JP2005340515A

JP2005340515A - スプレーコート装置及びこれを用いたスプレーコート方法

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Publication number: JP2005340515A
Application number: JP2004157888A
Authority: JP
Inventors: Junko Takahashi; 淳子高橋; Masaharu Okudera; 正晴奥寺; Munemitsu Abe; 宗光阿部; Eiji Shinohara; 英司篠原; Minoru Sasaki; 佐々木　　実; Kazuhiro Hane; 一博羽根
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2024-05-27
Also published as: JP4335746B2

Abstract

【課題】ワークが表面に凹凸を有するものであっても、ワークの表面に均一な厚みの塗膜を形成でき、しかもワークの凹凸形状が変化しても対応可能なスプレーコート装置の提供。
【解決手段】塗布チャンバ１内にワーク支持台３を有し、ワーク支持台３上に載置されたワーク２に塗布液を噴霧してワーク２の表面に塗膜を成膜する装置であって、塗布チャンバ１内にワーク２に塗布液を噴霧する塗布用ノズル５が設けられ、ワーク支持台３の周囲に複数の給排気口２５ａが設けられ、これら複数の給排気口２５ａはそれぞれ独立して、その位置が移動可能で且つ給排気口の向く方向が変更可能な構成とされ、それぞれ独立して給排気量が調節可能な構成とされたスプレーコート装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリコン基板などのワークに塗布液を噴霧して塗膜を形成するために用いられるスプレーコート装置及びこれを用いたスプレーコート方法に関する。

従来の塗布装置としては、塗布チャンバ内に配置された回転台と、この回転台に着脱自在に固定されたワークの表面に塗布液（液状の塗布材）を滴下する塗布ノズルが備えられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この塗布装置を用いてワークに塗布液をスピンコートするには、上記回転台に固定されたワークに上記塗布ノズルから塗布液を滴下したのち、上記回転台を高速回転してワークの表面に塗膜を形成している。
しかしこのような塗布装置を用いて表面に凹凸を有するワークにスピンコートを行うと、液状の塗布材ではワークの凹凸形状で塗料の液だれが生じてしまい、均一な塗膜を成膜するのが困難であった。

そこで凹凸を有するワークに塗布材を塗布する装置として、吹付室内にワークを載置した状態で搬送する搬送機構とワークに塗布液を噴霧するスプレーノズルとを設け、かつこのスプレーノズルの位置をワークの形状に合わせて固定した装置が考えられている（例えば、特許文献２参照）。
しかしこのような塗布装置では、ワークの形状が変わると使用できないという問題があった。

従来の塗布装置のその他の例としては、ワークの凹凸形状に応じてスプレーノズルとワークとの角度や距離を変更できるようにした装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。
しかしながらこの装置では、複雑な形状のワークに塗布材を塗布する場合、スプレーノズルの位置制御が複雑になり、微小な凹凸形状に均一に塗布を行うことができなかった。また、塗布チャンバ内でスプレーノズルの角度を変更すると、ノズルから噴射した塗布材がチャンバ内壁で跳ね返ってワークに付着することがあり、均一な塗布が行えないという問題があった。
特開平５−２５９０５０号公報特開平５−１８４９８７号公報特開平６−０３９３３９号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ワークが表面に凹凸を有するものであっても、ワークの表面に均一な厚みの塗膜を形成でき、しかもワークの凹凸形状が変化しても対応可能なスプレーコート装置を提供することにある。
また、ワークが表面に凹凸を有するものであっても、ワークの表面に均一な厚みの塗膜を形成できるスプレーコート方法の提供を目的とする。

本発明のスプレーコート装置は、塗布チャンバ内にワーク支持台を有し、該ワーク支持台上に載置されたワークに塗布液を噴霧して前記ワークの表面に塗膜を成膜するスプレーコート装置であって、
前記塗布チャンバ内に前記ワークに塗布液を噴霧する塗布用ノズルが設けられ、前記ワーク支持台の周囲に複数の排気口が設けられ、
前記複数の排気口はそれぞれ独立して、その位置が移動可能で且つ排気口の向く方向が変更可能な構成とされ、それぞれ独立して排気量が調節可能な構成とされたことを特徴とする。

