WO2023188207A1 - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

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WO2023188207A1
WO2023188207A1 PCT/JP2022/016347 JP2022016347W WO2023188207A1 WO 2023188207 A1 WO2023188207 A1 WO 2023188207A1 JP 2022016347 W JP2022016347 W JP 2022016347W WO 2023188207 A1 WO2023188207 A1 WO 2023188207A1
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WO
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coating
liquid feeding
feeding pump
coating material
head
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PCT/JP2022/016347
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English (en)
French (fr)
Inventor
道弘 渡邉
忠之 齊藤
Original Assignee
株式会社Sat
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/10Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work

Definitions

  • the present disclosure relates to a coating device and a coating method for forming a thin film on a substrate, and particularly relates to a coating device and coating method for forming a coated thin film by single-wafer coating using a slit coater.
  • Photoresist thin films are formed by a spin coating method called a spinner, but most thin films are formed by a vacuum film forming method.
  • slit coaters are attracting attention because of their high productivity and their ability to accommodate upsizing.
  • a coating material is discharged from a coating head having a narrow linear opening, and coating is performed while relatively moving at least one of the coating head and the substrate.
  • Slit coaters have been used exclusively for continuous coating such as roll-to-roll, but in recent years, they have also been applied to coating individual substrates such as various substrates or wafers.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which a pulsation removing device for removing pulsation caused by a pump is disposed in a die coater in order to prevent imbalance in film thickness caused by fluctuations in paint pressure.
  • Patent Document 2 discloses a configuration in which a plurality of pumps are provided in order to prevent discharge accuracy from decreasing when the substrate is enlarged.
  • a fluid region in a transient state is generated for each substrate, such as at the start of coating or at the end of coating.
  • the pressure of the coating material is insufficient, making it impossible to obtain a sufficient film thickness.
  • the coating material under pressure is discharged from the nozzle, resulting in a problem that the film becomes thicker.
  • Patent Document 1 since the pulsation during continuous coating is removed, there is a problem in that it cannot deal with variations in film thickness that occur at the start and end of coating in single-wafer coating.
  • Patent Document 2 discloses a configuration in which two pumps are provided for one pipe, and although it is possible to increase the discharge amount, it is particularly difficult to prevent variations in film thickness at the end of coating. There is a problem that cannot be addressed.
  • the present disclosure has been made in view of the above-mentioned circumstances, and aims to provide a coating device and a coating method that can suppress film thickness variations within one substrate in single-wafer coating. do.
  • the coating device includes: A single-wafer type coating device that discharges a coating material onto a substrate placed on a table from a discharge port provided in a coating head, and forms a thin film while moving at least one of the coating head and the table.
  • the coating device includes: a first liquid pump that supplies the coating material to the coating head via a first flow path; A second liquid feeding pump capable of supplying the coating material to the coating head and discharging the coating material from the coating head via a second channel independent of the first channel.
  • the first liquid feeding pump and the second liquid feeding pump are independently controlled, the first liquid feeding pump supplies the coating material to the coating head, The second liquid feeding pump supplies the coating material to the coating head when the first liquid feeding pump supplies the coating material to the coating head, and the second liquid feeding pump supplies at least the first liquid feeding pump with the coating material. After stopping, the coating material is discharged from the coating head.
  • the coating device includes: A single-wafer type coating device that discharges a coating material onto a substrate placed on a table from a discharge port provided in a coating head, and forms a thin film while moving at least one of the coating head and the table.
  • the coating device includes: a first liquid pump capable of supplying and discharging a first coating material to the coating head via a first flow path; A second liquid feeding pump capable of supplying and discharging a second coating material to the coating head via a second channel independent of the first channel, The first liquid feeding pump and the second liquid feeding pump are independently controlled, The first coating material and the second coating material are different from each other, Repeatedly varying the rotational speed of the first liquid feeding pump and the rotational speed of the second liquid feeding pump, and applying the variation to the first liquid feeding pump and the second liquid feeding pump. Providing a phase difference between the fluctuations promotes mixing of the first coating material and the second coating material within the coating head.
  • the coating method of the present disclosure includes: A single-wafer coating method in which a coating material is discharged onto a substrate from a discharge port of a coating head, and a thin film is formed while moving at least one of the coating head and the substrate, A first liquid feeding pump supplies the coating material to the coating head via a first flow path, and a second liquid feeding pump supplies a second liquid feeding pump that is independent of the first flow path. supplying the coating material to the coating head via the flow path; discharging the coating material from the coating head by the second liquid pump; Equipped with.
  • the coating device and coating method of the present invention it is possible to provide a coating device and coating method that can suppress variations in film thickness within one substrate in single-wafer coating.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of a coating device according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross section of a coating head of a coating device. 3 is a flowchart of a coating method according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a diagram schematically showing changes in film thickness in the coating direction (direction in which the coating head moves) and pressure within the coating head in the case of coating using one conventional liquid pump.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing changes in film thickness in the coating direction and pressure within the coating head when coating is performed using the first and second liquid pumps according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration in which a circular pattern is coated using a coating device according to a second embodiment.
  • (A) to (C) show the relationship of the discharge flow rate, the opening degree of the discharge port, and the substrate movement speed with respect to time when applying a circular thin film according to the third embodiment.
  • (A) to (C) are diagrams showing the relationship between the discharge flow rate, the opening degree of the discharge port, and the substrate movement speed with respect to time when a circular thin film is coated using a single liquid pump.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing a coating head and a spacer shim according to a third embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing a pattern of a thin film according to Embodiment 3;
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an uncoated area caused by providing a spacer shim.
  • (A) and (B) are diagrams schematically showing control commands for two liquid feeding pumps according to Embodiment 3.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing a coating device according to a fourth embodiment.
  • (A) and (B) are diagrams schematically showing control patterns of the first liquid feeding pump and the second liquid feeding pump when two coating materials are caused to flow into the coating head.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a conventional coating device.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing test results of the relationship between pressure and film thickness, which is the basis for correcting the substrate speed according to the fifth embodiment.
  • FIG. 1 shows an overview of a coating device 10 of the present disclosure. Further, FIG. 2 is a sectional view of the coating head 20.
  • the coating device 10 forms various functional thin films constituting electronic devices, photoresist thin films essential for manufacturing processes, etc. in a single-wafer manner.
  • the coating device 10 includes a tank 11, a first liquid pump 13a, a second liquid pump 13b, a first pipe 14a, a second pipe 14b, a first liquid pump drive section 15a, and a second liquid pump 13b.
  • the coating device 10 discharges a coating material onto the substrate 36 from the coating head 20 to form a thin film 37 having a rectangular pattern.
  • the thin film 37 is dried or cured by heat or ultraviolet rays to form a film.
  • the control unit 30 includes a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), etc., and includes a first motor control unit 31a, a second motor control unit 31b, and a coating head drive unit 18. , controls the table driving section 19.
  • CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the tank 11 is filled with a material to be coated (hereinafter referred to as coating material).
  • the coating material is transferred to the tank through the first pipe (first flow path) 14a by the first liquid feed pump 13a, and through the second pipe (second flow path) 14b by the second liquid feed pump 13b. 11 and sent to the coating head 20.
  • the first liquid feeding pump 13a includes a reciprocating or rotating pump, and supplies the coating material to or discharges the coating material from the coating head 20 via the first piping 14a. Considering the influence of minute pump pulsations, it is preferable to use a rotary pump such as a gear pump or a screw pump as the first liquid feeding pump 13a. In this case, the first liquid feeding pump 13a supplies the coating material into the coating head 20 by being rotated forward by the first liquid feeding pump driving part 15a, and is rotated in the forward direction by the first liquid feeding pump driving part 15a. As a result, the coating material is discharged from the coating head 20.
  • the first liquid pump 13a functions as a main pump.
  • the second liquid feeding pump 13b is a reciprocating or rotating pump, and supplies the coating material to or discharges the coating material from the coating head 20 via the second piping 14b.
  • As the second liquid pump 13b it is preferable to use a rotary pump such as a gear pump or a screw pump, similar to the first liquid pump 13a.
  • the second liquid feeding pump 13b supplies the coating material into the coating head 20 by being rotated in the normal direction by the second liquid feeding pump driving part 15b, and is rotated in the reverse direction by the second liquid feeding pump driving part 15b.
  • the coating material is discharged from the coating head 20.
  • the second liquid feeding pump 13b may be the same type of pump as the first liquid feeding pump 13a, or may be a different type of pump.
  • the second liquid feeding pump 13b functions as a sub-pump.
  • the liquid feeding capacities of the first liquid feeding pump 13a and the second liquid feeding pump 13b may be the same or different.
  • the first pipe 14a is provided from the tank 11 to the liquid reservoir of the coating head 20, and the coating material is supplied to or discharged from the coating head 20 through the first pipe 14a.
  • the second pipe 14b is provided independently from the first pipe 14a, and extends from the tank 11 to the liquid reservoir of the coating head 20.
  • the first liquid pump drive unit 15a includes an AC servo motor.
  • the first liquid feeding pump driving section 15a is controlled by the first motor control section 31a, and rotates the first liquid feeding pump 13a in the forward direction or in the reverse direction.
  • a DC servo motor, a pulse motor, etc. can be used as the first liquid pump drive unit 15a.
  • the second liquid pump drive unit 15b includes an AC servo motor.
  • the second liquid feeding pump drive unit 15b is controlled by the second motor control unit 31b, and rotates the second liquid feeding pump 13b forward or reverse.
  • a DC servo motor, a pulse motor, or the like can be used as the second liquid pump drive unit 15b.
  • the coating head drive section 18 is composed of an AC servo motor, and is controlled by the control section 30.
  • the coating head driving unit 18 changes the distance (coating gap) between the coating head 20 and the substrate 36 placed on the table 35 by moving the coating head 20 in the vertical direction of the table 35.
  • the application head 20 is movable vertically, but not horizontally.
  • the table drive section 19 is composed of an AC servo motor, and is controlled by the control section 30. During coating, the table drive unit 19 horizontally moves the table 35 on which the substrate 36 is mounted. The speed at which the table driving section 19 moves the table 35 determines the speed at which the substrate 36 moves during coating.
  • the table drive unit 19 controls the relative position of the coating head 20 and the table 35 in the horizontal direction, and the coating head drive unit 18 controls the distance between the coating head 20 and the table 35 in the vertical direction. Determine.
  • the method of changing the relative distance between the coating head 20 and the table 35 is not limited to the configuration shown in FIG. 1, and may be any method.
  • the relative position can be changed.
  • the application head drive section 18 and the table drive section 19 are not limited to the case where an AC servo motor is used, but may be a linear motor, a stepping motor, a pulse motor, or a DC servo motor, and furthermore, any of these may be used. It may be a combination.
