JP4852257B2

JP4852257B2 - 溶液の塗布装置及び塗布方法

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Publication number: JP4852257B2
Application number: JP2005112370A
Authority: JP
Inventors: 保次鶴岡; 端生鈴木; 亮生田
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2005-04-08
Filing date: 2005-04-08
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2025-04-08
Also published as: JP2006289239A

Description

ヘッドに設けられたノズルから溶液をインクジェット方式によって噴射して基板に塗布する溶液の塗布装置及び塗布方法に関する。

一般に、液晶表示装置や半導体装置の製造工程においては、ガラス基板や半導体ウエハなどの基板に回路パターンを形成するための成膜プロセスがある。この成膜プロセスでは、基板の板面にたとえば配向膜やレジストなどの機能性薄膜が形成される。

基板に機能性薄膜を形成する場合、この機能性薄膜を形成する溶液をノズルから噴射して基板の板面に塗付するインクジェット方式の塗布装置が用いられることがある。

この塗付装置は、基板を搬送する搬送テーブルを有しており、この搬送テーブルの上方には、上記ノズルが複数穿設されたヘッドが基板の搬送方向に対してほぼ直交する方向に沿って延設されている。ヘッドには供給管を介して接続された溶液タンクから溶液が供給される。それによって、搬送される基板の上面には複数のノズルから溶液が所定間隔で噴射塗布され、最終的には基板に噴射塗布された各溶液同士が付着し合って矩形状のパターンの塗布膜が形成されるようになっている。このような技術はたとえば特許文献１に記載されている。

ところで、基板に溶液を矩形状のパターンで噴射塗布して乾燥させた場合、このパターンを形成する塗布膜は、周辺部が他の部分よりも厚くなるということがある。つまり、基板に塗布された溶液は乾燥時にパターンの端部での乾燥が他の部分よりも速いため、乾燥の遅い部分の溶液が端部に流れ込み、その端部が盛り上がって他の部分よりも厚くなるということがあった。

塗布膜の周辺部の厚さが他の部分に比べて厚くなると、塗布後に行われるコンタクト露光などの際に悪影響を及ぼすということがある。そこで、塗布膜の周辺部の厚さが他の部分に比べて厚くなるのを防止するため、たとえば、基板に塗布される溶液のパターン領域の外側にさらに同溶液を塗布するということが行われる。このような従来技術はたとえば特許文献１に開示されている。
特開平０９−１０５９３８号公報

基板に塗布されるパターンの外側にさらに溶液を塗布すれば、パターンの周辺部が溶媒雰囲気となって端部の乾燥速度が遅くなる。その結果、溶液が端部に寄るのが防止され、パターン端部の膜厚が厚くなるのを抑制することができる。

しかしながら、パターンの外側にさらに溶液を塗布するようにすると、その塗布に余計な時間が掛かるから、生産性の低下を招くということがあるばかりか、溶液が高価な場合にはコストアップの要因になるということがあり、実用上、好ましくないということがあった。

この発明は、パターンの外側にさらに溶液を塗布するということなく、そのパターンの周辺部の膜厚が他の部分よりも厚くなるのを防止することを可能とする溶液の塗布装置及び塗布方法を提供することにある。

この発明は、基板に溶液を所定のパターンで塗布して塗布膜を形成する塗布装置であって、
上記溶液を上記基板に噴射塗布する複数のノズルを有するヘッドと、
上記基板が上記ヘッドの下方を所定方向に沿って通過するようこれら基板とヘッドを相対的に移動させる搬送手段と、
上記ノズルから上記基板に溶液を噴射塗布する際、上記パターンの周辺部となる部分に塗布する溶液の量を周辺部よりも内側となる部分に塗布する量よりも少なくし、上記パターンの周辺部における溶液の供給を、溶液の供給量が最も少ない第１の部分と、この第１の部分よりも外側であって上記第１の部分よりも供給量の多い第２の部分とに分けて制御する制御手段と
具備したことを特徴とする溶液の塗布装置にある。

この発明は、ヘッドに設けられた複数のノズルから基板に溶液を所定のパターンで噴射塗布して塗布膜を形成する塗布方法であって、
上記基板が上記ヘッドの下方を通過するよう上記基板と上記ヘッドを相対的に所定方向に沿って移動させる工程と、
上記溶液を上記基板に噴射塗布する工程であって、上記パターンの周辺部となる部分に噴射される溶液の量が上記周辺部よりも内側となる部分に噴射される量よりも少なくし、上記パターンの周辺部における溶液の供給を、溶液の供給量が最も少ない第１の部分と、この第１の部分よりも外側であって上記第１の部分よりも供給量の多い第２の部分とに分けて噴射塗布する工程と
を具備したことを特徴とする溶液の塗布方法にある。

この発明によれば、パターンの外側に溶液を塗布せずに、このパターンの端部における塗布膜の厚さが他の部分よりも厚くなるのを防止することができる。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態を説明する。

図１と図２はこの発明を適用した溶液の塗布装置を示し、この塗布装置はベース１を有する。ベース１の上面には所定間隔で離間した一対のレール２がベース１の長手方向に沿って設けられている。上記レール２にはテーブル３が走行可能に設けられ、図示しない駆動源によって走行駆動されるようになっている。テーブル３の上面には多数の支持ピン４が設けられ、これら支持ピン４にはたとえば液晶表示装置に用いられるガラス製の基板Ｗが供給支持される。