また、上記構成の本発明のスプレーコート装置において、前記ワーク支持台の周囲に複数の給気口が設けられ、前記複数の給気口はそれぞれ独立して、その位置が移動可能で且つ給気口の向く方向が変更可能な構成とされ、それぞれ独立して給気量が調節可能な構成とされたことを特徴とする。
また、上記のいずれかの構成の本発明のスプレーコート装置において、前記塗布チャンバ内の雰囲気を減圧する減圧手段が設けられていることが好ましい。

本発明のスプレーコート方法は、上記の塗布チャンバ内にワーク支持台と塗布用ノズルと複数の排気口が設けられた上記構成の本発明のスプレーコート装置を用い、前記塗布用ノズルから前記塗布液を噴霧して前記ワークの表面に塗膜を形成する際に、前記複数の排気口からそれぞれ排出する排気量を個別に調節することを特徴とする。
また、本発明のスプレーコート方法は、上記の塗布チャンバ内にワーク支持台と塗布用ノズルと複数の給気口が設けられたスプレーコート装置を用い、前記塗布用ノズルから前記塗布液を噴霧して前記ワークの表面に塗膜を形成する際に、前記複数の給気口からそれぞれ供給する給気量を制御することを特徴とする。

また、本発明のスプレーコート方法は、上記の塗布チャンバ内にワーク支持台と塗布用ノズルと複数の排気口と複数の給気口が設けられた上記構成の本発明のスプレーコート装置を用い、前記塗布用ノズルから前記塗布液を噴霧して前記ワークの表面に塗膜を形成する際に、前記複数の排気口からそれぞれ排出する排気量を個別に調節するとともに前記複数の給気口からそれぞれ供給する給気量を制御することを特徴とする。

また、本発明の立体回路基板の製造方法は、上記のいずれかの構成の本発明のスプレーコート方法を用いる立体回路基板の製造方法であって、
前記塗布液としてレジストとその溶剤からなる塗布液を用い、前記ワーク支持台に載置されたワークとして表面に凹凸を有するワークを用いることを特徴とする。
上記の構成の本発明の立体回路基板の製造方法において、前記ワークの表面に塗膜を形成する工程の後に、フォトリソグラフィー技術により配線パターンを形成する工程を備えることを特徴とする。

本発明のスプレーコート装置は、前記塗布チャンバ内に前記ワークに塗布液を噴霧する塗布用ノズルが設けられ、前記ワーク支持台の周囲に複数の排気口が設けられ、前記複数の排気口はそれぞれ独立して、その位置が移動可能で且つ排気口の向く方向が変更可能な構成とされ、それぞれ独立して排気量が調節可能な構成とされたものであるので、複数の排気口は全て単独に制御することができ、かつ排気の量も単独に制御することができるため、表面に凹凸を有するような形状が複雑なワークへの塗膜の形成にも対応することができ、ワークの表面に均一な厚みの塗膜を形成することができる。
また、塗布用ノズルから塗布液を噴霧してワークに塗布液をスプレーコートする際に、上記複数の排気口から強制排気して塗布チャンバ内を減圧することで、空気抵抗が減り、ワークへの霧状の塗布液（塗布液ミスト）の付きまわり性を向上できる。
また、ワークの形状に応じて複数の排気口の位置及び排気口の向く方向を塗布液の噴霧前或いは噴霧中に調整し、また、塗布用ノズルから塗布液を噴霧してワークに塗布液をスプレーコートする際には各排気口からの排気量を調整し、塗布液ミストの流れを制御することでワークの表面に厚みが均一な塗膜を形成できる。

