(57)【要約】【課題】フォトレジスト液等の様々な塗布液に対して、生産性を落とすことなく、また、装置の大型化・重量化・高コスト化を伴うことなく、薄膜を均一且つ高速に塗布することが可能なスリットノズルコータを提供する。【解決手段】スリット状の吐出口（５３）の先端開口部と被塗布基板（Ｋ）の表面との間にこれら双方に接する塗布液ビード（ＢＤ）を形成した状態で基板ステージ（３）と口金（５）とを相対移動させることにより被塗布基板（Ｋ）の表面に塗布膜を形成するように構成されたスリットノズルコータ（１）において、塗布膜の膜厚ムラを視認不能とするための加振パターンを塗布液ビード（ＢＤ）に付与する加振手段（５７）を備えることを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被塗布基板（Ｋ）を載置保持する基板ステージ（３）と、塗布液を滲出するスリット状の吐出口（５３）を有する口金（５）と、基板ステージ（３）と口金（５）との少なくとも一方をスリット状の吐出口（５３）の長手方向（Ｙ）に直交する方向（Ｘ）に駆動する駆動手段（６２）とを備え、スリット状の吐出口（５３）の先端開口部と被塗布基板（Ｋ）の表面との間にこれら双方に接する塗布液ビード（ＢＤ）を形成した状態で基板ステージ（３）と口金（５）とを相対移動させることにより被塗布基板（Ｋ）の表面に塗布膜を形成するように構成されたスリットノズルコータ（１）において、塗布膜の膜厚ムラを視認不能とするための加振パターンを塗布液ビード（ＢＤ）に付与する加振手段（５７）を備えることを特徴とするスリットノズルコータ。
【請求項２】
前記加振手段（５７）は、塗布膜の膜厚ムラの周期性を攪乱させる加振パターンを塗布液ビード（ＢＤ）に付与するように構成された請求項１に記載のスリットノズルコータ。
【請求項３】
前記加振手段（５７）は、塗布液ビード（ＢＤ）の振動パターンに対して、その振動パターンの周波数よりも高い周波数を有し且つその振動パターンの振幅と略同一の振幅を有する少なくとも１つ以上の加振パターンを塗布液ビード（ＢＤ）に付与するように構成された請求項１に記載のスリットノズルコータ。
【請求項４】
前記加振手段（５７）は、塗布液ビード（ＢＤ）の振動パターンに対して、その振動パターンの振幅と略同一な振幅を有し且つこの振動パターンと略１８０度位相のずれた加振パターンを塗布液ビード（ＢＤ）に付与するように構成された請求項１に記載のスリットノズルコータ。
【請求項５】
前記塗布液ビード（ＢＤ）の振動パターンを検出する振動検出手段（５６）を備える請求項１から請求項４のいずれかに記載のスリットノズルコータ。
【請求項６】
前記加振手段（５７）が口金（５）を加振するように設けられた請求項１から請求項５のいずれかに記載のスリットノズルコータ。
【請求項７】
塗布液の特性と膜厚ムラと口金（５）の振動パターンとの相関データを予め記憶した相関データ記憶部（２４）と、
振動検出手段（５６）で検出した口金（５）の振動と相関データ記憶部（２４）から読み出した相関データとに基づいて加振手段（５７）の加振パターンを算出する加振パターン算出部（２６）とを備える請求項６に記載のスリットノズルコータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスリットノズルコータに関する。より詳しくは、被塗布基板を載置保持する基板ステージと、塗布液を滲出するスリット状の吐出口を有する口金と、基板ステージと口金との少なくとも一方をスリット状の吐出口の長手方向に直交する方向に駆動する駆動手段とを備え、スリット状の吐出口の先端開口部と被塗布基板の表面との間にこれら双方に接する塗布液ビードを形成した状態で基板ステージと口金とを相対移動させることにより被塗布基板の表面に塗布膜を形成するように構成されたスリットノズルコータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイのようなフラットパネルディスプレイの製造に用いるガラス基板や、半導体の製造に係わるウェハ等の平坦で枚葉形態を有する基板上に、フォトレジスト液等の塗布液を均一に塗布する方式として、スピンコータ方式やスリットノズルコータ方式が広く用いられている。
【０００３】
スピンコータ方式は、半導体の製造に係わるウェハ上にフォトレジスト液を塗布する際に広く用いられており、回転（スピン）するウェハの中央部分にフォトレジスト液を滴下し、遠心力を利用して塗布する方式である（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、近年、特に液晶ディスプレイやプラズマディスプレイのようなフラットパネルディスプレイの製造に用いるガラス基板は、大型化の一途を辿っている。このような大型ガラス基板をスピンさせるには、巨大な装置、大型の動力が必要となり、適応困難である。更に、ウェハ上に滴下したフォトレジスト液の大部分が遠心力によって飛散し、飛散したフォトレジスト液は全て廃液となるため、材料損失が大きい。更に、ウェハの外周方向から乾燥が進むため、塗布膜の膜厚の均一性に欠けるといった問題もある。
【０００５】
このような装置上の制約や材料損失の問題、塗布の品質上の不具合を解消するために、近年に至ってはスリットノズルコータ方式が提案されている（例えば特許文献２参照）。スリットノズルコータ方式はスリットを形成した口金を使用して、供給口から供給された塗布液を、内部に形成されたマニホールドによって幅方向に広げ、該マニホールドに連通されたスリットを通して塗布液を薄膜状にして均一に吐出させる。このとき、吐出された塗布液はスリットを形成する一対のリップ面と被塗布基板との間に液溜まり即ちビードを形成する。即ち、スリットノズルコータ方式は、このビードのメニスカスを保持しつつ、口金と被塗布基板とを相対的に移動させ、被塗布基板に塗布膜を形成する方式である。
