JP2003164791A - 塗布方法及び塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズルから安定して液体材料を吐出すること
ができるとともに、基板に液体材料を精度よく塗布する
ことができる塗布方法及び塗布装置を提供する。 【解決手段】 塗布装置１０は、液体吐出ヘッド２１の
ノズル３０から液体材料を吐出して基板２０に液体材料
を塗布する。塗布待機時あるいは塗布時に、ノズル３０
が接する空間２５に揮発性の物質を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塗布方法及び塗布
装置に関し、特に、液体吐出ヘッドのノズルから液体材
料を吐出して基板に液体材料を塗布する液体吐出方式に
よる塗布方法及び塗布装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、基板に液体材料を塗布する技術と
して、液体吐出方式による塗布技術の利用が拡大する傾
向にある。液体吐出方式による塗布技術は、一般に、基
板と液体吐出ヘッドとを相対的に移動させながら、液体
吐出ヘッドに設けられた複数のノズルから液体材料を液
滴として吐出し、その液滴を基板上に繰り返し付着させ
て塗布膜を形成するものであり、スピンコート方式など
の従来の塗布技術に比べて、液体材料の消費に無駄が少
なく、液体材料の吐出制御を行いやすいといった利点を
有する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液体吐
出方式による塗布技術では、液体材料を吐出していない
間、液体吐出ヘッドのノズルの先端やその周辺が乾燥し
やすくなる。そしてノズルの先端やその周辺が乾燥する
と、ノズルから液体材料を安定して吐出できなくなるお
それがある。

【０００４】また、液体吐出方式による塗布技術では、
液体材料を液滴状態で基板上に付着させることから、基
板表面の濡れ性が低いと、液体材料が基板表面で濡れ広
がりにくく、塗布精度の低下を招くおそれがある。

【０００５】本発明は、上述する事情に鑑みてなされた
ものであり、ノズルから安定して液体材料を吐出するこ
とができるとともに、基板に液体材料を精度よく塗布す
ることができる塗布方法及び塗布装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の塗布方法は、液体吐出ヘッドのノズルか
ら液体材料を吐出して基板に前記液体材料を塗布する塗
布方法であって、塗布待機時あるいは塗布時に、前記ノ
ズルが接する空間に揮発性の物質を供給することを特徴
とする。

【０００７】本発明の塗布方法では、塗布待機時あるい
は塗布時に、液体吐出ヘッドのノズルが接する空間に揮
発性の物質を供給することにより、揮発した物質によっ
て前記空間の気相圧力が高まり、ノズルの先端やその周
辺の液体材料の蒸発が抑制される。すなわち、塗布待機
中において、前記空間に揮発性の物質を供給することに
より、ノズルの乾燥が防止され、ノズルから安定して液
体材料が吐出される。また、塗布時において、前記空間
に揮発性の物質を供給することにより、その物質によっ
て基板表面の官能基が置換され、基板表面の濡れ性が向
上する。このように、この塗布方法では、ノズルから安
定して液体材料が吐出され、基板表面の濡れ性が向上す
ることから、基板に液体材料を精度よく塗布することが
できる。

【０００８】上記の塗布方法において、前記揮発性の物
質を、前記空間に液体状態で供給し、前記空間内で揮発
させてもよい。前記揮発性の物質を、前記空間に液体状
態で供給し、前記空間内で揮発させることにより、前記
空間の気相の状態に応じて前記物質の揮発状態が変化す
る。例えば、気相の圧力が低くなると前記物質が多く揮
発され、気相の圧力が高くなると前記物質の揮発が抑制
される。そのため、揮発性の物質が無駄なく消費され
る。

【０００９】また、上記の塗布方法において、前記揮発
性の物質を、前記空間にミスト状態で供給してもよい。
前記揮発性の物質を、前記空間にミスト状態で供給する
ことにより、前記空間内での前記物質の揮発を促進させ
たり、ミスト状態の前記物質をノズルに付着させたりで
き、ノズルの乾燥が確実に防止される。また、ミスト状
態の前記物質によって基板表面の官能基の置換が促進
し、基板表面の濡れ性がより向上する。

【００１０】また、上記の塗布方法において、前記揮発
性の物質を、前記空間とは異なる空間で揮発させ、前記
空間にガス状態で供給してもよい。前記揮発性の物質
を、前記空間とは異なる空間で揮発させることにより、
制限の少ない場所で、塗布状態に関係なく、前記物質を
確実に揮発させることができる。また、予めガス状態に
することにより、前記揮発性物質を、前記空間の所望の
位置に、容易かつ確実に供給することができる。

【００１１】また、上記の塗布方法においては、前記ノ
ズルからの前記液体材料の吐出状態に応じて、前記揮発
性の物質の供給状態を制御するのが好ましい。ノズルか
らの液体材料の吐出状態に応じて、前記揮発性の物質の
供給状態を制御することにより、ノズルの乾燥防止を図
りつつ、前記物質の消費量を抑制できる。例えば、液体
材料の吐出量が少なくノズルが乾燥しやすい場合には、
前記物質の供給量を多くすることにより、ノズルの乾燥
の確実な防止が図られる。また、逆に、液体材料の吐出
量が多くノズルが乾燥しにくい場合には、前記物質の供
給量を少なくすることにより、前記物質の消費量の低減
が図られる。

