を基準として基板とスリットノズルとの間隔を決定して塗布を開始するようにしたので、スリットノズルが損傷したり変形することなく、スリットノズルを水平にでき、且つスリットノズルの高さ調整を容易に行うことができる。これにより均一塗布が可能になる。

具体的には、以下の（１）〜（５）の手順から上記塗布方法を行う。
（１）スリットノズルを下降させて、このスリットノズル下端を上昇位置にある前記基準治具の測長子上端に当接させる。
（２）（１）に示す状態のまま、測長子上面が基板載置部面と同一の面高さとなるまで前記スリットノズルを前記測長子と共に下降させて、前記スリットノズルの水平基準及び高さ基準及び距離センサーの基準を決定する。
（３）スリットノズルを待機位置まで上昇させる。
（４）基板上面とスリットノズル下端との間隔を、スリットノズルが備える非接触式の距離測定センサーにて測定する。
（５）距離測定センサーにて測定した値に基づいて、基板上面とスリットノズル下端との間隔が目的とする塗布開始位置になるまでスリットノズルを下降させる。

また、上記塗布方法において、基板載置部に基板を搬入・載置し、待機位置にまで上昇させたスリットノズルを塗布開始位置に移動させ、距離測定センサーによって基板表面までの距離データを測定した後、この距離データをスリットノズル昇降制御部へフィードバックして演算することで塗布ギャップを決定し、決定された塗布ギャップ位置までスリットノズルを下降させることが好ましい。

本発明によれば、ガラス基板や半導体ウェーハ等の基板に対し、例えば現像液、洗浄液、ＳＯＧ溶液、レジスト液等の塗布液を塗布する際に、スリットノズルの平行基準及び基準高さ位置を容易に決定できる。
このため、塗布時における基板表面とスリットノズル下端との距離の微調整を正確に行うことができ、塗布時のスリットノズルの上下動をチェックして塗布ムラを防止することが可能になる。
従って、高性能且つ高信頼性の塗布装置及び均一な塗膜を形成するに好適な塗布方法を実現することができる。

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一実施の形態を示す平面図、図２は図１の要部の側面図、図３は図２のＡ方向の矢視図である。

本実施の形態の基板塗布装置では、図１に示すように、基台１に一対の平行なレール２，２が設けられ、これらレール２，２の中間位置となる基台１面の中央に基板Ｗが載置されるための基板載置部３が固定されている。そして、基板載置部３を跨いで門型移動機構４がレール２，２間に走行可能に架け渡され、この門型移動機構４には昇降装置を介してスリットノズル５が取り付けられている。

そして、本実施の形態においては特に、基板載置部３において、塗布開始位置側の側面の幅方向の両端に、スリットノズル５の水平基準及び高さ基準を決定するための基準治具６，６がそれぞれ取り付けられている。
基準治具６は昇降可能な測長子８を有しており、この測長子８は、スプリング等によって上方に付勢され、その下降限は測長子８の上面と基板載置部３の上面とが同一の面高さとなる位置とし、この位置を高さ方向の基準点とする。
測長子８は、その上面が基板載置部３の上面と同一の面高さ位置で停止するように制御されている。

スリットノズル５の移動方向を基準とした前面には、非接触式の距離測定センサー７が左右に設置されている。
つまり、ガラス基板Ｗ等は個々に厚みが若干異なる。このような場合に対処するに、非接触式の距離測定センサー７を設けて、スリットノズル５下端と基板Ｗ上面との実際の間隔を知る必要がある。
これにより、厚みの異なるガラス基板Ｗのそれぞれにおいて、スリットノズル５下端と基板Ｗ上面との実際の間隔を知ることが可能になる。

このような構成の塗布装置を使用して基板Ｗに塗布を行う場合には、本図左側から右側にスリットノズル５を移動させるものとする。

次に、図１に示した塗布装置を用いた塗布方法を、図２〜図７を用いて説明する。
先ず、スリットノズル５の平行基準及び高さ基準を設定するために、図２及び図３に示すように、スリットノズル５を所定位置から下降させスリットノズル５の下端を左右２つの測長子８の上面に当接させる。
この際、測長子８は昇降可能なため、スリットノズル５を当接させた場合の衝撃は緩和されスリットノズル５下端を傷つけることはない。

次に、図４に示すように、測長子８の上面と基板載置部３の上面とが面一になるまでスリットノズル５を測長子８と共に押し下げ停止させる。
この操作によりスリットノズル５は水平であるか否かが確認でき、またスリットノズル５の下端の基準高さ位置が決定される。
本実施の形態においては、距離測定センサー７においてこの決定時に測定された値（測定値）を０μｍと設定してスリットノズル昇降制御部で演算処理する。
このようにしてスリットノズル５の水平基準及び高さ基準（基準高さ位置）及び距離センサーの基準を決定し、これらのデータをスリットノズル昇降制御部に記憶させておく。これらの動作はスリットノズル搭載時に行われる。