  • the coating head 20 includes a discharge port 21, a liquid reservoir 22, a first portion 23, a second portion 24, and a spacer 25.
  • the discharge port 21 is a linear narrow opening, and the discharge material is discharged from the discharge port 21.
  • the first portion 23 and the second portion 24 are arranged facing each other with a spacer 25 in between.
  • the second portion 24 includes a recess 24c on the surface facing the first portion 23.
  • a space surrounded by the recess 24c and the first portion 23 is the liquid reservoir 22.
  • the liquid reservoir 22 is filled with a coating material.
  • the discharge port 21 is a gap provided between the first portion 23 and the second portion 24, and the coating material is discharged from the discharge port 21.
  • the second portion 24 is provided with openings 24a and 24b, and the opening 24a is connected to the first pipe 14a, and the opening 24b is connected to the second pipe 14b.
  • the coating material is supplied into the liquid reservoir 22 through the openings 24a and 24b.
  • the first portion 23 is provided with an opening 23a.
  • the opening 23a communicates with the liquid reservoir 22. Therefore, the opening 23a is also filled with the coating material.
  • a pressure sensor 26 is provided to cover the opening 23a, and the pressure sensor 26 can detect the pressure within the liquid reservoir 22.
  • the pressure sensor 26 is a sensor that detects the pressure of the coating material within the liquid reservoir 22.
  • a semiconductor type sensor, a strain gauge type sensor, etc. can be used. Multiple types of sensors can also be used.
  • the first motor control unit 31a and the second motor control unit 31b calculate a control amount from the pressure transition based on the value monitored by the pressure sensor 26, determine the rotation speed of the pump, and drive the first liquid pump.
  • the unit 15a and the second liquid feeding pump drive unit 15b are respectively controlled.
  • the first liquid pump drive unit 15a and the second liquid pump drive unit 15b are controlled by a first motor control unit 31a and a second motor control unit 31b arranged in the control unit 30, respectively.
  • the rotation direction and rotation speed are controlled.
  • the control unit 30 is composed of a PLC (Programmable Logic Controller), a PC (Personal Computer), etc., and includes a storage unit 30a, a first motor control unit 31a, and a second motor control unit 31b, and controls the entire coating device 10. control the behavior of PLC (Programmable Logic Controller), a PC (Personal Computer), etc., and includes a storage unit 30a, a first motor control unit 31a, and a second motor control unit 31b, and controls the entire coating device 10. control the behavior of
  • the storage unit 30a stores an operation program for the control unit 30.
  • the operation program is a program that controls the coating process of the coating device 10.
  • the first motor control unit 31a controls the first liquid pump drive unit 15a to rotate the first liquid pump 13a at a constant speed, as shown in FIG. 5(A). .
  • the second motor control unit 31b rotates the second liquid pump 13b in the normal direction at the start of coating and in the reverse direction at the end of the coating, and during this period, the pressure sensor 26 measures the rotation rate of the second liquid pump 13b.
  • the second motor drive section 15b is controlled so that the value PR remains constant.
  • control unit 30 controls the coating head drive unit 18 by executing the operation program, controls the vertical position of the coating head 20, and maintains the coating gap at a constant value during the coating operation. .
  • control unit 30 controls the table drive unit 19 to move the table 35 in the horizontal direction by executing the operation program.
  • the thin film 37 is rectangular.
  • FIG. 4A schematically shows changes in pressure P or film thickness ⁇ with respect to time in a conventional coating method using one liquid feeding pump.
  • the rotational speed of the pump is kept constant in order to keep the pump discharge flow rate constant.
  • FIG. 4B schematically shows changes in pressure P or film thickness ⁇ with respect to time when coating is performed using the coating method of the present disclosure.
  • FIG. 5 shows the simplest example of the time transition (control command) of the rotational speeds of the first liquid pump 13a and the second liquid pump 13b.
  • the upper stage (A) shows the operation of the first liquid feeding pump 13a (main pump)
  • the middle stage (B) shows the operation of the second liquid feeding pump 13b (sub pump)
  • the lower stage (C) shows the operation of the second liquid feeding pump 13b (sub pump).
  • the operation of a combination of the first liquid feeding pump 13a and the second liquid feeding pump 13b is shown.
  • the flow path including the liquid reservoir 22 in the coating head 20 is filled with the coating material in a state of zero pressure.
  • control section 30 controls the coating head drive section 18 to set the coating head 20 at the coating position.
  • the control unit 30 controls the table drive unit 19 to start moving the table 35 in the horizontal direction.
  • the first motor control section 31a and the second motor control section 31b control the first liquid feeding pump 13a and the second liquid feeding pump 13b via the first liquid feeding pump drive section 15a.
  • Each is rotated in the normal direction (step S11).
  • the coating material is fed into the coating head 20 by the first liquid feeding pump 13a and the second liquid feeding pump 13b, and the pressure in the liquid reservoir 22 in the coating head 20 increases.
  • P * which is the discharge start pressure
  • the coating material starts to be discharged from the discharge port 21, and the formation of the thin film 37 on the substrate 36 begins.
  • Pt is a target pressure, which is a pressure at which a desired film thickness is obtained.
  • Step S12 When the pressure P detected by the pressure sensor 26 reaches the stop pressure Ps , the second motor control unit 31b decelerates the second liquid pump 13b and stops it via the second liquid pump drive unit 15b.
  • the stop pressure P s is 80-90% of the target pressure P t . It is preferable that the second liquid feeding pump 13b is slowly decelerated.
  • step S13 the first liquid feeding pump 13a continues to be driven at a constant rotational speed (step S13), and the coating material is discharged at the target pressure Pt . During this period, a stable film thickness is obtained as shown in FIG. 4B.
  • step S13 it is preferable that the second motor control unit 31b performs feedback control on the second liquid pump 13b so that the pressure is kept constant against minute pressure fluctuations such as eccentricity.
  • the first motor control section 31a stops the first liquid feeding pump 13a.
  • the second motor control unit 31b reversely rotates the second liquid feeding pump 13b in synchronization with the stoppage of the first liquid feeding pump 13a (step S14).
  • the coating material is discharged from the coating head 20 via the second pipe 14b and returned to the tank 11. Therefore, as shown in FIG. 4B, the pressure P within the coating head 20 can be quickly reduced, and excess coating material can be prevented from being discharged from the discharge port 21.
  • the timing to stop the first liquid pump 13a can be determined based on time or position.
  • step S14 may be executed when that time has elapsed. Further, step S14 may be executed at the time when it is detected that the coating head 20 has reached a predetermined position in the horizontal direction of the table 35.
  • the second motor control section 31b controls the second liquid feeding pump drive section 15b to stop the second liquid feeding pump 13b.
  • the control unit 30 controls the coating head drive unit 18 to move the coating head 20 to the standby position. Further, the control unit 30 controls the table drive unit 19 to stop the horizontal movement of the table 35.
  • the second liquid feeding pump 13b is provided in the second piping 14b that is independent of the first piping 14a of the first liquid feeding pump 13a.
  • the coating material can be fed from the second pipe 14b of the first liquid sending pump 13a, which is different from the first pipe 14a.
  • the pressure within the liquid reservoir 22 within the coating head 20 can be increased more quickly.
  • the pressure inside the coating head 20 can be lowered more quickly by discharging the coating material using the second liquid feed pump 13b.
  • the coating material is a viscous fluid and has a viscosity ranging from the level of water ( ⁇ 1 mPa ⁇ s) to the viscosity of starch syrup ( ⁇ 100 Pa ⁇ s), and can be applied to coating materials having viscosities in these ranges. Furthermore, it is possible to form a film with a wide range of thickness from 1 to 1000 ⁇ m. Since the viscosity of the coating material and the coating film thickness have a wide range, a combination of these can adapt to various process conditions.
  • step S11 the first liquid feeding pump 13a and the second liquid feeding pump 13b were started almost simultaneously.
  • the present invention is not limited to this, and the activation timings of the first liquid feeding pump 13a and the second liquid feeding pump 13b may be staggered.
  • the second liquid feeding pump 13b may be started after a predetermined period of time has elapsed after starting the first liquid feeding pump 13a.
  • step S12 it is detected that the pressure P detected by the pressure sensor 26 has reached the reference pressure Ps , and the second liquid feeding pump 13b is stopped.
  • the timing of stopping the second liquid feeding pump 13b is not limited to this. For example, when a timer measures the elapsed time from the activation of the first liquid pump 13a or the second liquid pump 13b, and measures the elapsed time Ts during which the pressure P is expected to reach the pressure Ps , the second liquid feeding pump 13b may be stopped.
  • step S14 the second liquid feeding pump 13b was reversed in synchronization with stopping the first liquid feeding pump 13a, but these do not need to be synchronized.
  • the reverse rotation of the second liquid pump 13b may be started before the time Td before the timing of stopping the first liquid pump 13a.
  • the second liquid feeding pump 13b may start to reverse rotation. Even in such a case, even after the first liquid feeding pump 13a is stopped, the reverse rotation of the second liquid feeding pump 13b continues for a certain period of time.
  • the control unit 30 controls starting and stopping of the first and second liquid pumps 13a and 13b according to conditions registered in the storage unit 30a.
  • Embodiment 2 A coating device and a coating method according to Embodiment 2 of the present disclosure will be described below.
  • the present embodiment is characterized in that the coating head 20 is equipped with a mechanism that can change the width of the discharge section.
  • the coating head 20 is equipped with a mechanism that can change the width of the discharge section.
  • the coating head 20 includes a width changing mechanism 27 that can change the width of the discharge port 21.
  • the coating device 10 forms a circular thin film 37 on a circular substrate 36.
  • the width changing mechanism 27 includes a pair of blocks 27a and 27b, a rotating shaft 27c, and a shaft drive motor 27d.
  • the pair of blocks 27a, 27b and the rotating shaft 27c constitute a ball-and-nut mechanism. Blocks 27a and 27b move in opposite directions as rotation shaft 27c rotates.
  • the discharge port 21 is between the blocks 27a and 27b. Therefore, by adjusting the rotational direction and rotational speed of the rotating shaft 27c, the width of the discharge port 21 and the rate of change in the width can be changed.
  • the rotation direction and rotation speed of the shaft drive motor 27d are controlled by the control unit 30.
  • An operation program for controlling the rotation of the shaft drive motor 27d and a pattern of changes in the width of the discharge port 21 are also recorded in the storage unit 30a.
  • the coating device 10 that uses two liquid pumps of this embodiment has a length in the width direction perpendicular to the coating direction (the direction in which the coating head 20 moves), like the circular thin film 37 shown in FIG. This is particularly effective for film formation in which the coating flow rate at the coating position fluctuates greatly due to large changes in .
  • the width of the discharge port 21 of the coating head 20 starts from zero.
