TW202316554A - 基板塗佈裝置及基板塗佈方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於從狹縫噴嘴之吐出口將處理液供給至基板而進行塗佈的基板塗佈裝置及方法；其對應於從上方俯視下長邊方向上之吐出口與基板重合的重複距離，調整基板與狹縫噴嘴之吐出口之間的間隔距離、亦即塗佈間隙。藉此，在重複距離隨著狹縫噴嘴對基板之相對移動而增大的重複增大期間，於狹縫噴嘴之吐出口與基板的表面之間存在適量的處理液。其結果，可將處理液均勻塗佈於基板的表面。

Description

基板塗佈裝置及基板塗佈方法
本發明係關於對液晶顯示裝置或有機EL顯示裝置等FPD用玻璃基板、半導體晶圓、光罩用玻璃基板、彩色濾光片用基板、記錄光碟用基板、太陽電池用基板、電子紙用基板等之精密電子裝置用基板、半導體封裝用基板(以下簡稱為「基板」)由狹縫噴嘴供給處理液而進行塗佈的基板塗佈技術。
以下所示日本申請案之說明書、圖式及申請專利範圍之揭示內容，係藉由參照將其所有內容引用至本說明書中： 日本專利特願2021-151739(2021年9月17日申請)。
已知有一種基板處理裝置，係一邊使設於狹縫噴嘴之狹縫狀吐出口從基板的表面於上方隔開有間隔距離，一邊使狹縫噴嘴對基板於與吐出口之長邊方向正交之塗佈方向上相對移動，且於此相對移動中，藉由從狹縫噴嘴吐出處理液，而對基板塗佈處理液。其中，塗佈對象並不限定於矩形形狀之基板，已被提案有例如對圓形形狀之半導體晶圓亦可塗佈處理液的基板塗佈裝置。作為其代表者，已知有毛細管方式之基板塗佈裝置(參照日本專利第6272138號)。
在藉由上述習知裝置，對例如半導體晶圓塗佈處理液時，將發生如下問題。此等裝置中，於上述塗佈處理中，基板的表面與吐出口之間隔距離(以下稱為「塗佈間隙」)被維持為固定。另一方面，對應於沿基板的表面移動之狹縫噴嘴的位置，從吐出口供給之處理液之接液範圍(相當於後述說明之實施形態中之「重複範圍」)連續地變化。更詳細言之，如後述說明之圖5或圖7所示，從塗佈剛開始後接液範圍逐漸擴展，當到達基板的中央部時成為最大。當通過中央部，則接液範圍又逐漸變窄。然後，在狹縫噴嘴之移動方向(相當於本發明之塗佈方向」之一例)上，於狹縫噴嘴通過了半導體晶圓之終端區域上方的階段，則完成塗佈處理，而狹縫噴嘴則離開基板。
在此種塗佈處理之前半、亦即狹縫噴嘴從塗佈開始位置(後述說明之圖4中符號P1)起移動至基板之中央部的上方位置(後述說明之圖4中符號P2)的期間，於從上方俯視下長邊方向上吐出口與基板重合的重複距離增大。然而，在習知技術中，由於塗佈間隙被維持固定，如後述利用圖6所詳述，有因接液範圍(重複範圍)變寬、亦即上述重複距離增大，而發生吐出口之長邊方向上之處理液供給有過或不足的情形。其結果，有時於基板的表面周緣部中之前半圓部(圖4中符號PT2)會發生液體中斷、或膜厚變厚等不良情形。
本發明係有鑑於上述課題所完成者，其目的在於提供一種基板塗佈裝置及基板塗佈方法，其係於從上方俯視下長邊方向上之吐出口與基板重合的重複距離增大的範圍，使吐出口之長邊方向上之處理液供給最佳化，而可將處理液均勻地塗佈於基板的表面。
本發明之一態樣為一種基板塗佈裝置，係對基板的表面塗佈處理液者；其具備有：狹縫噴嘴，其由基板的表面之上方側，從狹縫狀之吐出口將處理液供給至基板的表面；移動部，其使吐出口從基板的表面僅隔開有間隔距離之狹縫噴嘴，對基板在與吐出口之長邊方向正交之塗佈方向上相對移動；升降部，其使狹縫噴嘴於上下方向升降；以及控制部，其控制升降部，使得於從上方俯視下長邊方向上之吐出口與基板重合的重複距離隨著狹縫噴嘴對基板之相對移動而增大的期間，對應於重複距離之變化而調整間隔距離。
又，本發明之其他態樣為一種基板塗佈方法，係一邊使狹縫噴嘴所設置的狹縫狀之吐出口從基板的表面於上方僅隔開有間隔距離，一邊使狹縫噴嘴對基板在與吐出口之長邊方向正交之塗佈方向上相對移動，而將從吐出口吐出之處理液塗佈至基板的表面者；其中，於從上方俯視下長邊方向上之吐出口與基板重合的重複距離隨著狹縫噴嘴對基板之相對移動而增大的期間，對應於重複距離之變化而調整間隔距離。
