JP5872983B2

JP5872983B2 - 塗布装置

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Publication number: JP5872983B2
Application number: JP2012183994A
Authority: JP
Inventors: 賢哉篠崎; 慶崇大塚; 宗久児玉
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2012-08-23
Filing date: 2012-08-23
Publication date: 2016-03-01
Anticipated expiration: 2032-08-23
Also published as: KR102011520B1; KR20140026258A; JP2014041950A

Description

本発明は、基板上に薬液を塗布するスキャン方式の塗布装置に関する。

フラットパネルディプレイや太陽電池パネルの製造プロセスでは、矩形（特に大型で矩形）の基板上に薬液を塗布する様々な場面でスキャン方式の塗布装置または塗布方法が多く用いられている。スキャン方式の塗布装置は、典型的には、長尺型のスリットノズル、薬液供給源および走査機構等を有し、スリットノズルより薬液をカーテン状に吐出させながら、走査機構によりスリットノズルと基板との間に相対的な走査移動を行わせることにより、周囲に薬液を飛ばさずに基板上に一定膜厚の塗布膜を形成する。

一方、半導体デバイスの製造プロセスでは、円形の基板つまり半導体ウエハ上に薬液を塗布する様々な場面でスピン方式の塗布装置または塗布方法が多く用いられている。スピン方式の塗布装置は、典型的には、スピンステージ、ディスペンサタイプのノズル、薬液供給源およびカップ等を有し、カップ内でスピンステージ上に載置されたウエハの中心部に一定量の薬液をノズルから滴下し、スピンステージと一体にウエハを高速回転させてウエハ上に膜厚の均一な塗布膜を形成する。

特開２００７−２０８１４０特開２０１１−２３６６９

これまで、半導体ウエハ用の塗布装置または塗布方法は、上記のようにスピン方式が主流であった。しかしながら、スピン方式は、ノズルよりウエハ上に滴下された薬液の多くが回転中に振り飛ばされるため、薬液の使用効率がよくない。さらに、スピン方式は、フォトリソグラフィー用のレジスト膜のように数ｎｍ〜数μｍの薄い塗布膜を形成するのには適しているが、層間絶縁膜やパッシベーション膜のように数十μｍ〜百μｍあるいはそれ以上の厚い塗布膜を形成するのが難しい。このため、そのような厚い塗布膜を形成する場合は、重ね塗りで対処するほかなく、生産効率がよくない。また、スピン方式は、高粘度の樹脂系薬液や接着剤の塗布にも向いていない。

一方、スキャン方式は、上記のように矩形の基板上には薬液を外にこぼさないで均一に盛って塗布することができ、厚い絶縁膜や高粘度薬液の成膜にも難なく対応できる。しかし、半導体ウエハのような円形の基板に対しては、長尺型のスリットノズルよりカーテン状に吐出される薬液がノズルの中央部以外ではウエハの外にはみ出てしまう。このため、ウエハの外にはみ出た薬液が無駄になることや、ウエハの周囲を汚すことなどが課題となっている。

本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決するものであり、基板上に形成される塗布膜のパターンを多種多様に制御できるスキャン方式の塗布装置を提供する。

本発明の第１の観点における塗布装置は、基板上に薬液を塗布するための塗布装置であって、第１および第２のリップを一体的に突き合わせて構成され、前記第１および第２のリップの間に、スリット状の吐出口と、吐出前の薬液をいったん蓄えるマニホールドと、前記マニホールドから前記吐出口までの薬液通路を与えるランド部とが形成されているスリットノズルと、前記スリットノズルの前記マニホールド内に薬液を供給するための薬液供給部と、前記スリットノズルと前記基板との間で塗布走査のための相対的な移動を行わせる走査機構と、前記スリットノズルの薬液が吐出されるノズル長手方向の区間を任意に選択するためのノズル吐出区間選択部と、前記基板上に薬液の塗布膜が所望のパターンで形成されるように、前記薬液供給部、前記走査機構および前記ノズル吐出区間選択部の動作を制御する制御部とを有し、前記ノズル吐出区間選択部は、前記第１のリップの前記吐出口寄りのリップ先端部をそれ以外のリップ基部に対してノズル長手方向の単位区間毎に弾性的に変位可能に形成し、前記単位区間毎に前記第１のリップのリップ先端部を薬液の流路を塞がない第１の位置と薬液の流路を塞ぐ第２の位置との間で変位させるためのアクチエータを有し、前記制御部は、前記単位区間毎に前記アクチエータを独立に制御する。