次に、基板載置部３に基板Ｗを搬入・載置した後、図５に示すようにスリットノズル５を待機位置にまで上昇させる。この待機位置は任意であるが、例えば５００〜１０００μｍ程度の厚さの基板Ｗに塗布を行う場合は、基板載置部３の面、すなわち上記０μｍと仮定した基準高さ位置から３０００〜５０００μｍ上方とすることが好ましい。
なお、待機位置と基準高さ位置との距離もスリットノズル昇降制御部に記憶させておく。

この後、図６に示すように、スリットノズル５をレール２，２に沿って水平方向に移動せしめ、スリットノズル５を基板Ｗの塗布開始点の上方に位置せしめる。 そして、この時点で距離測定センサー７によって基板Ｗ上面（基板Ｗ表面）までの距離を測定する。
例えば待機位置の高さが３５００μｍで基板Ｗの厚さが７００μｍの場合、計算上は３５００−７００＝２８００μｍとなる筈であるが、基板Ｗには厚みのバラツキがあり、また基板Ｗからの反射等の影響を受けるため、実測値は２８００μｍよりも僅かに多いか少ない値となる。

そこでデータの較正を行う。すなわち、実測値が例えば２７９０μｍであった場合、この値から予定塗布開始位置（例えば３０μｍ）を差し引いた値２７６０μｍを算出し、図７に示すように、スリットノズル昇降制御部を２７６０μｍ降下させ、これを塗布ギャップとする。こうすることで基板Ｗ毎に微妙に異なる厚みを考慮した塗布ギャップの設定が可能となる。

以上の方法により塗布ギャップを決定し、この塗布ギャップ位置まで（目的とする塗布開始位置まで）スリットノズル５を下降させ、塗布ギャップを維持しながら基板Ｗの塗布を行う。

ここで、塗布開始から終了の間は、距離測定センサー７によって基板上面とスリットノズル５の下端との間隔（塗布ギャップ）の変動を監視する、そして、もし塗布ギャップが許容範囲を超えて変動した場合には警報を発したりやランプを点灯する。これにより、塗布ギャップが許容範囲を超えて変動したかを知ることが可能になる。

本実施の形態によれば、基板載置部に基板を搬入・載置し、待機位置にまで上昇させたスリットノズルを塗布開始位置に移動させ、距離測定センサーによって基板表面までの距離データを測定した後、この距離データをスリットノズル昇降制御部へフィードバックして演算することで塗布ギャップを決定し、決定された塗布ギャップ位置までスリットノズルを下降させ、塗布ギャップを維持しながら基板Ｗの塗布を行うようにしたので、基板Ｗ上に塗布を行っても、スリットノズルが損傷したり変形することなく、スリットノズルを水平にでき、且つスリットノズルの高さ調整を容易に行うことができる。

上述した本実施の形態では、水平基準及び高さ基準を決定する際に、スリットノズル５を押し下げて調整を行ったが、基準点よりも低い位置からスリットノズル５を押し上げて調整しても構わない。

なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。

本発明の塗布装置および塗布方法は、スリットノズルによる大型基板の塗布を容易に行うことが可能なため、液晶、プラズマディスプレイ、半導体素子等の基板上への各種被膜形成、磁気記録媒体上への各種被膜形成に好適に利用することができる。

本発明の塗布装置の一実施の形態を示す平面図。 図１に示す塗布装置の要部の側面図。 図２のＡ方向矢視図。 本発明の塗布方法の一実施の形態を示す工程図（その１）。 本発明の塗布方法の一実施の形態を示す工程図（その２）。 本発明の塗布方法の一実施の形態を示す工程図（その３）。 本発明の塗布方法の一実施の形態を示す工程図（その４）。

符号の説明

１・・・基台、２・・・レール、３・・・基板載置部、４・・・門型移動機構、５・・・スリットノズル、６・・・基準治具、７・・・非接触式の距離測定センサー、８・・・測長子、Ｗ・・・ガラス基板

Claims (3)

1. 基板載置部上に載置された基板に、該基板と非接触で相対的に移動可能なスリットノズルから塗布液を吐出し、前記基板上に塗膜を形成する塗布装置において、前記基板載置部の塗布開始側の幅方向の両端部に、前記スリットノズルの水平基準及び高さ基準を決定するための基準治具が設置され、前記基準治具はスプリングによって上方に付勢された昇降可能な測長子を有し、該測長子は、その上面が前記基板載置部面と同一の面高さで停止せしめられ、また前記スリットノズルの塗布時の移動方向を基準として該スリットノズルの前面に、前記基板載置部上に載置された前記基板上面と、前記スリットノズル下端との間隔を測定する非接触式の距離測定センサーが取り付けられていることを特徴とする塗布装置。
2. 請求項１に記載の塗布装置において制御された基板載置部面と同一の面高さ位置を基準にスリットノズルの待機位置を決定し、該待機位置を基準として基板とスリットノズルとの間隔を決定して塗布を開始することを特徴とする塗布方法。
3. 請求項２に記載の塗布方法において、塗布開始から塗布終了までの間は、距離測定センサーによって、前記基板上面と前記スリットノズル下端との間隔の変動を監視し、該間隔の異常状態を警報やランプ点灯により知らせることを特徴とする塗布方法。