若在上述重複距離隨著狹縫噴嘴對基板之相對移動而增大的期間(以下稱為「重複增大期間」)，將間隔距離維持固定，則有如後述利用圖4至圖6所說明，發生液體中斷或膜厚過剩之現象(以下稱為「過剩膜厚」)的情形。因此，本發明係對應於重複距離之變化而調整間隔距離。藉此在狹縫噴嘴的吐出口與基板的表面之間供給適量的處理液，而於吐出口之長邊方向擴展。
如上，根據本發明，於從上方俯視下長邊方向上之吐出口與基板重合的重複距離增大的範圍，使吐出口之長邊方向上之處理液之供給最佳化。其結果可將處理液均勻地塗佈於基板的表面。
上述本發明各態樣所具有之複數個構成要件並非全部均為必要者，為了解決上述課題的一部分或全部、或者為了達成本說明書所記載之效果的一部分或全部，其可適當地對上述複數個構成要件的一部分構成要件進行變更、刪除、替換為新穎之其他構成要件、刪除限定內容的一部分。又，為了解決上述課題的一部分或全部、或者為了達成本說明書所記載之效果的一部分或全部，亦可將上述本發明一態樣所含之技術特徵的一部分或全部與上述本發明其他態樣所含之技術特徵的一部分或全部進行組合，而作成為本發明之獨立一形態。
圖1A為表示可適用本發明之基板塗佈方法之第1實施形態的基板塗佈裝置的構成圖。又，圖1B為表示圖1A所示基板塗佈裝置之電氣構成的方塊圖。此基板塗佈裝置100係對半導體晶圓等大致圓盤形狀之基板W的表面Wf，將處理液藉由所謂毛細管方式進行塗佈者。又，圖1A中，為了使塗佈單元之各部的方向關係明確，已適當加註XYZ正交座標系統，並以Z方向為上下方向，XY平面為水平面。又，為了容易理解，視需要已將各部之尺寸或數量進行誇張或簡略描繪。
基板塗佈裝置100係使用狹縫噴嘴2對基板W的表面Wf塗佈處理液之所謂狹縫塗佈器的裝置。作為處理液，其包含有例如光阻劑液、彩色濾光片用液、聚醯亞胺、矽、奈米金屬墨水、含導電性材料之漿料等。此基板塗佈裝置100具備有：可依水平姿勢對基板W進行吸附保持的平台1；對保持於平台1之基板W吐出處理液的狹縫噴嘴2；對狹縫噴嘴2供給處理液之處理液供給部3；使狹縫噴嘴2相對於基板W移動的噴嘴移動機構4；以及控制裝置全體的控制部5。
平台1由具有大致長方體形狀之花崗岩等石材所構成，於其表面(+Z側)中之(+X)側，具有被加工為大致水平之平坦面並保持基板W的保持面11。於保持面11分散形成有未圖示之多個真空吸附口。藉由此等真空吸附口吸附基板W，於塗佈處理時將基板W大致水平地保持於既定位置。又，基板W之保持態樣並不被限定於此，例如亦可構成為機械性地保持基板W。
圖2為表示圖1A所示基板塗佈裝置中使用之狹縫噴嘴之一例的外觀立體圖。狹縫噴嘴2具有藉由複數根固定螺絲(省略圖示) 將第1本體部21、第2本體部22及薄墊片23彼此結合的構造。更詳細言之，其係使第1本體部21與第2本體部22挾持著薄墊片23並在X方向上相對向的狀態下結合，而構成狹縫噴嘴2。
第1本體部21及第2本體部22係例如由不鏽鋼或鋁等金屬塊所切削而成者。又，薄墊片23係由相同之金屬材料所形成的薄板狀構件。
第1本體部21與第2本體部22相對向側的主面、亦即(+X)側之主面，係形成為與YZ平面平行的第1平坦面。又，第1本體部21之下部係朝下突出而形成第1唇部21c。於Z方向上之第1平坦面之中央部，設有以Y方向為長邊方向、以X方向為深度方向之大致半圓柱形狀的溝(省略圖示)。此溝在塗佈液之流路中作為歧管而發揮功能，經由塗佈液供給口(圖3中符號25)而與處理液供給部3相連接。
另一方面，第2本體部22與第1本體部21相對向側的主面、亦即(-X)側之主面，係成為與YZ平面平行的第2平坦面。又，第2本體部22之下部係朝下突出而形成第2唇部22c。上述第1平坦面及第2平坦面以隔開而相對向之方式，將第1本體部21與第2本體部22經由薄墊片23結合。
在第1本體部21與第2本體部22被結合的狀態下，第1平坦面與第2平坦面成為隔著相當於薄墊片23厚度之微小間隙而平行地相對向。此種彼此相對向之對向面(第1平坦面及第2平坦面)之間的間隙部分係成為來自歧管之塗佈液流路，其下端朝基板W的表面Wf向下開口作為吐出口24而發揮功能。吐出口24係以Y方向為長邊方向，於X方向上具有微小尺寸。
薄墊片23形成為朝下開口之逆U字型。第1本體部21與第2本體部22之間的間隙被挾入薄墊片23，而間隙空間中，較溝更靠上方之上端部、及Y方向上之兩側端部藉由薄墊片23所閉塞。藉此，間隙空間中未被薄墊片23所閉塞的空間，係對連接作為歧管之溝與吐出口24進行規定之塗佈液流路。換言之，薄墊片23被設成，成為塗佈液流路之部分被切缺而包圍吐出口以外之塗佈液流路的周圍，如此之形狀。
