(57)【要約】【課題】半導体基板又はＭＥＭＳ基板の任意の箇所に任意の膜厚を形成するロールコータを提供する。【解決手段】一部が塗布液槽１０に貯留された塗布液１２に浸って回転するローラ２０と、基板ホルダ３０に保持されて往復運動をする基板５０とを対向配置して接触させ、基板５０の表面に塗布液１２を塗布した後にヒータ４０により加熱して乾燥させ、厚膜を形成するロールコータ１００において、基板５０の塗布面がローラ２０に対して下向きとなるよう基板５０を基板ホルダ３０に保持する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部が塗布液槽に貯留された塗布液に浸って回転するローラと、基板ホルダに保持されて往復運動をする基板とを対向配置して接触させ、前記基板の表面に前記塗布液を塗布した後にヒータにより加熱して乾燥させ、厚膜を形成するロールコータにおいて、
前記基板の塗布面が前記ローラに対して下向きとなるよう前記基板を前記基板ホルダに保持することを特徴とするロールコータ。
【請求項２】
溶媒を供給し前記塗布液を所定濃度に維持する溶媒リザーバを前記ローラに隣接配置したことを特徴とする請求項１に記載のロールコータ。
【請求項３】
前記塗布液槽に貯留された前記塗布液を所定温度に維持する温度制御手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のロールコータ。
【請求項４】
前記基板の表面に前記塗布液を塗布した後、前記ヒータにより所定時間だけ非接触で加熱する処理を繰返すことにより前記基板の表面に厚膜を積層形成することを特徴とする請求項１に記載のロールコータ。
【請求項５】
前記ローラは、前記基板との非接触時にも所定速度で回転する空回り機構を備えることを特徴とする請求項１に記載のロールコータ。
【請求項６】
前記基板ホルダは、前記基板の厚さより厚い段差部を端部に有することを特徴とする請求項１に記載のロールコータ。
【請求項７】
前記基板に凹凸パターンが形成された半導体基板又はＭＥＭＳ基板であることを特徴とする請求項１に記載のロールコータ。
【請求項８】
表面に塗布液が塗布されて回転するローラと、基板ホルダに保持されて往復運動をする基板とを対向配置して接触させ、前記基板の表面に前記塗布液を塗布した後にヒータにより加熱して乾燥させ厚膜を形成するロールコータにおいて、
塗布液槽に貯留された前記塗布液をノズルを介して前記ローラに射出して塗布し、ブレードにより前記ローラとの隙間を調節することにより前記ローラに塗布される前記塗布液の厚さを所定の厚さに保つことを特徴とするロールコータ。
【請求項９】
溶媒を供給し前記塗布液を所定濃度に維持する溶媒リザーバを前記塗布液槽に隣接配置したことを特徴とする請求項８に記載のロールコータ。
【請求項１０】
前記塗布液槽に貯留された前記塗布液を所定温度に維持する第１温度制御手段を設けたことを特徴とする請求項８に記載のロールコータ。
【請求項１１】
前記基板の表面に前記塗布液を塗布した後、前記ヒータにより所定時間だけ非接触で加熱する処理を繰返すことにより前記基板の表面に厚膜を積層形成することを特徴とする請求項８に記載のロールコータ。
【請求項１２】
前記基板ホルダは、前記基板の厚さより厚い段差部を端部に有することを特徴とする請求項８に記載のロールコータ。
【請求項１３】
前記ローラに塗布される前記塗布液の濃度を所定濃度に維持するための第２温度制御手段を設けたことを特徴とする請求項８に記載のロールコータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に塗布液を塗布するロールコータに係り、より詳しくは、半導体基板又はＭＥＭＳ基板の任意の箇所に任意の膜厚を形成するロールコータに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板又はＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）基板には、パターン形成を目的とした種々のフォトレジスト塗布液、又は、絶縁膜形成を目的としたポリシラザン（水ガラス）等の無機或いは有機の絶縁用塗布液が用いられ、その用途はますます拡大している。
【０００３】
特に電気鋳造法による、半導体分野におけるキャパシタ、多層配線等の電子部品の多層パターン形成とその層間接続のための金型作製、又は、ＭＥＭＳ分野における小型機械部品のための金型作製には、円形や矩形等の基板の形状、滑らかな基板表面や凹凸のある基板表面の部分塗布、膜厚の制御等を自由に選択できる塗布装置が、強く求められている。
【０００４】
例えば、塗布面に凹凸を有する基板において、凹部を除いた凸部のみに任意の厚みの塗布膜を形成したい場合がある。図４ａは、従来のスピンナーによる塗布膜を示す図である。図４ａにおいて、従来のスピンナーでは、塗布液１２が塗布される基板５０の塗布面が、上方に位置するスピンナーノズル側となるよう、基板ホルダに取付けられている。このため、塗布液１２の濃度等を調整しても、基板５０の凹部への流れ込みを防止することは困難であった。このため、全面に塗布する場合は問題ないが、凸部だけに塗布液１２を塗布することは、ほとんど不可能であった。