【０００６】
スリットノズルコータ方式の塗布においては、その塗布液により形成されるビードのメニスカスの変動が塗布膜の膜厚ムラ（局所的な膜厚変動）に直結するため、ビードのメニスカスを常に安定な状態に保つことが極めて重要な課題となっている。
【０００７】
ビードのメニスカスの変動が塗布膜の膜厚ムラに関係するメカニズムについて詳述すると、塗布中に口金と被塗布基板との間に形成されるビードは、口金と被塗布基板が相対移動するのであるから必ず振動する。このビード振動によって塗布膜に波ができた場合であっても、フォトレジスト液のレベリング効果、すなわち塗布膜が自然に平坦な（均一な）膜厚になろうとする性質が大きい場合には膜厚ムラに結びつくことはない。
【０００８】
しかし、ビードの振動に比してレベリング効果が小さくなる場合、例えばもともとレベリング効果が小さいフォトレジスト液（粘度、表面張力等に依存する）を塗布したり、塗布厚さが小さい場合には、十分なレベリング効果が働かないので、ビードの振動に伴う膜厚ムラが発生してしまう。このとき、ビードの振動数をｆ１（Ｈｚ）、口金と被塗布基板との相対移動速度（塗布速度）をｖ（ｍ／ｓ）とすると、被塗布基板上にはｖ／ｆ１（ｍ）の大きさのピッチを持った周期的な膜厚ムラが発生することになる。
【０００９】
このようにビードの振動に比してレベリング効果が小さい場合にも膜厚ムラを発生させないようにするためには、元となるビードの振動を小さくする手段が有効であり、そのために様々な工夫が行われている。例えば、ビードを振動させようとする加振力は、口金と被塗布基板との相対移動によって発生し、その加振力は塗布速度に比例する。従って、塗布速度を小さくすることでこの加振力を抑え、これによってビードの振動を小さくして塗布することにより膜厚ムラを改善することが行われている。
【００１０】
また、口金の形状・材質・表面処理を工夫することによって、形成されるビードのメニスカスを安定な状態にする方法が知られている（例えば特許文献３参照）。
【００１１】
更に、口金と被塗布基板との相対振動（機械振動）によりビードの振動が誘発されるのを防ぐために、装置構成の高剛性化を図ったり、装置に高精度な防振・除振機構を備えたり、装置の設置環境に厳しい振動条件を課したりすることなどが行われている。
【００１２】
また、口金と被塗布基板との相対移動機構、例えば、口金を移動させるガントリ移動機構や、ステージを移動させるステージ移動機構などにおいて、移動にともなう振動が発生しないように、高性能な駆動アクチュエータや制御方式を採用することが行われている。
【００１３】
【特許文献１】特開平６−３２０１００号公報
【特許文献２】特願２００５−１０４３９３号公報
【特許文献３】特開２００５−１４４４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、塗布速度を小さくすることによって膜厚ムラを改善するやり方は、装置の生産性（タクトタイム、スループット）を落とすことになり、生産性の向上を追求する生産現場においては解決手段として受け入れがたい。
【００１５】
また、口金の形状・材質・表面処理を工夫することによって、形成されるビードのメニスカスを安定な状態にする方法では、ある特定のフォトレジスト液に対しては最適な口金の形状・材質・表面処理を同定することは可能であるが、塗布するフォトレジスト液の品種が変わるとその特性（粘度、表面張力等）が変化してしまい、結果として最適な口金の形状・材質・表面処理が変わってしまうことから、ビードのメニスカスを常に安定化させるという本来の目的が達せられない。
【００１６】
更に、口金と被塗布基板の機械振動によりビードの振動が誘発されるのを防ぐために、装置構成の高剛性化を図ったり、装置に高精度な防振・除振機構を備えたりする方法においては、装置が大型化・重量化したり、製作コストが高くなってしまうというデメリットがある。また、装置の設置環境に厳しい振動条件を課す場合においても、それらの条件をクリアするようなクリーンルームを実現するために多大なコストを要することになる。
【００１７】
また、ガントリ移動機構やステージ移動機構などにおいて、移動にともなう振動が発生しないように、高性能な駆動アクチュエータや制御方式を採用する場合においても、装置の製作コストが高くなってしまうというデメリットがある。
【００１８】
そこで本発明では、スリットノズルコータ方式において、フォトレジスト液等の様々な塗布液に対して、生産性を落とすことなく、また、装置の大型化・重量化・高コスト化を伴うことなく、薄膜を均一且つ高速に塗布することが可能なスリットノズルコータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のスリットノズルコータは、被塗布基板（Ｋ）を載置保持する基板ステージ（３）と、塗布液を滲出するスリット状の吐出口（５３）を有する口金（５）と、基板ステージ（３）と口金（５）との少なくとも一方をスリット状の吐出口（５３）の長手方向（Ｙ）に直交する方向（Ｘ）に駆動する駆動手段（６２）とを備え、スリット状の吐出口（５３）の先端開口部と被塗布基板（Ｋ）の表面との間にこれら双方に接する塗布液ビード（ＢＤ）を形成した状態で基板ステージ（３）と口金（５）とを相対移動させることにより被塗布基板（Ｋ）の表面に塗布膜を形成するように構成されたスリットノズルコータ（１）において、塗布膜の膜厚ムラを視認不能とするための加振パターンを塗布液ビード（ＢＤ）に付与する加振手段（５７）を備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項２に記載のスリットノズルコータでは、前記加振手段（５７）は、塗布膜の膜厚ムラの周期性を攪乱させる加振パターンを塗布液ビード（ＢＤ）に付与するように構成される。
