JPH11179262A - 薬液の塗布方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スリットから吐出させる薬剤を、相対移動す
る基板の表面に塗布する基本的な構成において、塗布開
始時および塗布終了時を含めて、全体に膜厚の変動を抑
制し、均一に薬液を塗布することを可能にする。 【解決手段】 相対移動する基板５に対して、後行する
第１スリット２と、先行する第２スリット４を、平行に
並べて配置したノズル１から、基板５に対して、薬液３
の塗布を行うに当たり、塗布開始時に、まず、第１スリ
ット２からの薬液３の吐出を行い、続いて、第２スリッ
ト４からの薬液３の吐出を行うように制御することによ
り、薬液３の塗布開始時の盛り上がりを抑制し、基板５
上の面内膜厚を均一化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薬液の塗布方法お
よび装置に係り、特に、液晶用ガラス基板や半導体基板
などの薄板状基板に対して、レジスト塗布処理やポリイ
ミド塗布処理などの薬液を均一に塗布するための塗布方
法およびノズル構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、薄板状の基板に対して、フォ
トレジストなどの薬液を、薄く、均一に塗布するため
に、各種の液体塗布方法が採用されてきた。

【０００３】図２は、従来の液体塗布方法を実施する装
置の断面図であり、特に基板の上面から、基板に向かっ
て薬液を吐出するスリットを内包するノズルを用いて、
基板に薬液を塗布する装置の、ノズル部を拡大して示す
ものである。

【０００４】図からも明らかなように、薬液３を塗布す
べき基板５に対して、薬液３を吐出するスリット７を内
包するノズル６を上方から対面させ、基板５を矢印Ｃの
方向に移動させることにより、ノズル６と基板５の間に
相対的な動きが生じるように構成される。なお、スリッ
ト７は、図面の紙面に対して垂直の方向、つまり矢印Ｃ
と直行する方向に延びている。

【０００５】以上述べたような構成において、次に、従
来の液体塗布方法を説明する。

【０００６】基板５を、ノズル６に対して、一定の速度
で、矢印Ｃ方向に移動させながら、ノズル６のスリット
７から基板５に向かって、薬液３を吐出させる。この場
合、スリット７からの薬液３の吐出量と、基板５の移動
速度とを、薬液３の粘度を考慮しながら、適宜制御する
ことにより、薬液３を、基板５の表面に、所望の厚み
で、均一に、２次元的に塗布することができる。

【０００７】なお、従来の液体塗布方法を実現するため
の従来装置は、図２にも示すように、ノズル６に対し
て、１本のスリット７を配置し、このスリット７から吐
出する薬液３の圧力を制御することにより、基板５の上
に薬液３を均一に塗布する構成となっている。なお、基
板５の移動を、基板５を載置するステージを一定方向に
一定の速度で動かす構成となっている。

【０００８】ちなみに、装置としては、ノズル６に対し
て、基板５を、相対的に一定の方向に、一定の速度で動
かすことができればよいので、他に、ノズル６を移動さ
せるような構成や、ノズル６と基板５を共に移動させる
ような構成が採用されることもある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の液体塗布方法お
よび装置は、以上述べたように構成されており、一本の
スリット７のみで、薬液３の吐出を制御しているため、
どうしても膜厚の均一性を保持するのが困難であるとい
う問題点があった。

【００１０】さて、従来の液体塗布方法および装置が、
膜厚均一性を悪化させる要因のひとつとして、塗布開始
時および塗布終了時の膜厚変動が大きいことが上げられ
る。特に、塗布開始部では、実際に目標とする厚みの数
倍の膜厚となり、その後に、急激に厚みが低減し、ある
程度、基板５を移動させた後に、はじめて所望の膜厚に
なる。このような問題点に対処すべく、従来から、塗布
開始時において、基板５の移動速度や薬液３の吐出圧力
などを制御する方法が試みられてきたが、膜厚の変動を
完全に抑制するまでに至っておらず、抜本的な解決策が
強く求められてきた。

【００１１】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を解消するためになされたもので、スリットから吐出さ
せる薬剤を、相対移動する基板の表面に塗布する基本的
な構成において、塗布開始時および塗布終了時を含め
て、全体に膜厚の変動を抑制し、均一に薬液を塗布する
ことを可能とした、液体塗布方法および装置を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、請求項１に記載の液体塗布方法として、
薬液吐出ノズルから薬液を吐出させながら、このノズル
と、薬液吐出対象としての基板とを相対的に移動させる
ことにより、この基板に薬液を塗布する薬液の塗布方法
であって、前記ノズルとして、互いに平行な複数のスリ
ットが、各スリットの幅方向が前記移動の方向に沿った
ものとなるように、並んだノズルを用いて、前記薬液を
前記基板に塗布することを特徴とする薬液の液体塗布方
法を提供するものである。

