(57)【要約】      （修正有）【課題】被塗布部材に塗布液を均一な膜厚で塗布することができるスリットコート式塗布方法及びスリットコート式塗布装置を提供する。【解決手段】スリット状のノズル２１を有すると共にノズル２１の延設方向に沿って設けられる支持軸２３を中心として回動可能に設けられる塗布ヘッド２０と、被塗布部材１００を保持する保持手段３０と、塗布ヘッド２０及び保持手段３０の少なくとも一方を移動させてノズル２１と被塗布部材１００との相対位置を制御する位置制御手段５１と、塗布ヘッド２０の回動動作を制御する回動制御手段５２とを具備し、塗布ヘッド２０と被塗布部材１００とを被塗布部材１００の面内方向で相対的に移動させることで被塗布部材１００の表面に塗布膜２を形成し、塗布液１を塗布膜２から切り離す際に、支持軸２３を中心として塗布ヘッド２０を回動させて塗布ヘッド２０の進行方向に向かって傾斜させるようにする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリット状のノズルを有すると共に該ノズルの延設方向に沿って設けられる支持軸を中心として回動可能に設けられる塗布ヘッドと、被塗布部材を保持する保持手段と、前記塗布ヘッド及び前記保持手段の少なくとも一方を移動させて前記ノズルと前記被塗布部材との相対位置を制御する位置制御手段と、前記塗布ヘッドの回動動作を制御する回動制御手段とを具備し、
前記位置制御手段が、前記ノズルから突出させた塗布液を前記被塗布部材の表面に接触させた状態で、前記塗布ヘッドと前記被塗布部材とを当該被塗布部材の面内方向で相対的に移動させることで当該被塗布部材の表面に塗布膜を形成し、その後前記塗布液を前記塗布膜から切り離す際に、
前記回動制御手段が、前記支持軸を中心として前記塗布ヘッドを回動させて当該塗布ヘッドの進行方向に向かって傾斜させ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】
前記塗布液を切り離す際には、前記位置制御手段が前記塗布ヘッドと前記被塗布部材とを遠ざけながら、前記回動制御手段が前記塗布ヘッドを回動させる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】
塗布液が流出するスリット状のノズルを有する塗布ヘッドと被塗布部材とを近づけて前記ノズルから突出させた塗布液を前記被塗布部材の表面に接触させる第１の工程と、前記塗布液を前記被塗布部材の表面に接触させた状態で前記塗布ヘッドと前記被塗布部材とを当該被塗布部材の面内方向で相対的に移動させることで前記被塗布部材の表面に塗布膜を形成する第２の工程と、前記塗布ヘッドを前記ノズルの延設方向に沿って配される支持軸を支点として回動させて当該塗布ヘッドの進行方向に向かって傾斜させることで前記塗布液を前記塗布膜から切り離す第３の工程とを有することを特徴とするスリットコート式塗布方法。
【請求項４】
前記被塗布部材が筒状の部材であり、当該被塗布部材の内面に前記被塗布部材の周方向に亘って前記塗布液を塗布することを特徴とする請求項３に記載のスリットコート式塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スリット状のノズルの先端から所定の塗布液を吐出して被塗布部材の表面、特に、筒状部材の内面に塗布液を塗布する際に用いて好適なスリットコート式塗布方法及びスリットコート式塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハやガラス基板等の平らな基板にレジスト材料や絶縁材料などの所定の塗布液（溶剤）を塗布する方法としては、例えば、回転する基板上部より塗布液を滴下して、遠心力によりその塗布液を外周方向に伸展させるスピンコート法や、基板を塗布液に浸漬させることで基板表面に塗布液を塗布するディップコート法等が知られている。また、例えば、スリット状のノズルの先端から突出させた塗布液を基板に接触させた状態で塗布ヘッドを移動させることで、基板の表面に塗布液を所定の膜厚で塗布するスリットコート法も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１５２７１６号公報
