JP5127127B2 - 塗膜形成方法 - 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膜形成方法に関する。

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塗布装置が使用される。

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スピンレスタイプの塗布装置が特許文献１に提案されている。

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、塗布開始時に塗膜不良領域が発生することもその一つである。すなわち、スリットノズルへの塗布液の供給は定容量ポンプによって行われるが、塗布開始時には、液不足による塗膜ムラを防止するためにスリットノズル下端と基板表面の間に十分な塗布液溜り（以下、「ビード」という。）を形成させる必要がある。

しかし、塗布開始時のビードが大き過ぎると、塗布作業によりスリットノズルが移動を開始しても、塗布開始点周辺のみが他の部分よりも盛り上がった状態で残ってしまい、これが塗膜不良領域となる。この問題点を解決するために、例えば特許文献２では、塗布供給量を塗布器と被塗布材の相対移動量に応じて段階的に増減させている。

米国特許第４，９３８，９９４号公報 特開２００２−８６０４４号公報

しかしながら、特許文献１に開示される初期のスピンレスタイプの塗布装置では、ビードのコントロールが難しく、塗布液の不足や過多が生じ易い。また、特許文献２に開示される塗布装置にあっては、ポンプからの供給量を制御し、なおかつ塗布器の移動速度をも制御しなければならないため、操作が煩雑となり、制御自体も困難となる。

上述した点に鑑み本発明は、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、塗布開始点周辺の塗膜の盛り上がりを低減でき、且つ塗膜全体の波打ちをも低減できる塗膜形成方法を提供するものである。

本発明に係る塗膜形成方法は、被塗物面上を相対的に移動するスリットノズルから供給される塗布液によって、被塗物面に均一な塗膜を形成する方法であって、塗布開始時に、スリットノズルの塗布液吐出口を被塗物面に接近させ、次に、塗布液送液ポンプを駆動することによって、塗布液吐出口と被塗物面との間を塗布液で連結させ、次に、塗布液の連結状態を所定時間維持した後、塗布を開始するようにする。

本発明に係る塗膜形成方法によれば、塗布開始時に、スリットノズルの塗布液吐出口を被塗物面に接近させ、次に、塗布液送液ポンプを駆動することによって、塗布液吐出口と被塗物面との間を塗布液で連結させ、次に、塗布液の連結状態を所定時間維持した後、塗布を開始するようにしたので、塗布液の連結状態、すなわち、塗布液吐出口と被塗物面との間に形成された充分な塗布液溜り（ビード）を所定時間維持することでこのビードが安定する。つまり、被塗物面及びスリットノズル吐出口周辺が塗布液によって十分に濡らされることでビードの大きさが安定する。これにより、塗布が開始されると安定した大きさのビードが維持されたまま被塗物が塗布されるため、塗布開始点周辺の塗布液の盛り上がりを低減できる。
また、塗布面全般に亘って安定した塗膜を形成させることができるので塗膜の波打ちも低減できる。
なお、連結状態を維持させる間は、塗布液送液ポンプを停止することが好ましい。

また、本発明に係る塗膜形成方法は、被塗物面上を相対的に移動するスリットノズルから供給される塗布液によって、被塗物面に均一な塗膜を形成する方法であって、塗布開始時に、スリットノズルの塗布液吐出口を被塗物面に接近させ、次に、塗布液送液ポンプを駆動することによって、塗布液吐出口と被塗物面との間を塗布液で連結させ、次に、塗布液の連結状態を維持した状態でスリットノズルを被塗物面から僅かに上方に離間させ、この状態を所定時間維持した後、塗布を開始するようにする。

上述した本発明に係る塗膜形成方法によれば、塗布開始時に、スリットノズルの塗布液吐出口を被塗物面に接近させ、次に、塗布液送液ポンプを駆動することによって、塗布液吐出口と被塗物面との間を塗布液で連結させ、次に、塗布液の連結状態を維持した状態でスリットノズルを被塗物面から僅かに上方に離間させ、この状態を所定時間維持した後、塗布を開始するようにしたので、上述した塗膜形成方法による作用に加えて、塗布液が被塗物面に吐出された際のスリットノズルへの反作用がスリットノズルを離間させることにより希釈化され、塗膜の波打ちを更に低減することができる。
なお、この場合も連結状態を維持させる間は、塗布液送液ポンプを停止することが好ましい。

