专利名称：螺旋涂敷装置以及螺旋涂敷方法
技术领域：
本发明的实施方式涉及螺旋涂敷装置以及螺旋涂敷方法，例如涉及在涂敷对象物上涂敷材料而形成涂敷膜的螺旋涂敷装置以及螺旋涂敷方法。
背景技术：
在半导体等领域中，作为在基板上形成圆形状的膜的方法，有螺旋涂敷方法。该螺旋涂敷方法中，在圆形状的旋转工作台上固定圆盘状的基板，将涂敷喷嘴的喷出面与基板表面的距离(间隙)保持为规定的值，使该旋转工作台旋转，ー边用可控制流量的定量泵从涂敷喷嘴喷出材料，ー边使该涂敷喷嘴从基板中央向基板外周直线状移动，通过描绘螺旋 状(漩涡状)的涂敷轨跡来在基板的整个面上形成膜。基于螺旋涂敷的涂敷装置以及涂敷方法中，例如用与喷嘴一体设置的位移测量定距基板表面的距离，以使測定出的距离成为预先设定的值的方式调整喷嘴的高度方向的位置，由此进行控制(间隙控制)以使得喷嘴前端与基板表面的距离保持为一定。存在例如由于喷嘴的移动的再现性、尺寸偏差、喷嘴的热伸长等影响而导致喷嘴的喷出面的位置变化的情况，在这样的情况下，通过上述的技术难以高精度地控制间隙。
发明内容
ー种螺旋涂敷装置，具有工作台、旋转机构、涂敷喷嘴、移动机构部、喷嘴位置检测部以及位置调整部。工作台具有载置涂敷对象物的载置面。旋转机构使上述工作台在沿着上述载置面的旋转方向上旋转。涂敷喷嘴对工作台上的上述涂敷对象物喷出材料而进行涂敷。移动机构部使上述工作台和上述涂敷喷嘴在与上述旋转方向相交的交差方向上沿着上述载置面相对移动，并使上述工作台和上述涂敷喷嘴能够在上述旋转的轴方向上相对移动。喷嘴位置检测部检测上述旋转的轴方向上的上述涂敷喷嘴的底面的位置信息。位置调整部根据上述涂敷喷嘴的位置信息，进行上述涂敷喷嘴与上述载置面在上述轴方向的位置调整。根据本实施方式的螺旋涂敷装置以及螺旋涂敷方法，能够实现高精度的间隙控制和闻精度下的定位。
图I是表示第I实施方式的螺旋涂敷装置的结构的概略说明图。图2是表示该实施方式的螺旋涂敷方法的控制顺序的流程图。图3是表示该螺旋涂敷方法的工作台位置检测エ序的说明图。图4是表示该螺旋涂敷方法的工作台位置检测エ序的说明图。图5是表示该螺旋涂敷方法的喷嘴位置检测エ序的说明图。图6是表示该螺旋涂敷方法的喷嘴位置检测エ序的说明图。图7是表示第2实施方式的涂敷装置的结构的概略说明图。
图8是表示该涂敷装置的控制步骤的流程图。图9是表示第3实施方式的涂敷装置的结构的概略说明图。图10是表示该涂敷装置的控制步骤的流程图。
具体实施例方式以下，參照图f图6说明本发明的ー实施方式的螺旋涂敷装置以及螺旋涂敷方法。各图中箭头χ、γ、ζ分别表示相互正交的三个方向。此外，在各图中，为了便于说明，将结构适当扩大、缩小或省略地示出。图I所示的螺旋涂敷装置I具备载置作为涂敷对象物的基板W的工作台2，使该工作台2在水平面内旋转的旋转机构3，从前端向工作台2上的基板W喷出材料而进行涂敷的涂敷喷嘴4，能够使该涂敷喷嘴4和工作台2在水平面方向(X轴)及高度方向(Ζ轴) 上相对移动的移动机构5 (移动机构部)，向涂敷喷嘴4供给涂敷材料的供给部7，线传感器 (line sensor) 11 (位置检测部)，位移传感器12 (位置检测部)，温度检测部13，以及对各部进行控制的控制部10 (位置调整部)。工作台2例如形成为圆形状，并构成为能够通过旋转机构3在水平面内旋转。该工作台2具备吸附所载置的基板W的吸附机构，通过该吸附机构将作为涂敷对象物的基板W固定并保持在工作台2的载置面2a上。作为该吸附机构，例如可以采用空气(air)吸附机构等。