【特許文献２】特開平７−１１６５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このスリットコート法では、ノズルから塗布液を比較的均一な膜厚で形成することができる。しかしながら、塗布開始部分や塗布終了部分の膜厚を均一にするのが難しいという問題がある。特に、塗布終了部分では、塗布液の液溜まりが形成されてしまい膜厚が他の部分よりも厚くなってしまうという問題がある。
【０００５】
ところで、特許文献１等に記載のスリットコート法は、あくまで平らな基板を対象としたものであり、例えば、パイプ等の筒状部材の内面に塗布液を塗布する方法はあまり知られていない。
【０００６】
このように筒状部材の内面に塗布液を塗布する方法としては、例えば、テーブル上に載置された筒状部材に沿ってパイプ状の液吐出口を有するノズルを移動させながら、このノズルから基板内面にレジスト等の処理液を供給しながら塗布するスプレーコート法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
しかしながら、このスプレーコート法では、実際に塗布したい部分以外にも塗布液が塗布されてしまい所望の部分のみに塗布液を塗布するのは難しいという問題がある。また、膜厚の制御が難しく、部分的に厚膜になってしまうという問題もある。
【０００８】
さらに上述したスリットコート法を用いて筒状部材の内面に塗布液を塗布することも考えられるが、この場合でも上述したような膜厚のバラツキは生じてしまう。例えば、筒状部材の内面にその周方向に亘って塗布液を塗布する場合、塗布終了部分には塗布液が重なって塗布されることになり、膜厚が特に厚くなり易い。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、被塗布部材に塗布液を均一な膜厚で塗布することができるスリットコート式塗布方法及びスリットコート式塗布装置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】
上記課題を解決する本発明は、スリット状のノズルを有すると共に該ノズルの延設方向に沿って設けられる支持軸を中心として回動可能に設けられる塗布ヘッドと、被塗布部材を保持する保持手段と、前記塗布ヘッド及び前記保持手段の少なくとも一方を移動させて前記ノズルと前記被塗布部材との相対位置を制御する位置制御手段と、前記塗布ヘッドの回動動作を制御する回動制御手段とを具備し、前記位置制御手段が、前記ノズルから突出させた塗布液を前記被塗布部材の表面に接触させた状態で、前記塗布ヘッドと前記被塗布部材とを当該被塗布部材の面内方向で相対的に移動させることで当該被塗布部材の表面に塗布膜を形成し、その後前記塗布液を前記塗布膜から切り離す際に、前記回動制御手段が、前記支持軸を中心として前記塗布ヘッドを回動させて当該塗布ヘッドの進行方向に向かって傾斜させることを特徴とするスリットコート式塗布装置にある。
かかる本発明の装置では、塗布液の塗布が終了して塗布液を塗布膜から切り離す際に、塗布ヘッドを回動させるようにしているため、塗布液が良好に切り離され、液溜まりの発生が防止される。したがって、塗布膜を極めて均一な膜厚で形成することができる。
【００１１】
ここで、前記塗布液を切り離す際には、前記位置制御手段が前記塗布ヘッドと前記被塗布部材とを遠ざけながら、前記回動制御手段が前記塗布ヘッドを回動させることが好ましい。これにより、塗布液をさらに良好に切り離すことができる。
【００１２】
また本発明は、塗布液が流出するスリット状のノズルを有する塗布ヘッドと被塗布部材とを近づけて前記ノズルから突出させた塗布液を前記被塗布部材の表面に接触させる第１の工程と、前記塗布液を前記被塗布部材の表面に接触させた状態で前記塗布ヘッドと前記被塗布部材とを当該被塗布部材の面内方向で相対的に移動させることで前記被塗布部材の表面に塗布膜を形成する第２の工程と、前記塗布ヘッドを前記ノズルの延設方向に沿って配される支持軸を支点として回動させて当該塗布ヘッドの進行方向に向かって傾斜させることで前記塗布液を前記塗布膜から切り離す第３の工程とを有することを特徴とするスリットコート式塗布方法にある。
かかる本発明の方法では、塗布液の塗布が終了して塗布ヘッドを回動させることで塗布液を塗布膜から切り離すようにしているため、塗布液が良好に切り離され、液溜まりの発生が防止される。したがって、塗布膜を極めて均一な膜厚で形成することができる。