上記構成の塗布装置においては、制御部の制御の下で走査機構および薬液供給部によりスキャン方式の塗布走査を行うとともに、制御部の制御の下で、第１のリップの吐出口寄りのリップ先端部をそれ以外のリップ基部に対してノズル長手方向の単位区間毎に弾性的に変位可能に形成し、単位区間毎に第１のリップのリップ先端部を薬液の流路を塞がない第１の位置と薬液の流路を塞ぐ第２の位置との間で変位させるためのアクチエータを有するノズル吐出区間選択部において、単位区間毎にアクチエータを独立に制御し、スリットノズルの薬液吐出区間を選択することにより、塗布走査における塗布幅または塗布域を随時選択することが可能であり、塗布膜のパターンを多種多様に制御することができる。

本発明の第２の観点における塗布装置は、基板上に薬液を塗布するための塗布装置であって、第１および第２のリップを一体的に突き合わせて構成され、前記第１および第２のリップの間に、スリット状の吐出口と、吐出前の薬液をいったん蓄えるマニホールドと、前記マニホールドから前記吐出口までの薬液通路を与えるランド部とが形成されているスリットノズルと、前記スリットノズルの前記マニホールド内に薬液を供給するための薬液供給部と、前記スリットノズルと前記基板との間で塗布走査のための相対的な移動を行わせる走査機構と、前記スリットノズルの薬液が吐出されるノズル長手方向の区間を任意に選択するためのノズル吐出区間選択部と、前記基板上に薬液の塗布膜が所望のパターンで形成されるように、前記薬液供給部、前記走査機構および前記ノズル吐出区間選択部の動作を制御する制御部とを有し、前記ノズル吐出区間選択部は、ノズル長手方向に延在または分布して、前記第１のリップの前記ランド部と対向する壁面に取り付けられるシート状の可撓性部材と、前記単位区間毎に前記可撓性部材を薬液の流路を塞がない第１の位置と薬液の流路を塞ぐ第２の位置との間で変位させるアクチエータとを有し、前記制御部は、前記単位区間毎に前記アクチエータを独立に制御する。

上記構成の塗布装置においては、制御部の制御の下で走査機構および薬液供給部によりスキャン方式の塗布走査を行うとともに、制御部の制御の下で、ノズル長手方向に延在または分布して、第１のリップのランド部と対向する壁面に取り付けられるシート状の可撓性部材と、単位区間毎に可撓性部材を薬液の流路を塞がない第１の位置と薬液の流路を塞ぐ第２の位置との間で変位させるアクチエータとを有するノズル吐出区間選択部において、単位区間毎にアクチエータを独立に制御し、スリットノズルの薬液吐出区間を選択することにより、塗布走査における塗布幅または塗布域を随時選択することが可能であり、塗布膜のパターンを多種多様に制御することができる。

本発明の塗布装置によれば、上記のような構成および作用により、塗布幅または塗布域を随時選択することが可能であり、基板上に形成される塗布膜のパターンを多種多様に制御することができる。

本発明の一実施形態における塗布装置の全体構成を示すブロック図である。上記塗布装置における走査機構の具体的な構成例を示す斜視図である。上記塗布装置における薬液供給部の一構成例を示す図である。上記薬液供給部の別の構成例を示す図である。上記塗布装置におけるスリットノズルを逆さにして斜め上方から見た斜視図である。図４のＡ−Ａ線の断面図である。上記スリットノズルの各単位区間で吐出許容用の第１の位置が選択されている状態を示す断面図である。上記スリットノズルの各単位区間で吐出禁止用の第２の位置が選択されている状態を示す断面図である。上記塗布装置の塗布走査において半導体ウエハ上に薬液の塗布膜が形成される様子を段階的に示す略平面図である。上記塗布装置の塗布走査において半導体ウエハ上に薬液の塗布膜が形成される様子を段階的に示す略平面図である。上記塗布装置においてストライプパターンの塗布膜を形成する第１の例を示す略平面図である。上記塗布装置においてストライプパターンの塗布膜を形成する第２の例で吐出状態を示す略平面図である。上記第２の例で非吐出状態（吐出中断状態）を示す略平面図である。一変形例においてスリットノズルの各単位区間で吐出許容用の第１の位置が選択されている状態を示す断面図である。上記変形例においてスリットノズルの各単位区間で吐出禁止用の第２の位置が選択されている状態を示す断面図である。ノズル吐出区間選択部に関する別の実施例においてスリットノズルの各単位区間で吐出許容用の第１の位置が選択されている状態を示す断面図である。上記別の実施例においてスリットノズルの各単位区間で吐出禁止用の第２の位置が選択されている状態を示す断面図である。

図１に、本発明の一実施形態における塗布装置の全体構成を示す。この塗布装置は、スキャン方式で基板上に薬液を塗布し、塗布膜のパターンを長方形および円形を含む多種多様な形状に制御できる塗布装置として構成されている。この塗布装置で使用される薬液は、特に限定されず、たとえば、レジスト、層間絶縁膜用の材料溶液、パッシベーション膜用の材料溶液、高粘度の樹脂系薬液、接着剤などである。この塗布装置で塗布処理を受けられる基板も、特に限定されず、たとえば半導体ウエハ、ＦＰＤ用の各種基板、太陽電池パネル用の各種基板、フォトマスク、プリント基板などである。