【００１２】また、上記の塗布方法においては、前記ノ
ズルと前記基板との相対的な移動状態に応じて、前記揮
発性の物質の供給状態を制御するのが好ましい。ノズル
と基板との相対的な移動状態に応じて、前記揮発性の物
質の供給状態を制御することにより、基板表面の濡れ性
の向上を確実に実現しつつ、前記物質の消費量を抑制で
きる。例えば、前記相対移動の速度が大きい場合には、
前記物質の供給量を多くすることにより、基板表面の濡
れ性の確実な向上が図られる。また、逆に、前記相対移
動の速度が小さいあるいは移動していない場合には、前
記物質の供給量を少なくすることにより、前記物質の消
費量の低減が図られる。さらに、前記相対移動の方向の
前方と後方とで前記物質の供給量に差を設けることによ
り、基板表面の濡れ性のより確実な向上が図られる。

【００１３】また、上記の塗布方法において、前記揮発
性の物質の余剰分を、前記空間から排気するのが好まし
い。前記揮発性の物質の余剰分を、前記空間から排気す
ることにより、揮発性の物質の外部への漏洩を確実に防
止できる。

【００１４】また、上記の塗布方法においては、前記ノ
ズルからの前記液体材料の吐出状態、及び前記ノズルと
前記基板との相対的な移動状態のうちの少なくとも一方
に応じて、前記揮発性の物質の排気状態を制御するのが
好ましい。ノズルからの液体材料の吐出状態、及びノズ
ルと基板との相対的な移動状態のうちの少なくとも一方
に応じて、前記揮発性の物質の排気状態を制御すること
により、塗布待機時あるいは塗布時において、揮発性の
物質の外部への漏洩をより確実に防止できる。

【００１５】また、上記の目的を達成するために、本発
明の塗布装置は、液体吐出ヘッドのノズルから液体材料
を吐出して基板に前記液体材料を塗布する塗布装置であ
って、塗布待機時あるいは塗布時に、前記ノズルが接す
る空間に揮発性の物質を供給する供給口を備えることを
特徴とする。

【００１６】本発明の塗布装置は、塗布待機時あるいは
塗布時に、前記ノズルが接する空間に揮発性の物質を供
給する供給口を備えることから、上述した本発明の塗布
方法を実施できる。つまり、本発明の塗布装置では、塗
布待機時あるいは塗布時に、液体吐出ヘッドのノズルが
接する空間に揮発性の物質を供給することにより、揮発
した物質によって前記空間の気相圧力が高まり、ノズル
の先端やその周辺の液体材料の蒸発が抑制される。すな
わち、塗布待機中において、前記空間に揮発性の物質を
供給することにより、ノズルの乾燥が防止され、ノズル
から安定して液体材料が吐出される。また、塗布時にお
いて、前記空間に揮発性の物質を供給することにより、
その物質によって基板表面の官能基が置換され、基板表
面の濡れ性が向上する。このように、この塗布装置で
は、ノズルから安定して液体材料が吐出され、基板表面
の濡れ性が向上することから、基板に液体材料を精度よ
く塗布することができる。

【００１７】上記の塗布装置においては、前記供給口
は、揮発性の物質を、液体状態、ミスト状態、及びガス
状態のうちのいずれかの状態で前記空間に供給するのが
好ましい。この場合、例えば、前記揮発性の物質を、前
記空間に液体状態で供給し、前記空間内で揮発させるこ
とにより、前記空間の気相の状態に応じて前記物質の揮
発状態が変化し、揮発性の物質が無駄なく消費される。
また、前記揮発性の物質を、前記空間にミスト状態で供
給することにより、前記空間内での前記物質の揮発を促
進させたり、ミスト状態の前記物質をノズルに付着させ
たりでき、ノズルの乾燥が確実に防止される。また、ミ
スト状態の前記物質によって基板表面の官能基の置換が
促進し、基板表面の濡れ性がより向上する。また、前記
揮発性の物質を、前記空間とは異なる空間で揮発させる
ことにより、制限の少ない場所で、塗布状態に関係な
く、前記物質を確実に揮発させることができる。また、
予めガス状態にすることにより、前記揮発性物質を、前
記空間の所望の位置に、容易かつ確実に供給することが
できる。

【００１８】また、上記の塗布装置において、前記供給
口は、前記ノズルに隣接し、かつ前記ノズルの周囲を囲
んで配置されてもよい。前記揮発性物質の供給口が、前
記ノズルに隣接し、かつ前記ノズルの周囲を囲んで配置
されることにより、前記揮発性の物質を、前記空間に確
実に供給することができる。また、ノズルの周囲に供給
されることで、前記揮発性の物質が壁となり、前記空間
の気相圧力が高まりやすい。そのため、液体材料の蒸発
がより確実に抑制される。

【００１９】また、上記の塗布装置においては、前記ノ
ズルからの前記液体材料の吐出状態、及び前記ノズルと
前記基板との相対的な移動状態のうちの少なくとも一方
に応じて、前記揮発性の物質の供給状態を制御する制御
装置を備えるのが好ましい。上記制御装置を備える場
合、ノズルからの液体材料の吐出状態に応じて、前記揮
発性の物質の供給状態を制御することにより、ノズルの
乾燥防止を図りつつ、前記物質の消費量を抑制できる。
例えば、液体材料の吐出量が少なくノズルが乾燥しやす
い場合には、前記物質の供給量を多くすることにより、
ノズルの乾燥の確実な防止が図られる。また、逆に、液
体材料の吐出量が多くノズルが乾燥しにくい場合には、
前記物質の供給量を少なくすることにより、前記物質の
消費量の低減が図られる。また、ノズルと基板との相対
的な移動状態に応じて、前記揮発性の物質の供給状態を
制御することにより、基板表面の濡れ性の向上を確実に
実現しつつ、前記物質の消費量を抑制できる。例えば、
前記相対移動の速度が大きい場合には、前記物質の供給
量を多くすることにより、基板表面の濡れ性の確実な向
上が図られる。また、逆に、前記相対移動の速度が小さ
いあるいは移動していない場合には、前記物質の供給量
を少なくすることにより、前記物質の消費量の低減が図
られる。さらに、前記相対移動の方向の前方と後方とで
前記物質の供給量に差を設けることにより、基板表面の
濡れ性のより確実な向上が図られる。