  • the control unit 30 rapidly opens the width of the discharge port 21 using the width changing mechanism 27 . Subsequently, the control unit 30 opens the width of the discharge port 21 to the maximum, that is, the diameter size, by the width changing mechanism 27. Near the start of coating, the width of the discharge port 21 is rapidly expanded, so a rapid increase in flow rate is required. After that, the control unit 30 slowly closes the discharge port 21, and closes it rapidly near the end. Therefore, rapid flow reduction is required.
  • the control unit 30 controls the sub-pump at the point where a rapid increase in the discharge flow rate near the start of coating is required.
  • the second liquid feeding pump 13b is rotated normally to support the first liquid feeding pump 13a, which is the main pump.
  • the control unit 30 reverses the second liquid feeding pump 13b to rapidly discharge the coating material from the liquid pool 22 in the coating head 20, thereby reducing variations in film thickness and coating shape. Minimize distortion.
  • the control of the first liquid feeding pump 13a and the second liquid feeding pump 13b by the control unit 30 is basically the control illustrated in FIGS. 5(A) to 5(C) when applying a rectangular shape. Similar to However, in the present embodiment, the control unit 30 rotates the second liquid feeding pump 13b in the normal direction until the opening width reaches its maximum, and then rotates it in the reverse direction after the opening width reaches its maximum. Adjust the flow rate. Note that it is also possible to apply a method in which a flow rate command for the main pump is created from a sinusoidal adjusted flow rate whose half cycle is from the start of coating to the end of coating.
  • the width of the discharge port 21 is made wider. If the discharge flow rate is large relative to the width of the thin film 37, the moving speed of the substrate 36 is increased, and if the discharge flow rate is small relative to the width of the thin film 37, the moving speed is decreased. Similarly, if the discharge flow rate is large relative to the width of the thin film 37, the moving speed of the discharge port 21 (opening/closing speed of the width changing mechanism) is increased; if the discharge flow rate is small relative to the width of the thin film 37, the discharge port 21 is increased. Decrease movement speed of 21. By combining these, it is possible to form a circular thin film 37 while suppressing variations in film thickness.
  • the width of the discharge port rapidly opens to the maximum width, that is, the size of the diameter of the substrate.
  • the flow rate increases rapidly near the start of coating, and at the end of coating. In the vicinity, rapid flow reduction is required.
  • the volume of the liquid pool in the coating head also decreases, so it is not easy to quickly remove the coating material and reduce the pressure. This causes large distortions in the circular shape to be applied. Therefore, the conventional method has technical problems at the start and end of coating as shown in FIG.
  • the circular thin film 37 in addition to using the first liquid feeding pump 13a and the second liquid feeding pump 13b, not only the rotational speed of the second liquid feeding pump 13b but also the discharge
  • the opening/closing speed of the width changing mechanism 27 of the outlet 21 and the moving speed of the substrate 36 By controlling the opening/closing speed of the width changing mechanism 27 of the outlet 21 and the moving speed of the substrate 36, the circular thin film 37 can be formed while suppressing variations in film thickness.
  • the storage unit 30a of the control unit 30 stores a control pattern of the width changing mechanism 27 of the discharge port 21, a conveyance speed pattern of the table 35, which has been determined in advance through experiments, in order to apply the coating material with a uniform film thickness.
  • the control speed pattern of the first liquid pump 13a can be stored in advance.
  • the control unit 30 controls, for example, the shaft drive motor 27d, the table drive unit 19, and the first liquid pump drive unit 15a according to a control pattern stored in the storage unit 30a.
  • the control unit 30 controls the second pump driving unit 15b so that the pressure PR detected by the pressure sensor 26 matches the target pressure RT .
  • the control unit 30 i) starts the first liquid pump 13a and the second liquid pump 13b, and ii) sets the pressure P of the coating material in the coating head 20 as the standard. It is desirable to stop the second liquid feeding pump 13b when the pressure Ps is reached (or when it is expected that the pressure Ps is reached). Further, when the coating is finished, it is preferable that the control unit 30 i) start reverse rotation of the second liquid feeding pump 13b in synchronization with the stopping of the first liquid feeding pump 13a.
  • the thin film 37 may be rhombic, trapezoidal, or elliptical in plan view. It may also have a rectangular shape with curvature at the corners.
  • a plurality of control patterns corresponding to various pattern shapes of the thin film 37 may be stored in the storage unit 30a, and the control pattern may be selected and used according to the planar shape of the film to be formed.
  • Embodiment 3 A coating apparatus and coating method according to Embodiment 3 will be described.
  • the present embodiment is characterized in that the coating head 20 further includes a spacer shim 28, and the linear discharge port 21 is divided into a plurality of parts.
  • the coating head 20 further includes a spacer shim 28, and the linear discharge port 21 is divided into a plurality of parts.
  • the spacer shim 28 has a comb-like shape and is arranged between the first part 23 and the second part 24 of the coating head 20.
  • the protrusion 28a of the spacer shim 28 contacts the lower end of the recess 24c constituting the liquid reservoir 22, and further extends to the lower end of the second portion 24.
  • the coating material is prevented from flowing into the discharge port from the liquid reservoir 22.
  • the spacer shim 28 divides the discharge port into a plurality of parts, and an uncoated area 38b is created in the coating direction between adjacent coating areas 38a.
  • the openings 24a and 24b are open on the upper surface of the second portion 24.
  • the uncoated area 38b caused by the spacer shim 28 is in the coating direction, as shown in FIGS. 9 and 10A.
  • the coating direction is the left-right direction shown in FIG. 10A, which is opposite to the direction in which the coating head 20 moves or the direction in which the table 35 moves.
  • an uncoated area 38c is created in the width direction as shown in FIGS. 9 and 10A. can be done.
  • Control pattern for the rotational direction and rotational speed of the first liquid feeding pump (main pump) 13a and the second liquid feeding pump (sub pump) 13b when forming the thin film 38 having a plurality of rectangular shapes as shown in FIGS. 9 and 10A are shown in FIGS. 11(A) and (B).
  • the first liquid feeding pump 13a controls the target pressure P in the coating head 20 at which the desired film thickness can be obtained.
  • the pump is operated at a rotational speed to obtain t .
  • the second liquid feeding pump 13b performs a function of rapidly increasing the flow rate by normal rotation at the start of coating according to each coating area 38a. At the end of application, the function is to quickly stop the discharge from the discharge port 21 by reverse rotation. By performing this cycle multiple times, it is possible to form a thin film in which uncoated regions 38c are provided between coated regions 38a adjacent to each other in the coating direction.
  • the pressure sensor 26 detects pressure changes in the liquid pool 22 within the coating head 20, as in the first embodiment. Preferably, it is monitored during the application process. In this case, control is performed to reduce the flow rate of the coating material into the coating head 20 in response to an increase in pressure, and to increase the flow rate from the pump in response to a decrease in pressure. Feedback control using the pressure sensor 26 allows stable coating of a thin film having a fine pattern as shown in FIG. 10A.
  • Embodiment 4 A coating device and a coating method according to Embodiment 4 will be described. This embodiment is characterized in that the first coating material fed by the first liquid feeding pump 13a is different from the second coating material fed by the second liquid feeding pump 13b. Features similar to those of the embodiment described above are given the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the material applied in this embodiment is a two-component epoxy resin
  • the first coating material is the main ingredient of the two-component epoxy resin
  • the second coating material is a curing agent.
  • the two coating materials are mixed and applied immediately before coating.
  • the first liquid pump 13a supplies the first coating material filled in a tank (not shown) into the coating head 20 or discharges it from the coating head 20.
  • the second liquid feeding pump 13b supplies the second coating material filled in a tank (not shown) into the coating head 20 or discharges it from the coating head.
  • the coating head 20 includes a mixer 29 for stirring the coating material.
  • the control unit 30 causes the rotational speeds of the first liquid pump 13a and the second liquid pump 13b to pulsate in a sinusoidal manner as illustrated in FIGS. 13(A) and 13(B).
  • the control unit 20 determines the timing at which the amount of the first coating material flowing from the first liquid feeding pump 13a to the coating head 20 is maximum and the timing at which the second coating material from the second liquid feeding pump 13b reaches the coating head 20. It is desirable to promote mixing of the two coating materials by shifting the timing at which the amount of material inflow reaches its maximum.
  • the mixer 29 stirs the two coating materials and mixes them better. For example, FIGS.
  • FIG. 13A and 13B show an example in which the rotational speed curves of the first liquid pump 13a and the second liquid pump 13b are sinusoidal with the same period, and the phases are shifted by 90 degrees.
  • the amount of coating material flowing into the coating head 20 from one liquid feeding pump becomes the maximum
  • the amount of coating material flowing into the coating head 20 from the other liquid feeding pump becomes the minimum.
  • the control unit 30 controls the basic rotational speed (for example, average rotational speed or peak rotational speed) of each liquid feeding pump according to the mixing ratio of the two coating materials.
  • the mixing ratio here is expressed, for example, by the following formula.
  • Mixing ratio Volume (or weight) of the coating material transported by the liquid pump / Total volume (or total weight) of the two coating materials to be mixed x 100%
  • the basic rotational speed of the liquid feeding pump that supplies the coating material with a low mixing ratio is set higher than the basic rotational speed of the liquid feeding pump that supplies the coating material with a high mixing ratio.
  • the envelope (basic rotational speed) may be lower than the envelope of the sinusoidal rotational speed of the second liquid feeding pump 13b.
  • control unit 30 may change the basic rotational speed of each liquid pump with respect to time. Further, the control unit 30 may change the cycle of the rotation speed with respect to time.
  • the change in speed may not be sinusoidal, but may be triangular, rectangular, or the like.
  • the control unit 30 can use one or a combination of these methods. These control programs are also stored in the storage unit 30a.
  • the coating apparatus of this embodiment includes two liquid feeding pumps each having an independent flow path, and by staggering the timing of supplying the coating material from each liquid feeding pump, the two coating materials are stirred. can be promoted. Thereby, there is no need to provide a mixer outside the coating head, and the amount of discarded coating material can be reduced. Moreover, since suckback can be performed using two liquid pumps at the end of coating, it is possible to prevent abnormal increases in film thickness due to delayed response of the coating material.
  • FIGS. 13A and 13B show an example in which the first and second liquid feeding pumps 13a and 13b have approximately the same liquid transporting capacity.
  • the rotational speed of each liquid pump may be adjusted according to the difference in liquid transport capacity.
  • Embodiment 5 A coating device and coating method according to Embodiment 5 will be described.
  • the fifth embodiment differs from the first embodiment described above in that the moving speed of the table 35 on which the substrate 36 is mounted is adjusted.
  • Features similar to those of the embodiment described above are given the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the relationship between the table movement speed, film thickness, and pressure inside the coating head 20 is obtained in advance.