【０００５】
特許文献１には、基板に滴下された分散液をスピンコータにより膜形成している最中に、該分散液の一部をスピンコータに設けたブラシにより取り除き、または移動することにより、配線溝、ビアホール、コンタクトホール等の微細な凹部内を分散液で完全に埋め込む、旨の記載がある。
【０００６】
特許文献２には、半導体基板上に下層レジストを形成し、熱処理を施した後、全体に紫外線を照射し、次に、スピンコータにより薄い層間膜層を形成して熱処理し、次に、上層レジストをスピンコートして熱処理し、フォトマスクを介して紫外線露光を行い、アルカリ性現像液により処理した後、水溶性ポリマーであるソウ層間膜と下層レジストを溶解して、パターン寸法精度の高いステンシル形状を形成する、旨の記載がある。
【０００７】
特許文献３には、ノズルは、塗布作業をしないときに、待機ポット部に移動して待機し、待機ポット部は、開口部、容器部を有し、開口部にノズルが待機状態にあるとき密閉状態を保持するためのＯリング、空気をパージするガス供給パイプ、レジストに溶剤を供給する溶剤供給パイプを備える、旨の記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１７３９４８号公報
【特許文献２】特開２０００−２１４５９３号公報
【特許文献３】特開２００１−２０３１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、半導体基板又はＭＥＭＳ基板の任意の箇所に任意の膜厚を形成するロー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】
【００１０】
本発明のロールコータは、一部が塗布液槽に貯留された塗布液に浸って回転するローラと、基板ホルダに保持されて往復運動をする基板とを対向配置して接触させ、基板の表面に塗布液を塗布した後にヒータにより加熱して乾燥させ、厚膜を形成するロールコータにおいて、基板の塗布面がローラに対して下向きとなるよう基板を基板ホルダに保持することを特徴とする。
【００１１】
本発明のロールコータは、溶媒を供給し塗布液を所定濃度に維持する溶媒リザーバをローラに隣接配置したことを特徴とする。
また、塗布液槽に貯留された塗布液を所定温度に維持する温度制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１２】
本発明のロールコータは、基板の表面に塗布液を塗布した後、ヒータにより所定時間だけ非接触で加熱する処理を繰返すことにより基板の表面に厚膜を積層形成することを特徴とする。
また、前記ローラは、基板との非接触時にも所定速度で回転する空回り機構を備えることを特徴とする。
また、前記基板ホルダは、基板の厚さより厚い段差部を端部に有することを特徴とする。
また、本発明のロールコータは、基板に凹凸パターンが形成された半導体基板又はＭＥＭＳ基板であることを特徴とする。
【００１３】
本発明のロールコータは、表面に塗布液が塗布されて回転するローラと、基板ホルダに保持されて往復運動をする基板とを対向配置して接触させ、基板の表面に塗布液を塗布した後にヒータにより加熱して乾燥させ厚膜を形成するロールコータにおいて、塗布液槽に貯留された塗布液をノズルを介してローラに射出して塗布し、ブレードによりローラとの隙間を調節することによりローラに塗布される塗布液の厚さを所定の厚さに保つことを特徴とする。
【００１４】
本発明のロールコータは、溶媒を供給し塗布液を所定濃度に維持する溶媒リザーバを塗布液槽に隣接配置したことを特徴とする。
また、本発明のロールコータは、塗布液槽に貯留された塗布液を所定温度に維持する第１温度制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１５】
本発明のロールコータは、基板の表面に前記塗布液を塗布した後、ヒータにより所定時間だけ非接触で加熱する処理を繰返すことにより基板の表面に厚膜を積層形成することを特徴とする。
また、前記基板ホルダは、基板の厚さより厚い段差部を端部に有することを特徴とする。
本発明のロールコータは、ローラに塗布される塗布液の濃度を所定濃度に維持するための第２温度制御手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、半導体基板又はＭＥＭＳ基板の任意の箇所に任意の膜厚を形成するロールコータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施例によるロールコータ構成図。
【図２】本発明の第２の実施例によるロールコータ構成図。