圖3為表示處理液供給部的構成圖。處理液供給部3如圖3所示，作為用於將處理液輸送至狹縫噴嘴2的輸送源，其使用藉由體積變化而輸送處理液的泵31。作為泵31，可使用例如日本專利特開平10-61558號公報記載之風箱型(bellows type)泵。此泵31具有可於徑方向上自由彈性膨脹收縮的可撓性管311。此可撓性管311之一端藉由配管32連接於處理液補充單元33，另一端藉由配管34連接於狹縫噴嘴2之塗佈液供給口25。
於可撓性管311外側，被配置可於軸方向上自由彈性變形的波紋管312。此波紋管312具有小型波紋管部313與大型波紋管部314，其於可撓性管311與波紋管312之間的泵室315中被封入非壓縮性媒體。又，於小型波紋管部313與大型波紋管部314之間被設有作動盤部316。作動盤部316被連接驅動部317。驅動部317根據來自控制部5的指令作動，而作動盤部316例如移位至軸方向一側，使波紋管312內側的容積改變。藉此，可撓性管311於徑方向膨脹收縮而執行泵動作，使自處理液補充單元33被適當補給之處理液輸送至狹縫噴嘴2。相反地，在作動盤部316例如移位至軸方向另一側，使波紋管312內側的容積改變時，則將狹縫噴嘴2內之處理液朝向處理液補充單元33吸引。
處理液補充單元33具有貯存處理液之貯存槽331。此貯存槽331藉由配管32連接至泵31。又，於配管32插設有開關閥333。此開關閥333係根據來自控制部5之補充指令而開放，其可將貯存槽331內之處理液補充至泵31之可撓性管311中。相反地，其根據來自控制部5之補充停止指令而關閉，而可限制從貯存槽331朝泵31之可撓性管311的處理液補充。
於泵31之輸出側(圖3左側)被連接的配管34，被插設有開關閥35，其根據來自控制部5之開關指令而開關。藉此，其可切換處理液朝狹縫噴嘴2的送液、來自狹縫噴嘴2之處理液的吸引、送液停止及吸引停止。又，於配管34被安裝有壓力計36，其檢測輸送至狹縫噴嘴2之處理液的壓力，將其檢測結果(壓力值)輸出至控制部5。
如此所構成之處理液供給部3係在狹縫噴嘴2位於基板W之(-X)方向側的端部上方位置(後述說明之圖4中的「塗佈開始位置P1」)，使吐出口24接近基板W的表面Wf並使處理液附著於表面Wf時，則依如下方式動作。亦即，根據來自控制部5之開關指令，關閉開關閥333並且打開開關閥35，而且根據來自控制部5之送液指令而使泵31作動。藉此，藉由泵31朝向狹縫噴嘴2送入處理液，並於吐出口24與基板W的表面Wf之間形成處理液之珠粒(液聚積)。
又，在本實施形態中，由於基板W的表面Wf為大致圓形狀之半導體晶圓，因此其與日本專利第6272138號記載之裝置同樣地藉由毛細管方式執行處理液之塗佈。亦即，根據來自控制部5之開關指令而打開開關閥333，同時根據來自控制部5之送液停止指令而停止泵31之作動。然後，一邊使吐出口24接近基板W的表面Wf，一邊藉由噴嘴移動機構4使狹縫噴嘴2對基板W相對地從(-X)方向側朝(+X)方向側移動。在此移動時，其藉由在吐出口24與基板W之間產生之處理液(處理液之珠粒)的表面張力而從吐出口24吐出處理液。因此，在Y方向上延伸設置之吐出口24中，其於與基板W相對向之部位吐出處理液，相對地，在不存在基板W之部位則不吐出處理液。此種吐出狀態之變化將伴隨著藉由噴嘴移動機構4使狹縫噴嘴2相對於基板W於X方向移動而發生。如此，當朝向基板W之處理液塗佈結束時，則狹縫噴嘴2在上方離開基板W後，從(+X)方向側返回(-X)方向側。
回到圖1A及圖1B繼續說明其構成。噴嘴移動機構4具有：在Y方向橫跨平台1上方且支撐狹縫噴嘴2之橋構造的噴嘴支撐體41；以及使噴嘴支撐體41在X方向水平移動的噴嘴移動部42。因此，其可藉由噴嘴移動部42使支撐於噴嘴支撐體41之狹縫噴嘴2在X方向水平移動。如此，本實施形態中，噴嘴移動部42相當於本發明之「移動部」之一例。
