(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板保持盤上に保持された塗布対象である平面の基板の塗布有効面上に塗布流体をスリット状の開口部から流出する塗布ヘッドと、前記塗布有効面から前記開口部を所定間隙分離間させて前記基板を前記塗布ヘッドに対して相対移動する相対移動手段とを備えたスリットコート式塗布装置であって、前記開口部のヘッド先端部に対して併設されるとともに、前記塗布有効面に沿う直線状の保護先端部を有する板状部材と、該板状部材に固定されることで前記相対移動にともない前記保護先端部が前記基板上に在る異物に衝突することまたは前記基板保持盤と前記基板の間に異物が在るときに前記基板の表面に衝突することを検出する衝突検出手段と、前記検出したときに前記相対移動手段を強制停止する制御手段とを具備することを特徴とするスリットコート式塗布装置。
【請求項２】
前記板状部材を前記ヘッド先端部の両側に配設することで、往復の前記相対移動における衝突検出を可能にするとともに、前記ヘッド先端部の保護を行なうことを特徴とする請求項１に記載のスリットコート式塗布装置。
【請求項３】
基板保持盤上に塗布対象である平面の基板を保持する工程と、前記基板の塗布有効面上に塗布流体をスリット状の開口部を有する塗布ヘッドから流出する工程と、前記塗布有効面から前記開口部を所定間隙分離間させて前記基板を前記塗布ヘッドに対して相対移動する工程とを備えたスリットコート式塗布方法であって、前記開口部のヘッド先端部に対して併設されるとともに、前記塗布有効面に沿う直線状の保護先端部を有する板状部材と、該板状部材に固定されることで前記相対移動にともない前記保護先端部が基板上に在る異物に衝突することまたは前記基板保持盤と前記基板の間に異物が在るときに前記基板の表面に衝突することを検出する工程と、前記検出したときに前記相対移動の工程を強制停止する工程と、異常状態を知らせる工程とを具備することを特徴とするスリットコート式塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスリットコート式塗布装置とスリットコート式塗布方法に係り、特にプラズマ、液晶ディスプレイ等の平板状の塗布対象物（以下、基板Ｗと言う）や半導体用ウエハー上にレジスト液、スラリー等の各種液状塗布液を均一な薄膜状態で塗布する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種電子機器のディスプレイ装置の表示部に用いられるガラス製の平板状の基板上、あるいは半導体製造用ウエハー上に、フォトレジスト液や絶縁材料、はんだレジストなどの各種塗布流体を塗布する方法として、基板の短辺またはウエハーの直径に該当する幅寸法の全長を有するスリット状の開口部を備えた塗布ヘッドを用いて、スリット状のスリット開口部から一定量の所定塗布液を吐出しつつ、塗布ヘッド側もしくは基板側を一定速度で相対移動することで均一な薄膜を形成するスリットコート式塗布装置が近年多く採用されている。
【０００３】
このスリットコート式塗布装置によれば、所望の塗布面形成（例えば膜厚１．５μｍ±５％）に必要な吐出流体量を必要形成量の１．１倍以下に抑えることができることから、上記のスピンコート式塗布装置との比較において無駄になる塗布流体の消費を大幅に削減することができるものである。
【０００４】
しかし、このスリットコート式塗布装置は、一回の相対移動における塗布のみで均一な薄膜を得るようにしているために、吐出流体をスリット開口部の全長に亘り均一な膜厚で吐出する条件と、スリット開口部から吐出した吐出流体の膜厚を引き伸ばしつつ均一な薄膜にする条件と、さらに塗布開始時と塗布終了時における不安定領域を最少化する条件とが必要となる。
【０００５】
一方、特開平１０−４２１号公報に開示の「ダイコータの塗布方法」によれば、塗布ヘッドに非接触式距離測定センサーを固定し、このセンサーにより予め塗布有効面と塗布ヘッド開口部の間の間隙を測定し、基準値との偏差を演算した後に、演算結果に基づき塗布ヘッドを相対移動しつつ塗布することで、基板のうねり、そり、厚みむらに対処するようにして均一な塗布を行なうことが記載されている。