また、前記ワーク支持台の周囲に複数の給気口が設けられ、前記複数の給気口はそれぞれ独立して、その位置が移動可能で且つ給気口の向く方向が変更可能な構成とされ、それぞれ独立して給気量が調節可能な構成とされたものにあっては、給気の量も単独に制御することができる。
また、ワークの形状に応じて複数の給気口の位置及び給気口の向く方向を塗布液の噴霧前或いは噴霧中に調整し、また、塗布用ノズルから塗布液を噴霧してワークに塗布液をスプレーコートする際には各給気口からの給気量を調整し、塗布液ミストの流れを制御することでワークの表面に厚みが均一な塗膜を形成できる。

例えば、表面に凹凸を有し、かつこの凸部の一方の側に斜面を有する形状のワークに塗膜を形成するには、上記ワークの斜面の近傍に配置された給気口から緩く給気を行い、斜面の近傍以外の部分に配置された排気口からは強制排気を行う（特に、ワークの斜面が形成されている側と反対側（他方の側）に配置されている排気口中心に強制的に排気を行う）ことで、塗布用ノズルから噴霧された塗布液ミストの流れをワークの上記斜面が形成された側と反対側に向かう流れとすることができ、この塗布液ミストの流れによって上記斜面への塗布液ミストのつきまわりが良くなり、斜面を有するワークの表面にも厚みが均一の塗布膜を形成することができる。
従って、本発明のスプレーコート装置によれば、ワークが表面に凹凸を有するものであっても、表面に均一な厚みの塗膜を形成でき、しかもワークの凹凸形状が変化しても対応可能である。

また、本発明のスプレーコート方法によれば、上記のいずれかの構成の本発明のスプレーコート装置を用い、前記塗布用ノズルから前記塗布液を噴霧して前記ワークの表面に塗膜を形成する際に、前記複数の排気口からそれぞれ排出する排気量を個別に調節するか、あるいは前記複数の給気口からそれぞれ供給する給気量を制御するか、あるいは前記複数の排気口からそれぞれ排出する排気量を個別に調節するとともに前記複数の給気口からそれぞれ供給する給気量を制御することにより、塗布液ミストの流れを制御することができ、ワークが表面に凹凸を有するものであっても表面に厚みが均一な塗膜を形成できる。

次に図面を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではないことは勿論であるとともに、以下の図面においては各構成部分の縮尺について図面に表記することが容易となるように構成部分毎に縮尺を変えて記載している。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態のスプレーコート装置の概略構成を示す図である。
本実施形態のスプレーコート装置は、塗布チャンバ１内に、ワーク２を載置するワーク支持台３と、ワーク支持台３上に載置されたワーク２に溶剤蒸気とともに塗布液を霧状に噴霧する二流体ノズルからなる塗布用ノズル５が設けられ、ワーク支持台３の周囲に複数の給排気手段１１が設けられ、さらにこの塗布チャンバ１にこの塗布チャンバ１内を雰囲気を減圧する減圧手段（図示略）が設けられた概略構成のものである。

ワーク支持台３の下面には、モータ（図示略）の回転軸３ａが取り付けられており、上記モータを駆動すると回転軸３ａによりワーク支持台３も回転駆動するようになっている。ワーク支持台３には、ワーク支持台３に載置されたワーク２を加熱するための加熱手段が備えられていてもよい。
このワーク支持台３の上面にワーク２が載置される。ワーク支持台３は、吸引によりワーク２を保持できるようになっている。
ワーク２は、シリコン基板、プリント基板、プラスチック基板、Ｃｕ基板、金属層付き基板、プリント配線基板などの基板や、また、この種の基板で表面に凹凸を有するものや、さらにこの凸部に斜面２ａを有する形状のものが用いられる。

ワーク支持台３の上方に二流体ノズルからなる塗布用ノズル５が配置されている。この塗布用ノズル５に塗布液供給源（図示略）から塗布液４が供給される塗布液供給管５ａが接続され、また、この塗布液供給管５ａに塗布液の流量をコントロールするレギュレータ（図示略）とエアオペレーションバルブ５ｂが設けられている。上記塗布液供給源は、塗布液４が収容された容器が備えられており、この容器内はＮ_２加圧系によって加圧されている。
また、塗布用ノズル５に溶剤供給源（図示略）から溶剤蒸気９が供給される溶剤供給管８ａが接続され、また、この溶剤供給管８ａに溶剤蒸気の流量をコントロールするレギュレータ（図示略）とエアオペレーションバルブ８ｂが設けられている。上記溶剤供給源には、溶剤が収容された容器が備えられており、この容器内はＮ_２加圧系によって加圧され、溶剤の飽和蒸気圧に保たれており、それにより容器内で溶剤蒸気が発生している。

