(57)【要約】【課題】  丸型の基材を、基材支持台上面の嵌め込み部に嵌め込んで支持させ、その上面にダイヘッドで塗工する際、塗工液が基材と嵌め込み部との隙間を通って基材裏面に回り込み、毛細管現象で広がることを防止する。【解決手段】  基材支持台１３の上面に形成した嵌め込み部１４の底部の支持面１４ａの外周に溝１４ｂを形成しておき、嵌め込み部１４の内周面１４ｃと基材外周面との間の隙間１５から塗工液が流れ込んでも、流れ込んだ塗工液が溝内に流れ落ち、基材裏面と支持面１４ａとの間を毛細管現象で浸透してゆくということが起きないようにする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗工を施されるべき基材を、基材上面が周囲の上面と略同一面となるように支持する嵌め込み部を備えた基材支持台と、塗工液を膜状に吐出するダイヘッドと、該ダイヘッドが前記基材支持台の上面に沿って相対的に移動するように前記ダイヘッドと基材支持台の少なくとも一方を移動させる移動機構とを備え、前記基材支持台の嵌め込み部が、前記基材を、基材上面が基材支持台上面に略一致する高さとなるように支持する支持面と、該支持面の外周領域に全周に渡って、該支持面より深く形成された溝を備えていることを特徴とする塗工装置。
【請求項２】
前記溝が、少なくとも、前記支持面上の所定位置に置かれた前記基材の外周領域に面する位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載の塗工装置。
【請求項３】
前記基材が丸型基材であり、前記溝が、少なくとも、前記支持面上の所定位置に置かれた前記基材の外周領域の５ｍｍ幅の部分に面する位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載の塗工装置。
【請求項４】
塗工を施されるべき基材を、基材上面が周囲の上面と略同一面となるように支持する嵌め込み部を備えた基材支持台であって、前記嵌め込み部が、前記基材を、基材上面が基材支持台上面に略一致する高さとなるように支持する支持面と、該支持面の外周領域に全周に渡って、該支持面より深く形成された溝を備えていることを特徴とする基材支持台。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板やシリコンウェハー等の基材に対して液を塗布する技術に関し、特に、ダイコート方式を用いて塗布する装置及びそれに用いる基材支持台に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製品に用いるシリコンウェハー等の丸型基材に高度の膜厚精度（例えば、±２％以内）で薄膜塗布するには、一般に、スピンコート方式が用いられている。しかし、スピンコート方式では基材上に滴下した塗工液のほとんどが遠心力によって吹き飛ばされるため、省液性に乏しいといった欠点があった。また、基材上に付着した塗工液が裏面にまわり込みやすいとか、厚い被膜を形成するのが困難であるといった欠点もあった。
【０００３】
そこで、丸型基材に対して、塗工液を膜状に吐出するダイヘッド（スリットノズルとも言う）を用いたダイコート方式で塗工する方法及び装置が提案されている（例えば、特開２００２−２０４９９６号公報、特開２００４−２０９３４０号公報参照）。図５はダイコート方式で丸型基材に塗工する従来の装置の１例を示す概略斜視図、図６（ａ）、（ｂ）は図５に示す装置を異なる作動状態で示す概略側面図であり、分かり易くするため、基材、基材支持台、塗膜等を断面で且つ厚さを誇張して示している。図５、図６において、塗工装置１は、ベース２と、そのベース２の上面に設けられた基材支持台３と、ベース２の上面に設けられたガイド手段４と、そのガイド手段４に往復動するように保持された移動台５と、その移動台５を往復移動させる駆動装置（図示せず）と、移動台５に昇降するように設けられたヘッド保持部材６と、そのヘッド保持部材６を昇降させる駆動装置（図示せず）と、ヘッド保持部材６に保持され、塗工液を膜状に吐出するスリットを備えたダイヘッド７と、そのダイヘッド７に塗工液を供給する液供給系（図示せず）等を備えている。ここで用いている基材支持台３は、上面に、塗工を施されるべきシリコンウェハー等の丸型の基材８を、その基材８の上面８ａが周囲の上面３ａと略同一面となるように支持する嵌め込み部９を備えている。なお、嵌め込み部９の内径は基材８の出し入れを容易に行うことができるよう基材８の外径より若干大きく（例えば、１〜２ｍｍ程度大きく）設定されており、基材８の外周面と嵌め込み部９の内周面との間には小さい隙間が生じている。