【００１３】上記目的を達成するために、本発明は、請
求項５に記載の液体塗布装置として、薬液吐出ノズルか
ら薬液を吐出させながら、このノズルと、ステージ上の
薬液吐出対象としての基板とを相対的に移動させること
により、この基板に薬液を塗布する薬液の塗布装置であ
って、前記ノズルとして、互いに平行な複数のスリット
が、各スリットの幅方向が前記移動の方向に沿ったもの
となるように、並んだノズルを有するものとして構成さ
れていることを特徴とする液体塗布装置を提供するもの
である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施形の
薬液の塗布方法を実現するための装置の断面図であり、
特に基板の上面から、基板に向かって薬液を吐出する複
数のスリットを内包するノズルを用いて、基板に薬液を
塗布する装置の、ノズル部を拡大して示すものである。

【００１５】図において示すように、ノズル１には、基
板５の移動方向である矢印Ｃ方向に対して、直角な方向
に延在する、２本のスリットが設けられている。これら
のスリットは、平行に配置されており、薬液３の塗布で
後行する第１スリット２と、先行する第２スリット４で
構成される。

【００１６】ちなみに、第１スリット２、第２スリット
４から吐出される薬液３は、双方から定常的に薬液３が
吐出された場合に、基板５の上に所望の膜厚が得られる
ものであり、個々のスリットから吐出する薬液３の量
は、限られている。

【００１７】以上述べたような構成において、次に、図
１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）と順番に、本実施形の液体塗
布方法を説明する。ちなみに、同図（Ａ）は塗布開始時
の第１段階の状態、同図（Ｂ）は塗布開始時の第２段階
の状態、同図（Ｃ）は塗布開始時の第３段階の状態を、
それぞれ示すものである。

【００１８】基板５に薬液３を塗布する場合、まず、基
板５を固定したステージを、一定の方向に一定の速度
で、移動させる。その結果、図示するように、ノズル６
に対して、基板５は、矢印Ｃの方向に一定速度で移動す
る。

【００１９】基板５の所定の位置にノズル１が対応す
る、相対的な位置関係になった時点で、図１（Ａ）に示
すように、薬液３の塗布方向に対して、後方に位置する
第１スリット２より薬液３の吐出を開始する。この場
合、第１スリット２からの薬液３の量は限られているの
で、得られる膜厚も適宜抑制される。

【００２０】続いて、第１スリット２からの薬液３の吐
出に続いて、ある一定の時間経過後に、図１（Ｂ）に示
すように、薬液３の塗布方向に対して、先方に位置する
第２スリット４からも薬液３の吐出を開始する。この時
点から、定常状態に備えて、第２スリット４から薬液３
の吐出が開始されるが、第２スリット４からの薬液３の
量は、第１スリット２から吐出される薬液３の量と合わ
せて、基板５の上に所望の膜厚を確保するのに必要な量
に抑制されているので、基板５の上に、不必要な薬液３
を塗布することはない。

【００２１】次に、図１（Ｃ）に示すように、第１スリ
ット２と第２スリット４の両方から同時に、薬液３の継
続的な吐出を行い、基板５に対する定常的な薬液３の塗
布を実施する。この場合、第１スリット２と第２スリッ
ト４の両方から吐出される薬液３の量の合計により、基
板５の上に所望の膜厚の薬液３が塗布されることにな
る。

【００２２】以上述べたような塗布方法を実施すること
により、塗布開始時点での、薬液３の膜厚の一時的な過
大膜厚、つまり薬液３の盛り上がりを防止し、膜厚を平
坦に均一化することができる。

【００２３】さて、本実施形の液体塗布方法を、ＴＦＴ
型ＬＣＤパネルの製造工程において、フォトレジストを
ガラス基板に塗布するために適用した場合を例にとっ
て、その効果を説明する。