オペレーションバルブ５ｂを開にすると、上記塗布液供給源の容器内の塗布液が上記レギュレータ、バルブ５ｂを経由して塗布用ノズル５内に注入される。一方、エアオペレーションバルブ８ｂを開にすると、上記溶剤供給源において発生した溶剤蒸気９が上記レギュレータ、エアオペレーションバルブ８ｂを経由して塗布用ノズル５内に注入される。
このように塗布用ノズル５に溶剤蒸気９と塗布液４が供給されると、このノズル５の噴射口から溶剤蒸気とともに霧状の塗布液（塗布液ミスト）４ａがワーク支持台３に向けて噴霧される。

塗布液４としては、ワーク支持台３上に載置するワーク２及びこのワーク２に施す処理によって異なるが、レジストとレジストシンナー（溶剤）を含んでおり、レジストとしてはネガレジスト、ポジレジスト、ソルダレジストなどが用いられる。
溶剤９としては、塗布液４に含まれている溶剤が用いられ、例えば、キシレン、乳酸エチル、３メチルメトキシプロピオネ―ト（ＭＭＰ）、エチルエトキシプロピオネート（ＥＥＰ）、アセトン、ｎ−ブチルアセテート（ＮＢＡ）、エチルセロソルブアセテート（ＥＣＡ）、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＮＥＡ）などレジストシンナーとして使用される溶剤が用いられる。
塗布用ノズル５から噴射される塗布液の量としては、３０〜２００ｇ／時間程度とされる。

また、図２に示すようにワーク支持台３の周囲に複数の給排気手段１１が設けられている。
給排気手段１１は、図３に示すように上下に昇降可能な第一ステージ２１上に左右に移動可能な第二ステージ２２が設けられ、第二ステージ２２上に第一ジョイント２３を介して蛇腹状の第一給排気管２４が接続され、さらにこの第一給排気管２４と蛇腹状の第二給排気管２５とが第二ジョイント２６を介して接続されている。第一ステージ２１内と第二ステージ２２内にはそれぞれ給排気用通路（図示略）が形成されており、これら給排気用通路は連通している。
第一給排気管２４と第二ステージ２２の給排気用通路とは第一ジョイント２３を介して連通しており、第一給排気管２４と第二給排気管２５とは第二ジョイント２６を介して連通している。第一ステージ２１の給排気用通路は、給排気ライン（図示略）に接続されている。第二給排気管２５の先端が給排気口２５ａとされている。
これら複数の給排気手段１１は、複数の第二給排気２５が塗布チャンバ１内のワーク支持台３の周囲に配置されることで、複数の給排気口２５ａがワーク支持台３の周囲で開口している。

各給排気手段１１は、第一と第二給排気管２４、２５をそれぞれ伸縮することにより給排気口２５ａの高さを変更可能であり、また、第一と第二ジョイント２３、３６をそれぞれ回転することにより給排気口２５ａの向きを変更可能であり、また、第一ステージ２１、第二ステージ２２により給排気口２５ａの位置を変更できるようになっている。
また、各給排気手段１１の給排気量は、上記給排気ラインに備えられたファン（図示略）の回転数又はダンパ（図示略）の開閉により制御することができる。
従って、ワーク支持台３の周囲に配置された複数の排気口２５ａはそれぞれ独立して、その位置が移動可能で且つ給排気口の向く方向が変更可能な構成とされ、それぞれ独立して給排気量が調節可能な構成とされている。
複数の給排気手段１１から排気される排気量の合計は、塗布用ノズル５から供給される空気の量以上とされ、例えば、塗布ノズル５からの空気の供給量が４０リットル／分（４０ＳＬＭ）の場合、排気量の合計は４０リットル／分以上とされる。