【００２０】また、上記の塗布装置においては、前記揮
発性の物質の余剰分を、前記空間から排気する排気口を
備えるのが好ましい。上記排気口を備えることにより、
前記揮発性の物質の余剰分を前記空間から排気し、揮発
性の物質の外部への漏洩を確実に防止できる。

【００２１】また、上記の塗布装置において、前記排気
口は、前記供給口に隣接し、かつ前記供給口の周囲を囲
んで配置されてもよい。前記揮発性の物質の排気口が、
供給口に隣接し、かつ供給口の周囲を囲んで配置される
ことにより、供給口の周囲から前記揮発性の物質の余剰
分が排気され、揮発性の物質の外部への漏洩がより確実
に防止される。

【００２２】また、上記の塗布装置においては、前記ノ
ズルからの前記液体材料の吐出状態、及び前記ノズルと
前記基板との相対的な移動状態のうちの少なくとも一方
に応じて、前記揮発性の物質の排気状態を制御する制御
装置を備えるのが好ましい。上記制御装置を備えること
により、前記ノズルからの前記液体材料の吐出状態、及
び前記ノズルと前記基板との相対的な移動状態のうちの
少なくとも一方に応じて、前記揮発性の物質の排気状態
が制御され、塗布待機時あるいは塗布時において、揮発
性の物質の外部への漏洩をより確実に防止できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る塗布
装置の実施の形態の一例を模式的に示しており、本実施
例の塗布装置は、液体吐出方式の塗布装置である。

【００２４】図１において、塗布装置１０は、レジスト
等の液体材料を基板２０に向けて吐出する液体吐出ヘッ
ド２１、基板２０が搭載される基板ステージ２２、及び
これらを統括的に制御する制御装置２３等を備えて構成
されている。また、図１において、ＸＹＺ直交座標系が
用いられ、ＸＹＺ直交座標系は、基板２０が搭載される
基板ステージ２２に対して平行となるようにＸ軸及びＹ
軸が設定され、Ｚ軸が基板ステージ２２に対して直交す
る方向に設定されている。

【００２５】基板２０としては、本実施例では、半導体
素子の製造に用いられるシリコンからなるウエハが用い
られる。また、基板２０上に塗布される液体材料として
は、レジスト（フォトレジスト）が用いられる。すなわ
ち、本実施例は、半導体素子の製造プロセスに用いられ
るレジストの塗布装置に本発明を適用したものである。
なお、本発明が適用される塗布装置は、半導体素子の製
造プロセス用に限定されず、液晶表示素子、ＥＬ素子、
撮像素子（ＣＣＤ）、磁気ヘッド等のデバイスの他、カ
ラーフィルタやタッチパネル等の装置の製造用としても
適用可能である。そのため、本発明に用いられる基板と
しては、シリコン基板に限らず、ガラス基板、石英基
板、セラミックス基板、金属基板、プラスチック基板、
プラスチックフィルム基板等、他の材質の基板も適用さ
れる。また、本発明に用いられる液体材料としては、レ
ジストに限定されず、カラーインク、保護膜用液体材
料、または塗布シリコン酸化膜を形成するための液体材
料であるＳＯＧ（Spin On Glass）、低誘電率層間絶縁
膜を形成するためのＬow-ｋ材料、その他揮発性液体材
料など他の液体材料も適用可能である。

【００２６】液体吐出ヘッド２１は、液体吐出方式によ
り、液体材料（レジスト）をノズル３０から吐出するも
のである。液体吐出方式としては、圧電体素子としての
ピエゾ素子を用いてインクを吐出させるピエゾ方式、液
体材料を加熱し発生した泡（バブル）により液体材料を
吐出させるバブル方式等、公知の種々の技術を適用でき
る。このうち、ピエゾ方式は、液体材料に熱を加えない
ため、材料の組成等に影響を与えないという利点を有す
る。なお、本実施の形態では、上述のうち、ピエゾ方式
を用いた。

【００２７】図２は、ピエゾ方式による液体材料の吐出
原理を説明するための図である。図２において、液体材
料を収容する液体室３１に隣接してピエゾ素子３２が設
置されている。液体室３１には、液体材料を収容する材
料タンクを含む液体材料供給系３４を介して液体材料が
供給される。ピエゾ素子３２は駆動回路３３に接続され
ており、この駆動回路３３を介してピエゾ素子３２に電
圧を印加し、ピエゾ素子３２を変形させることにより、
液体室３１が変形し、ノズル３０から液体材料が吐出さ
れる。この場合、印加電圧の値を変化させることによ
り、ピエゾ素子３２の歪み量が制御される。また、印加
電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子３２
の歪み速度が制御される。液体吐出ヘッド２１では、こ
うしたピエゾ素子３２への印加電圧の制御により、ノズ
ル３０からの液体材料の吐出の制御が行われる。

【００２８】図１に戻り、基板ステージ２２は、不図示
のベース上に配置され、二次元平面内（図１中のＸＹ平
面内）で駆動自在に配置されている。基板ステージ２２
は、例えばリニアモータ等からなる駆動装置３５を有し
ており、制御装置２３の指令のもとで、基板２０の所定
位置への位置決めや移動を行う。液体材料の塗布時にお
いて、液体吐出ヘッド２１から液体材料を吐出しなが
ら、基板ステージ２２を介して、基板２０と液体吐出ヘ
ッド２１とを相対移動させることにより、基板２０上に
液体材料の塗布膜が形成される。

