JP6842660B2 - 基材、塗布方法及び塗布装置 - Google Patents

Description

本発明は、塗布液を塗布する対象となる基材、基材に対して塗布液を塗布する方法及び塗布装置に関する。

シリコンウエハのような基材に塗膜を形成するための塗布装置として、スピンコータが知られている。しかし、スピンコータでは、通常、基材の表面全体にわたって塗膜が形成されるので、基材の特定領域には塗膜を形成するがそれ以外の領域（非特定領域）には塗膜を形成しない場合、スピンコータを採用できない。そこで、基材の特定領域にのみ塗膜を形成することを可能とする塗布装置として、スリットを有する塗布器を備えたスリットコータが用いられている。

スリットコータの塗布器は、一方向に長いスリットが先端で開口しており、この開口から塗布液を吐出可能としている。そして、この塗布器の先端と基材とを接近させた状態で、塗布器と基材とを相対移動させながら、スリットが開口する先端と基材との間の隙間に塗布液のビードを形成することで、塗布を行うことができる。
前記のようなスリットコータの中でも、毛細管現象（表面張力）によって塗布液をスリットから引き出すことで基材に塗布液を塗布する塗布装置が知られている（例えば特許文献１）。この塗布装置では、図１３に示すように、スリット９８から吐出させる塗布液が基材９０に接触することで、塗布器９９の先端９７と基材９０との間に塗布液のビード９６が形成され、更に、前記相対移動に伴って、毛細管現象によってスリット９８から塗布液が引き出され、基材９０に塗布液が塗布される。このような形態の塗布はキャピラリ塗布と呼ばれる。

特許文献１に記載の塗布装置では、基材のハンドリングの容易性等の観点から、図１３に示すように、スリット９８を下向きに開口させており、基材９０の上面（の一部）を被塗布領域としている。そして、この姿勢でキャピラリ塗布を行うために、塗布器９９内の塗布液を負圧としている。

スリット９８の幅は基材９０の幅よりも大きくなっていることから、キャピラリ塗布では、スリット９８の直下に基材９０が対向して存在している場合（図１３の領域Ｐ１）、前記のとおり、ビード９６が形成されると共に前記相対移動に伴ってスリット９８から塗布液が引き出され塗布が行われる。これに対して、スリット９８の直下に基材９０が存在していない場合（図１３の領域Ｐ２）、ビード９６は形成されず、また、前記相対移動に伴う塗布液の引き出しも行われない。このため、例えば円形等の基材９０の場合、塗布が必要な部分（基材９０）にだけ塗布液が吐出され、それ以外に対しては塗布液が吐出されず、塗布液を無駄にしない。

特開２０１５−１９２９８４号公報

近年、キャピラリ塗布の技術を用いて、基材の特定領域にのみ塗膜を形成することが試みられている。これを実現するために、図１４に示すように、基材９０の特定領域を親液部Ｋ１とし、その他の領域を撥液部Ｋ２としている。親液部Ｋ１には塗布液が付着するが、撥液部Ｋ２には塗布液が付着しないことから、この基材９０に対して塗布を行うことで、親液部Ｋ１にのみ塗膜を形成することが可能となる。

しかし、図１４に示すように、被塗布領域９１に親液部Ｋ１が縦方向及び横方向に相互離れて形成され、親液部Ｋ１の間が撥液部Ｋ２である場合、この基材９０と塗布器９９とを縦方向に相対移動させて、全ての親液部Ｋ１に対して塗布を行なおうとしても、図１４において二点鎖線で囲む横方向両側の範囲Ｑ１，Ｑ２に存在する親液部Ｋ１については、塗布が不完全（不可能）となることがある。
これは次の理由による。すなわち、最初に塗布器９９から塗布液が吐出されると基材９０上に液付き領域Ｎが形成される。この形成された液付き領域Ｎから、塗布器９９の進行方向前方に位置する親液部Ｋ１に対しては塗布液が引き出され塗膜が形成されるが、液付き領域Ｎを横方向に超えて位置する親液部Ｋ１には、液付き領域Ｎを超えた親液領域Ｋ１の間に撥液部Ｋ２が存在しているため、その撥液部Ｋ２でビードが途切れ、塗膜が形成されない現象が生じる。

このように、基材９０の被塗布領域９１に複数の親液部Ｋ１が相互離れて縦方向及び横方向に広がって形成され、親液部Ｋ１の間が塗布の対象とされない領域（撥液部Ｋ２）である場合、横方向両側の範囲Ｑ１，Ｑ２の親液部Ｋ１に対して塗布が行われないことがある。
そこで、本発明は、前記のような基材であっても、横方向両側の範囲に存在する親液部に対しても塗布液を広げて塗布することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明の発明者は基材に着目した。その発明は、複数の親液部が相互に離れて縦方向及び横方向に形成され、当該親液部の間が塗布の対象とされない領域に形成された被塗布領域を有する基材であって、前記被塗布領域の縁領域に、親液性を有し塗布液の液付きを促す液付き拡幅領域が少なくとも横方向に広がって形成されている。
この基材によれば、被塗布領域の縁領域に形成されている液付き拡幅領域に塗布液のビードが形成され、基材と塗布器とを縦方向に相対移動させて塗布を進めることで、横方向両側の範囲に存在する親液部に対しても塗布液を広げて塗布することが可能となる。なお、前記「塗布の対象とされない領域」は、撥液部としたり、親液部よりも凹んだ部分としたりすることができる。

また、前記被塗布領域は、前記親液部の横方向の分布が縦方向の一方側から他方側に向かって拡大している拡大領域を有しており、前記液付き拡幅領域は、前記縁領域において、前記拡大領域の横方向の幅以上の範囲に形成されているのが好ましい。この場合、横方向両側の範囲の親液部に対してより一層確実に塗布液を塗布することが可能となる。

また、前記液付き拡幅領域は、前記親液部の全てを囲むように前記縁領域の全周に形成されているのが好ましい。この場合、基材の縦横の向きに関係なく、この基材と塗布器とを相対移動させることで、前記のような塗布が可能となる。