【０００４】
この構成の塗工装置１による塗工動作は次のように行われる。すなわち、図６（ａ）に示すように、基材支持台３の嵌め込み部９に基材８を嵌め込んで支持させた状態で、ダイヘッド７を基材８を外れた基材支持台３の上面３ａの上方に位置決めし、その位置でダイヘッド７を、基材支持台３の上面３ａ及び基材８の上面８ａに対する塗工に適した高さ位置に降下させ、ダイヘッド７から塗工液を膜状に吐出しながらそのダイヘッド７を基材支持台３に沿って移動させて行くことで、図６（ｂ）に示すように、基材支持台３の上面３ａ及び基材８の上面８ａに塗膜１０を形成してゆき、基材８の上面８ａを通り過ぎ、それに続く基材支持台３の上面３ａにまで塗膜１０を形成した後、ダイヘッド７からの塗工液を停止する。以上により、基材８の上面８ａの全域に一定厚さの塗膜１０をダイコート方式で形成できる。
【０００５】
ところが、この方式で、図７（ａ）に厚さを誇張して示したように、基材８の上面８ａ全域及びそれに隣接した基材支持台３の上面３ａに塗膜１０を形成した場合、塗膜１０が乾燥するまでの間に、図７（ｂ）に示すように、塗膜１０から塗工液１０ａが基材８の外周面と嵌め込み部３ｂの内周面との間の隙間に流れ込み、それが基材８の裏面にまで回り込んでしまい、その後の基材のロボットハンドリングの際に塗工液でハンドがひどく汚れてしまうことがあり、また、基材裏面の塗工液による汚れがきわめて広範囲にわたるため、後工程で裏面全体の洗浄などのような大がかりな作業が必要となることもあった。すなわち、基材裏面とそれを支持している嵌め込み部の底面（支持面）との狭い隙間には毛細管現象により塗工液が浸透するため、基材裏面の半分程度が汚れてしまう現象を引き起すことがあり、このため、後工程で通常行っているエッジリンス（基材外周部の５ｍｍ幅程度の領域を水や有機溶剤で洗い流す工程）では対応しきれず、裏面全体を洗浄することが必要となることがあった。
【特許文献１】特開２００２−２０４９９６号公報
【特許文献２】特開２００４−２０９３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、丸型基材等の基材を、基材支持台上面に設けている嵌め込み部に嵌め込んで支持させ、その上面にダイコート方式で塗工液を塗布した際に、塗工液が基材の裏面に回り込み、基材裏面の広い領域を汚すことを防止することを可能とした塗工装置、及びその塗工装置に用いる基材支持台を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、基材支持台の嵌め込み部に基材を支持させ、ダイヘッドを用いて塗工する塗工装置における上記課題を解決するため、基材支持台の上面に形成した嵌め込み部を、前記基材を、基材上面が周囲の上面と略同一面となるように支持する支持面と、該支持面の外周領域に全周に渡って、該支持面より深く形成された溝を備えた構造としたものである。
【０００８】
ここで、前記溝は、少なくとも、前記支持面上の所定位置に置かれた前記基材の外周領域に面する位置に形成しておくことが好ましい。
【０００９】
また、塗工対象の基材としてはウェハー等の丸型基材とすることが好ましく、その場合、前記溝は、少なくとも、前記支持面上の所定位置に置かれた前記基材の外周領域の５ｍｍ幅の部分に面する位置に形成しておくことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
上記した本発明の塗工装置及びそれに用いる基材支持台では、基材を基材支持台上面に設けている嵌め込み部に支持させてダイヘッドを用いて塗布を行う際に、基材外周面と嵌め込み部内周面との間の隙間に塗工液が流れ込んでも、その塗工液は支持面の外周領域に設けている溝内に落ち込み、このため、基材裏面に回り込むことが少なく、基材裏面の汚れの生じる領域を大幅に少なくできる。特に、溝を、少なくとも、支持面上の所定位置に置かれた基材の外周領域に面する位置に形成しておくと、塗工液が基材裏面と支持面との間の隙間にまで達することがほとんどなく、塗工液が毛細管現象で広い領域に広がるということを防止できる。