【００２１】
請求項３に記載のスリットノズルコータでは、前記加振手段（５７）は、塗布液ビード（ＢＤ）の振動パターンに対して、その振動パターンの周波数よりも高い周波数を有し且つその振動パターンの振幅と略同一の振幅を有する少なくとも１つ以上の加振パターンを塗布液ビード（ＢＤ）に付与するように構成される。
【００２２】
請求項４に記載のスリットノズルコータでは、前記加振手段（５７）は、塗布液ビード（ＢＤ）の振動パターンに対して、その振動パターンの振幅と略同一な振幅を有し且つこの振動パターンと略１８０度位相のずれた加振パターンを塗布液ビード（ＢＤ）に付与するように構成される。
【００２３】
請求項５に記載のスリットノズルコータは、前記塗布液ビード（ＢＤ）の振動パターンを検出する振動検出手段（５６）を備える。
【００２４】
請求項６に記載のスリットノズルコータは、前記加振手段（５７）が口金（５）を加振するように設けられる。
【００２５】
請求項７に記載のスリットノズルコータは、塗布液の特性と膜厚ムラと口金（５）の振動パターンとの相関データを予め記憶した相関データ記憶部（２４）と、振動検出手段（５６）で検出した口金（５）の振動と相関データ記憶部（２４）から読み出した相関データとに基づいて加振手段（５７）の加振パターンを算出する加振パターン算出部（２６）とを備える。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１の発明では、加振手段（５７）により、被塗布基板（Ｋ）における塗布膜の膜厚ムラを視認不能とするための加振パターンを塗布液ビード（ＢＤ）に付与することで、塗布膜の膜厚ムラを見えにくくする。被塗布基板（Ｋ）として人間が目で見て使用するデバイスである例えばフラットディスプレイでは、製品を構成する塗布膜における膜厚ムラが目で見て見えやすいか否かが問題となる。逆に言えば物理量としての膜厚変動が存在していても、それがムラとして見えにくければあるレベルまでは許容される。本発明では、膜厚ムラの主な原因となるビード振動を小さくするために、従来のように口金（５）の形状・材質・表面処理を工夫したり、塗布速度を小さくしたり、装置構成の高剛性化や高精度な防振・除振対策を施したり、または駆動アクチュエータや制御方式の高性能化を図ったりするのではなく、むしろ積極的に塗布液ビード（ＢＤ）に振動を付与することによって、塗布膜の膜厚ムラを視認不能とするという機能、即ち塗布膜の膜厚ムラを最小化、あるいは製品品質の上で問題の無い特性のものにする。このように本発明によると、生産性を落とすことなく、装置の大型化、重量化、高コスト化を伴うことなく薄膜を均一且つ高速に塗布することができる。
【００２７】
請求項２の発明によると、加振手段（５７）により、膜厚ムラの周期性を攪乱させる加振パターンを塗布液ビード（ＢＤ）に付与する。これにより、膜厚ムラの規制性が失なわれ、人が目で見たときに周期的な膜厚ムラが明瞭に認識できないようにできる。
【００２８】
請求項３の発明によると、加振手段（５７）により、塗布液ビード（ＢＤ）の振動パターンに対して、その振動パターンの周波数よりも周波数が高く且つその振動パターンの振幅と略同一の振幅を有する少なくとも１つ以上の加振パターンを塗布液ビード（ＢＤ）に付与する。これにより、ビード振動の周波数は高くなり且つ振幅の立上がり及び立下がりも急峻になる。その結果、レベリング効果が高まり、塗布膜の膜厚ムラを少なくすることができる。
【００２９】
請求項４の発明によると、加振手段（５７）により、塗布液ビード（ＢＤ）の振動パターンに対して、その振動パターンの振幅と略同一な振幅を有し且つこの振動パターンと略１８０度位相のずれた加振パターンを付与する。これにより、塗布液ビード（ＢＤ）の振動パターンを相殺または抑制することができ、その結果、塗布液ビード（ＢＤ）の振動に起因して発生する塗布膜の膜厚ムラを小さくすることが可能となる。
【００３０】
請求項５の発明によると、塗布液ビード（ＢＤ）の振動パターンを検出する振動検出手段（５６）を備えるので、塗布液ビード（ＢＤ）の振動パターンを正確に検出することができる。
【００３１】
請求項６の発明によると、加振手段（５７）が口金（５）を加振するように設けられる。加振手段（５７）により口金（５）に付与された加振パターンは塗布液ビード（ＢＤ）に直接に伝わる。塗布液ビード（ＢＤ）に加振パターンを伝えるには、加振手段（５７）が例えば基板ステージ（３）を加振するという構成でも実現できるが、口金（５）と基板ステージ（３）とのそれぞれの体積及び重量を考えた場合、口金（５）を加振する方が、基板ステージ（３）を加振するよりも加振エネルギーが小さくて済む。
【００３２】
請求項７の発明によると、上記動作制御をコンピュータ処理により実現できる。
【００３３】
なお、特許請求の範囲、課題を解決するための手段、及び発明の効果の各欄において括弧書きで記載した各手段の符号は、以下に記述する発明の実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００３５】
