JP4986490B2 - 予備吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス基板や半導体ウェハ等の基板表面にレジスト等の塗布液を塗布するスリットコータの予備吐出装置及び予備吐出方法に関するものである。

スリットコータを用いて基板表面に塗布液をコートする場合、塗布作業が終了した後の次の基板に塗布するまでの待機期間中に、スリットノズルの先端部の塗布液が空気と接触するため塗布液の濃度が部分的に高くなり、部分的に塗布液の粘度が上昇してしまう。
このような状態で塗布作業を行うと、部分的な粘度むらにより縦筋等の塗布むらや膜切れが発生する。
このような不具合を解消するために、基板への塗布液の供給に先立ってスリットノズルの開口付近に存在する少量の塗布液を吐出させる予備吐出処理が行われている。

このような予備吐出処理を行う予備吐出装置として、プライミングローラを用い、スリットノズルからプライミングローラ上に少量の塗布液を吐出させるローラ方式の予備吐出装置が既知である（例えば特許文献１参照）。
この予備吐出装置では、洗浄液が収容されている洗浄槽内にプライミングローラを浸浸し、スリットノズルから吐出された塗布液をプライミングローラの回転に伴いスキージにより掻き落とすように構成されている。

特開２００５−３２９３４０号公報

ところで、上述したようなローラ方式の予備吐出装置は、ローラ自身を収容する洗浄槽を必要とするため装置自体の容積が大きくなり装置自体が大型化する欠点がある。また塗布される基板の大型化に伴いローラも大型化するため、ローラの加工精度を維持するのが困難になる欠点が生じていた。さらにローラ方式の場合、洗浄液中にプライミングローラを浸漬するために洗浄液の消費量が大量になり、ランニングコストも高価になる欠点も指摘されている。
またこれ以外にも、ローラ全体を常に清浄に保つために、スリットノズルのスリット長以上のスキージ（ローラ表面の塗布液かき取り用）が必要となるので、ローラの場合と同様スキージの加工精度の維持が困難であり、さらにはこのような大型化したスキージをローラに対して所定の角度で設けることに関しても精度の維持が困難であった。
またローラの清掃に欠陥が生じた場合、その欠陥が塗布自体に悪影響を与え易いという欠点がある。

本発明は上述した点に鑑み、装置自体が大型化することなく、またローラ自体に高い加工精度を必要としない予備吐出装置及び予備吐出方法を実現するものである。
さらに、本発明の他の目的は、洗浄液の消費量が比較的少量で済み、ランニングコストが安価な予備吐出装置及び予備吐出方法を実現するものである。

本発明の予備吐出装置は、基板表面への塗布に先立って、スリットノズルからの塗布液を吐出させるための予備吐出装置であって、スリットノズルと対向して配置され、スリットノズルのスリット開口の延在方向と同一の方向に延在する予備吐出面と、予備吐出面の近傍に、予備吐出面の表面に存在する塗布液を除去する除去機構が設けられている構成とする。

本発明の予備吐出装置によれば、スリットノズルと対向して配置され、スリットノズルのスリット開口の延在方向と同一の方向に延在する予備吐出面と、予備吐出面の近傍に、予備吐出面の表面に存在する塗布液を除去する除去機構が設けられているので、予備吐出面（仮想の基板）に塗布液を吐出するようにして実際の予備吐出処理を行うことが可能になる。これにより、例えばローラ方式の予備吐出装置の場合に比べて駆動装置を設ける必要もなく簡易な構造を得られると共に装置の大型化を抑えることができる。また製造コストも抑えることができる。さらにはローラ方式を用いていないので高い加工精度も必要としない。

本発明の予備吐出方法は、基板表面への塗布に先立って、スリットノズルからの塗布液を吐出させるための予備吐出方法であって、スリットノズルが基板表面に塗布液を供給する間に、スリットノズルのスリット開口の延在方向と同一の方向に延在する予備吐出面上で除去機構を移動させることで、予備吐出面上に残存する塗布液を除去するようにする。

本発明の予備吐出方法によれば、スリットノズルが基板表面に塗布液を供給する間に、スリットノズルのスリット開口の延在方向と同一の方向に延在する予備吐出面上で除去機構を移動させることで、予備吐出面上に残存する塗布液を除去するようにしたので、例えばローラ方式の予備吐出方式に比べて簡易に予備吐出処理を行うことができ処理効率を向上させることができる。また、予備吐出処理中は例えば予備吐出面へ少量の洗浄液を供給するだけで構わなく、その後の除去機構の移動で塗布液を除去することができるので、例えばローラ方式の予備吐出方式に比べて洗浄液の消費量を大幅に削減することができる。