旋转机构3是如下机构，即支撑工作台2使其能够在水平面内旋转，以工作台中心为旋转中心、通过马达等驱动源使工作台2在水平面内旋转。由此，在工作台2上载置的基板W在水平面内旋转。涂敷喷嘴4是喷出成为涂敷膜M的材料的喷嘴，在前端(底面)具有喷嘴面4a。该涂敷喷嘴4利用压カ从其前端4a连续地喷出材料，使该材料涂敷于工作台2上的基板W。该涂敷喷嘴4经由连通管8的通路而连接着供给材料的供给部7。供给部7具有贮存材料的供给箱、供给用泵、流量调整阀等。该供给部7通过控制部10而被控制，调整从涂敷喷嘴4喷出的材料喷出量。在涂敷处理时材料通过供给用泵的动作从供给箱供给到涂敷喷嘴4。连通管8例如由软管(tube)或导管(pipe)构成，与涂敷喷嘴4及供给部7的供给箱内连通。在喷嘴4设有温度检测部13。温度检测部13例如设置在喷嘴4的侧壁。温度检测部13是热电偶等温度传感器，检测喷嘴4的侧壁温度来测定喷嘴4的温度，将温度信息送到控制部10。移动机构5具备Z轴移动机构5a和X轴移动机构5b，Z轴移动机构5a支撑涂敷喷嘴4使其沿Z轴方向移动，X轴移动机构5b经由该Z轴移动机构5a支撑涂敷喷嘴4并使其沿X轴方向移动。该移动机构5使涂敷喷嘴4定位于工作台2的上方，并使该涂敷喷嘴4对工作台2相对移动。作为Z轴移动机构5a及X轴移动机构5b，例如可以采用以线性马达作为驱动源的线性马达移动机构和/或以马达作为驱动源的进给螺杆(日本语送りネジ)移动机构等。在工作台2的侧方设置有作为位置检测部的线传感器11。线传感器11例如具备投光部11a、受光部lib、朝向工作台2水平地延伸且可上下移动地设置的位置检测用板11c。
线传感器11，在使位置检测用板Ilc上下运动而与工作台2上表面抵接的状态下，从投光部Ila照射光，根据经由位置检测用板Ilc而由受光部Ilb接收的光的信息，取得位置检测用板Ilc的位置信息，根据该位置信息，检测工作台2的以载置面2a为基准的Z方向上的位置信息(高度信息)并送到控制部10。此外，线传感器11，在将喷嘴4设置在规定的测定对象范围内的状态下，从投光部Ila照射光，根据经由喷嘴4而由受光部Ilb接收的光的信息，取得喷嘴面4a在Z方向上的位置信息并送到控制部10。在移动机构5，设有涂敷喷嘴4和工作台用位移传感器12。通过移动机构5的动作，涂敷喷嘴4及工作台用位移传感器12都能够沿X方向及Z方向移动。位移传感器12是反射型激光传感器等，利用Z轴移动机构5a和X轴移动机构5b沿X轴方向移动，通过光到达对置配置的工作台2的载置面2a或调整用基板W2而后检测其反射光，从而測定与工作台2的载置面2a或调整用基板W2的间隔距离。由此，取得工作台2的载置面2a或调整用基板W2在Z方向上的位置信息并送到控制部10。 控制部10具备对各部集中控制的微型计算机、以及存储各种程序及各种信息等的存储部。作为存储部，可以采用存储器、硬盘驱动器(HDD)等。 控制部10例如根据各种程序、各种信息(位置信息、温度信息等)，进行运算处理而决定间隙值、修正值。此外，控制部10例如根据各种程序、各种信息(涂敷条件信息等)，控制旋转机构3及移动机构5，作为在工作台2上維持规定间隙而定位涂敷喷嘴4的位置调整部发挥功能。此外，控制部10使载置有基板W的工作台2旋转，ー边使材料从涂敷喷嘴4的前端4a喷出，一边使该涂敷喷嘴4从基板中央(或基板外周)向基板外周(或基板中央)直线状地移动，通过描绘漩涡状的涂敷轨跡来在基板的整个面上形成膜(螺旋涂敷)。以下，參照图2说明涂敷装置I的动作。首先，控制部10利用线传感器11检测エ作台2的上表面的高度信息(ST1)。