  • the table movement speed is the relative speed between the coating head and the table, and the coating head may actually be moving. Based on this relationship, the amount of correction for the table movement speed is determined in advance.
  • FIG. 15 shows, as an example, the relationship between the time transition of pressure in this coating (corresponding to the coating position) and the result of film thickness measurement measured after completion of coating.
  • P * is the pressure at which discharge starts from the coating head, and the film thickness ⁇ at this time is 0.
  • P 0 is the pressure at which the coating is saturated when coating is performed at a constant speed, and the film thickness at this time is ⁇ 0 . More than ten such tests are conducted to obtain the relationships among coating parameters V 0 , P * , P 0 , and ⁇ 0 in advance.
  • the film cannot be formed up to the pressure P * , so the table movement speed is set to 0.
  • the velocity of the table at which the pressure P 0 occurs is V 0 .
  • the purpose of the correction is to obtain the target film thickness ⁇ 0 even if the pressure detected by the pressure sensor 26 is greater than or equal to P * but less than P 0 .
  • the table movement speed (V) is a function of the film thickness ( ⁇ ) and the pressure in the coating head (P), which is P *
  • the table movement speed is determined by assigning V0 from 0 to P0 in response to the change in P0, and the correction amount is determined from the determined table movement speed.
  • the correction amount is stored in the storage unit 30a, for example.
  • control unit 30 controls the table 35 on which the substrate 36 is mounted based on the value detected from the pressure sensor 26 and the correction amount stored in advance in the storage unit 30a.
  • the table driving section 19 is controlled by correcting the moving speed.
  • the movement speed of the table 35 on which the substrate 36 is mounted is controlled based on the detected value from the pressure sensor 26 and the correction amount set in advance, thereby further suppressing variations in film thickness. This makes it possible to further improve coating performance.
  • control unit 30 includes a CPU, and the functions of the CPU execute the various processes described above.
  • the control unit is equipped with dedicated hardware such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or various control circuits, and the dedicated hardware is You may execute each process described above.
  • each process may be executed by separate hardware, or each process may be executed by a single piece of hardware.
  • a part may be executed by dedicated hardware, and another part may be executed by software or firmware.
  • each function of the coating apparatus 10 exemplified in the above embodiment can be provided to a computer that controls the coating apparatus. It is also possible to implement configurations. That is, the program for realizing each functional configuration of the coating device 10 exemplified in the above embodiment can be applied so that it can be executed by a CPU or the like that controls an existing information processing device or the like.
  • the method of applying such a program is arbitrary.
  • the program can be stored and applied in a computer-readable storage medium such as a flexible disk, a CD (Compact Disc)-ROM, a DVD (Digital Versatile Disc)-ROM, or a memory card.
  • the program can be superimposed on a carrier wave and applied via a communication medium such as the Internet.
  • the program may be posted and distributed on a bulletin board system (BBS) on a communication network.
  • BBS bulletin board system
  • the above-mentioned process may be executed by starting this program and executing it under the control of an OS (Operating System) in the same way as other application programs.
  • OS Operating System

Landscapes

  • Coating Apparatus (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

塗布装置10は、塗布ヘッド20に設けられた吐出口から塗布材料をテーブル35上に載置された基板36上に吐出し、塗布ヘッド20とテーブル35との少なくとも一方を移動させながら基板36毎に薄膜を形成する。塗布装置10は、第1の配管14aを介して塗布ヘッド20に塗布材料を供給する第1の送液ポンプ13aと、第1の配管14aとは独立した第2の配管14bを介して、塗布ヘッド20に塗布材料を供給及び塗布ヘッド20から塗布材料を排出可能な第2の送液ポンプ13bと、を備える。第2の送液ポンプ13bは、第1の送液ポンプ13aによって塗布ヘッド20に塗布材料が供給される際に、塗布材料を塗布ヘッド20に供給し、少なくとも第1の送液ポンプ13aの停止後、塗布材料を塗布ヘッド20から排出する。

Description

塗布装置及び塗布方法
 本開示は、基板上に薄膜を形成する塗布装置及び塗布方法に関連し、特に、スリットコータを用いた枚葉式塗布により塗布薄膜を形成するための塗布装置及び塗布方法に関連する。
 半導体製品及びディスプレイ等のデバイスは、様々な機能を持つ薄膜によって構成されている。フォトレジスト薄膜は、スピンナと呼ばれる回転塗布法によって形成されるが、薄膜のほとんどは真空成膜法によって形成されている。
 現在、基板の大型化又は大規模化の観点から、更には、製造装置のコスト及び製造プロセスコストの削減の要求から、湿式成膜法を用いて薄膜を形成することが期待されている。
 湿式成膜法の中でも、スリットコータが生産性の良さ又は大型化への対応という点から注目されている。スリットコータでは、線状の狭隘開口部を有する塗布ヘッドから塗布材料を吐出し、塗布ヘッド及び基板の少なくとも一方を相対的に移動させながら、塗布を行う。スリットコータは、Roll to Rollのような連続塗布に専ら適用されてきたが、近年、各種基板又はウェハ等の個別の基板への塗布への適用も進められている。
 このような成膜法では、膜厚の変動を抑えるためには、供給される塗布材料の圧力を一定とすることが求められる。例えば、特許文献1では、ダイコータにおいて、塗料圧力の変動によって生ずる膜厚の不均衡を防止するため、ポンプに起因する脈動を除去するための脈動除去装置を配置する構成が開示されている。また、特許文献2では、基板を大型化した場合に吐出精度が低下することを防ぐため、複数のポンプを設ける構成が開示されている。
特開平05-31434号公報 特開2004-281645号公報
 スリットコータを用いて枚葉式塗布を行う場合、それぞれの基板毎に、塗布開始時又は塗布終了時のような過渡状態にある流動域が生ずる。例えば、塗布開始時には塗布材料の圧力が足りず、十分な膜厚を得られない。一方、塗布終了時には、圧力を維持している塗布材料がノズルから吐出してしまい、膜厚が厚くなるという問題がある。