【００１３】
また本発明は、例えば、前記被塗布部材が筒状の部材であり、当該被塗布部材の内面に前記被塗布部材の周方向に亘って前記塗布液を塗布する場合には、特に効果的である。筒状の部材である被塗布部材の内面に被塗布部材の周方向に亘って塗布液を塗布する場合、塗布終了部分は塗布液が重なって塗布されることになり、その部分の膜厚が厚くなりやすい。しかしながら、塗布ヘッドを回動させることで、塗布液の膜厚が徐々に減少しながら切り離されるため、塗布終了部分においても比較的均一な膜厚で塗布液が塗布される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るスリットコート式塗布装置の要部を示す斜視図であり、図２はスリットコート式塗布装置の概略を示す断面図である。
【００１５】
図示するように、本実施形態に係るスリットコート式塗布装置１０は、筒状の部材の内面に塗布液を塗布するための装置であり、例えば、レジスト等の所定の塗布液１が流出するスリット状のノズル２１を有する塗布ヘッド２０と、塗布液１が塗布される被塗布部材である円筒部材１００を保持する保持手段３０と、塗布液１を塗布ヘッド２０に供給する貯留手段４０と、これら塗布ヘッド２０及び保持手段３０の動作を制御する制御部５０とを具備する。
【００１６】
塗布ヘッド２０は、初期状態において鉛直方向上側に向かって開口するスリット状のノズル２１と、このノズル２１に連通する液体溜まり部２２とを有し、液体溜まり部２２は貯留手段４０に接続されている。
【００１７】
この塗布ヘッド２０は、ノズル２１の延設方向に沿って配される支持軸２３を中心として回動可能に支持されている。本実施形態では、塗布ヘッド２０が支持軸２３に固定されると共に、この支持軸２３の一端が柱状の固定部材２４に回動可能に連結されている。つまり塗布ヘッド２０は実質的に固定部材２４に片持ち梁状に保持されているため、塗布ヘッド２０の他端側は円筒部材１００の内部に挿入することができる。そして塗布ヘッド２０が固定された支持軸２３の一端が、本実施形態では固定部材２４に固定されたモータ等の第１の駆動手段２５に接続され、塗布ヘッド２０（支持軸２３）はこの第１の駆動手段２５の駆動力によって回動可能に構成されている。
【００１８】
貯留手段４０は、塗布液１が貯留される貯留タンク４１と、一端が塗布ヘッド２０に接続され、他端が貯留タンク４１に接続される供給管４２とで構成され、貯留タンク４１の内部に貯留されている塗布液１を、供給管４２を介して塗布ヘッド２０に供給する。具体的には、貯留タンク４１から供給管４２を介して塗布ヘッド２０に塗布液１が供給され、塗布ヘッド２０の液体溜まり部２２内に塗布液１が充填されると、液体溜まり部２２内の塗布液１が毛細管現象によってノズル２１の先端まで上昇する。これにより、スリット状のノズル２１には、塗布液１が全体に均一に充填される。
【００１９】
なお支持軸２３を介して塗布ヘッド２０が支持される固定部材２４は、円筒部材１００の中心線Ａ１上に位置するように配され（図２（ｂ））、例えば、サーボモータ等の第２の駆動手段２６が接続されている。そして固定部材２４は、第２の駆動手段２６によって、円筒部材１００の中心線Ａ１及び円筒部材１００の中心軸Ａ２（図２（ａ））に沿って直線移動可能に構成されている。つまり、本実施形態のスリットコート式塗布装置１０においては、塗布ヘッド２０が円筒部材１００の中心線Ａ１及び中心軸Ａ２に沿って直線移動可能に構成されている。
【００２０】
保持手段３０は、本実施形態では、円筒部材１００の一端側を把持するチャック部材で構成され、保持手段であるこのチャック部材３０は、駆動軸３１を介してモータ等の回転駆動手段３２に接続されている。すなわちチャック部材３０は、円筒部材１００を把持した状態で回転可能に構成されている。
【００２１】
制御部５０は、塗布ヘッド２０のノズル２１と円筒部材１００との相対位置を制御する位置制御手段５１と、塗布ヘッド２０の回動動作を制御する回動制御手段５２とを具備する。本実施形態では、位置制御手段５１は、固定部材２４に接続された第２の駆動手段２６の動作を制御すると共に、チャック部材３０に接続された回転駆動手段３２の動作を制御することで、ノズル２１と円筒部材１００との相対位置を制御する。一方、回動制御手段５２は、所定のタイミングで第１の駆動手段２５の動作を制御して塗布ヘッド２０を回動させる。