【００２９】図３（ａ）及び（ｂ）は、塗布時における
基板２０と液体吐出ヘッド２１との相対移動の一例を示
す図である。図３（ａ）の例では、液体吐出ヘッド２１
の幅（図３におけるＹ方向の長さ）が基板２０上の塗布
領域２０ａの幅（図３におけるＹ方向の長さ）に対して
小さく形成されている。この場合、基板２０と液体吐出
ヘッド２１とをＸ方向及びＹ方向に相対移動させること
により、基板２０全体に液体材料が塗布される。すなわ
ち、図３（ａ）において、液体吐出ヘッド２１は、ま
ず、基板２０上をＸ方向に相対的に走査移動し、基板２
０上の塗布領域２０ａのうち、Ｙ方向の一部の領域（図
３における上部領域）を塗布する。続いて、液体吐出ヘ
ッド２１は、Ｙ方向に相対的にシフト移動し、その後、
再びＸ方向に基板２０上を相対的に走査移動し、先に塗
布した領域に隣接するＹ方向の一部の領域を塗布する。
このように、図３（ａ）の例では、液体吐出ヘッド２１
は、Ｘ方向への走査移動と、Ｙ方向へのシフト移動とを
繰り返すことにより、基板２０上の塗布領域２０ａの全
体を塗布する。

【００３０】また、図３（ｂ）の例では、液体吐出ヘッ
ド２１の幅が基板２０上の塗布領域２０ａの幅に対して
大きく形成されている。この場合、基板２０と液体吐出
ヘッド２１とをＸ方向にのみ相対移動させることによ
り、基板２０全体に液体材料が塗布される。すなわち、
図３（ｂ）において、液体吐出ヘッド２１は、基板２０
上を、Ｘ方向に相対的に一度走査移動を行うことによ
り、基板２０上の塗布領域２０ａの全体を塗布する。な
お、液体吐出ヘッド２１には、前述したノズル３０（図
３参照）がＹ方向に複数並べて設けられており、複数の
ノズル３０のうち、基板２０上の塗布領域２０ａの形状
に応じて選択されたノズル３０から液体材料が吐出され
る。

【００３１】なお、上述したように、本実施例では、基
板ステージ２２を介して基板２０を移動させることによ
り、塗布時における基板２０と液体吐出ヘッド２１との
相対移動を行う。しかしながら、本発明はこれに限定さ
れず、液体吐出ヘッド２１を移動させて上記相対移動を
行ってもよく、あるいは基板２０と液体吐出ヘッド２１
との双方を移動させて上記相対移動を行ってもよい。基
板２０と液体吐出ヘッド２１との双方を移動させる場
合、一方（例えば液体吐出ヘッド２１）の移動により上
記走査移動を行い、他方（例えば基板２０）の移動によ
り上記シフト移動を行ってもよい。また、基板２０と液
体吐出ヘッド２１との間隔（距離）は、不図示のＺ駆動
装置を介して調整される。さらに、液体吐出ヘッド２１
あるいは基板２０のＸＹ平面に対する傾きを調整する手
段や、ＸＹ平面内での回転角を調整する手段を備えても
よい。

【００３２】図１に戻り、本実施例の塗布装置１０は、
液体材料用のノズル３０の他に、ノズル３０が接する空
間に揮発性の物質を供給するための供給口５０、及び揮
発性の物質を排気するための排気口５１を備えている。
本実施例では、上記供給口５０及び排気口５１は、液体
吐出ヘッド２１に設けられている。また、供給口５０は
揮発性物質供給系５５に接続され、排気口５１は排気系
５６に接続されている。

【００３３】ここで、本実施例において液体材料として
用いられるレジストを形成する物質としては、例えば、
半導体デバイス製造において一般的に用いられている、
クレゾールノボラック系樹脂に感光剤としてジアゾナフ
トキノン誘導体を配合した市販のポジ型のレジストをそ
のまま利用できる。ポジ型のレジストとは、所定のパタ
ーンに応じて放射線に暴露することにより、放射線によ
って暴露された領域が現像液により選択的に除去可能と
なる物質のことである。なお、レジストとしては、これ
に限定されず処理プロセスに応じて任意のものが適用可
能である。レジストに含まれる溶剤としては、例えば、
メトキシプロピオン酸メチル、プロピレングリコールモ
ノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモ
ノプロピルエーテル、メトキシメチルプロピネオート、
エトキシエチルプロピオネート、エチルセロソルブ、エ
チルセロソルブアセテート、エチルラクテート、エチル
ピルビネート、メチルアミルケトン、シクロヘキサノ
ン、キシレン、トルエン、ブチルアセテートなどから選
ばれる一種または複数種の利用が可能である。

【００３４】また、本実施例では、揮発性の物質とし
て、例えば、揮発性の溶剤が用いられる。揮発性の溶剤
としては、メチルアルコール、エチルアルコール、イソ
プロピルアルコール、２−プロパノールなどのアルコー
ル系溶剤、ジメチルケトン、メチルエチルケトン、イソ
ブチルメチルケトンなどのケトン系溶剤、ジエチルエー
テル、メチルエチルエーテル、エチレングリコールモノ
エチルエーテルなどのエーテル系溶剤、酢酸エチル、エ
チレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどの
エステル系溶剤、ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化
水素系溶剤、テトラクロロエチレン、トリクロロエタン
などの塩素系溶剤、ＣＦＣ−１２、ＣＦＣ−１３などの
フロン系溶剤、ナフテン類、直鎖パラフィン類、分岐パ
ラフィン類などの脂肪族炭化水素系溶剤、アニリン、ピ
リジンなどの窒素化合物系溶剤、ジエチルアセタールな
どのアセタール系溶剤、フルフラールなどの複素環式化
合物系溶剤、酢酸、プロピオン酸（メトキシプロピオン
酸メチルなど）などの酸系溶剤、スルホランなどの硫黄
誘導体系溶剤といった公知の有機溶剤、または、これら
各種溶剤の混合物を挙げることができる。特に、ノズル
３０から吐出する液体材料に含まれる溶剤と同系の溶
剤、または液体材料に含まれる溶剤に比べて蒸発速度が
同程度かあるいは大きく、揮発しやすい溶剤が好まし
い。