【０００６】
また、本願出願人は、塗布工程前にレーザー走査式の検出装置により塗布有効面を非接触で走査して異物検出を行なう工程を実施することにより１００〜２００ミクロンの大きさの異物を検出している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レーザー走査式の検出装置によれば、異物にレーザー光が照射されて発生する干渉波形により異物の有無を検出している。このために、微少な異物の検出精度を高めるためには走査時間をより多く必要としており、塗布前の異物検出工程にかなりの時間を要する問題があった。また、この方法においては、検出できる異物の大きさには限界があり、数１０ミクロン程度の小さなものは検出することができなかった。
【０００８】
また、基板を吸着して保持する保持盤と基板の間に存在する異物によって基板の高さが次第に変化する状態は、干渉波形を得ることができないので検出が非常に困難となる。このために多くの場合において異常なしが検出されてしまい、そのまま塗布工程に移行し、塗布が行われると、塗布ヘッド開口部の先端部分と次第に高くなっている基板表面が先ず接触し、さらに塗布ヘッドが相対移動されると、塗布ヘッド開口部が強く基板を押すことで基板を破損する事態となる。
【０００９】
このように、基板が破損したことで、初めて基板と保持盤との間の異物の介在を知ることになるので、作業者は破損した基板を異物とともに取り除くことで、塗布工程を再開することになるが、このとき塗布ヘッド開口部の先端部にも破損が発生する。この塗布ヘッド開口部の先端部の破損は、塗布流体のすじ引き等の発生原因となるので、塗布ヘッドの交換作業及び調整作業がさらに必要となる。この結果、スリットコート式塗布装置ひいては基板製造ラインの全体に対して長時間に及ぶ運転停止を強いる問題がある。さらに、塗布ヘッドの先端部は精密加工を要するためにかなり高価であるので、先端部の破損は極力避けたい。
【００１０】
したがって、本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、スリットコート式塗布装置において、塗布前の異物検出工程をなくすことで、サイクルタイムを短くすることができ、かつ基板上に存在する異物または基板保持盤と基板の間に存在する異物によって、塗布ヘッドが損傷されることによるコスト負担を回避でき、長時間に及ぶ運転停止の虞を解消し、さらに数１０ミクロンまでの微少な異物に対応可能なスリットコート式塗布装置とスリットコート式塗布方法の提供を目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために本発明によれば、基板保持盤上に保持された塗布対象である平面の基板の塗布有効面上に塗布流体をスリット状の開口部から流出する塗布ヘッドと、前記塗布有効面から前記開口部を所定間隙分離間させて前記基板を前記塗布ヘッドに対して相対移動する相対移動手段とを備えたスリットコート式塗布装置であって、前記開口部のヘッド先端部に対して併設されるとともに、前記塗布有効面に沿う直線状の保護先端部を有する板状部材と、該板状部材に固定されることで前記相対移動にともない前記保護先端部が前記基板上に在る異物に衝突することまたは前記基板保持盤と前記基板の間に異物が在るときに前記基板の表面に衝突することを検出する衝突検出手段と、前記検出したときに前記相対移動手段を強制停止する制御手段とを具備することを特徴としている。
【００１２】
また、前記板状部材を前記ヘッド先端部の両側に配設することで、往復の前記相対移動における衝突検出を可能にするとともに、前記ヘッド先端部の保護を行なうことを特徴としている。
【００１３】