各支持ピン４には図示しない吸引孔が上端に開口して形成されている。これらの吸引孔には図示しない吸引ポンプが接続されている。したがって、基板Ｗは支持ピン４によって吸着保持されるようになっている。そして、支持ピン４に吸着保持ざれた基板Ｗは、テーブル３がレール２に沿って移動することにより、同方向に走行可能となっている。

なお、支持ピン４は基板Ｗとの接触面積を小さくし、支持ピン４によって基板Ｗの温度分布にばらつきが生じないようにするため、先端に行くにつれて細くなる形状、たとえば錐状が好ましい。

上記テーブル３とともに駆動される基板Ｗの上方には、上記基板Ｗに、たとえば配向膜やフォトレジストなどの機能性薄膜を形成するための溶液をインクジェット方式で噴射塗布する複数のヘッド、この実施の形態では３つのヘッド７Ａ〜７Ｃが基板Ｗの走行方向（搬送方向）と交差する方向に沿って一列に配設されている。

各ヘッド７Ａ〜７Ｃは図３に示すようにヘッド本体８を備えている。ヘッド本体８は筒状に形成され、その下面開口は可撓板９によって閉塞されている。この可撓板９はノズルプレート１１によって覆われており、このノズルプレート１１と上記可撓板９との間に複数の液室１２が形成されている。

各液室１２は、ノズルプレート１１内に形成された主管１１Ａに不図示の枝管を介してそれぞれ連通されていて、主管１１Ａからこの枝管を介して溶液が各液室１２に供給される。主管１１Ａは、一端が後述する給液孔１３に接続され、他端が後述する回収孔１７に接続される。

上記ヘッド本体８の長手方向一端部には上記液室１２に連通する給液孔１３が形成されている。この給液孔１３から上記液室１２にはたとえば配向膜やレジストなどの機能性薄膜を形成する溶液が供給される。それによって、上記液室１２内は溶液で満たされるようになっている。

図４に示すように、上記ノズルプレート１１には、基板Ｗの搬送方向に直交する方向に沿って複数のノズル１４が千鳥状に穿設されている。上記可撓板９の上面には、図３に示すように上記各ノズル１４にそれぞれ対向して複数の圧電素子１５が設けられている。

各圧電素子１５は上記ヘッド本体８内に設けられた駆動部１６によって駆動電圧が供給される。それによって、圧電素子１５は伸縮し、可撓板９を部分的に変形させるから、その圧電素子１５に対向位置するノズル１４から溶液が搬送される基板Ｗの上面に噴射塗付される。
なお、圧電素子１５に印加する電圧の強さを変えて圧電素子１５の作動量を制御すれば、各圧電素子１５が対向するノズル１４からの溶液の吐出量を変えることができる。

図３に示すように、上記ヘッド本体８の長手方向他端部には上記液室１２に連通する回収孔１７が形成されている。上記給液孔１３から液室１２に供給された溶液は、上記回収孔１７から回収することができるようになっている。すなわち、各ヘッド７Ａ〜７Ｃは上記液室１２に供給された溶液をノズル１４から噴射させるだけでなく、上記液室１２を通じて上記回収孔１７から回収することが可能となっている。

図１に示すように、各ヘッド７Ａ〜７Ｃの給液孔１３には溶液供給管２１から分岐された供給分岐管２２が接続され、回収孔１７には回収管２３から分岐された回収分岐管２４が接続されている。上記供給分岐管２２には供給開閉弁２５が設けられ、回収分岐管２４には回収開閉弁２６が設けられている。上記供給管２１と回収管２３との先端は連通弁２７を介して接続されている。さらに、回収管２３には回収分岐管２４よりも基端側の部分に主回収弁２８が設けられている。

上記溶液供給管２１の基端は上記溶液Ｌが収容された溶液タンク３１の底部に接続されている。上記回収管２３の基端は上記溶液タンク３１に供給する溶液Ｌを貯蔵した貯蔵タンク３２に接続されている。回収管２３の基端部からは供給弁３３を有する供給分岐管３４が分岐され、この供給分岐管３４は上記溶液タンク３１の底部に接続されている。

上記溶液タンク３１の上部には大気開放管３５が接続されている。この大気開放管３５には第１の開閉制御弁３６が設けられている。第１の開閉制御弁３６が開放されれば、上記溶液タンク３１内が大気に連通される。なお、大気開放管３５は、この大気開放管３５から後述するように大気に放散される気体に含まれる気化溶媒を処理するための図示しない処理装置を介して大気に連通する。したがって、大気開放管３５を流れる気体は抵抗を受けることになる。

上記溶液タンク３１の上部には第２の開閉制御弁３７が設けられたガス供給管３８が接続されている。このガス供給管３８には、図示しないガス供給源から窒素などの不活性ガスが供給されるようになっている。

上記ガス供給管３８には、上記第２の開閉制御弁３７よりも上流側にフィルタ３９と第３の開閉制御弁４０とが順次接続されている。第３の開閉制御弁４０には流量絞り弁４１が並列に設けられている。この流量絞り弁４１と上記第３の開閉制御弁４０とでガス流量制御手段を構成している。

上記貯蔵タンク３２の上部には、上記溶液タンク３１と同様、第４の開閉制御弁４３を有する大気開放管４４が接続されている。さらに、第５の開閉制御弁４５を有するガス供給管４６が接続されている。このガス供給管４６にはフィルタ４７及び第６の開閉制御弁４８が順次接続されている。第６の開閉制御弁４８には流量絞り弁４９が並列に設けられている。