【００３５】図４、図５、及び図６は、上記揮発性物質
供給系５５の構成例を示しており、本実施例において、
揮発性物質供給系５５は、上記供給口５０を介して、揮
発性の物質を、液体状態、ミスト状態、及びガス状態の
うちのいずれかの状態でノズル３０が接する空間に供給
する。

【００３６】図４の例において、揮発性物質供給系５５
は、揮発性の物質（溶剤）を収容するタンク６０、輸送
用のポンプ６１、供給配管６２、及び液体保持部材６３
等を備えて構成されている。なお、毛管現象や重力を利
用することにより、上記輸送用のポンプ６１を省略して
もよい。また、上記液体保持部材６３は、液状の揮発性
物質に対して保持力を有する部材である。具体的には、
液体保持部材６３として、例えば、多孔質部材や繊維質
の部材が用いられる。この場合、液体保持部材６３は、
表面張力や毛管現象等により、液状の揮発性物質を保持
するとともに、液状の揮発性物質がその表面に露出した
状態（にじみ出た状態）を形成する。このような構成に
より、図４の揮発性物質供給系５５では、供給口５０を
介して、揮発性の物質を、ノズル３０が接する空間に液
体状態で供給しその空間内で揮発させる。なお、表面張
力や毛管現象等により供給口５０自体が液状の揮発性物
質の保持力を有している場合は、上記液体保持部材を省
略してもよい。

【００３７】また、図５の例において、揮発性物質供給
系５５は、揮発性の物質（溶剤）を収容するタンク６
５、輸送用のポンプ６６、供給配管６７、及び噴霧ノズ
ル６８等を備えて構成されている。このうち、噴霧ノズ
ル６８は、供給配管６７を介して供給される揮発性の物
質を、ミスト状にしてノズル３０が接する空間に供給す
るものである。このような構成により、図５の揮発性物
質供給系５５では、供給口５０を介して、揮発性の物質
を、ノズル３０が接する空間にミスト状態で供給する。

【００３８】また、図６の例において、揮発性物質供給
系５５は、揮発性の物質（溶剤）を収容するタンク７
０、揮発性の物質を揮発させる空間が設けられた揮発室
７１、タンク７０から揮発室７１に揮発性の物質を供給
するポンプ７２、供給配管７３、揮発室７１で揮発した
物質を含むガスを輸送する輸送用のポンプ７４等を備え
て構成されている。揮発室７１は、タンク７０から供給
される揮発性の物質を効率的に気化するように設けら
れ、例えば、揮発室７１には、タンク７０から揮発性の
物質がミスト状に供給される。このような構成により、
図６の揮発性物質供給系５５では、供給口５０を介し
て、揮発性の物質を、ノズル３０が接する空間にガス状
態で供給する。なお、タンク７０として、使用済みの溶
剤が収容される廃液タンクを用い、この廃液タンクから
気化した溶剤成分を、ノズル３０が接する空間にガス状
態で供給してもよい。

【００３９】図７は、液体吐出ヘッド２１の吐出面２１
ａを示す平面図である。図７において、液体吐出ヘッド
２１の吐出面２１ａには、上述したように、液体材料用
のノズル３０、揮発性物質用の供給口５０、及び排気口
５１が設けられている。具体的には、液体吐出ヘッド２
１の吐出面２１ａにおいて、複数のノズル３０が直線状
に並べて配置されており、このノズル３０に隣接し、か
つノズル３０の周囲を囲んで複数の供給口５０が並んで
配置されている。さらに、供給口５０に隣接し、かつ供
給口５０の周囲を囲んで複数の排気口５１が並んで配置
されている。つまり、本実施例において、液体吐出ヘッ
ド２１には、液体材料用の複数のノズル３０が直線状に
１列に配置され、そのノズル３０の列を囲んで揮発性物
質用の複数の供給口５０が環状に配置され、さらにその
供給口５０の環状の列を囲んで排気口５１が環状に配置
されている。

【００４０】図８は、上述した液体吐出ヘッド２１の実
動作時の様子を模式的に示す図であり、（ａ）は塗布待
機時の様子を示す図、（ｂ）は塗布時（液体材料吐出
時）の様子を示す図である。

【００４１】図８（ａ）の塗布待機時、すなわち装置立
ち上げ時や基板交換時などにおいて、液体吐出ヘッド２
１は、例えば、基板２０を塗布する際に配置される位置
とは異なる位置（待機位置）に配置される。本実施例で
は、塗布待機時に、液体吐出ヘッド２１のノズル３０が
接する空間（吐出面２１ａ側の空間、以後、必要に応じ
て吐出側空間２５と称する）に、供給口５０を介して、
揮発性の物質としての溶剤（以後、必要に応じて揮発性
溶剤と称する）を供給する。この際、揮発性物質供給系
５５は、先の図４〜図６に示したように、供給口５０を
介して、溶剤を、液体状態、ミスト状態、及びガス状態
のうちのいずれかの状態で吐出側空間２５に供給する。
ノズル３０が接する空間２５に揮発性溶剤が供給される
ことにより、揮発した溶剤成分によってその空間２５の
気相圧力が高まり、これにより、ノズル３０の先端やそ
の周辺の液体材料（レジスト）の蒸発が抑制される。す
なわち、ノズル３０からは液体材料（レジスト）に含ま
れる溶剤が揮発しているものの、これとは別に、供給口
５０を介して上記揮発性溶剤が供給され、これが吐出側
空間２５で揮発することにより、その分、ノズル３０の
液体材料の揮発が抑制される。