 特許文献1では、連続塗布時の脈動を除去するものであるため、枚葉式塗布における、塗布開始時及び塗布終了時に生ずる膜厚のばらつきには対応することができないという問題がある。また、特許文献2では、1本の配管に対して2つのポンプが設けられた構成が開示されており、吐出量の増加を図ることはできるが、特に塗布終了時の膜厚のばらつきには対応できないという問題がある。
 従って、枚葉式塗布において、1枚の基板内での膜厚ばらつきを抑制することが可能な塗布装置及び塗布方法が求められている。
 本開示は上述の事情に鑑みてなされたものであり、枚葉式塗布において、1枚の基板内での膜厚ばらつきを抑制することが可能な塗布装置及び塗布方法を提供することを目的とする。
 本開示の第1の観点に係る塗布装置は、
 塗布ヘッドに設けられた吐出口から塗布材料をテーブル上に載置された基板上に吐出し、前記塗布ヘッドと前記テーブルとの少なくとも一方を移動させながら薄膜を形成する枚葉式の塗布装置であって、
 前記塗布装置は、
 第1の流路を介して前記塗布ヘッドに前記塗布材料を供給する第1の送液ポンプと、
 前記第1の流路とは独立した第2の流路を介して、前記塗布ヘッドに前記塗布材料を供給及び前記塗布ヘッドから前記塗布材料を排出可能な第2の送液ポンプと、を備え、
 前記第1の送液ポンプと前記第2の送液ポンプとは独立して制御されており、
 前記第1の送液ポンプは前記塗布ヘッドに前記塗布材料を供給し、
 前記第2の送液ポンプは、前記第1の送液ポンプが前記塗布ヘッドに前記塗布材料を供給する際に、前記塗布材料を前記塗布ヘッドに供給し、少なくとも前記第1の送液ポンプの停止後、前記塗布材料を前記塗布ヘッドから排出する。
 本開示の第2の観点に係る塗布装置は、
 塗布ヘッドに設けられた吐出口から塗布材料をテーブル上に載置された基板上に吐出し、前記塗布ヘッドと前記テーブルとの少なくとも一方を移動させながら薄膜を形成する枚葉式の塗布装置であって、
 前記塗布装置は、
 第1の流路を介して前記塗布ヘッドに第1の塗布材料を供給及び排出可能な第1の送液ポンプと、
 前記第1の流路とは独立した第2の流路を介して、前記塗布ヘッドに第2の塗布材料を供給及び排出可能な第2の送液ポンプと、を備え、
 前記第1の送液ポンプと前記第2の送液ポンプとは独立して制御されており、
 前記第1の塗布材料と前記第2の塗布材料とは異なり、
 前記第1の送液ポンプの回転速度と、前記第2の送液ポンプの回転速度とに繰り返し変動を与え、前記第1の送液ポンプに与える変動と、前記第2の送液ポンプに与える変動とに位相差を設けることで、前記塗布ヘッド内で前記第1の塗布材料と前記第2の塗布材料との混合を促す。
 本開示の塗布方法は、
塗布ヘッドの吐出口から塗布材料を基板上に吐出し、前記塗布ヘッドと前記基板との少なくとも一方を移動させながら薄膜を形成する枚葉式の塗布方法であって、
 第1の送液ポンプによって、第1の流路を介して前記塗布ヘッドに前記塗布材料を供給し、加えて、第2の送液ポンプによって、前記第1の流路とは独立した第2の流路を介して、前記塗布ヘッドに前記塗布材料を供給する工程と、
 前記第2の送液ポンプによって、前記塗布材料を前記塗布ヘッドから排出する工程と、
 を備える。
 本発明の塗布装置及び塗布方法によれば、枚葉式塗布において、1枚の基板内での膜厚ばらつきを抑制することが可能な塗布装置及び塗布方法を提供することができる。
実施の形態1に係る塗布装置の概要を示す図である。 塗布装置の塗布ヘッドの断面を模式的に示す図である。 実施形態1に係る塗布方法のフローチャートである。 従来の1台の送液ポンプによる塗布の場合の、塗布方向(塗布ヘッドが移動する方向)の膜厚及び塗布ヘッド内の圧力の遷移を模式的に示した図である。 実施の形態1に係る第1及び第2の送液ポンプを利用して塗布した場合の、塗布方向の膜厚及び塗布ヘッド内の圧力の遷移を模式的に示した図である。 (A)~(C)は、実施の形態1に係る塗布装置における、塗布時間に対する、第1の送液ポンプ回転速度、第2の送液ポンプの回転速度及びこれらの組み合わせを示す図である。 実施の形態2に係る塗布装置を用い、円形のパターンに塗布する構成を示した図である。 (A)~(C)は、実施の形態3に係る円形の薄膜を塗布する際の吐出流量、吐出口の開度、及び基板移動速度の時間に対する関係を示す。 (A)~(C)は、単独の送液ポンプを使用して円形の薄膜を塗布する場合の、吐出流量、吐出口の開度、基板移動速度の時間に対する関係を示す図である。 実施の形態3に係る塗布ヘッド及びスペーサシムを模式的に示す図である。 実施の形態3に係る薄膜のパターンを模式的に示す図である。 スペーサシムを設けることによって生ずる未塗布領域を説明する図である。 (A),(B)は、実施の形態3に係る2台の送液ポンプに対する制御指令を模式的に示す図である。 実施の形態4に係る塗布装置を模式的に示す図である。 (A),(B)は、2つの塗布材料を塗布ヘッド内へ流入させる場合の第1の送液ポンプと第2の送液ポンプの制御パターンを模式的に示す図である。 従来の塗布装置を模式的に示す図である。 実施の形態5に係る基板速度の補正の基になる圧力と膜厚の関係の試験結果を模式的に示した図である。
 以下、本開示の実施の形態に係る塗布装置及び塗布方法について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図中、同一又は同等の部分には同一の符号を付す。
(実施の形態1)
 本開示の塗布装置10の概要を図1に示す。また、図2は塗布ヘッド20の断面図である。塗布装置10は、エレクトロニクスデバイスを構成する各種機能薄膜や製造プロセスに不可欠なフォトレジスト薄膜等を枚葉式で形成する。塗布装置10は、タンク11、第1の送液ポンプ13a、第2の送液ポンプ13b、第1の配管14a、第2の配管14b、第1の送液ポンプ駆動部15a、第2の送液ポンプ駆動部15b、塗布ヘッド駆動部18、テーブル駆動部19、塗布ヘッド20、圧力センサ26、制御部30、第1のモータ制御部31a、第2のモータ制御部31b、テーブル35を備える。塗布装置10は、塗布ヘッド20から塗布材料を基板36上に吐出し、矩形状のパターンを有する薄膜37を形成する。薄膜37は、熱又は紫外線により、乾燥又は硬化され、成膜される。
 制御部30は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等を備え、第1のモータ制御部31a、第2のモータ制御部31b、塗布ヘッド駆動部18、テーブル駆動部19を制御する。
 タンク11内には塗布対象の材料(以下、塗布材料)が充填される。塗布材料は、第1の送液ポンプ13aによって第1の配管(第1の流路)14aを通じて、及び第2の送液ポンプ13bによって第2の配管(第2の流路)14bを通じて、タンク11から塗布ヘッド20へと送られる。
 第1の送液ポンプ13aは、往復動型又は回転型のポンプを備え、塗布材料を、第1の配管14aを介して塗布ヘッド20へ供給する又は塗布ヘッド20から排出する。細かなポンプ脈動の影響を考慮すると、第1の送液ポンプ13aとしては、ギヤポンプ、スクリューポンプ等の回転型ポンプを使用することが好適である。この場合、第1の送液ポンプ13aは、第1の送液ポンプ駆動部15aによって正転されることで塗布材料を塗布ヘッド20内に供給し、第1の送液ポンプ駆動部15aによって逆転されることで塗布材料を塗布ヘッド20から排出する。第1の送液ポンプ13aは、メインポンプとして機能する。
 第2の送液ポンプ13bは、往復動型又は回転型のポンプであり、塗布材料を、第2の配管14bを介して塗布ヘッド20へ供給する又は塗布ヘッド20から排出する。第2の送液ポンプ13bとしては、第1の送液ポンプ13aと同様にギヤポンプ、スクリューポンプ等の回転型ポンプを使用することが好適である。第2の送液ポンプ13bは、第2の送液ポンプ駆動部15bによって正転されることで塗布材料を塗布ヘッド20内に供給し、第2の送液ポンプ駆動部15bによって逆転されることで塗布材料を塗布ヘッド20から排出する。第2の送液ポンプ13bは、第1の送液ポンプ13aと同じ種類のポンプを使用しても、異なる種類のポンプを使用してもよい。第2の送液ポンプ13bは、サブポンプとして機能する。第1の送液ポンプ13aと第2の送液ポンプ13bの送液能力は同一でも異なっていてもよい。
 第1の配管14aは、タンク11から塗布ヘッド20の液溜まり部まで設けられており、第1の配管14aを通って、塗布材料が塗布ヘッド20に供給又は排出される。第2の配管14bは、第1の配管14aから独立して設けられ、タンク11から塗布ヘッド20の液溜まり部まで設けられている。
 第1の送液ポンプ駆動部15aは、ACサーボモータを含む。第1の送液ポンプ駆動部15aは、第1のモータ制御部31aによって制御され、第1の送液ポンプ13aを正転又は反転させる。第1の送液ポンプ駆動部15aとしては、DCサーボモータ、パルスモータ等を用いることができる。
 第2の送液ポンプ駆動部15bは、ACサーボモータを含む。第2の送液ポンプ駆動部15bは、第2のモータ制御部31bによって制御され、第2の送液ポンプ13bを正転又は反転させる。第2の送液ポンプ駆動部15bとしては、DCサーボモータ、パルスモータ等を用いることができる。
 塗布ヘッド駆動部18は、ACサーボモータから構成され、制御部30によって制御される。塗布ヘッド駆動部18は、塗布ヘッド20をテーブル35の鉛直方向に移動させることで、塗布ヘッド20と、テーブル35上に載置された基板36とが離間する距離(塗布ギャップ)を変更する。本実施形態では、塗布ヘッド20は鉛直方向に移動可能であるが、水平方向には移動しない。
 テーブル駆動部19は、ACサーボモータから構成され、制御部30によって制御される。塗布の際は、テーブル駆動部19が、基板36が搭載されたテーブル35を水平方向に移動させる。テーブル駆動部19がテーブル35を移動させる速度により、塗布時の基板36の移動速度が定まる。
 本実施の形態では、テーブル駆動部19によって、塗布ヘッド20とテーブル35との水平方向の相対位置を制御し、塗布ヘッド駆動部18によって、塗布ヘッド20とテーブル35とが鉛直方向に離間する距離を決定する。
 塗布ヘッド20とテーブル35との相対距離を変更する方法は、図1に示す構成に限られず、任意である。例えば、塗布ヘッド20を水平方向に動かし、テーブル35を鉛直方向に動かすことも可能である。更には、塗布ヘッド20とテーブル35とのいずれか一方のみを移動させることで、相対位置を変えることもできる。また、塗布ヘッド駆動部18及びテーブル駆動部19は、ACサーボモータを用いる場合に限られず、リニアモータ、ステッピングモータ、パルスモータ、DCサーボモータであってもよく、更には、それらのいずれかの組合せであってもよい。
 塗布ヘッド20は、吐出口21、液溜まり部22、第1の部分23、第2の部分24、スペーサ25を備える。
 吐出口21は、線状の狭隘開口部であり、吐出口21から吐出材料が吐出される。
 第1の部分23と第2の部分24とは、スペーサ25を挟んで対向して配置される。
 第2の部分24は、第1の部分23と対向する面に凹部24cを備える。凹部24cと第1の部分23とで囲まれた空間が液溜まり部22である。液溜まり部22内には塗布材料が充填される。吐出口21は、第1の部分23と第2の部分24との間に設けられた間隙であり、吐出口21から塗布材料が吐出される。
 第2の部分24には開口24a,24bが設けられており、開口24aは第1の配管14aに、開口24bは第2の配管14bに接続されている。開口24a,24bを介して塗布材料は液溜まり部22内に供給される。