本発明の予備吐出装置によれば、構造的に簡易であり、また安価な予備吐出装置を得ることが可能になる。
また、本発明の予備吐出方法によれば、予備吐出処理の処理効率の向上及び洗浄液の削減をも図ることが可能になる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１及び図２は、本発明の予備吐出装置を具えるスリットコータの概略構成図を示し、図１は平面図、図２は図１のＡ―Ａ線上の断面図である。また図３及び図４は予備吐出装置の概略構成図、図５は予備吐出装置の除去機構の詳細を示す側面図である。
図１及び図２に示すように、スリットコータは基台１を具え、基台１に一対のレール（２ａ，２ｂ）が設けられている。レール（２ａ，２ｂ）にはスリットノズル３が搭載された移動装置４が走行自在に配置され、レール（２ａ，２ｂ）のほぼ中央に基板載置ステージ５が配置されている。そして、基板載置ステージ５上にガラス基板や半導体ウェハ等の基板Ｗが配置され、基板Ｗの表面にレジスト等の塗布液が塗布される。移動装置４は、レール（２ａ，２ｂ）に係合する駆動部（６ａ，６ｂ）とこれら駆動部間に架設したビーム（７ａ，７ｂ）を具えている。

スリットノズル３は、２つの駆動装置（６ａ，６ｂ）との間に昇降自在に支持され、レール（２ａ，２ｂ）の延在方向と直交する方向に延在するスリット開口を有しており、塗布液はこのスリット開口を介して基板Ｗの表面に塗布される。スリットノズル３は、シリンジポンプ（図示せず）と連通すると共に塗布液供給チューブ（図示せず）共連通して１回分の塗布液が供給される。そして、１回の塗布が終了した後は、余分な塗布液は排出チューブを介して回収される。

なお、基板W表面への塗布に際しては、例えばギャップセンサを用いてスリットノズルと基板W表面との間隔を測定し、図示しない昇降装置を駆動してスリットノズル３と基板W表面との間隔が所定の間隔に維持されるように調整する。

そして本実施の形態においては特に、基板載置ステージ５から離れた位置に設けられた予備吐出部１０において、予備吐出装置が次に示すように構成されている。
即ち、予備吐出装置は、図３及び図４に示すように、スリットノズル３と対向するように配置され、スリットノズル３のスリット開口の延在方向と同一の方向に延在する予備吐出面２０と、予備吐出面２０の表面に存在する塗布液を除去する除去機構２１等から構成されている。

予備吐出面２０は板状のプレートで形成されており、このプレート２０はドレインパン２２に固定され、スリットノズル３のスリット開口の延在方向と同一の方向に延在している。ドレインパン２２には、図示しないが、ドレインパン２２自身を洗浄する洗浄液供給機構を独自で有している。またドレインパン２２内を排気する排気機構も有している。
またプレート２０の両端（２０ａ，２０ｂ）は面取り加工されている。このように面取り加工することにより、後述するように、スキージ２２がプレート２０上を移動する際、スキージ２２がプレート２０の両端（２０ａ，２０ｂ）により影響（接触による破損等）を受けることを防ぐことができる。

除去機構２１は、図５に示すように、スキージ２３が取り付けられた本体２４と、この本体２４に取り付けられた洗浄液供給機構２５、乾燥機構２６、吸引機構２７とから構成されている。

除去機構２１では、図示のようにプレート２０上に配置された際に、可動方向（矢印Ａ参照）を基準として、本体２４の後段に乾燥機構２６が、本体２４の前段に洗浄液供給機構２５が配置されるように取り付けられている。吸引機構２７は、本体２４においてスキージ２３が取り付けられた側とは反対側に取り付けられている。また本体３０は支点Ｘを基準として回動可能に取り付けられている。
なお、洗浄液供給機構２５、乾燥機構２６、吸引機構２７の取り付け位置やプレート２０に対する本体２４の向き等は図示の場合に限定されず状況に応じて様々な形態が考えられる。

このような構成の除去機構２１では、図示しない駆動機構に設けられた押圧バネにより自身がプレート２０に押圧されると共にスキージ２３もプレート２０に圧接される。そしてスリットノズル３の開口の延在方向と同一の方向（長手方向）に一体で移動し後述するような予備吐出処理を行う。なお、プレート２０上に塗布液を吐出しない場合は、除去機構２１はプレート２０上から一旦上方へ離れ、プレート２０に対して直行方向（矢印Ｂ参照）に移動し待機位置に戻る。即ちプレート２０の横側へ移動する。