【００２４】この例では、粘度１０ｃｐのポジ型フォト
レジストを基板面内平均膜厚１．５μｍとなる条件で塗
布する場合を検証している。なお、基板上の塗布開始位
置は、基板端より１０ｍｍとしている。また、ノズル１
の構造としては、第１スリット２と第２スリット４のス
リット幅を、共に３０μｍに設定しており、第１スリッ
ト２と第２スリット４の間の間隔を、５０μｍに設定し
ている。また、ノズル１端と基板５の間の間隙は、５０
μｍ、基板５の移動速度は、５０ｍｍ／ｓｅｃとした。

【００２５】上記のような条件に置ける検証結果を示す
膜厚のデータを、図３のグラフに、曲線Ａで示す。ちな
みに、測定器としては光学式膜厚計を用い、測定ポイン
トとしては、塗布方向と同方向に、塗布開始位置より１
ｍｍピッチで、３０ポイント測定した。なお、測定開始
位置より３ポイントについては、測定不能であり、プロ
ットから除外した。

【００２６】なお、図３のグラフにおいて、曲線Ｂは、
従来の液体塗布方法において、全く同一条件にて、フォ
トレジストの塗布を行った結果、得られた膜厚を示すも
のである。

【００２７】図３からも明らかなように、塗布開始部よ
り３０ｍｍの範囲で、従来方法によれば、膜厚が０．６
μｍの範囲で不均一となっているのに対して、本発明の
方法によれば、膜厚のレンジは、０．１μｍの範囲に納
まっている。

【００２８】つまり、従来の１本のスリットからのみ薬
剤を吐出させる方法に比較して、本発明のように２本の
スリットから薬剤を吐出させる方法では、塗布開始時点
における薬剤の盛り上がりによる、膜厚変動を低減する
ことが可能である。その結果、薬剤塗布膜厚の面内均一
性を良好に保つことができるので、これに付随する様々
な工程における信頼性や性能を向上させることができ
る。

【００２９】なお、本発明の液体塗布方法を実現するた
めの、本発明の装置は、図１にも示すように、ノズル１
に対して、２本のスリット、第１スリット２、第２スリ
ット４を平行に配置し、これらの第１スリット２、第２
スリット４から吐出する薬液３の順序、圧力を制御する
ことにより、基板５の上に薬液３を均一に塗布する構成
となっている。なお、基板５の移動を、基板５を載置す
るステージを一定方向に一定の速度で動かす構成となっ
ている。なお、第１スリット２および第２スリット４
の、それぞれの、薬液３の吐出圧力、吐出タイミングお
よび吐出量、また基板５の移動速度は、図示しない制御
装置により厳密に制御されるものであることは言うまで
もない。

【００３０】ちなみに、装置としては、ノズル６に対し
て、基板５を、相対的に一定の方向に、一定の速度で動
かすことができればよいので、他に、ノズル６を移動さ
せるような構成や、ノズル６と基板５を共に移動させる
ような構成としてもよい。

【００３１】なお、上記実施形では、ノズル１内部に平
行に配置された２本のスリット、第１スリット２と第２
スリット４を適用する場合を例示したが、スリットの数
については、２本に限定されるものではなく、更に多数
のスリットを配置することにより、よりきめ細かく薬液
３の吐出制御を行うことが可能となる。

【００３２】さらに、複数のスリットと、基板５の間の
間隙も、上記実施形では、同一である場合を例示した
が、目的に応じて、各スリットと基板５の間の間隙を、
適宜、設定できるようにしてもよい。

【００３３】また、上記実施形では、全部のスリット
２、４から、薬液３を吐出させる構成を例示したが、１
本のスリットを、吸引に用いるようにして、薬液３の膜
厚をより精密に制御するような構成も採ることができ
る。

【００３４】例えば、基板５に薬液３を塗布する場合、
塗布開始時と、塗布終了時において、膜厚が盛り上がる
部位が生じ易い領域では、先行するスリットで薬液３の
吐出を行い、後行スリットで、余分な薬液３を吸引する
ように制御することで、膜厚の均一性を確保することが
できる。この場合、スリットの間隔が非常に狭いので、
薬液３が乾燥して吸引ができないなどの不都合を考慮す
る必要はない。

【００３５】また、上記実施形では、複数のスリットに
おいて、同一の温度、粘度の、同一の薬液を吐出する方
法、構成を説明したが、本発明の実施は、これらに限定
されるものではなく、各スリットで、異なる温度、異な
る粘度、異なる材料の薬液を使い分けるようにしてもよ
い。例えば、先行スリットで、温度が低く、粘度の高い
薬液を吐出させ、後行スリットで、温度が高く、粘度の
低い薬液を吐出させるようにすることで、レベリング効
果が高まり、表面の均一性を一層改善することができ
る。また、先行スリットから、ある材料の薬剤を塗布し
て下地処理を行った後で、後行スリットから、目的とな
る材料の薬剤を塗布するようにすることで、表面性を高
めて、膜厚の均一性を高めるようにすることも可能であ
る。