【００４２】図１において、溶剤を液体状態で供給する
場合、供給口５０に溶剤が露出した状態（にじみ出た状
態）を形成し、その状態から吐出側空間２５内に溶剤を
揮発させる。この場合、吐出側空間２５の気相の状態に
応じて溶剤の揮発状態が変化する。例えば、気相の圧力
が低くなると溶剤が多く揮発され、気相の圧力が高くな
ると溶剤の揮発が抑制される。そのため、揮発性の物質
が無駄なく消費される。

【００４３】また、溶剤をミスト状態で供給する場合、
溶剤と空気との触れる面積が全体として大きくなり、溶
剤の揮発が促進される。しかも、この場合、ミスト状態
の溶剤がノズル３０に付着しやすくなる。そのため、ノ
ズル３０の乾燥が確実に防止される。

【００４４】また、溶剤をガス状態で供給する場合、前
述したように、ノズル３０が接する空間２５とは異なる
空間で予め揮発させ、その揮発した溶剤を含むガスを供
給する。この場合、ノズル３０空間とは異なる空間で揮
発させることにより、制限の少ない場所で、塗布状態に
関係なく、溶剤を確実に揮発させることができる。ま
た、溶剤を予めガス状態にすることにより、吐出側空間
２５の所望の位置に、溶剤を容易かつ確実に供給するこ
とができる。

【００４５】また、先の図７に示したように、この揮発
性溶剤の供給口５０は、液体材料用のノズル３０に隣接
し、かつノズル３０の周囲を囲んで環状に配置されてい
ることから、ノズル３０が接する空間２５に揮発した溶
剤成分が確実に供給される。また、ノズル３０の周囲に
溶剤成分が供給されることにより、その溶剤成分が壁と
なり、吐出側空間２５の気相圧力が高まりやすい。その
ため、液体材料の蒸発がより確実に抑制される。また、
液体材料（レジスト）に含まれる溶剤に比べて同程度か
あるいはより蒸発しやすい溶剤を供給口５０から供給す
ることにより、ノズル３０の先端やその周辺の液体材料
（レジスト）の蒸発をより強く抑制できる。

【００４６】また、本実施例では、吐出側空間２５内に
揮発した溶剤の余剰分を、排気口５１を介して、その空
間から排気する。これにより、揮発性の物質の外部への
漏洩が防止される。先の図７に示したように、排気口５
１は、揮発性溶剤用の供給口５０に隣接し、かつ供給口
５０の周囲を囲んで環状に配置されていることから、揮
発した溶剤成分の余剰分が供給口５０の周囲から排気さ
れ、外部への漏洩がより確実に防止される。

【００４７】なお、塗布待機時において、図８（ａ）に
２点鎖線で示すように、液体吐出ヘッド２１の吐出面２
１ａの近傍に吐出面２１ａを覆うように部材２６を配置
してもよい。この部材２６の配置により、上述した蒸発
抑制効果をより高めることが可能である。すなわち、部
材２６の配置により、ノズル３０の前方に壁ができるこ
とで、揮発した溶剤成分が拡散しにくくなり、ノズル３
０の先端の乾燥がより確実に抑制される。なお、部材２
６は、待機位置に設けてもよく、液体吐出ヘッド２１に
設けてもよい。さらに、例えば塗布時に開状態となり塗
布待機中に閉状態となるような開閉機構を設けてもよ
い。

【００４８】図８（ｂ）の塗布時、すなわちノズル３０
から基板２０に向けて液体材料（レジスト）を吐出する
際において、本実施例では、塗布待機時と同様に、供給
口５０を介して吐出側空間２５に揮発性溶剤を供給して
揮発させるとともに、排気口５１を介してその揮発した
溶剤の余剰分を排気する。塗布時において、吐出側空間
２５に揮発性の溶剤を供給することにより、その溶剤成
分によって基板２０の表面の官能基が置換され、基板２
０表面の濡れ性が向上する。そのため、基板２０の全体
に液体材料が精度よく塗布される。特に、本例のよう
に、液体吐出方式による塗布では、液体材料を液滴状態
で基板上に付着させることから、濡れ性の改善により塗
布品質を大きく向上させることが可能となる。

【００４９】このように、本実施例では、塗布待機時あ
るいは塗布時において、供給口５０を介して吐出側空間
２５に揮発性溶剤を供給しそれを揮発させることによ
り、ノズル３０の乾燥が防止され、ノズル３０から安定
して液体材料が吐出するようになる。また、塗布時にお
ける揮発性溶剤の供給により、基板２０表面の濡れ性が
向上する。そのため、本実施例では、基板２０に液体材
料を精度よく塗布することができる。

【００５０】また、従来より、ノズルの乾燥を防止する
ことを目的として、塗布待機時において、液体吐出ヘッ
ドのノズルから液体材料を微量吐出させたり（捨て吐
出）、塗布直前に、ノズルのクリーニング動作を行う場
合がある。これに対し、本実施例では、液体材料とは別
に、揮発性の物質（溶媒）を供給することで、ノズルの
乾燥を防ぐため、上述した捨て吐出に伴う液体材料の消
費量の増加を防止できるとともに、クリーング動作を省
くことが可能となる。