【図３】本発明による段差部を有する基板ホルダの構造図。
【図４】本発明のロールコータによる塗布膜を示す図。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１８】
本発明の実施例の形態について、図を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施例によるロールコータの構成図である。図１ａ、図１ｂにおいて、本発明のロールコータ１００は、塗布液１２を溜め置く塗布液槽１０と、塗布液槽１０の塗布液１２中に所定の部分が浸って回転するローラ２０と、ローラ２０を回転駆動する回転駆動部２５とを下方に有している。また、ローラ２０により基板５０に塗布され塗布液１２を加熱するヒータ部４０を下方に有している。
【００１９】
その上方に、基板５０を保持しレール３５上を往復運動する基板ホルダ３０と、レール３５と基板ホルダ３０を往復運動させる往復駆動部３７とを有している。ロールコータ１００の塗布液槽１０は、塗布液１２の温度を一定にする温度制御部１４と、塗布液槽１０の塗布液１２の濃度と、ローラ２０に均一に付着した塗布液１２と塗布液槽１０の塗布液１２の液面とを所定の溶媒雰囲気の濃度に維持する溶媒リザーバ１６とを有している。
【００２０】
図３は、段差部を有する基板ホルダの構造図である。図３ｂにおいて、次に説明されるように、基板ホルダ３０は、基板５０の厚さ以上の高さを有する段差部３２を、基板５０の前進及び後退方向の両側か、又は前進方向側のみに有している。また、図３ａにおいて、第２の実施例において説明される基板ホルダ３０は、基板５０の厚さ以上の高さを有する段差部３２を、基板５０の前進及び後退方向の両側か、又は前進方向側のみに有している。
【００２１】
次に図１、図３ｂを基に、ロールコータ１００の動作を説明する。塗布液槽１０に溜め置かれた塗布液１２は、温度制御部１４により液の温度が制御され、濃度が一定に保たれている。濃度が一定に保たれた塗布液１２は、塗布液１２中に所定の部分が浸って回転するローラ２０に所定の厚さ、均一に付着する。また、均一に付着した塗布液１２表面と塗布液槽１０の表面とは、溶媒リザーバ１６により、所定の溶媒雰囲気に維持され、且つ、塗布液１２の濃度を一定にするため、塗布液槽１０には溶媒が供給されている。温度制御部１４は、塗布液槽１０内に設置されても良い。また、溶媒リザーバ１６は、塗布液槽１０と一体化して構成されても良い。
【００２２】
基板５０は、塗布液１２が塗布される塗布面がローラ２０側となるように、基板ホルダ３０に取付けられ固定される。ローラ２０と基板ホルダ３０とは、所定の位置で接触してコーティングが始まるが、基板５０は、前進、後退の両方でローラ２０と接触しても良く、また、後退時には、一端離れても良い。接触し続ける場合は、基板ホルダ３０が前進し終え、ローラ２０が逆回転することで、後退が開始される。この場合、段差部３２は、基板５０の前進及び後退方向の両側にある。
【００２３】
後退時に一度離れる場合は、基板５０側は、往復駆動部３７により矢印方向に前進する時、所定の位置でローラ２０と密着するよう所定の距離上昇するか、又は、ローラ２０側が所定の距離下降してコーティングが始まり、基板５０側が矢印と反対方向に後退する時、基板５０側が降下、又は、ローラ２０側が上昇してコーティングは停止となる（図示せず）。この場合、段差部３２は、基板５０の前進方向にのみある。
【００２４】
いずれの場合も段差部３２は、ローラ２０により塗布液１２が基板５０上に塗布される際、基板５０の塗布開始時の端面に塗布液１２が盛り上がるのを防ぐ機能を有する。基板５０が後退した時、塗布された塗布液１２は、ヒータ部４０により、加熱、乾燥される。また、回転駆動部２５は、ローラ２０が基板５０との非接触時においても、全作業が終了するまで、所定の速度で回転する空回り機構を有している。
【００２５】
このように、基板５０に塗布された塗布液１２が、ヒータ部４０により、加熱、乾燥されながら、繰り返しローラ２０の上側を往復することで、任意の厚みの塗布膜を形成することが可能となる。また、ローラ２０の大きさを変えることにより、基板の任意の箇所に任意の膜厚を形成することも可能となる。また、ローラの機能とヒータの機能を連続して複数配設することにより、多層膜を形成することも可能となる。
【００２６】
図４ｂは、本発明の第１の実施例のロールコータによる塗布を示す図である。図４ｂにおいて、第１の実施例によるロールコータ１００では、基板５０の凹凸をした塗布面が、ローラ２０側となるように基板ホルダ３０に取付けられて固定され、凹部を除いた凸部に塗布膜１２が塗布される。この場合、塗布面が下方を向いているため、凸部に塗布膜１２が塗布されても、凹部に流れ込むことはない。このため、図４ｂに示されるように、繰り返しローラ２０の上側を往復することで、塗布面である凸部のみに、任意の厚みの塗布膜１２が形成される。
【００２７】