この塗布装置は、図１に示すように、長尺型のスリットノズル１０、このスリットノズル１０に組み込まれているノズル吐出区間選択部１２、薬液供給部１４、走査機構１６および制御部１８を備えている。制御部１８は、ＣＰＵ、メモリおよび各種インタフェースを有しており、装置内の各部、特にノズル吐出区間選択部１２、薬液供給部１４および走査機構１６の個々の動作および装置全体の動作（シーケンス）を制御する。

スリットノズル１０は、スリット状の吐出口１０ａを有し、この吐出口１０ａのノズル長手方向の全区間のうちノズル吐出区間選択部１２により選択された区間で薬液を吐出するようになっている。薬液供給部１４は、薬液供給管２０を介してスリットノズル１０に薬液を供給する。走査機構１６は、スリットノズル１０と半導体ウエハＷとの間で塗布走査のための相対的な移動を行わせる。

図２に、走査機構１６の具体的な構成例を示す。この走査機構１６は、半導体ウエハＷを水平に載置して保持するステージ２２と、塗布走査のためにスリットノズル１０をステージ２２の上方でノズル長手方向（Ｙ方向）と直交する水平方向（Ｘ方向）に移動させるガントリー型の走査部２４とを有している。ステージ２２には、複数のリフトピンを昇降移動させて半導体ウエハＷのローディング／アンローディングを行うリフトピン機構（図示せず）等も備わっている。

走査部２４は、スリットノズル１０を水平に支持する門型の支持体２６と、この支持体２６をＸ方向で双方向に直進移動させる走査駆動部２８とを有している。この走査駆動部２８は、たとえばガイド付きのリニアモータ機構またはボールねじ機構で構成されてよい。支持体２６とスリットノズル１０とを接続するジョイント部３０には、スリットノズル１０の高さ位置を変更または調節するためのガイド付きの昇降機構（図示せず）が設けられている。スリットノズル１０の高さ位置を調節することで、スリットノズル１０の下端面または吐出口１０ａとステージ２２上の半導体ウエハＷの表面との間の距離間隔を任意に設定または調整することができる。

図３Ａおよび図３Ｂに、薬液供給部１４の具体的構成例を示す。図３Ａに示す構成の薬液供給部１４は、薬液が入っている密閉容器３２にＮ₂ガス供給源３４よりＮ₂ガスを送り込み、Ｎ₂ガスの圧力により容器３２から薬液供給管２０を介してスリットノズル１０のマニホールド（バッファ室）１０ｂ内に薬液を供給するようにしている。このＮ₂ガス加圧方式では、Ｎ₂ガス供給源３４から密閉容器３２に至るガス供給管３６にレギュレータ３８を設け、このレギュレータ３８によりＮ₂ガスの圧力を一定に制御することにより、スリットノズル１０のマニホールド１０ｂ内に供給する薬液の圧力を一定に制御する。

スリットノズル１０においては、スリット状の吐出口１０ａより吐出される薬液の流量に比してマニホールド１０ｂの容量が格段に大きい。したがって、マニホールド１０ｂ内の圧力を一定に制御することにより、塗布走査中にスリットノズル１０の薬液吐出区間がノズル長手方向において動的に変化しても、スリットノズル１０の吐出圧力を一定に保ち、ひいては塗布膜の膜厚を均一に制御することができる。

なお、ガス供給管３６および薬液供給管２０にそれぞれ設けられる開閉弁４０，４２は、制御部１８の制御の下で、スリットノズル１０に薬液を吐出させる時にオン状態となり、それ以外はオフ状態に保持される。

図３Ｂに示す構成の薬液供給部１４は、薬液容器４４よりポンプ４６で薬液を汲み出してスリットノズル１０のマニホールド１０ｂに供給する。このポンプ方式では、薬液供給管２０内（好ましくはその終端部）の圧力あるいはスリットノズル１０内の圧力を圧力センサ４８により計測し、圧力センサ４８の出力（圧力計測値）が設定値に維持されるようにポンプ制御部５０によりポンプ４６の吐出動作を制御する。このポンプ方式も、塗布走査中にスリットノズル１０の薬液吐出区間がノズル長手方向において動的に変化しても、スリットノズル１０の吐出圧力を一定に保ち、ひいては塗布膜の膜厚を均一に制御することができる。

図４および図５につき、スリットノズル１０およびノズル吐出区間選択部１２の構成を説明する。図４は、スリットノズル１０を逆さにして斜め上方から見た斜視図である。図５は、図４のＡ−Ａ線の断面図である。