また、前記液付き拡幅領域は、横方向に間欠的となって広がって設けられており、当該液付き拡幅領域の欠損部の横方向の幅は、横方向に隣り合う前記親液部の間隔よりも狭い基材とすることができる。この場合、液付き拡幅領域は横方向に連続していなくても、前記のような塗布が可能となる。

また、前記目的を達成するための本発明は、一方向に長いスリットが先端で開口し当該開口から塗布液を吐出可能とする塗布器を用いて、前記基材に対して塗布を行う方法であって、前記基材の前記被塗布領域と前記塗布器の前記開口とを接近させた状態とし、前記被塗布領域の前記縁領域を塗布開始位置として、前記開口と前記被塗布領域との間に塗布液のビードを形成すると共に、前記基材の縦方向を相対移動の方向として前記塗布器との間で相対移動させる。
この塗布方法によれば、基材の横方向両側の範囲に存在する親液部に対して塗布液を広げて塗布することが可能となる。

また、前記塗布方法において、前記塗布開始位置は、前記縁領域の内の前記塗布の対象とされない領域であってもよいが、前記塗布開始位置を、前記縁領域のうち親液性を有している領域とするのが好ましい。この塗布方法によれば、親液性を有している液付き拡幅領域及び親液部の一方又は双方を、塗布開始位置とし、前記相対移動により塗布が行われる。

また、前記目的を達成するための本発明の塗布装置は、一方向に長いスリットが先端で開口し当該開口から塗布液を吐出可能とする塗布器と、前記塗布器と前記基材とを相対移動させる移動手段と、前記塗布器に塗布液を供給可能とする供給手段と、を備え、前記基材の縦方向を前記塗布器との間の相対移動の方向とする。
この塗布装置によれば、基材の横方向両側の範囲に存在する親液部に対しても塗布液を広げて塗布することが可能となる。

本発明によれば、基材の横方向両側の範囲に存在する親液部に対しても塗布液を広げて塗布することが可能となる。

塗布装置の全体構成を説明する概略図である。 基材及び塗布装置が備えている塗布器の平面図である。 図２に示す基材の断面図（Ａ−Ａ矢視の断面図）である。 （Ａ）は、塗布器及び基材を示す斜視図であり、（Ｂ）は、塗布器のうち、基材が直下に存在する部分における断面図であり、（Ｃ）は、塗布器のうち、基材が直下に存在していない部分における断面図である。 塗布器の先端及び液だまりの説明図である。 塗布方法を説明する説明図である。 他の基材に対して行う塗布方法を説明する説明図である。 他の基材及び塗布器の平面図である。 他の基材及び塗布器の平面図である。 他の基材及び塗布器の平面図である。 他の基材及び塗布器の平面図である。 他の基材及び塗布器の平面図である。 従来技術を説明するための塗布器及び基材の正面図である。 従来技術を説明するための塗布器及び基材の平面図である。

〔塗布装置の構成について〕
図１は、塗布装置（スリットコータ）５の全体構成を説明する概略図である。この塗布装置５は、基材７に対して塗布液を供給して基材７の表面に対して部分的にかつ一括して塗膜を形成するための装置である。基材７は、ロールトゥロールで送られる帯状の薄い部材であってもよいが、本実施形態では、枚葉状の薄い部材（基板）としている。なお、基材７を枚葉状とする場合、その輪郭形状は、後にも例示するが、円形であってもよく、矩形であってもよく、又は、その他の形状であってもよい。

図２は、基材７及び塗布装置５が備えている塗布器１０の平面図である。図３は、図２に示す基材７の断面図（Ａ−Ａ矢視の断面図）である。基材７は、特定領域Ｋ１及び非特定領域Ｋ２を有する。図２及び図３に示す基材７の場合、特定領域Ｋ１は、非特定領域Ｋ２と比べて塗布液との親液度が高い領域であり、親液性を有している。これに対して、非特定領域Ｋ２は、塗布液に対して撥液性を有している。つまり、基材７は、塗布特性（塗布液に対する特性）が異なる特定領域Ｋ１及び非特定領域Ｋ２を有しており、特定領域Ｋ１は親液領域であり、非特定領域は撥液領域である。特定領域Ｋ１と非特定領域Ｋ２とは基材７の同じ平面上に設けられている。そして、図１に示す塗布装置５によって行われる塗布方法では、基材７の特定領域Ｋ１には塗布液による塗膜が形成されるが、この特定領域Ｋ１以外の非特定領域Ｋ２には塗膜が形成されない。この塗布方法の具体例については後に説明する。以下において、特定領域Ｋ１を「親液部Ｋ１」とし、非特定領域Ｋ２を「撥液部Ｋ２」として説明する。

図１に示す塗布装置５は、基材７よりも上側に位置する塗布器１０（ノズル、スリットダイともいう）を備えており、この塗布器１０から基材７に塗布液が供給（吐出）される。基材７の上面には、塗布液が塗布される被塗布領域８が形成されており、この被塗布領域８が上向きとなる姿勢で基材７はステージ９上に支持され、その状態で塗布が行われる。なお、本発明の被塗布領域８とは、基材７の上面全体を言うのではなく、複数の特定領域Ｋ１が形成された全領域であり、これら特定領域Ｋ１と特定領域Ｋ１との間に形成された非特定領域Ｋ２を含む領域のことである。なお、図２などの平面図では、被塗布領域８を破線で囲む範囲として示している。
塗布装置５は、塗布器１０の他に、基材７と塗布器１０とを相対的に移動させる移動手段２０と、塗布器１０に塗布液を供給可能とする供給手段４０とを備えている。本実施形態の供給手段４０は、後にも説明するが、塗布器１０内の塗布液の圧力を調整する圧力付与手段としての機能も備えている。更に、塗布装置５は、各種制御を行うコンピュータからなる制御装置５０と、塗布器１０内の塗布液の圧力を計測するための圧力センサ６０とを備えている。