図１は本発明に係るスリットノズルコータの外観斜視図、図２は本発明に係るスリットノズルコータの構成概略図、図３は基板ステージ及びセンタリングユニットの概略斜視図、図４は口金の側面一部断面図、図５は口金の種類を示す図、図６は洗浄ユニットの概略斜視図、図７は制御装置の要部を示すブロック図である。各図において直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、ＸＹ平面を水平面、Ｚ方向を鉛直方向とする。
【００３６】
図１に示すように、スリットノズルコータ１は、装置ベース２、基板ステージ３、センタリングユニット４、口金５、ＸＺガントリー６、塗布液貯留タンク７、塗布液移送ポンプ８、洗浄ユニット９、撮像装置１０及び制御装置１１などを備える。スリットノズルコータ１の横側には、塗布対象となるガラス基板Ｋの受取り及び引渡しを行うためのロボット１２が配設される。
【００３７】
装置ベース２は、スリットノズルコータ１の各構成部を支える台座として機能するものである。
【００３８】
基板ステージ３は、塗布対象となるガラス基板Ｋを、十分な平面度を確保して載置可能とし、十分な精度および剛性を維持するためにグラナイトで構成される。図３に示すように、その載置面３１には、ガラス基板Ｋを真空吸着保持するための多数の微径貫通孔３２が穿設される。また、ガラス基板Ｋの受取り時及び引渡し時に該ガラス基板Ｋを昇降させるための複数本のリフトピン３３を出没可能とする多数の小径貫通孔３４が穿設される。
【００３９】
センタリングユニット４は、基板ステージ３におけるＹ方向両側に設けられた一対の挟み込み部材４１と、挟み込み部材４１をＹ方向に駆動する駆動装置４２とからなる。各挟み込み部材４１には、ガラス基板ＫのＹ方向両側端面を押圧するためのパッド４３が取り付けられている。パッド４３は、基板ステージ３の載置面３１とのＺ方向の隙間が０．１ｍｍ〜０．３ｍｍとなるように予め高さが調整されている。駆動装置４２は、例えば互いに同期して±Ｙ方向に動く空気圧シリンダで構成される。
【００４０】
口金５は、Ｙ方向を長手方向として配設された略角柱体であり、図４に示すように、バックアップリップ５１とドクターリップ５２とを備え、ガラス基板Ｋに対向する下面には、フォトレジスト液を滲出させるためのスリット状の吐出口５３が形成される。口金５の内部には、スリット状の吐出口５３に連通する内部流路であるマニホールド５４及びランド５５が形成される。この内部流路の形状は、図５（Ａ）のように、口金５の長手方向にわたってマニホールド５４の断面積が均一とされたＴ型と、図５（Ｂ）のように、口金５の長手方向の両端にいくにしたがって断面積が先絞りとされたコートハンガー型との２種類が代表的である。Ｔ型では、両端に塗布液の滞留が生じやすいが、構造が比較的簡単であると共に均一な膜厚分布が得やすい。コートハンガー型では、塗布液の特性に合わせた最適流路設計を要するが、塗布液の滞留をほぼ解消することができる。
【００４１】
口金５における長手方向中央部上面には、加速度センサ５６が取り付けられる。加速度センサ５６は、具体的には圧電型加速度センサやサーボ型加速度センサなどを用いることができ、その出力側はオペアンプ等の増幅器５６１に電気接続される。加速度センサ５６の取付位置は、口金５の長手方向中央部に限らず、口金５の剛性やサイズなどに応じて適宜変更してよい。口金５に生じる加速度を測定することでビードＢＤに生じている振動を測定することができる。
【００４２】
また、口金５における長手方向両側上面には、加振器５７がそれぞれ１つずつ取り付けられる。その入力ラインは制御装置１１におけるＤ／Ａ（デジタル／アナログ）コンバータに電気接続される。加振器５７は、例えば偏心錘を回転駆動する機構、圧電部材に周期的な電圧を印加する機構、サーボ式空気圧シリンダを周期的に連続駆動する機構などを用いることができ、制御装置１１からの指令信号に応じた振動特性の振動を口金５に付与する装置である。口金５に振動を付与することで、その振動をビードＢＤに付与することができる。なお、加振器５７の取付位置は、上記位置に限らず、加速度センサ５６の場合と同様に口金５の剛性やサイズなどに応じて適宜変更してよい。
【００４３】
ＸＺガントリー６は、口金５におけるスリット状の吐出口５３がガラス基板Ｋの表面に対向するように、口金５を基板ステージ３の上方に支持する機構である。そして、塗布動作時にガラス基板Ｋとスリット状の吐出口５３との微少隙間を保つことができ且つ非塗布動作時に十分な間隔を保てるように、リニアサーボモータ６１によりＺ方向に駆動可能とされる。更に、ガラス基板Ｋのほぼ全面に亘って塗布液を塗布できるように、リニアモータ６２によりＸ方向に駆動可能とされる。なお、リニアサーボモータ６１やリニアモータ６２に代えてボールねじ式の駆動機構を用いてもよい。
【００４４】
塗布液貯留タンク７は、塗布液となる所定量のフォトレジスト液（例えば、複数枚のガラス基板Ｋに塗布することができる量のフォトレジスト液）を一時的に貯留するための槽であり、チェックバルブ７１を介して塗布液移送ポンプ８に配管接続される。
【００４５】
塗布液移送ポンプ８は、チェックバルブ８１を介して口金５に配管接続される。液晶ディスプレイやプラズマディスプレイのようなフラットパネルディスプレイの製造に用いるガラス基板や、半導体の製造に係わるウェハ等の平坦且つ枚葉形態の基板に塗布を行う装置では、塗布方向の膜厚分布を均一にし且つ気泡や不純物を含まない塗布膜を形成できることが要求される。このため、塗布液移送ポンプ８は、脈動が微小であると共に供給開始時の立上げ時間が短いもの、更に耐溶剤性に優れると共にポンプ内での液の凝集や発泡が起きず気密性及び耐久性に富むものが望ましく、例えばシリンジ（ピストン）ポンプまたはベローズポンプなどが好適である。特にシリンジポンプは、ピストンにより内液を直接的に送り出す方式であるため、応答性及び定流量特性に優れる。一方、ベローズポンプは、内液を間接的に送り出す方式であるため、空気の混入などを防止できる。
