JP5838067B2 - 塗布方法および塗布装置 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明は、基板上に塗布液の薄膜を形成するための塗布方法であって、インクジェット方式の複数個のノズルを並べて配置して構成された塗布液供給機構から基板上に塗布液を供給する塗布液供給工程と、気体噴出機構が基板上に供給された塗布液に気体を噴射して塗布液の薄膜表面を平滑化する平滑化工程とを備え、前記塗布液供給機構は塗布液を供給しながら進行方向に移動し、前記気体噴出機構は、前記塗布液供給機構の前記進行方向の後側を前記塗布液供給機構と一体に移動しながら、前記進行方向に対して前側斜め方向に気体を噴射することを特徴とする。
また、斜め方向からの気体の風圧によって、塗布液の薄膜の表面がより一層平滑化されやすくなる。
また、斜め方向からの気体の風圧によって、塗布液の薄膜の表面がより一層平滑化されやすくなる。
図1は、実施例1に係る塗布装置の要部側面図である。
ここでは半導体ウエハにフォトレジストを塗布する塗布装置を例に採って説明する。この塗布装置は、半導体ウエハである基板Wにフォトレジストである塗布液を塗布するための塗布ヘッド10を備えている。塗布ヘッド10は、基板Wに対向した状態で、基板Wに対して相対移動可能に構成され、図1では矢印で示すように右方向に移動する。
塗布液供給機構12は、図2の(a)に示すように、インクジェット方式のノズル20を千鳥状に配列して構成されている。なお、図2の(a)は塗布液供給機構12を下側から見た図である。一列のノズル20の配列ピッチPは0.1〜0.2mm程度である。塗布液供給機構12は、数10〜数100個のノズル20で構成されている。図1に示すように、各ノズル20は、塗布液を一時的に貯留する貯留部22を備えている。貯留部22の上壁にピエゾ素子24が設けられている。このピエゾ素子24へ電圧印加すると、ピエゾ素子24が凹形状に撓んで、貯留部22内の塗布液が底面の吐出孔26から吐出される。千鳥配列の各列のノズル20は吐出タイミグが調整されて、基板W上では図2の(b)に示すように塗布液のドットdが隙間なく一列状に並ぶ。各ドットdの直径は0.05〜0.1mm程度で、各ドットdの塗布液量は10〜50ピコリットル程度である。なお、ノズル20から供給される塗布液量は、ピエゾ素子24へ印加されるパルス電圧の大きさとパルス間隔により制御される。各ノズル20の貯留部22には、配管28を介して塗布液タンク30から塗布液が供給されるようになっている。
気体噴射機構14は、塗布液供給機構12が有する複数個のノズル20の配列長さと同等の長さを有するスリット状ノズルで構成されている。図1及び図5に示すように、気体噴射機構14は、基板W上に供給された塗布液(特に、基板Wに塗布液のドットdが被着した直後で、塗布液の表面が凹凸状になっている部分領域)dEに対して気体Gを斜め方向から噴射するように取り付け配置されている。気体噴射機構14には基板W上に供給された塗布液(特に上述した塗布液の部分領域)dEの乾燥を抑制するために温度および湿度が調整された気体が導入される。上述した気体の温度および湿度は、一般のスピンコータでの塗布環境と同程度の温度及び湿度で、例えば、温度が23±0.2°C程度、相対湿度が45±0.2%に管理されていることが好ましい。
溶剤供給機構18は、塗布液供給機構12と同様にインクジェット方式の複数個のノズルを並べて配置して構成されている。塗布液供給機構12によって基板W上に供給される塗布液の領域に溶剤Sを行き渡らすために、ノズルの配列長さは塗布液供給機構12と同程度に設定されている。溶剤は塗布液の種類に応じて適宜に選択される。例えば、塗布液がフォトレジストである場合、通常フォトレジストに含まれるPGMEAや乳化エチル等を用いるのが好ましい。なお、溶剤はこれらに限定されるものでなく、揮発性の溶剤であれば、例えばIPAであってもよい。
塗布ヘッド10は、上述した塗布液供給機構12、気体噴出機構14、温度調節機構16、溶剤供給機構18が連結されて一体となって構成されている。そして、塗布ヘッド10が基板Wに対向して相対移動するとき、塗布ヘッド10の進行方向に対して溶剤供給機構18が前側になり、その次に塗布液供給機構12が続き、最後に気体噴出機構14がくるように一体となって移動する。塗布ヘッド10と基板Wとの間隔は概ね1mm程度である。