図示のように、スリットノズル１０は、材質（たとえばステンレス鋼）ならびに高さ寸法および長さ寸法が同じである長尺状の第１および第２リップ５２，５４を両端のサイドプレート５５を介して突き合わせ、多数の締結ボルト５６により両リップ５２，５４を一体的に結合している。両リップ５２，５４の間には、スリット状の吐出口１０ａと、吐出前の薬液をいったん蓄えるマニホールド１０ｂと、このマニホールド１０ｂから吐出口１０ａまでの薬液通路を与えるランド部１０ｃとが形成されている。図示の構成例では、マニホールド１０ｂのキャビティまたは溝部が第２リップ５４側に形成され、薬液導入口１０ｄおよび薬液導入通路１０ｅも第２リップ５４側に形成されている。薬液導入口１０ｄには、薬液供給部１４からの薬液供給管２０（図１〜図３）が接続される。

サイドプレート５５は、スリットノズル１０の両端を塞ぐとともに、両リップ５２，５４間の基準ギャップを規定する。このサイドプレート５５に代えて一定の厚みを有する板状のシムを用いる構成、つまりシムを挟むようにして両リップ５２，５４を一体に結合する構成も可能である。

ノズル吐出区間選択部１２は、第１リップ５２側に組み込まれている。第１リップ５２の外側面（ランド部１０ｃと反対側の面）には、吐出口１０ａ寄りの下端部に、ノズル長手方向に延びる横溝５８が形成されている。第１リップ５２は、変位または変形上の物性に関して、横溝５８より下の部分つまりリップ先端部５２ａと、横溝５８より上の部分つまりリップ基部５２ｂとに分割されている。そして、リップ先端部５２ａには、ノズル長手方向に一定のピッチつまり単位区間Ｍの間隔ですり割り（スリット状の切り欠き）６０が形成されている。リップ先端部５２ａは、これらのすり割り６０により、単位区間Ｍ毎に、外側（ランド部１０ｃと反対側）の方向に延びるリンクまたはレバーを形成し、リップ基部５２ｂに対して弾性的に変位つまりベンディングできるようになっている。

より詳細には、第１リップ５２は横溝５８の内奥の突き当たりの部分が肉薄になっており、この肉薄部分５２ｃを支点として単位区間Ｍ毎にリップ先端部５２ａがリップ基部５２ｂに対して弾性的にベンディングできるようになっている。この実施形態では、単位区間Ｍ毎に、第１リップ５２のリップ先端部５２ａが薬液の流路を塞ぐほどの変位量で第２リップ５４のリップ先端部５４ａ側にベンディングできるようになっている。

ノズル吐出区間選択部１２は、単位区間Ｍ毎に、第１リップ５２のリップ先端部５２ａとリップ基部５２ｂとの間に伸縮可能な突支棒として機能する伸縮アクチエータ６２を設けている。より詳しくは、伸縮アクチエータ６２は、その上端がリップ基部５２ｂのざぐり穴５３の中で固定され、その下端がリップ先端部５２ａに結合または固着している。伸縮アクチエータ６２は、たとえば多数の圧電素子を重ねて棒状に形成した積層型のピエゾアクチエータからなり、制御部１８より印加される駆動電圧の極性および／または電圧値に応じて軸方向に伸縮動作して、リップ先端部５２ａを押したり引いたりするようになっている。なお、伸縮アクチエータ６２の下端がリップ先端部５２ａに当接または係止する構成も可能である。

第１リップ５２のリップ基部５２ｂの外側面には、スリットノズル１０に搭載されているすべての伸縮アクチエータ６２に制御部１８からの駆動信号を供給するための電気配線を収めているケーブルまたは配線基板６４が取り付けられている。そして、この配線基板６４より各々の伸縮アクチエータ６２まで各対応する一対の被覆リード線６６が延びている。

図６Ａおよび図６Ｂの断面図につき、ノズル吐出区間選択部１２の基本的な作用を説明する。制御部１８は、ノズル吐出区間選択部１２の各伸縮アクチエータ６２を個別に駆動するピエゾ駆動回路を有しており、単位区間Ｍ毎に伸縮アクチエータ６２の伸縮動作または突支長を独立に制御することができる。

より詳細には、図６Ａに示すように、各単位区間Ｍにおいて、伸縮アクチエータ６２の突支長を比較的短い第１の長さＬ₁に制御することにより、第１リップ５２のリップ先端部５２ａを第２リップ５４のリップ先端部５４ａから十分離して薬液の流路を塞がない吐出許容用の第１の位置に保持することができる。

また、図６Ｂに示すように、各単位区間Ｍにおいて、伸縮アクチエータ６２の突支長を比較的長い第２の長さＬ₂に制御することにより、第１リップ５２のリップ先端部５２ａを第２リップ５４のリップ先端部５４ａに接触するか、または接触寸前まで近づけて薬液の流路を塞ぐ吐出禁止用の第２の位置に保持することができる。