【００４６】
洗浄ユニット９は、図６に示すように、スクレーパ９１、スクレーパ駆動装置９２及び汚液受けバット９３などを備える。スクレーパ９１は、合成ゴム等の弾性体を材質としており、口金５におけるスリット状の吐出口５３近傍の外形と略相似なＶ字形溝を備えたブロック体である。その内部には、洗浄液を充填した洗浄液貯留タンクに配管接続される洗浄液噴射ノズル９１ａと、乾燥用の圧縮エアーを充填した乾燥用エアー貯留タンクに制御バルブを介して配管接続される乾燥用エアー噴射ノズル９１ｂとを備える。スクレーパ駆動装置９２は、スクレーパ９１を±Ｙ方向に移動可能な構成とされる。例えば駆動側プーリ、従動側プーリ、これら２つのプーリに掛け渡された無端ベルト、及び駆動側プーリを回転駆動するための回転式サーボモータなどで構成される。汚液受けバット９３は、Ｙ方向を長手方向とし口金５よりも若干大きな平面視面積を備える金属性の長尺有壁皿で構成される。なお、洗浄動作と併せてスリット状の吐出口５３の濡れ状態などを一定状態に戻すための初期化装置を併設してもよい。
【００４７】
撮像装置１０は、撮像により得られた画像データをデジタル信号に変換処理して出力可能な構成とされ、ガラス基板Ｋに塗布された塗布膜の２次元画像全体を取得可能な位置に配設される。
【００４８】
制御装置１１は、タッチパネル式ディスプレイ等の入出力装置、メモリチップやマイクロプロセッサなどを主体とした適当なハードウエア、このハードウエアを動作させるためのコンピュータプログラムを組み込んだハードディスク装置、及び各構成部とデータ通信を行う適当なインターフェイス回路などから構成され、スリットノズルコータ１が所定の塗布動作を行うように、スリットノズルコータ１における各構成部を動作制御可能とするものである。特に本発明で主要となる部位は、図７に示すように、積分回路２１、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）コンバータ２２、振動特性抽出部２３、相関データ記憶部２４、画像処置部２５、加振パターン算出部２６及びＤ／Ａ（デジタル／アナログ）コンバータ２７などである。
【００４９】
積分回路２１は、加速度センサ５６で得られた加速度信号を時間積分して速度信号及び位置信号を演算する回路であり、増幅器５６１の出力ラインに電気接続される。Ａ／Ｄコンバータ２２は、その入力ラインが積分回路２１の出力ラインに電気接続され、その出力ラインが振動特性抽出部２３に電気接続される。振動特性抽出部２３は、積分回路２１で速度信号及び位置信号に変換された振動加速度信号から、その振動の振幅及び周波数を求めるように構成される。ここで求めた振動の振幅及び周波数は、ビードＢＤで生じている振動の振幅及び周波数と同等のものと見なすことができる。相関データ記憶部２４は、塗布液の特性と膜厚ムラと口金５の振動パターンとの相関データを予め記憶している。また、フォトレジスト液が膜厚ムラ無く塗布されたガラス基板Ｋの画像データ、及びフォトレジスト液がムラ無く塗布されるときの振動データを予め記憶している。画像処置部２５は、撮像装置１０からの画像データと相関データ記憶部２４に記憶されたムラ無しの画像データとの比較判定処理を行うように構成される。加振パターン算出部２６は、振動特性抽出部２３から送られた振動特性データと、相関データ記憶部２４に記憶された相関データと、画像処置部２５から送られた比較判定処理結果とに基づいて加振器５７に付与する加振パターンを算出するように構成される。
【００５０】
次に、図８，９，１０を参照して、上記のように構成されたスリットノズルコータ１の動作を説明する。図８は本発明に係るスリットノズルコータの動作概要を示すフローチャート、図９は図８における加振パターン作成ステップの処理内容を示すフローチャート、図１０は図８における塗布ステップの処理内容を示すフローチャートである。
【００５１】
図８に示すように、スリットノズルコータ１の動作は、加振パターン作成ステップ１００と塗布ステップ３００とにより行われる。制御装置１１の入出力装置を用いて作業者が動作開始の指示を入力することで、まず加振パターン作成ステップ１００が開始する。
【００５２】
図９を参照して、加振パターン作成ステップ１００について説明する。まずステップ１１０において、次のようにしてガラス基板Ｋの受取り／保持を行う。ロボット１２が、ガラス基板Ｋを載せたロボットハンド１２ｈを基板ステージ３の真上に持ってくる。このとき、基板ステージ３の内部に埋没していたリフトピン３３が、小径貫通孔３４から突出してガラス受取位置である最上位置まで上昇する。ロボット１２はロボットハンド１２ｈを徐々に降下させ、ガラス基板Ｋをリフトピン３３の先端部に載せる。ロボット１２はガラス基板Ｋをリフトピン３３に載せた後、ロボットハンド１２ｈを待避させる。リフトピン３３はガラス基板Ｋを支承した状態で降下する。ガラス基板Ｋが載置面３１上に到達すると、センタリングユニット４は、駆動装置４２で挟み込み部材４１を駆動することにより、載置面３１上に置かれたガラス基板ＫをＹ方向両側から挟みつける。これによりガラス基板Ｋは、載置面３１のＹ方向両端からそれぞれ等間隔の位置となり、ガラス基板ＫのＸ方向中心線を載置面３１のＸ方向中心線に一致させる、いわゆるセンタリングが行われる。その後、駆動装置４２は挟み込み部材４１を元の位置に戻す。センタリング終了後、基板ステージ３の微径貫通孔３２に真空圧を発生させ、ガラス基板Ｋを載置面３１上に真空吸着保持する。