噴嘴支撐體41具有：固定狹縫噴嘴2之固定構件41a；以及支撐固定構件41a並使其升降的2個升降機構41b。固定構件41a係以Y方向為長邊方向之剖面呈矩形的棒狀構件，由碳纖維補強樹脂等所構成。2個升降機構41b連接於固定構件41a長邊方向之兩端部，其分別具有AC伺服馬達及滾珠螺桿等。藉由此等升降機構41b，可使固定構件41a與狹縫噴嘴2一體地於上下方向(Z方向)進行升降，而調整狹縫噴嘴2的吐出口24與基板W的表面Wf之間隔、亦即吐出口24距離基板W的表面Wf之間隔距離(以下稱為「塗佈間隙」)。又，狹縫噴嘴2於Z方向的位置，可藉由線性編碼器(省略圖示)進行檢測。如此，本實施形態中，升降機構41b相當於本發明之「升降部」之一例。
噴嘴移動部42具備有：在X方向引導狹縫噴嘴2之移動的2條導軌43；屬於驅動源的2個線性馬達44；以及用於檢測狹縫噴嘴2的吐出口位置的2個線性編碼器45。
2條導軌43係以從Y方向挾持基板W載置範圍之方式配置於平台1之Y方向的兩端，並以涵括基板W載置範圍之方式在X方向延伸設置。然後，藉由使2個升降機構41b之下端部分別沿著2條導軌43被引導，使狹縫噴嘴2在被支撐於平台1上之基板W上方朝X方向移動。
2個線性馬達44分別為具有定子44a與轉子44b的AC無鐵心線性馬達。定子44a係於平台1之Y方向的兩側面沿X方向設置。另一方面，轉子44b係被固定設置於升降機構41b之外側。線性馬達44藉由此等定子44a與轉子44b之間產生的磁力，作為噴嘴移動機構4之驅動源而發揮功能。
又，2個線性編碼器45分別具有刻度部45a與檢測部45b。刻度部45a係在固定設置於平台1之線性馬達44的定子44a下部沿著X方向設置。另一方面，檢測部45b被固定設置於線性馬達44之轉子44b的更外側，且與刻度部45a相對向配置，該線性馬達44之轉子44b被固定設置於升降機構41b。線性編碼器45根據刻度部45a與檢測部45b之相對位置關係，檢測X方向(相當於噴嘴移動方向或相對移動方向)上之狹縫噴嘴2的吐出口位置。
用於控制如上述構成之基板塗佈裝置100的控制部5，係如圖1B所示，其構成為，將進行各種演算處理之演算部51(例如CPU等)、記憶基本程式及各種資訊之記憶部52(例如ROM或RAM等)連接於匯流排線的一般電腦系統。匯流排線進一步連接於對塗佈程式等進行記憶的固定磁碟53(例如硬碟驅動器等)。又，上述處理液供給部3、噴嘴移動機構4及輸入顯示部6適宜地經由介面(I/F)而連接。輸入顯示部6顯示各種資訊，並且受理來自操作者之輸入，其例如由觸控面板所構成。當然，亦可取代輸入顯示部6，而使用顯示各種資訊之顯示器及受理來自操作者之輸入的鍵盤或滑鼠等。
在控制部5中，事先記憶於固定磁碟53之塗佈程式被複製至記憶部52(例如RAM等)，並且演算部51依照記憶部52之塗佈程式執行演算處理。藉此，藉由處理液供給部3之控制，其於適當時機從狹縫噴嘴2的吐出口24吐出處理液，並且藉由噴嘴移動機構4之控制，執行塗佈間隙之調整及狹縫噴嘴2以固定速度之X方向掃描。其結果，對基板W的表面Wf以所需膜厚塗佈處理液。如此，控制部5的演算部51作為間隙調整部511及噴嘴掃描部512而發揮功能。尤其，間隙調整部511係根據以下詳述之分析結果，控制塗佈間隙。更詳言之，依下述方式控制升降機構41b：於從上方俯視下長邊方向Y上吐出口24與基板W重合的重複距離(圖5、圖8中符號L)隨著狹縫噴嘴2對基板W之相對移動(X方向掃描)而增大的期間(亦即重複增大期間)，對應於重複距離L之變化而調整塗佈間隙(間隔距離)。藉由此塗佈間隙之調整，可提高處理液之膜厚的均勻性。
於此，為了說明塗佈間隙調整優秀的理由，首先，針對由上述構成之基板塗佈裝置100如同習知技術將塗佈間隙維持為固定，並依固定掃描速度執行塗佈處理的情形，參照圖4至圖6進行說明。其中，對習知技術中在基板W之前半圓部(圖4中符號PT2)發生膜厚不良的理由進行研究，並且說明用於解決此膜厚不良的具體手段。然後，針對基板塗佈裝置100之具體動作進行說明。
圖4為表示圖1A及圖1B所示基板塗佈裝置中狹縫噴嘴對基板之相對移動動作的概略圖，圖4中，圖示出對應於上述移動動作將基板之周緣部區分為5種的情形。於此，例示以直徑300mm之半導體晶圓作為基板W，並使狹縫噴嘴2對該基板W於X方向進行掃描的情形。亦即，基板塗佈裝置100中，使狹縫噴嘴2對基板W進行掃描，使得於塗佈方向X，從吐出口24位於基板W一端部(-X方向側端部)上方之塗佈開始位置P1的狀態起，吐出口24經由距離塗佈開始位置P1為基板W半徑r(於此實施形態中，r=150mm)的寬廣位置P2，到達基板W另一端部(+X方向側端部)上方之塗佈結束位置P3為止。