図２は、本発明の第２の実施例によるロールコータ構成図である。図２ａ、図２ｂにおいて、本発明のロールコータ２００は、塗布液１２を溜め置く塗布液槽１０と、塗布液１２を基板５０に塗布するローラ２０と、ローラ２０に塗布液１２を射出するノズル１８と、ローラ２０を回転駆動する回転駆動部２５とを上方に有している。
【００２８】
また、ロールコータ２００は、射出された塗布液１２をローラ２０に均一に付着させるブレード２４と、ローラ２０により基板５０に塗布された塗布液１２を加熱するヒータ部４０とを上方に有している。その下方に、基板５０を保持しレール３５上を往復運動する基板ホルダ３０と、レール３５と、基板ホルダ３０を往復運動させる往復駆動部３７とを有している。
【００２９】
ロールコータ２００の塗布液槽１０は、塗布液１２の温度を一定にする温度制御部１４と、塗布液槽１０の塗布液１２と、ローラ２０に均一に付着した塗布液１２と、ノズル１８の先端の塗布液面とを所定の濃度に維持する溶媒リザーバ１６とを有している。また、ローラ２０は、均一に付着した塗布液１２の温度を一定にする温度制御部２２を有している。
【００３０】
次に図２、図３ａを基に、ロールコータ２００の動作を説明する。塗布液槽１０に溜め置かれた塗布液１２は、温度制御部１４により液の温度が制御され、濃度が一定に保たれている。濃度が一定に保たれた塗布液１２は、ノズル１８を介して、回転駆動部２５により回転しているローラ２０に噴射される。射出された塗布液１２は、ブレード２４とローラ２０との隙間が調節されることにより、ローラ２０に所定の厚さだけ、均一に付着する。  
【００３１】
また、均一に付着した塗布液１２は、ローラ２０の温度制御部２２により温度制御され、濃度が一定に保たれている。また、溶媒リザーバ１６により、塗布液槽１０とローラ２０とノズル１８の先端のそれぞれの塗布液１２の濃度を一定にするため、塗布液槽１０には溶媒が供給され、ローラ２０とノズル１８の先端の周囲は所定の溶媒雰囲気の濃度に維持されている。温度制御部１４は、塗布液槽１０の外側に設置されても良い。また、溶媒リザーバ１６は、塗布液槽１０と一体化して構成されても良い。
【００３２】
基板５０は、塗布液１２が塗布される該塗布面がローラ２０側となるように、基板ホルダ３０に取付けられ固定される。ローラ２０と基板ホルダ３０とは、所定の位置で接触してコーティングが始まるが、基板５０は、前進、後退の両方でローラ２０と接触しても良く、また、後退時には、一端離れても良い。接触し続ける場合は、基板ホルダ３０が前進し終え、ローラ２０が逆回転することで、後退が開始される。この場合、段差部３２は、基板５０の前進及び後退方向の両側にある。
【００３３】
後退時に一度離れる場合は、基板５０側は、往復駆動部３７により矢印方向に前進する時、所定の位置でローラ２０と密着するよう所定の距離上昇するか、又は、ローラ２０側が所定の距離下降してコーティングが始まり、基板５０側が矢印と反対方向に後退する時、基板５０側が降下、又は、ローラ２０側が上昇してコーティングは停止となる（図示せず）。
【００３４】
この場合、段差部３２は、基板５０の前進方向にのみある。いずれの場合も段差部３２は、ローラ２０により塗布液１２が基板５０上に塗布される際、基板５０の塗布開始時の端面に塗布液１２が盛り上がるのを防ぐ機能を有する。基板５０が後退した時、塗布された塗布液１２は、ヒータ部４０により、加熱、乾燥される。また、回転駆動部２５は、ローラ２０が基板５０との非接触時においても、全作業が終了するまで、所定の速度で回転する空回り機構を有している。
【００３５】
このように、基板５０に塗布された塗布液１２が、ヒータ部４０により、加熱、乾燥されながら、繰り返しローラ２０の下を往復することで、任意の厚みの塗布膜を形成することが可能となる。また、ローラ２０の大きさを変えたり、ローラ２０に部分的に塗布液１２を噴射することにより、基板の任意の箇所に任意の膜厚を形成することも可能となる。また、ローラの機能とヒータの機能を連続して複数配設することにより、多層膜を形成することも可能となる。
【００３６】
以上説明したように本発明によれば、半導体基板又はＭＥＭＳ基板の任意の箇所に任意の膜厚を形成するロールコータを提供することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  塗布液槽
１２  塗布液
１４  温度制御部
１６  溶媒リザーバ
１８  ノズル
２０  ローラ
２２  温度制御部
２４  ブレード
２５  回転駆動部
３０  基板ホルダ
３２  段差部
３５  レール
３７  往復駆動部
４０  ヒータ部
５０  基板
５２  塗布膜
１００  第１の実施例によるロールコータ
２００  第２の実施例によるロールコータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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