【００５１】ところで、本実施例では、塗布待機時と塗
布時とで、供給口５０からの揮発性溶剤の供給状態、及
び排気口５１からの排気状態を変化させている。具体的
には、本実施例において、塗布待機時には、揮発性溶剤
の供給量を多くするとともに排気量を少なくし、逆に、
塗布時には、揮発性溶剤の供給量を少なくするとともに
排気量を多くしている。この場合、塗布待機時には、ノ
ズル３０からの液体材料（レジスト）の吐出が少なく、
ノズル３０が乾燥しやすいため、揮発性溶剤の供給量を
多くすることにより、ノズル３０の乾燥の確実な防止が
図られる。また、塗布時には、ノズル３０から液体材料
が吐出されるので、その分、供給口５０からの揮発性溶
剤の供給量を少なくすることで、揮発性溶剤の消費量を
低減できる。また、塗布時には、基板２０とノズル３０
（液体吐出ヘッド２１）との相対移動により、吐出側空
間２５内のガスの移動が起こりやすいため、排気口５１
からの排気量を多くすることで、揮発性の物質の外部へ
の漏洩がより確実に防止される。なお、上述した供給量
及び排気量の制御は、先の図１に示す制御装置２３の指
令の元で揮発性物質供給系５５、及び排気系５６を介し
て行われる。

【００５２】ノズル３０からの液体材料の吐出状態、及
びノズル３０と基板２０との相対的な移動状態のうちの
少なくとも一方に応じて、揮発性溶剤の供給状態を制御
することにより、ノズル３０の乾燥防止を図りつつ、揮
発性溶剤の消費量を抑制できる。また、同様に、揮発性
溶剤の排気状態を制御することにより、塗布待機時ある
いは塗布時において、揮発性の物質の外部への漏洩をよ
り確実に防止できる。なお、供給状態、及び排気状態の
制御は、上述した例に限定されない。例えば、塗布待機
時、及び塗布時において、揮発性溶剤の供給量及び排気
量を上述したものと逆、すなわち揮発性溶剤を塗布時に
多く待機時に少なくし、排気量を塗布時に少なく待機時
に多くしてもよい。あるいは、供給量及び排気量を同時
に多くしたり少なくしたりしてもよい。また、塗布時に
は、ノズル３０から液体材料が吐出されていることか
ら、供給口５０からの揮発性溶剤の供給を停止してもよ
い。また、塗布時における、基板とノズル３０（液体吐
出ヘッド２１）との相対移動の速度や方向に応じて、揮
発性溶剤の供給量や排気量を変更してもよい。さらに、
上記相対移動の方向に応じて、揮発性溶剤の供給位置や
排気位置を変更してもよい。

【００５３】図９（ａ）及び（ｂ）は、相対移動の方向
に応じて、揮発性溶剤の供給位置及び排気位置を変更す
る例を示している。図９（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、本例では、塗布時において、基板２０に対するノズ
ル３０（液体吐出ヘッド２１）の相対的な移動方向にお
ける、ノズル３０の前方に位置する供給口５０から揮発
性溶剤を供給し、後方に位置する排気口５１から排気を
行っている。そして、相対的な移動方向が逆になると、
それに応じて、上述した配置関係が維持されるように、
供給口５０及び排気口５１の位置を逆転している。これ
により、揮発性溶剤による基板２０表面の濡れ性の向上
を確実に実現しつつ、その消費量を効果的に抑制するこ
とができる。なお、供給位置や排気位置の変更方向は、
上述したものに限定されないものの、塗布時において、
ノズル３０が接する空間に揮発性溶剤を供給する際に
は、少なくともノズル３０の相対的な移動方向の前方か
ら揮発性溶剤を供給するのが好ましい。

【００５４】図１０は、液体吐出ヘッド２１の他の形態
例を示している。図１０（ａ）は、液体吐出ヘッド２１
の吐出面２１ａにおいて、上述した環状ではなく、ノズ
ル３０の列に対して略平行に直線状に供給口５０、及び
排気口５１を設けた形態例である。また、図１０（ｂ）
は、ノズル３０が２列配置されている形態例、図１０
（ｃ）は、ノズル３０の一方の側に供給口５０を直線状
に一列に配置し、他方の側に排気口５１を直線状に一列
に配置した例である。この図１０（ｃ）の形態例は、例
えば、先の図３（ｂ）を用いて説明したような上記相対
移動が一方向の場合に好ましく適用される。このよう
に、液体吐出ヘッド２１におけるノズル３０、供給口５
０、及び排気口５１の形状やその列数、配置位置など
は、吐出条件や相対移動条件などに応じて種々変更可能
である。また、供給口５０及び排気口５１のうち、排気
口５１を省略する構成としてもよい。あるいは排気口を
スリット形状としてもよい。さらに、供給口５０及び排
気口５１を液体吐出ヘッド２１に設けるのではなく、他
の物体に設けてもよい。

【００５５】なお、上述したように、本発明の塗布方法
及び塗布装置を用いることにより、基板に液体材料を精
度よく塗布することができることから、半導体素子の製
造に際し、高精度あるいは高品質なデバイスを製造する
ことが可能となる。上述した実施例では、半導体素子の
製造プロセスに本発明を適用した例を示したが、他の製
造プロセスに本発明を適用することにより、液晶表示素
子、ＥＬ素子、撮像素子（ＣＣＤ）、磁気ヘッド等のデ
バイスの他、カラーフィルタやタッチパネル等の装置
等、各種デバイスあるいは装置の高品質化を図ることが
できる。

【００５６】以上、添付図面を参照しながら本発明に係
る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係
る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例
において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一
例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において
設計要求等に基づき種々変更可能である。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の塗布方法
及び塗布装置によれば、塗布待機時あるいは塗布時に、
液体吐出ヘッドのノズルが接する空間に揮発性の物質を
供給することにより、ノズルの乾燥を防止し、ノズルか
ら安定して液体材料を吐出させることができる。また、
塗布時において、上記揮発性の物質を供給することによ
り、基板表面の濡れ性を向上させることができる。した
がって、基板に液体材料を精度よく塗布することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る塗布装置の実施の形態の一例を
模式的に示す図である。