塗布器１０について説明する。図４（Ａ）は、塗布器１０及び基材７を示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、この塗布器１０のうち、基材７が直下に存在する部分における断面図であり、図４（Ｃ）は、塗布器１０のうち、基材７が直下に存在していない部分における断面図である。塗布器１０は、図４（Ａ）に示すように、一方向に長い直線状のノズルからなり、先端１７が先細りとなった形状を有している。図４（Ｂ）（Ｃ）に示すように、塗布器１０は、塗布液が溜められる溜め部１３と、この溜め部１３と繋がっているスリット（スリット状流路）１２とを有している。スリット１２は、先端１７に有する面１８（以下、先端面１８ともいう）で開口しており、溜め部１３の塗布液がスリット１２を通じて開口１１から基材７に供給される。溜め部１３は、開口１１から供給する塗布液を一旦溜めるために拡大させた領域である。溜め部１３、スリット１２、先端面１８及び開口１１は、一方向（図４（Ｂ）（Ｃ）の紙面に直交する方向）に沿って長く形成されている。

図４（Ａ）に示すように、本実施形態の基材７（被塗布領域８）の輪郭形状は円形であり、開口１１は基材７（被塗布領域８）の直径Ｄ（基材７の前記一方向の最大寸法）よりも大きな幅寸法Ｗを有している（Ｗ＞Ｄ）。このため、塗布器１０（開口１１）には、基材７が直下に存在する部分と、基材７が直下に存在しない部分とが生じ、また、これらの部分それぞれの範囲（長さ）は、基材７と塗布器１０（開口１１）との相対的な位置に応じて変化する。
また、本実施形態では、基材７に対して開口１１から塗布液が下向きに吐出される。後述する塗布動作の際、溜め部１３、スリット１２は、塗布液で満たされた状態（つまり、充満状態）となる。

図１において、圧力センサ６０は、塗布器１０に設けられており、塗布器１０内の塗布液の圧力を測定するセンサである。本実施形態では、圧力センサ６０の検出部（センサ部）は溜め部１３において露出しており、溜め部１３の塗布液の圧力（内圧）が測定される。圧力センサ６０の測定結果は制御装置５０に入力される。なお、以下の説明における「塗布器１０内の塗布液の圧力」は、溜め部１３に溜められている塗布液の圧力（内圧）を意味する。

塗布装置５は、装置基台６、及び、この装置基台６に搭載され基材７を上に載せるステージ９を更に備えている。ステージ９上の基材７の被塗布領域８は水平となる。そして、本実施形態では、ステージ９に対して塗布器１０が移動手段２０によって移動可能となる。
移動手段２０は、装置基台６に設けられているレール２１、このレール２１に沿って水平方向に移動する可動ブロック２２、及び、可動ブロック２２を移動させるリニアアクチュエータ２３を備えている。そして、塗布器１０は可動ブロック２２に搭載されている。この移動手段２０により、固定状態にあるステージ９上の基材７に対して、塗布器１０が水平方向に移動可能となる。なお、移動手段２０は、塗布器１０と基材７とを、前記一方向（スリット１２の長手方向）に交差（直交）する方向に相対移動させる構成であればよく、図示しないが、固定状態にある塗布器１０に対してステージ９（基材７）を移動させる構成であってもよい。また、移動手段２０は、塗布器１０を上下方向に移動させる昇降アクチュエータ２４を備えている。これにより、基材７に対する塗布器１０（開口１１）の高さを変更することが可能である。移動手段２０は、制御装置５０によって制御され、所定の速度（具体的には一定速度）で塗布器１０を水平方向に移動させることができる。

供給手段４０は、タンク４１及び圧力調整器４２を含む。タンク４１は、塗布液を溜めていると共に、配管８２を通じて塗布器１０と接続されている。タンク４１は、塗布器１０よりも高い位置に設けられている。配管８２には開閉切り換えバルブ７２が設けられており、バルブ７２が開状態で、タンク４１と塗布器１０（溜め部１３）との間で塗布液が流通可能となっている。バルブ７２は、塗布器１０とタンク４１とを連通及び遮断可能とする。タンク４１に溜めることができる塗布液の容量は、塗布器１０の溜め部１３の容量（容積）よりも大きい。
圧力調整器４２は、レギュレータからなり、タンク４１の塗布液に作用させる圧力を変化させる。圧力調整器４２は、制御装置５０によって制御され、タンク４１の塗布液の圧力（内圧）を調整する。タンク４１と塗布器１０とは配管８２を通じて接続されていることから、タンク４１の塗布液の圧力を調整することで、塗布器１０（溜め部１３）の塗布液の圧力を所定の値に調整する（つまり制御する）ことができる。例えば、タンク４１の塗布液の圧力（ゲージ圧）を負圧に調整することで、塗布器１０（溜め部１３）の塗布液の圧力（ゲージ圧）を負圧にする。

本実施形態では、圧力調整器４２は、塗布器１０内の塗布液の圧力を所定の値（負圧）に保つようにタンク４１に溜めている塗布液の圧力を調整する機能を有しており、これら圧力調整器４２及びタンク４１によって、塗布器１０内の塗布液に圧力（負圧）を作用させると共にその圧力（負圧）を調整する機能を具備する供給手段４０が構成されている。
そして、後の塗布方法でも説明するが、前記移動手段２０によって基材７と塗布器１０とを、両者の隙間を一定に保ちつつ、相対移動させる際に、供給手段４０は、塗布器１０内の塗布液の圧力を調整する構成となっている。なお、本実施形態では、塗布動作の際、塗布器１０内の塗布液の圧力は一定値に保たれるように調整される。この調整は、圧力センサ６０の検出結果に基づいて行われる。

〔基材７について〕
図２に示すように、基材７の被塗布領域８には、前記のとおり親液部Ｋ１と撥液部Ｋ２とが形成されている。更に説明すると、被塗布領域８には、塗布の対象となる複数の親液部Ｋ１が相互離れて縦方向及び横方向に広がって形成されており、親液部Ｋ１の間が塗布の対象とされない撥液部Ｋ２となっている。本実施形態では、複数の親液部Ｋ１が格子状に配置されているが、千鳥状となっていてもよく、また、雑然と配置されていてもよい。そして、被塗布領域８の縁領域Ｅに、親液性を有している液付き拡幅領域Ｋ３が形成されている。図２に示す基材７では、液付き拡幅領域Ｋ３は連続した環状に形成されている。親液部Ｋ１と液付き拡幅領域Ｋ３とで親液度は同じである。親液部Ｋ１と液付き拡幅領域Ｋ３とは離れて被塗布領域８に形成されている。
ここで、液付き拡幅領域Ｋ３とは、液付き領域を拡幅するための親液領域である。すなわち、塗布動作を開始する際に基材７に塗布液を吐出してビードを形成するが、このビードが形成された基材７に吐出された塗布領域が液付き領域であり、液付き拡幅領域Ｋ３は、その液付き領域を横方向に拡幅するための領域のことである。