次に上述した塗布ヘッド10を備えた塗布装置の構成例を図3および図4を参照して説明する。図3は塗布装置の全体平面図、図4は塗布装置の全体正面図である。
この塗布装置は、塗布液が塗布される基板Wを水平姿勢で保持する基板保持台32を備えている。図3に示すように平面視で基板保持台32に並んで、塗布ヘッド10を一方向(X方向)に往復移動させるための第1移動機構34が配置されている。さらに図4に示すよう基板保持台32の下側に、基板保持台32を塗布ヘッド10の移動方向とは直交する方向(Y方向)に往復移動させるための第2移動機構35が配置されている。第1移動機構34および第2移動機構35は、本発明装置における移動機構に相当する。以下、各移動機構34、35の構成を説明する。
第1移動機構34は、塗布ヘッド10を片持ち支持して水平移動する移動台36を備えている。移動台36は、ガイド部材38に挿通されてX方向に案内されている。さらに移動台36にはガイド部材38と平行してボールネジ40が螺合されている。ガイド部材38およびボールネジ40は各々の両端部が支持板42、44で支持されている。ボールネジ40の一端部に電動モータ46が連結されている。電動モータ46が正逆に回転駆動されることによって、ボールネジ40が正逆に回転し、その結果、移動台36と共に塗布ヘッド10がX方向に往復移動される。
第2移動機構35は第1移動機構34と同様の構成を備えている。即ち、第2移動機構35は、基板保持台32を支持する移動台48と、この移動台48をY方向に案内するガイド部材50と、移動台48に螺合されたボールネジ52と、ガイド部材50およびボールネジ52の各両端部を支持する支持板54、56と、ボールネジ52の一端部に連結された電動モータ58とを備えている。電動モータ58が正逆に回転駆動されることによって、ボールネジ52が正逆に回転し、その結果、移動台48と共に基板保持台32がY方向に往復移動される。
以下、図5および図6も参照して本実施例に係る塗布装置の動作を説明する。図5は実施例に係る塗布方法の説明図、図6は実施例に係る塗布装置を用いた塗布手順を示す図である。
次に、塗布ヘッド10を用いた溶剤供給工程、塗布液供給工程および平滑化工程を、図5を参照して説明する。図5(a)は基板W上への溶剤の供給位置、塗布液の供給位置、および気体の噴射位置を示した平面図、(b)はその正面図である。基板W上への溶剤の供給位置、塗布液の供給位置、および気体の噴射位置は互いに隣り合っている。具体的には、塗布液供給機構12が塗布液のドットdを基板Wに対してほぼ鉛直下向きに供給するのに対して、溶剤供給機構18は溶剤を塗布液供給機構12が配置された側へ(塗布ヘッド10の進行方向に対して後側へ)斜め方向に供給することにより、塗布液の供給位置に対して溶剤の供給位置を隣り合うようにしている。一方、気体噴射機構14は気体を同様に塗布液供給機構12が配置された側へ(塗布ヘッド10の進行方向に対して前側へ)斜め方向に供給することにより、塗布液の供給位置に対して気体の噴射位置を隣り合うようにしている。
(1)実施例では、塗布液供給工程の前に溶剤供給工程を設けたが、基板に対する塗布液の濡れ性が充分に確保される場合は、溶剤供給工程を省いてもよい。
10 … 塗布ヘッド
12 … 塗布液供給機構
14 … 気体噴射機構
15 … 温度調節機構
18 … 溶剤供給機構
20 … ノズル
34 … 第1移動機構
35 … 第2移動機構
Claims (17)
- 基板上に塗布液の薄膜を形成するための塗布方法であって、
インクジェット方式の複数個のノズルを並べて配置して構成された塗布液供給機構から基板上に塗布液を供給する塗布液供給工程と、
気体噴出機構が基板上に供給された塗布液に気体を噴射して塗布液の薄膜表面を平滑化する平滑化工程と
を備え、
前記塗布液供給機構は塗布液を供給しながら進行方向に移動し、
前記気体噴出機構は、前記塗布液供給機構の前記進行方向の後側を前記塗布液供給機構と一体に移動しながら、前記進行方向に対して前側斜め方向に気体を噴射することを特徴とする塗布方法。 - 請求項1に記載の塗布方法において、