又，本說明書中為了方便說明，如圖4之下段所示，將基板W的表面周緣區域對應於狹縫噴嘴2之位置區分為「塗佈開始部位PT1」、「前半圓部位PT2」、「寬廣部位PT3」、「後半圓部位PT4」及「塗佈結束部位PT5」。亦即，基板W的表面周緣區域中，在狹縫噴嘴2位於塗佈開始位置P1時，接受處理液供給之周緣供給區域為塗佈開始部位PT1。又，在狹縫噴嘴2從塗佈開始位置P1移動至寬廣位置P2的期間，接受處理液供給之部位為前半圓部位PT2。又，在狹縫噴嘴2位於寬廣位置P2時，接受處理液供給之部位為寬廣部位PT3。又，在狹縫噴嘴2從寬廣位置P2移動至塗佈結束位置P3的期間，接受處理液供給之部位為後半圓部位PT4。進而，在狹縫噴嘴2位於塗佈結束位置P3時，接受處理液供給之周緣供給區域為塗佈結束部位PT5。
再者，圖4中之「0」、「150」、「300」係表示狹縫噴嘴2從塗佈開始位置P1起的移動距離。又，符號G(0)、G(150)、G(300)分別表示狹縫噴嘴2位於塗佈開始位置P1、寬廣(wide)位置P2及塗佈結束位置P3時的塗佈間隙。
圖5為表示以圖1A及圖1B所示基板塗佈裝置，如同習知技術為依固定掃描速度進行塗佈處理時之塗佈狀態的圖。圖5中(A)~(C)欄係概略性地表示在狹縫噴嘴2位於彼此不同之6個位置SLa~SLf之時點，由上方、(-Y)方向及(+X)方向觀察狹縫噴嘴2、基板W及處理液的圖。此等中，在位置SLa，狹縫噴嘴2位於較塗佈開始位置P1更靠(-X)方向，於(-X)方向離開基板W。在位置SLb，狹縫噴嘴2位於塗佈開始位置P1。另一方面，位置SLf表示從位置SLb(塗佈開始位置P1)移動300mm以上於塗佈方向(+X)離開基板W另一端部上方的位置，位置SLc~SLe表示位置SLb、SLf之間的3個移動位置，尤其是在位置SLd，狹縫噴嘴2位於寬廣位置P2。又，此等圖式中，已塗佈處理液之區域係藉由影線(hatching)而概略表示。再者，關於此等，於後述說明之圖8中亦相同。
接著，在基板塗佈裝置100中，當進行習知塗佈動作、亦即在將塗佈間隙維持為固定之狀態下，一邊使狹縫噴嘴2以固定掃描速度移動一邊進行塗佈處理時，則會有發生下述問題之情形。當藉由省略圖示之搬送機器人將基板W搬送至基板塗佈裝置100時，頂銷(省略圖示)從平台1之中央部上升而支撐基板W的背面。接著，搬送機器人從基板塗佈裝置100退出。藉此，對頂銷進行基板W之交接。其後，頂銷下降至平台1內部而基板W被載置於平台1之保持面11，並且藉由省略圖示之吸附機構而被保持於平台1之保持面11。
基板塗佈裝置100中，使狹縫噴嘴2從於(-X)方向離開被保持於保持面11之基板W的位置Sla而移動至適合塗佈處理的位置，如圖5之「SLb」欄所示，狹縫噴嘴2被定位於塗佈開始位置P1。於此塗佈開始位置P1且在將塗佈間隙G調整為既定值之狀態下，於吐出口24與基板W的表面Wf之間形成處理液之珠粒。然後，在將塗佈間隙G維持固定之狀態下，狹縫噴嘴2一邊朝(+X)方向移動、一邊將從處理液供給部3所供給之處理液LD從吐出口24吐出。亦即，藉由於吐出口24與基板W之間發生之處理液LD(處理液之珠粒)之表面張力，從吐出口24吐出處理液LD。藉此，使處理液LD塗佈於基板W的表面Wf。然後，狹縫噴嘴2被維持於固定掃描速度而朝(+X)方向移動，隨著狹縫噴嘴2之移動，吐出口24與基板W之重複距離L、亦即處理液LD之吐出寬度(接液範圍)逐漸擴大。然後，在狹縫噴嘴2到達位置SLd(亦即寬廣位置P2)時成為最大。
在狹縫噴嘴2通過基板W中央部、進一步朝(+X)方向移動時，重複距離L(處理液之吐出寬度)逐漸變窄，於基板W(+X)方向側之端部的上方位置、亦即到達塗佈結束位置P3之時點進行處理液LD之最後塗佈。在狹縫噴嘴2從該塗佈結束位置P3進一步朝(+X)方向移動而位於位置SLf之時點，狹縫噴嘴2之移動被停止。