次に、図１乃至図３に示すスプレーコート装置を用いてワーク２の表面に塗膜を形成するスプレーコート方法について説明する。
まず、上記減圧手段により塗布チャンバ１内の雰囲気を減圧する。
ついで、塗布チャンバ１内のワーク支持台３の上面にワーク２を載置し、吸引によりワーク支持台３に保持する。ここでのワーク２としては、図１と図２に示すような表面に凹凸を有し、かつ凸部の一方の側（図面では右側）に斜面２ａを有するものが用いられる。また、ワーク２に溶剤ミストを噴霧する前には、ワーク２の形状に応じてワーク支持台３の周囲の複数の排気口２５ａの位置や高さや向きを予め調整しておく。

ついで、モータを駆動して回転軸３ａを回転することによりワーク支持台３をワーク２とともに回転する。
ついで、オペレーションバルブ５ｂ、８ｂを開にし、塗布ノズル５の噴射口から溶剤蒸気とともに塗布液ミスト４ａを回転するワーク２に向けて噴霧する。これとともに、ワーク２の斜面２の近傍に配置された給排気口２５ａから緩く給気を行い、斜面２ａの近傍以外の部分に配置された給排気口２５ａからは強制排気を行う（特に、ワーク２の斜面２ａが形成されている側と反対側に配置されている給排気口２５ａを中心に強制的に排気を行う）。
このようにすると、図４に示すように塗布用ノズル５から噴霧された塗布液ミスト４ａの流れをワーク２の斜面２ａが形成された側と反対側に向かう流れとすることができ、この塗布液ミスト４ａの流れによって斜面２ａへの塗布液ミスト４ａのつきまわりが良くなり、ワーク２の表面に塗膜を形成する。なお、図４は塗布チャンバ１内で、塗布用ノズル５より下側を示した模式図である。
なお、塗布用ノズル５から塗布液ミスト４ａの噴霧中に複数の給排気口２５ａの位置や高さや向きを調整するようにしてもよい。

ついで、オペレーションバルブ５ｂ、８ｂを閉にして塗布用ノズル５からの溶剤蒸気と塗布液ミスト４ａの噴霧を止め、複数の給排気口２５ａからの強制排気をかけて塗布チャンバ１内の溶剤濃度を小さくすることにより上記塗膜の乾燥を促進すると、表面に厚みが均一な塗膜が形成されたワーク２が得られる。

本実施形態のスプレーコート装置によれば、上記構成としたことにより、複数の給排気口２５ａは全て単独に制御することができ、かつ給排気の量も単独に制御することができるため、表面に凹凸を有するような形状が複雑なワーク２への塗膜の形成にも対応することができ、ワークの表面に均一な厚みの塗膜を形成することができ、しかもワークの凹凸形状が変化しても対応可能である。

なお、上記実施形態のスプレーコート装置においては、塗布用ノズル５が二流体ノズルから構成されている場合について説明したが、塗布用ノズルとして塗布液を噴霧するノズル又は超音波霧化ノズルを用いたものであってもよく、また、このような塗布用ノズルと別個に溶剤を噴霧する溶剤用ノズルを設けるようにしたものであってもよい。
また、上記実施形態においてはワーク支持台３の周囲に配置された給排気口２５ａが給気口と排気口を兼ねる場合について説明したが、図５に示すように給排気口２５ａ内に排気口２５ｂと給気口２５ｂを別個に設けたものであってもよい。

また、上記実施形態においてはワーク支持台３の周囲に給気と排気を兼ねる手段が複数設けられた場合について説明したが、ワーク支持台３の周囲に複数の排気口を設けるようにしたものであってもよく、また、ワーク支持台３の周囲に複数の給排気口２５ａを設けるようにしたものであってもよく、ワーク支持台３の周囲に複数の排気口を設け、さらにこれら排気口とは別個に複数の給気口を設けるようにしたものであってもよい。