このように、スリットノズル１０の単位区間Ｍ毎に、制御部１８がノズル吐出区間選択部１２の伸縮アクチエータ６２の伸縮動作を制御することにより、リップ先端部５２ａを吐出許容用の第１の位置と吐出禁止用の第２の位置との間で独立に変位させることができる。スリットノズル１０全体としてみれば、制御部１８およびノズル吐出区間選択部１２により、スリットノズル１０のノズル長手方向の任意の１つまたは複数の区間で第１リップ５２のリップ先端部５２ａを吐出許容用の第１の位置に保持して薬液を吐出させることが可能であり、任意の１つまたは複数の区間で第１リップ５２のリップ先端部５２ａを吐出禁止用の第２の位置に保持して薬液を吐出させないようにすることも可能である。

なお、第１リップ５２のリップ先端部５２ａにおける吐出許容用の第１の位置は、吐出口１０ａのギャップサイズを規定し、ひいては塗布膜の膜厚を左右する。制御部１８は、塗布処理時に基板Ｗ上で所望の膜厚が得られるように、伸縮アクチエータ６２を第１の突支長Ｌ₁に調整することができる。

［実施形態における塗布装置の作用］

次に、図７Ａおよび図７Ｂの略平面図を参照して、この塗布装置の作用を説明する。図７Ａおよび図７Ｂの（ａ）〜(f)は、塗布走査において半導体ウエハＷ上に薬液の塗布膜が形成される様子を段階的に示す。図中、スリットノズル１０の吐出口１０ａにおいて"Ｋ"で示す区間は薬液を吐出している区間であり、それ以外の区間は薬液を吐出していない区間である。

被処理基板である半導体ウエハＷは、外部搬送装置たとえば搬送ロボット（図示せず）によってステージ２２の真上に搬入される。ステージ２２側のリフトピン機構は、搬入された半導体ウエハＷをリフトピンで受け取った後、リフトピンを降ろして半導体ウエハＷをステージ２２の上面に載置（ローディング）する。こうして半導体ウエハＷのローディングが完了した後に、制御部１８の制御の下で、ノズル吐出区間選択部１２、薬液供給部１４および操作機構１６がそれぞれ所定のタイミングで所要の動作を開始する。

より詳しくは、走査機構１６は、スリットノズル１０の吐出口１０ａとステージ２２上の半導体ウエハＷとの距離間隔（塗布ギャップ）が設定値になるように、昇降機構によりスリットノズル１０の高さ位置を調節する。そして、走査部２４の走査駆動部２８を起動させて、走査方向（Ｘ方向）においてスリットノズル１０をステージ２２上で半導体ウエハＷの傍らに設定されたスタート位置から半導体ウエハＷの上方を横断するように一定速度で移動させる。なお、この実施形態のように半導体ウエハＷ（基板）を固定して、スリットノズル１０を移動させる場合、通常は、スリットノズル１０において第２リップ５４が進行方向（Ｘ方向）の前になり第１リップ５２が後になる。

薬液供給部１４は、開閉弁４０，４２（図３Ａ）あるいは開閉弁４２およびポンプ４６（図３Ｂ）をオンにして、スリットノズル１０のマニホールド１０ｂへの薬液の供給を開始する。上述したように、マニホールド１０ｂ内の圧力が設定値に維持されるように薬液供給動作が行われる。

ノズル吐出区間選択部１２は、制御部１８の制御の下で、走査機構１６によるスリットノズル１０の移動動作と連携または同期して、スリットノズル１０の薬液吐出区間（吐出許容の単位区間Ｍが連続する範囲）Ｋを動的に変える。

より詳しくは、制御部１８は、塗布走査の開始直前は、スリットノズル１０のすべての単位区間Ｍにおいて伸縮アクチエータ６２の突支長を吐出禁止用の第２の長さＬ₂に制御して、スリットノズル１０の薬液吐出区間Ｋを零にしておく。

そして、スリットノズル１０の吐出口１０ａが走査方向（Ｘ方向）において半導体ウエハＷの一端の真上に差し掛かった時に、スリットノズル１０の中心部の１個または数個の連続する単位区間Ｍにおいてのみ、伸縮アクチエータ６２の突支長をそれまでの吐出禁止用の第２の長さＬ₂から吐出許容用の第１の長さＬ₁に切り換えて最初つまり最小の薬液吐出区間Ｋ_minとする。この時、スリットノズル１０の中心部より糸状ないし細い帯状の薬液が吐出され、半導体ウエハＷ上ではスリットノズル１０の直下の一端部に局所的に薬液の塗布膜ＲＭが形成される（図７Ａの(a)）。