【図２】 ピエゾ方式による液体材料の吐出原理を説明
するための図である。

【図３】 塗布時における基板と液体吐出ヘッドとの相
対移動の一例を示す図である。

【図４】 揮発性物質供給系の構成の一例を模式的に示
す図である。

【図５】 揮発性物質供給系の構成の他の一例を模式的
に示す図である。

【図６】 揮発性物質供給系の構成の他の一例を模式的
に示す図である。

【図７】 液体吐出ヘッドの吐出面の形態の一例を示す
平面図である。

【図８】 液体吐出ヘッドの実動作時の様子を模式的に
示す図であり、（ａ）は塗布待機時の様子を示す図、
（ｂ）は塗布時（液体材料吐出時）の様子を示す図であ
る。

【図９】 基板と液体吐出ヘッドとの相対移動の方向に
応じて、揮発性の物質の供給位置、及び排気位置を変更
する例を示している。

【図１０】 液体吐出ヘッドの吐出面の他の形態例を示
す平面図である。

【符号の説明】

１０…塗布装置 ２０…基板 ２１…液体吐出ヘッド
２１ａ…吐出面 ２２…基板ステージ ２３…制御装置 ３０…ノズル
３４…液体材料供給系 ２５…吐出側空間 ５０…供給口 ５１…排気口 ５５
…揮発性物質供給系 ５６…排気系

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０５Ｄ 3/00 Ｂ０５Ｄ 3/00 Ｂ Ｄ Ｇ０３Ｆ 7/16 ５０１ Ｇ０３Ｆ 7/16 ５０１ Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６４Ｄ Ｆターム(参考） 2H025 AA18 AB16 EA04 4D075 AC06 AC94 DA06 DC22 EA05 EA45 EC07 EC30 4F041 AA06 AB01 BA34 BA59 4F042 AA07 AB00 BA04 BA11 CB07 CC03 CC07 DD38 ED05 5F046 JA02 JA08 JA09

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体吐出ヘッドのノズルから液体材料を
   吐出して基板に前記液体材料を塗布する塗布方法であっ
   て、 塗布待機時あるいは塗布時に、前記ノズルが接する空間
   に揮発性の物質を供給することを特徴とする塗布方法。
2. 【請求項２】 前記揮発性の物質を、前記空間に液体状
   態で供給し、前記空間内で揮発させることを特徴とする
   請求項１に記載の塗布方法。
3. 【請求項３】 前記揮発性の物質を、前記空間にミスト
   状態で供給することを特徴とする請求項１に記載の塗布
   方法。
4. 【請求項４】 前記揮発性の物質を、前記空間とは異な
   る空間で揮発させ、前記空間にガス状態で供給すること
   を特徴とする請求項１に記載の塗布方法。
5. 【請求項５】 前記ノズルからの前記液体材料の吐出状
   態に応じて、前記揮発性の物質の供給状態を制御するこ
   とを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか
   に記載の塗布方法。
6. 【請求項６】 前記ノズルと前記基板との相対的な移動
   状態に応じて、前記揮発性の物質の供給状態を制御する
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれ
   かに記載の塗布方法。
7. 【請求項７】 前記揮発性の物質の余剰分を、前記空間
   から排気することを特徴とする請求項１から請求項６の
   うちのいずれかに記載の塗布方法。
8. 【請求項８】 前記ノズルからの前記液体材料の吐出状
   態、及び前記ノズルと前記基板との相対的な移動状態の
   うちの少なくとも一方に応じて、前記揮発性の物質の排
   気状態を制御することを特徴とする請求項７に記載の塗
   布方法。
9. 【請求項９】 液体吐出ヘッドのノズルから液体材料を
   吐出して基板に前記液体材料を塗布する塗布装置であっ
   て、 塗布待機時あるいは塗布時に、前記ノズルが接する空間
   に揮発性の物質を供給する供給口を備えることを特徴と
   する塗布装置。
10. 【請求項１０】 前記供給口は、揮発性の物質を、液体
    状態、ミスト状態、及びガス状態のうちのいずれかの状
    態で前記空間に供給することを特徴とする請求項９に記
    載の塗布装置。
11. 【請求項１１】 前記供給口は、前記ノズルに隣接し、
    かつ前記ノズルの周囲を囲んで配置されることを特徴と
    する請求項９または請求項１０に記載の塗布装置。
12. 【請求項１２】 前記ノズルからの前記液体材料の吐出
    状態、及び前記ノズルと前記基板との相対的な移動状態
    のうちの少なくとも一方に応じて、前記揮発性の物質の
    供給状態を制御する制御装置を備えることを特徴とする
    請求項９から請求項１１のうちのいずれかに記載の塗布
    装置。
13. 【請求項１３】 前記揮発性の物質の余剰分を、前記空
    間から排気する排気口を備えることを特徴とする請求項
    ９から請求項１２のうちのいずれかに記載の塗布装置。
14. 【請求項１４】 前記排気口は、前記供給口に隣接し、
    かつ前記供給口の周囲を囲んで配置されることを特徴と
    する請求項１３に記載の塗布装置。
15. 【請求項１５】 前記ノズルからの前記液体材料の吐出
    状態、及び前記ノズルと前記基板との相対的な移動状態
    のうちの少なくとも一方に応じて、前記揮発性の物質の
    排気状態を制御する制御装置を備えることを特徴とする
    請求項１３または請求項１４に記載の塗布装置。