本発明によれば、基板に対し塗布液を塗布する際に、塗布開始点周辺の塗膜の盛り上がりを低減でき、且つ塗膜全体の波打ちをも低減できる塗膜形成方法を提供することが可能になる。
従って、製造過程における塗膜に対する信頼性を向上することができると共に、良好な特性の塗膜を形成する際に好適な塗膜形成方法を実現できる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る塗膜形成方法の一実施の形態を示す断面図である。
なお、本発明に係る塗膜形成方法は、基板等の被塗物を塗布するための一般的な塗布装置であって、ダイヤフラム等の一般的な定量ポンプを備えるものであれば制限なく使用可能である。

図１において、ガラス基板１等の板状被処理物は基板載置ステージ上に置かれている。また、スリットノズル２は基板１の長さ方向に走行する図示しない走行体に昇降自在に取り付けられている。一方、スリットノズル２の塗布液供給路２ａには、ダイヤフラムポンプ等の定量ポンプである送液ポンプ３から塗布液が供給される構造となっている。

次に、このような状態において、実際に基板１上に塗膜を形成する場合を説明する。
先ず、図１（ａ）に示すように、塗布開始時には、ガラス基板１の塗布開始位置Ａ上に、スリットノズル２を、その吐出口２ｂがガラス基板１の面から数十μｍ〜数百μｍ、好ましくは３０〜１５０μｍの間隔を置いた状態で停止させる。

次に、図１（ｂ）に示すように、送液ポンプ３より塗布液をスリットノズル２の塗布液供給路２ａに供給し、吐出口２ｂから吐出させる。この操作により、吐出口２ｂとガラス基板１との間隙にビードが張られ、吐出口２ｂとガラス基板１表面との間が塗布液で連結された状態となる。

次に、このようにビードが張られた後、この状態を所定の時間維持させる。この時間は数秒間であり、好ましくは２秒〜１０秒以内である。
後述する図３に示すように、所定時間が２秒よりも短い場合は、本発明の効果を発揮できずに塗膜が不均一になることがある。また、所定時間が１０秒を超えても均一な塗膜を得ることは可能であるが処理スピードとの兼ね合いが困難となる。従って、上記したように、２秒〜１０秒が好ましい。

なお、所定時間ビードを維持させている間、この所定時間が短い場合は送液ポンプ３を運転したままであっても構わない。しかし、所定時間が長い場合には停止しておくことが好ましい。送液ポンプ３を減速運転させることも可能であるが、ポンプの制御が複雑となるため望ましくない。

上記所定時間の経過後、図１（ｃ）に示すように、送液ポンプ３を停止させていた場合は送液を再開し、スリットノズル２を水平方向に移動させながら被塗物１上に塗膜４を形成させる。そして、ガラス基板１上の塗膜終了位置Ｂに到達した時点で送液ポンプ３を停止させ、スリットノズル２をガラス基板１から離間させる。

本実施の形態の塗膜形成方法によれば、このように、スリットノズル２の吐出口２ｂを基板１表面に接近させ、次に、送液ポンプ３を駆動することによって、吐出口２ｂと基板１表面との間を塗布液で連結させ、次に、塗布液の連結状態を所定時間維持した後、塗布を開始するようにしたので、塗布液の連結状態、すなわち、塗布液吐出口と被塗物面との間に形成された充分な塗布液溜り（ビード）を所定時間維持することでこのビードが安定する。つまり、被塗物面及びスリットノズル吐出口周辺が塗布液によって十分に濡らされることでビードの大きさが安定する。これにより、塗布が開始されると安定した大きさのビードが維持されたまま被塗物が塗布されるため、塗布開始点周辺の塗布液の盛り上がりを低減できる。
また、塗布面全般に亘って安定した塗膜を形成させることができるので塗膜の波打ちも低減できる。