そして、走査方向（Ｘ方向）においてスリットノズル１０が半導体ウエハＷの一端から中心に向かって移動する塗布走査の前半では、スリットノズル１０の中心から両端に向かって一定の周期で次々と各単位区間Ｍにおける伸縮アクチエータ６２の突支長を吐出禁止用の第２の長さＬ₂から吐出許容用の第１の長さＬ₁に切り換えていく。これよって、スリットノズル１０の薬液吐出区間Ｋがノズルの中心から両端に向かって次第に拡張し、半導体ウエハＷ上に形成される薬液の塗布膜ＲＭは半導体ウエハＷの一端からその輪郭に倣って円弧形状および面積を拡大させていく（図７Ａの(b)）。そして、スリットノズル１０が半導体ウエハＷの中心の真上に来ると、そこでスリットノズル１０の薬液吐出区間Ｋは最大値Ｋ_maxに達し、半導体ウエハＷ上に形成される薬液の塗布膜ＲＭは半円形状になる（図７Ａの(c)）。

そして、走査方向（Ｘ方向）においてスリットノズル１０が半導体ウエハＷの中心を過ぎて塗布走査の後半に移行すると、制御部１８はノズル吐出区間選択部１２を塗布走査の前半と逆方向に動作させる。すなわち、塗布走査の後半では、スリットノズル１０の両端から中心に向かって一定の周期で次々と各単位区間Ｍにおける伸縮アクチエータ６２の突支長をそれまでの吐出許容用の第１の長さＬ₁から吐出禁止用の第２の長さＬ₂に切り換えていく。これよって、スリットノズル１０の薬液吐出区間Ｋがノズルの両端から中心に向かって次第に縮小し、半導体ウエハＷ上に形成される薬液の塗布膜ＲＭはウエハの中心からその輪郭に倣って円弧形状および面積を拡大させていく（図７Ｂの(d)）。そして、スリットノズル１０が半導体ウエハＷの他端の真上を通過する時にスリットノズル１０の薬液吐出区間Ｋが最後または最小の値Ｋ_minになり（図７Ｂの(e)）、直後に薬液吐出区間Ｋは零になる（図７Ｂの(f)）。

こうして、半導体ウエハＷ上にはそれより幾らか小さい口径（ウエハＷの周縁部を余す口径）の円形パターンで一面に薬液の塗布膜ＲＭが形成される。図７Ａおよび図７Ｂに示すように、塗布走査の各位置でスリットノズル１０は半導体ウエハＷの輪郭に対応してウエハエッジの内側に薬液を吐出するので、塗布走査中に薬液を半導体ウエハＷの周囲（ステージ２２）にこぼさずにスキャン方式の塗布処理を遂行することもできる。

上記のように、この実施形態においては、スリットノズル１０の吐出口１０ａ付近におけるスリットのギャップをノズル長手方向において単位区間Ｍ毎にオン・オフ（開閉）制御することにより、塗布走査中にスリットノズル１０の薬液を吐出する区間を動的に制御して、半導体ウエハＷ上に円形のパターンで薬液の塗布膜ＲＭを形成することができる。

［他の実施形態または変形例］

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種種の変形または変更あるいは別の実施形態が可能である。

たとえば、上記実施形態の塗布装置は、上記のような円形の基板上に円形パターンの塗布膜を形成する用途に限らず、任意の基板上に矩形パターンの塗布膜を形成する用途にも使用可能である。たとえば、図８に示すように、ノズル長手方向においてスリットノズル１０に非吐出区間Ｊを挟んで複数の吐出区間Ｋを一定間隔で設定し、塗布走査ではスリットノズル１０を一定の速度で水平に移動させながらそれら複数の吐出区間Ｋより薬液を連続的に吐出させることにより、たとえば矩形の基板Ｇ上に塗布走査方向と平行に延びるストライプ（縞模様）パターンの塗布膜ＲＭを形成することができる。

あるいは、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、スリットノズル１０に基板Ｇの幅寸法に対応する長さの連続的な特定区間Ｆを設定し、塗布走査ではスリットノズル１０を一定の走査速度で移動させながらその特定区間Ｆが吐出区間Ｋになる期間と非吐出区間Ｊになる期間とを一定の周期で交互に繰り返すことにより、矩形の基板Ｇ上に塗布走査方向と直交するストライプ（縞模様）パターンの塗布膜ＲＭを形成することができる。

また、ノズル吐出区間選択部１２における伸縮アクチエータとして、上記実施形態のピエゾアクチエータ６２の代わりに、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、熱膨張によって伸長する金属部材７０とこれを加熱する発熱部たとえば電熱線７２とを有する熱膨張方式のアクチエータを使用してもよい。図示の構成例では、熱膨張率の大きい金属たとえばアルミニウムからなる棒状の金属部材７０にたとえばニクロム線からなる電熱線７２を巻き付け、配線基板６４およびリード線６６を介して電熱線７２に抵抗発熱用の電流を供給するようにしている。