如此被進行塗佈處理，尤其在狹縫噴嘴2從位置SLb(塗佈開始位置P1)朝位置SLd(寬廣位置P2) 移動的期間，重複距離L隨著狹縫噴嘴2之移動而增大。亦即，該期間成為重複增大期間。於此重複增大期間，隨著重複距離L、亦即處理液LD之吐出寬度(接液範圍)逐漸擴展，而處理液LD於吐出口24之長邊方向Y擴展如此為佳。於此，當塗佈間隙G大於適當之值，則例如圖6(a)欄所示，相較於原本以預定之膜厚進行塗佈的理想彎液面M0(圖6中之單點鏈線)，藉由存在於吐出口24與基板W之間的處理液LD所形成的彎液面則偏移至更靠內側的彎液面M1(圖6中之實線)。其結果，處理液LD之擴展未能跟上狹縫噴嘴2之掃描移動，而存在相當於前半圓部位PT2處發生液體中斷的情形。相反地，若塗佈間隙G小於適當之值，則例如圖6(b)欄所示，相對於狹縫噴嘴2之掃描移動而處理液LD於長邊方向Y過度擴展，其存在有如圖6中加註點影般過剩之處理液LD。其結果，在相當於前半圓部位PT2之處的膜厚較設定值為厚，亦即有發生過剩膜厚的情形。
而且，由於基板W的表面Wf為大致圓形狀，如圖7所示，重複增大期間中重複距離L之變化速度為非固定者，即使塗佈間隙G之最佳值隨著狹縫噴嘴2之移動而變動，但是仍將塗佈間隙G保持固定。其結果，在習知技術中，最終如圖5「SLf」欄所示，有在前半圓部位PT2發生液體中斷或過剩膜厚等不適的情形。
因此，本發明人得到如下結論：藉由對應於重複增大期間中重複距離L之變化而調整塗佈間隙G，則可解決上述課題。以下，解析重複增大期間中重複距離L之變化的內容，並參照圖7進行說明，其後針對根據此解析結果之基板塗佈裝置100的塗佈動作，參照圖8予以說明。
圖7為表示重複距離及重複距離之變化速度相對於掃描距離的圖。於此所謂「掃描距離」意指塗佈方向X上距基板W之(-X)方向端部的距離、亦即狹縫噴嘴2從位置SLb(塗佈開始位置P1)起之移動距離。藉由將圖7中段所示圖(表示重複距離L之變化相對於掃描距離的圖)所表示的函數進行微分，而得到如圖7下段所示的重複距離L之變化速度。為了防止上述液體中斷或過剩膜厚發生，重要的是於重複增大期間，使基板W與吐出口24之間之處理液LD的擴展對應於重複距離L之變化速度。由此等圖可闡明，重複距離L係從位置SLb(塗佈開始位置P1)起開始移動時急遽增加，在掃描距離為基板尺寸(本實施形態中為300mm)之一半的位置SLd(寬廣位置P2)時成為最大。然後，在掃描距離進一步增加、亦即狹縫噴嘴2在基板W之(+X)方向端部之上方位置(塗佈結束位置P3)移動的期間，重複距離L以急遽之變化速度而變短。亦即，於重複增大期間(掃描距離0mm~150mm)，重複距離L之增大率呈指數性增大。因此，於重複增大期間中、尤其是重複距離L急遽增大之初期階段，為追隨此情形使處理液LD於吐出口24之長邊方向Y擴展，而減小塗佈間隙G，如此為佳。相反地，在重複距離L之增加率變得和緩的階段、亦即狹縫噴嘴2接近寬廣位置P2的階段，為防止處理液LD之過剩供給，則增大塗佈間隙G較佳。亦即，於重複增大期間，較佳為使塗佈間隙G對應於重複距離L之變化而改變，亦即控制部5根據下述表示重複增大期間中重複距離L之變化的函數以控制升降機構41b： Ｌ＝２×√｛ｒ ２－（ｒ－ｘ） ２｝ 其中，x為狹縫噴嘴2從塗佈開始位置P1起朝向寬廣位置P2、對基板W進行相對移動的掃描距離。
更具體而言，當部分地抽出重複增大期間中重複距離L之變化，則如圖7上段所示，在狹縫噴嘴2於塗佈方向X上從掃描距離xn-1之位置微小移動至掃描距離xn之位置時，重複距離L之變化量ΔL成為： ΔＬ＝Ｌn－Ｌn-1 其中，Ln為狹縫噴嘴2位於掃描距離xn時之重複距離； Ln-1為狹縫噴嘴2位於掃描距離xn-1時之重複距離。 因此，控制部5以狹縫噴嘴2位於掃描距離xn時之塗佈間隙G(x)滿足下式的方式以控制升降機構41b，如此為佳： Ｇ（ｘ）＝－ａ×（Ｌn－Ｌn-1）／（ｘn－ｘn-1）＋ｂ　…　式（１） 其中，a、b分別為常數。 藉此，於基板W與吐出口24之間，使藉由所謂毛細管現象所造成之處理液LD於長邊方向Y的擴展最佳化。其結果，於前半圓部位PT2中，則可有效防止液體中斷或過剩膜厚等不適情形之發生。本實施形態中，如圖8所示，於重複增大期間，以滿足上式(1)之方式控制塗佈間隙G(x)，並進行塗佈處理。