液付き拡幅領域Ｋ３は、親液部Ｋ１よりも横方向に広く形成されていればよく、図２に示す形態以外に、図８〜図１２に示す形態とすることができる。
図８の基材７では、液付き拡幅領域Ｋ３は半円形状を有している。
図９の基材７では、液付き拡幅領域Ｋ３は全体として円弧形状を有しているが、周方向に沿って間欠的となっている。
図１０の基材７では、液付き拡幅領域Ｋ３は円弧形状を有しているが、周方向長さが半円よりも短く、液付き拡幅領域Ｋ３は横方向両側に離れて形成されており、これらの間に複数の親液部Ｋ１が介在している。つまり、被塗布領域８の縁領域Ｅに、二つの液付き拡幅領域Ｋ３と複数の親液部Ｋ１とが形成されている。
図１１の基材７は矩形であり、被塗布領域８も矩形である。液付き拡幅領域Ｋ３は被塗布領域８の縁領域Ｅにおいて全周にわたって形成されている。液付き拡幅領域Ｋ３も矩形枠状となっている。
図１２に示す基材７は多角形（凹多角形）であり、被塗布領域８も多角形（凹多角形）である。液付き拡幅領域Ｋ３は、被塗布領域８の縁領域Ｅの一部に形成されている。なお、図１２に示す基材７は多角形（凹多角形）であり、これに対応して被塗布領域８も多角形（凹多角形）であるが、それ以外として、基材７は矩形であり、その上面に図１２に示すような多角形（凹多角形）の被塗布領域８が設けられていてもよい。このように、本発明では、基材７の輪郭形状と被塗布領域８の輪郭形状とは異なっていてもよい。

被塗布領域８の縁領域Ｅの一部に液付き拡幅領域Ｋ３が形成されている基材７の場合（図８、図９、図１０及び図１２）、その液付き拡幅領域Ｋ３は、縦方向の一方側（各図において下側）に設けられている。そして、後に説明する塗布動作での基材７と塗布器１０との相対移動の方向（矢印Ｙ方向）を、基材７の縦方向一方側（各図において下側）から他方側（各図において上側）と一致させる。前記相対移動の方向は塗布方向となり、液付き拡幅領域Ｋ３は塗布方向の上流側に形成されている。液付き拡幅領域Ｋ３の機能については、後に説明する。

〔塗布動作について〕
図１に示す塗布装置５によって行われる塗布方法について説明する。
ステージ９上に載せた例えば図２に示す基材７に対して塗布器１０の先端面１８を接近させ、移動手段２０によって塗布器１０を移動させながら、この基材７に対して塗布液の塗布を行うが、この移動開始の前に、供給手段４０は事前処理を行う。つまり、塗布装置５が行う塗布動作には、事前処理と、この事前処理の後に続けて行われる実塗布処理とが含まれる。

供給手段４０は事前処理として、図５に示すように、塗布器１０の先端面１８に塗布液の液だまり２を形成する。しかも、この液だまり２は、スリット１２の塗布液２ａと、先端面１８に表面張力で付着する塗布液２ｂとが連続した状態とする。これを実現するために、本実施形態の塗布方法は、スリット１２が下向きに開口する状態として行う方法であることから、図１に示すバルブ７２が開の状態で、供給手段４０は、先ず、タンク４１の塗布液の圧力を大気圧よりも高く設定し、塗布器１０内の塗布液の圧力を大気圧よりも一時的に高くして開口１１から塗布液を少量吐出する。その後、供給手段４０は、タンク４１の塗布液の圧力を大気圧よりも低く設定し、塗布器１０内の塗布液の圧力を大気圧よりも低くする。このように、供給手段４０が、塗布器１０内の塗布液の圧力を調整することによって、前記塗布液２ａと前記塗布液２ｂとが連続した状態となって液だまり２は形成され、この液だまり２は先端面１８から下に垂れた状態となり、この状態が維持される。

前記のとおり、スリット１２の塗布液２ａと先端面１８に表面張力で付着する塗布液２ｂとが連続した状態にある液だまり２を、先端面１８に形成するために、供給手段４０が行う具体的な圧力調整について説明する。
供給手段４０は、塗布器１０内の塗布液（溜め部１３の塗布液）を正圧にした後、塗布器１０内の塗布液（溜め部１３の塗布液）を負圧にすることで、スリット１２の塗布液２ａを更に塗布器１０内の溜め部１３に引く力Ｆ１を生じさせるが、この引く力Ｆ１が、スリット１２の塗布液２ａを開口１１（のエッジ）において表面張力により保持させる力（合力）Ｆ２と、バランスするように、塗布器１０内の塗布液の圧力を調整する（事前処理）。

そして、図６により説明するように、塗布器１０の先端面１８に形成した液だまり２が親液部Ｋ１に接触可能となる位置関係で、移動手段２０は、基材７と塗布器１０とを、両者の隙間を一定に保ちつつ、相対移動させる（実塗布処理）。この移動の際、供給手段４０が、塗布器１０内の塗布液の圧力をそのまま保つように調整（事前処理の状態を保つように調整）することによって、液付き拡幅領域Ｋ３又は親液部Ｋ１上の液だまり２の塗布液はこの液付き拡幅領域Ｋ３又はこの親液部Ｋ１に残留させるが、撥液部Ｋ２上の液だまり２の塗布液は先端１７（先端面１８）にそのまま留まらせるようにする。