なお、図５に示すように、上記供給開閉弁２５、回収開閉弁２６、主回収弁２８、供給弁３３、第１乃至第６の開閉制御弁３６，３７，４０，４３，４５，４８及び各ヘッド７Ａ〜７Ｃに設けられた圧電素子１５は制御装置１００によって開閉及び供給電圧が制御されるようになっている。

さらに、溶液タンク３１内の溶液Ｌの液面はレベルセンサ５０によって検出される。溶液Ｌの液面が所定以下になったことがレベルセンサ５０によって検出されると、その検出に基いて貯蔵タンク３２から溶液Ｌが補給される。つまり、貯蔵タンク３２内の溶液Ｌが第５の開閉制御弁４５を通じて供給される不活性ガスによって加圧されることで、上記溶液Ｌが上記溶液タンク３１に補給され、これにより、溶液タンク３１内の溶液Ｌの液面が一定高さになるよう制御される。なお、この実施の形態においては、溶液タンク３１内の溶液Ｌの液面は、ヘッド７Ａ〜７Ｃのノズル面よりも所定寸法低い位置に設定され、図１に示す水頭差ｈを維持するように制御される。

図２に示すように、上記テーブル３の一端面には側面形状がＬ字状の取付け部材５１が垂直な一辺を上記テーブル３の端面に固定して設けられている。この取付け部材５１の水平な他辺には上下シリンダ５２が軸線を垂直にして設けられている。

上記上下シリンダ５２のロッドには弾性部材５３を介して載置板５４が取付けられている。この載置板５４の上面には各ヘッド７Ａ〜７Ｃに対応する長さのブレード状のゴムなどの弾性材からなる３つの押え部材５５がそれぞれ保持部材５６に上下方向に変位可能に保持されている。各押え部材５５は上記保持部材５６に設けられたばね５７によって上昇方向に弾性的に付勢されている。

上記載置板５４には上記押え部材５５と並列にブレード状のゴムなどの弾性材によって形成されたワイピング部材５８設けられている。このワイピング部材５８は上記押え部材５５よりも背が高く形成されている。

上記載置板５４は回収槽６１の内底部に設けられている。この回収槽６１の一側にはガイド板６２が設けられ、このガイド板６２にはガイド部材６３が設けられている。このガイド部材６３は上記テーブル３の端面に上下方向に沿って設けられたガイドレール６４にガイドされて上下動可能となっている。

それによって、上記上下シリンダ５２が駆動されれば、上記載置板５４が駆動されるとともに、ガイド板６２がガイドレール６４に沿って上下動するから、載置板５４が前後左右方向に振れるのが規制されて上下動する。

上記回収槽６１には図１に示す回収タンク６５が接続されている。この回収タンク６５は、上記ヘッド７のノズル１４の気泡抜きを行なう際、ノズル１４から回収槽６１に噴射される溶液を回収する。

上記載置板５４を上昇させ、押え部材５５によって各ヘッド７Ａ〜７Ｃのノズル１４を閉塞すれば、溶液タンク３１内の溶液Ｌを各ヘッド７Ａ〜７Ｃの給液孔１３から液室１２及び回収孔１７を通して循環させることができる。それによって、供給管２１、ヘッド７Ａ〜７Ｃ及び回収管２３の気泡抜きを行うことができる。

基板Ｗへ溶液Ｌを塗布する際、ワイピング部材５８をヘッド７Ａ〜７Ｃのノズル１４が開口したノズル面に接触する高さに設定しておけば、基板Ｗがヘッド７Ａ〜７Ｃの下方を往復動する際にノズル面に付着残留する溶液Ｌを上記ワイピング部材５８で拭き取ることができる。

つぎに、上記構成の塗布装置によって基板Ｗに溶液Ｌを塗布する場合について説明する。
基板Ｗに溶液Ｌを噴射塗布する場合、第２の開閉制御弁３７を閉じた状態とし、溶液タンク３１への不活性ガスの供給を遮断する。一方、第１の開閉制御弁３６を開き、溶液タンク３１内を大気圧とする。基板Ｗがテーブル３によってヘッド７Ａ〜７Ｃの下方に搬送されてきたならば、制御装置１００から駆動部１６を介して各圧電素子１５に通電し、各ヘッド７Ａ〜７Ｃの液室１２に供給された溶液Ｌを圧電素子１５によって加圧し、ノズル１４から基板Ｗに溶液Ｌを噴射させる。それによって、基板Ｗには溶液を噴射塗布することができる。

溶液Ｌをノズル１４から噴射させるときや溶液タンク３１に溶液を補給する際には、溶液タンク３１への不活性ガスの供給を停止させ、そして溶液タンク３１内を大気圧とするため、溶液タンク３１内の溶液Ｌの液面に作用する圧力はヘッド７Ａ〜７Ｃのノズル面に作用する圧力と同じ大気圧となり、その液面とヘッド７Ａ〜７Ｃのノズル面との水頭差ｈが変動するのが防止される。

つまり、溶液Ｌは予め設定された水頭差ｈのもとで圧電素子１５の作動によってノズル１４から噴射される。そのため、各ノズル１４から所定量の溶液Ｌを精密に噴射することができるから、溶液Ｌを基板Ｗに矩形状の塗布パターンＰで塗布することが可能となる。

基板Ｗに溶液Ｌを噴射塗布する際、矩形状の塗布パターンＰの周辺部の膜厚が他の部分である、中央部に比べて厚くなるのを上述した理由によって防止する必要がある。そのため、本実施の形態では、以下の手段によって塗布パターンＰの周辺部の膜厚が他の部分に比べて厚くならないようにしている。