圖8為表示本發明之基板塗佈方法之第1實施形態的圖。此第1實施形態與習知技術的差異在於，如圖8上段圖中之實線所示，於重複增大期間，以滿足上式(1)之方式控制塗佈間隙G；其他構成則與習知技術相同。第1實施形態中，如圖4及圖8所示，使定位於塗佈開始位置P1之狹縫噴嘴2的塗佈間隙G(0)，調整為小於使狹縫噴嘴2從寬廣位置P2進行掃描至塗佈結束位置P3時之塗佈間隙G(150)~G(300)的間隙值b。然後，當狹縫噴嘴2開始掃描移動，則控制部5依照式(1)增大塗佈間隙G。因此，於塗佈剛開始後，雖然重複距離L急遽變化，但是對應於此情形可將塗佈間隙G抑制為較小，藉此使處理液LD跟隨重複距離L之變化而於吐出口24之長邊方向Y擴展。然後，隨著塗佈處理繼續進行而重複距離L之增加率變得和緩，對應於此情形則塗佈間隙G增大。藉此，可防止處理液LD之過剩供給。
如此，根據本實施形態，於重複增大期間中，適量之處理液LD存在於狹縫噴嘴2的吐出口24與基板W的表面Wf之間，而可於前半圓部位PT2有效防止液體中斷或過剩膜厚等不適情形之發生。另一方面，塗佈處理之後半(狹縫噴嘴2從寬廣位置P2移動至塗佈結束位置P3的期間)係重複距離L減少之期間，由於原本就不會發生重複增大期間所發生的課題，因此塗佈間隙G被設定於固定值b。其結果，可對基板W全體均勻地塗佈處理液。
再者，本發明並不受限於上述實施形態，在不脫離本發明要旨之前提下，其可進行上述以外之各種變更。例如於第1實施形態中如圖8中之實線所示使塗佈間隙G依曲線形狀改變，但亦可例如圖9所示，使其依折線形狀改變。
又，上述實施形態中，將本發明適用於對表面Wf為大致圓形狀半導體晶圓之基板W塗佈處理液LD的基板塗佈技術中，但基板W之種類並不受限於此。當對於例如表面Wf被加工完成為菱形、正五角形及正六角形等之基板W等塗佈處理液LD之基板塗佈技術中，亦可適用本發明。其重點在於，本發明可適用於如下場合：藉由使狹縫噴嘴2對基板W於塗佈方向X相對移動，而從狹縫噴嘴2的吐出口24對基板W的表面Wf吐出處理液LD來進行塗佈的基板塗佈技術中，於從上方俯視下長邊方向Y上吐出口24與基板W重合的重複距離L隨著狹縫噴嘴2對基板W之相對移動而增大的情形。
又，上述實施形態中，係將基板W固定，並且一邊使狹縫噴嘴2於塗佈方向X移動、一邊進行處理液LD之塗佈，但塗佈態樣並不受限定於此。例如其亦可使狹縫噴嘴2固定而使基板W移動。又，亦可使狹縫噴嘴2及基板W雙方移動而塗佈處理液LD。其重點在於，本發明可適用於執行一邊使狹縫噴嘴2對基板W相對移動、一邊進行塗佈處理的所有基板塗佈技術中。
上述本發明各態樣所具有之複數個構成要件並非全部均為必要者，為了解決上述課題的一部分或全部、或者為了達成本說明書所記載之效果的一部分或全部，其可適當地對上述複數個構成要件的一部分構成要件進行變更、刪除、替換為新穎之其他構成要件、刪除限定內容的一部分。又，為了解決上述課題的一部分或全部、或者為了達成本說明書所記載之效果的一部分或全部，亦可將上述本發明一態樣所含之技術性特徵的一部分或全部與上述本發明其他態樣所含之技術性特徵的一部分或全部進行組合，作成為本發明之獨立一形態。
本發明可適用於：一邊從配置於基板的表面上方之狹縫噴嘴的吐出口對基板的表面供給處理液，一邊使狹縫噴嘴對基板在塗佈方向上相對移動，而對基板的表面塗佈處理液的所有基板塗佈技術中。
1:平台 2:狹縫噴嘴 3:處理液供給部 4:噴嘴移動機構 5:控制部 6:輸入顯示部 11:保持面 21:第1本體部 21c:第1唇部 22:第2本體部 22c:第2唇部 23:薄墊片 24:(狹縫噴嘴的)吐出口 25:塗佈液供給口 31:泵 32、34:配管 33:處理液補充單元 35:開關閥 36:壓力計 41:噴嘴支撐體 41a:固定構件 41b:升降機構(升降部) 42:噴嘴移動部(移動部) 43:導軌 44:線性馬達 44a:定子 44b:轉子 45:線性編碼器 45a:刻度部 45b:檢測部 51:演算部 52:記憶部 53:固定磁碟 100:基板塗佈裝置 311:可撓性管 312:波紋管 313:小型波紋管部 314:大型波紋管部 315:泵室 316:作動盤部 317:驅動部 331:貯存槽 333:開關閥 511:間隙調整部 512:噴嘴掃描部 G:塗佈間隙(間隔距離) G(0):(於塗佈開始位置P1時之)塗佈間隙 G(150):(於寬廣位置P2時之)塗佈間隙 G(300):(於塗佈結束位置P3時之)塗佈間隙 L:重複距離 LD:處理液 M0,M1:彎液面 P1:塗佈開始位置 P2:寬廣位置 P3:塗佈結束位置 PT1:塗佈開始部位 PT2:前半圓部位 PT3:寬廣部位 PT4:後半圓部位 PT5:塗佈結束部位 SLa~SLf:(狹縫噴嘴的)位置 W:基板 Wf:(基板的)表面 X:塗佈方向 Y:長邊方向