図６により、実塗布処理の様子を説明する。
図６（Ａ）に示すように、被塗布領域８の縁領域に形成されている液付き拡幅領域Ｋ３を塗布開始位置とする。すなわち、この塗布開始位置で基材７上に液付き領域が形成される。液付き領域には液付き拡幅領域Ｋ３が含まれるため、先端面１８に形成されている液だまり２の塗布液は、液付き拡幅領域Ｋ３に接触する。この状態で塗布器１０を移動させると、液付き拡幅領域Ｋ３は親液性を有することから、液付き拡幅領域Ｋ３に接触している塗布器１０外の塗布液の表面張力が、塗布器１０内での前記引く力Ｆ１よりも大きくなる。これはスリット１２が開口する先端面１８と基材７との間における塗布液の毛細管現象による。このため、前記バランスが崩れ、スリット１２から液付き拡幅領域Ｋ３へ塗布液が引き出され、液付き拡幅領域Ｋ３に対して塗布される。

前記相対移動が続けて行われ、図６（Ｂ）に示すように、先端面１８の液だまり２の一部が、撥液部Ｋ２上に位置しても、更には、図６（Ｃ）に示すように、先端面１８の液だまり２の全部が、撥液部Ｋ２上に位置しても、前記引く力Ｆ１は維持されていることから、撥液部Ｋ２に対して塗布されない。なお、親液部Ｋ１と撥液部Ｋ２とが同一面上に形成されていることから、先端面１８の液だまり２（の一部）は、撥液部Ｋ２に接することがあるが、このように接しても、前記引く力Ｆ１は維持されており、撥液部Ｋ２に対して塗布されない。
これは、塗布器１０の先端面１８で液だまり２の塗布液を保持する力（保持力）が、撥液部Ｋ２に塗布液が付着しようとする力（付着力）よりも大きいことに依る。本実施形態では、撥液部Ｋ２は高い撥液性を有していることから、前記付着力は負の値（斥力）となる。また、前記保持力には、先端面１８における塗布液の表面張力の他に、前記引く力Ｆ１が含まれる。

本実施形態では、前記のとおり、先端面１８における液だまり２は下に垂れた状態として形成されていることから、図６（Ｄ）に示すように、前記相対移動が続けて行われ、先端面１８の液だまり２の一部が、親液部Ｋ１に到達すると、この液だまり２の一部は親液部Ｋ１に接触し、親液部Ｋ１に対して塗布される。更に、図６（Ａ）と同様の状態となって、スリット１２から親液部Ｋ１へ塗布液が自動的に引き出され、親液部Ｋ１に対して塗布される。

ここで、前記引く力Ｆ１が前記保持させる力Ｆ２（図５参照）とバランスしておらず、前記引く力Ｆ１が前記保持させる力Ｆ２に勝っている場合（つまり、塗布器１０内の負圧が強い場合）、図６（Ｂ）に示す状態から図６（Ｃ）に示す状態に移行すると、スリット１２の塗布液２ａが、溜め部１３側に大きく引きこまれてしまい、スリット１２の塗布液２ａが、先端面１８に表面張力で付着する塗布液２ｂと連続しない状態となってしまう場合がある。この場合、図６（Ｄ）に示すように、先端面１８の液だまり２の一部が、隣りの親液部Ｋ１に到達し接触しても、先端面１８に表面張力で付着する塗布液２ｂは、親液部Ｋ１に残留することは可能であるが、スリット１２に大きく引きこまれた塗布液２ａが、開口１１から塗布器１０外へ引き出されず（自動的に供給されず）、親液部Ｋ１で塗布不良が生じてしまう。
しかし、本実施形態では、塗布器１０内の塗布液の圧力が所定の値（前記バランスをとる値）に調整されていることから、このような塗布不良を防ぐことが可能となる。
また、これとは反対に、前記引く力Ｆ１が前記保持させる力Ｆ２よりも弱くなりすぎると、親液部Ｋ１への塗布液の供給が過多となってしまう。

以上のように、基材７と塗布器１０（開口１１）とを上下方向に対向させた状態で、移動手段２０によってこれらを相対的に移動させると、親液部Ｋ１に対して塗布液が供給されて塗布が可能となる。
一方向に細長い開口１１に対向して、図４（Ｂ）に示すように基材７が存在する部分であってかつその基材７の親液部Ｋ１（液付き拡幅領域Ｋ３）に対しては、塗布液が塗布器１０から供給される。これに対して、開口１１に対向して、基材７が存在する部分であっても撥液部Ｋ２に対しては、塗布液が供給されず、また、図４（Ｃ）に示すように基材７の無い部分では塗布液の吐出がされない。なお、このように、撥液部Ｋ２に対して塗布液が供給されない場合であっても、また、図４（Ｃ）に示すように基材７の無い部分に対して塗布液の吐出がされない場合であっても、先端面１８には液だまり２が形成された状態にある。
本実施形態の塗布動作は、下向きに開口するスリット１２が形成されている塗布器１０内の塗布液の圧力を、前記のように負圧に調整することで行われるため、例えば図２に示す基材７を塗布の対象とした場合、親液部Ｋ１（及び液付き拡幅領域Ｋ３）に対して塗布がされ、撥液部Ｋ２に対しては塗布がされず、また、余剰となる塗布液を塗布器１０内に引き込むことができ、塗布液を無駄にすることがない。つまり、基材７の不要箇所（撥液部Ｋ２）に塗布液を与えず、塗布液の使用効率（歩留まり）の低下を防ぐことができる。

以上のように、本実施形態の塗布装置５によって実行される塗布方法は、基材７と塗布器１０とを相対移動させ、親液部Ｋ１のみに塗膜を形成し、この親液部Ｋ１以外の撥液部Ｋ２に塗膜を形成しないための塗布方法である。そして、この塗布方法では、塗布動作として、スリット１２を有する塗布器１０内の塗布液（溜め部１３の塗布液）の圧力を調整することにより、このスリット１２が開口する先端１７に塗布液の液だまり２を形成し、この液だまり２が親液部Ｋ１に接触可能となる位置関係で基材７と塗布器１０とを相対移動させる。この塗布動作の際、供給手段４０が塗布器１０内の塗布液を調整し、下記に定義する調整圧力とする。
〔調整圧力〕：親液部Ｋ１上の液だまり２の塗布液はこの親液部Ｋ１に残留させ、かつ、撥液部Ｋ２上の液だまり２の塗布液は先端１７にそのまま留まらせる圧力