まず、第１の手段としては、塗布パターンＰの周辺部に塗布される溶液Ｌの量を周辺部以外の部分よりも少なくする。たとえば、３つのヘッドを７Ａ〜７Ｃにはそれぞれ１０個のノズル１４が形成されていると仮定する。

そして、それぞれのノズル１４のナンバーを左端から順にＮ１〜Ｎ３０とした場合、図６（ａ）に示すように塗布パターンＰの幅方向両端に溶液Ｌを噴射するヘッド７Ａの左端の３つのノズルＮ１〜Ｎ３と、ヘッド７Ｃの右端の３つのノズルＮ２８〜Ｎ３０から噴射される溶液Ｌの吐出量を、制御装置１００によって他のノズルＮ４〜Ｎ２７から噴射される溶液の量よりも１０〜３０パーセント少なくなるよう制御する。

つまり、制御装置１００によって各ヘッド７Ａ〜７Ｃの圧電素子１５に供給される電圧を制御する。それによって、塗布パターンＰの周辺部のうち、幅方向の両端部への溶液Ｌの供給量を減少させることができる。

また、塗布パターンＰの周辺部のうち、幅方向と交差する送り方向においては、３つのヘッド７Ａ〜７Ｃの全てのノズルＮ１〜Ｎ３０から噴射される溶液の量を、塗布開始から３回までの吐出量と、塗布終了前から３回の吐出量を、それぞれ１０〜３０パーセント少なくする。それによって、塗布パターンＰの周辺部全体に供給される溶液Ｌの量を、他の
部分よりも少なくすることができる。

なお、塗布パターンＰの周辺部の領域、つまり溶液Ｌの供給量を少なくする領域の幅は２ｍｍとすることが好ましいが、その幅寸法は塗布パターンＰの大きさや有効面積などの条件によって異なってくる。

ちなみに、この実施の形態では、ノズル１４の列方向（塗布パターンＰの幅方向）におけるノズル３個分の距離を２ｍｍに設定し、また同一ノズル１４から溶液Ｌを３回噴射させる間に基板ＷをパターンＰの幅方向と交差する送り方向に２ｍｍ搬送するようになっている。

基板Ｗに塗布された溶液Ｌの塗布パターンＰは、レベリング工程や乾燥工程のときに、外気との接触度合が高い周辺部が中央部よりも乾燥速度が速いため、先に乾燥する。そのため、塗布パターンＰの中央部の溶液Ｌが周辺部に寄ってきて（流れ込み）、塗布パターンＰの周辺部の膜厚が中央部に比べて厚くなるということがある。

しかしながら、第１の手段によれば、塗布パターンＰの周辺部は中央部に比べて溶液Ｌの供給量を少なくしている。そのため、塗布パターンＰの中央部から周辺部に溶液Ｌが寄ってきても、周辺部の溶液Ｌの量はもともと少ないから、周辺部の膜厚が中央部に比べて厚くなるが防止され、図６（ｂ）に示すように塗布パターンＰ全体の膜厚をほぼ均一にすることが可能となる。

なお、塗布パターンＰの周辺部への溶液Ｌの供給量を、それ以外の部分に対する供給量に対して１０〜３０パーセントの範囲で減少させるように調整すると好ましい。

これは、周辺部へ供給する溶液Ｌの減少量が１０パーセント以下であると、中央部との供給量の差が小さいため、周辺部の膜厚が中央部よりも厚くなることがあり、逆に周辺部へ供給する溶液Ｌの減少量が３０パーセント以上であると、圧電素子１４による吐出量の制御が安定しないなどのことがあげられる。

なお、塗布パターンＰの周辺部の膜厚が中央部よりも厚くなった場合であって、その厚さが許容範囲内であれば差し支えない。また、吐出量を減少させるノズル数を３つとしたが、これに限定されることなく、塗布パターンＰの大きさや有効面積などの条件によって適宜設定されるものである。

図７（ａ），（ｂ）は第２の手段を示す。この第２の手段は、図７（ａ）に示すように、ヘッド７Ａの左端の３つのノズルＮ１〜Ｎ３と、ヘッド７Ｃの右端の３つのノズルＮ２８〜Ｎ３０のうち、左右両端に位置するノズルＮ１、Ｎ３０を除くそれぞれ２つのノズルＮ２、Ｎ３及びＮ２８，Ｎ２９から噴射される溶液の吐出量を、他のノズルＮ１、Ｎ４〜Ｎ２７、Ｎ３０から噴射される溶液の量よりも１０〜３０パーセント少なくなるよう制御する。

幅方向の両端に位置するノズルＮ１、Ｎ３０からの溶液Ｌの吐出量は、他のノズルＮ４〜Ｎ２７から噴射される溶液の量と同じにする。なお、ノズルＮ１、Ｎ３０からの吐出量は、他のノズルＮ４〜Ｎ２７から噴射される溶液の量よりも少なく、しかも幅方向両端部の２つのノズルＮ２、Ｎ３及びＮ２８，Ｎ２９から噴射される溶液の量よりも多くなるように設定してもよい。

塗布パターンＰの幅方向と交差する送り方向の両端部においては、塗布開始から２回目と３回目及び、塗布終了の３回前と２回前における３つのヘッド７Ａ〜７Ｃの全てのノズルＮ１〜Ｎ３０から噴射される溶液の量を、１０〜３０パーセント少なくする。それによって、塗布パターンＰの幅方向両端部だけでなく、前後方向の両端部、つまり塗布パターンＰの周辺部全体に溶液Ｌを同じ条件で噴射塗布することができる。