例如，如图2、图3所示，在使检测用板Ilc在上下方向上移动而与工作台2的上表面抵接的状态下，从投光部IlA照射光，根据由受光部IlB检测出的光的信息，检测工作台2的载置面2a的位置，设置载置面的高度基准。接着，利用线传感器11，检测喷嘴面4a的高度信息(ST2)，根据载置面2a的高度信息、喷嘴面4a的高度信息、设定间隙值G1、基板W的厚度tl等信息，使喷嘴移动(ST3)。这里，首先，例如如图5、图6所示，使移动机构5动作，使其移动以使得喷嘴4的前端的喷嘴面4a成为与工作台2的载置面2a相同的高度。此时，在将喷嘴4配置在投光部IlA与受光部IlB之间的测定范围内的状态下，从投光部IlA照射光，根据由受光部IlB检测出的光的信息，一边检测喷嘴面4a的位置ー边使位置对齐。并且，通过控制部10记录移动机构5的移动信息。并且，将与基板Wl具有相同厚度的调整用的基板W2设置在工作台2上，根据基板W的厚度tl、设定间隙值Gl等，算出作为目标的喷嘴面4a的Z方向的目标位置，根据该计算结果，使移动机构5动作而将喷嘴4在Z方向上移动。例如，从喷嘴面4a位干与工作台面2a相同高度的状态起，将喷嘴4向上方移动基板W的厚度tl和传感器基准值设定高度G2的合计值，在基板W上的任意点将喷嘴面4a设置在Z方向上的目标位置(目标高度)。此时使控制部10存储基于移动机构5的移动距离信息。接着，与设置于移动机构5的喷嘴4 一起，使位移传感器12在XY平面上移动，并移动到通过位移传感器12测定载置面2a的位移的测定位置。以使间隙设定范围成为传感器的測定范围内的方式，用相对于喷嘴的相对移动机构使其在Z方向移动并进行调整。此时使控制部10存储基于移动机构5的移动距离信息。在该状态下，通过位移传感器12，測定从传感器12到调整用基板W2a的位移G2(ST4)，将该G2设定为传感器基准值(ST5)。通过以上步骤，决定考虑到涂敷装置I中的位移传感器12与喷嘴面4a在高度方向上的位置关系的传感器基准值。在决定了传感器基准值后去掉调整用的基板W2。另外，利用温度传感器13测定喷嘴4的温度，作为基准温度Tb存储于控制部10(ST6)。接着,作为涂敷对象物的基板W通过机械手操作设备(robot handling)等搬送机构被搬入到工作台2上(ST7)。基板W通过吸附机构被固定在工作台2上。并且，根据在ST7中求出的传感器基准值，通过一体设有传感器12及喷嘴4的移动机构5调整传感器12及喷嘴4的高度位置(ST8)。此时，利用移动机构5进行设置以使得传感器12距基板W的 上表面Wa的距离为G2。接着，进行修正处理。作为修正处理，首先，通过温度检测机构取得喷嘴4的温度Tm (ST9)。然后，根据在ST6中设定的基准温度Ti，算出考虑了热伸长的高度方向的修正量Λ Z(STIO)，涂敷喷嘴4通过Z轴移动机构5a在Z轴方向上移动ΛΖ的距离(ST11)。这里，例如，事先将测定的基准温度Ti与喷嘴伸长的数据表存储在控制部10中，根据该数据表利用算出了喷嘴伸长的数据来算出修正量。例如修正量ΛΖ可以根据式I求出。修正量Λ Z =线膨胀系数α (测量温度Tm —基准温度Ti)·喷嘴颈长L···(式I)例如线膨胀系数α由喷嘴4的材质决定。另外，本实施方式中，喷嘴4例如由聚醚醚酮(PEEK)构成，其线膨胀系数α = 50ΧΙΟ—6 /で。并且，从位移传感器12到基板W的涂敷面Wa的距离G3为G2 + Λ Z。S卩，使距传感器12的距离比修正前的距离G2増大，増大的量是喷嘴4因温度变化而向下方热伸长的长度ΛΖ的尺寸。根据以上，将涂敷喷嘴4与基板W的涂敷面Wa之间的距离调整为考虑了喷嘴4的热伸长的量的期望值。