 第1の部分23には開口23aが設けられている。開口23aは液溜まり部22に通じている。このため、開口23a内にも塗布材料が充填される。開口23aを覆って圧力センサ26が設けられ、圧力センサ26は、液溜まり部22内の圧力を検知することができる。
 圧力センサ26は、液溜まり部22内の塗布材料圧力を検出するセンサである。圧力センサ26としては、半導体式のセンサ、ひずみゲージ式のセンサ等を使用することができる。複数の種類のセンサを使用することもできる。第1のモータ制御部31a、第2のモータ制御部31bは、圧力センサ26による監視値に基づく、圧力遷移から制御量を演算し、ポンプの回転速度を決定し、第1の送液ポンプ駆動部15a及び第2の送液ポンプ駆動部15bをそれぞれ制御する。
 第1の送液ポンプ駆動部15aと第2の送液ポンプ駆動部15bとは、制御部30内に配置された第1のモータ制御部31aと第2のモータ制御部31bによって、それぞれ、その回転方向と回転速度が制御される。
 制御部30は、PLC(Programmable Logic Controller)、PC(パーソナルコンピュータ)等から構成され、記憶部30aと第1のモータ制御部31aと第2のモータ制御部31bとを備え、塗布装置10の全体の動作を制御する。
 記憶部30aは、制御部30の動作プログラムを記憶する。動作プログラムは、塗布装置10の塗布処理を制御するプログラムである。
 第1のモータ制御部31aは、第1の送液ポンプ13aの回転を図5(A)に示すように、一定速度で正転させるように、第1の送液ポンプ駆動部15aを制御する。
 第2のモータ制御部31bは、第2の送液ポンプ13bの回転を図5(B)に示すように、塗布開始時には正転させ、塗布終了時に逆転させ、その間は、圧力センサ26の計測値Pが、一定となるように、第2のモータ駆動部15bを制御する。
 また、制御部30は、動作プログラムを実行することにより、塗布ヘッド駆動部18を制御して、塗布ヘッド20の鉛直方向の位置を制御して、塗布動作中、塗布ギャップを一定値に維持する。加えて、制御部30は、動作プログラムを実行することにより、テーブル駆動部19を制御して、テーブル35の水平方向に移動する。
 以下、塗布装置10を用いた塗布方法について説明する。薄膜37としては、矩形の場合を例に挙げる。
 図3に塗布方法のフローチャートを示す。また、図4Aは従来の送液ポンプを1台使用した塗布方法における、時間に対する圧力P又は膜厚δの変化を模式的に示す。なお、図4Aの例では、ポンプ吐出流量を一定にするためポンプの回転速度を一定とする。図4Bは、本開示の塗布方法で塗布を行った場合における、時間に対する圧力P又は膜厚δの変化を模式的に示す。図5では、第1の送液ポンプ13a及び第2の送液ポンプ13bの回転速度の時間遷移(制御指令)の最も簡単な例を示す。図5において、上段(A)が第1の送液ポンプ13a(メインポンプ)の動作、中段(B)は第2の送液ポンプ13b(サブポンプ)の動作をそれぞれ示し、下段(C)に第1の送液ポンプ13aと第2の送液ポンプ13bとを組合せた動作をそれぞれ示す。
 まず、塗布開始前は、塗布ヘッド20内の液溜まり22を含む流路は、圧力0の状態で塗布材料が充填されている。
 塗布開始前に制御部30は、塗布ヘッド駆動部18を制御して、塗布ヘッド20を塗布位置にセットする。
 塗布開始時に、制御部30は、テーブル駆動部19を制御して、テーブル35の水平方向への移動を開始させる。また、第1のモータ制御部31aと第2のモータ制御部31bとは、第1の送液ポンプ駆動部15aを介して、第1の送液ポンプ13aと第2の送液ポンプ13bを、それぞれ正転させる(ステップS11)。これにより、第1の送液ポンプ13a及び第2の送液ポンプ13bによって塗布材料が塗布ヘッド20内に送り込まれ、塗布ヘッド20内の液溜まり部22内の圧力が上昇する。液溜まり部22の圧力が、吐出開始圧力であるPに至ると、吐出口21から塗布材料の吐出が始まり、基板36上への薄膜37の形成が始まる。また、Pは目標圧力であり、所望の膜厚が得られる圧力である。
 図4B及び図5に示すように、第1の送液ポンプ13a及び第2の送液ポンプ13bを正転させることで、液溜まり22内の塗布材料の圧力が急速に上昇するため、吐出開始圧力Pに至り、更に目標圧力Pまで至る時間を短縮することができる。このため、塗布開始端の近傍で膜厚が不十分な領域が発生することを抑制することができる。なお、塗布処理中で第1の送液ポンプ13aが駆動されている間は、第1の送液ポンプ13aの回転速度は、基本的に一定とする。
 これに対し、ポンプを1台とする従来の構成では、図4Aに示すように、塗布開始時は定常流れとは異なる過渡状態の変則的な流れとなる。従来の例では、図4Aに示すように圧力Pに至るまでの時間が長く、更に目標圧力Pに至るまでの時間が長いため、膜厚が不完全となる領域が広く、良好な塗布とはいえない。
 第2のモータ制御部31bは、圧力センサ26が検出した圧力Pが停止圧力Pになると、第2の送液ポンプ駆動部15bを介して、第2の送液ポンプ13bを減速させ、停止させる(ステップS12)。一例としては、停止圧力Pは、目標圧力Pの80~90%である。第2の送液ポンプ13bは緩やかに減速させることが好ましい。
 続いて、第1の送液ポンプ13aを一定の回転速度で駆動し続け(ステップS13)、目標圧力Pで塗布材料の吐出を進める。この間は、図4Bに示すように、安定した膜厚が得られる。ステップS13では、第2のモータ制御部31bは、第2の送液ポンプ13bに対し、偏心等の微小な圧力変動に対して圧力が一定になるようなフィードバック制御を行うことが好ましい。
 塗布ヘッド20が塗布終了端の近傍に達すると、第1のモータ制御部31aは第1の送液ポンプ13aを停止させる。第2のモータ制御部31bは、第1の送液ポンプ13aの停止に同期して、第2の送液ポンプ13bを逆回転させる(ステップS14)。これにより、塗布ヘッド20から塗布材料を第2の配管14bを介して排出させ、タンク11に戻す。従って、図4Bに示すように、塗布ヘッド20内の圧力Pを速やかに低下させ、吐出口21から余剰の塗布材料が吐出することを抑制することができる。結果として、図4Bに示すように、塗布終了端での、膜厚の異常隆起の発生を抑制することができる。第1の送液ポンプ13aを停止するタイミングは、時間又は位置によって決定することができる。例えば、塗布開始からの所要時間を決定しておき、その時間が経過したところで、ステップS14を実行してもよい。また、塗布ヘッド20がテーブル35の水平方向の所定方向の位置に達したことを検出した時点で、ステップS14を実行してもよい。
 その後、第2のモータ制御部31bは、第2の送液ポンプ駆動部15bを制御して、第2の送液ポンプ13bを停止させる。制御部30は、塗布ヘッド駆動部18を制御して、塗布ヘッド20を待機位置に移動する。また、制御部30は、テーブル駆動部19を制御して、テーブル35の水平移動を停止する。
 従来の構成では、図4Aに示すように、塗布終了時に、送液ポンプを停止しても、一度、加圧負荷を負った塗布材料に対して、急速に圧力を減衰させることは流体力学上困難である。従って、液溜まり部の圧力の減衰は緩やかとなり、最終的にこの部分の塗布材料は基板上に排出され、膜厚が非常に大きい不良部分が生じてしまう。なお、液溜まり部の圧力が0となったのを確認後、サックバックと称する送液ポンプの逆転により、塗布材料の吐出を止める手段もあるが、塗布ヘッド内のスリットキャップと呼ばれるノズルに繋がる吐出口内にある塗布材料を戻すことは、液溜まり部が残圧を有している限り、技術的に難しい。従って、膜厚が大きい不良部分が生ずることは避けられない。
 これに対し、本開示の塗布装置及び塗布方法では、第1の送液ポンプ13aの第1の配管14aとは独立した第2の配管14bに第2の送液ポンプ13bを備えることにより、塗布開始時には第1の送液ポンプ13aの第1の配管14aとは別の第2の配管14bから塗布材料を送液することができる。これにより、塗布ヘッド20内の液溜まり部22内の圧力をより速く上げることができる。加えて、塗布終了時には、第2の送液ポンプ13bによって、塗布材料を排出することにより、塗布ヘッド20内の圧力をより速く下げることができる。結果として、本開示の塗布装置及び塗布方法によれば、膜厚のばらつきを抑制した成膜を可能とすることができる。
 また、塗布装置10によれば、広範な塗布材料を用いることができる。塗布材料は粘性流体であり、粘度は水のレベル(~1mPa・s)から水飴レベルの粘度(~100Pa・s)を有するが、これらの範囲の粘度を有する塗布材料に対応することができる。更に、膜厚も1~1000μmと幅広く、形成することが可能となる。塗布材料の粘度と塗布膜厚との範囲が広いため、これらを組合せると様々なプロセス条件に適合することができる。
 加えて、フィードバック制御をすることにより、更に膜厚のばらつきを抑制することができる。
 以上の説明においては、ステップS11において、第1の送液ポンプ13aと第2の送液ポンプ13bをほぼ同時に起動した。これに限定されず、第1の送液ポンプ13aと第2の送液ポンプ13bの起動のタイミングをずらしてもよい。例えば、第1の送液ポンプ13aの起動後、所定期間経過後に、第2の送液ポンプ13bを起動してもよい。
 また、以上の説明においては、ステップS12において、圧力センサ26が検出した圧力Pが基準圧力Pに達したことを検出して、第2の送液ポンプ13bを停止した。第2の送液ポンプ13bを停止するタイミングはこれに限定されない。例えば、第1の送液ポンプ13a又は第2の送液ポンプ13bの起動からの経過時間をタイマで計測し、圧力Pが圧力Pに達すると予想される時間Tsの経過を計測したときに、第2の送液ポンプ13bを停止するようにしてもよい。
 以上の説明においては、ステップS14において、第1の送液ポンプ13aを停止するのと同期して第2の送液ポンプ13bを逆転させたが、これらは同期する必要はない。例えば、第2の送液ポンプ13bの動作の遅れを考慮して、第1の送液ポンプ13aを停止するタイミングの時間Td前に第2の送液ポンプ13bの逆転を開始してもよい。また、第1の送液ポンプ13aの停止後、所定時間の経過後、第2の送液ポンプ13bの逆転を開始してもよい。このような場合でも、第1の送液ポンプ13aの停止後も、第2の送液ポンプ13bの逆転を一定期間継続する。
 このような場合も、起動及び停止の条件は記憶部30aに登録される。制御部30は、記憶部30aに登録されている条件に従って、第1と第2の送液ポンプ13a、13bの起動と停止を制御する。
(実施の形態2)
 本開示の実施の形態2に係る塗布装置及び塗布方法について、以下説明する。本実施の形態では、塗布ヘッド20が吐出部の幅を変更可能な機構を備える点に特徴を有する。上述した実施形態と同様の特徴については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
 図6に示すように、本実施の形態では塗布ヘッド20が、吐出口21の幅を変更可能な幅変更機構27を備える。また、本実施の形態では、塗布装置10は、円形の基板36上に、円形の薄膜37を形成する。幅変更機構27は、一対のブロック27a、27bと、回転シャフト27cと、シャフト駆動モータ27dとを備える。一対のブロック27a、27bと回転シャフト27cは、ボール・ナット機構を構成する。ブロック27aと27bは、回転シャフト27cの回転に伴って、反対方向に移動する。ブロック27aと27bとの間が吐出口21となる。従って、回転シャフト27cの回転方向と回転速度を調整することで、吐出口21の幅と幅の変化速度とを変更することができる。
 シャフト駆動モータ27dは、制御部30により回転方向と回転速度が制御される。シャフト駆動モータ27dの回転を制御するための動作プログラム及び吐出口21の幅の変化パターンも記憶部30aに記録される。