このようにして溶液Ｌを塗布すれば、塗布された溶液Ｌを平坦化（レベリング）してから乾燥する際、塗布パターンＰの溶液Ｌの供給量が少ない部分、つまり最も外側である外縁よりもわずかに内側の部分が外縁よりも速く乾燥し、その乾燥した部分に溶液が寄る。

そのため、図７（ｂ）に示すようにパターンＰの外縁の膜厚が他の部分よりも厚くなることを防止することができる。また、溶液Ｌが寄る、外縁よりも内側の部分は、もともと溶液Ｌの供給量が他の部分よりも少ないから、この部分に溶液Ｌが寄っても、膜厚が他の部分よりも厚くなるのを防止することができる。

図８（ａ）〜（ｃ）は第３の手段を示す。この手段は、塗布パターンＰの幅方向両端部及び幅方向と交差する送り方向の両端部の、周辺部に溶液Ｌを塗布する際、最初に塗布パターンＰの外縁よりも、外縁から内方へ２つ目の位置に対応するノズル１４から溶液Ｌを塗布する。

具体的には、ヘッド７Ａ〜７Ｃは図４に示すように複数個のノズル１４が２列に千鳥状に形成されている。なお、それぞれの列をＢ１、Ｂ２と仮定する。基板Ｗが所定方向に搬送されると、Ｂ１列のノズル１４が基板Ｗに対向してからＢ２列のノズル１４が基板Ｗに対向するようになっている。

各ヘッド７Ａ〜７ＣのＢ１列の両端のノズル１４はＢ２列の両端のノズル１４よりも幅方向内側に位置している。そのため、基板ＷにおけるパターンＰの予定箇所がヘッド７Ａ〜７Ｃの下方に到達したならば、図８（ａ）に示すようにＢ１列のノズル１４から溶液Ｌを噴射塗布し、所定時間経過してから、つぎに図８（ｂ）に示すようにＢ２列のノズル１４から溶液Ｌを、Ｂ１列のノズル１４から噴射塗布された溶液Ｌと一列になるよう噴射塗布する。

すなわち、基板Ｗには、まず、Ｂ１列のノズル１４から溶液Ｌが噴射塗布され、ついでＢ２列のノズル１４から溶液Ｌが噴射塗布されることになるから、塗布パターンＰの幅方向両端においては、Ｂ１列のノズル１４によってその塗布パターンＰの外縁からノズル１４の１ピッチ分だけ内方の位置から溶液が噴射されたのち、Ｂ２列のノズル１４によって外縁の部位に溶液Ｌが塗布されることになる。

なお、この実施の形態では、Ｂ１列の左右の両端に位置するノズル１４及びＢ２列の左右両端の２つのノズル１４から噴射される溶液Ｌの量を、他のノズル１４から噴射される溶液の量よりも１０〜３０パーセント少なくなるよう制御している。

このように、基板Ｗに溶液Ｌを幅方向に沿って一列に塗布する際に、その列内において時間差をもって塗布するようにしたから、最初に塗布された溶液Ｌが次に塗布された溶液Ｌよりも先に乾燥する。

そのため、図８（ａ）に示すように基板Ｗに最初に塗布されて乾燥が進んだＢ１列の溶液Ｌに対し、図８（ｂ）に矢印で示すようにつぎに塗布されたＢ２列のノズル１４から塗布された溶液Ｌが寄ることになる。

その際、塗布パターンＰの幅方向の端部において、外縁よりも内側に塗布された溶液Ｌ（図８（ａ）にＬ１で示す）は、それよりも後に塗布された塗布パターンＰの外縁に塗布された溶液Ｌ（図８（ｂ）にＬ２で示す）よりも先に乾燥して硬化している。そのため、外縁に塗布された溶液Ｌ２は外縁の内側の溶液Ｌ１に寄るため、図８（ｃ）に示すように塗布パターンＰの周辺部の膜厚が他の部分よりも厚くなることが防止できる。

しかも、Ｂ１列とＢ２列の端部から噴射される溶液Ｌの量を他のノズル１４から噴射される溶液の量よりも少なくしたから、そのことによっても図８（ｃ）に示すように塗布パターンＰの幅方向両端部の膜厚が他の部分よりも厚くなることを防止できる。

塗布パターンＰの幅方向と交差する送り方向の両端部のうちの先端部においては、次のように溶液Ｌの塗布を行なう。まず、基板Ｗを移動させて基板Ｗにおける塗布パターンＰの先頭部から２列目の部分を各ヘッド７Ａ〜７ＣのＢ１列に対向させ、このＢ１列のノズルから溶液Ｌを吐出させる。次に、同２列目がＢ２列に対向するように基板Ｗを移動させ、このＢ２列のノズルから溶液を吐出させる。

次に、塗布パターンＰの１列目の部分を各ヘッド７Ａ〜７ＣのＢ１列に対向するように基板Ｗを移動させて、このＢ１列のノズルから溶液を吐出させ、そして同１列目がＢ２列に対向するように基板Ｗを移動させ、このＢ２列のノズルから溶液Ｌを吐出させる。この後は、３列目から順次図８を用いて説明した要領で溶液Ｌを塗布する。