次に、本発明に係る塗膜形成方法の他の実施の形態を説明する。
図２は本発明の塗膜形成方法の他の実施の形態を示す断面図である。
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示した場合とそれぞれ同様の状態を示したものである。すなわち、図２（ａ）に示すように、塗布開始時には、ガラス基板１の塗布開始位置Ａ上に、スリットノズル２を、その吐出孔２ｂがガラス基板１の面から数十μｍ〜数百μｍ、好ましくは３０〜１５０μｍの間隔を置いた状態で停止させている

次に、図２（ｂ）に示すように、送液ポンプ３より塗布液をスリットノズル２の塗布液供給路２ａに供給し、吐出口２ｂから吐出させることで吐出口２ｂとガラス基板１との間隙にビードが張られ連結状態となる。

本実施の形態においては、図２（ｃ）に示すように、ビードが切れない範囲でスリットノズル２を僅かに上方に離間させることが特徴である。離間距離は１００〜３００μｍ、好ましくは１２０〜２００μｍである。

次に、図１で説明した場合と同様に、この状態を所定の時間維持させる。なお、所定時間ビードを維持させている間の送液ポンプ３の運転については、図１で説明したと同様である。

次に、所定時間の経過後、図２（ｄ）に示すように、送液ポンプ３を停止していた場合は送液を再開し、スリットノズル２を水平方向に移動させながら被塗物１上に塗膜４を形成させる。そして、被塗物１上の塗膜終了位置Ｂに到達した時点で送液ポンプ３を停止させ、スリットノズル２を被塗物１から離して塗布作業を終了する。

本実施の形態に係る塗膜形成方法によれば、このようにスリットノズル２を基板１表面から離間させるようにしたので、上述した実施の形態の塗膜形成方法の作用に加えて、塗布液がガラス基板１面に吐出された際のスリットノズル２への反作用が、距離が離れることにより希釈化され、塗膜の波打ちをさらに低減することができる。

図３は、本発明に係る塗膜形成方法を実施した際のガラス基板１の膜厚（Ｙ軸：単位μｍ）と塗膜測定点（Ｘ軸：単位ｍｍ）との相関の例を示すグラフである。本図において、塗布開始位置（測定点が０ｍｍの点）から１８００ｍｍを超える長さの塗布を行っているが、ビードが張られた後の所定時間（本図ではウェイトタイムと表示）が１．５秒〔線分（１）〕、５．０秒〔線分（２）〕および９．０秒〔線分（３）〕の３種類について測定した。

この結果、線分（２）および線分（３）は、スタート１０ｍｍまでの均一性はそれぞれ±２．９８％、±２．３４％と安定していた。一方、線分（１）は、所定時間が１．５秒と短いため均一性は±１１．８１％と不安定であった。このことから、ウェイトタイムが塗布開始端の盛り上がりに大きく影響していることが分かる。

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。

本発明の塗膜形成方法の一例を示す断面図。 本発明の塗膜形成方法の他の一例を示す断面図。 本発明の塗膜形成方法を実施した際のガラス基板１の膜厚（Ｙ軸：単位μｍ）と塗膜測定点（Ｘ軸：単位ｍｍ）との相関の例を示すグラフ。

符号の説明

１…ガラス基板、２…スリットノズル、２ａ…塗布液供給路、２ｂ…吐出口、３…送液ポンプ、４…塗膜、Ａ…塗布開始位置、Ｂ…塗膜終了位置

Claims (1)

1. 被塗物面上を相対的に移動するスリットノズルから供給される塗布液によって、前記被塗物面に均一な塗膜を形成する方法であって、
   塗布開始時に、前記スリットノズルの塗布液吐出口を被塗物面に接近させ、次に、塗布液送液ポンプを駆動することによって、前記塗布液吐出口と前記被塗物面との間を塗布液で連結させ、次に、前記塗布液の連結状態を維持した状態で前記スリットノズルを前記被塗物面から僅かに上方に離間させ、この僅かに上方に離間した状態を５秒以上維持し、これらの状態を維持している間は、前記塗布液送液ポンプを停止してビードの安定化を図り、この後、塗布液送液ポンプの運転を再開し、スリットノズルを水平方向に移動することを特徴とする塗膜形成方法。