また、本実施形態の塗布方法は（図５参照）、塗布器１０内のスリット１２の塗布液２ａと、先端面１８に表面張力で付着する塗布器１０外の塗布液２ｂとが連続した状態で、先端面１８に液だまり２が形成されるように、このスリット１２の塗布液と連なる塗布器１０内の塗布液（溜め部１３の塗布液）の圧力を、供給手段４０が調整している。これにより、塗布器１０の先端１７に液だまりが図５に示す状態で形成され、そして、塗布動作の際、親液部Ｋ１上の液だまり２の塗布液は親液部Ｋ１に残留させ、かつ、撥液部Ｋ２上の液だまり２の塗布液は先端１７にそのまま留まらせることが可能となる。
そして、前記塗布動作の際、溜め部１３の負圧によりスリット１２の塗布液２ａを更に塗布器１０内に引く力Ｆ１が、スリット１２の塗布液２ａを開口１１において表面張力により保持させる力Ｆ２と、バランスする圧力に、供給手段４０が塗布器１０内の塗布液（溜め部１３の塗布液）の圧力を調整する。これにより、塗布器１０の先端１７において、スリット１２の塗布液２ａとこの先端１７に付着する塗布液２ｂとが連続した状態で、液だまり２が形成される。

このように、スリット１２の塗布液２ａとこの先端１７に付着する塗布液２ｂとが連続した状態で液だまり２が先端１７に形成された態様として、基材７と塗布器１０とを相対移動させ、図６（Ｃ）から（Ｄ）に示すように、この液だまり２の塗布液が、撥液部Ｋ２から親液部Ｋ１に移行すると、この親液部Ｋ１に接触し、この接触の後、塗布器１０の移動に伴って、塗布器１０から親液部Ｋ１に対して塗布液が表面張力（毛細管現象）によって引き出され、親液部Ｋ１に対する塗布液の塗布が行われる。塗布器１０から基材７の親液部Ｋ１に供給されることで不足する塗布液は、タンク４１（図１参照）から自動的に補充される。

〔液付き拡幅領域Ｋ３について〕
図１４に示す従来例では、基材９０と塗布器９９とを縦方向に相対移動させると、基材９０の一番目の列Ｌ１に含まれる（四つの）親液部Ｋ１が先ず塗布される。キャピラリ塗布の場合、前記相対移動が継続することで、二番目の列Ｌ２以降では、一番目の列Ｌ１と同数である中央の親液部Ｋ１に対して塗布は可能であるが、その横方向両側の範囲Ｑ１，Ｑ２に存在する親液部Ｋ１には、撥液部Ｋ２が介在することで塗布がされない。
これに対して、図２に示す基材７の場合、被塗布領域８の縁領域Ｅに、親液性を有している横方向に広い液付き拡幅領域Ｋ３が形成されている。このため、図２に示す状態から、基材７と塗布器１０との相対移動が開始されると、液付き拡幅領域Ｋ３のうち、縦方向一方側（図２では下側）の部分領域Ｐ０に、先ず塗布液のビードが形成され（図６（Ａ）参照）、部分領域Ｐ０に液付き領域が形成される。そして、基材７と塗布器１０とを縦方向に相対移動させると、一番目の列Ｌ１に含まれる横方向中央の（四つの）親液部Ｋ１の塗布が行われる（図６（Ｄ）参照）。更に、この一番目の列Ｌ１の塗布の際、図２において、液付き拡幅領域Ｋ３の内の列Ｌ１に含まれる親液部Ｋ１の横方向隣りの部分領域Ｐ１にもビードが形成されて塗布が行われる。

相対移動が継続され、二番目の列Ｌ２では、横方向中央の（四つの）親液部Ｋ１はもちろん、ビードが形成された前記部分領域Ｐ１の縦方向隣りに位置する親液部Ｋ１−２にもビードが形成されて塗布が行われる。また、この二番目の列Ｌ２の塗布の際、液付き拡幅領域Ｋ３の内のこれら列Ｌ２に含まれる（六つの）親液部Ｋ１の横方向隣りの部分領域Ｐ２にもビードが形成されて塗布が行われる。
相対移動が更に継続され、三番目の列Ｌ３では、横方向中央の（四つの）親液部Ｋ１はもちろん、ビードが形成された前記部分領域Ｐ２の縦方向に隣りの親液部Ｋ１−３にもビードが形成されて塗布が行われる。
このように、一番目の列Ｌ１の親液部Ｋ１、二番目の列Ｌ２の親液部Ｋ１、三番目の列Ｌ３の親液部Ｋ１・・・と塗布を進めると共に、液付き拡幅領域Ｋ３のうち、各列Ｌｎ（ｎ＝１，２，３・・・）の横方向両側における部分領域Ｐｎ（ｎ＝１，２，３・・・）にもビードが形成され続けるため、この部分領域Ｐｎの塗布方向下流側に位置する親液部Ｋ１への塗布が可能となる。この結果、横方向両側の範囲Ｑ１，Ｑ２に存在する親液部Ｋ１に対しても塗布液を広げて塗布することが可能となる。

被塗布領域８が円形である図２、図８〜図１２それぞれに示す基材７の場合、被塗布領域８の縦方向一方側（各図で下側）の半円部分Ｃ１では、親液部Ｋ１の横方向の分布が縦方向他方側（各図で上側）に向かって拡大している。これに対して、被塗布領域８の縦方向他方側（各図で上側）の半円部分Ｃ２では、反対に親液部Ｋ１の横方向の分布が縮小している。このため、半円部分Ｃ２においては、横方向両側に塗布がされない親液部Ｋ１は生じない。このため、図８〜図１０に示すように、上側の半円部分Ｃ２においては、液付き拡幅領域Ｋ３を不要とすることができる。しかし、親液部Ｋ１の横方向の分布が拡大している各図の下側の半円部分Ｃ１においては、この半円部分Ｃ１に形成されている親液部Ｋ１の領域をカバーするように、液付き拡幅領域Ｋ３は形成されている。すなわち、被塗布領域８は、親液部Ｋ１の横方向の分布が縦方向の一方側（各図で下側）から他方側（各図で上側）に向かって拡大している拡大領域（半円部分Ｃ１）を有していることから、液付き拡幅領域Ｋ３は、被塗布領域８の縁領域Ｅにおいて、この拡大領域（半円部分Ｃ１）の横方向の幅Ｍ以上の範囲に形成されている。