 本実施の形態の2台の送液ポンプを利用する塗布装置10は、図6に示す円形の薄膜37のように、塗布方向(塗布ヘッド20が移動する方向)に直交する幅方向の長さの変化が大きいことにより塗布位置における塗布流量が大きく変動する成膜に特に有効である。
 塗布ヘッド20の吐出口21の幅は0から始まる。制御部30は、幅変更機構27によって吐出口21の幅を急速に開口する。続いて、制御部30は、幅変更機構27によって吐出口21の幅を、最大、つまり直径のサイズまで開口する。塗布開始時近傍では、吐出口21の幅が急速に広げられるため、急速な流量増加が必要となる。その後、制御部30は、吐出口21をゆっくり閉じていき、最終に近くなると急速に閉じる。このため、急速な流量減少が必要となる。
 本実施の形態でも、実施の形態1の矩形形状の薄膜37を形成する場合と同様に、制御部30は、塗布開始時近傍の吐出流量の急速な増加が必要なところでは、サブポンプである第2の送液ポンプ13bを正転させ、メインポンプである第1の送液ポンプ13aを支援する。その結果、塗布形状の歪みと膜厚ばらつきを是正する。また、制御部30は、塗布終了時の近傍では第2の送液ポンプ13bを逆転し、塗布ヘッド20内の液溜まり部22の塗布材料を急速に排出して、膜厚ばらつき、塗布形状の歪みを最小化する。
 制御部30による第1の送液ポンプ13aと第2の送液ポンプ13bとの制御は、基本的には、矩形形状を塗布する場合である図5(A)~(C)に例示する制御に類似する。ただし、本実施の形態では、制御部30は、第2の送液ポンプ13bを、開口幅が最大の時点までは正転させ、開口幅が最大の時点を境に、逆転させることで、総流量を調整する。なお、塗布開始時から塗布終了時までを半周期とする正弦波状の調整流量からメインポンプの流量指令を作るという方法も適用可能である。
 また、円形の薄膜を形成する場合、第2の送液ポンプ13bの回転速度、吐出口21の幅(幅変更機構27)の開閉速度、基板36(テーブル35)の移動速度を制御することで、膜厚のばらつきを抑制することができる。
 例えば、図7(A)~(C)に示すように、塗布開始直後は、吐出口21の幅を広くしていく。吐出流量が薄膜37の幅に対して多い場合は、基板36の移動速度を高め、吐出流量が薄膜37の幅に対して少ない場合は、移動速度を下げる。同様に、吐出流量が薄膜37の幅に対して多い場合は、吐出口21の移動速度(幅変更機構の開閉速度)を上げ、吐出流量が薄膜37の幅に対して少ない場合は、吐出口21の移動速度を下げる。これらを組み合わせることにより、膜厚のばらつきを抑制して円形の薄膜37を形成することができる。
 従来の円形塗布の場合、図8(A)~(C)に示すように、吐出口の幅は、急速に開口して、最大幅、つまり基板の直径のサイズまで開口する。
 1台の送液ポンプを用い、膜厚を一定とすることを目的とする塗布においては、開口幅を必要吐出流量に対応させるため、塗布開始時近傍では、急速な流量増加を、塗布終了時近傍では、急速な流量減少が要求される。特に、開口幅が最大となり、徐々に閉じていく過程において、塗布ヘッドの液溜まり部の容積も減少するため、塗布材料を急速に排除し、圧力を減少させるのは、容易ではない。このため、塗布する円形形状に大きな歪みを生ずる原因となる。従って、従来の方法では、図8に示す塗布開始時と塗布終了時に技術的な課題を有する。
 これに対し、本実施の形態によれば、第1の送液ポンプ13aと第2の送液ポンプ13bとを使用することに加え、第2の送液ポンプ13bの回転速度のみならず、吐出口21の幅変更機構27の開閉速度、基板36の移動速度を制御することにより、膜厚のばらつきを抑制して円形の薄膜37を形成することができる。
 例えば、制御部30の記憶部30aには、均一な膜厚で塗布材料を塗布するために、予め実験などで求めた吐出口21の幅変更機構27の制御パターン、テーブル35の搬送速度パターン、第1の送液ポンプ13aの制御速度パターンを予め格納しておくことができる。この場合、制御部30は、例えば、シャフト駆動モータ27dとテーブル駆動部19と第1の送液ポンプ駆動部15aとを記憶部30aに格納された制御パターンに従って制御する。制御部30は、第2の送液ポンプ13bについては、圧力センサ26の検出した圧力Pが目標圧力Rに一致するように、第2のポンプ駆動部15bを制御する。
 この実施の形態でも、制御部30は、塗布開始時には、i)第1の送液ポンプ13aと第2の送液ポンプ13bを起動し、ii)塗布ヘッド20内の塗布材料の圧力Pが基準圧力Pに達した時点(又は、Pに達したと予想される時点)で、第2の送液ポンプ13bを停止することが望ましい。また、制御部30は、塗布終了時には、i)第1の送液ポンプ13aの停止に同期して第2の送液ポンプ13bの逆転を開始することが望ましい。
 なお、本実施の形態では、薄膜37が円形である場合を示したが、吐出口の幅を変更可能であるため、薄膜37は、平面視で、菱形、台形、又は楕円形であってもよく、更には、コーナー部に曲率をもつ矩形状であってもよい。
 記憶部30aに薄膜37の様々なパターン形状に対応する複数の制御パターンを記憶しておき、形成する膜の平面形状に合わせて制御パターンを選択して使用するように構成してもよい。
(実施の形態3)
 実施の形態3に係る塗布装置及び塗布方法について説明する。
 本実施の形態では、塗布ヘッド20がスペーサシム28を更に備え、線状の吐出口21が複数に分割されている点に特徴を有する。上述した実施形態と同様の特徴については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
 スペーサシム28は、図9に示すように、櫛歯状の形状を有し、塗布ヘッド20の第1の部分23と第2の部分24との間に配置される。スペーサシム28の突起28aは、液溜まり部22を構成する凹部24cの下端に接し、更に第2の部分24の下端まで延在する。その結果、液溜まり部22から塗布材料が吐出口に流れ込むことを防ぐ。換言すると、スペーサシム28によって、吐出口は複数に分割され、隣接する塗布領域38aの間に、塗布方向に未塗布領域38bが生ずる。なお、本例では、開口24a、24bは、第2の部分24の上面に開口している。
 スペーサシム28によって生ずる未塗布領域38bは図9及び図10Aに示すように、塗布方向である。塗布方向は図10Aに示す左右方向であり、塗布ヘッド20が移動する方向又はテーブル35が移動する方向の反対である。
 実施の形態1に記載の矩形状の薄膜の塗布方法と同様に、塗布開始と塗布終了とを複数回繰り返すことにより、図9及び図10Aに示すように、幅方向に未塗布領域38cを生じさせることができる。
 なお、塗布開始と塗布終了とを複数回繰り返さない場合は、図10Bに示すような、幅方向に隣接する塗布領域38a間に未塗布領域38bが生ずる。
 図9及び図10Aの複数の矩形を有する薄膜38を形成する場合の、第1の送液ポンプ(メインポンプ)13a及び第2の送液ポンプ(サブポンプ)13bの回転方向と回転速度の制御パターンを図11(A),(B)に示す。
 図11(A),(B)に示す1サイクル内で、実施の形態1と同様に、第1の送液ポンプ13aは、所望の膜厚を得ることができる塗布ヘッド20内の目標圧力Pを得るためのポンプの回転速度で運転する。一方、第2の送液ポンプ13bは、各塗布領域38aに応じて、塗布開始時は、正転によって流量を急速に増やす機能を果たす。塗布終了時には、逆転によって吐出口21からの吐出を急速に止める機能を果たす。このサイクルを複数回行うことにより、塗布方向に隣接する塗布領域38a間に未塗布領域38cを設けた薄膜を形成することができる。
 特に、本実施の形態では、実施の形態1で述べたように、第2の送液ポンプ13bを利用することで、急速な流量増加及び吐出停止を行うことができるため、塗布領域38a間の未塗布領域38cの間隔をより短くすることができる。
 また、塗布開始と停止を繰り返すことによって、塗布ヘッド20内の状態が変動するおそれがあるため、実施の形態1と同様に、圧力センサ26によって塗布ヘッド20内の液溜まり部22の圧力変化を塗布工程中に監視することが好ましい。この場合、圧力増加に対しては塗布ヘッド20への塗布材料の流入量を下げ、圧力低下に対しては、ポンプからの流入量を増やす制御を行う。圧力センサ26を用いたフィードバック制御により、図10Aのような、細かなパターンを有する薄膜の塗布を安定して行うことができる。
(実施の形態4)
 実施の形態4に係る塗布装置及び塗布方法について説明する。
 本実施の形態では、第1の送液ポンプ13aが送液する第1の塗布材料と、第2の送液ポンプ13bが送液する第2の塗布材料とが異なる点に特徴を有する。上述した実施形態と同様の特徴については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
 一例として、本実施の形態で塗布される材料は、二液性エポキシ樹脂であり、例えば、第1の塗布材料は二液性エポキシ樹脂の主剤であり、第2の塗布材料は硬化剤である構成を説明する。2つの塗布材料は、塗布直前に混合して塗布される。
 図12に示すように、第1の送液ポンプ13aは、図示しないタンクに充填された第1の塗布材料を塗布ヘッド20内に供給する、又は塗布ヘッド20から排出する。第2の送液ポンプ13bは、図示しないタンクに充填された第2の塗布材料を塗布ヘッド20内に供給する、又は塗布ヘッドから排出する。
 塗布ヘッド20は、図12に示すように、塗布材料を撹拌するための混合器29を備える。また、制御部30は、第1の送液ポンプ13aと第2の送液ポンプ13bの回転速度を図13(A),(B)に例示するように、正弦波状に脈動させる。制御部20は、第1の送液ポンプ13aから塗布ヘッド20への第1の塗布材料の流入量が最大となるタイミングと、第2の送液ポンプ13bから塗布ヘッド20への第2の塗布材料の流入量が最大となるタイミングをずらすことにより、2つの塗布材料の混合を促すことが望ましい。混合器29は、2つの塗布材料を撹拌し、更に良好に混合させる。例えば、図13(A)、(B)は、第1の送液ポンプ13aと第2の送液ポンプ13bの回転速度カーブを同一周期の正弦波状とし、位相を90°ずらした例を示す。この例では、一方の送液ポンプから塗布ヘッド20への塗布材料の流入量が最大となるタイミングで、他方の送液ポンプから塗布ヘッド20への塗布材料の流入量が最小となる。これを交互に繰り返すことで、混合を促進させることができる。
 また、制御部30は、2つの塗布材料の混合比率に応じて、各送液ポンプの基本回転速度(例えば、平均回転速度またはピーク回転速度)を制御することが望ましい。なお、ここでの混合比率は、例えば、次式で表される。
 混合比率=その送液ポンプが輸送する塗布材料の体積(又は重量)/混合される2つの塗布材料の合計体積(又は合計重量)×100%
 具体的には、混合比率の少ない塗布材料を供給する送液ポンプの基本回転速度を、比率の高い塗布材料を供給する送液ポンプの基本回転速度に比較して高くする。例えば、第1の塗布材料の比率が、第2の塗布材料の比率より低い場合、図13(A),(B)に示すように、第1の送液ポンプ13aの正弦波状の回転速度のエンベローブ(基本回転速度)を第2の送液ポンプ13bの正弦波状の回転速度のエンベローブより低くしてもよい。
 更に、制御部30は、各送液ポンプの基本回転速度を、時間に対して変化させてもよい。また、制御部30は、回転速度の周期を時間に対して変化させてもよい。速度の変化は、正弦波状でなく、三角波状、矩形波状等でもよい。
 制御部30は、これらの手法の1つまたは複数を組みあわせて使用できる。これらの制御プログラムも、記憶部30aに記憶させる。
 また、塗布開始時は、予め混合された塗布材料を充填しておくことで、時間設定により、膜厚不安定領域を最小限にすることも可能である。