制御部１８（図１）は、電熱線７２に電流を供給するためのヒータ駆動回路を有し、単位区間Ｍ毎に伸縮アクチエータ［７０，７２］の伸縮動作または突支長を独立に制御することができる。すなわち、電熱線７２に電流を流さず、あるいは所定の小さな電流を流すことで、図１０Ａに示すように、各単位区間Ｍにおいて、伸縮アクチエータ［７０，７２］の突支長を比較的短い第１の長さＬ₁に制御することにより、第１リップ５２のリップ先端部５２ａを第２リップ５４のリップ先端部５４ａから十分離して薬液の流路を塞がない吐出許容用の第１の位置に保持することができる。また、電熱線７２に所定の大きな電流を流すことで、図１０Ｂに示すように、各単位区間Ｍにおいて、伸縮アクチエータ［７０，７２］の突支長を比較的長い第２の長さＬ₂に制御することにより、第１リップ５２のリップ先端部５２ａを第２リップ５４のリップ先端部５４ａに接触するか、または接触寸前に近づけて薬液の流路を塞ぐ吐出禁止用の第２の位置に保持することができる。

このような熱膨張方式の伸縮アクチエータ［７０，７２］は応答速度が低いので、塗布走査中にスリットノズル１０の薬液吐出区間Ｋを高速で動的に変えることは難しい。しかし、たとえば図８のように塗布走査中にスリットノズル１０の薬液吐出区間Ｋを固定するアプリケーションには適応できる。

上記実施形態（図６Ａ，図６Ｂ）および上記変形例（図１０Ａ，図１０Ｂ）は、第１リップ５２の外側面にノズル吐出区間選択部１２を取り付けて、単位区間Ｍ毎に第１リップ５２のリップ先端部５２ａを吐出許容用の第１の位置と吐出禁止用の第２の位置と間で変位可能に構成し、スリットノズル１０の吐出口１０ａ付近のスリットギャップをノズル長手方向の単位区間Ｍ毎に開閉制御するようにした。

別の実施形態として、図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、ノズル吐出区間選択部１２をスリットノズル１０の内部つまりランド部１０ｃ回りに取り付けて、ランド部１０ｃ内のスリットギャップをノズル長手方向の単位区間Ｍ毎に開閉制御するように構成することも可能である。

この実施形態は、ランド部１０ｃと対向する第１リップ５２の内側面にノズル長手方向に延びる帯状の可撓性部材たとえば可撓性フッ素樹脂シート７４を面一に取り付け、単位区間Ｍ毎に可撓性フッ素樹脂シート７４の背後に伸縮アクチエータ６２を設ける。ここで、伸縮アクチエータ６２は、第１リップ５２の内側面に形成されている空洞または凹部７６の中に配置され、一端が凹部７６の奥の突き当たりの壁に係止または結合し、他端が可撓性フッ素樹脂シート７４の背面に係止または結合している。この実施形態においても、制御部１８は、ノズル吐出区間選択部１２の各伸縮アクチエータ６２を個別に駆動するピエゾ駆動回路を有しており、単位区間Ｍ毎に伸縮アクチエータ６２の伸縮動作を独立に制御する。

すなわち、図１１Ａに示すように、各単位区間Ｍにおいて、伸縮アクチエータ６２を比較的短い第１の長さに制御することにより、可撓性フッ素樹脂シート７４を第１リップ５２の内側面と面一に保持して、第１リップ５２の内側面を第２リップ５４の内側面から十分離して薬液の流路を塞がない吐出許容用の第１の位置に保持することができる。また、図１１Ｂに示すように、各単位区間Ｍにおいて、伸縮アクチエータ６２を比較的長い第２の長さに制御することにより、可撓性フッ素樹脂シート７４を第１リップ５２の内側面よりも前に（ランド部１０ｃ内に）突出させて、第１リップ５２の内側面を第２リップ５４の内側面に接触するか、または接触寸前まで近づけて薬液の流路を塞ぐ吐出禁止用の第２の位置に保持することができる。

このように、この実施形態においては、スリットノズル１０の単位区間Ｍ毎に、制御部１８がノズル吐出区間選択部１２の伸縮アクチエータ６２の伸縮動作を制御することにより、第１リップ５２の内側面に貼られた可撓性フッ素樹脂シート７４を吐出許容用の第１の位置と吐出禁止用の第２の位置との間で独立に変位させることができる。スリットノズル１０全体としてみれば、上記第１の実施形態と同様に、制御部１８およびノズル吐出区間選択部１２により、スリットノズル１０の薬液吐出区間Ｋを任意かつ動的に制御することができる。

なお、可撓性フッ素樹脂シート７４を単位区間Ｍ毎に分割して第１リップ５２の内側面に取り付ける構成も可能である。また、この実施形態においても、ピエゾ方式の伸縮アクチエータ６２に代えて熱膨張方式の伸縮アクチエータ［７０，７２］を用いることができる。

また、本発明の塗布装置および塗布方法は、上記のような円形や矩形の基板あるいは塗布領域に限らず、たとえば三角形や平行四辺形のような多角形または楕円形等の基板あるいは塗布領域にも適用可能である。その場合も、上記実施形態と同様に、基板上に形成される塗布膜が基板あるいは塗布領域の輪郭に倣って面積を拡大させていくように、走査移動の最中にスリットノズルの薬液吐出区間が動的に制御され、基板上に該輪郭のパターンで薬液の塗布膜が形成される。