【００５３】
次いでステップ１２０において、次のようにして口金５の位置設定を行う。まずリニアモータ６２は口金５を＋Ｘ方向に駆動し、塗布開始位置となったところで停める。続いてリニアサーボモータ６１は口金５を−Ｚ方向に駆動し、スリット状の吐出口５３とガラス基板Ｋの表面との隙間が１００μｍ〜２００μｍｍ程度の微少距離となったところで停める。
【００５４】
次いでステップ１３０〜１５０において、次のようにして塗布動作を行う。塗布液移送ポンプ８はフォトレジスト液を口金５に送り、スリット状の吐出口５３からフォトレジスト液を滲出させる（ステップ１３０）。このとき、スリット状の吐出口５３の先端開口部とガラス基板Ｋの表面との間にこれら双方に接するビードＢＤが形成される。この状態でリニアモータ６２は口金５を＋Ｘ方向に駆動する（ステップ１４０）。口金５の移動に伴いガラス基板Ｋの表面には、＋Ｘ方向に向けてフォトレジスト液が塗布されていく。口金５が塗布終了位置に到達したら（ステップ１５０でイエス）、塗布液移送ポンプ８はフォトレジスト液の供給を停め、リニアモータ６２は口金５の＋Ｘ方向への駆動を停める。続いてリニアサーボモータ６１が口金５を＋Ｚ方向に駆動し、スリット状の吐出口５３とガラス基板Ｋの表面とが広い間隔をもつように離隔させる。
【００５５】
上記塗布動作中に加速度センサ５６は、口金５に生じている加速度を検出している。検出方向は、好ましくはＸＹＺ各方向とする。積分回路２１は加速度センサ５６から出力された加速度信号を時間積分して速度信号として出力する。また、演算した速度信号を更に時間積分して位置信号として出力する。これらの速度信号及び位置信号は、Ａ／Ｄコンバータ２２によりデジタル信号に変換される。振動特性抽出部２３では、Ａ／Ｄコンバータ２２から取り込んだ速度信号及び位置信号に基づいて、口金５に生じている振動の振幅及び周波数を平均処理などにより算出する（ステップ１６０）。口金５に生じている振動は、ビードＢＤに生じている振動とみることができる。
【００５６】
次いでステップ１７０において、次のようにして撮像処理を行う。撮像装置１０は、ガラス基板Ｋに形成された塗布膜を撮像してその２次元画像データを画像処理部２５に送る。画像処理部２５では、ムラ無し画像データとの比較処理により、塗布膜の膜厚ムラの程度を判定して加振パターン算出部２６に送る。
【００５７】
次いでステップ１８０において、口金５に付与する加振パターンの算出及び記憶を、次のようにして行う。加振パターン算出部２６は、振動特性抽出部２３で算出した振動データと、相関データ記憶部２４に記憶された相関データと、画像処理部２５から出力された判定結果とに基づいて、加振パターンを算出し記憶手段に記憶する。ここで算出した加振パターンは、ガラス基板Ｋに形成される塗布膜の膜厚ムラを緩和するために口金５に付与するように決定されたものである。つまり、使用するフォトレジスト液の特性・レベリング効果と、ビードが元々有する振動成分との組み合わせから、実際に被塗布基板上に塗布された塗布膜の膜厚ムラが最も小さくなるように、あるいは製品品質の上で問題の無い特性のものにするように決定されている。この加振パターンには、後述するように第１の加振パターン、第２の加振パターン及び第３の加振パターンがあり、相関データ記憶部２４に記憶された各データに基づいて最適なパターンが選択される。
【００５８】
次いでステップ１９０において、次のようにして口金５の戻しを行う。リニアモータ６２が口金５を−Ｘ方向に駆動し、スリット状の吐出口５３が洗浄ユニット９の上方に来たところで停める。
【００５９】
次いでステップ２００において、次のようにして口金５におけるスリット状の吐出口５３の洗浄を行う。リニアサーボモータ６１が口金５を−Ｚ方向に駆動し、スリット状の吐出口５３とスクレーパ９１のＶ字溝とが近接する位置で停める。その後、洗浄液噴射ノズル９１ａが洗浄液を噴射する。洗浄液の噴射と伴に、スクレーパ駆動装置９２はスクレーパ９１を＋Ｙ方向に駆動する。これによりスリット状の吐出口５３が洗浄される。スクレーパ９１が＋Ｙ方向の端部に到達したら、スクレーパ駆動装置９２はスクレーパ９１の駆動を停める。それと共に洗浄液の噴射も停まる。その後、スクレーパ駆動装置９２はスクレーパ９１を−Ｙ方向に反転駆動する。このとき乾燥用エアー噴射ノズル９１ｂが乾燥用エアーを噴射し、洗浄されたスリット状の吐出口５３を乾かす。スクレーパ９１が−Ｙ方向の端部に到達したらスクレーパ駆動装置９２はスクレーパ９１の駆動を停める。それと共に乾燥用エアーの噴射も停まる。
【００６０】
次いでステップ２１０において、次のようにしてガラス基板Ｋの引渡し行う。基板ステージ３の微径貫通孔３２に生じていた真空圧を破壊する。リフトピン３３が基板ステージ３から突出し、ガラス基板Ｋを支承した状態で最上位置まで上昇する。ロボット１２は塗布済みのガラス基板Ｋをロボットハンド１２ｈにより受取り、次工程である例えば減圧乾燥工程へと引き渡す。なお膜厚ムラが著しい場合、このガラス基板Ｋは後段工程において不良品として排除される。以上のようにして加振パターン作成ステップ１００が終了すると、塗布ステップ３００に進む。
【００６１】
図１０を参照して、塗布ステップ３００について説明する。まずステップ３１０においてガラス基板Ｋの受取り／保持を行う。この動作は加振パターン作成ステップ１００におけるステップ１１０と同様にして行う。次いでステップ３２０において口金５の位置設定を行う。この動作は加振パターン作成ステップ１００におけるステップ１２０と同様にして行う。
【００６２】