かくして、本発明の塗工装置で塗工した基材に対する後工程での洗浄は、外周領域のみを洗浄するエッジリンスのみで対応でき、後工程を簡略化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の好適な実施の形態に係る塗工装置の概略斜視図、図２（ａ）、（ｂ）はその塗工装置に用いている基材支持台の概略平面図及び概略断面図、図３は、図１に示す塗工装置において、基材支持台及び基材表面にダイヘッドで塗膜を形成している状態を示す概略断面図、図４は、基材端部領域を塗工中の状態で示す概略断面図であり、これらの図面において一部部品の厚さや幅を誇張して示している。図１、図２において、全体を参照符号１Ａで示す塗工装置は、ベース２と、そのベース２の上面に設けられた基材支持台１３と、ベース２の上面に設けられたガイド手段４と、そのガイド手段４に往復動するように保持された移動台５と、その移動台５を往復移動させる駆動装置（図示せず）と、移動台５に昇降するように設けられたヘッド保持部材６と、そのヘッド保持部材６を昇降させる駆動装置（図示せず）と、ヘッド保持部材６に保持され、塗工液を膜状に吐出するスリットを備えたダイヘッド７と、そのダイヘッド７に塗工液を供給する液供給系（図示せず）等を備えている。ここで、ガイド手段４、移動台５及びその駆動装置等は、ダイヘッド７が基材支持台１３の上面に沿って移動するようにダイヘッド７を移動させるためのものであり、ダイヘッドが前記基材支持台の上面に沿って相対的に移動するように前記ダイヘッドと基材支持台の少なくとも一方を移動させる移動機構を構成する。なお、移動機構としては、ダイヘッド７を保持した移動台５を移動させる構成に限らず、基材支持台１３を水平に移動させる構成としてもよい。
【００１２】
基材支持台１３は、ＳＵＳ、アルミ、グラナイトなどで作られるもので、上面に、塗工を施されるべきシリコンウェハー等の丸型の基材８を、その基材８の上面８ａが基材支持台１３の上面１３ａに略同一面となるように支持する嵌め込み部１４を備えている。この嵌め込み部１４は、図３、図４にも示すように、基材８を、基材上面８ａが周囲の上面１３ａと略同一面となるように支持する支持面１４ａと、その支持面１４ａの外周領域に全周に渡って、その支持面１４ａより深く形成された溝１４ｂと、基材８を微小な隙間１５を介して嵌合させる内周面１４ｃを備えた構造を有している。ここで、内周面１４ｃの内径は、基材８の嵌め込み部１４への装着を容易とするよう、基材８の外周面の外径より大きく選定されるが、あまり大きくすると、内周面１４ｃと基材外周面との間の隙間１５に対する塗工液の流れ込み量が多くなるので好ましくない。これらを考慮して、外径１００〜５００ｍｍ程度の基材に対しては、内周面１４ｃ内径を基材外周面の外径よりも１〜２ｍｍ程度大きく選定することが好ましい。
【００１３】
溝１４ｂの形成位置は、内周面１４ｃと基材外周面との間の隙間１５から流れ込んだ塗工液を収容しうる位置で且つ支持面１４ａ上の所定位置に置かれた基材８の外周領域に面する位置としておく。この位置に溝１４ｂを配置したことで、基材８の外周領域の下面が露出した状態となり、基材８の外周面から、基材８の裏面と支持面１４ａとの接触開始点Ｐまでの距離Ｗが大きくなり、隙間１５から流れ込んだ塗工液が接触開始点Ｐにまで達しにくくなる。このため、塗工液が、基材８の裏面と支持面１４ａとの隙間を毛細管現象で広い領域に広がるということを防止できる。ここで距離Ｗの大きさとしては、基材８の外周面に沿って流れ落ちてきた塗工液が基材裏面を伝って流れる距離よりも大きく選定することが好ましい。通常、距離Ｗが５ｍｍ程度あれば、ほとんどの場合塗工液が接触開始点Ｐには到達しないので、溝１４ｂは、少なくとも基材８の外周の５ｍｍ幅の領域に面するように形成しておけばよい。なお、前記した距離Ｗはあまり大きくなると基材８の支持されない領域が増して、無視できないたわみが生じるので、これを避けるため１０ｍｍ以下とすることが好ましい。溝１４ｂの深さは、隙間１５から流れ込んだ塗工液を収容しうる容量を確保できるように定めればよく、３〜１０ｍｍ程度あればよい。溝１４ｂの内面には、フッ素系の撥水性表面処理を施しておくことが好ましい。これは、溝内に落とし込んだ塗工液を溝から取り除くことが容易となり、長時間放置して塗工液が乾燥した場合には付着した塗工液の固まった異物の清掃が行える利点を得られるからである。