【００２２】
以下、このような本実施形態のスリットコート式塗布装置１０を用いたスリットコート式塗布方法について説明する。図３及び図４は、本実施形態に係るスリットコート式塗布方法の動作の概略を示す断面図である。
【００２３】
まずは、塗布ヘッド２０を被塗布部材である円筒部材１００の内部に配置する。本実施形態では、位置制御手段５１が駆動手段２５の動作を制御するによって、固定部材２４を円筒部材１００に向かって移動させることで塗布ヘッド２０を円筒部材１００内に挿入する（図２参照）。
【００２４】
次いで、図３（ａ）に示すように、塗布ヘッド２０のノズル２１から塗布液１を突出させた状態で、塗布ヘッド２０のノズル２１と円筒部材１００とを近づけて、塗布液１を円筒部材１００の内面に接触させる。本実施形態では、位置制御手段５１が第２の駆動手段２６の動作を制御し、塗布ヘッド２０が固定された固定部材２４を鉛直方向上側に上昇させることによって、ノズル２１から突出した塗布液１を円筒部材１００の内面に接触させる。なお本実施形態では、位置制御手段５１が塗布ヘッド２０を移動させることで塗布液１を円筒部材１００の内面に接触させているが、円筒部材１００を把持するチャック部材３０が固定部材２４と同様に移動可能に構成されている場合には、塗布ヘッド２０を固定してチャック部材３０を移動させるようにしてもよい。
【００２５】
次に、位置制御手段５１が回転駆動手段３２の動作を制御して、図３（ｂ）に示すように、円筒部材１００が把持されたチャック部材３０を所定のスピードで回転させる。つまり、塗布ヘッド２０と円筒部材１００とを、円筒部材１００の面内方向に沿って相対的に移動させる。これにより、塗布液１がノズル２１から連続的に流れ出して円筒部材１００の内面に塗布膜２が形成される。そして、円筒部材１００が把持されたチャック部材３０を１回転させることにより、円筒部材１００の内面には、その円周方向に亘って塗布膜２が形成されることになる（図３（ｃ））。
【００２６】
ここで、円筒部材１００の内面にその円周方向に亘って連続する塗布膜２を形成するためには、塗布液１の塗布終了部分において、図４（ａ）に示すように、塗布液１を重ねて塗布する必要があるため、この部分の塗布膜２の膜厚が他の部分よりも厚くなってしまう虞がある。しかしながら、本発明では、その際、塗布ヘッド２０を支持軸２３を中心として回動させるようにしているため、塗布膜２の膜厚を全体に亘って均一化することができる。
【００２７】
具体的は、回転駆動手段３２によって円筒部材１００を１回転させた段階で、回動制御手段５２が、第１の駆動手段２５の動作を制御して、図４（ｂ）に示すように、塗布ヘッド２０を支持軸２３を中心として回動させ、塗布ヘッド２０をその進行方向に向かって傾斜させる。ちなみに図４に示す例では、円筒部材１００は図中左回転しているため、塗布ヘッド２０の（相対的な）進行方向とは、その逆方向（図中右向回転）となる。
【００２８】
塗布ヘッド２０が初期状態、つまり塗布ヘッド２０を回動させていない状態では、塗布ヘッド２０のノズル２１が開口する面と円筒部材１００の内面とのなす角は略垂直であるが、塗布ヘッド２０を回動させることでその角度は除々に小さくなる。また塗布ヘッド２０の回動半径は円筒部材１００の半径よりも小さいため、塗布ヘッド２０を回動させることで塗布ヘッド２０と円筒部材１００の内面との距離は徐々に広がることになる。
【００２９】
その結果、塗布終了部分での塗布膜２ａの厚さが徐々に薄くなりながら塗布液１が塗布膜２から切り離される。したがって、塗布液１の液溜まりが生じることがなく、塗布膜２を全体に亘ってほぼ同じ厚さで形成することができる。なお、塗布ヘッド２０の回動による塗布膜２ａの厚さの変化は、回動させる速度、傾斜させる角度等、各種回動条件によって変化するため、回動条件は適宜決定する必要がある。
【００３０】