そして、基板保持盤上に塗布対象である平面の基板を保持する工程と、前記基板の塗布有効面上に塗布流体をスリット状の開口部を有する塗布ヘッドから流出する工程と、前記塗布有効面から前記開口部を所定間隙分離間させて前記基板を前記塗布ヘッドに対して相対移動する工程とを備えたスリットコート式塗布方法であって、前記開口部のヘッド先端部に対して併設されるとともに、前記塗布有効面に沿う直線状の保護先端部を有する板状部材と、該板状部材に固定されることで前記相対移動にともない前記保護先端部が基板上に在る異物に衝突することまたは前記基板保持盤と前記基板の間に異物が在るときに前記基板の表面に衝突することを検出する工程と、前記検出したときに前記相対移動の工程を強制停止する工程と、異常状態を知らせる工程とを具備することを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について、添付図を参照して述べる。
【００１５】
先ず、図１は、塗布ヘッド１により塗布対象である平面の基板Ｗの塗布有効面上に塗布流体Ｔを所定厚さで流出して塗布を行う様子を模式的に示した動作原理図である。
【００１６】
本図において、塗布ヘッド１には供給管２と排出管３とが接続されており、供給管２を介して塗布流体が供給されスリット状の開口部１ａを介して略シート状に吐出する一方で、排出管３を介して塗布直後の塗布流体を排出するように構成されており、後述する昇降機構により昇降するように構成されている。
【００１７】
この塗布ヘッド１は、基板Ｗの搬送を待つための待機位置（Ｐ１）に上昇して待機しており、基板Ｗが搬送され吸着保持盤１３上において吸着孔１３ａに供給される負圧により吸引されて不図示の位置決め装置により位置決めされて保持されるのを待つ。図示のように基板Ｗが保持されると一定の位置（Ｐ２）に下降し、塗布ヘッド１のスリット状の開口部１ａにより決定される一直線の塗布開始線からの塗布を行なうために塗布ヘッド１に供給する塗布流体Ｔに常に一定の圧力を与えられて、膜厚が所定の均一膜を得るようにする。このとき後述の各弁を開閉駆動することで圧力の印加された塗布流体を塗布ヘッド１に安定供給しつつ矢印方向に相対移動することで、塗布ヘッド１内に貯留していた塗布流体をスリット状の開口部１ａを介して押し出すことで位置（Ｐ３）までの定量吐出を行ない塗布終了線を形成してから、再度待機位置（Ｐ４）に上昇する。
【００１８】
このように塗布開始線を一直線で同じ位置となるように再現性を持たせることと、開始線から位置（Ｐ３）までの間において等厚の塗布を行うようにするためには、塗布ヘッド１内は貯留した塗布液で充填されており、塗布開始線での走行速度が所定の一定速度に到達している必要がある。また、図１に示すように塗布終了線のやや手前となる、適当な位置で流体供給の開閉弁を閉じ、塗布ヘッド１への供給を止め、塗布ヘッド１の残圧にて吐出される量で塗布を行う。この後に、Ｐ３で示す位置に塗布ヘッド１が到着すると、これを上昇させると略同時に、塗布ヘッド１に設けたサックバック機構を働かせることで、塗布ヘッド先端部と塗布した液切りとヘッド先端部に付着した液をスリット開口部１ａ内に一定量（一定時間）引き込み塗布動作を完了する。
【００１９】
そして、図１のＰ１の位置に待機させた塗布ヘッド１をＰ２の位置へ塗布対象面を塗布ヘッド先端の距離を所定の設定値にすべく降下させ、塗布ヘッド１に対して弁が開放され供給が開始されると、Ｐ１位置からＰ２の位置へ基板Ｗの移動が加速され、塗布ヘッドがＰ２ａの位置に到達するときは走行速度は最高塗布速度に到達して、その速度で等速塗布動作を行うようにしている。このようにして塗布ヘッドを基板Ｗに対して近接させることで塗布開始線からの塗布膜の再現性（品質）が左右される。また、Ｐ３位置では、塗布完了時において基板Ｗに塗布した塗布液と塗布ヘッド１内の塗布液の互いの引っ張り合いによってその状態がその都度変化する。また、Ｐ４の待機位置から再度Ｐ１の待機位置に戻る際に、基板Ｗが反対方向に相対移動しつつ塗布を行なうことで、連続して塗布を行なうことも可能である。
【００２０】
以上のような塗布動作を行なう塗布ヘッド１には、板状部材６、７が移動方向の前後において図示のように併設される。これらの板状部材６、７は、基板Ｗの塗布有効面に沿う直線状の保護先端部６ａ、７ａが直線状になるように精密加工されており、塗布ヘッド１の直線状の開口部１ａのヘッド先端部に対して平行になるように正確に精度出しされて固定される。これら板状部材６、７の内で、塗布の移動の先頭側となる板状部材６の上には微弱な振動を検出する振動センサー５が固定されている。尚、図では両方向に塗布ヘッド１が基板に対して相対移動する様子を示しているが、一方向のみの相対移動による塗布であっても良く、この場合には進行方向の前側のみに板状部材６と振動センサー５を取付ければ良いことになる。