接着，进行涂敷处理(ST12)。在涂敷处理中，工作台2通过旋转机构3旋转，在该工作台2上的基板W进行旋转的状态下，使涂敷喷嘴4从基板W的中央即原点位置起，通过Z轴移动机构5a和X轴移动机构5b，沿X轴方向即从基板W的中心向外周等速地移动。此时，使供给用泵动作来供给涂敷材料，从而涂敷喷嘴4 一边移动ー边从前端4a连续地将材料向基板W的涂敷面喷出，在该涂敷面上以漩涡状涂敷材料(螺旋涂敷)。由此，在基板W的涂敷面Wa上形成涂敷膜M。在基板W上的规定区域形成涂敷膜M后，涂敷结束，取出基板(ST13)。然后，通过Z轴移动机构5a使涂敷喷嘴4上升，涂敷处理结束。接着，反复进行ST7 ST13的处理，对一定数量的基板进行涂敷处理(ST14)，处理结束。根据本实施方式的螺旋涂敷装置以及螺旋涂敷方法，取得喷嘴面4a的高度信息，考虑该高度信息而进行间隙调整，从而能够实现高精度的间隙调整。此外，在上述实施方式中，采用共通的线传感器11，从而能够高精度地使工作台2的载置面2a与喷嘴面4a的高度位置对齐。
此外，在上述实施方式中，由于考虑基于温度变化的喷嘴4的热伸长来进行修正，因此能够实现更高精度下的定位。[第2实施方式]以下，參照图7及图8说明第2实施方式的螺旋涂敷装置100以及螺旋涂敷方法。本实施方式中，作为检测喷嘴位置的位置检测部，采用了埋入工作台2的位移传感器，除此以外与上述第I实施方式相同，因此省略共通的说明。本实施方式的螺旋涂敷装置100中，如图7所示，在工作台2的载置面2a的规定位置埋入有位移传感器14。位移传感器14是反射型激光传感器等，从工作台2的载置面2a測定与涂敷喷嘴4的喷嘴面4a之间的间隔距离G5。由此，能够取得喷嘴面4a的高度信息。该实施方式的涂敷方法，如图8所示，首先，一边由位移传感器14测定距在上方对置的喷嘴面4a的间隔距尚G4 (ST21), 一边使喷嘴4移动,根据间隔距尚G4与基板W的厚度tl，进行喷嘴4的位置调整，以使得喷嘴面4a与基板W的涂敷面Wa之间的间隙成为预先设定的间隙值Gl (ST22)。然后，与上述第I实施方式的ST4以后的动作同样，通过与喷嘴4 一体动作的位移传感器12，測定距对置配置的工作台2的载置面2a的距离G5，设定传感器基准值。ST4以后的动作与上述第I实施方式相同。根据本实施方式的涂敷装置100以及涂敷方法，通过在不沿Z方向移动的工作台2侧设置的传感器14，求出从工作台2的载置面2a到喷嘴面4a的间隔距离，并给予该測定值来设定传感器基准，从而不易影响可沿Z方向移动的喷嘴4的再现性，因此能够实现高精度下的间隙控制。[第3实施方式]以下，參照图9及图10说明第3实施方式的螺旋涂敷装置110以及螺旋涂敷方法。本实施方式的螺旋涂敷装置110如图9所示，具备将喷嘴4的周边温度保持为ー定的送风机构15。送风机构15例如由将温度调整后的空气送风的管道(duct)机构构成，并设置在喷嘴4的侧方。送风部按照控制部10的控制向喷嘴4进行送风，从而调整构成涂敷装置110的外轮廓的腔室(chamber) 16内部的温度。送风的温度及风量等条件按照例如由温度传感器13測定的喷嘴4的温度来決定。例如以将喷嘴4的温度维持为基准温度Ti这样的条件进行送风。本实施方式的螺旋涂敷方法如图10所示，在与上述第I实施方式同样进行了到ST9为止的处理之后，代替ST10、STll的喷嘴的位置修正处理，而通过送风机构15向喷嘴4供给规定温度的空气(ST23)，将涂敷装置110内的温度保持为预先设定的基准温度，从而使喷嘴4的尺寸回到基准值，防止因喷嘴4的热伸长造成的影响。