【００３６】以上述べたように、本発明の液体塗布方法
および装置は、複数のスリットを用いることにより、基
板に塗布する薬剤の量の精密なコントロールが可能とな
り、均一な膜厚を実現可能なばかりでなく、スリットの
数、スリットと基板の間の間隙、スリットの溝幅、スリ
ット間隙、各スリットの吐出圧力、各スリットの吸引圧
力、各スリットの吐出薬液の種別など、個別に設定可能
なため、目的に応じて、より精密な薬液塗布制御を行う
ことが可能である。

【００３７】また、本発明によれば、薬液の、塗布開始
時、塗布終了時における、基板周辺部での薬液塗布膜厚
を均一化できるため、例えば、半導体装置や液晶表示装
置などの、フォトレジスト塗布に適用した場合、周辺部
の微細なパターンニングが可能となるので、工程の合理
化の上で、得られる効果が大である。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の液体塗布方
法および装置は、複数の平行して配置されるスリットか
ら、基板に対して、個別に吐出制御される液体を、塗布
するように構成したので、塗布膜厚の均一化が可能であ
り、特に塗布開始時、塗布終了時の膜厚過大を著しく低
減でき、膜厚の面内均一性を良好に制御することができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形の塗布方法を実現する装置の断
面図である。

【図２】従来の塗布方法を実施する装置の断面図であ
る。

【図３】本発明を実施した場合の、膜厚のデータを示す
グラフである。

【符号の説明】

１、６ ノズル ２ 第１スリット ３ 薬液 ４ 第２スリット ５ 基板 ７ スリット

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】薬液吐出ノズルから薬液を吐出させなが
   ら、このノズルと、薬液吐出対象としての基板とを相対
   的に移動させることにより、この基板に薬液を塗布する
   薬液の塗布方法であって、 前記ノズルとして、互いに平行な複数のスリットが、各
   スリットの幅方向が前記移動の方向に沿ったものとなる
   ように、並んだノズルを用いて、前記薬液を前記基板に
   塗布することを特徴とする薬液の塗布方法。
2. 【請求項２】前記複数のスリットから前記薬液を吐出す
   るに当り、前記複数のスリットのそれぞれからの前記薬
   液の吐出開始時間、吐出圧力、吐出する薬液の粘度、吐
   出する薬液の温度、吐出する薬液の種類のうちの少なく
   とも１つを制御することを特徴とする請求項１に記載の
   薬液の塗布方法。
3. 【請求項３】前記複数のスリットのあるものから前記薬
   液を吐出し、他のあるものからその薬液を吸引すること
   を特徴とする請求項１に記載の薬液の塗布方法。
4. 【請求項４】前記複数のスリットの薬液吐出口のあるも
   のの高さを互いに異なるものとした請求項１に記載の薬
   液の塗布方法。
5. 【請求項５】薬液吐出ノズルから薬液を吐出させなが
   ら、このノズルと、ステージ上の薬液吐出対象としての
   基板とを相対的に移動させることにより、この基板に薬
   液を塗布する薬液の塗布装置であって、 前記ノズルとして、互いに平行な複数のスリットが、各
   スリットの幅方向が前記移動の方向に沿ったものとなる
   ように、並んだノズルを有するものとして構成されてい
   ることを特徴とする薬液の塗布装置。
6. 【請求項６】前記複数のスリットは、前記薬液を吐出す
   るに当り、前記複数のスリットのそれぞれからの前記薬
   液の吐出開始時間、吐出圧力、吐出する薬液の精度、吐
   出する薬液の温度、吐出する薬液の種類のうちの少なく
   とも１つを制御する可能なものとして構成されているこ
   とを特徴とする請求項５に記載の薬液の塗布装置。
7. 【請求項７】前記複数のスリットは、それのあるものか
   ら前記薬液を吐出し、他のあるものからその薬液を吸引
   するものとして構成されていることを特徴とする請求項
   ５に記載の薬液の塗布装置。
8. 【請求項８】前記複数のスリットの薬液吐出口のあるも
   のの高さと他のものの高さは互いに異なるものとして構
   成されている請求項５に記載の薬液の塗布方法。