スキージ２３の端部（下端）は上述したようにプレート２０の表面に対して圧接され、スキージ２３とプレート２０の表面との間には弾性圧接力が作用している。プレート２０に対してのスキージ２３の突き当て角度は例えば３０〜７５度（好ましくは４５〜６０度）の範囲で調整することができる。このような角度でスキージ２３をプレート２０に突き当てることにより塗布液のかき取り効果を高めることができる。

スキージ２３としては、プレート２０よりも硬度が低く、耐溶剤性があり、弾性を有する材料からなるものが好ましい。本実施の形態ではポリエステルを用いているが、これ以外にも例えば弾性変形可能なゴム材料からなるものも用いることができる。

洗浄液供給機構２５には洗浄液を供給する洗浄液供給孔２９が設けられている。この洗浄液供給機構２５はプレート２０上に洗浄液を供給できる構成であれば構わなく供給管やノズル形状等は様々な形態が考えられ、例えば複数のノズルを設けるようにしてプレート２０上に異なる種類の洗浄液を供給することもできる。またこれ以外にもノズルの向き或いはノズルからの洗浄液の供給角度を変えることでプレート２０だけでなくスキージ２３に洗浄液を供給することもできる。この場合は別途スキージ２３用の洗浄液供給機構を設ける必要もなく構成を簡素化できる。

乾燥機構２６にはエアを供給するエア供給孔２８が設けられている。この乾燥機構２６も洗浄液供給機構２５に類似して、プレート２０上にエアを供給できる構成であれば構わなく供給管やノズル形状等は様々な形態が考えられる。例えばノズルの向き或いはノズルからのエアの供給角度を変えることでプレート２０だけでなくスキージ２３にエアを供給することもでき、この場合は別途スキージ２３用の乾燥機構を設ける必要もなく構成を簡素化できる。

なおスキージ２３用の洗浄液供給機構或いは乾燥機構を別途設ける場合は、プレート２０の近傍（上側、下側、横側等）、除去機構２１の移動終点位置近傍、除去機構２１の待機位置近傍等に設けることができる。また除去機構２１に一体に組み込むこともできる。

吸引機構２７は、図示しないが、本体２４内を通じてスキージ２３の近傍へと通じる吸引用のノズルから構成されている。

このような本実施の形態の予備吐出装置によれば、スリットノズル３のスリット開口の延在方向と同一の方向に延在するプレート２０と、このプレート２０の近傍に、プレート２０の表面に存在する塗布液を除去する除去機構２１が設けられているので、後述するように実際にプレート２０上で移動させた場合は、プレート（仮想の基板）２０に正規の塗布工程と同様に塗布液を吐出して除去機構２１によりプレート２０上の塗布液を除去するという容易な予備吐出処理を行うことが可能になる（例えばローラ方式の予備吐出装置の場合に比べて）。
すなわち、本実施の形態の場合、板状のプレート２０の幅と略同等の幅のスキージ２３を単にスリットノズル３の開口の延在方向に移動させるといった簡易な構成なので、ローラ方式のようにローラの駆動機構やスリット長以上のスキージ等は必要なく、ローラ自体やスキージの取り付け方に高い精度も要求されない。このように、高い加工精度も要求されず大掛りな駆動装置も必要としないので製造コストが抑えられた簡易な装置構造を得ることができる。

また除去機構２１が、スキージ２３及び洗浄液供給機構２５、更には乾燥機構２６や吸引機構２７とから構成されているので、後述するように実際にプレート２０上で移動させた場合は、プレート２０上の塗布液を洗浄液でやわらかくしてスキージ２３でかき取ることが可能になる。そして更に、吸引機構によりかき取った塗布液をダイレクトに吸引することもでき、かき取った後のプレート２０をクリーンな状態に乾燥させることも可能になる。

次に、上述した予備吐出装置を用いた実際の予備吐出方法（予備吐出処理）の実施の形態を説明する。本実施の形態では、塗布に際し、予備吐出部１０をスタート位置とする。

基板Ｗへの正規塗布工程が終了すると、図３に示したようにスリットノズル３はスタート位置である予備吐出部１０に戻る。そしてスリットノズル３からプレート２０へ、正規の塗布工程と同様な操作により所定量の塗布液を吐出（供給）する。
この際、スリットノズル３は、プレート２０に近づくように下降し、例えばスリットノズル３の先端とプレート２０の表面との間隔が例えば３０μｍとなるまで下降してビードを形成する。その後、スリットノズル３を例えば１５０〜２００μｍ程度まで上昇させ、その間にポンプからの塗布液供給速度を基板Wへの塗布速度まで上げてスリットノズル３を移動させて所定量の塗布液を吐出する。