根据本实施方式的涂敷装置110以及涂敷方法，通过规定温度的送风来维持喷嘴4的尺寸，能够降低因喷嘴4的热伸长而带来的对尺寸的影响，能够高精度地调整间隙。虽然说明了本发明的实施方式，但这些实施方式是作为例子而提示的，并不意欲限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种形态实施，在不脱离发明精神的范围内，能够进行各种省略、替换和变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围及精神中，同样也包含在权利要求书所记载的发明及其同等范围中。例如，上述第I 第3实施方式中，将温度传感器13设在喷嘴4的侧部来检测喷嘴4的壁的温度，但温度传感器13的个数及温度测定对象不限于上述实施方式。例如可以将温度传感器13设置在多个部位，測定温度的对象也可以不是喷嘴4的侧壁而是支撑喷嘴4的移动机构5和/或贮存喷出材料的供给部7等。在设置多个温度传感器的情况下，測量喷嘴、移动机构5、支撑旋转机构3的底板的温度。根据测量数据，算出热伸长(喷嘴热伸长ΔΖ1、移动机构热伸长Λ Z2、底板热伸长Λ Ζ3)，并算出Z方向上喷嘴与基板W的相对伸长。(ΔΖ = ΔΖ1 + ΔΖ2 + ΛΖ3)。说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子而提示的，并不意欲限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种形态实施，在不脱离发明的精神的范 围内，能够进行各种省略、替换和变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围及精神中，并且包含在权利要求书所记载的发明及其等同范围中。
权利要求
1.ー种螺旋涂敷装置，其特征在于，具备 工作台，具有载置涂敷对象物的载置面； 旋转机构，使上述工作台在沿着上述载置面的旋转方向上旋转； 涂敷喷嘴，对上述工作台上的上述涂敷对象物喷出材料而进行涂敷； 移动机构部，使上述工作台和上述涂敷喷嘴在与上述旋转方向相交的交差方向上沿着上述载置面相对移动，并且能够使上述工作台和上述涂敷喷嘴在上述旋转的轴方向上相对移动； 喷嘴位置检测部，检测上述旋转的轴方向上的上述涂敷喷嘴的底面的位置信息；以及位置调整部，根据上述涂敷喷嘴的位置信息，进行上述涂敷喷嘴与上述载置面在上述轴方向的位置调整。
2.如权利要求I所述的螺旋涂敷装置，其特征在干， 上述喷嘴位置检测部具备设置于上述工作台、測定到上述涂敷喷嘴的前端的位移的位移传感器。
3.如权利要求I所述的螺旋涂敷装置，其特征在干， 上述喷嘴位置检测部具备设置于上述工作台的侧方、检测上述涂敷喷嘴的前端在上述轴方向的位置的线传感器。
4.如权利要求3所述的螺旋涂敷装置，其特征在干， 具备工作台位移传感器，该工作台位移传感器与上述涂敷喷嘴一体地设置于上述移动机构部，与上述涂敷喷嘴一起移动，在与上述工作台对置的状态下测定距上述载置面的距离， 上述位置调整部根据上述喷嘴的位置信息、由上述移动机构部产生的上述喷嘴的移动的信息、以及由上述工作台位移传感器測定的距上述载置面的距离，进行上述位置调整。
5.如权利要求4所述的螺旋涂敷装置，其特征在干， 该螺旋涂敷装置还具备检测上述喷嘴的温度的温度检测部， 上述位置调整部根据上述喷嘴的温度，算出上述喷嘴的热伸长量，执行对上述喷嘴与上述载置面在高度方向的位置关系进行修正的修正处理。