【００２１】
また、開口部１ａと基板表面の間の間隙を一定にするために、距離センサー８が板状部材６及び７の上に振動を抑制しない状態で夫々固定されている。この距離センサーとしては、光学的または電気的に距離測定を行なう非接触式のセンサーが好ましいが、特に限定されない。
【００２２】
図２は、以上説明の動作原理に基づく塗布ヘッド１を２機分配設したスリットコート式塗布装置１０を一部破断して示した外観斜視図である。
【００２３】
本図において、装置１０の基部となるフレーム１１には昇降エアシリンダー１２が配設されている。また、フレーム１１上にはモータ１５が固定されており、このモータ１５の出力軸のネジ軸１５ａを回動駆動するとともに、このネジ軸１５ａに螺合するリニアガイド１４を往復駆動するように構成されている。また、各塗布ヘッド１は両端において上記の昇降エアシリンダー１２を設けた昇降部材４に対して固定されており、各エアシリンダー１２の駆動により吸着保持盤１３上に吸着保持された基板Ｗの塗布面に対して相対上下駆動するように構成されている。また、昇降エアシリンダーの上には微少調整用のサーボモータ１２０が固定されている。吸着保持盤１３の底面には上記のリニアガイド１４が固定されており、モータ１５への通電にともない矢印方向に往復移動するようにして上記の相対移動にともなう塗布を可能にしている。
【００２４】
そして、吸着保持盤１３が図示の位置に待機しているときに、ロボットアーム１８上に載置された基板Ｗが搬送される。この装置１０の右上にはアラームライト２０が設けられており、異物により何らかの支障が発見されたときに作業者に警報とともに知らせるように構成されている。また装置前面には操作パネル１９が設けられており、各調整ツマミ類の調整を行なえるようにしている。
【００２５】
図３は、塗布ヘッド１の配管図であって、図１で既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛する。本図において、塗布流体Ｔは、供給部であるタンク２４中に貯えられており、制御部２２で制御される空電ユニット２３からの供給されるガス供給圧力により流路２５中に塗布流体Ｔを所定供給圧力で送り込む。この流路２５には、真空ポンプ２９に対して電磁弁２８を介して接続されることで内部を真空状態に近づけるようにした脱ガス装置２６が接続されており、装置２６内の脱ガス管２７に真空が作用することで塗布流体Ｔに混入したガスを除去するようにして、ガスの影響によるすじ引きのない塗布を実現可能にしている。塗布流体Ｔはその後、オンオフ弁３１に送られ、サックバック弁３０を経由して供給管２に送られる。またオンオフ弁３１とサックバック弁３０の間の流路から分岐してオンオフ弁３１が図示のようにさらに接続されているが、このオンオフ弁３１は、流路２５及び供給管２内の残圧を開放するために所定ストロークで駆動される栓体を開くようにして流路２５及び供給管２を大気に開放する残圧開放弁として機能するものである。
【００２６】
この残圧開放弁は、塗布終了時点において流路を一定期間大気に開放し、圧力を急速に下げることで、この残圧開放弁を設けない場合に比べて塗布流体の供給を急速に低下させるためのものである。この残圧開放弁から外部に放出された塗布流体は容器３２で回収される。
【００２７】
また、塗布ヘッド１の排出管３は図示のように左右端部に固定されており、集合した排出管より排出される。また、上記の塗布ヘッド１の供給管２に接続されたサックバック弁３０は、供給管２内の体積を一時的に減少するために所定ストロークで駆動される栓体を有している。また、このサックバック弁３０と供給部との間に接続されるオンオフ弁３１にも所定ストロークで駆動される栓体が内蔵されており、この栓体により流路を開閉するように構成されている。
【００２８】