プレート２０上に塗布液を吐出した後、スリットノズル３は基板W上へ移動し基板Wへの正規塗布工程へ再び戻る。
具体的には、リニアモータが駆動されることで移動装置５が図面の右側に向けて移動し、スリットノズル３から基板Ｗの表面にレジスト等の塗布液を供給する。基板Ｗの表面への正規な塗布工程が終了すると、スリットノズル３は昇降しスタート位置まで戻る。

このように次の基板Wへの正規塗布工程が再び行われ始めると、予備吐出部１０では除去機構２１が動作してプレート２０上の塗布液の除去を始める。
即ち、除去機構２１が待機位置からプレート２０上に移動し、図４及び図５に示すようにプレート２０上に対向して配置される。そして洗浄液供給機構２５から洗浄液をプレート２０上に供給する。

次に除去機構２１をプレート２０上の一端から他端（図４及び図５中矢印Ａ）へ移動することでプレート２０上の塗布液をスキージ２３によりかき取る。この際、洗浄液により塗布液の粘性は低下しておりプレート２０上から塗布液をきれいにかき取ることができる。そしてこのかき取り動作にあわせて吸引機構２７の駆動によりスキージ２３に付いた塗布液をダイレクトに吸引する。
なお吸引はかき取り動作にあわせなくても構わなく、スキージ２３が移動終点まで到達した時点で動作することもできる。また除去機構２１の移動は１回きりではなく複数回行う場合も考えられる。

次に乾燥機構２６よりエアをプレート２０上に供給してプレート２０を乾燥する。そしてこの後は、除去機構２１をプレート２０上から一旦上方へ離し、プレート２０に対して直行方向に移動させ（図４中矢印Ｂ参照）待機位置へと戻す。
なお、例えばスキージ２３も洗浄液で洗浄し乾燥させる場合は、洗浄液供給機構や乾燥機構が設けられている箇所にもよるが（除去機構２１に一体に設けられているかそれとも別途設けられているか）、待機位置に戻る前（プレート２０の乾燥後）や待機位置に戻ってから行われる。

このような本実施の形態の予備吐出方法によれば、プレート２０上に塗布液を吐出して洗浄液を供給後、スキージ２３でかき取るだけの簡易な方法としたので、例えばローラ方式の予備吐出方式に比べて処理効率を向上できる。また、予備吐出処理中は洗浄液供給機構２５から少量の洗浄液をプレート２０上へ供給するだけで構わなく、例えばローラ方式の予備吐出方式に比べて洗浄液の消費量を大幅に削減することができる。
また、吸引機構２７でスキージ２３に付いた塗布液をダイレクトに吸引しているのでスキージ２３を常に洗浄後に近い状態にすることができ処理中は最大のかき取り効果を維持することができる。またかき取り後のプレート２０を乾燥機構２６により乾燥させているので、プレート２０上を常にクリーンな状態にすることもできる。
なお、プレート２０だけでなくスキージ２３を洗浄及び乾燥する場合は、よりクリーンな環境下で予備吐出処理を行うことができる。

上述した実施の形態の予備吐出装置では、予備吐出面２０として板状のプレートを用いたが、これ以外にもベルト状のものを用いることもできる。
例えばベルトをローラ状に回転移動可能な構成とすれば、回転移動するベルトに対して固定されたスキージを当接することで、本実施の形態の構成（図３及び図４）と同様に塗布液をかき取ることができる。この場合、スキージはベルトに当接すればよいのでスキージの配置位置も特に限定されない。

また上述した実施の形態の予備吐出装置では、除去機構２１が、スキージ２３及び洗浄液供給機構２５、更には乾燥機構２６及び吸引機構２７からなる場合を説明したが除去機構２１の構成はこれに限定されない。即ち、塗布液の粘度が低く洗浄液をよりやわらかくする必要のない場合は、プレート２０上の塗布液を単にかき取るという点では少なくともスキージ２３を有していればよく、スキージ２３のみの除去機構も考えられる。またこれ以外にもスキージ２３と洗浄液供給機構２５からなる除去機構も考えられる。
このように、状況下に応じて除去機構２１の構成をさらに簡素化させることが可能なことはいうまでもない。無論除去機構２１としては上述した構成とし、実際の処理中において必要のない工程を除く（工程を行わない）こともできる。