圖1A為表示可適用本發明之基板塗佈方法之第1實施形態的基板處理裝置之一例的圖。 圖1B為表示圖1A所示基板塗佈裝置之電氣構成的方塊圖。 圖2為表示圖1A所示基板塗佈裝置中使用之狹縫噴嘴之一例的外觀立體圖。 圖3為表示處理液供給部的構成圖。 圖4為表示圖1A及圖1B所示基板塗佈裝置中狹縫噴嘴對基板之相對移動動作的概略圖。 圖5為表示於圖1A及圖1B所示基板塗佈裝置中，如同習知技術依固定掃描速度進行塗佈處理時的塗佈處理的圖。 圖6為表示形成於基板與吐出口之間之彎液面、與塗佈間隙之關係的概略圖。 圖7為表示相對於掃描距離之重複距離及重複距離之變化速度的圖。 圖8為表示本發明基板塗佈方法之第1實施形態的圖。 圖9為表示本發明基板塗佈方法之第2實施形態的圖。
2:狹縫噴嘴
24:(狹縫噴嘴的)吐出口
G(0):(於塗佈開始位置P1時之)塗佈間隙
G(150):(於寬廣位置P2時之)塗佈間隙
L:重複距離
LD:處理液
P1:塗佈開始位置
P2:寬廣位置
SLa~SLf:(狹縫噴嘴的)位置
W:基板
Wf:(基板的)表面

Claims (7)

  1. 一種基板塗佈裝置，係對基板的表面塗佈處理液者；其具備有： 狹縫噴嘴，其由上述基板的表面之上方側，從狹縫狀之吐出口將上述處理液供給至上述基板的表面； 移動部，其使上述吐出口從上述基板的表面隔開有間隔距離之上述狹縫噴嘴，對上述基板在與上述吐出口之長邊方向正交之塗佈方向上相對移動； 升降部，其使上述狹縫噴嘴於上下方向升降；以及 控制部； 上述控制部控制上述升降部，使得於從上方俯視下上述長邊方向上之上述吐出口與上述基板重合的重複距離隨著上述狹縫噴嘴對上述基板之相對移動而增大的期間，對應於上述重複距離之變化而調整上述間隔距離。
  2. 如請求項1之基板塗佈裝置，其中，上述控制部根據表示隨著上述狹縫噴嘴對上述基板之相對移動而上述重複距離之增大的函數，控制上述升降部。
  3. 如請求項2之基板塗佈裝置，其中，當上述基板的表面為半徑r之大致圓形狀時， 上述控制部控制上述移動部，使得於上述塗佈方向上，從上述狹縫噴嘴位於上述基板之一端部上方之塗佈開始位置的狀態起，上述狹縫噴嘴經由距離上述塗佈開始位置為上述半徑r的寬廣位置，至上述狹縫噴嘴位於上述基板之另一端部上方之塗佈結束位置為止，而使上述狹縫噴嘴對上述基板進行相對移動； 上述函數為， Ｌ＝２×√｛ｒ ２－（ｒ－ｘ） ２｝ 其中，L為上述重複距離， x為上述狹縫噴嘴從上述塗佈開始位置起朝向上述寬廣位置而對上述基板進行相對移動的距離。
  4. 如請求項3之基板塗佈裝置，其中，上述控制部控制上述升降部，使得在上述塗佈開始位置與上述寬廣位置之間，上述狹縫噴嘴於上述塗佈方向上從距離xn-1微小移動至距離xn時，在上述狹縫噴嘴位於距離xn時之上述間隔距離G(x)滿足下式： Ｇ（ｘ）＝－ａ×（Ｌn－Ｌn-1）／（ｘn－ｘn-1）＋ｂ 其中，a、b分別為常數； Ln為上述狹縫噴嘴位於距離xn時之上述重複距離； Ln-1為上述狹縫噴嘴位於距離xn-1時之上述重複距離。
  5. 如請求項4之基板塗佈裝置，其中，上述控制部控制上述升降部，使得在上述狹縫噴嘴於上述塗佈方向上從上述寬廣位置移動至上述塗佈結束位置之期間，上述間隔距離為常數b。
  6. 如請求項1至3中任一項之基板塗佈裝置，其中，上述控制部控制上述升降部，使得在上述重複距離隨著上述狹縫噴嘴對上述基板之相對移動而減少的期間，上述間隔距離為固定。
  7. 一種基板塗佈方法，係一邊使狹縫噴嘴所設置的狹縫狀之吐出口從基板的表面於上方被隔開有間隔距離，一邊使上述狹縫噴嘴對上述基板在與上述吐出口之長邊方向正交之塗佈方向上相對移動，而使從上述吐出口吐出之處理液塗佈至上述基板的表面者；其中， 於從上方俯視下上述長邊方向上之上述吐出口與基板重合的重複距離隨著上述狹縫噴嘴對上述基板之相對移動而增大的期間，對應於上述重複距離之變化而調整上述間隔距離。
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