図１２に示す基材７の場合においても、被塗布領域８は、親液部Ｋ１の横方向の分布が縦方向の一方側（図１２で下側）から他方側（図１２で上側）に向かう途中で急拡大している拡大領域（下側半分の部分Ｃ１）を有している。このため、液付き拡幅領域Ｋ３は、被塗布領域８の縁領域Ｅにおいて、この拡大領域の横方向の幅Ｍ以上の範囲に形成されている。

図２及び図１１それぞれに示す基材７の場合、液付き拡幅領域Ｋ３は、親液部Ｋ１の全てを囲むように、被塗布領域８の縁領域Ｅの全周に形成されている。このため、液付き拡幅領域Ｋ３は、親液部Ｋ１の横方向の分布が前記のように拡大している拡大領域（Ｃ１）の横方向の幅Ｍ以上の範囲に形成されている。更に、液付き拡幅領域Ｋ３は、親液部Ｋ１の全てを囲むように、被塗布領域８の縁領域Ｅの全周に形成されているので、基材７の縦横の向きに関係なくステージ９（図１）に載置することができ、そして、この基材７と塗布器１０とを相対移動させることで、前記のような塗布が可能となる。

図１０に示す形態では、図１４に示す従来例において塗布がされないおそれのある横方向両側の範囲Ｑ１，Ｑ２をカバーするように、これら範囲Ｑ１，Ｑ２の塗布方向上流側にのみ、液付き拡幅領域Ｋ３が形成されている。この基材７の場合、塗布開始位置は、一番目の列Ｌ１の親液部Ｋ１となる。

図９に示すように、液付き拡幅領域Ｋ３は、連続して形成されていなくてもよい。つまり、液付き拡幅領域Ｋ３は、横方向に間欠的となって広がって設けられていてもよい。しかし、この場合、液付き拡幅領域Ｋ３の欠損部Ｋ９の横方向の幅Ｂ１は、横方向に隣り合う親液部Ｋ１の間隔Ｂ２よりも狭くなっている（Ｂ１＜Ｂ２）。これにより、他の形態と同様の塗布が可能となる。なお、欠損部Ｋ９は、撥液部となっている。

以上のように、前記各形態の基材７では、被塗布領域８の縁領域Ｅに、親液性を有している液付き拡幅領域Ｋ３が、少なくとも横方向に広がって形成されている。そして、このような各基材７に対して図１に示す塗布装置５が行う塗布方法は、基材７の被塗布領域８と塗布器１０の先端に形成されている開口１１とを接近させた状態とし、被塗布領域８の前記縁領域Ｅを塗布開始位置として、開口１１と被塗布領域８との間に塗布液のビードを形成すると共に、この基材７の縦方向を塗布器１０との間の相対移動の方向として、これら基材７と塗布器１０とを相対移動させることで行われる。

図２、図８、図９、図１１、図１２それぞれに示す基材７の場合、前記塗布開始位置を、前記縁領域Ｅのうち親液性を有している液付き拡幅領域Ｋ３の一部の領域としている。
これに対して、図１０に示す基材７の場合、被塗布領域８の縁領域Ｅには、液付き拡幅領域Ｋ３の他に、塗布の対象とする親液部Ｋ１も形成されていることから、前記塗布開始位置は、前記縁領域Ｅのうち親液性を有している親液部Ｋ１（及び液付き拡幅領域Ｋ３の一部）を含む領域となる。

このような各基材７に対して行う前記塗布方法によれば、基材７の横方向両側の範囲Ｑ１，Ｑ２に存在する親液部Ｋ１に対しても塗布液を広げて塗布することが可能となる。この結果、被塗布領域８に含まれる全ての親液部Ｋ１に対して塗布液の塗布が可能となる。

〔基材７が他の形態である場合の説明〕
前記各基材７では、塗布の対象となる領域（特定領域）を親液部Ｋ１とし、塗布の対象としない領域（非特定領域）を撥液部Ｋ２とする場合について説明したが、図７（Ａ）に示すように、前記特定領域（親液部Ｋ１）は非特定領域Ｋ４と比べて塗布器１０の先端１７に近い位置にある領域であってもよい。そして、塗布動作の際、親液部Ｋ１は、塗布器１０の先端面１８に形成される液だまり２の一部と接触可能となる位置にあるが、非特定領域Ｋ４は、前記液だまり２と非接触となる位置にある（図７（Ｃ）参照）。つまり、親液部Ｋ１は、基材７のうちの凸となる部分（凸部）の表面であり、非特定領域Ｋ４は、凹となる部分（凹部）の表面である。これら表面の高さ寸法の差は、例えば５００マイクロメートルである。なお、この基材７の場合、非特定領域Ｋ４は撥液性を有していなくて良く、親液性とすることができる。そして、非特定領域Ｋ４に対して塗布器１０の先端１７の液だまり２が非接触となる位置関係で、塗布器１０と基材７とを離して相対移動させる。なお、このような凹凸を有する基材７を平面から見ると、前記各形態の基材７と同様であり、凹凸を有する基材７の場合においても、液付き拡幅領域Ｋ３が形成されている。液付き拡幅領域Ｋ３は、親液性を有しており、親液部Ｋ１と同じ平面上に形成されている。つまり、液付き拡幅領域Ｋ３も凸となる部分の表面となる。

凹凸形状を有する基材７を塗布の対象とした場合の塗布動作を図７により説明する。
図７（Ａ）に示すように、基材７の液付き拡幅領域Ｋ３上を先端面１８が通過する際、この先端面１８に形成されている液だまり２の塗布液は、液付き拡幅領域Ｋ３に接触する。すると、液付き拡幅領域Ｋ３は親液性を有することから、液付き拡幅領域Ｋ３に接触している塗布器１０外の塗布液の表面張力が、塗布器１０内での前記引く力Ｆ１よりも大きくなる。これはスリット１２が開口する先端面１８と基材７との間における塗布液の毛細管現象による。このため、前記バランスが崩れ、スリット１２から液付き拡幅領域Ｋ３へ塗布液が引き出され、液付き拡幅領域Ｋ３に対して塗布される。