一方、送り方向の後端部では、Ｂ１列のノズル１４によって溶液Ｌを塗布し、その部位がＢ２列の下方に搬送されてきたならば、Ｂ２列のノズル１４から溶液Ｌを噴射させる。それによって、塗布パターンＰの幅方向だけでなく、幅方向と交差する送り方向、つまり塗布パターンＰの周辺部全体に同じ条件で溶液Ｌを塗布することができる。

なお、Ｂ１列のノズル１４から溶液Ｌを噴射してから、Ｂ２列のノズル１４から溶液Ｌを噴射するまでの時間は、Ｂ１列とＢ２列との間隔をＲ、基板Ｗの搬送速度をＶとした場合、Ｒ／Ｖとした。それによって、乾燥処理後における塗布パターンＰの周辺部の膜厚を他の部分よりも薄くできることが実験によって確認することができた。

なお、この第３の手段においては、ヘッド７Ａ〜７Ｃにノズル１４が２列に形成されている場合の塗布方法について説明したが、ヘッド７Ａ〜７Ｃに形成されるノズル１４が一列の場合であっても、その列における各ノズル１４からの溶液Ｌの噴射のタイミングを制御することで、塗布パターンＰの外縁に対応する位置への噴射を、外縁よりも内側に対応する位置への噴射よりも所定時間遅らせて行うことが可能である。

図９は第４の手段を示す。この手段は溶液が塗布される支持ピン４によって支持された基板Ｗの周辺部を冷却手段７１によって冷却するようにした。この冷却手段７１はテーブル３の上面に設けられ、上端を基板Ｗの下面に接触させた冷却プレート７２を有する。この冷却プレート７２の上端は、基板Ｗの上面に塗布される溶液Ｌによって形成される塗布パターンＰの周縁部に対応する位置に接触している。

上記冷却プレート７２の外面にはパイプ７３が設けられている。このパイプ７３には図示しない熱交換器によって冷却された液体や気体などの冷却媒体が流される。それによって、基板Ｗに塗布された溶液Ｌのうち、塗布パターンＰの周辺部の溶液Ｌは、他の部分の溶液Ｌよりも温度が低く、その結果、レベリング時における塗布パターンＰの周辺部の溶液Ｌの乾燥速度が中央部よりも遅くなり、溶液Ｌが塗布パターンＰの外縁に寄り難くなるから、塗布パターンＰの周辺部の膜厚が中央部に比べて厚くなることを防止することが可能となる。

図９の第４の手段に代えて塗布パターンＰの周縁部を加熱手段によって加熱する第５の手段を適用することもできる。その場合、図９に示す冷却プレート７２が加熱プレートになり、パイプ７３には冷却媒体に代わり、加熱媒体が流される。

加熱手段によって塗布パターンＰの周辺部が加熱されると、その周辺部が中央部に比べて粘度が低い状態とされる。そのため、乾燥工程の初期段階では周辺部の溶液Ｌが中央部に移動する傾向が生じる。

その後、乾燥が進むと、周辺部の溶液Ｌの粘度が高くなり、中央部の溶液Ｌが周辺部に寄ろうとするが、溶液は乾燥の初期段階で周辺部から中央部に寄っているので、最終的に周辺部の膜厚が中央部に比べて厚くなるのを防止することができる。

また、塗布パターンＰの周辺部だけが加熱されるため、溶液Ｌの温度差によって膜厚が変化する部分は塗布パターンＰの周辺部だけになる。つまり、膜厚が不均一になり得る部分を少なくできるから、塗布膜の品質を向上させることができる。

なお、冷却手段７１によって冷却する場合も、加熱手段によって加熱する場合と同様、膜厚が不均一になり得る部分を少なくすることができる。

図１０は冷却手段７１の変形例を示す第６の手段である。この冷却手段７１は基板Ｗがレベリング用のステージ７４の上面に接触して設けられる場合で、上記ステージ７４には基板Ｗの上面に形成された塗布パターンＰの周辺部に対応する部分に、溝７５が形成されている。

ステージ７４に溝７５を形成することで、基板Ｗの溝７５に対応する部分の温度が低くなる。つまり、基板Ｗに塗布される溶液Ｌが乾燥するとき、溶液内の溶媒の気化により気化熱が基板Ｗから奪われるが、基板Ｗにおいてステージ７４の溝７５に対応する部分では、ステージ７４に接触している部分よりもステージ７４からの熱伝導が妨げられる。ステージ７４は室温でも加熱されていてもかまわない。

その結果、塗布パターンＰの周辺部の溶液Ｌが他の部分よりも冷却され易くなるため、中央部から周辺部への溶液の流れが制限され、塗布パターンＰの周辺部の膜厚が他の部分よりも厚くなることを防止することができる。

図１１は第７の手段であって、基板Ｗに塗布される溶液Ｌによって形成される塗布パターンＰの周辺部のうち、少なくとも四隅部を他の部分と分離して塗布するようにした。つまり、この実施の形態では塗布パターンＰにおける四隅部を矩形状の分離パターンＳとして形成する。分離パターンＳを形成することで、この分離パターンＳとこの分離パターンＳ以外の塗布パターンＰとの境界部７６が溶媒雰囲気となる。溶媒雰囲気となると、その部分の溶液Ｌは大気に直接触れる部分に比べて乾燥し難くなる。

その結果、塗布パターンＰの四隅部が他の部分よりも速く乾燥するのを防止し、その四隅部に溶液Ｌが寄るのを防止するから、塗布パターンＰの四隅部の膜厚が他の部分よりも厚くなるのを阻止することができる。