 加えて、塗布終了時には、混合比率が大きい材料が正弦波状の時間変化をもつ送液ポンプの回転速度が最低になったところで、その送液ポンプを停止してサックバックに移る。続いて、混合比率が小さい送液ポンプも回転速度が最低になったところで停止し、同様にサックバックに移れば、塗布終了時における塗布材料の応答遅れに起因する膜厚の異常隆起を防止することができる。
 例えば、二液性塗布材料を塗布する場合、従来は図14に示すように、それぞれの塗布材料に関して、タンク及び送液ポンプを有しており、塗布ヘッドに流入させる前に、塗布ヘッドの外部で混合器により塗布材料を攪拌した後、塗布ヘッドに供給して塗布を行っていた。ここで、混合器は攪拌性能を上げるために必要な容積がある。このため、塗布が完了した後、塗布ヘッド内の液溜まり部の容積と混合器の容積とに対応する量の塗布材料を廃棄する必要があった。また、塗布の際に、制御器となる送液ポンプと塗布ヘッドとの間に混合器が入ることによって、塗布ヘッド内の圧力と送液ポンプの制御量との関係が曖昧になるため、塗布性能が向上できないという欠点があった。
 これに対し、本実施の形態の塗布装置では、独立した流路を備える2台の送液ポンプを備え、各送液ポンプから塗布材料を供給するタイミングをずらすことにより、2つの塗布材料の撹拌を促進することができる。これにより、塗布ヘッド外に混合器を設ける必要がなく、塗布材料の廃棄量を減らすことができる。また、塗布終了時には2つの送液ポンプを使用してサックバックを行うことができるため、塗布材料の応答遅れに起因する膜厚の異常隆起を防止することができる。
 従って、1枚の基板内での膜厚ばらつきを抑制することが可能な塗布装置及び塗布方法を提供することができ、更に塗布材料の廃棄量を減少させることができる。
 なお、図13(A)では、制御部30は、塗布終了時に第1の送液ポンプ13bを逆転しているが、第1の送液ポンプ13aを停止するだけでもよい。また、図13(A),(B)は第1と第2の送液ポンプ13aと13bがほぼ等しい液体輸送能力を有する場合の一例である。液体輸送能力が異なる2台の送液ポンプを使用する場合には、輸送能力の差に応じて、各送液ポンプの回転数を調整すればよい。
(実施の形態5)
 実施の形態5に係る塗布装置及び塗布方法について説明する。本実施の形態5が上述した実施の形態1と異なる点は、基板36を搭載するテーブル35の移動速度を調節する点にある。上述した実施形態と同様の特徴については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
 本実施の形態では、事前にテーブル移動速度、膜厚、及び塗布ヘッド20内の圧力との関係を得る。なお、テーブル移動速度は、塗布ヘッドとテーブルとの相対速度であり、実際には塗布ヘッドが移動していても構わない。その関係からテーブル移動速度の補正量を決定しておく。
 具体的には、基本的には、2台ある送液ポンプのうちメインポンプ(第1の送液ポンプ13a)のみを使用し、適切なレベルの一定回転速度で塗布ヘッド20に塗布材料を送り込む。この際、基板36を搭載しているテーブル35は一定速度(V)で移動させる。図15に、一例として、この塗布における圧力の時間遷移(塗布位置に対応)と塗布完了後に計測される膜厚計測の結果との関係を示す。過渡状態にある塗布開始時近傍の膜厚と塗布ヘッド内の圧力は非線形性を有するものの、1:1の関係がある。図中Pは塗布ヘッドから吐出が始まる圧力であり、この時の膜厚δは0である。また、Pは一定速度で塗布を行なった場合の飽和する圧力であり、この時の膜厚がδである。このような試験を十数通り行い、塗布パラメータであるV、P、P、δの関係を予め得ておく。
 目標塗布膜厚をδとすると、図15によれば、圧力Pまでは成膜できないため、テーブルの移動速度を0とする。次に、圧力Pとなるテーブルの速度はVである。補正の目的は、圧力センサ26によって検出された圧力が、P以上ではあるがPに満たない場合でも、目標となる膜厚δを得ることである。補正量を考慮し、現行のテーブル移動速度(V)を基に考えると、テーブル移動速度(V)は、膜厚(δ)と塗布ヘッド内の圧力(P)との関数から、PからPの変化に対応して0からVを割り付けることによって決定され、決定されたテーブル移動速度から、補正量を決定する。補正量は、例えば、記憶部30aに保存される。
 制御部30は、実際に薄膜37を形成する際には、圧力センサ26から検出された値と、予め記憶部30aに記憶されている補正量に基づき、基板36を搭載しているテーブル35の移動速度を補正して、テーブル駆動部19を制御する。
 本実施の形態によれば、圧力センサ26からの検出値と、事前に設定した補正量とに基づき、基板36を搭載するテーブル35の移動速度を制御することで、膜厚のばらつきを更に抑制することが可能となり、塗布性能を更に向上させることができる。
 なお、本実施の形態では、塗布ヘッドに対するテーブルの移動距離を補正する構成を例に挙げたが、これに限られず、塗布ヘッドとテーブルとの間の相対距離の変化速度を補正できればよいため、塗布ヘッドの移動速度を補正、又は塗布ヘッドとテーブルの移動速度の両方を補正することも可能である。
 上述した各実施形態は、明細書中で言及したものに限られず、任意に組み合わせることが可能である。例えば、上述した実施形態では、第1の送液ポンプと第2の送液ポンプの2台を備える構成を例に挙げたがこれに限られない。塗布材料を送液するためのポンプは3台以上を有し、各ポンプが3つ以上の独立した流路にそれぞれ設けられ、個別に塗布材料を送液する構成も可能である。
 上述した実施形態において、制御部30がCPUを備えており、CPUの機能によって、上述した各処理を実行した。しかし、制御部は、CPUの代わりに、例えばASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又は、各種制御回路等の専用のハードウェアを備え、専用のハードウェアが、上述した各処理を実行しても良い。この場合、各処理を個別のハードウェアで実行しても良いし、各処理をまとめて単一のハードウェアで実行しても良い。また、各処理のうち、一部を専用のハードウェアによって実行し、他の一部をソフトウェア又はファームウェアによって実行しても良い。
 なお、本発明に係る機能を実現するための構成を予め備えた塗布装置として提供できることはもとより、プログラムの適用により、塗布装置を制御するコンピュータに、上記実施形態で例示した塗布装置10による各機能構成を実現させることもできる。すなわち、上記実施形態で例示した塗布装置10による各機能構成を実現させるためのプログラムを、既存の情報処理装置等を制御するCPU等が実行できるように適用することができる。
 このようなプログラムの適用方法は任意である。プログラムを、例えば、フレキシブルディスク、CD(Compact Disc)-ROM、DVD(Digital Versatile Disc)-ROM、メモリカード等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納して適用できる。さらに、プログラムを搬送波に重畳し、インターネットなどの通信媒体を介して適用することもできる。例えば、通信ネットワーク上の掲示板(BBS:Bulletin Board System)にプログラムを掲示して配信してもよい。そして、このプログラムを起動し、OS(Operating System)の制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上記の処理を実行できるように構成してもよい。
 以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明には、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲とが含まれる。
 10 塗布装置、11 タンク、13a 第1の送液ポンプ、13b 第2の送液ポンプ、14a 第1の配管、14b 第2の配管、15a 第1の送液ポンプ駆動部、15b 第2の送液ポンプ駆動部、18 塗布ヘッド駆動部、19 テーブル駆動部、20 塗布ヘッド、21 吐出口、22 液溜まり部、23 第1の部分、24 第2の部分、25 スペーサ、26 圧力センサ、27 幅変更機構、28 スペーサシム、29 混合器、30 制御部、31a 第1のモータ制御部、31b 第2のモータ制御部、35 テーブル、36 基板、37,38 薄膜

Claims (7)

  1.  塗布ヘッドに設けられた吐出口から塗布材料をテーブル上に載置された基板上に吐出し、前記塗布ヘッドと前記テーブルとの少なくとも一方を移動させながら薄膜を形成する枚葉式の塗布装置であって、
     前記塗布装置は、
     第1の流路を介して前記塗布ヘッドに前記塗布材料を供給する第1の送液ポンプと、
     前記第1の流路とは独立した第2の流路を介して、前記塗布ヘッドに前記塗布材料を供給及び前記塗布ヘッドから前記塗布材料を排出可能な第2の送液ポンプと、を備え、
     前記第1の送液ポンプと前記第2の送液ポンプとは独立して制御されており、
     前記第1の送液ポンプは前記塗布ヘッドに前記塗布材料を供給し、
     前記第2の送液ポンプは、前記第1の送液ポンプが前記塗布ヘッドに前記塗布材料を供給する際に、前記塗布材料を前記塗布ヘッドに供給し、少なくとも前記第1の送液ポンプの停止後、前記塗布材料を前記塗布ヘッドから排出する、塗布装置。
  2.  前記塗布ヘッド内の前記塗布材料の圧力を検出する圧力検出部を更に備え、
     前記塗布ヘッド内の圧力検出値に応じて、前記第2の送液ポンプを動作させて、前記塗布ヘッドへの前記塗布材料の流出入量を調節する、
     請求項1に記載の塗布装置。
  3.  前記圧力検出部の前記圧力検出値の変動に対応し、前記テーブルの前記塗布ヘッドに対する相対速度を制御する、
     請求項2に記載の塗布装置。
  4.  前記塗布ヘッドの前記吐出口の長さを変更可能な機構を更に備える、
     請求項1から3のいずれか1項に記載の塗布装置。
  5.  前記塗布ヘッドの前記吐出口に設けられた櫛歯状のスペーサシムを更に備え、
     前記スペーサシムによって、前記塗布ヘッドの前記吐出口は複数に分割される、
     請求項1から3のいずれか1項に記載の塗布装置。
  6.  塗布ヘッドに設けられた吐出口から塗布材料をテーブル上に載置された基板上に吐出し、前記塗布ヘッドと前記テーブルとの少なくとも一方を移動させながら薄膜を形成する枚葉式の塗布装置であって、
     前記塗布装置は、
     第1の流路を介して前記塗布ヘッドに第1の塗布材料を供給及び排出可能な第1の送液ポンプと、
     前記第1の流路とは独立した第2の流路を介して、前記塗布ヘッドに第2の塗布材料を供給及び排出可能な第2の送液ポンプと、を備え、
     前記第1の送液ポンプと前記第2の送液ポンプとは独立して制御されており、
     前記第1の塗布材料と前記第2の塗布材料とは異なり、
     前記第1の送液ポンプの回転速度と、前記第2の送液ポンプの回転速度とに繰り返し変動を与え、前記第1の送液ポンプに与える変動と、前記第2の送液ポンプに与える変動とに位相差を設けることで、前記塗布ヘッド内で前記第1の塗布材料と前記第2の塗布材料との混合を促す、塗布装置。
  7.  塗布ヘッドの吐出口から塗布材料を基板上に吐出し、前記塗布ヘッドと前記基板との少なくとも一方を移動させながら薄膜を形成する枚葉式の塗布方法であって、
     第1の送液ポンプによって、第1の流路を介して前記塗布ヘッドに前記塗布材料を供給し、加えて、第2の送液ポンプによって、前記第1の流路とは独立した第2の流路を介して、前記塗布ヘッドに前記塗布材料を供給する工程と、
     前記第2の送液ポンプによって、前記塗布材料を前記塗布ヘッドから排出する工程と、
     を備える、塗布方法。
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