１０スリットノズル
１０ａ吐出口
１０ｂマニホールド
１０ｃランド部
１２ノズル吐出区間選択部
１４薬液供給部
１６走査機構
１８制御部
２２ステージ
５２第１リップ
５２ａ第１リップのリップ先端部
５２ｂ第１リップのリップ基部
５４第２リップ
５４ａ第２リップのリップ先端部
６２伸縮アクチエータ
７０金属部材
７２電熱線

Claims

基板上に薬液を塗布するための塗布装置であって、
第１および第２のリップを一体的に突き合わせて構成され、前記第１および第２のリップの間に、スリット状の吐出口と、吐出前の薬液をいったん蓄えるマニホールドと、前記マニホールドから前記吐出口までの薬液通路を与えるランド部とが形成されているスリットノズルと、
前記スリットノズルの前記マニホールド内に薬液を供給するための薬液供給部と、
前記スリットノズルと前記基板との間で塗布走査のための相対的な移動を行わせる走査機構と、
前記スリットノズルの薬液が吐出されるノズル長手方向の区間を任意に選択するためのノズル吐出区間選択部と、
前記基板上に薬液の塗布膜が所望のパターンで形成されるように、前記薬液供給部、前記走査機構および前記ノズル吐出区間選択部の動作を制御する制御部と
を有し、
前記ノズル吐出区間選択部は、前記第１のリップの前記吐出口寄りのリップ先端部をそれ以外のリップ基部に対してノズル長手方向の単位区間毎に弾性的に変位可能に形成し、前記単位区間毎に前記第１のリップのリップ先端部を薬液の流路を塞がない第１の位置と薬液の流路を塞ぐ第２の位置との間で変位させるためのアクチエータを有し、
前記制御部は、前記単位区間毎に前記アクチエータを独立に制御する、
塗布装置。
前記アクチエータは、前記第１のリップの外側面に取り付けられ、一端が前記リップ先端部に接触または結合し、他端が前記リップ基部に接触または結合している伸縮制御可能な伸縮アクチエータを有し、
前記制御部は、前記第１のリップのリップ先端部を前記第１の位置に変位させるときは前記伸縮アクチエータを短縮する方向に動作させ、前記第１のリップのリップ先端部を前記第２の位置に変位させるときは前記伸縮アクチエータを伸長する方向に動作させる、
請求項１に記載の塗布装置。
基板上に薬液を塗布するための塗布装置であって、
第１および第２のリップを一体的に突き合わせて構成され、前記第１および第２のリップの間に、スリット状の吐出口と、吐出前の薬液をいったん蓄えるマニホールドと、前記マニホールドから前記吐出口までの薬液通路を与えるランド部とが形成されているスリットノズルと、
前記スリットノズルの前記マニホールド内に薬液を供給するための薬液供給部と、
前記スリットノズルと前記基板との間で塗布走査のための相対的な移動を行わせる走査機構と、
前記スリットノズルの薬液が吐出されるノズル長手方向の区間を任意に選択するためのノズル吐出区間選択部と、
前記基板上に薬液の塗布膜が所望のパターンで形成されるように、前記薬液供給部、前記走査機構および前記ノズル吐出区間選択部の動作を制御する制御部と
を有し、
前記ノズル吐出区間選択部は、ノズル長手方向に延在または分布して、前記第１のリップの前記ランド部と対向する壁面に取り付けられるシート状の可撓性部材と、前記単位区間毎に前記可撓性部材を薬液の流路を塞がない第１の位置と薬液の流路を塞ぐ第２の位置との間で変位させるアクチエータとを有し、
前記制御部は、前記単位区間毎に前記アクチエータを独立に制御する、
塗布装置。
前記アクチエータは、前記第１のリップの内側面に形成される凹部に取り付けられ、一端が前記可撓性部材に接触または結合し、他端が凹部の壁に接触または結合している伸縮制御可能な伸縮アクチエータを有し、
前記制御部は、前記可撓性部材を前記第１の位置に変位させるときは前記伸縮アクチエータを短縮する方向に動作させ、前記可撓性部材を前記第２の位置に変位させるときは前記伸縮アクチエータを伸長する方向に動作させる、
請求項３に記載の塗布装置。
前記伸縮アクチエータは、ピエゾ素子を有する、請求項２または請求項４に記載の塗布装置。
前記伸縮アクチエータは、熱膨張によって伸長する金属部材と、通電によって発熱する発熱部とを有する、請求項２または請求項４に記載の塗布装置。
前記制御部は、前記塗布膜の膜厚を制御するために、前記アクチエータを介して前記第１の位置を調整する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の塗布装置。