次いでステップ３２５において、次のようにして振動付与を行う。加振パターン算出部２６は、記憶手段に記憶した加振パターンを読み出して、Ｄ／Ａコンバータ２７に送る。Ｄ／Ａコンバータ２７の出力信号により加振器５７は、加振パターン算出部２６で算出された加振パターンで振動する。この振動は口金５を介して塗布液ビードＢＤに伝わる。この加振パターンには、後述するように第１から第３の加振パターンがあり、いずれも塗布膜の膜厚ムラを視認不能とするという機能、即ち膜厚ムラの最小化、あるいは製品品質上、問題の無い特性のものにするという特徴を備える。なお、加振パターン算出部２６は、膜厚ムラに応じてその膜厚ムラを見えにくくできる最適な加振パターンを、第１から第３の加振パターンの中から選択的にＤ／Ａコンバータ２７に送る。
【００６３】
次いでステップ３３０〜３５０において塗布動作を行う。この動作は加振パターン作成ステップ１００におけるステップ１３０〜１５０と同様にして行う。次いでステップ３７０において撮像処理を行う。この動作は加振パターン作成ステップ１００におけるステップ１７０と同様にして行う。そして塗布膜の膜厚ムラの程度が許容範囲内にない場合は（ステップ３８０でノー）、このガラス基板Ｋを後段工程で排除させる信号を送ると共に、加振パターンの算出及び記憶の処理を再度行う（ステップ３８５）。塗布膜の膜厚ムラの程度が許容範囲内にある場合は（ステップ３８０でイエス）、加振パターン作成ステップ１００におけるステップ１９０，２００，２１０の動作とそれぞれ同様にして、口金５の戻し、スリット状の吐出口５３の洗浄、及びガラス基板Ｋの引渡しを行う。以上に述べたステップ３１０からステップ４１０の動作を、塗布予定とされたＮ枚（Ｎは整数）のガラス基板Ｋについて塗布した後、動作を終了する（ステップ４２０でイエス）。
【００６４】
次に図１１，１２，１３，１４を参照して、加振器５７に付与する加振パターン及びその作用効果について詳述する。図１１は第１の加振パターンの作用効果を説明するための図、図１２は第２の加振パターンの作用効果を説明するための図、図１３はレベリング効果を説明するための図、図１４は第３の加振パターンの作用効果を説明するための図である。
【００６５】
図１１を参照して、第１の加振パターンの作用効果について説明する。図１１（Ａ）〜（Ｃ）において縦軸は塗布されたフォトレジスト液の膜厚を、横軸はガラス基板Ｋの塗布位置（Ｘ方向位置）を表わす。図１１（Ａ）は、口金５に加振器５７による振動を付与しないで塗布したときの膜厚分布を示す。この膜厚分布は、人が目で見たときに周期的な膜厚ムラが明瞭に認識できるパターンを示している。図１１（Ｂ）は、加振器５７により口金５に付与する第１の加振パターンを示す。第１の加振パターンは、図示されているように塗布位置−振幅の特性が、周期的な膜厚ムラが明瞭に認識できるパターンの周波数よりも周波数が高く且つその振動パターンの振幅と略同一の振幅を有する少なくとも１つ以上の加振パターンである。図１１（Ｃ）は、口金５に上記第１の加振パターンを付与して塗布したときの膜厚分布を示す。図１１（Ａ）のような規則的なパターンに図１１（Ｂ）のようなパターンを重畳することで、元の規制性を失わせて、人が目で見たときに周期的な膜厚ムラが明瞭に認識できないようにできる。
【００６６】
図１２，１３を参照して、第２の加振パターンの作用効果について説明する。図１２（Ａ）〜（Ｃ）において縦軸はビード振動の振幅を、横軸は時間を表わす。図１２（Ａ）は、口金５に加振器５７による振動を付与しないで塗布したときのビードＢＤの振動（具体的には加振パターン作成ステップ１００において振動特性抽出部２３で算出した振動特性）を示す。この振動の下で塗布した膜厚分布は、人が目で見たときに周期的な膜厚ムラが明瞭に認識できるパターンである。図１２（Ｂ）は、加振器５７により口金５に付与する第２の加振パターンを示す。第２の加振パターンは、図示されているように上記ビードＢＤに生じる振動の周波数の３倍の周波数を有するパターンである。図１２（Ｃ）は、口金５に上記第２の加振パターンを付与して塗布したときのビードＢＤの振動を示す。図１２（Ｂ）のような３倍波のパターンを図１２（Ａ）のパターンに重畳することで、図１２（Ｃ）に示すように、元の波形をビード振動の周波数が高く且つ振幅の立上がり及び立下がりが急峻な波形にしている。これによりビード振動の立ち上がりを急峻にしてレベリング効果を促進するなど、ビードＢＤの振動状態を最もレベリング効果が得やすい状態にすることが可能となる。
【００６７】
ここでレベリング効果とは、図１３に示すように、時間経過に伴い、塗布膜が自然に平坦な（均一な）膜厚になろうとする性質である。レベリング効果は次に示す（１）式で表され、この値が小さいほどレベリング効果が高いことがわかっている。
【００６８】
【数１】
2008055322.tif 000003
λ：波長    γ：表面張力    ｈ：塗布厚さ    η：粘度
ａ：塗布時ｔ０の振幅    ａ０：塗布後所定時間ｔ１経過後の振幅
従って、レベリング効果を高くする、即ち（１）式でａ／ａ０（＜１）の値を小さくするには、波長（λ）を大きくする、即ち振動数を高くすることが有効である。第２の加振パターンは、この原理を適用したものである。
【００６９】
従って、第２の加振パターンは、上に示した例の加振パターン（３倍波）に限られず、ビードの振動パターンに対して、その振動パターンの周波数よりも周波数が高く且つその振動パターンの振幅と略同一の振幅を有するものであればよい。例えば倍数を１．５倍、４倍、５倍、・・・などとしてもよい。またパターンの数も１つに限らず、２つ以上であってもよい。また、両振幅は必ずしも完全に一致していなくてもよく、付与する加振パターンの振幅が、元の振動パターンの振幅の０．５倍から１．５倍程度ならば、上記効果を期待できる。