【００１４】
基材支持台１３に設けている嵌め込み部１４の底面である支持面１４ａには、基材８を吸着保持するための真空吸着穴（図示せず）が設けられている。また、塗工後の基材８を嵌め込み部１４の外側に押し出すための押し出しピン（図示せず）も設けられている。
【００１５】
次に、上記構成の基材支持台１３を備えた塗工装置１Ａによる塗工動作を説明する。まず、塗工すべき基材８を基材支持台１３の上面の嵌め込み部１４に、ロボット等を用いて同心状にセットする。これにより、基材８の周囲には一定幅の微小な隙間１５が生じることとなる。次に、図６（ａ）、（ｂ）を参照して従来装置について説明したのと同様な手順で、ダイヘッド７による塗工を行い、図３に示すように、基材支持台１３の上面１３ａ及び基材８の上面８ａの上に塗膜１０を形成してゆく。そして、図２（ａ）に二点鎖線２０で示す塗布領域に塗膜を形成した後、塗膜が或る程度乾燥するのを待って、基材８を基材支持台１３から取り出す。以上により塗工動作が終了する。
【００１６】
以上の塗工動作において、ダイヘッド７による塗膜形成中、図４に示すように、嵌め込み部１４の内周面１４ａと基材８の外周面との間に生じている隙間１５から塗工液が流れ込むことがあるが、流れ込んだ塗工液１７は溝１４内に収容され、基材８の裏面にはあまり回り込まない。また、一部が基材８の裏面に回り込んだとしても、基材裏面と支持面１４ａの接触開始点Ｐにまではほとんど到達しない。このため、基材８の裏面の外周から２ｍｍ程度の範囲内に少し塗工液が付着するとしても、塗工液が、基材８の裏面と支持面１４ａとの隙間を毛細管現象で広い領域に広がるということは生じない。かくして、この塗工装置を用いることで、基材８にダイヘッド７により高精度で所望の膜厚の塗膜を形成することができ、また、裏面側には、外周近傍の狭い領域に塗工液が付着するのみである。このため、後工程におけるエッジリンスによって、外周の５ｍｍ程度の幅の領域を洗浄することで、基材裏面の汚れを解消でき、裏面全体を洗浄する必要がなくなり、洗浄工程を簡略化できる。
【００１７】
なお、上記した実施の形態では、丸型の基材８を用いた場合を説明したが、本発明で塗工の対象とする基材８は丸型に限らず、楕円形、四角形等任意であり、使用する基材の形状に応じて、基材支持台上面に形成する嵌め込み部の形状を変えればよい。また、本発明で塗布の対象とする基材は、半導体製品に用いるシリコンウェハーを代表例として挙げることができるが、これに限らず、任意の材料に適用できる。更に、上記した実施の形態は本発明の説明用のものであって、本発明を限定するものではなく、本発明は特許請求の範囲の記載範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係る塗工装置の概略斜視図
【図２】（ａ）、（ｂ）は図１に示す塗工装置に用いている基材支持台の概略平面図及び概略断面図
【図３】図１に示す塗工装置において、基材支持台及び基材表面にダイヘッドで塗膜を形成している状態を示す概略断面図
【図４】基材端部領域を塗工中の状態で示す概略断面図
【図５】従来の塗工装置の１例を示す概略斜視図
【図６】（ａ）、（ｂ）は図５に示す塗工装置を異なる作動状態で示す概略側面図
【図７】（ａ）は基材支持台及び基材表面に塗膜を形成した直後の状態を示す概略断面図、（ｂ）は塗工液が基材裏面に回り込む状態を示す概略断面図
【符号の説明】
【００１９】
１、１Ａ  塗工装置
２  ベース
３  基材支持台
４  ガイド手段
５  移動台
６  ヘッド保持部材
７  ダイヘッド
８  基材
８ａ  上面
９  嵌め込み部
１０  塗膜
１０ａ  塗工液
１３  基材支持台
１３ａ  上面
１４  嵌め込み部
１４ａ  支持面
１４ｂ  溝
１４ｃ  内周面
１５  隙間
１７  塗工液
２０  塗布領域
【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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【図６】
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【図７】
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