なお、分離パターンＳは塗布された溶液Ｌをレベリング工程でレベリングされるときに他の塗布パターンＰと一体的になるから、最終的には１つの矩形状の塗布パターンＰとすることができる。

なお、図１１における境界部７６は、基板Ｗが搬送される過程において、境界部７６に相当する部分がヘッド７Ａ〜７Ｃの下方を通過するタイミングで境界部７６に対向したノズル１４から溶液Ｌの噴射を停止させることで形成することができる。

図１１では膜厚が最も厚くなり易い塗布パターンＰにおける四隅部だけを分離パターンＳとしたが、周辺部全体を分離すれば、周辺部全体の膜厚を他の部分よりも薄くすることが可能である。

図１２（ａ），（ｂ）は第８の手段であって、図１２（ａ）に示すようにヘッド７Ａ〜７Ｃよりもテーブル３の移動方向の下流側にはディスペンサ８１が配置されている。このディスペンサ８１は制御装置１００の制御下で、図示しない駆動機構によってＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に駆動可能となっていて、基板Ｗに塗布される溶液Ｌに含まれるものと同じ種類の溶媒を上記基板Ｗに供給することができるようになっている。

図１２（ｂ）に示すように、基板Ｗに溶液Ｌが所定の塗布パターンＰで塗布されたならば、基板Ｗをディスペンサ８１の下方に位置決めし、ついでディスペンサ８１を所定の位置まで下降させた後、Ｘ、Ｙ方向に駆動し、基板Ｗの上面に形成された塗布パターンＰの周囲に溶媒Ｋを枠状に塗布する。塗布パターンＰの外縁と、溶媒Ｋとの間隔は１〜３ｍｍ程度が好ましい。

このように、溶液Ｌの塗布直後に塗布パターンＰの周囲に溶媒Ｋを塗布すれば、塗布パタンーンＰの周縁部が溶媒雰囲気となる。そのため、塗布パターンＰの周縁部の乾燥速度を遅くし、塗布後のレベリング時及び乾燥時に溶液Ｌが塗布パターンＰの周辺部に寄るのを防止できるから、塗布パターンＰの周辺部の膜厚が厚くなるのを防止できる。

また、溶媒Ｋは溶液Ｌに比べて安価であるから、溶液Ｌを塗布パターンＰの周辺部に塗布して溶媒雰囲気を形成する場合に比べてコスト的に有利である。また、溶媒Ｋは蒸発してなくなるから、塗布パターンＰの周辺部に不要物が残留することが防止でき、製品の品質を損ねることもない。

図１３（ａ），（ｂ）は第９の手段であって、この手段は図１３（ａ）に示すように基板Ｗに塗布される溶液Ｌの塗布パターンＰの周縁部を波型状にし、このパターンＰの外周長を長くする。

具体的には、図１３（ｂ）に示すように塗布パターンＰを形成するために基板ＷにドットＤで供給塗布される溶液Ｌのうち、塗布パターンＰの周辺部に供給されるドットＤの一部を間引くようにする。この実施の形態では、幅方向の両端部ではドットＤを、その直径の３倍の間隔Ｃ１で間引き、送り方向の両端ではドットＤの直径の２倍の間隔Ｃ２で間引くようにする。なお、間引きの間隔は種々設定可能である。

塗布パターンＰの周辺部に塗布される溶液Ｌのドットを間引いてレベリングすれば、塗布パターンＰの外周が波型状となるから、その外周長が長くなる。外周長が長くなれば、たとえ塗布パターンＰの周縁部の溶液Ｌが速く乾燥し、その周縁部に溶液Ｌが寄ってきても、単位長さ当たりに集まる溶液Ｌの量が減少する。そのため、外周長が短い塗布パターンＰに比べ、周辺部の膜厚が厚くなるのを防止することが可能となる。

図１４（ａ），（ｂ）は第１０の手段であって、この手段は基板Ｗの溶液Ｌを所定の塗布パターンＰで塗布した後、溶液Ｌの厚さが均一になるよう基板Ｗをステージ７４に載置してレンベリングする際、この基板Ｗの上面の中央部分から周辺部に向かって気体を流すことで、上記塗布パターンＰの周辺部の膜厚が厚くなるのを防止するようにしている。

具体的には、基板Ｗに溶液Ｌが塗布されたならば、その基板を図示しないハンドリングロボットによってテーブル３から取り出し、図１４（ａ）に示すようにステージ７４上に載置する。

上記ステージ７４は平面形状が矩形状であって、その外周面には全長にわたってダクト８６が設けられている。ダクト８６の上面には複数の吸引孔８７が所定間隔で形成され、下面には吸引管８８が接続されている。この吸引管８８は図示しない吸引ポンプに接続されている。

上記ダクト８６の上記ステージ７４の各辺に対応する外面には、カバー８９が一端を回動可能に連結して設けられている。カバー８９を図に鎖線で示す状態から実線で示すように回動させ、その他端部をステージ７４上に供給された基板Ｗに対向させると、このカバー８９の他端部は図１４（ｂ）に示すように上記基板Ｗの周辺部の上面に、この基板Ｗの上面と所定の間隔を介して対向する。この間隔は１〜３ｍｍが好ましい。

この状態で、吸引管８８に接続された吸引ポンプを作動させ、ダクト８６の上面に開口形成された吸引孔８９に吸引力を発生させれば、図１４（ａ）に矢印で示すように基板Ｗの上面の中央部から周辺部に向かう気流が生じる。