また塗布液１の粘度、円筒部材１００の回転速度等、塗布条件によっても異なるが、塗布開始部分の塗布膜２ｂの膜厚は、徐々に厚くなっていく傾向にある。また円筒部材１００に塗布液１を塗布する場合、塗布液１がその自重により円筒部材１００の下端側に偏ってしまうため、塗布ヘッド２０が配置されている円筒部材１００の上端側では、塗布膜２の厚さが若干薄くなる傾向にある。すなわち。塗布終了時点において、塗布開始側の塗布膜２ｂの端面は傾斜面となり易い傾向にある。したがって、塗布ヘッド２０の回動条件を適宜調整して、塗布終了時に、塗布膜２ｂの傾斜面に合わせて塗布膜２ａを形成するようにすれば、全体に亘って均一な膜厚を有する塗布膜２を形成することができる。
【００３１】
なお、本実施形態では、塗布ヘッド２０を回動させることのみで塗布液１を塗布膜２から切り離すように説明したが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、位置制御手段５１によって第２の駆動手段２６の動作を制御して固定部材２４を鉛直方向下側に移動させ、塗布ヘッド２０と円筒部材１００とを遠ざけながら、上述したように塗布ヘッド２０を回動させるようにしてもよい。これにより、塗布膜２の膜厚をさらに高精度に制御することができ、塗布液１をより良好に塗布膜２から切り離すことができる。
【００３２】
また、本実施形態では、円筒部材１００の内面に塗布膜２を形成する例を説明したが、勿論、本発明は、円筒部材以外の被塗布部材の内面に対する塗布膜の形成にも適用することができる。例えば、図５に示すように、略三角形等の多角形の断面形状を有する筒状部材（被塗布部材）の内面に対する塗布膜の形成にも、本発明を適用することができる。例えば本実施形態では、円筒部材１００が把持されたチャック部材３０を回転させることで円筒部材１００の内面に塗布膜２を形成したが、被塗布部材の形状に応じて第２の駆動手段２６によって塗布ヘッド２０（固定部材２４）の位置を適宜調整すれば、多角形の断面形状を有する被塗布部材の内面に対しても塗布膜を形成することができる。したがって、本発明は、例えば、内燃機関のシリンダ等の製造にも適用することができる。
【００３３】
また発明は、内部に空間を有する中空部材の内面への塗布膜の形成にも適用することができる。さらに本発明は、被塗布部材の内面への塗布膜の形成だけでなく、勿論、平らな基板への塗布膜の形成に適用しても効果を奏するものである。すなわち、平らな基板に対する塗布膜の形成に本発明を適用した場合でも、塗布液の液溜まりの発生を防止して塗布膜を極めて均一な厚さで形成することができる。例えば、図６に示すように、被塗布部材である平らな基板１００Ａの表面に対向して塗布ヘッド２０Ａを配し、基板１００Ａを回転させることによって塗布膜２Ａを形成した場合、上述したように塗布終了部分には塗布液を重ねて塗布する必要があるため、本発明は特に効果的である。なお図６に示すように、本発明に係るスリットコート式塗布装置であれば、ノズル２１が鉛直方向下側に向かうように塗布ヘッド２０Ａを配置した状態で、塗布膜２Ａを被塗布部材１００Ａに形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】一実施形態に係るスリットコート式塗布装置の概略を示す斜視図である。
【図２】一実施形態に係るスリットコート式塗布装置の概略を示す断面図である。
【図３】一実施形態に係るスリットコート式塗布方法を説明する断面図である。
【図４】一実施形態に係るスリットコート式塗布方法を説明する拡大断面図である。
【図５】被塗布部材の一例を示す斜視図である。
【図６】本発明に係るスリットコート式塗布方法の他の例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  スリットコート式塗布装置、  ２０  塗布ヘッド、  ２１  ノズル、  ２２  液体溜まり部、  ２３  支持軸、  ２４  固定部材、  ２５  第１の駆動手段、  ２６  第２の駆動手段、  ３０  チャック部材、  ３１  駆動軸、  ３２  回転駆動手段、  ４０  貯留手段、  ４１  貯留タンク、  ４２  供給管、  ５０  制御部、  ５１  位置制御手段、  ５２  回動制御手段、  １００  円筒部材（被塗布部材）
【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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