【００７０】
なお、レベリング効果を高くするには、（１）式からわかるように、次の〔１〕〜〔３〕項目に記載の手段も有効である。
〔１〕レジスト液の固形分濃度を小さくして、塗布厚さｈを大きくすると共に、粘度ηを小さくする。
〔２〕表面張力γを大きく保てる表面活性剤を用いる。
〔３〕沸点が高い溶剤を混合し、蒸発しにくくし、粘度ηが時間の経過とともに高くならないようにする。つまり、レジスト液中の溶剤の蒸発による固形分濃度の上昇に伴い、粘度ηが高くなることを防止する。
【００７１】
図１４を参照して、第３の加振パターンの作用効果について説明する。図１４（Ａ）〜（Ｃ）において縦軸はビード振動の振幅を、横軸は時間を表わす。図１４（Ａ）は、口金５に加振器５７による振動を付与しないで塗布したときのビードＢＤの振動（具体的には加振パターン作成ステップ１００において振動特性抽出部２３で算出した振動特性）を示す。この振動の下で塗布した膜厚分布は、人が目で見たときに周期的な膜厚ムラが明瞭に認識できるパターンである。図１４（Ｂ）は、加振器５７により口金５に付与する第３の加振パターンを示す。第３の加振パターンは、図示されているように上記ビードＢＤに生じる振動波形と振幅が同じで位相が１８０度ずれた波形である。図１４（Ｃ）は、口金５に上記第３の加振パターンを付与して塗布したときのビードＢＤの振動（振動無し）を示し、図１４（Ａ）の振動波形が完全に消えて振動が抑えられていることを示す。なお、ここで示した例は、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示すように、両振幅が完全に一致し且つ位相差が正確に１８０度と一致した場合であったが、両振幅が完全に一致しない場合でも、あるいは位相差が正確に１８０度と一致しない場合でも、ビードＢＤの振動を小さくする効果は得られる。付与する加振パターンの振幅が、元の振動パターンの振幅の０．５倍から１．５倍程度ならば、上記効果を期待できる。また、位相差の１８０度からのズレが±３０度程度ならば、上記効果を期待できる。位相差が９０度前後にならない程度であればよい。９０度前後となった場合は振幅を増長させてしまい逆効果となってしまうからである。
【００７２】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上に開示した実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこの実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。
【００７３】
例えば、上記した実施の形態では、口金５をＸ方向に駆動して塗布を行うが、基板ステージ３をＸ方向に駆動して塗布を行う形態としてもよい。また、加速度センサ５６で口金５の加速度をリアルタイムで検出し、このとき得られた振動信号をフィードバックして加振器５７を動作させるようにしてもよい。また、加速度センサ５６に代えて、例えば動電型速度センサや渦電流型変位センサなどを用いて口金５の振動を測定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係るスリットノズルコータの外観斜視図である。
【図２】本発明に係るスリットノズルコータの構成概略図である。
【図３】基板ステージ及びセンタリングユニットの概略斜視図である。
【図４】口金の側面一部断面図である。
【図５】口金の種類を示す図である。
【図６】洗浄ユニットの概略斜視図である。
【図７】制御装置の要部を示すブロック図である。
【図８】本発明に係るスリットノズルコータの動作概要を示すフローチャートである。
【図９】図８における加振パターン作成ステップの処理内容を示すフローチャートである。
【図１０】図８における塗布ステップの処理内容を示すフローチャートである。
【図１１】第１の加振パターンの作用効果を説明するための図である。
【図１２】第２の加振パターンの作用効果を説明するための図である。
【図１３】レベリング効果を説明するための図である。
【図１４】第３の加振パターンの作用効果を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  スリットノズルコータ
３  基板ステージ
５  口金
２４  相関データ記憶部
２６  加振パターン算出部
５３  スリット状の吐出口
５６  加速度センサ（振動検出手段）
５７  加振器（加振手段）
６２  リニアモータ（駆動手段）
Ｋ  ガラス基板（被塗布基板）
Ｙ  長手方向
Ｘ  方向
ＢＤ  ビード（塗布液ビード）
【図１】
2008055322.tif 000004
【図２】
2008055322.tif 000005
【図３】
2008055322.tif 000006
【図４】
2008055322.tif 000007
【図５】
2008055322.tif 000008
【図６】
2008055322.tif 000009
【図７】
2008055322.tif 000010
【図８】
2008055322.tif 000011
【図９】
2008055322.tif 000012
【図１０】
2008055322.tif 000013
【図１１】
2008055322.tif 000014
【図１２】
2008055322.tif 000015
【図１３】
2008055322.tif 000016
【図１４】
2008055322.tif 000017