また、上記実施形態のスプレーコート方法は立体回路基板の製造方法に適用することも可能で、その場合には、塗布液４としてレジストとその溶剤からなる塗布液を用い、ワーク支持台３に載置するワーク２として表面に凹凸や斜面を有するワークが用いられる。
また、この立体回路基板の製造方法においては、ワークの表面に塗膜を形成する工程の後に、フォトリソグラフィー技術により配線パターンを形成する工程が備えられることで立体回路基板が得られる。

本発明の第１の実施形態のスプレーコート装置の概略構成を示す図。図１のスプレーコート装置の塗布チャンバ内に設けられたワーク支持台と複数の給排気口を塗布用ノズル側から見たときの平面図。図１のスプレーコート装置に備えられた給排気手段の概略構成を示す図。本発明の実施形態のスプレーコート方法の説明図。図１のスプレーコート装置の塗布チャンバ内に設けられたワーク支持台の周囲に配置される給排気口の他の例を示す図。

符号の説明

１・・・塗布チャンバ、２・・・ワーク、２ａ・・・斜面、３・・・ワーク支持台、４・・・塗布液、４ａ・・・霧状の塗布液（塗布液ミスト）、５・・・塗布用ノズル、５ａ・・・塗布液供給管、５ｂ・・・エアオペレーションバルブ、８ａ・・・溶剤供給管、８ｂ・・・エアオペレーションバルブ、９・・・溶剤蒸気、１１・・・給排気手段、２１・・・第一ステージ、２２・・・第二ステージ、２３・・・第一ジョイント、２４・・・第一給排気管、２５・・・第二給排気管、２６・・・第二ジョイント、２５ａ・・・給排気口、２５ｂ・・・排気口、２５ｃ・・・給気口。

Claims

塗布チャンバ内にワーク支持台を有し、該ワーク支持台上に載置されたワークに塗布液を噴霧して前記ワークの表面に塗膜を成膜するスプレーコート装置であって、
前記塗布チャンバ内に前記ワークに塗布液を噴霧する塗布用ノズルが設けられ、前記ワーク支持台の周囲に複数の排気口が設けられ、
前記複数の排気口はそれぞれ独立して、その位置が移動可能で且つ排気口の向く方向が変更可能な構成とされ、それぞれ独立して排気量が調節可能な構成とされたことを特徴とするスプレーコート装置。
前記ワーク支持台の周囲に複数の給気口が設けられ、前記複数の給気口はそれぞれ独立して、その位置が移動可能で且つ給気口の向く方向が変更可能な構成とされ、それぞれ独立して給気量が調節可能な構成とされたことを特徴とする請求項１記載のスプレーコート装置。
前記塗布チャンバ内の雰囲気を減圧する減圧手段が設けられたことを特徴とする請求項１に記載のスプレーコート装置。
前記塗布チャンバ内の雰囲気を減圧する減圧手段が設けられたことを特徴とする請求項２に記載のスプレーコート装置。
請求項１又は３に記載のスプレーコート装置を用い、前記塗布用ノズルから前記塗布液を噴霧して前記ワークの表面に塗膜を形成する際に、前記複数の排気口からそれぞれ排出する排気量を個別に調節することを特徴とするスプレーコート方法。
請求項２又は４に記載のスプレーコート装置を用い、前記塗布用ノズルから前記塗布液を噴霧して前記ワークの表面に塗膜を形成する際に、前記複数の給気口からそれぞれ供給する給気量を制御することを特徴とするスプレーコート方法。
請求項５又は６のいずれか一項に記載のスプレーコート方法を用いる立体回路基板の製造方法であって、
前記塗布液としてレジストとその溶剤からなる塗布液を用い、前記ワーク支持台に載置されたワークとして表面に凹凸を有するワークを用いることを特徴とする立体回路基板の製造方法。
前記ワークの表面に塗膜を形成する工程の後に、フォトリソグラフィー技術により配線パターンを形成する工程を備えることを特徴とする請求項７に記載の立体回路基板の製造方法。