また上述した実施の形態の予備吐出装置では、除去機構２１においてスキージ２３を用いた場合を説明したが、例えばブラシ、エアナイフ或いはスポンジを用いることもできる。
また上述した実施の形態の予備吐出装置では、除去機構２１において１つのスキージ２３が設けられた場合を説明したが、複数設けられた構成とすることもできる。この場合、それぞれのスキージを同じ材料から形成しても構わなく異なる材料で形成しても構わない。このような構成によりかき取り効果を単に１つの場合に比べて大幅に向上することができる。
またスキージとブラシ或いはエアナイフとを組み合わせたり、ブラシとエアナイフを組み合わせることもできる。
またこれ以外にも、スキージとスポンジ、ブラシとスポンジ或いはエアナイフとスポンジのように組み合わせることにより、例えば塗布液のかき取り及びプレートの洗浄（拭き取り）をいっきに行うこともでき相乗効果を期待できる。

また上述した実施の形態の予備吐出装置では、プレート２０を例えば９０度反転させ（垂直）、横面に取り付けられた除去機構２１でプレート２０の塗布液をかき取るようにする構成や、スリットノズル３より塗布液をプレート２０上に吐出後にプレート２０を１８０度反転させて、プレート２０の下面に取り付けられた除去機構２１で塗布液をかき取るようにすることもできる。

また上述した実施の形態の予備吐出装置では、例えばプレート２０の端部においてスキージ２３の先端がプレート２０から離間するように（プレート２０から上方へ離れるように）構成することもできる。例えば処理中における可動停止時にプレート２０の端部においてスキージ２３の先端がプレート２０から離間することにより、スキージ２２に不着した塗布液がプレート２０上に残存する不具合が解消され、プレート２０表面がクリーンな状態に維持される利点がある。
またこれ以外にも、プレート２０に駆動機構を設け、プレート２０が除去機構２１（スキージ２２）に対して離間する構成とすることもできる。

また上述した実施の形態の予備吐出装置では、除去機構２１は最低限プレート２０上に洗浄液を供給でき、プレート２０上から塗布液を除去できればよいため、上述した実施の形態のようにプレート２０の上側に位置するような構成に限定されず、プレート２０の配置位置等により例えばプレート２０に対して横側に設置することもできる。即ち、除去機構２４の設置位置はプレート２０に対し上側、下側、横側の何れかの箇所でも構わない。

上述した実施の形態の予備吐出方法においては、スリットノズル３よりプレート２０上へ塗布液を吐出した後、スキージ２２でかき取る前に洗浄液をプレート２０上に噴出したが、粘性が低ければ洗浄液を噴出せず単にスキージ２２で塗布液をかき取ることも可能である。

また上述した実施の形態の予備吐出装置では、スリットノズルを収容するガントリーを１個だけ有するスリットコータについて説明したが、基台上に２対のガントリーを具えるダブルガントリー方式にも適用することができる。

なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。

スリットコータの一例を示す平面図である。 図１に示すスリットコータのＡ−Ａ線上の断面図である。 本発明に係る予備吐出装置の一実施の形態を示す概略構成図（その１）である。 本発明に係る予備吐出装置の一実施の形態を示す概略構成図（その２）である。 図３及び図４に示す予備吐出装置の除去機構の詳細を示す側面図である。

符号の説明

１・・・基台、２ａ，２ｂ・・・レール、３・・・スリットノズル、４・・・移動装置、５・・・基板載置ステージ、６ａ，６ｂ・・・駆動部、７ａ，７ｂ・・・ ビーム、１０・・・予備吐出部、２０・・・予備吐出面（プレート）、２１・・・除去機構、２２・・・ドレインパン、２３・・・スキージ、２４・・・本体、２５・・・洗浄液供給機構、２６・・・乾燥機構、２７・・・吸引機構、２８・・・エア供給孔、２９・・・洗浄液供給孔

Claims (4)

1. 基板への塗布に先立って、スリットノズルからの塗布液を吐出させるための予備吐出装置において、
   前記スリットノズルと対向して配置され、前記スリットノズルのスリット開口の延在方向と同一の方向に延在する予備吐出面と、
   前記予備吐出面の近傍に、前記予備吐出面の表面に存在する塗布液を除去する除去機構が設けられ、
   前記予備吐出面はドレインパンに固定される板状プレートからなり、
   前記除去機構はスキージが取り付けられた本体と、この本体に取り付けられた洗浄液供給機構、乾燥機構及び吸引機構から構成され、前記本体は支点を中心として回動可能とされていることを特徴とする予備吐出装置。
2. 請求項１に記載の予備吐出装置において、前記スキージはポリエステルから形成されていることを特徴とする予備吐出装置。
3. 請求項１に記載の予備吐出装置において、前記スキージが複数設けられていることを特徴とする予備吐出装置。
4. 請求項１に記載の予備吐出装置において、前記板状プレートの一端又は両端が面取り加工されていることを特徴とする予備吐出装置。