6.ー种螺旋涂敷装置，其特征在于，具备 工作台，具有载置涂敷对象物的载置面； 旋转机构，使上述工作台在沿着上述载置面的旋转方向上旋转； 涂敷喷嘴，对上述工作台上的上述涂敷对象物喷出材料而进行涂敷； 移动机构，使上述工作台和上述涂敷喷嘴在与上述旋转方向相交的交差方向上沿着上述载置面相对移动； 温度检测部，检测上述涂敷喷嘴的温度；以及 位置调整部，根据上述涂敷喷嘴的温度，算出上述喷嘴的热伸长量，修正上述涂敷喷嘴及上述载置面在轴方向的位置关系。
7.ー种螺旋涂敷装置，其特征在于，具备 工作台，具有载置涂敷对象物的载置面； 旋转机构，使上述工作台在沿着上述载置面的旋转方向上旋转； 涂敷喷嘴，对上述工作台上的上述涂敷对象物喷出材料而进行涂敷；移动机构，使上述工作台和上述涂敷喷嘴在与上述旋转方向相交的交差方向上沿着上述载置面相对移动； 温度检测部，检测上述喷嘴的温度；以及 温度调节部，向上述涂敷喷嘴的设置环境供给规定温度的气体，调整上述喷嘴的温度。
8.如权利要求6所述的螺旋涂敷装置，其特征在干， 上述温度检测部设置在多个部位，測定上述涂敷喷嘴、支撑上述涂敷喷嘴的支撑机构、以及对上述涂敷喷嘴供给的材料中的任意的ー个以上的温度。
9.ー种螺旋涂敷方法，其特征在干， 对在载置涂敷对象物的载置面上对置配置的涂敷喷嘴的高度方向的位置信息进行检测， 根据上述涂敷喷嘴的位置信息，调整工作台与上述涂敷喷嘴的相对位置而进行定位。
10.ー种螺旋涂敷方法，其特征在干， 利用在载置涂敷对象物的载置面设置的位移传感器，检测距与上述载置面对置配置的涂敷喷嘴的前端的距离， 根据距上述涂敷喷嘴的距离，调整工作台与上述涂敷喷嘴的相对位置而进行定位。
11.ー种螺旋涂敷方法，其特征在干， 通过在具有载置涂敷对象物的载置面的工作台的侧方设置的线传感器，检测上述载置面在上下方向的位置信息， 用上述线传感器检测喷嘴的前端在上下方向的位置信息，使喷嘴移动而使上述喷嘴的前端对齐于和上述载置面相同的高度， 将调整用基板设置在上述载置面上， 根据包含预先设定的间隙值的间隙信息，使上述喷嘴移动规定距离而定位到目标高度， 使上述喷嘴与上述载置面对置配置， 通过与上述喷嘴一体设置并与上述喷嘴一起移动的位移传感器，测定距在上述载置面设置的上述调整用基板的距离， 根据所测定的距上述调整用基板的距离，进行上述喷嘴的前端与上述载置面的定位。
12.如权利要求9所述的螺旋涂敷方法，其特征在于 在上述定位之后在上述载置面上设置上述涂敷对象物， 一边通过旋转机构使载置有上述涂敷对象物的上述工作台旋转，一边通过移动机构使上述工作台和上述涂敷喷嘴在上述交差方向上沿着上述载置面相对移动，通过上述涂敷喷嘴对上述工作台上的涂敷对象物涂敷上述材料。
全文摘要
一种螺旋涂敷装置，具有工作台、旋转机构、涂敷喷嘴、移动机构部、喷嘴位置检测部以及位置调整部。工作台具有载置涂敷对象物的载置面。旋转机构使上述工作台在沿着上述载置面的旋转方向上旋转。涂敷喷嘴对工作台上的上述涂敷对象物喷出材料而进行涂敷。移动机构部使上述工作台和上述涂敷喷嘴在与上述旋转方向相交的交差方向上沿着上述载置面相对移动，并使上述工作台和上述涂敷喷嘴能够在上述旋转的轴方向上相对移动。喷嘴位置检测部检测上述旋转的轴方向上的上述涂敷喷嘴的底面的位置信息。位置调整部根据上述涂敷喷嘴的位置信息，进行上述涂敷喷嘴与上述载置面在上述轴方向的位置调整。
文档编号B05D1/02GK102836793SQ20121020925
公开日2012年12月26日 申请日期2012年6月20日 优先权日2011年6月20日
发明者大城健一, 佐藤强 申请人:株式会社东芝