一方、振動センサー５には振動検出信号が入力される制御装置２２が接続されている。この制御装置２２には上記のアラームライト２０が接続されている。
【００２９】
図４は、上記のように構成されるスリットコート式塗布装置の動作説明のための要部拡大図であって、図４（ａ）は基板Ｗの塗布面上に異物Ｇが固着している場合を示し、また図４（ｂ）は、基板Ｗの塗布面の裏面上に異物Ｇが固着しており、吸着保持盤１３上に吸着保持された場合を示したものである。
【００３０】
先ず、図４（ａ）に示した場合において、基板Ｗが塗布ヘッド１に対して相対移動されつつ塗布を行ない、異物Ｇに板状部材６の保護先端部６ａに対して衝突すると、この状態を振動センサー５が捉えて衝突検出信号を制御部２２に送ることで、その後の塗布動作を強制停止する。また、図４（ｂ）に示した場合において、基板Ｗが実線で示す塗布ヘッド１に対して相対移動されつつ塗布を行ない、破線図示の位置に塗布ヘッド１が相対移動すると板状部材６の保護先端部６ａに対して基板Ｗの表面が衝突する状態になる。この状態を振動センサー５が捉えて衝突検出信号を制御部２２に送ることで、その後の塗布動作を強制停止することで、基板Ｗの破損を未然に防止するとともに、塗布ヘッド１の開口部１ａの先端部の破損を確実に防止する。
【００３１】
図５は、図４の動作に係るフローチャートであって、制御例を示している。本図において、動作が開始すると、ステップＳ１で距離センサー８により基板面からの距離が測定されその測定結果に基づき、図１のＰ１位置からＰ２位置への移動が行なわれて塗布開始準備が行なわれる。続いてステップＳ２に進み、位置Ｐ３に相対移動しつつ塗布が行われて、ステップＳ３において振動センサー５により衝突検出が開始されて、ステップＳ４で衝突検出の有無が判断され、衝突検出有りのときには、ステップＳ５−１に進みモータ１５への通電を強制停止する。その直後にステップＳ６で、アラームライト２０を起動して作業者に異常発生を知らせてリターンし、Ｓ７で作業者が破損基板を除去した後に、Ｓ８で次の基板の塗布開始準備をする。またステップＳ４では衝突検出無しの場合には、Ｓ５−２でＰ３の位置まで塗布動作を継続し、Ｐ４の位置までヘッドを上昇した後に、Ｓ８で次の基板の塗布開始準備をする。
【００３２】
以上の説明では、矩形基板の場合についてのみ説明したが、これに限定されずスリットコート式塗布方法による塗布基板であって、平面の矩形基板及び円形平面状の半導体用ウエハーに対しても適用可能である。
【００３３】
尚、本発明は上記の各実施形態に限られるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれることは無論である。
【００３４】
【発明の効果  】
以上説明したように、本発明によれば、スリットコート式塗布装置において、塗布前の異物検出工程をなくすことで、サイクルタイムを短くすることができ、かつ基板上に存在する異物または基板保持盤と基板の間に存在する異物によって、塗布ヘッドが損傷されることで長時間に及ぶ運転停止の虞を解消したスリットコート式塗布装置とスリットコート式塗布方法を提供することができる。
【００３５】
【図面の簡単な説明】
【図１】塗布ヘッド１により塗布対象である平面の基板Ｗの塗布有効面上に塗布流体Ｔを所定厚さで流出して塗布を行う様子を示した動作原理図である。
【図２】スリットコート式塗布装置の一部を破断して示した外観斜視図である。
【図３】塗布ヘッドの配管図である。
【図４】振動センサーによる異物検出の動作説明図である。
【図５】図４の動作説明フローチャートである。
【符号の説明】
１  塗布ヘッド
２  供給管
３  排出管
４  昇降部材
５  振動センサー
１０塗布装置
１２エアシリンダー
１３吸着保持盤
１５モータ
１８ロボットアーム
２０アラームライト
２２制御部
２４タンク
２５流路
２６脱ガス装置
Ｔ  塗布流体
Ｗ  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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