基板Ｗの上面の中央部から周辺部に向かう気流によって、溶液Ｌに含まれる溶媒が蒸発して基板Ｗの上面の周辺部に流れるから、基板Ｗの周辺部、つまり塗布パターンＰの周辺部は溶媒雰囲気になる。

塗布パターンＰの周辺部が溶媒雰囲気になれば、その周辺部の溶液Ｌの乾燥速度が遅くなるから、塗布パターンＰの周辺部に溶液Ｌが寄るのが防止される。その結果、塗布パターンＰの周辺部の膜厚が他の部分よりも厚くなるのを防止することができる。

図１４（ａ），（ｂ）ではステージ７４の外周にダクト８６を設けて基板Ｗの上面に気流を生じさせるようにしたが、基板Ｗの上面の中央部にファンを設け、このファンによって基板Ｗの上面中央部から周辺部に向かう気流を生じさせるようにしてもよい。この場合も、ファンによって生じる気流が基板Ｗの上面から周辺部に沿って流れるようガイドするダクトを設けるようにする。それによって、基板Ｗの周辺部に溶媒雰囲気を効率よく形成することができる。なお、ファンによって生じる気流により塗布パターンＰの周辺部において乱流が生じないようファン風力とすることが好ましく、この値は予め実験等により求めておく。

上記実施の形態ではヘッドを固定して基板を所定方向に搬送しながら溶液を塗布するようにしたが、基板を固定し、ノズルを所定方向に搬送して溶液を塗布するようにしてもよい。

また、ヘッドを３個（７Ａ〜７Ｃ）設けた例で説明したが、ヘッドの数は２個以下でも、４個以上でもよく、溶液Ｌを塗布する基板Ｗとヘッドとの大きさとの関係から設定されればよい。

もっとも、ヘッドが有する複数個のノズル１４の全長に対し、基板Ｗの搬送方向と直交する方向での幅は小さくても大きくても実施可能である。小さい場合は、塗布パターンに対応しないノズルからの噴射量をゼロに設定すればよいし、大きい場合はたとえばパターンＰを複数の領域に分割し、各領域ごとにノズルから溶液を噴射させて塗布すればよい。

また、パターンＰは矩形状に限られるものでない。

この発明の一実施の形態の塗布装置の概略的構成図。上記塗布装置の側面図。塗布装置に用いられるヘッドの断面図。上記ヘッドの下面図。ヘッド及び各弁を制御する制御装置を示すブロック図。（ａ）は塗布パタ−ンの周辺部に供給する溶液の供給状態を示すグラフ、（ｂ）は同じく塗布パターンの幅方向の膜厚を示すグラフ。（ａ）は塗布パタ−ンの周辺部に供給する溶液の供給状態を示すグラフ、（ｂ）は同じく塗布パターンの幅方向の膜厚を示すグラフ。（ａ）は基板に塗布される溶液の説明図、（ｂ）は（ａ）の状態から所定時間経過後にさらに基板に溶液を供給した状態の説明図、（ｃ）は（ｂ）の状態で供給された溶液がレベリングされたときの説明図。基板の周辺部を冷却するための冷却手段を示す図。基板の周辺部を冷却する冷却手段の変形例を示す図。塗布パターンの周辺部に溶液を分離して供給する場合の説明図。（ａ）は基板に塗布された溶液の塗布パターンの周辺に溶媒を塗布するためのディスペンサが設けられた塗布装置の側面図、（ｂ）は塗布パターンの周辺に溶媒を塗布した状態を示す基板の平面図。（ａ）は塗布パターンの周辺部を波型状にした状態を示す基板の平面図、（ｂ）は塗布パターンの周辺部における溶液の塗布状態を拡大して示す説明図。（ａ）は基板に塗布された溶液を平坦化するために基板が載置されるレベリング用のステージを示す断面図、（ｂ）は同じく一部省略した平面図。

符号の説明

３…テーブル（搬送手段）、７…ヘッド、１４…ノズル、７１…冷却手段、８６…ダクト（送風手段）、８９…カバー（送風手段）、１００…制御装置（制御手段）。

Claims

基板に溶液を所定のパターンで塗布して塗布膜を形成する塗布装置であって、
上記溶液を上記基板に噴射塗布する複数のノズルを有するヘッドと、
上記基板が上記ヘッドの下方を所定方向に沿って通過するようこれら基板とヘッドを相対的に移動させる搬送手段と、
上記ノズルから上記基板に溶液を噴射塗布する際、上記パターンの周辺部となる部分に塗布する溶液の量を周辺部よりも内側となる部分に塗布する量よりも少なくし、上記パターンの周辺部における溶液の供給を、溶液の供給量が最も少ない第１の部分と、この第１の部分よりも外側であって上記第１の部分よりも供給量の多い第２の部分とに分けて制御する制御手段と
具備したことを特徴とする溶液の塗布装置。
ヘッドに設けられた複数のノズルから基板に溶液を所定のパターンで噴射塗布して塗布膜を形成する塗布方法であって、
上記基板が上記ヘッドの下方を通過するよう上記基板と上記ヘッドを相対的に所定方向に沿って移動させる工程と、
上記溶液を上記基板に噴射塗布する工程であって、上記パターンの周辺部となる部分に噴射される溶液の量が上記周辺部よりも内側となる部分に噴射される量よりも少なくし、上記パターンの周辺部における溶液の供給を、溶液の供給量が最も少ない第１の部分と、この第１の部分よりも外側であって上記第１の部分よりも供給量の多い第２の部分とに分けて噴射塗布する工程と
を具備したことを特徴とする溶液の塗布方法。