前記相対移動が続けて行われ、図７（Ｂ）に示すように、先端面１８の液だまり２の一部が、凹んでいる非特定領域Ｋ４上に位置しても、更には、図７（Ｃ）に示すように、先端面１８の液だまり２の全部が、非特定領域Ｋ４上に位置しても、液だまり２は非特定領域Ｋ４に接触しないことから、非特定領域Ｋ４に対して塗布されない。

本実施形態では、前記のとおり、先端面１８における液だまり２は下に垂れた状態として形成されていることから、図７（Ｄ）に示すように、前記相対移動が続いて行われ、先端面１８の液だまり２の一部が、隣りの親液部Ｋ１に到達すると、この液だまり２の一部は親液部Ｋ１に接触し、親液部Ｋ１に対して塗布される。更に、図７（Ａ）と同様の状態となって、スリット１２から親液部Ｋ１へ塗布液が自動的に引き出され、親液部Ｋ１に対して塗布される。

このような表面に凹凸を有する基材７を塗布の対象とする場合であっても、塗布器１０の先端１７の液だまり２の一部が親液部Ｋ１に接することで、この親液部Ｋ１に対して塗布されるが、非特定領域Ｋ４に対して塗布されない。この場合の塗布動作も、下向きに開口するスリット１２が形成されている塗布器１０内の塗布液の圧力を、前記のように負圧に調整することで行われる方法による。

〔本発明の適用例〕
本発明の基材７の用途として、例えば半導体ウエハ（シリコンウエハ）や電極基板等が挙げられるが、その他様々な用途に用いることが可能である。
また、前記のような塗布方法は、三次元集積回路の製造方法にも適用可能である。すなわち、三次元集積回路の製造では、基板やチップを積層状に組み立てるが、この際、基板やチップの位置決め及び仮接着が必要となり、この位置決め及び仮接着が、基板やチップ間の隙間に存在する水の吸着力によって行われている。そこで、基板やチップ等の基材に前記のような位置決め及び仮接着用の水を塗布するために、前記塗布方法を用いることができる。この場合、塗布液は水である。なお、三次元集積回路の製造方法への適用は一例であり、他の用途にも当然用いることができる。

〔付記〕
今回開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。
前記実施形態では、複数の親液部Ｋ１が整然と並んで縦方向及び横方向に広がって形成されている場合について説明したが、これ以外に、複数の親液部Ｋ１が雑然とした配置で縦方向及び横方向に広がって形成されていてもよい。
また、前記実施形態では、塗布器１０の開口１１から塗布液が吐出される方向は、下向きであるが、これに限らず、斜め下向きであってもよく、また、横向き（水平方向向き）、上向き、斜め上向きとする場合もある。

５：塗布装置 ７：基材 ８：被塗布領域
１０：塗布器 １１：開口 １２：スリット
２０：移動手段 ４０：供給手段 Ｂ１：幅
Ｂ２：間隔 Ｅ：縁領域 Ｋ１：親液部
Ｋ２：撥液部 Ｋ３：液付き拡幅領域 Ｋ９：欠損部
Ｍ：幅

Claims (7)

1. 複数の親液部が相互に離れて縦方向及び横方向に形成され、当該親液部の間が塗布の対象とされない領域に形成された被塗布領域を有する基材であって、
   前記被塗布領域の縁領域に、親液性を有し塗布液の液付きを促す液付き拡幅領域が少なくとも横方向に広がって形成されていて、
   前記液付き拡幅領域は、前記親液部の全てを囲むように前記縁領域の全周に連続する環状となって形成されている、基材。
2. 複数の親液部が相互に離れて縦方向及び横方向に形成され、当該親液部の間が塗布の対象とされない領域に形成された被塗布領域を有する基材であって、
   前記被塗布領域の縁領域に、親液性を有し塗布液の液付きを促す液付き拡幅領域が少なくとも横方向に広がって形成されていて、
   前記液付き拡幅領域は、横方向に間欠的となって広がって設けられており、当該液付き拡幅領域の欠損部の横方向の幅は、横方向に隣り合う前記親液部の間隔よりも狭い、基材。
3. 複数の親液部が相互に離れて縦方向及び横方向に形成され、当該親液部の間が塗布の対象とされない領域に形成された被塗布領域を有する基材であって、
   前記被塗布領域の縁領域に、親液性を有し塗布液の液付きを促す液付き拡幅領域が少なくとも横方向に広がって形成されていて、
   塗布液の塗布領域を横方向に拡幅するための領域である前記液付き拡幅領域は、一つの前記親液部よりも横方向に広く形成されている、基材。
4. 前記被塗布領域は、前記親液部の横方向の分布が縦方向の一方側から他方側に向かって拡大している拡大領域を有しており、
   前記液付き拡幅領域は、前記縁領域において、前記拡大領域の横方向の幅以上の範囲に形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基材。
5. 一方向に長いスリットが先端で開口し当該開口から塗布液を吐出可能とする塗布器を用いて、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基材に対して塗布を行う方法であって、
   前記基材の前記被塗布領域と前記塗布器の前記開口とを接近させた状態とし、
   前記被塗布領域の前記縁領域を塗布開始位置として、前記開口と前記被塗布領域との間に塗布液のビードを形成すると共に、前記基材の縦方向を相対移動の方向として前記塗布器との間で相対移動させる、塗布方法。
6. 前記塗布開始位置を、前記縁領域のうち親液性を有している領域とする、請求項５に記載の塗布方法。
7. 一方向に長いスリットが先端で開口し当該開口から塗布液を吐出可能とする塗布器と、
   前記塗布器と請求項１〜４のいずれか一項に記載の基材とを相対移動させる移動手段と、
   前記塗布器に塗布液を供給可能とする供給手段と、を備え、
   前記基材の縦方向を前記塗布器との間の相対移動の方向とする塗布装置。

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