前記平滑化工程では、前記気体噴出機構は、基板上に供給された塗布液の乾燥を抑制するために温度および湿度が調整された気体を噴射する塗布方法。 - 請求項1または2に記載の塗布方法において、
前記平滑化工程では、前記気体に塗布液の溶剤の蒸気を含ませる塗布方法。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の塗布方法において、
前記塗布液供給工程の前に、溶剤供給機構が基板上に塗布液の溶剤を供給する溶剤供給工程を備えている塗布方法。 - 請求項4に記載の塗布方法において、
前記溶剤供給機構は、前記塗布液供給機構の進行方向の前側を前記塗布液供給機構と一体に移動しながら、溶剤を供給することを特徴とする塗布方法。 - 請求項5に記載の塗布方法において、
前記溶剤供給機構は、前記進行方向に移動しながら、前記進行方向に対して後側斜め方向に溶剤を供給することを特徴とする塗布方法。 - 請求項5または6に記載の塗布方法において、
前記溶剤供給工程における基板上への溶剤の供給位置と、前記塗布液供給工程における基板の溶剤被膜上への塗布液の供給位置と、前記平滑化工程におけるに基板上の塗布液への気体の噴射位置とは互いに隣り合っており、
前記溶剤供給機構と前記塗布液供給機構と前記気体噴出機構とは、移動しながら、前記溶剤の供給と前記塗布液の供給と前記気体の噴射とを同時並行しておこなう塗布方法。 - 基板上に塗布液の薄膜を形成するための塗布装置であって、
基板を水平姿勢に保持する基板保持台と、
基板上に塗布液を供給するインクジェット方式の複数個のノズルを並べて配置して構成された塗布液供給機構と、
基板上に供給された塗布液に気体を噴射して塗布液の薄膜表面を平滑化する気体噴射機構と、
前記塗布液供給機構と前記気体噴射機構とを、前記基板保持台に保持された基板に対して相対的に移動させる移動機構と
を備え、
前記塗布液供給機構は塗布液を供給しながら進行方向に移動し、
前記気体噴出機構は、前記塗布液供給機構に対して前記進行方向の後側に設けられ、前記塗布液供給機構と一体に前記進行方向に移動しながら、前記進行方向に対して前側斜め方向に気体を噴射することを特徴とする塗布装置。 - 請求項8に記載の塗布装置において、
前記気体噴射機構は、前記塗布液供給機構が有する複数個のノズルの配列長さと同等の長さのスリット状ノズルから気体を噴射する塗布装置。 - 請求項8または9に記載の塗布装置において、
前記塗布液供給機構と前記気体噴射機構とは連結されて一体に構成されている塗布装置。 - 請求項8〜10のいずれかに記載の塗布装置において、
前記塗布液供給機構に対して前記進行方向の前側に設けられ、基板上に塗布液の溶剤を供給する溶剤供給機構を備える塗布装置。 - 請求項11に記載の塗布装置において、
前記溶剤供給機構は、前記進行方向に対して後側斜め方向に溶剤を供給する塗布装置。 - 請求項11または12に記載の塗布装置において、
前記溶剤供給機構は、基板上に塗布液の溶剤を供給するインクジェット方式の複数個のノズルを並べて配置して構成されている塗布装置。 - 請求項11または12に記載の塗布装置において、
前記溶剤供給機構は、多数の吐出孔が形成された筒状体の内部に塗布液の溶剤を供給し、この溶剤に振動を付与することによって、前記吐出孔から溶剤の液滴を吐出する液滴吐出機構で構成されている塗布装置。 - 請求項11〜14のいずれかに記載の塗布装置において、
前記塗布液供給機構と前記気体噴射機構と前記溶剤供給機構とは連結されて一体に構成されている塗布装置。 - 請求項15に記載の塗布装置において、
前記溶剤供給機構が基板上へ溶剤を供給する位置と、前記塗布液供給機構が基板の溶剤被膜上へ塗布液を供給する位置と、前記気体噴射機構が基板上の塗布液へ気体を噴射する位置とが互いに隣り合うように、前記溶剤供給機構と前記塗布液供給機構と前記気体噴射機構とが配置されている塗布装置。 - 請求項15または16に記載の塗布装置において、
前記塗布液供給機構と前記気体噴射機構と前記溶剤供給機構とに、温度調節機構が付設されて一体に構成されている塗布装置。
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